Hóa học – Sinh học – Môi trường
H. A. Kiệt, N. T. N. Phượng, H. W. Niê, “Nghiên cứu khả năng phân hủy plasma lạnh.” 370
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY
TRINITROTOLUEN (TNT) TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA LẠNH
Huỳnh Anh Kiệt*, Nguyễn Thị Ngọc Phượng, H Wiên Niê
Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng
phân hủy trinotrotoluen (TNT) trong môi trường nước bằng phương pháp phóng
điện màn chắn (DBD). Các yếu tố ảnh hưởng chính bao gồm côn
9 trang |
Chia sẻ: huong20 | Ngày: 18/01/2022 | Lượt xem: 359 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu khả năng phân hủy trinitrotoluen (tnt) trong môi trường nước bằng công nghệ plasma lạnh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
g suất nguồn tạo
plasma, thời gian xử lý, lưu lượng không khí, lưu lượng nước thải qua cột plasma,
nồng độ TNT trong nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy, lưu lượng nước thải qua cột
plasma tối ưu ở từ 1 – 2 lít/phút, lưu lượng không khí từ 4 – 6 lít/phút; hiệu suất
chuyển hóa TNT tỷ lệ thuận với công suất nguồn tạo plasma và thời gian xử lý
nhưng tỷ lệ nghịch với nồng độ TNT đầu vào. Với công suất thiết bị tạo plasma
120W, nồng độ TNT ban đầu 8,7mg/l, hiệu suất chuyển hóa đạt 92,7% trong 30
phút phản ứng và đạt 99,1% trong 120 phút phản ứng; Với nồng độ TNT ban đầu
27,3mg/l, hiệu suất chuyển hóa giảm còn 69,9% trong 30 phút phản ứng và đạt
96,6% trong 120 phút phản ứng.
Từ khóa: Plasma lạnh; Phóng điện màn chắn; Trinitrotoluen; Xử lý nước thải.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Công nghiệp quốc phòng là một trong những lĩnh quan trọng không những phục vụ cho
Quân đội mà còn góp phần xây dựng nền kinh tế quốc dân. Trong quá trình sản xuất thuốc
phóng thuốc nổ, nước thải là một trong các nguồn gây ô nhiễm chính, độc hại cho môi
trường với các thành phần khó phân hủy như như nitroglyxerin, nitrocenlulo, nitrophenol,
trinitrotoluen, hexogen,... Các phương pháp xử lý nước thải nhiễm các thành phần nêu
trên, trong đó có TNT, được sử dụng trong thời gian qua bao gồm: phương pháp điện hóa,
phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính, các phương pháp oxy hóa nâng cao, phương
pháp sử dụng bức xạ UV, kết hợp bức xạ UV với tác nhân oxy hóa nâng cao, kết hợp bức
xạ UV với chất xúc tác, sử dụng thực vật thủy sinh, [1-4, 7, 12]. Tuy nhiên, các phương
pháp trên vẫn còn tồn tại những hạn chế nhất định như: sinh ra sản phẩm phụ, sử dụng hóa
chất, hiệu quả xử lý không cao,
Trong những năm gần đây, nghiên cứu ứng dụng công nghệ plasma lạnh xử lý nước
thải được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm. Plasma lạnh là loại hình công nghệ
mới, có hiệu quả cao trong việc tiêu diệt vi khuẩn và phân hủy các hợp chất hữu cơ bền
dựa vào sự xuất hiện của ozone và hình thành gốc oxy hóa mạnh ●OH trong quá trình
tương tác của plasma [5, 8, 9]. Sự hình thành các phần tử oxy hóa mạnh bởi sự tương tác
của plasma với nước như hình 1.
Về cơ bản, có 2 phương pháp thông dụng tạo plasma lạnh ứng dụng trong xử lý nước
phổ biến: phóng điện màn chắn (Dielectric Barrier Discharge - DBD) và phóng điện vầng
quang dạng xung (Pulsed Corona Discharge - PCD) [6]. Thiết bị DBD có thể được tạo ra ở
nhiều hình dạng: sử dụng tấm song song cách nhau bởi một điện môi hoặc hình trụ, sử dụng
các tấm đồng trục với một ống điện môi giữa chúng; vật liệu điện môi thường gặp bao gồm
thủy tinh, thạch anh, gốm và polymer [11]. Mô hình phóng điện màn chắn với hệ điện cực
đồng trục hình trụ, lớp cách điện là thạch anh được thiết lập để nghiên cứu (như hình 2).
Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá khả năng phân hủy TNT trong nước
bằng công nghệ plasma lạnh theo phương pháp phóng điện màn chắn. Những yếu tố ảnh
hưởng đến hiệu suất xử lý được tiến hành khảo sát bao gồm: công suất nguồn tạo plasma,
thời gian xử lý, lưu lượng nước qua cột plasma, lưu lượng khí bổ sung, nồng độ TNT trong
nước thải.
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 371
Hình 1. Quá trình tương tác hình thành chất oxy hóa mạnh trong plasma [8].
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu, hóa chất
- Trinitrotoluen (TNT): dạng bộ lấy từ nhà máy Z114 (do nhà máy Z113 sản xuất, độ
tinh khiết 99,8%);
- Dung môi: acetolnitrile, acetone, methanol, isopropanol, amonium acetate, methylene
chloride, hexan (Merk – Đức);
- Các hóa chất khác: natri sunfat, natri hydroxide, acid sulfuric, acid formic;
- Nước cất (qua hệ thống lọc siêu sạch).
2.2. Thiết bị
2.2.1. Thiết bị phân tích TNT
- HPLC Hãng Agilent Technologies 1200 Series và đầu dò LC/MS: Sử dụng hệ thống
của Agilent Technologies 6130;
- Cột sắc ký: Cột sắc ký pha đảo C-18 có kích thước 5 µm, đường kính 4,6 mm, chiều
dài 150 mm;
- Cột làm khô: Sử dụng tube chứa khoảng 5-7g Na2SO4 để loại nước ra khỏi phần chiết.
(Không để Na2SO4 đi vào phần chiết);
- Hệ thống hút chân không đủ khả năng duy trì áp suất chân không khoảng 13 cmHg và
có thể đạt tới 66 cmHg.
2.2.2. Mô hình thí nghiệm
Hình 2 mô tả chi tiết hệ thống thiết bị thí nghiệm xử lý nước bằng công nghệ plasma
lạnh để khảo sát khả năng phân hủy TNT và các yếu tố ảnh hưởng.
Thông số kỹ thuật của mô hình:
- Nguồn cao áp: Pmax = 120W, Umax= 15kV, f=31kHz;
- Buồng plasma:
+ Ống thủy tinh thạch anh: Ø34mm, dày 3mm, cao 35cm;
+ Điện cực trong: ống inox 316, Ø22mm, dày 1,5mm, cao 30cm;
+ Điện cực ngoài: lá đồng, diện tích S = 32 cm2;
+ Khoảng cách 2 điện cực: 3mm;
- Bơm tuần hoàn: SMART pumps (Trung Quốc), Model: MP-6R;
- Bơm khí: ATMAN (Trung Quốc), Model: HP 4000;
- Thể tích thùng chứa nước: 20 lít (thể tích thí nghiệm: 5 lít/mẻ).
Hóa học – Sinh học – Môi trường
H. A. Kiệt, N. T. N. Phượng, H. W. Niê, “Nghiên cứu khả năng phân hủy plasma lạnh.” 372
Hình 2. Mô hình thí nghiệm xử lý nước nhiễm TNT bằng plasma lạnh.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Thiết lập mô hình thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành dạng mẻ luân phiên (mỗi mẻ phản ứng 5 lít) như trên hình
2. Dung dịch nhiễm TNT được bơm tuần hoàn từ thùng chứa lên cột plasma theo hướng từ
dưới lên bên trong ống điện cực inox Ø22mm và chảy tràn bên ngoài ống đi qua vùng
plasma và quay lại thùng chứa, lưu lượng dung dịch điều chỉnh bởi hệ thống van và theo
dõi qua lưu lượng kế. Không khí tự nhiên được cấp vào buồng plasma theo hướng từ trên
xuống bởi 1 bơm cấp không khí, lưu lượng khí được kiểm soát, điều chỉnh bởi lưu lượng
kế. Plasma lạnh được tạo ra từ nguồn cao áp có tần số 31kHz, dãy điều chỉnh điện áp từ 10
– 15 kV thông qua biến áp vô cấp LiOA SD 255.
Thí nghiệm tiến hành khảo sát từng biến để đánh giá ảnh hưởng đến khả năng phân hủy
TNT, bao gồm: công suất nguồn tạo plasma, thời gian xử lý, lưu lượng nước thải qua cột
plasma, lưu lượng khí bổ sung, nồng độ TNT trong nước.
2.2.2. Phương pháp chuẩn bị dung dịch
Chuẩn bị dung dịch gốc TNT nồng độ ~ 1000 mg/l bằng cách pha 1 gam tinh thể TNT
trong dung môi acetone/methanol tỉ lệ 50:50 định mức đến 1000ml, lắc kĩ. Dung dịch TNT
ở các nồng độ khác nhau trong mỗi mẻ thí nghiệm được chuẩn bị bằng cách pha loãng
dung dịch gốc TNT vào nước cất.
2.2.3. Phương pháp phân tích TNT
Xác định TNT bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép khối phổ
(HPLC/MS) theo phương pháp 8330B và tham khảo các phương pháp EPA 3510C, EPA
3535A, EPA 3540C với tỷ lệ pha động acetonitrile/nước (70:30 theo thể tích), áp suất ổn
định 25-300bar, tốc độ dòng 0,7 – 0,8 ml/phút.
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 373
2.2.4. Phương pháp xác định hiệu suất xử lý TNT
Hiệu suất xử lý TNT được xác định theo công thức như sau:
H = (%),100
)(
0
0
C
CC t
Trong đó: H - Hiệu suất xử lý; C0 - Nồng độ TNT ban đầu; Ct - Nồng độ TNT sau xử lý
(khoảng thời gian t).
2.2.5. Phương pháp xác định tốc độ phân hủy TNT
V = )./(,
)( 21 phútlmg
t
CC tt
Trong đó: V - Vận tốc phân hủy TNT; Ct1, Ct2 - Nồng độ TNT ở thời điểm t1 và t2; ∆t -
Thời gian phản ứng từ thời điểm t1 đến t2.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch đến khả năng phân hủy TNT
Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch đến khả năng phân hủy TNT được tiến hành khảo
sát ở các mức 0,5 lít/phút; 1 lít/phút; 1,5 lít/phút; 2 lít/phút và 3 lít/ phút với điều kiện cố
định: công suất P=100W, lưu lượng không khí Qkk=6 lít/phút, thời gian phản ứng T=60
phút, nồng độ TNTban đầu = 8,86 mg/l, thể tích thí nghiệm 5 lít. Kết quả thể hiện như hình 3
và cho thấy rằng, hiệu suất xử lý TNT tăng dần khi tăng Qdd từ 0,5 - 1,5 lít/phút (64,9%
đến 71,9%); khi Qdd tăng từ 1,5 – 3 lít/phút hiệu quả xử lý TNT thay đổi không đáng kể.
Ngoài ra, thí nghiệm ghi nhận ở mức Qdd=3 lít/phút tuy hiệu suất vẫn cao nhưng khả năng
tạo plasma không ổn định; đồng thời, khi tăng Qdd lên 3,5 - 4 lít/phút, hệ thống tạo plasma
không hoạt động.
Hình 3. Ảnh hưởng lưu lượng dung dịch đến hiệu quả xử lý TNT.
Như vậy, khi lưu lượng dung dịch càng lớn làm tăng lượng dung dịch qua vùng plasma,
tăng tỷ lệ tiếp xúc giữa chất ô nhiễm TNT và plasma nên hiệu suất xử lý cao hơn. Tuy
nhiên, khi lưu lượng dung dịch tăng, lớp màng nước quanh điện cực trong càng dày, lớp
điện môi bằng nước dày hơn nên đòi hỏi mức năng lượng đánh thủng hệ thống điện môi
của mô hình thí nghiệm càng cao (bao gồm lớp thủy tinh thạch anh, lớp không khí trong
ống và lớp màng nước). Trong mô hình thí nghiệm này, khi Qdd=3,5 - 4 lít/phút, năng
lượng của nguồn tạo plasma không đủ để đánh thủng hệ thống điện môi, do đó, không
hình thành cơ chế phóng điện tạo plasma lạnh. Ngoài ra, hệ thống điện môi được tạo ra khi
Qdd = 3 lít/phút có thể ở giá trị ngưỡng bị đánh thủng nên quá trình phóng điện tạo plasma
không ổn định.
3.2. Ảnh hưởng của lưu lượng không khí đến khả năng phân hủy TNT
Hóa học – Sinh học – Môi trường
H. A. Kiệt, N. T. N. Phượng, H. W. Niê, “Nghiên cứu khả năng phân hủy plasma lạnh.” 374
Không khí có vai trò cung cấp oxy cho quá trình tạo plasma hình thành các thành phần
oxy hóa mạnh như ●OH, O3, H2O2, là tác nhân chính phân hủy TNT. Khảo sát ảnh
hưởng của lưu lượng không khí qua cột plasma đến hiệu suất phân hủy TNT được tiến
hành ở các mức 0, 2, 4, 6, 8 lít/phút (chỉnh bằng lưu lượng kế) với các điều kiện cố định
công suất P = 100W, Qdd = 1,5 lít/phút, T = 60 phút, nồng độ TNTban đầu = 8,35mg/l.
Kết quả khảo sát cho thấy, hiệu suất phân hủy TNT tăng dần khi tăng lưu lượng không
khí vào cột plasma lạnh. Với trường hợp không bổ sung không khí, hiệu suất xử lý TNT
thấp nhất, chỉ đạt 66,5%. Hiệu suất xử lý TNT tốt nhất ở điều kiện Qkk từ 4 – 6 lít/phút,
hiệu suất cao nhất cao nhất 74,4% (hình 4). Tuy nhiên, hiệu suất xử lý giảm khi tăng Qkk
lên 8 lít/phút, giảm còn 71,1%. Điều này cho thấy, không khí có vai trò cung cấp oxy để
tạo ra ozone, lượng oxy tăng dẫn đến lượng ozone sinh ra trong buồng plasma tăng làm
tăng hiệu suất xử lý. Mô hình nghiên cứu của T. Czapka ghi nhận lưu lượng không khí
cung cấp hiệu quả ở mức 2 lít/phút cho hiệu quả xử lý 95% methylene blue bằng plasma
lạnh [10]. Như vậy, nguồn không khí bổ sung là cần thiết cho quá trình tạo plasma và lưu
lượng sử dụng phải phù hợp tùy theo cấu tạo mô hình. Với mô hình thí nghiệm này, hiệu
suất xử lý TNT tốt nhất khi cấp lượng không khí vào cột plasma ở mức 4 lít/phút.
Hình 4. Ảnh hưởng lưu lượng không khí đến hiệu quả xử lý TNT.
3.3. Ảnh hưởng của công suất tạo plasma đến khả năng phân hủy TNT
Hiệu điện thế đầu vào càng lớn, công suất thiết bị tạo plasma lạnh càng lớn và năng
lượng tạo plasma lạnh càng lớn; phần năng lượng này giúp chuyển hóa các phân tử trung
hòa thành các ion, electron và các gốc tự do. Để khảo sát ảnh hưởng của công suất thiết bị
tạo plasma lạnh đến hiệu suất xử lý TNT, các thí nghiệm được tiến hành ở các mức công
suất 80W, 90W, 100W, 110W và 120W với các điệu kiện cố định Qdd =1,5 lít/phút, Qkk =
4 lít/phút, nồng độ TNTban đầu =7,92 mg/l, T= 60 phút. Kết quả khảo sát hiệu suất phân hủy
TNT theo các mức công suất khác nhau thể hiện như hình 5.
Hình 5. Ảnh hưởng của công suất đến hiệu quả xử lý TNT.
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 375
Sau thời gian phản ứng 60 phút, hiệu suất phân hủy TNT của mô hình nghiên cứu
tương ứng các mức công suất 80W, 90W, 100W, 110W, 120W là 59,6%; 64,9%; 67,8%;
72,6% và 80,8%. Như vậy, khi tăng công suất thiết bị tạo plasma, hiệu quả phân hủy TNT
tăng lên do hình thành lớp plasma với mật độ dày hơn, năng lượng lớn hơn và sự tương tác
giữa TNT và các tác nhân oxy hóa mạnh hình thành từ plasma mạnh mẽ hơn. Điều này
phù hợp với nghiên cứu áp dụng plasma lạnh trong xử lý nước trên thế giới, đã ghi nhận sự
hình thành ozone, tia UV và các phần tử có tính oxi hóa mạnh [8, 9, 11]. Các tác nhân oxy
hóa mạnh này được sinh ra với mật độ tỉ lệ thuận với công suất thiết bị tạo plasma nên khi
khi tăng công suất, hiệu quả phân hủy TNT cũng tăng theo.
3.4. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến hiệu suất phân hủy TNT
Nhằm đánh giá hiệu suất xử lý TNT ở các mức nồng độ TNT đầu vào khác nhau, thí
nghiệm tiến hành cố định các điều kiện tối ưu đã khảo sát ở phần 3.1, 3.2 và 3.3: Qdd =1,5
lít/phút, Qkk = 4 lít/phút, P = 120W. Các nồng độ được tiến hành tăng dần ở các mức 8,7
mg/l, 18,3 mg/l và 27,3 mg/l với các khoảng thời gian phản ứng 15 phút, 30 phút, 60 phút
và 90 phút.
Kết quả trên hình 6 cho thấy hiệu suất phân hủy TNT tỷ lệ nghịch với nồng độ TNT
đầu vào, thể hiện rõ nhất ở thí nghiệm phản ứng trong 15 phút. Thời gian phản ứng càng
lớn, mức chêch lệch hiệu suất giữa các mức nồng độ TNT đầu vào càng giảm. Như vậy,
plasma lạnh hình thành các hợp chất oxy hóa mạnh tương tác với TNT rất nhanh, có hiệu
quả trong vòng 15 – 30 phút phản ứng.
Hình 6. Ảnh hưởng của nồng độ đầu vào đến hiệu quả xử lý TNT.
Sau 90 phút phản ứng, hiệu suất xử lý tương ứng 98,4% (nồng độ TNTban đầu 8,7mg/l),
97,4% (nồng độ TNTban đầu 18,3mg/l) và 91,8% (nồng độ TNTban đầu 27,3mg/l). Khi phân
hủy hợp chất ô nhiễm ở nồng độ cao sẽ cho ra nhiều sản phẩm trung gian, điều này càng
làm năng lượng tương tác hiệu quả giữa nguồn plasma và hoạt chất giảm xuống vì bị chia
đều cho các phần tử nằm trong phần dung dịch đi qua lớp plasma.
3.5. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến hiệu suất phân hủy TNT
Tiến hành các thí nghiệm khảo sát tương tự (điều kiện cố định Qdd =1,5 lít/phút, Qkk = 4
lít/phút, P = 120W) để đánh giá hiệu suất xử lý TNT theo các khoảng thời gian xử lý từ 0
đến 150 phút với các mức nồng độ đầu TNT vào khác nhau. Kết quả được trình bày như
trên bảng 1 và hình 7.
Hóa học – Sinh học – Môi trường
H. A. Kiệt, N. T. N. Phượng, H. W. Niê, “Nghiên cứu khả năng phân hủy plasma lạnh.” 376
Bảng 1. Sự thay đổi nồng độ TNT, hiệu suất xử lý và tốc độ phân hủy TNT.
Thời
gian
(ph)
CTNT = 8,7 mg/l CTNT = 18,3 mg/l CTNT = 27,3 mg/l
CTNT
mg/l
H
%
V
mg/l.ph
CTNT
mg/l
H
%
V
mg/l.ph
CTNT
mg/l
H
%
V
mg/l.ph
0 8,700 0 0 18,300 0 0 27,300 0 0
15 2,175 75,00 0,435 7,210 60,60 0,739 14,360 47,40 0,863
30 0,636 92,69 0,103 4,520 75,30 0,179 8,210 69,93 0,410
45 0,251 97,11 0,026 1,835 89,97 0,179 4,255 84,41 0,264
60 0,190 97,82 0,004 0,852 95,34 0,066 3,234 88,15 0,068
90 0,140 98,39 0,002 0,482 97,37 0,012 2,236 91,81 0,034
120 0,078 99,10 0,002 0,156 99,15 0,011 0,928 96,60 0,044
150 0,006 99,93 0,002 0,046 99,75 0,003 0,384 98,59 0,018
Hình 7. Hiệu suất xử lý TNT theo thời gian ở các nồng độ khác nhau.
Hiệu suất phân hủy TNT bằng plasma lạnh có xu hướng tăng theo thời gian phản ứng,
tốc độ phân hủy TNT trung bình giảm dần theo thời gian. Quá trình phân hủy TNT diễn ra
mạnh nhất trong khoảng thời gian 30 đến 60 phút đầu tiên và sau đó giảm dần (như hình
7). Thời gian xử lý càng lớn, thời gian tiếp xúc và tác động của các gốc oxy hóa mạnh lên
phân tử TNT càng tăng và làm nồng độ TNT giảm mạnh nhưng nếu kéo dài thêm, nồng độ
TNT càng giảm và tần suất tương tác của TNT và các tác nhân oxy hóa cũng giảm dần.
Với nồng độ TNT đầu vào 8,7mg/l, sau 30 phút phản ứng hiệu suất xử lý rất cao 92,69%,
sau đó tăng chậm và đạt hiệu suất >99,9% sau 150 phút phản ứng. Trường hợp nồng độ
TNT đầu vào 18,3 mg/l, hiệu suất xử lý lần lượt sau 60 phút, 90 phút, 150 phút phản ứng
là 95,34%, 97,37% và 99,75%. Với nồng độ TNT đầu vào 27,3mg/l, sau 90 phút phản ứng
hiệu suất 91,8%, sau 150 phút phản ứng đạt hiệu suất 98,59%.
4. KẾT LUẬN
Với mô hình plasma lạnh thiết lập được bằng phương pháp phóng điện màn chắn,
nhóm tác giả đã nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất xử lý TNT
Nghiên cứu khoa học công nghệ
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 377
trong nước. Kết quả thực nghiệm cho thấy, các điều kiện tối ưu của mô hình: lưu lượng
nước qua cột plasma từ 1 – 2 lít/phút, lưu lượng không khí từ 4 – 6 lít/phút. Hiệu suất phân
hủy TNT tỷ lệ thuận với công suất nguồn tạo plasma, với thời gian phản ứng nhưng tỷ lệ
nghịch với nồng độ TNT đầu vào. Quá trình chuyển hóa TNT bằng plasma lạnh diễn ra rất
nhanh trong vòng 30 – 60 phút phản ứng, sau đó, tăng chậm và dừng lại. Với nồng độ
TNT đầu vào trung bình (< 20mg/l), sau 90 phút phản ứng, hiệu suất xử lý TNT đạt 97,4%
- 98,4% và đáp ứng quy định theo tiêu chuẩn ngành TCVN/QS 658:2012. Trường hợp với
nồng độ TNT cao hơn, đòi hỏi thời gian xử lý tăng thêm (135 phút với nồng độ TNT 27,3
ppm) hoặc kết hợp với các phương pháp xử lý khác.
Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn sự tài trợ về kinh phí từ đề tài công nghệ nền cấp Viện KH-CN
quân sự năm 2019 “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ plasma lạnh để xử lý nước thải nhiễm TNT tại các
cơ sở sửa chữa, sản xuất quốc phòng, áp dụng thử nghiệm tại Nhà máy Z114/ Tổng cục CNQP”.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Phạm Thanh Dũng (2012), "Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ
nhóm nitrophenol bằng một số tác nhân hóa học, xúc tác kết hợp với sử dụng thực
vật thủy sinh", Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên/Đại học Quốc
gia Hà Nội.
[2]. Đào Duy Hưng, Đỗ Ngọc Khuê, Đinh Ngọc Tấn, Hoàng Kim Huế (2015), "Nghiên
cứu đặc điểm phản ứng phân hủy TNT bằng tác nhân Fenton trong điều kiện không
và có kết hợp bức xạ UV", Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học. 20(1), tr. 30-36.
[3]. Đỗ Ngọc Khuê, Đào Duy Hưng, Đinh Ngọc Tấn, Đoàn Song Quảng (2015),
"Nghiên cứu đặc điểm phản ứng phân hủy 2-4-Dinitrotoluen, Nitro Glycerin trong
môi trường nước bằng tác nhân Fenton", Tạp chí Hóa học. 53(3), tr. 348 - 351.
[4]. Đỗ Ngọc Khuê, Phạm Kiên Cường, Đỗ Bình Minh, Tô Văn Thiệp (2007), "Nghiên
cứu khả năng khử độc cho nước thải bị nhiễm thuốc nổ TNT bằng cây thủy trúc",
Tạp chí Khoa học và Công nghệ. 3(45), tr. 81 - 87.
[5]. Bahareh Mohammadi, Ali Akbar Ashkarran (2016), "Cold atmospheric plasma
discharge induced fast decontamination of a wide range of organic compounds
suitable for environmental applications", Journal of Water Process Engineering. 9,
pp. 195 - 200.
[6]. L Barillas (2015), "Design of a Prototype of Water Purification by Plasma
Technology as the Foundation for an Industrial Wastewater Plant", Journal of
Physics: Conference Series. 591(012057).
[7]. Kaidar Ayoub, Eric D.van Hullebusch, Michel Cassir and Alain Bermond (2010),
"Application of advanced oxidation processes for TNT removal: A review", Journal
of Hazardous Materials (178), pp. 10-28.
[8]. Mirostaw Dors (2014), "Plasma for water treatment", Centre for Plasma and
Laser Engineering, The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery, Polish
Academy of Sciences.
[9]. Alexander Fridman (2008), "Plasma Chemistry", Cambridge University Press.
[10]. T. Czapka1P, A. Grygorcewicz1, M. Palewicz1P and F. GranekP2P (2015),
"Decolorization of methylene blue in aqueous medium using dielectric barrier
discharge plasma reactor", ICPIG. 32nd(Iasi, Romania), pp. 1-4.
[11]. M. M. Kuraica, B. M. Obradovic, D. Manojlovie, D. R. Ostojic and J. Purie (2006),
"Application of coaxial dielectric barrier discharge for potable and waste water
treatment", Industrial and Engineering Chemical Research. 45, pp. 882 - 905.
[12]. Roger Matta, Khalil Hanna and Serge Chiron (2007), "Fenton-like oxidation of
2,4,6-trinitrotoluene using different iron minerals", Science of the Total
Environment 385, pp. 242 - 251.
Hóa học – Sinh học – Môi trường
H. A. Kiệt, N. T. N. Phượng, H. W. Niê, “Nghiên cứu khả năng phân hủy plasma lạnh.” 378
ABSTRACT
STUDY ON DECOMPOSITION ABILITY OF TRINITROTOLUEN (TNT)
IN AQUEOUS SOLUTION BY COLD PLASMA TECHNOLOGY
In this paper, the results of the survey of the factors that affected the
decomposition ability of trinotroluen (TNT) in aqueous solution using Dielectric
barrier discharge(DBD) plasma solution are presented. These important factors
were such as plasma power, treatment time, airflow, wastewater flow and TNT
concentration. The experimental results showed that the optimal flow through
plasma column was from 1 to 2 liters/minute, airflow from 4 to 6 liters/minute and
efficiency of TNT conversion was directly proportionally to the plasma power and
treatment time but have negatively effected on the concentration of TNT input.
Under plasma treatment at 120W (equipment power) and 8,7mg/l (TNT input
concentration), the efficiency of TNT conversion can be achieved to 92.7% in 30
minutes (reaction time) and 99.1% in 120 minutes reaction; while under 27,3 mg/l
(TNT input concentration), the conversion efficiency decreased to 69.9% in 30
minutes of reaction and reached 96.6% in 120 minutes.
Keywords: Cold plasma; Dielectric barrier discharge; Trinitrotoluene; Wastewater treatment.
Nhận bài ngày 30 tháng 7 năm 2020
Hoàn thiện ngày 05 tháng 10 năm 2020
Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 10 năm 2020
Địa chỉ: Viện Nhiệt đới môi trường.
*Email: anhkiet.moitruong@gmail.com.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- nghien_cuu_kha_nang_phan_huy_trinitrotoluen_tnt_trong_moi_tr.pdf