i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn
của PGS. TS. Lê Xuân Quế. Tất cả các xuất bản được công bố chung với cán bộ
hướng dẫn khoa học và nhóm nghiên cứu, đã có được sự đồng ý của các đồng tác
giả trước khi đưa vào luận án. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực,
chưa từng được công bố và sử dụng để bảo vệ trong bất cứ một luận án nào khác.
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017
Tác giả luận án
Nguyễn Quang Hợp
ii
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS. TS.
Lê Xuân Quế, người thầy đã truyền thụ cho tôi nguồn tri thức cũng như lòng say
mê nghiên cứu khoa học, thầy cũng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều
kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đề tài luận án này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam,
các cán bộ phòng Tổ chức Nhân sự - Đào tạo của Viện Hóa học Công nghiệp
Việt Nam đã ủng hộ, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong toàn bộ
quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Hà
Nội 2, Ban Chủ nhiệm khoa Hóa học và các đồng nghiệp trong khoa Hóa học đã
động viên, chia sẻ những khó khăn, tạo điều kiện về thời gian, công việc và cơ sở
vật chất phòng thí nghiệm cho tôi hoàn thành bản luận án này.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn toàn thể người thân trong đại gia đình và bạn bè
đã luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập
và nghiên cứu.
Tác giả luận án
Nguyễn Quang Hợp
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 5
1.1. Hiện trạng ô nhiễm hóa chất BVTV hữu cơ khó phân hủy ................................ 5
1.1.1. Khái niệm tổng quan về chất hữu cơ khó phân hủy ................................ 5
1.1.2. Hóa chất BVTV hữu cơ khó phân hủy DDT .............................................. 6
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm một số hóa chất BVTV ............................................... 8
1.1.4. Một số phương pháp xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy ................. 10
1.1.4.1. Các phương pháp cơ, hóa lý .................................................................. 10
1.1.4.2. Phương pháp chôn lấp, cô lập ............................................................... 11
1.1.4.3. Phương pháp đốt có xúc tác .................................................................. 11
1.1.4.4. Phương pháp phân hủy bằng kiềm nóng ............................................... 12
1.1.4.5. Phân hủy bằng tia cực tím hoặc bằng ánh sáng mặt trời ........................ 12
1.1.4.6. Phá hủy bằng plasma ............................................................................ 12
1.1.4.7. Phân hủy sinh học ................................................................................. 13
1.1.4.8. Công nghệ Daramend
®
......................................................................... 14
1.1.4.9. Công nghệ rửa đất ô nhiễm (soil washing) ............................................ 15
1.2. Polyme dẫn điện polyanilin và ứng dụng .................................................... 16
1.2.1. Polyme dẫn điện ...................................................................................... 16
1.2.1.1. Lịch sử phát triển của polyme dẫn điện ................................................. 16
1.2.1.2. Phân loại polyme dẫn điện .................................................................... 17
1.2.1.3. Đặc điểm dẫn điện của polyme dẫn ....................................................... 19
1.2.1.4. Ứng dụng của polyme dẫn điện............................................................. 20
1.2.2. Tổng hợp và tính chất polyme dẫn điện polyanilin ................................... 21
1.2.2.1. Cấu trúc và màu sắc của polyanilin ....................................................... 21
1.2.2.2. Tính chất dẫn điện của polyanilin ......................................................... 22
1.2.2.3. Phương pháp tổng hợp polyanilin ......................................................... 23
1.2.2.4. Quá trình pha tạp (doping) polyanilin ................................................... 25
iv
1.2.2.5. Một số vật liệu polyme dẫn điện gốc PANi pha tạp............................... 26
1.3. Tổng quan về xơ dừa và mùn cưa ................................................................... 28
1.3.1. Xơ dừa và các ứng dụng trong xử lý môi trường ...................................... 28
1.3.2. Mùn cưa và các ứng dụng trong xử lý môi trường ................................... 28
1.4. Phương pháp hấp phụ ..................................................................................... 29
1.4.1. Các khái niệm cơ bản ............................................................................ 29
1.4.2. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt ........................................................... 30
1.4.2.1. Khái niệm ............................................................................................. 30
1.4.2.2. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir .......................................... 32
1.4.2.3. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ......................................... 35
1.5. Định hướng nghiên cứu chính của luận án ...................................................... 36
1.5.1. Định hướng biện pháp xử lý đất ô nhiễm hóa chất BVTV ........................ 36
1.5.2. Vật liệu và phương pháp xử lý hấp phụ DDT ........................................... 37
1.5.3. Kết luận chung ......................................................................................... 38
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 40
2.1. Thiết bị và hóa chất ........................................................................................ 40
2.1.1. Thiết bị nghiên cứu .................................................................................. 40
2.1.2. Hóa chất, dụng cụ và vật liệu ................................................................... 40
2.1.2.1. Hóa chất ............................................................................................... 40
2.1.2.2. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 41
2.1.2.3. Dụng cụ thí nghiệm .............................................................................. 41
2.2. Thực nghiệm................................................................................................... 41
2.2.1. Lấy mẫu đất nghiên cứu ........................................................................... 41
2.2.1.1. Nguyên tắc lấy mẫu đất ô nhiễm ........................................................... 41
2.2.1.2. Tiến hành lấy mẫu đất nghiên cứu ........................................................ 42
2.2.2. Tách chiết hóa chất BVTV từ đất ô nhiễm ............................................... 43
2.2.2.1. Pha hệ dung môi tách chiết ................................................................... 43
2.2.2.2. Chuẩn bị mẫu đất và hệ chiết ................................................................ 45
2.2.2.3. Tách chiết với dung môi QH1 ............................................................... 46
2.2.2.4. Tách chiết với dung môi QH2 ............................................................... 47
v
2.2.2.5. Tách chiết với dung môi QH3 ............................................................... 47
2.2.3. Tổng hợp vật liệu gốc PANi trên chất mang xơ dừa và mùn cưa .............. 48
2.2.3.1. Tổng hợp vật liệu gốc PANi bằng phương pháp hóa học ...................... 48
2.2.3.2. Tổng hợp vật liệu gốc PANi/ xơ dừa bằng phương pháp hóa học .......... 48
2.2.3.3. Tổng hợp vật liệu gốc PANi/ mùn cưa bằng phương pháp hóa học ....... 49
2.2.4. Nghiên cứu khả năng hấp phụ DDT của các vật liệu gốc PANi ................ 50
2.2.4.1. Khả năng hấp phụ của các vật liệu gốc PANi ........................................ 51
2.2.4.2. Ảnh hưởng các tỉ lệ về khối lượng của ANi với xơ dừa và mùn cưa ..... 52
2.2.4.3. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ ......................................................... 53
2.2.4.4. Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu hấp phụ gốc PANi ......................... 54
2.2.4.5. Ảnh hưởng của nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu .................................. 54
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 54
2.3.1. Phương pháp chiết rửa đất ....................................................................... 54
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu vật liệu gốc PANi............................................ 55
2.3.2.1. Hiệu suất tổng hợp các vật liệu gốc PANi ............................................. 55
2.3.2.2. Phổ hồng ngoại (IR) ............................................................................. 55
2.3.3.3. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ............................................................ 56
2.3.4. Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GCMS) .............................................. 57
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 59
3.1. Tách chiết hóa chất BVTV từ đất ô nhiễm ...................................................... 59
3.1.1. Hàm lượng các hóa chất BVTV tách chiết được từ đất ............................. 59
3.1.1.1. Tách chiết với hệ dung môi QH1 .......................................................... 59
3.1.1.2. Tách chiết với hệ dung môi QH2 .......................................................... 62
3.1.1.3. Tách chiết với hệ dung môi QH3 .......................................................... 66
3.1.2. So sánh khả năng tách chiết của các dung môi ......................................... 68
3.1.2.1. Hợp chất DDE ...................................................................................... 68
3.1.2.2. Hợp chất DDD ...................................................................................... 69
3.1.2.3. Hợp chất DDT ...................................................................................... 70
3.1.2.4. Tổng khối lượng của các hợp chất DDT ............................................... 70
3.1.3. So sánh tỉ lệ khối lượng các hợp chất DDT tách chiết được ..................... 71
