Nghiên cứu vật liệu xúc tác cho quá trình xử lý các hợp chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành da – giầy

Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp MỞ ĐẦU  Lí chọn đề tài Trong năm gần đây, với xu hội nhập phát triển kinh tế khu vực giới, tốc độ công nghiệp hóa Việt Nam ngày phát triển, nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất đời, nhiều ngành công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp nông nghiệp phát triển mạnh Vì thế, hàng ngày khối lượng nước thải không nhỏ thải nguồn tiếp nhận mà chưa qua hệ thống xử lý Điều làm môi trường ngày bị ô nhiễm trầm trọng Nước thải ngành thuộc da không nằm ảnh hưởng tới môi trường sức khỏe cộng đồng Với phát triển khoa học kỹ thuật đòi hỏi cao chất lượng da thuộc, công nghệ thuộc da có nhiều đổi phát triển không ngừng Để có da thành phẩm, từ da sống nguyên liệu phải trải qua trình biến đổi hóa lý phức tạp, sử dụng nhiều nước, hóa chất, chất tổng hợp, chất tự nhiên Hỗn hợp hóa chất dư thừa, sản phẩm chuyển hóa cặn bã dạng hòa tan hay phân tán nước tạo chất thải lỏng, chất thải rắn chất thải khí Tuy nhiên phát triển ngành công nghiệp kéo theo gia tăng ô nhiễm môi trường lượng chất thải môi trường lớn, đặc biệt nước thải Nước thải công nghệ thuộc da gồm nhiều dòng thải khác thường có độ ô nhiễm cao, đặc trưng phức tạp Ngoài lượng lớn chất hữu tan khó tan, nước thải thuộc da chứa lượng không nhỏ hóa chất độc hại muối sulfua, Crom… Để xử lý nước thải thuộc da, có nhiều phương pháp nghiên cứu ứng dụng như: đông keo tụ hóa học, kết tủa hóa học, keo tụ điện hóa, màng thẩm thấu ngược RO,… Tuy nhiên, lượng chất thải độc hại ngày nhiều, loại chất thải ngày mới, khó xử lý nên phương pháp chưa đáp ứng kịp Hơn nữa, việc xử lý chúng thường tốn gây ô nhiễm thứ cấp Vì vậy, Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu chế tạo vật liệu cho xử lý hiệu chất gây ô nhiễm môi trường cần thiết cấp bách Những công nghệ xử lý cao xuất thời gian gần như: công nghệ lọc màng, công nghệ khử trùng xạ tử ngoại, công nghệ khoáng hoá chất ô nhiễm ôxi hoá nâng cao gần oxi hóa – khử với có mặt xúc tác quang hóa Phương pháp xem hướng xử lý chất gây ô nhiễm nước thải hiệu triệt để Vật liệu xúc tác sử dụng cho trình quang hóa nghiên cứu nhiều titandioxit xúc tác bền, không độc, kinh tế, thân thiện với môi trường có khả xúc tiến phản ứng điều kiện bình thường Trước tình hình đó, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu vật liệu xúc tác cho trình xử lý hợp chất gây ô nhiễm nước thải ngành Da – Giầy” Trong khuôn khổ luận văn này, đối tượng tập trung nghiên cứu xử lý khử Cr(VI) đồng thời oxi hóa chất hữu (phenol) nước thải thuộc da sử dụng xúc tác quang hoá titan oxit biến tính N tổng hợp theo phương pháp thủy nhiệt  Mục đích đề tài: Tổng hợp xúc tác quang hóa TiO2 có khả xúc tiến trình khử Cr(VI), đồng thời có khả oxy hóa chất hữu (phenol) có mặt nước thải thuộc da  Nội dung đề tài: Chƣơng 1: Tổng quan nước thải thuộc da tình hình nghiên cứu xử lý nước thải giới Việt Nam, giới thiệu xúc tác quang ứng dụng thực tế Chƣơng 2: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác TiO2, đánh giá đặc trưng hóa lý xúc tác hoạt tính cho trình xử lý chất gây ô nhiễm Cr(VI) phenol nước thải ngành Da - Giầy Chƣơng 3: Thảo luận kết thu từ trình nghiên cứu Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp Chƣơng - TỔNG QUAN TÀI LIỆU Đặc trƣng nƣớc thải thuộc da Chế biến da nói chung thuộc da nói riêng ngành công nghiệp sử dụng nhiều nước Lượng nước tiêu thụ tương ứng dòng thải nhà máy thuộc da phụ thuộc nhiều vào quy trình công nghệ, loại nguyên liệu sản phẩm Với công nghệ phổ biến nay, định mức nước sử dụng dao động từ khoảng – 50 m3 cho da muối nguyên liệu (tùy thuộc vào quy trình sản xuất) Nước phát sinh từ nhiều công đoạn: hồi tươi, tẩy lông ngâm vôi, tẩy vôi, làm mềm – axit hóa, thuộc, thuộc lại, nhuộm – ăn dầu Nước thải phát sinh từ công đoạn có đặc trưng khác - Nước thải hồi tươi Trung bình lượng muối sử dụng để bảo quản da chiếm khoảng 10 – 30% khối lượng da nguyên liệu Trong trình hồi tươi, phần lớn lượng muối vào nước thải Bên cạnh đó, trình hồi tươi loại tạp chất, máu, bám mặt có da Vì vậy, nước thải hồi tươi có màu vàng lục, chứa nhiều axit amin, protein tan, lipid tạp chất khác Hàm lượng chất ô nhiễm muối cao (tổng chất rắn hòa tan = 10.000 – 15.000 mg/L, COD = 2.000 – 6.000 mg/L, tổng nitơ = 100 – 150 mg/L) Nước thải công đoạn chứa nhiều cặn lắng (chủ yếu đất, cát, tạp chất bám da), hàm lượng chất rắn lơ lửng nằm khoảng 2.500 – 4.000 mg/L Nước thải hồi tươi chiếm khoảng 10% tổng lượng nước thải - Nước thải tẩy lông ngâm vôi Nước thải từ công đoạn tẩy lông ngâm vôi có độ kiềm cao, pH = 11 – 12,5 Khi tẩy lông, lông bị tách khỏi da số chất hữu khác tiếp tục bị loại vào dòng thải Mặc dù công nghệ sử dụng enzim để tẩy lông phát triển Việt Nam, muối sunfua sử dụng phổ biến Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp Tại nhiều sở, nước thải tẩy lông không tách riêng mà hòa trộn với dòng thải khác, làm pH nước thải nhỏ 10 Khi đó, hydro sulfua (H2S) dễ dàng hình thành, khuếch tán vào không khí Hàm lượng muối sulfua cao (từ 200-800 mg/L) không gây mùi khó chịu mà ảnh hưởng tới sức khỏe người lao động Khối lượng nước tẩy lông ngâm vôi chiếm khoảng 25% tổng lượng nước thải - Nước thải tẩy vôi Công đoạn tẩy vôi sử dụng lượng lớn nước kết hợp enzim, muối NH4Cl (NH4)2SO4 để tách lượng vôi hấp thụ vào da, dần trung hòa pH da khoảng phù hợp với trình thuộc Nước thải công đoạn chiếm khoảng 23% tổng lượng nước thải, mang tính kiềm (pH = 8-9) có hàm lượng chất hữu cao (BOD = 1.000-2.000 mg/L) chất hữu có da tiếp tục khuếch tán vào nước Ngoài ra, môi trường kiềm, muối amoni dễ bị thủy phủy phân tạo khí NH3 gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sức khỏe người lao động - Nước thải thuộc Crom Tanin: Nước thải thuộc Crom có hàm lượng Crom III lớn (250 mg/L – 500 mg/L), nồng độ Cr(VI) khoảng 15 – 30 mg/L hàm lượng chất hữu lớn (BOD = 800 – 1.200 mg/L), độ pH thấp (pH = 2,5 - 3); hàm lượng clorua lớn (Cl- = 5.000 – 6.000 mg/L) Do đó, nước thải từ công đoạn thuộc, đặc biệt thuộc Crom, cần quan tâm Khối lượng nước thuộc Crom chiếm khoảng 14% tổng lượng nước thải Nước thải thuộc Tanin có độ axit nhẹ (pH = 5,0 – 6,8), có hàm lượng chất rắn lớn (TS = 8.000 – 50.000 mg/L, SS = 5.000 – 20.000 mg/L) Hàm lượng chất hữu nước thải cao, BOD = 6.000 – 12.000 mg/L Khối lượng nước thuộc tanin chiếm khoảng 7% tổng lượng nước thải Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp - Nước thải từ trình hoàn thiện Nước thải từ công đoạn thuộc lại, nhuộm, ăn dầu chứa hóa chất thuộc, thuốc nhuộm dầu pH nước thải thấp (pH = 2,0 – 5,0), nồng độ Cr(VI) từ 20 – 45 mg/L, hàm lượng chất rắn hòa tan cao (TDS = 20.000 – 25.000 mg/L), hàm lượng chất hữu lớn (COD = 1.500 – 2.000 mg/L, tổng nitơ TKN = 300 – 350 mg/L) Khối lượng nước thải từ trình hoàn thiện chiếm khoảng 16% tổng lượng nước thải Như vậy, nước thải từ trình thuộc da có độ màu cao, mùi khó chịu, hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) chất rắn tổng (TS) lớn, hàm lượng chất hữu cao giảm dần theo trình công nghệ Nước thải từ công đoạn tẩy lông, tẩy vôi mang tính kiềm, nước thải từ công đoạn làm mềm, thuộc Crom mang tính axit Thời gian xả nước thải công đoạn liên tiếp thường dài (12 – 24 giờ.) Ngoài ra, nước thải chứa chất ức chế trình phát triển vi sinh vật muối ăn (công đoạn hồi tươi, thuộc Crom), muối sulfua (công đoạn tẩy lông) muối Crom III (công đoạn thuộc Crom) Đặc trưng nước thải từ công đoạn khác trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1: Đặc trưng định mức nước thải thuộc da từ công đoạn Lƣợng thải Công đoạn (m3/tấn da pH muối) TS SS (mg/L) (mg/L) BOD (mg/L) Hồi tươi 2,5 – 4,0 7,5 - 8,0 8.000-28.000 2.500-4.000 1.100-2.500 Ngâm vôi 6,5 – 10 10,0 – 12,5 16.000-45.000 4.500-6.500 6.000-9.000 Khử vôi 7,0 – 8,0 3,0 – 9,0 1.200-12.000 200-1.200 1.000-2.000 Thuộc tanin 2,0 – 4,0 5,0 – 6,8 8.000-50.000 5.000-20.000 6.000-12.000 Làm xốp 2,0 – 3,0 2,9 – 4,0 16.000-45.000 600-6.000 600-2.200 Thuộc Crom 4,0 – 5,0 2,6 – 3,2 2.400-12.000 300-1.000 800-1.200 Dòng tổng 30 - 35 7,5 – 10 10.000-25.000 1.200-6.000 2.000-3.000 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp Mục đích xử lý nước thải thuộc da với kim loại điển hình lựa chọn luận văn Cr(VI) hợp chất hữu đại diện phenol Chính thế, đề tài đưa nghiên cứu cụ thể Cr(VI) hợp chất hữu điển hình có nước thải thuộc da nói chung 1.1 Crom (VI) Vào năm 60 kỉ XIX, Knapp nghiên cứu muối Crôm, với chất liệu cho ta sản phẩm da thuộc có nhiều đặc tính ưu việt như: mềm mại, chịu đàn hồi tốt, thấu thấu khí cao, khả chịu nhiệt, chịu ẩm tốt hẳn da thuộc tanin thảo mộc tanin tổng hợp Chính Crôm thành phần chủ yếu có thuộc da, mà dạng Cr(VI) tương đối nguy hại tới sức khỏe người (có thể gây ung thư) vượt nồng độ cho phép Theo số nghiên cứu khảo sát cho thấy hàm lượng crom hòa tan phát mẫu nước thải Maria Lettieri 2330 mg/l Angel Giordano 3430 mg/l Nước thải thuộc da từ La Teresa chứa crôm thấp chút (579 ug/l), nồng độ dù cao so với nồng độ crom nước không bị ô nhiễm (giá trị trung bình thường khoảng 10 mg/l) [26] Nồng độ Cr(VI) nước thải từ La Hispano Americo Gaita đáng ý, thấp so với từ nước thải thuộc da Maria Lettieri Angel Giordano khoảng 20-70 lần thời điểm lấy mẫu Tổng nồng độ crôm mẫu nước thải thuộc da dao động từ 208 mg/l (La Hispano) đến 14.200 mg/l (Maria Lettieri), số nơi cao 1000 lần so với nước mặt không bị ô nhiễm [26] Mẫu nước từ La Teresa, Maria Lettieri Angel Giordano có nồng độ crom dao động 35.800 mg/kg (35,8 g/kg 3% crom theo trọng lượng), mẫu trầm tích từ hai đường xả từ Maria Lettieri Angel Giordano lên đến 80.000 mg/kg (hơn 80 g/kg 8% crom theo khối lượng) Ở Việt Nam, sử dụng công nghệ thuộc Crom thuộc tannin, nhiên ngày công nghệ thuộc Crôm phổ biến tính chất sản phẩm thuộc Crôm có nhiều ưu việt Hóa chất dùng Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp để thuộc muối Cr(VI), theo lượng chất thải nguy hại Crôm (chất gây ung thư, tử vong cho người động vật tiếp xúc) từ phế thải da điều đáng lo ngại sở thuộc da Thống kê trung bình nước năm lượng chất thải rắn phát sinh ngành thuộc da khoảng 4000 Đây lượng chất thải nguy hại có chứa nhiều Crôm chiếm (trên 1% khối lượng) lượng đáng kể Gelatin Tại sở sản xuất da thuộc Hào Dương, nồng độ Crôm VI vượt 30 lần cho phép, sở sản xuất thuộc da Hưng Thái hàm lượng lên tới 40 mg/l, vượt nồng độ cho phép nhiều 1.2 Hợp chất hữu gây ô nhiễm [26] Trong nước thải có chứa hỗn hợp phức tạp chất gây ô nhiễm hữu cơ, số hóa chất hữu nhóm hóa học phổ biến chất thải thuộc da, phải kể đến phenol Phenol có mặt hầu thải nhuộm (đây hợp chất hữu khó phân hủy, độc sức khỏe người, gây ung thư), chất bảo quản 4-chloro-3-methylphenol (được tìm thấy tất nước thải mẫu trầm tích), 2-butoxyethanol phosphate (sử dụng bảo quản da), 2-(2butoxyethoxy) ethanol, quinoline isoquinolin, hydroxybiphenyl, benzothiazole 2-methylthiobenzothiazole (hai chất sau sử dụng thuốc nhuộm chất liệu hay chất bảo quản hàng da) Phthalate este xác định số mẫu, diethylhexyl phtalat mẫu từ La Teres), butyl benzyl phthalate mẫu từ Angel Giordano, diisobutyl phthalate mẫu từ La Hispano Ngược lại với mẫu nước thải, mẫu trầm tích thu thập từ xưởng thuộc da, đường ống xả nước thải chứa mẫu khác chất ô nhiễm hữu phenol, thiazoles, rượu quinolines Sự có mặt hydrocacbon, thành phần chất béo tự nhiên, hợp chất rửa từ da xử lý sở thuộc da Ngoài chất gây ô nhiễm hóa học bán bay (dung môi chiết) hữu xác định trên, số hợp chất hữu dễ bay thông thường xác định (và định lượng xuống đến giới hạn 1-2 mg/l) số mẫu nước thải Trong Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp chloroform (trichloromethane) phát mức vết số mẫu mức độ cao đáng kể dung môi công nghiệp 1,2-dichloroethene (103 mg/l) trichloroethene (216 mg/l) tìm thấy mẫu nước thải thuộc da Maria Lettieri Cả hai dạng 1,2-dichloroethene (1,2-dichloroethylene 1,2 - DCE) trichloroethene (trichloroethylene TCE) có hại cho người môi trường, có hại cho sinh vật thủy sinh với khả tác động lâu dài Ở nhiều sở Việt Nam, nước thải tẩy lông ngâm vôi có hàm lượng chất hữu cao Nước thải trình thuộc da lấy xưởng thực nghiệm thuộc da – Viện nghiên cứu Da – Giầy có BOD dòng thải khác dao động từ khoảng 550 – 7.000 mg/L, COD = 1.400 – 10.000 mg/L) Do chất hữu có da tiếp tục khuếch tán vào nước Lượng phenol xác định có chất ô nhiễm trình chế biến da khoảng từ 0,11 – 0,39 kg/tấn da muối nguyên liệu, nồng độ khoảng 18 – 30 mg/L, lượng dầu mỡ từ khoảng 6,3 – 57,8 kg/tấn da muối nguyên liệu Lượng chất hữu lưu giữ khối lượng lớn thời gian dài ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người lao động không khí xung quanh 1.3 Tác động tới môi trƣờng ngƣời Các hợp chất hữu nói làm cho nước có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nước, sức khỏe người, số dẫn xuất phenol có khả gây ung thư (carcinogen), loại thuốc nhuộm gốc azo có chứa thành phần gây ung thư (Bezinidin), 4-chloro-3-methylphenol có hại tiếp xúc với da nuốt phải nguy hiểm Năm 2009, Lopez-Espinosa cộng phát NP (nonyl phenol) chất gây ô nhiễm nghiêm trọng người Hóa chất thuộc chứa thành phần độc hại Crom Các kết nghiên cứu cho thấy, với lượng nhỏ Cr(VI) nguyên nhân gây nên bệnh nghề nghiệp, crom nguyên tố xếp vào nhóm chất có khả gây ung thư Crom thâm nhập vào thể qua đường: hô hấp, tiêu hóa tiếp xúc trực tiếp Qua nguyên cứu người ta thấy crom có vai trò sinh học chuyển hóa glucozơ, với hàm lượng lớn có Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp thể làm kết tủa protein, axit nucleic ức chế hệ thống enzym Dù xâm nhập vào thể theo đường crom hòa tan vào máu nồng độ 0,001 mg/l sau chuyển vào hồng cầu nhanh 10- 20 lần, từ hồng cầu crom chuyển vào tổ chức nội tạng, gữi lại phổi, xương, thận, gan; phần lại chuyển qua nước tiểu Crom kích thích niêm mạc gây ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi, nước mắt, niêm mạc mũi bị sưng đỏ có tia máu sau thủng vành mũi Nhiễm độc crom gây mụn, mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi, đau tiêu hóa Khi xâm nhập qua đường hô hấp dẫn đến bệnh viêm yết hầu, phế quản niêm mạc bị kích thích Khi da tiếp xúc trực tiếp với dung dịch Cr(VI) dễ bị phồng loét sâu, bị loét đến xương, nhiễm độc lâu năm bị ung thư phổi, ung thư gan Khi động vật nước bị nhiễm độc Cr chúng bị mắc bệnh da xuất nhiều nếp nhăn mang Tỷ lệ mắc bệnh tủy sống cá tăng cao, mang cá vây cá bị khô, khả chống rét Các loại thực vật sống nước nước có lẫn lượng crom lớn làm cho rễ bị thối, vàng lá, chết Cần lưu ý, crom (VI) thường coi dạng độc (và gây ung thư) số dạng tồn Crom, thực tế cho thấy điều kiện nước thải tất dạng có khả gây ung thư Thường crom (VI) coi độc hại crom (III) đặc biệt môi trường nước, nồng độ cao crom (III) hòa tan coi tương đối độc hại Năm 2002, Thompson cộng nghiên cứu cho crom (III) gây độc tính cao crom (VI) tảo vi khuẩn lam, tạo oxy hóa cao gan thận cá vàng Năm 2010, Jasso – Chavez Vignati đưa nhận định điều khẳng định vào năm 2009 Lushchak [26] Năm 1996, Walsh & O'Halloran cho độc tính Crom (III) bị giới hạn khả hòa tan thấp hơn, điều ảnh hưởng lớn tới hình Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp thành phức hợp hòa tan với hóa chất khác có nước nước thải, bao gồm hóa chất hữu Điều Belay nhận định năm 2010 Công nghệ xử lý nƣớc thải thuộc da 2.1 Trên giới 2.1.1 Xử lý Crom(III): Nghiên cứu xử lý nước thải thuộc da giới tiến hành nhiều nước Italia, Ấn Độ, Trung Quốc, Iran, Hy Lạp có thành tựu đáng kể Nước thải thuộc da thường xử lý nhiều công nghệ khác nhau: đông keo tụ hóa học, kết tủa hóa học, keo tụ điện hóa, màng thẩm thấu ngược RO, xử lý sinh học Hàm lượng Crom nước thải thuộc Crom thường lớn, khoảng 1000 – 5000 mg/L Ở nồng độ này, Crom gây độc cho người sinh vật thủy sinh, ức chế hoạt động vi sinh vật bể xử lý sinh học [47] Năm 2001, tác giả Beleza V M (Bồ Đào Nha) nghiên cứu động học trình khử Crom nước thải thuộc da bùn thải trình sản xuất acetylen (gọi tắt bùn acetylen) Về chất, trình trình kết tủa Crom (III) hydroxyt Ca(OH)2 Giải pháp giúp tiết kiệm chi phí hóa chất để thu hồi Crom nước thải thuộc da đồng thời giải vấn đề chất thải rắn trình sản xuất acetylen Trong nghiên cứu Beleza, nước thải có pH = 3,7 hàm lượng Crom 2,467 mg/L Kết cho thấy: với lượng bùn acetylen g/L, sau 60 phút xử lý, với liều lượng 8g/L hiệu khử Crom đạt 99,6% 99,0%; sử dụng MgO với liều lượng 11g/L hiệu khử Crom đạt 98,2% [45] Năm 2005, Esmaeili Abass (Iran) nghiên cứu trình khử thu hồi Crom (III) nước thải thuộc da phương pháp kết tủa Tác nhân sử dụng Ca(OH)2, NaOH 15% MgO 10% Nước thải đầu vào có pH = 3,2 – 3,7 hàm lượng Crom khoảng 3.250 – 5.300 mg/L; thời gian phản ứng 20 phút thời gian lắng Kết cho thấy, với tác nhân keo tụ, pH cân 10 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp Từ cho ta thấy rằng, lượng nhỏ Cr6+ bị giữ lại bề mặt xúc tác sau trình phản ứng Điều chứng tỏ, lượng Cr6+ hấp thụ bề mặt xúc tác chuyển hóa gần hoàn toàn Trên cở kết thu được, chúng tính toán hiệu suất chuyển hóa thực Cr(VI) dung dịch sau 3h phản ứng sau: Lượng Cr (VI)đã xử lý =Tổng lượng Cr (VI) ban đầu – Lượng Cr(VI) lại dung dịch – Lượng Cr(VI) lại xúc tác ( Hiệu suất = ) ( ) đ Kết đưa bảng 3.3 Bảng 3.3 Độ chuyển hóa thực Cr(VI), UV, t=3h Tổng lượng Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng Cr(VI) ban Cr(VI) Cr(VI) Cr( VI) đầu (mg) dung dịch xúc tác xử lý SG-TiO2-N 2,14 0,15 2,71 54,2 H1-TiO2-N 0,69 0,18 4,13 82,6 M14 0,45 0,08 4,47 89,4 H1-TiO2-NM 0,18 0,04 4,78 95,6 Các mẫu Hiệu suất thực (%) 3.3 Đánh giá hoạt tính xúc tác phản ứng oxi hóa quang hóa Xúc tác quang TiO2 xúc tác tốt cho phản ứng khử mà xúc tác cho phản ứng oxi hóa chất hữu khó phân hủy Đây tính chất ưu việt vật liệu ứng dụng quan trọng xử lý môi trường Phản ứng oxy hóa quang hóa TiO2 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt phương pháp thủy phân biến tính N Để đánh giá hoạt tính quang hóa phản ứng oxi hóa chất hữu khó phân hủy, tiến hành khảo sát oxy hóa quang hóa phenol Các mẫu TiO2 tổng hợp có hoạt tính cao phản ứng oxy hóa quang hóa phenol (một chất gây ô nhiễm môi trường) 66 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp 3.3.1 Ảnh hưởng phương pháp tổng hợp tới hoạt tính oxi hóa xúc tác Tiến hành thử nghiệm hoạt tính với mẫu có hoạt tính khử cao nhất, mẫu tổng hợp theo phương pháp thủy phân (M14) theo phương pháp thủy nhiệt biến tính N (H1-TiO2-NM) 100 90 Độ chuyển hóa (%) 80 70 60 50 H1-TiO2-NM 40 M14 30 20 10 0 50 100 150 200 Thời gian (ph) Hình 3.12 Độ chuyển hóa phenol dung dịch theo thời gian phản ứng xúc tác H1-TiO2-N, M14 điều kiện ánh sáng UV 67 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp 80 Độ chuyển hóa (%) 70 60 50 H1-TiO2-NM 40 M14 30 20 10 0 50 100 150 200 Thời gian (ph) Hình 3.13 Độ chuyển hóa phenol dung dịch theo thời gian phản ứng xúc tác H1-TiO2-NM, M14 điều kiện ánh sáng thường Hình 3.12 cho thấy, độ chuyển hóa mẫu xúc tác H1-TiO2-NM đạt 86% sau 3h phản ứng Trong đó, độ chuyển hóa đạt 63% M14 sau 3h phản ứng Trên hình 3.13 cho thấy, độ chuyển hóa mẫu xúc tác H1-TiO2-NM (71%) cao mẫu xúc tác M14 (49%) sau 3h phản ứng Như vậy, so với xúc tác dạng hạt (tổng hợp thủy phân từ nguồn TiCl4), xúc tác dạng ống nano H1-TiO2-NM (tổng hợp phương pháp thủy nhiệt môi trường kiềm từ nguyên liệu rẻ tiền) có hoạt tính cao điều kiện ánh sáng UV ánh sáng thường Ta thấy từ kết XRD mẫu H1-TiO2-NM cho thấy pha tinh thể tồn mẫu xúc tác anatase (là pha có hoạt tính quang hóa cao nhất) xuất pha rutile, mẫu M14 có xuất pha tinh thể rutile Hơn mẫu xúc tác H1-TiO2-NM có diện tích bề mặt riêng lớn, cấu trúc gồm nhiều hệ thống mao quản, vi mao quản, đường kính mao quản lớn cồng kềnh nên việc mao quản lớn cho phép phần tử lớn vào bên 68 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp mao quản (nơi có hoạt tính cao tập trung tâm hoạt tính nhiều) dễ dàng góp phần làm tăng khả hấp phụ xúc tác vật liệu nano TiO2 dạng ống 3.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng trình oxi hóa phenol 3.3.2.1 Ảnh hưởng khối lượng xúc tác 100 90 Độ chuyển hóa (%) 80 70 60 50 40 TiO2 = 0.5 g/l 30 TiO2 = g/l 20 TiO2 = 0.25 g/l 10 0 50 100 150 200 Thời gian (ph) Hình 3.14 Độ chuyển hóa phenol dung dịch theo thời gian phản ứng xúc tác H1-TiO2-NM điều kiện ánh sáng UV, pH =11 với lượng xúc tác khác Từ hình 3.14 thấy rằng, khối lượng xúc tác giảm từ 1g xuống 0,25g 100ml độ chuyển hóa phenol giảm từ 90% xuống 69% Tuy nhiên, khác biệt nhiều thay đổi lượng xúc tác từ 1g xuống 0,5g Điều giải thích với nồng độ phenol 50 ppm 0,5g xúc tác đủ cung cấp số tâm hoạt cho chuyển hóa phenol Lượng xúc tác lớn cản trở trình tiếp xúc nguyên liệu tâm hoạt động, dẫn tới hiệu phản ứng không cải thiện nhiều 69 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp 3.3.2.2 Ảnh hưởng pH đến độ chuyển hóa Để khảo sát ảnh hưởng pH tới khả oxi hóa phenol, tiến hành thực phản ứng giá trị pH khác nhau: pH = 3, 7, 11 Kết thể hình 3.15 100 90 Độ chuyển hóa (%) 80 70 60 pH = 50 40 pH = 30 pH = 20 pH = 11 10 0 50 100 150 200 Thời gian (ph) Hình 3.15 Độ chuyển hóa phenol dung dịch theo thời gian phản ứng xúc tác H1-TiO2-NM điều kiện ánh sáng UV với môi trường pH khác Hình 3.15 cho thấy, giá trị pH khác độ chuyển hóa phenol khác đạt cao 86% pH = 11 Kết giải thích sau: trình oxi hóa hợp chất hữu dung dịch nước có bước phá hủy phân tử nước tạo gốc hấp phụ HO∙ HO∙ sinh phá hủy phenol Ngoài ra, trình oxi hóa phenol tạo thành sản phẩm trung gian: catechol, benzoquinon, axit oxalic cuối bị khoáng hóa thành CO2, H2O có sinh H+, nên môi trường axit độ chuyển hóa phenol thấp so với môi trường kiềm làm giảm hiệu suất trình oxi hóa phenol 70 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp 3.3.3 Tính toán hiệu suất thực trình chuyển hóa phenol Để xác định [phenol] xúc tác, sau phản ứng mẫu xúc tác lọc sấy khô, cân xác định khối lượng ngâm vào dung dịch kiềm 5% điều kiện bóng tối, có khuấy Sau 15h, lọc lấy dung dịch, phân tích [phenol] Kết nồng độ phenol rửa giải 2,1 ppm, Từ cho ta thấy rằng, lượng nhỏ phenol bị giữ lại bề mặt xúc tác sau trình phản ứng Điều chứng tỏ, lượng phenol hấp thụ bề mặt xúc tác chuyển hóa gần hoàn toàn Trên cở kết thu được, chúng tính toán hiệu suất chuyển hóa thực phenol dung dịch sau 3h phản ứng sau: Lượng phenol xử lý =Tổng lượng phenol ban đầu – Lượng phenol lại dung dịch – Lượng phenol lại xúc tác Hiệu suất = đ Kết đưa bảng 3.4 Bảng 3.4 Độ chuyển hóa thực phenol, UV, t=3h Tổng lượng Mẫu phenol ban Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng phenol phenol phenol dung dịch xúc tác xử lý 0,58 0,21 4,21 đầu (mg) Thủy nhiệt Hiệu suất thực (%) 84,2 3.4 Xử lý mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI) chứa phenol sở thuộc da 3.4.1 Xử lý mẫu nƣớc thải chứa Cr(VI) Chúng tiến hành xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI) điều kiện ánh sáng UV ánh sáng thường Phương pháp phân tích: Phương pháp so màu với diphenylcacbazit 71 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp Crom VI phản ứng với diphenylcacbazit tạo phức màu tím đỏ Đo độ hấp thụ quang bước sóng 540 nm để suy hàm lượng Crom có mẫu Xây dựng đường chuẩn mg Cr – độ hấp thụ quang mẫu chuẩn với hàm lượng Crom thay đổi từ – mg Mẫu phân tích cần pha loãng với tỷ lệ phù hợp để độ hấp thụ quang nằm phạm vi đường chuẩn Với mẫu nước thải Crom, tỷ lệ pha loãng 250 lần; mẫu thử nghiệm sau xử lý có tỷ lệ pha loãng thấp hơn, 0-50 lần Mẫu nước thải lấy sở sản xuất thuộc da Viện nghiên cứu DaGiầy từ tháng – tháng năm 2013, sau pha loãng, nồng độ Cr (VI) xác định khoảng 35 mg/l Kết mẫu nước thải chứa Cr(VI) với nồng độ 35 mg/l xử lý xúc tác H1-TiO2-NM điều kiện ánh sáng UV ánh sáng thường (hình 3.16) 80 Độ chuyển hóa (%) 70 60 50 ánh sáng UV 40 30 ánh sáng thường 20 10 0 50 100 150 200 Thời gian (phút) Hình 3.16 Độ chuyển hóa Crom(VI) mẫu nước thải thuộc da theo thời gian phản ứng xúc tác H1-TiO2-NM điều kiện ánh sáng UV, thời gian 3h Chúng khảo sát trình xử lý Cr(VI) điều kiện chiếu sáng (ánh sáng UV ánh sáng thường) với thời gian chiếu sáng 3h Kết từ hình 3.16 cho thấy: hiệu suất xử lý Cr(VI) 75% chiếu ánh sáng UV 52% chiếu ánh sáng thường 72 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp 3.4.2 Xử lý mẫu nƣớc thải chứa phenol Chúng tiến hành xử lý điều kiện ánh sáng UV ánh sáng thường Phương pháp phân tích: Phương pháp tạo phức với 4-aminoantipyrin đo quang bước sóng 510 nm Phenol phản ứng với 4-aminoantipyrin pH = 11 có mặt kali hexaxyanoferat (III) tạo phẩm màu antipyrin Đo độ hấp thụ bước sóng 510 nm để suy nồng độ phenol có mẫu Mẫu phân tích cần pha loãng với tỷ lệ phù hợp để độ hấp thụ quang nằm phạm vi đường chuẩn Tương tự mẫu nước chứa Crom, với mẫu nước thải có chứa phenol, tỷ lệ pha loãng 250 lần; mẫu thử nghiệm sau xử lý có tỷ lệ pha loãng thấp hơn, 0-50 lần Mẫu nước thải lấy sở sản xuất thuộc da Viện nghiên cứu Da-Giầy từ tháng – tháng năm 2013, sau pha loãng, nồng độ phenol xác định khoảng 21 mg/l Kết mẫu nước thải chứa phenol nồng độ 21 mg/l xử lý xúc tác H1-TiO2-NM điều kiện ánh sáng UV ánh sáng thường (hình 3.17) 90 Độ chuyển hóa (%) 80 70 60 50 ánh sáng UV 40 30 ánh sáng thường 20 10 0 50 100 150 200 Thời gian (phút) Hình 3.17 Độ chuyển hóa phenol mẫu nước thải thuộc da theo thời gian phản ứng xúc tác H1-TiO2-NM điều kiện ánh sáng UV, thời gian 3h 73 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp Đối với phản ứng oxi hóa phenol tiến hành khảo sát với thời gian chiếu sáng 3h cho ánh sáng UV ánh sáng thường Kết hình 3.17 cho thấy: với thời gian chiếu sáng 3h hiệu xử lý phenol đạt 82% chiếu ánh sáng UV đạt 65% chiếu ánh sáng thường 3.4.3 Tính toán hiệu suất thực trình chuyển hóa Cr(VI), phenol mẫu nƣớc thải thuộc da Để xác định [Cr(VI)], [phenol] xúc tác, sau phản ứng mẫu xúc tác lọc sấy khô, cân xác định khối lượng ngâm vào dung dịch axit HNO3 5% (đối với mẫu chứa Cr(VI)) ngâm dung dịch kiềm 5% (đối với mẫu chứa phenol) điều kiện bóng tối, có khuấy Sau 15h, lọc lấy dung dịch, phân tích [Cr(VI)], [phenol] Kết nồng độ Cr(VI) rửa giải 0,8 ppm, nồng độ phenol rửa giải 1,8 ppm Trên cở kết thu được, chúng tính toán hiệu suất chuyển hóa thực Cr(VI), phenol dung dịch sau 3h phản ứng sau: Lượng phenol xử lý =Tổng lượng phenol ban đầu – Lượng phenol lại dung dịch – Lượng phenol lại xúc tác Hiệu suất = đ Kết đưa bảng 3.5 Bảng 3.5 Độ chuyển hóa thực Cr(VI) phenol mẫu nƣớc thải thuộc da, UV (t=3h) Mẫu Chứa Cr(VI) Chứa phenol Tổng lượng Hàm lượng ban đầu dung (mg) dịch 3,5 2,1 Hàm lượng Hàm lượng Hiệu suất xúc tác xử lý thực (%) 0,72 0,18 2,7 74 0.26 0,16 1,68 80 74 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận: Từ kết tổng hợp, phân tích trên, rút số kết luận sau: Đã tổng hợp thành công vật liệu quang xúc tác TiO2 cấu trúc nano biến tính phương pháp doping nitơ, sắt Sử dụng phương pháp hóa lý đặc trưng (XRD, SEM, TEM, BET) xác định cấu trúc vật liệu TiO2- biến tính, kết cho thấy: vật liệu xúc tác tổng hợp có kích thước nano, độ đồng cao; xúc tác TiO2- biến tính nitơ có cấu trúc tinh thể dạng anatase, có cấu trúc nano dạng ống với diện tích bề mặt cao thể tích mao quản trung bình lớn Từ kết khảo sát hoạt tính xúc tác cho thấy: + Vật liệu TiO2 – biến tính nguyên tố nitơ theo phương pháp thủy nhiệt (dạng ống) có hoạt tính cao + Tiến hành xử lý mẫu nước thải thuộc da cho hiệu cao điều kiện chiếu sáng UV ánh sáng thường + Việc biến tính nitơ cho kết tốt biến tính sắt, có giá trị thương mại B Đề nghị: Các kết nghiên cứu mang tính chất khảo sát, đánh giá sơ hoạt tính chất xúc tác TiO2- biến tính Trên sở kết đạt được, có số đề nghị sau: - Tiếp tục nghiên cứu làm rõ chất quan hệ cấu trúc hoạt tính quang xúc tác vật liệu TiO2- biến tính - Xây dựng sở khoa học đầy đủ cho việc tổng hợp loại vật liệu quang xúc tác TiO2 thực tiễn công nghệ xử lý môi trường, khai thác tiềm nguyên liệu ánh sáng mặt trời Việt Nam 75 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]: Nguyễn Minh Hoàn (2011), Đồ án: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác sở titan oxit, ứng dụng cho trình xử lý Cr(VI) nước thải nhà máy mạ ĐHBK Hà Nội [2]: Nguyễn Mạnh Khôi (2008), Sổ tay hướng dẫn bảo vệ môi trường cho doanh nghiệp ngành da giầy, Viện Nghiên cứu Da Giầy, Hà Nội [3]: Nguyễn Trung Kiện, “Nghiên cứu ứng dụng xúc tác xử lí Dioxin- Furan khí thải lò đốt chất thải nguy hại”, luận văn thạc sĩ, (2012) [4]: Ngô Sỹ Lương, Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Văn Tiến, Lê Thị Thanh Liễu (2009), “Ảnh hưởng polyetylen glycol đến trình điều chế bột TiO2 kích thước nano mét phương pháp thủy phân titanyl sunfat dung dịch nước”, Tạp chí Phân tích Hóa - Lý - Sinh học - Tập 14, số 1, tr 3-7 [5]: Ngô Sỹ Lương, Nguyễn Văn Tiến, Nguyễn Văn Hưng, Thân Văn Liên, Trần Minh Ngọc (2009) “Nghiên cứu quy trình điều chế titan đioxit kích thước nanomet từ tinh quặng inmenit Hà Tĩnh phương pháp axit sunfuric Khảo sát trình thủy phân đồng thể dung dịch titanyt sunfat có mặt ure để điều chế titan đioxit kích thước nanomet” , Tạp chí hóa học, T.47 (2A), Tr.150-154 [6]: Ngô Sỹ Lương (2005),“Ảnh hưởng yếu tố trình điều chế đến kích thước hạt cấu trúc tinh thể TiO2” Tạp chí Khoa học, Khoa học tự nhiên công nghệ, ĐHQG HN, T.XXI, N.2, tr 16-22 [7]: Nguyễn Hoàng Nghị (2002), Lý thuyết nhiễu xạ tia X, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [8]: Nguyễn Xuân Nguyên, Lê Thị Hoài Nam (2004), “Nghiên cứu xử lý nước rác Nam Sơn màng xúc tác TiO2 lượng mặt trời”, Tạp chí Hóa học ứng dụng (8) [9]: Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2002), “Khử amoni nước nước thải phương pháp quang hóa với xúc tác TiO2”, Tạp chí Khoa học công nghệ, , Vol 40(3), tr 20-29 76 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng [10]: Luận văn tốt nghiệp TCVN 6216 : 1996 (1996), Chất lượng nước – Xác định số phenol – Phương pháp trắc phổ dùng 4-aminoantipyrin sau chưng cất Bộ Khoa học, Công nghệ Môi trường [11]: TCVN 6658 : 2000 (2000), Chất lượng nước - Xác định Cr(VI) – Phương pháp đo giản đồ dùng 1,5-diphenylcacbazid Bộ Khoa học, Công nghệ Môi trường [12]: GS.TSKH Trần Mạnh Trí-TS Trần Mạnh Trung (2008), Các trình oxi hoá nâng cao xử lý nước nước thải Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [13]: Đào Văn Tường.(2006), Động học xúc tác Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tiếng Anh: [14]: Abass Esmaeli, Alizera Mesdaghi nia and Reza Vanizinejad (2005), “Chromium (III) Removal and Recovery from Tannery Wastewater by Precipitation Process”, American Journal of Applied Science, (10), pp 1471 – 1473 [15]: Alfano O.M., Bahnemann D., Casano A.E., Dillert R., Goslich R (2000): photocatalysis in water environments using artifficial and solar light Catalysis Today 58, 199-230 [16]: Bacsa, R R., Kiwi, J., Applied catalysis B: Environmental (1998)16: 19-29 [17]: Blanco J., Giménez J Queral M.A (1999): Photocatalytic treatment of phenol and 2,4-dichlorophenol in a solar plant in the way to scaling-up Catalysis today 54, 229-243 [18]: Calvert, J.G., and Pitts, Jr., J.N (1996) Photochemistry Wiley, New York [19]: Chen, D., Ray, A K., Applied Catalysis B: Environmental (1999) 23: 143157 [20]: Chhabra, V., Pillai, V., Mishra, B K., Morrone, A., D O Shah, Langmuir (1995) 11: 3307- 3311 [21]: Dyk, A., Heyns, A., Journal of Colloid and Interface Science (1998) 206: 381-391 77 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp [22]: H.Mohammadi, M Gholami, M Rahimi (2009), Application and optimization in chromium-contaminated wastewater treatment of the reverse osmosis technology, Desalination and Water Treatment, 9, p 229 – 233 [23]: Hoffmann et al, 1995 [24]: Hoffmann et al., 1995, Turchi C S et al 1990; Ollis D F et al 1993 [25]: Hua Tian, Junfeng Ma, Kang Li, Jinjun Li Hydrothermal synthesis of S - doped TiO2 nanoparticles and their photocatalytic ability for degradation of methyl orange.Ceramics International, Vol 35 (2009), pp 1289–1292 [26]: Iryna Labunska, Kevin Brigden, David Santillo & Paul Johnston (2011), Heavy metal and organic chemical contaminants in wastewater discharge from leather tanneries in the Lanús district of Buenos Aires, Argentina [27]: J Ignacio Garrote, Manuel Bao, Pablo Castro and Manuel J Bao (1995), Treatment of tannery effluents by a two step coagulation/flocculation process, Water Research, 29 (11), p 2605 – 2608 [28]: Jintao Tian, Lijuan Chen, Yansheng Yin, Xin Wang, Jinhui Dai, Zhibin Zhu, Xiaoyun Liu, Pingwei Wu (2009), Photocatalyst of TiO2/ZnO nano composite film: Preparation, characterization,and photodegradation activity of methyl orange, Surface & Coatings Technology, 204, 205–214 [29]: Kenji Yamada, Hirokazu Yamane, Shigenori Matsushima, Hiroyuki Nakamura, Kayo Ohira, Mai Kouya, Kiyoshi Kumada Effect of thermal treatment on photocatalytic activity of N-doped TiO2 particles under visible light Thin Solid Films 516 (2008), pp 7482–7487 [30]: Kumar S., Davis A P., Environment Research (1997) 69 [7]: 1238-1245 [31]: Litter, M., Applied Catalysis B: Environmental (1999) 23: 89 114 [32]: M Ali Awan, M A Baig, Javed Iqbal, M R Aslam and Naveed Ijaz of Environmental, Agricultural and Food Chemistry, (5), p 543 – 548 [33]: Malato S., Blanco, J., Vidal, A., Richter, C (2002) Photocatalysis with solar energy at pilot-plant scale: an overview Appl Catal B: Environment 37, 115 78 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp [34]: Nguyễn Văn Chúc (2010), Master Thesis: Research on synthesis of TiO2 and application for Cr6+treatment in wastewate ĐHBK Hà Nội [35]: Photocatalytic properties of nanocrystalline Titania, june 2003 Roie Zukerman, Advisor Prof J Zabicky [36]: Prairie, M R., Stange, B M., Evans, L R., Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Ollis, D F., Al-Ekabi, H (Eds) Elsevier Science Publishers B.V (1993): 353-363 [37]: Rongliang Qiu, Dongdong Zhang, Zenghui Diao, Xiongfei Huang, Chun He, Jean-Louis Morel, Ya Xiong (August 2011), Visible light induced photocatalytic reduction of Cr(VI) over polymer-sensitized TiO2 and its synergism with phenol oxidation, Water research 46 (2012), 2299−2306 [38]: S D MO, W Y Ching "Electronic and optical properties of three phases of titanium dioxide: Rutile, anatase, and brookite ", Physical Review B (1995), 51(19), 13023-13032 [39]: Siriphan Chainarong, Lek Sikong, Sorapong Pavasupree, Sutham Niyomwas “Synthesis of Anatase TiO2 Nanorods by Hydrothermal Method and Post-Heat Treatment”, Bayview Beach Resort , Penang, Malaysia(2009) [40]: Surender, G D., Fotou, G P., Pratsinis S E., Trends in Chemical Engineering (1998) 4: 145-159 [41]: Theodora Papadam, Nikolaos P Xekoukoulotakis, Ioannis Poulios, Dionissios Mantzavinos (April 2006) Photocatalytic transformation of acid orange 20 and Cr(VI) in aqueous TiO2 suspensions Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 186 (2007) 308–315 [42]: Thorsten Reemtsma, Martin Jekel (1997), Dissolved organics in tannery wastewaters and their alteration by a combined anaerobic and aerobic treatment, Water Research, 31 (5), p 1035 - 1046 [43]: Ugur Kurt, Omer Apaydin, M Talha Gonullu (2006), Reduction of COD in wastewater from an organized tannery industrial region by Electro-Fenton process, Elsevier Journal, (01-Sep-2006) [44]: US EPA, Handbook on Advance Photochemical Oxidation Proceses,1998 79 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp [45]: V.M Beleza, R A Boaventura, M F Almeida (2001), “Kinetics of Chrome Removal from Spent Tanning Liquors Using Acetylene Production Sludge”, Environmental Science Technology, 35, pp 4379 - 4383 [46]: Vũ Văn Mạnh (2005), Determination of specific kinetic paramaters of activated sludge processes for tannery wastewater treatment, University of Trento, Trento, Italy [47]: Wang Weixiao, Ha Jing, Li Zhaoyang, Liu Kui, Gao Leuhong (2009), Chromium (III) removal from tannery wastewater by precipitator and flocculation – sedimentation, Chemical Journal on Internet, 14 (3), p 14 [48]: Xiaobo Chen and Samuel S Mao Titanium Dioxide Nanomaterials:Synthesis, Properties, Modifications, and Applications Chem Rev, vol.107 (2007), pp 2891 - 2959 [49]: Youngfa Zhu, Li Zhang, Chong Gao The synthesis of nanosized TiO2 powder using a sol - gel method with TiCl4 as a precursor Journal of Materials Sciences, Vol 35 (2002), pp 4049 - 4054 [50]: Z Song, C J William, R G J Edyvean (2001), Coagulation and anaerobic digestion of tannery wastewater, Trans Institute of Chemical Engineers, 79 (B), p 23 – 28 [51]: Z Song, C J Williams, R G J Edyvean (2004), Treatment of tannery wastewater by chemical coagulation, Desalination, 164, p 249 – 259 [52]: Zhang, Y., Crittenden, J.C., Hand, D.W., Perram, D.L., Environmental Science Technology (1994) 28: 435-442 [53]: Zhen-Ren Gou, Guangming Zhang, Jiande Fang, Xindong Dou (2005), “Enhanced chromium recovery from tanning wastewater”, Journal of Cleaner Production 14, pp 75-79 80 [...]... và cả cho môi trường Năm 2006, Theodora Papadama đã nghiên cứu hoạt tính của TiO2 trong quá trình xử lý chất hữu cơ acid orange 20 trong nước thải dưới tác dụng của tia UV Các tác giả đã nghiên cứu quá trình xử lý acid orange 20 với các nồng độ chất hữu cơ và tỷ lệ xúc tác khác nhau trong các môi trường pH khác nhau Kết quả cho thấy với tỷ lệ xúc tác TiO2 là 250 mg/l và chất hữu cơ 50mg/l trong môi trường... năng oxi hóa chất hữu cơ đạt 50% Năm 2008, Limin Wang nghiên cứu quá trình khử hóa Cr(VI) bằng xúc tác titandioxit [28] Và nhiều nghiên cứu khác cho thấy khả năng xúc tác hiệu quả của titan oxit cho các phản ứng xử lý Hg(II), Se(IV), Se(VI), Cd(II), Zn(II), Cu(II), … Ngoài những nghiên cứu xúc tác TiO2 trong quá trình xử lý Cr(VI) dưới tia UV, một số tác giả còn nghiên cứu hoạt tính của xúc tác này dưới... nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng quy mô phòng thí nghiệm cũng như quy mô thử nghiệm trong phạm vi chương trình nghiên cứu quốc gia và quốc tế đã cho thấy những triển vọng to lớn của quá trình xúc tác trong xử lý nước và nước thải công nghiệp [12,15,17,33] Quá trình có nhiều ưu việt, được thể hiện ở: - Sự phân huỷ các chất hữu cơ có thể đạt đến mức vô cơ hoá hoàn toàn - Không sinh ra bùn hoặc bã thải. .. 2.2.1 Xử lý Crom và kim loại nặng: Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu xử lý Crom trong nước thải thuộc da hầu như ít được quan tâm Phần lớn các nghiên cứu trong ngành đều hướng tới các vấn đề như cải tiến công nghệ, cải tiến thiết bị, thử nghiệm công nghệ mới nhưng chưa 17 Học viên: Nguyễn Thị Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp có các đề tài nghiên cứu xử lý và xử lý triệt để, hoặc xử lý Crom nhưng thường là trong. .. độc trong nước thải mạ công nghiệp, đồng thời xử lý các chất màu như Phenol đỏ, Methylen da cam methylene Blue và thuốc nhuộm hoạt tính PR khó phân hủy trong nước thải dệt nhuộm Một số công trình nghiên cứu ứng dụng xúc tác TiO2 trong phản ứng quang hóa khử Cr(VI) của nhóm các nhà nghiên cứu trường Đại học bách Khoa Hà Nội cũng đã được công bố trong thời gian gần đây Trong công trình nghiên cứu phương... Hải Hưng Luận văn tốt nghiệp - Quá trình xử lý hiếu khí giúp loại bỏ phần lớn các hợp chất khối lượng phân tử nhỏ, đạt 85% - Những hợp chất có tác động xấu đến môi trường vẫn còn, thậm chí có thể sinh ra trong quá trình xử lý kết hợp yếm khí và hiếu khí [42] Điều này cho thấy, nước thải thuộc da chứa nhiều thành phần rất khó xử lý, đặc biệt là các hợp chất vòng thơm Nghiên cứu của Ugur Kurt (Thổ Nhĩ Kỳ)... nhiều hóa chất để khử Cr(VI), trung hòa và kết tủa; công nghệ phức tạp, phải kết hợp nhiều phương pháp; giá đầu tư và chi phí vận hành quá cao Thời gian gần đây cũng có một số nghiên cứu về nano TiO2 với vai trò làm xúc tác cho quá trình xử lý chất thải và bảo vệ môi trường Tuy nhiên, vật liệu này cũng chỉ áp dụng để xử lý Cr(VI) và kim loại nặng trong nước thải mạ, trong một số nước thải công nghiệp... Xử lý kết hợp hấp phụ bằng than hoạt tính và lọc sinh học Một nghiên cứu khác của Song Z (2001, Anh) nhằm đánh giá khả năng xử lý yếm khí đối với nước thải thuộc da sau quá trình keo tụ bằng phèn sắt (FeCl3): nước thải dòng vào có pH = 9,0 – 9,4, COD = 3.100 – 3.500 mg/L, Crom = 15 – 20 mg/L và sulfua là 100 mg/L Kết quả nghiên cứu cho thấy: khi quá trình đông keo tụ đạt tối ưu, pH của nước thải trong. .. tại 170oC [3] Tác giả cũng nghiên cứu ảnh hưởng quá trình nito hóa xúc tác Kết quả cho thấy việc nito hóa xúc tác làm xúc tác có hoạt tính tại ánh sáng trắng trong khi không gây ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính của nó với tia UV [1] Một công trình khác nghiên cứu xúc tác TiO2 mang trên chất mang Al2O3 dưới dạng bột và được tổng hợp bằng phương pháp kết tinh thủy nhiệt [34] Theo tác giả, xúc tác này có chứa... được xem là một quá trình có tầm quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước và nước thải Quá trình quang hoá dựa vào gốc hydroxyl OH được sinh ra nhờ chất xúc tác bán dẫn, chỉ hoạt động khi nhận được các bức xạ UV Cho đến nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu cơ bản về các phản ứng quang xúc tác cũng như cơ chế phân huỷ từng chất hữu cơ với sự có mặt những chất quang xúc tác bán dẫn khác