Các ngành công nghiệp phát triển tiêu thụ và thải bỏ lượng nước lớn chứa hàm lượng hợp chất hữu cơ vượt tiêu chuẩn, trong đó có ngành dệt nhuộm. Có nhiều PP xử lý nước được áp dụng mà không mang lại hiệu quả khi xử lý hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Trong khi đó pp điện hóa với nhiều ưu điểm phù hợp để xử lý. Đề tài lựa chọn : “Nghiên cứu khả năng làm suy giảm tạp chất hữu cơ trong dung dịch bằng phương pháp oxi hóa điện hóa”
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG BÁ O CÁ O ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu khả làm suy giảm tạp chất hữu dung dịch phương pháp oxi hóa điện hóa NỘI DUNG Mở đầu Tổng quan Thực nghiệm Kết thảo luận Kết luận kiến nghị MỞ ĐẦU ❖Tính câp thiết đề tài • Các ngành công nghiệp phát triển tiêu thụ thải bỏ lượng nước lớn chứa hàm lượng hợp chất hữu vượt tiêu chuẩn, có ngành dệt nhuộm • Có nhiều PP xử lý nước áp dụng mà không mang lại hiệu xử lý hợp chất hữu khó phân hủy Trong pp điện hóa với nhiều ưu điểm phù hợp để xử lý • Đề tài lựa chọn : “Nghiên cứu khả làm suy giảm tạp chất hữu dung dịch phương pháp oxi hóa điện hóa” MỞ ĐẦU Mục tiêu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu - Chế tạo điện cực anot trơ - Nghiên cứu khả làm suy giảm phenol dung dịch tạp chất hữu nước thải ngành Dệt nhuộm điện cực chế tạo - Phương pháp lý thuyết - Phương pháp thực nghiệm - Chế tạo điện cực theo quy trình sẵn có - Nghiên cứu khả làm suy giảm phenol dung dịch phương pháp oxi hóa điện hóa - Khảo sát khả làm suy giảm tạp chất hữu nước thải ngành Dệt nhuộm TỔNG QUAN ❖Nguồn gốc gây ô nhiễm nước, thành phần tính chất nước thải Nguồn gốc nhiễm nước: • Nước thải sinh hoạt • Nước thải cơng nghiệp • Nước thải nước mưa Nước thải Dệt nhuộm: • Chứa thành phần chất hữu cao • pH vượt tiêu chuẩn Thành phần, tính chất: • Tính chất vật lý • Thành phần hóa học • Thành phần sinh học cho phép: pH = 9-12 • Chứa nhiều cặn lơ lửng TỔNG QUAN ❖ Tác hại hợp chất hữu nước - Hợp chất hữu với tính chất độc hại cao, khó phân hủy ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người phát triển loài động thực vật - Phenol hợp chất hữu có tính độc, gây bỏng nặng rơi vào da, có khả tích lũy thể sinh vật gây nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho người TỔNG QUAN ❖ Các phương pháp xử lý nước thải - PP học - PP hóa học hóa lý - PP sinh học - PP điện hóa: + Oxi hóa điện hóa + Kết tủa điện hóa + Keo tụ điện hóa + Tuyển điện hóa TỔNG QUAN ❖Điện cực anot trơ • Vật liệu điện cực: Vật liệu điện cực định tốc độ phản ứng, hiệu suất, chất lượng sản phẩm điện phân • Một số loại vật liệu điện cực: + Graphit + Đồng hợp kim đồng + Titan hợp kim titan + Thép không gỉ • Anôt trơ sở ôxit kim loại chuyển tiếp dẫn điện phủ titan, loại điện cực có độ bền học, hóa học cao, độ dẫn điện ổn định, ứng dụng nhiều thực tế Anôt trơ ứng dụng modul xử lý nước THỰC NGHIỆM ❖Các phương pháp nghiên cứu • Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM: để khảo sát bề mặt lớp phủ • Phương pháp nhiễu xạ tia X: để nghiên cứu cấu trúc thành phần pha lớp phủ • Phương pháp qt tuần hồn CV: để đánh giá gián tiếp độ hoạt hoá hay diện tích bề mặt thực anơt • Phương pháp xác định nhu cầu oxi hóa học COD: để xác định hiệu suất dịng oxi hóa =>hiệu xử lý tạp chất hữu THỰC NGHIỆM ❖Chế tạo điện cực anot hệ Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2 Titan (tấm) Phủ dd Kiểm tra mẫu Cắt, gia công Sấy khô Gia công mẫu Làm học bmặt -mài Nung Sản phẩm Tẩy dầu mỡ Tẩy axit, xử lý bề mặt Nung ổn định Phủ dd Sấy khô THỰC NGHIỆM ❖ Khảo sát khả oxi hó a phenol: • Ảnh hưởng pH: pH = 3, 7, 12 • Ảnh hưởng nhiệt độ: nhiệt độ phịng (300C), 350C 450C • Ảnh hưởng tốc độ quét: 20mV/s; 40; 60; 100mV/s, 150mV/s • Ảnh hưởng vật liệu điện cực: Ti/PbO2; Ti/SnO2-Sb2O3; Ti/SnO2- Sb2O3/PbO2 Sơ đồ lắp hệ điện cực THỰC NGHIỆM ❖ Khảo sát khả oxi hóa phenol chế độ tối ưu nhiệt độ, pH, tốc độ quét, vật liệu điện cực ❖ Ứng dụng khảo sát khả oxi hóa tạp chất hữu nước thải Dệt nhuộm Cài đặt thông số cho qúa trình oxi hóa tạp chất hữu nước thải Dệt nhuộm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Cấu trúc hình thái bề mặt mẫu điện cực Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2 a b d c KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample SnO2-Sb2O3 600 400 300 d=1.472 d=1.753 d=2.356 d=2.540 d=3.131 100 d=2.330 d=2.624 200 d=1.720 d=3.325 Lin (Cps) Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu điện cực sau phủ SnO2-Sb2O3 d=2.231 500 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: Hien NCS mau SnO2-Sb2O3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° 00-001-1198 (D) - Titanium - Ti - Y: 43.24 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 2.92000 - b 2.92000 - c 4.67000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P63/mmc (194) - - 34.4837 00-001-0657 (D) - Tin Oxide - SnO2 - Y: 33.90 % - d x by: - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 4.72000 - b 4.72000 - c 3.17000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P42/ncm (138) - - 70.6 01-074-1725 (D) - Valentinite - Sb2O3 - Y: 25.62 % - d x by: - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 12.46000 - b 4.92000 - c 5.42000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pccn (56) - - 332 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample M8-2PbO2 d=1.547 700 600 d=2.000 d=3.108 d=1.637 400 d=1.362 d=1.745 d=1.482 d=1.526 d=1.846 d=1.836 d=2.597 d=3.474 d=2.087 100 d=2.778 200 d=1.907 d=2.210 d=3.018 d=2.470 300 d=3.829 Lin (Cps) Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu điện cực sau phủ PbO2 d=2.711 500 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Hien NCS mau M8-2PbO2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - C 00-045-1416 (I) - Scrutinyite - PbO2 - Y: 29.31 % - d x by: - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.97100 - b 5.95600 - c 5.43800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbcn (60) - - 161.00 00-011-0548 (D) - Lead Oxide - beta-PbO2 - Y: 14.98 % - d x by: - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 4.93000 - b 4.93000 - c 3.37000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P42/mnm (136) - 70 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ❖ Kết khảo sát khả oxi hó a phenol điện cực chế tạo - Ảnh hưởng pH pH=3 pH=7 pH=12 Kết luận: pH=7 khả oxi hóa phenol tốt KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Giá trị COD độ chuyển hóa trình xử lý phenol ảnh hưởng pH Kết luận: Môi trường pH=7 tối ưu để oxi hóa phenol KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Ảnh hưởng nhiệt độ t =300C t =350C t =450C Kết luận: Nhiệt độ phòng (t =300C) tối ưu để xử lý phenol KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Ảnh hưởng tốc độ quét 20mV/s 60mV/s 40mV/s 100mV/s 50mV/s 150mV/s KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Ảnh hưởng vật liệu điện cực anot trơ Anot hệ Ti/SnO2-Sb2O3 Anot hệ Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2 Anot hệ Ti/PbO2 Kết luận: anot hệ Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2 tối ưu cho trình xử lý phenol KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ❖ Chế độ tối ưu để XL phenol: • • • • pH=7 Nhiệt độ phịng (300C) Tốc độ quét 50mV/s Điện cực hệ Ti/SnO2Sb2O3/PbO2 V1: Sau 30 phút XL V2: Sau 60 phút XL V3: Sau 90 phút XL V4: Sau 120 phút XL Phổ CV q trình oxi hóa phenol chế độ tối ưu ➢ Hiệu suất XL phenol điện cực chế độ tối ưu Phổ trình oxi hóa phenol phương pháp quét tĩnh chế độ tối ưu KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ❖ Kết khả oxi hóa tạp chất hữu nước thải Dệt nhuộm điện cực Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2 Hiệu suất xử lý tạp chất hữu nước thải nhà máy Dệt nhuộm điện cực chế tạo V1: Sau 30 phút XL V2: Sau 60 phút XL Vcuoi: Sau 90 phút XL Phổ CV trình xử lý chất hữu nước Dệt nhuộm điện cực độ tối ưu tạp thải chế = 51.38 (%) Phổ q trình oxi hóa tạp chất hữu nước thải ngành Dệt nhuộm phương pháp quét tĩnh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ❖Kết luận Đã chế tạo hệ điện cực anot trơ tạo hỗn hợp oxit kim loại SnO2-Sb2O3-PbO2 Titan Khảo sát cấu trúc hình thái bề mặt điện cực chế tạo Khảo sát ảnh hưởng pH, nhiệt độ, tốc độ quét vật liệu điện cực đến khẳ oxi hóa phenol dung dịch tìm chế độ tối ưu:nhiệt độ phòng (t =300C), pH=7, tốc độ quét 50mV/s, anot hệ Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2 Ứng dụng hệ điện cực chế tạo XL nước thải Nhà máy xử lý nước thải ngành Dệt nhuộm Phố Nối KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ❖ Kiến nghị - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến qúa trình oxi hóa phenol với độ lặp lại - Khảo sát khả xử lý nước Nhà máy xử lý nước thải Dệt nhuộm với tất yếu tố ảnh hưởng: pH, nhiệt độ, tốc độ quét, vật liệu điện cực anot ... thuyết - Phương pháp thực nghiệm - Chế tạo điện cực theo quy trình sẵn có - Nghiên cứu khả làm suy giảm phenol dung dịch phương pháp oxi hóa điện hóa - Khảo sát khả làm suy giảm tạp chất hữu nước... tiêu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu - Chế tạo điện cực anot trơ - Nghiên cứu khả làm suy giảm phenol dung dịch tạp chất hữu nước thải ngành Dệt nhuộm điện cực chế tạo - Phương pháp. .. xử lý hợp chất hữu khó phân hủy Trong pp điện hóa với nhiều ưu điểm phù hợp để xử lý • Đề tài lựa chọn : ? ?Nghiên cứu khả làm suy giảm tạp chất hữu dung dịch phương pháp oxi hóa điện hóa? ?? MỞ ĐẦU