Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano titan dioxit tẩm trên sợi thủy tinh

KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG VẬT LIỆU NANO TITAN DIOXIT TẨM TRÊN SỢI THỦY TINH LỜI CẢM ƠN Qua năm học tập rèn luyện trường ĐH Dân Lập Hải Phòng, bảo giảng dạy thầy cô truyền đạt cho em kiến thức lý thuyết thực hành suốt thời gian học trường Cùng với nỗ lực thân, em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Từ kết đạt em xin chân thành cảm ơn: Thầy trường DH Dân Lập Hải Phịng truyền cho em kiến thức bổ ích thời gian qua Đặc biệt TS ThS.giảng viên khoa Mơi Trường tận tình hướng dẫn em hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Khoa Môi Trường - Trường ĐH Dân Lập Hải Phòng tạo điều kiện tốt để em hồn thành nghiên cứu phịng thí nghiệm Cuối em kính chúc thầy dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Em xin chân thành cảm ơn Hải Phòng , ngày Tháng Năm Sinh viên MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan nước thải dệt nhuộm công nghiệp 1.1.1 Các nguồn phát sinh nước thải đặc tính nhiễm nước thải dệt nhuộm 1.1.2 Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm công nghiệp 1.2 Giới thiệu Nano 1.2.1 Vật liệu nano .5 1.2.2.Tính chất .6 1.3 Giới thiệu Nano Titanoxit .7 1.3.1 Giới thiệu vật liệu TiO2 .7 1.3.2 Cấu trúc vật liệu TiO2 1.3.3 Tính chất hóa học TiO2 .9 1.3.4 Tính chất xúc tác quang hóa TiO2 1.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác TiO2 10 1.3.6 Nguyên lý xúc tác quang hóa TiO2 11 1.4 Ứng dụng 14 1.4.1 Ứng dụng TiO2 14 1.4.2 Vật liệu tự làm 14 1.4.3 Các vật liệu chống bám sương 14 1.4.4 Sản phẩm diệt khuẩn, khử trùng, chống rêu mốc 14 1.4.5 Tiêu diệt tế bào ung thư 15 1.4.6 Sản xuất nguồn lượng H2 15 1.4.7 Khử mùi, làm không khí 15 1.4.8 Xử lý nước nhiễm bẩn .15 1.4.9 Ứng dụng TiO2 xử lý nước thải dệt nhuộm 15 1.5 Giới thiệu phương pháp tẩm vật liệu nano bề mặt chất mang 19 1.5.1 Các chất mang nano titan dioxit 19 1.5.2 Các loại chất mang 20 1.5.3 Các kỹ thuật cố định xúc tác quang hóa TiO2 lên vật liệu mang 21 CHƯƠNG II: THÍ NGHIỆM 23 2.1 Thiết bị dụng cụ hóa chất cần thiết 23 2.1.1 Thiết bị 23 2.1.2 Dụng cụ 23 2.1.3 Hóa chất 23 2.2 Nội dung thực nghiệm 24 2.3 Các bước tiến hành .24 2.4 Quy trình xây dựng đường chuẩn phương pháp trắc quang 25 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ 27 3.1 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý vật liệu 27 3.2 Ảnh hưởng nồng độ Titanium isopropoxide đến hiệu xử lý vật liệu 32 KẾT LUẬN .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm nguồn nước thải Hình 1.2 Các dạng thù hình TiO2 Hình 1.3: Phản ứng oxy hóa khử bề mặt TiO2 .13 Hình 2.1: Hình ảnh trình khuấy mẫu 24 Hình 2.2: Hình ảnh sợi thủy tinh sau nhúng vào dung dịch 25 Hình 2.3: Đồ thị đường chuẩn metyl xanh .26 Hình 3.1: Hình ảnh mẫu khuấy khoảng thời gian khác (mẫu 0,5ml) 27 Hình 3.2: Đồ thị biểu nồng độ metyl xanh theo thời gian (mẫu 0,5ml) 28 Hình 3.3 Hình ảnh mẫu khuấy khoảng thời gian khác (mẫu 1ml) 28 Hình 3.4: Đồ thị biểu nồng độ metyl xanh theo thời gian (mẫu 1ml) .29 Hình 3.5: Hình ảnh mẫu khuấy khoảng thời gian khác (mẫu 1,5ml) 30 Hình 3.6: Đồ thị biểu nồng độ metyl xanh theo thời gian (mẫu 1,5ml) 30 Hình 3.7: Hình ảnh mẫu khuấy khoảng thời gian khác (mẫu 2ml) 31 Hình 3.8: Đồ thị biểu nồng độ metyl xanh theo thời gian (mẫu 2ml) .32 Hình 3.9: Hình ảnh mẫu khuấy nồng độ khác (30 phút) 32 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn nồng độ metyl xanh mẫu có nồng độ Ti(OC3H7)4 khác khuấy dung dịch 30 phút 33 Hình 3.11: Hình ảnh mẫu khuấy nồng độ khác (60 phút) .34 Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn nồng độ metyl xanh mẫu có nồng độ Ti(OC3H7)4 khác khuấy dung dịch 60 phút 34 Hình 3.13: Hình ảnh mẫu khuấy nồng độ khác (90 phút) .35 Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn nồng độ metyl xanh mẫu có nồng độ Ti(OC3H7)4 khác khuấy dung dịch 90 phút 36 Hình 3.15: Hình ảnh mẫu khuấy nồng độ khác (120 phút) .36 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn nồng độ metyl xanh mẫu có nồng độ Ti(OC3H7)4 khác khuấy dung dịch 120 phút 37 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Nguồn phát sinh đặc tính nước thải dệt nhuộm .4 Bảng 1.2: Kích thước tới hạn số tính chất .6 Bảng 1.3: Một số tính chất vật lý TiO2, dạng anatase rutile Bảng 1.4: Tóm tắt kết nghiên cứu ứng dụng TiO2 xử lý nước thải dệt nhuộm 18 Bảng 2.1: Danh mục thiết bị cần thiết .23 Bảng 2.2: Xây dựng đường chuẩn .25 Bảng 3.1: Nồng độ metyl xanh theo thời gian dịch (mẫu 0,5ml) .27 Bảng 3.2: Nồng độ metyl xanh theo thời gian khác (mẫu 1ml) .28 Bảng 3.3: Nồng độ metyl xanh theo thời gian (mẫu 1,5ml) 29 Bảng 3.4: Nồng độ metyl xanh theo thời gian (mẫu 2ml) 31 Bảng 3.5: Nồng độ metyl xanh khuấy dung dịch 30phút 32 Bảng 3.6: Nồng độ metyl xanh khuấy dung dịch 60 phút 33 Bảng 3.7: Nồng độ metyl xanh khuấy dung dịch 90 phút 35 Bảng 3.8: Nồng độ metyl xanh khuấy dung dịch 120 phút .36 Bảng 3.9: Hiệu suất xử lý 37 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT  Bước sóng ánh sáng BTNMT Bộ tài nguyên môi trường BOD Nhu cầu Oxy sinh học COD Nhu cầu oxy hóa học CB Vùng dẫn chất bán dẫn - e Điện tử vùng dẫn Eg Năng lượng vùng cấm + h Lỗ trống vùng hóa trị VB Vùng hóa trị chất bán dẫn TOC Tổng cacbon hữu AC Than hoạt tính UV Vùng xạ tử ngoại KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trường nước vấn đề không Việt Nam mà vấn đề mang tính toàn cầu Nguồn nước toàn giới bị ô nhiễm trầm trọng hoạt động sản xuất, nghành nghề sinh hoạt Hiện nghành dệt may giữ vai trò quan trọng kinh tế Việt Nam Bên cạnh đóng góp to lớn vào phát triển đất nước, nghành dệt may mang tới khơng tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt nước thải từ q trình sản xuất Hàng năm, nghành dệt may nói chung dệt nhuộm nói riêng thải vào mơi trường lượng nước thải lớn với nồng độ ô nhiễm cao Nước thải dệt nhuộm đặc biệt nước thải từ số cơng đoạn nhuộm nấu có độ ô nhiễm cao Về nước thải dệt nhuộm thường có nhiệt độ, độ màu, pH, BOD COD cao, chứa nhiều chất hữu mang màu, có cấu trúc bền, khó phân hủy sinh học có độc tính cao người, động vật thực vật Vì nhiễm nước thải nghành dệt nhuộm vấn đề cần quan tâm giải quyết, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng môi trường sinh thái Trong nước thải dệt nhuộm có chứa nhiều thành phần phức tạp khó phân hủy sinh học, để xử lý hiệu quả, loại màu thuốc nhuộm có nước thải thường phải kết hợp nhiều công nghệ xử lý khác vật lý, hóa học, sinh học, háp phụ than hoạt tính, đơng keo tụ theo sau q trình lắng tuyển hịa tan Hiện có nhiều phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm đưa Một phương pháp nhà khoa học quan tâm ứng dụng vật liệu Nano (nano materils) vào xử lý nước ô nhiễm, đặc biệt nước thải dệt nhuộm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan nước thải dệt nhuộm công nghiệp Ngành dệt nhuộm nghành công nghiệp đa sản phẩm,được áp dụng nhiều quy trình sản xuất khác nhau, nhiều hóa chất nguyên vật liệu sử dụng Nước thải dệt nhuộm đặc biệt nước thải từ cơng đoạn nhuộm có chứa chất hữu khó phân hủy, độ màu độ nhiễm cao, có độc tính người sinh vật Vì xử lý nước thải vấn đề cấp thiết 1.1.1 Các nguồn phát sinh nước thải đặc tính nhiễm nước thải dệt nhuộm Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm Nguyên liệu đầu  Kéo sợi, chải, ghép, đánh ống  H20, tinh bột phụ gia nước  Hồ sợi  Nước thải chứa hồ tinh bột hóa chất  Nước thải chứa hồ tinh bột bị thủy phân, hóa chất  Nước thải  Nước thải  Nước thải  Nước thải  Dệt vải  Enzym, NaOH  Giũ hồ  NaOH, Hóa chất, nước  Nấu  H2SO4, H2O, chất tẩy giặt  Xử lý axit, giặt  NaOCl/H2O2, hóa chất  Tẩy trắng  H2SO4, H2O, chất tẩy giặt  Giặt  NaOH, hóa chất  Làm bóng   Nước thải Dung dịch huộm  Nhuộm, in hoa   Dung dịch nhuộm thải H2O, H2SO4, chất tẩy giặt  Giặt  Nước thải  Nước thải  Hơi nước, hóa chất, hồ  Hồn tất  Sản phẩm Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm nguồn nước thải