Phương pháp đánh giá khả năng xử lí ch t màu .... Ảnh hưởng của các ion vô cơ .... 58 Trang 6 DANH MỤC CÁC CH ẾT TẮT ỮVICh viữ ết tắt Tên tiếng Việt Tên ti ng Anh ếAC Than hoạt tính Act
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHÙNG THỊ HỒI ANH TỔNG HỢP THAN HOẠT TÍNH VÀ NANO ZnO/THAN HOẠT TÍNH TỪ VỎ TRẤU VÀ ỨNG DỤNG CHO VIỆC LOẠI BỎ CHẤT MÀU TRONG NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ ANH TUẤN Hà Nội – Năm 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204842791000000 Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu chúng tơi khơng trùng lặp với cơng trình nghiên cứu khoa học khác Các số liệu kết nghiên cứu hồn tồn trung thực, xác chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ học vị chƣa đƣợc công bố cơng trình nghiên cứu Hà Nội ngày 11 tháng năm 2018 Người cam đoan: Phùng Thị Hoài Anh Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn I Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành, sâu sắc tới thầy TS Vũ Anh Tuấn, Bộ mơn Hóa Phân tích, Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội ngƣời ln tận tình hƣớng dẫn, động viên giúp đỡ tơi q trình lựa chọn đề tài nhƣ q trình nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Phạm Hùng Vƣợng, Viện Tiên tiến khoa học công nghệ, ĐH Bách Khoa, Hà Nội ngƣời nhiệt tình hƣớng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn tới bạn sinh viên nhóm nghiên cứu khoa học Viện Kỹ thuật Hóa học ln tơi đóng góp ý kiến cho tơi suốt q trình nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Hóa Phân tích, Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tối đa để tơi hồn thành luận văn Luận văn đƣợc tài trợ đề tài Khoa học Công nghệ cấp Bộ Giáo dục Đào tạo, mã số B2017-BKA-53 Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2018 Tác giả Phùng Thị Hoài Anh Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn II Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC CÁC HÌNH VII Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nƣớc thải công nghiệp nƣớc thải chứa thuốc nhuộm tổng hợp 1.1.1 Tổng quan nước thải công nghiệp 1.1.2 Tổng quan nước thải chứa thuốc nhuộm tổng hợp 1.1.3 Phân loại thuốc nhuộm 1.1.4 Tác hại nước thải công nghiệp chứa thuốc nhuộm công nghiệp 12 1.2 Tổng quan phƣơng pháp xử lí chất màu từ nƣớc thải 13 1.2.1 Phương pháp hấp phụ 14 1.2.3 Phương pháp sử dụng màng lọc 14 1.2.4 Phương pháp đông keo tụ 15 1.2.5 Phương pháp sinh học 15 1.2.6 Phương pháp oxi hóa 16 1.3 Tổng quan than hoạt tính 20 1.4 Tổng quan vật liệu nano cấu trúc than hoạt tính 23 1.5 Tổng quan kẽm oxit chế hấp phụ phân hủy chất màu kẽm oxit 26 1.5.1 Đặc tính cấu trúc kẽm oxit 26 1.5.2 Cơ chế xúc tác quang ZnO 28 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 31 Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn III Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học 2.1 Phƣơng pháp thực nghiệm 31 2.1.1 Quy trình tổng hợp than hoạt tính 31 2.1.2 Quy trình tổng hợp kẽm ZnO/AC 32 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 36 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 36 2.2.2 Phương pháp đánh giá khả xử lí chất màu 39 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Kết phân tích tính chất vật liệu tổng hợp 44 3.1.1 Kết phân tích SEM 44 3.1.2 Kết phân tích XRD 45 3.1.3 Kết phân tích phương pháp hấp phụ khử hấp phụ N2 47 3.2 Kết nghiên cứu khả xử lý chất màu vật liệu 48 3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả xúc tác 52 3.3.1 Ảnh hưởng lượng chất xúc tác 52 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ chất màu 54 3.3.3 Ảnh hưởng pH 56 3.3.4 Ảnh hưởng ion vô 58 3.4 Kết nghiên cứu khả tái sinh xúc tác 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 KẾT LUẬN 63 KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn IV Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh AC Than hoạt tính Activated carbon ZHC Kẽm hidroxit cacbonat Zinc hydroxide carbonate AOPs Các q trình oxi hóa nâng cao Advanced oxidation processes SEM Kính hiển vi điện tử quét Scaning electron microscope FESEM Kính hiển vi điện tử quét phát xạ Field-emission Scaning trƣờng electron microscope XRD Nhiễu xạ tia X X-ray diffraction BET BET Brunauer- Emmett-Teller UV Tia cực tím Ultra violet VB Vùng hóa trị Valence band CB Vùng dẫn Conduct band Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn V Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Cấu trúc số loại thuốc nhuộm cụ thể 11 Bảng 1.2 Thế oxi hóa số tác nhân oxi hóa 17 Bảng 2.1 Đặc tính chất màu Janus Green B 39 Bảng 3.1 Đặc tính cấu trúc vật liệu AC, ZnO, ZnO/ZHC/AC ZnO/AC 47 Bảng 3.2 Kết xử lý chất màu JGB AC, ZnO, ZHC/ZnO/AC ZnO/AC .48 Bảng 3.3.Các thông số động học phản ứng phân hủy JGB với lượng chất xúc tác khác 52 Bảng 3.4 Các thông số động học trình quang phân hủy JGB nồng độ chất màu khác 54 Bảng 3.5 Các thơng số động học q trình phân hủy JGB giá trị pH khác 56 Bảng 3.6 Các thông số động học phản ứng phân hủy chất màu với có mặt anion vơ 59 Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn VI Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Một số ứng dụng thuốc nhuộm công nghiệp Hình 1.2 Than hoạt tính (a) cấu trúc than hoạt tính (b) 21 Hình 1.3 Hình ảnh TEM nano Ag/than hoạt tính tổng hợp phương pháp (a) ngâm tẩm ướt, (b) phương pháp trộn, (c) phương pháp dùng nước nhiệt độ cao, (d) phương pháp khử giai đoạn pha nước 23 Hình 1.4 Hình ảnh SEM ZnO/AC(a), HRTEM composite ZnO/MWCNT 25 Hình 1.5 Cấu trúc ZnO 27 Hình 1.6 Cơ chế xúc tác quang 29 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp than hoạt tính từ trấu lúa 31 Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp ZnO/ZHC/AC 34 Hình 2.3 Sơ đồ tổng hợp ZnO/AC 35 Hình 2.4 Ðồ thị biểu diễn biến thiên P/V(Po - P) theo P/Po 38 Hình 2.5 Cấu trúc phân tử JGB 39 Hình 2.5 Sơ đồ xử lý chất màu 42 Hình 2.6 Mơ hình đánh giá khả xử lý chất màu vật liệu 43 Hình 3.1 Hình ảnh SEM AC (a), ZnO/ZHC/AC (b), ZnO (c) ZnO/AC(d) 44 Hình 3.2 Mẫu XRD AC, ZnO, ZnO/ZHC/AC, ZnO/AC 46 Hình 3.3 Khả hấp phụ JGB xúc tác (a) đường động học (b) 49 Hình 3.4 Phổ UV-vis dung dịch JGB theo thời gian với xúc tác ZnO/AC 51 Hình 3.5 Ảnh hưởng lượng xúc tác thêm vào đến phân hủy JGB (a) đường động học(b) 53 Hình 3.6 Ảnh hưởng nồng độ chất màu ban đầu đến hiệu phân hủy JGB(a) Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn VII Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học đường động học (b) 55 Hình 3.7 Ảnh hưởng pH tới trình phân hủy JGB (a) đường động học (b) trình 57 Hình 3.8 Ảnh hưởng anion vô đến hiệu phân hủy JGB điều kiện: 0,05 g xúc tác, nồng độ chất màu 10mg/L, pH 6,0 nồng độ anion mg/L (a) đường động học trình (b) 60 Hình 3.9 Khả tái sinh xúc tác ZnO/AC 62 Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn VIII Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học MỞ ĐẦU Ngày nay, giới phải đối mặt với nhiều vấn đề nghiêm trọng có vấn đề nhiễm mơi trƣờng Trái đất với ba phần tƣ diện tích bề mặt đại dƣơng hệ thống sông hồ rộng khắp cho trữ lƣợng nƣớc dƣờng nhƣ vô tận ngƣời tƣởng nhƣ không dùng hết Nhƣng vấn đề nƣớc an toàn cho ngƣời lại trở nên đáng lo ngại hết Nguồn nƣớc với đất đai khơng khí bị nhiễm quy mô mức độ trầm trọng phát triển nhanh chóng nhiều ngành cơng nghiệp, đặc biệt nƣớc phát triển Việc thải chất gây nhiễm vào nguồn nƣớc có tác động nghiêm trọng đến hệ sinh thái nhƣ sức khoẻ ngƣời Theo số liệu của Tổ chức Y tế Thế giới WHO, năm giới có 13 triệu ngƣời tử vong liên quan đến vấn đề mơi trƣờng Tại nhiều quốc gia tồn cầu, trung bình 100 ngƣời chết có 10 ngƣời thiệt mạng yếu tố mơi trƣờng, tiêu biểu nhƣ nguồn nƣớc thiếu vệ sinh hay khơng khí nhiễm Nhiều hợp chất vô hữu đƣợc coi chất gây ô nhiễm nhƣ kim loại nặng, chất hoạt động bề mặt, xianua, phenolic, thuốc nhuộm tổng hợp, vv Trong số đó, thuốc nhuộm tổng hợp chất gây nhiễm điển hình nƣớc thải Thuốc nhuộm tổng hợp đƣợc sản xuất rộng rãi kỷ 21 nhờ tính chất độc đáo chúng nhƣ độ bền màu ƣớt cao, màu sắc rực rỡ, chi phí thấp phƣơng pháp tổng hợp đơn giản Chúng đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghệ tiên tiến, ngành dệt, giấy, da thuộc thuộc da, chế biến thực phẩm, nhựa, mỹ phẩm, cao su, in ấn ngành công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm để cung cấp màu sắc cho sản phẩm [1] Hiện nay, 100.000 loại thuốc nhuộm thƣơng mại đƣợc biết đến với sản lƣợng hàng năm 700.000 Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu phƣơng pháp loại bỏ chất màu nƣớc thải công nghiệp Nhiều nghiên cứu cho thấy than hoạt tính kết hợp với số vật liệu nano có khả xử lý tốt Tại Việt Nam Phùng Thị Hoài Anh GVHD: TS Vũ Anh Tuấn