Nghiên cứu đánh giá hoạt tính xúc tác quang của lớp phim mỏng tio2 trong xử lý bậc cao nước thải sinh hoạt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗ NGUYỄN PHẠM KHƯƠNG DUY NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC QUANG CỦA LỚP PHIM MỎNG TiO2 TRONG XỬ LÝ BẬC CAO NƯỚC THẢI SINH HOẠT Chun ngành: Cơng nghệ Mơi trường Mã số : 60 85 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12-2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thế Vinh Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Thanh Lộc Cán chấm nhận xét 2: TS Mai Thanh Phong Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, ngày 30 tháng 12 năm 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc oOo -Tp HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN PHẠM KHƯƠNG DUY Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03/09/1983 Nơi sinh: Huế Chuyên ngành : Cơng nghệ Mơi trường Khố (Năm trúng tuyển): 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu đánh giá hoạt tính xúc tác quang lớp phim mỏng TiO2 xử lý bậc cao nước thải sinh hoạt 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: ƒ Đánh giá ảnh hưởng số yếu tố trình chế tạo đến đặc trưng cấu trúc vật liệu xúc tác quang chứa thành phần TiO2 ƒ Đánh giá khả xử lý xử lý bậc cao nước thải sinh hòa trình xúc tác quang sử dụng vật liệu xúc tác chứa thành phần TiO2 dạng bột dạng lớp phim mỏng phủ hạt vật liệu mang điều kiện chiếu tia UV ánh sáng mặt trời tự nhiên 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/02/2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/12/2008 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Thế Vinh Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn Thạc sĩ này, trước hết xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Vinh tận tâm hướng dẫn, truyền đạt kiến thức sâu sắc tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Xin gửi lòng biết ơn chân thành đến tất quý thầy cô cán Khoa Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh hết lịng giảng dạy giúp đỡ tơi suốt q trình học tập Xin cám ơn gia đình, bè bạn, đồng nghiệp, em sinh viên, người sát cánh, động viên giúp đỡ thực tốt Luận văn Thạc sĩ Đặc biệt, cảm ơn bạn học viên cao học bạn sinh viên nhóm nghiên cứu TiO2 - Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh tham gia phối hợp suốt trình nghiên cứu đề tài Cảm ơn, cảm ơn tất với lòng quý mến trân trọng TP HCM, tháng 12 năm 2008 Nguyễn Phạm Khương Duy Mục lục MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I Sự cần thiết thực nghiên cứu: II Mục tiêu nghiên cứu III Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài bao gồm: Phạm vi nghiên cứu đề tài: IV Phương pháp nghiên cứu Phương pháp hồi cứu: Các phương pháp thí nghiệm phân tích: Phương pháp nghiên cứu mơ hình: Phương pháp xử lý số liệu: V Tính mới, tính khoa học thực tiễn đề tài Tính đề tài Tính khoa học đề tài Tính thực tiễn đề tài Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nước thải sinh hoạt 1.1.1 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt 1.1.2 Sự cần thiết trình xử lý bậc cao nước thải sinh hoạt 1.2 Giới thiệu trình xúc tác quang 11 1.2.1 Giới thiệu trình xúc tác quang 11 1.1.2 Cơ chế trình xúc tác quang 13 1.3 Giới thiệu vật liệu xúc tác quang TiO2 17 1.3.1.Giới thiệu chung TiO2 17 1.3.2 Cơ chế tạo gốc tự ·OH trình quang xúc tác TiO2 20 1.3.3 Động học trình quang xúc tác TiO2 23 i Mục lục 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình quang xúc tác TiO2 26 1.3.5 Nâng cao hiệu trình quang xúc tác TiO2 28 1.3.6 Khả xử lý nước nước thải trình xúc tác quang 33 1.3.7 Các phương pháp điều chế TiO2 37 Một số nghiên cứu ứng dụng trình xúc tác quang xử lý nước thải 39 1.2.1 Các nghiên cứu nước 39 1.2.2 Các nghiên cứu nước 42 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO LỚP PHIM MỎNG TIO2 44 2.1 Các đặc điểm sử dụng chất xúc tác quang dạng phim mỏng 44 2.2 Các phương pháp phủ bề mặt 45 2.2.1 Phương pháp phủ nhúng – Dip coating 46 2.2.2 Phương pháp phun phủ - Spray coating 48 2.2.3 Phương pháp chảy – Flow coating 49 2.2.4 Phương pháp phủ quay – Spin coating 49 2.2.5 Kỹ thuật phủ Capillary (Capillary Coating) 51 2.2.6 Kỹ thuật in phủ (print coating) 52 2.2.7 Kỹ thuật phủ hóa học (chemical coating) 53 2.2.8 Kỹ thuật phủ Sputtering 53 Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 55 3.1 Thí nghiệm điều chế hợp chất chứa thành phần TiO2 phương pháp sol-gel 55 3.1.1 Hóa chất thí nghiệm 55 3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 55 3.1.3 Quy trình thí nghiệm 57 3.2 Thí nghiệm phủ lớp phim mỏng chứa thành phần TiO2 lên chất mang 59 3.2.1 Hóa chất vật liệu thí nghiệm 59 3.2.2 Dụng cụ thí nghiệm 59 3.2.3 Quy trình thí nghiệm 60 ii Mục lục 3.3 Nước thải đầu vào 62 3.4 Thí nghiệm đánh giá hoạt tính xúc tác quang bột TiO2-SiO2 63 3.4.1 Mơ hình dụng cụ thí nghiệm 64 3.4.2 Quy trình thí nghiệm thu mẫu phân tích 65 3.5 Thí nghiệm đánh giá hoạt tính xúc tác quang lớp phim mỏng TiO2-SiO2 67 3.5.1 Mơ hình dụng cụ thí nghiệm 67 3.5.2 Quy trình thí nghiệm lấy mẫu phân tích 69 Mơ hình thí nghiệm quy mô pilot 70 Phương pháp phân tích 70 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 71 4.1 Hệ sol-gel để điều chế lớp phim mỏng TiO2 71 4.2 Cấu trúc lớp phim mỏng TiO2-SiO2 hạt mang 74 4.2.1 Khảo sát khối lượng lớp vật liệu xúc tác phủ hạt mang 74 4.2.2 Cấu trúc hóa lý lớp phim TiO2 – SiO2 hạt mang 75 4.3 Đánh giá hoạt tính xúc tác quang bột TiO2-SiO2 77 4.3.1 Thí nghiệm hấp phụ bão hịa bóng tối 77 4.3.2 Sử dụng nguồn sáng UV-A 79 4.3.3 Sử dụng nguồn sáng mặt trời 81 4.4 Đánh giá hoạt tính xúc tác quang lớp phim TiO2-SiO2 82 4.4.1 Sử dụng nguồn sáng UV-A 82 4.4.2 Sử dụng nguồn sáng mặt trời 85 4.4.3 Thí nghiệm đánh giá hoạt tính lớp phim TiO2 nước thải xử lý 87 4.5 Thí nghiệm chạy bền hạt silicate 89 4.5.1 Khảo sát độ bền lớp lớp phim TiO2 vật mang theo khối lượng 90 4.5.2 Khảo sát độ bền lớp phim TiO2 vật mang theo hiệu xử lý 91 4.4 Thí nghiệm xử lý tổng Coliform mơ hình pilot điều kiện ánh sáng mặt trời tự nhiên 92 4.6 Động học trình quang phân huỷ COD mẫu vật liệu TiO2-SiO2 điều kiện sử dụng nguồn sáng mặt trời 93 iii Mục lục KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 KẾT LUẬN 95 KIẾN NGHỊ 97 LÝ LỊCH KHOA HỌC 107 iv Danh mục bảng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thế oxy hóa số chất oxy hóa .9 Bảng 1.2 Hằng số tốc độ phản ứng OH O3 số hợp chất hữu môi trường nước [4] .10 Bảng 1.3 Một số tính chất vật lý TiO2 dạng anatase rutile 19 Bảng 1.4: Một số nhóm chất hữu xử lý trình quang xúc tác bán dẫn .33 Bảng 1.5: Các hợp chất vô độc hạ bị xử lý phương pháp quang xúc tác TiO2 .35 Bảng 1.6: Những loại vi khuẩn virus bị phá hủy trình quang xúc tác bán dẫn TiO2 36 Bảng 2.1 Đặc tính thiết bị phản ứng sử dụng TiO2 dạng khác [22] 45 Bảng 3.1 Thành phần tính, chất nước thải hồ lắng số (7) 62 Bảng 3.2 Bảng phương pháp phân tích tiêu 70 Bảng 4.1 Tính chất vật liệu TiO2-SiO2 90:10 sau điều chế 72 Bảng 4.2 Xác định khối lượng vật liệu xúc tác phủ hai loại hạt mang 75 Bảng 4.3 Khảo sát độ bền lớp phim TiO2 hạt silicate theo khối lượng 90 Bảng 4.4 Các thông số động học trình quang phân huỷ COD lớp phim TiO2-SiO2 loại hạt mang sử dụng nguồn sáng mặt trời 94 v Danh mục hình DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế q trình xúc tác quang vật liệu bán dẫn 15  Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể pha Rutile 18  Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể pha Anatase 18  Hình 1.4 Cấu trúc tinh thể pha Brookite .19  Hình 1.5 Giản đồ lượng obitan liên kết TiO2 anatase 20  Hình 1.6 Mơ hình chế trình xúc tác quang TiO2 .22  Hình 2.1 Phương pháp phủ nhúng 47  Hình 2.2 Phương pháp phủ nhúng với góc nghiêng .47  Hình 2.3 Phủ nhúng chai, lọ kết hợp với vận tốc quay 48  Hình 2.4 Kỹ thuật phun phủ [124] .48  Hình 2.5 Phương pháp phủ chảy 49  Hình 2.6 Phương pháp phủ quay 50  Hình 2.7 Kỹ thuật Capillary Coating 51  Hình 2.8 Kỹ thuật in lụa .53  Hình 3.1 Mơ hình hệ thống thí nghiệm điều chế vật liệu TiO2-SiO2bằng phương pháp sol-gel 56  Hình 3.2 Quy trình thí nghiệm điều chế sol-gel bột TiO2-SiO2 58  Hình 3.3 Biểu đồ phân bố kích thước hạt dung dịch sau q trình thuỷ phân nhiệt 59  Hình 3.4 Hệ thống phun dung dịch TiO2-SiO2 lên hạt mang 60  Hình 3.5 Quy trình phủ TiO2-SiO2 lên hạt bẹt silicate phương pháp phun 60  Hình 3.6 Sơ đồ mặt bố trí Nhà Máy XLNTTT Bình Hưng Hịa 62  Hình 3.7 Phổ ánh sáng đèn UV-A (Philips) [84] 64  Hình 3.8 Sơ đồ thiết bị phản ứng đánh giá hoạt tính xúc tác quang củavật liệuTiO2-SiO2dạng bột 65  Hình 3.9 Phổ ánh sáng ánh sáng mặt trời tự nhiên .66  Hình 3.10 Mơ hình thí nghiệm đánh giá hoạt tính xúc tác quang lớp phim mỏng TiO2 .67  vi Tài liệu tham khảo [52] Kunio Funakoshi, and Toru Nonami, Preparation of a Superhydrophilic Thin Film on Glass Substrate Surfaces with Titanium Alkoxide Solution, Journal of the American Ceramic Society, 9, 2006 p 2782-2786 [53] L.B Khalil, M.W Rophael, W.E Mourad, The removal of the toxic Hg(II) salts from water by photocatalysis, Applied Catalysis B: Environmental 36 (2002), pp.125–130 [54] Legrini O., Oliveros E., Braun A M., Photochemical processes for water treatment, Chem Rev., 93, 1993, pp.671-698 [55] M Atiqur Rahman, M Muneer, Photocatalysed degradation of two selected pesticide derivatives, dichlorvos and phosphamidon, in aqueous suspensions of titanium dioxide, Desalination 181 (2005), pp.161-172 [56] M Muneer, M Qamar, M Saquib, D.W Bahnemann, Heterogeneous photocatalysed reaction of three selected pesticide derivatives, propham, propachlor and tebuthiuron in aqueous suspensions of titanium dioxide, Chemosphere 61 (2005), pp 457–468 [57] M Qamar, M Muneer, Comparative photocatalytic study of two selected pesticide derivatives, indole-3-acetic acid and indole-3-butyric acid in aqueous suspensions of titanium dioxide, Journal of Hazardous Materials B120 (2005), pp 219–227 [58] M Qamar, M Saquib, M Muneer, Photocatalytic degradation of two selected dye derivatives, chromotrope 2B and amido black 10B, in aqueous suspensions of titanium dioxide, Dyes and Pigments 65 (2005), pp.1-9 [59] M Qamar, M Saquib, M Muneer, Semiconductor-mediated photocatalytic degradation of an azo dye, chrysoidine Y in aqueous suspensions, Desalination 171 (2004), pp.185-193 [60] M Qamar, M Saquib, M Muneer, Titanium dioxide mediated photocatalytic degradation of two selected azo dye derivatives, chrysoidine R and acid red 29 (chromotrope 2R), in aqueous suspensions, Desalination 186 (2005), pp 255–271 [61] Mahmoud Farshbaf Dadjour, Chiaki Ogino, Susumu Matsumura, Nobuaki Shimizu, Kinetics of disinfection of Escherichia coli by catalytic ultrasonic irradiation with TiO2, Biochemical Engineering Journal 25 (2005), pp.243–248 [62] Maness P.C., Smolinski S., Blake D.M., Huaang Z., Wolfrum E.J., and Jacoby W.A., Bactericidal activity of photocatalytic TiO2 reaction: toward and understanding of its killing mechanism Apl Environ, Microbiol, 1999, 65, pp.4094-4098 [63] Maria E Pena, George P Korfiatis, Manish Patel1, Lee Lippincott1, Xiaoguang Meng, Adsorption of As(V) and As(III) by nanocrystalline Titaniumdioxide, Water Research 39 (2005), pp.2327–2337 [64] Mario Schiavello (1997), Heterogeneous Photocatalysis, Vol 3, John Wiley & Son [65] Mills A and Le Hunte S., An overview of semiconductor photocatalysis, J Photochem Photobiol A: Chem, 1993, 108, pp.1-35 102 Tài liệu tham khảo [66] Mohammad Hossein Habibi, Ali Hassanzadeh, Shahla Mahdavi, The effect of operational parameters on the photocatalytic degradation of three textile azo dyes in aqueous TiO2 suspensions, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 172 (2005), pp.89–96 [67] Mois_s Canle L_pez, M Isabel Fern_ndez, Santiago Rodr_guez, J Arturo Santaballa, Steen Steenken, and Emmanuelle Vulliet, Mechanisms of Direct and TiO2Photocatalysed UV Degradation of Phenylurea Herbicides, ChemPhysChem 2005, 6, pp.2064 – 2074 [68] Muter, R., Preis, S., Kallas, J., Trapido, M., Veressinilla, Y (2001), Chem Technol Biotechnol 76 (3), pp.312-320 [69] O Seven a, B Dindar a, S Aydemir b, D Metin b, M.A Ozinel b, S Icli, Solar photocatalytic disinfection of a group of bacteria and fungi aqueous suspensions with TiO2, ZnO and Sahara desert dust, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 165 (2004), pp.103–107 [70] Ollis D.F., Al-Ekabi H (1993), Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Elsevier, Amsterdam [71] P.N Kapoora, S Umab, S Rodriguezb, K.J Klabundeb, Aerogel processing of MTi2O5 (M = Mg, Mn, Fe, Co, Zn, Sn) compositions using single source precursors: synthesis, characterization and photocatalytic behavior, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 229 (2005), pp.145–150 [72] Pacheco J.E., Mehos M., Turchi C., Link H., Photocatalytic purification and treatment of water and air, Trace Metals in the Environment, Vol 3, Lesevier, Amsterdam, 1993, pp.547 [73] Parsons S (2004), Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Treatment, IWA Publishing, London, UK, pp.1-4 [74] Petri Ahonen (2001), Aerosol production and crystallization of titanium dioxide from metal alkoxide droplets, Technical Research Centre of Finland [75] Q Fang, M Meier, J.J Yu, Z.M Wang, J.-Y Zhang, J.X Wu,A Kenyon, P Hoffmann, Ian W Boyd, FTIR and XPS investigation of Er-doped SiO2–TiO2 films Materials Science and Engineering B105 (2003), pp.209–213 [76] Qiwu Zhang, Jinshu Wang, Shu Yin, Masakazu Komatsu, Fumio Saito, Tsugio Sato (2004), Applied Catalysis B: Environmental, 52, pp.11 – 21 [77] Renin M (2001) Advanced Oxidation Processes - Current Status And Prospects, Proc Estonian Acad Sci.Chem., 50 (2), pp.59-80 [78] Roberto L Pozzo, Rodolfo J Brandi, José L Giombi, Miguel A Baltanás, Alberto E Cassano, Design of fluidized bed photoreactors: Optical properties of photocatalytic composites of titania CVD-coated onto quartz sand, Chemical Engineering Science 60 (2005), pp.2785 – 2794 103 Tài liệu tham khảo [79] Robertson P.(1996), Semiconductor photocatalysis: an environmentally acceptable alternative production technique and efluent treament process, J Cleaner Prod., 4(3-4), p.203-212 [80] Rothenbeerger, G., Moser, J., Gratzel, M., Serpone, N., Shaarma, D.K., Charge carrier trapping and recombination dynamics in small semiconductor particles, J Am Chem Soc., 1985, 107, pp 8054-8059 [81] S Rengaraj, X.Z Li (2006), Enhanced photocatalytic activity of TiO2 by doping with Ag for degradation of 2,4,6-trichlorophenol in aqueous suspension, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 243 , pp.60–67 [82] S Rengaraj, X.Z Li, Enhanced photocatalytic activity of TiO2 by doping with Ag for degradation of 2,4,6-trichlorophenol in aqueous suspension, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 243 (2006), pp.60–67 [83] Schinder, K.M., Kunst, M (1990), Phys Chem 94, 8222 [84] Shuji Fukahori, Hideaki Ichiura, Takuya Kitaoka, Hiroo Tanaka, Capturing of bisphenol A photodecomposition intermediates by composite TiO2–zeolite sheets, Applied Catalysis B: Environmental 46 (2003), pp.453–462 [85] Soon-Kil Joung, Takashi Amemiya, Masayuki Murabayashi, Kiminori Itoh, Relation between photocatalytic activity and preparation conditions for nitrogen-doped visible light-driven TiO2 photocatalysts, Applied Catalysis A: General 312 (2006), pp.20–26 [86] Subramaniam V., Pangakar V.G, Beenackers AACM, Photocatalytic degradation of PHBA: relationship between substrate adsorption and photocatalytic degradation , Clean Products and Processes, 2000, 2, pp.149-156 [87] T.Ihara, M Miyoshi, Y.Iriyama, O.Matsumoto, S.Sugihara (2003), Applied Catalysis B: Environmental, 42, pp.403 – 409 [88] Tahei Tomida, Naoyuki Okada and Masahiro Katoh, Adsorption and Photocatalytic Decomposition of Volatile Organic Compounds on Photocatalyst of TiO2-Silica Beads, Adsorption 11 (2005), pp.865–869 [89] Tajana Preocanin and Nikola Kallay (1998), Application of “Mass Titration” to Determination of Suface Charge of Metal Oxides, Laborratory of Physical Chemistry, Faculty of Science, University of Zagreb, pp.1117 – 1125 [90] Tatsuo Kanki, Shinpei Hamasaki, Noriaki Sano, Atsushi Toyoda, KatsumiHirano, “Water purification in a fluidized bed photocatalytic reactor using TiO2-coated ceramic particles”, Chemical Engineering Journal 108 (2005), pp 155-160 [91] Techcommentary: Advanced Oxidation Processes for Treatment of Industrial Wastewater, An EPRI Community Environmental Center Publ No 1, 1996 104 Tài liệu tham khảo [92] Teruhisa Ohno, Toshiki Tsubota,Yousuke Nakamura, Kazuhiro Sayama, Preparation of S, C cation-codoped SrTiO3 and its photocatalytic activity under visible light, Applied Catalysis A: General 288 (2005), pp.74–79 [93] Tetsu Tatsuma, Shuichi Takeda, Shuichi Saitoh, Yoshihisa Ohko, Akira Fujishima, Bactericidal effect of an energy storage TiO2–WO3 photocatalyst in dark, Electrochemistry Communications (2003), pp.793–796 [94] The-Vinh Nguyen, Hyun-Cheol Lee, O-Bong Yang (2006), The effect of prethermal treatment of TiO2 nano-particles on the performances of dye-sensitized solar cells, Solar Energy Materials & Solar Cells 90, pp.967–981 [95] The-Vinh Nguyen, O-Bong Yang (2003), Photoresponse and AC impedance characterization of TiO2-SiO2 mixed oxide for photocatalic water decomposition, Catalysis Today 87, pp.69-75 [96] The-Vinh Nguyen, SungSik Kim, O-Bong Yang (2004), Water decomposition on TiO2–SiO2 and RuS2/TiO2–SiO2 photocatalysts: the effect of electronic characteristics, Catalysis Communications 5, pp.59–62 [97] Tsunenori Nakajimaa, Yan-Hua Xub, Yuko Moria, Mayumi Kishitaa, Hirokazu Takanashia, Shigeru Maedac, Akira Ohkia, Combined use of photocatalyst and adsorbent for the removal of inorganic arsenic(III) and organoarsenic compounds from aqueous media, Journal of Hazardous Materials B120 (2005), pp.75–80 [98] Turchi C.S and Ollis D.F., Photocatalytic degradation of organic water contaminants – Mechamism involving hyldroxyl radical attack, J of Catalysis (1990), 122, pp.178 [99] W.S Kuo, P.H Ho, Solar photocatalytic decolorization of dyes in solution with TiO2 film, Dyes and Pigments 71 (2006), pp.212-217 [100] www.philips.com [101] Xin Zhang a, Hui Yang a,1, Feng Zhang a,1, Kwong-Yu Chan, Preparation and characterization of Pt–TiO2–SiO2 mesoporous materials and visible-light photocatalytic performance Materials Letters (2006) [102] Y.K Kim, E.Y Kim and C.M Whang, Microstructure and Photocatalytic Property of SiO2-TiO2 Under Various Process Condition, Journal of Sol-Gel Science and Technology 33 (2005), 87–91 [103] Yawalkar A.A., Bhatkhande D.S., Pangakar V.G., Beecnakers AACM, Solar assisted photocatalytic and photochemical degradation of phenol, J Chem Technol Biotechnol., 2001, 76, pp 363-370 [104] Yong Cheol Hong, Chan Uk Bang, Dong Hun Shin, Han Sup Uhm, Band gap narrowing of TiO2 by nitrogen doping in atmospheric microwave plasma, Chemical Physics Letters 413 (2005) 454–457 105 Tài liệu tham khảo [105] Zhang Q, Gao L, Gou J, Effects of calcination on the photocatalytic properties of nanosized TiO2 powders prepared by TiCl4 hydrolysis, Applied Catalysis B: Environmental, 26 (2000), pp.207-215 [106] Zhang T., Oyama T., Aoshima A., Hidaka H., Zhao J., Serpone N (2001), Photooxidative N-demethylation of methylene blue in aqueous TiO2 dispersions under UV irradiation, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 140, pp.163-172 [107] Zhengpeng Wang, Weimin Cai, Xiaoting Hong, Xiaolian Zhao, Fang Xu, Chuenguang Cai, Photocatalytic degradation of phenol in aqueous nitrogen-doped TiO2 suspensions with various light sources, Applied Catalysis B: Environmental 57 (2005), pp.223–231 [108] Zhong Lin Wang: Characterization of nanophase materials, School of Materials Science and Engineering, Georgia Intistitude of Technology, USA, 2000 [109] O Carp, C.L Huisman, A Reller, Photoinduced reactivity of titanium dioxide, Progress in Solid State Chemistry 32 , 2004, pp 33–177 106 Lý lịch khoa học LÝ LỊCH KHOA HỌC I GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC BẢN THÂN Họ tên học viên: NGUYỄN PHẠM KHƯƠNG DUY Ngày sinh : 03.09.1983 Nơi sinh : Thành phố Huế, Thừa Thiên - Huế Địa liên lạc : 95/94/5, Lê Văn Lương, P Tân Kiểng, Q 7, Tp HCM II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Học Khoa Môi trường - Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Năm 2001-2006 Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Học Khoa Môi trường - Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Năm 2006-2008 Chun ngành: Cơng nghệ Mơi trường Các khóa Đào tạo ngắn hạn khác: Thời gian Tháng - 2007 Khóa đào tạo Mơ hình q trình phát tán nhiễm khơng Viện Mơi trường Tài khí Tháng 11 – 2007 Nơi tổ chức nguyên – ĐHQG TP HCM Chương trình trao đổi, hợp tác quốc tế dành Tổ chức Jica, Bangdung, cho kỹ sư trẻ trường đại học vấn Indonesia đề nóng lên tồn cầu vai trò người kỹ sư 107 Lý lịch khoa học Thời gian Tháng 09 – 2008 Khóa đào tạo Nơi tổ chức Môi trường bền vững Công nghệ Năng Đại học Quốc gia Đài lượng tái tạo Loan, Đài Bắc, Đài Loan III Q TRÌNH CƠNG TÁC Năm 2006-2008 Bộ môn Kỹ thuật Môi trường – Khoa Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP Hồ Chí Minh 108 Phần phụ lục PHỤ LỤC THÍ NGHIỆM TRÊN CÁC VẬT LIỆU XÚC TÁC Ở DẠNG BỘT 1.1 Kết thí nghiệm hấp phụ bóng tối TT Hàm lượng COD (mg/l) Thời gian (phút) Hiệu xử lý (%) Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Bột TiO2 – SiO2 90:10 52.6 36.5 0.00 0.00 15 52.6 32.8 13.31 10.14 30 45.6 28.2 22.43 22.74 60 40.8 27.2 24.71 25.48 120 39.6 26.8 25.86 26.58 Bột TiO2 thương mại Degussa P25 52.6 36.5 0.00 0.00 15 52.6 30.5 19.20 16.44 30 42.5 27.2 24.52 25.48 60 39.7 26.8 26.81 26.58 120 38.5 26.4 28.14 27.67 1.2 Kết thí nghiệm đánh giá hoạt tính xúc tác vật liệu dạng bột sử dụng nguồn sáng đèn UV-A TT Thời gian (phút) Hàm lượng COD (mg/l) Thí nghiệm Thí nghiệm Hiệu xử lý (%) Thí nghiệm Thí nghiệm Bột TiO2 – SiO2 90:10 Trước hấp phụ 42.20 62.5 - - 32 58.2 0.00 0.00 15 28.2 44.2 11.88 24.05 30 18.6 37.8 41.88 35.05 Phần phụ lục TT Thời gian (phút) Hàm lượng COD (mg/l) Hiệu xử lý (%) Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm 60 17.3 27.5 45.94 52.75 90 14.7 24.3 54.06 58.25 120 12.8 23.00 60.00 60.48 180 11.5 20.5 64.06 64.78 Bột TiO2 thương mại Degussa P25 Trước hấp phụ 42.20 62.50 - - 32 54.40 0.00 0.00 15 25 34.60 21.88 36.40 30 17.9 31.40 44.06 42.28 60 14.9 25.60 53.44 52.94 90 10.9 22.40 65.94 58.82 120 19.80 71.88 63.60 180 7.7 17.9 75.94 67.10 1.3 Kết thí nghiệm đánh giá hoạt tính xúc tác vật liệu dạng bột sử dụng nguồn sáng mặt trời tự nhiên TT Thời gian (phút) Hàm lượng COD (mg/l) Thí nghiệm Thí nghiệm Hiệu xử lý (%) Thí nghiệm Thí nghiệm Bột TiO2 – SiO2 90:10 Trước hấp phụ 35.1 62.50 - - 27.2 52.5 0.00 0.00 30 11.2 42.50 23.02 19.05 60 9.6 32.00 45.66 39.05 90 8.4 18.00 63.77 65.71 120 8.3 12.75 68.30 75.71 180 7.6 12.50 69.81 76.19 Phần phụ lục TT Thời gian (phút) Hàm lượng COD (mg/l) Thí nghiệm Hiệu xử lý (%) Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Bột TiO2 thương mại Degussa P25 Trước hấp phụ 35.1 62.50 - - 26.5 52 0.00 0.00 30 20.4 37.5 58.82 27.88 60 14.4 34.75 64.71 33.17 90 9.6 20.5 69.12 60.58 120 8.4 16.25 69.49 68.75 180 13.75 72.06 73.56 Phần phụ lục PHỤ LỤC THÍ NGHIỆM TRÊN CÁC VẬT LIỆU XÚC TÁC Ở DẠNG LỚP PHIM PHỦ TRÊN CÁC HẠT MANG 2.1 Kết thí nghiệm lớp phim vật liệu hạt silicate 2.1.1 Thí nghiệm sử dụng nguồn sáng đèn UV-A Hàm lượng COD (mg/l) Hiệu xử lý (%) TT Thời gian (phút) TN TN TN3 TN TN TN3 Trước hấp phụ 52.5 63.4 38.4 - - - 46.7 59.5 32 0.00 0.00 0.00 15 44.8 52.5 29.4 4.07 11.76 8.13 30 39.7 47.4 28.8 14.99 20.34 10.00 60 34.6 40.3 27.5 25.91 32.27 14.06 90 28.2 29.4 23.7 39.61 50.59 25.94 120 26.9 27.5 18.6 42.40 53.78 41.88 180 24.3 24.3 15.4 47.97 59.16 51.88 Phần phụ lục 2.1.2 Thí nghiệm sử dụng nguồn sáng mặt trời tự nhiên Hàm lượng COD (mg/l) Hiệu xử lý (%) TT Thời gian (phút) TN TN TN3 TN TN TN3 Trước hấp phụ 52.5 69.1 42.6 - - - 44.2 64 37.8 0.00 0.00 0.00 15 38.4 57.6 36.5 13.12 9.26 3.44 30 36.5 47.4 30.7 17.42 24.02 18.78 60 30.7 39 26.2 30.54 36.18 30.69 90 22.4 27.5 24.3 49.32 52.82 35.71 120 18.6 25.6 19.8 57.92 55.57 47.62 180 16 24.1 18.6 63.80 57.74 50.79 Phần phụ lục 2.2 Kết thí nghiệm lớp phim vật liệu hạt thủy tinh 2.2.1 Kết thí nghiệm sử dụng nguồn sáng đèn UV-A TT Thời gian (phút) Hàm lượng COD (mg/l) Hiệu xử lý (%) TN TN TN TN Trước hấp phụ 52.5 63.4 - - 46.7 59.5 0.00 0.00 15 44.8 52.5 4.07 11.76 30 39.7 47.4 14.99 20.34 60 34.6 40.3 25.91 32.27 90 28.2 29.4 39.61 50.59 120 26.9 27.5 42.40 53.78 180 24.3 24.3 47.97 59.16 2.2.1 Kết thí nghiệm sử dụng nguồn sáng mặt trời tự nhiên TT Thời gian (phút) Hàm lượng COD (mg/l) Hiệu xử lý (%) TN TN TN TN Trước hấp phụ 52.5 63.4 - - 46.7 59.5 0.00 0.00 15 44.8 52.5 4.07 11.76 30 39.7 47.4 14.99 20.34 60 34.6 40.3 25.91 32.27 90 28.2 29.4 39.61 50.59 120 26.9 27.5 42.40 53.78 180 24.3 24.3 47.97 59.16 Phần phụ lục 2.3 Kết thí nghiệm lớp phim vật liệu hạt thủy tinh bậc 2.3.1 Kết xử lý COD TT Thời gian (phút) Hàm lượng COD (mg/l) Hiệu xử lý (%) TN TN TN TN 10.84 17.55 0.00 0.00 15 5.68 15.48 47.62 11.76 30 5.68 12.39 47.62 29.41 60 5.16 9.81 52.38 44.12 90 4.13 6.77 61.90 61.40 120 2.06 2.23 80.95 87.32 2.3.1 Kết xử lý TOC TT Thời gian (phút) Hàm lượng TOC (mg/l) Hiệu xử lý (%) TN TN TN TN 3.73 4.73 0.00 0.00 15 2.38 4.24 36.19 10.36 30 2.23 3.93 40.21 16.91 60 2.20 3.83 41.02 19.03 90 2.06 2.38 44.77 49.68 120 1.75 1.73 53.08 63.42 Phần phụ lục 2.3.1 Kết xử lý Coliform TT Số lượng Coliform Thời gian (phút) Hiệu xử lý (%) (MPN/100ml) TN TN TN TN 15.103 28.103 0.00 0.00 15 7.103 21.103 53.33 25.00 30 7.103 20.103 53.33 28.57 60 4.103 4.103 73.33 85.71 90 4.103 73.33 100.00 120 0 100.00 100.00 2.4 Hiệu xử lý Coliform hạt thủy tinh phủ TiO2 điều kiện ánh sáng mặt trời tự nhiên mơ hình pilot 2.4.1 Kết thí nghiệm mẫu trắng Thời Coliforms tổng số gian (MPN/100ml) Hiệu xử lý (%) Cường độ ánh sáng mặt trời (Klux) (phút) TN1 TN2 TN1 TN2 TN1 TN2 x 103 9,5 x 102 0 85,3 62,2 30 3,3 x 103 7,7 x 102 17,50 18,95 74,2 65,5 60 1,4 x 103 3,5 x 102 65,00 63,16 63,3 69,8 90 1,1 x 103 2,9 x 102 72,50 69,47 61,9 76,5 120 6,4 x 102 1,2 x 102 84,00 87,37 44,4 84,6 2.4.2 Kết thí nghiệm Thời Số lượng Coliform gian (MPN/100ml) Hiệu xử lý (%) Cường độ ánh sáng mặt trời (Klux) (phút) TN1 TN2 TN1 TN2 TN1 TN2 4,5.103 2,4.103 0 56,1 84,5 30 82 50 98,18 97,92 70,6 67,9 60 19 99,58 99,63 65,1 72,4 90 99,93 100 57,4 76,9 120 0 100 100 53,2 74,3 ... trình xúc tác quang hóa TiO2 Nghiên cứu hoạt tính xúc tác quang lớp phim mỏng TiO2 xử lý bậc cao nước thải sinh hoạt nhằm phục vụ tái sử dụng là cần thiết Theo kết đạt nghiên cứu trước TiO2, khả xử. .. nano TiO2 Việt Nam trình tái sử dụng vật liệu thách thức lớn Đề tài ? ?Nghiên cứu đánh giá hoạt tính xúc tác quang lớp phim mỏng TiO2 xử lý bậc cao nước thải sinh hoạt? ?? thực với mong muốn nghiên cứu. .. phản ứng xúc tác quang hóa khác phản ứng xúc tác truyền thống cách hoạt hóa xúc tác Trong phản ứng xúc tác truyền thống, xúc tác hoạt hóa nhiệt cịn phản ứng xúc tác quang hóa, xúc tác hoạt hóa