ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------------------

Đào Minh Hà

NGHIÊN CỨU
QUÁ TRÌNH QUANG HÓA XÚC TÁC PHÂN HỦY
THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014
1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------------------

Đào Minh Hà

NGHIÊN CỨU
QUÁ TRÌNH QUANG HÓA XÚC TÁC PHÂN HỦY
THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG NƯỚC

Chuyên ngành

Hóa Môi trường

Mã số

Cuối cùng tôi xin trân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động
viên giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 03 tháng 04 năm 2014
Học viên

Đào Minh Hà

13


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH – DANH MỤC BẢNG – DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...................................................................................3
1.1. ẢNH HƯỞNG CỦA THUỐC TRỪ SÂU ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG............3
1.1.1. Hiện trạng sử dụng thuốc trừ sâu trong sản xuất nông nghiệp..................3
1.1.2. Con đường phát tán, tồn lưu và ảnh hưởng của thuốc trừ sâu trong môi
trường ...............................................................................................................4
1.1.3. Nhóm thuốc trừ sâu gốc phospho hữu cơ và trichlorfon...........................7
1.2 TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2 .....................................14
1.2.1. Giới thiệu chung về các quá trình oxi hóa nâng cao (Advanced oxidation
processes- AOP...............................................................................................14
1.2.2. Giới thiệu chung về quá trình quang xúc tác bán dẫn.............................20
1.2.2. Xúc tác quang hóa TiO2 ........................................................................23
1.2.3. Ứng dụng của xúc tác quang hóa TiO2.............................................................. 29
1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................33
1.3.1. Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm thuốc trừ sâu trong môi trường
.......................................................................................................................33
1.3.2. Một số phương pháp phân tích xác định hóa chất BVTV ............................ 34
Chương 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................41

Bảng 1.2

Phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao

17

Bảng 1.3

Khả năng oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa

17

Bảng 1.3

Một số thông số cấu trúc của TiO2

25

Bảng 1.4

Một số tính chất vật lí của TiO2 dạng Anatase và Rutile

25

Bảng 1.5

Một số ứng dụng chủ yếu của xúc tác quang hóa TiO2

31


Ảnh hưởng của điều kiện ánh sáng đến hiệu quả phân hủy

60

Trichlorfon của xúc tác TiO2
Bảng 3.6

Con đường phản ứng chính của quá trình phân hủy quang xúc

62

tác TiO2 một số hợp chất thuốc trừ sâu cơ phospho và các sản
phẩm chuyển hóa tương ứng.
Bảng 3.7

Hiệu quả xử lý thuốc trừ sâu Trichlorfon của các vật liệu

5

66


DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN

Hình 1.1

Con đường phát tán của thuốc trừ sâu trong môi trường

7



Hình 1.7

Cấu trúc tinh thể TiO2 dạng brookite

24

Hình 1.8

Đa diện phối trí của TiO2

25

Hình 1.9

Cơ chế xúc tác quang của TiO2

27

Hình 1.10

Sơ đồ thiết bị sắc ký khí

34

Hình 1.11

Sơ đồ thiết bị sắc ký lỏng

36


Hình 3.1

Phổ đồ chuẩn của Trichlorfon

50

Hình 3.2

Biểu đồ so sánh kết quả độ chuyển hóa Trichlorfon

52

Hình 3.3

Sự phụ thuộc của độ chuyển hóa theo pH

56

Hình 3.4

Sự phụ thuộc của độ chuyển hóa theo thời gian

58

Hình 3.5

Sự phụ thuộc của độ chuyển hóa theo lượng xúc tác

59


67

TiO2/C-0.2–1.
Hình 3.11

Sự phụ thuộc của nồng độ tương đối (c/c0) của dung dịch MB
vào thời gian chiếu xạ tia UV cho các vật liệu tổng hợp.

6

68


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

APCI

Atmospheric-pressure chemical ionization

BVTV

Bảo vệ thực vật

EPTC

S-Ethyl Dipropylcarbamothioate

ESI


LC

Liquid Chromatography

LC50

Lethal concentration, 50%

LD50

Lethal dose, 50%

MCPA

2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid

MCPB

4-(4-Chloro-2-methylphenoxy)butanoic acid

MS

Mass Spectro

NN&PTNT

Nông nghiệp và phát triển nông thôn

PDA


lúa và đặc biệt ở vùng trồng rau thiếu kiến thức về phòng trừ dịch hại và không
được khuyến cáo đầy đủ, họ lại tự chủ hoàn toàn trong quá trình sản xuất, nên họ
thường chọn dùng các loại thuốc đã quen dùng, với nồng độ, liều lượng vượt quá
mức cần thiết, gây ra các hậu quả nghiêm trọng như phá vỡ cân bằng hệ sinh thái
đồng ruộng, gây ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường sống và ảnh hưởng xấu
đến sức khỏe người tiêu dùng và cả cho chính họ. Trong đó, tập trung chủ yếu
khoảng 10 loại hoạt chất thuộc các nhóm khác nhau, hầu hết đều là các hợp chất cơ
phốt pho có độc tính cao, bền nhiệt và dễ tan trong các dung môi hữu cơ, điển hình
là trichlorfon. Thuốc trừ sâu chứa hoạt chất trichlorfon được biết đến thuốc trừ sâu
vị độc nội hấp, được sử dụng trong nông nghiệp để diệt trừ sâu kí sinh trên lá, và
trong y tế để trừ ruồi. Với tính độc cao đối với con người và sinh vật, kèm theo
lượng sử dụng lớn, trichlorfon phát tán thông qua các hoạt động sử dụng thuốc, tồn
lưu và gây ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học của môi trường. Trên cơ sở đó, em
lựa chọn hoạt chất trichlorfon để thực hiện nghiên cứu.
Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp để xử lý dư lượng thuốc BVTV
trong môi trường, một trong những phương pháp quan trọng đã và đang đem đến
những thành công lớn cho con người đó là phương pháp quang xúc tác. Phương
pháp này có nhiều ưu điểm nổi trội như hiệu quả xử lý cao và có khả năng phân hủy
hoàn toàn các hợp chất hữu cơ độc hại như hóa chất BVTV thành các hợp chất vô
cơ ít độc hơn. Mặc dù có rất nhiều hợp chất quang xúc tác, TiO2 vẫn là một trong
các chất quang xúc tác phổ biến nhất vì giá thành rẻ và bền hóa học, không độc và
dễ điều chế. Do vậy, TiO2 là chất thích hợp để ứng dụng trong xử lý dư lượng hóa
chất BVTV trong môi trường.
8


Từ những luận điểm trên với mong muốn được đóng góp vào các công trình
xử lí nước thải gây ô nhiễm môi trường, em tiến hành nghiên cứu đề tài “ Nghiên
cứu quá trình quang hóa xúc tác phân hủy thuốc bảo vệ thục vật trong nước ”.
1. Thông tin chung về luận văn:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ẢNH HƯỞNG CỦA THUỐC TRỪ SÂU VỚI MÔI TRƯỜNG
Từ cuối thế kỷ XVIII đến cuối thế kỷ XIX là thời kì cách mạng nông nghiệp
ở châu Âu. Sản xuất nông nghiệp tập trung và năng suất cao hơn, đồng thời tình
hình dịch hại càng nhiều hơn xảy ra trong phạm vi toàn thế giới. Một số thuốc trừ
sâu, trừ dịch hại phổ biến ở cuối thế kỷ XIX đến năm 1930, chủ yếu là chất vô cơ
như Asen, Selen, Antimon, Sulfur…hoặc một số chất thảo mộc vốn có độc tính.
Song thời bấy giờ chưa ai quan tâm nhiều đến tính độc hại của nó đến môi trường
sống và sức khỏe của con người.
Từ đầu thế kỷ XX, xuất hiện một biện pháp trừ sâu hại tích cực hơn và hiệu
quả hơn có ý nghĩa quan trọng. Một trong số đó là sự ra đời của dichlorodiphenyl
trichloro ethane (DDT) thuộc nhóm clo hữu cơ bằng phương pháp tổng hợp, 1939,
và liên tục sau đó ra đời nhiều các hợp chất hóa học khác.
Tổng kết quá trình được tìm ra và sản xuất, hiện nay, thuốc trừ sâu tồn tại 3
thế hệ, tính độc hại của thế hệ sau thường được sử dụng an toàn hơn thế hệ trước:
Thuốc trừ sâu thế hệ thứ nhất thường là thuốc chiết từ thực vật chứa hoạt
chất Nicotin, hay Pyrethroide chiết từ một loại cúc khô, những chất vô cơ như phèn
xanh, thạch tín…
Thuốc trừ sâu thế hệ thứ 2 là tổng hợp các chất hữu cơ: DDT, 666,
Wofatox… (xuất hiện vào thập niên 40).
Thuốc trừ sâu thế hệ thứ 3, xuất hiện vào những năm 70 và 80 như gốc lân
hữu cơ, carbamate và sự ra đời của pyretthroide, thuốc sinh học.
1.1.1 Hiện trạng sử dụng thuốc trừ sâu trong sản xuất nông nghiệp
Biện pháp sử dụng thuốc trừ sâu hóa học phòng trừ sâu bệnh trong sản xuất
nông nghiệp vẫn là biện pháp được áp dụng rộng rãi ở mọi nơi và đối với tất cả cây
trồng. Ở Việt Nam, theo Cục Bảo Vệ Thực Vật (BVTV ), trong giai đoạn 19811986 số lượng thuốc sử dụng là 6500- 9000 tấn/ năm, và vào những năm cuối thập
kỉ 80 số lượng thuốc trừ sâu sử dụng là 13.000 - 15.000 tấn/ năm (Hoàng Lê, 2003),
nhưng bước sang những năm của thập kỉ 90, giai đoạn 1991 – 2000, số lượng thuốc
trừ sâu đã tăng lên gấp 2 lần (21.400 tấn/ năm) vào năm 1995 và tăng gấp 4 lần
(40.793 tấn/ năm) vào năm 1998, đến năm 2003 tăng lên đến 45.000 tấn và năm

tương hỗ lẫn nhau. Sự ô nhiễm của môi trường này sẽ gây tác động trực tiếp đến sự
sống và sức khỏe của con người.
Các thuốc trừ sâu khi phun rải lên cây nông sản như lúa, hoa màu, cây ăn
trái….chịu tác động của nhiều yếu tố môi trường làm giảm hiệu lực và thất thoát.
Thuốc BVTVcó thể khuếch tán và tồn lưu trong môi trường bằng nhiều con đường
khác nhau, một phần thuốc bị phân hủy do tác động của các yếu tố tự nhiên (độ ẩm,
11


ánh sáng, oxy…) và yếu tố sinh học như tác động của vi sinh vật trong đất, thực vật
và đi vào môi trường, một phần bị tồn lưu trong cơ thể sinh vật, sâu hại.
❖ Trong môi trường không khí:

Sự xâm nhập của hóa chất trừ sâu vào trong không khí là hậu quả tất yếu của
quá trình sử dụng thuốc trừ sâu trong nông nghiệp. Khi phun thuốc trừ sâu vào môi
trường không khí bị ô nhiễm dưới dạng bụi, hơi. Tốc độ bay hơi của thuốc trừ sâu
phụ thuộc vào tính chất hóa học của chúng dạng tinh thể, cách sử dụng và thời tiết.
Dưới tác động của ánh sáng, nhiệt độ, gió …và tính chất hóa học, thuốc trừ sâu có
thể lan truyền trong không khí. Lượng tồn lưu trong không khí sẽ khuếch tán và có
thể di chuyển xa đến nơi khác.
❖ Trong môi trường đất:

Đất canh tác là nơi tập trung nhiều dư lượng thuốc trừ sâu. Đất nhận thuốc
trừ sâu trực tiếp từ các nguồn khác nhau: phun xử lí đất, các hạt thuốc trừ sâu rơi
vào đất, theo mưa lũ, theo xác sinh vật vào đất. Tồn lượng thuốc trừ sâu trong đất đã
để lại các tác hại đáng kể trong môi trường.
Thuốc trừ sâu phun lên cây trồng thì trong đó có đến khoảng 50% rơi xuống
đất, tạo thành lớp mỏng trên bề mặt, một lớp lắng gọi là dư lượng, 1 phần được cây
hấp thụ, phần còn lại được keo đất giữ lại, dần dần được phân giải qua hoạt động
sinh học của đất và qua tác động của các yếu tố hóa lý. Lượng tồn dư thuốc trừ sâu

trường nước đó là do việc kiểm soát cỏ dại dưới nước, tảo, đánh bắt cá và động vật
không xương sống, côn trùng độc mà con người không mong muốn.
❖ Trong môi trường thực vật: Trong quá trình sử dụng, hóa chất trừ sâu đi

vào thực vật một cách trực tiếp (do phun, rắc trên cây), hay gián tiếp (qua đất, nước,
không khí bị ô nhiễm các loại thuốc trừ sâu), cây trở thành chất mang thuốc trừ sâu
để cuối cùng gây hại cho chính nó, cho con người và động vật sử dụng nó.

13


Hình 1.1 Con đường phát tán của thuốc trừ sâu trong môi trường
1.1.3 Nhóm thuốc trừ sâu gốc phospho hữu cơ và trichlorfon
1.1.3.1 Nhóm thuốc trừ sâu gốc phospho hữu cơ (lân hữu cơ )
Công thức hoá học: thường là este, amid, hoặc dẫn xuất thiol của axit
phosphoric, trong công thức có chứa P, C, H, O, S...có khả năng diệt trừ các loại sâu
bệnh và một số thiên địch.

Từ năm 1942 đến nay có tới trên 50.000 chất mới được tổng hợp. Trong đó,
có khoảng 50 chất được dùng để diệt sâu bọ phá hoại mùa màng. Thuộc nhóm lân
hữu cơ có các hóa chất sau: Parathion (Thiophos), Methyl-parathion-(Wofatox,
Metaphos), Malathion, Trichlorfon (Dipterex), Clorophos, DDVP (dichlorophos),
Diazinon, Ompa, Systox, Mevinphos, Filitox (Monitor, Methamidophos),...
Đặc tính sinh, hóa học: Nhóm thuốc này gây tác động đến hệ thần kinh và
ngộ độc cấp tính rất mạnh mẽ, làm ngăn cản sự hình thành của các men cholinestera
làm thần kinh hoạt động kém, teo cơ, gây choáng váng và tử vong. Phospho hữu cơ
thường có độ phân giải nhanh, không tích lũy trong cơ thể sinh vật nhưng ngược lại
có thể gây ngộ độc cấp tính và nguy hiểm, dễ dàng gây tử vong đối với người khi bị
nhiễm thuốc với liều lượng nhỏ và nhất là đối với một số loài chân đốt và các loài
thủy sinh như cá, loài hữu nhũ, chim…[7].

Đặc tính lý hóa: Trichlorfon là chất kết tinh màu trắng, mùi dễ chịu, khối
lượng phân tử 257,436g/mol, nhiệt độ nóng chảy 83-84°C, hòa tan được trong nhiều
dung môi hữu cơ (tan trong rượu, xeton, dichloromethane, 2-propanol, metylene
chloride và toluen, ít tan trong dung môi thơm ), tan khá trong nước (12,3 g/100 g
15


nước ở 20°C), độ bay hơi ở 20°C là 0,11 mg/m3. Rất bền ở nhiệt độ phòng. Thời
gian bán hủy của trichlorfon là 63, 386 và 5340 phút ở pH tương ứng là 8, 7, 6 (
Metcalf et al. 1959 ), bị phân hủy trong môi trường kiềm (pH >5,5) và chuyển hóa
chậm thành dichlorvos (DDVP ) (C4H7Cl2O4P); dung dịch chứa nước của trichlorfon
nếu để lâu sẽ có tính acid. Khả năng ức chế enzyme cholinesterase phụ thuộc nhiều
vào độ pH của môi trường; trong dung dịch acid không xảy ra ức chế này.[6,7]

Độc tính: Nhóm độc II theo tổ chức y tế thế giới(WHO), liều lượng gây chết
50% cá thể nghiên cứu (LD50 ) qua miệng chuột 250mg/kg, qua da chuột (24 giờ)
>5000mg/kg, không kích thích da và mắt thỏ. LD50 (4 giờ) hô hấp với thỏ 2,3mg/l
(sol khí); ADI: 0,01mg/kg; NOEL (2 năm) với chuột 100; với chuột nhắt 300; (4
năm) với chó 50mg/kg. Cá: LD50 (96 giờ) với cá hồi cầu vồng 0,7mg/l; ong: ít độc
với ong mật và côn trùng có ích. Có độc tính vừa phải với cá, chim, độc vừa đến
độc cao với những loài thủy sinh. Trong động vật: bị hấp thụ và chuyển hóa nhanh,
thải ra ngoài cơ thể qua nước tiểu trong vòng 6 giờ. Trong cây: nhanh chóng bị thủy
phân. Trong đất: di chuyển dễ dàng, dễ bị thủy phân thành CO2 [6,7].
Công dụng và cách dùng: Trichlorfon có tác động vị độc, tiếp xúc, thấm sâu.
Thuốc diệt được nhiều loại côn trùng nhai gặm và liếm hút. Thuốc rất độc đối với
côn trùng nhất là sâu miệng nhai. Tác động vị độc đối với ruồi thể hiện rất nhanh.
Với tác động thấm sâu, Trichlorfon cũng diệt được những sâu ký sinh trên lá. Thời
gian có hiệu lực trên cây tương đối ngắn sau khi phun lên cây, khi thuốc đã khô thì
không gây hại cho ong mật. Các dạng 80 BHN, 90 SP, 50 ND thường được dùng để
phun trừ sâu hại rau, cây ăn quả, bông, trà, bắp... Trichlorfon còn được dùng trong y

động vật: bị phân hủy nhanh ở gan do thủy phân và demetyl hóa. Trong cây: bị phân
hủy nhanh. Trong đất: bị vi sinh vật phân hủy, trong khí quyển tạo axit photphoric
và CO2. DT50
nhiễm

độc

chủ

yếu

bằng

sự

photphoryl

hóa

Acetylcholinesterase (AChE) ở đầu tận cùng thần kinh, làm mất hoạt tính của ChE,
làm giảm tác dụng của men cholinesterase, do vậy phản ứng phân giải acetylcholin
bị giảm sút hay đình trệ dẫn đến ngộ độc. Hậu quả là acetylcholin tích tụ tại các
khớp thần kinh Vai trò chủ yếu của enzym AChE là kiểm soát sự truyền các xung
động thần kinh (TK) từ sợi thần kinh tới cơ và các tế bào tuyến, các tế bào thần kinh
khác ở hạch và não. Sự tích tụ này gây ra sự kích thích liên tục quá mức các thụ thể
ở hậu các khớp thần kinh. Sự kích thích dẫn đến hội chứng cường cholin cấp và sự
kiện các khớp thần kinh dẫn đến những thay đổi sinh lí và chuyển hóa khác nhau,
biểu hiện ra ngoài thành các triệu chứng bệnh và dấu hiệu nhiễm độc. Nguyên nhân
tử vong của nhiễm độc trichlorfon thường là suy hô hấp.

19



khử trùng bằng gốc hydroxyl rất an toàn so với khử bằng chlor vì không sinh ra các
sản phẩm phụ gây ung thư và các chất hữu cơ chứa chlor như trihalomethane
(THM).
1.2.1.1 Các quá trình tạo ra gốc hydroxyl OH*
Do gốc hydroxyl OH* có khả năng oxi hóa rất mạnh, tốc độ phản ứng oxi
hóa rất nhanh và không chọn lọc khi phản ứng với các hợp chất khác nhau, nhiều
công trình nghiên cứu trong nhiều năng qua là tìm kiếm cách tạo ra gốc OH* trên cơ
21


sở các tác nhân oxi hóa thông thường như hdrogen peroxide thông qua phản ứng
hóa học ( H2O2/Fe2+, O3/H2O2, O3/ xúc tác) hay nhờ năng lượng bức xạ tia UV (O3/
UV, H2O2/ UV, O3+ H2O2/ UV, TiO2/ UV) và các nguồn năng lượng cao ( siêu âm,
tia gamma, tia X, chùm electron)
Bảng 1.1 Cơ chế tạo gốc OH* của các quá trình oxi hóa nâng cao [5]
STT

Tác nhân phản ứng

Phản ứng đặc trưng

Tên quá trình

1

H2O2/Fe2+

H2O2+Fe2+→Fe3++OH-+OH*

Fenton (Fenton Process)

Năng lượng điện hóa

Fenton điện hóa
(Electrochemical Fenton
Process)

5

O3/H2O2

H2O2 + 2O3 → 2OH* + 3O2

Peroxone Process

6

O3 và chất xúc tác

3O3 + H2O2 → 2OH* + 4O2

Catozone Process

3

4

H2O2 + Fe2+→ Fe3+ (Phức) +

Quang Fenton biến thể
(Modified Photo-

9

H2O và năng lượng
cao (tia γ, tia X,
chùm electron)

H2O → OH*+ H*
Năng lượng cao

Quá trình bức xạ năng
lượng cao (Tia γ, tia X,
chùm tia electron)

(1 - 10 MeV)
10

H2O2 và năng
lượng photon UV

H2O2 → 2OH*
( λ= 220 nm )
22

UV/oxi hóa
(UV/oxidation Process)


11

12


không (VUV)

Process)
( λ < 190 nm )

14

TiO2 và năng
lượng photon UV

TiO2→e- + h+

Quang xúc tác bán
dẫn(Semiconductor)

( λ >187,5 nm )

1.2.1.2 Phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao
Theo cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (United State Environmental Protecion
Agency- US. EPA), dựa theo đặc tính của quá trình có hay không sử dụng nguồn
năng lượng bức xạ tử ngoại UV để phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao thành
hai nhóm như sau:
- Nhóm các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng (
Advanced Non – Photochemical Oxidation Processes- ANPOs)
- Nhóm các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng ( Advanced
Photochemical Oxidation Processes- APOs).
Bảng 1.2 Phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao [5, 39]
Nhóm quá trình


1.2.1.3 Những ưu việt của quá trình phân hủy oxi hóa bằng gốc tự do hydroxyl
OH*
* Gốc hydroxyl OH* và khả năng oxi hóa của gốc hydroxyl
Oxi hóa là quá trình trong đó electron được chuyển từ chất này sang chất
khác. Điều này tạo ra một thế điện cực được biểu thị bẳng volt (V ) dựa trên hiệu
điện thế điện cực hydrogen bằng 0. Mỗi tác nhân oxi hóa đều có một thế oxi hóa
khác nhau và đại lượng này dùng để dánh giá tính oxi hóa mạnh hay yếu khác nhau
của chúng.
Bảng 1.3 Thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa
Tác nhân oxi hóa
OH

Thế oxi hóa, V

*

2,8

O3

2,07

H2O2
MnO4

1,78
-

1,68


OH* là 2,8V, cao nhất trong các tác nhân thường gặp, gấp 2,05 lần so với clo và
1,52 lần so với ozon.
Đặc tính của các gốc tự do là trung hòa về điện trong khi các ion đều mang
điện tích dương hay âm. Gốc tự do được tạo thành từ sự tách ra thành hai phần bằng
nhau của liên kết 2 electron, ví dụ như quang phân H2O2 sẽ thu được 2 gốc OH*
như sau:
HO : OH + hv → OH* + OH*

24


Mỗi gốc OH* đều không mang điện và có thể kết hợp trở lại thành HOOH
cũng không mang điện. Kí hiệu “* “cho biết là gốc tự do và biểu thị của 1 electron
lẻ đôi. Gốc tự do không tồn tại sẵn như các tác nhân oxi hóa thông thường mà chỉ
được sinh ra tại chỗ và tức thời trong quá trình phản ứng, có thời gian sống rất ngắn,
khoảng vài phần nghìn giây nhưng liên tục sinh ra trong quá trình phản ứng.
* Cơ chế phản ứng và phương thức phản ứng của gốc hydroxyl OH* [5]
Một khi gốc tự do được hình thành, hàng loạt các phản ứng khác xảy ra liên
tiếp theo kiểu chuỗi những gốc hoạt đông mới. Vì vậy, sự hình thành gốc hydroxyl
được xem như khơi mào cho hàng loạt các phản ứng khác xảy ra trong dung dịch,
Vì phản ứng của gốc hydroxyl xảy ra không chọn lựa, nên trong quá trình đó tạo ra
nhiều sản phẩm trung gian khác nhau, khó tiên đoán tất cả những sản phẩm oxi hóa
trung gian sinh ra trong quá trình.
Gốc hydroxyl có thể tương tác với các chất ô nhiễm theo kiểu sau đây:
- Phản ứng cộng với các hợp chất không no, mạch thẳng hoặc vòng thơm,
tạo ra gốc hydroxylate hoạt động:

OH *  CH 2  CH 2 * CH 2  CH 2 (OH )
- Phản ứng tách hiđro với các hợp chất no hoặc không no, tạo thành nước
và gốc mới hoạt động: