Luận án Nghiên cứu xử lý 2,4,6-trinitroresorcinol (TNR) và 2,4,6-trinitrophenol (TNP) trong nước thải sản xuất thuốc gợi nổ bằng công nghệ plasma lạnh

uồn phát đến hiệu quả xử lý 
 Thí nghiệm được tiến hành ở 3 mức công suất nguồn phát tương ứng với 
các mức điện áp 16, 19 và 21 kV: Lấy 500 mL dung dịch nước thải tự tạo có 
nồng độ xác định cho vào bình chứa của mô hình thí nghiệm plasma lạnh. Điều 
chỉnh bơm tuần hoàn ở lưu lượng Q=415 mL/phút và công suất nguồn ở các 
mức điện áp nêu trên tương ứng với mỗi thí nghiệm. Định kỳ 30 phút lấy mẫu 
phân tích nồng độ chất ô nhiễm còn lại trong mẫu để xác định hiệu quả phân 
hủy TNR hoặc TNP. 
2.3.2.3. Xác định ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến hiệu quả xử lý 
 Lấy 500 mL dung dịch nước thải tự tạo ở 3 nồng độ khác nhau, đưa vào 
bình chứa của mô hình thí nghiệm plasma lạnh. Điều chỉnh bơm tuần hoàn ở 
lưu lượng Q=415 mL/phút và công suất nguồn phát ở U=19kV, I=16mA. Định 
kỳ 30 phút lấy mẫu phân tích nồng độ chất ô nhiễm còn lại trong mẫu để xác 
định hiệu quả phân hủy TNR hoặc TNP. 
2.3.2.4. Xác định ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu quả xử lý 
 Để xác định được chính xác ảnh hưởng của pH, tiến hành thí nghiệm xử 
lý TNR/ TNP trong môi trường pH ban đầu là 3,2 (pH nguyên bản của nước 
 60 
thải tự tạo); 7 và 11. Riêng đối với pH=7 và 11, sử dụng đệm Borat, với tỉ lệ 
pha 100 mL dung dịch đệm như sau (theo TCVN 4320-1986): 
- Đệm pH 7: 61 mL KH2PO4 0,1M + 39 mL Borat 0,05M; 
- Đệm pH 11: 50,2 mL Borat 0,05M + 49,8 mL NaOH 0,1N. 
Cân một lượng mẫu xác định TNR/ TNP, pha trong 500 mL các dung 
dịch đệm nêu trên và đưa vào bình chứa của mô hình thí nghiệm plasma lạnh. 
Tiến hành thí nghiệm với công suất nguồn phát được đặt ở U=19kV, I=16mA, 
lưu lượng nước tuần hoàn Q=415 mL/phút. Định kỳ 30 phút lấy mẫu phân tích 
nồng độ chất ô nhiễm còn lại trong mẫu để xác định hiệu quả phân hủy TNR 
hoặc TNP. 
2.3.2.5. Xác định ảnh hưởng của lưu lượng tuần hoàn đến hiệu quả xử lý 
Lấy 500 mL nước thải tự tạo có nồng độ xác định đưa vào bình chứa của 
mô hình thí nghiệm plasma lạnh. Điều chỉnh công suất nguồn phát ở U=19kV, 
I=16mA. Tiến hành thí nghiệm với lưu lượng nước tuần hoàn được điều chỉnh 
ở các mức 176; 450 và 830 mL/phút. Định kỳ 30 phút lấy mẫu phân tích nồng 
độ chất ô nhiễm còn lại trong mẫu để xác định hiệu quả phân hủy TNR hoặc 
TNP. 
2.3.2.6. Nghiên cứu sự khoáng hóa của TNR và TNP trong hệ plasma lạnh 
 Sự khoáng hóa của TNR và TNP trong hệ plasma lạnh được đánh giá 
qua 2 chỉ số COD và TOC trong mẫu nước trước và sau xử lý bằng plasma 
lạnh. 
Lấy 500 ml dung dịch nước thải tự tạo có nồng độ TNR/TNP khoảng 
250 mg/L nhằm có chỉ số COD ban đầu gần giống với nước thải thực tế của 
nhà máy sản xuất (300 mg/L) đưa vào bình chứa của mô hình thí nghiệm plasma 
lạnh. Điều chỉnh các thông số của mô hình ở điều kiện tối ưu. Định kỳ 30 phút 
 61 
lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu COD và TOC còn lại trong mẫu để xác định hiệu 
quả loại bỏ COD và khoáng hóa của quá trình. 
2.3.2.7. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý bằng việc bổ sung tác nhân oxi 
hóa 
Lấy 500 mL nước thải tự tạo có nồng độ xác định vào bình chứa của hệ 
thống phản ứng. Lần lượt thí nghiệm xử lý bằng plasma lạnh khi bổ sung một 
trong các hóa chất sau: 
- Bổ sung 0,006M Na2S2O8 vào dung dịch thí nghiệm (tỉ lệ mol giữa 
chất ô nhiễm/Na2S2O8 = 1/10); 
- Bổ sung 0,006M H2O2 vào dung dịch thí nghiệm (tỉ lệ mol giữa chất 
ô nhiễm /H2O2 = 1/10); 
- Bổ sung O2 nguyên chất vào buồng phản ứng plasma với tốc độ 3 
lít/phút; 
- Thí nghiệm đối chứng: xử lý TNR/ TNP có thổi không khí vào buồng 
phản ứng plasma với tốc độ 3 lít/phút. 
Tiến hành thí nghiệm với nguồn phát được đặt ở chế độ ổn dòng, điều 
chỉnh đến U=19kV, I=16mA, lưu lượng nước tuần hoàn Q=415 mL/phút. Định 
kỳ 30 phút lấy mẫu phân tích nồng độ chất ô nhiễm còn lại trong mẫu để xác 
định hiệu quả phân hủy TNR hoặc TNP. 
2.3.2.8. Phương pháp lấy mẫu nước thải sản xuất 
 Mẫu nước thải sản xuất của nhà máy được lấy tại bể thu gom nước thải 
của dây chuyển sản xuất thuốc gợi nổ chì styphnat. Mẫu nước được đựng trong 
các chai nhựa sạch dung tích 1,5 L và được làm lạnh bằng nước đá trong thùng 
bảo quản đưa về phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ mới. Quá trình lấy mẫu 
và bảo quản mẫu tuân thủ theo hướng dẫn của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 
 62 
6663-3:2008 (ISO 5667-3 : 2003) về Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: 
Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu. 
2.3.2.9. Phương pháp xác định hiệu suất và tốc độ phân hủy 
Để xác định tốc độ cũng như hiệu suất quá trình xử lý bằng plasma lạnh, 
tiến hành phân tích xác định nồng độ TNR/ TNP ban đầu và sau khoảng thời 
gian (t). 
• Tốc độ phân hủy trung bình được tính theo công thức: 
𝑣 =
(𝐶𝑡1−𝐶𝑡2)
∆𝑡
 (mg/L.phút) (2.5) 
Trong đó: 
v : tốc độ phân hủy trung bình TNR/ TNP, tính bằng mg/L.phút; 
Ct1, Ct2 : nồng độ của TNR/ TNP ở thời điểm t1 và t2, tương ứng 
(mg/L); 
 t: khoảng thời gian từ t1 đến t2, t =t2 – t1 (phút); 
• Hiệu suất xử lý theo thời gian được tính theo công thức: 
𝐻 =
(𝐶0−𝐶𝑡)×100
𝐶0
(%) (2.6) 
Trong đó: 
H: hiệu suất xử lý sau t phút (%); 
C0: nồng độ ban đầu của TNR/ TNP (mg/L); 
 Ct: nồng độ của TNR/ TNP sau t phút xử lý (mg/L). 
 63 
Nghiên 
cứu xử 
lý TNR 
và 
TNP 
trong 
nước 
thải 
sản 
xuất 
thuốc 
gợi nổ 
bằng 
công 
nghệ 
plasma 
lạnh 
Nghiên cứu đặc 
điểm, tính chất 
của plasma lạnh 
Khảo sát sự hình thành plasma lạnh 
Khảo sát nồng độ khí O3 hòa tan 
Khảo sát nồng độ H2O2 tạo thành 
Khảo sát cường độ bức xạ tử ngoại UV 
Xác định tốc độ hình thành gốc (•OH) 
Khảo sát pH dung dịch trong hệ plasma lạnh 
Nghiên cứu sự 
phân hủy TNR và 
TNP trong môi 
trường nước 
bằng plasma lạnh 
Xây dựng đường chuẩn TNR và TNP trên 
thiết bị HPLC 
Ảnh hưởng của công suất nguồn phát đến 
hiệu suất phân hủy TNR và TNP 
Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến hiệu 
suất phân hủy TNR và TNP 
Ảnh hưởng của pH ban đầu 
Ảnh hưởng lưu lượng tuần hoàn 
Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực 
Nghiên cứu sự 
khoáng hóa và 
tốc độ quá tr̀nh 
phân hủy TNR và 
TNP 
Nghiên cứu sự khoáng hóa của TNR và TNP 
Nghiên cứu tốc độ quá trình phân hủy TNR, 
TNP và TOC 
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tác nhân oxi hóa đến hiệu quả xử 
lý TNR và TNP trong hệ phản ứng plasma lạnh 
Thử nghiệm xử lý 
nước thải dây 
chuyền sản xuất 
chì styphnat và 
đề xuất quy tr̀nh 
xử lý 
Xác định lượng H2O2 cần thiết 
Thử nghiệm xử lý nước thải dây chuyền sản 
xuất chì styphnat trong phòng thí nghiệm 
Đề xuất quy trình và tính toán các hạng mục 
của hệ thống xử lý nước thải dây chuyền sản 
xuất chì styphnat 
Hình 2.3. Sơ đồ nghiên cứu tổng thể của luận án 
 64 
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA PLASMA LẠNH 
3.1.1. Khảo sát sự hình thành plasma lạnh trong không khí từ quá trình 
phóng điện màn chắn DBD và điện áp tối ưu 
 Trên thế giới, đã có nhiều mô hình nghiên cứu plasma lạnh đề xử lý nước 
thải (như đã đề cập tại mục 1.5.1), trong đó mô hình phóng điện màn chắn 
(DBD) được nghiên cứu, ứng dụng nhiều nhất do các điều kiện plasma có thể 
được thực hiện theo một cách đơn giản hơn nhiều so với các mô hình khác [95]. 
Mô hình phóng điện màn chắn có tính linh hoạt cao nên được ứng dụng rộng 
rãi từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp [156]. 
Mô hình DBD có thể được thiết kế từ nhiều cấu hình, có thể là phẳng, sử 
dụng các tấm song song được phân cách bằng màn chắn điện môi hoặc hình 
trụ, sử dụng các ống đồng trục với một ống cách điện giữa các điện cực. Vật 
liệu sử dụng làm màn chắn điện môi phổ biến bao gồm thủy tinh, thạch anh, 
gốm sứ và polyme. Mục đích của rào cản điện môi là hạn chế dòng điện tử giữa 
các điện cực. 
Hình 2.1. mô tả cấu tạo mô hình thí nghiệm xử lý nước thải bằng plasma 
lạnh sử dụng trong luận án này. Theo đó, plasma được tạo ra do quá trình phóng 
điện màn chắn từ hệ thống điện cực đồng trục. Điện cực nối đất bằng ống inox 
21mm được đặt bên trong ống thạch anh cách điện 34 mm. Điện cực cao áp 
bằng lá đồng mỏng bao quanh ống thạch anh. Dung dịch nước thải được tuần 
hoàn trong hệ thống điện cực đồng trục nhờ bơm màng, có có thể điều chỉnh 
lưu lượng từ 176 đến 833 mL/phút. Nguồn cao áp có thể điều chỉnh thông qua 
chiết áp xoay. 
Từ mô hình thí nghiệm đã thiết lập, tiến hành nâng dần công suất nguồn 
phát để khảo sát sự phóng điện tạo plasma trong khe không khí giữa hai điện 
 65 
cực đồng trục của mô hình. Khi điện áp đủ lớn, sẽ hình thành sự phóng điện 
giữa hai điện cực tạo môi trường plasma có ánh sáng màu tím và có thể quan 
sát được bằng mắt thường. 
Hình 3.1: Mật độ tia lửa điện phát ra khi plasma hình thành tại 
các công suất khác nhau 
 Thí nghiệm tăng dần điện áp cho thấy khi điện áp đạt 7 kV, cường độ 
dòng điện I = 2,5 mA, mật độ dòng điện J=0,12 mA/cm2, xác định được plasma 
bắt đầu hình thành khi nghe thấy âm thanh phát ra, nhưng chưa quan sát được 
bằng mắt thường ở điều kiện ánh sáng ban ngày. Tăng dần điện áp lên U=9kV, 
I=3,5mA, mật độ dòng điện J=0,16 mA/cm2, bắt đầu quan sát thấy sự xuất hiện 
của plasma nhưng chưa đều và ánh sáng yếu. Tiếp tục nâng công suất khi điện 
áp đạt U=14kV, I = 5,5 mA, mật độ dòng điện J=0,26 mA/cm2, plasma bắt đầu 
trải đều trong khe không khí giữa hai điện cực đồng trục (Hình 3.1a). Khi tiếp 
a, U=14kV 
 I=5,5mA 
b, U=16kV 
 I=10mA 
c, U=19kV 
 I=16mA 
d, U=21kV 
 I=22mA 
 66 
tục điều chỉnh công suất nguồn phát, các tia lửa điện phát ra dày hơn và ánh 
sáng càng rõ hơn (Hình 3.1b,c,d). Cùng với đó là sự gia tăng hàm lượng ozone 
(ngửi thấy mùi tanh), •OH, •H, H2O2 và ánh sáng tử ngoại UV (quan sát thấy 
màu tím đậm dần khi tăng công suất nguồn phát). Thời điểm I=22mA, U=21kV, 
mật độ dòng điện J=1,03 mA/cm2, công suất nguồn đạt cực đại và ánh sáng 
phát ra là mãnh liệt nhất (Hình 3.1d). Nhìn chung, mật độ plasma tỉ lệ thuận 
với mật độ dòng điện và điện áp thích hợp nhất để tạo plasma nằm trong khoảng 
từ 16 đến 21 kV. 
 Quá trình phóng điện plasma lạnh hình thành các tác nhân oxi hóa thuộc 
2 nhóm: nhóm tác nhân tồn tại trong thời gian khá dài như O3, H2O2, ánh sáng 
UV và nhóm tác nhân tồn tại trong thời gian cực ngắn bao gồm gốc •OH, •H, 
•HO2,... [63], [74], [94], [62], [39], [111]. Việc nghiên cứu minh chứng sự tồn 
tại và hàm lượng của các tác nhân oxi hóa này có ý nghĩa quan trọng trong việc 
hiểu rõ đặc điểm, bản chất của plasma lạnh và các phản ứng oxi hóa phân hủy 
chất ô nhiễm có thể diễn ra trong quá trình xử lý. Chính vì vậy, trong luận án đã 
tiến hành các nghiên cứu tiếp theo được trình bày dưới đây. 
3.1.2. Khảo sát nồng độ khí O3 hòa tan tạo thành từ quá trình plasma lạnh 
 Trong môi trường plasma lạnh, khí ozone được hình thành dưới tác động 
của tia lửa điện theo các phản ứng (1.1) và (1.2) như sau: 
 O2 + h → O + O 
 O + O2 → O3 
 Khí ozone sau khi hình thành sẽ khuếch tán qua bề mặt pha khí/lỏng đi 
vào dung dịch tạo thành ozone hòa tan. 
Thí nghiệm khảo sát nồng độ ozone hòa tan tạo thành từ quá trình plasma 
lạnh sử dụng nước cất làm dung môi nghiên cứu, chế độ plasma lạnh U=19kV, 
I=16mA, J=0,75mA/cm2, Q=415 mL/phút. Kết quả phân tích xác định nồng độ 
ozone hòa tan trong dung dịch nước được trình bày trong Hình 3.2. 
 67 
Kết quả trong Hình 3.2. cho thấy nồng độ O3 hòa tan trong dung dịch 
nước tăng dần theo thời gian phản ứng và đạt cực đại tại 3,25 mg/L ở thời điểm 
90 phút sau đó có xu hướng giảm xuống. 
Hình 3.2: Sự biến đổi nồng độ O3 trong dung dịch theo thời gian 
(U=19 kV, I=16 mA, J=0,75 mA/cm2, Q=415 mL/phút) 
Sự suy giảm nồng độ O3 có thể là do sự gia tăng nhiệt độ của dung dịch 
nước trong quá trình phóng điện plasma. Tại thời điểm 90 phút nhiệt độ dung 
dịch đạt 58,4oC, dẫn đến giảm độ hoà tan của ozone trong môi trường nước. 
Ngoài ra, trong môi trường plasma lạnh, cùng với nhiệt độ cao, sự phân hủy 
của ozone sẽ gia tăng, lượng ozone mới sinh không đủ bù đắp lượng zone mất 
đi nên dẫn đến sự suy giảm nồng độ trong dung dịch nước. Nhiệt độ của dung 
dịch nước đo được tại các thời điểm được trình bày trong bảng 3.1, trong đó 
nhiệt độ tăng trong khoảng thời gian từ 0 ÷ 90 phút và từ 90 ÷ 150 phút nhiệt 
độ của dung dịch ổn định. Nhiệt độ lớn nhất của dung dịch đạt được là 58,4 oC. 
Bảng 3.1. Nhiệt độ của dung dịch nước trong quá trình xử lý plasma lạnh 
Thời gian (phút) 0 15 30 60 90 120 150 
Nhiệt độ (ºC) 30,2 44,4 53,2 56,2 58,4 58,4 58,3 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 15 30 60 90 120 150
N
ồ
n
g 
đ
ộ
 O
3
 (
m
g/
l)
Thời gian (phút)
 68 
3.1.3. Khảo sát nồng độ H2O2 tạo thành từ quá trình plasma lạnh 
3.1.3.1. Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng H2O2 bằng phương 
pháp UV-Vis 
Các mẫu dung dịch chuẩn được chuẩn bị như trình bày trong Mục 
2.2.3.3. H2O2 có cực đại hấp phụ trên phổ UV-Vis tại bước sóng 408 nm (Hình 
3.3). Dựa trên kết quả đo sự phụ thuộc của mật độ quang tại bước sóng 408 nm 
vào nồng độ H2O2 trong dung dịch, đã xác định được đường chuẩn định lượng 
H2O2 bằng phương pháp UV-Vis tại max = 408 nm (Hình 3.4). 
Hình 3.3. Phổ hấp thụ của dung dịch H2TiO4 
Hình 3.4. Đường chuẩn xác định hàm lượng H2O2 bằng phương pháp UV-Vis 
Đường chuẩn xác định nồng độ H2O2 được biểu diễn bằng phương trình: 
A
b
s
Nồng độ (mg/L) 
 69 
x = 57,85y, R2=0,9993, khoảng tuyến tính 1,11 – 18,3 mg/L, LOD = 0,45 mg/L, 
LOQ = 1,35 mg/L. (Kết quả chi tiết được trình bày trong Phụ lục). 
Trong đó: x là nồng độ (mg/L), y là độ hấp thụ của dung dịch 
3.1.3.2. Xác định nồng độ H2O2 tạo thành từ quá trình plasma lạnh 
Trong sự tương tác plasma – chất lỏng, các phản ứng hóa học xảy ra 
trong cả pha khí và pha lỏng. Tại bề mặt tiếp xúc pha khí/lỏng xảy ra quá trình 
chuyển khối. H2O2 được tạo thành chủ yếu từ sự kết hợp các gốc •OH [86], 
[67], [141], [40], [103] theo phản ứng (1.8): 
•OH + •OH → H2O2 
Phản ứng này xảy ra trong pha lỏng, khí và tại bề mặt xúc pha. 
Kết quả khảo sát nồng độ H2O2 trong dung dịch nước sau quá trình phản 
ứng plasma lạnh được trình bày trên Hình 3.5: 
Hình 3.5: Sự biến đổi nồng độ H2O2 trong dung dịch theo thời gian 
(U=19 kV, I=16 mA, J=0,75 mA/cm2, Q=415 mL/phút) 
Kết quả trong hình 3.5. cho thấy, cũng giống như O3, nồng độ H2O2 trong 
dung dịch nước tăng mạnh trong khoảng thời gian đầu phản ứng, đạt cực đại 
9,5mg/L tại thời điểm 90 phút, sau đó nồng độ H2O2 giảm nhanh theo thời gian. 
Sự suy giảm này là do H2O2 không bền ở nhiệt độ cao, chúng nhanh chóng bị 
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 15 30 45 60 90 120 150
N
ồ
n
g 
đ
ộ
 H
2
O
2
(m
g/
l)
Thời gian (phút)
 70 
phân huỷ thành nước và khí oxi. Ngoài ra, các quá trình oxi hóa nâng cao xảy 
ra trong buồng phản ứng plasma như Prexon (O3/H2O2), bức xạ năng lượng cao 
hoặc UV/Oxi hóa (UV/H2O2, UV/O3/H2O2) cũng có thể là nguyên nhân gây suy 
giảm nồng độ H2O2 và O3 trong dung dịch (theo các phương trình phản ứng dẫn 
ra trong Bảng 1.3). 
3.1.4. Khảo sát cường độ bức xạ tử ngoại UV 
 Cường độ bức xạ tử ngoại UV được khảo sát ở 2 bước sóng đại diện là: 
bước sóng ngắn λ=254nm (UVC) và bước sóng trung bình λ=312 nm (UVB) 
tại 2 chế độ công suất nguồn phát khác nhau: Chế độ 1: U=16 kV, I=10 mA, 
(CĐ1); Chế độ 2: U=21 kV, I=22 mA (CĐ2). Kết quả được thể hiện trên Hình 
3.6: 
Hình 3.6: Cường độ ánh sáng UV tại bước sóng 254nm và 312nm với công 
suất nguồn phát thay đổi 
 Kết quả Hình 3.6 cho thấy đã ghi nhận được sự xuất hiện của bức xạ tử 
ngoại UV ở cả 2 bước sóng λ254 và λ312. Cường độ bức xạ tử ngoại tỉ lệ thuận 
với công suất nguồn phát. Tổng mức năng lượng bức xạ tử ngoại của nguồn 
phát plasma ở các bước sóng được xác định theo công thức 2.2 như sau: 
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
0,014
0,016
0,018
0,02
λ254 λ312
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
U
V
(m
W
/c
m
2
)
Bước sóng (nm)
CĐ1
CĐ2
 71 
- Chế độ 1: E254 = 1,41 mW; E312 = 6,36 mW; 
- Chế độ 2: E254 = 2,12 mW; E312 = 13,42 mW; 
 Kết quả trên cho thấy quá trình phóng điện plasma lạnh đã tạo ra bức xạ 
tử ngoại UV với năng lượng chủ yếu tập trung ở vùng bước sóng trung bình 
(UVB). 
3.1.5. Nghiên cứu xác định tốc độ hình thành gốc hydroxyt (•OH) từ quá 
trình plasma lạnh 
 Trong luận án đã sử dụng phương pháp định lượng gián tiếp gốc •OH 
thông qua việc định lượng sản phẩm phản ứng giữa gốc •OH với axit salicylic 
là các axit 2,3-dihydroxybenzoic (2,3-DHB) và 2,3-dihydroxybenzoic (2,3-
DHB). 
3.1.5.1. Xây dựng các đường chuẩn 2,3-DHB và 2,3-DHB trên thiết bị HPCL 
Điều kiện phân tích 2,3-DHB và 2,5-DHB trên thiết bị HPLC với pha 
động gồm: 55% phosphate phosphoric (pH 2,5)/45% methanol, tốc độ dòng 
0,35 mL/phút, áp suất 210 bar và các bước sóng () = 245nm và 330nm; thời 
gian lưu (tR)= 3,3 và 3,2 phút, tương ứng. Sắc đồ HPLC và đồ thị ngoại chuẩn 
xác định 2,3-DHB và 2,5-DHB có dạng như được dẫn ra trong Hình 3.7 (trục 
tung là độ hấp thụ điện, trục hoành là thời gian) và hình 3.8, 3.9: 
Hình 3.7. Sắc đồ HPLC 2,3-DHB (a) và 2,5-DHB (b) 
a b 
phút phút 
 72 
Hình 3.8. Đường chuẩn 2,3-dihydroxybenzoic (2,3-DHB) 
Hình 3.9. Đường chuẩn 2,5-dihydroxybenzoic (2,5-DHB) 
Các đường chuẩn HPLC dùng trong định lượng 2,3-DHB và 2,5-DHB 
được biểu diễn bằng các phương trình dưới đây, trong đó x là nồng độ, y là diện 
tích pic của mẫu: 
- Đối với 2,3-DHB: y = 27,063x, khoảng tuyến tính 5,0 – 100,0 mg/L, 
LOD= 0,39 mg/L; LOQ = 1,17 mg/L. 
- Đối với 2,5-DHB: y=11,0151x, khoảng tuyến tính 5,0 – 100,0 
mg/L, LOD = 0,36 mg/L; LOQ = 1,08 mg/L. 
Trong đó: y là diện tích pic; x là nồng độ 2,3-DHB (2,5-DHB) (mg/L), 
kết quả xác định LOD và LOQ trình bày trong Phụ lục. 
3.1.5.2. Sự chuyển hóa của axit salicylic trong hệ plasma lạnh 
Để gốc •OH sinh ra phản ứng hoàn toàn với axit salicylic thì nồng độ của 
axit salicylic ban đầu phải đủ lớn. Hình 3.10 diễn tả sự phụ thuộc của 2,3-DHB 
 73 
và 2,5-DHB (sản phẩm của phản ứng giữa axit salicylic và gốc •OH) vào nồng 
độ axit salycylic ban đầu. 
Hình 3.10. Nồng độ sản phẩm chuyển hóa axit salicylic ở thời điểm 30 phút 
(U=19 kV; I=16 mA, J=0,75 mA/cm2, Q=415 mL/phút, t=30 phút) 
Nhận xét và tính toán tốc độ hình thành gốc •OH 
- Hình 3.10 cho thấy rằng phản ứng của axit salicylic với gốc •OH dựa 
trên vị trí thứ 3 và thứ 5 của vòng benzen. Sản phẩm phản ứng là các axit 2,5-
dihydroxybenzoic (2,5-DHB) và 2,3-dihydroxybenzoic (2,3-DHB). 
- Ở tất cả các trường hợp khảo sát, lượng axit 2,5-DHB sinh ra là cao hơn 
so với 2,3-DHB, điều này cho thấy gốc •OH dễ dàng tấn công vào vị trí thứ 5 
hơn vị trí thứ 3. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu và nhận định của 
Shiyun và cộng sự [30]. Tuy nhiên, nghiên cứu của Jen và cộng sự [85] lại cho 
kết quả 2,3-DHB có nồng độ cao hơn so với 2,5-DHB. Một số tác giả khác cho 
rằng tỷ lệ 2,5-DHB và 2,3-DHB thu được phụ thuộc vào bản chất quá trình oxy 
hóa, tỷ lệ 2,5-DHB thu được sẽ lớn hơn đối với oxy hóa hóa học và nhỏ hơn 
đối với quá trình oxy hóa sinh học [51], [78], [148]. 
- Trong cùng một điều kiện plasma và thời gian như nhau, nồng độ axit 
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2000 4000 6000 8000 10000
N
ồ
n
g 
đ
ộ
 s
ản
 p
h
ẩm
 p
h
ản
 ứ
n
g 
(m
g/
l)
Nồng độ axit Salicylic ban đầu (mg/l)
2,3-dihydroxybenzoic acid (2,3-DHB)
(mg/l)
2,5-dihydroxybenzoic acid (2,5- DHB)
(mg/l)
 74 
salicylic ban đầu càng cao thì nồng độ các sản phẩm tạo ra càng lớn. Điều này 
có nghĩa là khi nồng độ axit salicylic ban đầu càng cao sẽ làm tăng xác suất va 
chạm của •OH với axit salicylic để tạo thành 2,3-DHB và 2,5-DHB. Ở nồng độ 
axit salicylic ban đầu nhỏ, một phần •OH sinh ra sẽ bị mất đi do thời gian sống 
của gốc •OH là rất ngắn (chỉ khoảng 3,7 x 10-9 giây [86]) hoặc tự kết hợp lại 
tạo thành H2O2 theo phản ứng (1.8). Khi nồng độ axit salicylic ban đầu đủ lớn 
thì toàn bộ gốc •OH sinh ra sẽ phản ứng với axit salicylic để tạo thành 2,3-DHB 
và 2,5-DHB. 
- Kết quả trong Hình 3.10 cho thấy nồng độ 2,5-DHB và 2,3-DHB đạt 
tối đa khi nồng độ axit salicylic ban đầu > 8.000 mg/L, đạt 65,6 mg/L (0,426 
mmol/L) và 15,9 mg/L (0,103 mmol/L) tương ứng. 
3.1.5.3. Mối quan hệ giữa nồng độ •OH và thời gian xử lý plasma lạnh 
 Kết quả ở trên cho thấy khi nồng độ a