Ứng dụng phương pháp quang xúc tác bằng titania nanotubes xử lý nitrogen dioxide vaf formaldehyde

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THỊ THANH THÙY ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC BẰNG TITANIA NANOTUBES XỬ LÝ NITROGEN DIOXIDE VÀ FORMALDEHYDE Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 8520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THỊ THANH THÙY ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC BẰNG TITANIA NANOTUBES XỬ LÝ NITROGEN DIOXIDE VÀ FORMALDEHYDE PHOTOCATALYTIC REMOVAL OF NITROGEN DIOXIDE AND FORMALDEHYDE BY TITANIA NANOTUBES Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 8520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2020 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Nhật Huy Cán phản biện 1: PGS.TS Ngô Mạnh Thắng Cán phản biện 2: TS Nguyễn Quốc Bình Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM ngày 16 tháng 09 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch Hội đồng: GS.TS Nguyễn Văn Phước Cán phản biện 1: PGS.TS Ngô Mạnh Thắng Cán phản biện 2: TS Nguyễn Quốc Bình Ủy viên Hội đồng: PGS.TS Lê Đức Trung Thư ký Hội đồng: TS Võ Nguyễn Xuân Quế Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ THỊ THANH THÙY MSHV: 1870073 Ngày, tháng, năm sinh: 25/08/1995 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 8520320 Tên đề tài Ứng dụng phương pháp quang xúc tác Titania nanotubes xử lý Nitrogen dioxide Formaldehyde Photocatalytic Removal of Nitrogen Dioxide and Formaldehyde by Titania Nanotubes Nhiệm vụ đề tài luận văn - Khảo sát khả xử lý HCHO TNT TNTs biến tính - Khảo sát ảnh hưởng việc biến tính TNT kim loại khác đến khả xử lý HCHO NO2 - Khảo sát ảnh hưởng nồng độ kim loại biến tính đến khả xử lý HCHO NO2 - Khảo sát ảnh hưởng thay đổi nồng độ HCHO đến khả xử lý NO2 - Thử nghiệm xử lý HCHO NO2 xúc tác biến tính đồng thời với hai kim loại - Phân tích số tính chất vật liệu xúc tác Ngày giao nhiệm vụ (Ghi theo định giao đề tài): 19/08/2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ (Ghi theo định giao đề tài): 07/06/2020 Cán hướng dẫn (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Nguyễn Nhật Huy CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) Tp HCM, ngày … tháng… năm 2020 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠỌ (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Thanh xuân khoảng thời gian tươi đẹp tràn đầy sinh lực mà ai qua Mỗi người có cách trải nghiệm riêng để luyến tiếc thời xuân Thanh xuân Bách Khoa với 4.5 năm giảng đường đại học năm tập tành làm nhà khoa học với chương trình đào tạo thạc sĩ theo hướng nghiên cứu Trong suốt trình học tập, tơi may mắn nhận hỗ trợ động viên từ gia đình Cha mẹ, anh chị tơi khơng hiểu ước muốn tôi, cảm ơn người tin tưởng ủng hộ, hậu phương vững để bay bổng với ước mơ Để hồn thành chương trình đào tạo luận văn tốt nghiệp, nhận nhiều lời động viên từ bạn bè Cảm ơn tất người ln bên tơi Bên cạnh đó, tơi xin cảm ơn Thầy Lâm Phạm Thanh Hiền, người tạo điều kiện để tơi thực nghiên cứu cách thuận lợi Và cuối đặc biệt nhất, xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Nhật Huy, người thầy, người dìu dắt hỗ trợ công việc, nghiên cứu học tập Thầy cứu cánh cuối giúp tơi vượt qua khó khăn tưởng chừng khơng thể khắc phục Dù cố gắng hồn thành tốt luận văn tránh khỏi sai sót, kính mong nhận lời nhận xét góp ý từ Hội đồng Đó đánh giá đắn, hữu ích giúp tơi hồn thiện nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn! Trân trọng, Võ Thị Thanh Thùy i TÓM TẮT LUẬN VĂN NO2 HCHO hai chất ô nhiễm thường môi trường không gian giới hạn nhà ở, trường học, cơng sở, văn phịng … từ nhiều nguồn khác Trong nghiên cứu này, phương pháp quang xúc tác với titan đioxit dạng ống nano (TNTs – titanium nanotubes) lựa chọn để xử lý NO2 HCHO Trong nội dung đầu tiên, ảnh hưởng điều kiện vận hành điều kiện biến tính TNTs nhiệt độ nung pH khác đến khả xử lý HCHO khảo sát Kết cho thấy, mơ hình dịng liên tục quy mơ phịng thí nghiệm hoạt động hiệu với hiệu suất xử lý lên đến 99% điều kiện chiếu sáng, diện tích tiếp xúc, khối lượng xúc tác, khoảng nồng độ HCHO đầu vào, thời gian lưu đèn UVA, kính (50 cm2/tấm), 0.11 g xúc tác, đến 25 mg/m3, 29 giây Xúc tác TNT tổng hợp pH 1.6 nung 400 o C cho hiệu xử lý HCHO tốt Bên cạnh đó, thiết bị oxy hóa quang xúc tác phát triển với hiệu xử lý cao (95.6%) đạt điều kiện HCHO đầu vào khoảng 4.63 ppm, tốc độ dịng khí qua thiết bị m/s, khối lượng xúc tác sử dụng 0.53 g Tiếp theo, ảnh hưởng TNTs biến tính kim loại khác đến hiệu xử HCHO NO2 khảo sát TNT biến tính với vanađi (V/TNT) lựa chọn vật liệu xúc tác thích hợp với hiệu suất xử lý đồng thời HCHO NO2 nằm nhóm triển vọng Thí nghiệm thay đổi nồng độ kim loại biến tính thực kết cho thấy V/TNT với tỷ lệ mol V/Ti = 1% cho hiệu xử lý NO2 cao (83%) Ảnh hưởng nồng độ HCHO đến khả xử lý NO2 xem xét Hiệu suất xử lý NO2 đạt giá trị lớn tỷ lệ HCHO/NO2 ≈ 1.67 với 92.94% Thí nghiệm quang xúc tác TNT biến tính với hai kim loại molipđen kẽm (Zn-Mo/TNT), vốn kim loại cho kết tốt xử lý đơn lẻ NO2 HCHO, cho kết xử lý đồng thời NO2 HCHO không khả quan Nghiên cứu cho thấy yếu tố vận hành, điều kiện tổng hợp biến tính xúc tác ảnh hưởng lớn đến hiệu xử lý Phương pháp quang xúc tác với TNT biến tính vanadi (V/Ti = 1%) có tiềm ứng dụng xử lý HCHO NO2 đạt hiệu cao khơng khí nhà ii ABSTRACT NO2 and HCHO are the two common pollutants that present in indoor air (i.e., homes, schools, and offices) from many different sources In this study, photocatalysis with titania nanotubes (TNTs) was chosen for the removal of indoor NO2 and HCHO At first, the effects of operating conditions (i.e., light intensity, exposed surface area, catalyst amount, inlet concentration, and residential time) as well as synthesis condition (i.e., annealing temperature and treating pH value) on the HCHO removal efficiency were investigated Results showed that a lab-scale model worked efficiently with HCHO removal efficiency up to 99% at the condition of UV light bulbs, glass substrates, 0.11 g of TNTs, - 25 mg/m3 of HCHO, and 29 seconds of retention time TNTs synthesized at pH1.6 and annealed at 400 oC had the highest HCHO removal efficiency In addition, a pilot-scale photocatalytic oxidation device was fabricated and tested for HCHO removal in a closed chamber The highest HCHO removal efficiency was achieved at ~4.63 ppm of HCHO, m/s of gas velocity through the device, and 0.53 g of TNTs Secondly, the effect of metal modification of TNTs on the simultaneous removal of HCHO and NO2 were investigated Among the materials, vanadiummodified TNT (V/TNT) was proven as the most suitable photocatalyst for treatment HCHO and NO2 due to its outstanding performance and the V/Ti molar ratio of 1% gave the highest NO2 removal efficiency of 83% The effects of HCHO concentration on the removal efficiency of NO2 were considered, in which NO2 removal efficiency reached the highest value of 92.94% at inlet HCHO/NO2 molar ratio of 1.67 Besides, bi-metallic modification of Mo and Zn, which are individually the best metal modification for NO2 and HCHO removal, respectively, seemed not to be effective for simultaneous removal of NO2 and HCHO Results from this study showed that the operating factors, the synthesis conditions as well as the catalytic modifications by metal greatly affect the treatment efficiency Among the photocatalysts, V-modified TNT with a V/Ti molar ratio of 1% has a great potential for simultaneous removal of HCHO and NO2 in the indoor environment with high efficiency iii LỜI CAM ĐOAN Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Nhật Huy Các kết kết luận luận văn nghiên cứu hoàn toàn trung trung thực Tất kết từ nghiên cứu khác trích dẫn đầy đủ Tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan Học viên Võ Thị Thanh Thùy iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH x CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.6 Tính đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Các hợp chất oxit nitơ (NOx) nitơ đioxit (NO2) 2.2 Các hợp chất hữu dễ bay (VOCs) formandehit 2.3 NOx, VOCs khói mù quang hóa 2.4 NO2 HCHO khơng khí nhà 2.5 Giới thiệu trình quang xúc tác 12 2.6 Xúc tác quang TiO2 TNTs 14 2.6.1 Titan đioxit (TiO2) 14 v 2.6.2 Titan đioxit dạng ống nano (TNTs) 16 2.6.3 Biến tính vật liệu xúc tác pha tạp kim loại 19 2.7 Quang xúc tác loại bỏ NO2 HCHO 21 2.7.1 Quang xúc tác loại bỏ HCHO 21 2.7.2 Quang xúc tác loại bỏ NO2 22 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 Hóa chất, thiết bị mơ hình thí nghiệm 25 3.1.1 Hóa chất thiết bị 25 3.1.2 Cấu tạo mơ hình thí nghiệm 26 3.2 Phương pháp nghiên cứu 28 3.2.1 Phương pháp lý thuyết 28 3.2.2 Phương pháp thực nghiệm 28 3.2.3 Phương pháp tổng hợp phân tích vật liệu 28 3.2.4 Phương pháp xác định HCHO NO2 khơng khí 30 3.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 34 3.3 Nội dung nghiên cứu 34 3.3.1 Nội dung 1: Ứng dụng vật liệu xúc tác TNTs xử lý HCHO 34 3.3.2 Nội dung 2: Ảnh hưởng việc biến tính TNT với kim loại khác đến khả xử lý HCHO NO2 35 3.3.3 Nội dung 3: Ảnh hưởng hàm lượng ion kim loại đến khả loại bỏ đồng thời HCHO NO2 35 3.3.4 Nội dung 4: Ảnh hưởng nồng độ HCHO đến trình quang xúc tác xử lý NO2 36 3.3.5 Nội dung 5: Thử nghiệm pha tạp kim loại 36 3.3.6 Nội dung 6: Phân tích TEM, BET, XRD cho vài vật liệu 36 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 4.1 Ứng dụng vật liệu xúc tác TNTs xử lý HCHO 37 4.1.1 Ảnh hưởng điều kiện vận hành 37 vi PHỤ LỤC PHỤ LỤC – MỘT SỐ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VẬT LIỆU P25 TNT-300 TNT-400 TNT-500 Hình Kết TEM P25 TNTs biến tính nhiệt độ khác xvii * *: anatase o: rutile Cường độ (a.u.) o o * * * P25 * o * * * * * * 70 75 TNT-500 TNT-400 TNT-300 10 15 20 25 30 35 40 45 50 2θ (⁰) 55 60 65 80 Hình Phổ XRD P25 TNTs biến tính nhiệt độ khác 400 1.4 Diện tích Surface areabề mặt Thểvolume tích rỗng Pore 300 1.2 1.0 250 0.8 200 0.6 150 0.4 100 P25 P25 Thể tích rỗng (cm³/g) Diện tích bề mặt (m²/g) 350 0.2 50 0.0 200 300 400 Nhiệt độ (⁰C) 500 600 Hình Kết BET P25 TNTs biến tính nhiệt độ khác xviii 0.20 0.9 Tỷ lệmolar mole ratio Na/Ti Na/Ti Vị trí acid Surface acidbề sitemặt 0.7 0.6 0.12 0.5 0.4 0.08 0.3 0.04 0.2 P25 P25 Vị trí acid bề mặt (μmol/g) Tỷ lệ mole Na/Ti 0.16 0.8 0.1 0.00 0.0 pH rửa Hình Kết phân tích ICP (tỷ lệ Na/Ti) TPD (hàm lượng vị trí axit bề mặt) P25 TNTs tổng hợp pH khác PHỤ LỤC – SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 2.1 Ứng dụng vật liệu xúc tác TNTs xử lý HCHO 2.1.1 Ảnh hưởng điều kiện vận hành ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC) ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: a Thời gian xử lý cần thiết (Hình 4.1a) Thời gian (phút) 15 30 45 60 Hiệu suất (%) 96.4 96.0 89.6 94.9 59.1 b Số đèn sử dụng (Hình 4.1b) Số đèn Hiệu suất (%) 71.1 75.2 91.4 91.6 c Số kính sử dụng (Hình 4.1c) Số kính xix Hiệu suất (%) 89.8 90.2 97.4 98.9 d Khối lượng xúc tác (Hình 4.1d) Khối lượng (g) 0.05 0.11 0.15 0.2 Hiệu suất (%) 79.2 95.0 94.8 90.7 e Nồng độ HCHO đầu vào (Hình 4.1e) Nồng độ (mg/m3) 15 25 40 46 Hiệu suất (%) 98.9 99.3 98.6 93.8 87.3 95.0 f Thời gian lưu hay lưu lượng dịng xử lý (Hình 4.1f) Thời gian lưu (s) 16 20 29 40 Hiệu suất (%) 63.6 79.9 94.3 89.9 2.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến khả xử lý HCHO TNTs (Hình 4.2) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung nhiệt độ từ 200 - 900 oC), P25 ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: TNT-200 Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số TNT-300 15 25.7 0.43 58.8 0.29 62.9 0.88 30 52.8 0.82 90.6 0.83 98.6 0.53 45 56.1 1.49 88.8 1.02 98.6 0.91 60 54.3 0.94 86.4 1.28 98.5 0.43 75 49.3 0.99 85.7 1.24 98.3 0.27 Thời gian TNT-500 Hiệu suất (%) TNT-400 Sai số TNT-600 Hiệu suất Hiệu suất (%) Sai số TNT-700 Hiệu suất (phút) Hiệu suất (%) Sai số 15 56.2 1.51 56.2 1.57 54.4 0.85 30 91.2 0.17 91.8 0.25 86.1 2.16 45 92.0 0.46 91.2 1.19 86.0 1.29 60 91.6 0.57 90.7 1.85 80.3 1.13 75 91.3 0.90 89.2 1.20 80.3 1.50 TNT-800 (%) TNT-900 xx Sai số (%) P25 Sai số Thời gian Hiệu suất (%) Sai số (phút) Hiệu (%) 15 14.7 1.47 30 52.3 45 suất Sai số Hiệu (%) suất 4.5 0.59 55.84 2.00 1.86 19.0 1.67 89.71 0.64 52.7 1.16 21.1 1.70 88.68 1.72 60 49.2 1.42 17.8 1.11 77.57 1.69 75 47.8 3.87 14.7 0.47 81.39 1.84 Sai số 2.1.3 Ảnh hưởng pH rửa đến khả xử lý HCHO TNTs (Hình 4.3) ‐ Xúc tác TNTs (pH thay đổi từ đến 0, nung 400 oC), P25 ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: TNT-pH1 TNT-pH1.6 (phút) Hiệu suất (%) Sai số Hiệu (%) 15 81.0 0.88 30 99.1 45 Thời gian suất TNT-pH2 Sai số Hiệu (%) 74.7 1.22 79.2 2.07 0.92 98.4 1.35 90.7 0.64 99.9 0.27 98.8 0.78 90.3 0.90 60 99.5 0.41 98.7 0.81 89.0 1.53 75 99.3 0.26 98.3 0.44 89.2 0.83 TNT-pH3 Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số TNT-pH4 15 73.2 1.08 30 86.9 45 Hiệu (%) suất suất Sai số TNT-pH5 Sai số Hiệu (%) 71.0 6.40 61.2 1.03 1.69 82.8 1.07 64.8 3.49 83.9 1.85 80.6 1.35 60.3 2.49 60 80.4 0.82 77.2 2.63 55.3 0.64 75 80.7 3.91 77.1 2.09 53.1 2.69 TNT-pH7 Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số TNT-pH9 15 45.3 1.75 30 53.7 45 51.5 Hiệu (%) suất suất Sai số P25 Sai số Hiệu (%) 42.6 1.57 55.84 2.00 1.60 35.3 1.72 89.71 0.64 2.38 19.8 1.65 88.68 1.72 xxi suất Sai số 60 50.1 2.09 0.8 0.79 77.57 1.69 75 47.9 0.56 0.7 0.66 81.39 1.84 2.1.4 Thực nghiệm xử lý HCHO thiết bị oxy hóa quang xúc tác buồng kín ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 400 oC), P25 ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: a Xúc tác khác (Hình 4.4a) gian TNT Thời P25 (phút) Hiệu suất (%) Sai số Hiệu suất (%) Sai số 0.5 0.24 0.4 0.26 20 70.3 0.76 38.5 6.01 40 79.9 1.88 64.4 7.71 60 84.7 1.91 74.5 3.30 80 88.1 0.66 81.2 1.26 100 92.1 1.00 81.9 1.59 120 95.1 0.70 84.6 0.37 b Nồng độ HCHO đầu vào (Hình 4.4b) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 400 oC) ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: 0.09 ppm Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số 0.24 ppm 6.7 5.78 20 10.3 40 Sai số Hiệu (%) 4.0 0.16 3.2 1.18 1.17 20.8 0.87 28.0 18.03 14.8 3.28 45.5 2.07 52.2 11.82 60 16.7 3.30 52.4 2.50 64.5 5.43 80 21.7 7.16 55.0 2.76 69.2 8.26 100 25.0 8.33 57.9 3.06 72.8 6.94 120 27.8 14.26 61.1 3.41 76.8 5.47 1.20 ppm Hiệu (%) suất 0.40 pm 2.53 ppm xxii suất 4.63 ppm Sai số Thời gian Hiệu suất (%) Sai số (phút) Hiệu (%) 1.6 0.75 20 33.8 40 suất Sai số Hiệu (%) suất 1.0 0.25 0.5 0.24 5.61 30.5 11.76 70.3 0.76 63.2 4.60 58.2 5.83 79.9 1.88 60 69.5 5.32 72.7 2.57 84.7 1.91 80 72.9 3.95 81.5 2.57 88.1 0.66 100 75.2 2.80 85.7 2.65 92.1 1.00 120 78.6 3.02 89.3 2.21 95.1 0.70 Sai số c Vận tốc dịng khí (Hình 4.4c) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 400 oC) ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: 1.4 m/s Thời gian Hiệu (phút) suất (%) m/s 0.5 m/s 0.2 m/s Sai số Hiệu suất (%) Sai số Hiệu suất (%) Sai số Hiệu suất (%) Sai số 0.2 0.01 0.5 0.24 0.5 0.31 0.4 0.12 20 46.5 6.13 70.3 0.76 58.0 5.40 40.4 2.07 40 68.2 3.45 79.9 1.88 78.7 1.97 60.2 1.91 60 78.2 3.79 84.7 1.91 82.5 3.06 74.3 1.93 80 83.5 2.76 88.1 0.66 85.3 3.99 77.2 1.15 100 87.3 2.30 92.1 1.00 89.5 1.46 80.3 1.74 120 90.1 0.80 95.1 0.70 92.1 0.50 86.5 1.59 d Khối lượng xúc tác (Hình 4.4d) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 400 oC) ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: Thời gian (phút) 1g Hiệu suất (%) 0.70 g Sai số Hiệu suất (%) 0.53 g Sai số Hiệu suất (%) xxiii 0.20 g Sai số Hiệu suất (%) 0.10 g Sai số Hiệu suất (%) Sai số 0.65 0.5 0.3 20 30.72 13.08 33.0 40 65.63 3.69 60 80.73 80 0.13 0.5 0.24 0.5 0.12 0.4 0.20 15.10 70.3 0.76 10.8 9.23 13.9 3.35 58.3 14.42 79.9 1.88 24.8 16.25 31.8 4.62 7.01 72.2 10.36 84.7 1.91 42.5 11.52 47.6 2.45 84.14 5.23 81.2 7.11 88.1 0.66 53.1 3.11 58.2 0.44 100 87.38 2.35 85.3 6.28 92.1 1.00 64.5 1.61 65.4 1.76 120 89.37 1.75 89.6 1.96 95.1 0.70 78.1 0.68 67.5 2.45 2.2 Ảnh hưởng việc biến tính TNT với kim loại khác đến khả xử lý HCHO NO2 2.1.1 Dịng khí đầu vào chứa HCHO NO2 a Hiệu xử lý HCHO (Hình 4.5a) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC, biến tính Cu, Fe, Zn, Mo, V tỷ lệ mole Me/Ti = 1%) ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: Thời gian TNT Cu/TNT Hiệu V/TNT suất Hiệu suất (phút) Hiệu suất (%) Sai số 15 67.5 5.70 37.6 4.44 53.4 5.05 45 65.3 1.38 41.2 4.23 41.2 2.01 75 63.3 2.66 39.0 0.45 32.8 4.22 105 64.1 1.39 32.6 2.57 36.4 2.91 135 63.5 4.70 40.4 5.03 39.2 2.67 165 65.5 5.31 39.6 3.41 42.1 3.44 (%) Zn/TNT Fe/TNT (phút) Hiệu suất (%) Sai số Hiệu (%) 15 88.4 1.84 45 91.0 75 Thời gian Sai số (%) Sai số Mo/TNT suất Sai số Hiệu (%) 62.1 2.29 37.6 2.10 3.58 42.6 1.30 19.5 1.59 88.9 4.81 43.1 3.74 19.2 0.10 105 85.1 3.76 40.8 3.00 6.7 2.72 135 86.6 1.62 36.8 3.15 5.4 3.87 xxiv suất Sai số 165 87.3 3.41 21.7 0.39 2.2 1.10 b Hiệu xử lý NO2 (Hình 4.5b) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC, biến tính Cu, Fe, Zn, Mo, V tỷ lệ mole Me/Ti = 1%) ‐ Đối tượng xử lý: NO2 ‐ Số lần lặp thí nghiệm: TNT Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số Cu/TNT 15 84.5 2.66 72.3 6.40 68.3 5.09 30 69.0 5.31 68.7 6.71 54.8 3.05 45 55.6 4.89 57.6 6.22 44.1 6.40 60 44.4 4.89 56.1 5.72 42.3 4.67 75 35.6 1.12 53.1 4.23 35.4 6.48 90 33.4 4.19 46.5 1.37 30.1 3.11 105 0.0 0.00 43.1 1.76 19.9 6.12 120 0.0 0.00 45.0 7.14 17.1 4.13 135 0.0 0.00 40.8 12.55 13.9 2.64 150 0.0 0.00 35.8 2.34 12.4 5.22 165 0.0 0.00 33.6 0.55 8.9 0.42 180 0.0 0.00 28.0 2.96 8.2 0.38 Hiệu V/TNT suất (%) Zn/TNT Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số Fe/TNT 15 91.3 0.73 30 42.7 45 Hiệu (%) Sai số Hiệu suất (%) Sai số Mo/TNT suất Sai số Hiệu (%) 71.4 3.38 80.1 4.22 0.38 26.6 4.13 71.8 8.93 29.7 2.18 24.0 4.55 70.4 9.10 60 24.9 0.91 21.8 3.47 71.4 3.69 75 26.5 3.16 18.4 6.90 69.0 9.99 90 23.9 8.70 15.2 3.91 68.6 9.41 105 3.0 0.01 18.9 4.21 62.0 2.28 120 4.0 5.24 23.6 2.80 61.0 2.53 135 6.2 3.14 25.5 4.15 58.2 3.60 xxv suất Sai số 150 2.1 1.63 12.2 5.98 58.2 3.60 165 1.5 1.64 9.2 5.04 54.9 2.79 180 0.0 0.00 7.0 5.63 52.3 4.93 2.1.2 Dịng khí đầu vào chứa HCHO NO2 a Hiệu xử lý HCHO (Hình 4.6a) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC, biến tính Cu, Fe, Zn, Mo, V tỷ lệ mole Me/Ti = 1%) ‐ Đối tượng xử lý: HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: TNT Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số Cu/TNT 15 89.8 3.57 45 88.9 75 Sai số Hiệu (%) 49.1 14.63 84.7 3.92 2.79 24.7 33.43 78.8 5.32 89.7 2.98 42.9 3.01 76.1 2.74 105 86.3 1.79 55.6 6.55 77.6 1.13 135 88.3 0.97 50.7 6.29 75.9 0.54 53.3 3.93 74.4 3.06 165 Hiệu (%) V/TNT suất Zn/TNT Fe/TNT (phút) Hiệu suất (%) Sai số Hiệu (%) 15 74.6 6.48 45 83.3 75 Thời gian suất Sai số Mo/TNT suất Sai số Hiệu (%) suất 25.4 4.80 56.2 4.62 8.64 14.2 6.08 45.1 4.48 81.8 4.36 9.0 3.00 41.3 5.27 105 82.2 2.18 22.1 2.22 46.7 6.03 135 84.9 2.87 9.3 2.47 43.3 4.13 165 83.2 2.79 19.9 4.09 45.9 6.57 Sai số b Hiệu xử lý NO2 (Hình 4.6b) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC, biến tính Cu, Fe, Zn, Mo, V tỷ lệ mole Me/Ti = 1%) ‐ Đối tượng xử lý: NO2 ‐ Số lần lặp thí nghiệm: xxvi TNT Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số Cu/TNT 30 88.6 3.32 74.4 9.30 75.3 8.70 60 47.1 6.58 66.9 1.39 77.2 2.14 90 18.1 8.50 65.1 7.67 76.6 8.17 120 6.5 0.59 60.1 10.98 73.0 6.93 150 3.0 4.29 58.4 9.64 75.7 3.17 180 59.5 11.80 68.9 2.75 Zn/TNT Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Sai số Fe/TNT 30 80.3 12.97 60 61.6 90 Hiệu V/TNT suất (%) Hiệu (%) Sai số Hiệu suất (%) Sai số Mo/TNT suất Sai số Hiệu (%) suất 60.0 0.39 69.6 2.53 12.69 32.9 2.08 67.3 0.84 59.4 9.71 29.9 0.19 68.6 2.74 120 60.5 11.20 28.3 0.81 68.5 0.84 150 63.5 0.94 23.8 2.64 64.7 0.63 180 64.6 2.42 24.0 0.66 64.9 4.21 Sai số c Tương quan hiệu xử lý đồng thời HCHO NO2 TNT Me/TNT (Hình 4.7) Xúc tác TNT Zn/TNT V/TNT Mo/TNT Cu/TNT Fe/TNT 27.5 65.0 74.4 67.3 64.1 33.1 0.99 8.32 0.78 0.84 5.36 1.13 88.5 81.7 77.9 46.4 46.1 16.6 1.18 4.55 1.10 5.18 5.72 3.78 Hiệu suất NO₂ (%) Sai số Hiệu suất HCHO (%) Sai số d So sánh hiệu xử lý HCHO điều kiệu có khơng có NO2 (Hình 4.8) ‐ Đối tượng xử lý: HCHO xxvii Xúc tác TNT Zn/TNT V/TNT Mo/TNT Cu/TNT Fe/TNT 64.9 87.9 40.9 15.1 38.4 41.2 0.70 2.56 1.03 1.91 0.32 1.42 88.5 81.7 77.9 46.4 46.1 16.6 1.18 4.55 1.10 5.18 5.72 3.78 Hiệu suất không NO₂ (%) Sai số Hiệu suất có NO₂ (%) Sai số e So sánh hiệu xử lý NO2 điều kiện có khơng có HCHO (Hình 4.9) ‐ Đối tượng xử lý: NO2 Xúc tác TNT Zn/TNT V/TNT Mo/TNT Cu/TNT Fe/TNT 26.9 21.3 29.6 64.8 48.4 22.8 1.11 1.98 0.96 4.96 0.77 1.13 27.5 65.0 74.4 67.3 64.1 33.1 0.99 8.32 0.78 0.84 5.36 1.13 Hiệu suất không HCHO (%) Sai số Hiệu suất có HCHO (%) Sai số 2.3 Ảnh hưởng hàm lượng ion kim loại biến tính đến khả xử lý đồng thời HCHO NO2 (Hình 4.10) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC, biến tính V với tỷ lệ mole V/Ti thay đổi từ đến 2%) ‐ Đối tượng xử lý: NO2 HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: V/Ti (%) 0.05 0.1 0.25 0.5 1.5 Hiệu suất 27 66 73 80 82 83 78 69 xxviii NO₂ (%) Sai số 0.99 3.32 0.76 0.04 2.37 3.74 3.03 0.18 89 82 87 83 80 50 29 1.37 1.71 3.22 2.67 2.24 2.10 Hiệu suất 94 HCHO (%) Sai số 1.18 0.64 2.4 Ảnh hưởng nồng độ HCHO đến hiệu xử lý (Hình 4.12) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC, biến tính V với tỷ lệ mole V/Ti = 1%) ‐ Đối tượng xử lý: NO2 HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: Nồng độ HCHO (ppm) 1.0 2.0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 34.7 67.7 92.9 89.5 81.2 75.9 43.2 0.77 0.89 0.13 2.92 3.47 4.54 0.51 83.3 62.2 38.6 43.8 51.9 80.8 74.3 3.37 2.22 2.01 2.47 1.88 3.30 0.61 Hiệu suất NO₂ (%) Sai số Hiệu suất HCHO (%) Sai số 2.5 Hiệu xử lý đồng thời HCHO NO2 pha tạp kim loại (Hình 4.13) ‐ Xúc tác TNTs (pH 1.6, nung 500 oC, biến tính đồng thời với Zn Mo theo tỷ lệ mole thay đổi từ 0-1% cho Zn/Ti + Mo/Ti = 1) ‐ Đối tượng xử lý: NO2 HCHO ‐ Số lần lặp thí nghiệm: Xúc tác Mo₁․₀/TNT Zn₀․₂₅Mo₀․₇₅/TNT Zn₀․₅Mo₀․₅/TNT Zn₀․₇₅Mo₀․₂₅/TNT Zn₁․₀/TNT 68.4 71.7 51.8 90.5 70.3 Hiệu suất NO₂ (%) xxix Sai số 0.09 6.67 5.75 6.27 5.99 47.2 10.2 17.2 39.5 82.9 5.12 3.76 0.78 1.63 4.84 Hiệu suất HCHO (%) Sai số xxx PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: VÕ THỊ THANH THÙY Ngày, tháng, năm sinh: 25/08/1995 Nơi sinh: Bến Tre Địa liên lạc: 89, Ấp 5B, thị trấn Giồng Trơm, Giồng Trơm, Bến Tre Q TRÌNH ĐÀO TẠO Tháng 9/2013 – Tháng 4/2018 Đại học Kỹ thuật Môi trường Khoa Môi trường Tài nguyên Đại học Bách Khoa-ĐHQG – TP.HCM Tháng 8/2018 – Kỹ thuật Môi trường Cao học Khoa Môi trường Tài ngun Đại học Bách Khoa-ĐHQG – TP.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC Khơng có ... THANH THÙY ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC BẰNG TITANIA NANOTUBES XỬ LÝ NITROGEN DIOXIDE VÀ FORMALDEHYDE PHOTOCATALYTIC REMOVAL OF NITROGEN DIOXIDE AND FORMALDEHYDE BY TITANIA NANOTUBES Chuyên... 8520320 Tên đề tài Ứng dụng phương pháp quang xúc tác Titania nanotubes xử lý Nitrogen dioxide Formaldehyde Photocatalytic Removal of Nitrogen Dioxide and Formaldehyde by Titania Nanotubes Nhiệm... loại xúc tác khác chưa cơng bố Do đó, đề tài ? ?Ứng dụng phương pháp quang xúc tác titania nanotubes xử lý nitrogen dioxide formaldehyde? ?? cung cấp thêm sở liệu cần thiết, quan trọng việc xử lý HCHO