Nghiên cứu xử lý Rhodamine B bằng phương pháp oxi hóa sử dụng quặng pyrolusite làm xúc tác ở nhiệt độ thường và áp suất thường

I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN Nguyn Th Khanh NGHIấN CU X Lí RHODAMINE B BNG PHNG PHP OXI HểA S DNG QUNG PYROLUSITE LM XC TC NHIT THNG V P SUT THNG Chuyờn ngnh: Húa Mụi Trng Mó s: 60 44 01 20 LUN VN THC S KHOA HC NGI HNG DN KHOA HC:PGS.TS TRN HNG CễN H Ni - 2016 LI CM N Sau mt thi gian hc v nghiờn cu, em ó hon thnh lun ca mỡnh vi ti: Nghiờn cu x lý Rhodamine B bng phng phỏp oxi húa s dng qung pyrolusite lm xỳc tỏc nhit thng v ỏp sut thng hon thnh bn lun ny, ngoi s n lc tỡm tũi, nghiờn cu ca bn thõn, phn ln em nhn c s giỳp tn tỡnh ca cỏc thy cụ khoa Húa Hc - Trng i Hc Khoa Hc T nhiờn - a i Ho c Quụ c Gia Ha Nụ i Vi long biờ t n sõu s c , em xin gi li cam n chõn ti thy giỏo PGS.TS Trn Hng Cụn a giao tai va nhiờ t tinh giup , cho em nhng kiờ n thc quy bau qua trinh thc hiờ n luõ n Em xin chõn cam n cac thõ y , cụ phong thi nghiờ m Hoa Mụi Trng a tõ n tin h chi bao va hng dõn em suụ t thi gian lam viờ c ta i phong thi nghiờm Em xin cam n cac phong thi nghiờ m Khoa Hoa Ho c- Trng a i Ho c Khoa Ho c T Nhiờn a ta o iờ u kiờ n giup em qua trinh lam thc nghiờ m Xin chõn cam n cac bn ho c viờn, sinh viờn lam viờ c phong thi nghiờ m Hoa Mụi Trng a giup tụi qua trinh tim tai liờ u va lam thc nghiờ m H Ni, ngy 16 thỏng nm 2016 Hc viờn Nguyn Th Khanh MC LC M U 12 CHNG 1: TNG QUAN 14 1.1 Nc thi dt nhum 14 1.1.1 Thuc nhum 14 1.1.2 Phõn loi 14 1.1.3 Ngun phỏt sinh nc thi cụng nghiờp dờt nhum 18 1.1.4 ễ nhim nc thi dờt nhum .19 1.1.5 Tỏc hi ca ụ nhim nc thi dờt nhum 21 1.2 c im nc thi dt nhum Vit Nam 21 1.2.1 Mc tiờu hao húa cht, thuc nhum ca ngnh dờt 21 1.2.2 Thụng s ụ nhim in hỡnh ca nc thi dờt nhum Viờt Nam 23 1.3 Phng phỏp x lý nc thi dt nhum 25 1.3.1 Phng phỏp húa lý 26 1.3.1.1 Phng phỏp keo t 26 1.3.1.2 Phng phỏp hp ph 27 1.3.2 Phng phỏp lc Error! Bookmark not defined 1.3.3 Phng phỏp sinh hc Error! Bookmark not defined 1.3.4 Phng phỏp iờn húa Error! Bookmark not defined 1.3.5 Phng phỏp húa hc Error! Bookmark not defined 1.3.5.1 Phng phỏp kh húa hc Error! Bookmark not defined 1.3.5.2 Phng phỏp oxy húa húa hc Error! Bookmark not defined 1.3.5.3.Phng phỏp oxy húa pha lng (WO) Error! Bookmark not defined 1.4 Gii thiu chung v Rhodamine B (RhB) Error! Bookmark not defined 1.5 Pyrolusite, mangan ioxit Error! Bookmark not defined 1.5.1 Gii thiờu chung v qung pyrolusit Error! Bookmark not defined 1.5.2 Gii thiờu v mangan ioxit Error! Bookmark not defined 1.6 í tng Error! Bookmark not defined CHNG THC NGHIM Error! Bookmark not defined 2.1 Mc tiờu v ni dung nghiờn cu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Mc tiờu nghiờn cu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Ni dung v phng phỏp nghiờn cu Error! Bookmark not defined 2.2 Dng c v húa cht Error! Bookmark not defined 2.2.1 Dng c Error! Bookmark not defined 2.2.2 Húa cht Error! Bookmark not defined 2.2.2.1 Chun b húa cht ch to vt liờu Error! Bookmark not defined 2.2.2.2 Chun b húa cht phõn tich mu Error! Bookmark not defined 2.3 Cỏc phng phỏp phõn tớch ỏp dng thc nghim Error! Bookmark not defined 2.3.1 Xỏc nh Rhodamine B bng phng phỏp trc quang Error! Bookmark not defined 2.3.1.1 Xỏc nh buc súng hp th cc i ca RhB Error! Bookmark not defined 2.3.1.2 Nguyờn tc ca phng phỏp Error! Bookmark not defined 2.3.1.3 Xõy dng ng chun RhB Error! Bookmark not defined 2.3.2 Xỏc nh mangan bng phng phỏp trc quang Error! Bookmark not defined 2.3.2.1 Nguyờn tc xỏc nh ca phng phỏp Error! Bookmark not defined 2.3.2.2 Xõy dng ng chun xỏc nh Mangan Error! Bookmark not defined 2.3.3 Xỏc nh st bng phng phỏp trc quang Error! Bookmark not defined 2.3.3.1 Nguyờn tc xỏc nh ca phng phỏp Error! Bookmark not defined 2.3.3.2 Xõy dng ng chun xỏc nh Fe Error! Bookmark not defined 2.4 Cỏc phng phỏp ỏnh giỏ c tớnh ca vt liu Error! Bookmark not defined 2.4.1 Ph tỏn x nng lng tia X (EDX hay EDS) Error! Bookmark not defined 2.4.2 Phng phỏp hin vi iờn t quột (SEM) Error! Bookmark not defined 2.5 Phng phỏp ch to vt liu t qung pyrolusite Error! Bookmark not defined CHNG 3: KT QU V THO LUN Error! Bookmark not defined 3.1 Nghiờn cu ch to vt liu t qung pyrolusite Error! Bookmark not defined 3.1.1 Kho sỏt nh hng ca thi gian v nng HCl n quỏ trỡnh ch to vt liờu t qung Pyrolusite Error! Bookmark not defined 3.1.1.1 Bin tinh qung pyrolusite thnh vt liờu M-1 Error! Bookmark not defined 3.1.1.2 Bin tinh qung pyrolusite thnh vt liờu M-2 Error! Bookmark not defined 3.1.2 Hỡnh thỏi cu trỳc vt liờu Error! Bookmark not defined 3.2 Kh nng x lý rhdamine B ca qung t nhiấn M-0 Error! Bookmark not defined 3.2.1 Kh nng x lý RhB mụi trng pH khỏc ca vt liờu M-0 Error! Bookmark not defined 3.2.2 nh hng ca nng u vo ca RhB n kh nng x lý ca vt liờu M-0Error! Bookmark not defined 3.3 Kh nng x lý rhodamine B ca vt liu M-1 Error! Bookmark not defined 3.3.1 Kh nng x lý RhB mụi trng pH khỏc ca vt liờu M-1 Error! Bookmark not defined 3.3.2 nh hng ca nng u vo ca RhB n kh nng x lý ca vt liờu M-1Error! Bookmark not defined 3.4 Kh nng x lý rhdamine B ca vt liu M-2 Error! Bookmark not defined 3.4.1 Kh nng x lý RhB mụi trng pH khỏc ca vt liờu M-2 Error! Bookmark not defined 3.4.2 nh hng ca nng u vo ca RhB n kh nng x lý ca vt liờu M-2Error! Bookmark not defined 3.5 X lý Rhodamine B bng phng phỏp ng trờn ct Error! Bookmark not defined 3.6 Nghiờn cu kh nng tỏi sinh v tỏi s dng vt liu Error! Bookmark not defined KT LUN Error! Bookmark not defined TI LIU THAM KHO DANH MC BNG BNG 1.1: CC NGUN CH YU PHT SINH NC THI CễNG NGHIờP DờT NHUM 18 BNG 1.2: TN THT THUC NHUM KHI NHUM CC LOI X SI .19 BNG 1.3: NNG D THUC NHUM TRONG NC SONG 20 BNG 1.4: MC S DNG CC LOI THUC NHUM QUA CC NM22 BNG 1.5: MC D S DNG HOA CHT VA THUC NHUM CA 11 C S DờT MAY DIN HINH HA NI 22 BNG 1.6: TH OXI HOA KH CA MT S CP OXI HOA KH THNG GP ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 2.1: KT QU XAC DNH DNG CHUN RHB ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 2.2: KT QU XC NH NG CHUN MN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 2.3: KT QU XC NH NG CHUN FE ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.1: KT QU PHAN TICH NNG D MN2+, FE3+ TRONG DUNG DCH HCL ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.2: Kí HIờU CAC VT LIờU CH TO DC T QUNG PYROLUSITE ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.3: THANH PHN NGUYEN T CA QUNG T NHIEN M-0 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.4: THANH PHN NGUYEN T CA VT LIờU M-1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.5: THNH PHN NGUYấN T CA VT LIờU M-2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.6: NH HNG CA THI GIAN DN KH NANG X Lí RHB TRONG MOI TRNG PH CA VT LIờU M-0ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.7: NH HNG CA THI GIAN DN KH NANG X Lí RHB TRONG MOI TRNG PH 4,6,8,10,12,14 CA VT LIờU M-0 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.8: KH NNG X Lí NNG RHB KHC NHAU CA VT LIờU M-0 PH ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.9: NH HNG CA THI GIAN DN KH NANG X Lí RHB TRONG MOI TRNG PH CA VT LIờU M-1ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.10: NH HNG CA THI GIAN DN KH NANG X Lí RHB TRONG MOI TRNG PH 4,6,8,10,12,14 CA VT LIờU M-1 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.11: KH NNG X Lí NNG RHB KHC NHAU CA VT LIờU M-1 PH ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.12: NH HNG CA THI GIAN DN KH NANG X Lí RHB TRONG MOI TRNG PH CA VT LIờU M-2ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.13: NH HNG CA THI GIAN DN KH NANG X Lí RHB TRONG MOI TRNG PH 4,6,8,10,12,14 CA VT LIờU M-2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.14: KH NNG X Lí NNG RHB KHC NHAU CA VT LIờU M-2 PH ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.15: KT QU VT LIờU X Lí RHB CHY QUA CT TRONG MOI TRNG PH ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED BNG 3.16: KHO SAT KH NANG TAI S DNG VT LIờU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED DANH MC HèNH NH Hỡnh 1.1: Cu to ht keo 26 Hỡnh 1.2: S thay i th theo khong cỏch t b mt ht keo 26 Hỡnh 1.3 : Cu trỳc ca pyrolusite Error! Bookmark not defined Hỡnh 1.4: Hot húa pyrolusit Error! Bookmark not defined Hỡnh 1.5: Cu trỳc tinh th -MnO2 Error! Bookmark not defined Hỡnh 1.6: Cu trỳc tinh th ca ramsdellite Error! Bookmark not defined Hỡnh 1.7: Cu trỳc tinh th ca -MnO2 Error! Bookmark not defined Hỡnh 1.8: Cu trỳc tinh th ca -MnO2 Error! Bookmark not defined Hỡnh 1.9: Cụng thc cu to ca RhB Error! Bookmark not defined Hỡnh 2.1 : Bc súng cc i ca RhB cỏc pH khỏc nhauError! Bookmark not defined Hỡnh 2.2: ng chun RhB (ng chun I) Error! Bookmark not defined Hỡnh 2.3 ng chun ca Mangan (ng chun II)Error! Bookmark not defined Hỡnh 2.4: ng chun ca st ( ng chun III) Error! Bookmark not defined Hỡnh 2.5: Nguyờn lý ca phộp phõn tich EDX (EDS)Error! Bookmark not defined Hỡnh 2.6: S nguyờn lý ca kinh hin vi iờn t quột SEMError! Bookmark not defined Hỡnh 3.1: nh SEM qung t nhiờn M-0 (500nm) Error! Bookmark not defined Hỡnh 3.2 : nh SEM vt liờu M-1 (500nm -1 àm) Error! Bookmark not defined Hỡnh 3.3a nh SEM vt liờu M-2(10 -3 àm) Error! Bookmark not defined Hỡnh 3.3b nh SEM vt liờu M-2 (1 àm) Error! Bookmark not defined Hỡnh 3.4: Biu EDX ca qung t nhiờn Error! Bookmark not defined Hỡnh 3.5: Biu EDX ca võt liờu M-1 Error! Bookmark not defined Hỡnh 3.6: Biu EDX ca võt liờu M-2 Error! Bookmark not defined Hỡnh 3.7: nh hng ca thi gian n kh nng x lý RhB mụi trng pH ca vt liờu M-0 Error! Bookmark not defined Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiênViện Hóa học s dng cho x si xenlullo (bụng, visco ), ú l cỏc thuc nhum hon nguyờn, lu húa, hot tinh v trc tip Sau ú l cỏc thuc nhum cho x si tng hp, len, t tm nh: thuc nhum phõn tỏn, thuc nhum baz (cation), thuc nhum axit[10,12,18] Thuc nhum hon nguyờn Thuc nhum hon nguyờn khụng tan: l hp cht mu hu c khụng tan nc, cha nhúm xeton phõn t v cú dng tng quỏt: R=C=O Trong quỏ trỡnh nhum xy s bin i t dng axit khụng tan nc nhng tan kim to thnh mụi trng baz: Hp cht ny bt mu mnh vo x, sau ú sch bt kim thỡ nú li tr v dng layco axit v b oxi khụng oxi húa v dng nguyờn thy Thuc nhum hon nguyờn tan: l mui este sunfonat ca hp cht layco axit ca thuc nhum hon nguyờn khụng tan, RC-O-SO3Na Nú d b thy phõn mụi trng axit v b oxi húa v dng khụng tan ban u Khong 80% thuc nhum hon nguyờn thuc nhúm antraquinon Thuc nhum lu húa Thuc nhum lu húa cha nhúm disunfua c trng (D-S-S-D, D- nhúm mang mu thuc nhum) cú th chuyn v dng tan (layco: D-S-) qua quỏ trỡnh kh Ging nh thuc nhum hon nguyờn, thuc nhum lu húa dựng nhum vt liờu xenllulo qua giai on: hũa tan, hp ph vo x si v oxi húa tr li Thuc nhum trc tip L loi thuc nhum anion cú kh nng bt mu trc tip vo x si xenllulo v dng tng quỏt: Ar-SO3Na Khi hũa tan nc nú phõn ly cho v dng anion thuc nhum v bt mu vo si Thuc nhum phõn tỏn Loi thuc nhum ny cú kh nng hũa tan rt thp nc (cú th hũa tan nht nh dung dch cht hot ng b mt) Thuc nhum phõn tỏn dựng nhum cỏc loi x si tng hp k nc Xột v mt húa hc cú n 59% thuc nhum phõn tỏn thuc cu trỳc azo, 32% thuc cu trỳc antraquinon, cũn li thuc cỏc lp húa hc khỏc Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Trang Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiênViện Hóa học Thuc nhum baz - cation Cỏc thuc nhum baz trc õy nhum t tm ca bụng cm mu bng tananh, l cỏc mui clorua, oxalat hoc mui kộp ca baz hu c Chỳng d tan nc cho cation mang mu Trong cỏc mu thuc nhum baz, cỏc lp húa hc c phõn b: azo (43%), metin (17%), triazylmetan (11%), arcrydin (7%), antraquinon (5%) v cỏc loi khỏc Thuc nhum axit L mui ca axit mnh v baz mnh nờn chỳng tan nc phõn ly thnh ion: Ar-SO3Na Ar-SO3- + Na+ , anion mang mu thuc nhum to liờn kt ion vi tõm tich iờn dng ca vt liờu Thuc nhum axit cú kh nng t nhum mu x si protein (len, t tm, polyamit) mụi trng axit Xột v cu to húa hc cú 79% thuc nhum axit azo, 10% l antraquinon, 5% triarylmetan v 6% cỏc lp húa hc khỏc Thuc nhum hot tinh Thuc nhum hot tinh l thuc nhum anion tan, cú kh nng phn ng vi x si nhng iu kiờn ỏp dng to thnh liờn kt cng húa tr vi x si Trong cu to ca thuc nhum hot tinh cú mt hay nhiu nhúm hot tinh khỏc nhau, quan trng nht l cỏc nhúm: vinylsunfon, halotriazin v halopirimidin Dng tng quỏt ca thuc nhum hot tinh: S R T Y, ú: - S: nhúm cho thuc nhum hũa tan cn thit (-SO3Na, -COONa, -SO2CH3) - R: nhúm mang mu ca thuc nhum - Y: nhúm nguyờn t phn ng, iu kiờn nhum nú tỏch phõn t thuc nhum, to kh nng cho thuc nhum phn ng vi x (-Cl, -SO2, - SO3H, -CH=CH2, ) - T: nhúm mang nguyờn t hay nhúm nguyờn t phn ng, thc hiờn liờn kt gia thuc nhum v x L loi thuc nhum nht cú liờn kt cng húa tr vi x si to bn mu git v bn mu t rt cao nờn thuc nhum hot tinh l mt nhng thuc nhum c phỏt trin mnh m nht thi gian qua ng thi l lp Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Trang Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiênViện Hóa học thuc nhum quan trng nht nhum vi si bụng v thnh phn bụng vi si pha Tuy nhiờn, thuc nhum hot tinh cú nhc im l: iu kiờn nhum, tip xỳc vi vt liờu nhum (x si), thuc nhum hot tinh khụng ch tham gia vo phn ng vi vt liờu m cũn b thy phõn: Tng quỏt: S- R- T- Y + HO-X S- R- T- O- X + HY Thuc nhum sunfatoetylsunfon Thuc nhum Vinylsunfon (dng hot húa ca thuc nhum gc) X c nhum (X l O-Xenlullo) Thuc nhum thy phõn (X l OH) Do tham gia vo phn ng thy phõn nờn phn ng gia thuc nhum v x si khụng t hiờu sut 100% t bn mu git v bn mu ti u, hng nhum c git hon ton loi b phn thuc nhum d v phn thuc nhum thy phõn Vỡ th, mc tn tht i vi thuc nhum hot tinh c 10ữ50%, ln nht cỏc loi thuc nhum Hn na, mu thuc nhum thy phõn ging mu thuc nhum gc nờn nú gõy mu nc thi v ụ nhim nc thi Thuc nhum Vinylsunfon 1.1.3 Ngun phỏt sinh nc thi cụng nghip dt nhum Quỏ trỡnh x lý húa hc vt liờu dờt gm x lý t v x lý khụ X lý t gm: x lý trc, ty trng, lm búng, nhum, in hoa Cụng on x lý t s dng nhiu nc, núi chung, x lý hon tt kg hng dờt cn 50ữ300 lit nc tựy chng loi vt liờu v mỏy múc thit b s dng Hu ht lng nc ny, c 88.4%, s thi ngoi, cũn 11.6% l lng nc bay hi quỏ trỡnh gia cụng [14,15,18] Vn ụ nhim ch yu ngnh dờt- nhum l ụ nhim nc thi Bng sau túm tt cỏc ngun ch yu phỏt sinh nc thi cụng nghiờp dờt nhum: Bng 1.1: Cỏc ngun ch yu phỏt sinh nc thi cụng nghip dt nhum[14] Luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thị Trang Tr-ờng Đại học Khoa học Tự nhiênViện Hóa học Gi h Sn xut vi, si pha (tng hp/bụng, visco) Gi h Git Git Git Cacbon húa (vi len 100%) Lm búng Lm búng nh hỡnh t Nu - ty trng Nu - ty trng Ty trng (nu yờu cu) Nhum Nhum Nhum In hoa In hoa In hoa Sn xut vi, si bụng Sn xut vi, si len v pha (tng hp/len) 1.1.4 ễ nhim nc thi dt nhum ễ nhim nc thi dờt nhum ph thuc cỏc húa cht, cht tr, thuc nhum v cụng nghờ s dng i vi nc thi dờt nhum thỡ ngun ụ nhim cht tr v húa cht dờt nhum cú th c gii quyt bng cỏc phng phỏp truyn thng, ú, ụ nhim thuc nhum tr thnh ch yu i vi nc thi dờt nhum Thuc nhum s dng hiờn l cỏc thuc nhum tng hp hu c Nng thuc nhum mụi trng nc tip nhn i vi cỏc cụng on dờtnhum ph thuc cỏc yu t: Mc s dng hng ngy ca thuc nhum gn mu ca thuc nhum lờn vt liờu dờt Mc loi b cỏc cụng on x lý nc thi Hờ s lm loóng ngun nc tip nhn Mc gn mu l mt yu t quan trng Nú ph thuc vo m mu, cụng nghờ ỏp dng, dung t nhum (t lờ lng hng nhum v dung dch nc dựng mỏy nhum), vt liờu dờt v thuc nhum s dng Tn tht thuc nhum a vo nc trung bỡnh l 10% vi mu m, 2% vi mu trung bỡnh v