Nghiên cứu xử lý màu nhuộm trong nước thải công nghiệp bằng vật liệu than biến tính điều chế từ vỏ trái macca

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT TRƯƠNG MINH HÙNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU NHUỘM TRONG NƯỚC THẢI BẰNG VẬT LIỆU THAN BIẾN TÍNH ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ HẠT MACCA CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ BÌNH DƯƠNG, NĂM 2020 UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT - TRƯƠNG MINH HÙNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU NHUỘM TRONG NƯỚC THẢI BẰNG VẬT LIỆU THAN BIẾN TÍNH ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ HẠT MACCA CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐÀO MINH TRUNG BÌNH DƯƠNG, NĂM 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nghiên cứu riêng Các số liệu, liệu trích dẫn rõ ràng, trung thực Kết nghiên cứu chưa công bố nghiên cứu cấp khác Học viên thực Trương Minh Hùng i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể giảng viên Khoa Khoa học quản lý, trường Đại học Thủ Dầu Một Cảm ơn Thầy TS Đào Minh Trung cán trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành đề tài ḷn văn tốt nghiệp cao học Người đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, thường xuyên quan tâm, động viên kịp thời chia sẻ khó khăn, vướng mắc cho suốt quá trình học tập, làm thí nghiệm hồn thành ḷn văn Tơi xin cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa Khoa học quản lý, ngành Khoa học môi trường thầy cô quản lý phịng thí nghiệm đã ln hỗ trợ, tạo mơi trường làm việc với đầy đủ trang thiết bị, dụng cụ cần thiết điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Một lần nữa, tơi xin chân thành cảm ơn! Người thực Trương Minh Hùng ii TÓM TẮT Nghiên cứu xử lý nước thải nguyên vật liệu thân thiện môi trường xu phát triển khoa học thể giới Việt Nam Theo xu hướng nầy, việc nghiên cứu xử lý Methylene Blue (MB) vật liệu than hoạt tính biến tính tác nhân hóa chất H2O2 điều chế từ vỏ Macca cần thiết Kết nghiên cứu cho thấy khả hấp phụ Methylene Blue (MB) đạt 1g/245.68 mg Methylene Blue các điều kiện biến tính tối ưu tương ứng nồng độ 20% thời gian ngâm lắc 36 Phân tích phổ hồng ngoại (FT-IR) cho thấy, than hoạt tính biến tính tác nhân H2O2 có nhóm chức (nhóm chức polyphenolic, carboxyl, carbonat, nhóm liên kết đơn C-O, C-N, N-CH3, hydrogen thơm, ) Than biến tính tác nhân H 2O2 đạt hiệu suất xử lý màu Methylene Blue (MB) tốt 99% tương ứng độ màu ban đầu có nồng độ 25mg/L (tương ứng 349,67 Pt- Co xác định theo TCVN 6185:2005) các điều kiện tối ưu tương ứng pH = liều lượng 0.5g/L thời gian xử lý 120 phút Kết nghiên cứu có tương đồng với kết nghiên cứu khác có khả ứng dụng vào xử lý nước thải màu Để chứng minh tính hiệu xử lý vật liệu nghiên cứu tiến hành khảo sát với nước thải giả định Methylene Orange (MO) Đạt hiệu suất xử lý màu MO tốt 60.23 % các điều kiện tối ưu tương ứng pH = liều lượng 0.9g/L thời gian xử lý 90 phút Cho kết xử lý thấp Từ khóa: Than hoạt tính, than biến tính, vỏ Macca, hấp phụ màu Methylene Blue ABSTRACT Research on wastewater treatment with environmentally friendly materials is a development trend in science in the world and in Vietnam According to this trend, the treatment of Methylene Blue (MB) with activated carbon material modified by the chemical agent H2O2 prepared from macadamia shell is necessary The study results showed that the adsorption capacity of Methylene Blue (MB) reached 1g / 245.68 mg of Methylene Blue at the optimal denaturing conditions corresponding to concentration of 20% and shaking time of 36 hours Infrared spectrum analysis (FT-IR) shows that activated carbon and modified by iii H2O2 agent have functional groups (polyphenolic, carboxyl, carbonate, CO, CN, N-CH3, hydrogen) fragrant, ) Carbon modified by H 2O2 agent achieves the best 99% of the color treatment efficiency of Methylene Blue (MB), corresponding to the initial color temperature with a concentration of 25mg / L (corresponding to 349.67 Pt-Co determined according to TCVN 6185 : 2005) at the optimum conditions corresponding to pH = doses of 0.5 g/L and treatment time of 120 minutes Research results are similar to other research results and are applicable to color wastewater treatment To demonstrate the treatment efficiency of the research material, it was conducted with wastewater assuming Methylene Orange (MO) The best MO color treatment performance was 60.23% at the optimum conditions corresponding to pH = dose 0.9g / L and treatment time of 90 minutes For lower processing results Keywords: activated carbon, modified coal, macadamia shell, Methylene Blue color absorption, Methylene Orange color absorption iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước .6 1.2 Hiện trạng ô nhiễm các chất ô nhiễm phẩm màu nhuộm 1.3 Đặc tính nước thải sản xuất dệt nhuộm 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải sản xuất dệt nhuộm .11 1.4.1 Phương pháp hấp phụ… 12 1.4.2 Phương pháp tuyển .13 1.4.3 Phương pháp trao đổi ion 14 1.4.4 Phương pháp keo tụ-tạo 14 1.4.5 Phương pháp điện hoá 15 1.4.5.1 Oxi hoá dương cực khử âm cực 15 1.4.5.2 Tuyển điện 16 1.4.5.3 Keo tụ điện hoá 16 1.4.6 Giải hấp phụ .16 1.5 Tổng quan Macca .17 1.5.1 Vùng phân bố trồng Macca Việt Nam 17 1.5.2 Thành phần hóa học vỏ hạt Macca .18 1.5.3 Ứng dụng vỏ hạt Macca (EPCO FOODS, 2020) .18 v 1.6 Tổng quan than hoạt tính 19 1.6.1 Những thông số than hoạt tính (Trịnh Xuân Đại, 2010) 19 1.6.2 Điều chế than hoạt tính .21 1.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng trình điều chế than hoạt tính 25 1.6.4 Cơ chế làm việc than hoạt tính 25 1.6.5.Ứng dụng than hoạt tính 26 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, THIẾT BỊ, … NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .28 2.1 Vật liệu nghiên cứu 28 2.1.1 Đối tượng thí nghiệm 28 2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 28 2.1.3 Thiết bị dụng cụ 28 2.1.4 Hóa chất 29 2.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Nội dung 1: Điều chế than biến tính từ vỏ hạt Macca hóa chất .30 2.2.2 Nội dung 2: Khảo sát thay đổi cấu trúc vật lý hóa học than biến tính điều chế 30 2.2.3 Nội dung 3: Hiệu suất hấp phụ than biến tính điều chế 31 2.3 Quy trình thí nghiệm 32 2.3.1 Quy trình 1: Điều chế than biến tính H2O2 từ than hoạt tính tác .32 nhân hóa học K2CO3 từ vỏ hạt Macca .32 2.3.2 Quy trình 2: Khảo sát khả xử lý màu Methylene Blue (MB) than biến tính hóa chất H2O2 33 2.4 Phương pháp nghiên cứu .34 2.4.1 Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa tài liệu 34 2.4.2 Phương pháp đo đạc phân tích mẫu .34 2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 34 2.4.4 Phương pháp thực nghiệm 34 2.4.4.1 Điều chế than cốc 34 vi 2.4.4.2 Điều chế than hoạt hóa tác nhân K2CO3 khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý màu than 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Điều chế than cốc hóa 38 3.1.1 Khảo sát nhiệt độ nung thích hợp ảnh hưởng đến quá trình than cốc hóa 38 3.1.2 Khảo sát thời gian nung thích hợp ảnh hưởng đến quá trình than cốc hóa.39 3.2 Điều chế than hoạt hóa hóa chất K2CO3 từ than cốc 40 3.2.1 Khảo sát tỷ lệ ngâm thích hợp ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa 40 3.2.2 Khảo sát nhiệt độ nung thích hợp ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa 41 3.2.3 Khảo sát thời gian nung thích hợp ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa 43 3.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý màu Methylene Blue 43 3.3.1 Khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý .43 3.3.2 Khảo sát liều lượng than thích hợp cho quá trình xử lý 45 3.3.3- Khảo sát thời gian thích hợp cho quá trình xử lý .46 3.4 Điều chế than biến tính H2O2 hoạt hóa hóa chất K2CO3 từ than cốc 47 3.4.1 Khảo sát nồng độ thích hợp ảnh hưởng đến quá trình biến tính .47 3.4.2 Khảo sát thời gian ngâm lắc thích hợp ảnh hưởng đến quá trình biến tính 48 3.5 Kết phân tích giản đồ FT – IR 50 3.6 Kết phân tích SEM 53 3.7 Kết khảo sát khả xử lý than biến tính H2O2 màu nhuộm Methylene Blue nước thải giải định 54 3.7.1 Khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý .54 3.7.2.Khảo sát liều lượng thích hợp cho quá trình xử lý Methylene Blue (MB) 55 3.7.3 Khảo sát thời gian thích hợp cho quá trình xử lý Methylene Blue (MB)…57 3.8 Kết khảo sát khả xử lý than biến tính màu nhuộm Methylen Orange (MO) .58 3.8.1 Khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý Methylene Orange (MO) 58 3.8.2 Khảo sát liều lượng thích hợp cho quá trình xử lý Methylene Orange .59 vii 3.8.3 Khảo sát thời gian thích hợp than biến tính quá trình xử lý Methylene Orange 60 3.8.4 Khảo sát nồng độ ban đầu dung dịch MO thích hợp cho quá trình xử lý 61 3.9 Tóm lại 62 CHƯỜNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH .64 4.1 Kết luận 64 4.2 Kiến nghị .65 TÀI LIỆU ĐƯỢC ĐĂNG TẢI TRÊN BÁO 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Tài liệu nước .68 Tài liệu nước .70 PHỤ LỤC SỐ LIỆU 75 viii