Khảo sát khả năng rửa giải và xử lý ddt trong đất bằng dung dịch chất hoạt động bề mặt

Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 119 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG RỬA GIẢI VÀ XỬ LÝ DDT TRONG ĐẤT BẰNG DUNG DỊCH CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Phạm Thị Mai Phương1*, Nguyễn Đình Hưng1, Nguyễn Cao Tuấn1, Đỗ Bình Minh1 Nguyễn Văn Hoàng1, Nguyễn Bằng Ninh2, Tô Văn Thiệp1 Tóm tắt: Bài báo này trình bày các kết quả khảo sát khả năng rửa giải và xử lý DDT trong đất bằng dung dịch chất hoạt động bề mặt. Kết quả cho thấy dung dịch chất hoạt động bề mặt không ion Tween 80 ở nồng độ 0,02M có khả năng rửa giải DDT trong đất là tối ưu. Đất sau xử lý đạt QCVN 54:2013/BTNMT (nhóm 4). Bằng phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính, dung dịch sau quá trình rửa giải DDT trong đất được xử lý và có khả năng tái sử dụng. Từ khóa: DDT, Chất hoạt động bề mặt, Tween 80. 1. MỞ ĐẦU Sự phá hoại của sâu bệnh là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn tới năng suất, chất lượng của nền nông nghiệp không chỉ riêng Việt Nam mà rất nhiều nước nông nghiệp khác trên thế giới. Hiện nay, phương pháp dùng hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là một phương pháp phòng trừ sâu bệnh hại hiệu quả nhất. Tuy nhiên, việc sử dụng HCBVTV một cách lạm dụng đã gây ra ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường và sức khỏe con người. Hiện nay, ước tính trên thế giới có trên 5000 loại HCBVTV khác nhau, trong đó khoảng 200 loại HCBVTV ảnh hưởng mạnh tới sức khoẻ con người và độc hại với môi trường, trong số đó có nhiều chất có khả năng gây ung thư, đặc biệt là Dichlo Diphenyl Trichloetan - DDT[1]. Để khắc phục, hạn chế ảnh hưởng của dư lượng các loại thuốc trừ sâu trong đất đến môi trường và sức khỏe con người, đã có rất nhiều các giải pháp được đưa ra như: phương pháp nhiệt, chôn lấp, phân hủy sinh học,...[2]. Tuy nhiên, các phương pháp này đều tồn tại một số nhược điểm như tính khả thi chưa cao hoặc giá thành lớn. Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) được coi là một trong những nhân tố quan trọng trong công nghệ hóa học xanh, chúng đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như tẩy rửa, tổng hợp hữu cơ, hóa dược, mỹ phẩm, ...[3,4,5]. Những năm gần đây, chất HĐBM còn được sử dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường. Trong đó, vai trò của chúng là tạo thành các mixen (tập hợp của 50-100 phân tử chất HĐBM) để hòa tan hoặc hấp phụ các chất ô nhiễm, đặc biệt là các chất ô nhiễm hữu cơ ít tan trong nước như dầu mỏ, các hợp chất hữu cơ bền...[6,7,9,10]. Đây là giải pháp mới trong ứng dụng chất HĐBM để hỗ trợ xử lý các chất hữu cơ bền trong môi trường đất, giảm chi phí, nâng cao khả năng phục hồi các vùng đất bị ô nhiễm chất hữu cơ bền[8]. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Nguyên liệu và hóa chất - DDT: độ tinh khiết 99,95%; dạng bột; xuất xứ hãng Supelco: Rửa sạch bình định mức loại 100ml, sấy khô. Tráng bình 2 lần bằng dung môi metanol. Cân 0,2g (200 mg) DDT cho vào bình định mức. Cho thêm khoảng 70ml metanol lắc cho tan hết. Thêm tiếp metanol đến vạch định mức, lắc đều, được dung dịch DDT hàm lượng 2000mg/l. - Các chất hoạt động bề mặt: Cetyl trimetylamoni brommit (CTAB), độ tinh khiết > 99% (Sigma), Natri dodecylsunfat (SDS), độ tinh khiết 98,5% (Trung Quốc), Tween 80, độ tinh khiết 98,5% (Trung Quốc). Hóa học & Kỹ thuật môi trường P.T.M. Phương, N.Đ. Hưng, , “Khảo sát khả năng rửa giải chất hoạt động bề mặt.” 120 - Dung môi axetonitril có độ tinh khiết dùng cho phân tích sắc ký (Merck). - H2O2 (Trung Quốc) có độ sạch 99,5%, nồng độ dung dịch gốc 30% (w/v). - FeSO4.7H2O (Trung Quốc) loại có độ sạch 99%. Dung dịch gốc được duy trì ở nồng độ 90mmol/l trong H2SO4 0,1M. - Than hoạt tính TQ dạng bột mịn (Trung Quốc): pH = 5,65; hàm lượng tổng các nhóm chức axit bề mặt là 656,414 đlg/g, diện tích bề mặt: 675 m2/g. Thể tích các loại mao quản: Vtổng : 1,059 (cm 3/g); Vnhỏ : 0,271 (cm 3/g); Vtrung : 0,123 (cm 3/g); Vlớn: 0,665 (cm 3/g). - Mẫu đất giả lập (98% cát thạch anh và 2% bentonit): Nung cát thạch anh ở nhiệt độ 4500C trong 2h. Để nguội, rửa 2 lần với nước nóng 60-700C và nước nguội để loại bỏ hết phần tro trong cát. Sấy khô ở nhiệt độ 1050C trong vòng 24h. Sấy khô bentonit ở nhiệt độ 1050C trong vòng 24h. + Cân 196g cát và 4 g bentonit, trộn đều thu được 200g mẫu đất giả lập. Cho toàn bộ đất giả lập ở trên vào cốc thủy tinh 1000ml. Pha loãng 20ml dung dịch DDT (2000mg/l) đã chuẩn bị ở trên trong 100ml nước cất, rồi từ từ cho vào cốc đất ở trên, trộn đều cho đến khi hết dung dịch. Sấy khô mẫu đất giả lập đã nhiễm DDT trong thời gian 24h để loại bỏ hết dung môi. Thu được 200g đất giả lập nhiễm DDT hàm lượng 200 mg/kg đất khô. - Đất nông nghiệp: pH = 6,8; dung trọng(D) = 1,1 (g/cm3); tỉ trọng (d) = 2,53; độ xốp(P) = 45% + Đất nông nghiệp được gây nhiễm DDT ở nồng độ 200mg/kg đất: Sau khi làm tơi đất và phơi khô tự nhiên 3-5 ngày, loại bỏ sỏi, rễ cây...đất được nghiền qua máy nghiền đất Ika, kích thước lỗ rây 0,5mm, trộn đều và chuyển vào tủ sấy ở nhiệt độ 1050C, trong thời gian 24h liên tục. Sau đó lấy ra trộn đều và cân khoảng 200g. Trộn đều dung dịch DDT với tỉ lệ và phương pháp như đã thực hiện đối với đất giả lập, thu được đất nông nghiệp nhiễm DDT với hàm lượng 200 mg/kg đất khô. 2.2. Thiết bị phân tích Hệ thống thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Model HP 1100, sử dụng detector chuỗi (DAD) do hãng Aligent (Mỹ) sản xuất. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phân tích xác định hàm lượng DDT trong các mẫu thí nghiệm Nồng độ của DDT trong các mẫu thí nghiệm được xác định bằng phương pháp HPLC: Cột Zobox C18, tỷ lệ pha động metanol: H2O = 70: 30 (V/V), thời gian lưu 15 phút, bước sóng 227nm,tốc độ dòng: 0,5 ml/phút. Chạy từng mẫu có hàm lượng khác nhau trên máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC tại tín hiệu đo tương ứng đã có sẽ dựng được đồ thị ngoại chuẩn dùng để xác định hàm lượng DDT trong mẫu thí nghiệm. 2.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch chất HĐBM đến khả năng hòa tan của DDT Tiến hành thí nghiệm hòa tan DDT đến trạng thái bão hòa trong các dung dịch chất HĐBM với nồng độ khác nhau và xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của nồng độ DDT bão hòa vào nồng độ chất HĐBM trong dung dịch ở nhiệt độ 25oC. Thí nghiệm được tiến hành với 3 chất HĐBM thuộc 3 nhóm khác nhau: chất HĐBM anion (SDS), chất HĐBM cation (CTAB), chất HĐBM không ion (Tween 80). 2.3.3. Lựa chọn loại dung dịch chất HĐBM có khả năng tách chiết tốt nhất Thí nghiệm tiến hành song song ở đất giả lập và đất nông nghiệp nhiễm DDT với các dung dịch chất HĐBM có nồng độ 0,01M. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 121 2.3.4. Xác định hàm lượng chất hoạt động bề mặt tối ưu để tách chiết Sau khi lựa chọn được chất HĐBM phù hợp, tiến hành thí nghiệm để xác định nồng độ tối ưu. Quá trình tách chiết bằng dung dịch chất HĐBM được tiến hành các nồng độ 0,01 - 0,02 - 0,05 - 0,1M. 2.3.5. Xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM Tiến hành xử lý bằng 2 phương pháp: oxy hóa nâng cao (Fenton) và hấp phụ bằng than hoạt tính. So sánh hiệu quả xử lý giữa phương pháp xử lý bằng hấp phụ với phương pháp xử lý bằng oxy hóa nâng cao. Lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu nhất. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đánh giá khả năng hòa tan của DDT trong các dung dịch chất HĐBM có hàm lượng khác nhau Tiến hành khảo sát sự hòa tan của DDT trong các dung dịch chất hoạt động bề mặt với các nồng độ khác nhau ở nhiệt độ 25oC (Bảng 3.1). Bảng 3.1. Độ hòa tan của DDT trong các dung dịch chất HĐBM ở nhiệt độ 25oC. STT Nồng độ dd chất HĐBM (M) Nồng độ DDT bão hòa Trong dung dịch CTAB (mM) Trong dung dịch SDS (mM) Trong dung dịch Tween 80 (mM) 1 0,000 < 0,004 < 0,004 < 0,004 2 0,005 0,606 0,831 0,887 3 0,010 0,896 1,121 1,296 4 0,020 1,324 1,606 1,887 5 0,050 2,580 3,425 4,214 6 0,100 4,856 6,715 7,899 7 0,200 9,082 12,744 14,997 Từ số liệu thực nghiệm về sự hòa tan của DDT trong các dung dịch chất hoạt động bề mặt ở các nồng độ khác nhau đã xây dựng được đồ thị và phương trình mô tả mối quan hệ giữa nồng độ dung dịch chất hoạt động bề mặt và chất tan DDT (hình 3.1). Hệ CTAB-DDT: y1 = 44,193x1 + 0,3263 Hệ SDS-DDT: y2 = 62,334x2 + 0,3462 Hệ Tween 80-DDT: y3 = 73,537x3 + 0,4031 Ghi chú: y1: Nồng độ DDT bão hòa trong dung dịch CTAB; x1: Nồng độ CTAB; y2: Nồng độ DDT bão hòa trong dung dịch SDS; x2: Nồng độ SDS; y3: Nồng độ DDT bão hòa trong dung dịch Tween 80; x3: Nồng độ Tween 80. Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi có mặt các chất hoạt động bề mặt trong dung dịch đã làm tăng khả năng hòa tan DDT trong dung dịch, hàm lượng các chất hoạt động bề mặt càng cao thì khả năng hòa tan DDT càng lớn. Hàm lượng chất HĐBM tăng đồng nghĩa với khả năng hòa tan DDT tăng. Trong số 03 chất HĐBM ở trên, dung dịch Tween 80 có khả năng hòa tan tốt nhất, điều này cho thấy các chất HĐBM không ion sẽ hòa tan tốt các chất hữu cơ ít phân cực như DDT. Hóa học & Kỹ thuật môi trường P.T.M. Phương, N.Đ. Hưng, , “Khảo sát khả năng rửa giải chất hoạt động bề mặt.” 122 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Nồng độ chất HĐBM (M) N ồn g độ D D T bã o hò a (m M ) CTAB-DDT SDS-DDT Tween80-DDT Hình 3.1. Sự phụ thuộc nồng độ DDT bão hòa vào hàm lượng dung dịch HĐBM. 3.2. Lựa chọn loại dung dịch chất HĐBM có khả năng rửa giải tốt nhất Để lựa chọn loại dung dịch chất HĐBM có khả năng rửa giải (tách chiết) DDT trong đất cao nhất, sử dụng các dung dịch chất HĐBM có hàm lượng 0,01M với tỉ lệ dung dịch chất HĐBM/ đất nhiễm DDT là 2ml:1gam hay 30ml/15 gam đất. Thời gian tách chiết trong 1 giờ, đất còn lại sau khi chiết được đem đi phân tích xác định hàm lượng DDT. Các thí nghiệm được thực hiện song song trên mẫu đất giả lập và mẫu đất nông nghiệp. 3.2.1. Khả năng rửa giải DDT trong đất bằng dung dịch chất HĐBM Trong thí nghiệm đã sử dụng dung dịch các chất hoạt động bề mặt thuộc nhóm cation (CTAB), nhóm anion (SDS) và không ion (Tween 80) để rửa giải DDT trong đất giả lập và đất nông nghiệp. Kết quả được thể hiện tại Bảng 3.2, 3.3 và Hình 3.2 dưới đây: Bảng 3.2. Khả năng rửa giải DDT trong đất giả lập bằng dung dịch chất HĐBM. STT Ký hiệu mẫu Hàm lượng DDT (mg/kg) Hiệu suất xử lý (%) 1 GL-0 201,5 - 2 GL-SDS 54,7 72,85 3 GL-CTAB 65,6 67,44 4 GL-Tween 80 22,1 89,03 Ghi chú: GL-0: Mẫu đất giả lập nhiễm DDT trước rửa giải GL-SDS: Mẫu đất giả lập nhiễm DDT sau rửa giải bằng dd SDS 0,01M GL-CTAB: Mẫu đất giả lập nhiễm DDT sau rửa giải bằng dd CTAB 0,01M GL-Tween 80: Mẫu đất giả lập nhiễm DDT sau rửa giải bằng dd Tween 80 0,01M Bảng 3.3. Khả năng rửa giải DDT trong đất nông nghiệp bằng dung dịch chất HĐBM. STT Ký hiệu mẫu Hàm lượng DDT (mg/kg) Hiệu suất (%) 1 Đ-0 199,6 - 2 Đ-SDS 142,2 28,76 3 Đ-CTAB 179,1 10,27 4 Đ-Tween 80 43,7 78,11 5 QCVN 54:2013/ BTNMT (nhóm 4) 50 Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 123 Ghi chú: Đ-0: Mẫu đất nông nghiệp nhiễm DDT trước rửa giải Đ-SDS: Mẫu đất nông nghiệp nhiễm DDT sau rửa giải bằng dd SDS 0,01M Đ-CTAB: Mẫu đất nông nghiệp nhiễm DDT sau rửa giải bằng dd CTAB 0,01M Đ-Tween 80: Mẫu đất nông nghiệp nhiễm DDT sau rửa giải bằng dd Tween 80 0,01M QCVN 54:2013/ BTNMT (nhóm 4): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng xử lý hóa chất BVTV hữu cơ khó phân hủy tồn lưu theo mục đích sử dụng đất. 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 SDS (0,01M) CTAB (0,01M) Tween 80 (0,01M) H iệ u su ất tá ch c hi ết (% ) Đất giả lập Đất nông nghiệp Hình 3.2. So sánh hiệu suất rửa giải DDT trong đất bằng các chất HĐBM. Trong môi trường đất giả lập (thành phần gồm cát thạch anh và bentonit tỉ lệ khối lượng 49:1), dung dịch các chất HĐBM có khả năng tách chiết DDT tốt hơn đối với trong môi trường đất nông nghiệp, hiệu suất đạt 67-89% so với 10-78%. Điều này có thể được lý giải do các hệ keo trong đất nông nghiệp đã tác động và làm cản trở quá trình hòa tan cũng như lôi kéo DDT từ pha rắn (đất) vào trong pha lỏng (dung dịch chất HĐBM). Như vậy trong điều kiện thực tế, các thành phần trong môi trường đất đã ảnh hưởng đến quá trình hòa tan và rửa giải DDT trong đất bằng các dung dịch chất HĐBM. Trong các dung dịch chất HĐBM, dung dịch Tween 80 (0,01M) có hiệu suất rửa giải cao nhất, đạt 78-89%, CTAB có hiệu suất rửa giải thấp nhất, 10-67%. Như vậy, chất hoạt động bề mặt không ion (Tween 80) cho hiệu suất rửa giải DDT cao hơn so với 2 nhóm chất còn lại. Chất hoạt động bề mặt cation (CTAB) có hiệu suất rửa giải thấp nhất. 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch chất HĐBM đến hiệu suất chiết DDT ra khỏi môi trường đất 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 Hàm lượng chất HĐBM (M) H iệ u s u ất tá ch c hi ết D D T (% ) Đất giả lập Đất nông nghiệp Hình 3.3. Hiệu suất tách chiết DDT trong đất bằng dung dịch chất HĐBM có nồng độ khác nhau. Hóa học & Kỹ thuật môi trường P.T.M. Phương, N.Đ. Hưng, , “Khảo sát khả năng rửa giải chất hoạt động bề mặt.” 124 Thí nghiệm được tiến hành với mẫu đất nhiễm DDT có hàm lượng 200mg/1kg đất. Ngâm chiết đất nhiễm bẩn trong thời gian 60 phút với dung dịch chất HĐBM Tween 80 ở các nồng độ 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1 M theo tỉ lệ 30ml dung dịch: 15 g đất. Dịch chiết được lọc trên giấy lọc sau đó xác định nồng độ DDT trong dung dịch để tính toán hiệu suất tách chiết. Kết quả được thể hiện như trong hình 3.3. Căn cứ vào đồ thị 3.3 cho ta thấy hiệu suất tách chiết tối ưu khi sử dụng dung dịch chất HĐBM ở nồng độ 0,02M. Khi nồng độ dung dịch chất HĐBM Tween 80 tăng (>0,02M) thì khả năng tách chiết DDT cũng tăng nhưng không đáng kể. Vì vậy lựa chọn dung dịch chất HĐBM Tween 80 ở nồng độ 0,02M đạt hiệu quả cao nhất. 3.3. Lựa chọn phương pháp xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM Sau khi tách chiết DDT ra khỏi môi trường đất, cần nghiên cứu xử lý chúng trong dung dịch chất HĐBM. Hai giải pháp được đề xuất thử nghiệm ở đây là sử dụng than hoạt tính để hấp phụ và sử dụng phản ứng oxy hóa nâng cao bằng hệ Fenton để xử lý. a. Xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM bằng than hoạt tính Tiến hành thử nghiệm khả năng hấp phụ của than hoạt tính TQ đối với DDT trong môi trường dung dịch chất HĐBM, kết quả cho thấy hiệu suất xử lý đạt 97-99% khi sử dụng 20-30mg than/ 50ml dung dịch, tương đương 0,4 - 0,6g/l. Kết quả cụ thể được dẫn ra tại bảng 3.4: Bảng 3.4. Hiệu suất xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM bằng than hoạt tính. STT Khối lượng than Nồng độ DDT, mg/l Hiệu suất, % Dung lượng hấp phụ, mg/g Trước xử lý Sau xử lý 1 10 mg 100,5 46,9 53,33 268,00 2 20 mg 100,5 1,9 98,11 246,50 3 30 mg 100,5 0,3 99,70 167,00 Dung lượng hấp phụ có xu hướng giảm theo lượng than sử dụng, có nghĩa là với cùng một loại than, dung lượng hấp phụ giảm dần khi tăng khối lượng than (giữ nguyên thể tích dung dịch). Từ kết quả ở bảng 3.4 cho phép lựa chọn khối lượng than hoạt tính sử dụng từ 0,4 – 0,6 g/l dung dịch. b. Xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM bằng oxy hóa nâng cao (Fenton) Lựa chọn tỉ lệ mol Fe2+/ H2O2 lần lượt là 1:5, 1:10 và 1:15 để làm thí nghiệm. Đồng thời dung dịch trước khi tiến hành oxy hóa được điều chỉnh pH từ 3-3,5 bằng H2SO4 10% để tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa nâng cao diễn ra. Thực hiện phản ứng oxi hóa bằng quá trình Fenton trong vòng 2 giờ, tiến hành trung hòa các mẫu bằng dung dịch NaOH để quá trình oxi hóa nâng cao dừng lại. Tiến hành lọc mẫu và đem đi phân tích, xác định hiệu xuất xử lý. Bảng 3.5. Hiệu suất xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM bằng fenton. STT Tỉ lệ mol Fe2+/ H2O2 Nồng độ DDT, mg/l Hiệu suất, % Trước xử lý Sau xử lý 1 1:5 100,5 3,1 96,92 2 1:10 100,5 6,3 93,73 3 1:15 100,5 29,5 70,65 Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 125 Căn cứ vào kết quả thí nghiệm dẫn ra trên bảng 3.5 ta thấy hiệu suất xử lý DDT trong dung dịch Tween 80 (0,02M) đạt hiệu quả cao nhất ở tỉ lệ mol Fe2+/ H2O2 là 1:5. Tuy nhiên bản chất của quá trình oxi hóa nâng cao là tạo ra các phản ứng hóa học nhằm bẻ gãy mạch của các hợp chất hữu cơ một cách không chọn lọc. Do vậy sản phẩm sau phản ứng có thể tạo ra các chất ô nhiễm thứ cấp. Mặt khác, bản thân Tween 80 cũng là một chất hữu cơ cao phân tử với mạch các bon rất dài do vậy Tween 80 cũng sẽ bị tác nhân oxi hóa bẻ gẫy mạch. 3.4. Đánh giá khả năng tái sử dụng dung dịch chất HĐBM sau khi xử lý Trong thí nghiệm này dùng dung dịch chất HĐBM thu được sau khi đã xử lý bằng than hoạt tính và oxy hóa nâng cao (quá trình Fenton) để chiết tách đất nông nghiệp nhiễm DDT. Thời gian tách chiết trong 1 giờ. Kết quả được thể hiện ở Bảng 3.6: Bảng 3.6. Hiệu quả tái sử dụng dung dịch chất HĐBM sau xử lý. Mẫu đất (g) Sử dụng than hoạt tính Sử dụng Fenton Hàm lượng (mg/kg) Hiệu suất (%) Hàm lượng (mg/kg) Hiệu suất (%) DDT- đất nông nghiệp Ban đầu 199,6 75,90 199,6 10,92 Sau chiết 48,1 177,8 Từ kết quả ở Bảng 3.6 cho thấy hiệu suất tách chiết DDT bằng dung dịch tái sử dụng sau khi xử lý bằng than hoạt tính có thể đạt 76%, trong khi đó nếu sử dụng phương pháp oxi hóa nâng cao (Fenton) thì hiệu suất chiết tách ở giá trị thấp hơn nhiều, 11%. 3.5. So sánh hiệu quả sử dụng than hoạt tính và Fenton để xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM Bảng 3.7. So sánh hiệu quả xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM bằng than hoạt tính và oxi hóa nâng cao (Fenton). STT Nội dung so sánh Sử dụng than hoạt tính (than TQ) Sử dụng oxi hóa nâng cao (Fenton) 1 Hiệu suất 98-99% 85-97% 2 Tiêu hao hóa chất 0,6kg than/ 1m3 – Ước tính khoảng 24.000 đồng/ 1m3. 278g FeSO4 và 570ml H2O2/ 1m 3 – Ước tính khoảng 92.000 đồng/ 1m3. 3 Phương pháp thực hiện Đơn giản hơn Phức tạp hơn 4 Khả năng tái sử dụng dung dịch chất HĐBM Tốt Rất thấp, do phản ứng oxi hóa không chọn lọc phá hủy cấu trúc chất HĐBM. 5 Sản sinh chất ô nhiễm thứ cấp Than hoạt tính nhiễm DDT (dạng CTR) Một số chất sau phản ứng fenton, Fe3+ kết tủa (dạng lỏng và bùn thải) 6 An toàn Phản ứng êm dịu Phản ứng mãnh liệt, sinh nhiệt và tạo bọt lớn Trên cơ sở so sánh tại Bảng 3.7 lựa chọn than hoạt tính để xử lý dung dịch thu được sau rửa giải đất nhiễm hóa chất BVTV là hiệu quả nhất. Hóa học & Kỹ thuật môi trường P.T.M. Phương, N.Đ. Hưng, , “Khảo sát khả năng rửa giải chất hoạt động bề mặt.” 126 4. KẾT LUẬN Các chất hoạt động bề mặt có khả năng rửa giải chất BVTV cơ clo ra khỏi môi trường đất. Trong các nhóm chất hoạt động bề mặt (cation, anion và không ion) thì nhóm không ion có khả năng hòa tan và rửa giải tốt nhất, điển hình là Tween 80. Dung dịch chất hoạt bề mặt Tween 80 ở hàm lượng 0,02M có thể tách chiết 82-90% DDT trong môi trường đất với tỉ lệ sử dụng 2ml dung dịch: 1 gam đất nhiễm bẩn. Đất thu được sau rửa giải có hàm lượng DDT nhỏ hơn 50mg/kg, đạt QCVN 54: 2013/ BTNMT (nhóm 4). Đã thử nghiệm khả năng sử dụng than hoạt tính và phản ứng oxy hóa nâng cao (Fenton) để xử lý DDT trong dung dịch chất HĐBM, kết quả cho thấy sử dụng than hoạt tính cho hiệu quả cao hơn và an toàn hơn nhiều lần so với sử dụng Fenton. Dung lượng hấp phụ của than hoạt tính TQ đối với DDT trong dung dịch chất hoạt động bề mặt là 167 – 268 mg/kg. Dung dịch thu được sau khi xử lý bằng hấp phụ trên than hoạt tính có thể tái sử dụng để tách chiết DDT trong đất bị ô nhiễm do nồng độ chất HĐBM vẫn đảm bảo. Lời cảm ơn: Công trình này được hoàn thành với sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu định hướng cho cán bộ trẻ năm 2014: “Nghiên cứu khả năng rửa giải và xử lý một số hợp chất hữu cơ bền (POPs) trong đất bằng dung dịch chất hoạt động bề mặt”. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Thị Phương Anh (2007), “Giáo trình độc học môi trường”, Đại học Bách Khoa Hà Nội. [2]. Đào Thị Ngọc Ánh (2009), “Nghiên cứu phân loại khả năng phân hủy DDT và sinh Laccase của chủng nấm sợi phân lập từ đất ô nhiễm hỗn hợp thuốc trừ sâu”, Luận văn thạc sỹ khoa học, Đại học Thái Nguyên. [3]. Trần Mạnh Lục (2012), “Hóa học hệ phân tán keo”, Trường Đại học sư phạm Đà Nẵng. [4]. Đinh Thị Ngọ (2005), Nghiên cứu chế tạo chất tẩy rửa để xử lý cặn dầu trong các thiết bị tồn chứa và phương tiện vận chuyển. “Báo cáo khoa học đề tài độc lập cấp nhà nước”. Đại học Bách khoa Hà Nội (cơ quan chủ trì). [5]. Ahn, C. K., Kim, Y. M., Woo, S. H., and Park, J. M. 2008. “Soil washing using various nonionic surfactants and their recovery by selective adsorption with activated carbon”. Journal of Hazardous Materials 154, 153-160. [6]. Alexander D. Ryabov, Vasily N. Goral (1997), “Steady-state kinetics, micellar effects, and the mechanism of peroxidase- catalyzed oxidation of nalkylferrocences by hydrogen peroxide”, JBic, Vol. 2, pp. 182-19. [7]. Arnold Kweku Mensah-Brown, “Pesticides in Aqueous Solutions Using Polymer- Coated SH-SAW Devices”, Marquette University. [8]. Guanyu Zheng, Jonathan W.C. Wong, Hong Kong, “Application of Microemulsion to remediate Organochlorine Pesticides Contaminated Soils”, Baptist University. [9]. Richard J. Farn, “Chemistry and technology of surfactants”, Consultant and former Director of the British Association for Chemical Specialities. [10]. Tomasz Witula (2007), “Organic Reactions in Organised media”, Thesis of Ph.D, Chalmers University of Technology. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 41, 02 - 2016 127 ABSTRACT THE SURVEY RESULTS ABILITIES ELUTION AND TREATMENT DDT IN SOIL BY SURFACTANT LIQUID This article presents the survey results of separated DDT abilities and treatment DDT in soil by surfactants liquid. The results show Tween 80 surfactant liquid (non- ion) 0,02M can separated DDT from soil, which is optimal. Soil is treated compatibly with QCVN 54: 2013/BTNMT (group 4). By activated carbon adsorption, eluted DDT solution is treated and can be reused. Keywords: DDT, Surfactant, Tween 80. Nhận bài ngày 09 tháng 11 năm 2015 Hoàn thiện ngày 18 tháng 01 năm 2016 Chấp nhận đăng ngày 22 tháng 02 năm 2016 Địa chỉ: 1Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự; 2 H57/ Bộ Công an; *Email: ptmphuong88@gmail.com