Tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải từ quá trình sản xuất thuốc bảo vệ thực vật bằng công nghệ Fenton điện hóa với xúc tác Fe3O4-Mn3O4
373 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.VITTEP.2022.200-208Từ khóa:
Fenton điện hóa; Fe3O4-Mn3O4; Imidacloprid; Thuốc bảo vệ thực vật.Tóm tắt
Nước thải từ quá trình sản xuất thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) chứa nhiều hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, độc hại với con người và môi trường sống. Các công nghệ xử lý nước thải truyền thống như là xử lý sinh học, hóa lý không thể đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải hiện hành. Trong nghiên cứu này, quá trình Fenton điện hóa với xúc tác Fe3O4-Mn3O4 được áp dụng để xử lý nước thải thuốc BVTV. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm bậc 2 được sử dụng để khảo sát 3 thông số đặc trưng của quá trình là: pH, hàm lượng Fe3O4-Mn3O4 và hiệu điện thế. Nước thải giả định được tổng hợp từ thuốc Confidor 200SL với nước cất để có hàm lượng Imidacloprid (IMI) 25.3 ± 2.1 mg/L. 97.2% IMI bị loại bỏ ứng với nồng độ IMI 0.71 ± 0.2 mg/L được xác định ở điều kiện: hiệu điện thế 19.5 V, hàm lượng chất xúc tác 0.41 g/L, pH = 4.3 và tỉ lệ Fe3O4:Mn3O4 là 1:1, thời gian xử lý 210 phút. Sự ổn định và quá trình thu hồi chất xúc tác cũng được khảo sát cho thấy tiềm năng ứng dụng của công nghệ này rất lớn.
Tài liệu tham khảo
[1]. C. Serge, "Pesticide chemical oxidation: state-of-the-art" Water Research, Vol. 34, No. 2, pp. 366-377, (2000). DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00173-6
[2]. J. Hoigné, "Inter-calibration of OH radical sources and water quality parameters" Water Science and Technology, Vol. 35, pp. 1-8, (1997). DOI: https://doi.org/10.2166/wst.1997.0072
[3]. T.M. Trí and T.M. Trung - "Các quá trình oxy hóa nâng cao trong xử lý nước và nước thải", NXB Khoa Học Kỹ Thuật, (2006).
[4]. D.D.D. Nguyen, K.A. Huynh, X.H. Nguyen, "Imidacloprid degradation by electro-Fenton process using composite Fe3O4–Mn3O4 nanoparticle catalyst" Research on Chemical Intermediates Vol. 46, 4823–4840, (2020). DOI: https://doi.org/10.1007/s11164-020-04246-0
[5]. L. Xu and J. Wang, "Magnetic Nanoscaled Fe3O4/CeO2 Composite as an Efficient FentonLike Heterogeneous Catalyst for Degradation of 4‑Chlorophenol" Environmental Science & Technology, Vol. 46, pp. 10145−10153, (2012). DOI: https://doi.org/10.1021/es300303f
[6]. K. Naoyuki, K. Takuya, K. Masaaki, and O. Hideo, "Reusability of iron sludge as an iron source for the electrochemical Fenton-type process using Fe2+/HOCl system" Water research, Vol. 47, No. 5, pp. 1919-1927, (2013). DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.01.021
[7]. Z. He and Z. Zhou, "Electro-Fenton Process Catalyzed by Fe3O4 Magnetic Nanoparticles for Degradation of C.I. Reactive Blue 19 in Aqueous Solution: Operating Conditions, Influence, and Mechanism" Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 53, No. 9, pp. 3435–3447, (2014). DOI: https://doi.org/10.1021/ie403947b
[8]. C.S. Gabriela, "Preparation and application of a magnetic composite (Mn3O4/Fe3O4) for removal of As(III) from aqueous solutions" Materials Research, Vol. 15, No. 03, pp. 403-408, (2012). DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-14392012005000041
[9]. N.D.D. Duc, N.T.C. Nhan, N.H. Ha, N.T. Phong, "Heterogeneous Electro Fenton process for textile wastewater treatment: application of Fe3O4-Mn3O4 as a catalyst" Vietnam Journal of Science and Technology, Vol. 55, No. 6A, pp. 193-199, (2017). DOI: https://doi.org/10.15625/2525-2518/55/6A/13048
[10]. G. C. Silva, "A facile synthesis of Mn3O4/Fe3O4 superparamagnetic nanocomposites by chemical precipitation: Characterization and application in dye degradation" Materials Research Bulletin, Vol. 49, pp. 544–551, (2014). DOI: https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.09.039
[11]. E. Neyens and J. Baeyens, " A review of classic Fenton‘s peroxidation as an advanced oxidation technique" Journal of Hazardous Materials, Vol. 98, pp. 33 - 50, (2003). DOI: https://doi.org/10.1016/S0304-3894(02)00282-0
[12]. Z. Wan and J. Wang, "Degradation of sulfamethazine antibiotics using Fe3O4–Mn3O4 nanocomposite as a Fenton‐like catalyst" Chemical Technology anh Biotechnology, Vol. 92, No. 4, pp. 874 - 883, (2017). DOI: https://doi.org/10.1002/jctb.5072
[13]. M.X. Hướng and D.T.M. Thanh, "Xử lý nước thải khu công nghiệp Phong Khê bằng phương pháp Fenton điện hóa", Đại học Sư phạm Hà Nội. (2009).
[14]. P.J. Maran, "Response surface modeling and analysis of barrier and optical properties of maize starch based edible films" International Journal of Biological Macromolecules, Vol. 60, pp. 412 - 421, (2013). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.06.029
[15]. G.E.P. Box and N.R. Draper - "Empirical Model Building and Response Surfaces", New York, Wiley, (1987).
[16]. H. Baolin, "Heterogeneous electro-Fenton oxidation of catechol catalyzed by nano-Fe3O4: kinetics with the Fermi’s equation" Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Vol. 56, pp. 138-14, (2015). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2015.04.017
[17]. H. Zhao, Y. Wang, Y. Wang, T. Cao, and G. Zhao, "Electro-Fenton oxidation of pesticides with a novel Fe3O4@ Fe2O3/activated carbon aerogel cathode: High activity, wide pH range and catalytic mechanism" Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 125, pp. 120-127, (2012). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.05.044
[18]. M. Turabik, N. Oturan, B. Gözmen, and M.A. Oturan, "Efficient removal of insecticide “imidacloprid” from water by electrochemical advanced oxidation processes" Environmental Science and Pollution Research, Vol. 21, No. 4, pp. 8387-8397, (2014). DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-014-2788-9
[19]. M. Sedaghat, B. Vahid, S. Aber, M.H. Rasoulifard, A. Khataee, and N. Daneshvar, "Electrochemical and photo-assisted electrochemical treatment of the pesticide imidacloprid in aqueous solution by the Fenton process: effect of operational parameters" Research on Chemical Intermediates, Vol. 42, No. 2, pp. 855-868, (2016). DOI: https://doi.org/10.1007/s11164-015-2059-5
[20]. M.D.G. De Luna, J.D. Retumban, S. Garcia-Segura, and M.C. Lu, "Degradation of imidacloprid insecticide in a binary mixture with propylene glycol by conventional fenton process" Journal of Advanced Oxidation Technologies, Vol. 20, No. 2, pp. 132-142, (2017). DOI: https://doi.org/10.1515/jaots-2017-0012
