Nghiên cứu áp dụng phương pháp fenton dị thể để loại bỏ phẩm màu hữu cơ trong nước bằng vật liệu tro bay biến tính

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: “ bỏ c u ẩm màu ữu c tr d ớc bằ e t d t vật ệu tr bay b ế tí ” Sinh viên thực hiện: Đàm Thị Thúy Nga – Lớp 58E – KHMT Giáo viên hƣớng dẫn: ThS Lê Khánh Toàn ThS Đặng Thế Anh Mục tiêu nghiên cứu 4.1 ct uc u : Sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền làm vật liệu dùng để xử lý nƣớc thải 4.2 ct uc t : - Biến tính tro bay thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao - Sử dụng vật liệu tro tính làm chất xúc tác cho trình Fenton dị thể xử lý chất màu hữu nƣớc Nội dung nghiên cứu - Xây dựng quy trình biến nƣớc tính tro bay thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao - Xử lý chất hữu nƣớc phƣơng pháp Fenton sử dụng xúc tác tro tính điều kiện khác - Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý chất hữu nƣớc Kết đạt đƣợc - Điều kiện biến tính tro bay thành vật liệu xúc tác sử dụng 0,5g FeCl3, nung xúc tác nhiệt độ 500ºC - Xác định đƣợc số điều kiện tối ƣu để xử lý chất hữu nƣớc phƣơng pháp Fenton: + Thời gian phản ứng tốt : 90-120 phút + pH=2 + Tỷ lệ Fe2+/H2O2 : 0,5/0,1 - Ứng dụng phƣơng pháp Fenton để xử lý COD nƣớc thải dệt nhuộm đạt hiệu 75%, hiệu xử lý cao lên đến 95,83% - Đề xuất giải pháp kỹ thuật để xử lý nƣớc thải dệt nhuộm sử dụng phƣơng pháp Fenton dị thể LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập rèn luyện trƣờng Đại học Lâm Nghiệp để hoàn thành chƣơng trình đào tạo khóa học 2013 – 2017, đƣợc trí Khoa Quản lý Tài nguyên rừng Môi trƣờng – trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, thực khóa luận tốt nghiệp: “ Fenton d th biế tí c u lo i bỏ phẩm màu hữu c tr d ớc vật liệu tro bay ” Để đạt đƣợc kết xin chân thành cảm ơn tất đơn vị tạo điều kiện giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu thực đề tài Lời cho phép tơi đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới ban giám hiệu trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, khoa QLTNR&MT, Ban giám đốc Trung tâm thí nghiệm thực hành khoa QLTNR&MT quý thầy, cô giáo giảng dạy tơi suốt q trình học tập trƣờng Đặc biệt xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới GVHD Ths Lê Khánh Toàn Ths Đặng Thế Anh, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi suốt q trình thực hồn thiện đề tài Cuối tơi xin chân thành cảm ơn ngƣời thân gia đình bạn bè quan tâm giúp đỡ động viên suốt thời gian nghiên cứu đề tài Mặc dù cố gắng nhƣng thời gian có hạn thân cịn nhiều hạn chế mặt chuyên môn thực tế nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc góp ý từ q thầy bạn bè đề tài nghiên cứu đƣợc hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ! Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Đàm Thị Thúy Nga MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH Đ T VẤN ĐỀ CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan vật liệu tro bay 1.1.1 Nguồn gốc, đặc điểm tro bay 1.1.2 Tác hại tro bay thải ngồi mơi trƣờng 1.1.3 Công dụng tro bay 1.2 Tổng quan nƣớc thải dệt nhuộm 1.2.1 Thành phần đặc tính nƣớc thải dệt nhuộm 1.2.2 Một số nhóm thuốc nhuộm thƣờng dùng 10 1.2.3 Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm 11 1.3 Tổng quan phƣơng pháp Fenton 14 1.3.1 Quá trình Fenton xử lý nƣớc thải 14 1.3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình Fenton 15 1.3.3 Những ƣu, nhƣợc điểm trình Fenton 18 1.3.4 Ứng dụng trình Fenton xử lý nƣớc thải 18 1.3.5 Các nghiên cứu động học phản ứng Fenton 20 1.3.6 Một số kết nghiên cứu nƣớc liên quan đến Fenton 21 CHƢƠNG MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 23 2.1.1 Mục tiêu chung: 23 2.1.2 Mục tiêu cụ thể: 23 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 23 2.3 Nội dung nghiên cứu 23 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 23 2.4.1 Phƣơng pháp thu thập kế thừa tài liệu 23 2.4.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 24 2.4.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu 31 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 33 3.1 Biến tính tro bay thành vật liệu xúc tác 33 3.1.1 Quy trình biến tính tro bay 33 3.1.2 Thành phần cấu trúc bề mặt vật liệu biến tính 34 3.2 Xử lý phẩm màu nƣớc phƣơng pháp Fenton dị thể 36 3.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn phẩm màu DB108 36 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian nung biến tính vật liệu 37 3.2.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng FeCl3 ngâm tẩm tro bay 38 3.2.4 Ảnh hƣởng nồng độ hydropeoxit(H2O2) 39 3.2.5 Ảnh hƣởng pH 40 3.2.6 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ tới hiệu xử lý 41 3.2.7 Ảnh hƣởng ion cản trở 42 3.2.8 Áp dụng điều kiện với lƣợng nƣớc thải lớn 43 3.2.9 Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu biến tính 43 3.3 Xử lý tiêu COD nƣớc thải dệt nhuộm vật liệu tro tính 44 3.3.1 Đánh giá đặc trƣng nƣớc nhiễm phẩm màu hữu 44 3.3.2 Kết xử lý nƣớc nhiễm phẩm màu hữu phƣơng pháp Fenton sử dụng vật liệu tro tính 45 3.4 Đề xuất giải pháp xử lý nƣớc nhiểm phẩm màu hữu phƣơng pháp Fenton 47 CHƢƠNG KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 49 4.1 Kết luận 49 4.2 Tồn 49 4.3 Kiến nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AOPs Advanced oxidation Processes Oxy hóa nâng cao COD Chemical oxigen demand Nhu cầu oxi hóa học SEM Scanning electron microscope Kính hiển vi điện tử quét EDX Engery dispersive X-ray spectroscopy Phổ tán xạ lƣợng tia X DB 108 Direct Blue 108 Phẩm màu xanh dƣơng KVNC Khu vực nghiên cứu QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam STT Số thứ tự POPs Persistent Organic Pollutant Chất ô nhiễm hữu khó phân hủy FA Fly ash Tro bay trƣớc biến tính FA-Fe(III) Tro bay sau biến tính FeCl3 dd Dung dịch \DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Đặc tính nƣớc thải số sở dệt nhuộm Hà Nội Bảng 1.2 Một số đặc tính phẩm nhuộm DB 108 11 Bảng 2.1 Khảo sát thời gian nung biến tính vật liệu 27 Bảng 2.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng Fe3+ tro tính 27 Bảng 2.3.Ảnh hƣởng nồng độ H2O2 28 Bảng 2.4 Xác định ảnh hƣởng pH 28 Bảng 2.5 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ 29 Bảng 2.6 Khảo sát ảnh hƣởng ion cản trở 29 Bảng 2.7 Xử lý nƣớc nhiễm phẩm màu phƣơng pháp Fenton sử dụng tro tính 30 Bảng 3.1.Thành phần nguyên tố tro bay sau biến tính 35 Bảng 3.2 Kết xây dựng đƣờng chuẩn 36 Bảng 3.3 Kết COD mẫu nƣớc phẩm trƣớc sau xử lí 45 Bảng 3.4 Kết COD mẫu nƣớc thải trƣớc sau xử lí 46 Bảng 3.5 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm 46 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1 Quy trình biến tính tro bay 33 Hình 3.2 Ảnh SEM mẫu tro bay.(a)ban đầu, (b)tinh chế 34 Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu tro bay sau biến tính FA-Fe(III) kích thƣớc: (a) 4µ, (b) 10µ, (c) 20µ 34 Hình 3.4 Phổ EDX tro bay sau biến tính 35 Hình 3.5 Đƣờng chuẩn phẩm màu DB 108 36 Hình 3.6 Ảnh hƣởng điều kiện biến tính tới hiệu xử lý độ màu 37 Hình 3.7 Ảnh hƣởng hàm lƣợng muối đƣợc sử dụng để ngâm tẩm với tro bay 38 Hình 3.8 Ảnh hƣởng nồng độ H2O2 tới hiệu xử lý độ màu 39 Hình 3.9 Ảnh hƣởng pH tới hiệu xử lý độ màu 40 Hình 3.10 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới hiệu xử lý độ màu 41 Hình 3.11 Ảnh hƣởng ion cản trở tới hiệu xử lý độ màu thời gian khuấy 120 phút 42 Hình 3.12 Sự biến động hiệu suất xử lý độ màu với khối lƣợng lớn thời gian khuấy khác 43 Hình 3.13 Sự biến động hiệu suất xử lý độ màu tái sử dụng xúc tác 44 Hình 3.14 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm 47 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc đã, tiếp tục đem đến đổi thay kỳ diệu chất lƣợng đời sống ngƣời Tuy nhiên, với tình trạng nhiễm mơi trƣờng vấn đề đáng báo động, làm ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng sinh thái, đời sống sinh hoạt ngƣời Ở Việt Nam, ngành công nghiệp trọng điểm, giữ vị trí then chốt, chiến lƣợc quan trọng phát triển kinh tế quốc dân Tuy nhiên, đặc thù sản xuất, ngành công nghiệp lại có ảnh hƣởng tiêu cực định tới môi trƣờng Nhƣ ngành dệt nhuộm, vấn đề điển hình nƣớc thải, tốn nan giải ngành nhiệt điện lại nằm vấn đề chất thải rắn - tro bay Tìm lời giải cho toán nƣớc thải, tro bay yêu cầu cấp thiết, toán nan giải nhà quản lý, khoa học nƣớc nhà Về mặt nguyên lý kỹ thuật, để xử lý nƣớc thải dệt nhuộm, ngƣời ta dùng nhiều kỹ thuật khác nhƣ: phƣơng pháp học, phƣơng pháp hóa học, phƣơng pháp hóa – lý, sử dụng phƣơng pháp sinh học Một công nghệ cao bật năm gần cơng nghệ phân hủy khống hóa chất nhiễm hữu nƣớc nƣớc thải dựa trình oxi hóa nâng cao (Advanced oxidation Processes_AOPs) Kỹ thuật oxy hóa tiên tiến đƣợc nhiều nhà khoa học ngồi nƣớc ý có khả xử lý tiền xử lý nhiều nguồn thải chứa phẩm màu - đối tƣợng khơng khó phân hủy sinh học, khó xử lý kỹ thuật thơng thƣờng Tuy nhiên, nhƣợc điểm kỹ thuật oxy hóa nằm vấn đề chi phí hóa chất Một hƣớng ƣu tiên, gần đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu phát triển số hệ vật liệu rẻ tiền có khả ứng dụng làm xúc tác cho trình Fenton dị thể góp phần vào việc khắc phục nhƣợc điểm kỹ thuật Fenton đồng thể Theo hƣớng này, số nghiên cứu thành công với bùn đỏ, pyrit, tro bay… Quá trình Fenton phƣơng pháp oxy hóa chất hữu khó phân hủy sinh học Phƣơng pháp Fenton công cụ khử màu hiệu Chính em tiến hành thực nghiên cứu đề tài “Nghi e t d t vật ệu tr bay b ế tí bỏ ẩm màu ữu c tr c u d ớc ” với mong muốn đƣa phƣơng pháp xử lý nƣớc thải đạt hiệu cao, phù hợp với thực tiễn 3.2.7 Ả c c trở Với điều kiện thực nghiệm dung dịch pha phẩm màu hữu hiệu suất xử lý nƣớc cao, nhƣng điều kiện thực tế thƣờng có thêm tham gia tạp chất, muối ion khác nhƣ Cl-, NO3- , ta khảo sát có mặt số muối vơ bổ sung vào dung dịch xử lý Kết thể hình 3.11: Hình 3.11 Ảnh hƣởng ion cản trở tới hiệu xử lý độ màu thời gian khuấy 120 phút Từ kết khảo sát đƣợc thể hình 3.11, khơng có muối cản hiệu suất cao, có mặt ion vô nhƣ Cl-, NO3-, SO42- hiệu xử lý giảm, nồng độ ion cao hiệu xử lý giảm, ảnh hƣởng mạnh SO42-, nồng độ 0,5M hiệu suất xử lý 82% Sự giảm hiệu suất xử lý có mặt ion vơ đƣợc giải thích hấp thụ gốc hydroxyl, nhiên độ ƣu việt phƣơng pháp Fenton dị thể sử dụng xúc tác FA-Fe(III) cho hiêu xử lý cao, thực tế mẫu nƣớc thải thƣờng khơng có nồng độ ion cản lớn nhƣ khảo sát 42 3.2.8 Á d c c ều k ệ vớ ợ ớc t ả Ta tiến hành thí nghiệm sử dụng điều kiện tối ƣu, nhƣng tăng gấp lần lƣợng nƣớc phẩm màu(0,05g/l) hóa chất để xử lý Với thời gian khuấy lần lƣợt 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, pH=2 ta thu đƣợc kết thể hình 3.12: Hình 3.12 Sự biến động hiệu suất xử lý độ màu với khối lƣợng lớn thời gian khuấy khác Từ khảo sát ta thấy, dung lƣợng xử lý phƣơng pháp áp dụng khoảng rộng nồng độ, nồng độ phẩm màu tăng gấp lần nhƣng hiệu suất xử lý đạt 81% sau thời gian xử lý 120 phút Kết cho thấy triển vọng phƣơng pháp áp dụng với lƣợng lớn nƣớc thải 3.2.9 Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu biến tính Sau xử lý, dung dịch đƣợc lọc giấy lọc để thu hồi lƣợng xúc tác sử dụng, xúc tác đƣợc sấy khô 70oC Khảo sát khả tái sử dụng xúc tác thu hồi điều kiện xử lý tối ƣu, kết thu đƣợc thể hình 3.13: 43 Hình 3.13 Sự biến động hiệu suất xử lý độ màu tái sử dụng xúc tác Kết thu đƣợc cho thấy xúc tác có khả tái sử dụng, đạt 46% sau thời gian xử lý 120 phút, thấp nhiều so với mẫu xúc tác ban đầu, đặt yêu cầu nghiên cứu nhằm bền hóa xúc tác 3.3 Xử lý tiêu COD nƣớc thải dệt nhuộm vật liệu tro tính 3.3.1 Đ ặc tr ớc ễm ẩm màu ữu c Lấy mẫu nƣớc thải địa điểm khác làng Vạn Phúc – Hà Đơng – Hà Nội, sau đƣợc phân tích phịng thí nghiệm để đánh giá đặc tính nƣớc thải Nƣớc thải dệt nhuộm khu vực có màu xanh đen, khu vực có màu đỏ nâu, mùi khó chịu Nhiệt độ nƣớc từ 20-22⁰, pH=6,7 7,5 Qua đánh giá sơ nƣớc thải có hóa chất, màu đậm đặc, nồng độ COD nƣớc khu vực 537,6; nƣớc khu vực 1843,2 COD cao cho thấy ô nhiễm chất hữu mẫu nƣớc thải nghiên cứu cao, không đƣợc xử lý trƣớc thải môi trƣờng làm giảm chất lƣợng nƣớc nguồn tiếp nhận, gây ảnh hƣởng đến phát triển sinh vật quanh khu vực 44 3.3.2 Kết xử ý e t sử d ớc ễm ẩm màu ữu c bằ vật ệu tr bay b ế tí Quá trình thí nghiệm tiến hành đánh giá hiệu suất xử lý nồng độ chất hữu khó phân hủy nƣớc thải dệt nhuộm, thông qua giá trị COD Mẫu nƣớc thải dệt nhuộm sau xử lý phƣơng pháp Fenton qua quan sát khơng cịn màu xanh đen đỏ mà chuyển sang hơn, không cịn mùi khó chịu so với trƣớc chƣa xử lý Trong tồn q trình xử lý , mẫu nƣớc thải có thay đổi màu sắc rõ rệt, cụ thể từ màu xanh đen ban đầu chuyển dần sang màu xanh vẩn đục màu, màu đỏ chuyển dần sang màu cam vàng nhạt dần màu Đồng thời, trình tạo cặn lắng tro bay tạp chất nƣớc thải phải lọc giấy lọc Điều cho thấy phƣơng pháp Fenton sử dụng vật liệu tro tính có hiệu xử lý độ màu nƣớc nhiễm phẩm màu hữu (nƣớc thải dệt nhuộm) Khả xử lý mẫu nƣớc thải dệt nhuộm phƣơng pháp Fenton dị thể sử dụng xúc tác FA-Fe(III) đƣợc đánh giá qua khả xử lý tiêu COD a, Xử lý COD nư c nhiễm phẩm màu hữu thực nghiệm Các mẫu phẩm màu sau xử lý độ màu hữu cơ, tiếp tục đƣợc sử dụng để đánh giá khả xử lý COD, kết đƣợc thể bảng 3.3: Bảng 3.3 Kết COD mẫu nƣớc phẩm trƣớc sau xử lí Mẫu Mẫu phẩm CODtrƣớc xử lý (mg/l) 307,2 CODsau xử lý (mg/l) 38,4 H (%) 87,50 Kết xử lý COD cho thấy hiệu xử lý phƣơng pháp đạt 87,50%, mẫu phẩm màu ban đầu có COD cao, lên tới 307,2mg/l nhƣng sau 45 q trình xử lý cịn 38,4mg/l Cho thấy triển vọng phƣơng pháp áp dụng vào xử lý COD mẫu nƣớc thải dệt nhuộm b, Xử lý COD nư c thải dệt nhuộm Mẫu nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc lấy làng nghề truyền thống Vạn Phúc – Hà Đông, đƣợc xác định COD trƣớc sau xử lý phƣơng pháp đicromat Kết xác định đƣợc thể bảng 3.4: Bảng 3.4 Kết COD mẫu nƣớc thải trƣớc sau xử lí Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu CODtrƣớc xử lý (mg/l) CODsau xử lý (mg/l) H (%) QCVN 537,6 76,8 85,71 200 1843,2 153,6 91,67 200 1843,2 76,8 95,83 200 1843,2 460,8 73,17 200 13:2015/BTNMT(COD) Kết xác định COD cho thấy nƣớc thải làng Vạn Phúc – Hà Đơng có COD cao nhiều lần so với tiêu chuẩn xả thải nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc quy định QCVN 13-MT:2015/BTNMT đƣợc nêu bảng 3.5 giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm xả nguồn tiếp nhận nƣớc thải Sau xử lý, giá trị COD mẫu nƣớc thải giảm mạnh, đạt 73% Bảng 3.5 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm Thông số COD Đơn vị Giá trị C A B Cơ sở mg/l 75 150 Cơ sở hoạt động mg/l 100 200 46 Tuy nhiên tính phức tạp thành phần hóa học có mặt ion cản trở nên với lƣợng xúc tác H2O2 sử dụng có mẫu đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 13-MT:2015/BTNMT Đặc biệt mẫu cho kết xử lý COD cao, đạt 95,83% Điều đặt yêu cầu tiếp tục nghiên cứu để xử lý triệt để đƣợc hợp chất hữu có nƣớc thải dệt nhuộm 3.4 Đề xuất giải pháp xử lý nƣớc nhi m phẩm màu hữu phƣơng pháp Fenton Sản xuất hƣớng hấp dẫn để ngăn chặn vấn đề môi trƣờng liên quan đến sản xuất công nghiệp hiệu sử dụng nguyên liệu thấp Từ sản xuất thành công số lĩnh vực ngành dệt, cho thấy việc tiết kiệm tài cải thiện mơi trƣờng cách đáng kể đƣợc tạo chi phí thấp can thiệp minh bạch Điều cải thiện chất lƣợng sản phẩm giảm thiểu chi phí sản xuất, làm cho nhãn hàng cạnh tranh thị trƣờng toàn cầu nữa, sản xuất cịn cải thiện hình ảnh làng nghề cộng đồng cách làm bật hoạt động mà địa phƣơng thực để bảo vệ môi trƣờng Đề xuất mơ hình: Dịng thải SCR Bể chứa tập trung Bể điều chỉnh pH Bể khuấy, phản ứng Fenton Ao hồ sơng Hình 3.14 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm Thuy t minh quy tr nh xử lý: Nguồn nƣớc thải dệt nhuộm khu vực đƣợc tập trung lại qua song chắn rác, nhằm giữ lại loại rác thải dạng rắn, thô xuất dòng chảy nƣớc thải tránh tắc nghẽn đƣờng ống dẫn nƣớc, làm hƣ hỏng máy bơm, gây khó khăn cho q trình xử lý 47 Tiếp đó, dịng thải đƣợc dẫn vào bể chứa tập trung Tại bể này, nƣớc thải đƣợc thu gom điều hịa ổn định dịng chảy, sau đƣợc dẫn qua bể điều chỉnh pH Tại đây, nƣớc thải đƣợc khuấy trộn nhờ máy khuấy đƣợc điều chỉnh môi trƣờng pH thuận lợi để phản ứng Fenton xảy Nƣớc thải qua bể điều chỉnh pH đƣợc dẫn vào bể phản ứng Fenton Trong trình xử lý sử dụng máy khấy để tăng hiệu xử lý Bể phản ứng đƣợc thiết kế lộ thiên để tận dụng đƣợc nguồn nhiên liệu ánh sáng mặt trời, để thúc đẩy hiệu xử lý cho thêm vật liệu xúc tác( tro tính) vào bể Sau đó, nƣớc thải đƣợc dẫn qua bể lắng trƣớc thải nguồn tiếp nhận ao, hồ, sơng Để tăng hiệu xử lý, ta kết hợp phƣơng pháp sinh học cách dẫn nƣớc thải nhiễm phẩm màu hữu xử lý qua hồ sinh học đƣợc trồng thực vật thủy sinh có khả xử lý chất nhiễm có hiệu kinh tế 48 CHƢƠNG KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết thu đƣợc trình nghiên cứu, đề tài đến kết luận nhƣ sau: - Biến tính thành cơng tro bay thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao ứng dụng cho trình Fenton dị thể phân hủy phẩm màu hữu Direct Blue 108 - Điều kiện phù hợp để biến tính tro bay: 0,5g FeCl3/10g tro bay nung nhiệt độ 500ºC thời gian - Xác định đƣợc đặc trƣng vật liệu tro bay sau biến tính phƣơng pháp ngâm tẩm: Hình thái bề mặt thành phần hóa học Khẳng định tham gia muối Fe(III) vào cấu trúc tro bay - Điều kiện phù hợp để tiến hành phƣơng pháp Fenton dị thể xử lý DB 108 nồng độ 50ppm: nồng độ H2O2 6,18mM, pH=2, nhiệt độ dung dịch 30ºC thời gian 120 phút - Áp dụng điều kiện xử lý phẩm nhuộm cho xử lý COD mẫu nƣớc thải dệt nhuộm 50ml pha loãng lên lần đạt hiệu suất 73%, mẫu đạt tiêu chuẩn xả thải đƣợc quy định QCVN 13-MT:2015/BTNMT - Đề xuất giải pháp kỹ thuật để xử lý nƣớc thải dệt nhuộm sử dụng phƣơng pháp Fenton dị thể 4.2 Tồn Bên cạnh kết đạt đƣợc đề tài số tồn tại: - Do điều kiện thời gian sở vật chất hạn chế nên đề tài nghiên cứu xử lý đƣợc tiêu COD mà chƣa phân tích đƣợc nhiều tiêu khác - Phạm vi nghiên cứu h p, chƣa nghiên cứu đƣợc nhiều mẫu nƣớc quanh khu vực thải - Do hạn chế kinh phí kinh nghiệm nghiên cứu nên số lƣợng mẫu thực lấy đƣợc ít, kết cịn có sai số 49 4.3 Kiến nghị Qua kết nghiên cứu thu đƣợc với tồn tại, khóa luận xin đƣa số kiến nghị nhƣ sau: - Cần tiếp tục nghiên cứu sử dụng tro tính làm xúc tác để có khả tái sử dụng cao - Cần nghiên cứu mở rộng cho nhiều mẫu nƣớc thải dệt nhuộm mẫu chứa chất hữu khó phân hủy gây nhiễm môi trƣờng (POPs) - Tiếp tục xây dựng quy trình xử lý có sử dụng tro tính làm xúc tác để xử lý nƣớc nhiễm phẩm màu hữu 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Đặng Thế Anh( 2016 ), Loại bỏ phẩm màu hữu vật liệu thải bi n tính, luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội Đỗ Quốc Chân (2003), Nghiên cứu mơ hình cơng nghệ xử lý nư c thải làng nghề dệt nhuộm áp dụng cho hộ, 5-10 hộ sản xuất, Tạp chí Hóa học kỷ XXI phát triển bền vững, số 2, tập 2, 2, tr 48-55 Cục Thẩm định Đánh giá tác động môi trƣờng - Tổng cục môi trƣờng, Hư ng dẫn lập báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án dệt nhuộm, Hà Nội, 2009 Đào Sỹ Đức (2013), Phân hủy phẩm nhuộm Reactive blue 182 kỹ thuật Fenton dị thể sử dụng tro bay bi n tính/H2O2, Tạp chí phát triển Khoa học công nghệ, tập 16, tr 13-21 Nguyễn Hƣơng (2004), "Khử màu COD nư c thải từ sở dệt nhuộm phương pháp oxi hóa v i tác nhân Fenton", Tạp chí cơng nghệ hóa chất, số 12, tr Phạm Thị Minh (2013), Nghiên cứu đặc điểm trình khống hóa số hợp chất hữu họ azo nư c thải dệt nhuộm phương pháp Fenton điện hóa, luận án tiến sỹ hóa học, Hà Nội Lƣơng Nhƣ Hải(2015), Nghiên cứu ứng dụng tro bay làm chất độn phụ gia cường cho vật liệu cao su cao su Blend, luận án tiến sĩ hóa học, Hà Nội Bùi Văn Năng(5/2010),Phân tích mơi trường, giảng, tr 47-54 Đặng Trấn Phòng (2004), Sinh thái môi trường dệt nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Đặng Trấn Phòng (2005), Xử lý nư c cấp nư c thải dệt nhuộm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Đặng Trấn Phòng (2008), Sổ tay sử dụng thuốc nhuộm – tập 1: Thuốc nhuộm châu Á, NXB Bách Khoa, Hà Nội 12 Đặng Trấn Phòng (2014), Sổ tay sử dụng thuốc nhuộm – tập 2: Nhuộm len len pha, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tài liệu tiếng anh 13 Diagne M, Oturan N, Oturan M A (2007), "Removal of methyl parathion from water by electrochemically generated Fenton’s reagent", Chemosphere, 66, pp 841-848 14 Shaobin Wang, and Hongwei Wu, Environmental-benign utilisation of fly ash as low-cost adsorbents, Journal of Hazardous Materials, 2006, 136 (3), 482-501.Tang W Z , Huang C P (1996), "2, 4-Dichlorophenol oxydation kinetics by Fenton’s reagent", Environmental Science & Technology, 17, pp 1371-1378 15 Tang W Z , Huang C P (1996), "2, 4-Dichlorophenol oxydation kinetics by Fenton’s reagent", Environmental Science & Technology, 17, pp 1371-1378 16 A Moutsatsou, E Stamatakis, K Hatzizotzia, V Protonotarios The utilization of Ca-rich and Ca–Sirich fly ashes in zeolites production, Fuel, 85, 657- 663 (2006) 17 C D Woolard, K Petrus, M van der Horst Water SA, 26, 531-536 (2000) 18 Vinodgopal K., Stafford U., Gray K.A., Kamat P.V., Electrochemically assisted photocatalysis, II: The role of oxygen and reaction intermediates in the degradation of 4-Chlorophenol on immobilized TiO2 particulate films, J Phys Chem 98, 6797-6803, 1994 Trang web 19 http://trobay.vn/Tin-tuc/gii-phap-x-ly-tro-x-than-t-nha-may-nhit-in-vnhtan.html 20 http://www.baotainguyenmoitruong.vn/moi-truong-va-phattrien/201507/noi-lo-quan-ly-tro-xi-tro-bay-tu-nha-may-nhiet-dien599266/ 21 http://baoquangninh.com.vn/quang-ninh-24-7/kinh-te/200909/Tro-xithan-Phe-thai-hay-tai-nguyen-2138036/ 22 http://www.moitruongvietbac.com/qua-trinh-fenton-xu-ly-nuoc-thai 23 http://khoahocmoi.vn/he-thong-xu-ly-nuoc-thai/qua-trinh-fenton-trongxu-ly-nuoc-thai-218.html 24 http://lrc.tnu.edu.vn/upload/collection/brief/39281_249201390454558.pd f 25 http://vienhoahoc.ac.vn/uploads/TOMTAT_LA%20Hai.pdf 26 http://trobayvietnam.com/tin-tuc/tro-bay-nguon-nguyen-lieu-lam-vlxd(p1)-dn65.html 27 http://trobayvietnam.com/tin-tuc/tro-bay-la-gi dn54.html 28 http://www.baobinhthuan.com.vn/vi-vn/print.aspx?id=76842 29 http://tiasang.com.vn/-doi-moi-sang-tao/dung-chat-thai-xu-ly-chat-thai5978 30 http://moitruongxuyenviet.com/ky-thuat-OXY-HOA-NANG-CAO FENTON-3817.html PHỤ LỤC Bảng Kết xử lý phẩm màu hữu vật liệu biến tính đƣợc nung thời gian khác Hiệu suất(%) t(phút) giờ giờ 0 0 30 67,65 70,37 81,70 64,82 60 73,55 71,07 84,18 67,18 90 80,28 81,94 92,80 74,62 120 81,82 86,07 95,51 74,73 Bảng Kết xử lý phẩm màu hữu với hàm lƣợng Fe3+ tro tính t(phút) 30 60 90 120 0,5g 81,70 84,18 92,79 95,51 Hiệu suất (%) 1g 1,5g 0 76,98 74,38 77,10 83,94 91,98 87,84 95,16 90,08 2g 80,64 83,00 86,78 88,43 Bảng Kết xử lý phẩm màu hữu vật liệu biến tính với nồng độ H2O2 khác Hiệu suất(%) t(phút) 6,18mM 12,35mM 0 30 81,70 68,24 60 84,18 67,89 90 92,80 67,53 120 95,51 71,90 Bảng Kết xử lý phẩm màu hữu với pH khác t(phút) pH=2 pH=3 pH=4 pH=5 0 0 30 81,70 71,43 32,94 64,82 60 84,18 74,85 35,89 63,87 90 92,80 83,00 38,13 73,67 120 95,51 91,15 38,73 73,08 Bảng Kết xử lý phẩm màu hữu với nhiệt độ khác t(phút) 30°C 40°C 50°C 0 0 30 75,60 80,46 94,45 60 91,50 93,15 96,46 90 93,94 91,85 96,22 120 95,37 95,04 96,81 Bảng Kết xử lý phẩm màu hữu có tham gia muối cản t Không ion 0,25M cản Na2SO4 0,5M Na2SO4 0,25M KNO3 0,5M KNO3 0,25M NaCl 0,5M NaCl 0 0 0 0 30 81,70 77,10 69,42 78,63 75,92 82,05 77,33 60 84,18 78,04 77,33 81,82 77,69 82,65 79,46 90 92,80 80,05 79,81 83,94 82,88 84,06 83,47 120 95,51 83,12 81,82 89,61 87,84 94,33 92,21 Bảng Kết xử lý phẩm màu hữu cách tái sử dụng vật liệu biến tính t 30 60 90 120 Ban đầu 81,70 84,18 92,80 95,51 Tái sử dụng 26,09 46,75 46,52 46,05 Bảng Kết th tích muối Fe2+ tiêu tốn với mẫu thực nghiệm STT Tên Mẫu Vtrƣớc xử lý Vsau xử lý Mẫu Trắng 4,3 ml 4,3 ml Mẫu phẩm 3,9 ml 4,25 ml Bảng Kết th tích muối Fe2+ tiêu tốn với mẫu thải STT Tên Mẫu Vtrƣớc xử lý Vsau xử lý Mẫu Trắng 4,3 ml 4,3 ml Mẫu 3,6 ml 4,2 ml Mẫu 1,9 ml 4,1 ml Mẫu 3,6 ml 5,9 ml Mẫu 3,6 ml 5,4 ml ... nhiễm phẩm màu hữu 44 3.3.2 Kết xử lý nƣớc nhiễm phẩm màu hữu phƣơng pháp Fenton sử dụng vật liệu tro tính 45 3.4 Đề xuất giải pháp xử lý nƣớc nhiểm phẩm màu hữu phƣơng pháp Fenton. .. 3.1 Biến tính tro bay thành vật liệu xúc tác 33 3.1.1 Quy trình biến tính tro bay 33 3.1.2 Thành phần cấu trúc bề mặt vật liệu biến tính 34 3.2 Xử lý phẩm màu nƣớc phƣơng pháp. .. Fenton dị thể xử lý chất màu hữu nƣớc 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Vật liệu xúc tác – tro bay - Phạm vi nghiên cứu: Trong điều kiện phịng thí nghiệm 2.3 Nội dung nghiên