Nghiên cứu xử lý một số loại phẩm nhuộm trong nước thải bằng phương pháp oxy hóa tăng cường

ĐẠI HỌC QUỐC GI A HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MỘT SỐ LOẠI PHẢM NHUỘM TRONG NƯỚC THÃI BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA TĂNG CƯỜNG M ã số: Q T - 09 - 22 C hủ trì đề tài: T h S Đ o Sỹ Đ ứ c Hà N ộ i -2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MỘT SỐ LOẠI PHẢM NHUỘM TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA TĂNG CƯỜNG M ã số: Q T - 09 - 22 C h u trì đề tài: T h S Đ o Sỹ Đ ứ c C n b ộ th a m gia: T S H o n g V ă n H TS N gô Thị Thanh V ân ! r^£.| h Q T Q u ô c rSr - :-*A NQl *(?'.'•NG» TÂM T h n g t in t h u 'ẻỉ O C C Ó O C C C C ^ Hà N ộ i -2010 Đ Sỹ Đ ức T rư n g Đại học K hoa học T ự nhiên TÓM TẢI ĐẺ TÀI N G H IÊ N C Ứ U K H O A H Ọ C V À C Ô N G N G H Ệ C Ấ P Đ Ạ I H Ọ C Q U Ó C G IA H À N Ộ I M ã số: Q T - 09 - 22 Tên đề tài: N ghiên cim x lý số loại p h m nhuộm troníỊ nước thai baiĩíỊ p h n g p h p Ỡ.YV h ó a t ă n g c n g Chủ trì đề tài: ThS Đ Sỹ Đức C n t h a m gia: TS Hoàng Văn Hà, TS N e ô Thị Thanh Vân M ục tiêu nội dung nghiên cứu: 4.1 M ụ c tiêu: X lý (m ột sô) p h â m nhuộm nước thải băim phương pháp oxy hóa tăna cường với phan ứng Fenton 4.2 N ộ i d ung: Nghiên cứu kha xử lý phâm nhuộm nước thai băng phương pháp oxy hóa tăng cường với phan ứng Fenton tro n điêu kiện có khơng có xúc tác q u a n s hóa titan đioxit, T iO : Cụ thê: N ghiên cứu anh hường hàm lượng hydro peoxit, sãt (II) suníat, hàm lượng xúc tác tới hiệu qua xử lý; N ghiên cứu ánh hương yếu tô môi trường: pH, nhiệt độ ánh sáng tới hiệu qua xử lý; Nghiên cứu anh hương cua m ột số ion kim loại chuyển tiếp q trình trung hòa tới q trình xừ lý; Xác định hăng sơ tơc độ cua trình phân huy phâm nhuộm 5.1 Các kết đạt đưọc: Khoa học: Các kết qua nghiên cứu cho thây kỹ thuật oxv hóa tăng cirừrm sư dụnu phan ứim Fenton kỳ thuật có kha nãng phân huy Reactive Bluc 161 với hiệu suất cao thời gian ngan; Đã chi điều kiện phù hợp để xư lý phẩm nhuộm RB161 (khỏna xư dụne xúc tác): pH (3); hàm lưọ-ng (II) sunfat (0,28 mM); hàm lượng hydro peo.xit (2.94 mM); thời gian xir lý (45 phút); nhiệt độ (35°C); Đ ã xác định m ột sô thông sô đ ộ n e học cua q trình phân huy phâm nhuộm; Báo cáo Tòng két Đê tài QT-09-22 Đ Sỹ Đ ức T rư n g Đại học K hoa học T ự nhiên A nh sáng có ảnh hường tích cực tới hiệu qua xử lý, ánh sáng mặt trời ảnh hường m ạnh ánh sáng đèn sợi đốt; Các kim loại ảnh hưởng m ạnh tới hiệu xừ lý, cụ thê: Fe > C u : ' > muối Morh > M n :+; Việc sư dụng xúc tác T i (trong điều kiện có chiếu sáne bàno ánh sáne m ặt trời) có thê làm tăng hiệu quả, nhanh tốc độ xừ lý (giam thời gian xử lý) Khi sư dụng xúc tác TiOi với hàm lượng T 1O 0,01 g/L, điều kiện phù hợp nồng độ sẳt (II) sunfat hydro peoxit tương ứng 0,18 m M ; 0,98 mM; giá trị phù họp cua pH thời gian phù hợp tương ứng 35 phút 5.2 Đào tạo: 5.2.1 Đ tạo Đ ại học: Đào tạo 01 C nhân C ơng nghệ Hóa học, Hộ Đại học Chính quy khóa 50, Trường Đại học Khoa học T ự nhiên, Đ H Ọ G Hà Nội hướng dần 02 sinh viên (K51 Hệ Đại học Chính quy, ngành C ơng nghệ Hóa học) làm nghiên cứu khoa học, có 01 báo cáo giai khuyến khích cấp Trường Đại học Khoa học T ụ nhicn Cụ thè: a Đ oàn Phương Lan Tòi ưu hệ p h n ím g F enton có m ặt xúc tác T i x ìý nước thai dệt nhuộm Khóa luận tơt nghiệp Hộ Đại học Chính quy ntỉành Cơntỉ nghệ Hóa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, 2009 Người hướng dần: ThS Đ Sỹ Đức b Đồ Thị Hồng Nhung Ả'ứ lý phâììì nhuộm Reactive Bỉue 161 C1 kỹ thuật Fenton Báo cáo K hoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội 2009 (đạt giải K huyên khích cấp Trường Đại học Khoa học Tự nhiên) Người hướng dẫn: ThS Đào Sỹ Đ ức c Lê X uân Hưng Tơi ưu hệ p h n ÚVÍỊ ĩ c n to n có m ặt xú c tác TiO ' troiiíỊ x lý nước thai dệt nhuộm Báo cáo Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, 2009 Người hướng dẫn: ThS Đào Sỹ Đức 1) 1111” 5.2.2 k \ : đào tạo 01 c nhàn; 01 báo cáo khoa học (sinh viên) Đ tạo Sau Đ ại học: Hồ trợ đào tạo 01 thạc sỹ chun ngành Hóa Mơi trường, cụ thê: Bùi Thúy Ngọc Nghiên cứu p h â n huy ph m nhuộm Reơctive Bỉite 161 hănạ kỹ thuật O.ỴV hóa tiên tiên với p h n ứng Fenton Luận vãn Thạc sỳ Khoa học Đại học Khoa học Tự nhiên Hà NỘI, 2009 N gười hư ng dẫn khoa học: PGS TS N guyễn Đăc Vinh 5.3 Số báo liên quan tói đề tài công bố: 03 Bán cáo Tỏng kêt Đê tài QT-09-22 11 Đ Sỹ Đ ức T nrờníí Đại học K hoa học T ự nhiên 5.3.1 Đ Sỹ Đức, N guyền Đắc Vinh, Đồ Thị Hồng Nhung, Hoàng Văn Hà, Đỗ Quang Trung N ghiên cứu xử lý phẩm nhuộm Reactive Blue 161 CI kỹ thuật oxy hóa tiên tiến sử dụng phàn ứng Fenton Tạp chí H óa học tập 47, số 2A, trang 48-53 (2009) 5.3.2 Đào Sỹ Đức, Đồ Thị Hồng N hung, N guyễn Đắc Vinh, Bùi Thúy Ngọc Anh hương cua pH, nhiệt độ lon kim loại tới hiệu loại bo phâm nhuộm Reactive Blue 161 CI phán ứng Fenton Tạp chi H ỏa học (nhận đăng) 5.3.3 Đào Sỹ Đ ức Đ oàn Thị Phương Lan Lẻ X uân Hưng Xư lý phẩm nhuộm Reactive Blue 161 bàng phan ứng Fenton với xúc tác dị thẻ Titan dioxit Tạp chí Khoa học Á Co/liỉ lìựlụ' - I 'iện Khoa học & CÔIỈ" n^/iỡ Việt Nam (nhận đăníĩ) Dãn" 1y> : 01 báo CƠHỊỊ bơ trẽn Tạp chí chun Iiíỉành 5.4 Tình hình kinh p h í c ủ a đề tài: Việc thực đề tài theo lượng kinh phí dự kiến CH U N H IỆ M K H O A H O A HỌC CHU TRI ĐE TÀI PGS T S K H Lưu Văn Bôi ThS Đào Sỹ Đức X Á C N H Ặ N C Ủ A T R Ư Ờ N G ĐẠI H Ọ C K H O A H ỌC TỤ NH IÊN Phó Hiệu trướng GS TSK H N guyễn H oàng Lương Báo cáo Tông kết Đe tài QT-09-22 111 Đ Sỹ Đức T r n s Đại học Khoa học T ự nhiên SUMMARY Title o f the Subject: Studv on the treatmení of som e c/ycs in \\astew ater bv A d va n ced oxidation process Code o f the Subject: QT - 09 - 22 Leader o f the Subject: M Sc Dao Sv Duc M e m b e r s / P a r ti c i p a n ts : Dr Hoaniỉ Van Ha: Dr Nuo Thi Thanh Van Goals and Activities: 5.1 G oals: Treatm ent o f dye (or somc dyes) in \vastewater by advanced oxidation processes using Fenton reaction 5.2 Activities: Study on the treatm ent o f dye(s) in w astcw ater by advanccd oxidation processes using Fenton reaction using ( 01 ' not) TÍO- as a photocatalyst Detailcd: Study on the effect o f concentration o f hydrouen peroxidc, iron (II) sulfate; catalyst dose on the treatm ent efficiencies: - Study on the effect o f environm ent íactors, such as: pH, tempcraturc visible light on the treatment efficiencies; Study on the effect o f metal ions and neutralization process on the treatment efficiencies; D eterm ination o f reaction rate constant(s) tor degradation o f dyc(s) M ain results 6.1 Results in Science and Technology: - Results shown that advanced oxidation process usiniỉ Fenton rcaction vvns a suitable technique íbr dcgradation o f RB161; - Suitablc conditions o f pH o f 3; concentration o f iron (II) sultate o f 0,28 Iiủ'1; concentration o f h y đ r o g e n peroxide o f 2,94 m M ; contact time o f 45 minutes: temperaturc o f3 °C : - Som e kinetic param eters o f the degradation o f dve (RB 161 CI) were detenm ned; Báo cáo Tông két Đê tài QT-09-22 \\ Đ Sỹ Đ ức T rư ng Đại học K hoa học T ự nhiên - Visible light has positive effect on the treatm ent effíciency; - M etal ions has strong effects on the treatment efficiency, detailcd: F e2+ > Cu"' > M orh salt > M n 2+; Using T 1O can im prove the treatm ent efficiency and the 1'ate o f trem tm ent process (decrease time for treatment) W hen TiOi was used as a catalyst, suitablc conditions were: iron (II) sunfate concentration o f 0,18 raM, hydrogen peroxide conccntration o f 0,98 mM; pH o f and reaction time o f 35 minutes 6.2 Results in Training: 6.2.1 Undcrgracìuatc/^raduatc: 01 Bachelor in Chem ical Engineering and 02 Scientiíìc Reports were presented (students o f K51B Chem ical Technology; one o f tvvo students had avvarded a consolation prize o f Hanoi University o f Science, HUS, 2009) Detailed: a Doan Thi Phuong Lan O ptim i:ation oJ' b'cnton reactìon fò r treatm ent of tcxtile \vastc\vater with the p re se n c c o f TiOj M inor Thesis Hanoi University o f Science, 2009 Advisor: M B s D ao Sv Duc b Do Thi Hong Nhung Treatm ent o f R eactive B lue 161 C ỉ dye hy Fenton technique Scientiĩic Report (conso/ation prizc) Hanoi University o f Science, 2009 Advisor: M Bs Dao Sy Duc c Le Xuan Hung O ptim ization o f F enton reaction fo r íreatm ent ()f textile \vastew ater \vith the p re se n c e oị T iO Scientiíĩc Report Hanoi University o f Science, 2009 Advisor: MBs Dao Sv Duc 6.2.2 P ust ự/ xui uatc: Support for a M Sc Thesis, detailed: Bui Thuy Ngoe Stucív 011 degradation o f R eactivc Bìue 161 hv A dvancc O xidation Technique using P enton reaction M Sc Thesis Hanoi University oí’ Science 2009 Advisor: Assoc Prof Dr N guyen Dac Vinh 6.3 N u m b e r o f S c ientiíic p a p e rs : 03 (01 paper was published; 02 papers in press) Detailed: 6.3.1 D ao Sv Duc, N guyen Dac Vinh, Do Thi H o n a Nhung, Hoang Van Ha Do Quang Trunc T reatm ent o f Reactive Blue 161 by A dvanced oxidation process usine Penton reaction J o u n iỉ o f C istry, Vol 47, No 2A, pp 48-53 (2009) Báo cáo Tông kết Đe tài QT-09-22 V T rư ng Đại học K hoa học T ự nhiên Đ Sỹ Đức 6.3.2 D ao Sy Duc, Do Thi Hong Nhung, N guyen Dac Vinh, Bui Thuy Ngoe The Effect o f pH, tem perature and metal ions on the rem oval efficiencies o f Reactive Blue 161 CI by Fenton reaction J o u m a l ọ t'C hem istiy (in press) 6.3.3 Dao Sy Duc, D oan Thi Phuong Lan, Le X uan Hung Treatment o f Reactive Blue 161 by heterogeneous Fenton reaction using titanium dioxide .Ịournal o f Science & TechnoloiỊV - Vietnam A ca d em y o f Science & Technology (in press) Dean o f the Faculty o f Chem istry L E A D E R OF T H E SU B JE C T / / ta Assoc Prof DrSc Luu V an Boi MSc Dao Sy Due TH E C O N F IR M A T I O N O F H A N O I U N IV E R SIT Y O F SC IE N C E V ic e R e c t o r P rof D r S c N g u y e n H o a n g L u o n g Báo cáo Tỏng kết Đẻ tài QT-09-22 VI Đ Sỹ Đ ức T rư n g Đại học K hoa học T ự nhiên DANH MỤC VIÉT TẮT AO Ps A d va n ced O xidatioìì P rocesses Các q u trìn h o x y h ó a tă n g cư n g AOX A d so rb a b ỉe O rganic H ologen H a lo g e n h ù n CO' BOD B io lo g ica ỉ Oxvgeti D em and N h u cầu o x v sin h hóa COD C hem ical O xrẹen D em and N h u cầu DOC Ơ.YV hó a h ọ c D issoỉved O rganic Carboti C acbon h ữ u c hò a tan TOC Total O rqanic Carhon Tong cacbon h ĩm c TS Total Solids T o n g c h ấ t rắn TSS Totaỉ S u sp en d ed Stìlici T ông c h ấ t rắn lơ lử n ự ƯV Ư ntraviolet Tử ngoại vcs Và c ộ n g s ự Báo cáo Tỏng két Đê tài QT-09-22 Đ Sỹ Đức T rư n g Đại học K hoa học T ự nhiên DANH MỤC BẢNG STT Bản g N ội dung 1.1 Ket phân tích nước thai tồn C ơng ty nước thải phàn xương nhuộm cua c ỏ im ty Dệt len Mùa Đ ônc (01/4/2006) 1.2 Đặc tính nước thai dệt nhuộm 1.3 Thế oxy hóa cua số tác nhân nước 15 1.4 C chế chung trình quang xúc tác TiO; 26 2.1 D anh mục hóa chất sư dụng nghiên cứu 27 2.2 D anh mục thiết bị sư dụng nghiên cứu 28 3.1 Kêt qua xây dựng đường chuân nông độ thuôc nhuộm AB S 31 3.2 Kêt qua nghiên cún anh hương cua hàm lượng hydro peoxit 32 3.3 Sự thay đôi cua ln(C /C) theo nồng độ hydro peoxit 33 10 3.4 Kết nghiên cứu anh hưởng cua hàm lượn tỉ sắt (II) sunfat 33 11 3.5 Sự thay đôi cua ln( c y o theo nồng độ muối sát (II) 35 12 3.6 Kết qua nghiên cứu anh hương cua pH 37 Ị3 14 3.8 25 16 Trang Sự thay đoi cua ln(C yC ) theo pH Kết qua nghiên cứu anh hương cua ánh sáng 39 Sự phụ thuộc ln(C /C) vào điều kiện chiếu sáng 3.10 Kết qua nghiên cứu anh hương cua q trình trung hòa 42 17 3.11 Sự biến thiên cùa ln(C /C) theo điều kiện trung hòa 43 18 3.12 Ket qua nahiên cứu anh hương cua kim loại chuyên ọ Báo cáo TÒI1Ơ kết Đè tài QT-09-22 g Ị 44 V111 x u LY PHAM NHUỘM REACTIVE BLUE 161 BÀNG PHẢN ÚNG FE N TO \ VỚI XÚC TÁC DỊ THE TITAN ĐIOXIT Đào Sỹ Đức’, Đồn Thị Phương Lan Lê Xn Hưng Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Ha Xội E m ail: d u a ìs a yini.Cihi.Yii TĨM TÁT Trong bai báo này, q trình oxy hóa tăng cường sư dụng phan ứng Fenton phan ứng kêt hợp muôi săt (II) với hydro peoxit, sư dụng đê phàn huy phàm nhuộm Reactive Blue 161 (RB161) điều kiện có xúc tác titan dioxit (TiO:) ánh sáng mặt trời Anh hương cua yêu tô quan trọng nồng độ hvdro pcoxit muối sẳt (II); hàm lượng TiO;; thời gian phản ứng pH tới hiệu qua xư lý khao sát.Các kết qua nghiên cứu cho thấy điồu kiện phù họp pH (3); hvdro pcoxit (0,98 mMỊ; săt (II) suntat (0,18 mM) TiO; (0,01 L) hon 80% màu loại bo troiiiỉ thời tĩian 35 phút với hàng sô tốc độ xấp xí 0.0517 phút T k h ó a : O.XY h o a ỊíĩììịỊ c n g : p h a n ứ n g F c n t o n R e m liv c H h u' 161; Tì( >■; xin liu MỎ ĐẦU Việt Nam dệt may ngành giữ vị trí chiến lược quan trọnsĩ tronu phát tnẽn cua nên kinh tẻ quôc dàn Đày ngành cơng nghiệp có kim ngạch xt khâu lớn thư hai chì sau khai thác, chẽ biên xuât khâu dâu thỏ [I] Tuy nhiên, đặc thù cua nuành san xuảt phức tạp (quá trình dệt nhuộm), sư dụna nhiêu nguyên liệu, hóa chât (đặc biệt la phâm màu) nèn ỏ n hiễ m mòi trường gày ngành cỏntí nghiệp la điêu khơnu thê tránh khoi vấ n dồ ỏ nhiễm nước thai nói ehuim ỏ nhiễm phàm máu cóng nshiệp nói riẻne chu đề xúc cần giai quyèt cua nhiêu qc gia nhiêu ngành cơng nehiệp, khơng chi dệt may, mà có ca cơnti nchiệp giàv cònc nehiệp thực pliâm san xuàt tê bào quan" điện [2 ] Dệt nhuộm ngành tạo lượng lớn nước thai (khoang 130 m /tân san phẩm) có pH biển thiên dai rộng (phụ thuộc vào loại phàm phụ gia sư dụng), có độ màu lớn làm aiáni kha truvên anh sáng vào nước, gây can tro' q trình quang họp, thường có độc tính cao chỏng lại phán huy sinh học [ ]: gày anh hường trầm trọng tói s ố n s cua loài thuv sinh người gàn nguỏn nước tiẽp nhận Ị 1-3] Vi lý nhiều ntihièn cun giới tiẻn hanh nhăm xư ly hạn chế anh huơng cua nước thai dệt nhuộm tói mơi trường sức khoe ngưòì Ị | v ề ban nưóc thai dột nhuộm có thê giai quyẽt băng nhieu k\ thuạt khac nhau, điên hình có kv thuật hóa ]v hđp phụ, điện keo tụ [2 ] keo tụ [2.f\7] màng: kỹ thuật sinh học yếm khí hiẻu khí [S] kèt họp yêm - hieu kin Ị 1j: cac k\ thuật h ó a h ọ c n h o z o n h ó a o x y h ó a ti ên t i ê n [2.5.N-](IÍ T r o n g thực tê đ ẽ \ K 11UOC thài dệt n huộ m , n g i ta th ng kết họ p m ột số kỹ thuật khác tron« sỏ kỳ thuật K.ỹ thuật oxy hóa tiên tiến với phan ứng Fenton dựa trẽn oxy hóa khòne chọn lọc hợp chất hìru cua gốc tự hydroxyl (OH’ ) biết đèn liiai pháp phu hợp đè giai họp chất hữu khó (hoặc khơng) phân huy sinh học; độc hại với vi sinh vặt, có nhiều loại phàm nhuộm, tiêu biêu loại phàm mau azo phâm m u c a t i o n [ , , 10 Việc SƯ dụng x ú c t c đ ê nàng c a o h i ệ u q u a , e i a m t h i n ia n vá chi phí xư lý áp dụng kỹ thuật oxy hóa tăne cưòne nhiều tác eia nghiên cứu [5.9.10.12-16], đà cỏ n h ữ n g công trinh đề cập tới việc sư d ụ n g xúc tác TiO; |9.12.15,1(SJ Tuy nhiên, việc xư lý RB161 (một loại phàm nhuộm dược sư dụniỉ phô biên Việt Nam) chưa nehiên cứu Nghiên cứu tập trune khao sát kha năn phân huy RB161 băn” việc sư dụim xúc tác TiO; phan ứng Fenton VỚI trọnq tàm: khao sát anh hương cua pH: thói Ìan xứ lý; hàm lượng hydro peoxit sãt (II) sunfat xúc tác tới hiệu qua xư ly T H Ụ C N G H I Ệ M ỉ Hỏa chất Phàm nhuộm sư dụng nghiên cứu curni càp bơi Viện Kinh tẽ Kỹ thuật Dột may, có tèn thương mại la Reactive Bluc 161 Cl FcS() H : dược sư dụng dạng muối tinh khiết phân tích; H ;0 ; có nồng độ 30%; TiO; sư dụne la san phàm thương mại P25 Các hóa chãt sư dụns cho mục đích điêu chinh mùi trường đêu la hóa chất cơng nghiệp 2.2.Phươngpháp thực Hglĩiệm, phàn lích a.Thực nghiệm Nước thai chửa phàm nhuộm RB161 (với đặc tính ban dâu bang 1) sau điều chinh tới pH phù hợp bỏ suns thèm sãt (II) sunlat Trong khuâ\ m ầu bàng m y khuấy từ điều kiện chiếu sáim băng anh sáng mặt trời (tìèn hanh ngồi trùi vào khống lh - I2h ngcn' có năng) H ;0 ; bu sung cách từ từ Khi đạt thời gian phan ứng theo kê hoạch thực nghiệm, mầu lây trung hòa (bằng nư ớc vơi), lọc xác định hà m lượng p h m m àu sau XU' lý Báng STT Đặc rinh ban đâu cua Iiiróc thai chim RBKìl Giá trị Thơng sò Nồng độ phàm, mg L 500 mg L 539 pH Bước sóne hấp thụ cực đại nin COD 60M b Phản tích Trong nghi en cưu nay, ham lượng phâni màu nước thai xác định bằnơ phương pháp trãc quang bước sóng 609 nm thiết bị Spectro 2000 Spectrophotometer (Mỹ) Hiệu qua xử lý màu xác định theo công thức: //(% ) = ,1 0 c Trong đó: Co c tương ứng nồng độ màu cua mẫu ban đầu (trước xư ly) sau xứ lý t phút Giá trị pH xác định bàng máy đo MP 220 pH Meter METTLER TOLEDO (Croatia) KÉT QUẢ VÀ T H Ả O LUẬN 3.1 Ảnh hướiig cua hàm hrợiìgxúc tác TiO: Ket qua nghiên cửu anh hương cua số yếu tỏ tơi hiệu qua xu ly RB161 bàim phan ứntỉ Fcnton (không kết họp sư dụim TiO;) chi điều kiện phù họp ve hàm krợng H;0; Fc pH thời sian [17] Nghiên cửu dược tiên hành điêu kiện co chiêu sane bàng ánh sáng mặt trời nồne độ Fe; ' (các giá trị phù họp nuhièn cứu !I;0; tirơniĩ ứng 0.29 m M \à 0.9S m M ; pl XU' ly RB161 không sư đụrm xúc tác TiO; [17]) với dai biên thiên cua hàm lượng xúc tác tư tới 0.1 L Kèt qua ndúèn cửu thê hình 100 100 i i 90 A - so I 70 X •> »i • z5 * V ề w w w w à 90 90 , • -so * A • -_ r ■1 70 ♦ ■Ị - ♦ “ >(> X • 0g L - I 50 ▲0.01 B L ,0 0.(12 ụg L * ♦ ♦ II.I)" n i \ l ♦ J-40 ÍI 14 mM ♦ 30 # ♦ i.lM n M : I I.:: I.:: m\! m.M * ♦ « 0.1 g L *■ 20 :o 40 40 Thơi gian (p hút) Hình ^ V 0.002 a L 40 o - 50 50 e>0 60 Anh hirớnẹ cua hàm liụrne; TiO: tới hiệu qua xir lý RB161 5(1 m.M T hòi tỉian ( phút I Hình Anh InnriỊỊ! cua hàm luniìe l'C tui luẹu qua xư ly RB161 Khi so sánh VỚI kết qua đà công bố []7] trẽn kết qua nghiên cứu hình có thê nhận thây việc sư dụng TiO; lam xúc tác trone đicu kiện chiếu sáng b ă n g ánh sáng m ặt trời có thè rút ngẩn thời gian phan ưng đồng thòi lam tăng hiệu qua xư lý Sự khác biệt thê rõ khoang 35 phút đầu cua qua trinh \ lý, với hàm lượng xúc tác dao động khoang tới 0.01 g L: hiệu qua xư lý biên thiên từ 8 lới 93% Khi hàm lượng TiO; lớn 0,01 g/L hiệu qua xư lý tăng lên khòiiíí đanti kê Những kêt qua nghiên cứu trẽn có thê giai thích la việc sư dụim anh sán tỉ trình thực nghiệm thúc đày hình thành uắc tự OH’ : T i O , + h v —»h lu +e Bl hHv + n 2o - > o i r + i r H , o ; + c 'u - > o i r +OH Đặc biệt, việc sư dụng TiO; có thê dần tói hình nốc tụ OH' trực tiếp ù r H ;0 : H;C) k ê c a O H ' [1SJ: TiO; (CBi ) ~ II;0; — OII' +] 10 + TlO; TiO;( h;„ )+H; — O H ' + H + TlO; + o ; -> o; ; " + 2H;0; -» 2QH' - H ' + TiO;( ) +OH' — OH’ + TiO; Căn trẽn kèt qua thực nehiệm thu có thê kèt luận hàm lượn 12 TiO; phù họp 0.01 g/L; thời aian xư lý tươnu đối ngăn (xắp XI 35 phút): khoang 93°(I RB161 loại ho Kẽt qua thực nghiệm cỏ nhữnti diên biên CO' ban tưong đòng với két qua cua m ột số tác £Ìa tiên hành \ ới phàm n h uộm khác (nông độ phàm chi \ p XI 300 me/L), nhưna tronii nehiên cứu TiO; sư dụng \ới hàm lượng tliap hàng trăm lần, thời eian xir lý ngắn \ a cho hiệu qua xư lý cao hon I ‘>| 3.2.Anh hương cua hàm /uụiìgsủt (II)suiựưt Hydro peoxit săt (II) sunfat hai tác nhân anh hương trực tiếp tới hĩnh t hà n h c u a 2ÔC h y d r o x y l k h i t i ê n h n h XU' lý c c cliàt h ữ u c b ă n g p h a n u n g l e n l o n Nchiên cửu anh hườn cua hàm lượn sãt (II) suntat tiên hanh điêu kiện pll co chiếu sáng, hàm lượng hydro peoxit 0.98 m M ; hàm luọng ĩiO; 0.01 g L Những kết qua thực nghiệm trình bày hình cho thày, khoang nòng độ sắt (II) suniầt tư 0,07 tới 0.29 mM tăng hàm lượng muối sãt lam tăng hiệu qua \ư ly Kết qua n y c h o t hấ y , t r o n g k h o a n g n ò n g đ ộ k h a o sát (thãp h o n klia Iiliicu so VOI không sư dụng TiO;), việc tăng hàm lượng (II) suniat anh hương tich cực tới qua trinh hình thành gỏc tự hydroxyl Tuy nhiên, anh hương chi rõ khoản" 35 - 40 phút xư lý đầu, hàm lượng muối sắt khoáng 0.07 tới 0,18 mM nômi độ lon hơn, thời gian xư lý dài hơn, hiệu loại bó phẩm nhuộm tăng chậm chí cỏ thẻ giám, nguyên nhân tiêu thụ gốc hydroxyl muối sẳt (II) lớn chiếm ưu thề so với hình thành cua từ phan ứng Fenton [20]: Fe:~ + O H ' >Fe;* + O H ” Căn vào kết qua thực nghiệm trẽn, hàm lượn sãt (II) suniầt phù họp nghièn cứu xác định 0.1X m M 3.3 Anh hương cua hàm lượng hydro peoxit Nông độ cua H;(); sư ciụim nghiõn cửu năm khoang 0.29 tới 1,30 mM điồu kiện nồng độ muối sắt (II) suníầt la 0.18 mM; ham lượns TiO; la 0.01 g/L: pH 3, có chiêu sáng 100 100 90 80 ti 90 A C80 £ m « ♦ ì 70 ♦ ■■=60 X ♦ ‘) mM ' Ị 50 0.65 m M 340 I ~ 30 A 0.9S m M ■I 40 ' 1.30 m M \ 30 20 - 10 20 30 40 50 Thòi íiian (phút) 00 ọ * =~ 70 ■ầ 60 ^ 50 • pll o *c * pH * pl I - p H Í1 20 10 20 30 40 50 Thời eian (phút) 60 Hình Anh ìucm ig cua hàm ìượni.! H ;O j tin Hìnlĩ Anh hurmg tliapli tới lìiựtt1/ini xu I) hiệuqua lýRB161 RBI61 Kết qua thực nghiệm trẽn hình cho thấy, khoang nồng độ khao sát việc tăng hàm lượng H^O; làm tãne hiệu qua \ư lý Tuy nhiên với thời gian xư ụ khoang 40 phút, hiệu qua xứ lv chi tănc mạnh khoang 0,29 tơi 0.98 m M : sau tăng chậm, khơng đáng kẻ XII- Những kết qua nghiên cứu anh hươnc cua tác nhàn Fenton toi lnẹu qua XLI lv số đối tượng khác cho thây hàm lượng săt \a hydro peoxit lon co thê kéo theo giam hiệu qua XU' lv nguyên nhàn giai thích la su tieu thụ goc hydroxyl Fe:+ lẫn H 2 [20,21] có tốc độ lớn (hoặc nho khòng đáng kê) so với hình thành: HO* + H20 2-> H;0 + HO;' Hàm lượng sử dụng cua hydro peoxit phù hợp cho mục tiêu phân huy RB161 nghiên cứu xác định xấp xí 0,98 mM; hon 80% mau loại bo điều kiện phù hợp xác định thời eian 35 phút 3.4 Anh hưởng cùa p H pH môi trường phan ứng yếu tố có anh hương mạnh tới hiệu qua xư ly bàng kỹ thuật oxy hóa tăng cường với phan ứng Penton - trình thường diễn thuận lợi môi trường axit [22] Nghiên cứu tiến hành siá trị pH cua mõi trường 3, 5, điều kiện phù họp hàm lượng muối sẳt (II), hydro pcoxit xúc tác khao sát Kết qua thực nghiệm thè hình Cũng sô loại phàm nhuộm khác, việc tăne giá trị pH có xu hướne làm giam hiệu qua xứ lý RB161 băng phan ứng Fenton, ca có lẫn khơniỉ có xúc tác [17.23] VỚI thòi gian xứ lý 35 phút, hiệu qua xù' lý O' píl cao hon hãn so với eiá trị pH lại, sau thời điêm 35 phút, hiệu qua XU' lý tăng chậm dãn Sụ' kết tua cua Fe phân huy H;0; thành O; mỏi trường pH lớn nguyên nhàn CO' ban dần tới tượng giam hiệu qua xư lý tăng pll Ị22.23 | Một điều đáng lưu V nhữne aiá trị p H nho hiệu qua xứ lý cùne thường nho tiên hành pH [17] Giá trị pH lựa chọn (giá trị pH ưu theo lý thuyêt 2,8 [24]), kêt qua nghiên c ứ u n y p h ù h ợ p v i n h i ề u kẽt qu a n g h i ê n c ứ u kh ác tiên h n h đôi tượng nước thai, phâm nhuộm khác 3.5.Xác định hăng sò tóc độ phàn huy RB161 Quá trình phân huy họp chất hữu băng phan ưne Penton thường tuân theo động học cua phan ứng bậc Ị 19.25] biến thiên aiá trị nông độ màu trước (Co) sau xư lý (C,) co mối quan hệ mật thiết với hãng số tốc độ phan ứng (k) \a thời gian xứ lý (t): ln c = ln c , - kt Tron° nghiên cứu ciá trị cua k xác định dựa theo bicn thicn cua nồng độ RB161 theo thời gian điều kiện phù hợp đà khao sát Kêt qua thẻ trẽn hình Hằng số tốc độ phàn huv RB161 băng q trình oxy hóa VỚI phan ung Fenton co sư dụng xúc tác TiOi xác định đưọc 0.0517 phút (R~ = 0,9827) Kẻt qua na\ cung khăng định việc sừ dụng xúc tác TiO; làm tăng giá trị cua hăng so tỏc đọ phan huy pham nhuộm RB161 [17]; đồng thời trình phàn huy RB161 diên nhanh hon với hiệu suất cao so V Ớ I phân huy số đối tượng phẩm màu khác, mặc du TiO; sử dụng với hàm lượng thấp hàng trăm lần L1‘>.25 J y - 5.4603 - 0.0517.X u32 - - -■ 10 20 30 40 50 60 Thời man (phút) Hình 5.Kêt c/uaxác định /uĩiiiỉsơ lócíìộphí irnỊỊphàn huv RB161 KÉT LUẬN Q trình oxy hóa tiên tiên với phan ứng Fenton có kha nãim xư ly phàm nhuộm RB161 với hiệu suât cao Khi kêt hợp sư dụne xúc tác TiO; cỏ thê rút nciin thời eian phan ứng tăng hiệu qua xir lý, tăne hầntỊ số tốc độ phan ưnu Các ciá trị phu họp \õ ham lượng sắt (II) suntat, hydro peoxit TiO; tưong ứng 0.18 m M : 0,98 m M ; 0.01 li L; pH thòi gian phan ứng thích hợp tương ứng 35 phút, điều kiện phu hợp trên, 80° phàm nhuộm RB161 đà loại bo Lòi cảm on Các tác íỊiaxiu cluiII thánh cam ơn Ban Khoa hục & Crìììí!Híỉlìự, ĐHQLi Ha Xọi hò trợtàichinh vớiĐẽ làiKhoa học & CóìiiỊIiiỉhệ.mã so QT-09-22 TÀI LIỆU THAM KHAO [1J Nguyền Đẳc Vinh Đào Sỹ Đức Dưone Thạch Ọuỷnh Hoa Tạp chi Khoa học K H T N & C N (ĐIĨOGỈỈK) 3A (2006) 237-242 [2] Stamshnv Ledako\\icz, Monika Solecka Rcnata Z\'lla J Biotech S9 (2001) 175184 [31 Nguycn Dac Vinh, Dao Sy I)uc Dao Thi Cuc, ỉ lan Thi Phuong Nga Ngu\ en Bin J Aiuil Sa 13 (4 2008) 77-79 |4Ị Esther Korgacs Tibor Cserhati, G\ ula Oros hnv Int.?0 (2004) 953-^71 [5] Tak-Hyun Kim Chullnvan Park Joongmok Yang Sangyong Kim / Hu: M m BI 12 (2004)95-103 [6J E Guibal J Roussv Reactivc & Func Poì 67 (2007) 33-42 [7] Baoyou Shi Guohong Li Dongsheng Wang, Chcnghone Feng Hongxiao Tang ./ Ha: Mất 143 (2007) 567-574 [8 ] Fulya, Tulay A Ozbclgc J Chem Eng 123 (2006) 109-115 [9] Yolanda Flores, Roberto Flores, Alberto Alvarez Galleeos / Mtìl Cut 4' Chem 281(2008) 184-191 [10] Adel Al-kdasl, Azni Idris, Katayon Saed Chuah Teone Guan Global Xcst: the Int 7.6(2004)221-229 [11] [12] [13] [14] Frank p van der Zee, Santiago Villaverde li'at Res.39 (2005) 1425-1440 Chung-Hsin Wu Chung-Liang Chang J Ha: Xíat B128 (2006) 265-272 Jianxin Chen, Lizhong Zhu Chemosphcre 65 (2006) 1249-1255 Ruh Ullah, Joydeep Dutta J Ha: Mat 156 (2008) 194-200 [15] Mahmood Abbasi Nima Razza«hi Asl J Ha: Alat 153 (2008) 942- 947 [16] Ming-Show Wong, Shih-Wci Hsu K J Mui Cíit.A: Chem 279 (2008) 20-26 [17] Đào Sỹ Đức, Nguyễn Đắc Vinh, Dồ Thị Hỏng Nhuim Hoang Văn Hà Dỗ Ọuaim Trung Tạp chí Hóa hục 47 (2A, 2009) 48-53 [IX] Azbar N., Yonar T and K estiodu K C hem osphere 55 (2004) 35-43 [19] M Mưruganandham, N Shobana M S\vaminathan Mol Cat A: Clìcm 246 (2006)154-161 [20] Victor Sarria PhD Thesis Lausunne EPFL 2003 [21] Montserrat Pércz, Kranccsc Torrades, Josc A García-Iiortal Xavicr Domoncch José Peral Appl Ca/ B Env 36 (2006) pp 63-74 [22] Arturo A Burbano, Dionỵsios D Dionysion Makram T Suklan Tcri L Richardson ỈVat Res 39(2005) 107-11S [23] Nguyen Dac Vinh, Hoans Thi Thu I la ,/ Anci Sci (2008) 96-^0 [24] Ghaly M Y Hartel G Mayer R Haseneder R Has/í’numagement 21 (2001) 41-47 [25] Juliana c Tristão, Kabiano Maealliães Paola Corio, Maria Tere/mha c Sansi\ iero J.Photo Photnhio .4: Chem 181 (2006) 152-157 T R E A T M E N T OF REACTIN E B L l E 161 BY HETEROGENEOUS FENTON REACTION US1NC TITAMUM DIOXIDE Dao Sy Duc Doan Thi Phuonu Lan Le Xuan Hung Facuỉty nf'C'hemistrv, i 'nirersily ọt Science, r x Hanoi E m a i l : i/iit í/s' (I / / / C i / i ỉ V I I In this study, the Advanced Oxidation Proccsscs using Fenton rcaction the reaction betueen ìron (II) salts and hvdrỉcn peroxide \vas used tor dcgradation ot Reactive Blue 161 dyc (RB161) \vith the prcscnce of titanium dioxide (TiO: ) as a photocatalyst KiTccts of some ke\' opcration parameters such as thc concentrations oỉ hydrogen peroxide and iron (II) sultato; thc dosc ot TiO;; the contact tinie and plỉ on treatment eíTicicncios \vcrc investiiỉatcd Rcsults shown that undci thc suitablc conditions: pH (3), the concentration of H ;0 ; of 0.98 mM: 0.18 mM of the concentration of Fe:*; 0.01 g/L of TiO; dose more than 80 ° dye u as remmed in 30 mmutes and the reaction rate constant was approximately 0.0517 Kevu-orils: Ti()\ Rcaríivt’ tìlnc 161: Fcnion ran Iion cho thấy rằim kha nãrm xúc tác cua kim loại cho trinh phân lniy phàm nlniộm khác Tronc sỏ lon kim loại kliao sát l-e' ion cho hiệu qua xúc tác cao hon ca Với nhữrm ion lại hiệu qua trình tự tĩiám dần tirơniỉ ínm Cu; > Fc ■ (troníi Mohr) ' M ir XU' ly sãp \èp theo Những kêt qua nghiên cứu na\ đ ợ c m inh ch ứ n g qua g ia m dần giá trị sỏ tôc độ phan ứng lu 11lì 0 0.04 _ 0.035 -= 0 'ẵ 0.025 0.02 c - - 0 0.01 0.005 - M 11(11 M o rh &it ( I I ) D ô ĩi l m I I i M in íai s n n la i M ang an ilh s iu it a l L o il M IC tá c Hlllll i n í v/(/i loitỉ , 11,1 ỉ / ì l l l l Ị i i h l u r Q - Ị Ị Ị , C 1U lù! f Hvdrogcnperoxide in highlv saline aqueous medium Branhcui Joarnal (>f Che/nua/ En^ìììccnn^ Voi 23, No 03 pp 341 - 349 (2006) [4] Adel Al-kdasl, Azni Idris, Katayon Saed Chuah I cong Guan Trcatment of tcxtile vvastevvater by Advanced oxidation procosses - a revieu Global Sest: tlìcInt / \ ol