Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác mno2 al2o3 ứng dụng xử lý chất hữu cơ trong nước thải dệt nhuộm

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THÙY DUNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ XÚC TÁC MnO2/Al2O3 ỨNG DỤNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Ngành : Khoa học môi trường Mã ngành: 8.44.03.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn nêu gõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Thùy Dung i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh thầy cô khoa Môi Trường Bộ mơn Hóa học tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể ban giám đốc, cán nhân viên Công ty cổ phần Viện máy dụng cụ công nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lời giúp đỡ mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận văn./ Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm 2020 Học viên Nguyễn Thùy Dung ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi Trích yếu luận văn vii Thesis abstract viii Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đÍch nghiên cứu Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Tổng quan ngành dệt nhuộm ô nhiễm môi trường 2.1.1 Lịch sử phát triển ngành dệt nhuộm 2.1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường ngành dệt nhuộm 2.2 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 2.2.1 Phương pháp hóa lí 2.2.2 Phương pháp sinh học 2.2.3 Phương pháp hóa học 2.3 Tổng quan phương pháp oxy hóa nâng cao xử lý nước thải dệt nhuộm 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Phân loại 10 2.3.3 Cơ sở lý thuyết trình Catazon 10 2.3.4 Sơ lược xúc tác Mn sử dụng q trình oxy hóa nâng cao 14 Phần Vật liệu phương pháp nghiên cứu 17 3.1 Đối tượng nghiên cứu 17 3.2 Phạm vi nghiên cứu 17 3.3 Nội dung nghiên cứu 17 3.4 Phương pháp nghiên cứu 17 3.4.1 Phương pháp kế thừa 17 iii 3.4.2 Các phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu bao gồm 17 3.4.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu 18 3.4.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 18 Phần Kết thảo luận 21 4.1 Tổng quan quy trình sản xuất đặc tính nước thải xí nghiệp dệt may nam thành 21 4.1.1 Giới thiệu xí nghiệp 21 4.1.2 Quy trình sản xuất 23 4.1.3 Nguồn gốc phát sinh đặc tính nước thải 26 4.2 Chế tạo vật liệu xúc tác MnO2/Al2O3 29 4.2.1 Sơ đồ quy trình chế tạo xúc tác MnO2/Al2O3 29 4.2.2 Đặc trưng vật liệu xúc tác MnO2/Al2O3 chế tạo 29 4.3 Khả xử lý chất màu hệ xúc tác mno2/al2o3 chế tạo đối tượng xanh methylene phịng thí nghiệm 33 4.3.1 Quy trình thử nghiệm 33 4.3.2 Kết khảo sát hàm lượng ozone 33 4.3.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý xanh methylene 34 4.3.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 38 4.3.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng xúc tác 40 4.4.1 Kết khảo sát đặc tính nước thải dệt nhuộm 41 4.4.2 Kết khảo sát khả xử lý nước thải dệt nhuộm hệ xúc tác MnO2/Al2O3 42 Phần Kết luận kiến nghị 46 5.1 Kết luận 46 5.2 Kiến nghị 46 Tài liệu tham khảo 48 Phụ lục 50 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tiêu thụ nước ngành dệt nhuộm Bảng 2.2 Dòng thải chất ô nhiễm nước thải ngành dệt Bảng 2.3 Thành phần nước thải dệt nhuộm Bảng 2.4 Các q trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng 10 Bảng 3.1 Các tiêu phương pháp phân tích thành phần nước thải 18 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật máy tạo ozone 19 Bảng 4.1 Đặc tính nước thải chất gây ô nhiễm nước thải 27 Bảng 4.2 Kết khảo sát hàm lượng ozone máy tạo ozone 33 Bảng 4.3 Kết đo mật độ quang dãy chuẩn xanh methylen 34 Bảng 4.4 Kết đo mật độ quang dãy chuẩn Pt-Co 35 Bảng 4.5 Kết khảo sát ảnh hưởng giá trị pH 36 Bảng 4.6 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý 39 Bảng 4.7 Kết khảo sát trường hợp có xúc tác không xúc tác 40 Bảng 4.8 Kết khảo sát khả xử lý độ màu theo khối lượng xúc tác 40 Bảng 4.9 Đặc tính nước thải dệt nhuộm xí nghiệp dệt may Nam Thành 41 Bảng 4.10 Hiệu xử lý độ màu vật liệu xúc tác đối tượng nước thải dệt nhuộm thực tế 42 v DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Con đường oxy hóa chất hữu O3 kết hợp với xúc tác 12 Hình 2.2 Cơ chế phản ứng bề mặt 13 Hình 2.3 Cơ chế phản ứng gốc tự ●OH 14 Hình 3.1 Sơ đồ lắp đặt xác định hàm lượng ozone 19 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thử nghiệm đánh giá khả xử lý độ màu nước thải thực 20 Hình 4.1 Hình ảnh xí nghiệp dệt may Nam Thành 21 Hình 4.2 Một số sản phẩm xí nghiệp dệt may Nam Thành 23 Hình 4.3 Sơ đồ quy trình sản xuất xí nghiệp dệt may Nam Thành 24 Hình 4.4 Sơ đồ quy trình chế tạo xúc tác 29 Hình 4.5 Kết X-ray mẫu vật liệu 30 Hình 4.6 Kết đo phổ tán xạ điện tử EDX mẫu vật liệu 31 Hình 4.7 Hình ảnh chụp SEM TEM mẫu vật liệu 32 Hình 4.8 Đồ thị đường chuẩn đường chuẩn xanh methylene 34 Hình 4.9 Dãy chuẩn xanh methylene 35 Hình 4.10 Đồ thị đường chuẩn Pt-Co 35 Hình 4.11 Dãy đo độ màu chuẩn 36 Hình 4.12 Hàm lượng Xanh Metylene theo pH thời gian 37 Hình 4.13 Độ màu xanh Metylene theo pH thời gian 37 Hình 4.14 Kết khảo sát khả xử lý hàm lượng độ màu xanhmetylene theo thời gian 39 Hình 4.15 Kết khảo sát khả xử lý hàm lượng độ màu xanhmetylene theo khối lượng xúc tác 41 Hình 4.16 Kết khảo sát khả xử lý độ màu, COD nước thải theo thời gian 43 Hình 4.18 Nước thải dệt nhuộm 45 Hình 4.19 Nước thải sau xử lý 45 vi TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Thùy Dung Tên Luận văn: Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác MnO2/Al2O3 - ứng dụng xử lý chất hữu nước thải dệt nhuộm Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8.44.03.01 Tên sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu - Chế tạo thành cơng hệ xúc tác MnO2/Al2O3 có khả xử lý chất hữu nước thải phương pháp oxy hóa - Ứng dụng hệ xúc tác MnO2/Al2O3 chế tạo để xử lý chất hữu mẫu nước thải dệt nhuộm Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp kế thừa - Các phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu: XRD, EDX, SEM, TEM, BET - Phương pháp phân tích chuẩn phịng thí nghiệm - Phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu - Phương pháp bố trí thí nghiệm + Chế tạo vật liệu xúc tác MnO2/Al2O3 + Thử nghiệm khả xử lý chất màu vật liệu xúc tác MnO2/Al2O3 đối tượng xanh methylene Kết kết luận Trong phạm vi nghiên cứu mình, đề tài nghiên cứu chế tạo thành cơng hệ xúc tác MnO2/Al2O3 phịng thí nghiệm có hoạt tính xúc tác cao, với thử nghiệm phịng thí nghiệm với xanh methylene nước thải thực Xí nghiệp Dệt may Nam Thành cho hiệu suất xử lý độ màu 98,23% COD 99,81% sau 30 phút, chất lượng nước sau xử lý đạt QCVN 13-MT:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải dệt nhuộm Hệ xúc tác MnO2/Al2O3 hệ xúc tác cho q trình oxy hóa nhờ tác nhân ozone cho hiệu cao xử lý nước thải nói chung xử lý nước thải dệt nhuộm nói riêng Tuy nhiên, nghiên cứu nước ta vật liệu xúc tác ứng dụng xúc tác xử lý nước thải dệt nhuộm chưa nhiều Do vậy, kết đề tài kỳ vọng định hướng nghiên cứu tương lai cho nghiên cứu phát triển vii THESIS ABSTRACT Master candidate: Nguyen Thuy Dung Thesis title: “Research on the synthesis MnO2/Al2O3 catalyst – applied to treatment organic compounds in textile wastewater” Major: Environmental Science Code: 8.44.03.01 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives: Manufactured successfully MnO2/Al2O3 catalyst system capable of handling organic chemicals in wastewater by oxidation method Application of MnO2/Al2O3 catalyst system manufactured to treat organic chemicals in textile wastewater Materials and Methods - Inheritance method - Method of materials structure analysis: XRD, EDX, SEM, TEM, BET,… - Laboratory analytical method - Methods of sampling and analysis - Experimental design method + Manufacture of MnO2/Al2O3 catalyst materials + Testing ability to handle pigments of MnO2/Al2O3 catalyst materials, methylene blue Main findings and conclusions In the scope of the study, the research has successfully manufactured the MnO2/Al2O3 catalytic system in the laboratory with high catalytic activity, and the laboratory tests with methylene blue and real wastewater of Nam Thanh Textile and Garment Enterprise has the efficiency of treating color at 98.23% and COD at 99.81%, the quality of treated water meets Circular No 13/2009/TT-BTNMT: National technical regulation on the effluent of textile industry MnO2/Al2O3 catalyst system is one of the catalyst systems for oxidation thanks to ozone agent for high efficiency in wastewater treatment of ưa in general and in textile wastewater treatment in particular However, our country's research on this catalyst material and its application in textile wastewater treatment are limited Therefore, the results in this thesis will be expected as a research orientation in the future for further developmental studies viii PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Theo Ngành dệt nhuộm phát triển từ lâu giới hình thành phát triển 100 năm nước ta Trong năm gần đây, nhờ sách đổi mở cửa Việt Nam có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân, 40 dự án liên doanh 100% vốn đầu tư nước tổ hợp hoạt động lĩnh vực dệt nhuộm Ngành dệt may thu hút nhiều lao động góp phần giải việc làm phù hợp với nước phát triển khơng có cơng nghiệp nặng phát triển mạnh nước Dệt nhuộm ngành công nghiệp phát triển mạnh nhận đầu tư nước Nhất điều kiện kinh tế thị trường mở cửa, dệt nhuộm trở thành ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Cơng nghiệp dệt đóng góp đáng kể vào kinh tế nhiều nước, bao gồm quy mô sản xuất từ nhỏ đến lớn toàn giới Ngành dệt nhuộm Việt Nam ngành phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghiệp có sản lượng xuất cao, kim ngạch xuất dệt may đạt 15 tỷ USD/năm Ngồi tác động tích cực đến kinh tế, hoạt động sản xuất ngành dệt nhuộm gây vấn đề mơi trường đáng quan tâm nước thải, khí thải… Q trình sản xuất ngành dệt nhuộm có đặc điểm tiêu thụ nhiều tài nguyên nước, nhiên liệu hàng loạt hóa chất chuỗi trình sản xuất sinh lượng lớn chất thải Những đề mơi trường có liên quan đến công nghiệp dệt hàng loạt vấn đề gắn liền với ô nhiễm nước việc xả thải khơng qua xử lý Nói tới ngành dệt nhuộm xí nghiệp nhà nước ta đau đầu vấn đề xử lý nước thải ngành Vì loại nước thải có khả gây ô nhiễm môi trường cao, nguồn nước thải phát sinh công nghệ dệt nhuộm từ công đoạn hồ sợi, rũ hồ, nấu tẩy, nhuộm hồn tất Trong nước thải dệt nhuộm có chất dễ phân giải vi sinh bột sắn dùng hồ sợi dọc chất khó phân giải vi sinh Polyvinyl axetat, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính chất dùng tẩy trắng vải Các loại vải sử dụng nhiều xơ sợi tổng hợp Polyester dùng nhiều thuốc nhuộm chất phụ trợ khó phân giải vi sinh, dẫn tới lượng chất Nhìn vào bảng kết biểu đồ thể hiệu suất xử lý độ màu nhận thấy rõ Đối với tất giá trị pH thử nghiệm, khả xử lý độ màu khoảng 10 phút diễn nhanh, tương ứng với hiệu suất xử lý đạt gần 76,67% Khoảng 20 phút đó, khả xử lý cao, nhiên so với giai đoạn khoảng 10 phút đầu chậm nhiều, hiệu suất xử lý tăng thêm khoảng 20,26% so với giai đoạn 10 phút đầu tiền Sau 30 phút khả xử lý chậm đường cong thể hiệu xử lý dần trở thành đường chạy ngang, cho thấy hiệu tăng thêm không đáng kể Như vậy, kết khảo sát cho thấy môi trường axit bazơ vật liệu có khả xử lý tốt dung dịch xanh methylene, điều giải thích theo chế sau: Trong mơi trường axit, phản ứng oxi hóa xảy q trình tự oxy hóa ozone diễn sau: O3  H   HO3* HO3*  HO*  O2 Trong Môi trường bazơ khả xử lý hệ xúc tác cao ozone tự oxy hóa mơi trường kiềm, ozone phản ứng với ion hidroxyl môi trường kiềm để tạo thành gốc hidroperoxit diễn sau: O3  OH   HO2*  O2  O2  HO2*  O3  OH * Đồng thời, môi trường kiềm, ozone tương tác với hệ xúc tác tạo gốc tự HO*, thúc đẩy cho phản ứng xảy nhanh hơn: MnO / Al O / OH  3O3  H 2O  23  2OH *  4O2 Như kết khảo sát cho thấy giá trị pH = 7,5 Khả xử lý vật liệu tương đối tốt, phù hợp với pH nước thải thực (pH=7,6) Do đó, chúng tơi lựa chọn pH = 7,5 để khảo sát yếu tố 4.3.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng thời điểm khác từ 10 phút đến 60 phút Cân 0,1g vật liệu xúc tác Thêm 100ml dung dịch xanh methylene (hàm lượng 300 mg/L), chỉnh đến pH=7,5 Sục ozone, với lưu lượng 2L/ phút Lấy mẫu sau 38 khoảng thời gian phút, 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút, 50 phút, 60 phút Các thí nghiệm lặp lại lần Bảng 4.6 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý Thời gian (phút) 10 20 30 40 50 60 Hàm lượng xanh methylene(mg/l) 300,00±0,00 64,44±5,91 8,13±0,21 0,78±0,10 0 Độ màu (Pt-Co) 6024,52±0,00 2060,18±92,15 1033,27±80,39 140,12±9,89 43,05±3,66 22,81±1,90 4,46±0,41 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý xanh methylene cho thấy hàm lượng xanh methylene giảm nhanh theo thời gian phản ứng, đặc biệt khoảng thời gian 10 phút Sau khoảng 30 phút với hệ phản ứng có xúc tác xử lý 99,74% lượng xanh methylene có mẫu phản ứng Sau 60 phút khảo sát, độ màu lại 4,46 Pt-Co, hiệu suất xử lý đạt 99,92% Hình 4.14 Kết khảo sát khả xử lý hàm lượng độ màu xanhmetylene theo thời gian Trong nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng tới khả xử lý độ màu hệ xúc tác, nhóm nghiên cứu tiến hành nghiên cứu đánh giá so sánh thêm trường hợp có xúc tác khơng có xúc tác Kết so sánh đưa bảng sau: 39 Bảng 4.7 Kết khảo sát trường hợp có xúc tác không xúc tác Thời gian (phút) 10 20 30 40 50 60 Trường hợp có xúc tác Hàm lượng Xanh methylene (mg/l) 300,00±0 64,44±4,90 8,13±0,43 0,78±0,12 0 Trường hợp khơng có xúc tác Hàm lượng Xanh methylene 300,00±0 274,36±21,39 249,83±20,83 210,25±11,09 171,51±13,23 156,84±12,15 147,83±12,78 Từ kết thu cho thấy khoảng thời gian khảo sát (0-60 phút) tăng thời gian phản ứng hàm lượng chất hữu dung dịch xanh methylene giảm dần Với q trình xử lý khơng có xúc tác, q trình oxi hóa xảy ozone tự phân hủy nước, phản ứng xảy chậm Sau 60 phút xử lý, hàm lượng COD giảm dần từ 300 mg/l xuống cịn 147,83 mg/l Khi có mặt xúc tác MnO2/Al2O3, chất xúc tác giúp cho trình hình thành gốc tự HO* nhanh hơn, tốc độ phản ứng xảy nhanh, sau 10 phút hiệu xử lý đạt 78,52 %, sau 30 phút đạt 99,74% sau 60 phút xử lý hoàn toàn lượng xanh methylene mẫu nghiên cứu Như vậy, hệ xúc tác MnO2/Al2O3 đóng vai trị quan trọng trình tạo gốc tự phản ứng catazon, thúc đẩy cho phản ứng xảy nhanh Chọn thời gian 30 phút thời gian tối ưu để tiến hành khảo nghiệm 4.3.5 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng xúc tác Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chất xúc tác tới trình xử lý ta cân tương ứng khối lượng vật liệu 0,01g; 0,05g; 0,1g 0,2g; 0,3g; 0,4g 0,5g Thêm 100ml dung dịch xanh methylene (hàm lượng 300 mg/L), chỉnh đến pH 7.5 Sục ozone, với lưu lượng 2L/ phút Lấy mẫu sau 30 phút Các thí nghiệm lặp lại lần Bảng 4.8 Kết khảo sát khả xử lý độ màu theo khối lượng xúc tác Khối lượng Hàm lượng xanh methylene sau xúc tác (g) phản ứng (mg/l) 0,01 185,48±13,74 0, 05 110,67±8,05 0,1 0,78±0,06 0,2 0,3 0,4 40 Độ màu (Pt-Co) 5019,51±299,74 3904,88±233,24 139,72±9,68 61,38±4,78 28,83±1,75 10,64±0,84 0,5 0,75±0,07 Hình 4.15 Kết khảo sát khả xử lý hàm lượng độ màu xanhmetylene theo khối lượng xúc tác Xúc tác có tác dụng ban đầu tạo thành gốc tự để phản ứng xảy nhanh hơn, tăng hiệu xử lý chất hữu nước Khi tăng hàm lượng xúc tác, tốc độ xử lý tăng, Với hàm lượng xúc tác 0,01g/100ml dung dịch thí nghiệm, hiệu xử lý đạt 38,17% sau 30 phút, nhiên với hàm lượng xúc tác 0,1g/ 100ml dung dịch thí nghiệm, hiệu xử lý đạt 99,74% Do vậy, lựa chọn tỷ lệ xúc tác 0,1g/ 100ml tỷ lệ tối ưu để khảo sát mẫu nước thải dệt nhuộm 4.4 Kết khảo sát đặc tính nước thải dệt nhuộm 4.4.1 Kết khảo sát đặc tính nước thải dệt nhuộm Khảo sát đặc tính nước thải xí nghiệp dệt may Nam Thành bao gồm giá trị pH, độ màu nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) Kết khảo sát đặc tính nước thải đầu vào thử nghiệm đưa bảng sau: Bảng 4.9 Đặc tính nước thải dệt nhuộm Xí nghiệp Dệt may Nam Thành STT Chỉ tiêu Đơn Đợt Đợt phân tích vị Giá trị pH 7,7 7,5 Độ màu Pt-Co 5842,61 5706,70 COD mg/L 307,42 298,66 Đợt 1: Lấy mẫu ngày 9/9/2019 Đợt 2: Lấy mẫu ngày 16/9/2019 41 Cột B, QCVN 13MT:2015/BTNMT 7,6 5,5-9 5914,35 150 311,03 150 Đợt Đợt 3: Lấy mẫu ngày 23/9/2019 Như bảng đặc tính nước thải dệt nhuộm Xí nghiệp Dệt may Nam Thành cho thấy, chất lượng nước có tiêu độ màu COD vượt giá trị cột B, QCVN 13-MT: 2015/BTNTM: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải dệt nhuộm 41 lần 3,2 lần Như vậy, nước thải dệt nhuộm sở Nam Thành có chứa hàm lượng chất hữu nước thải cao Cần có biện pháp xử lý phù hợp trước thải môi trường 4.4.2 Kết khảo sát khả xử lý nước thải dệt nhuộm hệ xúc tác MnO2/Al2O3 Quá trình thử nghiệm tiến hành bình phản ứng Trong đó, nước thải dệt nhuộm lấy từ Xí nghiệp Dệt may Nam Thành, lượng ozone cố định 2L/phút, khối lượng xúc tác bổ sung 0,1g/100mL, giá trị pH giữ nguyên giá trị pH nước thải thực thời gian phản ứng 30 phút (trong trình thực nghiệm tiến hành mở rộng khoảng thời gian xử lý từ 0-60 phút nhằm đánh giá tốt trình xử lý Kết thử nghiệm đánh giá khả xử lý độ màu nước thải thực đưa bảng đây: Bảng 4.10 Hiệu xử lý độ màu vật liệu xúc tác đối tượng nước thải dệt nhuộm thực tế Thời gian phản ứng (phút) 10 20 30 40 50 60 Thời gian phản ứng (phút) 10 20 30 40 Độ màu Độ màu (Pt-Co) 5914,35±0,00 1206,49±83,07 211,29±14,05 73,58±5,15 16,71±1,51 9,02±0,49 2,61±0,19 Hiệu suất xử lý (%) 79,60±1,41 96,43±0,24 98,76±0,09 99,72±0,03 99,85±0,01 99,96±0,01 COD (mg/L) 311,03±0,00 48,13±2,92 1,92±0,13 0,15±0,03 Hàm lượng COD Hiệu suất xử lý (%) 84,53±0,94 99,38±0,04 99,95±0,01 100 42 50 60 0 100 100 Hình 4.16 Kết khảo sát khả xử lý độ màu, COD nước thải theo thời gian Hình 4.17 Hiệu suất xử lý độ màu, COD nước thải theo thời gian Qua bảng kết biểu đồ cho thấy, trình xử lý nước thải thực phù hợp với kết khảo nghiệm trước xanh methylene Trong khoảng 10 phút hiệu xử lý đạt tới 79,60%, sau 20 phút hiệu xử lý đạt 96,43% nhiên giá trị độ màu lại (211,29 Pt-Co) cao giá trị cho phép so với giá trị cột B, QCVN 13-MT:2015/BTNMT Sau 30 phút hiệu xử lý đạt 98,76% giá trị độ màu ngưỡng cho phép theo QCVN 13MT:2015/BTNTM, nhiên khoảng thời gian từ 20 tới 30 phút tốc độ xử lý màu giảm so với khoảng thời gian trước đó, giá trị phù hợp với khảo nghiệm trước Sau 30 phút hiệu xử lý tăng 43 đường cong hiệu xử lý gần song song với trục hồnh đồ thị Do đó, thấy, với giá trị 30 phút sau xử lý chất lượng nước đảm bảo giá trị đầu theo QCVN 13-MT:2015/BTNMT tiêu độ màu Ngoài ra, trình nghiên cứu, tiến hành khảo nghiệm thêm hiệu xử lý thông số COD Qua biểu biểu đồ thể tương quan hiệu xử lý độ màu COD nước thải thực, ta nhìn thấy rõ đồng dạng hai đường cong hiệu xử lý độ màu COD Điều này, phần cho thấy thành phần gây độ màu nước thải dệt nhuộm thành phần hữu Các thành phần tạo màu vơ có thành phần khơng đáng kể Cũng tương tự xu hướng diễn biến tiến trình xử lý độ màu, hiệu xử lý COD tăng nhanh giai đoạn 10 phút đầu tiên, với hiệu xử lý đạt 84,53%, sau giảm dần khoảng từ 10-20 phút, với mức tăng thêm hiệu xử lý đạt 99,38% Sau 30 phút đường cong hiệu xử lý gần song song với đương cong hiệu xử lý độ màu trục hoành đồ thị, chứng tỏ hiệu suất xử lý tăng gần không đáng kể Tuy nhiên, khác với giá trị độ màu, sau khoảng 20 phút xử lý đầu tiên, giá trị COD (1,92 mg/L) thấp giá trị cho phép theo giá trị cột B, QCVN 13-MT:2015/BTNMT (150 mg/L) 44 Hình 4.18 Nước thải dệt nhuộm Hình 4.19 Nước thải sau xử lý 45 Phần Kết luận kiến nghị 5.1 KẾT LUẬN Trong phạm vi nghiên cứu mình, đề tài nghiên cứu chế tạo thành cơng hệ xúc tác MnO2/Al2O3 phịng thí nghiệm có hoạt tính xúc tác cao, với thử nghiệm phịng thí nghiệm với xanh methylene nước thải thực Xí nghiệp Dệt may Nam Thành Vật liệu xúc tác MnO2/Al2O3 chế tạo từ nguyên liệu ban đầu muối hòa tan, kết cho thấy vật liệu có mức độ tinh cao thể cao MnO Trong xúc tác hàm lượng Al khoảng 25,21%, Mn khoảng 20,90% có cấu trúc hạt nhỏ mịn, kích thước trung bình 0,5-1µm Thí nghiệm xử lý xanh methylene ta có yếu tố tác động đến trình oxi hóa xúc tác là: pH, thời gian hàm lượng xúc tác Từ thí nghiệm ta có rút thông số chuẩn là: pH=7.5, thời gian 30p nồng độ xúc tác 0,1g/100ml để tiến hành khảo sát khả xử lý hệ xúc tác chất xanh methylene Khi tiến hành ứng dụng xử lý nước thải thực với hệ xúc tác MnO2/Al2O3 cho hiệu suất xử lý độ màu 98,23%, COD 99,81% sau 30 phút, chất lượng nước sau xử lý đạt QCVN 13-MT:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải dệt nhuộm Hệ xúc tác MnO2/Al2O3 hệ xúc tác cho trình oxy hóa nhờ tác nhân ozone cho hiệu cao xử lý nước thải nói chung xử lý nước thải dệt nhuộm nói riêng Tuy nhiên, nghiên cứu nước ta vật liệu xúc tác ứng dụng xúc tác xử lý nước thải dệt nhuộm chưa nhiều Do vậy, kết đề tài kỳ vọng định hướng nghiên cứu tương lai cho nghiên cứu phát triển 5.2 KIẾN NGHỊ Do hạn chế mặt thời gian nên đề tài nhiều vấn đề liên quan đến điều kiện khảo sát xúc tác, q trình cố định xúc tác, triển khai cơng nghệ áp dụng sở sản xuất Để tiếp tục phát triển nghiên cứu, tơi có số kiến nghị sau: - Tiếp tục nghiên cứu, khảo nghiệm điều kiện xử lý xúc tác với đối tượng chất hữu khác phịng thí nghiệm - Triển khai ứng dụng hệ xúc tác xử lý chất hữu nguồn thải thực tế 46 - Khảo nghiệm dạng xúc tác, phối kết hợp chất mang để thuận tiện sử dụng thực tiễn - Khảo sát hiệu xử lý hệ xúc tác đối tượng nước thải chứa chất hữu khác 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo cáo môi trường 2003 Tổng công ty dệt may Việt Nam Centema (2010) Sản xuất xanh ngành dệt may Cơ sở lý thuyết q trình oxy hóa nâng cao - http://moitruongxuyenviet.com/ Dệt nhuộm – Tiềm ẩn nỗi lo mơi trường: Các dự án dệt, nhuộm bị từ chối https://baotainguyenmoitruong.vn/ Hisahiro Einaga cộng (2004) Xử lý benzen ozon với xúc tác MnO2/Al2O3 Nguyễn Phương Thảo (2019) Luận án tiến sỹ: Nghiên cứu xử lý phenol nước thải trình luyện cốc phương pháp ozon hóa kết hợp xúc tác Nguyễn Thanh Ngân (2014) Công nghệ xử lý nước thải ngành dệt may - Những kinh nghiệm từ thực tiễn - Tạp chí Mơi trường, số 10/2014 Nguyễn Thị Hồng Mai (2011) “Ngành dệt may Việt Nam 10T’2011”, báo cáo cập nhập ngành Nguyễn Thị Hồng Hạnh (2017) Chế tạo hệ xúc tác MnO2/Al2O3 ứng dụng xử lý chất hữu nước thải chăn ni sau biogas, Tạp chí nơng nghiệp Nhà máy Nam Thành (2018) Báo cáo môi trường Những tác động ngành công nghiệp dệt nhuộm đến môi trường sống (2017) http://ecoclean.com.vn/ Quy trình sản xuất vải dệt kim (2015) - http://midatex.com.vn/ Quy trình sản xuất vải dệt kim (2015): http://midatex.com.vn/ R Andreozzi cộng (1996) Sử dụng MnO2 làm chất xúc tác dị thể cho trình ozon hố axit oxalic Roberto Rosal cộng (2010) Nghiên cứu xử lý thuốc diệt cỏ atrazine and linuron ozon với xúc tác MnOx/Al2O3 and MnOx/SBA-15 Tài liệu sản xuất ngành dệt nhuộm, Bộ Công Thương Ths Phạm Văn Liên (2020) Ưu tiên phát triển công nghệ ngành dệt, nhuộm Việt Nam - http://tapchicongthuong.vn/ Tổng quan ngành dệt nhuộm Công ty cổ phần thường mại – dịch vụ công nghệ môi trường Bách Khoa Trần Mạnh Trí Trần Mạnh Trung (2006) Các trình oxy hóa nâng cao xử lý nước nước thải NXB khoa học kĩ thuật, Hà Nội 48 Trung tâm xúc tiến thương mại đầu tư nước Tài liệu nghiên cứu ngành hàng dệt may Việt Nam (2007) NXB Thương mại Thành phố Hồ Chí Minh Trung tâm xúc tiến thương mại đầu tư nước Tài liệu nghiên cứu ngành hàng dệt may Việt Nam (2007) NXB Thương mại Thành phố Hồ Chí Minh 49 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM, CHẾ TẠO VẬT LIỆU XÚC TÁC Xanh metylen trước sau xử lý Các mẫu Xanh metylen 50 Dung dịch xanh metylen 51 Thử nghiệm phịng thí nghiệm với xúc tác dạng bột 52