(Khoá luận tốt nghiệp) nghiên cứu hoạt tính xúc tác của phức co2+ axit citric và gắn phức trên nền polime hữu cơ để xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất màu của nước thải dệt n

Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001 : 2008 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƢỜNG Sinh viên : Bùi Minh Tiến Giảng viên hƣớng dẫn : TS Nguyễn Văn Dƣỡng HẢI PHÒNG - 2012 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phòng Khóa luận tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH XÚC TÁC CỦA PHỨC Co2+ - AXIT CITRIC VÀ GẮN PHỨC TRÊN NỀN POLIME HỮU CƠ ĐỂ XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG OXY HÓA CHẤT MÀU CỦA NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG H2O2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Sinh viên : Bùi Minh Tiến Giảng viên hƣớng dẫn: TS Nguyễn Văn Dƣỡng HẢI PHÒNG - 2012 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG - NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Bùi Minh Tiến Mã SV: 120827 Lớp: MT1202 Ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Tên đề tài: “Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phức Co2+ - Axit citric gắn phức xúc tác polime hữu để xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất màu nƣớc thải dệt nhuộm H2O2” Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2012 Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày tháng năm 2012 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Người hướng dẫn Sinh viên TS Nguyễn Văn Dƣỡng Bùi Minh Tiến Hải Phòng, ngày tháng năm 2012 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: Đánh giá chất lƣợng khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…): Cho điểm cán hƣớng dẫn (ghi số chữ): Hải Phòng, ngày tháng 12 năm 2012 Cán hƣớng dẫn (họ tên chữ ký) TS Nguyễn Văn Dƣỡng Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Dưỡng giao đề tài tận tình hướng dẫn em suốt q trình em thực đề tài khóa luận Em gửi lời cảm ơn tới tất thầy cô khoa Kỹ thuật môi trường tồn thể thầy dạy em suốt khóa học trường ĐHDL Hải Phịng Và em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè gia đình động viên tạo điều kiện giúp đỡ em việc hồn thành khóa luận Do hạn chế thời gian trình độ hiểu biết nên đề tài nghiên cứu không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp thầy, để báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, tháng 12 năm 2012 Sinh viên Bùi Minh Tiến Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ngành dệt nhuộm ô nhiễm môi trƣờng 1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng ngành dệt nhuộm 1.3 Các loại hoá chất sử dụng sản xuất dệt nhuộm 1.3.1 Các loại thuốc nhuộm [8] 1.3.2 Các loại hoá chất khác sử dụng công nghệ dệt nhuộm 11 1.4 Vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ngành công nghiệp dệt nhuộm 12 1.5 Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm [1], [9] 14 1.5.1 Phƣơng pháp trung hoà, điều chỉnh pH 14 1.5.2 Phƣơng pháp hấp phụ15 1.5.3 Phƣơng pháp màng 15 1.5.4 Phƣơng pháp sinh học 15 1.5.5 Phƣơng pháp đông keo tụ 16 1.5.6 Phƣơng pháp dùng chất oxy hoá mạnh [5] 16 1.5.7 Phƣơng pháp oxy hoá nâng cao - hệ Fenton [5, 10, 11,12, 16, 14, 15, 16] 18 1.6 Những ƣu việt xúc tác đồng thể phức chất ion kim loại chuyển tiếp [2, 3, 4] 22 I.6.1 Vai trò tạo phức chất xúc tác 22 1.7 Tổng quan chitin chitosan [17] 24 1.7.1 Cấu tạo chitin chitosan 26 1.7.2 Công nghệ sản xuất 26 1.7.3 Ứng dụng chitin chitosan 27 1.8 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp (QCVN24:2009) 27 1.8.1 Phạm vi áp dụng 27 1.8.2 Giá trị giới hạn 27 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 30 2.1 Đối tƣợng mục đích nghiên cứu 30 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 30 2.1.2 Mục đích nghiên cứu 30 2.2 Dụng cụ hóa chất 30 2.2.1 Dụng cụ 30 2.2.2 Hóa chất 30 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức Co2+ - H4L vào pH 31 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phịng 3.2 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức Co2+ - H4L vào nồng độ Co2+ 33 3.3 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức Co2+ - H4L vào nồng độ H2O2 34 3.4 Chiết tách chitin từ vỏ tôm điều chế chitosan 35 3.4.1 Quá trình chiết tách chitin từ vỏ tôm 35 3.4.2 Điều chế chitosan 37 3.5 Gắn xúc tác phức chitin 37 3.6 Gắn xúc tác phức chitosan 39 3.7 Đánh giá hoạt tính xúc tác phức thơng qua độ giảm COD 42 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phần màu không gắn vào sợi vải thuốc nhuộm 10 Bảng 1.2 Các chất gây nhiễm đặc tính nƣớc thải ngành dệt nhuộm [1] 13 Bảng 1.3 Một vài thơng số nƣớc thải số xí nghiệp dệt nhuộm Việt Nam [6] 14 Bảng 1.4 Khả oxy hoá số tác nhân oxy hoá 20 Bảng 1.5 Hằng số tốc độ phản ứng (M-1s-1) gốc hyđroxyl (•OH) so với Ozon 21 Bảng 1.6 Một số chất ô nhiễm nƣớc nƣớc thải xử lý q trình oxy hố nâng cao 21 Bảng 1.7 Giá trị giới hạn thông số nồng độ chất ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp 28 Bảng 3.1 Sự biến đổi mật độ quang nƣớc thải dệt nhuộm theo pH 31 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức vào nồng độ Co2+ 33 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức vào nồng độ H2O2 34 Bảng 3.4 Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng 38 Bảng 3.5 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng 38 Bảng 3.6 Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng Bảng 3.7 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng Bảng 3.8 Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng Bảng 3.9 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng Sinh Viên: Bùi Minh Tiến 40 40 41 41 Trang: 10 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp D 20 2.5 1.5 0.5 pH 10 11 12 s Hình 3.1 Sự biến đổi mật độ quang nước thải dệt nhuộm theo pH Kết hình 3.1 cho thấy: Trong khoảng pH = 7÷ 8, màu nƣớc thải giảm khơng đáng kể chứng tỏ vùng pH thấp chƣa phải mơi trƣờng thích hợp lý tƣởng để phản ứng tạo phức xúc tác Co2+ H4L đƣợc tạo thành, trình xúc tác xảy yếu Khi tăng dần pH từ đến 10, độ màu nƣớc thải dệt nhuộm giảm rõ rệt, chứng tỏ phức xúc tác đƣợc hình thành có hoạt tính mạnh Khi pH 10,5, độ màu nƣớc thải giảm nhanh nhƣng lúc quan sát thấy xuất vẩn đục Co2+ bị kết tủa môi trƣờng kiềm xử lý pH≥10,5 phải thêm công đoạn sau loại màu nƣớc thải xử lý kiềm cho nƣớc thải sau xử lý Để đảm bảo cho tính đồng thể hệ, chúng tơi chọn pH =10 cho nghiên cứu Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 43 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp pH=7÷8 pH≥10,5 pH=9÷10 Hình 3.2 Sự biến đổi mật độ quang nước thải dệt nhuộm theo pH 3.2 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức Co2+ - H4L vào nồng độ Co2+ Cố định giá trị: [H2O2]0 = 0,1(M), pH = 10 Chúng theo dõi biến đổi mật độ quang nƣớc thải dệt nhuộm tăng dần nồng độ phản ứng Co2+ Kết đƣợc thể bảng 3.2 hình 3.2 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức vào nồng độ Co2+ [Co2+] 10-3M 2.10-3M 4.10-3M 6.10-3M 8.10-3M 10-2M t(s) A0= 1.505 A0=1.53 A0=1.546 A0=1.541 A0=1.579 A0=1.572 20 1.335 1.328 1.33 1.353 1.347 1.276 40 1.182 0.886 1.312 1.319 1.159 0.831 60 0.751 0.478 1.227 1.252 0.86 0.515 80 0.394 0.164 1.117 1.141 0.62 0.358 100 0.157 0.035 0.992 1.005 0.486 0.225 ∆D20 0.17 0.202 0.216 0.188 0.232 0.296 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 44 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp D 20 0.31 0.29 0.27 0.25 0.23 0.21 0.19 0.17 [Co].10-3M 0.15 10 12 Hình 3.3 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức vào nồng độ Co2+ Kết thực nghiệm cho thấy nồng độ Co2+ có ảnh hƣởng lớn đến hoạt tính xúc tác phức Khi nồng độ Co2+ tăng hoạt tính phức tăng dần Với [Co2+]0 8.10-3M độ màu nƣớc thải giảm xuống nhanh khoảng nồng độ tạo điều kiện thuận lợi cho tạo thành phức xúc tác nhân có hoạt tính cao 3.3 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức Co2+ - H4L vào nồng độ H2O2 Cố định giá trị: [Co2+]0 = 10-2(M), pH = 10 Chúng theo dõi biến đổi mật độ quang nƣớc thải dệt nhuộm tăng dần nồng độ H2O2 Kết đƣợc thể bảng 3.3 hình 3.3 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức vào nồng độ H2O2 [H2O2] t (s) 0.01M 0.02M 0.04M 0.06M 0.08M 0.1M A0= 1.594 A0= 1.584 A0= 1.6 A0= 1.588 A0= 1.577 A0= 1.6 20 0.668 1.025 0.799 1.285 1.284 1.288 40 0.02 0.155 0.033 0.977 0.97 0.97 60 0.068 0.006 0.037 0.366 0.105 0.348 ∆D20 0.926 0.559 0.801 0.303 0.293 0.312 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 45 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp D 20 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 [H2O2](M) 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 Hình 3.4 Sự phụ thuộc hoạt tính xúc tác phức vào nồng độ H2O2 Kết thực nghiệm thu đƣợc ta thấy: Khi nồng độ phản ứng H2O2 tăng, nƣớc thải dệt nhuộm bắt đầu màu Tại giá trị phản ứng 0.04M, nƣớc thải màu hoàn toàn Khi nồng độ H2O2 tăng, lƣợng H2O2 dƣ thừa đóng đóng vai trị chất cạnh gốc tự OH* [3] nên hiệu suất xử lý giảm 3.4 Chiết tách chitin từ vỏ tôm điều chế chitosan 3.4.1 Quá trình chiết tách chitin từ vỏ tơm * Q trình khử khống Trong vỏ tơm thành phần chủ yếu muối CaCO3, Mg CO3 Ca3(PO4)2, nên thƣờng dùng loại axit nhƣ HCl, H2SO4 để khử khoáng Khi khử khoáng dùng H2SO4 tạo muối khó tan nên sử dụng, ngƣời ta dùng HCl để khử khoáng theo phản ứng sau: MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 + H2O CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O Ca3(PO4)2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2H3PO4 Trong trình rửa muối Cl- tạo thành đƣợc rửa trơi, nồng độ axit HCl có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng chitosan thành phẩm, đồng thời có ảnh hƣởng lớn đến thời gian hiệu khử khoáng Nếu nồng độ HCl cao rút Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 46 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp ngắn đƣợc thời gian khử khống nhƣng làm cắt mạch có tƣợng thủy phân liên kết β- (1-4) glucozit để tạo thành polyme có trọng lƣợng phân tử trung bình thấp, có thủy phân triệt để đến glucosamin Ngƣợc lại nồng độ HCl thấp trình khử khống khơng triệt để thời gian xử lý kéo dài ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm Sau khử khống tiến hành rửa trung tính, cơng đoạn có tác dụng rửa trơi hết muối, axit dƣ tan nƣớc Quá trình rửa kết thúc khi dịch rửa cho pH= Hình 3.5 Q trình khử khống *Q trình loại protein Ta tiến hành loại bỏ hoàn toàn protein dung dịch NaOH 10%, protein bị kiềm thủy phân thành amin tự tan đƣợc loại theo quy trình rửa trơi Lƣợng NaOH 10% cho vào đến ngập tồn vỏ tôm kiểm tra đến pH=11-12 đƣợc để đảm bảo việc loại protein đƣợc hoàn toàn Đun nhiệt độ 90 - 95oC 3-4h, sản phẩm sau đun đƣợc rửa nƣớc thƣờng nƣớc cất đến pH = Tiếp đến chúng tơi tiến hành rửa trung tính, nhằm mục đích rửa trôi hết muối natri, amin tự NaOH dƣ, sấy khô 60oC thu đƣợc chitin thô Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 47 Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.6.Q trình khử protein Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Hình 3.7 Chitin thơ 3.4.2 Điều chế chitosan Q trình điều chế chitin thành chitosan thực chất trình đề axetyl hóa chitin, chuyển nhóm –NHCOCH3 thành nhóm NH2 loại bỏ nhóm – CH3CO, chuyển hóa muối natri CH3COONa Để thực q trình đề axetyl hóa hồn toàn, ngƣời ta sử dụng NaOH đậm đặc 40% thời gian 2h nhiệt độ 110120oC Ở dựa vào tính chất chitosan tan đƣợc dung dịch axit loãng tạo thành dung dịch keo suốt, chitin không tan ta sơ kiểm tra mức độ chuyển hóa chitin thành chitosan cách lấy sản phẩm cho vào CH3COOH 1% Nếu sản phẩm tan tạo thành dung dịch keo suốt đƣợc Sau rửa trung tính sấy khơ, chitosan thu đƣợc có màu trắng sáng Hình 3.8 Q trình đun chitin NaOH 40% 3.5 Gắn xúc tác phức chitin Sau xác định đƣợc điều kiện tối ƣu: pH, nồng độ Co2+ nhƣ nồng độ H2O2, tiến hành gắn xúc tác phức chitin Thực nghiệm trình gắn xúc tác nên chitin đƣợc tiến hành nhƣ sau: Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 48 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Cho vào bình tam giác dung dịch CoSO4 H4L với nồng độ tối ƣu tính trƣớc, sau điều chỉnh đến pH thích hợp cho tạo thành phức xúc tác dung dịch NaOH H2SO4, tiếp tục cho vào bình 1g chitin, đƣa hỗn hợp lên máy lắc khoảng thời gian 60 phút Sau lọc thu lấy phần rắn (chitin + phức xúc tác) qua giấy lọc Sử dụng hỗn hợp dị thể làm chất xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất màu nƣớc thải dệt nhuộm H2O2 Sau lần xúc tác, hỗn hợp dị thể lại đƣợc lọc sấy khô để sử dụng lại cho lần sau Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng đƣợc thể bảng 3.4 3.5 hình 3.4 Bảng 3.4 Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng STT t(s) A0= 2.525 A0= 1.957 A0= 1.872 A0= 2.018 A0= 1.864 A0= 1.987 20 1.412 1.197 1.397 1.757 1.52 1.709 40 0.832 0.823 0.846 1.092 1.1 1.286 60 0.479 0.509 0.602 0.619 1.022 0.934 80 0.257 0.388 0.503 0.368 0.713 0.384 ∆D20 1.113 0.76 0.475 0.261 0.344 0.278 Bảng 3.5 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng STT t(s) A0= 2.525 A0= 1.957 10 11 A0= 1.872 A0= 2.018 A0= 1.864 20 1.412 1.197 1.397 1.757 1.52 40 0.832 0.823 0.846 1.092 1.1 60 0.479 0.509 0.602 0.619 1.022 80 0.257 0.388 0.503 0.368 0.713 ∆D20 0.18 0.155 0.208 0.207 0.273 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 49 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp D 20 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 10 11 Số lần tái sử dụng Hình 3.9 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng Kết cho thấy hoạt tính phức giảm mạnh từ lần xuống lần lần nguyên nhân phức gắn chitin bị rửa trôi vào dung dịch phần làm cho lƣợng chất xúc tác giảm Ở lần hoạt tính phức giảm chậm dần ổn định Sau tái sử dụng 11 lần, hoạt tính xúc tác phức cao, độ màu nƣớc thải giảm rõ rệt mắt thƣờng quan sát đƣợc giảm màu này, kết cho thấy chitin có khả gắn kết bền với phức chất, góp phần tiết kiệm lƣợng hóa chất lớn q trình xử lý nƣớc thải nhuộm Hình 3.10 Hoạt tính xúc tác phức sau gắn lên chitin 3.6 Gắn xúc tác phức chitosan Tiến hành thí nghiệm tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp gắn phức xúc tác lên chitosan, thay chitin chitosan Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng đƣợc thể bảng 3.6 3.7 hình 3.5 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 50 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.6 Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng STT t(s) A0= 2.15 A0=1.954 A0= 1.97 A0= 1.947 A0=1.949 A0= 2.004 20 1.217 1.316 1.523 1.6 1.52 1.619 40 0.479 0.467 0.76 1.187 1.211 1.322 60 0.099 0.269 0.561 0.766 0.801 0.834 80 0.023 0.173 0.479 0.71 0.623 0.714 ∆D20 0.933 0.638 0.447 0.347 0.429 0.385 Bảng 3.7 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng STT t(s) A0= 2.006 A0= 1.984 10 11 A0= 1.973 A0= 1.986 A0= 1.994 20 1.605 1.73 1.734 1.755 1.814 40 1.322 1.345 1.394 1.494 1.554 60 1.026 1.076 1.033 1.065 1.157 80 0.799 0.832 0.798 0.854 0.829 ∆D20 0.401 0.254 0.239 0.231 0.18 D 20 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 11 Số lần tái sử dụng Hình 3.11 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 51 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Kết thu đƣợc tƣơng tự nhƣ kết trƣờng hợp gắn phức xúc tác chitin, hoạt tính xúc tác phức hai trƣờng hợp khác không đáng kể, chứng tỏ chitin chitosan có khả liên kết với phức tƣơng đƣơng Để đánh giá ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình tƣơng tác phức xúc tác chitosan, sau hỗn hợp gồm chitosan phức đƣợc lắc khoảng thời gian 60 phút Lọc thu lấy phần rắn (hỗn hợp dị thể chitosan + phức xúc tác) Hỗn hợp dị thể sau lọc đƣợc sấy khô nhiệt độ 800C Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng đƣợc thể bảng 3.8 3.9 hình 3.7 Bảng 3.8 Hoạt tính xúc tác phức sau lần tái sử dụng STT t(s) A0=2.239 A0=1.984 A0=1.968 A0=1.956 A0=1.965 A0=1.974 20 1.889 1.896 1.922 1.892 1.898 1.904 40 1.288 1.35 1.669 1.627 1.707 1.71 60 1.075 0.92 1.334 1.522 1.441 1.443 80 0.401 0.456 0.871 0.622 0.829 0.944 ∆D20 0.35 0.088 0.046 0.064 0.067 0.07 Bảng 3.9 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng STT t(s) 20 40 60 80 ∆D20 A0=1.965 A0=1.966 A0=1.976 A0=1.968 A0=1.977 1.905 1.913 1.919 1.931 1.932 1.731 1.619 1.715 1.722 1.488 1.456 1.541 1.522 1.525 1.265 1.056 1.216 1.316 1.328 1.031 0.06 0.053 0.057 0.037 0.045 Sinh Viên: Bùi Minh Tiến 10 11 Trang: 52 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 10 11 Số lần tái sử dụng Hình 3.12 Hoạt tính xúc tác phức sau 11 lần tái sử dụng Kết hình 3.7 cho thấy sấy hỗn hợp nhiệt độ 800C hoạt tính xúc tác phức lại giảm nhiệt độ cao thành phần cấu trúc phức xúc tác bị thay đổi dẫn đến hoạt tính xúc tác phức bị giảm rõ rệt Hình 3.13 Hoạt tính xúc tác phức sau gắn lên chitosan 3.7 Đánh giá hoạt tính xúc tác phức thơng qua độ giảm COD Nhƣ trình bày phần tổng quan, phức xúc tác tạo Co2+ H4L tƣơng tác với H2O2 tạo thành gốc tự OH* tác nhân oxy hóa mạnh, oxy hóa chất hữu thành CO2 nƣớc làm giảm COD nƣớc thải Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 53 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp Chúng sử dụng hệ xúc tác (chitin + phức xúc tác) (chitosan + phức xúc tác) để xúc tác cho phản ứng oxy hóa nƣớc thải dệt nhuộm có COD đầu vào 2404mg/l H2O2 khoảng thời gian 20 phút Kết đƣợc thể bảng 3.10 Bảng 3.10 Đánh giá hoạt tính phức thơng qua độ giảm COD nước thải dệt nhuộm Hệ xúc tác COD đầu (mg/l) chitin + phức H/s xử lý chitosan + phức H/s xử lý 727 69,76% 556 76,87% Kết cho thấy trƣờng hợp, phức tạo Co2+ axit citric có hoạt tính xúc tác mạnh, khoảng thời gian ngắn khống hóa đƣợc lƣợng chất hữu nƣớc thải dệt nhuộm Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 54 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài khóa luận “Nghiên cứu hoạt tính xúc tác phức Co2+ axits citric gắn phức xúc tác polime hữu để xúc tác xử lý nước thải dệt nhuộm H2O2” em thu đƣợc kết sau: Tìm hiểu quy trình dệt nhuộm, dịng nƣớc thải q trình nhuộm vải, vấn đề nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm gây tìm hiểu số biện pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm Đã xác định điều kiện tối ƣu trình xử lý nƣớc thải dệt nhuộm phƣơng pháp sử dụng H2O2 thông qua việc xác định pH, Nồng độ Co2+, H4L, H2O2, thời gian phản ứng - Xác định đƣợc giá trị pH tối ƣu, nồng độ xúc tác Co2+-H4L tối ƣu để thực cấy phức xúc tác lên polyme hữu chitin chitosan Tìm hiểu quy trình chiết tách chitin điều chế thành chitosan phục vụ cho q trình làm thí nghiêm Gắn phức xúc tác lên nên chitin chitosan sau chiết tách thành công chitin chitosan Đánh giá hoạt tính xúc tác đƣợc cấy chitin chitosan Đánh giá hoạt tính xúc tác thơng qua độ giảm COD Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 55 Trƣờng ĐHDL Hải Phịng Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Cát (1999), “Cơ sở hoá học kỹ thuật xử lý nƣớc”, NXB Thanh niên, Hà Nội Nguyễn Văn Dƣỡng, Trần Thị Mai, Nguyễn Văn Xuyến Động học phản ứng oxy hoá Indigocarmine H2O2 dƣới tác dụng xúc tác phức Co(II) axit Xitric Tạp chí hố học T43.(N03), tr.371-374 Nguyễn Văn Dƣỡng Luận án Tiến Sỹ Hà Nội - 2010 Nguyễn Văn Duỡng, Trần Thị Mai, Nguyễn Văn Xuyến Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất giấy H2O2 tác dụng hoạt hóa phức Co2+axit xitric Hội nghị Khoa học công nghệ môi trƣờng, Đại học Hàng hải Việt Nam 10/2007 Nhà xuất Bách khoa Hà Nội - 2007, Tr.25 - 33 Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2004), “Các q trình oxy hoá nâng cao xử lý nƣớc nƣớc thải”, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội http://www.vietnamtextile.org.vn Nguyễn Văn Phƣớc, Võ Chí Cƣờng - Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý COD khó phân huy sinh học nƣớc rác phản ứng Fenton - Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ, tập 10, số 01-2010 Cao Hữu Trƣợng, Hoàng Thị Lĩnh (1995), “Hoá học thuốc nhuộm”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), “Giáo trình cơng nghệ xử lý nƣớc thải”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10.Adel Al-Kdasi, Azni Idris, Katayon Saed, Chuah Teong Guan Treatment of textile wastewater by advanced Oxidation Processes - A review Global Nest: the Int J Voi 6, No 3, pp 222-230, 2004 11.Simon Parson (2004) - Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Treatment, IWA Publishỉng, Alliance House, London, UK Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 56 Khóa luận tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phịng 12 Ayrton Figueiredo Martins (1998), “ Advanced oxidation processes to effluent stream from an agrochemical industry”, Pure and Application Chemical, Vol 70, No 12, pp 2271-2279 13 Bousselmi L., S.U Geissen and H.Schroeder (2004), “Textile wastewater treatment and reuse by solar catalysis: results from a pilot plant in Tunisia”, Water Science and Technology, Vol 42, No 8, pp 27-40 14 Boncz, A.M., H.Bruning and W.H.Rulkens (2003), “Innovative reactor technolygy for selective oxidation of toxic organic pollutants in wastewater by ozone”, Water Science and Technology, Vol 47, No 10, pp 17-24 15 Brik M., B.Chamam, P.Schoberl, R.Braun and W.Fuchs (2004), “Effect of ozone, chlorine and hydrogen peroxide on the elimination of colour in treated textile wastewater by MBR”, Water Science and Technology, Vol 49, No 4, pp 299-303 16 Rosli Development of biological treatment system for reduction of COD from textile wastewater Master Dessertation, University Technology Malaysia, 2006 17 Tạp chí khoa học công nghệ, tập 45, số3, 2007 (trang 51 58) Sinh Viên: Bùi Minh Tiến Trang: 57