Đặc điểm chung về động học quá trình phân hủy hecxogen, octogen và tetryl trong các hệ oxi hóa nâng cao có sự kết hợp giữa các tác nhân oxi hóa và quang hóa

Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định được mức độ tương thích của mô hình động học phản ứng phân hủy các hợp chất NAs trong các hệ AO kể trên với mô hình động học phản ứng giả bậc nhất được thiết lập cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ bằng gốc •OH [9,10]; đồng thời xác định được thông số động học có thể sử dụng làm cơ sở lựa chọn các hệ AO thích hợp cho mục đích xử lý hiệu quả nguồn nước bị nhiễm các hợp chất NAs.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc điểm chung về động học quá trình phân hủy hecxogen, octogen và tetryl trong các hệ oxi hóa nâng cao có sự kết hợp giữa các tác nhân oxi hóa và quang hóa Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 21, Số 1/2016 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY HECXOGEN, OCTOGEN VÀ TETRYL TRONG CÁC HỆ OXI HÓA NÂNG CAO CÓ SỰ KẾT HỢP GIỮA CÁC TÁC NHÂN OXI HÓA VÀ QUANG HÓA Đến tòa soạn 3 - 2 - 2016 Vũ Quang Bách, Đỗ Ngọc Khuê, Đỗ Bình Minh, Đào Duy Hưng, Nguyễn Văn Hoàng, Tô Văn Thiệp Viện Công nghệ mới, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Nguyễn Vân Anh Đại học Bách khoa Hà Nội SUMMARY GENERAL KINETIC CHARACTERISTICS OF HEXOGEN, OTOGEN AND TETRYL DECOMPOSING PROCESS IN ADVANCED OXYDATION SYSTEMS COMBINED WITH OXIDIZING AGENTS AND PHOTOCHEMICALS The paper presents the research result in metabolic capacity of a number of Nitramine (NAs) compounds by advanced oxydation process including the combination betweem oxidizing agents and photochemicals. The finding indicated, in all systems including hydroxyl radicals (•OH), kinetics of NAs metabolic reaction followed the pseuso-fisrtorder rules. In the studied oxidation systems, the system which was able to generate greater amount of •OH radicals had NAs metabolic capacity better than the others. Therefore, kNAs kinetic premeters could be taken as the base in order to select the advaced oxidation system which has the effectively applied potential in the NAs compound treatment when they appeared simultaneously in the solution. 1. MỞ ĐẦU Các hợp chất nitrramin (NAs) trong đó có hecxogen (RDX), octogen (HMX) và tetryl (Tet) là những hóa chất có tính nổ mạnh [1]. Đây là những chất ô nhiễm thường găp trong thành phần nước thải của một số dây chuyền sản xuất vật liệu nổ [2]. Do các hoá chất này vừa có độ 23 bền hóa học, sinh học cao vừa rất độc với môi trường. chính vì vậy cần phải có biện pháp xử lý hiệu quả nguồn nước bị nhiễm hoá chất này. Để xử lý nguồn nước thải bị nhiễm các loại thuốc nổ này đã thử nghiệm áp dụng một số giải pháp công nghệ khác nhau như: hấp phụ trên than hoạt tính [3], điện phân [4,5,6]. Phương pháp hấp phụ có ưu điểm là có khả năng tách nhanh thuốc nổ khỏi môi trường nước, nhưng lại tạo ra chất thải nguy hại mới là than hoạt tính bị nhiễm thuốc nổ mạnh [2,3]. Phương pháp oxi hóa điện hóa (EO) và có khả năng phân hủy tốt tetryl [4], nhưng đối với RDX và HMX thì hiệu quả không cao [5]. Trong khi đó các thử nghiệm của chúng tôi cho thấy việc sử dụng các quá trình oxi hóa nâng cao dựa trên cơ sở kết hợp các thành phần chất oxi hóa với quang hóa sẽ cho phép nâng cao đáng kể hiệu quả phân hủy các hợp chất NAs trong môi trường nước. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả phân hủy các hợp chất NAs bằng một số quá trình oxi hóa nâng cao (AO) đã được xem xét trong các tài liệu[6-8] . Trong bài báo này chúng tôi tập trung giới thiệu các kết quả nghiên cứu liên quan đến động học quá trình phân hủy NAs trong một số hệ phản ứng không và có sự kết hợp giữa các thành phần oxi hóa với quang hóa (UV) như: hệ gồm NAs và 1 tác nhân oxi hóa: NAs/UV, NAs/H2O2, NAs/EO), hệ gồm NAs và 2 tác nhân oxi hóa: NAs/EO- H2O2, NAs/UV-H2O2, NAs/EO-UV) và hệ gồm NAs và 3 tác nhân oxi hóa: NAs/EO-H2O2-UV và các hệ Fenton (NAs/Fenton, NAs/Fenton-UV). Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định được mức độ tương thích của mô hình động học phản ứng phân hủy các hợp chất NAs trong các hệ AO kể trên với mô hình động học phản ứng giả bậc nhất được thiết lập cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ bằng gốc •OH [9,10]; đồng thời xác định được thông số động học có thể sử dụng làm cơ sở lựa chọn các hệ AO thích hợp cho mục đích xử lý hiệu quả nguồn nước bị nhiễm các hợp chất NAs. 2. PHẦN THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị và hoá chất dùng cho nghiên cứu 2.1.1 Thiết bị phản ứng oxi hóa và quang hóa - Hệ phản ứng gồm bình thủy tinh (1) có dung tích 1 lít dùng để thực hiện phản ứng, có thể kiểm soát được nhiệt độ và theo dõi pH thay đổi trong quá trình phản ứng. Bình chứa dung dịch phản ứng (1) được để hở để bão hòa oxi không khí. Dung dịch phản ứng được khuấy liên tục trong quá trình thí nghiệm bằng máy khuấy từ 300 vòng/phút (2) và tuần hoàn nhờ máy bơm định lượng tốc độ 750ml/phút (3). Bơm định lượng (3) được kết nối giữa bình chứa dung dịch và buồng phản ứng quang (4) để tuần hoàn dung dịch. Buồng phản ứng quang (4) gồm 1 đèn 24 UV công suất 15 W bước sóng 254 nm nằm giữa cột phản ứng phân cách bằng ống thạch anh bao quanh đèn, chiều dày lớp chất lỏng là 3cm. Hình 1. Mô hình hệ thống thiết bị thực hiện phản ứng oxi hóa và quang hóa NAs trong môi trường nước 2.1.2 Thiết bị phân tích - H2O2 nồng độ 30%, có độ sạch phân - Thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao HP tích (xuất xứ Merck). 1100 (Mỹ) sử dụng detector chuỗi - FeSO4.7H2O, có độ sạch phân tích (DAD). Điều kiện đo: cột sắc ký (xuất xứ Merck). Hypersil C18 (200x4mm), tỷ lệ pha 2.2 Phương pháp nghiên cứu động axetonitril/nước = 67/33 (theo thể 2.2.1. Phương pháp xây dựng đường tích); tốc độ dòng 0,6ml/phút; áp suất chuẩn x ...