Khóa luận về công nghệ xử lí nước thải dệt nhuộm

LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp thực Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em nhận nhiều hướng dẫn góp ý nhiệt tình thầy cô, bạn bè Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành cám ơn cô giáo TS Hồ Phương Hiền – người giao đề tài, tận tình bảo hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, thầy cô môn Hóa Công nghệ - Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội quan tâm tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cám ơn thầy cô Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, gia đình bạn bè động viên giúp đỡ em trình học tập làm khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2017 Sinh viên Vũ Văn Thịnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Tổng quan nước thải dệt nhuộm I.1.1 Sơ lược ngành dệt nhuộm ô nhiễm môi trường I.1.2 Quy trình chung công nghệ dệt nhuộm I.1.3 Các loại hóa chất sử dụng sản xuất dệt nhuộm I.1.4 Ảnh hưởng nước thải dệt nhuộm đến môi trường I.2 Các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm 10 I.2.1 Phương pháp hấp thụ 10 I.2.2 Phương pháp keo tụ 11 I.2.3 Phương pháp tuyển 12 I.2.4 Phương pháp pháp trao đổi ion 12 I.2.5 Phương pháp oxi hóa nâng cao 13 I.2.6 Phương pháp sinh học 13 I.3 Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) Việt Nam giới 14 I.3.1 Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) giới 14 I.3.2 Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) giới Việt Nam 14 I.4 Xử lí nước thải sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat 16 I.4.1 Sơ lược tính chất sắt kim loại muối pesunfat 16 I.4.2 Cơ chế phản ứng sắt kim loại với muối pesunfat 17 CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 II.1 Quy trình thực nghiệm 19 II.2 Hóa chất dụng cụ 19 II.2.1 Hóa chất 19 II.2.2 Dụng cụ 20 II.3 Xây dựng đường chuẩn COD 20 II.3.1 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD 20 II.3.2 Xác định COD mẫu nước thải dệt nhuộm 21 II.4 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen pH = 21 II.5 Khảo sát điều kiện tối ưu trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat 22 II.5.1 Khảo sát nồng độ kali pesunfat 22 II.5.2 Khảo sát hàm lượng sắt kim loại 22 II.5.3 Khảo sát pH 23 II.5.4 Khảo sát thời gian 24 II.5.5 Khảo sát khuấy trộn 24 II.6 Khảo sát điều kiện tối ưu cho trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm 24 II.6.1 Khảo sát nồng độ kali pesunfat 24 II.6.2 Khảo sát hàm lượng sắt kim loại 25 II.6.3 Khảo sát thời gian xử lí 25 II.7 Áp dụng quy trình xử lí kim loại sắt kết hợp với kali pesunfat để xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc – Hà Đông – Hà Nội (thể tích mẫu = lít) 26 II.7.1 Mô tả mẫu 26 II.7.2 Xử lí mẫu nước thải 26 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 III.1 Xây dựng đường chuẩn xác định COD 28 III.2 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen pH=3 29 III.2.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ tối ưu dung dịch xanh metylen pH = 29 III.2.2 Đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen pH = 29 III.3 Kết khảo sát điều kiện tối ưu trình xử lí xanh metylen sắt kết hợp với muối kali pesunfat 30 III.3.1 Khảo sát nồng độ kali pesunfat 30 III.3.2 Khảo sát hàm lượng sắt kim loại 33 III.3.3 Khảo sát pH 35 III.3.4 Khảo sát thời gian xử lí 38 III.3.5 Khảo sát khuấy trộn 39 III.4 Kết khảo sát điều kiện tối ưu trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội sắt kết hợp với muối kali pesunfat 40 III.4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ K2S2O8 đến khả xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội 41 III.4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng sắt đến khả xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội 41 III.4.3 Khảo sát thời gian xử lí đến khả xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội 42 III.4.4 Hiệu suất trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội sắt kim loại kết hợp với muối K2S2O8 (Vmẫu= lít) 42 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình I.1: Quy trình chung công nghệ dệt nhuộm Hình III 1: Đường chuẩn xác định COD 28 Hình III 2: Phổ hấp thụ UV – Vis dung dịch xanh metylen 10 mg/l pH = 29 Hình III 3: Đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen pH=3 30 Hình III 4: Ảnh hưởng nồng độ K2S2O8 đến trình xử lí dung dịch xanh metylen 32 Hình III 5: Ảnh hưởng hàm lượng sắt đến trình xử lí dung dịch xanh metylen 35 Hình III 6: Ảnh hưởng pH đến trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat 37 Hình III 7: Khảo sát thời gian trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat 39 Hình III 8: Khảo sát ảnh hưởng khuấy trộn đến trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat 40 Hình III 9: Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội 43 Hình III 10: Hình ảnh mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội trước sau xử lí 43 i DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng I 1: Cách lựa chọn thuốc nhuộm phù hợp với nguyên liệu sợi vải Bảng I 2: Một vài thông số nước thải dệt nhuộm Việt Nam 10 Bảng II 1: Bảng thể tích dung dịch để xây dựng đường chuẩn COD 20 Bảng II 2: Các thể tích ddo cần lấy để chuẩn bị dd1 – dd8 21 Bảng II 3: Bảng thể tích khối lượng chất để khảo sát nồng độ K2S2O8 22 Bảng II 4: Bảng thể tích khối lượng chất để khảo sát hàm lượng sắt kim loại 23 Bảng II 5: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ K2S2O8 đến hiệu xử lí mẫu nước thải 25 Bảng II 6: Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng sắt kim loại đến hiệu xử lí mẫu nước thải (pha loãng lần) 25 Bảng III 1: Các giá trị COD với giá trị mật độ quang tương ứng 28 Bảng III 2: Nồng độ xanh metylen với giá trị mật độ quang tương ứng, pH = 29 Bảng III 3: Mật độ quang dung dịch sau khoảng thời gian xử lí với nồng độ K2S2O8 khác 31 Bảng III 4: Nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí với nồng độ K2S2O8 khác 32 Bảng III 5: Mật độ quang dung dịch sau khoảng thời gian xử lí với hàm lượng sắt kim loại khác 33 Bảng III 6: Nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí với hàm lượng sắt kim loại khác 34 Bảng III 7: Giá trị mật độ quang nồng xanh metylen lại 35 Bảng III 8: Giá trị mật độ quang nồng xanh metylen lại 36 Bảng III 9: Giá trị mật độ quang nồng xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí pH = 10 36 Bảng III 10: Khảo sát phụ thuộc nồng độ xanh metylen theo thời gian xử lí sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat, pH = 38 Bảng III 11: So sánh nồng độ xanh metylen (mg/l) lại hai trình có khuấy trộn không khuấy trộn 40 ii Bảng III 12: Giá trị COD mẫu nước thải trước xử lí (mẫu nước pha loãng lần) 41 Bảng III 13: Hiệu suất xử lí COD mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí 41 Bảng III 14: Hiệu suất xử lí COD mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí với hàm lượng Fe khác (CODđầu=262) 42 Bảng III 15: Hiệu suất xử lí COD mẫu nước thải dệt nhuộm sau khoảng thời gian xử lí khác (CODđầu=262) 42 iii MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Những năm gần đây, phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp Việt Nam thúc đẩy phát triển mạnh mẽ kinh tế quốc dân Trong đó, ngành công nghiệp dệt may ngành công nghiệp mũi nhọn đáp ứng nhu cầu việc làm, góp phần vào phát triển kinh tế nước ta Tuy nhiên phát triển có ảnh hưởng lớn đến vấn đề ô nhiêm môi trường Ngành công nghiệp dệt may có tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt nước thải công đoạn nấu, tẩy, nhuộm vải Thành phần nước thải trình phức tạp gồm nhiều loại hóa chất, chứa hàm lượng chất hữu cao, pH dao động khoảng - 12, đặc biệt loại phẩm màu bền môi trường, khó bị phân hủy, làm giảm khả truyền ánh sáng vào nước Trong trình sản xuất người ta sử dụng nhiều chất độc hại để tạo màu như: phẩm màu, chất điện li, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường, chất ngậm…Các chất thường chứa kim loại hòa tan kim loại nặng độc hại Vì vậy, hàm lượng chúng nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường, ảnh hưởng đến thủy sinh vật, thực vật, động vật ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người Ngày nay, có nhiều phương pháp ứng dụng để xử lí nước thải dệt nhuộm như: keo tụ, hấp thụ, phương pháp sinh học…Và phương pháp sử dụng nhiều phương pháp oxi hóa nâng cao Phương pháp có khả phân hủy chất hữu cao, dễ áp dụng, công nghệ đơn giản, giá thành rẻ Những nghiên cứu gần cho thấy phản ứng phân hủy hợp chất hữu khó phân hủy sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat (S2O82-) có hiệu suất xử lí cao Trong trình xử lí xảy đồng thời trình khử hợp chất hữu trình oxi hóa nâng cao nhờ sinh gốc tự SO4*- Nhờ ưu điểm lựa chọn đề tài “Nghiên cứu khả phân hủy xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat ứng dụng xử lí nước thải dệt nhuộm” Nhiệm vụ nghiên cứu Trong khóa luận này, thực nhiệm vụ sau:  Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD phương pháp đo quang  Xây dựng dường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen phương pháp đo quang  Xác định điều kiện tối ưu trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat  Xác định điều kiện tối ưu trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat  Áp dụng điều kiện tối ưu để xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội Đánh giá hàm lượng COD mẫu nước thải dệt nhuộm trước vàu sau xử lí Ý nghĩa đề tài  Cung cấp sở lý luận thực tiễn phương pháp xử lí hợp chất hữu khó phân hủy sắt kim loại kết hợp với muối kaili pesunfat  Tiếp tục nghiên cứu trình xử lí hợp chất hữa độc hại khó phân hủy theo quy mô phòng thí nghiệm, từ sở cho việc xây dựng quy trình xử lý với quy mô công nghiệp CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Tổng quan nước thải dệt nhuộm I.1.1 Sơ lược ngành dệt nhuộm ô nhiễm môi trường Ngành dệt nhuộm ngành lâu đời gắn liền với nhu cầu loài người may mặc Sản lượng ngành ngày tăng với gia tăng chất lượng sản phẩm, đa dạng màu sắc, mẫu mã sản phẩm Ngày nay, nước tiên tiến, sản phẩm dệt may chủ yếu nhập từ nước chậm phát triển Với quốc gia phát triển nguyên vật liệu nhân công rẻ nên ngành dệt nhuộm ngành có khả đem lại lợi nhuận lớn nhờ xuất sản phẩm dệt may Đó yếu tố khách quan thuận lợi giúp cho công nghiệp dệt nhuộm nước có điều kiện cạnh tranh thị trường quốc tế Tuy nhiên, điều kiện lịch sử hoàn cảnh kinh tế, sở ngành dệt nhuộm sử dụng thiết bị dây chuyền công nghệ với mức độ đại khác Các sở xây dựng lựa chọn dây chuyền công nghệ đại với hiết bị có độ tự động hóa độ xác cao, khí nhiều sở khác tiếp tục sử dụng thiết bị cũ kỹ, lạc hậu, gây ảnh hưởng tới điều kiện làm việc chất lượng sản phẩm môi trường Ở Việt Nam, công nghiệp dệt may đà phát triển mạnh đem lại nhiều lợi nhuận thu nhập kinh tế Tuy nhiên, đặc thù ngành mà ngành công nghiệp dệt may ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm môi trường trầm trọng, đặc biệt ô nhiễm nước thải Cho dù cải tiến trang thiết bị đại, hóa chất nhuộm thay đổi cải tiến, nguyên nhân ô nhiễm thay đổi ngành dệt may sử dụng hóa chất mang màu làm nguyên liệu công đoạn nhuộm hàng loạt hóa chất khác Cải tiến trang thiết bị đem lại giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáng kể Cho đến nay, toàn ngành dệt may Việt Nam đổi thiết bị đạt 7% Tuy nhiên, tỷ lệ thấp so với nước khu vực 20 - 25% [4] Thiết bị lại ngành dệt hư mòn nặng nề, nhiều thiết bị cũ kỹ, ngành đủ phụ tùng Bảng III 6: Nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí với hàm lượng sắt kim loại khác mFe(g/l) 0,2 0,4 0,8 3,224 2,376 2,223 2,257 10 3,095 1,434 1,176 1,508 15 2,991 1,027 1,007 1,389 20 2,872 0,888 0,913 1,290 25 2,733 0,874 0,849 1,186 30 2,648 0,824 0,725 1,131 35 2,386 0,804 0,586 _ 40 2,257 0,720 0,492 _ 45 2,182 0,655 0,388 _ t(phút) Sau khoảng thời gian 45 phút xử lí dung dịch xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat, hàm lượng xanh metylen giảm theo thời gian Tốc độ chuyển hóa xanh metylen tỉ lệ thuận với khối lượng sắt kim loại Tuy nhiên tăng khối lượng sắt lên đến 0,8 mg/l tốc độ chuyển hóa bị giảm xuống có tượng vẩn đục, tạo kết tủa Fe3+ làm ảnh hưởng đến trình đo quang dung dịch Sau 45 phút xử lí, xanh metylen bị phân hủy tới 98,7% với hàm lượng Fe 0,4 g/l Dựa vào kết khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Fe đến trình xử lí xanh metylen, chọn sử dụng hàm lượng sắt bột kim loại 0,4 g/l kết hợp với nồng độ K2S2O8 mM khảo sát 34 C xanh metylen mg/l 3.5 2.5 1.5 0.5 0 10 20 30 40 50 t ( phút) 0.2 g/l 0.4 g/l Hình III 5: Ảnh hưởng hàm lượng sắt đến trình xử lí dung dịch xanh metylen III.3.3 Khảo sát pH Chúng tiến hành khảo sát với pH: 3; 7; 10, kết thu Bảng III.6 Hình III.5 sau Bảng III.7, Bảng III.8, Bảng III.9 Hình III.6 Bảng III 7: Giá trị mật độ quang nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí pH = t(phút) Abs (𝝀 = 663nm) 0,386 1,706 10 0,311 1,335 15 0,279 1,176 20 0,230 0,933 25 0,206 0,814 30 0,151 0,541 35 0,140 0,487 40 0,132 0,447 45 0,121 0,393 Cxanh metylen( mg/l) 35 Bảng III 8: Giá trị mật độ quang nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí pH = t(phút) Abs (𝝀 = 663nm) Cxanh metylen (mg/l) 0,481 2,177 10 0,418 1,865 15 0,400 1,776 20 0,385 1,702 25 0,377 1,662 30 0,364 1,597 35 0,358 1,568 40 0,347 1,513 45 0,344 1,498 Bảng III 9: Giá trị mật độ quang nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí pH = 10 t(phút) Abs (𝝀 = 663nm) Cxanh metylen (mg/l) 0,510 2,321 10 0,411 1,830 15 0,354 1,548 20 0,350 1,528 25 0,341 1,483 30 0,332 1,439 35 0,321 1,384 40 0,304 1,300 45 0,300 1,280 36 2.500 C xanh metylen mg/l 2.000 1.500 pH=3 pH=7 1.000 pH=10 0.500 0.000 10 20 30 40 50 t ( phút) Hình III 6: Ảnh hưởng pH đến trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat Dựa vào kết Hình III.6, cho thấy pH = trình phân hủy xanh metylen nhanh pH = trình phân hủy chậm Điều giải thích sau: Tại pH thấp, lượng Fe2+ sinh nhiều môi trường axit: Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ Lượng Fe2+ sinh đóng vai trò quan trọng trình hoạt hóa pesunfat thành gốc tự do: Fe2+ + S2O82- → Fe3+ + SO42- + SO4*Gốc tự SO4*- tương tác với xanh metylen, phân hủy chúng thành chất vô CO2, H2O, N2… Xanh metylen + SO4*- → CO2 + H2O + N2 + … Tại pH = 10, trình xử lí xanh metylen nhanh so với pH = môi trường kiềm ion pesunfat sinh gốc supeoxit (O2*-) Một số nghiên cứu cho thấy ion pesunfat tạo gốc sunfat tự (SO4*-) gốc supeoxit nhờ phản ứng sau: 2S2O82- + 2H2O → 3SO42- + O2*- + SO4*- + 4H+ Và gốc tự sunfat phản ứng với nhóm hiđroxyl OH- môi trường kiềm tạo thành gốc OH* anion sunfat [21]: SO4*- + OH- → SO42- + OH* 37 Do trình phân hủy xanh metylen pH = lớn nên chọn pH = giá trị pH tối ưu III.3.4 Khảo sát thời gian xử lí Tiến hành khảo sát thời gian xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kaili pesunfat Chuẩn bị bước mục II.5.4, sau đo giá trị mật độ quang dung dịch bước sóng 𝜆 = 663 nm Áp dụng phương trình đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen pH = Abs = (0,207 ± 0,008)×C, ta tính nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí Kết thu Bảng III.10: Bảng III 10: Khảo sát phụ thuộc nồng độ xanh metylen theo thời gian xử lí sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat, pH = t(phút) Abs ( 𝝀 = 663nm) Cxanh metylen (mg/l) 0.356 1.558 10 0.282 1.191 15 0.266 1.112 20 0.230 0.933 25 0.205 0.809 30 0.190 0.735 35 0.176 0.665 40 0.144 0.507 45 0.129 0.432 50 0.127 0.422 38 1.8 1.6 C xanh metylen mg/l 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 20 30 40 50 60 t ( phút) Hình III 7: Khảo sát thời gian trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat Từ Bảng III.10 Hình III.7, thấy sau khoảng 45 phút hàm lượng xanh metylen lại thay đổi không đáng kể hiệu suất xử lí đạt 98,7% Do đó, chọn thời gian tối ưu cho trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với kali pesunfat 45 phút III.3.5 Khảo sát khuấy trộn Tiến hành khảo sát khuấy trộn, chuẩn bị dung dịch mục II.5.5 Sau tiến hành đo giá trị mật độ quang bước sóng λ = 663 nm Áp dụng phương trình đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen pH = Abs = (0,207 ± 0,008)×C ta tính nồng độ xanh metylen lại sau khoảng thời gian xử lí Kết thu Bảng III.11 Hình III.8 Dựa vào số liệu Bảng III.11 Hình III.8 ta thấy khoảng thời gian 45 phút khảo sát, trình xử lí nồng độ xanh metylen giảm dần theo thời gian Tuy nhiên, có khuấy trộn nồng độ xanh metylen giảm nhanh so với khuấy trộn Do trình xử lí xanh metylen phản ứng xúc tác dị thể, khuấy trộn làm tăng tiếp xúc Fe với S2O82- xanh metylen, dẫn đến tăng khả phản ứng hiệu suất xử lí cao 39 Bảng III 11: So sánh nồng độ xanh metylen (mg/l) lại hai trình có khuấy trộn không khuấy trộn Abs (𝝀 = 663nm) t (phút) Có khuấy trộn Không khuấy trộn 30 30 1.612 10.383 10 1.206 8.925 15 1.097 7.919 20 0.958 7.016 25 0.819 6.347 30 0.755 5.955 35 0.670 5.425 40 0.517 5.291 45 0.417 5.261 50 0.408 5.256 35 C xanh metylen mg/l 30 25 20 15 10 0 10 20 Có khuấy trộn 30 40 50 60 t ( phút) Không khuấy trộn Hình III 8: Khảo sát ảnh hưởng khuấy trộn đến trình xử lí xanh metylen sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat III.4 Kết khảo sát điều kiện tối ưu trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội sắt kết hợp với muối kali pesunfat 40 Mẫu nước thải dệt nhuộm lấy làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội Mẫu nước pha loãng lần giá trị COD mẫu nước xác định trước tiến hành xử lí Fe kim loại kết hợp với K2S2O8 Kết thể Bảng III.12 Bảng III 12: Giá trị COD mẫu nước thải trước xử lí (mẫu nước pha loãng lần) Ngày lấy mẫu Màu sắc CODđầu 10/02/2017 Xanh đen 262 III.4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ K2S2O8 đến khả xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội Chuẩn bị mẫu với thể tích loại nước thải dệt nhuộm V=5,0 ml hàm lượng sắt Fe 0,4g/L Nồng độ kali pesunfat K2S2O8 mẫu thay đổi 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 mM Giá trị pH cố định 3,0 Sau khoảng thời gian xử lí 45 phút, xác định giá trị COD (CODcuối) mẫu nước Bảng III 13: Hiệu suất xử lí COD mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí với nồng độ K2S2O8 khác (CODđầu=262) STT Nồng độ K2S2O8 (mM) CODcuối Hiệu suất (%) 2,0 203 22,5 4,0 188 28,2 6,0 113 56,9 8,0 136 48,1 Kết Bảng III.13 cho thấy: với nồng độ K2S2O8 6,0 mM giá trị CODcuối thấp (CODcuối =113) hiệu suất xử lí cao đạt 56,9% Do đó, nghiên cứu tiếp theo, lựa chọn nồng độ K2S2O8 để xử lí 6,0 mM III.4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng sắt đến khả xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội Chuẩn bị mẫu với thể tích loại nước thải dệt nhuộm V=5,0 ml nồng độ kali pesunfat K2S2O8 6,0 mM, hàm lượng sắt Fe mẫu thay đổi là 0,4; 0,6; 0,8 g/L Giá trị pH cố định 3,0 Sau khoảng thời gian xử lí 45 phút, xác định giá trị COD (CODcuối) mẫu nước 41 Bảng III 14: Hiệu suất xử lí COD mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí với hàm lượng Fe khác (CODđầu=262) STT Hàm lượng Fe (g/L) CODcuối Hiệu suất (%) 0,4 113 56,9 0,6 128 51,1 0,8 141 46,2 Kết Bảng III.14 cho thấy: với hàm lượng Fe 0,4 g/L giá trị CODcuối đạt thấp III.4.3 Khảo sát thời gian xử lí đến khả xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội Bảng III 15: Hiệu suất xử lí COD mẫu nước thải dệt nhuộm sau khoảng thời gian xử lí khác (CODđầu=262) STT Thời gian xử lí (phút) CODcuối Hiệu suất (%) 45 113 56,9 60 75 71,4 90 56 78,6 120 63 76,0 Dựa vào Bảng III.15, ta thấy thời gian xử lí 90 phút có giá trị COD thấp 56 so với ban đầu chưa xử lí 262 đạt hiệu suất H = 78,6% Do vậy, lựa chọn điều kiện thực nghiệm để áp dụng xử lí cho dung tích nước thải dệt nhuộm lớn (V= 2,0 lít) sau: 0,4 g/l Fe : 6,0 mM K2S2O8, pH=3,0 thời gian xử lí 90 phút, có khuấy trộn suốt thời gian xử lí III.4.4 Hiệu suất trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội sắt kim loại kết hợp với muối K2S2O8 (Vmẫu= lít) III.4.4.1 Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm 42 V = lít nước thải dệt nhuộm 0,4g/L Fe mM K2S2O8 pH = t = 90 phút Xác định COD Hình III 9: Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội III.4.4.2 Một số hình ảnh thực nghiệm Mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Mẫu nước thải trước sau xử lí Phúc, Hà Đông, Hà Nội Hình III 10: Hình ảnh mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội trước sau xử lí III.4.4.3 Hiệu suất trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội Lượng sắt kim loại kết hợp với K2S2O8 theo tỉ lệ 0,4 g/l Fe : 6,0 mM K2S2O8 cố định pH=3,0 trì để xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm với dung tích lớn (V= 2,0 lít) Sau thời gian xử lí 90 phút, giá trị COD giảm từ 262 xuống 56, đạt hiệu suất xử lí 78,6% Những nghiên cứu bước đầu mở triển vọng áp dụng hệ sắt kim loại kết hợp muối pesunfat để xử lí nhiều nguồn nước thải có chứa hợp chất hữu 43 lớn, góp phần vào nhiệm vụ xử lí ô nhiễm môi trường đặt cấp bách 44 KẾT LUẬN Sau thời gian tiến hành thực nghiệm, thu số kêt số kết sau: Đã xây dựng đường chuẩn xác định COD phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis có dạng: Abs = (0,00032±0,00003)×COD + (0,023 ± 0,0007) Đã xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen phương pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis có dạng: Abs = (0,207 ± 0,008)×C Tiến hành khảo sát điều kiện tối ưu cho trình phản ứng oxi hóa xanh metylen hệ sắt kết hợp với muối kali pesufat thu số kết sau:  Sử dụng lượng sắt kim loại kết hợp với kali pesunfat theo tỉ lệ: 0,4g/l Fe: 4mM K2S2O8, để thu lượng gốc tự lớn  Phản ứng Fe S2O82- thực môi trường axit pH=3  Cần có khuấy trộn để tăng tốc độ xử lí Với điều kiện tối ưu này, hiệu suất xử lí 30 mg/l xanh metylen khoảng 98,7% Khảo sát điều kện tối ưu: hàm lượng Fe, nồng độ K2S2O8, thời gian phản ứng mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội với kết quả: tỉ lệ: 0,4g/l Fe: 6mM K2S2O8, thời gian xử lí 90 phút Áp dụng điều kiện tối ưu để xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội (V= lít) sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat hiệu xử lí đạt khoảng 78,6% 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tinh Dung (2001), Hóa học phân tích, NXB Giáo dục Trần Văn Nhân, Ngô Thị Ngọc (2002), Giáo trình công nghệ xử lí nước, NXB Khoa học Kĩ thuật Nguyễn Xuân Nguyên (2003), Nước thải công nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học Kĩ thuật Trần Ngọc Phú (2004), Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường: Nghiên cứu thiết kế mô hình xử lí nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ kết hợp ozon hóa quy mô bán thực địa, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Văn Phước, Võ Chí Cường (2007), Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lí COD khó phân hủy sinh học nước rác phản ứng Fenton, Tạp chí Phát triển KH&CN, tập 10, số 01, 71-78 Võ Hồng Thi (2011), Một số ứng dụng trình oxy hóa nâng cao (AOPs) phương pháp Fenton xử lý nước thải Việt Nam, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học, Thành phố Hồ Chí Minh, 68-74 Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2004), Các trình oxi hóa nâng cao xử lí nước nước thải, NXB Khoa học Kĩ thuật Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh (1995), Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật Lê Xuân Vĩnh, Lý Thị Nhung, Tô Thị Hiền (2015), Nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm phương pháp UV/Fenton, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 18, số T6, 201-210 10 Bùi Xuân Vững (2012), So sánh hoạt tính oxy hóa hệ oxy hóa nâng cao Fe3+/C2O42-/H2O2/VIS, Fe2+/H2O2, Fe2+/H2O2/UV thuốc nhuộm Indantren Red FBB (IRF), Tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 5, 54, 95101 46 11 Chafia Bouasla, Mohamed El-Hadi Samar, Fadhel Ismail (2010), Degradation of methyl violet 6B dye by the Fenton process, Desalination, 254, 35 –41 12 Deng J., Shao Y., Gao N., Deng Y., Tan C., Zhou S (2014), Zero-valent iron/persulfate (Fe0/PS) oxidation acetaminophen in water, Int J Environ Sci Technol 11, 881–890 13 L.G Devi, C Munikrishnappa, B Nagaraj (2013), Effect of chloride and sunlfate ions on the advanced photo Fenton and modified photo Fenton degradation process of Alizarin Red S, Journal of Molecular Catalysis A Chemical, 374-375 14 Duk Jong Joo, Won Sik Shin, Jeong-Hak Choi, Sang June Choi, MyungChul Kim, Myung Ho Han, Tae Wook Han and Young-Hun Kim (2005), Decolorization of reactive dyes using inorganic coagulants and synthetic polymer, Dyes and Pigments, 73, 3, 59-64 15 Imtyaz Hussain, Yongqing Zhang, Shaobin Huang, Xiaozhe Du (2012), Degradation of p -chloroaniline by persulfate activated with zero-valent iron, Chemical Engineering Journal 203, 69-276 16 Javier Fernandez, Pichai Maruthamuthu, Albert Renken, John Kiwi (2004), Bleaching and photobleaching of Orange II within seconds by the oxone/Co 2+ reagent in Fenton-like processes, Applied Catalysis B: Environmental 49, 207-215 17 Jinying Zhao, Yaobin Zhang, Xie Quan, Shuo Chen (2010), Enhanced oxidation of 4-chlorophenol using sulfate radicals generated fromzero-valent iron and peroxydisulfate at ambient temperature, Separation and Purification Technology 71, 302–307 18 Kowalska E., M.Janczarek, J.Hupka and M.Grynkiewicz (2004), H2O2/UV enhanced degradation of pesticides in wastewater, Water Science and Technology, 49, 4, 261-266 19 Marco S Lucas, Jose´ A Peres (2006), Decolorization of the azo dye Reactive Black by Fenton and photo-Fenton oxidation, Dyes and Pigments 71, 236-244 47 20 Minghua Nie, Caixia Yan, Meng Li, Xiaoning Wang, Wenlong Bi, Wenbo Dong (2015), Degradation of chloramphenicol by persulfate activated by Fe 2+ and zerovalent iron, Chemical Engineering Juornal, 279, 507-515 21 Seok-Young Oh, Hyeong-Woo Kim, Jun-Mo Park, Hung-Suck Park, Chohee Yoon (2009), Oxidation of polyvinyl alcohol by persulfate activated with heat, Fe2+, and zero-valent iron, Journal of Hazadous Materials, 168, 346-351 22 Tao Zhou, Yaozhong Li, Jing Ji, Fook-Sin Wong, Xiaohua Lu (2008), Oxidation of 4-chlorophenol in a heterogeneous zero valent iron/H2O2 Fenton-like system: Kinetic, pathway and effect factors, Separation and Purification Technology 62, 551–558 23 Xiang-Rong Xu, Xiang-Zhong Li (2010), Degradation of azo dye Orange G in aqueous solutions by persulfate with ferrous ion, Separation and Purification Technology 72,105–111 48 ... kết hợp với muối kali pesunfat ứng dụng xử lí nước thải dệt nhuộm” Nhiệm vụ nghiên cứu Trong khóa luận này, thực nhiệm vụ sau:  Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD phương pháp đo quang... nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội sắt kim loại kết hợp với muối K2S2O8 (Vmẫu= lít) 42 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình I.1: Quy trình chung... II.7.1 Mô tả mẫu 26 II.7.2 Xử lí mẫu nước thải 26 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 III.1 Xây dựng đường chuẩn xác định COD 28 III.2 Xây dựng đường chuẩn xác