Nghiên cứu xử lý một số chất ô nhiễm trong nước thải dược phẩm bằng kỹ thuật quang oxy hóa dựa trên hệ xúc tác TiO2GO (graphen oxit)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CHU DUY BẮC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI DƯỢC PHẨM BẰNG KỸ THUẬT QUANG OXY HÓA DỰA TRÊN HỆ XÚC TÁC TiO2/GO (GRAPHEN OXIT) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội, 2018 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) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nghiên cứu kết đạt luận văn hoàn toàn trung thực, tiến hành nghiên cứu Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Các tài liệu tham khảo đã trích dẫn đầy đủ phần danh mục tài liệu tham khảo Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2018 Người viết cam đoan Chu Duy Bắc Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội i 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) LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu khoa học đường vơ khó khăn đầy thử thách người muốn dấn thân cống hiến sức để tạo giá trị đích thực Là học trò đứng mái trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, em vô tự hào tự thấy lòng đầy trách phải học tập, rèn luyện, nghiên cứu cho xứng đáng với danh phận Thiết nghĩ, với trí tuệ nhỏ của đứng trước bậc thầy, cô giáo, giảng viên của Viện Khoa học Công nghệ môi trường – Đại học Bách khoa Hà Nội hiểu biết của thân vơ hạn chế Từ tận đáy lòng cho phép em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới người thầy hướng dẫn PGS.TS Đặng Xuân Hiển, Giảng viên Viện Khoa học & Công nghệ môi trường, Đại học Bách khoa Hà Nội; NCS ThS Trần Minh Đức, Giảng viên Đại học Sư phạm, Đại học Quốc gia Hà Nội nhóm nghiên cứu khoa học sinh viên Lại Thị Trang, Nguyễn Quang Tám vật liệu TiO2/GO Viện KH&CN Môi trường; đồng thời cảm ơn trợ giúp của ThS Lê Trung Việt tập thể đồng nghiệp phòng Phân tích độc chất môi trường, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi, tận tình bảo, giúp đỡ để em hồn thiện ḷn văn Trong ḷn văn, khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong q thầy, cơ, bạn bè thơng cảm đóng góp ý kiến để ḷn văn hoàn thiện nâng cao giá trị khoa học! Trân trọng cảm ơn./ Người thực Chu Duy Bắc Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội ii 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) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải dược phẩm 1.1.1 Phân loại ngành công nghiệp dược phẩm 1.1.2 Mô tả quy trình sản xuất dược phẩm đặc điểm của nước thải [20] 1.1.3 Xử lý nước thải dược phẩm [10] 1.2 Giới thiệu vật liệu TiO2-Fe3O4 –GO 10 1.2.1 Tổng quan vật liệu GO 10 1.2.2 Giới thiệu vật liệu nano từ tính Fe3O4 12 1.2.3 Tổng quan vật liệu quang xúc tác nano TiO2 [19] 13 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 23 2.1 Mục tiêu 23 2.2 Đối tượng nghiên cứu 23 2.2.1 Giới thiệu Phenol [28] 23 2.2.2 Giới thiệu O-Cresol [28] 24 2.3 Nội dung nghiên cứu 25 2.4 Phương pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Tổng hợp vật liệu 26 2.4.2 Phương pháp xác định cấu trúc hạt vật liệu tổng hợp 31 2.4.3 Phương pháp phân tích 33 2.5 Hóa chất thiết bị sử dụng nghiên cứu 37 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Kết tổng hợp vật liệu 39 3.1.1 Kết tổng hợp vật liệu TiO2 39 3.1.2 Kết tổng hợp vật liệu GO 40 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội iii 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) 3.1.3 Kết tổng hợp vật liệu Fe3O4 – GO 41 3.1.4 Kết tổng hợp vật liệu TiO2/GO 42 3.1.5 Kết tổng hợp vật liệu TiO2/Fe3O4-GO 44 3.2 Kết khảo sát khả xử lý của vật liệu 46 3.2.1 Kết khảo sát hiệu suất xử lý phenol O-cresol nước thải giả 46 3.2.2 Khảo sát hiệu xử lý độ màu COD của mẫu nước thải dược phẩm y nhà máy sản xuất dược phẩm IMC – KCN Quang Minh 54 3.2.2.1 Khảo sát kết xử lý COD của vật liệu theo tỷ lệ rắn/lỏng khác 54 3.2.2.2 Khảo sát kết xử lý COD độ màu của vật liệu theo giá trị pH khác 55 3.2.2.3 Khảo sát kết xử lý COD độ màu của vật liệu TiO2/GO, TiO2/Fe3O4-GO theo thời gian, rắn/lỏng pH tối ưu 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội iv 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) DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH Hình Cấu trúc của GO theo Lerf – Klinowski [2] 10 Hình Sơ đồ oxi hóa graphen thành graphene oxit 11 Hình Cấu trúc tinh thể ferit thường gặp [4] 12 Hình Cấu trúc Rutile [19] 14 Hình Cấu trúc Anatase [19] 14 Hình Cấu trúc Brookite [19] 15 Hình Hình khối bát diện của TiO2 [20] 15 Hình Sơ đồ lượng trình quang xúc tác của TiO2 [19] 18 Hình Những ứng dụng của TiO2 [7] 20 Hình 10 Quy trình tổng hợp vật liệu TiO2-Fe3O4-GO [15] 21 Hình 11 Cơ chế xúc tác quang của vật liệu TiO2-Fe3O4-GO [27] 22 Hình 12 Cơng thức cấu tạo của phenol 24 Hình 13 Cơng thức cấu tạo của O-cresol 25 Hình 14 Sơ đồ tổng hợp TiO2 theo phương pháp sol – gel 26 Hình 15 Sơ đồ tổng hợp GO theo phương pháp Hummers 27 Hình 16 Sơ đồ khối tổng hợp TiO2-GO theo phương pháp sol-gel 28 Hình 17 Sơ đồ khối tổng hợp Fe3O4-GO theo phương pháp thủy nhiệt 30 Hình 18 Sơ đồ khối tổng hợp TiO2/Fe3O4 – GO phương pháp thủy nhiệt 31 Hình 19 Các phận của Kính hiển vi điện tử 33 Hình 20 Cơ chế hoạt động của Kính hiển vi điện tử 33 Hình 21 Sắc ký đồ của phenol 34 Hình 22 Sắc ký đồ trêb HPLC của mẫu nước thải chứa O-cresol 34 Hình 23 Mơ hình khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu 37 Hình 24 Giản đồ XRD của vật liệu TiO2 39 Hình 25 Kết đo XRD EDX của vật liệu GO 40 Hình 26 Giản đồ XRD của mẫu Fe3O4 – GO 41 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội v 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) Hình 27 Giản đồ XRD của mẫu vật liệu TiO2/GO 42 Hình 28 Kết chụp SEM của vật liệu TiO2/GO độ phóng đại 15000 lần 43 Hình 29 Kết chụp SEM của vật liệu TiO2/GO độ phóng đại 50000 lần 43 Hình 30 Giãn đồ EDX của vật liệu TiO2/GO 44 Hình 31 Giản đồ XRD của vật liệu TiO2/Fe3O4- GO 45 Hình 32 Kết chụp SEM của vật liệu TiO2/Fe3O4 - GO 45 Hình 33: Khảo sát tỷ lệ R/L tối ưu với phenol 47 Hình 34 Kết khảo sát pH tối ưu xử lý phenol 48 Hình 35 Khảo sát tỷ lệ R/L tối ưu xử lý O - Cresol 49 Hình 36 Khảo sát pH tối ưu xử lý O-Cresol 50 Hình 37 Đồ thị hiệu suất xử lý với 02 mẫu giả độc lập 52 Hình 38 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý Phenol O-cresol 53 Hình 39 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý Độ màu với tỷ lệ R/L khác 55 Hình 40 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý COD với giá trị pH khác 56 Hình 41 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý Độ màu với giá trị pH khác 57 Hình 42 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý COD theo thời gian 58 Hình 43 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Độ màu theo thời gian 59 Hình 44 Mẫu vật liệu TiO2/Fe3O4-GO sau xử lý thu hồi nam châm 60 Hình 45 Máy sắc ký lỏng Thermo Fisher Scientific Ultimate 3000 65 Hình 46 Sự thay đổi màu sắc của dung dịch qua mốc thời gian xử lý 65 Hình 47 Quá trình đốt 65 Hình 48 Mơ hình xúc tác quang 65 Hình 49 Bình thủy nhiệt Hình 51 Máy ly tâm Hình 50 Cân phân tích 66 Hình 52 Tủ nung 66 Hình 53 Vật Liệu TFG 66 Hình 54 Từ tính của vật liệu TFG 66 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội vi 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) Hình 55 Bếp nung COD 67 Hình 56 Mẫu COD 67 Hình 57 Chuẩn độ COD 67 Hình 58 UV-Visible Spectrophotometer (UV-VIS 2450-Shimadzu-Japan) 67 Hình 59 Máy UV Hitachi 2900 68 Hình 60 Tủ sấy gia nhiệt 68 Hình 61 Máy khuấy từ gia nhiệt 68 Hình 62 Máy đo nhanh TSS Độ đục 68 Hình 63 Máy cất đạm (phương pháp Kjeldahl ) 69 Hình 64 Chất chuẩn Phenol đơn 69 Hình 65 Máy ly tâm 69 Hình 66 Tủ hút 69 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội vii 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) DANH MỤC BẢNG Bảng Các loại sản phẩm dược phẩm ví dụ điển hình [2] Bảng Đặc trưng của nước thải dược phẩm điển hình Bảng Giá trị ô nhiễm của số dẫn xuất Phenol [1] Bảng Các thông số vật lý của tinh thể TiO2 [19] 15 Bảng Các thông số của nước thải đầu vào nhà máy dược phẩm IMC KCN Quang Minh – Hà Nội 23 Bảng Tính chất vật lý của O-cresol 25 Bảng Thông số kỹ thuật của nguồn sáng thí nghiệm [12] 46 Bảng Khảo sát tỷ lệ Rắn – lỏng tối ưu dựa vào hiệu suất xử lý Phenol 47 Bảng Khảo sát pH tối ưu dựa vào hiệu suất xử lý Phenol 48 Bảng 10 Khảo sát tỷ lệ Rắn – lỏng tối ưu dựa vào hiệu suất xử lý O-Cresol 49 Bảng 11 Khảo sát pH tối ưu dựa vào hiệu suất xử lý O-Cresol 50 Bảng 12 Hiệu suất xử lý Phenol O-Cresol của vật liệu nano TiO2/GOFe3O4 02 mẫu nước thải giả độc lập 51 Bảng 13 Hiệu suất xử lý Phenol O-Cresol của vật liệu nano TiO2/GOFe3O4 nước thải giả mẫu tổ hợp 53 Bảng 14 Khảo sát tỷ lệ Rắn – lỏng tối ưu dựa vào hiệu suất xử lý COD 54 Bảng 15 Khảo sát hiệu suất xử lý COD với điều kiện pH khác 56 Bảng 16 Khảo sát hiệu suất xử lý độ màu với điều kiện pH khác 57 Bảng 17 Khảo sát hiệu suất xử lý COD pH, tỷ lệ R/L tối ưu với TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO 58 Bảng 18 Khảo sát hiệu suất xử lý độ màu pH, tỷ lệ R/L tối ưu với TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO 59 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội viii 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) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT AOP Q trình Oxy hóa bậc cao QCVN Quy chuẩn Việt Nam BOD Nhu cầu oxy sinh học COD Nhu cầu oxy hóa học HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao GO Graphen oxit UV Vùng xạ tử ngoại EDX Phổ tán sắc lượng tia X EPA Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ XRD Giản đồ nhiễu xạ tia X KCN Khu công nghiệp GE TíO2 Graphit Titan đioxit TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam VOC Các chất hữu dễ bay Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 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) Hình 39 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý Độ màu với tỷ lệ R/L khác  Nhận xét: - Tổng quan, hiệu suất xử lý COD tỷ lệ R/L đề tăng theo thời gian - Với tỷ lệ R/L theo đồ thị tốc độ tăng hiệu suất khoảng 1-4h nhanh khoảng 4-6h - So với tỷ lệ R/L, R/L = 2g/l, hiệu suất xử lý lớn 63,8% vào thời điểm sau 6h xử lý - So với tỷ lệ R/L, R/L = 1g/l, hiệu suất xử lý lớn 37,8% vào thời điểm sau 6h xử lý - Kết luận, tỷ lệ R/L = 2g/l tối ưu điều kiện thí nghiệm 3.2.2.2 Khảo sát kết xử lý COD độ màu vật liệu theo giá trị pH khác  Điều kiện thí nghiệm - Nguồn sáng 100Wh (bóng đèn com-pắc), - pH điều chỉnh - Lượng mẫu: lít (nước thải dược phẩm đầu vào của nhà máy sản xuất dược phẩm IMC – KCN Quang Minh) Vật liệu: TiO2/GO-Fe304 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 55 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) Bảng 15 Khảo sát hiệu suất xử lý COD với các điều kiện pH khác Thời pH = pH = pH = pH = pH = 10 Nồng Hiệu Nồng Hiệu độ suất độ suất (mg/l) (%) (mg/l) (%) 1216 1248 1258 909,6 25,2 901,1 27,8 963,6 23,4 944,0 21,2 1097,4 14,4 783,1 35,6 766,3 38,6 850,4 32,4 883,6 33,3 1023,0 23,6 713,8 41,3 700,1 43,9 752,3 40,2 848,1 39,6 959,8 31,5 656,6 639,0 48,8 686,9 45,4 836,7 42,6 944,2 35,2 593,4 51,2 566,6 54,6 665,5 47,1 812,3 46,1 928,9 37,4 563,0 53,7 516,7 58,6 608,9 51,6 804,0 48,5 884,4 42,8 gian (h) 46 Nồng độ (mg/l) Hiệu Nồng Hiệu Nồng Hiệu suất độ suất độ suất (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) 1198 1282 Hiệu suất xử lý COD Hiệu suất(%) 70 60 50 40 30 20 10 Thời gian(h) pH=2 pH=4 pH=6 pH=8 pH=10 Hình 140 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý COD với giá trị pH khác  Nhận xét:  Tổng quan, mức pH, hiệu xuất xử lý COD tăng dần theo thời gian  Tốc độ tăng hiệu suất xử lý có xu hướng giảm dần theo thời gian  Với pH = 4, hiệu suất xử lý lớn 58,6% vào thời điểm 6h  Với pH = 10, hiệu suất xử lý nhỏ 42,8% vào thời điểm 6h  Kết luận, pH tối ưu với điều kiện thí nghiệm pH = Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 56 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) Bảng 16 Khảo sát hiệu suất xử lý độ màu với các điều kiện pH khác Thời pH = Hiệu pH = pH = Hiệu pH = Hiệu pH = 10 Hiệu Hiệu gian Pt - (h) Co 1348 1356 1322 1394 1326 942,3 30,1 877,3 35,3 971,7 26,5 1042,7 25,2 1092,6 17,6 789,9 41,4 756,6 44,2 811,7 38,6 913,1 34,5 989,2 25,4 691,5 48,7 657,7 51,5 736,4 44,3 822,5 41 881,8 33,5 612,0 54,6 584,4 56,9 620,0 53,1 716,5 48,6 843,3 36,4 547,3 59,4 508,5 62,5 538,1 59,3 649,6 53,4 812,8 38,7 502,8 62,7 469,2 65,4 510,3 61,4 578,5 58,5 779,7 41,2 suất (%) Pt - Pt - suất Co Co (%) suất Pt - Co (%) suất Pt - Co (%) suất (%) 70 60 Hiệu suất(%) Hiệu suất xử lý Độ màu 50 40 30 20 10 Thời gian(h) pH=2 pH=4 pH=6 pH=8 pH=10 Hình 151 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý Độ màu với giá trị pH khác  Nhận xét:  Tổng quan, mức pH, hiệu xuất xử lý độ màu tăng dần theo thời gian  Tốc độ tăng hiệu suất xử lý có xu hướng giảm dần theo thời gian  Với pH = 4, hiệu suất xử lý lớn 65,4%  Với pH = 10, hiệu suất xử lý nhỏ 41,2% Kết luận, pH tối ưu với điều kiện thí nghiệm pH = Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 57 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) 3.2.2.3 Khảo sát kết xử lý COD độ màu vật liệu TiO2/GO, TiO2/Fe3O4-GO theo thời gian, rắn/lỏng pH tới ưu  Điều kiện thí nghiệm: - Tỷ lệ R/L = 2g/l - pH= - Nguồn sáng 100Wh - Thể tích mẫu V= lit (mẫu nước thải dược phẩm đầu vào của nhà máy IMC – KCN Quang Minh) Bảng 17 Khảo sát hiệu suất xử lý COD pH, tỷ lệ R/L tối ưu với TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO COD TiO2/GO Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) 1168 287,3 24,6 403,0 34,5 499,9 42,8 568,8 48,7 612,0 52,4 661,1 56,6 TiO2/Fe3O4-GO Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) 1174 356,9 30,4 510,7 43,5 604,6 51,5 673,9 57,4 753,7 64,2 785,4 66,9 Hiệu suất xử lý COD Hiệu suất 80 (%) 70 60 50 40 30 20 10 Thời gian(h) TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO Hình 162 Đồ thị biễu diễn hiệu suất xử lý COD theo thời gian Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 58 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) Bảng 18 Khảo sát hiệu suất xử lý độ màu pH, tỷ lệ R/L tối ưu với TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO Độ màu TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO Pt - Co Hiệu suất (%) Pt - Co Hiệu suất (%) 1352 1386 454,3 33,6 532,22 38,4 187,2 41,2 274,63 51,6 91,1 48,7 160,11 58,3 50,0 54,9 105,03 65,6 30,3 60,5 75,83 72,2 19,2 63,4 58,69 77,4 Hiệu suất(%) Hiệu suất xử lý độ màu 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Thời gian(h) TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO Hình 173 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Độ màu theo thời gian  Nhận xét: Hiệu suất xử lý COD, độ màu tăng dần theo thời gian Vật liệu TiO2/GO có hiệu suất xử lý TiO2/GO – Fe3O4 trung bình 10- 13% với điều kiện pH=4, R/L = 2g/l, nguồn sáng 100Wh Hiệu suất xử lý cao của TiO2/GO thời điểm 6h, COD 56,6%, với độ màu 63,4% Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 59 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) Hiệu suất xử lý cao của TiO2/GO – Fe3O4 thời điểm 6h, COD 66,9%, với độ màu 77,4% Vật liệu TiO2/GO – Fe3O4 có ưu vượt trội hiệu suất xử lý chất hữu  Thử nghiệm thu hồi vật liệu TiO2/GO-Fe304 nam châm Hình 184 Mẫu vật liệu TiO2/Fe3O4-GO sau xử lý thu hồi nam châm  Nhận xét: - Vật liệu TiO2/Fe3O4-GO có từ tính mức độ định, có tiềm thu hồi tái sử dụng tuần hoàn sau phản ứng - Dạng thu hồi của vật liệu khơng tinh khiết, có lẫn tạp chất Vì vậy, cần có biện phân tách loại bỏ tạp chất sau phản ứng Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 60 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) KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu đề tài: “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)” rút số kết luận sau: Nước thải dược phẩm loại nước thải đặc biết với nồng độ chất ô nhiễm cao, đặc biệt chất hữu khó phân hủy sinh học phenol, dẫn xuất của Phenol o-cresol, m-cresol, p-cresol, hoạt chất gốc hữu dược phẩm, dung môi hữu aceton, ketone; thuốc sát khuẩn, sát trùng, chất kháng sinh dư thừa… cần phải biện pháp xử lý phù hợp Qua kết nghiên cứu cho thấy: Đã áp dụng tổng hợp thành công vật liệu TiO2/GO TiO2/Fe3O4-GO chủ yếu pha anatase từ tiền chất TiCl4 Các phép đo tán sắc lượng tia X (EXD) nhiễu xạ tia X (XRD) đã phân tích cấu trúc, hình thái, định tính, định lượng vật liệu chế tạo Qua kết khảo sát xử lý nước thải giả, nước thải nhà máy sản xuất dược phẩm IMC – KCN Quang Minh – Hà Nội, kết sau:  Kết hiệu suất xử lý Phenol nước thải giả đạt 62,3%;  Kết hiệu suất xử lý O-cresol nước thải giả đạt 54,5%;  Tỷ lệ vật liệu tham gia xúc tác quang 2g/l nước thải;  pH = cho hiệu suất xử lý COD độ màu cao nhất;  Hiệu xử lý của vật liệu TiO2/Fe3O4-GO lớn vật liệu TiO2/GO;  Vật liêu TiO2/GO thu hồi nhờ ly tâm lắng; vật liệu TiO2/Fe3O4-GO thu hồi nam châm tái sử dụng lần xử lý nhằm giảm chi phí trình xử lý  Tại điều kiện Rắn/lỏng = 2g/l pH = COD độ màu xử lý tối ưu Những hạn chế, cần phát triển thêm của luận văn:  Điều kiện thử nghiệm với tỷ lệ thành phần vật liệu hạn chế, chưa phản ánh đầy đủ xác hồn tồn  Đối với mẫu nước thải giả, chưa tìm điều kiện tối ưu phản ứng để nâng cao hiệu suất sử dụng lượng Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 61 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) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R B S k S P P Tripti Shukla, "Role of Pharmacist in Pharmaceutical Waste Management," World Journal of Environmental Biosciences, ISSN 2277- 8047, p 3, 2014 [2] e a V.Dhand, "“A comprehensive review of GE nanocomposite: Reseach status and trends, Journal of Nanometrials”," 2013, pp pp 1-14 [3] e a D.R Dreyer, ""The chemistry of graphene oxide" Chem Soc Rev.,," pp 39, pp 228-240 [4] P Đ Quang, "Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano từ Fe3O4 thử tính chất xúc tác phân hủy chất màu của nó," 2014 [5] “ c x l n n P b m m T Phan Vũ An, 2010 [6] G L G J , Zhang Q., "Effects ò calsination on the photocatalytic properties of nanosized TiO2 powder prepared by TiCl4 hydrolusis, Appl Cat.B: Environ," 2000, pp 26 Pp.207-1015 [7] Nguyễn Thị Kim Giang (2010), “Nghiên cứu điều chế vât liệu TiO2 biến tính kích thước nano mét khảo sát khả quang xúc tác của chúng” [8] V V L ( , d L K L H N R.A.Lindin, "Tính chất hóa học của chất vơ cơ," NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [9] S.-R K K P a J.-O K Imran Ali, "One-step electrochemical synthesis of graphene oxide-TiO2 nanotubes for improved visible light activity,1535-1546.," 2017 [10] L Y J C C J Yaqin Yu, "Mechanistic insights into TiO2 thickness in Fe3O4@TiO2-GO composites for enrofloxacin photodegradation," 2017 [11] Đ T T Hoài, "Nghiên cứu ứng dụng quang xúc tác vật liệu graphen oxit xử lý nước rỉ rác," Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội [12] C t C B đ p n R Đ RPD, https://rangdong.com.vn/bong-den-huynh-quangcompact-pr78.html, 14h20'/10/1/2019 [13] E Struzeski, "Status of wastes handling and waste treatment across the pharmaceutical industry and 1977 effluent limitations Proceedings of the 35th Industrial Waste Conference, Purdue University, West Lafayette, IN,," 1980, p 1095 – 1108 [14] H Nhâm, Hóa vơ cơ, tập 3, NXB Giáo Dục, 2003 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 62 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) [15] l v t s t Đ h Q G H N.- Đ h K h T N Ninh Thị Huyền, "Chế tạo nghiên cứu tính chất từ của vật liệu nano tổ hợp Fe3O4-GO," 2014 [16] N H Hải, "Chế tạo hạt nano oxit sắt từ tính," Vietsxiences, 31/03/2010 [17] F s e A G Z Z e S M P Heww Ling Poh, " “Graphene prepared by Stadenmaier, Hofmann, Hummer and Hummers methods with consequent thermal exfoliation exhibit very difirent electrochemical properties”," 2012 [18] N T T Lan, "Nghiên cứu khả xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm TiO2," 2014 [19] P T T L Đ V L C T H Nguyễn Văn Dũng, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 9, số 1, pp tr.25-31., 2006 [20] D M F M Rev., "Heterogeneous Photocatalysis Chem.," 1993, pp 93, pp 341357 [21] X H L C a Y Z , Yulu Liang, "Preparationcharacterization of TiO2– Graphene-Fe3O4 magnetic composite and its application in the removal of trace amounts of microcystin-LR," RSC advances, p 2014 [22] D Kolpin, E Furlong, M Meyer, E Thurman, S Zaugg, L Barber and H Buxton, "Pharmaceuticals, hormones and other organic wastewater contaminants in U.S streams, 1999 – 2000: A national reconnaissance Environ Sci Technol," 2002, p [23] H Seif, S Joshi and S Gupta, "Effect of organic load and reactor height on the performance of anaerobic mesophilic and thermophilic fixed film reactors in the treatment of pharmaceutical wastewater Environ Technol.," 1992, pp 13, 1161 – 1168 [24] E Struzeski, "Waste Treatment and Disposal Methods for the Pharmaceutical Industry NEIC- Report EPA 330/1-75-001; U.S Environmental Protection Agency, Office of Enforcement,," National Field Investigation Center: Denver, 1975 [25] A Molof and Zaleiko, "N Parameter of disposal of waste from pharmaceutical industry.," Ann N.Y Acad Sci , 1965, pp 130, 851 – 857 [26] N Syracuse and U Mann, "Effects of penicillin waste in Ley Creek Sewage Treatment Plant Sewage Ind Waste," 1951, , pp 23, 1457 – 1460 [27] A e a Gallagher, "Pharmaceutical waste disposal Sewage Ind Waste 1954," 1954, pp 26 (11), 1355 – 1362 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 63 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) [28] T Seeler and J P U W L Jennet, "Treatment of wastewater from a chemically synthesized pharmaceutical manufacturing process with the anaerobic filter Proceedings of the 33rd Industrial Waste Conference,," 1978, p 687 –669 [29] R D W a F T.Blanchard., Guidelines for the Application of SEM/EDX Analytical Techniques to Particulate Matter Samples, EPA, 2002 [30] D , Andersen, "Pharmaceutical wastewater treatment: A case study Proceedings of the 35th Industrial Waste Conference, Purdue University, West Lafayette," 1980, p 456 – 462 [31] N D Toán, "Chế tạo khảo sát số tính chất của chất tạo màng, sở nhựa Epoxy thu từ trình tái chế Polycarbonate phế thải," (2011) [32] C L H W Y a J C Xi Cao, "Synthesis of N/Fe Comodified TiO Loaded on Bentonite for Enhanced Photocatalytic Activity under UV-Vis Light," Journal of Nanomaterials, p 11 pages, 2016 [33] A M Deegan, "Pharmaceuticals in industrial wastewater and their removal using photo-Fenton‘s oxidation," DCU [34] W Ruimeng, L Hui, L Jie and , Ran Ting, "Synthesis and Photocatalytic Property of TiO_2/Graphene-Fe_3O_4 Magnetic Ternary Composite Photocatalyst," Central South University, 2016, pp 1,pp 1-5 [35] R Howe and R Nicoles, "Waste treatment for veterinary and plant science research and production at Eli Lilly Greenfield Laboratories." [36] Mehta, G.; Prabhu, S.M.; Kantawala, "Environment Management," 1995 [37] G J L Z P P Y Y Abdulhussain A.Abbas, "Reviewon Landfill Leachate Treatments” Faculty of Urban and Environmental Engineering," American Joumal of Applied Scienes, p 673, 2009 [38] "Trung tâm Quốc gia Thông tin Công nghệ sinh học, Thư viện Quốc gia Hoa Kỳ Medicine.," https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/335#section=Information-Sources, 20/10/2018., 20h/12/12/2018 Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 64 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) PHỤ LỤC: HÌNH ẢNH MINH HỌA Hình 45 Máy sắc ký lỏng Thermo Fisher Scientific Ultimate 3000 Hình 47 Quá trình đớt Hình 46 Sự thay đổi màu sắc dung dịch qua mớc thời gian xử lý Hình 48 Mơ hình xúc tác quang Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 65 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) Hình 49 Bình thủy nhiệt Hình 190 Cân phân tích Hình 51 Máy ly tâm Hình 202 Tủ nung Hình 213 Vật Liệu TFG Hình 224 Từ tính vật liệu TFG Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 66 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) Hình 55 Bếp nung COD Hình 56 Mẫu COD Hình 57 Chuẩn độ COD Hình 58 UV-Visible Spectrophotometer (UV-VIS 2450-Shimadzu-Japan) Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 67 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) Hình 59 Máy UV Hitachi 2900 Hình 23 Tủ sấy gia nhiệt Hình 241 Máy khuấy từ gia nhiệt Hình 252 Máy đo nhanh TSS Độ đục Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 68 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) Hình 263 Máy cất đạm (phương pháp Kjeldahl ) Hình 65 Máy ly tâm Hình 64 Chất chuẩn Phenol đơn Hình 66 Tủ hút Viện Khoa học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 69 ... học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 17 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) Một số chất ô nhiễm. .. Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 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) Bảng Giá trị ô nhiễm số... học Công Nghệ Môi trường (INEST) Đại Học Bách khoa Hà Nội 21 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)  Cơ chế xúc tác quang