1 q TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Họ và.KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UVFENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
q TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC - - ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV-FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Họ tên sinh viên: Nguyễn Thái Toàn MSSV: 43.01.201.054 Năm học 2020-2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HĨA HỌC - - ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV-FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Thành phố Hồ Chí Minh, 2020 BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT COD nhu cầu oxygen hóa học BOD nhu cầu oxygen sinh học MỤC LỤC Tổng quan 1.1 Lợi ích ngành cơng nghiệp dệt nhuộm 1.2 Tác hại nước thải dệt nhuộm 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 1.3.1 Xử lí phương pháp học 1.3.1.1 Xử lí song chắn rác 1.3.1.2 Xử lí lưới chắn rác 1.3.1.3 Xử lí bể lắng 1.3.2 Xử lý phương pháp sinh học 1.3.3 Xử lí phương pháp hóa học, hóa lý 1.3.3.1 Phương pháp trung hòa 1.3.3.2 Phương pháp trích ly 1.3.3.3 Phương pháp tạo keo tụ: 1.3.3.4 Phương pháp oxi hóa khử 1.3.3.5 Phương pháp hấp phụ 1.4 Q trình oxi hóa nâng cao 10 1.4.1 Quá trình fenton 10 1.4.2 Quá trình UV/fenton 11 1.5 Các cơng trình nghiên cứu cơng nghệ fenton xử lí nước thải từ ngành cơng nghiệp phẩm nhuộm 12 1.5.1 Các nghiên cứu nước: 12 1.5.2 Các nghiên cứu nước: 13 1.6 Lý chọn đề tài 14 Mục tiêu nghiên cứu 14 2.1 Đối tượng nghiên cứu 14 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 15 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 15 3.1 Cách tiếp cận 15 3.2 Phương pháp nghiên cứu 15 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận 15 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 15 3.2.3 Phương pháp thống kê toán học 16 3.3 Đề xuất quy trình công cụ 16 Nội dung phạm vi nghiên cứu 17 4.1 Nội dung nghiên cứu 17 4.2 Phạm vi nghiên cứu 17 Kế hoạch thực 17 Tài liệu tham khảo 18 Tổng quan 1.1 Lợi ích ngành công nghiệp dệt nhuộm Việt Nam thời kì bùng nổ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước với phát triển nhanh chóng mạnh mẽ ngành cơng nghiệp khí, luyện kim, dầu khí, đóng tàu đặc biệt ngành công nghiệp dệt nhuộm Ngành công nghiệp dệt nhuộm mang lại nhiều lợi ích kinh tế đất nước tạo thu nhập cho người dân, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước, nhiều sản phẩm với chất lượng cao đáp ứng nhu cầu thị trường, đóng góp vai trị quan trọng kim ngạch xuất nước(Lê Xuân Vĩnh, Lý Tiểu Phụng, 2016) 1.2 Tác hại nước thải dệt nhuộm Cùng với lợi ích mà ngành cơng nghiệp dệt nhm mang lại hàng năm, ngành công nghiệp thải môi trường lượng lớn hóa chất độc hại gây nhiễm mơi trường đặc biệt môi trường nước xung quanh khu vực xả thải khu công nghiệp, nhà máy, làng nghề,…(Liên, 2016) Trong thành phần nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm có chứa kim loại nặng, chất màu thuốc nhuộm số hợp chất hữu mang màu khó phân hủy sinh học Và nguyên nhân ảnh hưởng đến sức khỏe người Do đó, việc tìm phương pháp loại bỏ hợp chất khó phân hủy vấn đề cấp thiết có ý nghĩa vơ quan trọng 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm Nước thải dệt nhuộm có đặc điểm sau: Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD cao Do đặc thù công nghệ, việc lựa chọn phương pháp xử lí thích hợp phải dựa vào nhiều yếu Phương pháp nghiên cứu khoa học tố lưu lượng nước thải, đặc tính nước thải, hàm lượng chất nhiễm, tiêu chuẩn thải Có thể dựa theo phương pháp sau: 1.3.1 Xử lí phương pháp học Tách tạp chất vô hữu có nước thải Cơng trình xử lí học bao gồm: xử lí song chắn rác, xử lí lưới chắn rác, xử lí bể lắng 1.3.1.1 Xử lí song chắn rác Song chắn rác giữ cặn rác thô như: giẻ rách, cây, nhựa, gỗ, khỏi nước thải nhằm bảo vệ bơm, van, đường ống Song làm sắt tròn vuông, cách khoảng 60 – 100 mm để chắn vật thô 10 – 25 mm để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dịng chảy góc 60 – 900 (Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.1.2 Xử lí lưới chắn rác Lưới chắn rác để xử lí sơ giữ lại sợi, len, lông động vật Lưới lọc phân biệt thành hai loại: loại phẳng loại trụ (Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.1.3 Xử lí bể lắng Xử lí bể lắng phương pháp đơn giản để tách chất bẩn khơng hịa tan khỏi nước thải Bể lắng có cấu tạo mặt (là hình chữ nhật hay hình tròn) thiết kế để loại bỏ hạt cặn trọng lực Bể lắng phân loại thành: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng trong, bể lắng tầng mỏng, bể điều hịa Trong đó, bể điều hịa có cơng dụng điều hịa lưu lượng điều hịa nồng độ, làm giảm nồng độ lưu lượng chất độc hại vào Phương pháp nghiên cứu khoa học cơng trình xử lí sinh học, giúp trung hòa pH phù hợp cho hoạt động vi sinh vật Bể điều hòa phân loại sau: - Bể điều hòa lưu lượng - Bể điều hòa nồng độ - Bể điều hòa nồng độ lưu lượng Hiệu phương pháp xử lý học: Có thể loại bỏ đến 60% tạp chất khơng tan nước thải giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất cơng tác cơng trình xử lý học dùng biện pháp làm thống sơ bộ, hiệu xử lý đạt 75% theo hàm lượng chất lơ lửng 40 – 50% theo BOD”(Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.2 Xử lý phương pháp sinh học Bằng phương pháp sinh học yếm khí hiếu khí xử lý thuốc nhuộm Tuy nhiên q trình địi hỏi nhiều thời gian Tốt phải loại sơ chất màu phương pháp hóa học, hóa lý (hấp phụ) Phương pháp sinh học dựa sở hoạt động phân hủy chất hữu có nước thải vi sinh vật Các vi sinh vật sử dụng chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Trong trình phát triển, vi sinh vật nhận chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản Phương pháp sử dụng để xử lý hồn tồn chất hữu có khả phân hủy sinh học nước thải Cơng trình xử lý sinh học thường đặt sau nước thải qua xử lý sơ qua cơng trình xử lý học, hóa học, hóa lý Phương pháp nghiên cứu khoa học Quá trình sinh học gồm bước sau: - Đầu tiên chuyển hợp chất có nguồn gốc cacbon dạng keo dạng hịa tan thành thể khí vỏ tế bào vi sinh - Tiếp theo tạo cặn sinh học gồm tế bào vi sinh vật chất keo vô nước thải - Và cuối loại cặn khỏi nước thải trình lắng - Chất nhiễm bẩn nước thải dệt nhuộm phần lớn chất có khả phân hủy sinh học Thường nước thải dệt nhuộm thiếu nguồn N P dinh dưỡng Khi xử lý hiếu khí cần cân dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5: N: P = 100: 5: trộn nước thải dệt nhuộm với nước thải sinh hoạt để chất dinh dưỡng hỗn hợp cân đối Các cơng trình sinh học như: lọc sinh học, bùn hoạt tính, hồ sinh học hay kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc …(Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.3 Xử lí phương pháp hóa học, hóa lý Mục đích: Sử dụng hóa chất vật liệu để khử chất độc hại nước thải Xử lí hóa học bao gồm phương pháp: đơng tụ, keo tụ, hấp phụ, dùng chất oxy hóa để khử màu, dùng axit hay bazơ để trung hòa nước thải trước đổ nguồn.(Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.3.1 Phương pháp trung hòa Phương pháp trung hòa sử dụng nhằm trung hịa loại nước thải có chứa axit kiềm Người ta sử dụng hóa chất có tính axit tính base để trung hịa nước thải Đối với nước thải có tính axit, ta sử dụng hóa chất: vơi sữa – 8%, NaOH, Na2CO3, NH4OH, Phương pháp nghiên cứu khoa học Mg(OH)2 Đối với nước thải có tính kiềm ta dùng H2SO4, HCl (Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.3.2 Phương pháp trích ly Người ta ứng dụng phương pháp trích ly pha lỏng để làm nước thải chứa phenol, dầu, axit hữu cơ, ion kim loại Phương pháp sử dụng nồng độ chất thải lớn – 4g/l, giá trị chất thu hồi bù đắp chi phí cho q trình trích ly Làm nước phương pháp trích ly gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung mơi hữu cơ) điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển chất lỏng hình thành hai pha lỏng, pha chất trích ly với chất trích ly, pha nước thải với chất trích ly - Giai đoạn 2: Phân riêng hai pha lỏng - Giai đoạn 3: Tái sinh chất trích ly Để giảm nồng độ chất tan thấp giới hạn cho phép cần phải chọn chất trích ly (Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.3.3 Phương pháp tạo keo tụ: Q trình lắng tách hạt rắn huyền phù tách chất gây nhiễm bẩn dạng keo hịa tan chúng hạt rắn có kích thước q nhỏ Để tách hạt rắn cách hiệu phương pháp lắng, cần tăng kích thước chúng nhờ tác động tương hỗ hạt phân tán liên kết thành tập hợp hạt nhằm tăng vận tốc lắng chúng Q trình trung hịa điện tích gọi q trình đơng tụ, cịn q trình tạo thành hạt lớn từ hạt nhỏ gọi trình keo tụ (Nguyễn Thị Anh, 2011) Phương pháp nghiên cứu khoa học Phương pháp giúp loại bỏ phần hay toàn chất lơ lửng, số chất hòa tan Người ta sử dụng loại phèn phèn nhôm [ Al2(SO4)3].nH2O hay phèn sắt [Fe2(SO4)3].nH2O với sữa vôi Ca(OH)2, PAC(Poly Aluminum chloride) để thực trình keo tụ nước thải Khi dùng phương pháp cần điều chỉnh pH, pH ảnh hưởng lớn đến khả keo tụ Các chất keo tụ khác cho hiệu pH khác Với phèn sắt (pH = 10) cho hiệu cao nhất, phèn nhôm (pH = – 6) tốt nước thải dệt nhuộm thường có pH > Để tăng hiệu trình tạo bơng keo tụ tăng tốc độ lắng tăng độ nén bơng keo trình keo tụ, người ta thường bổ sung chất trợ keo tụ, gọi polymer kết bơng Tính hiệu cao thể chỗ cần lượng nhỏ polymer (vài phần triệu) vào nước đục, polyme kết hạt không tan lơ lửng thành khối riêng biệt nước trở nên Cơ chế q trình kết bơng trung hịa điện tích hạt lơ lửng nhờ tích điện trái dấu polyme dung dịch Phương pháp tạo keo tụ ứng dụng để khử màu làm giảm đáng kể lượng BOD Tuy nhiên phương pháp keo tụ tạo lượng bùn thải lớn nên gây khó khăn cho tuần hồn nước (Lê Thị Mai Hoa, 2016) 1.3.3.4 Phương pháp oxi hóa khử Q trình oxi hóa tiêu tốn lượng lớn tác nhân oxi hóa, q trình oxi hóa hóa học sử dụng trường hợp chất ô nhiễm loại bỏ phương pháp khác (Lê Thị Mai Hoa, 2016) Phương pháp nghiên cứu khoa học 1.3.3.4.1 Sử dụng Chlor Dùng khí Chlor phương pháp kinh tế để xử lí nước thải dệt nhuộm Xử lí vi sinh làm giảm đáng kể tải lượng COD độ độc Khi chlor tác dụng với nước thải xảy phản ứng: Cl2 + H 2O → HOCl + HCl HOCl H + + OCl - Tổng chlor, HOCl OCl- gọi clo tự hay clo hoạt tính Các nguồn cung cấp clo hoạt tính cịn có clorua vôi (CaOCl2), hypoclorite, chlorate, calcium chlorate nhận theo phản ứng: Ca(OH)2 + Cl2 → CaOCl2 + H2O Lượng chlor hoạt tính cần thiết cho đơn vị thể tích nước thải 10 g/m3 nước thải sau xử lí học, g/m3 nước thải sau xử lí sinh học hồn tồn”(Lê Thị Mai Hoa, 2016) 1.3.3.4.2 Sử dụng Peroxide Xử lí nước thải dệt nhuộm H2O2 môi trường axit với xúc tác muối Fe(II) gốc hydroxyl (OH-) trung gian tạo oxy hóa cao ozone Các sản phẩm cuối nước oxygen vô hại mơi trường Để hồn thành phản ứng, trung hịa nước thải xút hay vơi tơi, kết tủa tạo thành tách bể lắng (Nguyễn Thị Anh, 2011) Phương pháp nghiên cứu khoa học 1.3.3.4.3 Điện phân Nước thải dệt nhuộm sau đưa vào – 30 g/l muối NaCl cho chảy vào bình điện phân, sử dụng dịng điện chiều dẫn đến hình thành tác nhân oxy hóa ozone, chlordioxide gốc hydroxyl Những chất khử màu nước thải tác động lên chất nước thải, biến chúng thành CO2 H2O Tuy nhiên, trình tạo hợp chất clo hữu phản ứng phụ (Nguyễn Thị Anh, 2011) 1.3.3.4.4 Sử dụng Ozone Sử dụng khí Ozone để xử lý nứơc thải phương pháp đại địi hỏi chi phí kỹ thuật giá thành cao Hiện phương pháp chưa đựơc sử dụng nhiều phương pháp khác Hiệu khử màu Ozone cao Chlor hay Peroxide Vì Ozon khơng oxy hố thuốc nhuộm mà cịn oxy hố hợp chất hữu khác, nước thải có tải lượng hữu lớn phải dùng lượng lớn Ozone đủ để khử màu Điều dẫn đến giá thành đầu tư, vận hành cao Trong trưòng hợp xử lý với Ozon, cơng đoạn cuối cùng, ví dụ dùng để tiệt trùng sau xử lý vi sinh lại cần thiết cần dùng mà hiệu lại cao Tuy nhiên có trưịng hợp sau xử lý Ozone, nước trở nên đục lại cần phải có thiết bị lắng để loại bỏ kết tủa trứơc nước đổ môi trường (Lê Thị Mai Hoa, 2016) 1.3.3.5 Phương pháp hấp phụ Phương pháp hấp phụ thường dùng để xử lý chất khơng có khả phân hủy sinh học Trong thuốc nhuộm có nhiều vi sinh vật phân hủy được, đặc biệt hợp chất hữu Phương pháp nghiên cứu khoa học có cấu tạo nhân thơm Vì vậy, để khử màu cho thuốc nhuộm, tốt dùng chất hấp phụ (Lê Thị Mai Hoa, 2016) Các chất hấp phụ thường dùng than hoạt tính, bentonit (đất sét biến tính), than nâu Trong đó, than hoạt tính chất hấp phụ sử dụng rộng rãi có hiệu quả, có bề mặt riêng lớn (400 – 1500mm2 /g) Tuy nhiên, thời gian tốc độ hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ, chất, cấu trúc chất tan, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, loại chất hấp phụ chất cần hấp phụ “Nhược điểm việc dùng than hoạt tính giá thành cao khó lắng than bột, nên dùng kết hợp than với chất tạo bơng keo tụ Có thể tái sinh để sử dụng lại than hoạt tính cách nung điều kiện yếm khí” (Nguyễn Thị Anh 2011) Như vậy, thời gian vừa qua, xuất nhiều cơng trình nghiên cứu sử dụng phương pháp xử lí hợp chất hữu độc hại nước thải phẩm nhuộm “Tuy nhiên, phương pháp truyền thống phương pháp học, phương pháp sinh học, phương pháp hóa lí khơng xử lí khơng xử lí triệt để chất nhiễm này” (Hoa 2016) Vì thế, phương pháp khơng phải lưa chọn tối ưu việc xử lí chất thải phẩm nhuộm Từ đây, đời phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) xử lý cách có hiệu chất thải phẩm nhuộm (Quan Gia Cơ, 2017) Một trình phương pháp oxi hóa nâng cao (AOP) hiệu sử dụng “tác nhân Fenton”, đặc biệt photo- Fenton (Rakshit Ameta, Anil K Chohadia, Abhilasha Jain, 2018) Phương pháp nghiên cứu khoa học 1.4 Q trình oxi hóa nâng cao Q trình oxi hóa nâng cao q trình phân hủy oxi hóa dựa vào gốc tự hoạt động hydroxyl (*OH) tạo trình xử lý Mặc dù q trình oxi hóa nâng cao (AOPs) tập hợp nhiều phương pháp chúng giống chỗ trình phân huỷ oxi hoá dựa vào việc tổng hợp gốc tự hoạt động hydroxyl (*OH) trình xử lý Q trình oxi hóa nâng cao (AOPs) bao gồm nhiều bước, tóm tắt bước sau: Bước 1: Hình thành chất oxi hố mạnh (ví dụ gốc tự hoạt động hydroxyl) Bước 2: Các chất oxi hoá mạnh phản ứng với với hợp chất hữu nước tạo dạng sản phẩm trung gian phân huỷ sinh học Bước 3: Các chất phân huỷ sinh học trung gian phản ứng với chất oxi hoá tạo thành dạng khoáng hoá (nước, carbon dioxide muối vơ cơ)”(Lê Thị Mai Hoa, 2016) 1.4.1 Q trình fenton Quá trình Fenton trình phân hủy H2O2 tác dụng xúc tác Fe2+: Fe2+ + H 2O2 → Fe3+ + OH − + *OH (1.1) Gốc tự *OH tạo tác dụng với chất ô nhiễm hữu nước để phân hủy, khống hóa chúng, tác dụng lại với ion Fe2+ để tạo thành Fe3+: Phương pháp nghiên cứu khoa học 10 *OH + RH → H 2O + *R *OH + Fe2+ → Fe3+ + OH − (1.2) Mặt khác, phân hủy H2O2 xảy tác dụng xúc tác Fe3+ theo phản ứng: Fe3+ + H 2O2 → Fe2+ + *HO2 + H + (1.3) Phản ứng (1.3) dẫn đến tạo thành Fe2+ nên lại tiếp tục xảy phản ứng (1.1) Tuy nhiên số tốc độ phản ứng (1.3) thấp so với tốc độ phản ứng (1.1) nên trình phân hủy H2O2 chủ yếu phản ứng (1.1) thực Vì thực tế, phản ứng (1.1) xảy với tốc độ chậm dần sau toàn Fe2+ sử dụng hết chuyển thành Fe3+(Chih Ta Wang cộng , 2008) 1.4.2 Quá trình UV/fenton Quá trình fenton thực với có mặt ánh sáng thuộc vùng tử ngoại (UV) lân cận tử ngoại với khả kiến (UV-Vis) gọi trình Photo-Fenton Các nghiên cứu liên quan tiến hành khoảng thập kỷ trở lại cho thấy tốc độ phản ứng (1.1) chí phản ứng (1.3), thực với có mặt ánh sáng thuộc vùng tử ngoại (UV) lân cận tử ngoại với khả kiến (UV-Vis) nâng cao rõ rệt nhờ khống hóa dễ dàng chất hữu khó phân hủy loại thuốc trừ sâu hay chất diệt cỏ Bản chất tượng pH thấp (pH< 4), ion Fe3+ phần lớn nằm dạng phức [Fe3+(OH)]2+ dạng hấp thụ ánh sáng UV miền bước sóng 250 nm < λ < 400 nm mạnh (mạnh hẳn so với ion Fe3+ ) Sự hấp thụ xạ [Fe(OH)]2+ dung dịch cho phép tạo số gốc hydroxyl (*OH) phụ thêm: Phương pháp nghiên cứu khoa học 11 Fe3+ + H2O→ [Fe3+ (OH)]2+ + H+ [Fe3+ (OH)]2+ + hv → Fe2+ + *OH Tiếp sau phản ứng Fenton thơng thường tiếp tục diễn Như vậy, rõ ràng nhờ tác dụng xạ UV, ion sắt chuyển hóa từ trạng thái Fe3+ sang Fe2+ sau ngược lại từ Fe2+ sang Fe3+ q trình Fenton thơng thường tạo thành chu kỳ khơng dừng Đây điểm khác biệt trình Photo Fenton với q trình Fenton thơng thường q trình bị chậm dần Fe2+ chuyển chiều thành Fe3+ khơng cịn Fe2+ dung dịch”(Lê Thị Mai Hoa, 2016) 1.5 Các cơng trình nghiên cứu cơng nghệ fenton xử lí nước thải từ ngành cơng nghiệp phẩm nhuộm 1.5.1 Các nghiên cứu ngồi nước: + “Nezamaddin Daneshvar cộng , (2008) đánh giá khả loại bỏ độ màu công nghệ fenton điện hóa điều kiện pH = 3, thời gian phản ứng 180 phút” (Nezamaddin Daneshvar cộng 2008) + “Chih Ta Wang cộng (2008) nghiên cứu hiệu khử màu khỏi nước thải dệt nhuộm cơng nghệ fenton điện hóa Hiệu khử màu cao 70,6 % mật độ dòng điện 80 A/m2, pH = 3, nồng độ Fe2+là 20 mMol khoảng thời gian 150 phút xử lý”(Chih-Ta Wang cộng 2008) + “Onofrio Scialdone cộng (2015) khảo sát hiệu khử màu Acid Orange công nghệ fenton, điều kiện áp suất bar, dòng điện 50 mA, pH = 3, [Fe2+] = 0,5 mMol cho hiệu khử màu đạt 99%”(Onofrio Scialdone cộng 2015) Phương pháp nghiên cứu khoa học 12 + Nghiên cứu A.N Módenes cộng (2012) tiến hành xử lý nước thải dệt nhuộm dựa trình photo Fenton sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời đèn UV Kết cho thấy điều kiện tối ưu pH =3, nồng độ H2O2 Fe2+ tối ưu g/L 0,05 g/L cho hiệu loại bỏ COD (nhu cầu oxi hóa học) độ màu đạt giá trị cao khoảng 88–98 % 90 phút phản ứng Chi phí tính tốn để xử lý cho m3 nước thải 6,85 $ 17,95 $ nguồn sáng ánh sáng mặt trời đèn UV(.A.N Módenes, F.R Espinoza-Quinones, D.R Manenti, F.H Borba, S.M Palácio 2012) 1.5.2 Các nghiên cứu nước: + “Lê Hồng Nhung cộng (2008) khảo sát trình xử lý phenol nồng độ 1,15g/l cơng nghệ fenton điện hóa, kết cho thấy hiệu loại bỏ phenol cao pH = 3, mật độ dòng điện 5mA/cm2 khoảng cách điện cực 1cm”(Nguyễn Đức Đạt Đức, Đặng Hoàng Yến, Nguyễn Thị Kim Ngân 2016).(Lê Hồng Nhung cộng 2008) + “Lê xuân Vĩnh Lý Tiểu Phụng nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm UV/Fenton Kết thu nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý trình UV/Fenton cao Sau xử lý, loại bỏ 90 % độ màu sau 10 phút phản ứng 94,3 % COD (nhu cầu oxi hóa học) sau 60 phút phản ứng, quan sát mắt thường thấy nước thải trong”(Lê Xuân Vĩnh, Lý Tiểu Phụng 2016) + “Phạm Thị Minh cộng (2011) sử dụng phương pháp fenton điện hóa để xử lý nước thải dệt nhuộm công ty Vạn Phúc, Dương Nội cho thấy độ màu giảm 85 Pt-Co 95 Pt-Co pH = Phương pháp nghiên cứu khoa học 13 3, nồng độ Fe2+ mMol sau 10 xử lý”.(Phạm Thị Minh cộng 2011) 1.6 Lý chọn đề tài Quá trình Fenton ưu việt chỗ tác nhân H2O2 muối sắt rẻ có sẵn, đồng thời khơng độc hại vận chuyển dễ dàng, dễ sử dụng hiệu oxi hóa nâng cao nhiều so với sử dụng H2O2 độc lập “Quá trình Fenton đươc áp dụng để xử lý nước thải dẫn đến khống hóa hồn tồn hữu thành khí cacbonic, nước ion vơ cơ”.(Hoa, 2016) Fe 2+ + H 2O2 + RH → Fe3+ + H 2O + CO2 “Nhờ tác dụng xạ UV, ion sắt chuyển hóa từ trạng thái Fe3+ sang Fe2+ sau ngược lại từ Fe2+ sang Fe3+ q trình Fenton thơng thường tạo thành chu kỳ không dừng Điểm khác biệt trình Photo Fenton với trình Fenton thơng thường q trình bị chậm dần Fe2+ chuyển chiều thành Fe3+ khơng cịn Fe2+ dung dịch”(Lê Xuân Vĩnh, Lý Tiểu Phụng, 2016) Từ ta thấy photo fenton trong phương pháp hiệu để xử lý nước thải dệt nhuộm Do đó, tơi định chọn đề tài: “KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV-FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH” Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Nước thải dệt nhuộm phân xưởng cơng ti trách nhiệm hữu hạn Nhất Trí Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh Phương pháp nghiên cứu khoa học 14 2.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu hiệu xử lý nước thải dệt nhuộm công nghệ photo – fenton Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận Hiện nghiên cứu Việt Nam xử lí nước thải dệt nhuộm UV/Fenton cịn cần phải có nhiều nghiên cứu áp dụng Mặt khác, hiệu trình UV/Fenton phụ thuộc vào tỉ lệ H2O2:COD Fe2+:H2O2 Tỉ lệ không giống xử lý loại nước thải dệt nhuộm khác nên cần xác định thực nghiệm trước áp dụng vào thực tế Do đó, đề tài “KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV-FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH” tiến hành nhằm mục đích xác định thơng số tối ưu trình UV/Fenton để xử lý nước thải dệt nhuộm qui mơ phịng thí nghiệm 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận Phương pháp phân tích tổng hợp lí thuyết 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn “Phương pháp phân tích: pH nước thải đo máy pH Lab 850 (Schott) Q trình khống hóa nước thải kiểm sốt nhu cầu oxy hóa học (COD) đo phương pháp bichromate(Part 5220 2005), độ màu nước thải đo máy Jasco V-650 Nhật Bản phương pháp đo độ màu quy định Standard Method for The Examination of Water and Wastewater(Part 2120 2005) Ảnh hưởng thông số đến hiệu suất phương pháp đánh giá Phương pháp nghiên cứu khoa học 15 cách thay đổi giá trị khoảng xác định thông số cụ thể”(Lê Xuân Vĩnh, Lý Tiểu Phụng, 2016) 3.2.3 Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê để tổng hợp xử lí kết thực nghiệm 3.3 Đề xuất quy trình cơng cụ Nước thải dệt nhuộm lấy từ bể chứa sở sản xuất thuộc Khu phố 4, Phường Đơng Hưng Thuận, Quận 12, Thành phố Hồ Chí Minh Nước thải ban đầu sục khí liên tục vịng 24 sau cho lọc qua giấy lọc có kích thước lỗ lọc 20 µm Nước sau lọc dùng để tiến hành phản ứng UV/Fenton Thí nghiệm tiến hành nhiệt độ phòng, khuấy trộn máy khuấy Jartest (Model JLT4, VELP, Ý) điều chỉnh tốc độ thời gian khuấy tiến hành song song bốn bình phản ứng thể tích 0,5 L Nguồn xạ UV từ đèn UV 15 W đặt phía trên, cách bình phản ứng khoảng 10 cm Thí nghiệm tiến hành sau: cho 300 mL mẫu nước thải sau sục khí vào bình phản ứng, pH ban đầu điều chỉnh từ đến Sau đó, bình phản ứng đặt vào máy khuấy, thêm H2O2 (nồng độ khoảng 110 mg/L đến 1100 mg/L), Fe2+ (7 đến 40 mg/L), bật đèn UV cài đặt tốc độ khuấy khoảng 50 đến 300 vòng/phút Thời gian phản ứng tính từ lúc H2O2 thêm vào hệ Sau 90 phút, dừng phản ứng cách nâng pH hệ lên – NaOH N để kết tủa Fe2+ Mẫu nước sau chỉnh pH lọc dịch sau lọc đo màu, phần lại để lắng, gạn lấy lớp nước phân tích COD.(Lê Xuân Vĩnh, Lý Tiểu Phụng, 2016) Phương pháp nghiên cứu khoa học 16 Nội dung phạm vi nghiên cứu 4.1 Nội dung nghiên cứu Đánh giá chất lượng nước thải trước sau xử lý công nghệ photo – fenton 4.2 Phạm vi nghiên cứu Phịng Hóa CNMT- Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chính Minh Kế hoạch thực STT Nội dung công việc Thời gian dự Sản phẩm kiến Tìm đọc tài liệu liên quan đến Tháng đề tài Tổng quan đề tài 8/2020-9/2020 Chọn tên đề tài Viết tổng quan Lập quy trình thực nghiệm Tháng Quy trình xử lý nước thải 9/2020-10/2020 công nghệ photo fenton Tiến hành thực nghiệm Tháng Nước thải qua xử lý + Lấy mẫu nước thải tiến 10/2020-1/2021 Thành phần mẫu nước thải hành xử lý nước thải trước sau xử lý công nghệ photo fenton công nghệ photo fenton + Phân tích thành phần mẫu nước thải trước sau xử lý công nghệ photo fenton Khảo sát hiệu xử lý nước Tháng Hiệu suất q trình xử thải dệt nhuộm cơng nghệ 1/2021-2/2021 lý nước thải Phương pháp nghiên cứu khoa học 17 photo – fenton: Tính hiệu suất trình xử lý Viết báo cáo tổng kết Tháng Báo cáo nghiên cứu khoa 2/2021- 3/2021 học Tài liệu tham khảo A.N Módenes, F.R Espinoza-Quinones, D.R Manenti, F.H Borba, S.M Palácio, A Colombo 2012 “Performance Evaluation of a Photo-Fenton Process Applied to Pollutant Removal from Textile Effluents in a Batch System.” Journal of Enviromental Management 104: 1–8 Chih-Ta Wang cộng 2008 “Removal of Color from Real Dyeing Wastewater by ElectroFenton Technology Using a Three-Dimensional Graphite Cathode.” Journal of Hazardousm Materials (152): 601–6 Hoa, Lê Thị Mai 2016 “Nghiên Cứu Tổng Hợp Đặc Trưng Vật Liệu Mới, Cấu Trúc Nano Ứng Dụng Trong Quang Hóa Xúc Tác Phân Hủy Thuốc Nhuộm.” Lê Hồng Nhung cộng 2008 “Khảo Sát Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Xử Lý Phenol Bằng Phương Pháp Fenton Điện Hóa.” Tạp chí Hóa học Lê Xn Vĩnh, Lý Tiểu Phụng, Tô Thị Hiền 2016 “Nghiên Cứu Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm Bằng UV/Fenton.” Tạp chí phát triển KH CN, Trường Đại học khoa học tự nhiên TP.HCM Phương pháp nghiên cứu khoa học 18 Liên, Nguyễn Thúy 2016 “Nghiên Cứu Xử Lý Mẫu Bằng Kỹ Thuật Hấp Phụ Tái Sinh than Hoạt Tính Tại Chỗ Bằng Kỹ Thuật Oxi Hóa.” Nezamaddin Daneshvar cộng 2008 “Electro-Fenton Treatment of Dye Solution Containing Orange II: Influence of Operational Parameters.” Journal of Electroanalytical Chemistry (615): 165–74 Nguyễn Đức Đạt Đức, Đặng Hoàng Yến, Nguyễn Thị Kim Ngân, Đào Minh Trung 2016 “Xử Lý Màu Trong Nước Thải Dệt Nhuộm Bằng Cơng Nghệ Fenton Điện Hóa Với Điện Cực Graphite.” Tạp chí khoa học Đại học Thủ Dầu Một 5(30) Nguyễn Thị Anh 2011 “Nghiên Cứu Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm Công Suất 1000 M3/ Ngày, Tháng 1/2011.” Đồ án môn học, Trường cao đẳng tài nguyên môi trường TP.HCM Onofrio Scialdone cộng 2015 “Effect of Air Pressure on the Electro-Generation of H2O2 and the Abatement of Organic Pollutants in Water by Electro-Fenton Process.” Electrochimica Acta (182): 775–80 Part 2120 2005 “Standard Method for the Examination of Water and Wastewater, 21st Ed.” American Public Health Association Part 5220 2005 “Standard Method for the Examination of Water and Wastewater, 21st Ed.” American Public Health Association Phạm Thị Minh cộng 2011 “Ảnh Hưởng Của Một Số Yếu Tố Đến Quá Trình Xử Lý Congo Đỏ Bằng Phương Pháp Fenton Điện Hóa.” Tạp chí Hóa học 4(49): 489–93 Quan Gia Cơ, Lê Tiến Khoa 2017 “Tổng Hợp Xúc Tác Photo-Fenton Có Từ Tính CuFe2O4 Bằng Phương Pháp Tạo Gel Với Hồ Tinh Bột.” Tạp chí KH CN, Trường Đại học khoa học tự nhiên Phương pháp nghiên cứu khoa học 19 TP.HCM Rakshit Ameta, Anil K Chohadia, Abhilasha Jain, Pinki B Punjabi 2018 “Advanced Oxidation Processes for Waste Water Treatment.” Emerging green chemical technology: 49–87 Phương pháp nghiên cứu khoa học 20 ... PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC - - ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV-FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Thành phố Hồ Chí Minh, ... “KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV-FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH? ?? Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu Nước thải dệt nhuộm phân xưởng công ti trách... nước thải dệt nhuộm khác nên cần xác định thực nghiệm trước áp dụng vào thực tế Do đó, đề tài “KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XÚC TÁC UV-FENTON TRONG XỬ LÝ COD, BOD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ở THÀNH PHỐ HỒ