Nghiên cứu khử màu một số loại màu nhuộm hoạt tính bằng phương pháp keo tụ điện hóa

B Ộ GIÁO DỤC V À ĐÀO TẠO TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM LÝ TH Ế CH ƯƠNG NHUYNH NGHIÊN C ỨU KHỬ MÀU MỘT SỐ LOẠI MÀU NHU ỘM HOẠT TÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA LU ẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: K ỹ thuật môi tr ường Mã s ố ngành: 60520320 TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2015. B Ộ GIÁO DỤC V À ĐÀO TẠO TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM LÝ TH Ế CH ƯƠNG NHUYNH NGHIÊN C ỨU KHỬ MÀU MỘT SỐ LOẠI MÀU NHU ỘM HOẠT TÍNH BẰNG PH ƯƠNG PHÁP KEO T Ụ ĐIỆN HÓA LU ẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: K ỹ thuật môi tr ường Mã s ố ngành: 60520320 CÁN B Ộ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH LÂM MINH TRI ẾT TP. H Ồ CHÍ MINH, năm 2015 CÔNG TRÌNH ĐƯ ỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯ ỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM Cán b ộ hướng dẫn khoa học : GSTS. LÂM MINH TRI ẾT Lu ận văn Thạc sĩ đ ược b ảo vệ tại Tr ường Đại học Công nghệ TP. HCM ngày … tháng …… năm 2015 Thành ph ần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TT H ọ v à tên Ch ức danh Hội đồng 1 GS.TSKH Lê Huy Bá Ch ủ tịch 2 PGS.TS Ph ạm Hồng Nhật Ph ản biện 1 3 TS. Thái Văn Nam Ph ản biện 2 4 TS. Tr ịnh Ho àng Ngạn Ủy vi ên 5 TS. Nguy ễn Lệ Hà Ủy vi ên, Thư ký Xác nh ận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Lu ận văn đãđược sửa chữa Ch ủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯ ỜNG ĐH CÔNG NGH Ệ TP. HCM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH C ỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đ ộc lập – T ự do – H ạnh phúc TP. HCM, ngày … tháng… năm 2015 NHI ỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ t ên h ọc viên : LÝ THÊ CH ƯƠNG NHUYNH Gi ới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 02/12/1982 Nơi sinh : Phú Yên Chuyên ngành : K ỹ thuật môi trường MSHV :1341810016 I- Tên đ ề tài :Nghiên c ứu khử một số màu nhuộm hoạt tính bằng ph ương pháp keo t ụ đi ện hóa II- Nhi ệm vụ v à nội dung : - Xác định được các thông số tối ưu trong thí nghiệm keo tụ một vài loại màu nước thải hoạt tính bằng keo tụ điện hóa. - So sánh hiệu quả, rút ra những kết luận xác thực và đề xuất định hướng của việc ứng dụng phương pháp keo tụ này. III- Ngày giao nhi ệm vụ : … /… /2014 IV- Ngày hoàn thành nhi ệm vụ : … /… /2015 V- Cán b ộ hướng dẫn: GSTS. LÂM MINH TRI ẾT CÁN B Ộ HƯỚNG DẪN KHOA QU ẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công tr ình nghiên c ứu của riêng tôi. Các số liệu, kết qu ả nê u trong Lu ận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan r ằng mọi s ự giúp đỡ cho việc thực hiện L u ận văn n ày đ ã được cảm ơn và các thông tin trích d ẫn trong L u ận văn đã được chỉ rõ nguồn g ốc. H ọ c viên th ực hiện L u ận văn Lý Thế Chương Nhuynh ii L ỜI CÁM ƠN Lu ận văn này được hoàn không chỉ công sức của riêng bản thân mà còn được sự quan tâm, giúp đ ỡ của nhiều người Chân thành t ỏ lòng biết ơn thầy hướng dẫn: GS.TSKH Lâm Minh Tri ết đ ã định hư ớng v à tận tình chỉ dẫn để hoàn thành luận văn này. Xin chân thành c ảm ơn TS Bùi M ạnh Hà, ThS. Huỳnh Ngọc Loan đ ã tạo điều ki ện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá tr ình học tập, nghiên cứu. Đồng thời đóng góp nhi ều ý kiến quí báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Chân thành c ảm ơn các thầy nhận xét và phản biện đã đóng góp nhiều ý kiến quí báu cho b ản luận văn này. Xin g ửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn học cùng lớp cao học ngành K ỹ Thuật Môi trư ờng khóa 2013 . Cu ối c ùng xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, nh ững ng ư ời thân yêu nhất c ủa tôi đã nhiệt tình ủng hộ và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và công tác của mình. Lý Th ế Chương Nhuynh iii TÓM T ẮT Lu ận văn nghiên cứu quá trình keo t ụ điện hóa đ ể lo ại màu c ủa hai lo ại ph ẩm nhuộm hoạt tính: Sunzol Black B 150% (SBB)vàSunfix Red S3B 100% (SRS) có trong màu pha. Quá trình nghiên c ứu đã tìm ra các thông số thích hợp là: m ật độ d òng 86,6 A/m 2 ; pH =11; n ồng độ m àu nhuộm 50 mg/L;th ời gian điện hóa 5 và 6 phút; n ồng độ muối sulphate 1200 và 1400 mg/L l ần lượt loại màu của SRS (98,7% màu, 54,7% COD) và SBB (97,1% màu, 79,9% COD). V ới n ước thải thực t ế keo tụ điện hóa loại gần như triệt để >98,8 % màu trong 4 phút với mật độ dòng 130 A/m 2 . Thí nghiệm đối chứng dùng phèn nhôm để keo tụ hai lo ại dung dịch m àu pha (Jar-test) cho th ấy hiệu quả xử lý r ất thấp (<30%). K ết quả trên m ột lần nữa kh ẳng định tính ưu việt của phương pháp xử lý keo t ụ điện hóa so với ph ương pháp keo t ụ thông thường . iv ABSTRACT Electrocoagulation has been one of the treatment methods to reducedye concentration of two commercial reactive dyes: Sunzol Black B 150% (SBB) and Sunfix Red S3B 100% (SRS). The optimal parameters: current density 86.6 A/m 2 ; pH 11; dyes concentration: 50 mg/L, reaction time 5 and 6 min; Sulphate concentrations 1200 and 1400 mg/L for dye removal of SRS and SBB, respectively. With the above optimum surveyed conditions, the efficiency removal of color and COD were 98.7 and54.7% for SRS; and 97.7 and 79.9 % for SBB, respectively. In actual textile, the result of color removal was very successful, dye removal efficiency was reached over 98.8% in 4 min and 130 A/m 2 . The Jar-test compared experiment was tested on dye aqueous with low efficiencies (below 30% in decolorization).Once again, the results indicate a strong capacity of electrocoagulation on color removal. v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i L ỜI CÁM ƠN ii TÓM T ẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH x MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4 1.1 Giới thiệu chung ngành nhuộm 4 1.2 Thuốc nhuộm trong công nghệ dệt nhuộm 5 1.2.1 Khái quát về thuốc nhuộm 5 1.2.2 Phân loại, đặc điểm thuốc nhuộm 6 1.3 Đặt điểm nước thải dệt nhuộm 11 1.4 Tác động của nước thải dệt nhuộm đến môi trường 14 CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ N Ư ỚC THẢI DỆT NHUỘM 16 2.1 Nghiên cứu nước ngoài 16 2.2 Nghiên cứu trong nước 18 2.3 Phương pháp xử lý n ư ớc thải bằng keo tụ điện hóa 20 2.3.1 Cơ sơ l ý thuy ết phương pháp keo tụ điện hóa 20 2.3.1.1 Khái niệm 20 2.3.1.2 Cơ chế 20 2.3.1.3 Các phản ứng chính 22 2.3.1.4 Các phản ứng phụ 25 2.3.1.5 Các thông số ảnh hưởng 29 2.3.2 Ưu và nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa 33 2.3.2.1 Ưu điểm của phương pháp keo tụ điện hóa 33 2.3.2.2 Nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa 33 vi 2.3.3 Xử lý n ư ớc thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa 33 2.3.3.1 Một số nước thải công nghiệp 33 2.3.3.2 Nước thải dệt nhuộm 35 CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM 37 3.1 Hóa chất và thiết bị 37 3.1.1 Hóa chất 37 3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 38 3.1.2.1 Máy quang phổ so màu 38 3.1.2.2 Máy đo pH 38 3.2. Phương pháp tạo mẫu nước chứa màu và chất keo tụ 38 3.2.1 Phương pháp t ạo mẫu nướ c 38 3.2.2 Phương pháp Jartes 39 3.2.3 Kh ảo sát nồng độ màu tối ưu 39 3.2.4 Kh ảo sát quá trình xử lý màu bằng phèn nhôm 40 3.2.5 Phương pháp thí nghi ệm 40 3.3. Khảo sát quá trình xử lý màu pha bằng điện hóa 41 3.3.1 Xác đ ịnh pH tối ưu 42 3.3.2 Xác đ ịnh nồn g đ ộ sulphate tối ưu 42 3.3.3 Xác đ ịnh mật độ dòng tối ưu 43 3.3.4 Xác đ ịnh thời gian điện hóa tối ưu 43 3.3.5 Xác đ ịnh nồng độ màu tối ưu 43 3.4. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu 44 3.4.1 Phương pháp phân tích 44 3.4.1.1 Xác đ ịnh độ d ài sóng có độ h ấp thu cực đại 44 3.4.1.2 Xác đ ịnh pH và COD 45 3.4.2 Phương pháp xử lý số liệu 45 3.4.2.1 Phương pháp qui hồi tuyến tính 45 3.4.2.2 Phương pháp thống kê toán học 45 3.4.3.3 Tính toán trong phòng thí nghiệm phân hủy màu 45 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 4.1. Xây d ựng đường chu ẩn của màu nhuộm 47 [...]... hành: Nghiên cứu khử màu một số loại màu nhuộm hoạt tính bằng phương pháp keo tụ điện hóa Mục tiêu chọn đề tài - Giảm màu nước thải nhuộm giả lập bằng phương pháp keo tụ điện hóa - Khảo sát khả năng loại màu hoạt tính của dòng điện một chiều từ đó tìm ra điều kiện vận hành tối ưu ứng dụng công nghệ này trong xử lý nước thải thưc tế Phạm vi đề tài - Khử màu của hai màu nhuộm phổ biến có trên thị trường... trong tương lai 2.3 Phương pháp xử lý nước thải bằng keo tụ điện hóa 2.3.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp keo tụ điện hóa (Abdel và cộng sự, 2012) 2.3.1.1 Khái niệm : Phương pháp keo tụ điện hóa là hòa tan anot nhằm tạo ra hydroxit kim loại có hoạt tính cao để keo tụ các hợp chất ô nhiễm trong nước thải đặc biệt là chất màu hữu cơ Một mô hình điện hóa cơ bản thường bao gồm nguồn, điện cực và bình phản... cho nước thải nhuộm Nhiệm vụ nghiên cứu - Xác định được các thông số tối ưu trong thí nghiệm keo tụ một vài loại màu nước thải hoạt tính bằng keo tụ điện hóa - So sánh hiệu quả, rút ra những kết luận xác thực và đề xuất định hướng của việc ứng dụng phương pháp keo tụ này Ý nghĩa, hiệu quả của đề tài - Kết quả đề tài là bước mở đầu cho các công trình nghiên cứu áp dụng công nghệ keo tụ điện hóa trong việc... công ty nhuộm) trên phạm vi phòng thí nghiệm - Trên các mẫu nước thải hoạt tính giả định trong phạm vi phòng thí nghiệm 3 - Trên các mẫu nước thải hoạt tính của nhà máy nhuộm Phương pháp thực hiện - Phân tích tổng hợp tài liệu - Xử lý số liệu - Phương pháp xử lý bằng keo tụ điện hóa - Phương pháp chuẩn độ (COD) - Phương pháp quang phổ so màu (UV-Vis) Những khó khăn: phải thực hiện trên các mẫu có tính. .. được giặt hoàn toàn để loại bỏ phần thuốc nhuộm dư và phần thuốc nhuộm thủy phân Vì thế, mức độ tổn thất đối với thuốc nhuộm hoạt tính cỡ 10 ÷ 50%, lớn nhất trong các loại thuốc nhuộm Hơn nữa, màu thuốc nhuộm thủy phân giống màu thuốc nhuộm gốc nên nó gây ra vấn đề màu nước thải và ô nhiễm nước thải Tính chất hấp thu của màu hoạt tính Mỗi một MN hoạt tính đơn, đều có ít nhất một bước sóng hấp thu đặc... Màu nhuộm là những hợp chất hữu cơ có màu, có khả năng nhuộm màu và 6 giữ trên một số vật liệu Màu nhuộm có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc tổng hợp Tuy nhiên màu nhuộm thiên nhiên ít màu, công nghệ thu tập phức tạp, số lượng ít nên trong dệt nhuộm, lượng màu nhuộm được sử dụng chủ yếu là màu nhuộm tổng hợp Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu - tính chất không bị phân hủy bởi những... ảnh hưởng đáng kể tới độ bền ánh sáng, hoạt độ, và phần nào ảnh hưởng tới độ sâu màu hay cao màu của MN VD: Công thức MN hoạt tính họ monoclorotriazin Reactive Red 3, cấu tạo gồm 4 phần như hình 1.2 Hình 1.2 Cấu trúc màu nhuộm hoạt tính điển hình Các loại màu hoạt tính Tùy vào gốc T, Trên thị trường màu hoạt tính có các họ sau:  Họ màu triazin: đây là nhóm màu hoạt tí nh có nhóm T là dẫn xuất của triazin... qua quá trình khử Giống như Màu nhuộm hoàn nguyên, màu nhuộm lưu hóa dùng để nhuộm vật liệu xenllulo qua 3 giai đoạn: hòa tan, hấp phụ vào xơ sợi và oxi hóa trở lại  Màu nhuộm trực tiếp: đây là loại màu nhuộm anion có khả năng bắt màu trực tiếp vào xơ sợi xenllulo và có dạng tổng quát: Ar-SO3Na Khi hòa tan trong nước, nó phân ly cho về dạng anion màu nhuộm và bắt màu vào sợi Trong mỗi màu nhuộm trực... còn tính trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có đến 92% thuộc lớp azo  Màu nhuộm phân tán: đây là loại thuốc nhuộm dùng để nhuộm các loại xơ sợi tổng hợp kị nước Xét về mặt hóa học có đến 59% thuốc nhuộm phân tán thuộc cấu trúc azo, 32% thuộc cấu trúc antraquinon, còn lại thuộc các lớp hóa học khác  Màu nhuộm bazơ - cation: Các Màu nhuộm bazơ trước đây dùng để nhuộm tơ tằm, ca bông cầm màu bằng. .. kiện áp dụng tạo thành liên kết cộng hóa trị với xơ sợi Trong cấu tạo của màu nhuộm hoạt tính có một hay nhiều nhóm hoạt tính khác nhau, quan trọng nhất là các nhóm: vinylsunfon, halotriazin và halopirimidin Là loại thuốc nhuộm duy nhất có liên kết cộng hóa trị với xơ sợi tạo độ bền màu giặt và độ bền màu ướt rất cao nên thuốc nhuộm hoạt tính là một trong những thuốc nhuộm được phát triển mạnh mẽ nhất . phương pháp keo tụ điện hóa 33 2.3.2.1 Ưu điểm của phương pháp keo tụ điện hóa 33 2.3.2.2 Nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa 33 vi 2.3.3 Xử lý n ư ớc thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa. hoạt tính bằng phương pháp keo tụ điện hóa M ục tiêu ch ọn đề tài - Giảm màu nước thải nhuộm giả lập bằng phương pháp keo tụ điện hóa - Khảo sát khả năng loại màu hoạt tính của dòng điện một. thải hoạt tính của nhà máy nhuộm. Phương pháp th ực hiện - Phân tích tổng hợp tài liệu. - Xử lý số liệu. - Phương pháp xử lý bằng keo tụ điện hóa. - Phương pháp chuẩn độ (COD). - Phương pháp