Nghiên cứu biến tính vỏ trấu bằng sắt (iii) cho quá trình oxy hóa nâng cao loại bỏ phẩm màu

LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp, trƣớc hết em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa QLTNR&MT, thầy cô Trung Tâm phân tích mơi trƣờng Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, tạo điều kiện giúp đỡ để em thực tốt đề tài khóa luận Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS.Vũ Huy Định ThS Đặng Thế Anh, ngƣời định hƣớng, khuyến khích, dẫn giúp đỡ em xuyên suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp Trong q trình thực đề tài, ngồi giúp đỡ giáo viên nỗ lực thân, em nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình bạn bè ngƣời thân gia đình Mặc dù cố gắng nhƣng thời gian có hạn thân cịn nhiều hạn chế mặt chun mơn thực tế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc góp ý thầy giáo bạn bè để đề tài đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 11 tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực Vi Văn Danh MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Ảnh hƣởng chất lƣợng nƣớc đến môi trƣờng sống 1.2 Nƣớc thải dệt nhuộm 1.3 Thành phần đặc tính nƣớc thải dệt nhuộm 1.3.1 Đặc tính nƣớc thải dệt nhuộm 1.3.2 Thành phần nƣớc thải dệt nhuộm 1.4 Tác hại nƣớc thải dệt nhuộm 1.5 Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng Việt Nam 10 1.6 Phƣơng pháp xử lý hợp chất azo nƣớc thải dệt nhuộm 14 1.6.1 Các phƣơng pháp hóa lý 14 1.6.2 Các phƣơng pháp sinh học 17 1.6.3 Các phƣơng pháp điện hóa 17 1.6.4 Các phƣơng pháp hóa học 18 1.7 Nguồn gốc phái sinh vỏ trấu 23 1.7.1 Đặc điểm vỏ trấu 24 1.7.2 Ứng dụng vỏ trấu 25 CHƢƠNG : NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 30 2.1.1.Mục tiêu tổng quan 30 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 30 2.2 Nội dung nghiên cứu 30 2.3 Đối tƣợng nghiên cứu 30 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 32 i 2.4.1.Phƣơng pháp biến tính than trấu 32 2.4.2 Nghiên cứu sử dụng than vỏ trấu cho quy trình phân hủy phẩm màu hữu 33 2.4.3.Phƣơng pháp sử dụng kính hiển vi điện tử quét SEM 33 2.4.4.Phƣơng pháp xử lý số liệu 33 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Kết than trấu sau biến tính 35 3.2 Xây dựng đƣờng chuẩn dung dịch phẩm nhuộm 38 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới hoạt tính xúc tác xử lý phẩm màu RY 160 than trấu biến tính 41 3.4 Khảo sát khả sử dụng than vỏ trấu biến tính cho q trình oxi hóa nâng cao xử lý phẩm màu khác 44 3.5 Khả tái sử dụng xúc tác 45 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 51 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Đặc tính nƣớc thải số sở dệt nhuộm Hà Nội Bảng 2: Các chất nhiễm đặc tính nghành dệt nhuộm Bảng 3: Điện oxi hóa số tác nhân oxi hóa mạnh môi trƣờng lỏng 19 Bảng 1: Tên gọi công thức cấu tạo phẩm màu 31 Bảng 1: Bảng thành phần nguyên tố có than trấu sau biến tính 37 Bảng 2: Phƣơng trình đƣờng chuẩn phẩm màu 41 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Các trình hình thành gốc hydroxyl 20 Hình 1: Quy trình tạo vật liệu xúc tác từ than trấu 32 Hình 3.1: Ảnh SEM mẫu than trấu sau biến tính 36 Hình 2: Phổ EDX mẫu than trấu sau biến tính 37 Hình 3: Tƣơng quan độ hấp thụ quang nồng độ phẩm RY 160 38 Hình 4: Đƣờng chuẩn phẩm màu DR 239 39 Hình 5: Đƣờng chuẩn phẩm màu DB 119 39 Hình 6: Đƣờng chuẩn phẩm màu DR 224 40 Hình 7: Đƣờng chuẩn phẩm màu AR 23 40 Hình 8: Ảnh hƣởng hàm lƣợng xúc tác tới hiệu suất xử lý 42 Hình 9: Ảnh hƣởng nhiệt độ nung tới hiệu suất xử lý 43 Hình 10: Ảnh hƣởng thời gian nung tới hiệu suất xử lý 44 Hình 11: Áp dụng kỹ thuật với phẩm màu khác 45 Hình 12: Khả tái sử dụng vật liệu than biến tính 46 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng anh Tên tiếng việt EDX Engery dispersive X-ray spectroscopy Phổ tán xạ lƣợng tia X SEM Scanning electron Kính hiển vi điện tử quét microscope RY 160 Reactive Yellow 160 Màu vàng DB 199 Direct Blue 199 Màu xanh da trời DR 239 Direct Red 239 Màu đỏ sen DR 224 Direct Red 224 Phẩm màu đỏ cờ AR 23 C.I Acid Red 23 Màu đỏ vang v ĐẶT VẤN ĐỀ Công công nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc đã, tiếp tục đem đến đổi thay kỳ diệu chất lƣợng đời sống ngƣời Tuy nhiên, với tình trạng nhiễm mơi trƣờng sản xuất công nghiệp vấn đề đáng báo động, làm ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng sinh thái, đời sống sinh hoạt ngƣời Một nguồn thải đáng ý nƣớc thải nghành dệt nhuộm, nƣớc thải dệt nhuộm chứa thuốc nhuộm hoạt tính Đó nguồn thải chứa chất hữu khó phân hủy sinh học phổ biến Với dây chuyền công nghệ phức tạp, bao gồm nhiều công đoạn sản xuất khác nên nƣớc thải sau sản xuất dệt nhuộm chứa nhiều loại hợp chất hữu độc hại, đặc biệt công đoạn tẩy trắng nhuộm màu Việc tẩy, nhuộm vải thuốc nhuộm khác nhƣ thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hồn ngun, thuốc nhuộm phân tán khiến cho lƣợng nƣớc thải chứa nhiều chất ô nhiễm khác (chất tạo màu, chất bền màu Bên cạnh lợi ích chất tạo màu họ azo cơng nghiệp dệt nhuộm, tác hại khơng nhỏ đƣợc thải vào mơi trƣờng Gần nhà nghiên cứu phát tính độc hại nguy hiểm hợp chất họ azo môi trƣờng sinh thái ngƣời đặc biệt loại thuốc nhuộm có khả gây ung thƣ cho ngƣời sử dụng sản phẩm Việt Nam quốc gia truyền thống lúa nƣớc nên phế phẩm nông nghiệp hàng năm thải môi trƣờng nhiều, sản phẩm thu đƣợc từ lúa thóc Sau xát bỏ lớp vỏ ngồi thu đƣợc sản phẩm gạo phụ phẩm cám trấu Vỏ trấu có nhiều Đồng sông Cửu Long Đồng sông Hồng, vùng trồng lúa lớn nƣớc Chúng thƣờng không đƣợc sử dụng hết nên phải đem đốt đổ xuống sông suối để tiêu hủy Theo khảo sát, lƣợng vỏ trấu thải Đồng sông Cửu Long khoảng triệu tấn/năm, nhƣng khoảng 10% số đƣợc sử dụng Hiện phƣơng pháp sử dụng vỏ trấu biến tính cho q trình oxi hóa nâng cao loại bỏ phẩm màu hƣớng triển vọng tận dụng đƣợc phế phẩm nơng nghiệp,giảm thiểu đƣợc chi phí vật liệu CHƢƠNG : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Ảnh hƣởng chất lƣợng nƣớc đến môi trƣờng sống Nƣớc khởi nguồn cho sống, nƣớc trong nhu cầu khơng thể thiếu với lồi sinh vật kể ngƣời Chất lƣợng môi trƣờng nƣớc ảnh hƣởng trực tiếp lên sức khỏe nhƣ sống loài Hiện nhu cầu sống dần bị đe dọa nghiêm trọng Bên cạnh lƣợng nƣớc bị thâm hụt sử dụng nƣớc bừa bãi khơng mục đích chất lƣợng nƣớc suy giảm trầm trọng, mà nguyên nhân ý thức ngƣời Hằng ngày lƣợng lớn nƣớc thải đƣợc xả trực tiếp gián tiếp ngồi mơi trƣờng mà chƣa qua xử lý gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nƣớc Hậu trƣớc tiên gây cân sinh thái, số loài sinh vật bị tuyệt chủng khơng thích nghi với nguồn nƣớc bị nhiễm Tiếp đến ảnh hƣởng đến ngƣời Nƣớc bị nhiễm gây bệnh: da liễu, đƣờng ruột…Chính nhiễm nguồn nƣớc dần hủy hoại môi trƣờng sống ngƣời sinh vật Thực trạng ô nhiễm môi trƣờng làng nghề nƣớc thải dệt nhuộm gây vấn đề khiến nhà nƣớc làng nghề dệt nhuộm đau đầu tác hại nƣớc thải dệt nhuộm làng nghề đến sức khỏe ngƣời nhƣ kinh tế - xã hội lớn Vì đặc trƣng ngành dệt nhuộm sử dụng nhiều nƣớc, hóa chất nhƣ thuốc nhuộm nên thành phần chất ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm đa dạng khó xử lý Các tạp chất tự nhiên đƣợc tách từ sợi vải, chất bẩn, dầu, sáp, hợp chất chứa nitơ, pectin (trong trình nấu tẩy), chuội tơ hóa chất (sử dụng quy trình xử lý vải nhƣ hồ tinh bột, NaOH, H2SO4, HCl, Na2CO3,) loại thuốc nhuộm, chất tẩy giặt Khoảng 10 30% lƣợng thuốc nhuộm hóa chất sử dụng bị thải với nƣớc thải [11] Hậu chung tình trạng nhiễm nƣớc tỉ lệ ngƣời mắc bệnh cấp mạn tính liên quan đến nhiễm nƣớc nhƣ viêm màng kết, tiêu chảy, ung thƣ… ngày tăng Ngƣời dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày mắc nhiều loại bệnh tình nghi dùng nƣớc bẩn sinh hoạt Ngồi nhiễm nguồn nƣớc cịn gây tổn thất lớn cho ngành sản xuất kinh doanh, hộ nuôi trồng thủy sản Các nghiên cứu khoa học cho thấy, sử dụng nƣớc nhiễm asen để ăn uống, ngƣời mắc bệnh ung thƣ thƣờng gặp ung thƣ da Ngồi ra, asen cịn gây nhiễm độc hệ thống tuần hồn uống phải nguồn nƣớc có hàm lƣợng asen 0,1mg/l Vì vậy, cần phải xử lý nƣớc nhiễm asen trƣớc dùng cho sinh hoạt ăn uống Ngƣời nhiễm chì lâu ngày mắc bệnh thận, thần kinh, nhiễm amoni, nitrat, nitrit gây mắc bệnh xanh da, thiếu máu, gây ung thƣ Metyl tert-butyl ete (MTBE) chất phụ gia phổ biến khai thác dầu lửa có khả gây ung thƣ cao Nhiễm natri gây bệnh cao huyết áp, bệnh tim mạch, lƣu huỳnh gây bệnh đƣờng tiêu hoá Kali, cadimi gây bệnh thoái hoá cột sống, đau lƣng Hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt trùng, diệt cỏ, thuốc kích thích tăng trƣởng, thuốc bảo quản thực phẩm, phốt pho… gây ngộ độc, viêm gan, nôn mửa Tiếp xúc lâu dài gây ung thƣ nghiêm trọng quan nội tạng Chất tẩy trắng Xenon peroxide, sodium percarbonate gây viêm đƣờng hô hấp, oxalate kết hợp với calcium tạo calcium oxalate gây đau thận, sỏi mật Vi khuẩn, ký sinh trùng loại nguyên nhân gây bệnh đƣờng tiêu hóa, nhiễm giun, sán Kim loại nặng loại: Titan, Sắt, chì, cadimi, asen, thuỷ ngân, kẽm gây đau thần kinh, thận, hệ tiết, viêm xƣơng, thiếu máu.[11] 1.2 Nƣớc thải dệt nhuộm Nƣớc thải dệt nhuộm chất hữu khó phân hủy sinh học hợp chất đa vòng mạch dài, chứa liên kết bền vững, vi sinh vật khó phá vỡ đồng hóa q trình phân hủy, chuyển hóa Chúng bền vững mơi trƣờng, có khả phát tán rộng, tích lũy sinh học hệ sinh thái cạn dƣới nƣớc, gây nguy hại nghiêm trọng cho môi trƣờng, sinh thái, nhiều loại thủy sinh ngƣời khả hấp phụ cao vật liệu sau biến tính thơng thƣờng oxit silic bền có tính hấp phụ lớn 3.2 Xây dựng đƣờng chuẩn dung dịch phẩm nhuộm Đƣờng chuẩn phụ thuộc cƣờng độ hấp thụ bƣớc sóng hấp thụ cực đại λmax = 421 nm vào nồng độ phẩm màu RY 160 đƣợc biểu biễn hình 3.3: Độ hấp thụ quang 2,5 1,5 0,5 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Nồng độ C (g/l) Hình 3.3: Tương quan độ hấp thụ quang nồng độ phẩm RY 160 bước sóng 421 nm Từ kết xây dựng, tƣơng quan nồng độ phẩm màu độ hấp thụ quang theo mối quan hệ tuyến tính cho kết cao, R2 = 0.9981, chứng tỏ khoảng nồng độ khảo sát, RY 160 tuân theo định luật Lambe-Beer Phƣơng trình đƣờng thẳng đƣợc sử dụng để xác định nồng độ RY 160 q trình xử lí màu (C) biết độ hấp thụ quang (Abs) theo công thức: ) (3.1) Các kết khảo sát độ hấp thụ quang theo nồng độ DB 119, DR 239, DR 224 Red 23 nồng độ khác đƣợc thể hình 3.3, 3.4, 3.5 3.6 dƣới : 38 3,5 Độ hấp thụ quang 2,5 1,5 0,5 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Nồng độ C (g/l) Hình 3.4: Đường chuẩn phẩm màu DR 239 3,5 Độ hấp thụ quang 2,5 1,5 0,5 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 Nồng độ C (g/l) Hình 3.5: Đường chuẩn phẩm màu DB 119 39 0,06 3,5 Độ hấp thụ quang 2,5 1,5 0,5 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 Nồng độ C (g/l) Hình 3.6: Đường chuẩn phẩm màu DR 224 1,4 Độ hấp thụ quang 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,02 0,04 0,06 Nồng độ C(g/L) Hình 3.7: Đường chuẩn phẩm màu AR 23 Tƣơng tự với cách xây dựng đƣờng chuẩn phẩm màu vàng RY160, ta xây dựng đƣờng chuẩn nồng độ độ hấp thụ quang phẩm màu lại Kết đƣợc liệt kê bảng 3.1, cho thấy khoảng nồng độ khảo sát, dung 40 dịch phẩm màu tuân theo định luật Lambe-Beer, ta sử dụng phƣơng trình liên hệ nồng độ phẩm màu C (g/L) độ hấp thụ quang Abs để xác định nồng độ phẩm màu biết độ hấp thụ quang ngƣợc lại : Bảng 3.2: Phương trình đường chuẩn phẩm màu Phẩm màu AR 23 DR 224 DB 119 DR 239 RY 160 Phƣơng trình đƣờng chuẩn (hồi quy tuyến tính) y = 27,386x + 0,005 R² = 0,9999 y = 36,855x + 0,0101 R² = 0,9866 y = 54,654x - 0,0431 R² = 0,9971 y = 32,627x - 0,0343 R² = 0,9993 y = 27,604x + 0,0421 R² = 0,9981 Phƣơng trình liên hệ C Abs (g/L) 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới hoạt tính xúc tác xử lý phẩm màu RY 160 than trấu biến tính a) Ảnh hưởng lượng muối xúc tác Fe(NO3)3.9H2O Trong phản ứng Fenton dị thể, hiệu suất xử lý ảnh hƣởng mạnh hàm lƣợng xúc tác sử dụng, than trấu sau biến tính đƣợc khảo sát hàm lƣợng khác 0,5g, 1,0g 1,5g điều kiện cố định pH = 2, nồng độ hydropeoxit 48,96 mM, nồng độ RY 160 = 0,05g/L thể tích dung dịch khảo sát 200 mL thời gian 60 phút 41 100% 90% Hiệu suất % 80% 94% 78% 70% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,5 1,5 Fe(NO3)3.9H2O Hình 3.8: Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác tới hiệu suất xử lý ([RY 160] = 0,05 g/L; [H2O2] = 48,96 mM; pH = 2) Kết thực nghiệm hình cho thấy lƣợng muối sử dụng có ảnh hƣởng tới hiệu xử lý, hàm lƣợng xúc tác sử dụng tăng từ 0,5g lên 1,0g hiệu suất xử lý RY 160 giảm từ 78% xuống 70,2%, tăng hàm lƣợng xúc tác lên 1,5g hiệu suất xử lý tăng lên 93,6% Điều giải thích qua phản ứng nhƣ sau: C-Fe2O3 + 6H+ → C-2Fe3+ + 3H2O C-Fe3+ + H2O2 → C-Fe(OOH)2+ + H+ C-Fe(OOH)2+ → C-Fe2+ + HO2● C-Fe2+ + H2O2 → C-Fe3+ + HO− + HO● Từ kết hình cho thấy hiệu suất đạt cao mức 93,6% mức hàm lƣợng xúc tác 1,5(g)Fe3+(NO3)3.9H2O/10(g) vỏ trấu Đây kết tốt lƣợng muối khác nhau, để đánh giá tổng thể, chọn đƣợc hàm lƣợng sắt thêm vào tối ƣu cần khảo sát thêm lƣợng muối biến động b) Ảnh hưởng nhiệt độ nung Trong phản ứng Fenton dị thể, hiệu suất xử lý ảnh hƣởng mạnh nhiệt độ nung, than trấu đƣợc nung mức nhiệt độ 3000C, 4000C, 5000C điều 42 kiện khảo sát pH = 2, nồng độ hydropeoxit 48,96 mM, nồng độ RY 160 0,05g/L thể tích dung dịch khảo sát 200 mL 100% 94% 90% 80% 70% Hiệu suất % 70% 60% 50% 40% 38% 30% 20% 10% 0% 300° 400° 500° Nhiệt độ nung Hình 3.9: Ảnh hưởng nhiệt độ nung tới hiệu suất xử lý ([RY 160] = 0,05g/L; [H2O2] = 48,96 mM; pH = 2) Kết hình cho thấy hiệu xử lý RY 160 tăng nhiệt độ nung tăng, hiệu suất xử lý tăng dần theo thời gian nung nhiệt độ nung 300°C hiệu suất xử lý đạt 37,6%, nhiệt độ nung tăng lên 500°C hiệu suất tăng lên rõ rệt đạt 93,6% Điều giải thích nung vật liệu nhiệt độ cao làm thay đổi cấu trúc vật liệu tạo khả hấp thụ tốt hơn, chuyển từ muối sắt thành oxi sắt có hoạt tính xúc tác cao Nhƣ hình 3.8 hiệu suất xử lý cao đạt 93,6% nhiệt độ nung 500°C, nhiệt độ nung có hiệu suất tối ƣu đƣợc chọn 500°C c) Ảnh hưởng thời gian nung Trong phản ứng Fenton dị thể, hiệu suất xử lý ảnh hƣởng mạnh thời gian nung độ nung, than trấu đƣợc nung mức thời gian giờ, giờ, điều kiện khảo sát pH = 2, nồng độ hydropeoxit 48,96 mM, nồng độ RY 160 0,05g/L thể tích dung dịch khảo sát 200 mL 43 100% 94% 90% 80% 090% 074% Hiệu suất % 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1h 2h 3h Thời gian nung Hình 3.10: Ảnh hưởng thời gian nung tới hiệu suất xử lý ([RY 160] = 0,05g/L; [H2O2] = 48,96 mM; pH = 2) Kết hình cho thấy thời gian nung vật liệu có ảnh hƣởng đến hiệu xử lý phẩm màu RY 160, hiệu suất xử lý thấp thời gian nung đạt 73,8% hiệu suất đạt cao thời gian nung với hiệu suất xử lý 93,6%, điều giải thích nung vật liệu thời gian phù hợp tạo cho cấu trúc vật liệu tốt để đạt hiệu suất cao xử lý phẩm màu, thời gian nung hiệu suất xử lý giảm xuống cịn 89,6%, thấy nung vật liệu thời gian dài hiệu suất xử lý bị giảm xuống, với hiệu suất xử lý cao đạt 93,6% thời gian nung thời gian nung vật liệu phù hợp đƣợc chọn 3.4 Khảo sát khả sử dụng than vỏ trấu biến tính cho q trình oxi hóa nâng cao xử lý phẩm màu khác Từ kết hình 3.7, 3.8, 3.9 ta đƣa hiệu suất xử lý tối ƣu cho phẩm màu RY 160 với lƣợng muối xúc tác phù hợp 1,5/10(g), nhiệt độ nung có hiệu suất xử lý cao phù hợp 500°C thời gian nung đạt hiệu suất cao Từ áp dụng điều kiều cho phẩm màu Red 23, DR 224, DB 119, DR 239 44 100% Hiệu suất % 95% 93% 90% 86% 85% 80% 79% 80% 75% 70% AR 23 DR 224 DB 119 DR 239 Tên phẩm màu Hình 3.11: Áp dụng kỹ thuật với phẩm màu khác ([Phẩm màu] = 0,05g/L, thời gian nung giờ, nhiệt độ nung 500°C, muối = 1,5g; [H2O2] = 48,96 mM; pH = 2) Kết nghiên cứu Hình 3.10 cho thấy hiệu xử lý phƣơng pháp phẩm màu khác cho kết khác nhau, kết xử lý cho hiệu suất xử lý cao đạt 80% trở lên cao phẩm màu AR 23 cho hiệu suất xử lý 93%, hiệu suất xử lý thấp phẩm màu DR 224 với hiệu suất xử lý 79,2% Điều giải thích thơng qua cấu trúc khác phẩm màu, cho thấy tiềm áp dụng vào thực tế phƣơng pháp Fenton dị thể 3.5 Khả tái sử dụng xúc tác Các mẫu than trấu biến tính sau xử lý lần thứ nhất, đƣợc lọc giấy lọc, sau sấy khơ 80oC tủ sấy để nghiên cứu khả tái sử dụng xúc tác Thí nghiệm tái sử dụng xúc tác với phẩm màu cho hiệu suất cao RY 160 điều kiện tối ƣu: nồng độ RY 160 0,05 g/L, hàm lƣợng muối xúc tác 1,5 g, nhiệt độ nung 5000C, thời gian nung giờ, nồng độ H2O2 = 48,96 mM, pH = đƣợc giữ cố định, thể tích dung dịch 200 mL 45 100% 094% 90% 80% Hiệu suất % 70% 60% 048% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Lần Tái sử dụng Hình 3.12: Khả tái sử dụng vật liệu than biến tính ([Phẩm màu] = 0,05g/L, thời gian nung 2h, nhiệt độ nung 500°C, muối = 1,5g; [H2O2] = 48,96 mM; pH = 2) Kết thực nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý vật liệu than biến tính giảm gần 50% sau tái sử dụng Nhƣ sau tái xử dụng, than trấu hiệu xử lý 48,4%, khả xúc tác nhƣ hấp thụ giảm đƣợc sử dụng Qua kết cho thấy hiệu khả tái sử dụng thấp sau tái sử dụng hiệu suất giảm xuống gần 50% 46 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ Trên sở kết đạt được, rút số kết luận sau đây: a Biến tính than trấu thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao, ứng dụng cho trình Fenton dị thể phân hủy phẩm màu hữu ứng dụng cho trình Fenton dị thể phân hủy chất hữu khó phân hủy nhƣ Reactive Yellow 160, Direct Red 224, Direct Red 239, Direct Blue 199 Acid Red 23 b Thành phần hóa học mẫu than trấu sau biến tính đƣợc xác định phổ EDX; Hàm lƣợng sắt mẫu than trấu sau biến tính chiếm 0,72%, điều hàm lƣợng sắt bị hấp thụ vào vật liệu ít; nhiên hoạt tính xúc tác vật liệu khả quan sử dụng cho q trình oxi hố phẩm màu c Điều kiện biến tính đƣợc cho kết xử lý phẩm màu tốt : 1,5(g)Fe(NO3)3.9H2O/10(g) than trấu, nung nhiệt độ 5000C, thời gian nung d Điều kiện phù hợp để hành kỹ thuật Fenton dị thể : RY 160 = 0,05 g/L, pH = 2, H2O2 = 48,96 mM Với điều kiện hiệu suất xử lý độ màu phẩm nhuộm: RY 160 đạt hiệu suất cao 90%, phẩm màu AR 23 đạt hiệu suất xử lý cao đạt 93%, DR 224 đạt hiệu suất 79,2%, DB 119 đạt hiệu suất 86,4%, DR 239 đạt 79,6% Nhƣ vậy, với điều kiện hiệu suất xử lý cho RY 160 phẩm màu có khả xử lý tốt đạt gần 80% trở lên, tạo điều kiện thuận lợi để áp dụng với phẩm màu khác e Khả tái sử dụng than trấu biến tiến tính cịn thấp, hiệu suất xử lý than trấu sau xử lý gần 50% hiệu suất xử lý Các kết mở triển vọng phát triển sử dụng vỏ trấu phế phẩm nông nghiệp biến tính xử lý nƣớc thải dệt nhuộm chứa hợp chất hữu khó phân hủy sinh học thành hợp chất hữu dễ phân hủy sinh học Bên cạnh kết đạt đề tài số tồn tại: a Hiệu suất tái sử dụng vật liệu xúc tác chƣa cao b Chi phí xử lý hóa chất cịn lớn 47 Trên sở tồn trên, đề tài kiến nghị hướng nghiên cứu để tiếp tục: a Sử dụng kết hợp tia UV vào trình xử lý b Mở rộng nghiên cứu với phế phẩm nông nghiệp khác 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Thế Anh (2016 ), Loại bỏ phẩm màu hữu vật liệu thải biến tính, luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội Đào Sỹ Đức (2013), "Phân hủy phẩm nhuộm Reactive blue 182 kỹ thuật Fenton dị thể sử dụng tro tính/H2O2", Tạp chí phát triển Khoa học cơng nghệ, tập 16, tr 13-21 Đặng Trấn Phòng (2004), Sinh thái môi trường dệt nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đặng Trấn Phòng (2005), Xử lý nước cấp nước thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đặng Trấn Phòng (2008), Sổ tay sử dụng thuốc nhuộm – tập 1: Thuốc nhuộm châu Á, NXB Bách Khoa, Hà Nội Đặng Trấn Phòng (2014), Sổ tay sử dụng thuốc nhuộm – tập 2: Nhuộm len len pha, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Diagne M, Oturan N, Oturan M A (2007), "Removal of methyl parathion from water by electrochemically generated Fenton’s reagent", Chemosphere, 66, pp 841-848 Yong Sik Jung, Woo Taik Lim, Joo‐Yang Park & Young‐Hun Kim (2009), "Effect of pH on Fenton and Fenton‐like oxidation", Environmental Technology, 30:2, pp 183-190 Tang W Z , Huang C P (1996), "2, 4-Dichlorophenol oxydation kinetics by Fenton’s reagent", Environmental Science & Technology, 17, pp 1371-1378 10 Cục Thẩm định Đánh giá tác động môi trƣờng - Tổng cục môi trƣờng, Hướng dẫn lập báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án dệt nhuộm, Hà Nội, 2009 49 11 Nguyễn Hƣơng (2004), "Khử màu COD nƣớc thải từ sở dệt nhuộm phƣơng pháp oxi hóa với tác nhân Fenton", Tạp chí cơng nghệ hóa chất 12 Trần Kim Hoa, Phạm Trọng Nghiệp, Ngô Phƣơng Hồng (2005), "Xử lý nƣớc thải nhuộm phƣơng pháp kết hợp keo tụ - oxy hóa xúc tác", Tạp chí Hóa học 13 Cao Hữu Trƣợng, Hồng Thị Lĩnh (1995), Hóa Học thuốc nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 50 PHỤ LỤC 1) Số liệu vẽ đƣờng chuẩn RY 160 C(g/l) 0,01 Abs 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,31 0,588 0,885 1,176 1,456 1,603 1,985 2,259 2,53 2,811 2) Số liệu vẽ đƣờng chuẩn DR 239 C(g/l) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 Abs 0,321 0,62 0,928 1,243 1,596 1,931 2,216 2,616 2,902 3) Số liệu vẽ đƣờng chuẩn AR 23 C (mg/l) 0,05 0,025 0,0125 0,00625 Abs 1,371 0,694 0,356 0,169 0,00313 0,088 4) Số liệu vẽ đƣờng chuẩn DR 224 C (g/l) 0,01 Abs 0,353 0,707 1,065 1,403 1,861 2,367 2,738 3,125 3,321 3,431 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 5) Số liệu vẽ đƣờng chuẩn DB 119 C (g/l) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Abs 0,423 1,112 1,659 2,131 2,681 3,213 51 0,1 6) Số liệu vẽ đồ thị ảnh hƣởng muối sắt đến hiệu suất xử lý Lƣợng muối Abs(sau xử lý) C(g/L) sau xử lý H% 0,5/10(g), 500°/2h 0,346 0,011 78% 1/10(g), 500°/2h 0,453 0,0149 70,2% 1,5/10(g), 500°/2h 0,131 0,0032 93,6% 7) Số liệu vẽ đồ thị ảnh hƣởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất xử lý Nhiêt độ nung Abs(sau xử lý) C(g/L) sau xử lý H% 1,5/10(g), 300°/2h 0,905 0,0312 37,6% 1,5/10(g), 400°/2h 0,458 0,0151 69,8% 1,5/10(g), 500°/2h 0,131 0,0032 93,6% 8) Số liệu vẽ đồ ảnh hƣởng thời gian nung đến hiệu suất xử lý Thời gian Abs(sau C(g/L) sau nung xử lý) xử lý H% 1,5/10(g), 500°/1h 0,403 0,0131 73,80% 1,5/10(g), 500°/2h 0,131 0,0032 93,6% 1,5/10(g), 500°/3h 0,185 0,0052 89,60% 9) Số liệu vẽ đồ thị thể hiệu suất xử lý phẩm màu AR 23, DR 224, DB 119, DR 239 Tên phẩm màu AR 23 DR 224 DB 119 DR 239 Phƣơng trình tuyến tính y = 27,386x + 0,005 y = 36,855x + 0,0101 y = 54,654x - 0,0431 y = 32,627x - 0,0343 52 Abs 0,102 0,395 0,328 0,3 C(g/l)sau xử lý 0,0035 0,0104 0,0068 0,0102 H% 93,0% 79,2% 86,4% 79,6%