Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ để xử lý thuốc diệt cỏ atrazine bằng hệ fenton cải tiến fe(iii) oxalath2o2 ánh sáng mặt trời

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA  NGUYỄN THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU CHIẾT SẮT TỪ BÙN ĐỎ ĐỂ XỬ LÝ THUỐC DIỆT CỎ ATRAZINE BẰNG HỆ FENTON CẢI TIẾN FE(III) - OXALAT/H2O2/ÁNH SÁNG MẶT TRỜI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng – 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA  NGHIÊN CỨU CHIẾT SẮT TỪ BÙN ĐỎ ĐỂ XỬ LÝ THUỐC DIỆT CỎ ATRAZINE BẰNG HỆ FENTON CẢI TIẾN FE(III) - OXALAT/H2O2/ÁNH SÁNG MẶT TRỜI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực Lớp Giáo viên hướng dẫn Đà Nẵng - 2015 : Nguyễn Thị Thu Hà : 11CHP : TS Bùi Xuân Vững TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HĨA Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Nguyễn Thị Thu Hà Lớp : 11CHP Tên đề tài: Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ để xử lý thuốc diệt cỏ Atrazine hệ Fenton cải tiến Fe(III) - Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: Atrazine, axit oxalic, axit sunfuric, axit clohidric, máy pH, máy khuấy từ, máy quang phổ hấp phụ phân tử UV-Vis, tủ sấy, giấy lọc dụng cụ thủy tinh khác Nội dung nghiên cứu: Khảo sát điều kiện tốt trình chiết sắt để sử dụng cho trình Fenton: khảo sát trình tự tiến hành tạo phức sắt (III) oxalat, ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp axit HCl axit H2SO4, nồng độ axit oxalic, thể tích hai axit HCl axit H2SO4, thể tích axit oxalic, thời gian đun, nhiệt độ đun, thời gian ngâm đến trình chiết sắt Khảo sát điều kiện tốt cho trình Fenton hệ Fe(III) - Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời: ảnh hưởng pH, nồng độ H2O2, nồng độ phức sắt (III) - Oxalat đến trình Fenton Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vững Ngày giao đề tài: Ngày 10 tháng năm 2014 Ngày hoàn thành: Ngày 24 tháng năm 2015 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày …… tháng …… năm 2015 Kết điểm đánh giá: Ngày …… tháng … năm 2015 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến giáo viên hướng dẫn TS.Bùi Xuân Vững, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn đến Ban chủ nhiệm khoa, thầy cô khoa Hóa trường Đại Học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện giúp em trình nghiên cứu thực khóa luận Mặc dù thân cố gắng nhiều, với thực tiễn kiến thức cịn hạn chế nên khóa luận khơng tránh khỏi sai sót Rất mong quan tâm giúp đỡ đóng góp ý kiến q thầy để khóa luận em hoàn chỉnh Đà Nẵng, ngày 24 thàng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Hà MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục khóa luận CHƯƠNG TỔNG QUAN .5 1.1 Giới thiệu thuốc diệt cỏ 1.1.1 Khái quát thuốc diệt cỏ .5 1.1.2 Phân nhóm thuốc diệt cỏ 1.1.3 Tìm hiểu số loại thuốc diệt cỏ .8 1.1.4 Ảnh hưởng thuốc diệt cỏ đến sức khỏe người 10 1.2 Tổng quan Atrazine 11 1.2.1 Thông tin chung Atrazine 11 1.2.2 Lịch sử nghiên cứu 12 1.2.3 Độc tính 12 1.3 Phương pháp Fenton xử lý nước thải thuốc diệt cỏ 13 1.3.1 Các q trình oxi hóa nâng cao Fenton 13 1.3.2 Các trình Fenton cải tiến .17 1.3.3 Quá trình Fenton sử dụng hệ Fe(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời .19 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ Fenton Fe(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời 21 1.3.4 Ưu điểm phương pháp Fenton 22 1.3.5 Ứng dụng phương pháp Fenton xử lý nước thải 22 1.4 Phương pháp xác định số COD 24 1.4.1 Xác định số COD 24 1.4.2 Nguyên tắc 24 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình oxi hố .24 1.5 Tổng quan bùn đỏ 25 1.5.1 Tổng quát Bauxite 25 1.5.2 Công nghệ Bayer 25 1.5.3 Tác hại bùn đỏ .26 1.5.4 Thực trạng thải bùn đỏ giới Việt Nam 27 1.5.5 Một số nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ nước giới 28 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 31 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ hóa chất 31 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 31 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 31 2.2 Tiến hành thực nghiệm 32 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu .32 2.2.2 Xây dựng đường chuẩn Atrazine 34 2.2.3 Xây dựng đường chuẩn Fe(III) - Oxalat 34 2.2.4 Khảo sát trình chiết sắt từ bùn đỏ 35 2.2.5 Khảo sát trình phân hủy thuốc diệt cỏ Atrazine hệ Fenton Fe(III) - Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời với phức sắt oxalat chiết từ bùn đỏ .38 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Đường chuẩn thuốc diệt cỏ Atrazine 40 3.2 Thành phần hóa học bùn đỏ từ nhà máy Alumin Tân Rai, Lâm Đồng 41 3.3 Kết khảo sát trình chiết sắt từ bùn đỏ .41 3.3.1 Xây dựng đường chuẩn sắt oxalat 41 3.3.2 Kết khảo sát điều kiện tối ưu cho trình chiết sắt từ bùn đỏ .42 3.4 Kết xử lý thuốc diệt cỏ Atrazine hệ Fenton Fe(III)Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời với Fe(III)-Oxalat chiết từ bùn đỏ 51 3.4.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH 51 3.4.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 53 3.4.3 Kết khảo sát ảnh hưởng phức sắt oxalat 55 3.3.4 Xây dựng đường chuẩn COD 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 Kết luận 60 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AOPs : Advanced Oxydation Processes BVTV : Bảo vệ thực vật BNNPTNT : Bộ nông nghiệp phát triển nông thơn COD : Nhu cầu oxy hóa học UV : Ultra Violet VIS : Visibility Spectrum DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Thành phần nguyên tố hóa học bùn đỏ 28 3.1 Giá trị mật độ quang Atrazine 40 3.2 Một số tiêu phân tích bùn đỏ Alumin Tân Rai, Lâm Đồng 41 3.3 3.4 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Fe(III)Oxalat Khảo sát trình tự tiến hành tạo phức sắt oxalat 41 42 3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp axit HCl axit H2SO4 đến trình chiết sắt oxalat 43 3.6 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit oxalic đến trình chiết sắt 45 3.7 Khảo sát ảnh hưởng thể tích hai axit HCl axit H2SO4 đến trình chiết sắt oxalat 46 3.8 Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến hiệu suất chiết sắt 47 3.9 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất chiết sắt oxalat 48 3.10 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất chiết sắt oxalat 49 3.11 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất chiết phức sắt oxalat 50 3.12 Ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang 51 3.13 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất phân hủy Atrazine (%) 52 3.14 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến giá trị mật độ quang 53 3.15 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất phân hủy Atrazine (%) 54 3.16 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến giá trị mật độ quang 55 3.18 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến hiệu suất phân hủy Atrazine (%) Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định COD 3.19 Kết COD 58 3.20 Kết hiệu suất tách COD (%) Atrazine 59 3.17 56 58 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 3.1 Bước sóng thuốc diệt cỏ Atrazine 40 3.2 Đồ thị xây dựng đường chuẩn Atrazine 40 3.3 Đường chuẩn Fe(III) oxalat 42 3.4 Ảnh hưởng trình tự tiến hành đến hiệu suất chiết sắt 43 3.5 Ảnh hưởng nồng độ hỗn hợp hai axit HCl axit H2SO4 đến trình chiết sắt (III) oxalat 44 3.6 Ảnh hưởng ảnh hưởng nồng độ axit oxalic đến trình chiết sắt 45 3.7 Ảnh hưởng thể tích hai axit HCl axit H2SO4 đến hiệu suất chiết sắt 46 3.8 Ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến hiệu suất chiết sắt 47 3.9 Ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất chiết sắt (III) oxalat 48 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất chiết sắt 49 3.11 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất chiết sắt 51 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất phân hủy thuốc diệt cỏ Atrazine (%) 52 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất phân hủy thuốc diệt cỏ Atrazine (%) 54 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến hiệu suất phân hủy thuốc diệt cỏ Atrazine (%) 56 3.15 Đường chuẩn COD 58 3.16 Nước thải trước xử lý Fenton 59 3.17 Nước thải sau Fenton hệ Fe(III) - Oxalat/H2O2/mặt trời 59 Nhận xét: Từ kết thu bảng 3.10 hình 3.10 cho thấy đun 1.000g bùn đỏ với hỗn hợp axit H2C2O4 1M 25ml axit HCl 1M, 25ml H2SO41M nhiệt độ 90oC tốt nhất, nồng độ Fe(III)-Oxalat thu cao Giải thích: Khi nhiệt độ tăng, khả tạo phức sắt bùn đỏ axit oxalic tăng Nhưng nhiệt độ tăng 90oC, nước bay hơi, axit oxalic kết tinh lại gây ngăn cản q trình tạo phức Do đó, chọn nhiệt độ đun 90oC để khảo sát yếu tố i) Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết phức sắt oxalat Kết ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết phức sắt oxalat thể bảng 3.11 Tiến hành pha loãng 10 lần mẫu trước đo quang Nhận xét: Trong trình chiết sắt, phải có thời gian ngâm để làm cho trình chiết sắt đạt đến trạng thái ổn định, lượng sắt tạo phức với axit oxalic tối đa Qua bảng 3.11 hình 3.11 cho thấy, thời gian ngâm 24h, lượng phức Fe(III) Oxalat tạo thành ổn định Do đó, chọn thời gian ngâm 24h cho trình chiết sắt Bảng 3.11 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất chiết phức sắt oxalat Thời gian đun (h) Nhiệt độ đun (oC) Thời gian ngâm (h) Mật độ quang A Nồng độ Fe(III)-Oxalat (ppm) Hiệu suất chiết (%) 2,5 90 18 0.4279 3071.1 79.05 2,5 90 20 0.4790 3436.0 88.44 2,5 90 22 0.4863 3487.9 89.78 2,5 90 24 0.4948 3548.5 91.34 2,5 90 26 0.4063 2916.5 75.07 50 Hình 3.11 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất chiết sắt Kết luận: Hiệu suất sắt chiết đạt 91.34 % đun 1.000g bùn đỏ 50ml axit oxalic 1M hỗn hợp 25ml dung dịch HCl 1M 25ml H2SO4 1M 2.5h 900C, sau ngâm 24h 3.4 Kết xử lý thuốc diệt cỏ Atrazine hệ Fenton Fe(III) Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời với Fe(III)-Oxalat chiết từ bùn đỏ 3.4.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang hiệu suất phân hủy Atrazine trình bày bảng 3.12 3.13 Bảng 3.12 Ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang Thời gian 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút 50 phút 60 phút 0.5040 0.3378 0.3048 0.3306 0.3470 0.3647 0.5827 0.5265 0.4222 0.5424 0.5789 0.7001 0.6547 0.5206 0.2069 0.2319 0.2343 0.2368 0.8426 0.7690 0.7448 0.8881 0.8238 0.8144 1.0475 0.9405 0.7625 0.8432 0.8574 0.8652 0.7545 0.7001 0.6910 0.7018 0.7053 0.7671 pH 51 Bảng 3.13 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất phân hủy Atrazine (%) Thời gian 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút 50 phút 60 phút 80.85 87.03 88.26 87.30 86.89 86.03 77.92 80.01 83.89 79.42 78.06 73.56 75.24 80.23 91.90 90.97 90.88 90.79 68.25 70.99 71.89 66.56 68.95 69.30 60.63 64.61 71.23 68.23 67.70 67.41 71.53 73.56 73.89 73.49 73.36 71.06 pH Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất phân hủy thuốc diệt cỏ Atrazine (%) Nhận xét: Từ kết hình 3.12 cho thấy phân hủy Atrazine tăng dần pH tăng từ đến sau phân hủy giảm xuống pH > 4, hiệu suất phân hủy tốt pH Điều giải thích: pH thấp (pH = 2) gốc HO• bị khử ion H+ theo phản ứng: HO• + H+ + e → H2O sản sinh gốc HO• 52 làm giảm tốc độ phân hủy Hơn nữa, pH thấp phức oxalate tồn chủ yếu dạng FeIII(C2O4)+ nên khả quang hoạt hiệu xử lý Ở pH = phức oxalate tồn chủ yếu dạng FeIII(C2O4)2- FeIII(C2O4)33có tính quang hoạt cao, gốc tự HO• tạo nhiều nên hiệu xử lý cao hai phản ứng sau: FeIII(C2O4)2- + h  Fe2+ + C2O42- + C2O4•- (k=0,04s-1) FeIII(C2O4)33- + h  Fe2+ + 2C2O42- + C2O4•- (k=0,04s-1) Fe2+ + H2O2 + 3C2O42-  FeIII(C2O4)33- + OH- + HO• Ở pH hoạt động > tốc độ phân hủy bị giảm mạnh ion sắt tự bị giảm dung dịch tạo thành kết tủa Fe(OH)3 làm ngăn cản tái sinh ion Fe2+ dẫn đến ion sắt tự bị giảm Hệ Fenton Fe(III)/Oxalat/ ánh sáng mặt trời hiệu cao khoảng pH = (so với Fenton cổ điển pH = 2) với hiệu suất đạt 91.90% thời gian 30 phút ánh sáng mặt trời Do xử lý điều kiện tiết kiệm hóa chất 3.4.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến giá trị mật độ quang hiệu suất phân hủy Atrazine trình bày bảng 3.14 bảng 3.15 Bảng 3.14 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến giá trị mật độ quang Thời gian 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút 50 phút 60 phút 100 0.2368 0.1892 0.1878 0.1905 0.1975 0.2155 150 0.2169 0.1878 0.1731 0.1978 0.2088 0.2223 200 0.2661 0.2360 0.2284 0.2830 0.3214 0.3120 250 0.2749 0.2602 0.2448 0.2744 0.2784 0.2929 300 0.3158 0.2884 0.2771 0.4061 0.4314 0.5228 [H2O2]ppm 53 Bảng 3.15 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất phân hủy Atrazine (%) Thời gian 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút 50 phút 60 phút 100 90.79 92.56 92.61 92.51 92.25 91.58 150 91.53 92.61 93.16 92.24 91.83 91.33 200 89.70 90.82 91.10 89.07 87.64 87.99 250 89.37 89.92 90.49 89.39 89.24 88.70 300 87.85 88.87 89.29 84.49 83.55 80.15 [H2O2]ppm Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất phân hủy thuốc diệt cỏ Atrazine (%) Nhận xét: Kết từ hình 3.13 cho thấy việc tăng nồng độ [H2O2] từ 100ppm đến 150ppm hiệu suất phân hủy Atrazine lên đến 93.16% sau 30 phút xử lý ánh sáng mặt trời Tuy nhiên giá trị nồng độ tăng 150ppm hiệu suất bắt đầu giảm Điều giải thích tăng nồng độ H2O2 gốc OH• tạo theo phương trình: FeIII(C2O4)33- + h  Fe2+ + 2C2O42- + C2O4•C2O4•-  CO2•- + CO2 54 CO2•- + FeIII(C2O4)33-  Fe2+ + CO2 + 3C2O42Tổng hợp phản ứng thành: FeIII(C2O4)33- + h  Fe2+ + CO2 + C2O42Fe2+ sinh làm phát sinh gốc OH• với phản ứng Fenton sau: Fe2+ + H2O2 + 3C2O42- → FeIII(C2O4)33- + OH- + OH• Nhưng lượng H2O2 dư nhiều có phản ứng H2O2 với gốc OH• vừa sinh theo phản ứng: HO + H2O2 → H2O + HO2 HO + HO2 → H2O + O2 Do lượng gốc tự HO bị giảm nên hiệu suất phân hủy giảm Ngoài ra, việc dư H2O2 nhiều vừa không kinh tế vừa ảnh hưởng đến mơi trường sống vi sinh vật Vì nồng độ H2O2 phù hợp nghiên cứu 150ppm 3.4.3 Kết khảo sát ảnh hưởng phức sắt oxalat Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến giá trị mật độ quang hiệu suất phân hủy Atrazine trình bày bảng 3.15 bảng 3.16 Bảng 3.16 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến giá trị mật độ quang Thời gian 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút 50 phút 60 phút 15 0.4824 0.4416 0.3892 0.4010 0.4478 0.5214 25 0.1470 0.1322 0.1217 0.1236 0.1236 0.1341 50 0.1642 0.1610 0.1491 0.1857 0.1596 0.1655 75 0.1690 0.1811 0.60822 1.2440 - - [Fe(C2O4)33-]ppm 55 Bảng 3.17 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến hiệu suất phân hủy thuốc diệt cỏ Atrazine (%) Thời gian 10 phút 20 phút 30 phút 40 phút 50 phút 60 phút 15 81.65 83.17 85.12 84.68 82.94 80.20 25 94.13 94.68 95.07 95.00 95.00 94.61 50 93.49 93.61 94.05 92.69 93.66 93.44 75 93.31 92.86 76.97 53.32 - - [Fe(C2O4)33-]ppm Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến hiệu suất phân hủy Atrazine (%) Nhận xét: Các kết hình 3.13 cho thấy hiệu suất phân hủy Atrazine có xu hướng tăng tăng nồng độ phức Fe(III) - Oxalat từ 15ppm lên 25ppm đạt giá trị cao nồng độ phức sắt 25ppm với thời gian khuấy 30 phút ánh nắng mặt trời Khi tăng lên 50ppm hiệu suất giảm khơng đáng kể, tăng nồng độ lên 75ppm hiệu suất phân hủy giảm đáng kể 56 Việc giải thích phức sắt oxalat có khả quang hoạt cao điều kiện ánh sáng mặt trời, phức có hệ số hấp phụ phân tử cao bước sóng dài ( = 550nm) tạo thành gốc HO• với hiệu suất lượng tử cao Lúc này, [Fe(C2O4)33-] chuyển ion Fe3+ Fe2+ cách hiệu Ion Fe2+ sinh phản ứng với H2O2 để hình thành gốc HO• Việc tăng [Fe(C2O4)33-] làm số lượng gốc tự OH• tăng lên, hiệu suất phân hủy tăng lên Thêm vào đó, điều kiện chiếu xạ, [Fe(C2O4)33-] tạo thêm H2O2 dung dịch phản ứng cung cấp thêm nguồn H2O2 để tiếp tục trình Fenton mặt trời Tuy nhiên, lượng H2O2 sinh không nhiều FeIII(C2O4)33- + h  Fe2+ + 2C2O42- + C2O4•C2O4•-  CO2•- + CO2 C2O4•- CO2•- + O2  1CO2 + O2•2O2•- + 2H+  H2O2 + O2 Nhưng tăng nồng độ [Fe(C2O4)33-] lên đủ lớn lượng gốc tự OH• hình thành phản ứng với Fe2+ dẫn đến hiệu suất xử lý lại giảm Fe2+ + HO•  Fe3+ + OH- (k = 3,0  108 L mol-1 s-1) HO• + dye  H2O + dye• (k = 109 L mol-1 s-1) Kết luận: Hệ Fenton Fe(III)-Oxalat điều kiện pH = 4, [H2O2] = 150ppm, [Fe(C2O4)33-]= 25ppm hiệu suất phân hủy đạt 95.07% sau 30 phút xử lý ánh sáng mặt trời 3.4.4 Xây dựng đường chuẩn COD Kết số liệu xây dựng đường chuẩn xác định COD phương pháp bicromat trình bày bảng 3.18 57 Bảng 3.18 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định COD STT COD 100 200 300 400 500 Mật độ quang A 0.8221 0.6744 0.5139 0.3587 0.1219 Hình 3.15 Đường chuẩn COD Phương trình đường chuẩn COD: y = -0.0017x + 1.013, r2= 0.9907 Sau khảo sát trình phân hủy Atrazine phương pháp Fenton Fe(III) - Oxalat/H2O2/mặt trời, ta đem mẫu Atrazine sau trình Fenton điều kiện tiêu biểu xác định số COD phương pháp Bicromat CrO72-/Cr3+ Dựa vào phương trình đường chuẩn xác định hiệu suất COD sau xử lý điều kiện tối ưu Kết mật độ quang hiệu suất COD (%) Atrazine hệ Fenton cải tiến Fe(III) - Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời điều kiện tối ưu thể bảng 3.19 bảng 3.20 Bảng 3.19 Kết COD Thời gian (phút) Chưa Fenton 20 30 40 50 Mật độ quang 0.5332 0.9059 0.9124 0.9095 0.9075 COD 282.24 63.00 59.19 60.88 62.04 58 Bảng 3.20 Kết hiệu suất tách COD (%) Thời gian (phút) 20 30 40 50 Hiệu suất COD (%) 77.68 79.03 78.43 78.02 Kết luận: Hệ Fenton Fe(III) - Oxalat điều kiện pH = 4, [H2O2] = 150ppm, [Fe(C2O4)33-] = 25ppm hiệu suất phân hủy tốt đạt 95.07% hiệu suất COD (%) tốt đạt 79.03% sau 30 phút xử lý ánh sáng mặt trời Hình 3.16 Nước thải trước xử Hình 3.17 Nước thải sau xử lý Fenton lý Fenton hệ Fe(III - Oxalat/H2O2/mặt trời 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình thực đề tài: “Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ để xử lý thuốc diệt cỏ Atrazine hệ Fenton cải tiến Fe(III)- Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời” rút số kết luận sau: Thành phần hóa học bùn đỏ Alumin Tân Rai, Lâm Đồng Theo kết phân tích từ Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 2, số thành phần có bùn đỏ Alumin Tân Rai Lâm Đồng là: Fe2O3 : 55.5% Al2O3 : 14.5% TiO2 : 2.63% CaO : 0.99% MnO : 0.10% Quá trình chiết sắt (III) oxalat Quá trình chiết Fe (C2O4)33- hỗn hợp axit oxalic, axit clohidric axit sunfuric Quá trình chiết Fe (C2O4)33- cho 1.000g bùn đỏ sau trung hòa nước biển điều kiện tốt 50ml axit oxalic 1M, 25ml HCl 1M, 25ml H2SO4 đun nhiệt độ 900C thời gian 2.5h ngâm 24h, lượng sắt bùn chiết dạng phức Fe (C2O4)33- đạt 91.34% Quá trình Fenton hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời - Điều kiện tốt cho trình phân hủy 100ml dung dịch Atrazine 140ppm sử dụng phương pháp Fenton cải tiến hệ Fe(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời từ 10h đến 14h pH = 4, [H2O2] = 150ppm, [Fe(C2O4)33-] = 25ppm cho hiệu suất phân hủy Atrazine 95.07 % sau 30 phút xử lý - Quá trình Fenton hệ Fe(III) - Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời tận dụng hiệu nguồn lượng mặt trời tự nhiên, tiết kiệm chi phí xử lý - Hiệu suất chuyển hóa COD đạt 79.03% sau xử lý hệ Fenton oxalat sau 30 phút xử lý 60 Kiến nghị - Nghiên cứu khẳng định ưu q trình oxy hóa nâng cao Fenton trình xử lý thuốc diệt cỏ, đặc biệt tận dụng hiệu nguồn lượng mặt trời tự nhiên, góp phần giải tình trạng lượng ngày cạn kiệt tiết kiệm nhiều chi phí xử lý - Chất xúc tác Fenton hệ Fe(III) - Oxalat có chi phí thấp, khoảng pH xử lý hiệu rộng so với q trình Fenton thơng thường, tiết kiệm nhiều hóa chất - Atrazine loại thuốc diệt cỏ độc Vì dùng phương pháp Fe(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời để xử lý Atrazine - Có thể áp dụng quy trình chiết sắt từ bùn đỏ cho nhà máy bauxite Tây Nguyên để góp phần tận dụng bùn đỏ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kỹ thuật xử lý nước, Nhà xuất Thanh niên, Hà Nội [2] Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thanh Phượng, Lê Quốc Thắng (2010), “Nghiên cứu xử lý nước thải cồn hệ quang hóa-Ozone (UV/O3)”, Science & Technology Development, Vol 13, No.M2 [3] Trần Văn Hai (2009), “Giáo trình hóa bảo vệ thực vật”, Trường Đại Học Cần Thơ [4] Nguyễn Đình Hịe, “Vấn đề mơi trường liên quan đến khai thác bauxite Tây Ngun”, hội thảo: Vai trị cơng nghiệp khai thác bauxite - sản xuất alumina nhôm phát triển kinh tế - xã hội Tây Nguyên yếu tố ảnh hưởng đến môi trường, văn hoá khu vực, tổ chức ngày 9/4/2009 [5] Nguyễn Trung Minh (2011), “Nghiên cứu số tính chất hóa lý hấp phụ hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ”, Tạp chí Các Khoa Học Về trái Đất, 33(2)[CĐ], 231-237 [6] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), “Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải”, Nxb khoa học kỹ thuật”, Hà Nội [7] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2004), Các q trình oxy hóa nâng cao xử lý nước nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [8] Trương Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khắc Liệu (2009), “ Xử lý nước rỉ rác tác nhân UV-Fenton thiết bị gián đoạn”, Tạp chí khoa học Đại Học Huế,Số 53, Trang 166-175 [9] Bùi Xuân Vững (2009), “Giáo trình xử lý số liệu”, Trường Đại học sư phạm Đà Nẵng Tiếng Anh [10] Duguet, J P., Brodard, E., Dussert, B & Mallevialle J (1985), “Improvement in the effectiveness of ozonation of drinking water through the use of hydrogen peroxide.”, Ozone: Science Engineering, 7, 241–258 62 [11] Giusy Lofrano and Vincenzo Belgiorno (2005), “Treatment of reactive dyes and textile finishing wastewater using Fenton’s oxidation for reuse”, Int J Environment and Pollution, Vol 23 (3), pp 248-258 [12] Huynh Ky Phuong Ha, Tran Thi Ngoc Mai, Nguyen Le Truc (2012), Faculty of Chemical Engineering, Ho Chi Minh city University of Technology, Vietnam [13] J.Jeong, J Yoon (2004), “Dual roles of CO2•- for degrading synthetic organic chemmicals in the photo/ferrioxalate systems”, Water reasearch, 38(16), pp 35313540 [14] Joonseon Jeong, Jeyong Yoon, (2005), “pH effect on OH radical production in photo/ferrioxalate system”, Water research, 23(9), pp.1073-1080 [15] L Q Huy (2009), “Research on alum extraction from the waste mud of BaoLoc Bauxite ore to produce flocculation for waste water treatment”, 11th Conference of Science and Technology-HCMUT, pp 89 – 95 (in Vietnamese) [16] Lu MC (2000 Jan), “Oxidation of chlorophenols with hydrogen peroxide in the presence of goethite”, Chemosphere ;40(2):125-30 [17] Malay Chaudhuri, Haii Zuhali and Augustine Chioma Affam (2013), “Degradation of Pesticide Chlorothalonil by Visible Light-Responsive Photocatalyst Ferrioxalate and H2O2 under Solar Irradiation”, International Journal of Photoenergy, Volume 2013, Article ID 435017, pages [18] Niina Dulova, (01,2007), “The Fenton Chemistry and Its Combination with Coagulation for Treatment of Dye Solutions”, Separation Science and Technology (Impact Factor: 1.16), 42(7):1521-1534 [19] Xiaol Dong, Wei Ding, Xiufang Zhang, Xinmiao Liang (2007), “Mechanism and kinetics model of synthetic dyes by UV – VIS/H2O2 /Ferrioxalate complexes”, Dyes and Pigment 74, pp 470 – 476 [20] Y Zou, J Holgne (1992), “Formation of hydrogen peroxide anh depletion of oxalic acid in atmospereic water by photolysis of Iron(III)–oxalate complexes”, Emviron.Sci.Technol 26, pp 1014 – 1022 63 Trang Web [21] http://en.wikipedia.org/wiki/Atrazine [22] http://extoxnet.orst.edu/pips/atrazine.htm [23] http://vi.wikipedia.org/wiki/Công_nghệ_Bayer [24] http://vneconomy.vn/the-gioi/tham-hoa-bun-do-tai-hungary-bai-hoc-caydang-20101009025241262.htm 64 ... mặt trời để xử lý thuốc diệt cỏ Atrazine Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ để xử lý thuốc diệt cỏ Atrazine hệ Fenton cải tiến Fe(III) - Oxalat/H2O2 /ánh sáng mặt. .. : 11CHP Tên đề tài: Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ để xử lý thuốc diệt cỏ Atrazine hệ Fenton cải tiến Fe(III) - Oxalat/H2O2 /ánh sáng mặt trời Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: Atrazine, axit oxalic,... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA  NGHIÊN CỨU CHIẾT SẮT TỪ BÙN ĐỎ ĐỂ XỬ LÝ THUỐC DIỆT CỎ ATRAZINE BẰNG HỆ FENTON CẢI TIẾN FE(III) - OXALAT/H2O2 /ÁNH SÁNG MẶT TRỜI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA