Nghiên cứu quá trình Peroxydaza của phức xúc tác [Co(Acac)]+ bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm

148

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PEROXYDAZA CỦA PHỨC XÚC TÁC

[Co(Acac)]+

BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUI HOẠCH THỰC NGHIỆM

Lê Văn Huỳnh1*, Nguyễn Minh Tuyển

2

, Nguyễn Văn Xuyến

3

1

Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp

2

Trường Đại học Xây dựng Hà Nội

3

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Đến Tòa soạn 4-7-2011

Abstract

This paper presents the research results on the optimum conditions of the peroxydaza process, in the system:

H2O–Co2+–Acac–Ind–H2O2 (1), with concentrations Indigocamin [Ind]0 = 1.5×10–4 M, by the experiment planning

method with two optimal level of one step, in order to minimize the performing experiment quantity.. The optimal

conditions of the peroxydaza process in the research system are: [Co2+]0 = 5×10–5 M; [Acac]0 = 5.9×10–5 M; pH = 11;

[H2O2]0 = 0.37 M; WInd = 23.048×10–7 ( . . )

−1 −1 mol l s . Those results are the scientific basis for further research on the

complex catalyst in (1) system.

Keywords: Catalaze process, homogeneous catalytic.

1. MỞ ĐẦU

Trong công nghệ hoá học, nhất là trong nghiên

cứu thực nghiệm, dùng phương pháp nghiên cứu qui

hoạch thực nghiệm, để xác định các điều kiện tối ưu

của quá trình phản ứng, phương pháp này tỏ ra rất có

hiệu quả, bởi nó cho phép giảm đến mức nhỏ nhất số

lượng thực nghiệm cần thực hiện, tìm được các điều

kiện tối ưu của quá trình nhưng vẫn cho kết quả có

độ tin cậy cao. Phương pháp qui hoạch thực nghiệm

giúp ta có được những kết quả nhanh hơn, với những

thông tin đa chiều, không những xác định được các

yếu tố ảnh hưởng, mà còn thể hiện sự tác động qua

lại giữa các yếu tố đó [1, 2, 4].

Trong phản ứng xúc tác phức đồng thể oxi hoá

khử, quá trình Peroxydaza xảy ra vô cùng tinh tế,

mỗi chất tham gia phản ứng thường với nồng độ rất

nhỏ, tốc độ phản ứng oxi hoá Indigocamin (Ind) phụ

thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, như nồng độ ion

kim loại [Co2+]0, ligan [Acac]0, chất oxi hoá [H2O2]0

và pH. Vì vậy, xác định điều kiện tối ưu cho quá

trình peroxydaza là rất cần thiết. Đây chính là điều

kiện để phản ứng xảy ra dễ dàng với tốc độ lớn

[2, 3, 5].

Bài báo này, trình bày kết quả nghiên cứu xác

định các điều kiện tối ưu cho quá trình oxi hoá

Indigocarmin (Ind) dưới tác dụng của xúc tác phức

[Co(Acac)]2+ trong hệ (1) theo phương pháp qui

hoạch thực nghiệm hai mức tối ưu bậc một. Kết quả

nghiên cứu là cơ sở khoa học để thực hiện các

nghiên cứu tiếp theo về xúc tác phức, làm sáng tỏ

các qui luật động học, cơ chế của quá trình

Peroxydaza trong hệ (1), từ đó có thể ứng dụng

chúng vào các quá trình công nghệ sản xuất.

2. THỰC NGHIỆM

Các hoá chất sử dụng có độ sạch PA, dung dịch

CoSO4 được dùng để tạo Co2+, chất oxi hoá là H2O2,

Axetylaxeton (Acac) là ligan tạo phức với Co2+; cơ

chất được dùng là Indigocamin (Ind). Điều chỉnh pH

cần thiết của dung dịch phản ứng, bằng dung dịch

NaOH hoặc HClO4 và được đo bằng pH–meter

HANNA.

Hệ dùng để nghiên cứu là:

H2O – Co2+ – Acac – Ind – H2O2 (1)

Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

được sử dụng để nghiên cứu tốc độ phản ứng

Peroxydaza được tiến hành trong bình phản ứng như

hình vẽ.

Qui trình thực nghiệm được tiến hành như sau:

Cho vào bình phản ứng nước cất 2 lần, các dung

dịch Co2+, Acac, Ind hỗn hợp phản ứng được khuấy

trộn liên tục bằng máy khuấy từ, trong khoảng thời

gian từ 2–3 phút, để tạo điều kiện thuận lợi cho quá

trình tạo phức xúc tác, điều chỉnh độ pH cần thiết.

Nhiệt độ của bình phản ứng được giữ không đổi

30±0,1oC nhờ máy ổn nhiệt U10.

Thời điểm bắt đầu cho H2O2 vào bình phản ứng

được coi là mốc bắt đầu xảy ra quá trình peroxydaza.

tổng thể tích dung dịch nghiên cứu là 30 ml. Đo biến

thiên mật độ quang của hỗn hợp dung dịch phản

TẠP CHÍ HÓA HỌC T. 50(2) 148-152 THÁNG 4 NĂM 2012