1
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY THUỐC
NHUỘM LEVAFIX RED CA BẰNG TÁC NHÂN H
2
O
2
/UV VÀ Fe
3+
/C
2
O
4
2-
/H
2
O
2
/VIS
SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
Lớp: 08CHP, Khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng
GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
Khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng
2
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ


2
O
2
/VIS dƣới chiếu xạ mặt trời (Fenton/mặt trời) mong đợi có thể thay thế đƣợc các
quá trình Fenton truyền thống. Đây là quá trình có hiệu quả cao cho việc phân hủy màu
thuốc nhuộm tận dụng đƣợc nguồn bức xạ mặt trời, giá thành xử lí rất thấp lại thân thiện
với môi trƣờng. Quá trình này đặc biệt hữu ích cho xử lí nƣớc thải dệt nhuộm ở các vùng
nhiệt đới và xích đạo [6].
Do phƣơng pháp có nhiều ƣu điểm nhƣ chi phí xử lí tƣơng đối thấp, hóa chất dễ
tìm, ít độc hại và khá hiệu quả nên chúng tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu các yếu
tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy thuốc nhuộm Levafix red CA bằng tác nhân
3
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
H
2
O
2
/UV và Fe
3+
/C
2
O
4
2-
/H
2
O
2
/VIS” với mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc xử lí nƣớc

học thống kê để xử lý kết quả.
- Trao đổi với giáo viên hƣớng dẫn.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Xác định nhu cầu oxi hoá học COD bằng phƣơng pháp Bicromat tiêu chuẩn
Cr
2
O
7
2-
/Cr
3+
.
- Xác định độ chuyển hoá của Levafix red CA bằng phƣơng pháp quang phổ hấp
thụ phân tử UV – VIS.
5. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI
Nội dung của đề tài đƣợc trình bày trong 3 chƣơng:
Chƣơng I: Tổng quan tài liệu
Chƣơng II: Phƣơng pháp thực nghiệm
Chƣơng III: Kết quả và thảo luận
6. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
4
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
- Kết quả nghiên cứu này là cơ sở cho những nghiên cứu sâu hơn về vấn đề phân
hủy các chất hữu cơ độc hại bằng xúc tác quang Fenton.
- Làm tài liệu cho sinh viên khóa sau.


trƣờng khác nhau nên tính chất nƣớc thải cũng khác nhau. Nhu cầu sử dụng nƣớc trong
nhà máy dệt nhuộm là rất lớn vì nó thông qua rất nhiều công đoạn và thay đổi theo các
mặt hàng khác nhau.
1.1.1. Giới thiệu về thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất định của
quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu dệt trong những điều
kiện nhất định (tính gắn màu).
Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay, con
ngƣời hầu nhƣ chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc
nhuộm là độ bền màu - tính chất không bị phân hủy bởi những điều kiện, tác động khác
nhau của môi trƣờng, đây vừa là yêu cầu với thuốc nhuộm lại vừa là vấn đề với xử lý
nƣớc thải dệt nhuộm. Màu sắc của thuốc nhuộm có đƣợc là do cấu trúc hóa học của nó:
một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu.
Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử π linh động nhƣ
>C=C<, >C=N-, >C=O, -N=N Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện
tử, nhƣ -SOH, -COOH, -OH, NH
2
, đóng vai trò tăng cƣờng màu của nhóm mang màu
bằng cách dịch chuyển năng lƣợng của hệ điện tử.
6
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
1.1.2. Phân loại thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi sử
dụng. Tùy thuộc cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng, thuốc nhuộm đƣợc phân chia
thành các họ, các loại khác nhau. Có hai cách phân loại thuốc nhuộm phổ biến nhất:
+ Phân loại theo cấu trúc hóa học

92% thuộc lớp azo.
Thuốc nhuộm bazơ – cation: Các thuốc nhuộm bazơ trƣớc đây dùng để nhuộm tơ
tằm, ca bông cầm màu bằng tananh, là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ
hữu cơ. Chúng dễ tan trong nƣớc cho cation mang màu. Các thuốc nhuộm bazơ biến tính
phân tử đƣợc đặc trƣng bởi một điện tích dƣơng không định vị - gọi là thuốc nhuộm
cation, dùng để nhuộm xơ acrylic.
Thuốc nhuộm axit: là muối của axit mạnh và bazơ mạnh nên chúng tan trong nƣớc
phân ly thành ion: Ar-SO
3
Na → Ar-SO
3
-
+ Na
+
, anion mang màu thuốc nhuộm tạo liên
kết ion với tâm tích điện dƣơng của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm
màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trƣờng axit. Xét về cấu tạo hóa học
có 79% thuốc nhuộm axit azo, 10% là antraquinon, 5% triarylmetan và 6% các lớp hóa
học khác.
Thuốc nhuộm hoạt tính: là thuốc nhuộm anion tan, có khả năng phản ứng với xơ
sợi trong những điều kiện áp dụng tạo thành liên kết cộng hóa trị với xơ sợi. Trong cấu
tạo của thuốc nhuộm hoạt tính có một hay nhiều nhóm hoạt tính khác nhau, quan trọng
nhất là các nhóm: azo, vinylsunfon, halotriazin và halopirimidin.
Là loại thuốc nhuộm duy nhất có liên kết cộng hóa trị với xơ sợi tạo độ bền màu
giặt và độ bền màu ƣớt rất cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một trong những thuốc
8
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
nhuộm đƣợc phát triển mạnh mẽ nhất trong thời gian qua đồng thời là lớp thuốc nhuộm
quan trọng nhất để nhuộm vải sợi bông và thành phần bông trong vải sợi pha.

1.3.1. Phƣơng pháp xử lý cơ học
Xử lí cơ học là loại bỏ các tạp chất không hòa tan trong nƣớc thải bằng cách nhƣ:
lắng cặn, gạt nổi, lọc… Phƣơng pháp này áp dụng cho các chất ô nhiễm không tan, có
khối lƣợng riêng khác nƣớc, hoặc ở dạng hạt có kích thƣớc lớn.
1.3.2. Phƣơng pháp hóa lý
1.3.2.1. Phương pháp keo tụ
Hiện tƣợng keo tụ là hiện tƣợng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành
những tập hợp hạt có kích thƣớc và khối lƣợng đủ lớn để có thể lắng xuống do trọng lực
trong một thời gian đủ ngắn.
1.3.2.2. Phương pháp hấp phụ
Các chất hữu cơ trong nƣớc khó hay không thể phân huỷ sinh học có thể hấp phụ
lên các chất thích hợp. Các chất hấp phụ có thể dùng: than hoạt tính, than cốc, bụi khói
lò, than bùn, than nâu, các polime tổng hợp, các khoáng vô cơ.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là chuyển chất màu từ pha này sang pha khác
và tốn thời gian, tạo một lƣợng thải sau hấp phụ, không xử lí triệt để.
1.3.3. Phƣơng pháp sinh học
Cơ sở của phƣơng pháp sinh học là sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các hợp
chất hữu cơ trong nƣớc thải. Phƣơng pháp sinh học đặt hiệu quả cao trong xử lý nƣớc thải
chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học với pH, nhiệt độ, chủng vi sinh thích hợp và
không chứa các chất độc làm ức chế vi sinh. Tuy nhiên nƣớc thải xƣởng nhuộm chứa
thuốc nhuộm rất bền vi sinh hầu nhƣ không bị phân hủy sinh học. Vì vậy để xử lý nƣớc
thải dệt nhuộm cần qua hai bƣớc: tiền xử lý chất hữu cơ khó phân giải sinh học chuyển
chúng thành những chất có thể phân hủy sinh học, tiếp theo là dùng phƣơng pháp vi sinh.
1.3.4. Phƣơng pháp điện hóa
Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở quá trình oxy hóa-khử xảy ra trên các điện cực. Ở
anot, nƣớc và các ion clorua bị oxy hóa dẫn đến sự hình thành O
2
, O
3
, Cl

*
, gốc tự do này đóng vai trò một tác nhân oxi hóa không chọn lọc. Các quá trình oxi
hóa tiên tiến phân biệt nhau ở cách thức tạo ra gốc tự do. Gốc tự do có thể đƣợc tạo ra
bằng nhiều cách: chiếu tia UV, sự phân ly của H
2
O
2
(có xúc tác), O
3
.
c/ Các quá trình quang hóa
11
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
Quang hóa không xúc tác: bức xạ tử ngoại năng lƣợng cao đƣợc hấp thụ bởi các
phân tử, đƣa phân tử chất hấp thụ lên trạng thái kích thích. Ở trạng thái này khả năng
phản ứng của nó là rất lớn, nó phân hủy cho các chất ít độc hơn hoặc khơi mào phản ứng
dây chuyền phân hủy các chất hữu cơ trong hệ. Phản ứng tạo thành gốc OH
•
:
H
2
O H
•
+OH
•

Quá trình quang phân UV/ H
2
O

+ h
+
, h
+
là lỗ trống
Cặp e
-
- lỗ trống đóng vai trò hệ oxi hóa – khử trên bề mặt chất bán dẫn, thực hiện
phản ứng oxi hóa khử phân hủy các chất hữu cơ. Thêm vào đó OH
•
cũng đƣợc sinh ra
trong quá trình này, do đó chất hữu cơ không chỉ bị phân hủy bởi phản ứng oxi hóa khử
mà còn bởi phản ứng với gốc tự do OH
•
:
TiO
2
(h
+
)H
2
O
hp
→ TiO
2
+ 2OH
•
hp
+ H
+

ứng của các gốc tự do, một phần là sự ozon hóa trực tiếp chất hữu cơ. Bởi lẽ, ozon là chất
12
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
oxi hóa mạnh hơn oxy, và về mặt lý thuyết , không có hợp chất hữu cơ nào không bị oxi
hóa bởi ozon. Nhƣợc điểm lớn nhất của phƣơng pháp này là khó khăn trong việc thu
đƣợc ozon và sự nhạy cảm pH của quá trình [Ullmann, 1995].
Các quá trình ozon hóa gồm có:
- Quá trình UV/O
3
: quá trình ozon hóa đƣợc hỗ trợ bằng việc chiếu ánh sáng tử
ngoại để tăng hiệu quả tạo OH
•
hay tạo 2OH
•
với nồng độ cao hơn.
H
2
O + O
3
2OH
•
+ O
2

- Quá trình H
2
O
2
/O

2

- Quá trình H
2
O
2
/UV/O
3
: là sự kết hợp của các quá trình UV/O
3
, H
2
O
2
/O
3
, UV/H
2
O
2
để thu đƣợc hệ bậc 3. Đây là quá trình hiệu quả nhất trong xử lý nƣớc thải ô nhiễm nặng
và cho phép giảm TOC, khoáng hóa hoàn toàn chất ô nhiễm. Cơ chế tạo gốc tự do đƣợc
chỉ ra trong phản ứng:
H
2
O
2
+ 2O
3
2OH

+H
2
O+ OH
-

1.4.2. Các hệ Fenton (H
2
O
2
/Fe
2+
) và hệ kiểu Fenton (H
2
O
2
/Fe
3+
):
Là các hệ phản ứng trong đó gốc tự do OH
•
đƣợc tạo ra do sự phân ly của H
2
O
2

xúc tác bởi Fe
2+
, Fe
3+
:

+ H
2
O → Fe
2+
+ O
2
+ H
3
O
+
Gốc OH
•
sinh ra tấn công các hợp chất hữu cơ:
OH
•
+ RH → R
•
+ H
2
O

R
•
+ Fe
3+
→ R
+
+ Fe
2+


tăng cƣờng phản ứng oxi hóa các hợp chất hữu cơ, hệ quang Fenton tái tạo xúc tác nhờ
bức xạ tử ngoại: Fe(OH)
2+
→ Fe
2+
+ OH
•
.
1.4.3. Các quá trình Fenton cải tiến
1.4.3.1. Quá trình Fenton điện hóa
Quá trình Fenton điện hóa (E.Fenton) là quá trình Fenton sử dụng các tác nhân
phản ứng sinh ra trong quá trình điện hóa.
 H
2
O
2
đƣợc tạo ra trong quá trình điện hóa theo cơ chế sau:
Ở anốt xảy ra sự oxi hóa nƣớc tạo ra oxi phân tử theo phƣơng trình :
14
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
2H
2
O - 4e O
2
+ 4H
+
Chính oxi phân tử này lại bị khử ở catốt để tạo thành H
2
O

Fe
2+
trực tiếp trên catot theo phƣơng trình sau:
Fe
3+
+ e Fe
2+

Quá trình Fenton điện hóa bao gồm 2 chu trình : chu trình oxi hóa – khử các ion
sắt và chu trình oxi hóa nƣớc và khử oxi trên các điện cực. Trong quá trình Fenton điện
hóa tùy theo cách đƣa nguồn ion Fe
2+
vào hệ còn phân biệt 2 quá trình: quá trình Fenton
Catốt và quá trình Fenton Anốt.
1.4.3.2. Fenton- HA
Quá trình Fenton mang lại hiệu quả rất cao trong việc phân hủy các hợp chất hữu
cơ trong nƣớc. Tuy nhiên pH tối ƣu của quá trình này thƣờng trong vùng axit khoảng pH
từ 3 – 4 nên làm hạn chế khả năng ứng dụng của nó trong công nghệ môi trƣờng. Nguyên
nhân chính là do sự kết tủa của Fe(III) ở pH cao làm hạn chế quá trình tuần hoàn
Fe(III)/Fe(II). Để giữ Fe ở trạng thái hòa tan, các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu sử
dụng các chelat nhân tạo để mở rộng khoảng pH tối ƣu của quá trình lên khoảng trung
tính. Hợp chất humic là tác nhân đƣợc sử dụng nhiều trong các hệ thống Fenton cải tiến
(Fenton-HA) hiện nay.
Hiệu quả xử lý của hệ thống Fenton cải tiến trong môi trƣờng trung tính đã đƣợc
nghiên cứu với nhiều chất ô nhiễm khác nhau cho kết quả tƣơng tự nhau và khá khả quan
15
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
so với hệ thống Fenton thông thƣờng. Phản ứng phân hủy benzene tiến hành trong dung
dịch có HA và không có HA ở pH = 3 có hằng số tốc độ khác nhau không đáng kể. Kết

thƣờng dùng muối FeSO
4
) và hydro peroxit H
2
O
2
, chúng tác dụng với nhau sinh ra gốc tự
do
•
OH, còn Fe
2+
bị oxi hóa thành Fe
3+
theo phản ứng:
Fe
2+
+ H
2
O
2
→ Fe
3+
+
•
OH + HO
-
(3)
Phản ứng trên đƣợc gọi là phản ứng Fenton do J.H. Fenton là ngƣời đầu tiên đã
mô tả quá trình này. Phản ứng Fenton đã tiếp tục đƣợc nghiên cứu bởi nhiều tác giả sau
này, các nghiên cứu này cho thấy ngoài phản ứng trên là phản ứng chính thì trong quá



+ Fe
2+
→ Fe
3+
+ HO
-
(k = 3.0 x 108 L mol-1 s-1) (6)
HO


+ H
2
O
2
→ H
2
O + HO
2

(k = 3.3 × 107M−1 s−1) (7)
Fe
2+
+ HO
2

→ Fe
3+
+ HO

2+
→ HO
-
+ Fe
3+
(10)
HO

+ H
2
O
2
→ H
2
O + HO
2

(11)
HO

+ RH → R

+ H
2
O (12)
Các gốc R

có thể oxi hóa Fe
2+
, khử Fe

2
O
2
/Fe
2+
. Nguyên nhân vì trong trƣờng hợp
này Fe
3+
phải đƣợc khử thành Fe
2+
trƣớc khi hình thành gốc hydroxyl. Nhƣ vậy về tổng
thể quá trình Fenton đƣợc xem nhƣ không phụ thuộc gì vào trạng thái hóa trị hai hay ba
của các ion sắt.
Phản ứng Fenton diễn ra thuận lợi ở nhiệt độ khoảng 5 – 200
o
C (nếu nhiệt độ quá
cao H
2
O
2
dễ phân hủy) và độ pH nhỏ hơn hay bằng 4 (nếu cao hơn, Fe(III) sẽ kết tủa).
Nói chung khi áp dụng quy trình phản ứng Fenton, nƣớc thải cần có pH thấp để duy trì
xúc tác sắt ở trong dung dịch, tạo điều kiện cho nó tham gia phản ứng. Trong trƣờng hợp
nƣớc thải có độ pH trung hòa, ngƣời ta phải dùng một số loại tạo chelat nhƣ EDTA,
DTPA để duy trì xúc tác sắt ở trong dung dịch. áp dụng nguyên lý phản ứng Fenton
ngƣời ta có thể dùng nguồn ánh sáng cực tím hay dùng điện phân cùng kết hợp với H
2
O
2
.

Phức sắt oxalat, Fe
III
(C
2
O
4
)
3
3–
, cảm quang cao không chỉ ở vùng UV mà còn ở vùng VIS
λ ≈ 550 nm và đƣợc chuyển thành Fe(II):
Fe
III
(C
2
O
4
)
3
3–
+ hv → Fe
2+
+ 2C
2
O
4
2–
+ C
2
O

→ Fe
2+
+ CO
2
+ 3 C
2
O
4
2–
(1.19)
Do thời gian sống của gốc oxyl (C
2
O
4

–
) ngắn nên có thể tổng hợp những phản
ứng trên thành:
Fe
III
(C
2
O
4
)
3
3–
+ hv → Fe
2+
+ CO

→ Fe
III
(C
2
O
4
)
3
3–
+ HO

+ HO
-
(1.21)

Trong sự có mặt của một lƣợng lớn oxalat, Fe(III) sẽ tạo phức với 2 hoặc 3 phối tử
oxalat. Trong phản ứng quang Fenton, sắt quay vòng giữa những trạng thái oxi hóa. Do đó,
sự tạo thành của HO

bị giới hạn chỉ bởi sự có mặt của ánh sáng, H
2
O
2
và ion oxalat đƣợc
dùng cạn dần trong suốt quá trình phản ứng .
Sau đây là những phản ứng và hằng số tốc độ (k) hoặc hằng số cân bằng (K) của
những phản ứng xảy ra trong hệ Fe
3+
/C
2


Fe
III
(OH)
2+
+ hv → Fe
2+
+ HO

Quá nhỏ trong hệ này
C
2
O
4

–
→ CO
2

–
+ CO
2
k = 2 x 10
6
s
–1

CO
2


–1
s
–1

Fe
3+
+ HO
2

→ O
2
+ Fe
2+
+ H
+
k = 3.3 x 10
5
M
–1
s
–1

Fe
III
(C
2
O
4
)
n

n
3–2n
+ HO
2

→ O
2
+ Fe
II
(C
2
O
4
)
n
2–2n
k < 1.2 x 10
5
M
–1
s
–1

Fe
III
(C
2
O
4
)

2

–
→ Fe
3+
+ H
2
O
2
+ OH
¯
k = 7.2 x 10
8
M
–1
s
–1

Fe
2+
+ HO
2

→ Fe
3+
+ H
2
O
2
+ OH

4
) + H
2
O
2
→ Fe
III
(C
2
O
4
)
n
+
+ HO

+ OH
¯
k = 3.1 x 10
4
M
–1
s
–1

C
2
O
4
2–

+ H
2
O k = 4.7 x 10
7
M
–1
s
–1

IRF + HO

→ Những sản phẩm k = 3.0 x 10
9
M
–1
s
–1

Fe
2+
+ HO

→ Fe
III
(OH)
2+
k = 4.3 x 10
8
M
–1

O
2
+ O
2
k = 8.3 x 10
5
M
–1
s
–1

HO
2

+ O
2
–

→ HO
2
–
+ O
2
k = 9.7 x 10
7
M
–1
s
–1


O
4
2–
 Fe
III
(C
2
O
4
)
2
¯
K = 6.31 x 10
6
M
–1

Fe
III
(C
2
O
4
)
2
¯
+ C
2
O
4

M
–1

Fe
II
(C
2
O
4
) + C
2
O
4
2–
 Fe
II
(C
2
O
4
)
2
2–
K = 1.26 x 10
2
M
–1

HC
2

1.4.6.1. Ảnh hưởng của độ pH
Trong các phản ứng Fenton, độ pH ảnh hƣởng lớn đến tốc độ phản ứng và nồng độ
Fe(III) ở pH < 3 chúng sẽ nằm dới dạng Fe
3+
(aq) và khi pH gần đến sát 3 là dạng
Fe(OH)
2+
(aq) và khi 3 < pH < 7 chúng ở dạng Fe(OH)
2+
(aq). Do đó trong môi trƣờng axit
sẽ rất thuận lợi cho quá trình tạo gốc hydroxyl tự do HO

theo phản ứng sau:
Fe
2+
+ H
2
O
2
→ Fe
3+
+ HO

+ OH
-

Trong môi trƣờng pH cao quá trình kết tủa Fe
3+
nhanh hơn quá trình khử của phản
ứng: Fe

phức sắt oxalat. Tỉ lệ giữa oxalat và ion Fe
3+
thƣờng là 3. Oxalat làm tăng hiệu suất phân
hủy chất hữu cơ do tạo đƣợc phức sắt (III) oxalat không chỉ tăng hiệu suất lƣợng tử ở
vùng UV mà còn mở rộng dải hấp thụ vào vùng khả kiến, làm tăng hệ số hấp thụ phân tử.
Tuy nhiên, nếu nồng độ oxalat quá nhiều sẽ ảnh hƣởng không tốt đến quá trình phân hủy.
1.5. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ COD
Nhu cầu oxi hoá học (COD) là lƣợng tƣơng đƣơng của các thành phần hữu cơ
trong mẫu nƣớc bị hoá thành CO
2
và nƣớc bởi tác nhân hoá học có tính hoá mạnh. Chỉ
số COD đƣợc sử dụng rộng rãi để đặt trƣng cho hàm lƣợng chất hữu cơ có thể bị hoá hoá
học trong nƣớc thải và nƣớc tự nhiên.
1.5.1. Nguyên tắc
Hầu hết các chất hữu cơ đều bị phân huỷ khi đun nóng với hỗn hợp K
2
Cr
2
O
7
trong
môi trƣờng axit mạnh. Lƣợng K
2
Cr
2
O
7
dƣ đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đo quang
màu của K
2

+
+ 6e → 2Cr
3+
+ 7H
2
O
1.5.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình oxi hoá
Các chất béo mạch thẳng, các hợp chất nhân thơm và piridin không bị hoá, mặc dù
với dicromat phản ứng triệt để hơn so với dùng kali pemanganat. Để tăng nhanh tốc độ
phản ứng, bạc sunfat đƣợc thêm vào nhƣ một chất xúc tác.
Khi có sự hiện diện của ion chlorua cũng sẽ gây sai số dƣơng cho do phản ứng:
Cr
2
O
7
2-
+ 6Cl
-
+ 14H
+
→ 2Cr
3+
+ 3Cl
2
+ 7H
2
O
Để tránh sai số này, ngƣời ta sử dụng HgSO
4
cho vào với tỉ lệ HgSO


22
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
CHƢƠNG II NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
Để chuẩn bị cho việc thí nghiệm, đề tài đƣợc tiến hành qua các giai đoạn sau:
- Tham khảo ý kiến của giáo viên hƣớng dẫn để tập hợp, dịch thuật các tài liệu
tham khảo liên quan đến đối tƣợng nghiên cứu.
- Biên soạn qui trình phân tích phù hợp nhất với điều kiện phòng thí nghiệm.
- Chuẩn bị các loại vật tƣ, hoá chất theo yêu cầu.
- Tạo các mẫu giả bằng cách pha chất cần phân tích vào nƣớc cất hai lần.
- Hoàn chỉnh qui trình dự thảo và gửi đến giáo viên hƣớng dẫn xem xét, đánhgiá.
- Biên soạn qui trình dự thảo cuối cùng sau khi tiếp nhận, kiểm tra, xử lí các ý kiến
góp ý của giáo viên hƣớng dẫn.
- Tiến hành thí nghiệm trên mẫu giả để thu đƣợc các số liệu phân tích, kinh
nghiệm.
2.1. DỤNG CỤ, HÓA CHẤT, THIẾT BỊ
2.1.1. Dụng cụ - thiết bị
Dụng cụ
Máy móc, thiết bị
- Pipet 10ml, 5ml, 2ml, 1ml

4
.7H
2
O (Trung Quốc)
- Ag
2
SO
4
(Trung Quốc)
- Hg
2
SO
4
(Việt Nam)
- K
2
Cr
2
O
7
(Trung Quốc)
- H
2
O
2
30% (Trung Quốc ) Sơ đồ hệ thống thí nghiệm
- Muối Fe
2
(SO
4

4
đậm đặc và 33,3g HgSO
4
, khuấy tan để
nguội đến nhiệt độ phòng, định mức đến 1000ml.
Axit sunfuric dùng chuẩn COD: Cân 5,5g Ag
2
SO
4
trong 1kg H
2
SO
4
đậm đặc (d =
1,84g/ml), để 1 – 2 ngày cho hoà tan hoàn toàn Ag
2
SO
4
.
Dung dịch kali hidro phtalat:
+ Pha dung dịch kali hidro phtalat 0,01M: cân 0,204g kali hidro phtalat
định mức đến 100ml.
+ Định mức dung dịch kali hidro phtalat 0,01M thành các dung dịch có
nồng độ 2.10
-3
M, 10
-3
M, 8.10
-4
M, 6.10

4
trong
các cuvet có nắp đậy ở nhiệt độ 150
o
C trong 2 giờ. Hỗn hợp sau khi đun đem đo mật độ
quang ở bƣớc sóng 439 nm để xác định lƣợng dƣ K
2
Cr
2
O
7
.
Các phản ứng hoá học xảy ra khi dùng K
2
Cr
2
O
7
oxi hoá:
Chất hữu cơ + Cr
2
O
7
2-
+ H
+
→ CO
2
+ H
2

→ 2Cr
3+
+ 3Cl
2
+ 7H
2
O
Để tránh cản trở này, ngƣời ta cho HgSO
4
vào tạo phức bền với clorua.
2.2.2. Thuốc thử
- Dung dịch chuẩn K
2
Cr
2
O
7
0.1N: Hoà tan ống chuẩn K
2
Cr
2
O
7
0.1N trong 50 mL
nƣớc cất, thêm 167 mL H
2
SO
4
98% và 33.3 g HgSO
4.

2
/L.

O
2
+ 4H
+
+ 4e

2H
2
O

25
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. BÙI XUÂN VỮNG
LỚP: 08CHP SVTH: LƢƠNG THỊ HÀ
2.2.3. Quy trình phân tích mẫu
 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ K
2
Cr
2

4
, Ag
2
SO
4

2
2
2
2
2
2
Thể tích kali hydro phtalat chuẩn
0
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
Thể tích nƣớc cất
3.0
2.4
1.8
1.2
0.6
0
COD (mgO
2
/L)
0

o
C trong 2h
lắc đều
Để nguội và đo mật độ
quang K
2
Cr
2
O
7
dƣ ở
bƣớc sóng 439 nm