Nghiên cứu quá trình Fenton xử lý nước thải
Industrial University of Ho Chi Minh City Faculty of Chemical Engineering SEMINAR Process Safety and Environmental Protection, 2016 COMPARISON OF FENTON AND ELECTRO-FENTON PROCESSES FOR OXIDATION OF PHENOL Dilek Gϋmϋs, Feryal Akbal Reporter: Group Phung Minh Tan Tran Thanh Phuc Vo Thi Hoai Nguyen Tran Thi Quynh Mai Reported Date: April 15, 2018 Inorganic compounds syntheses by electrochemistry method Nội dung • • • • Giới thiệu Phương pháp Kết thảo luận Kết luận GIỚI THIỆU Phenol GIỚI THIỆU Phenol GIỚI THIỆU Fenton cổ điển Cơ chế trình Fenton • 2+ 3+ • − Fe + H2O2 → Fe + HO + HO (1) 3+ 2+ • + Fe + H2O2 → Fe + HO2 + H (2) • • RH + HO → R + H2O • 3+ + 2+ R + Fe → R + Fe + − R + HO → R-OH OH (3) (4) (5) Fenton GIỚI THIỆU Fenton điện hóa loại Fenton điện hóa H2O2 Fe 2+ tạo cách phóng điện anot H2O2 thêm vào dd, Ở catot Fe 2+ Fe dung làm điện cực hy giải phóng oxi catot 2+ thêm vào, H2O2 hình thành phóng xạ oxi sinh catot Gốc hydroxyl tự tạo cách sử dụng tác nhân H 2O2 Fe phân; Fe 2+ tái sinh thơng qua qt khủ Fe 2+ bình điện 3+ GIỚI THIỆU Fenton thông thường Fenton điện hóa Fenton điện hóa PHƯƠNG PHÁP Parameters Experimental Value pH of solution 3–7 Current density (mA/cm²) 1- Conc of phenol (mg/L) 50 - 500 Conc of hydrogen peroxide (mg/L) - 1000 • Phenol: 250 mg/L Điện cực sắt • COD: 800 mg/L Máy khuấy từ • H2O2: 500 mg/L Nguồn điện • Độ dẫn điện: 1000 s/cm Nước thải • Khuấy phút 500 ml Mơ hình thí nghiệm PHƯƠNG PHÁP Fenton cổ điển Parameters Experimental Value Conc of Ferrous ion (mg/L) 15, 30, 45, 60 Conc of hydrogen peroxide (mg/L) 250, 500, 750, 1000 250 mg/L 15 mg/L Nồng độ Fe 500 ml 2+ Nồng độ 30 mg/L 45 mg/L H2O2 500 ml 500 mg/L 750 mg/L 1000 mg/L 60 mg/L • • • • H2O2: 500 mg/L Phenol: 250 mg/L pH = Khuấy phút • • • • 2+ Fe : 30 mg/L Phenol: 250 mg/L pH = Khuấy phút PHƯƠNG PHÁP Phương pháp phân tích • Phenol COD phân tích theo phương pháp chuẩn (APHA, 1995) • Phenol xác định 4-aminoantipyrine phương pháp quang phổ UV-VIS • COD xác định phương pháp hồi lưu • Mẫu COD phân tích thơng qua thermoreactor (NOVA 60) máy trắc quang (MERCK TR 620) • • Độ pH đo pH kế (InoLab WTW) Độ dẫn điện đo đồng hồ đo độ dẫn điện (JENWAY 4071) 10 RESULTS AND DISCUSSIONS Effect of Current density Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 4.703 kWh 0.263 kWh 1.472 kWh 0.088 kWh Ảnh hưởng mật độ dòng điện đến mức tiêu thụ lượng Ở giá trị mật độ dòng mA/cm ta hiệu phân hủy phenol COD tối ưu tiêu tốn lượng thấp 14 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Effect of initial pH 93.32% Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 65.0% 87.50% 62.50% Ảnh hưởng pH đến hiệu loại bỏ Phenol COD 15 RESULTS AND DISCUSSIONS Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Effect of initial pH 0.521 kWh 0.263 kWh 0.0.088 kWh 0.170 kWh Ảnh hưởng pH đến mức tiêu thụ lượng Ở pH=3 ta hiệu suất phân hủy phenol COD cao mức tiêu thụ lượng thấp 16 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Effect of Hydrogen peroxide conc 97.76% 93.75% Nồng độ H2O2 đóng vai trị quan trọng đến hiệu suất q trình Fenton điện hóa 18.96% 9.38% Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến phân hủy phenol loại bỏ COD Nồng độ H2O2 tăng, hiệu suất phân hủy phenol loại bỏ COD tăng 17 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Effect of Hydrogen peroxide conc 2.222 Nồng độ H2O2 đóng vai trị quan trọng 1.404 đến hiệu suất q trình Fenton điện 0.203 hóa 0.066 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến mức tiêu hao lượng cho trình loại bỏ phenol COD Nồng độ H2O2 tăng, mức tiêu hao lượng cho trình phân hủy phenol loại bỏ COD giảm 18 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Effect of Phenol conc 98.92% 68.63% N 92.9% • Nồng độ phenol tăng • Sự phân hủy phenol giảm • Sự loại bỏ COD giảm 60.94% P C Ảnh hưởng nồng độ phenol đến phân hủy phenol loại bỏ COD 19 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Effect of Phenol conc Nồng độ phenol tăng 0.360 0.456 0.153 Năng lượng tiêu thụ cho trình phân hủy phenol giảm 0.054 Năng lượng tiêu thụ cho Ảnh hưởng nồng độ phenol đến mức tiêu hao lượng cho trình loại trình loại bỏ COD giảm bỏ phenol COD 20 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Effect of ferrous conc Hiệu suất phân hủy (%) Nồng độ Fe Ảnh hưởng nồng độ ion Fe 2+ đến hiệu suất phân hủy Phenol loại bỏ COD 2+ (mg/L) Phenol COD 15.00 81.06 58.75 30.00 83.02 60.00 45.00 84.49 63.75 60.00 84.33 64.38 Hiệu suất phân hủy Phenol COD theo nồng độ Fe 2+ (H2O2:500 mg/L, pH: 3.0, t.gian pứ: phút) 21 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Effect of hydrogen peroxide conc Hiệu suất phân hủy (%) Nồng độ H2O2 (mg/L) Ảnh hưởng nồng độ ion H2O2 đến hiệu suất phân hủy Phenol loại bỏ COD (Fe 2+ : 30.0mg/L, pH: 3.0, t.gian pứ: phút) Phenol COD 250 74.35 55 500 83.02 60 750 83.92 60.63 1000 88.74 65.63 Hiệu suất phân hủy Phenol COD theo nồng độ H2O2 22 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Comparison of Electro-Fenton and Conventional-Fenton Process a 2+ 3+ • − Fe + H2O2 → Fe + HO + HO b Fe 3+ + H2O2 → Fe 2+ • + + HO2 + H c • • HO + H2O2 → HO2 + H2O d 2+ • 3+ − Fe + HO → Fe + HO 23 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Economic Evaluation 24 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Economic Evaluation 25 KẾT LUẬN • Optimum conditions for Electro-Fenton: – – – – – – Current density: mA/cm² pH :3 Concentration of hydrogen peroxide: 500 mg/L Concentration of initial phenol Conductivity : 250 mg/L : 1000 µs/cm Electrolysis time : → phenol degradation: 93%, COD removal: 87% • Optimum condition for Conventional-Fenton: – – Concentration of ferrous ion: 30 mg/L (based on Electro-Fenton) Concentration of hydrogen peroxide: 500 mg/L → phenol degradation: 83%, COD removal: 60% 26 KẾT LUẬN Comparison of Electro-Fenton and Conventional-Fenton Process External addition of Ferrous ion Conventional-Fenton Electro-Fenton Much essential No need Source of ferrous ion Scrap iron also OK Degradation efficiency of phenol at optimum conditions 83% 93% COD removal efficiency at optimum conditions 60% 87% Phenol: 1.337 Phenol: 1.003 COD: 1.850 COD: 0.334 Total operation cost Electro-Fenton is a promising and economical process for the treatment of phenol containing wastewater 27 4/15/2018 28 ... 1.404 đến hiệu suất q trình Fenton điện 0.203 hóa 0.066 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến mức tiêu hao lượng cho trình loại bỏ phenol COD Nồng độ H2O2 tăng, mức tiêu hao lượng cho trình phân hủy phenol... removal: 60% 26 KẾT LUẬN Comparison of Electro -Fenton and Conventional -Fenton Process External addition of Ferrous ion Conventional -Fenton Electro -Fenton Much essential No need Source of ferrous... H 2O2 Fe phân; Fe 2+ tái sinh thơng qua qt khủ Fe 2+ bình điện 3+ GIỚI THIỆU Fenton thơng thường Fenton điện hóa Fenton điện hóa PHƯƠNG PHÁP Parameters Experimental Value pH of solution 3–7 Current