Tài liệu Báo cáo luận văn thạc sĩ so sánh các phương pháp oxy hóa nâng cao phân hủy thuốc trừ sâu họ cúc - cypermethrin

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TPHCM Khoa Kỹ Thuật Hóa Học LUẬN VĂN THẠC SĨ HV: Quách Thanh Trừ CBHD: PGS.TS Ngô Mạnh Thắng TS Hoàng Đông Nam Tp HCM 9-2012 ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề sử dụng thuốc trừ sâu và ô nhiễm môi trường Phân hủy thuốc trừ sâu trong nước MỤC TIÊU LUẬN VĂN  Kiểm chứng qui trình phân tích Cypermethrin bằng thiết bị HPLC Agilent 1200 series tại phòng thí nghiệm  Thực nghiệm phân hủy Cypermethrin bằng các tác nhân oxi hóa khác nhau  So sánh hiệu quả phân hủy Cypermethrin bằng ozone và các tác nhân khác  Đánh giá sản phẩm phân hủy Cypermethrin bằng các tác nhân này. NỘI DUNG TRÌNH BÀY Tổng quan Thực nghiệm Kết quả- Bàn luận Kết luận Kiến nghị NỘI DUNG TRÌNH BÀY Tổng quan TỔNG QUAN THUỐC TRỪ SÂU HỌ CÚC- CYPERMETHRIN Khả năng thủy phân: pH 3: cis: DT50= 1302 ngày pH 7: cis: DT50= 221 ngày pH 8: cis: DT50= 21,2 ngày pH 11: cis: DT50= 38 phút trans: DT50= 923 ngày trans: DT50= 136 ngày trans: DT50= 5,1 ngày trans: DT50= 23 phút Phương pháp phân tích Cypermethrin Sắc ký khí GC (Detector: MS, ECD) Sắc ký lỏng HPLC (Detector: UV, DAD) Phương pháp phân hủy: - Vi sinh vật - Quang phân bằng ánh sáng Mặt Trời - Các phương pháp oxy hóa nâng cao (ozone/UV, H2O2/UV, Perozone, Fenton) AOPs • OH (Glaze,1987) Các quá trình không có tác nhân ánh Các quá trình có tác nhân ánh sáng sáng (non-photochemical processes) (photochemical processes) O3 ở pH cao (>8.5) O3/H2O2 (Peroxone) O3/US O3/AC (carbon hoạt tính) O3/xúc tác Fe2+/H2O2 (Fenton) Electro-Fenton O3/H2O2/UV O3/UV TiO2/UV H2O2/TiO2/UV Quang Fenton (Fe2+/H2O2/UV) UV chân không NỘI DUNG TRÌNH BÀY Thực nghiệm Hệ thống thí nghiệm 1: Máy phát ozone 2: Van điều khiển 3, 4: Lưu lượng kế 5: Bình phản ứng 6: Nơi lấy mẫu 7: Nơi tiêm H2O2 8: Đá phân phối khí 9: Bình xả khí dư 10: Đèn UV PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CYPERMETHRIN BẰNG HPLC  Cột Germini C18 (250 x 4.6mm, 5µm)  Tỉ lệ pha động (Methanol: acid acetic 0.01%) 80:20  Tốc độ dòng: 1mL/phút.  Thể tích mẫu tiêm: 80µl  Nhiệt độ cột: 400C HPLC Agilent 1200 Series THỰC NGHIỆM PHÂN HỦY CYPERMETHRIN Thể tích dung dịch phân hủy: 2L 1) Tác nhân Ozone: khảo sát ảnh hưởng lưu lượng: 0.6, 0.8, 1 L/phút 2) Tác nhân Peroxone: khảo sát ảnh hưởng [H2O2]: 19.6; 49; 98; 490µM 3) Tác nhân UV 4) Tác nhân O3/UV NỘI DUNG TRÌNH BÀY Kết quả- Bàn luận KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CYPERMETHRIN Kết quả khảo sát quy trình phân tích Cypermethrin bằng HPLC 10000 2M 5M 10M 25M 50M Response (mAU) 100 S= 196.4 x Ccyp 8000 Peak Area S, relative 150 50 2 R = 0.999 6000 4000 2000 0 0 0 5 10 15 Time (min) 20 25 0 10 20 30 40 CCyp, M Tổng diện tích của Cypermethrin tuyến tính với nồng độ với độ tuyến tính cao R2=0.999 50 HIỆU SUẤT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN 1,0 1,0 0.6 L/min 0.8 L/min 1.0 L/min 0,8 Hieu suat (%) Hieu suat (%) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0 0 20 40 60 80 100 0 10 20 Thoi gian (phút) 40 50 60 Thoi gian (phút) Tác nhân Ozone Tác nhân UV 1,0 1,0 0,8 0,8 Hieu suat (%) Hieu suat (%) 30 [H2O2]= 98M [H2O2]= 49M [H2O2]= 19.6M [H2O2]= 490M 0,6 0,4 0,6 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 0 10 20 30 40 50 Thoi gian (phút) Tác nhân Peroxone 60 0 10 20 30 40 50 Thoi gian (phút) Tác nhân Ozone/UV 60 ĐỘNG HỌC QT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN 0.6L/min 0.8L/min 1.0L/min 4,0 3,0 [H2O2]= 98M [H2O2]= 49M [H2O2]= 19.6M [H2O2]= 490M 3,5 2,5 Tác nhân Ozone 3,0 2,0 -ln(C0/C) 2,5 -ln(C0/C) Tác nhân Peroxone 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 0,0 0,0 0 5 10 15 14 20 25 30 0 10 4.0 Time (min) 20 30 Thoi gian (phút) 2 3.5 12 3.0 2 8 4t 43 0. 6 C ln( R = 6 98 0. )= /C 0 R = (C 0 ln 2.5 -ln(C0/C) 10 -ln(C0/C) 9t 87 1 . -0 )= /C 6 88 0.9 2.0 1.5 4 1.0 Tác nhân UV 2 0.5 0 0 5 10 15 Time (min) 20 25 30 Tác nhân Ozone/UV 0.0 0 5 10 Thoi gian (phút) Sự phân hủy Cypermethrin tuân theo động học bậc 1 trong 20 phút đầu 15 20 HIỆU SUẤT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN 1,0 Removal yeild 0,8 UV O3/UV O3 0,6 Cypermethrin bị phân hủy mạnh bởi UV 0,4 0,2 0,0 0 10 20 30 40 50 60 Time (min) Trong 5 phút đầu • Cypermethrin bị phân hủy chính bởi UV + các gốc tự do (ozone) • Hệ tồn tại 3 loại tác nhân phân hủy: H2O2, O3, UV Sau đó: H2O2 sinh ra nhiều trở thành chất ức chế HIỆU SUẤT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN 1,0 Removal yield 0,8 Peroxone (H2O2= 490M) O3 0,6 0,4 0,2 0,0 0 10 20 30 40 50 60 Time (minute) •Trong phản ứng ozone, quá trình phân hủy chủ yếu là do phản ứng trực tiếp với ozone. •H2O2 làm cho O3 phân hủy càng nhiều, lượng OH• càng nhiều Hiệu suất quá trình O3< Hiệu suất quá trình Peroxone Sản phẩm phân hủy của Cypermethrin 60 39515-51-0 2215-77-2 Response (mAU) 40 39515-51-0: 3-phenoxy benzaldehyde 2215-77-2: 4- phenoxy benzoic acid 20 0 0 2 4 6 8 Time (min) Sắc ký đồ 2 chất 39515-51-0 và 2215-77-2 (7.5µM) 10 12 Sản phẩm phân hủy của Cypermethrin 200 200 100 0 0 min 5 min 10 min 20 min 30 min 60 min 100 0 0 5 10 15 20 25 0 5 10 Time (min) 15 20 Tác nhân Peroxone ([H2O2]=19.6µM) 50 0 min 20 min 60 min 3-phenoxy benzaldehyde 30 20 Response (mAU) 100 40 25 Time (min) Tác nhân ozone (0.6L/phút) Response (mAU) Response (mAU) Cypermethrin Response (mAU) 0 min 5 min 10 min 20 min 30 min 60 min 90 min 10 0 0 0 5 10 15 Time (min) 20 25 0 5 10 15 Timeozone/UV (min) Tác nhân 20 25