Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Khoa học tự nhiên Môi trường Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ glyphosate trong nước bằng quá trình fenton điện ...

Tài liệu Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ glyphosate trong nước bằng quá trình fenton điện hoá kết hợp quá trình sinh học màng

.PDF
80
148
58

Mô tả:

BỘ TÀI NGHUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ THUỐC DIỆT CỎ GLYPHOSATE TRONG NƢỚC BẰNG QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HOÁ KẾT HỢP QUÁ TRÌNH SINH HỌC MÀNG (MBR) CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG TRỊNH ĐỨC ANH HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ TÀI NGHUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ THUỐC DIỆT CỎ GLYPHOSATE TRONG NƢỚC BẰNG QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HOÁ KẾT HỢP QUÁ TRÌNH SINH HỌC MÀNG (MBR) TRỊNH ĐỨC ANH CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 8440301 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ THANH SƠN TS. LÊ THỊ HẢI LÊ HÀ NỘI, NĂM 2019 CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán bộ hƣớng dẫn chính: TS. Lê Thanh Sơn TS. Lê Thị Hải Lê Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Văn Nam Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Nguyễn Thu Huyền Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Ngày 21 tháng 01 năm 2019 LỜI CAM ĐOAN T i xin cam đoan c ng tr nh nghiên c u luận văn n y o c nh n t i th c hiện ƣới s hƣớng ẫn khoa học c a TS. Lê Thanh Sơn v TS. Lê Thị Hải Lê kh ng sao ch p c ng tr nh nghiên c u c a ngƣời kh c. S liệu v kết quả c a luận văn chƣa đƣợc c ng ở ất k một c ng tr nh khoa học n o kh c. Luận văn n y s ụng c c th ng tin th cấp c ngu n g c r r ng đƣợc tr ch ẫn trung th c đầy đ v đ ng quy c ch. T i xin chịu mọi tr ch nhiệm về t nh x c th c v nguyên ản c a luận văn. TÁC GIẢ Trịnh Đức Anh LỜI CẢM ƠN T i đ ho n th nh luận văn thạc s với đề t i: “Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ Glyphosate trong nước bằng quá trình Fenton điện hoá kết hợp quá trình sinh học màng (MBR)”. Trƣớc hết t i xin ch n th nh cảm ơn TS. Lê Thanh Sơn v TS. Lê Thị Hải Lê đ đ ng h nh c ng t i trong su t qu tr nh th c hiện luận văn ch ẫn v truyền đạt nh ng kinh nghiệm v c ng qu u gi p t i ho n th nh ảo hƣớng i oc o luận văn n y. T i xin y t l ng iết ơn s u s c TS. Lê Thị Hải Lê v Qu thầy c Khoa M i trƣờng – Đại học T i nguyên v M i trƣờng H Nội đ nhiệt t nh giảng ạy v truyền đạt kiến th c qu gi trong su t thời gian t i tham gia kh a đ o cao học tại Khoa M i trƣờng. T i xin tr n trọng cảm ơn TS. Lê Thanh Sơn – Gi m đ c Trung t m nghiên c u v ph t tri n c ng nghệ m ng v tập th c n ộ nh n viên thuộc Trung t m nghiên c u v ph t tri n c ng nghệ m ng c ng nhƣ l nh đạo Viện C ng nghệ m i trƣờng – Viện H n l m Khoa học v C ng nghệ Việt Nam đ gi p đ t i trong thời gian công tác v tiến h nh th c nghiệm phục vụ luận văn nghiên c u tại trung t m. T i xin ch n th nh cảm ơn HỌC VIÊN Trịnh Đức Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1 1. L o chọn đề t i ........................................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên c u ................................................................................................... 3 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN ........................................................................................... 4 1.1. Tổng quan về hóa chất bảo vệ th c vật .................................................................... 4 1.1.1. Đặc đi m, phân loại hóa chất bảo vệ th c vật ...................................................... 4 1.1.2. Hiện trạng s dụng hóa chất BVTV...................................................................... 7 1.1.3. Ảnh hƣởng c a TBVTV đến môi trƣờng và s c kh e con ngƣời ........................ 9 1.1.4. Một s phƣơng pháp x lý hóa chất BVTV trong nƣớc ..................................... 12 1.1.4.1. Phƣơng pháp hấp phụ....................................................................................... 12 1.1.4.2. Phƣơng pháp màng lọc..................................................................................... 13 1.1.4.3. Phƣơng pháp sinh học ...................................................................................... 14 1.1.4.4. Phƣơng pháp Oxy hóa nâng cao ...................................................................... 15 1.1.5. Thu c diệt c Glyphosate ................................................................................... 16 1.1.5.1. Đặc đi m, công dụng độc tính c a Glyphosate............................................... 16 1.1.5.2. Các phƣơng pháp x lý Glyphosate trong nƣớc .............................................. 18 1.2. Phƣơng ph p Fenton điện hóa................................................................................ 19 1.2.1. Nguyên lý, cơ chế c a phƣơng pháp Fenton điện hóa ........................................ 19 1.2.2. Đặc đi m c a phƣơng ph p Fenton điện hóa ...................................................... 20 1.2.3. Ứng dụng c a fenton điện hóa trong x lý nƣớc ................................................ 21 1.3. Phƣơng pháp sinh học- màng MBR ....................................................................... 22 1.3.1. Nguyên lý c a phƣơng pháp MBR ..................................................................... 22 1.3.2. Ƣu và nhƣợc đi m c a phƣơng pháp .................................................................. 24 1.3.3. Ứng dụng công nghệ MBR trong x lý nƣớc ..................................................... 25 1.4. Nhận xét chung ...................................................................................................... 28 CHƢƠNG II. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 29 2.1. Đ i tƣợng nghiên c u ............................................................................................ 29 2.2. Hóa chất, dụng cụ................................................................................................... 29 2.2.1. Hóa chất .............................................................................................................. 29 2.2.2. Dụng cụ ............................................................................................................... 30 2.3. Các hệ thiết bị thí nghiệm ...................................................................................... 30 2.3.1. Hệ thí nghiệm fenton điện hóa ............................................................................ 30 2.3.2. Hệ thí nghiệm MBR ............................................................................................ 32 2.4. Nội dung và phƣơng pháp tiến hành ...................................................................... 33 2.4.1. Đ nh gi khả năng tiền x lý Glyphosate bằng fenton điện hóa ........................ 33 2.4.2. Nghiên c u các yếu t ảnh hƣởng đến quá trình sinh học- màng MBR ............. 35 2.4.2.1. Ảnh hƣởng c a chế độ sục kh đến hiệu suất x lý chất ô nhiễm .................... 36 2.4.2.2. Ảnh hƣởng c a tải trọng h u cơ đầu v o đến hiệu suất x lý chất ô nhiễm .... 36 2.4.2.3. Khảo sát chế độ t c nghẽn màng...................................................................... 37 2.4.3. Đ nh gi khả năng x lý nƣớc thải ch a Glyphosate bằng qu tr nh fenton điện hóa kết hợp quá trình sinh học- màng MBR ................................................................. 37 2.5. Phƣơng pháp phân tích........................................................................................... 38 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 40 3.1. Đ nh gi khả năng tiền x lý Glyphosate bằng fenton điện hóa ........................... 40 3.2. Nghiên c u các yếu t ảnh hƣởng đến quá trình sinh học-màng MBR ................. 43 3.2.1. Ảnh hƣởng c a chế độ sục khí đến hiệu suất x lý chất ô nhiễm ....................... 43 3.2.1.1. Ảnh hƣởng đến hiệu quả x lý COD ............................................................... 44 3.2.1.2. Ảnh hƣởng đến hiệu quả x lý amoni .............................................................. 46 3.2.2. Ảnh hƣởng c a tải trọng chất ô nhiễm ................................................................ 48 3.2.2.1. Ảnh hƣởng c a tải trọng đến hiệu suất x lý COD.......................................... 48 3.2.2.2. Nghiên c u ảnh hƣởng c a tải trọng amoni ..................................................... 50 3.2.3. M c độ bít t c màng và giải pháp làm sạch đ phục h i t c độ lọc c a màng ... 52 3.2.3.1. Hiện tƣợng t c nghẽn màng lọc ....................................................................... 52 3.2.3.2. Phƣơng pháp kh c phục t c nghẽn màng lọc ................................................... 54 3.3. Đ nh gi khả năng x lý nƣớc thải ch a Glyphosate bằng qu tr nh fenton điện hóa kết hợp quá trình sinh học- màng MBR ................................................................. 55 KẾT LUẬN ................................................................................................................... 58 KIẾN NGHỊ .................................................................................................................. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 60 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 65 THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ v tên học viên: Trịnh Đ c nh Lớp: CH3 .MT2 Kh a: 2017 – 2019 C n ộ hƣớng ẫn: Hƣớng ẫn 1: TS. Lê Thanh Sơn Hƣớng ẫn 2: TS. Lê Thị Hải Lê Tên đề t i: “Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ Glyphosate trong nước bằng quá trình Fenton điện hoá kết hợp quá trình sinh học màng (MBR)” T m t t luận văn: D a trên nh ng c ng nghiên c u về t nh độc g y hại đến m i trƣờng v s c kh a con ngƣời c a thu c iệt c Glyphosate v c c loại thu c iệt c kh c c th nh phần n y; đ ng thời đ đ nh gi đƣợc các sản phẩm phụ sinh ra trong quá trình phân h y Glyphosate bằng fenton điện h a c ng nhƣ lƣợng Glyphosate th c tế đ ị khoáng hóa (phân h y hoàn toàn thành CO2, H2O và H3PO4 luận văn Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ Glyphosate trong nước bằng quá trình Fenton điện hoá kết hợp quá trình sinh học màng (MBR) đ đƣợc tri n khai th c hiện. Kết quả nghiên c u cho thấy sau quá tr nh fenton điện hóa với nh ng điều kiện t i ƣu, Glyphosate không bị phân h y hoàn toàn mà một phần bị các g c oxi hóa c t mạch, tạo thành sản phẩm phụ là nh ng hợp chất h u cơ mạch C ng n hơn nhƣ Glycine. Bên cạnh đ nghiên c u c ng ch ra c c th ng s t i ƣu c a chế độ sục kh v tải trọng h u cơ a trên c c kết luận về khả năng ảnh hƣởng c a chế độ sục kh tải trọng h u cơ đến hiệu quả x l Glycine c ng nhƣ c c chất inh ƣ ng trong qu tr nh sinh học m ng MBR . Đặc iệt Luận văn đ ch ra tiềm năng ng ụng c a s kết hợp qu tr nh fenton điện h a v qu tr nh sinh học m ng MBR trong th c tế đ đƣợc p ụng x lý hiệu quả nƣớc thải có ch a Glyphosate và Glycine c a công ty TNHH Việt Th ng (Thái Nguyên đạt tiêu chuẩn xả thải cột công nghiệp. theo QCVN 40:2011/BTNMT quy định h m lƣợng t i đa c a nƣớc thải DANH MỤC CÁC HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AOP: Quá trình oxi hóa nâng cao (advanced oxidation process) BVTV: Bảo vệ th c vật IARC: Tổ ch c Nghiên c u Ung thƣ qu c tế MLSS: N ng độ bùn hoạt tính ONMT: Ô nhiễm m i trƣờng RO: Thẩm thấu ngƣợc (Reverse osmosis) SXNN: Sản xuất nông nghiệp VSV: Vi sinh vật XLNT: X l nƣớc thải XTQ: Xúc tác quang WHO: Tổ ch c Y tế thế giới DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại hóa chất bảo vệ th c vật theo công dụng [4] .................................. 5 Bảng 1.2. Phân loại thu c BVTV theo thời gian phân h y ............................................ 7 Bảng 1.3. Lƣợng thu c BVTV đƣợc s dụng ở Việt Nam giai đoạn 1990-1996 [6] ..... 9 Bảng 2.1. Hóa chất s dụng trong th c nghiệm ............................................................ 29 Bảng 2.2. Bảng hóa chất dinh dƣ ng nuôi VSV ........................................................... 29 Bảng 2.3. Bảng pha chất dinh dƣ ng nu i vi sinh t nh cho 15 L đung ịch) .............. 35 Bảng 3.1. Ảnh hƣởng c a chế độ sục/ ngƣng sục đến hiệu quả x lý COD ................. 44 Bảng 3.2. Ảnh hƣởng c a chế độ sục lên hiệu quả x lý amoni ................................... 46 Bảng 3.3. Ảnh hƣởng c a chế độ sục khí lên khả năng loại b COD và Amoni.......... 48 Bảng 3.4. Chế độ khảo sát tải trọng ô nhiễm c a nƣớc ................................................ 48 Bảng 3.5. Ảnh hƣởng c a tải trọng COD...................................................................... 49 Bảng 3.6. Ảnh hƣởng c a tải trọng amoni .................................................................... 51 Bảng 3.7. N ng độ một s chất ô nhiễm trƣớc và sau từng c ng đoạn x lý nƣớc thải c a Công ty TNHH Việt Th ng ch a Glyphosate. ....................................................... 56 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. S dụng hóa chất BVTV trên thế giới năm 2004............................................ 7 H nh 1.2. Chu tr nh ph t t n h a chất BVTV trong hệ sinh thái nông nghiệp ............... 9 Hình 1.3. Tác hại c a h a chất BVTV đ i với con ngƣời ............................................ 12 Hình 1. 4. Mô tả màng lọc............................................................................................. 13 Hình 1. 5. C c qu tr nh ch nh tạo ra g c OH trong OP [21 ................................... 16 Hình 1.6. Cấu trúc phân t Glyphosate ......................................................................... 16 Hình 1.7. Báo cáo c a IARC về khả năng g y ung thƣ c a Glyphosate ...................... 17 Hình 1.8. Cơ chế qu tr nh Fenton điện hóa ................................................................. 20 Hình 1.9. Cơ chế lọc màng ............................................................................................ 23 Hình 1.10. Cơ chế r a ngƣợc ........................................................................................ 23 Hình 2.1. Sơ đ hệ Fenton điện hóa trong phòng thí nghiệm ....................................... 30 H nh 2.2. Điện c c âm .................................................................................................. 31 H nh 2.3. Điện c c dƣơng ............................................................................................. 31 Hình 2.4. Ngu n một chiều ........................................................................................... 31 Hình 2.5. Sơ đ hệ thí nghiệm MBR s dụng trong nghiên c u .................................. 32 Hình 2.6. Hình ảnh hệ thí nghiệm MBR (a) và modun màng (b) s dụng trong nghiên c u này .......................................................................................................................... 33 Hình 2.7. Sơ đ nguyên l kết hợp oxy h a điện h a với c ng nghệ MBR ................. 38 Hình 2.8. Hệ th ng phân tích TOC ............................................................................... 39 Hình 3.1. N ng độ Glyphosate thay đổi theo thời gian trong qu tr nh fenton điện hóa ((C0 = 0,1mM, V = 0,2 L, [Fe2+]= 0,1 mM, pH = 3, I = 0,5A) ................................... 41 Hình 3. 2. Hàm lƣợng TOC c a dung dịch Glyphosate thay đổi theo thời gian trong qu tr nh fenton điện hóa ((C0 = 0,1mM, V = 0,2 L, [Fe2+]= 0,1 mM, pH = 3, I = 0,5A).............................................................................................................................. 41 Hình 3.3. Các sản phẩm khi oxy hoá Glyphosate [42] ................................................. 42 Hình 3.4. Hàm lƣợng TOC, n ng độ Glyphosate và n ng độ sản phẩm phụ h u cơ sinh ra trong qu tr nh fenton điện hóa ((C0 = 0,1mM, V = 0,2 L, [Fe2+]= 0,1 mM, pH = 3, I = 0,5A) ........................................................................................................................ 43 Hình 3.5. Ảnh hƣởng c a chế độ sục/ ngƣng sục đến hiệu quả x lý COD ................. 45 Hình 3.6. Ảnh hƣởng c a chế độ sục/ngƣng sục lên hiệu quả x lý amoni ................. 47 Hình 3.7. Ảnh hƣởng c a tải trọng COD ...................................................................... 50 Hình 3.8. Ảnh hƣởng c a tải trọng amoni..................................................................... 52 Hình 3.9. Hiện tƣợng t c nghẽn màng .......................................................................... 53 Hình 3.10. Khảo sát hiện tƣợng t c nghẽn màng .......................................................... 54 1 MỞ ĐẦU 1. L do chọn ề t i Sản xuất nông nghiệp kh ng ch l một hoạt động truyền th ng là ngu n g c c a s ph t tri n c a Việt Nam, m cho đến nay, n ng nghiệp vẫn ch ng t v tiếp tục gi v ng vai tr l một ng nh kinh tế ổn định đ ng g p lớn cho s tăng trƣờng GDP c a nƣớc ta. Khi nh c đến Việt Nam trên thị trƣờng qu c tế kh ng th kh ng nh c đến c c sản phẩm n ng sản h ng đầu nhƣ: gạo c phê hạt tiêu c c loại tr i c y nhiệt đới Việc thuận lợi cho s phát tri n nông nghiệp là s thuận lợi cho phát sinh và phát tri n sâu bệnh và c dại, gây hại mùa màng, k o theo đ l việc s dụng hóa chất bảo vệ th c vật (BVTV) ngày càng nhiều. Dẫn theo ph t i u c a Tiến s Nguyễn Xuân H ng, nguyên Cục trƣởng Cục BVTV (Bộ Nông nghiệp và Ph t tri n n ng th n) tại uổi toạ đ m khoa học với ch đề ―Th c trạng – thách th c trong quản lý và s dụng thu c trừ c tại Việt Nam‖ đƣợc tổ ch c tại H Nội ngày 28/08/2018 do Tổng hội Nông nghiệp và Phát tri n Nông thôn Việt Nam tổ ch c: “Nếu không có các sản phẩm thu c trừ c hoá học, gần 1 n a sản lƣợng nông nghiệp sẽ bị thiệt hại, từ khoảng 40 – 45%. Thêm v o đ nếu ch sản xuất nông nghiệp h u cơ kh ng s dụng thu c trừ c hóa học, nông dân sẽ phải trả chi phí gấp 20 lần cho phòng trừ c dại so với sản xuất th ng thƣờng có s dụng thu c trừ c ‖. GS.TS Nguyễn Văn Tuất (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) chia sẻ: ―Thu c trừ c đ ng vai tr quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Hiện tại chƣa có giải pháp nào thay thế thu c trừ c hoá học một cách hiệu quả và kinh tế ngay tại các khu v c canh tác phát tri n nhƣ ch u Âu. Việt Nam c ng đƣa v o th nghiệm nhiều phƣơng ph p quản lý c dại thay thế nhƣng vẫn chƣa th áp dụng đại trà do giá th nh đ t, hiệu quả thấp‖. Ch ng ta kh ng th ph nhận nh ng lợi ch m thu c BVTV đem lại nhƣng n đ lại nh ng t c hại hậu quả lớn đến m i trƣờng v s c kh e con ngƣời. Hóa chất BVTV đƣợc s ụng phổ iến trên thế giới v phần lớn các hóa chất n y c độc tính cao, t n tại dai dẳng trong m i trƣờng bởi chúng rất bền, khó bị 2 phân h y hóa học và sinh học việc ki m so t đ nh gi h m lƣợng v t c động c a ch ng l rất kh khăn. C c h a chất BVTV c th tan trong nƣớc hoặc t ch tụ trong đất sau đ o mƣa l hoặc tƣới tiêu lƣợng lớn hóa chất n y sẽ đi v o su i, h ƣơng v c c ngu n nƣớc ngầm nƣớc mặt, g y đại nhiễm nƣớc trên iện rộng. N ng độ các chất BVTV trong nƣớc ô nhiễm bởi các ngu n này có th lên đến 500 mg/l cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn cho ph p c a nhiều nƣớc [1]. Chúng có th tác động xấu tr c tiếp lên ngƣời lao động nông nghiệp hoặc gián tiếp cho nh ng ngƣời không tr c tiếp làm việc trong nông nghiệp nhƣng s dụng hoặc tiếp xúc với ngu n nƣớc ô nhiễm. Các chất BVTV có th t c động lên cơ th ngƣời bị nhiễm độc ở nhiều m c độ nhƣ l suy giảm s c kh e, gây r i loạn hoạt động ở hệ thần kinh, tim mạch, tiêu hóa, bài tiết, hô hấp, hệ tiết niệu, nội tiết và tuyến giáp hoặc gây các tổn thƣơng bệnh lý ở c c cơ quan từ m c độ nhẹ đến nặng thậm chí tàn phế hoặc t vong [2]. Trong s các hóa chất BVTV thì thu c diệt c Glyphosate đ v đang đƣợc s ụng rộng r i trên to n thế giới, trong đ c Việt Nam. Tuy nhiên, thế giới đ t đầu c nghi vấn với th nh phần n y khi v o năm 2012 một ngƣời l m vƣờn tại M ị c c vết thƣơng trên a sau 2 lần tiếp x c tr c tiếp với thu c iệt c c th nh phần Glyphosate, đến năm 2014 ngƣời đ n ng n y đƣợc chuẩn đo n m c bệnh ung thƣ hạch bạch huyết. Cho đến ng y 20/03/2015, IARC (Tổ ch c Nghiên c u Ung thƣ qu c tế) thuộc WHO (Tổ ch c Y tế thế giới) cảnh báo ở cấp độ 2A về khả năng g y ung thƣ c a Glyphosate. Vì vậy, việc x l ƣ lƣợng hóa chất BVTV nói chung và th nh phần Glyphosate n i riêng tại c c đi m có ngu n nƣớc ô nhiễm hóa chất BVTV ở nƣớc ta là rất cấp thiết. C c phƣơng ph p x lý phổ biến hiện nay là hấp thụ, màng lọc, oxi hóa tiên tiến fenton ozon h a peroxon x c t c quang và công nghệ sinh học. Tuy nhiên, mỗi phƣơng ph p đều có nh ng nhƣợc đi m cần kh c phục. Phƣơng ph p hấp phụ và lọc màng không x lý triệt đ các chất ô nhiễm, mà ch chuy n chất ô nhiễm từ dạng này thành dạng kh c. Phƣơng ph p oxi hóa tiên tiến có th x lý triệt đ các chất ô nhiễm, tuy nhiên chi phí hóa chất, chi phí x lý cao, khó ki m soát các sản phẩm phụ. Công nghệ sinh học ch x lý t t 3 các chất v cơ h u cơ h a tan c khả năng ph n h y sinh học (biodegradable). Do đ việc s dụng kết hợp phƣơng ph p oxi h a tiên tiến với phƣơng ph p sinh học màng (Membrane bioreactor – MBR) có th là giải pháp x lý hiệu quả hóa chất BVTV trong nƣớc n i chung Glyphosate n i riêng trong đ qu tr nh tiền x lý bằng phƣơng ph p oxi hóa tiên tiến giúp phân h y Glyphosate thành các chất h u cơ đơn giản, dễ phân h y sinh học sau đ qu tr nh MBR sẽ phân h y triệt đ các chất h u cơ đơn giản thành sinh kh i, CO2 v nƣớc. Do đ t i l a chọn v tiến h nh th c hiện đề tài luận văn: “Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ Glyphosate trong nước bằng quá trình Fenton điện hoá kết hợp quá trình sinh học màng -MBR”. 2. Mục ti u nghi n cứu Mục tiêu nghiên c u c a đề tài: - Nghiên c u đánh giá khả năng tiền x lý Glyphosat bằng quá trình Fenton điện hóa d a trên s kế thừa các nghiên c u trƣớc về Fenton điện hóa. - Nghiên c u một s yếu t ảnh hƣởng đến quá trình MBR và hiện tƣợng bít t c màng đ x lý th cấp thu c diệt c Glyphosate trong nƣớc sau khi đ tiền x lý bằng quá trình oxy hóa tiên tiến và l a chọn điền kiện x lý t i ƣu. - Đ nh gi hiệu suất x lý Glyphosate trong nƣớc thải th c bằng hệ th ng kết hợp quá trình Fenton điện hóa và MBR. 4 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về hóa chất bảo vệ thực vật 1.1.1. Đặc iểm, phân loại hóa chất bảo vệ thực vật Hóa chất BVTV l nh ng hợp chất h a học v cơ hoặc h u cơ nh ng chế phẩm sinh học chất kh ng sinh vi khuẩn nấm siêu vi tr ng tuyến tr ng nh ng chất c ngu n g c động th c vật khác đƣợc s ụng đ ảo vệ c y tr ng v n ng sản ch ng lại s ph hại c a nh ng sinh vật g y hại nhƣ c n tr ng nhện tuyến tr ng chuột chim th rừng vi khuẩn siêu vi khuẩn rong rêu c ại c sên, . Tuy nhiên khi các hợp chất n y đi v o m i trƣờng ch ng c ng c nh ng t c động nguy hi m đến m i trƣờng đến nh ng đ i tƣợng tiếp xúc tr c tiếp hay gián tiếp. Đ y c ng l l o m thu c BVTV nằm trong s nh ng hóa chất đầu tiên đƣợc ki m tra triệt đ về bản chất, về tác dụng c ng nhƣ t c hại [3]. Có nhiều c ch đ phân loại thu c BVTV, có th k tới một s cách phân loại đi n hình sau: a) Phân loại theo các gốc hóa học Căn c vào bản chất hóa học c a các loại hóa chất BVTV ch ng đƣợc phân chia thành các nhóm khác nhau là clo h u cơ l n h u cơ và carbamat:  Hóa chất BVTV thuộc nhóm hợp chất Clo hữu cơ Hóa chất BVTV thuộc nhóm hợp chất Clo h u cơ là các hợp chất h u cơ mà trong cấu trúc phân t c a chúng có ch a một hoặc nhiều nguyên t Clo liên kết tr c tiếp với nguyên t Cacbon rất bền v ng, khó phân huỷ và t n lƣu l u trong m i trƣờng.. Các hợp chất trong nhóm này g m: Aldrin, BHC, Chlordan, DDE, DDT, Dieldrin, Endrin, Endosulphan, Heptachlor, Keltan, Lindane, Methoxyclor, Rothan, Perthan, TDE, Toxaphen, trong đ DDT v Lin ane đƣợc s dụng nhiều nhất ở Việt Nam từ trƣớc nh ng năm 1960-1993. Hóa chất BVTV nh m cơ clo thƣờng có độ độc ở m c độ I hoặc II và hầu hết các loại hóa chất BVTV thuộc nh m n y đ ị cấm s dụng. C ng ƣớc Stockholm về các chất ô nhiễm h u cơ kh ph n h y c ng quy định về việc giảm thi u và loại b các loại hóa chất BVTV thuộc nhóm này. 5  Hóa chất BVTV thuộc nhóm Lân hữu cơ Hóa chất BVTV thuộc nhóm lân h u cơ là các hợp chất h u cơ dạng este c a axit phosphoric. Đ y l nh m h a chất rất độc với ngƣời v động vật máu nóng, đi n hình c a nhóm này là Methyl Parathion, Ethyl Parathion, Mehtamidophos, Malathion... Hầu hết các loại hóa chất BVTV trong nh m n y c ng đ ị cấm do độc tính c a chúng cao, gây nh c đầu, choáng váng, cảm giác nặng đầu, nh c thái ƣơng giảm trí nhớ, dễ mệt m i, ng không ngon giấc ăn k m ngon ch ng mặt. Ở một s trƣờng hợp, có r i loạn tinh thần và trí tuệ, giật nhãn cầu, run tay và một s triệu ch ng r i loạn thần kinh khác.  Hóa chất BVTV thuộc nhóm Carbamat Hóa chất BVTV thuộc nhóm Carbamat các este c a axit Carbamic có phổ phòng trừ rộng, thời gian cách ly ng n đi n hình c a nhóm này là Bassa, Car osulfan Lannate...C ng nhƣ nh m l n h u cơ c c triệu ch ng nhiễm độc thu c BVTV nhóm này là rất kh khăn phần lớn các dấu hiệu lâm sàng mang tính ch quan. Các triệu ch ng nhiễm độc g m nh c đầu, choáng váng, dễ mệt m i, ng không ngon giấc ăn k m ngon ch ng mặt. b) Phân loại theo công dụng Theo công dụng c a hóa chất BVTV có th phân thành 5 loại ch nh nhƣ sau: Bảng 1.1. Phân loại hóa chất bảo vệ thực vật theo công dụng [4] STT Công dụng 1 Thu c trừ sâu bệnh 2 Thu c diệt c Thành phần chính -Hợp chất h u cơ clo hy rocloruacac on ; - Hợp chất h u cơ phospho este axit phosphoric ; - Mu i carbamic; - Pyrethroids t nhiên và nhân tạo; - Dinitro phenol; - Th c vật. - Nitro anilin; - Mu i carbamic và thiocarbamic; - Hợp chất nitơ ị vòng (triazine); 6 STT Công dụng 3 Thu c diệt nấm 4 Thu c diệt chuột 5 Thu c kích thích Thành phần chính - Dinitrophenol và dẫn xuất phenol. -Thu c diệt nấm v cơ trên căn ản Cú và Hg); - Thu c diệt nấm h u cơ ithiocar amat ; - Thu c diệt nấm qua rễ (benzimidazoles); - Kháng sinh (sản phẩm từ vi sinh vật - VSV). - Chất ch ng đ ng m u Hy roxy coumarins ; - Các loại khác (Arsennicals, thioureas). - Ức chế sinh trƣởng (hợp chất quatermary); - K ch th ch đ m ch i (Carbamates); -Kích thích rụng quả (cyclohexmide). c) Phân loại theo nhóm độc Qua nghiên c u ảnh hƣởng c a chất độc lên cơ th chuột, các chuyên gia về độc học đ đƣa ra 2 nh m độc l độc tính cấp t nh v độc tính mãn tính:  Độc tính cấp tính Độc tính c a thu c BVTV đƣợc th hiện bằng LD50 (Lethal dose 50) là liều lƣợng cần thiết gây chết 50% cá th thí nghiệm và tính bằng đơn vị mg/kg trọng th . Độ độc cấp tính c a thu c BVTV dạng hơi đƣợc bi u thị bằng n ng độ gây chết trung bình LC50 (Lethal concentration 50), tính theo mg hoạt chất/ m3 không khí. LD50 hay LC50 càng nh th độ độc càng cao.  Độc tính mãn tính Mỗi loại hóa chất trƣớc khi đƣợc công nhận là thu c BVTV phải đƣợc ki m tra về độ độc mãn tính, bao g m: khả năng g y t ch l y trong cơ th ngƣời và động vật máu nóng, khả năng k ch thích tế bào kh i u ác tính, ảnh hƣởng c a hóa chất đến bào thai và khả năng g y ị dạng đ i với thế hệ sau. Thƣờng xuyên làm việc và tiếp xúc với thu c BVTV c ng c th nhiễm độc mãn tính. Bi u hiện nhiễm độc m n t nh c ng c th gi ng với các bệnh lý thƣờng kh c nhƣ: da xanh, mất ng , nh c đầu, m i cơ suy gan r i loạn tuần ho n d) Phân loại theo thời gian phân hủy 7 Mỗi loại hóa chất BVTV có thời gian phân h y rất khác nhau. Nhiều chất có th t n lƣu trong đất nƣớc kh ng kh v trong cơ th động, th c vật nhƣng c ng c nh ng chất dễ bị phân h y trong m i trƣờng. D a vào thời gian phân h y c a chúng có th chia hóa chất BVTV thành các nhóm sau: Bảng 1.2. Phân loại thuốc BVTV theo thời gian phân hủy TT 1 2 3 4 Thời gian phân hủy Phân nhóm Nhóm hầu nhƣ không phân h y Nhóm khó phân h y (POPs) Nhóm phân h y trung bình Nhóm dễ phân h y Ví dụ Các hợp chất h u cơ ch a kim loại: Th y ng n sen 2-5 năm DDT, 666 (HCH) Thu c loại hợp chất h u cơ 1-18 tháng có ch a clo (2,4 – D) 1-12 tuần Hợp chất ph t pho h u cơ - 1.1.2. Hiện trạng sử dụng hóa chất BVTV a) ình hình sử ụng thuốc B trên thế giới Hoá chất BVTV đ ng vai tr quan trọng trong nông nghiệp c a nhiều qu c gia trên thế giới o đ ch ng đƣợc s dụng một lƣợng lớn ở rất nhiều nƣớc. Trong đ nƣớc M có nền nông nghiệp phát tri n h ng năm lƣợng hóa chất BVTV đƣợc s dụng lớn nhất, lên tới 1/3 tổng s hoá chất BVTV trên toàn thế giới, ch yếu là hóa chất diệt c . Ch u Âu c ng s dụng nhiều hóa chất BVTV 30% trong khi đ con s này ở c c nƣớc còn lại là 20% [5]. Hình 1.1. Sử dụng hóa chất BVTV trên thế giới năm 2004 8 Theo tính toán c a các chuyên gia, trong nh ng thập kỷ 70, 80, 90 c a thế kỷ 20, thu c BVTV góp phần bảo vệ v tăng năng suất khoảng 20 - 30% đ i với các loại cây tr ng ch yếu nhƣ lƣơng th c, rau, hoa quả. Việc s ụng thu c BVTV ở thế giới hơn n a thế kỷ luôn luôn tăng đặc iệt ở nh ng thập kỷ 70 - 80 - 90. Theo Gifap, giá trị tiêu thụ thu c BVTV trên thế giới năm 1992 là 22,4 tỷ USD, năm 2000 là 29,2 tỷ USD và năm 2010 khoảng 30 tỷ USD, trong 10 năm gần đ y ở 6 nƣớc châu Á tr ng lúa, nông dân s ụng thu c BVTV tăng 200 - 300% mà năng suất không tăng. Hiện danh mục các hoạt chất BVTV trên thế giới đ là hàng ngàn loại, ở các nƣớc thƣờng từ 400 - 700 loại. (Trung Qu c 630, Thái Lan 600 loại). Tăng trƣởng thu c BVTV nh ng năm gần đ y từ 2 - 3%. Trung Qu c tiêu thụ hằng năm 1,5 - 1,7 triệu tấn thu c BVTV (2010).Bên cạnh nh ng đ ng góp tích c c với s phát tri n c a sản xuất nông nghiệp (SXNN) trên thế giới c ng đem lại nh ng hệ lụy xấu, đặc biệt trong vòng hơn 20 năm trở lại đ y. Lạm dụng thu c hóa học bảo vệ th c vật c n t c động xấu đến m i trƣờng, hệ sinh thái và s c kh e cộng đ ng phá v s bền v ng c a phát tri n nông nghiệp. Lạm dụng hóa chất BVTV l m tăng t nh kh ng thu c, suy giảm hệ ký sinh - thiên địch đ lại ƣ lƣợng độc trên nông sản đất v nƣớc, ảnh hƣởng đến chất lƣợng môi trƣờng, nhiễm độc ngƣời tiêu dùng nông sản. Trong giai đoạn 1996 - 2000, ở các nƣớc đ ph t tri n, rất nghiêm ngặt về vệ sinh an toàn th c phẩm, vẫn có tình trạng t n tại ƣ lƣợng hóa chất BVTV trên nông sản. Do nh ng hệ lụy và tác động xấu c a việc lạm dụng thu c BVTV cho nên ở nhiều nƣớc trên thế giới đ và đang th c hiện việc đổi mới chiến lƣợc s dụng thu c BVTV. Từ ―Chiến lƣợc s dụng thu c BVTV hiệu quả và an to n‖ sang ―Chiến lƣợc giảm nguy cơ c a thu c BVTV‖. b) Tình hình sử dụng ở Việt Nam Ở Việt Nam, theo th ng kê c a Cục T i Nguyên M i Trƣờng lƣợng h a chất BVTV đƣợc s dụng ở Việt Nam từ năm 1986-1990 khoảng 13-15 nghìn tấn và theo th ng kê c a Viện Bảo Vệ Th c Vật Việt Nam năm 1990 lƣợng thu c BVTV từ 10.300 tấn lêm 33.000 tấn đến năm 2003 tăng lên 45.000 tấn v năm 2005 l
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan