Phân hủy thuốc nhuộm remazol ultra carmime rgb bằng các tác nhân uvh2o2 và fentonuv (fe2+uvh2o)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP Độc lập – Tự – Hạnh phúc  KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : PHẠM THỊ MỸ NGỌC Lớp Tên đề tài : 08CHP : Phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB tác nhân UV/H2O2 Fenton/UV (Fe2+/UV/H2O) Hóa chất, dụng cụ thiết bị 2.1 Hóa chất - Remazol Ultra Carmime RGB - H2SO4 đậm đặc 98% (Trung Quốc) - KOH (Trung Quốc) - Muối FeSO4.7H2O (Trung Quốc) Ag2SO4 (Trung Quốc) Hg2SO4 (Việt Nam) - K2Cr2O7 (Trung Quốc) - H2O2 30% (Trung Quốc) Nước cất hai lần Kali hidro phtalat 2.2 Dụng cụ, thiết bị - Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS (UV-VIS spectrophotometer V530-JASCO) - Máy đo pH Branson - Cân phân tích Precisa với độ xác 0,0001g - Tủ sấy - Bếp cách cát - Máy li tâm Máy khuấy từ Phễu lọc, giấy lọc, nhiệt kế, cuvet nhựa Dụng cụ thủy tinh loại Nội dung nghiên cứu 3.1 Phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB tác nhân UV/H2O2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng: + Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng pH ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đến phân hủy RGB 3.2 Phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB tác nhân (Fe2+/UV/H2O) Khảo sát yếu tố ảnh hưởng: + Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng pH ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đến phân hủy RGB 3.3 So sánh hiệu phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB hai tác nhân So sánh hiệu phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB hai tác nhân điều kiện tối ưu Giáo viên hướng dẫn: TS BÙI XUÂN VỮNG Ngày giao đề tài: 30/06/2011 Ngày hoàn thành: 20/05/2012 Chủ nhiệm Khoa ( Ký ghi rõ họ, tên) Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày 25 tháng 05 năm 2012 Kết điểm đánh giá: Ngày tháng năm 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lí thuyết .2 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc đề tài Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 1.1 Nước thải dệt nhuộm 1.1.1 Khái quát thuốc nhuộm .4 1.1.2 Phân loại thuốc nhuộm .4 1.1.3 Thuốc nhuộm hoạt tính Remazol Utra Carmine RGB 1.1.4 Đặc điểm nước thải dệt nhuộm 1.1.5 Ô nhiễm nước thải dệt nhuộm thuốc nhuộm 1.1.6 Tác hại ô nhiễm nước thải dệt nhuộm thuốc nhuộm 10 1.2 Các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm .11 1.2.1 Phương pháp xử lí học .11 1.2.2 Phương pháp hóa lý 11 1.2.2.1 Phương pháp keo tụ .11 1.2.2.2 Phương pháp hấp phụ 12 1.2.2.3 Phương pháp lọc 13 1.2.3 Phương pháp sinh học 13 1.2.4 Phương pháp điện hóa 14 1.2.5 Phương pháp hóa học .14 1.2.5.1 Khử hóa học 14 1.2.5.2 Oxi hóa hóa học 15 1.3 Phương pháp Fenton 18 1.3.1 Phương thức phản ứng gốc hydroxyl HO• .19 1.3.2 Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO• động học phản ứng Fenton 19 1.3.2.1 Phản ứng H2O2 chất xúc tác Fe2+ 19 1.3.2.2 Phản ứng H2O2 chất xúc tác Fe3+ 20 1.3.3 Quá trình quang Fenton (Fenton/UV) [10] 21 1.3.4 Những yếu tố ảnh hưởng phương pháp Fenton [6] .22 1.3.4.1 Ảnh hưởng độ pH 22 1.3.4.2 Ảnh hưởng tỉ lệ Fe2+/H2O2 loại ion Fe (Fe2+ hay Fe3+) 23 1.3.4.3 Ảnh hưởng anion vô 23 1.3.5 Ưu điểm nhược điểm phương pháp Fenton 24 1.3.6 Ứng dụng phương pháp Fenton 25 1.3.6.1 Ứng dụng phương pháp Fenton xử lí nước thải dệt nhuộm .25 1.3.6.2 Phương pháp xử lý nước bề mặt nhiễm thuốc trừ sâu Fenton 25 1.3.6.3 Ứng dụng Fenton trình xử lí nước rỉ rác bãi chơn lấp 25 1.3.6.4 Xử lí màu nước thải giấy [13] .26 1.3.7 Tình hình nghiên cứu áp dụng trình Fenton Việt Nam 26 1.4 Xác định số COD phương pháp bicromat Cr2O72-/Cr3+ 27 1.4.1 Định nghĩa .27 1.4.2 Nguyên tắc .27 1.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS [1] 28 1.5.1 Nguyên tắc .28 1.5.2 Xác định hiệu suất chuyển hóa RGB phương pháp đo quang 28 Chương 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .30 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị dùng cho thí nghiệm nghiên cứu 30 2.1.1 Hóa chất 30 2.1.2 Dụng cụ, trang thiết bị phụ trợ .31 2.1.2.1 Dụng cụ 31 2.1.2.1 Trang thiết bị phụ trợ 31 2.1.3 Thiết bị 31 2.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 32 2.2.1 Hệ UV/H2O2 32 2.2.2 Hệ Fe2+/H2O2/UV (Fenton/UV) 33 2.3 Xác định hiệu suất COD phương pháp bicromat Cr2O72-/Cr3+ 33 2.3.1 Thuốc thử .33 2.3.2 Qui trình phân tích mẫu 34 2.3 Các thí nghiệm khảo sát .35 2.3.1 Phân hủy RGB hệ tác nhân UV/H2O2 35 2.3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến phân hủy RGB .35 2.3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu đến phân hủy RGB 36 2.3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đến phân hủy RGB 36 2.3.2 Phân hủy RGB hệ tác nhân Fe2+/H2O2/UV 36 2.3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến phân hủy RGB .36 2.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến phân hủy RGB 36 2.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu đến phân hủy RGB 36 2.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đến phân hủy RGB 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Kết phân hủy RGB hệ phản ứng UV/H2O2 38 3.1.1 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến phân hủy RGB 38 3.1.1.1 Hiệu suất chuyển hóa RGB 38 3.1.1.2 Hiệu suất COD(%) .39 3.1.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến phân hủy RGB 40 3.1.2.1 Hiệu suất chuyển hóa RGB(%) 40 3.1.2.2 Hiệu suất COD (%) 41 3.1.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến phân hủy RGB (%) 42 3.1.3.1 Hiệu suất chuyển hóa RGB (%) 42 3.1.3.2 Hiệu suất COD(%) .43 3.2 Hệ Fenton/UV 44 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến phân hủy RGB 44 3.2.1.1 Hiệu suất chuyển hóa 44 3.2.1.2 Hiệu suất COD(%) .45 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến phân hủy RGB 46 3.2.2.1 Hiệu suất chuyển hóa(%) .46 3.2.2.2 Hiệu suất COD(%) .47 3.2.3 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến phân hủy RGB 48 3.2.3.1 Hiệu suất chuyển hóa(%) .48 3.2.3.2 Hiệu suất COD(%) .49 3.2.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến phân hủy RGB 50 3.2.4.1 Hiệu suất chuyển hóa(%) .50 3.2.4.2 Hiệu suất COD(%) .52 3.3 So sánh hiệu phân hủy RGB tác nhân Fe2+/H2O2/UV; UV/H2O2 điều kiện tối ưu 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 I KẾT LUẬN 56 II KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tổn thất thuốc nhuộm nhuộm loại xơ sợi [2] 10 Bảng 1.2: Các chất keo tụ hay sử dụng [2], [5] 11 Bảng 1.3: Thế oxy hóa số cặp oxy hóa/ khử .15 Bảng 1.4: Thế oxi hóa số tác nhân oxi hóa thường gặp 16 Bảng 3.1 Giá trị mật độ quang đo (Do= 0.94) 38 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB (%) .38 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất COD(%) .39 Bảng 3.4: Giá trị mật độ quang đo 40 Bảng 3.5: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất chuyển hóa RGB (%) 40 Bảng 3.6 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất COD(%) 41 Bảng 3.7: Giá trị mật độ quang đo 42 Bảng 3.8: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất chuyển hóa RGB (%) 42 Bảng 3.9: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất COD(%) 43 Bảng 3.10: Giá trị mật độ quang đo 44 Bảng 3.11: Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB (%) 44 Bảng 3.12: Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất COD(%) .45 Bảng 3.13: Giá trị mật độ quang đo 46 Bảng 3.14: Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất phân hủy RGB (%) .47 Bảng 3.15: Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất COD(%) 47 Bảng 3.16: Giá trị mật độ quang đo 48 Bảng 3.17: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất chuyển hóa RGB (%) 49 Bảng 3.18: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất COD(%) 49 Bảng 3.19: Giá trị mật độ quang đo 51 Bảng 3.20: Ảnh hưởng nhiệt độ đến phân hủy RGB (%) 51 Bảng 3.21: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất COD(%) 52 Bảng 3.22: Mật độ quang đo điều kiện tối ưu 53 Bảng 3.23: Hiệu suất chuyển hóa RGB điều kiện tối ưu hai tác nhân 53 Bảng 3.24: Hiệu suất COD điều kiện tối ưu hai tác nhân .54 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm 32 Hình 2.2: Hệ thống phản ứng Fenton/UV UV/H2O2 phân hủy RGB 33 Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính COD mật độ quang 35 Hình 3.1: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB .39 Hình 3.2: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất COD .39 Hình 3.3: Đồ thị thể ảnh hưởng pH đến hiệu suất chủn hóa RGB 41 Hình 3.4: Đồ thị thể ảnh hưởng pH đến hiệu suất COD 41 Hình 3.5: Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất chuyển hóa RGB 43 Hình 3.6: Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất COD 43 Hình 3.7: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB .45 Hình 3.8: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất COD .45 Hình 3.9: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB 47 Hình 3.10: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất COD .48 Hình 3.11: Đồ thị thể ảnh hưởng pH đến hiệu suất chuyển hóa RGB .49 Hình 3.12: Đồ thị thể ảnh hưởng pH đến hiệu suất COD 50 Hình 3.13: Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất chủn hóa RGB 51 Hình 3.14: Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất COD 52 Hình 3.15: Đồ thị thể ảnh hưởng hai tác nhân đến hiệu suất chuyển hóa RGB 54 Hình 3.16: Đồ thị thể ảnh hưởng hai tác nhân đến hiệu suất COD 54 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong thời đại công nghiệp với phát triển kinh tế kéo theo ảnh hưởng tới môi trường vấn đề ô nhiễm nguồn nước mối quan tâm lớn xã hội Nó bao gồm việc xử lí nước thải khơng quy định, mưa acid từ nito oxit trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, chất thải cơng nghiệp… Các nguồn ô nhiễm nước khác có chứa hỗn hợp độc hại từ chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ, thêm vào kim loại nặng có tác động xấu đến môi trường, đời sống thủy sinh người (theo điều tra có khoảng 25% dân số giới bị mắc số bệnh có liên quan đến vấn đề ô nhiễm nguồn nước) Dệt nhuộm ngành đòi hỏi sử dụng nhiều nước hóa chất, q trình hoạt động sản xuất, sở dệt nhuộm tạo lượng lớn chất thải có mức độ gây nhiễm cao Trong q trình nhuộm có đến 12-15% tổng lượng thuốc nhuộm khơng phản ứng gắn màu, thất theo nước thải sau nhuộm Nước thải sinh từ dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân hủy, độ màu cao, vấn đề nhức nhối cho xã hội đòi hỏi phải có phương pháp hiệu để loại bỏ độc tính Nếu khơng xử lý tốt, nước thải dệt nhuộm gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm Từ lâu biết, công nghệ xử lý nước thải thường sử dụng phổ biến nước ta phương pháp xử lý sinh học, hóa lý có đề cập tới số phương pháp xử lý phương pháp hố học giá thành xử lý cao chưa phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta Tuy nhiên thời gian gần phương pháp xử lý hóa học quan tâm nhiều khả xử lý chúng cao, đặc biệt xử lý hợp chất hữu khó phân huỷ nằm nước thải Một cơng nghệ có hiệu xử lý cao với giá thành xử lý hợp lý đề cập nhiều công nghệ Fenton Gần việc nghiên cứu áp dụng vào cơng nghệ xử lý nước thải đặc biệt nước thải dệt nhuộm thu nhiều thành 44 Nhận xét: Hiệu suất phân hủy RGB tăng chậm tăng nhiệt độ đến 60 oC Qua kết đo nhiệt độ tối ưu cho phản ứng 30oC 3.2 Hệ Fenton/UV 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến phân hủy RGB 3.2.1.1 Hiệu suất chuyển hóa Bảng 3.10: Giá trị mật độ quang đo [H2O2]ppm 20 40 60 80 100 120 0.561 0.4654 0.3214 0.2867 0.159 0.1075 0.4201 0.2785 0.1762 0.147 0.0712 0.0523 0.2954 0.2 0.1168 0.0515 0.038 0.044 12 0.2433 0.1525 0.0856 0.0151 0.0301 0.0329 15 0.2401 0.1311 0.0694 0.004 0.002 0.0003 18 0.223 0.112 0.0492 0.002 0.0001 0.0003 21 0.219 0.0978 0.038 0.0002 0.0001 0.0002 Bảng 3.11: Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB (%) [H2O2]ppm 20 40 60 80 100 120 40.3 50.5 65.8 69.5 83.1 88.6 55.3 70.4 81.3 84.4 92.4 94.4 68.6 78.7 87.6 94.5 96.0 95.3 12 74.1 83.8 90.9 98.4 96.8 96.5 15 74.5 86.1 92.6 99.6 99.8 100.0 18 76.3 88.1 94.8 99.8 100.0 100.0 21 76.7 89.6 96.0 100.0 100.0 100.0 45 Hình 3.7: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB 3.2.1.2 Hiệu suất COD(%) Bảng 3.12: Ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất COD(%) [H2O2]ppm 20 40 60 80 100 120 13.4 19.3 30.1 39.9 52.7 64.3 26.5 45.4 50.2 59.8 62.5 70.6 30.1 49.3 60.8 66.2 75.8 79.6 12 38 53.6 62.9 73.2 80.4 82.6 15 39.1 59.9 70.4 83.4 83.5 88.2 18 46.5 62.2 74.1 85.6 87.9 89.9 21 49.4 65.3 80.3 86.3 91.1 92 Hình 3.8: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất COD 46 Nhận xét: Qua đồ thị hình 3.7 3.8 ta thấy hệ Fenton/UV tăng nồng độ H2O2 ban đầu hiệu suất chuyển hóa RGB hiệu suất COD tăng nhanh Hiệu suất chuyển hóa cao đạt 100% [H2O2]o= 80ppm sau 21 phút xử lí [H2O2]o= 120ppm 15 phút xử lí Có thể giải thích sau: Khi tăng nồng độ H2O2 tạo nhiều gốc HO phương trình sau: H2O2 + hν → 2HO H2O2 + Fe2+ + hν → Fe3+ + HO− + HO Nhưng lượng H2O2 dư nhiều xảy phản ứng H2O2 với gốc HO vừa sinh theo phản ứng sau: (k = 3.3 × 107M−1 s−1) HO + H2O2 → H2O + HO2 Ngoài việc dư nhiều H2O2 vừa gây tốn hóa chất, phải tốn thời gian xử lí H2O2 dư, khơng kinh tế, vừa ảnh hưởng đến môi trường sống vi sinh vật Như để tiết kiệm hóa chất, thời gian ta chọn [H2O2]o phù hợp hệ 80ppm 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến phân hủy RGB 3.2.2.1 Hiệu suất chuyển hóa(%) Bảng 3.13: Giá trị mật độ quang đo [Fe2+]oppm 6.5 8.5 10 13 15 0.6154 0.3988 0.2867 0.2094 0.1477 0.1213 0.3051 0.204 0.147 0.1026 0.0729 0.0594 0.184 0.081 0.0515 0.0352 0.0408 0.0402 12 0.1294 0.0458 0.0151 0.0007 0.0399 0.036 15 0.098 0.025 0.0004 0.0004 0.0301 0.034 18 0.082 0.0111 0.0002 0.0001 0.029 0.032 21 0.0781 0.0001 0.0002 0.0001 0.018 0.03 47 Bảng 3.14: Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất phân hủy RGB (%) [Fe2+]ppm 6.5 8.5 10 13 15 34.5 57.6 69.5 77.7 84.3 87.1 67.5 78.3 84.4 89.1 92.2 93.7 80.4 91.4 94.5 96.3 95.7 95.7 12 86.2 95.1 98.4 99.9 95.8 96.2 15 89.6 97.3 100.0 100.0 96.8 96.4 18 91.3 98.8 100.0 100.0 96.9 96.6 21 91.7 100.0 100.0 100.0 98.1 96.8 Hình 3.9: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất chuyển hóa RGB 3.2.2.2 Hiệu suất COD(%) Bảng 3.15: Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất COD(%) [Fe2+]oppm 6.5 8.5 10 13 15 25.7 39.9 41.4 44.2 47.1 52.1 35.4 59.8 60.3 62.2 61.9 64.8 49.2 66.2 64.4 68.6 73.2 74.3 12 55.3 73.2 70.2 76.9 75.6 80.5 15 68.6 83.4 81.3 83.6 83 81.8 18 75.3 85.6 85.6 86.3 85.2 84.9 21 78.1 86.3 88.2 89.1 88 87.2 48 Hình 3.10: Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất COD Nhận xét: Qua đồ thị hình 3.9 3.10 ta thấy hiệu suất chủn hóa hiệu suất COD RGB có xu hướng tăng tăng nồng độ Fe2+, với [Fe2+]o=6.5ppm sau 21 phút xử lí hiệu suất chủn hóa đạt 100% hiệu suất COD 86,3% Khi tăng [Fe2+]o đến 13ppm độ tăng giảm Qua khảo sát trên, chọn [Fe2+]o=6.5ppm nồng độ tối ưu Giải thích: Khi tăng nồng độ Fe2+ làm tăng số lượng gốc HO tạo thành theo phương trình sau: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO + HONhưng nồng độ Fe2+ tăng lên đủ lớn có lượng gốc HO hình thành phản ứng với Fe2+ HO + Fe2+ → Fe3+ + HO- (k = 3.0 x 108 L mol-1 s-1) 3.2.3 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến phân hủy RGB 3.2.3.1 Hiệu suất chuyển hóa(%) Bảng 3.16: Giá trị mật độ quang đo pH 12 15 18 21 0.851 0.7034 0.661 0.596 0.5247 0.4831 0.451 0.5697 0.3824 0.2805 0.2196 0.178 0.152 0.1199 0.3988 0.204 0.081 0.0458 0.025 0.0111 0.0001 0.477 0.2429 0.124 0.097 0.0622 0.0533 0.042 0.521 0.3769 0.2908 0.248 0.1943 0.18001 0.1579 49 Bảng 3.17: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất chuyển hóa RGB (%) pH 9.5 39.4 57.6 49.3 44.6 25.2 59.3 78.3 74.2 59.9 29.7 70.2 91.4 86.8 69.1 12 36.6 76.6 95.1 89.7 73.6 15 44.2 81.1 97.3 93.4 79.3 18 48.6 83.8 98.8 94.3 80.9 21 52.0 87.2 100.0 95.5 83.2 Hình 3.11: Đồ thị thể ảnh hưởng pH đến hiệu suất chuyển hóa RGB 3.2.3.2 Hiệu suất COD(%) Bảng 3.18: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất COD(%) pH 10.2 22.4 39.9 45.3 34.6 14.3 40 59.8 54.3 40.2 24.4 47.2 66.2 68.1 46.4 12 27.4 60.1 73.2 75.3 56.4 15 28.9 67.4 83.4 78.5 64.2 18 29.6 70.2 85.6 81.3 67.1 21 30.9 73.2 86.3 83.1 67.3 50 Hình 3.12: Đồ thị thể ảnh hưởng pH đến hiệu suất COD Nhận xét: Qua hai đồ thị hình 3.11 3.12 ta thấy: Sự phân hủy RGB hiệu suất COD có khuynh hướng tăng mạnh tăng pH từ đến tiếp tục tăng pH lên giá trị 4,5 giảm xuống Tại pH = sau 21 phút xử lí hiệu suất chuyển hóa RGB đạt 100% hiệu suất COD cao 86,3% Qua kết khảo sát ta chọn pH thích hợp cho phản ứng Giải thích [11]: Trong mơi trường axit thuận lợi cho trình tạo gốc tự HO theo phản ứng sau: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO + OH- Tuy nhiên pH thấp 2.5 tạo thành phức Fe2+ với nước (Fe(H2O))2+ làm phản ứng chúng với H2O2 chậm sinh gốc hoạt động hydroxyl, làm giảm tốc độ phân hủy Hơn pH thấp bắt lấy gốc HO  H2O2 trở nên dể dàng phản ứng Fe3+ H2O2 bị ngăn cản Trong môi trường pH cao (pH>4) tốc độ phân hủy giảm trình kết tủa Fe3+ nhanh trình khử phản ứng: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + H+ + H2O làm giảm nguồn tạo Fe2+ thành yếu tố hạn chế tốc độ phản ứng 3.2.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến phân hủy RGB 3.2.4.1 Hiệu suất chuyển hóa(%) 51 Bảng 3.19: Giá trị mật độ quang đo Nhiệt độ 30 40 50 60 70 0.3988 0.1315 0.0734 0.0405 0.2223 0.204 0.041 0.033 0.015 0.0802 0.081 0.0045 0.0009 0.0004 0.0408 12 0.0458 0.0031 0.0003 0.0002 0.0309 15 0.025 0.0019 0.0004 0.0268 18 0.0111 0.0007 0.0002 0.0201 21 0.0001 0.0004 0.0004 0.0001 0.02011 Bảng 3.20: Ảnh hưởng nhiệt độ đến phân hủy RGB (%) Nhiệt độ 30 40 50 60 70 57.6 86.0 92.2 95.7 76.4 78.3 95.6 96.5 98.4 91.5 91.4 99.5 99.9 100.0 95.7 12 95.1 99.7 100.0 100.0 96.7 15 97.3 99.8 100.0 100.0 97.1 18 98.8 99.9 100.0 100.0 97.9 21 100.0 100.0 100.0 100.0 97.9 Hình 3.13: Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất chuyển hóa RGB 52 3.2.4.2 Hiệu suất COD(%) Bảng 3.21: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất COD(%) Nhiệt độ 30 40 50 60 70 39.9 50.3 62.1 65.3 55.1 59.8 64.4 71.4 77.4 64.7 66.2 74.3 84.5 81.4 77.5 12 73.2 80.4 87.4 89.2 84.2 15 83.4 83.5 90.2 90.3 85.6 18 85.6 87.6 91.6 92.1 88.6 21 86.3 90.5 92.2 93.4 89.4 Hình 3.14: Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất COD Nhận xét: Hình 3.13 3.14 cho thấy tăng nhiệt độ từ 30oC đến 40oC độ phân hủy RGB tăng nhanh tăng nhiệt độ lên từ 40oC-60oC tăng chậm Và sau độ phân hủy RGB giảm nhiệt độ lên 70oC Ở nhiệt độ 30oC hiệu suất chuyển hóa đạt 100% hiệu suất COD đạt 86.3% sau 21 phút xử lí Giải thích: Độ phân hủy RGB giảm tăng nhiệt độ lên cao nhiệt độ làm cho H2O2 bị phân hủy tạo CO2 nước 3.3 So sánh hiệu phân hủy RGB tác nhân Fe2+/H2O2/UV; UV/H2O2 điều kiện tối ưu 53 Điều kiện tối ưu hai hệ: Nồng độ ban đầu ([H2O2]o) =80ppm, Nồng độ Fe2+ban đầu ([Fe2+]o)= 6,5ppm, nhiệt độ 30oC, hệ UV/H2O2 pH=5, hệ Fenton/UV pH=3 Bảng 3.22: Mật độ quang đo điều kiện tối ưu Thời gian Hệ UV/H2O2 Hệ Fenton/UV 0.7601 0.3988 0.7083 0.204 0.6728 0.081 12 0.6534 0.0458 15 0.6321 0.025 18 0.6201 0.0111 21 0.6099 0.0001 Bảng 3.23: Hiệu suất chuyển hóa RGB điều kiện tối ưu hai tác nhân Hệ Hệ UV/H2O2 Fenton/UV 19.1 57.6 24.6 78.3 28.4 91.4 12 30.5 95.1 15 32.8 97.3 18 34.0 98.8 21 35.1 100 Thời gian 54 Hình 3.15: Đồ thị thể ảnh hưởng hai tác nhân đến hiệu suất chuyển hóa RGB Bảng 3.24: Hiệu suất COD điều kiện tối ưu hai tác nhân Thời gian 12 15 18 21 Hệ UV/H2O2 17.3 22 26.4 28.8 29 29.3 29.6 Hệ Fenton/UV 39.9 59.8 66.2 73.2 83.4 85.6 86.3 Hình 3.16: Đồ thị thể ảnh hưởng hai tác nhân đến hiệu suất COD Nhận xét: Qua hai đồ thị ta thấy điều kiện tối ưu hai hệ tác nhân hiệu suất phân hủy RGB có xu hướng tăng tăng nồng độ H2O2 ban đầu, nồng độ Fe2+ ban đầu, pH, nhiệt độ Tuy nhiên hiệu suất phân hủy RGB hệ UV/H2O2 thấp nhiều so với hệ Fe2+/H2O2/UV Điều giải thích 55 sau: Với hệ Fenton/UV hiệu suất phân hủy cao nhờ xúc tác Fe2+ gốc HO tạo nhanh nhiều theo phản ứng sau: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO + OH- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 I KẾT LUẬN - Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến phân hủy phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB tác nhân UV/H2O2 Fenton/UV (có chiếu xạ UV bước sóng 254nm) - So sánh hiệu phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB tác nhân UV/H2O2 Fenton/UV điều kiện tối ưu Qua cho thấy hệ Fenton/UV có khả phân hủy RGB cao nhiều so với hệ UV/H2O2 - Độ chuyển hóa thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB qua kết khảo sát hai hệ có khuynh hướng tăng tăng nồng độ H2O2 ban đầu, Fe2+ ban đầu, pH nhiệt độ dung dịch xử đến 60oC pH khoảng từ 1-3 hiệu suất chủn hóa tăng mạnh - Hệ UV/H2O2 phân hủy RGB đạt hiệu suất thấp Khả phân hủy không triệt để - Điều kiện tối ưu phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB hệ Fenton/UV là: [H2O2]o = 80ppm, [Fe2+]o= 6.5ppm, pH=3, to=30oC Với điều kiện hiệu suất chủn hóa RGB gần hoàn toàn hiệu suất COD đạt 86,3% sau 21 phút xử lí II KIẾN NGHỊ Nghiên cứu khẳng định ưu quang xúc tác đồng thể Fenton/UV q trình xử lí nước nhiễm Ở nước ta, phương pháp xử lí người nghiên cứu Qua đề tài này, có số kiến nghị sau: - Tác nhân Fenton/UV có chi phí thấp, dễ tìm mà hiệu xử lí chất hữu độc hại cao nên triển khai đưa vào xử lí nước thải - Chất xúc tác sau tiến hành xử lí tồn dạng hidroxit sắt cần có phương pháp lắng loại bỏ khỏi dịng thải - Cần phải trung hòa lại nước thải sau xử lí - Ngồi cần quan tâm đến yếu tố cường độ chiếu sáng, pH môi trường thải… TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Tiếng Việt: [1] Phạm Thị Hà (3/2008), Các phương pháp phân tích quang học, Đà Nẵng [2] Nguyễn Thị Hường (2004), Nghiên cứu sử dụng chất phản ứngFenton để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nước thải cơng nghệ dệt nhuộm, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng [3] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, Nhà xuất khoa học kĩ thuật , Hà Nội [4] Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội [5] Nguyễn Đức Trung (2009), Nghiên cứu xử lí chất màu hữu nước thải nhuộm phương pháp keo tụ điện hóa, Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học, Đại học Đà Nẵng [6] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2005), Các q trình hóa nâng cao xử lí nước nước thải, Cơ sở khoa học ứng dụng, Nhà xuất khoa học kĩ thuật [7] Đặng Xuân Việt (2007), Nghiên cứu phương pháp thích hợp để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nước thải dệt nhuộm, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh: [8] EPA (1993), “Standard methods for the determination of chemical oxigen demand by semi-automated colorimetry, method 410.4”, U.S environmental protection agency, Cincinnati, Ohio 45268 [9] L S Clesceri, A E Greenberg, A D Eaton (1998), “Standard methods for the examination of water and wastewater”, 20th Ed., APHA, AWWA, WEP, USA [10] M Pera-Titus et al, “Degradation of chlorophenols by means of advanced oxidation processes: a general review”, Applied Catalysis B: Environmental 47 (2004) 219-256 [11] P.R Gogate, A.B Pandit, “ A review of imperative technologies for wastewater treatment I: oxidation technologies at ambient conditions”, advances in Environmental Research (2004) 501-551 58 Các trang web: [12] vn.360plus.yahoo.com/sonquan1421988/article?mid=317 [13] http://congnghegiay.com/lo-hoi-va-xu-ly-nuoc-thai/xu-ly-mau-nuoc-thai-giaybang-phan-ung-fenton/ ... đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng pH ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đến phân hủy RGB 3.3 So sánh hiệu phân hủy thuốc nhuộm Remazol. .. phân hủy RGB + Ảnh hưởng pH ban đầu đến phân hủy RGB + Ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đến phân hủy RGB 3.2 Phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB tác nhân (Fe2+/UV/H2O) Khảo sát yếu tố ảnh... 3.3 So sánh hiệu phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB hai tác nhân So sánh hiệu phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmime RGB hai tác nhân điều kiện tối ưu Giáo viên hướng dẫn: TS