Luận án Nghiên cứu kỹ thuật điện hóa cao áp tạo plasma điện cực ứng dụng để phân huỷ axít 2,4-dichlorophenoxyacetic và axít 2,4,5-trichlorophen oxyacetic trong môi trường nước

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐIỆN HOÁ CAO ÁP TẠO PLASMA ĐIỆN CỰC ỨNG DỤNG ĐỂ PHÂN HUỶ AXÍT 2,4-DICHLOROPHENOXYACETIC VÀ AXÍT 2,4,5-TRICHLOROPHENOXYACETIC TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Ngành:

Kỹ thuật hoá học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐIỆN HOÁ CAO ÁP TẠO PLASMA ĐIỆN CỰC ỨNG DỤNG ĐỂ PHÂN HUỶ AXÍT 2,4-DICHLOROPHENOXYACETIC VÀ AXÍT 2,4,5-TRICHLOROPHENOXYACETIC TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC" tập trung giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nước do axit 2,4-D và 2,4,5-T gây ra, vốn là thành phần tồn dư của chất độc da cam/dioxin và thuốc trừ cỏ. Đề tài ứng dụng kỹ thuật điện hóa cao áp tạo plasma điện cực để xử lý các hợp chất này.

Nghiên cứu đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành plasma trên các điện cực đồng, sắt, volfram, bao gồm điện áp, khoảng cách điện cực, độ dẫn điện, pH, nhiệt độ dung dịch, và bản chất/kích thước điện cực, từ đó kiểm soát được sự xuất hiện của plasma. Quá trình tạo plasma điện hóa tạo ra các tác nhân oxi hóa mạnh như H2O2 và gốc tự do OH•. Đặc biệt, điện cực sắt có khả năng tạo hạt nano Feº, có thể kết hợp với H2O2 để xúc tác hình thành gốc OH• thông qua phản ứng Fenton, và việc thổi khí cũng tăng cường lượng gốc OH•.

Dưới điều kiện tối ưu trên điện cực sắt (điện áp 5 kV, khoảng cách điện cực 300 mm, nhiệt độ 30°C, pH 6, độ dẫn điện 38 µS/cm, lưu lượng khí 500 mL/phút), hiệu suất phân hủy 2,4-D đạt đến 99,98% và 2,4,5-T đạt 99,83% sau 120 phút. Tỷ lệ khoáng hóa đạt 65,6% đối với 2,4-D và 60,8% đối với 2,4,5-T, cho thấy sự chuyển hóa hiệu quả thành CO2 và H2O. Động học phân hủy được xác định theo đường giả định bậc 1. Các sản phẩm trung gian (chlorophenol, axit hữu cơ mạch thẳng) và sản phẩm cuối cùng (CO2, H2O) đã được xác định bằng GC-MS, làm cơ sở đề xuất cơ chế phân hủy hoàn toàn.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc nghiên cứu toàn diện ảnh hưởng của các yếu tố kỹ thuật đến quá trình tạo plasma và hiệu quả phân hủy, bước đầu xác định sản phẩm trung gian, đề xuất cơ chế và tính toán động học. Hướng nghiên cứu tiếp theo tập trung vào xúc tác plasma, tối ưu hóa điều kiện phản ứng để tiết kiệm năng lượng và phát triển mô hình pilot.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 4. Nội dung nghiên cứu
  • 5. Phương pháp nghiên cứu
  • 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
  • 7. Bố cục của luận án

• Chương 1. TỔNG QUAN

  • 1.1. Khái quát về plasma
    • Sự tạo thành plasma
    • Phân loại plasma
  • 1.2. Plasma điện hóa
    • Kỹ thuật tạo plasma điện hóa
    • Sự hình thành các tác nhân hoạt tính trong plasma điện hóa
    • Xúc tác tạo gốc tự do OH trong plasma điện hóa
    • Tình trạng ô nhiễm 2,4-D, 2,4,5-T

• Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Đối tượng nghiên cứu
  • 2.2. Thiết bị tạo plasma điện hóa
    • Nguồn điện một chiều cao áp
    • Cấu tạo bình phản ứng và điện cực
  • 2.3. Hoá chất phục vụ nghiên cứu
  • 2.4. Các phương pháp nghiên cứu
  • 2.5. Thiết bị và phương pháp phân tích

• Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành plasma trên điện cực
    • Sự hình thành các hạt nano kim loại trong dung dịch
    • Sự hình thành H2O2
    • Sự hình thành gốc tự do OH
  • 3.2. Đặc trưng của dung dịch khi thực hiện kỹ thuật plasma điện hóa
  • 3.3. Hiệu suất phân hủy 2,4-D, 2,4,5-T bằng kỹ thuật plasma điện hóa
    • Xác định nhu cầu oxi hoá hoá học COD
    • Xác định tổng các bon hữu cơ TOC
  • 3.4. Động học phân huỷ 2,4-D, 2,4,5-T bằng kỹ thuật plasma điện hóa
    • Tốc độ phân huỷ 2,4-D, 2,4,5-T phụ thuộc vào nồng độ đầu
    • Tốc độ phân huỷ 2,4-D, 2,4,5-T phụ thuộc vào pH
    • Tốc độ phân huỷ 2,4-D, 2,4,5-T phụ thuộc vào độ dẫn điện
    • Cơ chế phân huỷ 2,4-D
    • Cơ chế phân huỷ 2,4,5-T

• KẾT LUẬN

  • Những đóng góp mới của luận án
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ