Nghiên cứu tách thu hồi thuốc nhuộm dư trong nước thải nhuộm bằng màng lọc và khả năng giảm thiểu fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng

Header Page of 148 TR Đ IăH CăQU CăGIAăHÀăN I NGăĐ IăH CăKHOAăH CăT ăNHIÊN CỐăTH ăVỂNăANH NGHIÊNăC UăTÁCHăTHUăH IăTHU CăNHU MăD ă TRONGăN CăTH IăNHU MăB NGăMÀNGăL Că VÀăKH ăNĔNGăGI MăTHI UăFOULINGăCHOăQUÁă TRỊNHăL CăTÁCHăTHU CăNHU MăQUAăMÀNG LU NăVĔNăTH CăSĨăKHOAăH C HÀ N I, β01β Footer Page of 148 Header Page of 148 TR Đ IăH CăQU CăGIAăHÀăN I NGăĐ IăH CăKHOAăH CăT ăNHIÊN CỐăTH ăVỂNăANH NGHIÊNăC UăTÁCHăTHUăH IăTHU CăNHU MăD ă TRONGăN CăTH IăNHU MăB NGăMÀNGăL CăVÀă KH ăNĔNGăGI MăTHI UăFOULINGăCHOăQUÁăTRỊNHă L CăTÁCHăTHU CăNHU MăQUAăMÀNG ChuyênăngƠnhă:ăHóaăMôiătr Mưăs ă60ă44ă41 ng LU NăVĔNăTH CăSĨăKHOAăH C NG IăH NGăD NăKHOAăH C:ăTS.ăTR NăTH ăDUNG HÀ N I, β01β Footer Page of 148 Header Page of 148 L IăC Mă N Tr ớc tiên xin gửi l i c m n sơu sắc tới TS Tr n Thị Dung, ng i đư giao đề tƠi vƠ t n tình h ớng d n trình th c hi n lu n văn Tôi xin chơn thƠnh c m n Th y Cô vƠ anh chị công tác t i Phòng thí nghi m Nghiên c u mƠng lọc, Phòng thí nghi m Hóa môi tr ng ậ Tr ng Đ i học Khoa học T nhiên - ĐHQGHN, đư đ ng viên vƠ t o điều ki n cho trình th c hi n lu n văn Tôi c̃ng xin chơn thƠnh c m n anh chị, b n lƠm vi c t i Trung tơm CETASD ậ Tr ng Đ i học Khoa học T nhiên đư t o điều ki n thu n lợi giúp th c hi n lu n văn nƠy Tôi xin chơn thƠnh c m n ! ảà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2012 Học viên Cù Thị Vân Anh Footer Page of 148 Header Page of 148 M CăL C M Đ U .1 CH NG T NG QUAN .3 1.1 N ớc th i d t nhu m vƠ ph ng pháp xử lý 1.1.1 Công nghệ s n xuất nguồn phát sinh nước th i 1.1.2 Đặc trưng nước th i dệt nhuộm tác động đến môi trường 1.1.3 Các phương pháp ngăn ngừa, gi m thiểu xử lý nước th i dệt nhuộm 1.2 Giới thi u màng lọc trình phân tách màng 1.2.1 Phân lo i màng lọc 1.2.2 Module màng lọc .10 1.2.3 Mô hình dòng qua module cách xếp hệ thống module 12 1.2.4 Một số đặc tính màng 13 1.2.5 Các trình màng dùng động lực áp suất 14 1.2.6 Cơ chế tách qua màng .16 1.2.7 Các yếu tố nh hưởng đến trình tách qua màng 17 1.2.8 Một số ứng dụng màng lọc 19 1.3 Bi n tính bề mặt màng lọc 23 1.3.1 Kỹ thuật trùng hợp bề mặt .24 1.3.2 Kỹ thuật phủ nhúng 25 1.3.3 Kỹ thuật trùng hợp plasma 25 1.3.4 Xử lý nhiệt môi trường ozone (O3) 26 1.3.5 Trùng hợp ghép quang tia UV 27 1.4 Mục tiêu nghiên c u .29 CH NG β PH NG PHÁP NGHIÊN C U 30 2.1 Hóa ch t, dụng cụ, thi t bị .30 2.1.1 Hóa chất 30 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 30 β.β Ph Footer Page of 148 ng pháp nghiên c u 33 Header Page of 148 2.2.1 Đánh giá kh tách thuốc nhuộm màng 33 2.2.2 Xác định độ gi m suất lọc theo thời gian 34 2.2.3 Đánh giá độ bền màng môi trường pH khác 34 2.2.4 Đánh giá kh phục hồi suất lọc phương pháp rửa .35 2.2.5 Biến tính bề mặt màng lọc .35 2.2.6 Xác định lượng polyme trùng hợp ghép lên bề mặt màng 36 2.2.7 Xác định lượng thuốc nhuộm hấp phụ lên màng trình lọc .36 2.2.8 Nghiên cứu cấu trúc tính chất bề mặt màng 36 CH NG γ K T QU TH C NGHI M VÀ TH O LU N .38 3.1 Xây d ng đ ng chuẩn xác định n ng đ thu c nhu m 38 3.1.1 Xác định bước sóng hấp thụ cực đ i dung dịch thuốc nhuộm 38 3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ thuốc nhuộm 38 3.2 Kh tách lo i thu c nhu m c a màng điều ki n khác 40 3.2.1 nh hưởng nồng độ thuốc nhuộm dung dịch 40 3.2.2 nh hưởng mức độ cô đặc dung dịch .41 3.2.3 nh hưởng áp suất dòng qua module màng .42 3.2.4 nh hưởng lo i thuốc nhuộm 43 3.2.5 So sánh kh lọc thuốc nhuộm số lo i màng khác 46 3.2.6 Đánh giá độ bền màng môi trường có pH khác 47 3.2.7 Kết qu tách thuốc nhuộm số mẫu nước th i nhuộm thực tế 50 3.3 Kh gi m fouling cho trình lọc tách thu c nhu m qua màng 52 3.3.1 Làm s ch màng phương pháp rửa 52 3.3.2 Biến tính bề mặt màng .53 3.3.2.1 Tác động x tử ngo i lên bề mặt màng 53 3.3.2.2 Trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng 56 3.3.2.3 Trùng hợp ghép axit acrylic 61 K T LU N .66 TÀI LI U THAM KH O 68 Footer Page of 148 Header Page of 148 M CăL CăHỊNH Hình 1.1 Module sợi rỗng 10 Hình 1.2 Module khung b n 11 Hình 1.3 Module cuộn 11 ảình 1.4 Sơ đồ dòng qua module màng lọc 12 ảình 1.5 Sơ đồ trình lọc gián đo n 12 ảình 1.6 Sơ đồ hệ lọc màng liên tục 13 ảình 1.8 Sơ đồ hệ thống s n xuất nước siêu s ch dùng màng lọc 21 Hình 1.9 Kỹ thuật trùng hợp bề mặt 25 Hình 1.10 Kỹ thuật phủ nhúng 25 Hình 1.11 Quá trình trùng hợp ghép bề mặt x UV 28 Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị lọc màng liên tục tự lắp đặt 32 Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị thử màng lọc phòng thí nghiệm 33 Hình 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Red 3BF 38 Hình 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Blue MERF 39 Hình 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ dd thuốc nhuộm Yellow 3GF 39 Hình 3.4 nh hưởng nồng độ dung dịch thuốc nhuộm đến suất lọc: Red 3BF (JR), Blue MERF (JB) Yellow 3GF(JV) 40 ảình 3.5 Năng suất lọc độ gi m suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 ảình 3.6 Độ gi m suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 Hình 3.7 nh hưởng áp suất dòng vào đến suất lọc 43 Hình 3.8 Màu dung dịch thuốc nhuộm trực tiếp Yellow 3FG 44 dịch lọc qua màng 44 Hình 3.9 Màu dung dịch thuốc nhuộm phân tán Yellow E3G dịch lọc qua màng 44 ảình 3.10 So sánh suất lọc dung dịch thuốc nhuộm khác nhau: 44 ảình 3.11 Độ gi m suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 45 Hình 3.12 So sánh nh hưởng mức độ cô đặc dung dịch 47 Footer Page of 148 Header Page of 148 Hình 3.13 nh hưởng pả đến thay đổi tính tách màng 48 ảình 3.14 Năng suất lọc độ gi m suất lọc theo thời gian màng 49 ảình 3.15 nh chụp SEM bề mặt màng ban đầu (trái) sau ngâm môi trường pả=10 (giữa) pH = (ph i) 49 Hình 3.16 So sánh màu sắc độ số mẫu nước th i nhuộm 50 ảình 3.17 Năng suất lọc độ gi m suất lọc theo mức độ cô đặc 51 Hình 3.18 Kh làm s ch màng phương pháp rửa với tác nhân rửa khác nhau: nước (Jw1), Na5P3O10 (Jw2) axit xitric (Jw3) 52 ảình 3.19 Năng suất lọc độ gi m suất lọc màng bề mặt màng tác động x tử ngo i điều kiện khác 53 Hình 3.20 nh hưởng chiếu x đến tính tách màng 54 Hình 3.21 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng 55 Hình 3.22 nh chụp AMF bề mặt màng trước sau chiếu x tử ngo i 55 ảình 3.23 So sánh tính lọc màng (J mn) màng trùng hợp (J,S) 58 ảình 3.24 Năng suất lọc độ gi m suất lọc màng 60 ảình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng 62 Hình 3.26 nh chụp AFM bề mặt màng màng trùng hợp ghép 63 Hình 3.27 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng màng trùng hợp ghép với MA 65 Hình 3.28 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng màng trùng hợp ghép với AA 65 Footer Page of 148 Header Page of 148 M CăL CăB NG B ng 1.1 Các chất gây ô nhiễm đặc tính nước th i ngành dệt-nhuộm B ng 1.2 Một số mục tiêu tách lo i chất ô nhiễm màng RO 23 B ng 3.1 Năng suất lọc màng với ba lo i dd thuốc nhuộm 41 B ng 3.2 So sánh nh hưởng mức độ cô đặc dung dịch thuốc nhuộm 46 B ng 3.3 Năng suất lọc độ lưu giữ thuốc nhuộm màng 48 B ng 3.4 Tính chất mẫu nước th i nhuộm trước sau lọc qua màng 51 B ng 3.5 Độ lưu giữ suất lọc màng sau chiếu x tử ngo i 54 B ng 3.6 Tính lọc màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) 57 B ng 3.7 Tính tách màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp 59 B ng 3.8 So sánh lượng polyme trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng 60 B ng 3.9 So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng 61 B ng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) 62 B ng 3.11 So sánh tính lọc màng trùng hợp ghép AA 5% MA 5% 63 Footer Page of 148 Header Page of 148 B NGă KệăHI UăCÁCăCH ăVI TăT T AA: axit acrylic AFM: chụp ph hiểm vi l c nguyên tử BOD: Nhu c u oxy sinh hóa COD: Nhu c u oxy hóa học DR: tr c ti p DS: phân tán FTIR ậ ATR: ph h ng ngo i ph n x ngoƠi MA: axit maleic MN: MƠng PP: ph ng pháp SEM: chụp hiểm vi n tử quét SS: song song TSS: T ng hƠm l ợng ch t rắn l lửng Footer Page of 148 Header Page 10 of 148 M ăĐ U NgƠnh d t nhu m đư có từ lơu đ i gắn liền với m t nh ng nhu c u c b n c a ng i lƠ may mặc S n l ợng d t th giới ngƠy cƠng tăng, không ch t l ợng mƠ đa d ng m u mư, mƠu sắc c a s n phẩm Đ , hƠng năm s n xu t kho ng 4000 tri u mét v i n Vi t nam, ngƠnh công nghi p d t may tr thƠnh m t nh ng ngƠnh công nghi p m̃i nhọn, hƠng năm s n xu t kho ng β000 tri u mét v i vƠ năm tới s tăng thêm Tuy nhiên, m t v n đề kèm theo qui mô s n xu t lƠ v n đề ch t th i c a ngƠnh nƠy, có n ớc th i N ớc th i phát sinh ngƠnh công nghi p d t nhu m xu t phát từ công đo n h sợi, gĩ h , n u, tẩy, nhu m N u l ợng n ớc th i nƠy xử lý s b , sau x môi tr ng sau m i chu trình không gơy thi t h i cho ngu n tƠi nguyên n ớc mƠ lƠm ô nhi m môi tr vƠ không t n dụng h t thu c nhu m t n d Hi n nay, ph ng n ớc ng pháp xử lý n ớc th i d t nhu m đòi h i nhiều chi phí, kỹ thu t ph c t p mƠ hi u qu không cao ThƠnh ph n gơy ô nhi m n ớc th i d t nhu m lƠ l ợng thu c nhu m t n d dòng th i sau công đo n nhu m Do đó, vi c tách thu h i thu c nhu m t n d t i công đo n phát sinh lƠ m t nh ng gi i pháp h u ích để xử lý vƠ gi m thiểu ô nhi m n ớc th i d t nhu m So với ph xử lý thông th ng pháp ng, ngoƠi mục đích tách thu c nhu m d n ớc th i nhu m, kỹ thu t lọc mƠng cho phép tái sử dụng l i dung dịch nhu m vƠ n ớc s ch sau đư tách thu c nhu m, đơy lƠ m t ph dụng m t s n ớc ng pháp có nhiều u điểm vƠ đư đ ợc áp n ớc ta, vi c áp dụng kỹ thu t lọc mƠng xử lý n ớc th i d t nhu m lƠ v n đề r t Ph ng pháp tách mƠng lƠ m t nh ng kỹ thu t tách hi n đ i vƠ đ ợc ng dụng r ng rưi nhiều lĩnh v c Trong kho ng vƠi chục năm tr l i đơy, kỹ thu t lọc mƠng đư có nh ng b ớc ti n b v ợt b c vƠ đ ợc áp dụng r ng rưi qui mô công nghi p cho nhiều mục đích khác nhau, nh s n xu t n ớc s ch vƠ Footer Page 10 of 148 Header Page 66 of 148 a) Phương pháp song song: Kích thích x tử ngo i lên bề mặt màng, sau ngâm màng vào dung dịch monome đồng thời chiếu x tử ngo i Trong thí nghi m nƠy, bề mặt mƠng đ ợc kích thích d ới b c x tử ngo i 60W phút, sau ngơm mƠng vƠo dung dịch monome axit maleic n ng đ 5% vƠ ti p tục chi u b c x (60W) nh ng kho ng th i gian khác nhau, mƠng đ ợc rửa s ch, s y khô vƠ ti n hƠnh đánh giá kh tách với dung dịch thu c nhu m Red γBF có n ng đ γ0ppm thi t bị lọc gián đo n B ng 3.6 Tính lọc màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) J, S, J, S, J, S, J, S, phút phút phút phút 0.591 0.775 1.033 0.886 0.904 10 0.457 0.771 1.026 0.871 0.886 15 0.406 0.768 1.024 0.870 0.873 20 0.377 0.762 1.020 0.863 0.864 25 0.358 0.757 1.0176 0.857 0.856 30 0.345 0.754 1.010 0.852 0.850 35 0.336 0.752 1.003 0.845 0.845 40 0.328 0.750 0.972 0.840 0.840 45 0.323 0.748 0.990 0.836 0.836 50 0.317 0.746 0.985 0.843 0.832 55 0.313 0.745 0.980 0.841 0.830 60 0.310 0.744 0.976 0.840 0.827 Hi uăsu tăl c % MƠuăd chăl c 95.8 Nh t 97.0 Nh t 99.9 Không màu 99.9 Không màu 99.9 Không màu t(phút) MƠngăn n J (l/m2.h.bar) 57 Footer Page 66 of 148 Header Page 67 of 148 Hình 3.23 So sánh tính lọc màng (J mn) màng trùng hợp (J,SS) K t qu thí nghi m đ ợc đ a B ng γ.6 Hình 3.23 cho th y, kho ng th i gian trùng hợp từ đ n phút, tính tách c a mƠng tăng lên rõ r t so với mƠng ban đ u với s tăng m nh c a su t lọc, th i gian trùng hợp β phút cho hi u qu t t nh t: Năng su t lọc c a mƠng sau trùng hợp ghép tăng g p h n γ l n so với mƠng đ l u gi v n đ ợc trì t t (99.9 %) Mặt khác, đ gi m su t lọc c a mƠng đ ợc trùng hợp ghép ch m h n so với mƠng Có thể gi i thích nh sau: S trùng hợp ghép monome axit maleic t o thƠnh m t lớp polyme ghép bề mặt lƠm tăng kh l u gi đ ng th i lƠm cho bề mặt mƠng tr nên a n ớc h n, su t lọc c a mƠng tăng, đ ng th i lớp polyme trùng hợp ghép c̃ng lƠm gi m s h p phụ thu c nhu m lên bề mặt vƠ bên l x p c a mƠng, đó, t c đ gi m su t c a mƠng s ch m h n b) Phương pháp nối tiếp: Sau chiếu x tử ngo i lên bề mặt, màng ngâm (không chiếu x ) dung dịch monome Bề mặt mƠng đ ợc chi u b c x tử ngo i c ng đ 60W phút, sau ngơm mƠng dung dịch monome axit maleic 5% với kho ng th i gian khác nhau, rửa s ch, s y khô vƠ ti n hƠnh đánh giá kh tách c a mƠng với 58 Footer Page 67 of 148 Header Page 68 of 148 dung dịch thu c nhu m Red γBF n ng đ γ0ppm thi t bị lọc gián đo n Các k t qu th c nghi m đ ợc trình bày B ng γ.7 Hình 3.24 cho th y, su t lọc c a mƠng sau trùng hợp cao h n, đ gi m su t lọc ch m h n vƠ n định h n so với mƠng Kho ng th i gian trùng hợp γ phút cho k t qu t t nh t, su t lọc tăng g p kho ng γ-4 l n so với mƠng Đ l u gi c a mƠng sau trùng hợp ghép ph t ng đ ng so với ph ng pháp n i ti p điều ki n nƠy lƠ ng pháp song song B ng 3.7 Tính tách màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp t(phút) J, T, 1phút J, T, 2phút J, T, phút MƠngăn n 1.107 1.070 1.218 0.590 10 1.052 1.033 1.200 0.457 15 1.021 1.009 1.187 0.406 20 1.001 0.992 1.187 0.377 25 0.991 0.984 1.185 0.358 30 0.978 0.972 1.183 0.345 35 0.970 0.965 1.182 0.336 40 0.964 0.960 1.182 0.328 45 0.960 0.955 1.179 0.322 50 0.993 0.952 1.178 0.317 55 0.953 0.949 1.178 0.313 60 0.950 0.947 1.177 0.310 Hi uăsu tăl c 99.9 99.9 99.3 95.8 Không màu MƠu nh t MƠuăd chăl c Không màu Không màu J (l/h.bar.m2) 59 Footer Page 68 of 148 Header Page 69 of 148 Hình 3.24 Năng suất lọc độ gi m suất lọc màng màng trùng hợp ghép theo phương pháp nối tiếp K t qu so sánh l ợng polyme đ ợc trùng hợp ghép lên bề mặt mƠng theo hai ph ng pháp đ ợc đ a B ng γ.8 B ng 3.8 So sánh lượng polyme trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng L ợng polyme ghép lên màng (mg/cm2) Th i gian trùng hợp (phút) Ph ng pháp song song Ph ng pháp n i ti p 2.88 1.97 3.79 2.43 4.70 3.87 5.68 4.77 K t qu so sánh cho th y, điều ki n trùng hợp, l ợng polyme trùng hợp ghép lên mƠng ph polyme trùng hợp ghép ph ng pháp song song lớn h n so với l ợng ng pháp n i ti p Điều ch ng t t c đ trùng 60 Footer Page 69 of 148 Header Page 70 of 148 hợp ghép ph ng pháp song song lớn h n t c đ trùng hợp ph ng pháp n i ti p K t qu so sánh l ợng thu c nhu m bị h p phụ lên mƠng sau lọc dung dịch thu c nhu m đ ợc đ a B ng 3.9 B ng 3.9 So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng Th i gian trùng hợp (phút) L ợng thu c nhu m bị h p phụ lên mƠng (mg/cm2) Ph ng pháp song song Ph ng pháp n i ti p 0.30 0.53 0.23 0.38 K t qu th c nghi m cho th y, trình lọc l ợng thu c nhu m bị h p phụ lên mƠng trùng hợp ghép theo ph ng pháp song song nh h n l ợng thu c nhu m bị h p phụ lên mƠng trùng hợp ghép theo ph ng pháp n i ti p S gi m l ợng thu c nhu m bị h p phụ lên mƠng không lƠm tăng su t lọc mƠ lƠm cho đ gi m su t lọc c a mƠng theo th i gian ch m h n 3.3.2.3 Trùng hợp ghép axit acrylic Trong thí nghi m nƠy, đư ti n hƠnh trùng hợp ghép axit acrylic ph ng pháp song song vƠ n i ti p với điều ki n trùng hợp t ng t nh ti n hƠnh trùng hợp ghép với axit maleic, k t qu th c nghi m đ ợc so sánh với thí nghi m trùng hợp ghép axit maleic Với ph ng pháp trùng hợp song song, k t qu th c nghi m (B ng γ.10) cho th y, su t lọc c a mƠng trùng hợp ghép với axit acrylic th p h n so với mƠng trùng hợp ghép với axit maleic, đ l u gi c a mƠng lƠ t ng đ ng vƠ cao h n so với mƠng ban đ u Hình 3.25 lƠ k t qu so sánh su t lọc c a mƠng ban đ u vƠ mƠng sau trùng hợp ghép với axit acrylic axit maleic (5%, phút) 61 Footer Page 70 of 148 Header Page 71 of 148 B ng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) t(phút) J, MA,1 J, MA,3 J, MA,5 0.775 0.886 0.904 10 0.771 0.871 15 0.768 20 Màng J, AA, J, AA,3 J, AA,5 0.590 0.417 0.628 0.828 0.886 0.457 0.398 0.610 0.813 0.870 0.873 0.406 0.388 0.597 0.797 0.762 0.863 0.864 0.377 0.381 0.588 0.789 25 0.757 0.857 0.856 0.358 0.375 0.581 0.782 30 0.754 0.852 0.850 0.346 0.370 0.576 0.777 35 0.752 0.845 0.845 0.336 0.366 0.571 0.771 40 0.750 0.840 0.840 0.328 0.363 0.568 0.769 45 0.748 0.836 0.836 0.322 0.360 0.565 0.766 50 0.746 0.843 0.832 0.317 0.357 0.561 0.763 55 0.745 0.841 0.830 0.313 0.355 0.559 0.758 60 0.744 0.840 0.827 0.310 0.353 0.557 0.752 Hi uăsu tă 99.9 l c% J = (l/h.bar.m2) 99.9 99.9 95.86 99.9 99.9 99.9 62 Footer Page 71 of 148 n n Header Page 72 of 148 Hình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng trùng hợp ghép axit maleic (J,MA) axit acrylic (J, AA) Theo ph ng pháp n i ti p, k t qu th c nghi m (B ng γ.11) cho th y, su t lọc c a mƠng trùng hợp ghép với MA cao h n so với mƠng trùng hợp ghép AA, kh l u gi c a mƠng t ng đ ng vƠ cao h n mƠng B ng 3.11 So sánh tính lọc màng trùng hợp ghép AA 5% MA 5% t (phút) J, AA, J, AA, J, MA,1 J, MA,3 N n 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hi uăsu tă l c% 0.417 0.398 0.388 0.381 0.375 0.370 0.366 0.363 0.360 0.357 0.355 0.353 0.443 0.406 0.406 0.396 0.387 0.380 0.374 0.369 0.365 0.361 0.358 0.355 1.107 1.052 1.021 1.001 0.991 0.978 0.970 0.964 0.960 0.993 0.953 0.950 1.218 1.200 1.187 1.187 1.185 1.183 1.182 1.181 1.179 1.178 1.178 1.177 0.590 0.457 0.406 0.377 0.358 0.345 0.336 0.328 0.322 0.317 0.313 0.310 99.9 99.9 99.9 99.3 95.86 63 Footer Page 72 of 148 Header Page 73 of 148 MƠng Trùng hợp ghép AA Trùng hợp ghép MA Hình 3.26 nh chụp AạM bề mặt màng màng trùng hợp với MA AA K t qu chụp hiển vi l c nguyên tử (Hình 3.26) cho th y lớp polyme kiểu nh bƠn ch i (“brush”) đư hình thƠnh bề mặt mƠng sau trùng hợp ghép với monome AA MA Lớp polyme ghép nƠy đư lƠm gi m s h p phụ c a thu c nhu m lên bề mặt mƠng, lƠm tăng đ l u gi , nơng cao su t lọc đ ng th i gi m m c đ tắc mƠng (fouling) Hình 3.27 3.28 lƠ ph h ng ngo i ph n x ngoƠi (FTIR-ATR) bề mặt mƠng vƠ mƠng sau trùng hợp ghép với monome axit maleic vƠ axit acrylic Các k t qu đo ph h ng ngo i ph n x cho th y có s thay đ i rõ r t c u trúc hóa học bề mặt mƠng sau trùng hợp ghép với axit acrylic vƠ axit maleic S tăng c ng đ tín hi u h p thụ ph h ng ngo i ph n x (3000 ậ 3500 cm-1) (1700-1750 cm-1) ch ng t s xu t hi n c a nhóm ch c hydroxyl cacbonyl bề mặt mƠng sau trùng hợp ghép S có mặt c a nhóm ch c nƠy đư lƠm tăng thêm tính a n ớc cho bề mặt mƠng vƠ đó, su t lọc c a mƠng sau trùng hợp ghép tăng m nh Các k t qu th c nghi m đánh giá tính tách c a mƠng cho th y, sau đ ợc trùng hợp ghép bề mặt, tính tách vƠ kh gi m fouling cho mƠng đư đ ợc nơng lên rõ r t so với mƠng ban đ u 64 Footer Page 73 of 148 Header Page 74 of 148 639.5 698.6 412.5 545.1 869.8 790.6 1180.0 1115.3 1079.2 1014.8 951.1 0.20 1903.6 3552.2 0.25 1594.2 0.30 580.9 1512.9 1703.3 3055.1 0.35 Absorbance 1468.2 1746.3 0.40 1287.9 0.45 2038.3 0.15 0.10 0.05 0.00 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 1754.4 Hình 3.27.Phổ ạTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với MA 0.50 0.10 573.9 465.1 697.3 718.2 634.0 1080.7 1018.7 878.6 1112.7 1157.3 1907.5 0.15 2083.3 2405.1 0.20 2282.2 0.25 2592.2 Absorbance 0.30 1305.0 1328.9 1259.4 1207.4 1416.8 1510.4 0.35 1592.4 3070.3 0.40 2974.2 0.45 0.05 -0.00 -0.05 -0.10 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 64 Number of background scans: 64 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình 3.28 Phổ ạTIR-ATR bề mặt màng (dưới) màng trùng hợp ghép với AA 65 Footer Page 74 of 148 Header Page 75 of 148 K TăLU N Chúng đư ti n hƠnh nghiên c u kh o sát điều ki n tách thu h i thu c nhu m d n ớc th i nhu m vƠ kh gi m thiểu fouling cho trình lọc tách thu c nhu m qua mƠng Từ k t qu th c nghi m thu đ ợc, rút m t s k t lu n nh sau: Ph ng pháp lọc mƠng t r t hi u qu vi c tách thu h i thu c nhu m d dòng th i nhu m Các lo i mƠng lọc Filmtech TWγ0 vƠ Saehan có kh l u gi g n nh hoƠn toƠn thu c nhu m dung dịch Dung dịch sau lọc qua mƠng vƠ mƠu, giá trị COD vƠ BOD gi m m nh (từ 95 đ n 97%) so với dung dịch ban đ u Hi u su t c a trình tách phụ thu c vƠo lo i thu c nhu m, n ng đ thu c nhu m, pH vƠ áp l c dòng tr ợt qua mƠng Vi c bi n tính bề mặt mƠng ph ng pháp trùng hợp ghép d ới b c x tử ngo i sử dụng monome axit maleic axit acrylic điều ki n thích hợp đư nơng cao rõ r t tính tách cho mƠng Năng su t lọc c a mƠng tăng từ β đ n l n, m c đ tắc mƠng gi m m nh kh l u gi thu c nhu m c a mƠng v n đ ợc trì t t NgoƠi ra, sử dụng tác nhơn rửa lƠ dung dịch natri triphotphat vƠ dung dịch axit xitric, su t lọc c a mƠng đ ợc phục h i từ 94 đ n 98 % K t qu chụp hiển vi l c nguyên tử cho th y s hình thƠnh lớp polyme ghép kiểu bƠn ch i bề mặt mƠng, lƠm gi m s h p phụ thu c nhu m lên màng trình lọc Phép đo ph h ng ngo i ph n x ch ng t s xu t hi n c a nhóm ch c ch a ôxi bề mặt mƠng sau trùng hợp, lƠm tăng tính a n ớc cho mƠng Do đó, tính tách vƠ kh gi m fouling c a mƠng đ ợc nơng lên rõ r t so với mƠng 66 Footer Page 75 of 148 Header Page 76 of 148 TÀIăLI UăTHAMăKH O Ti ngăVi t Lê Vi t Kim Ba, Tr n Thị Dung, Nguy n Thị Hiền (β00β), “Nghiên c u ch t o s n xu t màng lọc dịch tiêm truyền”, Tuyển tập công trình khoa học, Hội nghị khoa học lần thứ – Ngành hoá học, Hà N i Lê Vi t Kim Ba, Nguy n Trọng Uyển, Tr n Thị Dung, Nguy n Thị Hiền (β001), “Kh lƠm s ch n ớc màng thẩm th u ng ợc”, T p chí hoá học công nghiệp hoá chất, T.5 (70), 30-32 Lê Vi t Kim Ba (1990), Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp Nhà nước Nghiên cứu chế thử màng siêu lọc máu, 48E.0γ.04, HƠ N i B môn Công ngh hóa học (2000), Thực tập hoá kỹ thuật, HƠ N i Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hoá học kỹ thuật xử lý nước, NhƠ xu t b n Thanh Niên, HƠ N i Ṽ Thị HoƠng Cúc (β010), Nghiên cứu chế t o thử màng lọc nano, Khóa lu n t t nghi p, Tr ng Đ i học Khoa học T nhiên, HƠ N i Tr n Thị Dung (β004), BƠi gi ng công ngh mƠng lọc vƠ trình tách mƠng, Khoa Hóa, Đ i học Qu c Gia HƠ N i Tr n Thị Dung, Lê Vi t Kim Ba, ĐƠo Thị H nh (β009), “Nghiên c u nh h ng c a m t s điều ki n ch t o đ n kh lo i b vi khuẩn n ớc c a mƠng xenlulozo axetat”, T p chí hoá học, T.47 (4A), 661-664 Ph m Thị Thu HƠ (β010), ”Nghiên c u nh h ng c a điều ki n ch t o đ n tính ch t vƠ c u trúc mƠng lọc lƠm từ v t li u polyme”, Lu n văn th c sỹ Hóa học, khoa Hóa học, Tr ng ĐHKHTN- ĐHQGHN 10 Trịnh Lê Hùng (β007), Kỹ thuật xử lý nước th i, NhƠ xu t b n Giáo Dục 11 Tr n T Hi u, Từ Vọng Nghi, Nguy n Văn Ri, Nguy n Xuơn Trung (β007), ảóa học phân tích phần II: Các phương pháp phân tích công cụ, NhƠ xu t b n Khoa học kỹ thu t 67 Footer Page 76 of 148 Header Page 77 of 148 12 Ph m Lu n (β00γ), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NhƠ xu t b n Đ i học Qu c Gia HƠ N i 1γ Đặng Văn Nghiêm (2006), Nghiên cứu chế t o màng lọc nano từ vật liệu xenlulo axetat kh tách kim lo i nặng màng, Khóa lu n t t nghi p, Tr ng Đ i học Khoa học T nhiên, HƠ N i 14 Trịnh Văn Nhơn, Ngô Thị Nga (1999), Ảiáo trình công nghệ sử lý nước th i, Nhà xu t b n Khoa học vƠ kỹ thu t, HƠ N i 15 Nguy n H u Phú (β001), Cơ sở lý thuyết công nghệ xử lý nước tự nhiên, NhƠ xu t b n Khoa học vƠ Kỹ thu t, HƠ N i 16 Quy chuẩn kỹ thu t qu c gia: QCVN 01:β009/BYT, QCVN 0β:β009/BYT 17 Tiêu chuẩn Vi t Nam: TCVN 4574-88, TCVN-4578-88 18 Nguy n Hoa Thịnh, Nguy n Đình Đ c (β00β), Vật liệu composite học công nghệ, NhƠ xu t b n Khoa học vƠ Kỹ thu t, HƠ N i 19 Trung tơm Khoa học vƠ Công ngh Môi tr ng, Kết qu nghiên cứu kh o sát thuộc chương trình điều tra b n môi trường, Đ i học bách khoa HƠ N i 1997 20 Lê Minh Tri t (1975), Plasma – tr ng thái thứ tư vật chất, NhƠ xu t b n Khoa học vƠ Kỹ thu t, HƠ N i 21 Ṽ Quỳnh composite học, Tr Th ng (β008), Nghiên cứu chế t o màng lọc từ Cellulose nitrate cellulose acetate, Lu n văn Th c sỹ khoa ng Đ i học Khoa học T nhiên, HƠ N i Ti ngăAnh 22 A J Abrahamse, A van der Padt, and R M Boom (2004), “Possibility for dye removal from dyeing effluents by membrane filtration method’’ Journal of Membrane Science, 230, 149-159 23 Ahmad Rahimpour, Sayed Siavash Madaeni, Mohsen Jahanshahi, Yaghoub Mansourpanah and Narmin Mortazavian (2009), “Development of high performance nano ậ porous polyethersulfone ultrafiltration membranes 68 Footer Page 77 of 148 Header Page 78 of 148 with hydrophilic surface and superior antifouling properties”, Applied Surface Science, Vol 255, pp 9166ậ9173 24 Allan S Hoffman (1995), “Surface modification of polymes”, Chinese Journal of Polyme Science, Vol 13, No 3, pp 195ậ203 25 Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chicheste 26 Bozena Kaeselevl, John Pieracci, Georges Belfort (2001), “Photoinduced grafting of ultrafiltration membranes: comparison of poly(ethersulfone) and poly(sulfone)”, Journal of Membrane Science, Vol 194, pp 245ậ261 27 BÖ Böhnke and K Pöppinghaus, W Fresenius and W Schneider (1989) “Wastewater Technology” Origin, Collection, Trebarent and Analysis of Wastewater, Springer Verlag, Berlin 28 B R Gutman (1987), Membrane Filtration, Adam Hilger, Bristol 29 Breslau B R., Larsen P H., Milnes B A and Waugh S L (1988), “The Application of Ultrafiltration Technology in the Food Processing Industry”, The Sixth Annual Membrane Technology/Planning Conference, Cambridge 30 C Visvathan (1994), Waste Minimization Opporturnities in Textile Dyeing Industry, AIT, Publication, First Edition 31 Dattatray S Wavhal, Ellen R Fisher (2004), “Modification of polysulfone ultrafiltration membranes by CO2 plasma trebarent”, Desalination, Vol.172, pp 189ậ205 32 E Drioli, L Giorno (1987), Membrane Operation, Wiley-VCH, Weinheim 33 Figoli A., De Luca G., Lamerata F., and Drioli E (2006), “Preparation and characterization of novel PEEKWC capsules by phase inversion technique”, Desalination, Vol 199, pp 115ậ117 34 Figoli A., De Luca G., Longavita E., and Drioli E (2007), “PEEKWC Capsules Prepared by Phase Inversion Technique: A Morphological and Dimensional Study”, Separation Science and Technology, Vol 42, pp 2809 ậ 2827 69 Footer Page 78 of 148 Header Page 79 of 148 35 Gijsbertsen A J Abrahamse, van der Padt A., and Boom R M (2004), “Status of cross-flow membrane emulsification and outlook for industrial application”, Journal of Membrane Science, Vol 230, pp 149ậ159 36 Hyun-Ah Kim, Jae-Hoon Choi, Satoshi Takizawa (β007), “Comparison of initial filtration resistance by pretrebarent processes in the nanofiltration for drinking water trebarent”, Separation and Purification Technology, 56, 354ậ 362 37 J P.van’ Hul, I G Rascz and T Reith (1997), The application of membrane technology for reuse of process water and minimisatation of waste water in a textile washing range, p 287 ậ 294 JSDC volume 113, OCTOBER 38 LIU Feini, ZHANG Guoliang, MENG Qin and ZHANG Hongzi (2008), “Performance of Nanofiltration and Reverse Osmosis Membranes in Metal Effluent Trebarent”, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16 (3), 441445 39 M Muder (1998), Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht 40 M Gholi, S Nasseri, M R Alizadeh Fard, A Mesdaghina, F Vaeri, A Mahvil, K Naddaffi (2001), “Dye removal from Effuents of textile Industries by ISO9888 Method and Membrane Technology”, p 73- 80, Iranian J Publ Heath, Vol 30, Nos 1-2 41 P Mimikulasek and Jiris Curhora (2001), “Nafiltration used for desalination and concentration in the manufacre of liquid dyes production”, pp 379 ậ 394, Iranian J Publ Heath, Vol 30, Nos 1-2 42 R W Baker (2004), Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester 43 R Rautenbach and R Albrecht (1989), Membrane Processes, John Wiley & Sons Inc., Chichester 44 S.S Madaeni (1999), “The application of membrane technology for water disinfection”, Review paper, Wat Res., Vol 33, (2), 301-308 70 Footer Page 79 of 148 Header Page 80 of 148 45 Sylwia Mozia, Antoni W.Mozrawiski, Masahiro Toyada, Mochio Inagaki (2008), “Effectiveness of photodecomposition of an azo dye on novel anatase ậ phase TiO2 and two commerical photocatalysts in a photocatalytic membrane reactor (PMR)”, Separation and Purification Technology, Vol.63, pp 386-391 46 T H Seltzer (1987), Filtration in the Pharmaceutical Industry, New York 47 T Wakashima, M Shimizu, M Kukizaki (2000), Advanced Drug Delivery Reviews, 45, 47-56, Tokyo Japan 71 Footer Page 80 of 148 ... pháp tách hi n đ i, ti t ng Trong lu n văn nƠy, đư th c hi n đề tƠi Nghiên cứu tách thu hồi thu c nhuộm dư nước th i nhuộm màng lọc kh gi m thiểu fouling cho trình lọc tách thu c nhuộm qua màng ... dung dịch thu c nhuộm 46 B ng 3.3 Năng suất lọc độ lưu giữ thu c nhuộm màng 48 B ng 3.4 Tính chất mẫu nước th i nhuộm trước sau lọc qua màng 51 B ng 3.5 Độ lưu giữ suất lọc màng sau chiếu... CỐăTH ăVỂNăANH NGHIÊNăC UăTÁCH THU H I THU CăNHU MăD ă TRONG N CăTH IăNHU MăB NGăMÀNGăL CăVÀă KH ăNĔNGăGI MăTHI U FOULING CHO QUÁăTRỊNHă L CăTÁCH THU CăNHU M QUA MÀNG Chuy năng nhă:ăHóaăMôiătr