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

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 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 luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THUỐC NHUỘM DƢ TRONG NƢỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THUỐC NHUỘM QUA MÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THUỐC NHUỘM DƢ TRONG NƢỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THUỐC NHUỘM QUA MÀNG Chun ngành : Hóa Mơi trƣờng Mã số 60 44 41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ DUNG HÀ NỘI, 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nƣớc thải dệt nhuộm phƣơng pháp xử lý 1.1.1 Công nghệ sản xuất nguồn phát sinh nước thải 1.1.2 Đặc trưng nước thải dệt nhuộm tác động đến môi trường 1.1.3 Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu xử lý nước thải dệt nhuộm 1.2 Giới thiệu màng lọc trình phân tách màng 1.2.1 Phân loại màng lọc 1.2.2 Module màng lọc 10 1.2.3 Mơ hình dịng qua module cách xếp hệ thống module 11 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 ảnh hưởng đến trình tách qua màng 17 1.2.8 Một số ứng dụng màng lọc 19 1.3 Biến 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 cứu 29 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 30 2.1.1 Hóa chất 30 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 31 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Đánh giá khả tách thuốc nhuộm màng 33 2.2.2 Xác định độ giảm suất lọc theo thời gian 34 2.2.3 Đánh giá độ bền màng môi trường pH khác 35 2.2.4 Đánh giá khả 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 CHƢƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ thuốc nhuộm 38 3.1.1 Xác định bước sóng hấp thụ cực đại dung dịch thuốc nhuộm 38 3.1.2 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ thuốc nhuộm 38 3.2 Khả tách loại thuốc nhuộm màng điều kiện khác 40 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm dung dịch 40 3.2.2 Ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch 41 3.2.3 Ảnh hưởng áp suất dòng qua module màng 42 3.2.4 Ảnh hưởng loại thuốc nhuộm 43 3.2.5 So sánh khả lọc thuốc nhuộm số loại màng khác 46 3.2.6 Đánh giá độ bền màng mơi trường có pH khác 47 3.2.7 Kết tách thuốc nhuộm số mẫu nước thải nhuộm thực tế 50 3.3 Khả giảm fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng 52 3.3.1 Làm màng phương pháp rửa 52 3.3.2 Biến tính bề mặt màng 53 3.3.2.1 Tác động xạ tử ngoại 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 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 Module sợi rỗng 10 Hình 1.2 Module khung 11 Hình 1.3 Module cuộn 11 Hình 1.4 Sơ đồ dịng qua module màng lọc 12 Hình 1.5 Sơ đồ trình lọc gián đoạn 12 Hình 1.6 Sơ đồ hệ lọc màng liên tục 13 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống sản xuất nước siêu 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 xạ 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 phịng 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 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch thuốc nhuộm đến suất lọc: Red 3BF (JR), Blue MERF (JB) Yellow 3GF(JV) 40 Hình 3.5 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 Hình 3.6 Độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 42 Hình 3.7 Ảnh hưởng áp suất dịng 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 Hình 3.10 So sánh suất lọc dung dịch thuốc nhuộm khác nhau: 44 Hình 3.11 Độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc dung dịch 45 Hình 3.12 So sánh ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch 47 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH đến thay đổi tính tách màng 48 Hình 3.14 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo thời gian màng 49 Hình 3.15 Ảnh chụp SEM bề mặt màng ban đầu (trái) sau ngâm môi trường pH=10 (giữa) pH = (phải) 49 Hình 3.16 So sánh màu sắc độ số mẫu nước thải nhuộm 50 Hình 3.17 Năng suất lọc độ giảm suất lọc theo mức độ cô đặc 51 Hình 3.18 Khả làm màng phương pháp rửa với tác nhân rửa khác nhau: nước (Jw1), Na5P3O10 (Jw2) axit xitric (Jw3) 52 Hình 3.19 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng bề mặt màng tác động xạ tử ngoại điều kiện khác 53 Hình 3.20 Ảnh hưởng chiếu xạ đến tính tách màng 54 Hình 3.21 Phổ FTIR-ATR bề mặt màng 55 Hình 3.22 Ảnh chụp AMF bề mặt màng trước sau chiếu xạ tử ngoại 55 Hình 3.23 So sánh tính lọc màng (J mn) màng trùng hợp (J,S) 58 Hình 3.24 Năng suất lọc độ giảm suất lọc màng 60 Hình 3.25 So sánh suất lọc màng (J,mn) màng 63 Hình 3.26 Ảnh chụp AFM bề mặt màng màng trùng hợp ghép 64 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 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Các chất gây ô nhiễm đặc tính nước thải ngành dệt-nhuộm Bảng 1.2 Một số mục tiêu tách loại các chấ t ô nhiễm của màng RO 23 Bảng 3.1 Năng suất lọc màng với ba loại dd thuốc nhuộm 41 Bảng 3.2 So sánh ảnh hưởng mức độ cô đặc dung dịch thuốc nhuộm 46 Bảng 3.3 Năng suất lọc độ lưu giữ thuốc nhuộm màng 48 Bảng 3.4 Tính chất mẫu nước thải nhuộm trước sau lọc qua màng 51 Bảng 3.5 Độ lưu giữ suất lọc màng sau chiếu xạ tử ngoại 54 Bảng 3.6 Tính lọc màng trùng hợp ghép với MA (dd 5%) 57 Bảng 3.7 Tính tách màng trùng hợp ghép MA theo phương pháp nối tiếp 59 Bảng 3.8 So sánh lượng polyme trùng hợp ghép từ axit maleic lên màng 60 Bảng 3.9 So sánh lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ lên màng 61 Bảng 3.10 So sánh màng trùng hợp axit maleic (MA) axit acrylic (AA) 62 Bảng 3.11 So sánh tính lọc màng trùng hợp ghép AA 5% MA 5% 63 BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT AA: axit acrylic AFM: chụp phổ hiểm vi lực nguyên tử BOD: Nhu cầu oxy sinh hóa COD: Nhu cầu oxy hóa học DR: trực tiếp DS: phân tán FTIR – ATR: phổ hồng ngoại phản xạ MA: axit maleic MN: Màng PP: phƣơng pháp SEM: chụp hiểm vi điện tử quét SS: song song TSS: Tổng hàm lƣợng chất rắn lơ lửng MỞ ĐẦU Ngành dệt nhuộm có từ lâu đời gắn liền với nhu cầu ngƣời may mặc Sản lƣợng dệt giới ngày tăng, khơng chất lƣợng mà cịn đa dạng mẫu mã, màu sắc sản phẩm Ở Ấn Độ, hàng năm sản xuất khoảng 4000 triệu mét vải Ở Việt nam, ngành công nghiệp dệt may trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn, hàng năm sản xuất khoảng 2000 triệu mét vải năm tới tăng thêm Tuy nhiên, vấn đề kèm theo qui mô sản xuất vấn đề chất thải ngành này, có nƣớc thải Nƣớc thải phát sinh ngành công nghiệp dệt nhuộm xuất phát từ công đoạn hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm Nếu lƣợng nƣớc thải xử lý sơ bộ, sau xả mơi trƣờng sau chu trình khơng gây thiệt hại cho nguồn tài ngun nƣớc mà cịn làm nhiễm mơi trƣờng nƣớc khơng tận dụng hết thuốc nhuộm cịn tồn dƣ Hiện nay, phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm địi hỏi nhiều chi phí, kỹ thuật phức tạp mà hiệu không cao Thành phần gây ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm lƣợng thuốc nhuộm tồn dƣ dịng thải sau cơng đoạn nhuộm Do đó, việc tách thu hồi thuốc nhuộm tồn dƣ công đoạn phát sinh giải pháp hữu ích để xử lý giảm thiểu ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm So với phƣơng pháp xử lý thơng thƣờng, ngồi mục đích tách thuốc nhuộm dƣ nƣớc thải nhuộm, kỹ thuật lọc màng cho phép tái sử dụng lại dung dịch nhuộm nƣớc sau tách thuốc nhuộm, phƣơng pháp có nhiều ƣu điểm đƣợc áp dụng số nƣớc Ở nƣớc ta, việc áp dụng kỹ thuật lọc màng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm vấn đề Phƣơng pháp tách màng kỹ thuật tách đại đƣợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Trong khoảng vài chục năm trở lại đây, kỹ thuật lọc màng có bƣớc tiến vƣợt bậc đƣợc áp dụng rộng rãi qui mơ cơng nghiệp cho nhiều mục đích khác nhau, nhƣ sản xuất nƣớc siêu sạch, lọc hoá dầu, dƣợc phẩm, thực phẩm, hoá chất, y tế, môi trƣờng … Ƣu điểm phƣơng pháp lọc màng tách đƣợc cấu tử có kích thƣớc khác nhau, từ cỡ hạt tới cỡ ion mà không cần phải sử dụng thêm hố chất khác, cấu tử cần tách khơng phải chuyển pha, phƣơng pháp tách đại, tiết kiệm lƣợng thân thiện với môi trƣờng Trong luận văn này, thực đề tài “Nghiên cứu tách thu hồi thuốc nhuộm dư nước thải nhuộm màng lọc khả giảm thiểu fouling cho trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng” Luận văn đƣợc thực Phịng thí nghiệm Nghiên cứu màng lọc, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội ... NHIÊN CÙ THỊ VÂN ANH NGHIÊN CỨU TÁCH THU HỒI THU? ??C NHUỘM DƢ TRONG NƢỚC THẢI NHUỘM BẰNG MÀNG LỌC VÀ KHẢ NĂNG GIẢM THIỂU FOULING CHO QUÁ TRÌNH LỌC TÁCH THU? ??C NHUỘM QUA MÀNG Chun ngành : Hóa Mơi... thiện với môi trƣờng Trong luận văn này, thực đề tài ? ?Nghiên cứu tách thu hồi thu? ??c nhuộm dư nước thải nhuộm màng lọc khả giảm thiểu fouling cho trình lọc tách thu? ??c nhuộm qua màng? ?? Luận văn đƣợc... mặt màng (dư? ??i) màng trùng hợp ghép với AA 65 KẾT LUẬN Chúng tiến hành nghiên cứu khảo sát điều kiện tách thu hồi thu? ??c nhuộm dƣ nƣớc thải nhuộm khả giảm thiểu fouling cho trình lọc tách thu? ??c nhuộm