Phân hủy Phenol trên màng TiO2 với ánh sáng tử ngoại - UV

1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (3), Tr. 265 - 270, 2004<br /> <br /> <br /> PH¢N HñY PHENOL trªn MµNG TiO2 VíI ¸NH S¸NG<br /> Tö NGO¹I-UV<br /> §Õn Tßa so¹n 16-7-2003<br /> NguyÔn ThÞ Dung1, Ph¹m Ph¸t T©n1, NguyÔn V¨n Khoa1,<br /> TrÇn ThÞ §øc2, Lª ThÞ Ho"i Nam3, Bïi TiÕn Dòng3<br /> 1<br /> ViÖn C«ng nghÖ Hãa häc, ViÖn Khoa häc v( C«ng nghÖ ViÖt Nam<br /> 2<br /> ViÖn VËt lý øng dông v( ThiÕt bÞ khoa häc, ViÖn Khoa häc v( C«ng nghÖ ViÖt Nam<br /> 3<br /> ViÖn Hãa häc, ViÖn Khoa häc v( C«ng nghÖ ViÖt Nam<br /> <br /> <br /> SUMMARY<br /> The photo catalytic efficiency of some TiO2 films (TiO2-ST01; TiO2-P25; TiO2 sol-gel)<br /> immobilized on glass has been investigated for the degradation of phenol in aqueous solution<br /> under UV light. It was shown that the best result obtained with TiO2-ST01 film, where the<br /> mineralization was the highest (70% TOC was removed after 3 hours of irradiations) and that<br /> related to the smaller particle size and the bigger surface areas of the TiO2-ST01 particles<br /> compared with TiO2-P25 and TiO2 sol-gel films. The effect of pH and phenol concentration were<br /> discussed. The kinetics of reaction is described by Langmuir-Hinshelwood model and pseudo-<br /> first-order for the low ranges of phenol < 70 mg/l. The highest degradation yield was obtained<br /> at pH neutral with the removal of TOC up to 70% after 3 hours of reaction.<br /> <br /> <br /> I - Më ®Çu electron tõ vïng hãa trÞ lªn vïng dÉn v kÕt qu¶<br /> t¹o ra mét lç trèng ë vïng hãa trÞ. ë tr¹ng th¸i<br /> Nh÷ng n¨m gÇn ®©y vÊn ®Ò « nhiÔm m«i kÝch thÝch nh÷ng tæ hîp lç trèng - ®iÖn tö cã<br /> tr êng do chÊt th¶i cña c¸c ng nh s¶n xuÊt ng y ho¹t tÝnh rÊt m¹nh cã kh¶ n¨ng ph¶n øng ®Ó t¹o<br /> c ng nghiªm träng ®ßi hái c¸c nh khoa häc v ra c¸c radical OH* l nh÷ng t¸c nh©n oxi hãa<br /> c«ng nghÖ ph¶i nghiªn cøu nh÷ng ph ¬ng ph¸p ®Ó ph©n hñy c¸c chÊt h÷u c¬.<br /> cã hiÖu qu¶ ®Ó xö lý c¸c chÊt « nhiÔm h÷u c¬ MÆc dï TiO2 d¹ng bét cÊu tróc anatas ® îc<br /> trong n íc. Mét trong nh÷ng ph ¬ng ph¸p cã coi l cã ho¹t tÝnh cao nhÊt cho nhiÒu ph¶n øng<br /> triÓn väng l ph ¬ng ph¸p oxi hãa n©ng cao oxi hãa ph©n hñy kh¸c nhau [1, 4], nh ng vÊn<br /> "AOP" trong ®ã cã sö dông c¸c chÊt xóc t¸c dÞ ®Ò h¹n chÕ ®Ó cã thÓ ¸p dông trong thùc tiÔn l<br /> thÓ b¸n dÉn TiO2 , ZnO, CdS, SnO.... ph¶i t¸ch lo¹i chóng ra khái m«i tr êng sau<br /> Nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu tæng quan cña ph¶n øng. §Ó kh¾c phôc nh îc ®iÓm trªn c¸c<br /> Schiavello (1988), Serpone v ®ång t¸c gi¶ nh khoa häc ®S cè ®Þnh pha ho¹t tÝnh TiO2 trªn<br /> (1989), Ollis v ®ång t¸c gi¶ (1993), Hernmann c¸c chÊt mang kh¸c nhau nh thñy tinh, SiO2,<br /> v ®ång t¸c gi¶ (1993) [1 - 4] ®S chØ ra r»ng b¶n zeolit, diatomit v nghiªn cøu nh÷ng ph ¬ng<br /> chÊt cña xóc t¸c quang l ë chç khi chÊt b¸n ph¸p, ®iÒu kiÖn chÕ t¹o ®Ó cã ® îc chÊt xóc t¸c<br /> dÉn ® îc chiÕu chïm tia photon cã n¨ng l îng cã hiÖu qu¶ nhÊt [5, 6].<br /> b»ng hoÆc cao h¬n n¨ng l îng vïng trèng EG Môc ®Ých cña c«ng tr×nh n y l so s¸nh ho¹t<br /> (h > EG) th× n¨ng l îng n y ®ñ bøt mét tÝnh quang xóc t¸c cña c¸c m ng TiO2 ® îc chÕ<br /> <br /> 1<br />  2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> t¹o theo c¸c ph ¬ng ph¸p kh¸c nhau nh»m x¸c kho¶ng c¸ch tõ ®Ìn ®Õn mÆt chÊt láng trªn<br /> ®Þnh m ng xóc t¸c TiO2 cã hiÖu qu¶ nhÊt v ®é m ng xóc t¸c kho¶ng 10 mm.<br /> bÒn cña m ng xóc t¸c víi ph¶n øng m« h×nh ThÝ nghiÖm ® îc tiÕn h nh trong ®iÒu kiÖn<br /> ph©n hñy phenol trong n íc. kh«ng tuÇn ho n, thÓ tÝch l îng dung dÞch chøa<br /> phenol víi nång ®é cho tr íc (80 ml) ë nhiÖt ®é<br /> II - Thùc nghiÖm phßng (28 - 30oC). Kh«ng khÝ ® îc sôc v o dung<br /> 1. Hãa chÊt dÞch liªn tôc trong suèt qu¸ tr×nh ph¶n øng.<br /> Nguån chiÕu UV l ®Ìn thñy ng©n UV-<br /> C¸c hãa chÊt ® îc sö dông ®Ó chÕ t¹o m ng Spechonic BLE (USA) cã c êng ®é cùc ®¹i ë<br /> v thÝ nghiÖm l lo¹i tinh khiÕt nh»m h¹n chÕ b íc sãng 365 nm. ChiÒu d y cña líp chÊt láng<br /> tèi ®a sai sè. TiO2 Degussa P25 (§øc) víi c¸c l 10 mm. Tr íc khi chiÕu ®Ìn UV, dung dÞch<br /> th«ng sè sau: BET = 50 m2/g; 80% anatas, 20% ® îc sôc kh«ng khÝ trong thêi gian 30 phót ®Ó<br /> rutil kÝch th íc h¹t = 31 nm; TiO2 ST01 (NhËt phenol hÊp phô bSo hßa trªn bÒ mÆt m ng TiO2.<br /> B¶n), BET = 138 m2/g; 83% anatase, kÝch th íc Trong qu¸ tr×nh ph¶n øng mÉu ® îc lÊy ra theo<br /> h¹t 7 nm. Phenol (Aldrich - USA), Tetra butyl tõng thêi ®iÓm ®Ó ph©n tÝch c¸c chØ tiªu v<br /> orthotitanat (TBOT) Aldrich - USA. TOC, COD, h m l îng phenol nh»m ®¸nh gi¸<br /> hiÖu qu¶ quang xóc t¸c cña m ng TiO2.<br /> 2. ChÕ t¹o m ng TiO2<br /> - Phenol ® îc ph©n tÝch b»ng ph ¬ng ph¸p<br /> a) Quy tr×nh t¹o sol v( m(ng TiO2 (sol) so m u trªn m¸y DR-2000 (HACH) víi chÊt<br /> LÊy mét l îng cÇn tthiÕt theo tÝnh to¸n tetra hiÖn m u 4-amino antipirine ë b íc sãng 510 nm.<br /> butyl ortho titanat (TBOT) hßa tan trong - Phæ UV-VIS cña phenol ® îc x¸c ®Þnh<br /> isopropanol (IP), dung dÞch thu ® îc ký hiÖu l trªn m¸y JASCO-V530 cña NhËt B¶n víi sù<br /> DI. Sau ®ã cho thªm mét luîng hîp chÊt amin hiÖn diÖn cña 2 pic ®Æc trùng cho phenol ë b íc<br /> v o trong dung dÞch DI v khuÊy cho tan ho n sãng 212 nm v 267 nm.<br /> to n. Dung dÞch sol thu ® îc ph¶i trong suèt.<br /> - ChØ sè COD ® îc x¸c ®Þnh b»ng ph ¬ng<br /> Ký hiÖu l TiD. §Ó t¹o m ng TiO2 trªn ®Õ ph¸p Bicromat trªn m¸y so m u DR-2000 ë<br /> mang tõ dung dÞch TiD ®S ¸p dông ph ¬ng b íc sãng 600 nm.<br /> ph¸p nhóng phñ. Sè lÇn nhóng phñ tïy theo yªu<br /> cÇu. Sau khi ®Ó líp phñ TiO2 kh« trong kh«ng - §Æc tÝnh cÊu tróc tinh thÓ cña m ng TiO2<br /> khÝ, ®em sÊy kh« m ng ë 100oC trong 1 giê v ® îc x¸c ®Þnh b»ng ph ¬ng ph¸p phæ t¸n x¹<br /> nung ë 550oC trong 1 giê. Raman v phæ nhiÔu x¹ tia X trªn m¸y XRD-<br /> 5000 (Siemens). H×nh th¸i häc m ng ® îc ph©n<br /> b) T¹o m(ng TiO2 tõ bét TiO2 thJ¬ng m¹i ST01 tÝch b»ng kÝnh hiÓn vi lùc nguyªn tö (AFM) v<br /> v( P25 trªn c¸c ®Õ kÝnh kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö truyÒn qua (TEM) EM<br /> Ngo i viÖc t¹o m ng TiO2 tõ sol, chóng t«i 125K (Rusia, Japan).<br /> ®S tiÕn h nh t¹o m ng TiO2 tõ bét th ¬ng m¹i - Ho¹t tÝnh cña xóc t¸c ® îc ®¸nh gi¸ qua<br /> s½n cã nh ST01, P25 trªn ®Õ kÝnh b»ng phu¬ng ®é chuyÓn hãa cña phenol.<br /> ph¸p nhóng phñ. Sau qu¸ tr×nh xö lý nhiÖt ®¶m §é chuyÓn hãa:<br /> b¶o ® îc ®é b¸m dÝnh cao cña TiO2 trªn ®Õ<br /> kÝnh. phenol(%) = ( C0 - Ct ).100 / Co.<br /> Trong ®ã: C0 - nång ®é ban ®Çu cña phenol,<br /> 3. Dông cô ph©n tÝch, thÝ nghiÖm<br /> Ct - nång ®é phenol t¹i thêi ®iÓm t.<br /> B×nh ph¶n øng lo¹i n»m ngang cã h×nh d¹ng §é kho¸ng hãa cña phenol ® îc biÓu diÔn<br /> khèi ch÷ nhËt kÝch th íc 7,5 cm × 20 cm × 2 cm qua ®¹i l îng TOC:<br /> tõ vËt liÖu thñy tinh pyrex. PhÝa d íi ®¸y ®Æt<br /> m ng xóc t¸c. Nguån chiÕu UV ® îc g¾n v o TOC (%) = ( TOC0 - TOCt).100/TOC0<br /> m¸ng chôp h×nh parabol ®Æt phÝa trªn b×nh ph¶n Trong ®ã: TOC0 l TOC ban ®Çu,<br /> øng, däc theo chiÒu d i cña b×nh sao cho TOCt l TOC ë thêi ®iÓm t.<br /> <br /> 2<br />  3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> - Tèc ®é ph¶n øng ®uîc tÝnh to¸n tõ sè liÖu<br /> thùc nghiÖm theo ph ¬ng tr×nh ®éng häc bËc<br /> mét biÓu kiÕn theo chÊt ph¶n øng phenol nh<br /> sau:<br /> R = lnCt/C0 = k.t<br /> Trong ®ã k l h»ng sè téc ®é biÓu kiÕn, t l thêi<br /> gian ph¶n øng.<br /> <br /> III - KÕt qu¶ v" th¶o luËn<br /> 1. KÕt qu¶ quang phæ Raman v kÝnh hiÓn vi<br /> lùc nguyªn tö (AFM) cña c¸c m ng TiO2<br /> C¸c kÕt qu¶ thu ® îc tõ phæ Raman so phæ H×nh 3: ¶nh AFM cña m ng TiO2 chÕ t¹o<br /> chuÈn cho thÊy TiO2 cã cÊu tróc anatas rÊt ®Æc tõ sol-gel<br /> tr ng ®èi víi c¶ ba lo¹i m ng. ¶nh AFT cña 2. So s¸nh ho¹t tÝnh quang xóc t¸c cña m ng<br /> m ng sol-gel cho thÊy chóng cã cÊu tróc bÒ TiO2<br /> mÆt gå ghÒ v kÝch th íc h¹t trung b×nh tÝnh<br /> to¸n ® îc kho¶ng 75 nm. §Ó so s¸nh hiÖu qu¶ cña c¸c m ng TiO2<br /> ® îc ®iÒu chÕ b»ng c¸c ph ¬ng ph¸p kh¸c nhau<br /> trong ph¶n øng m« h×nh oxi hãa ph©n hñy<br /> phenol, chóng t«i tiÕn h nh c¸c lo¹t thÝ nghiÖm<br /> kiÓm tra ë nh÷ng ®iÒu kiÖn ph¶n øng kh¸c nhau.<br /> KÕt qu¶ cho thÊy trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã m ng<br /> xóc t¸c TiO2, chØ cã chiÕu tia tö ngo¹i v sôc khÝ<br /> th× hiÖu suÊt ph¶n øng rÊt thÊp kh«ng ®¸ng kÓ<br /> sau 3 giê chiÕu s¸ng. MÆt kh¸c khi cã m ng xóc<br /> t¸c TiO2 nh ng kh«ng cã ¸nh s¸ng tö ngo¹i th×<br /> ph¶n øng còng kh«ng x¶y ra, chØ cã mét l îng<br /> nhá phenol (1 - 2%) hÊp phô trªn bÒ mÆt. Ng îc<br /> l¹i, khi cã m ng xóc t¸c v ¸nh s¸ng tö ngo¹i th×<br /> ph¶n øng ph©n hñy x¶y ra v sau 3,5 giê l îng<br /> phenol gi¶m ®i ®¸ng kÓ. KÕt qu¶ so s¸nh ho¹t<br /> H×nh 1: Phæ Raman cña m ng TiO2 tÝnh xóc t¸c cña c¸c m ng TiO2 ® îc tr×nh b y<br /> l m tõ ST01 trong c¸c b¶ng 2, 3 v c¸c h×nh 1, 2 v 3.<br /> KÕt qu¶ chØ ra r»ng c¸c lo¹i m ng TiO2 ®Òu<br /> cã ho¹t tÝnh kh¸ cao trong ph¶n øng ph©n hñy<br /> phenol. HiÖu suÊt ph©n hñy phenol ®¹t trªn 60%<br /> sau 3,5 giê chiÕu UV. Ng îc l¹i møc ®é gi¶m<br /> COD v møc ®é kho¸ng hãa thay ®æi tïy theo<br /> tõng lo¹i m ng xóc t¸c. So s¸nh c¸c lo¹i m ng<br /> TiO2 thÊy m ng TiO2 ® îc ®iÒu chÕ tõ bét TiO2<br /> ST01 b»ng ph ¬ng ph¸p nhóng phñ cã ho¹t tÝnh<br /> cao nhÊt. HiÖu suÊt chuyÓn hãa phenol ®¹t<br /> 82%, møc ®é kho¸ng hãa ®¹t 67%. Sau ®ã ®Õn<br /> m ng TiO2 ®iÒu chÕ tõ bét TiO2 P25 v cuèi<br /> cïng l m ng TiO2 ®iÒu chÕ b»ng ph ¬ng ph¸p<br /> sol-gel. Nh÷ng kÕt qu¶ thu ® îc kh¸ phï hîp<br /> H×nh 2: Phæ Raman cña m ng TiO2 víi kÕt qu¶ cña c¸c t¸c gi¶ kh¸c nhau khi so<br /> l m tõ sol-gel s¸nh ho¹t tÝnh cña c¸c m ng TiO2 [9, 10].<br /> 3<br />  4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> B¶ng 1: §é chuyÓn hãa phenol (%), ®é gi¶m COD (%) trªn c¸c mÉu xóc t¸c kh¸c nhau<br /> Nång ®é phenol: 100 mg/l, pH = 6,8, nguån chiÕu UV: = 365 nm, 8W<br /> Xóc t¸c TiO2 ST01 TiO2 P25 TiO2 sol-gel<br /> Thêi gian<br /> phenol ,% COD ,% phenol,% COD ,% phenol ,% COD ,%<br /> ph¶n øng, phót<br /> Ban ®Çu 0 0 0 0 0 0<br /> 30 18,5 8,6 9,3 1,0 6,6 3,4<br /> 60 29,3 19,1 15,2 5,1 14,0 4,2<br /> 90 40,5 25,8 27,6 13,3 16,2 14,7<br /> 150 66,4 43,1 47,4 35,7 40,3 16,7<br /> 210 82,7 62,2 68,6 53,9 59,9 26,0<br /> <br /> Sù kh¸c nhau vÒ ho¹t tÝnh cña c¸c m ng Trong ®ã TiO2 ST01 cã bÒ mÆt riªng cao nhÊt<br /> xóc t¸c cã thÓ gi¶i thÝch trªn c¬ së kÝch th íc (138 m2/g) v kÝch th íc h¹t nhá nhÊt (7 nm).<br /> h¹t v diÖn tÝch bÒ mÆt cña xóc t¸c. ThËt vËy M ng TiO2 sol-gel cã kÝch th íc h¹t lín h¬n (75<br /> nh÷ng nghiªn cøu tr íc ®©y [10, 12] ®S chØ ra nm) cã ®é chuyÓn hãa phenol thÊp nhÊt kho¶ng<br /> r»ng kÝch th íc h¹t cã ¶nh h ëng ®Õn ho¹t tÝnh 60% v møc ®é kho¸ng hãa chØ ®¹t 25%.<br /> xóc t¸c v trong phÇn lín c¸c ph¶n øng kh¸c HiÖu øng cña kÝch th íc h¹t ¶nh h ëng ®Õn<br /> nhau sù phô thuéc n y kh¸ râ rÖt. ho¹t tÝnh cña xóc t¸c ®S ® îc Hoffman v ®ång<br /> Trong tr êng hîp n y c¸c m ng TiO2 ® îc sö t¸c gi¶ [12] gi¶i thÝch l do hiÖu suÊt l îng tö<br /> dông cho ph¶n øng ph©n hñy phenol th× sù kh¸c (quantum yied) cña h¹t kÝch th íc nhá cao h¬n<br /> nhau v ho¹t tÝnh cña xóc t¸c cã thÓ liªn quan ®Õn (®iÒu n y rÊt quan träng ®èi víi xóc t¸c quang<br /> kÝch th íc h¹t v bÒ mÆt riªng cña m ng TiO2. hãa) dÉn ®Õn ho¹t tÝnh cña xóc t¸c ST01 cao h¬n.<br /> % chuyÓn hãa<br /> <br /> 80<br /> <br /> <br /> 60<br /> <br /> <br /> 40<br /> <br /> <br /> 20<br /> <br /> <br /> 0<br /> 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Phót TiO2-ST01<br /> TiO2-P25<br /> TiO2-Solgel<br /> <br /> <br /> H×nh 4: §é kho¸ng hãa (TOC) cña phenol trªn c¸c m ng TiO2 kh¸c nhau<br /> MÆt kh¸c nh÷ng nghiªn cøu gÇn ®©y cho anatas kho¶ng 80% v rutil kho¶ng 20%. Mét sè<br /> thÊy tû lÖ pha cã cÊu tróc anatas v rutil còng cã t¸c gi¶ ®S ® a ra gi¶ thiÕt cho r»ng khi cã mÆt<br /> ¶nh h ëng ®Õn ho¹t tÝnh cña xóc t¸c. §èi víi mét tû lÖ nhÊt ®Þnh pha rutil trong xóc t¸c sÏ<br /> tr êng hîp m ng TiO2 sol-gel ® îc chÕ t¹o th× l m t¨ng kh¶ n¨ng ph©n chia cÆp ®iÖn tö - lç<br /> hÇu nh chØ cã cÊu tróc pha anatas (phæ Raman). trèng, kh«ng cho chóng kÕt hîp l¹i víi nhau v<br /> Trong khi ®ã m ng TiO2 P25 v ST01 cã tû lÖ dÉn ®Õn ho¹t tÝnh tèt h¬n.<br /> 4<br />  5<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Víi nh÷ng kÕt qu¶ so s¸nh gi÷a c¸c m ng KÕt qu¶ cho thÊy tèc ®é ph¶n øng t¨ng theo<br /> TiO2 ® îc sö dông cho thÊy m ng TiO2 ST01 cã nång ®é cña phenol trong kho¶ng tõ 50 mg/l ®Õn<br /> hiÖu qu¶ nhÊt, do ®ã c¸c nghiªn cøu vÒ c¸c yÕu 75 mg/l. Trong vïng nång ®é n y quy luËt ®éng<br /> tè ¶nh h ëng sÏ thùc hiÖn trªn lo¹i m ng n y. häc cã thÓ biÓu diÔn theo phu¬ng tr×nh bËc mét.<br /> NÕu tiÕp tôc t¨ng nång ®é phenol lªn 75 - 100<br /> 3. Nghiªn cøu ¶nh h:ëng cña nång ®é ban mg/l dÉn ®Õn sù gi¶m h»ng sè tèc ®é v hÊu nh<br /> ®Çu cña chÊt ph¶n øng tèc ®é riªng kh«ng thay ®æi ®¸ng kÓ, khi ®ã<br /> Nång ®é ban ®Çu cña phenol cã ¶nh h ëng phu¬ng tr×nh ®éc häc cã bËc ph©n sè v dÇn<br /> rÊt nhiÒu ®Õn ®éng häc cña ph¶n øng. C¸c kÕt chuyÓn sang vïng ®éng häc víi phu¬ng tr×nh<br /> cña nghiªn cøu ®éng häc víi m ng xóc t¸c bËc kh«ng theo phenol. KÕt qu¶ n y còng phï<br /> TiO2 ST01 víi c¸c nång ®é phenol kh¸c nhau hîp víi nh÷ng c«ng bè tr íc ®©y cña c¸c<br /> ® îc tr×nh b y trong b¶ng 2. t¸c gi¶ Isvan Ilis [7] khi nghiªn cøu ®éng<br /> häc ph©n hñy phenol víi xóc t¸c TiO2<br /> B¶ng 2: §éng häc cña ph¶n øng ë c¸c nång ®é phenol d¹ng huyÒn phï. Nh vËy ®Ó cã thÓ ¸p<br /> kh¸c nhau dông ph ¬ng tr×nh ®éng häc bËc trong<br /> ph¶n øng ph©n hñy phenol th× nång ®é<br /> Nång ®é H»ng sè tèc Tèc ®é riªng R, K /K<br /> 50 c ban ®Çu cïa chóng ph¶i < 75 mg/l.<br /> phenol, mg/l ®é K, phót-1 mg/phót.l.g<br /> 50 0,0115 5,14 1,00 4. ¶nh h:ëng cña pH dung dÞch<br /> 75 0,0085 5,98 1,35 §Ó kh¶o s¸t ¶nh h ëng cña pH ®Õn<br /> 100 0,0058 6,18 1,98 ho¹t tÝnh cña m ng xóc t¸c ®S tiÕn h nh<br /> 200 0,0026 6,25 4,22 c¸c thÝ nghiÖm ë nh÷ng pH dung dÞch<br /> ban ®Çu kh¸c nhau. pH ®uîc ®iÒu chØnh<br /> 300 0,0018 6,33 6,39 b»ng dung dÞch axit H2SO4 hoÆc kiÒm<br /> 8 NaOH ®Õn gi¸ trÞ cho tr íc. KÕt qu¶<br /> ®uîc tr×nh b y trong b¶ng 3.<br /> R, mg/phót.l.g<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 6<br /> KÕt qu¶ cho thÊy m«i tr êng axit<br /> kh«ng thuËn lîi cho ph¶n øng ph©n hñy<br /> R (mg/phót.l.g)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> phenol. §é chuyÓn hãa phenol v ®é<br /> 4 kho¸ng hãa ®Òu thÊp h¬n so víi m«i<br /> tr êng trung tÝnh v kiÒm. HiÖn t îng<br /> trªn cã thÓ gi¶i thÝch trªn c¬ së lËp luËn<br /> 2 cho r»ng trong m«i tr êng kiÒm v trung<br /> tÝnh c¸c nhãm OH- hoÆc H2O sÏ chuyÓn<br /> 0<br /> electron v o lç trèng trong b¨ng dÉn v<br /> 0 50 100 150 200 250 300<br /> kÕt qu¶ l t¹o ra c¸c gèc tù do OH* l t¸c<br /> nh©n oxi hãa rÊt m¹nh t¸c kÝch v o chÊt<br /> Cphenol (mg/l)<br /> Cphenol , mg/l h÷u c¬ ®Ó ph©n hñy chóng.<br /> H×nh 5: Sù phô thuéc cña tèc ®é ph¶n øng theo nång ®é<br /> ban ®Çu cña phenol<br /> <br /> Ng îc l¹i trong m«i tr êng axit khi cã mÆt IV - KÕt luËn<br /> mét luîng lín c¸c ion H+, nh÷ng ion n y sÏ dÔ<br /> d ng nhËn ®iÖn tö tõ oxi radical O*2 t¹o ra gèc So s¸nh c¸c m ng TiO2 trong ph¶n øng oxi<br /> tù do HOO*. C¸c gèc tù do n y còng l t¸c hãa phenol cã thÓ ® a ra mét sè kÕt luËn s¬ bé<br /> nh©n oxi hãa nh ng ho¹t tÝnh cña chóng thÊp sau:<br /> h¬n so víi gèc OH*. Do ®ã ph¶n øng ph©n hñy 1. M ng TiO2-ST01 cã ho¹t tÝnh quang xóc<br /> phenol ë pH trung tÝnh l tèt nhÊt. t¸c cao nhÊt. §é chuyÓn hãa phenol 82%, ®é<br /> <br /> 5<br />  6<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> kho¸ng hãa ®¹t 67%. kh«ng theo phenol.<br /> 2. Khi nång ®é phenol thÊp < 75 mg/l, ®éng 3. pH axit v kiÒm ®Òu kh«ng thuËn lîi cho<br /> häc ph¶n øng ph©n hñy ® îc biÓu diÔn b»ng ph¶n øng. pH trung tÝnh cho hiÖu qu¶ quang<br /> phu¬ng tr×nh bËc I, cßn ë nång ®é cao h¬n bËc xóc t¸c l cao nhÊt ®èi víi m ng xóc t¸c TiO2<br /> ph¶n øng cã gÝa trÞ ph©n sè v dÇn tiÕn ®Õn bËc ST01<br /> <br /> B¶ng 3: ¶nh h ëng cña pH ®Õn ho¹t tÝnh cña m ng TiO2 ST01<br /> Cphenol = 100 mg/l, thêi gian ph¶n øng = 3 giê<br /> <br /> Thêi gian ph¶n øng, pH = 4±0,1 pH = 6,8±0,1 pH = 9±0,1<br /> phót ,%<br /> phenol TOC ,% ,%<br /> phenol TOC,% ,%<br /> phenol TCO ,%<br /> Ban ®Çu 0 0 0 0 0 0<br /> 30 17,2 2,1 22,1 12,2 12,9 9.2<br /> 60 24,8 9,2 37,8 17,9 24,7 11,4<br /> 90 33,1 13,7 55,3 26,6 30,4 20,1<br /> 150 54,8 29,5 79,1 45,0 51,2 36,5<br /> 180 77,7 47,8 89,4 67,2 79,6 56,6<br /> <br /> Trong nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu tiÕp Wiley, New York (1989).<br /> theo chóng t«i sÏ tiÕp tôc kh¶o s¸t nh÷ng yÕu tè 5. Amalric, C. Guiland, N. Serpone, and P.<br /> ¶nh h ëng ®Õn hiÖu qu¶ xóc t¸c cña ph¶n øng: Dichar. J. Environ. Sci. Heath., A, Vol. 28,<br /> c êng ®é v b íc sãng chiÕu s¸ng, còng nh P. 1393 (1993).<br /> mèi quan hÖ gi÷a ®Æc tÝnh cÊu tróc ®Õn ho¹t<br /> tÝnh xóc t¸c. 6. S. Horikoski, N. Watanable, H. Onishi, H.<br /> Hikada. Appl. Catalysis, B., Vol. 37, No. 2,<br /> Lêi c¶m ¬n: C«ng tr×nh ®Jîc thùc hiÖn trong P. 117 - 129 (2002).<br /> khu«n khæ ®Ò t(i nghiªn cøu c¬ b¶n cÊp nh( 7. Istvan Ilisz, Zsuzsanna Laszlo, Andras<br /> nJíc mY sè 55.03.01. T¸c gi¶ xin ch©n th(nh Dombi. Appl. Catalysis A. General, Vol.<br /> c¶m ¬n Héi ®ång Khoa häc tù nhiªn ®Y t(i trî 180, P. 35 - 45 (1999)<br /> cho ®Ò t(i.<br /> 8. Tran Thi Duc, Phan Thi Xuan Binh, Nguyen<br /> Trong Tinh, Tran Xuan Hoai. Proceding of<br /> T"i liÖu tham kh¶o<br /> the fifth Vietnamese-German seminar on<br /> 1. J. M. Herrmann. Trend in photochemistry physics and engineering, Hue (2002).<br /> and photobiology, 3 (1994). 9. Kyeong Youl Jung et al. J. Master. Sci.<br /> 2. D. F. Ollis and H. Al-Ekabi (Eds.). Photo- Lett., Vol. 16, P. 1898 (1997).<br /> catalytic Purification and treatment of Water 10. T. Pandiyan, Martiner Rivas, et al. J. Photo-<br /> and Air, Elsevier, Amsterdam (1993). chemistry and Photobiology, A. Chemistry,<br /> 3. Schiavello (Ed.). Photocatalysis and Environ- Vol. 146, No. 3, P. 149 - 155 (2002).<br /> ment, Kluwer Acad. Pub. Dordrecht (1988). 11. Chantal G., B. Beaugiraud, et al. Appl.<br /> 4. Serpone and E. Perlizzerti (Eds.). Photo- Catalysis, Vol. B-39, No. 4, P. 331 - 342<br /> catalysis, Fundamenttal and Applications, (2002).<br /> <br /> <br /> DEGRADATION OF PHENOL BY TiO2 IMMOBILIZED FILM UNDER UV-LIGHT<br /> <br /> <br /> 6<br />