Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm hoạt tính bằng quá trình quang xúc tác dị thể tio2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CAO THỊ THÚY NGA NGHIÊN CỨU XỬ LÝ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH BẰNG Q TRÌNH QUANG XÚC TÁC DỊ THỂ TiO2/SiO2 CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ NGÀNH : 608506 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Đặng Viết Hùng Cán chấm nhận xét 1: PGS TS Phan Đình Tuấn Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Thế Vinh Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày 30 tháng 12 năm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: CAO THỊ THÚY NGA Ngày, tháng, năm sinh: 22/11/1983 Giới tính: Nơi sinh: Nữ Quảng Ngãi Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường MSHV: 02506583 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm trình quang xúc tác dị thể TiO2/SiO2 II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Đánh giá ảnh hưởng số yếu tố trình điều chế đến đặc tính cấu trúc vật liệu xúc tác TiO2/SiO2 Đánh giá khả xử lý số thuốc nhuộm hoạt tính q trình quang xúc tác vật liệu điều chế III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/02/2008 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 10/12/2008 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Đặng Viết Hùng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm 2008 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH i LỜI CẢM ƠN Đối với tôi, ngày tháng học tập Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh khoảng thời gian khó quên đời Đây nơi đưa đến với tri thức khoa học khơi dậy tơi lịng đam mê khoa học Để hồn thành luận văn này, tơi nhận giúp đỡ nhiều từ gia đình, thầy cơ, bạn bè người xung quanh Đó người bạn đồng hành thiếu suốt chặng đường qua sau Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Cô Khoa Môi trường Khoa Công nghệ Hóa học Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập thực thí nghiệm Đặc biệt tơi xin chân thành cảm ơn TS Đặng Viết Hùng, người tận tình hướng dẫn động viên nhiều trình thực đề tài Xin cảm ơn tập thể lớp Cao học Chun ngành Cơng nghệ Mơi trường Khóa 2006 tơi chia sẻ khó khăn, vướng mắc kiến thức chuyên môn sống Cảm ơn anh chị Phịng Thí nghiệm Cơng nghệ Mơi trường em sinh viên khóa 2004 giúp nhiều thời gian làm thí nghiệm Cuối cùng, tơi muốn gửi lịng biết ơn chân thành đến gia đình, người ln bên cạnh hỗ trợ suốt thời gian qua Chúc tất sức khỏe thành công! Tp HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2008 Cao Thị Thúy Nga ii TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, mẫu vật liệu xúc tác TiO2/SiO2 điều chế phương pháp tẩm chất mang Các đặc tính sản phẩm liên quan đến việc ứng dụng sản phẩm làm xúc tác q trình quang hóa diện tích bề mặt riêng, kích thước hạt, độ tinh thể… kiểm sốt thơng qua thơng số q trình điều chế nồng độ TiO2 nhiệt độ nung, Các tính chất phân tích phương pháp XRD, BET UV-Vis Kết nghiên cứu cho thấy sản phẩm 6TiO2/SiO2 nung 5000C có cấu trúc đơn pha anatase với độ tinh thể hóa cao, kích thước tinh thể khoảng 8,75 nm diện tích bề mặt riêng 194,52 m2/g có hoạt tính quang xúc tác cao Trên sở mẫu vật liệu điều chế được, tiến hành nghiên cứu trình quang xúc tác phân hủy số thuốc nhuộm hoạt tính C.I Reactive Black C.I Reactive Blue đại diện cho lớp thuốc nhuộm hoạt tính họ azo họ anthraquinone họ lớn lớp thuốc nhuộm hoạt tính Các thí nghiệm nghiên cứu cách có hệ thống bao gồm nghiên cứu động học trình ảnh hưởng thông số vận hành đến hiệu trình quang xúc tác hàm lượng xúc tác, nồng độ thuốc nhuộm, pH ban đầu, thành phần anion vơ tác nhân oxy hóa Kết nghiên cứu đề tài cho thấy sở vật liệu xúc tác điều chế được, q trình quang xúc tác xử lý hiệu thuốc nhuộm hoạt tính có triển vọng ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm iii ABSTRACT Nanosized powders of silica gel-supported TiO2 were prepared by impregnation method The properties of prepared catalyst concerning with photocatalytic applications such as specific surface area, particle size, crystallinity… were controlled by concentration of TiO2 and the calcination temperature in prepared process and were characterzied by XRD, BET and UV-Vis spectra Among the prepared powders, the sample of 6-TiO2/SiO2 calcined at 5000C with pure anatase, crystallite size of 8,75 nm and specific surface area of 194 m2/g was shown to have the highest photocatalytic activity The prepared catalyst was used for photocatalytic degradation of commercial reactive dyes such as C.I Reactive Black and C.I Reactive Blue representing for azo dye and anthraquinone dye families of reactive dye class The effects of catalyst loading, intial concentration of the reactive dyes, pH, inorganic anions and oxiding agents were investigated The experimental data followed LangmuirHinshewood rate form and the kinetic parameters were obtained This results showed that photocatalytic process with 6-TiO2/SiO2 photocatalyst under UV-A and sunlight irradiation can degradate effectively reactive dyes So there is prospect of utilization of this technology in dyeing wastewater treatment iv MỤC LỤC Lời cảm ơn Tóm tắt Abstract Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình i ii iii iv ix x CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1.SỰ CẦN THIẾT THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.2.MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.3.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4.1.Phương pháp hồi cứu 1.4.2.Phương pháp thực nghiệm phân tích 1.4.3.Phương pháp nghiên cứu mơ hình 1.4.4.Phương pháp xử lý số liệu 1.5.TÍNH MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU 1.5.1.Tính đề tài 1.5.2.Ý nghĩa khoa học đề tài 1.5.3.Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 2.1.KHÁI QUÁT VỀ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH 2.1.1.Thuốc nhuộm hoạt tính 2.1.2.Kỹ thuật nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính 2.2.TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH 10 2.2.1.Hiện trạng sản xuất sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính 10 2.2.2.Vấn đề thải bỏ thuốc nhuộm hoạt tính vào mơi trường 11 2.2.3.Tác động mơi trường thuốc nhuộm hoạt tính 13 2.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 14 2.3.1.Phương pháp sinh học 14 2.3.2.Phương pháp hóa lý 15 2.3.2.1.Phương pháp keo tụ 15 2.3.2.2.Phương pháp hấp phụ 16 2.3.2.3.Phương pháp trao đổi ion 17 2.3.2.4.Phương pháp lọc màng 17 2.3.3.Phương pháp hóa học 17 2.3.3.1.Phương pháp điện phân 17 2.3.3.2.Phương pháp oxy hóa ozon 18 2.3.3.3.Phương pháp oxy hóa Fenton 18 2.3.3.4.Phương pháp oxy hóa khơng khí ướt 19 v 2.3.3.5.Phương pháp quang hóa 19 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC DỊ THỂ TRÊN TiO2 22 3.1.GIỚI THIỆU VỀ Q TRÌNH OXY HĨA NÂNG CAO 22 3.2.NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC DỊ THỂ 24 3.2.1.Giới thiệu trình quang xúc tác dị thể 24 3.2.2.Nguồn lượng trình quang xúc tác .25 3.2.3.Cơ chế phản ứng quang xúc tác dị thể 26 3.2.3.1.Cơ chế phản ứng chung 26 3.2.3.2.Cơ chế phản ứng quang xúc tác oxy hóa thành phần phân tử thuốc nhuộm28 3.2.4.Cơ chế phản ứng oxy hóa cảm quang 29 3.2.5.Động học trình quang xúc tác 30 3.3.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC 32 3.3.1.Ảnh hưởng nồng độ chất ô nhiễm ban đầu 32 3.3.2.Ảnh hưởng hàm lượng chất xúc tác 32 3.3.3.Ảnh hưởng nhiệt độ pH dung dịch .33 3.3.4.Ảnh hưởng bước sóng cường độ xạ .33 3.3.5.Ảnh hưởng nồng độ oxy 34 3.3.6.Ảnh hưởng anion 35 3.3.7.Ảnh hưởng trình hấp phụ 35 3.4.KHÁI QUÁT VỀ VẬT LIỆU XÚC TÁC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CỦA XÚC TÁC 35 3.4.1.Vật liệu xúc tác quang 35 3.4.2.Chất mang xúc tác 38 3.4.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác 41 3.4.3.1.Ảnh hưởng yếu tố kích thước hạt 41 3.4.3.2.Ảnh hưởng yếu tố độ tinh thể hóa 41 3.4.3.3.Ảnh hưởng diện tích bề mặt 41 3.4.3.4.Ảnh hưởng yếu tố thành phần pha tinh thể 42 3.5.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU XÚC TÁC .42 3.5.1.Phương pháp sol-gel .42 3.5.2.Phương pháp tẩm chất mang 43 3.5.3.Phương pháp kết tủa 44 3.5.4.Phương pháp lắng đọng pha hóa học (CVD) 44 3.6.NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC 44 3.6.1.Giảm thiểu tái hợp cặp e-/h+ 44 3.6.2.Loại bỏ chất tìm diệt gốcOH 45 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46 4.1.THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC TiO2/SiO2 46 4.1.1.Hóa chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm 46 4.1.1.1.Hóa chất 46 4.1.1.2.Thiết bị dụng cụ 46 4.1.2.Quy trình thí nghiệm .46 4.1.2.1.Thí nghiệm điều chế mẫu xúc tác đơn lớp phủ .46 vi 4.1.2.2.Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung trình điều chế 48 4.1.2.3.Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng hàm lượng TiO2 vật liệu 48 4.2.THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH CỦA VẬT LIỆU XÚC TÁC 48 4.2.1.Hóa chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm 48 4.2.1.1.Hóa chất 48 4.2.1.2.Thiết bị dụng cụ 48 4.2.2.Mơ hình thí nghiệm 49 4.2.3.Quy trình thí nghiệm .50 4.3.THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG XÚC TÁC .50 4.4.THÍ NGHIỆM XỬ LÝ THUỐC NHUỘM .51 4.4.1.Hóa chất, thiết bị dụng cụ thí nghiệm 51 4.4.1.1.Hóa chất 51 4.4.1.2.Thiết bị dụng cụ 52 4.4.2.Quy trình thí nghiệm .53 4.4.2.1.Quy trình chuẩn bị lấy mẫu phân tích 53 4.4.2.2.Thí nghiệm cân hấp phụ 53 4.4.2.3.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng pH ban đầu 53 4.4.2.4.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng hàm lượng chất xúc tác 54 4.4.2.5.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nồng độ dung dịch phản ứng 54 4.4.2.6.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng anion vô 54 4.4.2.7.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng chất oxy hóa 54 4.4.2.8.Thí nghiệm đánh giá khả xử lý thuốc nhuộm điều kiện ánh sáng mặt trời 55 4.5.PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 55 4.5.1.Phương pháp phân tích tính chất vật liệu xúc tác 55 4.5.1.1.Phương pháp đánh giá hàm lượng TiO2 vật liệu 55 4.5.1.2.Phương pháp xác định pha cấu trúc tinh thể 56 4.5.1.3.Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng 57 4.5.1.4.Phương pháp xác định nhóm chức 58 4.5.1.5.Phương pháp xác định phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis .59 4.5.1.6.Phương pháp xác định điểm đẳng điện 60 4.5.2.Phương pháp phân tích thơng số dung dịch thuốc nhuộm 60 4.5.2.1.Phương pháp phân tích hàm lượng thuốc nhuộm dung dịch 60 4.5.2.2.Phân tích độ màu 63 4.5.2.3.Phân tích hàm lượng COD 63 4.5.2.4.Phân tích hàm lượng BOD 64 4.5.2.5.Phân tích hàm lượng TOC 64 4.5.2.6.Phương pháp quang phổ UV - Vis 65 4.5.2.7.Khả phân hủy sinh học chất hữu .65 4.5.2.8.Phương pháp xác định nồng độ ozon 65 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .67 5.1.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHẾ .67 5.1.1 Ảnh hưởng hàm lượng TiO2 67 5.1.1.1.Ảnh hưởng lên diện tích bề mặt riêng 67 5.1.1.2.Ảnh hưởng lên độ tinh thể hóa .68 5.1.1.3.Ảnh hưởng lên kích thước hạt 68 vii 5.1.1.4.Ảnh hưởng lên phổ hấp thu ánh sáng UV-Vis lượng vùng cấm .69 5.1.1.5.Ảnh hưởng lên phổ hấp thu hồng ngoại FT-IR .70 5.1.1.6.Ảnh hưởng lên điểm đẳng điện 71 5.1.2.Ảnh hưởng nhiệt độ nung 71 5.1.2.1.Ảnh hưởng lên diện tích bề mặt riêng 72 5.1.2.2.Ảnh hưởng lên độ tinh thể hóa .73 5.2.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH CỦA VẬT LIỆU XÚC TÁC 75 5.2.1 Đánh giá khả hấp phụ thuốc nhuộm mẫu vật liệu điều chế .75 5.2.2.Đánh giá khả phân hủy thuốc nhuộm mẫu vật liệu điều chế 77 5.3.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG XÚC TÁC .79 5.4.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XỬ LÝ THUỐC NHUỘM .80 5.4.1.Thí nghiệm cân hấp phụ 80 5.4.1.1.Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ 80 5.4.1.2.Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến trình hấp phụ .82 5.4.2.Thí nghiệm quang hóa 83 5.4.2.1.Thí nghiệm ảnh hưởng hàm lượng chất xúc tác 83 5.4.2.2.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng pH ban đầu .87 5.4.2.3.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng nồng độ dung dịch phản ứng 91 5.4.3.Động học trình phản ứng 95 5.4.3.1.Động học trình khử màu 95 5.4.3.2.Động học q trình khống hóa 99 5.4.3.3.Sự thay đổi pH dung dịch phản ứng quang hóa 102 5.4.3.4.Sự thay đổi khả phân hủy sinh học dung dịch thuốc nhuộm 103 5.4.4.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng anion vô 104 5.4.5.Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng chất oxy hóa 108 5.4.5.1.Ảnh hưởng chất nhận điện tử 108 5.4.5.2.Ảnh hưởng H2O2 108 5.4.5.3.Ảnh hưởng K2S2O8 113 5.4.5.4.Ảnh hưởng ozon 118 5.4.6.Thí nghiệm xử lý thuốc nhuộm điều kiện ánh sáng mặt trời 122 5.5.ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI CỦA QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 125 5.5.1.Tính khả thi trình quang xúc tác 125 5.5.2.Ứng dụng trình quang xúc tác xử lý nước thải dệt nhuộm 125 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 PHỤ LỤC ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ THUỐC NHUỘM ĐẾN QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM Bảng 7.1 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến hiệu xử lý màu dung dịch RB5 TPU, phút 30 60 90 120 150 180 210 240 Nồng độ dung dịch thuốc nhuộm, mg/l 30 40 50 60 100 10 20 E, % E, % E, % E, % E, % E, % 0.0000 3.8110 55.0915 67.7744 79.2988 85.8841 91.3720 93.9634 96.3415 0.0000 3.7500 51.8598 68.1707 76.2957 83.5976 87.9878 91.8293 94.9695 0.0000 3.5264 50.9248 64.6545 73.5163 80.0000 85.4878 88.8618 92.6321 0.0000 3.2774 47.5229 63.9329 73.5290 80.7622 85.5335 89.8247 90.8994 0.0000 3.1627 47.9816 60.4198 69.5572 77.0960 82.7315 86.6590 88.9017 0.0000 2.9472 36.2246 52.1240 63.3384 71.2195 77.1138 82.2053 84.3343 150 200 E, % E, % E, % 0.0000 1.7564 15.1711 24.0929 32.3999 39.0874 44.4143 50.6392 53.7167 0.0000 0.9654 13.4573 20.5000 28.0488 34.9329 39.0671 44.2215 45.8557 0.0000 0.2622 9.2957 14.1890 20.1646 25.7226 29.8933 34.8277 38.8186 Bảng 7.2 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến hiệu xử lý màu dung dịch RB2 TPU, phút 30 60 90 120 150 180 210 240 Nồng độ dung dịch thuốc nhuộm, mg/l 30 40 50 60 100 10 20 E, % E, % E, % E, % E, % E, % 0.0000 2.7094 42.4631 59.5567 71.3300 77.6355 84.3842 88.1281 92.2660 0.0000 2.5369 38.5714 51.3793 62.7094 72.0443 77.6601 83.3005 88.8916 0.0000 2.3481 29.9343 47.1100 57.8325 67.4056 76.2397 81.5928 84.8440 0.0000 2.0936 28.3990 44.7906 55.9729 63.4975 69.3966 74.9138 77.1429 0.0000 1.3300 25.8621 35.7537 45.3005 54.3448 60.7488 68.1576 72.5714 0.0000 0.6704 20.9614 32.0226 42.3479 49.7956 56.9572 61.8460 63.8326 150 200 E, % E, % E, % 0.0000 0.4926 8.6355 13.4778 18.9606 22.3054 26.9901 31.1675 34.3498 0.0000 0.3153 4.3514 7.5402 10.5189 12.4368 15.2250 17.0706 21.0279 0.0000 0.1576 3.9286 6.1059 8.5419 10.4754 12.2586 13.5345 14.3227 Bảng 7.3 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến hiệu xử lý COD dung dịch RB5 10 Thời gian COD E, % 9.28 0.00 30 9.12 1.72 60 8.26 10.99 90 7.44 19.83 120 6.74 27.37 150 5.02 45.91 180 3.81 58.94 210 2.27 75.54 240 1.75 81.14 20 COD E, % 17.57 0.00 17.33 1.37 15.94 9.28 14.42 17.93 13.51 23.11 11.97 31.87 10.26 41.61 8.32 52.65 6.41 63.52 30 COD E, % 23.58 0.00 23.34 1.02 21.61 8.35 20.05 14.97 18.64 20.95 16.52 29.94 14.35 39.14 13.41 43.13 10.05 57.38 40 COD E, % 31.14 0.00 30.85 0.93 28.74 7.71 26.23 15.77 24.02 22.86 22.61 27.39 20.54 34.04 18.12 41.81 16.44 47.21 50 COD E, % 37.54 0.00 37.42 0.32 36.25 3.44 34.81 7.27 33.56 10.60 31.92 14.97 30.34 19.18 28.52 24.03 26.36 29.78 60 COD E, % 43.71 0.00 43.42 0.66 41.32 5.47 40.12 8.21 38.86 11.10 37.27 14.73 35.54 18.69 33.71 22.88 32.05 26.68 100 COD E, % 72.95 0.00 72.52 0.59 70.65 3.15 68.44 6.18 67.83 7.02 64.02 12.24 62.27 14.64 59.12 18.96 57.41 21.30 150 COD E, % 111.27 0.00 110.89 0.34 108.45 2.53 107.26 3.60 106.72 4.09 103.01 7.42 99.64 10.45 95.86 13.85 92.62 16.76 200 COD E, % 147.70 0.00 147.53 0.12 146.21 1.01 144.74 2.00 143.11 3.11 140.34 4.98 136.20 7.79 132.52 10.28 128.47 13.02 Bảng 7.4 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến hiệu xử lý COD dung dịch RB2 Thời gian 30 60 90 120 150 180 210 10 COD E, % 14.71 0.00 14.27 2.99 12.55 14.68 11.64 20.87 10.52 28.48 9.65 34.40 8.32 43.44 6.64 54.86 20 COD E, % 26.24 0.00 25.61 2.40 23.34 11.05 21.12 19.51 20.67 21.23 18.24 30.49 15.65 40.36 13.42 48.86 30 COD E, % 37.15 0.00 36.45 1.88 33.68 9.34 32.21 13.30 30.27 18.52 28.43 23.47 25.17 32.25 23.05 37.95 40 COD E, % 48.82 0.00 48.12 1.43 45.51 6.78 44.32 9.22 42.67 12.60 40.15 17.76 36.42 25.40 33.11 32.18 50 COD E, % 62.25 0.00 61.74 0.82 59.52 4.39 58.41 6.17 57.25 8.03 55.41 10.99 52.64 15.44 49.05 21.20 60 COD E, % 76.23 0.00 75.97 0.34 73.56 3.50 72.74 4.58 71.72 5.92 71.01 6.85 68.65 9.94 65.83 13.64 100 COD E, % 127.15 0.00 127.00 0.12 124.41 2.15 122.25 3.85 120.64 5.12 119.24 6.22 117.44 7.64 113.83 10.48 150 COD E, % 191.75 0.00 191.55 0.10 189.24 1.31 187.25 2.35 186.41 2.78 184.36 3.85 180.29 5.98 176.86 7.77 200 COD E, % 256.41 0.00 256.35 0.02 255.41 0.39 253.44 1.16 251.37 1.97 250.37 2.36 248.62 3.04 242.53 5.41 PHỤ LỤC ĐỘNG HỌC Q TRÌNH KHỐNG HĨA CÁC DUNG DỊCH THUỐC NHUỘM Thời gian , phút 30 150 270 390 510 600 TOC 16.45 16.25 13.72 7.94 2.53 0.65 0.55 RB5 rTOC, 1/phút BOD5 BOD5/COD 0.00 17.21 0.39 0.04 16.94 0.40 0.11 16.46 0.48 0.19 10.12 0.54 0.22 3.72 0.71 0.19 0.76 0.71 0.16 0.51 0.76 TOC 28.87 28.67 26.52 19.65 13.42 6.04 4.16 RB2 rTOC, 1/phút BOD5 BOD5/COD 0.00 27.52 0.36 0.02 30.52 0.41 0.05 29.02 0.45 0.12 27.42 0.53 0.14 18.24 0.56 0.16 8.42 0.58 0.14 5.04 0.61 PHỤ LỤC ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ANION ĐẾN QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM Bảng 9.1 Ảnh hưởng anion đến hiệu xử lý màu dung dịch RB5 Thời gian 30 60 90 120 150 180 210 240 0.00 1.43 19.94 29.35 39.78 47.34 55.71 61.31 65.86 SO4210 0.00 0.85 13.95 24.85 31.31 37.52 42.02 47.77 51.96 15 0.00 0.30 11.18 17.92 23.91 28.61 34.03 38.79 42.53 0.00 1.81 9.29 14.91 21.98 28.06 31.53 34.51 37.59 CO3210 0.00 1.14 4.49 8.84 13.51 17.05 20.57 23.46 26.04 15 0.00 0.74 4.26 7.70 10.65 13.50 15.73 18.46 21.03 0.00 2.02 13.33 20.21 27.54 34.84 41.31 46.44 51.98 HCO310 0.00 1.72 11.36 18.67 24.72 30.42 35.24 39.94 44.00 15 0.00 1.24 8.36 13.91 19.46 24.95 29.26 33.33 34.68 0.00 2.46 14.42 22.69 31.61 37.60 42.92 45.85 48.90 NO310 0.00 2.10 10.76 16.45 23.40 29.16 33.66 37.07 40.43 15 0.00 1.54 5.79 10.45 15.22 19.75 24.05 27.52 29.94 0.00 2.14 9.13 15.35 21.68 27.99 33.20 37.26 40.29 Cl10 0.00 1.84 7.06 12.69 17.67 22.34 26.06 30.56 33.81 15 0.00 1.42 4.80 9.22 13.12 17.52 21.18 23.47 25.11 Bảng 9.2 Ảnh hưởng anion đến hiệu xử lý màu dung dịch RB2 Thời gian 30 60 90 120 150 180 210 240 0.00 0.27 12.88 22.30 30.09 37.34 42.63 47.56 50.60 SO4210 0.00 0.16 8.98 16.78 22.18 27.26 32.88 36.40 39.27 15 0.00 0.08 7.79 12.91 17.63 22.75 25.74 30.13 32.63 0.00 0.34 4.74 7.25 9.63 12.88 16.01 18.17 20.85 CO3210 0.00 0.20 4.38 6.47 9.07 10.69 12.27 14.05 15.27 15 0.00 0.12 3.20 4.80 6.12 7.43 8.57 9.69 10.45 0.00 0.43 9.61 15.22 22.08 25.90 30.90 35.14 40.79 HCO310 0.00 0.28 8.13 12.00 16.24 19.93 24.42 29.31 32.73 15 0.00 0.18 4.89 8.09 12.11 15.23 18.07 20.53 23.63 0.00 0.51 7.16 11.36 14.87 17.67 21.13 26.04 29.82 NO310 0.00 0.39 4.42 6.94 10.06 11.84 14.55 17.72 20.18 15 0.00 0.22 4.02 6.91 8.83 10.70 12.49 13.57 14.54 0.00 0.60 8.09 12.96 17.72 22.80 26.99 31.69 35.72 Cl10 0.00 0.53 7.24 9.81 13.46 16.33 19.54 23.59 27.86 15 0.00 0.40 5.13 7.91 9.47 12.50 14.59 16.33 20.60 PHỤ LỤC 10 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT OXY HĨA ĐẾN Q TRÌNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM Bảng 10.1 Ảnh hưởng K2S208 đến thay đổi nồng độ dung dịch RB5 TPU, phút 30 60 90 120 150 180 210 240 Ct (Abs) 1.9680 1.9100 1.2551 0.9422 0.7215 0.5664 0.4504 0.3502 0.3083 0.5 Ct/Co Ct (Abs) 1.0000 0.9705 0.6378 0.4788 0.3666 0.2878 0.2289 0.1779 0.1567 1.9680 1.9043 1.2074 0.8991 0.6784 0.5112 0.3955 0.2897 0.2041 Lượng K2S208, mM Ct/Co Ct (Abs) 1.0000 0.9676 0.6135 0.4569 0.3447 0.2598 0.2010 0.1472 0.1037 1.9680 1.8845 1.1253 0.8291 0.6330 0.4723 0.3593 0.2456 0.1592 Ct/Co Ct (Abs) 1.0000 0.9576 0.5718 0.4213 0.3216 0.2400 0.1826 0.1248 0.0809 1.9680 1.8512 0.8790 0.5409 0.3818 0.2294 0.1081 0.0760 0.0497 10 Ct/Co Ct (Abs) 1.0000 0.9407 0.4466 0.2748 0.1940 0.1166 0.0549 0.0386 0.0253 1.9680 1.8089 0.3310 0.1348 0.0536 0.0241 0.0104 0.0035 0.0009 15 Ct/Co Ct (Abs) 1.0000 0.9192 0.1682 0.0685 0.0272 0.0122 0.0053 0.0018 0.0005 1.9680 1.7523 0.2861 0.1012 0.0421 0.0106 0.0057 0.0012 0.0005 20 Ct/Co Ct (Abs) Ct/Co 1.0000 0.8904 0.1454 0.0514 0.0214 0.0054 0.0029 0.0006 0.0003 1.9680 1.7156 0.1781 0.0453 0.0176 0.0048 0.0015 0.0007 0.0003 1.0000 0.8717 0.0905 0.0230 0.0089 0.0024 0.0008 0.0004 0.0002 Bảng 10.2 Ảnh hưởng K2S208 đến thay đổi nồng độ dung dịch RB2 TPU, phút 30 60 90 120 150 180 210 240 0.5 Lượng K2S208, mM 10 15 20 Ct (Abs) Ct/Co Ct (Abs) Ct/Co Ct (Abs) Ct/Co Ct (Abs) Ct/Co Ct (Abs) Ct/Co Ct (Abs) Ct/Co Ct (Abs) Ct/Co 1.2232 1.2150 0.9668 0.8315 0.7052 0.6141 0.5265 0.4667 0.4424 1.0000 0.9933 0.7904 0.6798 0.5765 0.5020 0.4304 0.3815 0.3617 1.2232 1.2023 0.9021 0.7645 0.6223 0.5341 0.4546 0.4037 0.3552 1.0000 0.9829 0.7375 0.6250 0.5087 0.4366 0.3716 0.3300 0.2904 1.2232 1.1945 0.8520 0.6764 0.5596 0.4823 0.3964 0.3242 0.2656 1.0000 0.9765 0.6965 0.5530 0.4575 0.3943 0.3241 0.2650 0.2171 1.2232 1.1794 0.7058 0.5032 0.3587 0.2712 0.2041 0.1305 0.0823 1.0000 0.9642 0.5770 0.4114 0.2932 0.2217 0.1669 0.1067 0.0673 1.2232 1.1625 0.4456 0.2612 0.1625 0.0916 0.0574 0.0337 0.0185 1.0000 0.9504 0.3643 0.2135 0.1328 0.0749 0.0469 0.0276 0.0151 1.2232 1.1508 0.4422 0.2476 0.1320 0.0819 0.0474 0.0257 0.0106 1.0000 0.9408 0.3615 0.2024 0.1079 0.0670 0.0388 0.0210 0.0087 1.2232 1.1472 0.3837 0.1851 0.1115 0.0741 0.0363 0.0174 0.0092 1.0000 0.9379 0.3137 0.1513 0.0912 0.0606 0.0297 0.0142 0.0075 Bảng 10.3 Ảnh hưởng H2O2 đến thay đổi nồng độ dung dịch RB5 TPU, phút 30 60 90 120 150 180 210 240 Lượng H2O2, mg/l Ct 1.9680 1.9100 1.2551 0.9422 0.7215 0.5664 0.4504 0.3502 0.3083 50 Ct/Co 1.00 0.97 0.64 0.48 0.37 0.29 0.23 0.18 0.16 Ct 1.9680 1.9024 1.2367 0.8946 0.6748 0.4856 0.3775 0.2741 0.1743 Ct/Co 1.00 0.97 0.63 0.45 0.34 0.25 0.19 0.14 0.09 100 Ct/Co Ct 1.9680 1.00 1.8965 0.96 1.1600 0.59 0.8024 0.41 0.5325 0.27 0.3314 0.17 0.2409 0.12 0.1652 0.08 0.1013 0.05 150 Ct/Co Ct 1.9680 1.00 1.8942 0.96 1.1252 0.57 0.7402 0.38 0.4441 0.23 0.3124 0.16 0.2125 0.11 0.1324 0.07 0.0785 0.04 200 Ct/Co Ct 1.9680 1.00 1.8927 0.96 1.0547 0.54 0.6078 0.31 0.3723 0.19 0.2356 0.12 0.1443 0.07 0.0961 0.05 0.0447 0.02 300 Ct/Co Ct 1.9680 1.00 1.8924 0.96 0.8210 0.42 0.3105 0.16 0.1577 0.08 0.0815 0.04 0.0418 0.02 0.0224 0.01 0.0101 0.01 400 Ct/Co Ct 1.9680 1.00 1.8924 0.96 0.7723 0.39 0.2819 0.14 0.1445 0.07 0.0756 0.04 0.0373 0.02 0.0216 0.01 0.0077 0.00 500 Ct/Co Ct 1.9680 1.00 1.8925 0.96 0.9715 0.49 0.4578 0.23 0.2523 0.13 0.1456 0.07 0.0943 0.05 0.0611 0.03 0.0201 0.01 600 Ct/Co Ct 1.9680 1.00 1.8927 0.96 1.0747 0.55 0.6255 0.32 0.3830 0.19 0.2199 0.11 0.1534 0.08 0.0961 0.05 0.0547 0.03 Bảng 10.4 Ảnh hưởng H2O2 đến thay đổi nồng độ dung dịch RB2 TPU, phút 30 60 90 120 150 180 210 240 Lượng H2O2, mg/l Ct 1.2232 1.2150 0.9668 0.8315 0.7052 0.6141 0.5265 0.4667 0.4424 50 Ct/Co 1.00 0.99 0.79 0.68 0.58 0.50 0.43 0.38 0.36 Ct 1.2232 1.2078 0.8763 0.7046 0.5848 0.4556 0.3775 0.3041 0.2243 Ct/Co 1.00 0.99 0.72 0.58 0.48 0.37 0.31 0.25 0.18 100 Ct/Co Ct 1.2232 1.00 1.2034 0.98 0.7847 0.64 0.5864 0.48 0.4425 0.36 0.3214 0.26 0.2609 0.21 0.1952 0.16 0.1513 0.12 150 Ct/Co Ct 1.2232 1.00 1.1975 0.98 0.7548 0.62 0.5263 0.43 0.3741 0.31 0.2683 0.22 0.2034 0.17 0.1747 0.14 0.1361 0.11 200 Ct/Co Ct 1.2232 1.00 1.1964 0.98 0.6847 0.56 0.4712 0.39 0.3525 0.29 0.2587 0.21 0.2064 0.17 0.1475 0.12 0.1141 0.09 300 Ct/Co Ct 1.2232 1.00 1.1955 0.98 0.6472 0.53 0.4701 0.38 0.3465 0.28 0.2484 0.20 0.1793 0.15 0.1322 0.11 0.0947 0.08 400 Ct/Co Ct 1.2232 1.00 1.1945 0.98 0.6061 0.50 0.4056 0.33 0.3147 0.26 0.2264 0.19 0.1753 0.14 0.1142 0.09 0.0887 0.07 500 Ct/Co Ct 1.2232 1.00 1.1923 0.97 0.5964 0.49 0.4281 0.35 0.3026 0.25 0.2157 0.18 0.1489 0.12 0.1032 0.08 0.0764 0.06 600 Ct/Co Ct 1.2232 1.00 1.1910 0.97 0.5593 0.46 0.3974 0.32 0.2851 0.23 0.1952 0.16 0.1347 0.11 0.0914 0.07 0.0644 0.05 Bảng 10.5 Ảnh hưởng O3 đến hiệu xử lý màu dung dịch thuốc nhuộm Thời gian, phút 10 20 30 45 60 Lưu lượng ozon, l/ phút RB5 0,2 0.00 26.13 46.02 62.35 78.54 87.19 0,3 0.00 38.68 64.11 76.01 88.96 92.12 RB2 0,4 0.00 41.74 70.69 87.13 95.03 97.84 0,5 0.00 47.98 83.51 94.55 98.88 99.73 0,2 0.00 9.76 40.95 55.77 71.19 79.39 0,3 0.00 16.36 39.00 57.24 75.69 85.90 0,4 0.00 31.61 50.60 72.85 86.40 94.40 0,5 0.00 36.36 73.34 85.42 92.40 97.45 Bảng 10.6 Hiệu xử lý COD trình UV/TiO2/H2O2 UV/TiO2/K2S2O8 Thời gian 30 60 90 120 150 180 210 240 UV/TiO2/H2O2 RB5 COD E% 43.71 0.00 40.42 7.53 38.32 12.33 36.52 16.45 32.86 24.82 29.27 33.04 24.54 43.86 19.71 54.91 15.55 64.42 RB2 COD E% 76.23 0.00 73.97 2.96 69.56 8.75 66.74 12.45 63.72 16.41 60.01 21.28 56.65 25.69 42.83 43.81 47.51 37.68 UV/TiO2/K2S2O8 RB5 COD E% 43.71 0.00 40.12 8.21 35.32 19.19 30.52 30.18 26.86 38.55 22.27 49.05 19.54 55.30 15.71 64.06 11.05 74.72 RB2 COD 76.23 73.97 69.56 64.74 60.72 55.01 49.65 42.83 42.31 E% 0.00 2.96 8.75 15.07 20.35 27.84 34.87 43.81 44.50 Bảng 10.7 Hiệu xử lý COD trình UV/TiO2/O3 Thời gian, phút 10 20 30 45 60 UV/TiO2/03 RB5 COD 43.71 40.42 37.32 33.52 28.86 22.27 RB2 E% 0.00 7.53 14.62 23.31 33.97 49.05 COD 76.23 73.12 67.32 58.52 50.86 46.27 E% 0.00 4.08 11.69 23.23 33.28 39.30 PHỤ LỤC 11 QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM DƯỚI ĐIỀU KIỆN ÁNH SÁNG MẶT TRỜI Thời gian, phút 30 60 90 120 150 180 210 240 Cường độ xạ ánh sáng mặt trời 28 klux 50 klux 85 klux RB5 RB2 RB5 RB2 RB5 RB2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.95 0.67 2.95 0.67 2.95 0.67 54.35 26.56 60.15 37.19 69.26 48.90 73.37 42.44 80.96 57.15 89.73 75.30 84.63 54.83 91.34 71.18 97.73 85.68 90.61 65.28 98.50 83.27 99.76 93.59 95.24 73.72 99.82 90.71 99.95 98.66 97.25 80.13 99.95 93.12 99.99 99.39 99.99 84.27 100.00 95.63 100.00 99.94 UVA - 0,65 klux RB5 0.00 2.95 36.22 52.12 63.34 71.22 77.11 82.21 84.33 RB2 0.00 0.67 20.96 32.02 42.35 49.80 56.96 61.85 63.83 ... NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC DỊ THỂ 3.2.1 Giới thiệu trình quang xúc tác dị thể Quá trình quang xúc tác dị thể trình sử dụng xạ ánh sáng có bước sóng ngắn (UV) kích thích lên chất xúc tác. .. ? ?Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm hoạt tính q trình quang xúc tác dị thể TiO2/ SiO2” 1.2 - MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác TiO2/ SiO2 đánh giá ảnh hưởng số yếu tố q trình. .. việc nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác có hoạt tính quang hóa cao để ứng dụng xử lý chất ô nhiễm môi trường điều cần thiết Kết nghiên cứu trình quang xúc tác để xử lý số thuốc nhuộm hoạt tính