Chế tạo cực anốt trơ có độ bên cao để xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp điện hóa

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC 02 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC ANÔT TRƠ CÓ ĐỘ BỀN CAO ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HOÁ” MÃ SỐ: KC.02.04/06-10 Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài: TS. Nguyễn Ngọc Phong PGS.TS. Nguyễn Quang Liêm Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ (ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ) GS.TSKH. Thân Đức Hiền 8188 HÀ NỘI - 2010 1 VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU __________________ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Hà Nội, ngày tháng năm 2010 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài: Chế tạo điện cực anôt trơ có độ bền cao để xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp điện hoá. Mã số đề tài: KC.02.04/06-10 Thuộc: - Chương trình (tên, mã số chương trình): Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước, Mã số KC.02/06-10 2. Chủ nhiệm đề tài: Họ và tên: Nguyễn Ngọc Phong Ngày, tháng, năm sinh: 12/5/1955 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học v ị: Tiến sĩ Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên chính Chức vụ: Trưởng phòng Điện thoại: Tổ chức: 0437563037 Nhà riêng: 037166205 Mobile: 0904113425 Fax: 047563037 E-mail: phongnn@ims.vast.ac.vn Tên tổ chức đang công tác: Viện Khoa học Vật liệu Địa chỉ tổ chức: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Địa chỉ nhà riêng: Số 3/41/10 Đường Hồng Hà, Ba Đình, Hà Nội 3. Tổ chức chủ trì đề tài: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Khoa h ọc Vật liệu Điện thoại: 0437564129 Fax: 0438360705 E-mail: office@ims.vast.ac.vn 2 Website: http://www.ims.vast.ac.vn Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Nguyễn Quang Liêm Số tài khoản: 931.01.061 Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Ba Đình, Hà Nội Tên cơ quan chủ quản đề tài: Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN 1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án: - Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 5 năm 2007 đến tháng 5 năm 2009 - Thực tế thực hiện: từ tháng 5 năm 2007 đến tháng 9 năm 2009 - Được gia hạn (nếu có): - Lần 1 từ tháng 5 năm 2009 đến tháng 9 năm 2009 - Lần 2 …. 2. Kinh phí và sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 1600 tr.đ, trong đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 1600 tr.đ. + Kinh phí t ừ các nguồn khác: ……………….tr.đ. b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Theo kế hoạch Thực tế đạt được Số TT Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) Ghi chú (Số đề nghị quyết toán) 1 21/5/2007 485 2 13/3/2008 209 3 15/7/2008 488 4 6/2009 292 5 23/12/2009 126 3 c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Theo kế hoạch Thực tế đạt được Số TT Nội dung các khoản chi Tổng SNKH Nguồn khác Tổng SNKH Nguồ n khác 1 Trả công lao động (khoa học, phổ thông) 664 664 654 654 2 Nguyên, vật liệu, năng lượng 727 727 721 721 3 Thiết bị, máy móc 169 169 165,9 165,9 4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ 20 20 20,494 20,494 5 Chi khác 193 193 193 193 Tổng cộng 1600 1600 1580,9 1580,9 - Lý do thay đổi (nếu có): 3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án: (Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có) Số TT Số, thời gian ban hành văn bản Tên văn bản Ghi chú 1 Số 2090/QĐ- BKHCN ngày 22 tháng 9 năm 2006 Quyết định phê duyệt Chủ nhiệm, Cơ quan chủ trì và kinh phí đề tài 2 Số 1488/QĐ- BKHCN ngày 20 tháng 7 năm 2007 Quyết định về việc điều chỉnh thời gian thực hiện đề tài 3 Số 04/2006/HĐ- ĐTCT-KC.02/06- 10 Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ 4 Số 748/QĐ- BKHCN ngày 06 tháng 5 năm 2009 Quyết định về việc điều chỉnh thời gian thực hiện của đề tài KC.02.04/06-10 5 Số Quyết định về việc điều chỉnh 4 kinh phí 6 Số 275/CV-KHVL ngày 30 tháng 3 năm 2009 Đơn đề nghị chỉnh dự toán kinh phí và thời gian thực hiện đề tài KC.02.04/06-10 7 Số 428/CV-KHVL ngày 19 tháng 5 năm 2009 Đơn giải trình chỉnh dự toán kinh phí đề tài KC.02.04/06-10 4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú* 1 Phân Viện Công nghệ mới và bảo vệ môi trường Phân Viện Công nghệ mới và bảo vệ môi trường - Nghiên cứu quá trình phân huỷ các chất hữu cơ gây nổ TNT, TNR, NG trên các anôt trơ chế tạo. - Đưa ra quy trình xử lý nước thải chứa các chất gây nổ và thử nghiệm áp dụng tại Nhà máy Z121 Các báo cáo chuyên đề và quy trình xử lý nước thải ch ứa các chất hữu cơ gây nổ 2 Nhà máy Z121 Nhà máy Z121 Áp dụng dây chuyền xử lý nước thải Nước thải đạt tiêu chuẩn loại B - Lý do thay đổi (nếu có): 5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án: (Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm) 5 Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Tên cá nhân đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú* 1 TS. Nguyễn Ngọc Phong TS. Nguyễn Ngọc Phong Điều hành chung, chế tạo điện cực Báo cáo tổng kết 2 TS. Lê Thị Hồng Liên KS. Đỗ Chí Linh - Đánh giá các tính chất điện hoá của anôt - Khảo sát quá trình ôxy hoá phenol - Nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp xử lý bề mặt nền titan Báo cáo chuyên đề 3 KSC. Hoàng Thị Bình KS. Phạm Hồng Hạnh - Chế tạo điện cực anôt - Khảo sát tính chất điện hoá của phenol, chlorophenol Mẫu, sản phẩm, báo cáo chuyên đề 4 KS. Đỗ Chí Linh ThS. Ngô Ánh Tuyết - Đánh giá độ bền của anôt - Phân tích sản phẩm điện phân, COD Báo cáo chuyên đề 5 TS. Phạm Thy San TS. Phạm Thy San Đánh giá tính chất bề mặt anôt SEM, X-ray Báo cáo chuyên đề 6 GS. Đỗ Ngọc Khuê GS. Đỗ Ngọc Khuê Chủ trì đề tài nhánh, điều hành chung Báo cáo đề tài nhánh 7 TS. Nguyễn Văn Đạt ThS. Thế Gia Trang Khảo sát quá trình khử catôt các chất nhạy nổ Báo cáo chuyên đề 8 CN. Đỗ Bình Minh ThS. Đỗ Bình Minh - Khảo sát quá trình ôxy hoá các amin thơm sau Báo cáo chuyên đề 6 khi khử catôt - Phân tích sản phẩm điện phân 9 ThS. Tô Văn Thiệp ThS. Tô Văn Thiệp - Khảo sát quá trình ôxy hoá các chất nhạy nổ trên các loại anôt - Thiết kế, lắp đặt dây chuyền xử lý nước thải tại Z121 Báo cáo chuyên đề, dây chuyền xử lý nước thải 10 KS. Trần Tuấn Anh KS. Vũ Quang Bách Khảo sát ôxy hóa trực tiếp các chất nhạy nổ Báo cáo chuyên đề - Lý do thay đổi ( nếu có): 6. Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Ghi chú* 1 - Nội dung: Trao đổi kinh nghiệm về công nghệ chế tạo anôt trơ - Thời gian: 5 ngày - Kinh phí: 20 tr. đồng - Tên tổ chức: Viện nghiên cứu vật liệu Hàn Quốc - Số người: 02 - Nội dung: Trao đổi kinh nghiệm về công nghệ chế tạo anôt trơ - Thời gian: 5 ngày - Kinh phí: 20 tr. đồng - Tên tổ chức: Viện nghiên cứu vật liệu Hàn Quốc - Số người: 02 2 - Nội dung: Trao đổi kinh nghiệm về công nghệ chế tạo anôt trơ - Thời gian: 7 ngày - Kinh phí: 50 tr. đồng - Tên tổ chức: Viện nghiên cứu kim loại, Viện hàn lâm KH Trung Quốc - Số người: 02 Không thực hiện được. 7 - Lý do thay đổi (nếu có): Do phía bạn không bố trí được thời gian theo đề nghị vào 10/2008. 7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Ghi chú* 1 Hội thảo về anôt trơ, các phương pháp xử lý nước thải 2007, Viện Khoa học Vật liệu. Tổng quan về anôt trơ và các phương pháp xử lý nước thải. 18/12/2007 tại Phân Viện CNM&BVMT 2 Một số kết quả nghiên cứu về anôt trơ 2007. Một số kết quả nghiên cứu về anôt trơ và xử lý nước thải chứa TNT, TNR 12/2/2008 tại Viện KHVL 3 Một số kết quả nghiên cứu về các phương pháp xử lý nước thải 2008. Ôxy hoá phenol, chlorophenol, TNT, NG 18/5/2008. 4 Một số kết quả nghiên cứu Một số nghiên cứu về anôt trơ IrO 2 , ôxy hoá trực tiếp TNR, NG 24/7/2008 tại Phân Viện CNM&BVMT. 5 Một số kết quả nghiên cứu Báo cáo về xử lý ôxy hóa phenol, chlorrophenol; 14/5/2009 tại Viện KHVL - Lý do thay đổi (nếu có): III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN 1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: Số TT Tên sản phẩm và chỉ tiêu chất lượng chủ yếu Đơn vị đo Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt được 1 Hệ anôt trơ Ti/RuO 2 -IrO 2 -TiO 2 : - Điện thế anôt ở mật độ dòng 6.000 A/m 2 (trong dung dịch 280 g/l NaCl) m 2 V 5 1,45 V 190 5 1,41 – 1,50 150-170 8 - Tổn hao trọng lượng điện cực (200g/l NaOH ở i = 1 A/cm 2 ) mg/m 2 .h mg/m 2 .h 2 Hệ anôt trơ Ti/IrO 2 -TiO 2 -Sb 2 O 5 - SnO 2 : - Quá thế thoát ôxy ở 10 mA/cm 2 trong 0,5M H 2 SO 4 - Mật độ dòng làm việc (ôxy hoá các chất hữu cơ) m 2 mV 5 630 mV 2.000 A/m 2 5 630-700 2.000 A/m 2 3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công nghiệp nhiễm TNT, TNR, NG sử dụng anôt trơ Ti/RuO 2 -IrO 2 -TiO 2 : - Công suất - Nước thải đạt TCVN Dây chuyền phòng thí nghiệm. 7m 3 /ngày loại B 7m 3 /ngày loại B 4 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công nghiệp nhiễm thuốc nhậy nổ sử dụng anôt trơ Ti/IrO 2 -TiO 2 -Sb 2 O 5 -SnO 2 - Công suất - Nước thải đạt TCVN Dây chuyền phòng thí nghiệm. 7m 3 /ngày loại B 7m 3 /ngày loại B - Lý do thay đổi (nếu có): b) Sản phẩm Dạng II: Yêu cầu khoa học cần đạt Số TT Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế đạt được Ghi chú 1 Quy trình công nghệ chế tạo điện cực anôt trơ Ti/RuO 2 -IrO 2 -TiO 2 Mật độ dòng hoạt động đến 5.000A/m 2 Mật độ dòng hoạt động đến 5.000A/m 2 2 Quy trình công nghệ chế tạo điện cực anôt trơ Ti/IrO 2 -TiO 2 -Sb 2 O 5 - SnO 2 Quá thế thoát ôxy cao đến 630 mV Quá thế thoát ôxy cao đến 630 mV 3 Quy trình công nghệ xử lý nước thải nhiễm TNT, TNR, NG sử dụng anôt trơ bằng phương pháp điện phân trong điều Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B, hiệu suất cao hơn khi sử Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B, hiệu suất cao hơn khi sử 9 kiện có màng ngăn dụng điện cực graphit dụng điện cực graphit 4 Quy trình công nghệ xử lý nước thải nhiễm TNT, TNR, NG sử dụng anôt trơ bằng phương pháp điện phân trong điều kiện không có màng ngăn Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B, hiệu suất cao hơn khi sử dụng điện cực graphit Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại B, hiệu suất cao hơn khi sử dụng điện cực graphit - Lý do thay đổi (nếu có): c) Sản phẩm Dạng III: Yêu cầu khoa học cần đạt Số TT Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế đạt được Số lượng, nơi công bố (Tạp chí, nhà xuất bản) 1 Bài báo và báo cáo khoa học 05 07 2 - Lý do thay đổi (nếu có): d) Kết quả đào tạo: Số lượng Số TT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Theo kế hoạch Thực tế đạt được Ghi chú (Thời gian kết thúc) 1 Thạc sỹ 03 03 - 01 kết thúc 2008. - 02 kết thúc 2010 2 Tiến sỹ 0 0 - Lý do thay đổi (nếu có): [...]... CO2 v H2O Phng phỏp x lý in hoỏ nc thi cụng nghip ngy cng c quan tõm do nú cú nhng u im riờng nh thit b n gin, kh nng linh ng cao i vi quy mụ va v nh, u t ban u thp, tc c iu khin bng dũng in nờn d t ng hoỏ, cn rt ớt hoc khụng cn hoỏ cht trong quỏ trỡnh x lý v l cụng ngh xanh thõn thin vi mụi trng: ớt sinh ra hoỏ cht c th cp, chn lc cao Vi nhng li th trờn phng phỏp in hoỏ x lý nc thi b nhim hoỏ cht... mong mun, nú lm gim hiu sut dũng Do ú vt liu anụt phi cú quỏ th cao i vi quỏ trỡnh thoỏt ụxy mi cú th ụxy hoỏ trc tip cỏc cht hu c c hi 4 Chớnh vỡ nhng lý do trờn m ti Ch to in cc anụt tr cú bn cao x lý nc thi cụng nghip bng phng phỏp in hoỏ ó c t ra Mc tiờu chớnh ca ti l: - Xõy dng c quy trỡnh cụng ngh ch to in cc anụt tr cú bn cao trờn c s hn hp ụxit h Ti/RuO2-IrO2-TiO2 v h Ti/IrO2-Sb2O5-SnO2,... l hiu qu chuyn in tớch cao, giỏ thnh thp v cú bn in hoỏ v hoỏ hc cao Comninellis v Battisti ó so sỏnh cỏc anụt Pt, IrO2/Ti v Sb-SnO2/Ti v a ra c ch phõn hu cỏc cht hu c trờn cỏc in cc ny Mt yu t quan trng l quỏ th thoỏt ụxy trờn Sb-SnO2/Ti cao hn trờn Pt khong 600 mV Houk et al ó s dng in cc hn hp ụxit 4 cu t Ru-Ti-Sb-SnO2/Ti ụxy hoỏ benzoquinon v cho thy kh nng loi tr COD cao hn cỏc in cc PbO2 v... Nhim v khú khn chớnh ca vic phỏt trin cụng ngh x lý nc thi hu c bng phng phỏp in hoỏ l tỡm kim nhng vt liu anụt khụng c hi, cú kh nng ụxy hoỏ giỏn tip hoc trc tip v cỏc iu kin in phõn cú th chuyn i cht thi hu c c hi thnh nhng cht khụng c hi vi hiu sut dũng cao Cỏc tớnh cht cn thit khỏc ca in cc bao gm giỏ thnh thp, khụng c hi, bn v n nh cao v hot hoỏ cao Vn hiu sut dũng cng c bit chỳ ý bi vỡ trong... liu n thuc Tng cc CNQP, cỏc nh mỏy dt, nha, g, giy sn xut thuc BVTV l nhng c s cú nhu cu v x lý nc thi bng phng phỏp in hoỏ Vic ỏp dng cỏc qui trỡnh x lý nc thi bng phng phỏp in húa s cú tỏc dng tớch cc n vic bo v mụi trng Nõng cao trỡnh cỏn b trong lnh vc vt liu anụt v lnh vc cụng ngh in hoỏ c bit v cụng ngh x lý nc thi cụng nghip bng phng phỏp in hoỏ o to 03 Thc s trong chuyờn ngnh in hoỏ v mụi trng... anụt tr Ti/IrO2/RuO2IrO2TiO2188 5.2.2 Quy trỡnh cụng ngh ch to in cc anụt tr Ti/IrO2/IrO2Sb2O5SnO2191 5.2.3 Quy trỡnh cụng ngh x lý nc thi nhim TNR trong phũng thớ nghim 195 5.2.4 Quy trỡnh cụng ngh x lý nc thi nhim stypnic axit TNR 200 5.2.5 Quy trỡnh cụng ngh x lý nc thi nhim stypnat chỡ 208 5.3 Cỏc sn phm Dng III 216 5.3.1 Cỏc bi bỏo v bỏo cỏo khoa hc 216 5.3.2 o to ... i vi nhng phn ng mong mun, chu c s n mũn hoỏ cht, bn c hc, d to dỏng, giỏ c hp lý Vic la chn in cc phi c xem xột cn thn bi vỡ vt liu in cc v vic x lý hoc thay i b mt ca nú cú th lm thay i hon ton c ch quỏ trỡnh phn ng, tớnh cht sn phm trung gian, cỏc sn phm ph v do ú s lm thay i c tớnh ca sn phm cui cựng Trong cụng ngh x lý mụi trng nc thi cụng nghip thỡ õy l mt c im rt cn lu ý Tớnh cht ca vt liu in... anụt cho n u nhng nm 70 ca th k trc nh cú tớnh dn in cao, chng n mũn tt, quỏ th ụxy thp v giỏ thnh r in cc thng c ch to di dng graphit xp, graphit thy tinh v graphit bt nhóo Tuy nhiờn so vi in cc kim loi cú bn hoỏ hc cao nh Pt, Au hoc in cc ụxit, c bit l ụxit kim loi quý him thỡ in cc graphit cú mt s im hn ch hn nh: mt dũng ln tc hao mũn ca graphit cao, kớch thc in cc ln v bn c hc thp in cc trờn c... phng phỏp in hoỏ x lý nc thi cụng nghip ngi ta ớt dựng in cc PbO2 m thng s dng cỏc vt liu anụt tr da trờn c s hn hp cỏc ụxit kim loi chuyn tip v ụxit tr, va cú kh nng dn in va cú bn hoỏ hc v in hoỏ cao v ớt c hn vi mụi trng Trong nc thi cụng nghip cỏc cht ụ nhim ch yu l cỏc cht vụ c v hu c c hi Cỏc cht vụ c thng l cỏc ion kim loi nng, xyanua, cỏc hp cht asen Cỏc cht ny ch yu c x lý bng phng phỏp hoỏ... xyanua cú th c loi tr bng ụxy hoỏ in hoỏ trờn anụt Cỏc cht hu c trong nc thi ngnh cụng nghip thc phm, nc thi bnh vin thng c x lý bng phng phỏp vi sinh õy l phng phỏp n gin v cú hiu qu cao, giỏ thnh thp Tuy nhiờn i vi nc thi ca cỏc c s sn xut hoỏ cht cú cha nhiu cht hu c cú tớnh c hi cao nh phenol, chlorophenol, cỏc dn xut ca phenol, c bit l cỏc hp cht nitro thm cú tớnh chỏy n, cỏc loi thuc tr sõu, dit c . sở có nhu cầu về xử lý nước thải bằng phương pháp điện hoá. Việc áp dụng các qui trình xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa sẽ có tác dụng tích cực đến việc bảo vệ môi trường. Nâng cao. dụng điện cực graphit 4 Quy trình công nghệ xử lý nước thải nhiễm TNT, TNR, NG sử dụng anôt trơ bằng phương pháp điện phân trong điều kiện không có màng ngăn Nước thải sau khi xử lý đạt. trình độ cán bộ trong lĩnh vực vật liệu anôt và lĩnh vực công nghệ điện hoá đặc biệt về công nghệ xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp điện hoá. Đ ào tạo 03 Thạc sỹ trong chuyên ngành điện