Nghiên cứu phân hủy thuốc nhuộm rhodamine b bằng phương pháp fenton oxalat với phức sắt oxalat được chiết từ bùn đỏ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC  TRẦN THỊ KIM THÙY NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY THUỐC NHỘM RHODAMINE B BẰNG PHƯƠNG PHÁP FENTON OXALAT VỚI PHỨC SẮT OXALAT ĐƯỢC CHIẾT TƯ BÙN ĐỎ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng, tháng 04 năm 2015 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC  NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY THUỐC NHỘM RHODAMINE B BẰNG PHƯƠNG PHÁP FENTON OXALAT VỚI PHỨC SẮT OXALAT ĐƯỢC CHIẾT TƯ BÙN ĐỎ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Lớp G áo ướ g dẫ : TRẦN THỊ KIM THÙY : 11CHP : TS BÙI XUÂN VỮNG Đà Nẵng, tháng 04 năm 2015 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: TRẦN THỊ KIM THÙY Lớp: 11CHP Tên đề tài: Nghiên cứu phân hủy thuốc nhuộm Rhodamine B phương pháp Fenton oxalat với phức sắt oxalat chiết từ bùn đỏ Nguyên liệu, dụng cụ,thiết bị * Nguyên liệu: - Bùn đỏ lấy từ nhà máy Alumin Tân Rai tỉnh Lâm Đồng - Rhodamine B tinh khiết (PA) (Trung Quốc) - FeCl3.6H2O (Trung Quốc) - H2C2O4.2H2O (Trung Quốc) - HCl đậm đặc (Trung Quốc) - H2O2 30% (Trung Quốc) - NH4OH (Trung Quốc) - KMnO4 (Trung Quốc) - Propan-2-ol (Trung Quốc) * Dụng cụ: - Cốc có mỏ loại - Bình tam giác - Pipet, buret, bình định mức - Đũa, phễu thủy tinh - Ống COD * Thiết bị: - Máy quang phổ UV-Vis Lambda 5, Perkin Elmer, USA - Cân phân tích Precisa (Đức) với độ xác 0.001g - Máy đo pH Branson (Anh) - Tủ sấy, máy khuấy từ, bếp cách thủy Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu trình chiết sắt hỗn hợp axit oxalic axit clohidric từ bùn đỏ để sử dụng cho trình quang Fenton hệ Fe(C2O4)33/H2O2/ ánh sáng mặt trời góp phần xử lý thuốc nhuộm Rhodamine B Giáo viên hướng dẫn: TS BÙI XUÂN VỮNG Ngày giao đề tài: 25/8/2014 Ngày hoàn thành đề tài: 8/5/2015 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn (ký, ghi họ tên) (ký, ghi họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày… tháng……năm……… Kết điểm đánh giá……… CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (ký, ghi họ tên) LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp trình áp dụng kiến thức lý thuyết giảng đường vào thực tiễn Qua giúp hiểu chất kiến thức học Thời gian làm khóa luận tốt nghiệp đem lại cho em kiến thức bổ ích kinh nghiệm quý báu, đến em hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp Em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới: - Thầy Bùi Xuân Vững tận tình giúp đỡ em để em hồn thành khóa luận cách tốt - Các thầy khoa hóa học - trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng tận tình dạy dỗ truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức quý báu suốt thời gian em học tập rèn luyện trường - Các bạn em nghiên cứu suốt q trình làm khóa luận - Gia đình, người thân bạn bè ủng hộ, giúp đỡ động viên suốt thời gian học tập thời gian tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Mặc dù cố gắng hồn thành khóa luận phạm vi khả cho phép chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận thơng cảm tận tình bảo quý thầy cô bạn Đà Nẵng, tháng năm 2015 Sinh viên thực Trần Thị Kim Thùy MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục địch nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết cấu luận văn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1 Tổng quan Rhodamine B 1.1.1 Công thức cấu tạo 1.1.2 Tính chất vật lý 1.1.3 Tính chất sinh học 1.1.4 Tính chất hóa học 1.1.5 Các thuốc nhuộm Rhodamine khác 1.1.6 Ứng dụng 1.1.7 Thành phần tác hại nước thải thuốc nhuộm Rhodamine B 1.1.7.1 Thành phần nước thải thuốc nhuộm Rhodamine B 1.1.7.2 Tác hại việc ô nhiễm thuốc nhuộm Rhodamine B 1.2 Phương pháp Fenton xử lý nước thải dệt nhuộm 10 1.2.1 Giới thiệu phương pháp Fenton 10 1.2.2 Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO chất trình Fenton 10 1.2.3 Quá trình quang Fenton 11 1.2.4 Quá trình Fenton sử dụng hệ Fe (C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời 13 1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ Fenton Fe (C2O4)33-/H2O/ánh sáng mặt trời13 1.2.5.1 Ảnh hưởng độ pH 13 1.2.5.2 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 tỉ lệ Fe2+: H2O2 14 1.2.5.3 Ảnh hưởng ion oxalat 14 1.2.6 Ưu điểm phương pháp Fenton Fe (C2O4)33-/H2O/ánh sáng mặt trời 14 1.2.7 Ứng dụng phương pháp Fenton 15 1.2.7.1 Ứng dụng phương pháp Fenton xử lý nước thải nhuộm 15 1.2.7.2 Phương pháp xử lý nước bề mặt nhiễm thuốc trừ sâu Fenton 15 1.2.7.3 Ứng dụng Fenton trình xử lý nước rỉ bãi chôn lấp 16 1.3 Một số nghiên cứu xử lý Rhodamine B………………………………16 1.3.1 Phân hủy rhodamine B vật liệu tổng hợp nano Fe-C/TiO2 tác dụng tia UV dung dịch hóa 16 1.3.2 Phân hủy rhodamine B phương pháp quang Fenton dị thể sử dụng hỗn hợp xúc tác đồng bentonit hidropeoxit……………………………… 17 1.4 Phương pháp xác định số COD………………………………………18 1.4.1 Phương pháp xác định số COD …………………………………… 18 1.4.2 Nguyên tắc ………………………………………………………………18 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình oxi hố ……………………………18 1.5 Tổng quan bùn đỏ 19 1.5.1 Giới thiệu bùn đỏ tác hại bùn đỏ 19 1.5.1.1 Giới thiệu bùn đỏ 19 1.5.1.2 Tác hại bùn đỏ 19 1.5.2 Tình hình khai thác bauxite Việt Nam 20 1.5.3 Một số nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ nước giới……….21 1.5.3.1 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng nước thải ………………………… 21 1.5.3.2 Sản xuất gạch, đất sét nung từ bùn đỏ…………………………………….21 1.5.3.3 Lĩnh vực luyện kim ……………………………………………………22 1.5.3.4 Sản xuất xi măng Portland…………………………………………….22 1.5.3.5 Dùng làm chất tạo màu………………………………………….…….22 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất 23 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 23 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 23 2.1.2.1 Dụng cụ 23 2.1.2.2 Thiết bị 23 2.2 Tiến hành thực nghiệm 23 2.2.1 Xử lý bùn đỏ chuẩn bị hóa chất 23 2.2.1.1 Xử lý bùn đỏ 23 2.2.1.2 Chuẩn bị hóa chất 24 2.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết sắt 25 2.2.2.1 Xây dựng đường chuẩn Fe (C2O4)33- 25 2.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến trình chiết Fe (C2O4)33- 25 2.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit clohidric đến trình chiết Fe (C2O4)33- 25 2.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến trình chiết Fe (C2O4)33- 26 2.2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến trình chiết Fe (C2O4)33- 26 2.2.2.6 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết Fe (C2O4)33- 26 2.2.3 Xử lý rhodamine B hệ Fe(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời với Fe (C2O4)33- chiết từ bùn đỏ 27 2.2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ FeIII(C2O4)33- đến trình xử lý rhodamine B 27 2.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình xử lý rhodamine B 28 2.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình xử lý rhodamine B 28 2.2.3.4 Xác định hiệu suất chuyển hóa COD phân hủy rhodamine B hệ Fe (C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Một số đặc trưng cấu trúc bùn đỏ ban đầu 31 3.1.1 Thành phần hóa học quan trọng bùn đỏ 30 3.1.2 Ảnh SEM bùn đỏ bã bùn đỏ 31 3.2 Khảo sát trình chiết sắt từ bùn đỏ 32 3.2.1 Xây dựng đường chuẩn Fe (C2O4)33- 32 3.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết phức Fe (C 2O4)33- từ bùn đỏ 33 3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến q trình chiết Fe (C2O4)33- 33 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit clohidric đến q trình chiết Fe (C2O4)33- 34 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến trình chiết Fe (C2O4)33- 36 3.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến trình chiết Fe (C2O4)33- 37 3.2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết Fe (C2O4)33- 38 3.3 Xử lý Rhodamine B hệ Fe(C2O4)33- /H2O2/ánh sáng mặt trời với Fe (C2O4)33- chiết từ bùn đỏ 40 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe(C2O4)33- đến trình xử lý rhodamine B 40 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình xử lý rhodamine B 42 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình xử lý rhodamine B 44 3.4.2 Xác định hiệu suất chuyển hóa COD phân hủy rhodamine B hệ [Fe (C2O4)33-] /H2O2/ánh sáng mặt trời 47 3.4.2.1 Kết lập đường chuẩn COD 47 3.4.2.2 Kết xác định hiệu suất chuyển hóa COD phân hủy rhodamine B hệ Fe (C2O4)33 /H2O2/ánh sáng mặt trời 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 Kết luận 49 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo Rhodamine B Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo chung Rhodamine Hình 3.1 Ảnh SEM bùn đỏ ban đầu 31 Hình 3.2 Ảnh SEM bã bùn đỏ 32 Hình 3.3 Đường chuẩn Fe (C2O4)33- 32 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến q trình chiết 34 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thể tích axit clohidric đến trình chiết Fe (C2O4)33- 35 Hình 3.6 Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian đun đến trình chiết Fe (C2O4)33- 36 Hình 3.7 Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đun đến trình chiết Fe (C2O4)33- 38 Hình 3.8 Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết Fe (C2O4)33-39 Hình 3.9 Bùn đỏ ban đầu 40 Hình 3.10 Bùn đỏ sau chiết sắt 40 Hình 3.11 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng nồng độ phức Fe (C2O4)33- đến hiệu suất xử lý rhodamine B 42 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất xử lý rhodamine B 43 Hình 3.13 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý rhodamine B 45 Hình 3.14 Dung dịch rhodamine B trước xử lý phương pháp Fenton oxalat ……….………………………………………………………………………………46 Hình 3.15 Dung dịch rhodamine B sau xử lý phương pháp Fenton oxalat……………………………………………………………………………… 47 Hình 3.16 Sơ đồ đường chuẩn COD……………………………………………… 48 (oC) ngâm (h) (ml) (ml) (h) A (%) 90 20 28 35 0.5 0.2080 39.07 90 20 28 35 1.0 0.3410 63.94 90 20 28 35 1.5 0.4400 82.45 90 20 28 35 2.0 0.4754 89.07 90 20 28 35 2.5 0.4763 89.24 100 Hiệu suất % 90 89.07 89.24 82.45 80 70 63.94 60 50 40 39.07 30 Thời gian đun (h) Hình 3.6 Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian đun đến trình chiết Fe(C2O4)33* Nhận xét: - Từ bảng 3.5 hình 3.6 cho thấy tăng thời gian đun từ 1h đến 2h hiệu suất chiết sắt tăng nhanh từ 39.07 % đến 89.07 % Tuy nhiên tiếp tục tăng thời gian đun 2h hiệu suất tăng không đáng kể từ 89.07 % đến 89.24 % => Vì vậy, chúng tơi chọn thời gian đun 2h để khảo sát cho yếu tố 3.2.2.4 K ảo sá ả ưở g độ đu đế rì ế Fe (C2O4)33- Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến trình chiết Fe (C2O4)33- trình bày bảng 3.6 Các kết đo quang pha loãng 20 lần 36 Bảng 3.6 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến q trình Fe (C2O4)33Thời Thời gian Thể tích Thể tích Nhiệt độ Mật độ Hiệu gian đun ngâm HCl H2C2O4 đun quang suất (h) (h) (ml) (ml) (oC) A (%) 2h 20 28 35 60 0.1143 43.11 2h 20 28 35 70 0.1612 60.65 2h 20 28 35 80 0.1845 69.37 2h 20 28 35 90 0.2395 89.93 2h 20 28 35 95 0.2202 82.71 100 Hiệu suất % 90 89.93 82.71 80 70 69.37 60.65 60 50 43.11 40 50 60 70 80 90 100 Nhiệt độ đun 0C Hình 3.7 Đồ thị thể ảnh hưởng nhiệt độ đun đến trình chiết Fe (C2O4)33* Nhận xét: Từ bảng 3.6 hình 3.7 cho thấy tăng nhiệt độ đun hiệu suất chiết sắt tăng đạt cao 89.93 % 90oC Tuy nhiên tăng 90oC hiệu suất giảm => Vì vậy, chúng tơi chọn nhiệt độ thích hợp cho q trình chiết sắt 90oC * Giải thích: Nhiệt độ tăng khả tạo phức axit oxalic với sắt bùn đỏ tăng Khi nhiệt độ 900C nước bay mạnh làm cho axit oxalic kết tinh, ngăn cản trình tạo phức 37 3.2.2.5 K ảo sá ả ưở g ga ế Fe (C2O4)33- gâm đế rì Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết Fe (C2O4)33được trình bày bảng 3.7 Các kết đo quang pha loãng 20 lần Bảng 3.7 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết Fe (C2O4)33Thời Nhiệt độ Thể tích Thể tích Thời gian Mật độ Hiệu gian đun đun HCl H2C2O4 ngâm quang suất (h) (oC) (ml) (ml) (h) A (%) 2h 90 28 35 0.3691 69.19 2h 90 28 35 10 0.4120 77.21 2h 90 28 35 15 0.4249 79.63 2h 90 28 35 20 0.4532 84.92 2h 90 28 35 25 0.4551 85.27 90 Hiệu suất % 85 85.27 84.92 80 79.63 77.21 75 70 69.19 65 Thời gian ngâm (h) Hình 3.8 Đồ thị thể ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết Fe (C2O4)33* Nhận xét: - Từ bảng 3.7 hình 3.8 cho thấy, thời gian ngâm tốt cho trình tạo phức sắt Fe (C2O4)33-là 20 đạt 84.92 % Khi tăng thời gian 20h hiệu suất tăng không đáng kể từ 84.92% đến 85.27% lúc lượng phức tạo thành 38 ổn định => Vì vậy, chúng tơi chọn thời gian ngâm 20h cho trình chiết sắt Hình 3.9 Bùn đỏ ban đầu Hình 3.10 Bùn đỏ sau chiết sắt 3.3 Xử lý Rhodamine B hệ Fe(C2O4)33- /H2O2/ánh sáng mặt trời với Fe (C2O4)33- chiết từ bùn đỏ 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe(C2O4)33- đến trình xử lý rhodamine B Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ FeIII(C2O4)33- đến trình xử lý rhodamine B trình bày bảng 3.8 3.19 39 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ phức Fe (C2O4)33- đến giá trị mật độ quang Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 1.4885 1.2754 1.0983 0.9001 0.7995 1.2827 1.0173 0.7834 0.5107 0.4103 12 0.9021 0.4400 0.0521 0.0022 0.0028 16 0.9510 0.4301 0.2885 0.2102 0.1730 20 1.2538 0.9140 0.4601 0.3534 0.3082 CFe3+ (ppm) Bảng 3.9 Ảnh hưởng nồng độ phức Fe (C2O4)33- đến hiệu suất xử lý rhodamine B Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 46.64 54.28 60.63 67.73 71.73 54.02 63.53 71.92 81.69 85.29 12 67.66 84.22 98.13 99.92 99.89 16 65.91 74.72 89.65 92.46 93.79 20 55.06 67.23 83.50 87.33 88.95 CFe3+ (ppm) 100 c=4ppm Hiệu suất 90 c=8ppm 80 c=12ppm c=16ppm 70 c=20ppm 60 50 40 10 15 T (phút) 20 25 Hình 3.11 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng nồng độ phức Fe (C2O4)33- đến hiệu suất xử lý rhodamine B 40 * Nhận xét: - Hiệu suất xử lý rhodamine B có xu hướng tăng tăng nồng độ Fe(C2O4)33và đạt 99.92 % sau thời gian xử lý 20 phút với nồng độ Fe(C2O4)33- 12ppm Khi tăng nồng độ Fe(C2O4)33- 12 ppm hiệu xử lý tăng khơng đáng kể Khi [Fe(C2O4)33-] tăng 16ppm hiệu xử lý giảm lại => Vì vậy, chúng tơi chọn nồng độ Fe(C2O4)33- 12ppm cho trình nghiên cứu * Giải thích: Việc tăng nồng độ Fe(C2O4)33- làm tăng số lượng HO• tạo thành nhiều hiệu xuất trình Fenton tăng theo, nồng độ Fe(C2O4)33- tăng lên đủ lớn có lượng gốc tự HO• hình thành phản ứng với Fe2+ theo phản ứng: HO + Fe2+ → Fe3+ + HO- (k = 3,0 x 108 L mol-1 s-1) nên hiệu suất xử lý lại giảm 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình xử lý rhodamine B Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình xử lý rhodamine B trình bày bảng 3.10 3.11 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến giá trị mật độ quang Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 2.4 1.8141 1.4490 1.2091 1.0013 0.8903 4.8 1.6102 1.4060 1.2125 0.8079 0.7173 7.2 1.0412 0.8960 0.5692 0.2287 0.1889 9.6 0.7155 0.3093 0.0084 0.0023 0.0019 12 0.8900 0.5291 0.1185 0.0987 0.0698 CH2O2 (ppm) Bảng 3.11 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất xử lý rhodamine B Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 2.4 34.97 48.06 56.66 62.10 68.08 4.8 42.28 49.60 56.53 71.04 74.28 CH2O2 (ppm) 41 7.2 62.28 67.89 79.59 91.80 93.22 9.6 74.35 88.91 99.69 99.91 99.93 12 68.09 81.03 95.75 96.46 97.49 Hiệu suất 100 80 C=2.4ppm C=4.8ppm 60 C=7.2ppm C=9.6ppm 40 C=12ppm 20 10 15 20 Thời gian 25 30 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất xử lý rhodamine B * Nhận xét: - Việc tăng nồng độ H2O2 làm hiệu suất xử lý tăng đạt 99.91 % sau thời gian xử lý 20 phút với nồng độ H2O2 = 9.6 ppm Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ H2O2 hiệu suất lại giảm => Vì vậy, chúng tơi chọn nồng độ H2O2 cho q trình nghiên cứu 9.6 ppm * Giải thích: Khi tăng nồng độ H2O2 làm tạo nhiều gốc HO• phản ứng Fe2+ + H2O2 + 3C2O42- → FeIII(C2O4)33- + OH- + OH• Nhưng lượng H2O2 dư nhiều có phản ứng H2O2 với gốc HO• vừa sinh theo phản ứng: HO + H2O2 → H2O + HO2 HO + HO2 → H2O + O2 Do lượng gốc tự HO• bị giảm nên hiệu suất xử lý rhodamine B giảm 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình xử lý rhodamine B Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến trình xử lý rhodamine B trình bày bảng 3.12 3.13 42 Bảng 3.12 Ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 1.8051 1.6072 1.2287 0.9925 0.8565 1.2035 0.8461 0.5792 0.4856 0.2884 0.8793 0.4070 0.0033 0.0032 0.0103 0.8089 0.5552 0.0027 0.0056 0.0087 1.7425 1.5204 1.1559 0.9683 0.7916 2.0042 1.9059 1.7856 1.5059 1.2253 pH Bảng 3.13 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý rhodamine B Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 35.29 42.39 55.95 64.42 64.29 56.86 69.67 75.65 82.59 89.66 68.48 85.41 99.88 99.88 99.63 71.00 80.09 99.90 99.79 99.68 37.54 45.50 58.56 65.29 71.62 28.16 31.68 35.99 46.02 56.08 pH 100 hiệu suất 80 pH=1 60 pH=2 40 pH=3 pH=4 20 pH=5 0 10 15 20 25 pH=6 Thời gian (phút) Hình 3.13 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý rhodamine B 43 * Nhận xét: - Sự phân hủy rhodamine B tăng dần pH tăng từ đến Khi pH lớn hiệu suất phân hủy lại giảm xuống => Vì vậy, pH từ 3-4 phù hợp cho trình nghiên cứu * Giải thích: - Tại pH thấp (pH < 2) gốc HO• bị khử theo phản ứng HO• + H+ e → H2O làm giảm gốc HO• tốc độ phân hủy giảm Mặt khác, pH thấp phức oxalate tồn chủ yếu dạng FeIII(C2O4)+ nên khả quang hoạt hiệu xử lý - Ở pH = 3-4 phức oxalate tồn chủ yếu dạng FeIII(C2O4) 32 FeIII(C2O4)33- có tính quang hoạt cao, gốc tự HO• tạo nhiều nên hiệu xử lý cao - Ở pH > tốc độ phân hủy bị giảm mạnh tốc độ ion sắt tạo thành kết tủa Fe(OH)3 nhanh tốc độ phản ứng Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2 + H+ khó tái tạo lại Fe2+ để thực phản ứng Fenton Hình 3.14 Dung dịch rhodamine B trước xử lý phương pháp Fenton oxalat 44 Hình 3.15 Dung dịch rhodamine B sau xử lý phương pháp Fenton oxalat 3.3.4 Xác định hiệu suất chuyển hóa COD phân hủy rhodamine B hệ [Fe (C2O4)33-] /H2O2/ánh sáng mặt trời 3.3.4.1 Kế lập đườ g uẩ COD Các kết lập đường chuẩn COD đo bước sóng 485nm trình bày bảng 3.14 Bảng 3.14 Kết lập đường chuẩn K2Cr2O7 COD 20 40 80 120 160 200 300 Mật độ 0.6786 0.6365 0.5621 0.4972 0.4151 0.3290 0.1466 Mật độ quang A quang (A) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 y = -0.0019x + 0.7166 R² = 0.9973 50 100 150 200 COD 250 Hình 3.16 Sơ đồ đường chuẩn COD 45 300 350 3.3.4.2 Kế xá rhodam e B bằ g đị u suấ Fe (C2O4)33 /H2O2/á uyể óa COD k p â ủy sá g mặ rờ Bảng 3.15 Bảng kết xác định hiệu suất chuyển hóa COD STT Mật độ Loại mẫu quang (A) Dung dịch rhodamine B ban đầu Dung dịch rhodamine B sau xử lý Fenton oxalat điều kiện tốt 0.1906 COD Hiệu suất (%) 517.4 85.67% 0.6419 74.1 * Nhận xét: Hiệu suất chuyển hóa COD đạt 85.67% cho thấy trình phân hủy rhodamine B phương pháp Fenton Fe (C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời từ 11h đến 15h đạt kết tốt điều kiện pH = 3-4, nồng độ H2O2 = 9.6ppm, nồng độ Fe(C2O4)33- = 12ppm COD dung dịch rhodamine B sau xử lý Fenton điều kiện tốt khảo sát 74.1 mg/l đạt tiêu chuẩn so với QCVN 13:2008/BTNMT cột B bảng áp dụng nước thải công nghiệp thải vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình thực đề tài: “Ng bằ g bù đỏ máy Alum ứu xử lý uố uộm R odam e B Tâ Ra Lâm Đồ g”chúng rút số kết luận sau: a Quá trình chiết Fe (C2O4)33- hỗn hợp axit oxalic axit clohidric Quá trình chiết Fe (C2O4)33- cho 1,00g bùn đỏ ban đầu điều kiện tốt 35ml axit oxalic 1.5M, 28ml HCl 1M nhiệt độ 900C thời gian 2h ngâm 20h, lượng sắt bùn chiết dạng phức Fe (C2O4)33- tối đa 240.5mg/g đạt 89.93% b Quá trình Fenton Fe(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời Điều kiện tốt cho trình phân hủy 100ml rhodamine B 50ppm sử dụng phương pháp Fenton cải tiến hệ Fe(C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời từ 11h đến 13h pH = 3-4, nồng độ H2O2 = 9.6ppm, nồng độ Fe(C2O4)33- = 12ppm cho hiệu suất phân hủy màu 99.92% sau 20 phút xử lý Quá trình Fenton hệ Fe(C2O4)33- /H2O2/ánh sáng mặt trời tận dụng hiệu nguồn lượng mặt trời tự nhiên, tiết kiệm chi phí xử lý c Hiệu suất chuyển hóa COD đạt 85.67% COD dung dịch rhodamine B sau xử lý hệ Fenton oxalat 74.1 mg/l đạt tiêu chuẩn so với QCVN 13:2008/BTNMT cột B Kiến nghị Rhodamine B thuốc nhuộm độc Vì dùng phương pháp Fe (C2O4)33-/H2O2/ánh sáng mặt trời để xử lý rhodamine B trước thải mơi trường Có thể áp dụng quy trình chiết sắt từ bùn đỏ cho nhà máy bauxite Tây Nguyên để góp phần tận dụng bùn đỏ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Đặng Kim Chi (2001), Hóa học mơi trường, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Đặng Trần Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Đình Hịe, “Vấn đề mơi trường liên quan đến khai thác bauxite Tây Nguyên”, hội thảo: Vai trị cơng nghiệp khai thác bauxite-sản xuất aluminanhơm phát triển kinh tế-xã hội Tây Nguyên yếu tố ảnh hưởng đến mơi trường, văn hố khu vực, tổ chức ngày 9/4/2009 Nguyễn Trung Minh (2010), “Nghiên cứu số tính chất hóa lý hấp phụ hạt hấp phụ chế tạo từ bùn đỏ”, Đề tài cấp nhà nước KC.02.25, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2005), Các q trình oxi hố nâng cao xử lí nước nước thải, Cở sở khoa học ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Võ Hồng Thi (2011), Một số ứng dụng q trình oxi hóa nâng cao phương pháp Fenton xử lý nước thải Việt Nam, Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 TIẾNG ANH A Papadopoulos, D Fatta, and M Loizidou (2007), “Development and optimization of dark Fenton oxidation for the treatment of textile wastewaters with high organic load,” Journal of Hazardous Materials, vol 146 (3), pp 558–563 E Neyens, J Baeyens (2003), “A review of classic Fenton’s perdation as an advanced dation technique”, Journal of Hazardous Materials B98, 33–50.12 F lopez Areloa and M.J Tapia Estevez (1991) “ Photophysics of rhodamines: molecular structure and solvent effects”, The Journal of physical chemistry, 95 (6), pp 2203–2208 48 10 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 11 Huynh Ky Phuong Ha,Tran Thi Ngoc Mai, Nguyen Le Truc (2011), “A study on activation process of red mud to use as an arsenic adsorbent”, ASEAN Engineering Journal, Vol.1 No.4, pp 68-72 12 Kiran Chanderia, Sangeeta, Jyoti Sharma, Noopur Ameta (2013), “Heterogeneous photo –Fenton like degradation of rhodamine B using copper loaded bentonite and H2O2”, Indian Journal of Chemistry, vol 52A, pp.14161420 13 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 14 Manoj Bhaskar, Salim Akhtar, Geeta Batham (2014), “Development of the Bricks from Red Mud by Industrial Waste (Red Mud)”, International Journal of Emerging Science and Engineering, vol (4), pp 7-12 15 M.Snare, F.E Treloar, K.P Ghiggino, P.J.Thistlethweite (1982) "The photophysics of rhodamine B",Journal of photochemistry 8, pp 335-346 16 R.W Mason and L.R.Edwards (1989), “High-performance liquid chromatographic determination of rhodamine B in rabbit and human plasma”, Journal of Chromatography, 491, pp 468- 472 17 V Rroopa, K.Ramesh, A.Rajappa and V Nandhakumar, “Equilibrium and isotherm studies on the adsorption of rhodamine B onto activated carbon prepared from bark of erythtina indica”, Int.J.Cur.Res.Chem.Pharma.Sci.1, pp 23-29 18 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 49 19 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 20 Zhang Kan, Meng Zeda, Oh Wonchun, “Degradation of Rhodamine B by Fe-Carbon nanotubes/TiO2 composites under UV Light in Aerated Solution”, Chinese Journal of Catalysis, Vol 31 No 7, pp.751-758 50 ... b? ?? mặt b? ?n đỏ ban đầu b? ? b? ?n đỏ Kết hình 3.1 3.2 Hình 3.1 Ảnh SEM b? ?n đỏ ban đầu 31 Hình 3.2 Ảnh SEM b? ? b? ?n đỏ * Nhận xét: Sau chiết sắt, b? ? b? ?n đỏ thu có hạt nhỏ hơn, b? ?? mặt xốp so với b? ?n đỏ. .. 11CHP Tên đề tài: Nghiên cứu phân hủy thuốc nhuộm Rhodamine B phương pháp Fenton oxalat với phức sắt oxalat chiết từ b? ?n đỏ Nguyên liệu, dụng cụ,thiết b? ?? * Nguyên liệu: - B? ?n đỏ lấy từ nhà máy Alumin... vào kết %Fe2O3 b? ??ng 3.1 để tính hiệu suất q trình chiết sắt từ b? ?n đỏ hỗn hợp axit oxalic axit clohidric 3.1.2 Ảnh SEM b? ?n đỏ b? ? b? ?n đỏ Để khảo sát đặc điểm b? ?? mặt b? ?n đỏ b? ? b? ?n đỏ, tiến hành