Nghiên cứu loại bỏ kháng sinh trong nước bằng phương pháp quang xúc tác trên nền vật liệu tio2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ CẨM TIÊN NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC TRÊN NỀN VẬT LIỆU TiO2 PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF ANTIBIOTICS IN WATER BY TITANIUM DIOXITE MATERIAL Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 60.52.03.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ CẨM TIÊN NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC TRÊN NỀN VẬT LIỆU TiO2 PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF ANTIBIOTICS IN WATER BY TITANIUM DIOXITE MATERIAL Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 60.52.03.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Nhật Huy Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Quốc Bình Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Lê Đức Trung Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 16 tháng 09 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) GS TS Nguyễn Văn Phước TS Nguyễn Quốc Bình PGS.TS Lê Đức Trung PGS TS Đặng Viết Hùng TS Võ Nguyễn Xuân Quế Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV 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: NGUYỄN THỊ CẨM TIÊN MSHV: 1770289 Ngày, tháng, năm sinh: 30/10/1994 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành : Kỹ Thuật môi trường Mã số : 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC TRÊN NỀN VẬT LIỆU TiO2 II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: − Phân tích đặc trưng vật liệu (pHpzc, XRD, TEM, BET, SEM, TPD, UV-Vis) − Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý ENR (nồng độ chất ô nhiễm đầu vào, nồng độ chất xúc tác, pH, thời gian tiếp xúc) − Tối ưu hóa q trình xử lý phần mềm Design Expert 11 − Đánh giá khả xử lý ENR phương pháp: quang phân, hấp phụ quang xúc tác III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/03/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25/08/2020 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN NHẬT HUY Tp HCM, ngày tháng năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) i LỜI CẢM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn tới quý Thầy, Cơ Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM nói chung q Thầy, Cơ Khoa Mơi trường Tài Ngun nói riêng truyền đạt nhiều kiến thức quý báu, tạo điều kiện giúp đỡ suốt thời gian học tập làm việc trường Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy Nguyễn Nhật Huy - người hướng dẫn, bảo, chia sẻ, đồng hành tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian nghiên cứu thạc sĩ Tôi xin cảm ơn cán quản lý thí nghiệm tịa nhà H2, tất em sinh viên phịng thí nghiệm sở trường Đại học Bách Khoa giúp đỡ q trình làm thí nghiệm Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình tơi, người thân, bạn bè ln bên cạnh tôi, động viên tinh thần, dành nhiều thời gian vật chất để tơi có động lực hồn thành nghiên cứu mong muốn Trân trọng cảm ơn! TP.HCM, ngày … tháng… năm 2020 Học viên Nguyễn Thị Cẩm Tiên ii TÓM TẮT Ngày nay, để đáp ứng nhu cầu sống người, kháng sinh sử dụng ngày nhiều liều lượng tần suất Thông qua tiết, người động vật ngành chăn ni vơ tình tạo chất ô nhiễm vào môi trường – dư lượng kháng sinh – tiềm gây ung thư, kháng kháng sinh cân sinh thái Một số kháng sinh sử dụng nhiều phổ biến chăn nuôi tạo nên dư lượng kháng sinh lớn Enrofloxacin Các phương pháp xử lý truyền thống dường hiệu việc loại bỏ chúng Q trình oxy hóa bậc cao cụ thể quang xúc tác vật liệu TiO2 khả thi Trong nghiên cứu này, khả xử lý Enrofloxacin (ENR) phương pháp xúc tác quang sử dụng vật liệu nano TiO2 (P25) thực mơ hình mẻ xúc tác lơ lửng Sau chiếu xạ đèn UVA, hiệu loại bỏ ENR đạt 90% Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý ENR pH, nồng độ chất ô nhiễm đầu vào, liều lượng chất xúc tác, thời gian chiếu xạ khảo sát đánh giá Sau đó, phần mềm tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm Design Expert 11 thực nhằm tìm thơng số tối ưu cho mơ hình nghiên cứu kiểm tra phù hợp mơ hình với thực tế Loạt 30 thí nghiệm với lần lặp tâm để kiểm tra ảnh hưởng yếu tố khảo sát trước Điều kiện tối ưu tìm thấy cho mơ hình nghiên cứu là: liều lượng xúc tác 1,08 g/L; nồng độ ENR ban đầu 21 mg/L; pH tối ưu = 5,95 thời gian phản ứng tối thiểu 120 phút Khả loại bỏ ENR sau áp dụng thông số tối ưu 100% Kết nghiên cứu rằng, phương pháp xúc tác quang sử dụng vật liệu nano TiO2 phù hợp để xử lý kháng sinh nồng độ cao thời gian ngắn ứng dụng để xử lý nước thải chứa chất kháng sinh thực tế Từ khóa: Quang xúc tác, TiO2, kháng sinh, Enrofloxacin iii ABSTRACT Today, to meet the needs of human life, antibiotics are increasingly used both in dosage and frequency Through excretion, humans and animals in the livestock industry create emerging pollutants called “antibiotic residues” into the environment, antibiotic residues with a great risk of potential for cancer, antibiotic resistance, and ecological imbalance One of them is Enrofloxacin Traditional treatments are recognized not to be effective at eliminating for Advanced oxidation processes such as photocatalysts using TiO2 material could be more feasible In this study, the ability to treat Enrofloxacin (ENR) by photocatalytic method using TiO2 nanomaterials (P25) was performed using a batch model and suspended catalyst After hours of irradiation under UVA lamp, the efficiency of ENR removal is over 90% Factors affecting ENR treatment efficiency such as pH, input pollutant concentration, catalyst dosage, irradiation time were also surveyed and evaluated Afterward, Design Expert 11 software was performed to find the optimal parameters for the research model and check the plot's suitability with reality A series of 30 experiments with center iterations to monitor the effects of the factors that were proposed previously The optimal conditions found for this study model: catalytic dose of 1,08 g / L; initial ENR concentration 21 mg / L; the optimal pH = 5,95 and the reaction time is about 120 minutes The removal possibility of ENR after applying optimal parameters is almost 100% The results show that the photocatalytic method using TiO2 nanomaterials is suitable for treating antibiotics at high concentrations in a short time and can be applied to treat wastewater containing antibiotics Keyworks: Photocatalytic, TiO2 material, antibiotics, Enrofloxacin iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực Các số liệu thu thập kết phân tích báo cáo trung thực, không chếp từ đề tài nghiên cứu khoa học khác Các kết nghiên cứu trước trích dẫn đầy đủ Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 Học viên thực Nguyễn Thị Cẩm Tiên i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC i DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Tổng quan tình hình 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 Kháng sinh dư lượng kháng sinh môi trường nước 2.1.1 Nguồn gốc kháng sinh môi trường 2.1.2 Dư lượng kháng sinh môi trường nước 2.1.3 Rủi ro thách thức dư lượng kháng sinh môi trường nước 10 2.2 Một số phương pháp xử lý kháng sinh môi trường nước 12 2.2.1 Các phương pháp xử lý sinh học 12 2.2.2 Các phương pháp xử lý hóa lý 15 2.3 Tổng quan quang xúc tác vật liệu TiO2 24 2.3.1 Quang xúc tác 24 2.3.2 TiO2 26 ii 2.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 31 2.4.1 Trong nước 32 2.4.2 Ngoài nước 34 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 3.1 Sơ đồ nghiên cứu 37 3.2 Hóa chất, thiết bị mơ hình nghiên cứu 37 3.2.1 Hóa chất thiết bị thí nghiệm 37 3.2.2 Mơ hình thí nghiệm 38 3.3 Phương pháp nghiên cứu 40 3.3.1 Phương pháp hồi cứu tài liệu 40 3.3.2 Phương pháp thực nghiệm 40 3.3.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu 41 3.3.4 Phương pháp xác định đặc trưng xúc tác 42 3.3.5 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 42 3.4 Nội dung nghiên cứu 42 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 47 4.1 Tính chất vật liệu 47 4.2 Ảnh hưởng pH lên hiệu xử lý ENR 51 4.3 Ảnh hưởng liều lượng chất xúc tác 53 4.4 Ảnh hưởng nồng độ ENR ban đầu 54 4.5 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 56 4.6 Tối ưu hóa mơ hình xử lý 56 4.7 tác Hiệu xử lý ENR phương pháp: hấp phụ, quang phân quang xúc 59 4.8 Kiểm tra mức độ kháng khuẩn ENR vi khuẩn Bacillus subtilis 60 4.9 Đề xuất phương pháp xử lý nước thải thực tế 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 KẾT LUẬN 64 KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC i 69 [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] Kim, H.J., et al., High-performance reverse osmosis CNT/polyamide nanocomposite membrane by controlled interfacial interactions 2014 6(4): p 2819-2829 Genỗ, N., E.C.J.D Dogan, and W Treatment, Adsorption kinetics of the antibiotic ciprofloxacin on bentonite, activated carbon, zeolite, and pumice 2015 53(3): p 785-793 Choi, K.-J., H.-J Son, and S.-H.J.S.o.t.t.e Kim, Ionic treatment for removal of sulfonamide and tetracycline classes of antibiotic 2007 387(1-3): p 247-256 Fernández, A.M.L., et al., Sulfamethazine retention from water solutions by ion exchange with a strong anionic resin in fixed bed 2014 49(9): p 1366-1378 Fernández, A.M.L., et al., Competitive retention of sulfamethoxazole (SMX) and sulfamethazine (SMZ) from synthetic solutions in a strong anionic ion exchange resin 2014 32(7): p 763-781 Ahmad, M., et al., Effects of pyrolysis temperature on soybean stover-and peanut shell-derived biochar properties and TCE adsorption in water 2012 118: p 536-544 Yao, Y., et al., Adsorption of sulfamethoxazole on biochar and its impact on reclaimed water irrigation 2012 209: p 408-413 Xie, M., et al., Adsorption of sulfonamides to demineralized pine wood biochars prepared under different thermochemical conditions 2014 186: p 187-194 Adams, C., et al., Removal of antibiotics from surface and distilled water in conventional water treatment processes 2002 128(3): p 253-260 Dodd, M.C., et al., Oxidation of antibacterial molecules by aqueous ozone: moiety-specific reaction kinetics and application to ozone-based wastewater treatment 2006 40(6): p 1969-1977 Huber, M.M., et al., Oxidation of pharmaceuticals during ozonation of municipal wastewater effluents: a pilot study 2005 39(11): p 4290-4299 Klavarioti, M., D Mantzavinos, and D.J.E.i Kassinos, Removal of residual pharmaceuticals from aqueous systems by advanced oxidation processes 2009 35(2): p 402-417 Radjenovic, J., et al., Evidencing generation of persistent ozonation products of antibiotics roxithromycin and trimethoprim 2009 43(17): p 6808-6815 Melero, J., et al., Nanocomposite Fe2O3/SBA-15: An efficient and stable catalyst for the catalytic wet peroxidation of phenolic aqueous solutions 2007 131(1-3): p 245-256 Santos, A., et al., Abatement of phenolic mixtures by catalytic wet oxidation enhanced by Fenton's pretreatment: Effect of H2O2 dosage and temperature 2007 146(3): p 595-601 Tekin, H., et al., Use of Fenton oxidation to improve the biodegradability of a pharmaceutical wastewater 2006 136(2): p 258-265 Sánchez-Polo, M., et al., Removal of pharmaceutical compounds, nitroimidazoles, from waters by using the ozone/carbon system 2008 42(15): p 4163-4171 70 [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] Ötker, H.M and I.J.J.o.H.M Akmehmet-Balcıoğlu, Adsorption and degradation of enrofloxacin, a veterinary antibiotic on natural zeolite 2005 122(3): p 251-258 Augugliaro, V., et al., Degradation of lincomycin in aqueous medium: Coupling of solar photocatalysis and membrane separation 2005 79(4): p 402-408 Molinari, R., et al., Heterogeneous photocatalytic degradation of pharmaceuticals in water by using polycrystalline TiO2 and a nanofiltration membrane reactor 2006 118(1-2): p 205-213 Sirtori, C., et al., Decontamination industrial pharmaceutical wastewater by combining solar photo-Fenton and biological treatment 2009 43(3): p 661668 Lacombe, S and N Keller, Photocatalysis: fundamentals and applications in JEP 2011 2012, Springer Li, D and W.J.C.J.o.C Shi, Recent developments in visible-light photocatalytic degradation of antibiotics 2016 37(6): p 792-799 Liu, N., et al., A review on TiO2-based nanotubes synthesized via hydrothermal method: Formation mechanism, structure modification, and photocatalytic applications 2014 225: p 34-51 Nakata, K., A.J.J.o.p Fujishima, and p.C.P Reviews, TiO2 photocatalysis: Design and applications 2012 13(3): p 169-189 Regonini, D., et al., A review of growth mechanism, structure and crystallinity of anodized TiO2 nanotubes 2013 74(12): p 377-406 Gupta, S.M and M.J.C.S.B Tripathi, A review of TiO nanoparticles 2011 56(16): p 1639 Matos, J., et al., Influence of anatase and rutile phase in TiO2 upon the photocatalytic degradation of methylene blue under solar irradiation in presence of activated carbon 2014 69(11): p 2184-2190 Fujishima, A., et al., Titanium dioxide photocatalysis 2000 1(1): p 1-21 Hoffman, M and W.C.J.C.R Martin, D Bahnemann (1995), Environmental applications of semiconductor photocatalysis 95(1): p 69-96 Chen, X and S.S.J.C.r Mao, Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and applications 2007 107(7): p 2891-2959 Yên, P.T.T., N.Q Trung, and H.T.J.V.J.o.C Hải, Đánh giá xuất rủi ro tiềm kháng sinh quinonoles, sulfonamides trimethoprim mơi trường nước trầm tích Hồ Tây hồ Trúc Bạch 2016 54(5): p 620 Duong, H.A., et al., Occurrence, fate and antibiotic resistance of fluoroquinolone antibacterials in hospital wastewaters in Hanoi, Vietnam 2008 72(6): p 968-973 Bui, X.-T., et al., Investigation of antibiotics in health care wastewater in Ho Chi Minh City, Vietnam 2016 188(12): p 686 Nguyễn, T.B.L., et al., Bước đầu nghiên cứu phương pháp Sol-Gel số phương pháp khác tổng hợp vật liệu kích cỡ nano TiO2 biến tính số ứng dụng: Đề tài NCKH QT 04.11 2005 71 [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] Đồng, K.L., T.H Nguyễn, and M.L Lưu, Nghiên cứu xử lý hợp chất hữu khó phân hủy sinh học nước thải phương pháp oxy hóa cấp tiến: Đề tài NCKH QT 06.42 2006 Thảo, Đ.P., et al., Nghiên cứu tổng hợp vật liệu xúc tác quang hóa Al/Al2O3/TiO2-Ag khả kiến ứng dụng để xử lý nước ô nhiễm 2014 Phương, T.T., Nghiên cứu ứng dụng xúc tác quang sở nano TiO2 biến tính mangan để xử lý nước rỉ rác 2015, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Bùi, A.T., Nghiên cứu tổng hợp vật liệu tổ hợp quang xúc tác N, C-TiO2/AC để ứng dụng xử lý môi trường 2012 Lộc, L.C., et al., Xử lý hợp chất hữu khó phân hủy nước thải thủy sản xúc tác quang TiO2 biến tính 20(4T): p 241-248 Bắc, C.D., Nghiên cứu xử lý số chất ô nhiễm nước thải dược phẩm kỹ thuật quang oxy hóa dựa hệ xúc tác TiO2/GO (Graphen oxit) 2018 Li, W., et al., Photodegradation of four fluoroquinolone compounds by titanium dioxide under simulated solar light irradiation 2012 87(5): p 643650 Jiang, Y., et al., Construction of immobilized CuS/TiO2 nanobelts heterojunction photocatalyst for photocatalytic degradation of enrofloxacin: synthesis, characterization, influencing factors and mechanism insight 2019 94(7): p 2219-2228 Zhang, R., et al., Mesoporous TiO2/g-C3N4 composites with O-Ti-N bridge for improved visible-light photodegradation of enrofloxacin 2020: p 138280 Yu, Y., et al., Mechanistic insights into TiO2 thickness in Fe3O4@ TiO2-GO composites for enrofloxacin photodegradation 2017 325: p 647-654 Su, Y., et al., Decoration of TiO 2/gC N Z-scheme by carbon dots as a novel photocatalyst with improved visible-light photocatalytic performance for the degradation of enrofloxacin 2017 7(54): p 34096-34103 Anirudhan, T.S., F Shainy, and J.J.J.o.h.m Christa, Synthesis and characterization of polyacrylic acid-grafted-carboxylic graphene/titanium nanotube composite for the effective removal of enrofloxacin from aqueous solutions: Adsorption and photocatalytic degradation studies 2017 324: p 117-130 Huang, J., et al., One-step synthesis of phosphorus/oxygen co-doped gC3N4/anatase TiO2 Z-scheme photocatalyst for significantly enhanced visiblelight photocatalysis degradation of enrofloxacin 2020 386: p 121634 Topkaya, E., et al., Pure ZnO and composite ZnO/TiO2 catalyst plates: A comparative study for the degradation of azo dye, pesticide and antibiotic in aqueous solutions 2014 430: p 6-11 Xekoukoulotakis, N.P., et al., Kinetics of UV-A/TiO2 photocatalytic degradation and mineralization of the antibiotic sulfamethoxazole in aqueous matrices 2011 161(1): p 163-168 Palominos, R., et al., Evidence for hole participation during the photocatalytic oxidation of the antibiotic flumequine 2008 193(2-3): p 139-145 Reyes, C., et al., Degradation and inactivation of tetracycline by TiO2 photocatalysis 2006 184(1-2): p 141-146 72 [106] Chelbi, S., et al., Effects of Ti-precursor concentration and annealing temperature on structural and morphological properties of TiO nanoaerogels synthesized in supercritical ethanol 2020 2(5): p 1-10 [107] Kansal, S., M Singh, and D.J.J.o.h.m Sud, Studies on photodegradation of two commercial dyes in aqueous phase using different photocatalysts 2007 141(3): p 581-590 [108] San, N., et al., Enhancement and modeling of the photocatalytic degradation of benzoic acid 2007 10(1): p 43-50 [109] So, C., et al., Degradation of azo dye Procion Red MX-5B by photocatalytic oxidation 2002 46(6): p 905-912 [110] Malakootian, M., A Nasiri, and M.J.C.E.C Amiri Gharaghani, Photocatalytic degradation of ciprofloxacin antibiotic by TiO2 nanoparticles immobilized on a glass plate 2020 207(1): p 56-72 i PHỤ LỤC I KẾT QỦA PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM Đường chuẩn Enrofloxacin bước sóng 320 mn Kết đo abs ENR dãy nồng độ khác (λmax = 320 nm) STT C0 (mg/L) 10 25 50 100 Abs (λmax = 320 nm) 0,126 0,266 0,694 0,1325 2,364 Phương trình đường thẳng y = 0,0238x + 0,0429, hệ số hồi quy R2 = 0,9954 Đường chuẩn Enrofloxacin Abs (λ = 320 nm) 2.5 y = 0.0238x + 0.0429 R² = 0.9954 1.5 0.5 0 25 50 75 100 C0 (mg/L) Kết phân tích thí nghiệm ảnh hưởng pH dung dịch lên hiệu xử lý ENR − pH = pH = 30 30,93 30,13 31,05 60 28,58 28,95 29,54 90 25,97 25,51 26,89 120 22,82 23,58 23,79 150 22,61 22,53 23,53 Trung bình Sai số 30,70 0,50 29,02 0,49 26,12 0,71 23,39 0,51 22,89 0,56 Hiệu suất trung bình 38,59 41,95 47,75 53,21 54,22 Ct (mg/L) Time (phút) Lần Lần Lần ii − pH = 5.5 pH = 5,5 Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 23,16 20,00 15,51 13,66 11,18 Lần 23,74 18,95 15,13 13,49 11,43 Lần 23,37 19,37 14,96 13,83 12,02 Trung bình 23,42 19,44 15,20 13,66 11,54 Sai số 0,30 0,53 0,28 0,17 0,43 Hiệu suất trung bình 53,16 61,11 69,60 72,68 76,91 Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 15,59 12,78 11,01 10,05 9,33 Lần 15,68 13,49 10,38 9,92 8,83 Lần 15,80 13,24 11,05 10,09 8,03 Trung bình 15,69 13,17 10,82 10,02 8,73 Sai số 0,11 0,36 0,38 0,09 0,66 Hiệu suất trung bình 68,62 73,66 78,37 79,96 82,54 Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 24,50 20,47 19,84 18,87 18,32 Lần 24,04 20,68 19,71 19,25 18,03 Lần 24,37 20,72 19,50 18,79 18,45 Trung bình 24,30 20,62 19,68 18,97 18,27 Sai số 0,24 0,14 0,17 0,25 0,22 Hiệu suất trung bình 51,39 58,76 60,64 62,06 63,46 Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 30,72 25,42 23,11 21,43 21,26 Lần 31,22 25,80 23,53 21,14 20,93 Lần 30,26 26,43 23,45 21,85 21,43 Trung bình 30,73 25,89 23,37 21,47 21,21 Sai số 0,48 0,51 0,22 0,36 0,26 Hiệu suất trung bình 38,54 48,23 53,27 57,05 57,58 Ct (mg/L) − pH = pH = Ct (mg/L) − pH = 6.53 pH = 6,53 Ct (mg/L) − pH = pH = Ct (mg/L) iii − pH = 7,5 pH = 7,5 Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 31,14 26,22 24,50 23,91 22,95 Lần 31,31 26,56 24,04 23,62 23,79 Lần 31,98 26,52 24,50 23,11 23,53 Trung bình 31,47 26,43 24,35 23,55 23,42 Sai số 0,44 0,18 0,27 0,40 0,43 Hiệu suất trung bình 37,05 47,13 51,31 52,90 53,16 Ct (mg/L) Kết phân tích thí nghiệm ảnh hưởng liều lượng TiO2 lên hiệu xử lý ENR − Liều TiO2 = 0,25 g/L P25 = 0,25 g/L Time (phút) Lần Lần Ct (mg/L) Lần Trung bình Sai số Hiệu suất trung bình 30 60 90 120 150 40,05 40,09 35,13 34,08 33,16 33,58 31,77 31,43 31,18 29,84 40,30 40,14 0,14 19,71 33,16 34,12 0,99 31,76 32,61 33,11 0,48 33,77 30,47 31,22 0,68 37,55 31,43 30,82 0,86 38,37 30 60 90 120 150 15,59 15,68 15,80 15,69 0,11 68,62 12,78 12,99 12,23 12,67 0,39 74,67 11,01 9,63 11,05 10,56 0,81 78,87 10,05 9,92 10,17 10,05 0,13 79,91 9,96 9,75 9,92 9,88 0,11 80,24 30 60 90 120 150 15,63 15,76 15,84 15,75 0,11 68,51 12,86 12,53 12,48 12,62 0,21 74,75 10,17 10,17 9,67 10,00 0,29 79,99 6,39 8,41 7,90 7,57 1,05 84,87 6,26 6,64 6,98 6,63 0,36 86,74 − Liều TiO2 = 0,5 g/L P25 = 0,5 g/L Ct (mg/L) Time (phút) Lần Lần Lần Trung bình Sai số Hiệu suất trung bình − Liều TiO2 = g/L P25 = g/L Ct (mg/L) Time (phút) Lần Lần Lần Trung bình Sai số Hiệu suất trung bình iv − Liều TiO2 = 1,5 g/L P25 = 1,5 g/L Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 11,31 8,95 7,95 8,83 9,46 Lần 11,47 9,88 10,00 9,50 10,21 Lần 11,60 10,51 9,42 9,67 8,74 Trung bình 11,46 9,78 9,12 9,33 9,47 Sai số 0,15 0,78 1,06 0,44 0,74 Hiệu suất trung bình 77,08 80,44 81,76 81,34 81,06 30 60 90 120 150 17,44 17,57 17,78 17,60 0,17 64,81 13,70 13,37 13,53 13,53 0,17 72,93 13,28 12,82 11,85 12,65 0,73 74,70 12,69 12,86 12,95 12,83 0,13 74,33 12,78 13,20 12,99 12,99 0,21 74,03 Ct (mg/L) − Liều TiO2 = g/L P25 = g/L Ct (mg/L) Time (phút) Lần Lần Lần Trung bình Sai số Hiệu suất trung bình Kết phân tích thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ ENR ban đầu − C0 = 10 mg/L C0 = 10 mg/L Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 1,81 1,35 0,63 0,34 0,00 Lần 2,11 1,52 0,42 0,13 0,00 Lần 2,19 1,05 0,34 0,00 0,05 Trung bình 2,04 1,31 0,47 0,16 0,02 Sai số 0,20 0,23 0,15 0,17 0,02 Hiệu suất trung bình 79,65 86,93 95,34 98,42 99,82 30 60 90 120 150 Lần 2,02 1,10 0,68 0,47 0,05 Lần 1,94 0,80 0,59 0,34 0,26 Lần 2,53 0,89 0,80 0,68 0,34 Trung bình 2,16 0,93 0,69 0,49 0,21 Sai số 0,32 0,15 0,11 0,17 0,15 Hiệu suất trung bình 89,19 95,36 96,55 97,53 98,93 Ct (mg/L) − C0 = 20 mg/L C0 = 20 mg/L Time (phút) Ct (mg/L) v − C0 = 30 mg/L C0 = 30 mg/L Time (phút) 30 60 90 120 150 Lần 3,74 3,28 2,02 0,93 0,72 Lần 4,00 3,16 1,60 1,22 0,42 Lần 4,37 2,40 1,68 0,84 0,63 Trung bình 4,04 2,95 1,77 1,00 0,59 Sai số 0,32 0,48 0,22 0,20 0,15 Hiệu suất trung bình 86,54 90,18 94,10 96,67 98,03 30 60 90 120 150 Lần 8,79 5,89 4,37 3,91 2,32 Lần 9,00 6,26 4,63 3,45 2,74 Lần 8,32 6,64 5,13 3,62 2,95 Trung bình 8,70 6,26 4,71 3,66 2,67 Sai số 0,34 0,38 0,39 0,23 0,32 Hiệu suất trung bình 78,25 84,34 88,22 90,85 93,34 30 60 90 120 150 Lần 14,54 11,01 8,41 7,36 3,87 Lần 13,87 11,52 10,26 7,74 4,75 Lần 14,50 11,81 8,49 6,98 4,84 Trung bình 14,30 11,45 9,05 7,36 4,49 Sai số 0,38 0,40 1,04 0,38 0,54 Hiệu suất trung bình 71,39 77,11 81,90 85,29 91,03 Ct (mg/L) − C0 = 40 mg/L C0 = 40 mg/L Time (phút) Ct (mg/L) − C0 = 50 mg/L C0 = 50 mg/L Time (phút) Ct (mg/L) − Đồ thị biểu diễn thay đổi nồng độ ENR theo thời gian dãy nồng độ ban đầu từ 10 – 50 mg/L vi -Ln(Ct/C0) 10 mg/L 20 mg/L 30 mg/L 40 mg/L 50 mg/L 0 30 60 90 Thời gian (phút) 120 150 Kết phân tích thí nghiệm xử lý ENR theo thời gian CENR (mg/L) Thời gian (phút) Lần Hiệu suất trung bình Lần Lần Sai số 50 50 50 0 27,78 27,19 28,11 44,61 0,47 10 25,34 25,31 25,84 48,87 0,26 15 23,62 24,12 24,42 51,90 0,4 20 22,27 21,26 21,81 56,43 0,5 25 16,89 17,23 16,31 66,38 0,47 30 15,05 14,92 15,63 69,60 0,38 45 13,41 13,91 13,53 72,76 0,26 60 11,43 11,52 11,81 76,83 0,2 90 8,41 8,58 8,95 82,71 0,28 120 6,52 7,02 7,32 86,1 0,4 150 5,26 4,75 4,84 90,1 0,27 180 4,00 3,62 3,70 92,46 0,21 210 2,95 2,78 2,53 94,5 0,21 240 1,22 1,81 1,60 96,91 0,3 vii Kết phân tích thí nghiệm tơi ưu hóa mơ hình xử lý − Bảng thứ tự thí nghiệm kết STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Liều xúc tác (g/L) 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 0,5 0,5 1,5 0,5 1,5 0,5 1 0,5 0,5 0,25 0,5 1 1,75 0,5 1,5 Nồng độ ENR C0 (mg/L) 30 30 30 20 20 45 20 15 40 40 20 30 20 20 30 20 40 30 20 30 30 40 40 30 40 30 30 30 40 40 pH 6 5,5 6,5 5,5 6,5 5,5 5,5 5,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,75 6,5 5,5 6,5 5,25 6 5,5 5,5 Thời gian phản ứng (phút) 165 120 120 150 90 120 90 120 150 150 150 75 90 150 120 90 90 120 150 120 120 150 90 120 90 120 120 120 150 90 Hiệu suất (%) 99,89 99,45 99,76 99,98 98,99 98,52 99,91 99,75 98,74 99,67 99,49 99,30 99,26 100,00 99,72 98,30 98,49 99,79 99,24 99,59 96,27 95,39 97,56 90,89 95,19 99,93 99,77 99,44 98,30 99,51 Kết phân tích thí nghiệm hiệu suất xử lý ENR phương pháp khác nhau: hấp phụ; quang phân quang xúc tác viii Hấp phụ Thời gian (phút) Ct(ENR) (mg/L) 36 Quang phân Ct(ENR) (mg/L) 36 33,11 8,02 10 29,33 15 Quang xúc tác Ct(ENR) (mg/L) 36 35,93 0,2 14,63 59,37 18,52 35,63 1,02 13,31 68,59 25,55 29,03 35,26 2,07 8,11 77,46 20 24,46 32,06 35,13 2,42 6,94 80,73 25 23,62 34,40 34,79 3,35 6,05 83,18 30 23,53 37,43 34,96 2,88 5,63 84,35 45 21,10 41,41 34,67 3,70 5,21 85,52 60 20,55 42,92 34,46 4,28 4,84 86,57 90 20,51 43,03 34,08 5,33 3,49 90,30 120 20,42 43,27 33,95 5,68 1,73 95,20 150 20,43 43,25 33,70 6,38 0,00 99,99 H (%) H (%) H (%) II HÌNH ẢNH MỘT SỐ THIẾT BỊ VÀ THÍ NGHIỆM Thiết bị thí nghiệm Cân phân tích Máy khuấy từ ix Máy khuấy từ Máy nanosizer Hình ảnh thí nghiệm Dung dịch trước xử lý Dung dịch sau xử lý x Quang phân Hấp phụ Quang xúc tác ix PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄ THỊ CẨM TIÊN Ngày, tháng, năm sinh: 30/10/1994 Nơi sinh: Quảng Ngãi Địa liên lạc: 80/90 Trần Quang Diệu, phường 14, quận 3, Tp.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học Tháng 9/2012 – Tháng 7/2016 Kỹ thuật Môi trường Khoa Công nghệ sinh học Kỹ thuật Môi trường Đại học Công nghiệp thực phẩm Tp HCM Cao học Tháng 4/2017 – Kỹ thuật Môi trường Khoa Môi trường Tài nguyên Đại học Bách Khoa-ĐHQG – TP.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC Khơng có ... năm sinh: 30/10/1994 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành : Kỹ Thuật môi trường Mã số : 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC TRÊN NỀN VẬT LIỆU... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ CẨM TIÊN NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC TRÊN NỀN VẬT LIỆU TiO2 PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF ANTIBIOTICS IN WATER... bậc cao cụ thể quang xúc tác vật liệu TiO2 khả thi Trong nghiên cứu này, khả xử lý Enrofloxacin (ENR) phương pháp xúc tác quang sử dụng vật liệu nano TiO2 (P25) thực mơ hình mẻ xúc tác lơ lửng Sau