NGHIÊN cứu đặc điểm của QUÁ TRÌNH KHOÁNG hóa một số hợp CHẤT hữu cơ họ AZO TRONG nước THẢI dệt NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP FENTON điện hóa

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI …… ….***………… PHẠM THỊ MINH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH KHOÁNG HÓA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ HỌ AZO TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP FENTON ĐIỆN HÓA Chuyên ngành: Hóa lí thuyết hóa lí Mã số: 62 44 01 19 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2013 Công trình hoàn thành tại: Viện Kỹ thuật nhiệt đới Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Thị Lê Hiền Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Đinh Thị Mai Thanh Phản biện 1: PGS.TS Mai Thanh Tùng Phản biện 2: PGS.TS Vũ Thị Thu Hà Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Thị Cẩm Hà Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi 00’, ngày 20 tháng năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Gần đây, trình công nghiệp hóa - đô thị hoá diễn mạnh mẽ, làm cho vấn đề ô nhiễm môi trường ngày nghiêm trọng Một ngành công nghiệp gây ô nhiễm cao ngành dệt nhuộm Với hàng ngàn sở nhỏ lẻ từ làng nghề truyền thống, nước thải sau sản xuất không xử lý mà đổ thẳng ao hồ, sông ngòi gây ô nhiễm môi trường Đặc tính nước thải dệt nhuộm chứa nhiều hợp chất hữu cơ, đặc biệt chất màu azo Đây loại hợp chất bền, khó phân huỷ độc hại Nghiên cứu, xử lý nước thải chứa hợp chất azo vấn đề quan trọng nhằm loại bỏ hết chất trước xả môi trường, bảo vệ người môi trường sinh thái Có nhiều phương pháp xử lý chất hữu độc hại như: phương pháp vật lý, sinh học, hoá học Tuy nhiên, phương pháp trực tiếp nhiều hạn chế Trong thời gian gần đây, phương pháp oxy hóa tiên tiến nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Bản chất phương pháp oxy hóa tiên tiến trình hình thành gốc HO với khả oxi hóa mạnh, oxi hóa hoàn toàn hợp chất hữu độc hại tạo thành CO2 H2O Có nhiều phương pháp oxy hóa tiên tiến khác áp dụng hiệu như: phương pháp ozôn, Fenton, Fenton điện hóa Trong Fenton điện hóa khẳng định có nhiều ưu điểm vượt trội kết hợp dễ dàng với phương pháp tiên tiến khác để xử lý triệt để chất hữu độc hại, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Fenton điện hoá trình khử oxy tạo H2O2, sau H2O2 oxy hoá ion kim loại chuyển tiếp Fe2+, Cu2+ tạo gốc HO HO2 có tính oxy hóa cao Quá trình khử oxy tạo H2O2 phụ thuộc vào chất vật liệu catôt Các khảo sát gần cho thấy, điện cực composit chế tạo từ oxit phức hợp kim loại chuyển tiếp có cấu trúc spinel chất mang polyme dẫn polypyrol, polyanilin, polythiophen… có khả xúc tác tốt cho trình khử oxy tạo H2O2 Tuy nhiên, việc nghiên cứu tìm loại vật liệu thích hợp ứng dụng xử lý chất hữu gây ô nhiễm hướng nghiên cứu mới, chưa nhiều nhà khoa học nước quan tâm Với lý nêu trên, đề tài luận án “Nghiên cứu đặc điểm trình khoáng hóa số hợp chất hữu họ azo nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton điện hóa” thực Mục tiêu nghiên cứu luận án - Tổng hợp oxit phức hợp cấu trúc spinel Cu1,5Mn1,5O4 - Tổng hợp màng Ppy Ppy(oxit)/Ppy điện cực cacbon - Xác định chế độ tối ưu cho trình khoáng hóa số hợp chất azo - Xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế hiệu ứng Fenton điện hoá Các nội dung nghiên cứu luận án - Tổng hợp nghiên cứu thành phần, cấu trúc, hình thái học oxit phức hợp cấu trúc spinel Cu1,5Mn1,5O4 - Tổng hợp nghiên cứu đặc tính màng Ppy Ppy(oxit)/Ppy - Đặc tính điện hóa anôt platin catôt cacbon dung dịch chứa hợp chất azo - Khoáng hóa số hợp chất azo phương pháp Fenton điện hóa - Xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton điện hóa CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nước thải dệt nhuộm 1.1.1 Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm Nguồn nước thải phát sinh công nghiệp dệt nhuộm từ công đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm hoàn tất Vấn đề ô nhiễm chủ yếu ngành công nghiệp dệt nhuộm ô nhiễm nguồn nước Xét hai yếu tố lượng nước thải thành phần chất ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm gây ô nhiễm lớn số ngành công nghiệp 1.1.2 Đặc tính nước thải dệt nhuộm Đặc tính nước thải dệt nhuộm nói chung nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc, Dương Nội nói riêng chứa loại hợp chất tạo màu hữu cơ, có số pH, DO, BOD, COD… cao, vượt tiêu chuẩn cho phép thải môi trường sinh thái 1.1.3 Các chất ô nhiễm nước thải dệt nhuộm Các chất ô nhiễm chủ yếu có nước thải dệt nhuộm loại thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, hợp chất halogen hữu cơ, Trong đó, thuốc nhuộm thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt thuốc nhuộm azo - loại thuốc nhuộm sử dụng phổ biến nay, chiếm tới 60 - 70 % thị phần 1.1.4 Các loại thuốc nhuộm thường dùng Việt Nam Hiện Việt Nam thường dùng loại thuốc nhuộm như: Thuốc nhộm trực tiếp, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm bazơ, thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm lưu huỳnh, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm azo không tan, thuốc nhuộm pigment Hầu hết loại thuốc nhuộm có chứa liên kết azo (-N=N-) phân tử 1.1.5 Khái niệm chung hợp chất màu họ azo Hợp chất azo hợp chất màu tổng hợp có chứa liên kết N=N-, ứng dụng phổ biến nhiều ngành công nghiệp (thực phẩm, in, nhuộm ) Đây loại hợp chất bền, khó phân hủy độc hại sức khỏe người môi trường sinh thái 1.2 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm nước thải dệt nhuộm nước ta Trong năm gần đây, lĩnh vực bảo vệ môi trường nhà nước đặc biệt quan tâm, song số công ty, nhà máy hầu hết làng nghề sản xuất dệt nhuộm thủ công xả thải trực tiếp nguồn nước sau sản xuất chưa qua xử lý sông, hồ, kênh, rạch… gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng 1.2.2 Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải nhiễm hợp chất azo 1.2.2.1 Các phương pháp truyền thống Các phương pháp truyền thống xử lý nước thải dệt nhuộm áp dụng bao gồm: phương pháp hấp phụ, phương pháp vật lý, phương pháp oxy hóa, phương pháp vi sinh 1.2.2.2 Các phương pháp oxy hóa tiên tiến Phương pháp oxy hóa tiên tiến trình phân hủy hợp chất hữu dựa vào gốc tự hoạt động OH tạo môi trường lỏng trình xử lý Gốc OH hoạt hóa, oxy hóa không chọn lọc hợp chất hữu tạo thành CO2, H2O muối khoáng 1.2.2.3 Một số trình oxy hoá tiên tiến thường gặp Trong thời gian gần có nhiều phương pháp oxy hóa tiên tiến áp dụng hiệu như: ozon hóa, Fenton, Fenton điện hóa, Fenton quang hóa 1.2.3 Phương pháp điện hóa Quá trình điện hóa cho phép loại bỏ giảm thiểu hợp chất ô nhiễm cách oxy hóa trực tiếp chất ô nhiễm điện cực nhờ dòng điện tạo tác nhân oxy hoá môi trường có khả oxy hóa hợp chất hữu độc hại Có hai phương pháp tạo gốc hydroxyl: oxy hóa trực tiếp anôt oxy hóa gián tiếp catôt hiệu ứng Fenton điện hoá 1.2.3.1 Oxy hóa điện hóa trực tiếp anôt tạo gốc hydroxyl Phương pháp cho phép oxy hóa nước tạo gốc hydroxyl hấp thụ bề mặt anôt có oxy cao: H2O → OH ads + H+ + e (1) 1.2.3.2 Phương pháp Fenton điện hóa Phương pháp Fenton điện hóa kết hợp hiệu ứng Fenton dòng điện chạy qua điện cực anôt catôt Trong phương pháp cho H2O2 Fe2+ vào dung dịch xử lý có pH axit áp dòng tĩnh để phân hủy hợp chất hữu Ngoài H2O2 sinh khử O2 catôt (phản ứng 2) tác dụng với Fe2+ có mặt dung dịch để tạo tác nhân oxy hóa mạnh HO (phản ứng 3) O2 + 2H+ + 2e → H2O2 (2) 2+ 2+  Fe + H2O2 → Fe(OH) + OH (3) 2+ Mặc dù Fe nhanh chóng bị phân hủy HO để tạo thành Fe2+ HO- (phản ứng 4), phản ứng tiếp tục tái sinh Fe2+ theo phản ứng 5,6,7 Fe2+ + OH → Fe3+ + HO(4) 3+ 2+ Fe + 1e → Fe (5) 3+  2+ + Fe + R → Fe + R (6) 3+ 2+  + Fe + H2O2  Fe + HO2 + H (7) 2+ 3+ Ion Fe tái sinh chủ yếu khử Fe H2O2 theo phản ứng Chất hữu bị phá hủy tác nhân HO sinh phản ứng HO2 sinh phản ứng theo sơ đồ: Hợp chất hữu + HO, HO2 → sản phẩm (8) Phương pháp Fenton điện hóa xử lý hợp chất hữu cách hiệu gốc HO vừa sinh dung dịch từ phản ứng vừa hình thành điện cực anôt từ trình oxy hóa H2O (phản ứng 9) H2O → HO + H+ + e (9) Quá trình khử oxy hoà tan diễn theo chế nhận 2e tạo H2O2 (phản ứng 2) phụ thuộc vào chất vật liệu catôt Do vật liệu catôt có khả xúc tác điện hóa cho phản ứng khử oxy tạo H2O2 yếu tố quan trọng nhất, định hiệu suất trình xử lý nước thải phương pháp Fenton điện hóa 1.2.4 Ứng dụng hiệu ứng Fenton điện hoá để khoáng hóa hợp chất azo nước thải dệt nhuộm Trong năm gần đây, nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton điện hóa nhằm xử lý thuốc nhuộm azo nước thải dệt nhuộm nhiều nhà khoa học nước quan tâm Tuy nhiên, hướng nghiên cứu sử dụng vật liệu catôt composit với khả xúc tác điện hóa cho phản ứng khử oxy tạo H2O2 hạn chế Vì luận án tập trung nghiên cứu chế tạo ứng dụng vật liệu catôt composit sở oxit phức hợp Cu1,5Mn1,5O4 chất mang Ppy dẫn điện 1.2 Polypyrol (Ppy) composit Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy Những nghiên cứu gần cho thấy màng Ppy, đặc biệt màng Ppy(oxit)/Ppy có khả xúc tác tốt cho trình khử oxy tạo H2O2 catôt, làm tiền đề cho nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu xử lý hợp chất hữu gây ô nhiễm CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất thiết bị * Hóa chất: Các hóa chất dùng nghiên cứu có độ tinh khiết cao, bao gồm: CuSO4.5H2O, MnSO4.H2O, KOH, Pyrol, KCl, H2SO4, NaOH, Na2SO4, metyl đỏ, metyl da cam, công gô đỏ, FeSO4.6H2O, điphenyl amin, K2Cr2O7, Ag2SO4, HgSO4, NaOH, cacbon graphit, nước thải lấy từ sở: Làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc Dương Nội * Thiết bị: - Thiết bị đo điện hóa AUTOLAB 30 (Eco., Co., Hà Lan) - Thiết bị LEICA STEREOSCAN 440 ghép nối với phần mềm LEO - Thiết bị UV-Vis (UV- spectrometer, CINTRA 40 - Mỹ) - Máy đo pH hiệu PHM 210 Standard pH Meter (Pháp) - Máy ủ nhiệt hiệu DRB 200 HACH - Nhật - Mỹ - Máy khuấy từ gia nhiệt - Cân phân tích điện tử Mettler hãng Toledo (Thụy Sĩ) 2.2 Điều kiện phương pháp thực nghiệm 2.2.1 Tổng hợp oxit phức hợp Cu Mn: Oxit phức hợp Cu Mn tổng hợp phương pháp đồng kết tủa từ dung dịch CuSO4, MnSO4 dung dịch KOH 2.3.2 Phương pháp điện hóa - Phương pháp dòng tĩnh: Tổng hợp màng Ppy composit Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy mA/cm2 1000 giây - Phương pháp tĩnh: Xác định hiệu xúc tác độ ổn định màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy E = -0,5 V/SCE, 2000 giây, tương ứng với điện khử oxy tạo H2O2 - Phương pháp dừng: Xác định giá trị dòng phản hồi trạng thái dừng, đặc trưng cho tốc độ phản ứng điện hoá điện nghiên cứu 2.3.3 Các phương pháp phân tích: - Các phương pháp SEM, TEM, EDX, X-Ray: Phân tích hình thái bề mặt, thành phần cấu trúc oxit màng Ppy(oxit)/Ppy - Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis): Đánh giá hiệu suất phân hủy hợp chất màu azo qua cường độ hấp thụ theo công thức: (10) Trong đó:  hiệu suất phân hủy (%), A0 cường độ hấp thụ thời điểm ban đầu, At cường độ hấp thụ thời điểm t - Phương pháp xác định nhu cầu oxy hóa học (COD): + Đánh giá hiệu suất suy giảm COD trình khoáng hóa theo công thức: %COD = COD*100%/CODo + Đánh giá hiệu suất dòng khoáng hóa theo công thức: CODV F 100% H (%) = (11) 8.i.S t - Phương pháp đo độ màu: Đánh giá độ suy giảm màu sắc dung dịch nước thải trước sau xử lý - Phương pháp khảo sát, điều tra: Xác định loại thuốc nhuộm thường dùng số sở dệt nhuộm truyền thống CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc tính oxit phức hợp Cu1,5Mn1,5O4 Hình thái bề mặt, cấu trúc thành phần phân tử oxit phức hợp Cu Mn phân tích nhờ phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ tán xạ lượng tia X (EDX) phổ nhiễu xạ tia X (X-Ray) Kết biểu diễn hình 3.1, 3.2, 3.3 3.4 Các kết đo SEM, TEM, EDX X-Ray cho thấy, oxit phức hợp Cu Mn tổng hợp có kích thước hạt nhỏ mịn, cấu trúc spinel có công thức phân tử Cu1,5Mn1,5O4 TEM Hình 3.1 Ảnh SEM Nhiễu xạ điện tử Hình 3.2 Ảnh TEM Hình 3.4 Phổ X-Ray oxit phức hợp Cu Mn Hình 3.3 Phổ EDX oxit phức hợp Cu Mn 3.2 Tổng hợp khả xúc tác điện hoá màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy 3.2.1 Tổng hợp màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy điện cực cacbon Sự biến đổi điện trình tổng hợp màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy biểu diễn hình 3.5 Tại thời điểm bắt đầu trình tổng hợp, điện tăng vọt tới giá trị ổn định, tương đương với trình polyme hoá pyrol thành polypyrol lắng đọng bề mặt điện cực anôt Khi có mặt oxit điện tổng hợp giảm đáng kể diện tích hoạt hóa điện cực tăng làm giảm mật độ dòng điện tổng hợp dẫn đến điện giảm Hình 3.5 Đường cong tổng hợp màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy Hình 3.6 Phổ EDX màng Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy 3.2.2 Đặc tính màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy 3.2.2.1 Thành phần màng Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy: Thành phần màng Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy sau tổng hợp phân tích nhờ phổ EDX (hình 3.6) Kết cho thấy, oxit phức hợp Cu Mn có mặt thành phần màng Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy sau tổng hợp 3.2.2.2 Khả xúc tác điện hoá cho phản ứng khử oxy tạo hydro peoxit màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy Khả xúc tác điện hóa điện cực catôt C/Ppy C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy pH khác biểu diễn đường cong: dòng - dừng, cho phép xác định tốc độ phản ứng khử chất oxy hoá điện cực nghiên cứu (hình 3.7) Trong trường hợp có sục khí oxy, hàm lượng oxy tăng, kéo theo dòng catôt tăng mạnh điện + 0,2 V/SCE, tương ứng với phản ứng khử oxy tạo H2O2, xác nhận có mặt H2O2 nhờ nhận biết định tính thuốc thử KI + hồ tinh bột Ngoài ra, có sục oxy, mật độ dòng catôt màng Ppy chứa oxit lớn dòng catôt màng Ppy không chứa oxit Chứng tỏ, màng composit Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy có khả xúc tác cho trình khử oxy hòa tan tốt màng Ppy pH = pH = pH = pH = Hình 3.7 Sự biến đổi mật độ dòng catôt điện áp đặt dung dịch Na2SO4 0,05 M, pH2,3,4,6 Quan sát đồ thị biểu diễn mật độ dòng catôt phản hồi điện cực C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy giá trị pH khác điện -0,5 V/SCE (hình 3.8) cho thấy, mật độ dòng catôt phản hồi cao pH3 10 ứng Fenton điện hóa khu vực catôt, hiệu suất khoáng hóa cao Sau 180 phút khoáng hóa, số COD giảm từ 250mg/l xuống 115 mg/l, tương ứng với hiệu suất suy giảm COD đạt 54 % 3.4.3 Ảnh hưởng yếu tố đến trình khoáng hóa metyl đỏ hiệu ứng Fenton điện hóa Để xác định điều kiện tối ưu cho trình khoáng hóa metyl đỏ phương pháp Fenton điện hóa, luận án tiến hành khảo sát ảnh hưởng số yếu tố [Fe2+], vật liệu catôt, mật độ dòng áp đặt tốc độ sục oxy 3.4.3.1 Ảnh hưởng nồng độ ion sắt(II) Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ đến trình khoáng hóa metyl đỏ hiệu ứng Fenton điện hóa thực điều kiện: dung dịch Na2SO4 0,05 M, pH3, catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, mật độ dòng áp đặt mA/cm2, tốc độ sục oxy lít/phút Quan sát đồ thị biểu diễn %COD H theo thời gian khoáng hóa metyl đỏ (hình 3.13) trình khảo sát ảnh hưởng [Fe 2+] cho thấy: Khi nồng độ [Fe2+] < mM, không đủ phản ứng hết với lượng H2O2 sinh ra, nồng độ gốc HO thấp dẫn đến hiệu suất khoáng hóa thấp Khi tăng nồng độ Fe2+ lên mM, hiệu suất suy giảm COD hiệu suất dòng oxy hóa metyl đỏ đạt giá trị cao thời điểm khoáng hóa Chứng tỏ, hàm lượng Fe2+ mM đủ để phản ứng hết với H2O2 sinh catôt tạo gốc HO Khi nồng độ [Fe2+] > mM, không phản ứng hết với lượng H2O2 sinh Khi lượng Fe2+ dư xảy trình oxy hóa Fe2+ anôt tạo thành Fe3+ Cặp oxy hóa-khử Fe3+/Fe2+ dư xảy chu trình oxy hóa khử liên tục làm giảm hiệu suất dòng điện mM 0,5 mM mM 1,5 mM mM 80 60 200 160 %COD 120 H% 40 80 20 40 0 t (giê) Hình 3.13 Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ đến biến thiên %COD H theo thời gian 13 3.4.3.2 Ảnh hưởng vật liệu catôt Ảnh hưởng catôt C, C/Ppy C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy đến hiệu suất khoáng hóa metyl đỏ khảo sát dung dịch Na2SO4 0,05 M có ion Fe2+ mM, pH3, mật độ dòng áp đặt mA/cm2 Biến thiên %COD, H hiệu suất phân hủy () trình khoáng hóa metyl đỏ theo thời gian đánh giá phương pháp xác định COD phân tích phổ UV-Vis Kết biểu diễn hình 3.14, 3.15 3.16 cho thấy, điện cực có khả xúc tác cho phản ứng khử oxy tạo H2O2 catôt, thể hiệu suất suy giảm COD trình khoáng hóa metyl đỏ trường hợp tăng dần theo thời gian khoáng hóa Tuy nhiên, trường hợp sử dụng điện cực catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, thời điểm khoáng hóa, hiệu suất suy giảm COD hiệu suất dòng oxy hóa đạt giá trị cao Kết thu chứng tỏ, vật liệu điện cực catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy có khả xúc tác tốt trình khử oxy hòa tan tạo H2O2 áp dụng khoáng hóa metyl đỏ hiệu ứng Fenton điện hoá 100 250 C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy C/Ppy C %COD 80 60 200 150 H% 40 100 20 50 0 t (giê) Hình 3.14 Biến thiên %COD H theo thời gian Hình 3.15 Phổ UV-Vis metyl Hình 3.16 Biến thiên  metyl đỏ theo thời gian đỏ theo thời gian 14 3.4.3.3 Ảnh hưởng mật độ dòng áp đặt Ảnh hưởng mật độ dòng áp đặt đến hiệu suất khoáng hóa metyl đỏ 0,35 mM hiệu ứng Fenton điện hóa thực dung dịch Na2SO4 0,05M, pH3, Fe2+ mM, catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, tốc độ sục oxy l/phút Biến thiên %COD, H hiệu suất phân hủy () trình khoáng hóa metyl đỏ theo thời gian đánh giá phương pháp xác định COD phân tích phổ UV-Vis Kết biểu diễn hình 3.17, 3.18 3.19 100 350 80 mA/cm mA/cm 280 %COD 10 mA/cm 60 0,5 mA/cm 210 H% 40 140 20 70 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 Q(A.h/l) Hình 3.17 Biến thiên %COD H theo điện lượng Q 100 80  60 40 20 mA/cm mA/cm 10 mA/cm 0,5 mA/cm 0,00 0,05 0,10 0,15 Q(A.h/l) 0,20 0,25 Hình 3.19 Biến thiên  metyl đỏ theo điện lượng Q Hình 3.18 Phổ UV-Vis metyl đỏ theo thời gian Kết xác định COD (hình 3.17) cho thấy, giá trị điện lượng nhau, trường hợp áp đặt mật độ dòng mA/cm2, %COD H khoáng hóa metyl đỏ đạt giá trị cao so với trường hợp áp đặt mật độ dòng khác Kết giải thích sau: mật độ dòng áp đặt đủ lớn thuận lợi cho trình khử O2 hoà tan tạo H2O2 điện cực catôt, làm tăng hiệu suất khoáng hóa metyl đỏ hiệu ứng Fenton điện hoá 15 Tuy nhiên, mật độ dòng cao xảy trình oxy hoá H2O giải phóng O2 anôt làm tiêu tốn điện lượng trình khoáng hóa, đồng thời catôt xảy phản ứng khử H+ giải phóng H2, làm giảm tốc độ phản ứng tạo H2O2 Vì tốc độ hình thành gốc HO (phản ứng 2) giảm, làm giảm %COD H trình khoáng hóa Kết phân tích phổ UV-Vis cho thấy, áp đặt mật độ dòng mA/cm2, cường độ hấp thụ cực đại metyl đỏ bước sóng 523 nm giảm nhanh theo thời gian khoáng hóa (hình 3.18), tương ứng với  đạt giá trị cao 88 % so với trường hợp áp đặt mật độ dòng khác (hình 3.19) 3.4.3.4 Ảnh hưởng tốc độ sục oxy Ảnh hưởng tốc độ sục oxy đến biến thiên hiệu suất suy giảm COD hiệu suất dòng điện theo thời gian khoáng hóa metyl đỏ 0,35 mM dung dịch Na2SO4 0,05 M, pH3, Fe2+ mM, mật độ dòng áp đặt mA/cm2 sử dụng catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy biểu diễn hình 3.20 Với tốc độ sục oxy  l/phút, hiệu suất suy giảm COD hiệu suất dòng thời điểm khoáng hóa đạt giá trị cao so với sục khí oxy với tốc độ 0,5 l/phút Điều khẳng định, tốc độ sục khí oxy l/phút tốc độ tối ưu cho lượng oxy dung dịch sát bề mặt điện cực catôt đạt nồng độ bão hòa 80 350 0,5 l/phút 1,5 l/phút l/phút l/phút 60 280 %COD 210 H% 40 140 20 70 0 10 t (giê) 15 20 Hình 3.20 Biến thiên %COD H theo thời gian khoáng hóa Quan sát mắt thường (hình 3.21) cho thấy, suy giảm màu sắc dung dịch metyl đỏ thay đổi rõ rệt từ hồng đậm sang hồng nhạt theo thời gian khoáng hóa, sau khoáng hóa mật độ dòng mA/cm 2, dung dịch gần màu hoàn toàn Màu sắc dung dịch thay đổi nhanh khoảng thời gian ngắn trình khoáng hóa nồng độ 16 hợp chất metyl đỏ suy giảm gần hoàn toàn tạo thành hợp chất trung gian trước bị khoáng hóa hoàn toàn tạo thành CO 2, H2O chất khoáng Trước xử lý Sau xử lý Sau xử lý Sau xử lý Hình 3.21 Sự thay đổi màu sắc dung dịch metyl đỏ theo thời gian khoáng hóa 3.5 Quá trình khoáng hóa công gô đỏ 3.5.1 Ảnh hưởng vật liệu điện cực catôt Ảnh hưởng vật liệu catôt đến trình khoáng hóa công gô đỏ 0,25 mM thực điều kiện: dung dịch Na2SO4 0,05 M, pH3, Fe2+ 1mM, tốc độ sục oxy l/phút, mật độ dòng mA/cm2, catôt C, C/Ppy C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy Kết xác định COD phân tích phổ UV-Vis biểu diễn hình 3.22, 3.23 3.24 Quan sát đồ thị hình 3.22 cho thấy, trường hợp sử dụng điện cực catôt C; C/Ppy; C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, hiệu suất suy giảm COD tăng dần theo thời gian khoáng hóa Tuy nhiên, sử dụng điện cực catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, hiệu suất suy giảm COD thời điểm đạt giá trị cao so với trường hợp sử dụng catôt C C/Ppy 100 180 150 80 %COD 120 H% 60 90 40 60 C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy C/Ppy C 20 30 0 t (giê) Hình 3.22 Biến thiên %COD H theo thời gian 17 Đối với loại điện cực, cường độ hấp thụ công gô đỏ bước sóng 560 nm giảm nhanh (hình 2.23), tương ứng với phân hủy cấu trúc – N = N – dẫn tới màu dần dung dịch công gô đỏ Ngoài có dải phổ khác vùng tử ngoại bước sóng khoảng 320 nm ngày tăng dự đoán có xuất sản phẩm trung gian có chứa vòng thơm benzen Kết cho phép khẳng định, trình điện phân, nhóm mang màu azo – N = N – bị phá vỡ tạo dẫn xuất hydrocacbon Theo thời gian, gốc hydroxyl sinh công phá hủy vòng benzen, dẫn tới công gô đỏ bị khoáng hóa hoàn toàn tạo thành CO2, H2O khoáng chất khác Kết phân tích phổ UV-Vis (hình 3.24) cho hiệu suất phân hủy công gô đỏ 0,25 mM đạt giá trị cao sử dụng điện cực catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, lần khẳng định, điện cực catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy có khả xúc tác tốt trình khử oxy tạo H2O2, làm tăng tốc độ phản ứng tạo gốc HO (phản ứng 1.6), hiệu suất phân hủy công gô đỏ tăng Hình 3.23 Phổ UV-Vis công gô đỏ theo thời gian Hình 3.24 Biến thiên  công gô đỏ theo thời gian 3.5.2 Ảnh hưởng mật độ dòng áp đặt Kết khảo sát ảnh hưởng mật độ dòng đến trình khoáng hóa công gô đỏ hiệu ứng Fenton điện hóa dung dịch Na2SO4 0,05 M, Fe2+ mM, pH3, catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy theo điện lượng Q xác định phương pháp xác định COD phân tích phổ UVVis, biểu diễn hình 3.25 3.26 Khi áp đặt mật độ dòng 1mA/cm2, thời điểm khác nhau, có giá trị điện lượng Q chuyển qua bình, %COD, H  công gô đỏ đạt giá trị cao so với trường hợp áp đặt mật độ dòng 0,5; 10 mA/cm2 Kết hoàn toàn phù hợp với kết khoáng hóa metyl đỏ, lần khẳng định mật độ dòng mA/cm2 giá trị tối ưu phạm vi khảo sát luận án 18 Hình 3.25 Biến thiên %COD H Hình 3.26 Biến thiên  công gô theo điện lượng Q đỏ theo điện lượng Q 3.6 Quá trình khoáng hóa metyl da cam Quá trình khoáng hóa metyl da cam thực điều kiện: dung dịch Na2SO4 0,05 M, pH3, metyl da cam 1,0 mM, Fe2+ mM, catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy mật độ dòng áp đặt khác Kết xác định COD phân tích phổ UV-Vis trình khoáng hóa biểu diễn hình 3.27, 3.28 3.29 100 mA/cm mA/cm 10 mA/cm 0,5 mA/cm 360 60 270 40 180 20 90 H% %COD 80 450 0,00 0,25 0,50 Q(A.h/l) 0,75 1,00 Hình 3.27 Biến thiên %COD H theo điện lượng Q Hình 3.29 Biến thiên  metyl da cam theo điện lượng Q Hình 3.28 Phổ UV-Vis metyl da cam theo thời gian 19 Kết cho thấy, điện lượng Q nhau, với mật độ dòng áp đặt mA/cm2, %COD, H  metyl da cam đạt giá trị cao nhiều so với trường hợp áp đặt mật độ dòng 0,5; 10 mA/cm2 Các kết thu chứng tỏ metyl da cam bị khoáng hóa hoàn toàn phương pháp Fenton điện hóa tạo CO2, H2O chất khoáng Ngoài ra, kết khoáng hóa metyl da cam điều kiện: dung dịch có Fe2+ mM, mật độ dòng áp đặt mA/cm2, catôt C/Ppy(oxit), tốc độ sục oxi l/phút nhận biết thay đổi màu sắc dung dịch (hình 3.30) Hình 3.30 Sự thay đổi màu sắc dung dịch metyl da cam theo thời gian khoáng hóa Trên sở công trình nghiên cứu chế khoáng hóa hợp chất hữu họ azo công bố, chế dự đoán trình khoáng hóa metyl da cam biểu diễn hình 3.31 20 Hình 3.31 Dự đoán chế khoáng hóa metyl da cam 3.7 Điều kiện thích hợp khoáng hóa hợp chất azo hiệu ứng Fenton điện hoá Kết khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến trình khoáng hóa số hợp chất màu azo điển hình (metyl đỏ, công gô đỏ metyl da cam) hiệu ứng Fenton điện hóa cho thấy, trình khoáng hóa đạt hiệu suất cao dung dịch Na2SO4, pH3, Fe2+ mM, sục oxy với tốc độ lít/phút, catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, mật độ dòng áp đặt mA/cm2 Kết nghiên cứu mở ứng dụng hiệu ứng Fenton điện hóa vào xử lý nước thải có chứa hợp chất màu azo, đặc biệt nước thải dệt nhuộm 3.8 Động học trình khoáng hóa hợp chất azo phương pháp Fenton điện hóa Phản ứng oxy hóa thuốc nhuộm gốc hydroxyl xảy theo phương trình tổng quát sau: Dye + OH  nCO2 + mH2O + chất khoáng (11) (Dye: Phân tử thuốc nhuộm) Tốc độ phản ứng 11 biểu diễn phương trình động học sau: v = k.[Dye]x.[OH]y (12) Do phản ứng Fenton phân hủy hợp chất hữu theo chế gốc, gốc hydroxyl OH hình thành trình phản ứng có khả oxi hóa mạnh không bền (thời gian sống ngắn) nên nồng độ đạt đến trạng thái ổn định ([OH] = const), phương trình 12 chuyển thành phương trình 13: v = k’.[Dye]x (13) Nếu tốc độ phản ứng tuân theo quy luật phản ứng bậc 1, ta có: v = k’.[Dye] (với k’ = k.[HO]) (14) Biến đổi giải phương trình 14 ta có: (15) 21 Tuy nhiên, theo nghiên cứu tác giả V.Kavitha cộng cho thấy, phản ứng oxi hóa hợp chất azo gốc OH, với tính chất đặc biệt hợp chất azo nhanh bị phân hủy dung dịch để hình thành chất béo trung gian chất trung gian có nhân thơm, tính số tốc độ phản ứng giả bậc sở đo số COD (mô hình k’COD) thích hợp mô hình k’C (tính số tốc độ phản ứng giả bậc sở đo số nồng độ hợp chất azo) Do phương trình 15 biểu diễn phương trình 16 (16) Trên sở số liệu thực nghiệm, vẽ đồ thị biểu diễn đường cong phụ thuộc -ln[CODt/CODo) - t hợp chất azo metyl đỏ, công gô đỏ metyl da cam (hình 3.32) Hình 3.32 Đồ thị phụ thuộc -ln(CODt/CODo) vào thời gian khoáng hóa hợp chất azo điều kiện tối ưu khảo sát Quan sát đồ thị hình 3.32 cho thấy, trường hợp, đồ thị có dạng đường thẳng, chứng tỏ biến đổi số COD theo thời gian khoáng hóa tuân theo quy luật phản ứng bậc 3.9 Xử lý nước thải dệt nhuộm hiệu ứng Fenton điện hóa Trong khuôn khổ luận án, số mẫu nước thải trực tiếp lấy từ sở dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc Dương Nội Các thông số nước thải trước sau xử lý phân tích Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam 22 Kết khảo sát số hộ gia đình sở sản xuất dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc Dương Nội cho thấy, hầu hết sở sử dụng chủ yếu loại thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính, với thành phần chủ yếu hợp chất azo, thuộc loại hợp chất bền, khó phân hủy độc hại sức khỏe người môi trường sinh thái Vì điều kiện khoáng hóa tối ưu trình khảo sát loại hợp chất azo (metyl đỏ, công gô đỏ metyl da cam) áp dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế phương pháp Fenton điện hóa Để giảm thời gian xử lý, mẫu nước thải pha loãng lần nước cất bổ sung Na2SO4 0,05 M, điều chỉnh pH3 trước tiến hành xử lý 3.9.1 Xử lý nước thải Dương Nội Kết phân tích mẫu nước thải Dương Nội trước xử lý biểu diễn bảng cho thấy, số COD độ màu nước thải trước xử lý cao; COD cao gấp lần so với ngưỡng giới hạn tiêu chuẩn nước thải loại C (mức độ ô nhiễm cao nhất) Bảng Kết phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội trước sau 10 xử lý TT Các thông số phân tích COD (mg/l) Độ màu (Co-Pt) Kết phân tích QCVN Trước xử lý Sau 10 24:2009/BTNMT (đã pha (cột B) xử lý loãng lần) 450 70 150 1360 85 150 Hiệu xử lý xác định phương pháp xác định COD kết hợp đo độ màu nước thải theo thời gian xử lý Sự biến thiên %COD H theo thời gian sau lần xử lý điều kiện biểu diễn hình 3.33 23 Hình 3.33 Sự biến thiên %COD H theo thời gian xử lý nước thải làng nghề Dương Nội Kết thu sau lần xử lý cho thấy, số COD giảm từ 450 xuống 70 mg/l (tương ứng với %COD đạt 84%), độ màu suy giảm từ 1360 xuống 85 Pt-Co sau 10 xử lý Kết chứng tỏ hợp chất hữu độc hại nước thải bị khoáng hóa, nước thải sau 10 xử lý có số COD 70 mg/l, đạt tiêu chuẩn nước thải loại B thải môi trường với mục đích tưới tiêu, trồng trọt 3.9.2 Xử lý nước thải Vạn Phúc Nước thải làng nghề Vạn Phúc lấy sau công đoạn nhuộm màu vải, có nồng độ chất màu cao thể qua số COD độ màu bảng 2, nước thải có màu đen sẫm với mùi khó chịu Bảng Kết phân tích nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc trước sau 14 xử lý Kết phân tích QCVN TT Trước xử lý (đã Sau 14 24:2009/BTNMT (cột B) pha loãng lần) xử lý COD (mg/l) 1000 80 150 Độ màu (Co-Pt) 1750 95 150 Các thông số phân tích Sự biến thiên %COD H theo thời gian lần xử lý nước thải làng nghề Vạn Phúc điều kiện mô tả hình 3.34 Từ đồ thị 3.34 cho thấy, số COD nước thải lần xử lý giảm nhanh từ 1000 mg/l xuống khoảng 80 mg/l sau gần thay đổi theo thời gian xử lý, tương ứng với %COD đạt 92 % sau 14 xử lý Hình 3.34 Sự biến thiên %COD H theo thời gian xử lý nước thải làng nghề Vạn Phúc 24 Các kết thu trình xử lý nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc có xu hướng hoàn toàn phù hợp với kết phân tích COD nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội 25 KẾT LUẬN CHUNG Trên sở kết đạt được, rút số kết luận sau: Đã tổng hợp thành công oxit phức hợp Cu 1,5Mn1,5O4 phương pháp đồng kết tủa với kích thước hạt nhỏ mịn, đồng cấu trúc spinel Đã tổng hợp thành công màng Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy C phương pháp áp dòng mật độ dòng mA/cm2 Vật liệu catôt Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy có độ ổn định cao, khả xúc tác cho trình khử oxy tạo H2O2 tốt pH3, tốt so với điện cực C C/Ppy Các hợp chất màu azo metyl đỏ, metyl da cam, công gô đỏ bị oxy hóa hoàn toàn hiệu ứng Fenton điện hóa sử dụng điện cực cacbon có phủ màng Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, mật độ dòng mA/cm2, dung dịch pH3, có ion sắt(II) mM, sục oxy tốc độ lít/phút Bằng phương pháp phổ UV-Vis, xác định hiệu suất phân hủy metyl đỏ 0,35 mM, công gô đỏ 0,25 mM metyl da cam 1,0 mM đạt giá trị tương ứng: 88 %, 75 % 72 % sau xử lý Bằng phương pháp xác định COD cho hiệu suất suy giảm COD metyl đỏ 0,35 mM, công gô đỏ 0,25 mM metyl da cam 1,0 mM sau 20 xử lý đạt giá trị tương ứng: 76 %; 91 % 74 % Các kết phân tích UV-Vis COD cho phép khẳng định hợp chất azo bị khoáng hóa hoàn toàn hiệu ứng Fenton điện hóa Động học trình khoáng hóa hợp chất azo xác định sở kết thực nghiệm tuân theo phương trình động học giả bậc phù hợp với công bố 37, 83, 113 Các kết xử lý nước thải dệt nhuộm chưa qua xử lý từ làng nghề dệt nhuộm Vạn Phúc Dương Nội phòng thí nghiệm điều kiện tối ưu tương đối khả quan Đối với nước thải dệt nhuộm Dương Nội, số COD suy giảm từ 450 xuống 70 mg/l (hiệu suất suy giảm COD tương ứng đạt 84 %), độ màu suy giảm từ 1360 xuống 85 Pt-Co sau 10 xử lý Đối với nước thải dệt nhuộm Vạn Phúc: số COD suy giảm từ 1000 xuống 80 mg/l (hiệu suất suy giảm COD tương ứng đạt 92 %), độ màu suy giảm từ 1750 xuống 95 Pt-Co sau 14 xử lý Với kết đạt được, độ màu số COD nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 2008/BTNMT Các kết thu mở triển vọng áp dụng hiệu ứng Fenton điện hóa xử lý nước thải công nghiệp có chứa hợp chất màu azo, đặc biệt nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm 26 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Tổng hợp thành công oxit phức hợp Cu1,5Mn1,5O4 phương pháp đồng kết tủa với kích thước hạt nhỏ mịn, đồng có cấu trúc spinel Bằng phương pháp điện hóa tổng hợp loại điện cực C/Ppy C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy với đặc tính xúc tác tốt cho trình khử oxy hòa tan tạo hydropeoxit Đã tìm điều kiện thích hợp (về nồng độ Fe2+, mật độ dòng áp đặt, vật liệu điện cực catôt tốc độ sục oxy) để khoáng hóa hợp chất metyl đỏ, công gô đỏ metyl da cam phương pháp Fenton điện hóa, làm sở cho trình khoáng hóa hợp chất azo nước thải dệt nhuộm Bước đầu sử dụng vật liệu Ppy Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy làm điện cực catôt để khoáng hóa nước thải dệt nhuộm Dương Nội Vạn Phúc phương pháp Fenton điện hóa Chỉ số COD độ màu nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 2008/BTNMT DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ [1] Nguyễn Thị Lê Hiền, Phạm Thị Minh, “Xử lý metyl đỏ phương pháp điện hóa”, Tạp chí Hóa học, T.47(5A), tr.199-203, 2009 [2] Phạm Thị Minh, Nguyễn Thị Lê Hiền, Đinh Thị Mai Thanh, “Xử lý công gô đỏ hiệu ứng Fenton điện hóa”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, tr 103-107, Hà Nội 10/2010 [3] Phạm Thị Minh, Nguyễn Thị Lê Hiền, Đinh Thị Mai Thanh, “Ảnh hưởng mật độ dòng áp đặt lên trình xử lý metyl đỏ hiệu ứng Fenton điện hóa”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, T.48(3A), tr.4751, 2010 [4] Phạm Thị Minh, Nguyễn Thị Lê Hiền, Đinh Thị Mai Thanh, Thái Hoàng, “Ảnh hưởng số yếu tố đến trình xử lý Công gô đỏ hiệu ứng Fenton điện hóa”, Tạp chí Hóa học, T.49(4), tr.489-493, 8/2011 [5] Phạm Thị Minh, Nguyễn Thị Lê Hiền, Đinh Thị Mai Thanh, Thái Hoàng, “Influence of imposed current density on orange methyl treatment process by electro-Fenton method”, Journal of Science and Technology T.49(5B), tr.621-627, 2011 [6] Phạm Thị Minh, Nguyễn Thị Lê Hiền “Sử dụng catôt graphit/Ppy(oxit)/Ppy xử lý nước thải phương pháp Fenton điện hóa”, Tạp chí Dầu khí, số tr.51-55, 2012 27 [...]... thải có chứa các hợp chất màu azo, đặc biệt là nước thải dệt nhuộm 3.8 Động học của quá trình khoáng hóa các hợp chất azo bằng phương pháp Fenton điện hóa Phản ứng oxy hóa thuốc nhuộm bằng gốc hydroxyl xảy ra theo phương trình tổng quát sau: Dye + OH  nCO2 + mH2O + các chất khoáng (11) (Dye: Phân tử thuốc nhuộm) Tốc độ của phản ứng 11 có thể được biểu diễn bằng phương trình động học như sau: v =... màu sắc của dung dịch metyl da cam theo thời gian khoáng hóa Trên cơ sở các công trình nghiên cứu về cơ chế khoáng hóa các hợp chất hữu cơ họ azo đã công bố, cơ chế dự đoán của quá trình khoáng hóa metyl da cam được biểu diễn trên hình 3.31 20 Hình 3.31 Dự đoán cơ chế khoáng hóa metyl da cam 3.7 Điều kiện thích hợp khoáng hóa hợp chất azo bằng hiệu ứng Fenton điện hoá Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các... thích hợp (về nồng độ Fe2+, mật độ dòng áp đặt, vật liệu điện cực catôt và tốc độ sục oxy) để khoáng hóa các hợp chất metyl đỏ, công gô đỏ và metyl da cam bằng phương pháp Fenton điện hóa, làm cơ sở cho quá trình khoáng hóa các hợp chất azo trong nước thải dệt nhuộm 4 Bước đầu sử dụng vật liệu Ppy và Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy làm điện cực catôt để khoáng hóa nước thải dệt nhuộm Dương Nội và Vạn Phúc bằng phương. .. hiệu ứng Fenton điện hóa có xu hướng giống như trường hợp oxy hóa metyl đỏ bằng phương pháp điện hóa trực tiếp Tuy nhiên, %COD và H theo thời gian oxy hóa metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa đều đạt giá trị cao hơn Điều này chứng tỏ rằng, trong quá trình xử lý metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa, bên cạnh quá trình oxy hóa trực tiếp metyl đỏ trên điện cực anôt, còn có quá trình oxy hóa gián tiếp... yếu là hợp chất azo, thuộc loại hợp chất bền, khó phân hủy và độc hại đối với sức khỏe con người và môi trường sinh thái Vì vậy điều kiện khoáng hóa tối ưu trong quá trình khảo sát đối với 3 loại hợp chất azo (metyl đỏ, công gô đỏ và metyl da cam) được áp dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế bằng phương pháp Fenton điện hóa Để giảm thời gian xử lý, các mẫu nước thải được pha loãng 2 lần bằng nước. .. nhờ hiệu 12 ứng Fenton điện hóa tại khu vực catôt, do đó hiệu suất khoáng hóa cao hơn Sau 180 phút khoáng hóa, chỉ số COD giảm từ 250mg/l xuống còn 115 mg/l, tương ứng với hiệu suất suy giảm COD đạt 54 % 3.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình khoáng hóa metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa Để xác định điều kiện tối ưu cho quá trình khoáng hóa metyl đỏ bằng phương pháp Fenton điện hóa, luận án... gian khoáng hóa các hợp chất azo ở điều kiện tối ưu đã khảo sát Quan sát đồ thị hình 3.32 cho thấy, trong cả 3 trường hợp, đồ thị đều có dạng đường thẳng, chứng tỏ sự biến đổi chỉ số COD theo thời gian khoáng hóa tuân theo quy luật của phản ứng bậc 1 3.9 Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hiệu ứng Fenton điện hóa Trong khuôn khổ luận án, một số mẫu nước thải trực tiếp được lấy từ các cơ sở dệt nhuộm tại... tố đến quá trình khoáng hóa một số hợp chất màu azo điển hình (metyl đỏ, công gô đỏ và metyl da cam) bằng hiệu ứng Fenton điện hóa cho thấy, quá trình khoáng hóa đạt hiệu suất cao nhất trong dung dịch Na2SO4, pH3, Fe2+ 1 mM, sục oxy với tốc độ 1 lít/phút, catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, tại mật độ dòng áp đặt 1 mA/cm2 Kết quả nghiên cứu này mở ra ứng dụng hiệu ứng Fenton điện hóa vào xử lý nước thải có... nghiệp có chứa các hợp chất màu azo, đặc biệt là nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm 26 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 1 Tổng hợp thành công oxit phức hợp Cu1,5Mn1,5O4 bằng phương pháp đồng kết tủa với kích thước hạt nhỏ mịn, khá đồng đều và có cấu trúc spinel 2 Bằng phương pháp điện hóa tổng hợp được 2 loại điện cực C/Ppy và C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy với đặc tính xúc tác tốt cho quá trình khử oxy hòa... các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước thải đã bị khoáng hóa, nước thải sau 10 giờ xử lý có chỉ số COD chỉ còn 70 mg/l, đạt tiêu chuẩn nước thải loại B có thể thải ra môi trường với các mục đích tưới tiêu, trồng trọt 3.9.2 Xử lý nước thải Vạn Phúc Nước thải làng nghề Vạn Phúc được lấy ngay sau công đoạn nhuộm màu vải, có nồng độ các chất màu rất cao thể hiện qua chỉ số COD và độ màu trong bảng 2, nước