LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình học tập và rèn luyện tại Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp,
Khoa QLTNR và MT, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ của
các thầy, cô giảng viên tại Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp đã giúp đỡ em hồn
thành khố học.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Vũ Huy Định, Ths.
Đặng Thế Anh đã trực tiếp hƣớng dẫn và chỉ bảo cho em, giúp em rất nhiều
trong quá trình làm luận văn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn bạn bè của em đang học tại Trƣờng,
cùng gia đình đã ln động viên, khích lệ và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt
quá trình thực hiện để em có thể hồn thành bài luận văn một cách tốt nhất.
Hà Nội, ngày 6 tháng 05 năm 2018
Sinh viên

Trƣơng Lê Trung


TĨM TẮT NỘI DUNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên khóa luận tốt nghiệp
Nghiên cứu sử dụng muối sắt Fe(NO3)3 cho q trình oxi hố nâng cao
loại bỏ phẩm màu
2. Giáo viên hƣớng dẫn: TS.Vũ Huy Định
3. Sinh viên thực hiện: Trƣơng Lê Trung K59C – KHMT
4. Mục tiêu nghiên cứu
1. Mục tiêu tổng quát:
Góp phần nghiên cứu phƣơng pháp xử lý chất hữu cơ khó phân hủy trong
mơi trƣờng nƣớc
2. Mục tiêu cụ thể:
Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình oxi hóa nâng cao, sử dụng
thích hợp về: nhiệt độ, thời gian phản ứng, pH, hàm lƣợng H2O2, lƣợng xúc tác,
ion cản trở.

5. Đối tƣợng nghiên cứu
- Phẩm màu: Đƣợc cung cấp bởi công ty TNHH Thƣơng Mại Tân Hồng Phát –
số 92 Cửa Bắc, Quán Thánh, Ba Đình, Hà Nội.
- Muối sắt (III) nitrat, Fe(NO3)3.9H2O
6. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu các ảnh hƣởng đến quá trình oxi hóa nâng cao sử dụng muối
sắt Fe(NO3)3 làm xúc tác:
- Ảnh hƣởng của nhiệt độ tiến hành phản ứng;
- Ảnh hƣởng của nồng độ chất oxi hóa;
- Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất xúc tác;
- Ảnh hƣởng của pH;
- Ảnh hƣởng của thời gian tiến hành phản ứng;
- Ảnh hƣởng của ion cản;
- Ảnh hƣởng của nồng độ phẩm màu;
- Áp dụng quá trình Fenton/Sắt (III) xử lý một số phẩm màu.


7. Phƣơng pháp nghiên cứu
Tiến hành khảo sát hiệu suất xử lý ở những điều kiện về nhiệt độ, thời
gian, pH, lƣợng xúc tác, nồng độ oxi hóa, nồng độ phẩm màu, ion cản của phẩm
màu RY 160 và RED 23.
8. Những kết quả đạt đƣợc
Các kết quả chính của khóa luận thu đƣợc nhƣ sau:
- Xây dựng đƣờng chuẩn về nồng độ phẩm màu nghiên cứu;
- Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất khi áp dụng kỹ thuật Fenton đồng
thể dung hệ xúc tác Fe(NO3)3 cho đối tƣợng phẩm màu RY160, RED 23 đƣợc
nghiên cứu chi tiết.
Đ

pH 2, H2O2 = 0,05ml ( 0,98mM), muối sắt (III) = 0,02g

- Đánh giá đƣợc khả năng áp dụng điều kiện xử lý tƣơng tự của phẩm

màu RY 160, RED 23 cho các phẩm màu MB FBL, SR F2G, SR FR.


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 2
1.1. Sơ lƣợc về thuốc nhuộm ................................................................................ 2
1.1.1. Thuốc nhuộm .............................................................................................. 2
1.1.2. Phân loại phẩm nhuộm................................................................................ 2
1.2. Nƣớc thải dệt nhuộm chứa phẩm màu hữu cơ khó phân hủy ........................ 7
1.3. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc nhuộm trong nƣớc thải ................. 8
1.3.1. Phƣơng pháp oxi hóa nâng cao ................................................................... 8
1.3.2. Phƣơng pháp oxi hóa .................................................................................. 8
1.3.3. Phƣơng pháp hấp phụ.................................................................................. 9
1.4. Một số nghiên cứu sử dụng muối sắt trong quá trình oxy hóa nâng cao ....... 9
1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến qúa trình Fenton ................................................ 10
CHƢƠNG 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 12
2.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 12
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................. 12
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 15
2.4. Các phƣơng pháp phân tích ......................................................................... 15
2.4.1. Phƣơng pháp UV-vis xác định nồng độ phẩm màu .................................. 15
2.4.2. Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton ......... 17
2.4.3 Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton……19
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 20
3.1. Xây dựng đƣờng chuẩn và xác định nồng độ phẩm màu ............................ 20
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình oxi hóa nâng cao phẩm màu

RY 160 ................................................................................................................ 21
3.2.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng muối sắt ......................................................... 21
3.2.2. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất xử lý .................................................... 22

i


3.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ chất oxy hóa đến hiệu xuất xử lý phẩm màu RY
160 ....................................................................................................................... 23
3.2.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tiến hành phản ứng ............................................ 24
3.2.5 Ảnh hƣởng của thời gian tiến hành phản ứng ............................................ 25
3.2.6. Ảnh hƣởng của lƣợng phẩm màu RY 160 ................................................ 26
3.2.7 Ảnh hƣởng của ion cản .............................................................................. 27
3.2.8 Áp dụng q trình oxi hóa nâng cao sử sụng muối sắt (III) nitrat ............. 28
3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình oxi hóa nâng cao phẩm màu
RED 23 ................................................................................................................ 28
3.3.1 Ảnh hƣởng của lƣợng muối sắt (III) đến hiệu quả xử lý phẩm màu ........ 28
3.3.2 Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất xử lý phẩm màu................................... 29
3.3.3 Ảnh hƣởng của nồng độ oxi hóa đến khả năng xử lý phẩm màu ............. 30
3.3.4 Ảnh hƣởng của nhiệt độ tiến hành phản ứng ............................................ 31
3.3.5 Ảnh hƣởng của thời gian tiến hành phản ứng........................................... 32
3.3.6 Ảnh hƣởng của nồng độ phẩm màu .......................................................... 33
3.3.7 Ảnh hƣởng của ion cản đến hiệu suất xử lý.............................................. 34
KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ............................................................ 36
1.Kết luận ............................................................................................................ 36
2.Tồn tại .............................................................................................................. 36
3. Kiến nghị ......................................................................................................... 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


ii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Lƣợng phẩm màu thải ra mơi trƣờng nƣớc vơi nồng độ cao ................. 7
Hình 3.1 Phƣơng trình đồ thị đƣờng chuẩn phẩm màu RY 160 ......................... 20
Hình 3.2 Phƣơng trình đồ thị đƣờng chuẩn phẩm màu DR 23 ........................... 21
Hình 3.3 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng muối sắt tới hiệu quả xử lý ...................... 22
Hình 3.4 Ảnh hƣởng của pH tới hiệu quả xử lý ................................................. 23
Hình 3.5 Ảnh hƣởng của nồng độ H2O2 tới hiệu quả xử lý ................................ 24
Hình 3.6 Ảnh hƣởng của nhiệt độ thí nghiệm tới hiệu suất phẩm màu .............. 25
Hình 3.7 Ảnh hƣởng của thời gian tiến hành phản ứng...................................... 26
Hình 3.8 Ảnh hƣởng của nồng độ RY 160 tới hiệu quả xử lý ............................ 27
Hình 3.9 Ảnh hƣởng của ion cản đến hiệu suất xử lý (RY 160) ...................... .25
Hình 3.10 Hiệu suất xử lý các phẩm màu ........................................................... 28
Hình 3.11 Ảnh hƣởng của lƣợng muối sắt (III) tới hiệu quả xử lý phẩm màu
RED 23 ................................................................................................................ 29
Hình 3.12 Ảnh hƣởng của pH tới hiệu quả xử lý phẩm màu RED 23................ 30
Hình 3.13 Ảnh hƣởng của nồng độ oxi hóa đến hiệu quả xử lý ........................ 31
Hình 3.14 Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu quả xử lý ...................................... 32
Hình 3.15 Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý phẩm màu ................... 33
Hình 3.16 Ảnh hƣởng của nồng độ phẩm màu Direct Red 23 đến hiệu suất ..... 34
Hình 3.17 Ảnh hƣởng của ion cản đến hiệu suất xử lý phẩm màu ..................... 35

iii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Bƣớc sóng hấp thụ cực đại của phẩm màu ......................................... 20
Bảng 3.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hiệu suất xử lý ........................................ 25

Bảng 3.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới hiệu suất xử lý phẩm màu DR 23 ........... 32
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của thời gian : H2O2 = 0,05ml ( 0,98mM); 0,02g xúc tác ,
pH 2 ..................................................................................................................... 33

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

Viết tắt
RY 160

Reactive Yellow 160: Phẩm màu vàng 160

MB FBL

Moderdirect Blue FBL: Phẩm màu xanh da trời FBL

DR 23

Direct red 23: Phẩm màu đỏ vang 23

SR F2G

Solanis red F2G: Phẩm màu đỏ cờ F2G

SR FR

Solanis rose FR: Phẩm màu đỏ sen FR


SEM

Scanning electron microscope: Kính hiển vi điện tử quét

UV-vis

Ultraviolet-visible spectroscopy: Phổ tử ngoại khả biến

v


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong quá trình dệt nhuộm, lƣợng phẩm màu thải ra môi trƣờng là rất lớn.
Độ màu cao do lƣợng thuốc nhuộm đi vào nƣớc thải gây màu cho dịng tiếp
nhận, ảnh hƣởng tới q trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hƣởng xấu
tới cảnh quan. Hàm lƣợng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan
trong nƣớc ảnh hƣởng tới sự sống của các lồi thủy sinh. Vì vậy vấn đề xử lý và
khắc phục đang rất đƣợc quan tâm.
Phẩm màu là các hợp chất khó phân hủy, việc nghiên cứu xử lý các loại
hợp chất này đang đƣợc quan tâm. Nghiên cứu xử lý phẩm màu có trong nƣớc
bằng phƣơng pháp Fenton đồng thể sử dụng xúc tác muối sắt Fe(III) là chủ đề
đƣợc đề cập trong bản khóa luận này. Đề tài và tập trung nghiên cứu xử lý
phẩm màu có trong nƣớc thải bằng phƣơng pháp ứng dụng Fenton đồng thể cho
q trình oxi hóa nâng cao sử dụng hệ xúc tác Fe(NO3)3 để loại bỏ phẩm màu.

1


CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Sơ lƣợc về thuốc nhuộm
1.1.1. Thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (gốc thiên
nhiên và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng
nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác. Tùy
theo cấu tạo và phạm vi sử dụng mà ngƣời ta chia thuốc nhuộm thành các nhóm,
họ, loại, lớp khác nhau.
Thuốc nhuộm đƣợc dùng chủ yếu để nhuộm vât liệu dệt từ sơ tự nhiên
(bông, len, gai, tơ tằm...), xơ nhân tạo (visco, axetat, polyno…) và xơ tổng hợp
(polyamit, polyeste, polylefin, polyvinylic...). Ngồi ra chúng cịn dùng để
nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng; để chế tạo mực in trong cơng
nghiệp ấn lốt, để chế tạo văn phòng phẩm, vật liệu làm ảnh màu dùng làm chất
tăng và giảm độ ánh sáng. (Cao Hữu Trƣợng và Hoàng Thị Lĩnh, Hóa học về
thuốc nhuộm, 1995)
Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay
con ngƣời hầu nhƣ chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các
loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất khơng bị phân hủy. Màu sắc của
thuốc nhuộm có đƣợc là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc
thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là
những nhóm chứa các nối đơi liên hợp với hệ điện tử không cố định nhƣ:
>C = C C = N -, -N = N -, -NO2 …
Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử nhƣ: -NH2, COOH, - SO3H, -OH…đóng vai trị tăng cƣờng màu của nhóm mang màu bằng
cách dịchchuyển năng lƣợng của hệ điện tử.
1.1.2. Phân loại phẩm nhuộm
a) Phân loại theo cấu tạo hóa học
+ Thuốc nhuộm Nitro: Phân tử thuốc nhuộm có từ hai hoặc nhiều nhân đơn
(benzen, naphtalen) ít nhất là một nhóm nitro (NO2) và một nhóm cho điện tử
(NH2,OH).
2



+ Thuốc nhuộm azo: là loại thuốc nhuộm quan trọng và có lịch sử phát
triển rất lâu đời, chiếm khoảng 50% tổng sản phẩm lƣợng thuốc nhuộm. Trong
phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm azo.
+ Thuốc nhuộm Antraquinon: trong phân tử có một hoặc nhiều nhóm
Antraquinon hoặc dẫn xuất gốc của nó.
+ Thuốc nhuộm Indigoit: loại thuốc nhuộm này trƣớc kia có nguồn gốc
từ thực vật màu xanh sẫm trích từ lá cây chàm.
+ Thuốc nhuộm lƣu huỳnh: là những gốc thuốc nhuộm có chứa nhiều
nguyên tử lƣu huỳnh.
+ Thuốc nhuộm Arylmetan: là những dẫn xuất của mêtan, trong đó nguyên
tử cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên kết của hệ thống mang màu.
+ Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vịng: trong phân tử có hệ mang màu là các
hợp chất đa tụ giữa antraquinon với các vòng dị thể khác tạo nên mạch đa vòng.
b) Phân loại theo lớp kỹ thuật
+ Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử của
chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết cộng hóa trị
với vật liệu nói chung nhờ vậy nên độ bền màu cao.
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có cơng thức cấu tạo tổng qt là:
S-R-T-X
Trong đó:
S: là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan.
R: là phần mang màu, thƣờng là các hợp chất Azo(-N=N), antraquynon,
axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin.
T: là gốc mang nhóm phản ứng.
X: là nguyên tử hay nhóm phản ứng.
Loại thuốc nhuộm này khi thải vào mơi trƣờng có khả năng tạo thành các
amin thơm đƣợc xem là tác nhân gây ung thƣ.
+ Thuốc nhuộm axít: thuốc nhuộm này có những đặc điểm chung là hịa tan
trong nƣớc thƣờng dùng để nhuộm lơng thú hoặc nhuộm da.

3


Theo cấu tạo hóa học, đa số loại thuốc nhuộm này thuộc về nhóm azo, một số
tạo phức với kim loại. Cơng thức tổng qt có thể viết dƣới dạng:
Ar-SO3Na
Trong đó: Ar-SO3: là ion mang màu.
+ Thuốc nhuộm trực tiếp: là loại thuốc nhuộm tự bắt màu, chúng là những hợp
chất màu tự hịa tan trong nƣớc và có khả năng tự bắt màu với các vật liệu một
cách trực tiếp nhờ các lực hấp thụ trong môi trƣờng trung tính hoặc kiềm.
Hầu hết chúng thuộc nhóm azo, một số ít là dẫn xuất của dioxazin và
ftaloxianin, nhƣng dạng tổng quát chung đƣợc biểu diễn: Ar-SO3Na, với Ar là
gốc hữu cơ mang màu của thuốc nhuộm
Khả năng tự bắt màu của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào 3 yếu tố
dƣới đây:
- Phân tử thuốc nhuộm phải chứa một hệ thống mối liên kết nối đôi cách
không dƣới tám kể từ đầu nhóm trợ màu này đến đầu nhóm trợ màu kia, nhƣ vậy
phân tử thuốc nhuộm sẽ luôn ở trạng thái chƣa bảo hồ hố trị và có khả năng
thực hiện các liên kết Vander Waals và liên kết Hydro với vật liệu.
- Phân tử thuốc nhuộm phải thẳng vì xơ xenlulơ nói riêng và những vật
liệu mà thuốc nhuộm có khả năng bắt màu điều có cấu tạo phân tử mạch thẳng,
có nhƣ vậy phân tử thuốc nhuộm mới dễ dàng tiếp cận với vật liệu và thực hiện
các liên kết.
- Phân tử thuốc nhuộm phải có cấu tạo thẳng, các nhân thơm hoặc các
nhóm chức của thuốc nhuộm phải nằm trên cùng một mặt phẳng để nó có thể
tiếp cận cao nhất với mặt phẳng của phân tử vật liệu, cũng là yếu tố quan trọng
cho việc phát sinh và duy trì các lực liên kết của nó với vật liệu.
+ Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu không tan trong nƣớc
do trong phân tử khơng chứa nhóm tạo tính tan –SO3Na -COONa, có kích thƣớc
phân tử nhỏ, khối lƣợng phân tử không lớn, cấu tạo khơng phức tạp. Phân tử

chứa các nhóm –NH3, -HR2, -OH, -OR (R có thể là gốc alkyl, aryl, alkyl
hydroxyl).
4


1.1.3. Một số loại phẩm nhuộm tiêu biểu
- Phẩm nhuộm Acriđin: Dẫn xuất của acriđin hoặc 9 - phenylacriđin, có
những nhóm thế khác nhau (OH, NH2, SH, vv.) ở vị trí 3 và 6. Phẩm nhuộm
Acriđin thuộc loại phẩm nhuộm arylmetan có màu vàng và da cam. Dùng để
nhuộm da, giấy, gỗ, vv.
- Phẩm nhuộm Azo: Phẩm nhuộm tổng hợp mà trong phân tử có chứa một
hoặc vài nhóm mang màu azo, vd. -N = N - liên kết với các gốc thơm.
Phẩmnhuộm Azo là những chất rắn, chỉ hoà tan trong nƣớc khi trong phân tử có
chứa các nhóm SO3H, COOH hoặc R4N+. Nhiều phẩm nhuộm Azo (đặc biệt
khi khơng có nhóm SO3H và có nhóm NO2) là chất cháy và dƣới dạng hỗn hợp
với bụi khơng khí dễ nổ nguy hiểm. Nhờ nguyên liệu đầu phong phú, phƣơng
pháp tổng hợp đơn giản, hiệu suất cao, phẩm nhuộm Azo thuộc loại các phẩm
nhuộm quan trọng nhất (chiếm trên 50% tổng sản lƣợng các loại phẩm nhuộm).
Dùng để nhuộm vải, sợi, giấy, da, cao su, chất dẻo, vv. Ƣu điểm của phẩm
nhuộm Azo là sử dụng đơn giản và giá rẻ. Tuy nhiên, hiện nay phẩm nhuộm
Azo đã bị cấm sử dụng ở hầu hết các nƣớc trên thế giới vì có khả năng gây ung
thƣ mạnh.
- Phẩm nhuộm hồn nguyên: Gồm các phẩm màu inđigo, một số dẫn xuất
của antraquinon và đồng đẳng, một vài phẩm nhuộm lƣu huỳnh. Loại phẩm này
không tan trong nƣớc nên khi sử dụng phải khử với natri hiđrosunfit trong
môi trƣờng kiềm mạnh nhằm chuyển thành dạng hoà tan gọi là dẫn xuất
lơco bám rất chắc vào sợi xenlulozơ. Khi nhuộm, sợi đƣợc tẩm ƣớt dung dịch
lơco, sau đó phẩm màu đƣợc tái sinh do lơco bị oxi hóa. Thƣờng lơco dễ bị oxi
hố khi phơi ngồi khơng khí hoặc dùng các chất oxi hố nhƣ H2O2, kali
đicromat, vv. Phẩm có nhiều màu khác nhau, rất bền đối với ánh sáng, thời tiết

và giặt giũ.
- Phẩm nhuộm Nitro: Phẩm nhuộm hữu cơ thuộc dãy

benzen

và

naphatalen có chứa ít nhất một nhóm nitro cùng với nhóm hiđroxi-OH, imino =
NH, sunfo-SO3H hoặc cácnhóm khác. Ví dụ, vàng naphtol :Phẩm nhuộm Nitro chủ
yếu có màu vàng; dùng để nhuộm len, da, sợiaxetat, poliamit, và các chất dẻo.
5


- Phẩm nhuộm sunfua: Hỗn hợp phức tạp gồm nhiều chất mà phân
tử có chứa các phần dị vịng, vịng thơm và vòng quinoit; các phần này
đƣợc liên kết với nhau bằng các nhóm đisunfua, sunfoxit hoặc các nhóm cầu
nối khác. Phẩm nhuộm Sunfua không tan trong nƣớc, nhƣng nếu khử bằng dung
dịch Na2S trong nƣớc thì phẩm nhuộm chuyển thành dạng lơco tan đƣợc (chủ
yếu là do khử các nhóm cầu nối SS thành nhóm SNa) và bám chắc vào vải
bơng. Sau khi bị oxi hố bởi khơng khí trên thớ sợi, phẩm nhuộm lại chuyển
thành dạng không tan. Màu phẩm nhuộm Sunfua không tƣơi nhƣng bền với
ánh sáng (trừ màu vàng, màu da cam) và độ ẩm, không bền với vò xát và tác
dụng của clo. Phẩm nhuộm Sunfua không bền khi bảo quản, phƣơng pháp
nhuộm phức tạp; thang màu thiếu màu đỏ. Điều chế bằng cách cho hợp chất
hữu cơ (vd. aminophenol, nitrophenol, các amin và điamin thơm, các
inđophenol, các azin, các dẫn xuất của điphenylamin) tác dụng với lƣu huỳnh
(S) hoặc dung dịch nƣớc Na2Sx (x ≥ 2).
Ví dụ:

Phẩm nhuộm Sunfua vàng hoặc da cam có chứa vịng thiazol


đƣợc điều chế bằng cách đun nóng chảy toluđin, nitrotoluđin, hoặc nitrotoluen
với S ở 200 - 250°C; phẩm nhuộm Sunfua màu xanh nƣớc biển, xanh lục và màu
đen có chứa vịng thiazin và thiantren đƣợc điều chế bằng cách đun
nitro- aminophenol inđoanilin và các hợp chất dị vòng khác nhau (ví dụ :
phenoxazon) với các dung dịch natri polisunfua ở 100 đến 150°C; phẩm
nhuộm Sunfua tím chứa các phần phenazin và thiazin, đƣợc điều chế bằng
phản ứng của các.phẩm nhuộm azin với natri polisunfua trong sự có mặt của
đồng sunfat (CuSO4). Phẩm nhuộm Sunfua quan trọng nhất là đen sunfua.
Phẩm nhuộm Sunfua thuộc loại rẻ tiền, đƣợc dùng để nhuộm các loại vải bông
thông thƣờng và nhuộm sợi.
- Phẩm đen anilin: Phẩm đen đƣợc tạo ra do sự oxi hố anilin và các đồng
đẳng của nó. Dùng làm phẩm nhuộm cho vải, da, gỗ... làm mực viết, xi đánh
giày, vv.

6


1.2. Nƣớc thải dệt nhuộm chứa phẩm màu hữu cơ khó phân hủy
Nƣớc thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nƣớc thải phát sinh từ tất cả các công
đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hồn tất. Theo phân
tích của các chun gia, trung bình, một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lƣợng
nƣớc đáng kể, trong đó, lƣợng nƣớc đƣợc sử dụng trong các công đoạn sản xuất
chiếm 72,3%, chủ yếu là trong cơng đoạn nhuộm và hồn tất sản phẩm. Xét hai
yếu tố là lƣợng nƣớc thải và thành phần các chất ô nhiễm nhất trong số các
ngành công nghiệp. Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nƣớc thải dệt nhuộm là
các hợp chất hữu cơ bền, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, các hợp chất
halogen hữu cơ, muối trung tính làm tăng tổng hàm lƣợng chất rắn, nhiệt độ cao
(thấp nhất là 40°C) và pH của nƣớc thải cao từ 9 đến 12, do lƣợng kiềm trong
nƣớc thải lớn.


Hình 1.1 Lƣợng phẩm màu thải ra mơi trƣờng nƣớc vơi nồng độ cao
Trong số các chất ơ nhiễm có trong nƣớc thải dệt nhuộm, thuốc nhuộm là
thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo không tan - loại thuốc
nhuộm đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60-70% thị phần.
Thông thƣờng, các chất màu có trong thuốc nhuộm khơng bám dính hết
vào sợi vải trong q trình nhuộm mà bao giờ cũng cịn lại một lƣợng dƣ nhất
định tồn tại trong nƣớc thải. Lƣợng thuốc nhuộm dƣ sau cơng đoạn nhuộm có
7


thể lên đến 50% tổng lƣợng thuốc nhuộm đƣợc sử dụng ban đầu. Đây chính là
nguyên nhân làm cho nƣớc thải dệt nhuộm có độ màu cao và nồng độ chất ô
nhiễm lớn.
1.3. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc nhuộm trong nƣớc thải
1.3.1. Phương pháp oxi hóa nâng cao
Trong xử lý nƣớc thải, nó đƣợc đặt tên là oxy hóa nâng cao (AOPs –
Advanced Oxidation Processes). Giải pháp này địi hỏi tạo ra một chất trung
gian có hoạt tính cao, có khản năng oxy hóa hiệu quả các chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học, trong xử lý nƣớc thải đó là các gốc hydroxyl tự do (OH-). Trong
việc áp dụng giải pháp này (AOPs), quá trình Fenton và các quá trình kiểu
Fenton (Fenton – like processes) đƣợc cho là giải pháp có hiệu quả cao và tính
ứng dụng lớn trong xử lý các phẩm màu hữu cơ bền, khó phân hủy bằng phƣơng
pháp khác. Cơng trình nghiên cứu này đƣợc J.H.Fenton công bố vào năm 1894
trong tạp chí hội hóa học ở Mỹ. Q trình này dùng tác nhân là tổ hợp H2O2 và
muối sắt Fe2+ làm tác nhân oxy hóa, thực tế đã chứng minh hiệu quả xử lý và
kinh tế của phƣơng pháp này khá cao. Nhƣợc điểm của nó là phải duy trì đƣợc
mơi trƣờng pH thấp, tốn hóa chất, sản phẩm sau khi xử lý có thể bị khống hóa
hồn tồn, khơng tận dụng đƣợc nguyên liệu cho quá trình xử lý sinh hóa tiếp
theo. Vì vậy, trong các trƣờng hợp chỉ nên áp dụng quá trình Fenton để phân

hủy từng phần, chuyển các chất khó phân hủy sinh học thành có khả năng phân
hủy sinh học rồi tiếp tục dùng các quá trình xử lý sinh học tiếp sau.
1.3.2. Phương pháp oxi hóa
Để làm sạch nƣớc thải có thể dùng các chất oxy hóa nhƣ clo ở dạng khí và
hóa lỏng, clodioxit, canxiclorat, natri hypoclorit, kali pemanganat, kali bicromat,
oxy khơng khí, ozon,…
Trong q trình oxy hóa, các chất độc hại trong nƣớc thải đƣợc chuyển thành
các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nƣớc thải. Quá trình này tiêu tốn một lƣợng
lớn tác nhân hóa học, do đó q trình oxy hóa học chỉ đƣợc dùng trong những

8


trƣờng hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nƣớc thải không thể tách bằng
những phƣơng pháp khác.
- Oxy hóa bằng clo: Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa
thơng dụng nhất. Ngƣời ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất
chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nƣớc thải.
- Phƣơng pháp ozon hóa: Ozon tác động mạnh mẽ với các chất khống và
chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt
trùng của nƣớc. Sau quá trình ozon hóa, số lƣợng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn
99%, ozon cịn oxy hóa các hợp chất nito, photpho,…
1.3.3. Phương pháp hấp phụ
Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nƣớc thải
khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng nhƣ xử lý cục bộ khi
trong nƣớc thải có chứa một hàm lƣợng rất nhỏ các chất đó. Những chất này
không phân hủy bằng con đƣờng sinh học và thƣờng có độc tính cao. Nếu các
chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lƣợng chất hấp phụ khơng lớn
thì việc áp dụng phƣơng pháp này là hợp lý hơn cả.
Trong trƣờng hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn:

 Di chuyển các chất cần hấp phụ từ nƣớc thải tới bề mặt hạt hấp phụ.
 Thực hiện quá trình hấp phụ.
 Di chuyển chất ô nhiễm vào bên trong hạt hấp phụ (khuếch tán trong).
Ứng dụng của phƣơng pháp hấp phụ bằng vật liệu:
 Tách các chất hữu cơ nhƣ phenol, alkylbenzen-sulphonic acid, thuốc
nhuộm, các hợp chất thơm từ nƣớc thải bằng than hoạt tính.
 Có thể dùng than hoạt tính khử thủy ngân.
 Có thể dùng để tách các chất nhuộm khó phân hủy.
1.4. Một số nghiên cứu sử dụng muối sắt trong q trình oxy hóa nâng cao
Flaherty et al. (1992) đã áp dụng quá trình Fenton để xử lý nƣớc thải chứa
thuốc nhuộm hoạt tính Reactive Blue 15. Nƣớc thải có pH 12, độ kiềm CaCO3:
21000g/L, COD: 2100mg/L và tổng nồng độ đồng 14mg/L. Nồng độ Fe2+ giữ ở
9


2,1 – 2M, pH chỉnh xuống 3,5. Trong thí nghiệm ở dòng liên tục, phản ứng xảy
ra trong thiết bị phản ứng dung tích 1 lít, đƣợc khuấy trộn trong 2 giờ. Kết quả,
giảm đƣợc 70% COD. Sau khi lắng 24 giờ, nồng độ đồng trong nƣớc đã lắng chỉ
còn 1mg/L, tƣơng đƣơng với mức độ xử lý 93%.
Lê Xuân Vĩnh (2015) nghiên cứu xử lý nƣớc thải dệt nhuộm bằng
UV/Fenton đƣợc lấy từ bể chứa của một cơ sở sản xuất thuộc Khu phố 4,
phƣờng Đông Hƣng Thuận, Quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh. Trong nghiên
cứu này đãáp dụng q trình UV/Fenton để xử lý với các thơng số tối ƣu gồm:
nồng độ H2O2 và Fe2+ đầu vào, pH, thời gian và tốc độ khuấy. Nƣớc thải ban
đầu đƣợc sục khí trong 24 giờ và lọc qua giấy lọc có kích thƣớc lỗ 20 µm sau đó
mới tiến hành phản ứng. Kết quả cho thấy các thông số tối ƣu lần lƣợt là nồng
độ H2O2 660 mg/l, nồng độ Fe2+ 20 mg/L, pH = 3, thời gian phản ứng 90 phút và
tốc độ khuấy 100 vòng/phút đạt hiệu quả loại bỏ màu, COD tƣơng ứng là 94,5 %
và 75,5 %. Tỉ số BOD5/COD đƣợc nâng từ 0,1 lên 0,45. Ngoài ra, ảnh hƣởng
của các anion Cl-, SO42- lên hiệu quả xử lý cũng đƣợc kiểm tra. Cả hai anion này

đều cản trở q trình khống hóa do có khả năng bắt giữ gốc tự do hydroxyl
cũng nhƣ khả năng tạo phức bền với ion.
1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến qúa trình Fenton
Ảnh hƣởng của nồng độ sắt : Nếu khơng có sắt, sẽ khơng có sự hình
thành gốc hydroxyl. Chẳng hạn nhƣ, H2O2 đƣợc thêm vào nƣớc thải có tính
phenol (nồng độ phenol khơng giảm vì phản ứng phá hủy phenol cần xúc tác
sắt). Khi nồng độ sắt tăng, sự loại trừ phenol tăng đến điểm mà tại đó, nếu có
thêm sắt vào nữa thì hiệu quả cũng không tăng. Khoảng liều lƣợng tối ƣu cho
xúc tác sắt thay đổi tùy theo loại nƣớc thải và là đặc trƣng của phản ứng Fenton.
Liều lƣợng sắt cũng có thể diễn tả dƣới dạng liều lƣợng H2O2. Khoảng điển hình
là 1 phần Fe trên 1-10 phần H2O2.
Ảnh hƣởng của dạng sắt : Đối với hầu hết các ứng dụng, muối Fe2+ hay
Fe3+ đều có thể dùng xúc tác phản ứng. Phản ứng bắt đầu xúc tác nhanh chóng
nếu H2O2 nhiều. Tuy nhiên, nếu lƣợng hệ chất Fenton thấp (dƣới 10-25 mg/l

10


H2O2), các nghiên cứu cho thấy sắt (II) đƣợc ƣa chuộng hơn. Mặt khác, muối sắt
chloride hay sulfat đều có thể đƣợc sử dụng. Cũng có khả năng tái tuần hoàn sắt
sau phản ứng bằng cách tăng pH, tách riêng các bơng sắt và tái axit hóa bùn sắt.
Ảnh hƣởng của nồng độ H2O2 : Mỗi sự chuyển đổi trong chuỗi này có tốc
độ phản ứng riêng, và đơi khi chất trung gian tạo ra lại là một chất ô nhiễm
khơng mong đợi. Những chất này địi hỏi phải đủ lƣợng H2O2 để phản ứng lên
trên điểm đó. Điều này có. thể quan sát đƣợc khi tiền xử lý một nƣớc thải hữu
cơ phức tạp để giảm tính độc. Khi liều lƣợng H2O2 bắt đầu tăng dần, sự khử
COD có thể xảy ra với ít hoặc khơng có sự thay đổi độc tính cho đến khi đạt một
ngƣỡng mà trên ngƣỡng đó, việc thêm sẽ làm gì H2O2 ảm nhanh chóng độc tính
nƣớc thải.
Ảnh hƣởng của nhiệt độ : Tốc độ phản ứng Fenton tăng cùng với sự gia

tăng nhiệt độ, nhất là khi nhiệt độ nhỏ hơn 200°C.Tuy nhiên, khi nhiệt độ lớn
trên khoảng 40°C - 500°C, hiệu suất sử dụng của H2O2 giảm do sự phân hủy
H2O2 tăng (tạo thành oxy và nƣớc). Hầu hết các ứng dụng của phản ứng Fenton
xảy ra ở nhiệt độ 20°C - 40°C Khi xử lý chất thải ô nhiễm nặng, việc thêm H2O2
phải tiến hành tuần tự có kiểm sốt để điều chỉnh sự gia tăng nhiệt độ (nhất là
khi lƣợng H2O2 lớn hơn 10-20g/l). Điều hòa nhiệt độ quan trọng cịn bởi lý do
an tồn.
Ảnh hƣởng của pH : pH tối ƣu của phản ứng Fenton trong khoảng 3-6.
Khi pH tăng cao trên 6, hiệu suất phản ứng sụt giảm do sự chuyển đổi của sắt từ
ion sắt II thành dạng keo hydroxit sắt III. Dạng sắt III hydroxide xúc tác phân
hủy H2O2 thành oxy và nƣớc mà không tạo nên gốc hydroxyl. Khi pH nhỏ hơn
3, hiệu suất phản ứng cũng sụt giảm nhƣng đỡ hơn.
Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng : Thời gian cần thiết để hoàn thành
một phản ứng Fenton phụ thuộc vào nhiều yếu tố trên, đáng chú ý nhất là liều
lƣợng xúc tác và mức ô nhiễm của nƣớc thải. Đối với sự oxy hóa phenol đơn
giản (<250 mg/l), thời gian phản ứng điển hình là 30-60 phút. Đối với các dịng
thải phức tạp hoặc đậm đặc hơn, phản ứng có thể mất vài giờ. Trong trƣờng hợp
này thực hiệnphản ứng theo từng bậc (nhiều bƣớc), thêm cả vừa sắt vào H2O2 sẽ
hiệu quả hơn, an tồn hơn là cho tất cả hóa chất vào ngay từ đầu.
11


CHƢƠNG 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát: Sử dụng quá trình Fenton xử lý các hợp chất hữu cơ
khó phân hủy có trong nƣớc thải dệt nhuộm.
Mục tiêu cụ thể: Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình xử lý nâng
cao, sử dụng muối sắt Fe(NO3)3.9H2O, xử lý độ màu của một số phẩm nhuộm.
Từ đó tìm ra điều kiện thích hợp về nhiệt độ, thời gian phản ứng, pH, lƣợng xúc

tác hàm lƣợng chất oxi hóa.
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
a) Muối sắt Fe(NO3)3.9H2O
Hóa chất cơng nghiệp, ở dạng tinh thể đơn tà màu tím, mùi axit nitric
nhẹ, trọng lƣợng riêng 1,68g/cm3, trọng lƣợng phân tử 404g/mol, nóng chảy ở
47,2 ºC Fe(NO3)3.9H2O trong nƣớc kết tinh của nó tạo thành chất lỏng màu đỏ.
Chất lỏng này mất một phần HNO3 ở 500

và sơi khi có thành phần 1250

thành phần đã nóng chảy Fe(NO3)3.9H2O khi để nguội đến 210°Cvẫn ở dạng
lỏng. Cần để thành phẩm chỗ mát, tinh thể dễ tan trong nƣớc ngay cả trong
nƣớc lạnh.
b) Phẩm màu: Đƣợc cung cấp bởi công ty TNHH Thƣơng Mại Tân Hồng
Phát – số 92 Cửa Bắc, Quán Thánh, Ba Đình, Hà Nội.
Reactive Yellow 160
- Cơng thức cấu tạo:

- Công thức phân tử: C22H22ClN9Na2O12S3
- Khối lƣợng phân tử: 818,13

12


Direct Red 23
- Công thức cấu tạo:

- Công thức phân tử: C35H25N7Na2O10S2
- Khối lƣợng phân tử: 509.42
a) Reactive Yellow 160

- Công thức cấu tạo:

- Công thức phân tử: C22H22ClN9Na2O12S3
- Khối lƣợng phân tử: 818,13
b) Direct Red 23
- Công thức cấu tạo:

- Công thức phân tử: C35H25N7Na2O10S2
- Khối lƣợng phân tử: 509.42

13


c) Moderdirect Blue FBL
- Công thức cấu tạo:

- Công thức phân tử: C21H27N3O5S
- Khối lƣợng phân tử: 433,17

d) Solanis red F2G
- Công thức cấu tạo:

- Công thức phân tử: C31H19ClN7Na5O19S6
- Khối lƣợng phân tử: 1136.32

14


e) Solanis rose FR
- Công thức cấu tạo:


- Công thức phân tử: C41H34N10Na4O18S4
- Khối lƣợng phân tử: 1174.99
2.3. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu các ảnh hƣởng đến quá trình oxi hóa nâng cao sử dụng
Fe(NO3)3 làm xúc tác cho hai phẩm màu phổ biến là RY 160, RED 23;
- Ảnh hƣởng của lƣợng xúc tác đến hiệu quả xử lý phẩm màu;
- Ảnh hƣởng của nồng độ chất oxy hóa;
- Ảnh hƣởng của pH;
- Ảnh hƣởng của nhiệt độ tiến hành phản ứng;
- Ảnh hƣởng của thời gian tiến hành phản ứng;
- Ảnh hƣởng của nồng độ phẩm màu;
- Ảnh hƣởng của ion cản.
2.4. Các phƣơng pháp phân tích
2.4.1. Phương pháp UV-vis xác định nồng độ phẩm màu
- Phƣơng pháp trắc quang là phƣơng pháp phân tích định lƣợng dựa vào hiệu
ứng hấp thụ xảy ra khi phân tử vật chất tƣơng tác với bức xạ điện từ. Vùng bức
xạ đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp này là vùng tử ngoại gần hay khả kiến ứng
với bƣớc sóng khoảng từ 200÷800nm. Hiện tƣợng hấp thụ bức xạ điện từ tuân
theo định luật Bouger – Lam bert – Beer.
15


- Bản chất của phổ hấp thụ phân tử UV-VIS:
Khi chiếu một chùm sáng có bƣớc sóng phù hợp đi qua một dung dịch
chất màu, các phân tử hấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lƣợng chùm sáng, một
phần ánh sáng truyền qua dung dịch. Xác định cƣờng độ chùm ánh sáng truyền
qua đó ta có thể xác định đƣợc nồng độ của dung dịch. Sự hấp thụ ánh sáng của
dung dịch tuân theo định luật Bughe – Lambert – Beer:
A = - lgT = lg (Io/It) = εbC với T = It/Io.

- Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS (Ultraviolet – Visible)
là phƣơng pháp phân tích hiện đại đƣợc áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực thực
phẩm và hóa học. Phƣơng pháp cho kết quả phân tích nhanh với độ chính xác
cao.
- Các bƣớc tiến hành đo UV-VIS:
Bước 1. Chọn bước sóng
Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch A (hoặc hệ số tắt
phân tử ε) theo bƣớc sóng λ, tức là đo A (hoặc ε) của dung dịch nghiên cứu với
các tia bức xạ điện từ có λ khác nhau, sau đó lập đồ thị hệ toạ độ A – λ (hoặc ε –
χ). Đồ thị này có dạng đƣờng cong Gauss. Cực đại Amax ứng với giá trị λmax gọi
là cực đại hấp thụ. Khi tiến hành phân tích theo quang phổ đo quang chọn đo
mật độ quang A của dung dịch nghiên cứu tại λmax. Bởi vì với việc đo A ở
λmax cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất.
Bước 2. Chuẩn bị mẫu phân tích
Mẫu phân tích có thể ở dạng rắn, lỏng nhƣng thơng thƣờng ngƣời ta hay
chuẩn bị mẫu phân tích là những chất lỏng, hoặc ở dạng dung dịch. Nếu chất
nghiên cứu là những chất rắn không tan, ngƣời ta có thể tìm cách hồ tan chúng
bằng các dung mơi và các biện pháp thích hợp. Sau đó nếu chất nghiên cứu là
hợp chất khơng có hiệu ứng phổ hấp thụ, thì phải chế hố dung dịch bằng các
biện pháp nhƣ phản ứng oxy hoá khử, phản ứng tạo phức chất... sau đó đem
nghiên cứu. Nếu chất nghiên cứu là những chất khí thì sẽ đƣợc nghiên cứu trong
các cuvet đặc biệt.
16


Bước 3. Ghi phổ
Sau khi đã chế hoá mẫu, mẫu đƣợc chuyển vào cuvet ghi phổ hấp thụ,
chọn λmax và đo mật độ quang dung dịch ở λmax
Bước 4. Xử lý số liệu
Các số liệu thu đƣợc có thể ở dạng các đƣờng ghi phổ hệ toạ độ A – λ

hoặc ε – λ, bảng số liệu về thành phần chất nghiên cứu, đồ thị cần thiết tuỳ thủ
tục thực nghiệm đã chọn.
- Trang thiết bị phƣơng pháp UV-VIS Theo những nguyên lý cơ bản đã xét trên
trong thực tế ta phải đo độ hấp thụ quang bằng cách đo cƣờng độ bức xạ truyền
đi từ nguồn sóng qua mẫu trắng tới detectơ và cƣờng độ bức xạ từ nguồn qua
chất nghiên cứu đến detectơ.
2.4.2. Cơ sở lý thuyết của q trình Fenton
Năm 1894 trong tạp chí Hội hóa học Mỹ đã cơng bố cơng trình nghiên
cứu của J.H.Fenton, trong đó ơng quan sát thấy phản ứng oxy hóa axit malic
bằng H2O2 đã đƣợc gia tăng mạnh khi có mặt các ion sắt. Sau đó, tổ hợp H 2O2
và muối sắt Fe2+
đƣợc sử dụng làm tác nhân oxy hóa rất hiệu quả cho nhiều đối tƣợng rộng rãi
các chất hữu cơ và đƣợc mang tên “ tác nhân Fenton” (Fenton Reagent).
2.4.2.1. Cơ chế
Hệ tác nhân Fenton đồng thể (Fenton cổ điển) là một hỗn hợp gồm các
ion sắt hóa trị 2 và H2O2, chúng tác dụng với nhau sinh ra các gốc tự do *HO,
cịn Fe2+ bị oxi hóa thành Fe3+.
Fe2+ + H2O2  Fe3+ + *HO + OH- (k = 63 l.mol-1.s-1) (1)
Phản ứng này đƣợc gọi là phản ứng Fenton vì Fenton là ngƣời đầu tiên đã
mơ tả quá trình này năm 1894.
Những ion Fe2+ mất đi sẽ đƣợc tái sinh lại nhờ Fe3+ tác dụng với H2O2 dƣ
theo phản ứng:
Fe3+ + H2O2 Fe2+ + H+ + *HO2. (k < 3.10-3 l.mol-1.s-1)

(2)

Từ những phản ứng trên chứng tỏ tác dụng của sắt đóng vai trị là chất
xúc tác. Quá trình khử Fe3+ thành Fe2+ xảy ra rất chậm, hằng số tốc độ phản ứng
rất nhỏ so với phản ứng (2.1), vì vậy sắt tồn tại sau phản ứng chủ yếu ở dạng
Fe3+.

Gốc *HO sinh ra có khả năng phản ứng với Fe2+ và H2O2, nhƣng quan
trọng nhất là là có khả năng phản ứng với nhiều chất hữu cơ tạo thành các gốc

17