i M C L CỤ Ụ Trang L I C M NỜ Ả Ơ iii TÓM T T LU N VĂNẮ Ậ iv M C L CỤ Ụ vi KÝ HI U VI T T TỆ Ế Ắ viii DANH M C B NGỤ Ả ix DANH M C HÌNHỤ x M Đ UỞ Ầ 1 1 Đ t v n đặ ấ ề 1 2 Tính m i c a đ tàiớ ủ ề 2[.]
-i - MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT LUẬN VĂN iv MỤC LỤC vi KÝ HIỆU VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH x MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Tính đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung phenol hợp chất phenol 1.1.1 Cấu tạo, tính chất, sản xuất ứng dụng phenol 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm phenol nước thải ảnh hưởng phenol đến môi trường người 1.1.3 Các phương pháp để xác định phenol 1.1.4 Một số phương pháp xử lý phenol nước thải 1.2 Cơ sở lý thuyết hấp phụ 10 15 1.2.1 Khái niệm 15 1.2.2 Cân hấp phụ 19 1.2.3 Các mơ hình hấp phụ 20 1.2.4 Động học hấp phụ 23 1.2.5 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 24 1.2.6 Phương pháp hấp phụ đa phân tử BET 25 -ii - 1.2.7 Giới thiệu số nghiên cứu chất hấp phụ phenol nước thải 27 1.3 Giới thiệu nguồn nguyên liệu lục bình 32 1.3.1 Giới thiệu chung lục bình 32 1.3.2 Các ứng dụng từ lục bình 34 1.3.3 Một số nghiên cứu ứng dụng lục bình xử lý nước thải 35 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Đối tượng nghiên cứu 38 2.2 Hóa chất 38 2.3 Dụng cụ thiết bị 39 2.4 Phương pháp nghiên cứu 39 2.4.1 Tạo vật liệu hấp phụ từ rễ lục bình 39 2.4.2 Phương pháp thí nghiệm, lấy mẫu xử lý số liệu 39 2.4.2.1 Phương pháp thí nghiệm lấy mẫu 39 2.4.2.2 Phương pháp xử lý số liệu 40 2.4.3 Nội dung thí nghiệm 2.4.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ 41 41 2.4.3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tiếp xúc nồng độ phenol 42 2.4.3.3 Khảo sát ảnh hưởng liều lượng chất hấp phụ 42 2.4.3.4 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 42 2.4.3.5 Nghiên cứu động học hấp phụ 43 2.4.3.6 Thử nghiệm xử lý nước thải chứa phenol 43 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 44 3.1 Vật liệu hấp phụ 44 3.2 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ phenol 48 3.3 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc nồng độ phenol ban đầu 49 3.4 Ảnh hưởng liều lượng chất hấp phụ 51 3.5 Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ 53 3.6 Động học hấp phụ 58 3.7 Thử nghiệm xử lý phenol nước thải tro lục bình 63 CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 -iii - 4.1 Kết luận 65 4.2 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC -iv - KÝ HIỆU VIẾT TẮT - EPA LC-MS SIM UV p-CBDA DIPE MIBK WAO CWAO IUPAC BET FTIR SEM qe qmax KL KF RL r R2 : United State Environmenyal Protection Agency : Liquid chromatography mass spectrometry : Secondary ion mass : Ultra violet : p-Chlorobenzen Diazonium Fluoroborat : Diisopropyl Ether : Methyl Isopropyl Ketone : Wet air oxidation : Catalyst wet air oxidation : International Union of Pure and Applied Chemistry : Brunauer-Emmett-Teller : Fourier transform infra red : Scanning electron microscopy : dung lượng hấp phụ cân : dung lượng hấp phụ cực đại : số Langmuir : số Freundlich : tham số cân : hệ số tương quan : hệ số xác định -v - DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Bảng 3.16 Bảng 3.17 Bảng 3.18 Tên bảng Giá trị giới hạn nồng độ cho phép tổng nồng độ phenol dẫn xuất Tóm tắt số phương pháp xử lý hợp chất phenol nước thải Thành phần lục bình Một số thơng số lục bình xử lý 400oC Thành phần hóa học tro lục bình Độ ẩm nguyên liệu rễ lục bình Tính chất vật lý vật liệu Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào pH Dung lượng hấp phụ vật liệu theo thời gian với nồng độ phenol khác Dung lượng hiệu suất hấp phụ phenol liều lượng chất hấp phụ khác Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ phenol Dung lượng hấp phụ cực đại số vật liệu hấp phụ phenol Phân loại phù hợp mơ hình đẳng nhiệt tham số RL Giá trị tham số cân RL trình hấp phụ tro lục bình Sự phụ thuộc lnqe vào lnCe mơ hình Freundlich So sánh hai mơ hình hấp phụ Langmuir Freundlich vật liệu hấp phụ tro lục bình Giá trị ln(qe-q) theo thời gian nồng độ phenol khác Giá trị tham số phương trình động học hấp phụ bậc Phương trình động học bậc trình hấp phụ nồng độ phenol khác Giá trị t/q theo thời gian nồng độ phenol khác Giá trị tham số phương trình động học hấp phụ bậc Phương trình động học bậc trình hấp phụ nồng độ phenol khác Khả hấp phụ phenol nước thải tro lục bình Trang 11 33 33 33 44 44 48 50 51 53 54 55 56 57 58 59 59 59 61 61 62 63 -vi - DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 2.1 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Tên hình Trang Một số hình ảnh Phenol Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Sự phụ thuộc Ce/qe vào Ce Các đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ theo phân loại IUPAC Đồ thị xác định thơng số phương trình BET Cấu tạo lục bình Sơ đồ phương pháp xử lý nguyên liệu Rễ lục bình thu sau đốt Tro lục bình làm vật liệu hấp phụ Phổ hồng ngoại vật liệu Phổ hồng ngoại số vật liệu hấp phụ dạng than hoạt tính Ảnh SEM vật liệu sau đốt Ảnh chụp SEM vật liệu hấp phụ tro lục bình Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc nồng độ ban đầu đến trình hấp phụ phenol Ảnh hưởng liều lượng chất hấp phụ dung lượng hấp phụ hiệu suất hấp phụ phenol Sự phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào nồng độ phenol Sự phụ thuộc Ce/qe vào Ce mơ hình Langmuir Tham số cân RL trình hấp phụ phenol tro lục bình Sự phụ thuộc lnqe vào lnCe mơ hình Freundlich Động học hấp phụ biểu kiến bậc phenol lên tro lục bình Động học hấp phụ biểu kiến bậc phenol lên tro lục bình Khả hấp phụ phenol tro lục bình mẫu A Khả hấp phụ phenol tro lục bình mẫu B 22 22 25 26 32 38 44 44 45 46 47 47 48 51 52 54 55 56 57 60 62 63 64 -1- MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề ô nhiễm môi trường gây h ậu vô to lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến sống người toàn cầu Việc giải vấn đề ô nhiễm đặt m ọi khía c ạnh sống, từ việc nhỏ diễn hàng ngày m ỗi gia đình quy trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp, ểm d ịch v ụ, gi ải trí….tất quan tâm trọng đến việc làm th ế đ ể gi ảm thi ểu vi ệc phát sinh chất gây ô nhiễm môi trường Các nhà sản xuất mong muốn kết tinh sản phẩm khơng có cơng nghệ sản xuất đại, quy trình qu ản lý tiên ti ến mà cịn phải có phần trách nhiệm với môi trường Tuy nhiên để đạt điều địi hỏi phải có đầu tư quy trình sản xu ất hi ện đ ại, gây nhi ễm mơi trường, phát sinh chất độc hại có phương pháp xử lý chất th ải hi ệu quả, chi phí hợp lý để đảm bảo giá thành sản phẩm có khả c ạnh tranh thị trường Trong tình hình kinh tế nay, vấn đề khó khăn doanh nghiệp, đặc biệt doanh nghiệp mà quy trình sản xuất thường xuyên phải thải chất hữu độc hại, khó phân hủy phenol, dẫn xuất phenol hay hợp chất hữu khác….Phenol loại chất hữu có độc tính cao có khả ảnh h ưởng đ ến s ức kh ỏe người nhiễm loại chất Vấn đề đặt cần phải có cơng nghệ xử lý nước th ải ch ứa phenol đạt hiệu quả, đáp ứng tiêu chuẩn xả thải theo quy đ ịnh hi ện hành mà chi phí đầu tư chi phí vận hành ph ải m ức ch ấp nh ận Đã có nhiều nghiên cứu xử lý phenol phương pháp hóa lý nh phân hủy nhiệt, oxi hóa hóa học, xử lý điện hóa, oxi hóa ướt có xúc tác, oxi hóa quang điện, …nhưng hầu hết tốn khó áp dụng quy mơ lớn Hướng khả thi sử dụng phương pháp hóa lý có sử dụng phụ phẩm có nguồn gốc tự nhiên, rẻ tiền có sẵn (trong t ự nhiên ho ặc -2- thị trường) làm thành phần cơng đoạn xử lý, ển hình phương pháp hấp phụ Cho đến có nhiều cơng trình nghiên c ứu v ề khả x lý chất ô nhiễm phụ phẩm, phế phẩm nông nghiệp xơ dừa, lục bình, vỏ lạc, bã cà phê, mùn cưa, chitin… số lục bình xem ngu ồn ngun liệu dồi dào, dễ tìm kiếm, giá thành khơng cao Cây lục bình phân b ố rộng rãi vùng sông nước khắp nước, phần thân đ ược s dụng để làm nhiều sản phẩm có giá trị cao sản phẩm thủ công mỹ nghệ, dược liệu, vật liệu ủ biogas… ; rễ lục bình chủ yếu ch ỉ dùng làm giá thể để trồng làm phân bón Với ưu điểm lục bình, chúng tơi đề xuất đề tài “Nghiên cứu khả hấp phụ phenol tro lục bình” Đề tài nhằm nghiên cứu đánh giá khả hấp phụ phenol nước thải than đốt từ rễ lục bình, t góp phần tạo thêm loại chất hấp phụ có giá thành thấp mà khả xử lý hiệu Tính đề tài Đề xuất nghiên cứu vật liệu hấp phụ hiệu qu ả, r ẻ ti ền ứng dụng cho rễ lục bình Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát khả hấp phụ phenol tro lục bình y ếu t ố ảnh hưởng đến q trình hấp phụ - So sánh tính chất khả hấp phụ tro lục bình so v ới v ật liệu hấp phụ truyền thống khác - So sánh khả hấp phụ tro lục bình với vật liệu hấp phụ từ phụ phẩm, phế phẩm nông nghiệp nghiên cứu trước - Bước đầu xác định diện tích bề mặt riêng tro lục bình Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ phenol tro lục bình -3- Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Thu thập tài liệu ngồi nước có liên quan đ ến n ội dung nghiên cứu - Khảo sát thực tế ô nhiễm nước thải nhà máy xử lý n ước th ải Khu cơng nghiệp Tân Tạo, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh nhà máy ROBERT BOSCH huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai - Tổng quan sở lý thuyết sử dụng phương pháp hấp phụ để xử lý phenol - Tổng hợp phân tích, so sánh đánh giá lập kế hoạch nghiên cứu xử lý - Xác định giới hạn nghiên cứu phương án thí nghiệm Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Lập kế hoạch thí nghiệm để khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ - Nghiên cứu thực nghiệm với nước thải nhà máy xử lý n ước thải Khu công nghiệp Tân Tạo, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh nhà máy ROBERT BOSCH huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu - Dựa lý thuyết xác suất thống kê, xử lý s ố li ệu nh ận đ ược q trình thí nghiệm Ý nghĩa đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học - Bước đầu khảo sát khả hấp phụ phenol tro lục bình - Thử nghiệm loại chất hấp phụ từ lục bình, dễ sản xuất, giá thành thấp, nguồn gốc tự nhiên, hiệu hấp phụ cao số loại chất hấp phụ có nguồn gốc từ phụ phẩm nông nghiệp nghiên cứu trước - Vừa giảm lượng chất thải vào môi trường 6.2 Ý nghĩa kinh tế - xã hội 6.2.1 Về mặt kinh tế -4- - Tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ ti ền để làm chất h ấp ph ụ có khả thay loại chất hấp phụ có giá cao thị trường - Giảm chi phí vận hành xử lý nước thải chứa phenol 6.2.2 Về mặt xã hội Góp phần giải loại phụ phẩm nơng nghiệp, giúp nơng dân có thêm hướng để tiêu thụ rễ lục bình ... học hấp phụ biểu kiến bậc phenol lên tro lục bình Động học hấp phụ biểu kiến bậc phenol lên tro lục bình Khả hấp phụ phenol tro lục bình mẫu A Khả hấp phụ phenol tro lục bình mẫu B 22 22 25 26... cho rễ lục bình Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát khả hấp phụ phenol tro lục bình y ếu t ố ảnh hưởng đến q trình hấp phụ - So sánh tính chất khả hấp phụ tro lục bình so v ới v ật liệu hấp phụ truyền... sánh khả hấp phụ tro lục bình với vật liệu hấp phụ từ phụ phẩm, phế phẩm nông nghiệp nghiên cứu trước - Bước đầu xác định diện tích bề mặt riêng tro lục bình Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu yếu