Nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano gum được điều chế từ nano oxit sắt từ có gắn gum hạt muồng hoàng yến để xử lý nước thải xi mạ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGƠ HỒNG PHONG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO GUM ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ NANO OXIT SẮT TỪ CĨ GẮN GUM HẠT MUỒNG HỒNG YẾN ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Mã chuyên ngành: 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn 1: PGS.TS Lê Hùng Anh Hướng dẫn 2: TS Đào Minh Trung Luận văn thạc sĩ bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: - Chủ tịch Hội đồng - Phản biện - Phản biện - Ủy viên - Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG VIỆN TRƯỞNG VIỆN KHCN & QLMT BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngô Hoàng Phong MSHV: 16083651 Ngày, tháng, năm sinh: 31/07/1991 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã chuyên ngành: 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Nano Gum điều chế từ Nano Oxit sắt từ có gắn gum hạt muồng hồng yến để xử lý nước thải xi mạ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát ảnh hưởng pH, xác định pH tối ưu cho đối tượng nước thải nghiên cứu Khảo sát ảnh hưởng liều lượng Nano-gum tới hiệu xử lý nước thải giả định nước thải xi mạ Đánh giá giả khả thu hồi Nano–gum nước thải chứa kim loại nặng II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Thực định số 842/QĐ-ĐHCN ngày 10/07/2020 Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM việc giao đề tài cử người hướng dẫn luận văn Thạc sĩ III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: / /2020 IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn 1: PGS.TS Lê Hùng Anh Hướng dẫn 2: TS Đào Minh Trung Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 NGƯỜI HƯỚNG DẪN NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS Lê Hùng Anh TS Đào Minh Trung CHỦ NHIỆM BỘ MÔN VIỆN TRƯỞNG VIỆN KHCN & QLMT ĐÀO TẠO LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn thầy cô Trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy Viện Khoa học công nghệ Quản lý môi trường tận tâm bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian em học tập nghiên cứu Để hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến giảng viên Viện, đặc biệt PGS.TS Lê Hùng Anh TS Đào Minh Trung trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ với dẫn khoa học quý giá suốt q trình triển khai, nghiên cứu hồn thành đề tài Em xin cảm ơn gia đình, cha mẹ tạo điều kiện tốt nhất vật chất tinh thần giúp em hoàn thành đề tài Cuối cùng, em xin gửi lời chúc đến tồn thể thầy Viện bạn lời chúc sức khỏe, hạnh phúc, thành công cuộc sống công việc Trân trọng cảm ơn! i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu sử dụng Nano gum điều chế từ nano oxit sắt từ gum ly trích từ hạt muồng hồng yến, ứng dụng vật liệu thân thiện với môi trường để khảo sát khả xử lý kim loại nặng có nước Kết khảo sát khả xử lý nước thải xi mạ chứa kim loại nặng vật liệu Nano-gum cho thấy vật liệu hấp phụ có nguồn gốc sinh học Nano-gum cho hiệu xử lý nước thải giả định công nghiệp xi mạ vật Nano-gum cho hiệu xử lý cao đạt QCVN Từ kết nghiên cứu vật liệu Nano-gum (kết hợp từ Biogum sinh học từ tính oxít sắt từ), có khả cải thiện chất lượng nước thải xi mạ có từ tính nam châm, có khả tái sử dụng vật liệu sau xử lý nước thải Đây xem tính vật liệu keo tụ xử lý nước thải Để áp dụng cần có nghiên cứu mở rộng cho đối tượng nước thải khác nước thải dệt nhuộm, rỉ rác Bên cạnh để xác định hiệu xuất xử lý đạt cao nhất cần xác định thông số vận hành pH liều lượng sử dụng vật liệu tối ưu cho mợt đơn vị nước thải xử lý Từ khóa: Nano-gum, oxit sắt từ, gum muồng hoàng yến, xi mạ, kim loại nặng ii ABSTRACT The study used Nano gum prepared from ferromagnetic oxide and gum extracted from canary seeds, applying this environmentally friendly material to investigate the ability to handle heavy metals contained in water Survey results on the ability to treat heavy metal plating wastewater using Nano-gum materials show that adsorbent of bio-derived Nano-gum for the assumed wastewater treatment efficiency and plating industry with Nano-gum for high treatment efficiency and meet QCVN From the research results of Nano-gum materials (combining biological and magnetic Biogum of ferromagnetic oxide), has the ability to improve the quality of plating wastewater and has magnetism, thus capable of material reuse after wastewater treatment This can be considered as the novelty of flocculation materials in wastewater treatment To apply, it is necessary to have extensive studies for different types of wastewater such as textile wastewater, waste rust In addition, to determine the highest treatment efficiency, it is necessary to determine the optimum operating parameters of pH and material usage dose for a unit of treated wastewater Key words: Nano-gum, ferromagnetic oxide, canary gum, plating, heavy metals iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tơi Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ bất kỳ mợt nguồn bất kỳ hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên Ngơ Hồng Phong iv MỤC LỤC MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .ix MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải xi mạ 1.1.1 Thành phần nước thải xi mạ 1.1.2 Phương pháp xử lý nước thải xi mạ 1.2 Tổng quan Biogum 11 1.2.1 Tổng quan Muồng Hoàng Yến 11 1.2.2 Tổng quan thành phần keo tụ sinh học 14 1.2.3 Tổng quan phương pháp ly trích .17 1.3 Ứng dụng vật liệu Biogum cho xử lý nước thải 18 1.3.1 Trong nước 18 1.3.2 Ngoài nước 19 1.4 Tổng quan vật liệu Nano 19 1.4.1 Tổng quan vật liệu Nano 19 1.4.2 Phân loại vật liệu Nano .21 1.4.3 Các nghiên cứu nước 31 CHƯƠNG VẬT LIỆU & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Vật liệu, thiết bị, dụng cụ 33 2.2 Phương pháp nghiên cứu 34 2.2.1 Thống kê tài liệu nghiên cứu nước 34 2.2.2 Phương pháp phân tích .34 v 2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 35 2.3 Nội dung nghiên cứu 36 2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng pH 36 2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng liều lượng Nano-gum tới hiệu xử lý nước thải 38 2.3.3 Thí nghiệm 3: Đánh giả khả thu hồi Nano–gum nước thải chứa kim loại nặng (Ni2+, Cu2+, Zn2+) 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .41 3.1 Xác định pH tối ưu 41 3.2 Kết xác định lượng Nano-gum tối ưu 43 3.3 Xác định hiệu xử lý Nano-gum thu hồi 47 3.4 Thảo luận chung 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 Kết luận 55 Kiến nghị 56 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA HỌC VIÊN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 66 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 85 vi - Điều chế Nano-gum 71 Thí nghiệm xác định pH tối ưu Nano-gum mẫu Ni2+, Cu2+, Zn2+ NCuH1 NCuH2 NCuH3 72 NZnH1 NZnH1 NZnH1 Z Thí nghiệm xác định liều lượng tối ưu Nano-gum nước thải giả định (Ni2+, Cu2+, Zn2+) NMXM Ni2+ Cu2+ NNiL1 NCuL1 NNiL2 NCuL2 NCuL3 NNiL3 NCuL4 NNiL4 NCuL5 Zn2+ 73 NNiL5 NNiL6 NiBĐ Thêm thuốc thử kim loại 74 PHỤ LỤC B KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ HÌNH JARTEST Thí nghiệm khảo sát pH Hiệu loại bỏ ion kim loại nước thải xi mạ giả định Ni2+ NNiH1 NNiH2 NNiH3 Ni BĐ 10 10 10 0,00 Lần 2,13 2,96 4,81 5,13 Lần 1,90 3,01 4,98 5,10 Lần 2,02 2,99 4,90 5,12 Lần 23,45 22,85 14,27 25,00 Lần 23,37 22,20 14,01 25,00 Lần 23,41 22,53 14,14 25,00 Lần 1062,00 188,00 49,00 54,00 Lần 1067,00 195,00 50,00 52,00 Lần 1060,00 197,00 51,00 53,00 Nano-gum (mL) pH Ni (mg/L) TDS (ppm) 75 Hiệu loại bỏ ion kim loại nước thải xi mạ giả định Cu2+ NCuH1 NCuH2 NCuH3 Cu BĐ 10 10 10 Lần 1,91 2,84 4,28 5,01 Lần 2,24 2,94 4,35 5,14 Lần 2,08 2,89 4,32 5,08 Lần 24,74 21,75 13,03 25,00 Lần 23,10 21,50 12,50 25,00 Lần 23,92 21,63 12,77 25,00 Lần 2056,00 451,00 92,00 106,00 Lần 2054,00 446,00 101,00 108,00 Lần 2050,00 444,00 97,00 107,00 Nano-gum (mL) pH Cu (mg/L) TDS 76 Hiệu loại bỏ ion kim loại nước thải xi mạ giả định Zn2+ NZnH1 NZnH2 NZnH3 Zn BĐ 10 10 10 Lần 1,74 2,48 4,39 5,13 Lần 1,63 2,76 4,65 5,03 Lần 1,69 2,62 4,52 5,08 Lần 23,10 22,80 13,20 25,00 Lần 22,30 21,30 12,03 25,00 Lần 22,70 22,05 12,62 25,00 Lần 1038,00 226,00 46,00 53,00 Lần 1052,00 225,00 46,00 52,00 Lần 1045,00 225,00 46,00 52,00 Nano-gum (mL) pH Zn (mg/L) TDS 77 THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT LIỀU LƯỢNG Hiệu loại bỏ ion kim loại nước thải xi mạ giả định Ni2+ NNiL1 NNiL2 NNiL3 NNiL4 NNiL5 Ni BĐ 20 30 40 50 60 Lần 6,13 6,35 6,30 6,30 6,27 6,21 Lần 6,45 6,49 6,41 6,43 6,39 6,10 Lần 6,29 6,42 6,36 6,37 6,33 6,16 Lần 5,00 1,80 3,80 3,70 6,50 25,00 Ni (mg/L) Lần 6,40 1,20 4,10 4,10 7,13 25,00 Lần 7,30 2,30 5,10 5,10 5,90 25,00 Lần 49,00 34,00 45,00 44,00 43,00 52,00 Lần 45,00 37,00 42,00 43,00 46,00 53,00 Lần 47,00 35,00 44,00 44,00 45,00 53,00 Nano-gum (mL) pH TDS 78 Hiệu loại bỏ ion kim loại nước thải xi mạ giả định Cu2+ NCuL1 NCuL2 NCuL3 NCuL4 NCuL5 Cu BĐ Nano-gum (mL) pH 20 30 40 50 60 Lần 5,36 5,43 5,67 5,32 5,16 5,29 Lần 5,14 5,26 5,54 5,38 5,02 5,29 Lần 5,25 5,35 5,61 5,35 5,09 5,29 Lần 4,43 4,28 0,40 2,73 5,90 25,00 Lần 4,25 4,67 0,42 3,43 5,70 25,00 Lần 5,20 4,50 1,30 2,98 6,40 25,00 Lần 40,00 38,00 32,00 35,00 34,00 53,00 Lần 41,00 38,00 33,00 36,00 37,00 51,00 Lần 41,00 38,00 30,00 36,00 35,00 54,00 Cu (mg/L) TDS 79 Hiệu loại bỏ ion kim loại nước thải xi mạ giả định Zn2+ NZnL1 NZnL2 NZnL3 NZnL4 NZnL5 Zn BĐ Nano-gum (mL) pH 20 30 40 50 60 Lần 5,72 5,73 5,92 6,01 6,05 5,78 Lần 5,43 5,59 6,07 5,72 5,56 5,43 Lần 5,58 5,66 6,00 5,87 5,81 5,61 Lần 5,20 4,10 1,50 4,20 4,50 25,00 Lần 5,23 4,16 1,27 3,82 4,99 25,00 Lần 5,30 3,90 1,00 4,10 5,10 25,00 Lần 41,00 41,00 36,00 39,00 49,00 53,00 Lần 43,00 40,00 35,00 38,00 45,00 54,00 Lần 42,00 41,00 34,00 37,00 46,00 51,00 Zn (mg/L) TDS 80 Kết thí nghiệm nước thải XMNM Mẫu Liều lượng Liều lượng Liều lượng Liều lượng Liều lượng Liều lượng Ban Đầu Nano-gum (mL) 40 50 60 70 80 90 Lần 1,57 1,52 1,68 1,48 1,54 1,57 1,47 Lần 1,54 1,66 1,61 1,54 1,57 1,52 1,61 Lần 1,55 1,60 1,58 1,51 1,56 1,52 1,54 Lần 1,45 0,89 0,34 0,94 1,57 2,43 3,61 Lần 1,53 0,93 0,41 1,13 1,61 2,53 3,61 Lần 1,52 1,01 0,43 1,15 1,67 2,51 3,61 Lần 24,30 19,10 14,30 8,30 3,10 10,30 51,00 Lần 25,40 18,70 13,90 7,90 2,80 11,20 51,00 Lần 24,90 19,40 15,01 8,10 2,50 10,90 51,00 Lần 41,30 32,20 23,10 10,40 4,20 9,30 103,00 Lần 42,70 31,40 22,80 11,20 5,80 10,50 103,00 Lần 41,03 31,00 23,90 12,70 5,70 11,00 103,00 Lần 231,00 198,00 140,00 123,00 142,00 130,00 398,00 Lần 225,00 201,00 139,00 121,00 140,00 125,00 390,00 Lần 228,00 200,00 140,00 122,00 141,00 128,00 396,00 pH Ni (mg/L) Cu (mg/L) Zn (mg/L) TDS (ppm) 81 PHỤ LỤC C ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THU HỒI VÀ TÁI SỬ DỤNG CỦA NANO-GUM TRÊN NƯỚC THẢI XI MẠ Kết thu hồi tái sử dụng nước thải xi mạ Ni2+ Ban đầu TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 30 30 30 30 30 Lần 5,62 5,53 5,82 6,03 6,02 5,73 Lần 5,49 5,49 6,01 5,62 5,51 5,63 Lần 5,56 5,51 5,92 5,83 5,77 5,68 Lần 1,21 4,46 5,91 9,01 13,13 25,00 Lần 1,31 4,24 5,83 9,23 12,82 25,00 Lần 1,34 4,43 5,98 9,10 13,05 25,00 Lần 31,00 40,00 45,00 50,00 52,00 55,00 Lần 30,00 41,00 46,00 49,00 51,00 54,00 Lần 32,00 43,00 45,00 48,00 51,00 53,00 Nano-gum (mL) pH Ni (mg/L) TDS (ppm) 82 Kết thu hồi tái sử dụng nước thải xi mạ Cu2+ TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 Ban Đầu 40 40 40 40 40 Lần 5,70 5,75 5,90 6,05 6,12 5,65 Lần 5,42 5,50 6,01 5,42 5,16 5,48 Lần 5,56 5,63 5,96 5,74 5,64 5,57 Lần 1,33 4,57 5,83 9,75 15,02 25,00 Lần 1,30 4,50 5,88 9,92 14,94 25,00 Lần 1,32 4,64 5,74 9,86 15,15 25,00 Lần 30,00 41,00 47,00 51,00 51,00 55,00 Lần 32,00 42,00 46,00 50,00 52,00 54,00 Lần 33,00 44,00 45,00 49,00 50,00 56,00 Nano-gum (mL) pH Cu (mg/L) TDS 83 Kết thu hồi tái sử dụng nước thải xi mạ Zn2+ TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 Ban Đầu 40 40 40 40 40 Lần 5,72 5,73 5,92 6,01 6,05 5,78 Lần 5,43 5,59 6,07 5,72 5,56 5,43 Lần 5,58 5,66 6,00 5,87 5,81 5,61 Lần 1,30 4,10 5,86 9,14 14,12 25,00 Lần 1,27 4,05 5,64 9,12 14,60 25,00 Lần 1,21 4,01 5,98 8,86 14,18 25,00 Lần 30,00 41,00 47,00 51,00 51,00 55,00 Lần 32,00 42,00 46,00 50,00 52,00 54,00 Lần 33,00 44,00 45,00 49,00 50,00 53,00 Nano-gum (mL) pH Zn (mg/L) TDS ppm 84 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Ngơ Hồng Phong Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 31/07/1991 Nơi sinh: An Giang Email: hoangphongt2@gmail.com Điện thoại: 097 447 6869 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: - 2009 – 2012: Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TpHCM (Cao đẳng) 2014 – 2016: Đại học Tài nguyên Môi trường Tp.HCM (Đại học) III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian Nơi cơng tác Công việc đảm nhiệm 9/2017- Trung tâm Quan trắc Kỹ thuật Tài nguyên Môi trường An Giang Hồ sơ môi trường, Đề án/dự án Tp HCM, ngày 16 tháng 11 năm 2020 Người khai Ngơ Hồng Phong 85 ... chuyên ngành: 60520320 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Nano Gum điều chế từ Nano Oxit sắt từ có gắn gum hạt muồng hoàng yến để xử lý nước thải xi mạ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Khảo sát ảnh... kim loại, đau bụng, mạch chậm, co giật [1] Vì đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng vật liệu Nano Gum điều chế từ Nano Oxit sắt từ có gắn gum hạt muồng hồng yến để xử lý nước thải xi mạ? ?? rất cần thiết... THẠC SĨ Nghiên cứu sử dụng Nano gum điều chế từ nano oxit sắt từ gum ly trích từ hạt muồng hoàng yến, ứng dụng vật liệu thân thiện với môi trường để khảo sát khả xử lý kim loại nặng có nước Kết