Nghiên c u mô hình hóa động học phản ng xúc tác quang trong công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

HUST DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TT NỘI DUNG TRANG Hình 1.1 Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm 12 Hình 1.2 Biến thiên enthalpy tự Gibbs phản ứng 23 Hình 1.3 Sự phụ thuộ v o nhiệt ộ ủ Hình 1.4 Ảnh hƣởng ủ huy n h Hình 1.5 Xá ộ huy n h n ng ộng họ v nhiệt ộng họ tới ộ ủ phản ứng h hợp t 24 25 nhiệt ịnh h ng số vận tốc phản ứng k(T) b ng phƣơng pháp vi phân Hình 1.6 Tá Hình 1.7 So sánh xúc tác 29 Hình 1.8 Giản trình hấp phụ ẳng nhiệt 30 Hình 1.9 Xá 31 10 Hình 1.10 Giản trình hấp phụ ẳng áp 32 11 Hình 1.11 Giản vận tốc phản ứng 33 12 Hình 1.12 Giản nồng ộ hệ dị th 34 13 Hình 2.1 Cấu tạo phân tử Methylene Blue trihydrat 36 14 Hình 3.1 Lấy mẫu MB theo ịnh lƣợng 39 15 Hình 3.2 Quá trình pha hóa chất MB 39 16 Hình 3.3 Đo dải hấp thụ quang b ng máy o UV-vis 40 17 Hình 3.4 Quang phổ hấp thụ dung dịch MB 40 18 Hình 3.5 Đồ thị bi u thị ộ hấp thụ quang phân tử MB 42 HV: Nguyễn Anh Tuấn ộng xúc tác 27 ịnh thông số Langmuir nm b 29 HUST TT NỘI DUNG TRANG 19 Hình 3.6 Đồ thị biến thiên nồng ộ MB hệ TiO2/Uv theo thời gian 42 20 Hình 3.7 Độ màu MB hệ TiO2/UV theo tiến trình phản ứng 45 21 Hình 3.8 Đồ thị ộng học hệ TiO2/UV nồng ộ 45 22 Hình 3.9 Đồ thị bi u diễn biến thiên nồng ộ TiO2 theo h ng số tố 23 Hình 3.10 ộ phản ứng Độ màu MB theo tiến trình phản ứng có xúc tác H2O2/UV 24 Hình 3.11 Đồ thị biến thiên nồng ộ MB hệ H2O2/UV theo thời gian 25 Hình 3.12 Đồ thị ộng học hệ H2O2/UV nồng ộ 26 Hình 3.13 Đồ thị bi u diễn biến thiên nồng ộ H2O2 theo h ng số tố HV: Nguyễn Anh Tuấn ộ phản ứng 46 48 48 49 50 HUST DANH MỤC CÁC BẢNG TT NỘI DUNG Thành phần nƣớc thải ặ trƣng nhà máy dệt nhuộm So sánh ƣu nhƣợ i m số phƣơng pháp ô xy hóa TRANG Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 So sánh hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 32 Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang dung dịch MB theo nồng ộ 41 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Nồng ộ MB theo tiến trình phản ứng hệ H2O2/UV 47 Bảng 3.5 Biến ổi k theo C sai số R2 hệ H2O2/UV 49 Biến thiên nồng ộ hiệu xử lý theo thời gian hệ TiO2/UV Giá trị k0abs giá trị khác xúc tác quang TiO2 HV: Nguyễn Anh Tuấn 11 20 44 46 HUST DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT STT Ký hiệu AOPs Diễn giải Trang Oxy hóa tiên tiến (Advanced Oxidation Processes) 15 UV Tia cực tím (Ultra Violet) 15 ΔHR Biến thi n enth npy ủ phản ứng 21 Δ Biến thi n enth npy tự Gibbs phụ thuộ nhiệt ộ áp suất ti u hu n ng r 23 Vận tốc phản ứng 25 r k(T) p Áp suất riêng phần 33 θ Nồng ộ phần mol 33 K(T) H ng số cân b ng 34 10 MB Methylene Blue trihydrate 36 HV: Nguyễn Anh Tuấn H ng số tố ộ phản ứng 25 HUST LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Trừ phần tham khảo nêu rõ Luận văn Tác giả Nguyễn Anh Tuấn HV: Nguyễn Anh Tuấn HUST LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực án n y, ã nhận ƣợc nhiều giúp ỡ hộ trợ thầy cô, bạn è v gi ình Luận văn n y ƣợc thực hoàn thành Bộ môn Máy thiết bị công nghiệp hóa chất, trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Trƣớc hết xin bày t lòng biết ơn h n th nh ến TS Tạ Hồng Đức, ngƣời ã trực tiếp hƣớng dẫn, bảo, khuyến khí h, giúp ỡ tạo iều kiện thuận lợi giúp hoàn thành luận văn n y Đồng thời ũng xin h n th nh ảm ơn TS Nguyễn Minh Tân, Viện trƣởng viện NC PT Ứng dụng hợp chất thiên nhiên (INAPRO) cán bộ, kỹ thuật viên công tác INAPRO ã giúp ỡ tạo iều kiện cho thời gian làm luận văn Tôi ũng xin h n th nh ảm ơn thầy, cô môn Máy thiết bị công nghiệp hóa chất toàn th bạn è, ồng nghiệp ã giúp ỡ, ủng hộ suốt thời gian làm luận văn Hà Nội, ngày 03 tháng 09 năm 2015 Học viên Nguyễn Anh Tuấn HV: Nguyễn Anh Tuấn HUST MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .10 1.1 VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHỆ DỆT MAY TẠI VIỆT NAM 10 1.2 GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ TÍNH CHẤT NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 10 1.2.1 Nước thải 10 1.2.2 Ảnh hưởng nước thải lên môi trường .11 1.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 12 1.3.1 Phương pháp lọc 13 1.3.2 Phương pháp hóa lý .13 1.3.3 Phương pháp keo tụ .13 1.3.4 Phương pháp hấp phụ 14 1.3.5 Phương pháp điện hóa 14 1.3.6 Phương pháp sinh học 14 1.3.7 Phương pháp hóa học 15 1.4 LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP .19 1.5 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 1.5.1 Các đ i lượng ản 21 1.5.2 Nhiệt động học phản ng 21 1.5.3 ộng học phản ng 25 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .36 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU .36 2.1.1 Hợp chất nghiên c u 36 2.1.2 Hệ thống thí nghiệm thiết bị phân tích 36 2.2 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 37 2.3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MB 37 2.3.1 Khảo sát điều kiện tối ưu trình oxi hóa ằng TiO2/UV .37 2.3.2 Khảo sát điều kiện tối ưu trình oxi hóa ằng H2O2/UV 37 2.3.3 Tiến hành thí nghiệm 38 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 39 3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI VỚI XÚC TÁC QUANG TIO2 TRONG MÔI TRƢỜNG ÁNH SÁNG UV 39 3.1.1 Xác định λmax dung dịch Methylen blue trihydrat .39 3.1.2 thị đường chuẩn độ hấp thụ quang nồng độ 40 3.1.3 Nghiên c u động học xúc tác quang TiO2 42 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI VỚI XÚC TÁC H2O2 CÓ SỬ DỤNG ĐÈN UV 46 HV: Nguyễn Anh Tuấn HUST CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC: HÌNH ẢNH CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM .54 HV: Nguyễn Anh Tuấn HUST MỞ ĐẦU Đất nƣớ ng trình ông nghiệp hóa ại hóa kinh tế, ngành công nghiệp ng v i trò qu n trọng, thú y phát tri n kinh tế v y móng phát tri n vũng hắc Với hàng nghìn nhà máy mọ l n v h ng trăm nghìn nh máy ng hoạt ộng, h ng năm tới hàng triệu mét khối (m3) nƣớc thải hƣ qu xử lý thải trực tiếp v o môi trƣờng Trong vào nguồn nƣớc thải ng nh dệt nhuộm ng g p lƣợng tƣơng ối lớn Với nƣớc thải ông oạn nấu, t y nhuộm Chúng chứa chất hữu kh ph n hủy, nhóm phức mang màu có cấu trúc bền vững Do , nguồn nƣớc thải không ƣợc xử lý triệt gây ô nhiễm môi trƣờng ảnh hƣởng ến ộng thực vật v l tá nh n g y ung thƣ ho on ngƣời Đ ảm bảo phát tri n bền vững, nh nƣớ t ã n h nh quy chu n củ nƣớc thải phù hợp với nhƣng ti u hu n quốc tế, siết chặt ki m tr qu n lý sở sản xuất Dƣới sứ ép , sở sản xuất dệt nhuộm cần phải ảm bảo tiêu chu n nƣớc thải xả củ ảm bảo tồn cạnh tranh Vì vậy, xử lý nƣớc thải dệt nhuộm ng l vấn ề ƣợc nhiều doanh nghiệp sở sản xuất quan t m hú ý ến Hiện có nhiều ề tài áp dụng kỹ thuật xử lý nƣớc thải khác nhƣ trình sinh học hiếu khí yếm khí, trình hóa lý: keo tụ, ông ặc, trình học lắng lọc lý tâm Tuy nhiên, áp dụng công nghệ hay kết hợp chúng với nh u thƣờng cho hiệu không o Nƣớc thải sau xử lý có lƣợng mầu lớn, không ảm bảo tiêu chu n nƣớc thải Độ mầu thành phần khó xử lý biện pháp sử dụng màng lọ ã ƣợ nghĩ tới nhƣng với quy mô công nghiệp phƣơng pháp n y không kinh tế, tính thiết thực không cao Chính từ yêu cầu cấp thiết thực tế sản xuất nhƣ vậy, nhóm nghiên cứu nhóm ã thực ề tài “Nghiên c u mô hình hóa động học phản ng xúc tác quang công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm” nh m ƣợc nhìn tổng quan phƣơng pháp ại có hiệu HV: Nguyễn Anh Tuấn HUST CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vài nét ngành công nghệ dệt may Việt Nam Ở nƣớc ta, ngành công nghiệp dệt m y trọng kinh tế Với tố ng vai trò vị trí quan ộ tăng trƣởng bình quân 23,8%, ngành dệt may Việt Nam ngành có tăng trƣởng ổn ịnh phát tri n vƣợt bậ trở thành ngành xuất kh u dẫn ầu nƣớc Với gần 4000 doanh nghiệp khoảng 2,5 triệu lao ộng, ƣớ tính năm 2013 dệt may Việt N m ã ạt doanh thu xuất kh u 20 tỷ USD, chiếm khoảng 15% GDP nƣớc Hơn nữ trƣớ ặ i m ngành dệt may cần phải sử dụng nhiều l o ộng, nên y thƣờng phân bố khu d n ƣ ông Ở Việt Nam, ngành dệt may phân bố phát tri n toàn vùng lãnh thổ, nhƣng tập trung với mật ộ cao thành phố lớn nhƣ H Nội, Hồ Chí Minh, Đ Nẵng, Huế … Ngành dệt may ngành công nghiệp có lịch sử phát tri n lâu nƣớc ta, mà trang thiết bị công nghệ ngành dạng Bên cạnh thiết bị công nghệ tiên tiến tồn nhiều thiết bị lạc hậu, có thiết bị ƣợc sản xuất từ năm 1930-1940 Do ặ i m ngành khâu nhuộm cần sử dụng lƣợng lớn v lƣợng nƣớc thải chứa thuốc nhuộm lớn n n ng l m tăng th m phần bách ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng ến mỹ quan sức khoẻ cộng ồng 1.2 Giới thiệu sơ tính chất nƣớc thải dệt nhuộm 1.2.1 Nƣớc thải Dệt nhuộm nƣớ ta ngành công nghiệp có mạng lƣới sản xuất rộng lớn với nhiều mặt hàng, nhiều hủng loại gần y tố ộ tăng trƣởng kinh tế cao Tuy nhiên, công nghệ dệt nhuộm sử dụng lƣợng nƣớ lớn phụ vụ cho công oạn sản xuất ồng thời xả lƣợng nƣớ thải bình quân 12 – 300 m3/tấn vải Lƣợng hóa hất sử dụng 200 – 1000 g/tấn vải 20 – 80 g thuố nhuộm/tấn vải Trong , nguồn ô nhiễm từ nƣớ thải công oạn dệt nhuộm nấu t y Nƣớ thải giặt có pH: – 12, hàm lƣợng hất hữu cao (có th lên ến 500 mg/l), ộ màu dƣới 800 Pt – Co, hàm lƣợng SS có th ng 1500 mg/l Theo thông tin tham khảo chung ủ nhà máy dệt nhuộm Việt Nam có thành phần hất ƣợ th ảng 1.1 HV: Nguyễn Anh Tuấn 10 HUST Methylene Blue Linear (Methylene Blue) 0.35 y = 0.0097x + 0.0023 R² = 0.999 0.3 (Abs) 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 10 15 20 25 30 35 C (mg/l) Hình 3.5 Đồ thị biểu thị độ hấp th quang phân tử MB Từ kết ta thấy: y = 0.0097x + 0.0023 R2= 0.999 Có th thấy với sai số R2 Đƣờng chu n thích hợp phƣơng trình ƣờng chu n xác ứng dụng vào phân tích mẫu MB nghiên cứu 3.1.3 Nghiên cứu động học xúc tác quang TiO2 3.1.3.1 Tiến hành thí nghiệm Hình 3.6 Thí nghiệm Methylene với xúc tác quang TiO2/UV HV: Nguyễn Anh Tuấn 42 HUST Cân 0,1 g MB b ng cân phân tích Pha dung dịch MB 20 mg/l vào cốc 500 Đặt cốc lên máy khuấy từ tối cho khuấy ều khoảng 15’, lấy mẫu dung dị h MB theo phƣơng pháp ƣờng chu n Sau xá ịnh Co n TiO2 cho vào cốc, sau em i ánh t n TiO2 b ng siêu âm khoảng phút môi trƣờng ánh sáng Tiếp ến bật èn UV NARVA Phản ứng ƣợc trì nhiệt ộ 44°C với giá trị pH =8 Ban ầu phản ứng diễn nhanh nên sau khoảng 15’ lấy mẫu xá ịnh biến thiên nồng ộ MB theo tiến trình phản ứng 3.1.3.2 Đồ th biểu diễn ảnh hƣởng nồng độ xúc tác quang đến nồng độ MB Tiến hành thí nghiệm với nồng ộ khác 0,4; 0,45; 0,5g/l TiO2 vào dung dịch MB Đem mẫu i phần tích UV-Vis t thu ƣợc kết quả: a) Bảng số liệu Nồng ộ TiO2 dung dị h 0,4 g/l 0,45 g/l Hiệu t C 0,5 g/l Hiệu t C Hiệu xử (phút) (mg/l) xử t C xử lý (phút) (mg/l) (%) 20.413 0 21.179 0 21.249 15 14.17 30.6 15 11.047 47.8 15 13.332 37.3 30 11.358 44.4 30 8.749 58.7 30 10.143 52.3 60 8.298 59.3 60 4.368 79.4 60 7.178 66.2 90 6.137 69.9 120 1.488 93.0 90 4.623 78.2 150 3.449 83.1 150 1.201 94.3 120 3.731 82.4 210 1.984 90.3 210 0.378 98.2 150 2.863 86.5 270 1.07 94.8 240 0.283 98.7 180 1.503 92.9 300 0.567 97.2 - - 210 1.065 95.0 HV: Nguyễn Anh Tuấn (phút) (mg/l) lý (%) lý (%) 43 HUST 330 0.3 - - 98.5 - - 240 0.567 97.3 - - 270 0.277 98.7 Bảng 3.2 Biến thiên nồng độ hiệu xử lý theo thời gian hệ TiO2/UV b) thị biểu thị biến thiên nồng độ theo thời gian Từ kết ta xây dựng ƣợ thị bi u diễn nồng ộ MB theo thời gian 25 20 0,4g/l C (mg/l) 15 0,45g/ l 0,5g/l 10 0 50 100 150 200 250 300 350 t (phút) Hình 3.6 Đồ thị biến thiên nồng độ MB hệ TiO2/Uv theo thời gian Từ thị cho thấy việ tăng nồng ộ TiO2 làm giảm thời gian màu dung dịch Methylene Blue Th qu ộ dố 50 phút ầu tiên hệ Hệ màu hoàn toàn thời gian 250 phút Cho kết xử lý màu >98% Độ màu theo tiến trình phản ứng th hình HV: Nguyễn Anh Tuấn 44 HUST Hình 3.7 Độ màu MB hệ TiO2/UV theo tiến trình phản ứng Từ thị nồng ộ biến thiên theo thời gian lý thuyết tích ph n xá ộng họ t xá ịnh ƣợ ịnh thông số thị ộng học hệ nồng ộ tr n nhƣ s u: y = 0.0144x + 0.1321 R² = 0.9832 y = 0.0173x + 0.334 R² = 0.9857 4.5 3.5 0,4g/l ln Co/C 0,45g/l y = 0.0115x + 0.1243 R² = 0.986 2.5 0,5g/l Linear (0,4g/l) Linear (0,45g/l) 1.5 Linear (0,5g/l) 0.5 0 50 100 150 200 250 300 350 t (phút) Hình 3.8 Đồ thị động học hệ TiO2/UV nồng độ Đồ thị (-ln(C/Co) – t) giá trị 0,4g/l TiO2 th phản ứng mầu Methylene blue gần với giả thiết n ầu y l phản ứng dị th bậc STT TiO2 (mg/l) k0abs R2 0,4 0,0115 0,9860 HV: Nguyễn Anh Tuấn 45 HUST 0,45 0,0173 0,9857 0,5 0,0144 0,9832 Bảng 3.3 Giá trị k0abs giá trị khác xúc tác quang TiO2 Với sai số R2=0,98 xấp xỉ b ng khẳng ịnh giả thiết phản ứng dị th bậc xác Từ kết ta rút ảnh hƣởng nồng ộ xúc tác quang TiO2 ộ phản ứng k hệ: lên h ng số tố 0.02 0.45 0.018 0.016 0.5 0.014 0.4 k 0.012 0.01 K0abs 0.008 Poly (K0abs) 0.006 0.004 0.002 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 C (TiO2) Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn biến thiên nồng độ TiO2 theo h ng số tốc độ phản ứng Qu t thấy nồng ộ TiO2 0,45 mg/l h ng số tố ộ phản ứng k lớn với k=0,173 Khi tăng nồng ộ TiO2 không ồng nghĩ với việc h ng số tốc ộ phản ứng tăng nhƣng thời gi n oxi hóa hoàn toàn MB giảm xuống Nhƣ vậy, nồng ộ tối ƣu TiO2 trình oxi h ánh sáng èn UVA v MB l 0,45g/l dƣới ộng học phản ứng phản ứng dị th bậc 3.2 Kết nghiên cứu xử lý nƣớc thải với xúc tác H2O2 có sử dụng đèn UV Với H2O2 trình xử lý ộ màu MB phản ứng ồng th với chất ều dạng dung dịch Ta giả sử y l “phản ứng giả đồng thể b c 1” Tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp nghi n ứu với xúc tác quang TiO2 ta nghiên cứu với H2O2 với quy mô phòng thí nghiệm HV: Nguyễn Anh Tuấn ƣ r ộng học phản ứng MB với 46 HUST H2O2 dƣới ánh sáng èn UV Điều kiện diễn phản ứng pH = nhiệt ộ giữ 44°C  Ảnh hƣởng nồng độ H2O2 lên phản ứng oxi hóa MB dƣới ánh sáng UV quy mô phòng thí nghiệm Nồng ộ H2O2 100% 3ml/l 4ml/l Hiệu xử lý (%) 5ml/l Hiệu Hiệu t C xử lý t C (phút) (mg/l) (%) (phút) (mg/l) 0 13.373 0 14.242 18.04 0.7 10 10.565 21.0 12.219 14.2 10 16.314 10.2 15 7.732 42.2 10 9.39 34.1 15 14.048 22.7 20 5.717 57.2 15 7.002 50.8 20 10.849 40.3 25 4.395 67.1 20 5.493 61.4 25 9.086 50.0 30 3.601 73.1 25 3.96 72.2 30 7.298 59.8 35 2.858 78.6 30 2.967 79.2 35 5.447 70.0 40 2.292 82.9 35 2.338 83.6 40 5.107 71.9 45 1.775 86.7 40 1.106 92.2 45 4.414 75.7 50 1.624 87.9 - - 50 3.848 78.8 55 1.193 91.1 - - 55 3.319 81.7 70 0.277 97.9 - - 65 2.802 84.6 85 0.024 99.8 - - t C (phút) (mg/l) 18.165 xử lý (%) Bảng 3.4 Nồng độ MB theo tiến trình phản ứng hệ H2O2/UV HV: Nguyễn Anh Tuấn 47 HUST Có th thấy với nồng ộ cao thời gian phản ứng nhanh So sánh kết xúc tác quang TiO2 H2O2 thời gian xử lý ã giảm nửa từ khoảng 250 phút giảm xuống khoảng từ 60 ến 120 phút tùy thuộc vào nồng ộ H2O2 ũng nhƣ MB Sự oxi hóa MB nồng ộ H2O2 4ml/l ạt >99% th qua hình Hình 3.10 Độ màu MB theo tiến trình phản ứng có xúc tác H2O2/UV - Đi ùng với n t thị C – t MB 20 18 16 C (MB) 14 12 3ml/l 10 4ml/l 5ml/l 0 20 40 60 80 100 120 t (phút) Hình 3.11 Đồ thị biến thiên nồng độ MB hệ H2O2/UV theo thời gian Biên dạng củ tố thị cho thấy màu nhanh khoảng 30 phút ầu, s u ộ phản ứng oxi hóa chậm lại Việc sử dụng xú tá nh u ho ộ dốc khác HV: Nguyễn Anh Tuấn 48 HUST khoảng thời gian bắt ầu diễn phản ứng thời gi n ầu thời gian ịnh cho tố ộ phản ứng Qu t dựng ƣờng ộng học phản ứng theo phƣơng pháp tí h ph n t thu ƣợc thị sau: -ln (C/Co) y = 0.0665x - 0.6002 R² = 0.9084 3ml/l 4ml/l y = 0.0602x - 0.1545 R² = 0.9714 5ml/l y = 0.0249x + 0.0868 R² = 0.887 Linear (3ml/l) Linear (4ml/l) Linear (5ml/l) 0 20 40 60 80 100 120 -1 t (phút) Hình 3.12 Đồ thị động học hệ H2O2/UV nồng độ Đƣờng ộng họ t thu ƣợc dạng bậc với sai số nh phù hợp với giả thiết phản ứng ồng th bậc Dƣới yl ảng mối quan hệ k-C sai số R2 STT H2O2 (ml/l) k0abs R2 0.0249 0,8870 0.0665 0,9084 0.0602 0,9714 Bảng 3.5 Biến đổi k theo C sai số R2 hệ H2O2/UV Với nồng ộ H2O2 khảo sát cho thấy h ng số tố ộ phản ứng ạt ỉnh nồng ộ H2O2 4ml/l với k = 0.665, R = 0.9084 Việ tăng nồng ộ H2O2 không tố ộ phản ứng tăng l n iều có th H2O2/nƣớc thải tố nghĩ ƣợc giải thích b ng việ tăng nồng ộ phản ứng tăng ến mức ịnh s u ến việ dƣ H2O2 xảy phản ứng phụ làm cản trở trình oxi hóa MB Các phản ứng nhƣ s u: HO* + H2O2 → *HO2 + H2O *HO2 + H2O2 → *HO + H2O + O2; *HO2 + *HO2 → H2O2 + O2 HV: Nguyễn Anh Tuấn 49 HUST 0.08 0.07 k 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 C (H2O2) Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn biến thiên nồng độ H2O2 theo h ng số tốc độ phản ứng HV: Nguyễn Anh Tuấn 50 HUST CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu iều kiện tối ƣu xử lý ộ màu Methylene Blue nh m ƣ r phƣơng pháp thí h hợp loại b chất hữu kh ph n huỷ v nƣớc thải, ƣ ộ màu cao có ến kết luận sau: Nghiên cứu khẳng ịnh ƣợ ƣu củ mô hình h ộng học phản ứng oxy hóa tiên tiến trình xử lý màu thuốc nhuộm B ng việ ƣ r ộng học profin nồng ộ MB (15ppm) hệ phản ứng UV thu ƣợc kết khả quan Với TiO2 (0.4, 0.45, 0.5 g/l) cần ến 4-5 loại b hoàn toàn màu MB sử dụng H2O2 (0,27 g/l) khoảng 10 phút kết tƣơng tự Ƣu i m việc xử lý b ng H2O2 nhƣ thời gian oxi hóa nhanh, xử lý ộ màu triệt ến >99%, không tạo ùn v tăng nồng ộ oxi nƣớc sau xử lý tạo iều kiện cho trình xử lý sinh học Đã thiết lập giải mô hình ộng học phản ứng kết mô ph ng trình phản ứng phù hợp với kết thực nghiệm Điều hứng t r ng kết ạt ƣợc phù hợp v tin ậy, có th áp dụng cho việc mở rộng quy mô lên bán công nghiệp v x l ứng dụng vào công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm HV: Nguyễn Anh Tuấn 51 HUST TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Thị Vân Anh, Nguyễn Phạm Hồng Liên, Nghiên c u xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp oxy hóa xúc tác ph c [Mn(Lm)HCO3], Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 28 – 11/2011 [2] Nguyễn Văn Hiếu, Nguyễn Hồng Khánh, Phạm Tuấn Linh, Nguyễn Minh Tân, ánh giá hiệu quang xúc tác màng mỏng TiO2 phẩn ng phân hủy Metyl da cam, Tạp chí hóa học, Tháng 11-2013 [3] Nguyễn Xuân Hoàng, Lê Hoàng Việt, Xử lý nước thải dệt nhuộm kỹ thuật lọc nano, Tạp chí khoa học 2012: 23b 272-283 [4] Nguyễn Văn Kh nh, Nghiên c u điều chế, khảo sát cấu trúc, ho t tính quang xúc tác bột titan đioxit kích thước nano biến tính neođim, Luận văn thạ sĩ Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, 2011 [5] PST.TS Mai Xuân Kỳ, Thiết bị phản ng công nghiệp hóa học (Nghiên c u, tính toán thiết kế), Tập 2, NXB KH&KT, 2006 [6] Hoàng Thị Lĩnh Cao Hữu Trƣợng, Hóa học thuốc nhuộm, NXB KH& KT, 2002 [7] Trần Văn Nh n, Ngô Thị Nga, Công nghệ xử lý nước thải, NXB KH&KT, 2002 [8] PGS.TS Lƣơng Đức Ph m, Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB Giáo Dục, 2007 [9] Nguyễn Văn Phƣớc, Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2008 [10] Nguyễn Văn Phƣớ , Võ Chí Cƣờng, Nghiên c u nâng cao hiệu xử lý COD khó phân hủy sinh học nước rác phản ng Fenton, Tạp chí phát tri n KH&CN, tập 10, số 01-2007 [11] Nguyễn Thị Thu Trang, Nguyễn Văn Hiền, Trần Quang Vinh, Nguyễn Minh Tân, Tổng hợp, đặc trưng đánh giá ho t tính quang xúc tác vật liệu nano TiO2 biến tính tổng hợp phương pháp Sol Gel hỗ trợ siêu âm, T p chí Hóa học, Tháng 12-2013 [12] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng Nguyễn Phƣớc Dân, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2008 [13] GS.TS Đ o Văn Tƣờng, ộng học xúc tác, NXB KH&KT, 2006 [14] ThS Bùi Thị Vụ, Nghiên c u xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp oxy hóa H2O2 sử dụng ho t hóa tia UV thử nghiệm mô hình pilot phòng thí nghiệm, Bộ môn môi trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng HV: Nguyễn Anh Tuấn 52 HUST [15] Bộ môn Môi trƣờng- ĐHDLHP, Nghiên c u xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp oxy hóa H2O2 sử dụng ho t hóa tia UV thử nghiệm mô hình pilot phòng thí nghiệm, Báo cáo nghiên cứu khoa học, 2011 [16] Phòng Nghiên cứu Phát tri n thị trƣờng, Bản tin dệt may, Cục Xúc tiến thƣơng mại (VIETRADE), 2013 [17] Tổng cụ o lƣờng tiêu chu n chất lƣợng (1995-2000), Bộ tiêu chu n Việt Nam, tiêu chu n Nh nƣớc Việt Nam Môi trƣờng, Hà Nội [18] Carla C A Loures, Marco A K Alcântara, Hélcio J Izário Filho3, Antonio C S C Teixeira, Flávio T Silva, Teresa C B Paiva, Gisella R L Samanamud Advanced Oxidative Degradation Processes:Fundamentals and Applications International Review of Chemical Engineering (I.RE.CH.E.), Vol 5, N [19] EPA, Handbook, Advanced Photochemical Oxidation Processes, 1998 [20] EPAQ (US Environmental Protection Agen y), “Handbook on advanced photochemical oxidation processes”, Offi e of rese r h nd development, Washington, DC 2046, December 1998 [21] J n Perkowski, Le h Kos, “Decolouration of real textile wastewater with advanced oxidation processes”, Fibres and Textile in Eastern Europe, Vol 11, No [22] Marta I.Litter, Introduction to Photochemical Advanced Oxidation Processes for Water Treatment, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005 [23] Rein MUNTER, Advanced oxidation processes current status and prospects, Estonian Acad Sci Chem, 2001 [24] Octave Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, 1999 [25] Simon Parsons, Addvanced oxidation processes for water and waste water treat ment, 2004 [26] Soo-keun Lee and Andrew Mills, Detoxification of water by semicoduction photocatalyst.J.Ind.Eng.chem Vol.10, (2004) HV: Nguyễn Anh Tuấn 53 HUST PHỤ LỤC: HÌNH ẢNH CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Hình Cân phân tích Hình Máy ly tâm HV: Nguyễn Anh Tuấn 54 HUST Hình Chuẩn b ng mẫu trắng Hình Đo mẫu Hình Máy đo UV-vis HV: Nguyễn Anh Tuấn 55 HUST Hình Hệ thống xử lý b ng tia UV quy mô phòng thí nghiệm HV: Nguyễn Anh Tuấn 56 [...]... phân hủy chất ô nhiễm h u ơ Quá trình oxi h sử d ng UV kết hợp H2O2 ã ƣ c nghiên c u xử lý với nhi u ối tƣ ng chất ô nhiễm khá nh u trong nƣ c cấp v nƣ c thải c ng nghiệp C c nghiên c u chỉ ra r ng, sử d ng H2O2 kết hợp với UV trong quá trình AOPs em lại hi u quả cao trong xử lý ộ m u c nƣ c thải Sự quang phân H2O2 ã ƣ c nghiên c u ch ng minh [10, 16] C c c ng trình nghiên c u này chỉ ra r ng quá trình... pháp xử lý nư c thải dệt nhuộm HV: Nguyễn Anh Tuấn 12 HUST 1.3.1 Phƣ ng pháp l c C c kỹ thuật lọ th ng thƣ ng là quá trình tách chất rắn ra kh i nƣ c khi cho nƣớ i qu vật li u l c có th giữ c n v ho nƣớ i qu C c kỹ thuật l c th ng thƣ ng kh ng xử lý ƣ c c c tạp chất tan nói chung và thu c nhuộm nói ri ng C c kỹ thuật l c m ng, c th tá h ƣ c thu c nhuộm tan ra kh i nƣ c thải dệt nhuộm gồm c vi l c, ... hóa Với nh ng u i m v nhƣợ i m ƣ r ở tr n ng nhƣ c tính c a nƣ c thải nhà máy khảo sát, ề t i Nghiên c u xây d ng mô hình đ ng h c phản ng x c t c quang trong c ng nghệ xử lý nư c thải dệt nhuộm ã ƣ c th c hiện, với nội dung sau: 1 Nghiên c u th c nghiệm trên hệ th ng phản ng sử d ng èn UV v mô hình hóa phản ng theo thời gian (sử d ng TiO2/UVvà H2O2 /UV) HV: Nguyễn Anh Tuấn 20 HUST 2 Thiết... d ng ƣợ sở lý thuyết ồ thị ng h c của phản ng ô xy hóa tiên tiến sử d ng x c t c quang 1.5.3.3 Đ ng h c phản ng x c t c kh ng đ ng nhất a C c đ nh lu t và ví dụ Đ mô tả tá ng c xú tá , t xét phƣ ng trình: A + B  AB N u phản ng xảy ra chậm do mứ kém, ta c th ộ hoạt ng hóa h c của c u tử n o ộ phản ng b ng c ch d ng x c t c K K tạo c u tử y nhanh tố trung gian: A + K  AK C u tử trung gian phản. .. ảnh hƣ ng tới ộ chọn l c của c c hệ phản ng ph c tạp D ng x c t c thích hợp c th ng n hặn c c phản ng phụ xảy ra song song C c phản ng c th xảy ra trong hệ ng th n u c tính c a c p phản ng và hệ xú tá l tƣ ng tự nhau HV: Nguyễn Anh Tuấn 29 HUST b Sự hấp phụ Sự hấp phụ l ƣớ u tiên trong c c phản ng x c t c dị th Sự hấp phụ dẫn tới làm y u mối liên kết giữa c c hạt trong c c chất phản ng Sự... iện c c 1.3.6 Phƣ ng pháp sinh h c Cơ sở c phƣ ng pháp sinh h c là sử d ng c c vi sinh vật chất h u ơ trong nƣ c thải Phƣ ng pháp sinh họ phân hủy c c hợp ặt hi u quả cao trong xử lý nƣ c thải chứa c c chất h u ơ dễ phân hủy sinh h c với pH, nhiệt ộ, ch ng vi sinh thích hợp và kh ng chứa c c chất c làm c chế vi sinh Tuy nhi n nƣ c thải xƣ ng nhuộm chứa thu c nhuộm rất bền vi sinh h u nhƣ kh ng ị... xú tá ng ƣợ ng d ng  Nhiệt ộ o thƣ ng dẫn tới á vấn ề về nguy n li u v á vấn ề kh ng mong muốn khá trong phản ng thu nhiệt  Độ huy n h ủ phản ng n ng giới hạn ị ảnh hƣ ng ởi ng họ phản ng ( ồ thị hình 1.4) HV: Nguyễn Anh Tuấn 24 HUST Hình 1.4 nh hư ng c a đ ng h c v nhiệt đ ng h c tới độ chuyển hóa c a phản ng hóa hợp t a nhiệt 1.5.3 Đ ng h c phản ng Đ ng họ phản ng nghi n u mối qu n hệ... c sử d ng thêm UV ho c oxalat t ng ƣ ng phản ng oxi hóa c c hợp chất h u ơ, hệ quang Fenton tái tạo x c t c nhờ b c xạ tử ngoại: Fe(OH)2+ → Fe2+ + OH• Hệ Fenton c khả n ng xử lý thu c nhuộm tan (hoạt tính, axit, tr c tiếp), thu c nhuộm kh ng tan (hoàn nguyên, phân tán) ngay c khi nƣ c thải c n ng ộ m u cao Sự oxi h ng l m giảm COD c nƣ c thải ng thời t ng khả n ng ph n hủy sinh h c của c c. .. tr n ơ sở quá trình oxy hóa/ khử xảy r tr n á iện c c Nghiên c u cho thấy hi u suất xử lý c c loại nƣ c thải từ xƣ ng nhuộm chứa nhi u loại thu c nhuộm kh c nhau c khả n ng ạt tới 90% Đ y l phƣ ng pháp ƣ c ch ng minh hi u quả ối với vi c xử lý ộ m u, COD, BOD, TOC, kim loại n ng, chất rắn lơ l ng c nƣ c thải dệt nhuộm Tuy nhi n phƣ ng pháp iện hóa c giá thành cao do ti u tốn n ng lƣ ng và kim loại... l ng chất l ng tới mặt ngoài hạt rắn x c t c 2 Khuếch tán vật lí ho c khuếch tán Knudsen chất phản ng từ mặt ngoài hạt x c t c tới phía trong c c mao quản xốp HV: Nguyễn Anh Tuấn 34 HUST 3 Hóa hấp phụ ít nhất một chất phản ng trên bề mặt chất x c t c 4 Phản ng xảy ra trên bề mặt 5 Nhả hấp phụ từ bề mặt chất x c t c 6 Đƣ sản ph m từ mặt trong x c t c rắn xốp tới bề mặt ngoài x c t c b ng khuếch tán vật