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
2M
5M
10M
25M
50M
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]= 98M
[H2O2]= 49M
[H2O2]= 19.6M
[H2O2]= 490M
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]= 98M
[H2O2]= 49M
[H2O2]= 19.6M
[H2O2]= 490M
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= 490M)
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
- Xem thêm -