Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ tân rai lâm đồng làm chất xúc tác xử lý thuốc nhuộm methylen xanh bằng phản ứng fenton

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA *** HUỲNH THỊ HỒNG MỸ NGHIÊN CỨU CHIẾT SẮT TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAI- LÂM ĐỒNG LÀM CHẤT XÚC TÁC XỬ LÝ THUỐC NHUỘM METHYLEN XANH BẰNG PHẢN ỨNG FENTON KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng, 05/2014 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA **** NGHIÊN CỨU CHIẾT SẮT TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAILÂM ĐỒNG LÀM CHẤT XÚC TÁC XỬ LÝ THUỐC NHUỘM METHYLEN XANH BẰNG PHẢN ỨNG FENTON KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Huỳnh Thị Hồng Mỹ Lớp : 10CHP Giáo viên hướng dẫn : TS Bùi Xuân Vững Đà Nẵng-2014 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA HÓA *** -*** - NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Thị Hồng Mỹ Lớp: 10CHP Tên đề tài: Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ Tân Rai- Lâm Đồng làm chất xúc tác xử lý thuốc nhuộm Methylen Xanh phản ứng Fenton Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị 2.1 Thiết bị Máy đo quang Lambda 25 UV/VIS Spectrophotometer (USA) Máy đo pH meter 3310 hãng jenway (Đức), cân phân tích 2.2 Dụng cụ Bếp cách thủy Phễu lọc, giấy lọc, cốc có mỏ Đũa thủy tinh, cốc thủy tinh 100 ml Bình định mức 50 ml, 100 ml, 500 ml Pipet ml, ml, 10 ml, 20 ml Một số dụng cụ khác 2.3 Hóa chất Methylen xanh (Trung Quốc) FeCl3.6H2O (Trung Quốc) H2C2O4.2 H2O (Trung Quốc) H2O2 30% (Trung Quốc), NH4OH, nước cất Nội dung nghiên cứu Khảo sát ảnh hưởng thời gian phơi nắng, thời gian đun, nhiệt độ đun, thời gian ngâm đến trình chiết sắt(III)oxalat từ bùn đỏ Tân Rai-Lâm Đồng phương pháp trắc quang phân tử UV - VIS Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy Methylen Xanh phản ứng Fenton với thông số ảnh hưởng thời gian chiếu xạ, ảnh hưởng nồng độ H2O2, ảnh hưởng nồng độ phức sắt (III) oxalat Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vững Ngày giao đề tài: ngày 15 tháng 10 năm 2013 Ngày hoàn thành: ngày 20 tháng 04 năm 2014 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi rõ họ tên)     Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày tháng năm 2014 Kết điểm đánh giá:….…….… Ngày …… tháng …… năm 2010 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (ký ghi rõ họ tên) Lời cảm ơn Trong q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp, tơi nhận giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tìm tài liệu tham khảo, hóa chất, dụng cụ nhiều thầy cô anh chị Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Hóa, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy TS Bùi Xn Vững, Võ Thị Kiều Oanh- Phịng thí nghiệm phương pháp, Chị Hồng Thị Thu Thảo- Học viên Cao học, giúp đỡ tơi hồn thành tốt Khóa luận tốt nghiệp Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2014 Sinh viên Huỳnh Thị Hồng Mỹ MỤC LỤC Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ BÙN ĐỎ 1.1.1 Tổng quan Bauxite 1.1.2 Công nghệ Bayer 1.1.3 Tình hình bùn đỏ Việt Nam 1.1.4 Bùn đỏ tác hại bùn đỏ 1.1.5 Một số phương pháp xử lý bùn đỏ 1.2 MỘT SỐ HƯỚNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÙN ĐỎ 1.2.1 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng nước thải 1.2.2 Sản xuất xi măng từ bùn đỏ 1.3 TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM TRONG CÔNG NGHỆ DỆT NHUỘM 1.3.1 Khái quát thuốc nhuộm 1.3.2 Phân loại thuốc nhuộm 10 1.3.2.1 Phân loại theo cấu trúc hóa học 10 1.3.2.2 Phân loại theo đặc tính áp dụng 11 1.3.3 Methylen xanh 13 1.3.3.1 Lịch sử nghiên cứu 13 1.3.3.2 Cấu trúc Methylen xanh 14 1.3.3.3 Đặc tính Methylen xanh 14 1.3.4 Tác hại ô nhiễm nước thải dệt nhuộm thuốc nhuộm 15 1.4 QUÁ TRÌNH FENTON …………… 15 1.4.1 Cơ chế phản ứng Fenton 16 1.4.2 Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HOx động học phản ứng Fenton 17 1.4.2.1 Phản ứng H2O2 chất xúc tác Fe2+ 17 1.4.2.2 Phản ứng H2O2 chất xúc tác Fe3+ 18 1.4.3 Quá trình quang Fenton ( Fenton /UV) 19 1.4.4 Quá trình Fenton sử dụng hệ Fe(III)oxalat/H2O2/ Ánh sáng mặt trời 20 1.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ Fenton Fe(III)oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời 22 1.4.5.1 Ảnh hưởng độ pH 22 1.4.5.2 Ảnh hưởng dạng sắt 22 1.4.5.3 Ảnh hưởng ion oxalat 22 1.4.6 Ưu nhược điểm phương pháp Fenton 23 1.4.7 Ứng dụng phương pháp Fenton 24 1.4.7.1 Ứng dụng Fenton trình xử lý nước rỉ bãi chôn lấp 24 1.4.7.2 Ứng dụng phương pháp Fenton xử lí nước thải dệt nhuộm 24 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 26 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 26 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 26 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 26 2.2 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 26 2.2.1 Xử lý bùn đỏ chuẩn bị hóa chất 26 2.2.1.1 Xử lý bùn đỏ 26 2.2.1.2 Chuẩn bị hóa chất 26 2.2.2 Xây dựng đường chuẩn Methylen xanh 26 2.2.3 Xây dựng đường chuẩn sắt (III) oxalat 27 2.2.4 Khảo sát trình chiết sắt từ bùn đỏ 28 2.2.4.1 Khảo sát trình tự tiến hành tạo phức sắt (III)oxalat 28 2.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phơi nắng đến trình chiết sắt (III) oxalat 28 2.2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến trình chiết sắt (III) oxalat 28 2.2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến trình chiết sắt (III) oxalat 28 2.2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến trình chiết sắt (III) oxalat 29 2.2.4.6 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết sắt (III) oxalat 29 2.2.5 Xử lý Methylen xanh hệ Fe(III) oxalat/ H2O2/ ánh sáng Mặt trời với Fe(III) oxalat chiết từ bùn đỏ 29 2.2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ [FeIII(C2O4)33-] đến trình phân hủy Methylen xanh 30 2.2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình phân hủy Methylen xanh 30 2.2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy Methylen xanh 30 CHƯƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 ĐƯỜNG CHUẨN METHYLEN XANH 31 3.2 MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC BAN ĐẦU CỦA BÙN ĐỎ THÔ 31 3.2.1 Thành phần hóa học bùn đỏ 31 3.2.2 Kết phân tích thành phần hóa học bùn đỏ 32 3.3 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH CHIẾT SẮT TỪ BÙN ĐỎ BẰNG ACID OXALIC 32 3.3.1 Xây dựng đường chuẩn sắt(III) oxalat 32 3.3.2 Khảo sát quy trình chiết sắt (III) oxalat từ bùn đỏ 33 3.3.2.1 Khảo sát trình tự tiến hành tạo phức sắt (III)oxalat 33 3.3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phơi nắng đến trình chiết sắt(III) oxalat 34 3.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến trình chiết sắt(III) oxalat 35 3.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất trình chiết sắt(III) oxalat 36 3.3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thể tích acid oxalic đến hiệu suất q trình chiết sắt(III) oxalat 37 3.3.2.6 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết sắt (III) oxalat 38 3.4 XỬ LÝ METHYLEN XANH BẰNG HỆ FE(III)OXALAT/H2O2/ ÁNH SÁNG MẶT TRỜI.( FE(III)OXALAT ĐƯỢC CHIẾT RA TỪ BÙN ĐỎ) 39 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến trình phân hủy Methylen xanh 39 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình phân hủy Methylen xanh 40 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy methylen xanh 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Hồ chứa bùn đỏ nhà máy Bauxite Bảo Lộc, Lâm Đồng Hình 3.1 Đồ thị xây dựng đường chuẩn Methylen xanh 31 Hình 3.2 Đường chuẩn sắt (III) oxalat (Tại bước sóng 420nm) 33 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Ảnh hưởng trình tự tiến hành đến hiệu suất chiết sắt(III) oxalat Ảnh hưởng thời gian phơi nắng đến hiệu suất trình chiết sắt(III) oxalat Ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất trình chiết sắt (III) oxalat Ảnh hưởng nhiệt đun đến hiệu suất trình chiết sắt (III) oxalat Ảnh hưởng thể tích acid oxalic đến hiệu suất trình chiết sắt (III) oxalat Ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất trình chiết sắt (III)oxalat 34 34 35 36 37 38 Hình 3.9 Bùn đỏ trước sau chiết sắt tác nhân acid oxalic 38 Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến hiệu suất phân hủy màu 40 Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất phân hủy màu 41 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất phân hủy màu 43 Hình 3.13 Methylen xanh (50ppm) trước sau xử lý hệ Fe(III)oxalat/ H2O2/Ánh sáng mặt trời 44 35    Nhận xét: Kết bảng 3.5 hình 3.4 cho thấy cho 0,25g bùn đỏ + acid oxalic 1M (30ml) phơi nắng 2h có hiệu suất cao nhất, tạo nhiều phức sắt (III) oxalat Chọn thời gian phơi nắng 2h để tiếp tục khảo sát yếu tố 3.3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến trình chiết sắt(III) oxalat Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất trình chiết sắt(III) oxalat nhiệt độ đun 60 oC, ngâm 20h trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 Khảo sát thời gian đun đến hiệu suất trình chiết sắt(III) oxalat Mật độ quang Nồng độ sắt(III) A oxalat (ppm) 1,6394 1120,00 60,4 1,5 1,6439 1122,97 60,7 1,9252 1310,54 70,8 1,9555 1330,70 70,9 Thời gian đun (h) H(%)  Hiệu suất (%) 73 71 69 70.8 70.9 67 65 63 Hiệu suất chiết 61 59 60.4 60.7 57 55 t(h)  Hình 3.5 Ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất trình chiết sắt (III) oxalat Nhận xét: Từ kết bảng 3.6 hình 3.5 cho thấy thời gian đun 2h tốt nhất, tạo nhìêu phức sắt(III) oxalat Chọn thời gian đun 2h để khảo sát yếu tố 36    3.3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất trình chiết sắt(III) oxalat Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt đun đến hiệu suất chiết sắt trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến trình chiết sắt(III) oxalat Mật độ quang Nồng độ sắt(III) A oxalat (ppm) 40 1,5365 1051,37 56,8 60 1,9252 1310,54 70,8 70 1,9555 1330,70 71,9 80 2,0412 1387,87 75,0 90 2,0211 1374,47 74,3 Nhiệt độ đun (oC) H(%) 80 Hiệu suất (%) 75.0 75 74.3 70 71.9 70.8 65 Hiệu suất chiết 60 56.8 55 t (oC )  50 40 60 70 80 90 Hình 3.6 Ảnh hưởng nhiệt đun đến hiệu suất trình chiết sắt (III) oxalat Nhận xét: Từ kết hình 3.6 bảng 3.7 cho thấy nhiệt độ 80oC tốt nhất, nồng độ sắt(III) oxalat cao Chọn nhiệt độ 80 oC để khảo sát yếu tố Giải thích: Càng tăng nhiệt độ khả tạo phức acid oxalic với sắt bùn đỏ tăng, tăng nhiệt độ 80 oC acid oxalic kết tinh, ngăn cản trình tạo phức 37    3.3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thể tích acid oxalic đến hiệu suất q trình chiết sắt(III) oxalat Kết khảo sát ảnh hưởng tích acid oxalic đến hiệu suất trình chiết sắt(III) oxalat phơi nắng 2h, đun 80 oC (2h) trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8 Ảnh hưởng thể tích acid oxalic đến trình chiết sắt(III) oxalat Mật độ quang Nồng độ sắt(III) A oxalat (ppm) 20 1,7827 1215,64 65,7 30 2,0412 1387,87 75,0 50 2,2627 1535,50 83,0 60 2,2665 1538,07 83,1 Thể tích acid(ml) H(% Hiệu suất (%) 85 83.0 80 75 83.1 75.0 70 65 65.7 60 20 30 50 60 V (ml) Hình 3.7 Ảnh hưởng thể tích acid oxalic đến hiệu suất q trình chiết sắt(III) oxalat Nhận xét: Kết bảng 3.8 hình 3.7 cho thấy thể tích dung dịch acid oxalic( 1M) 50ml hiệu suất chiết đạt cao ổn định Giải thích: Khi tăng dần thể tích acid oxalic khả tạo phức sắt oxalat tăng dần (20ml đến 50ml), sau tăng thể tích acid oxalic lượng phức sắt tạo khơng có thay đổi nhiều 38    3.3.2.6 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết sắt oxalat Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất trình chiết sắt(III) oxalat phơi nắng 2h, đun 80 oC (2h) , thể tích acid oxalic 50ml, trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến trình chiết sắt(III) oxalat Mật độ quang Nồng độ sắt(III) A oxalat (ppm) 1,5967 1091,53 59,0 10 1,6244 1110,00 60,0 15 2,0606 1400,82 75,7 20 2,2627 1535,53 83,0 25 2,2632 1535,87 83,0 Thời gian ngâm (h) Hiệu suất (%) 90 H  80 70 83.0 59.0 60.0 10 83.0 75.7 Hiệu suất chiết 60 50 15 20 25 t(h) Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất trình chiết sắt oxalat Nhận xét: Từ kết bảng 3.9 hình 3.8 cho thấy thời gian ngâm 20h (H=83%), lượng phức sắt tạo thành ổn định Hình 3.9 Bùn đỏ trước sau chiết sắt tác nhân acid oxalic 39    3.4 XỬ LÝ METHYLEN XANH BẰNG HỆ FE(III)OXALAT/H2O2/ ÁNH SÁNG MẶT TRỜI.( FE(III)OXALAT ĐƯỢC CHIẾT RA TỪ BÙN ĐỎ) 3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ phức sắt(III) oxalat đến trình phân hủy Methylen xanh Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến giá trị mật độ quang hiệu suất phân hủy trình bày bảng 3.10 3.11 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến giá trị mật độ quang Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 30 phút 0,08 5,5436 3,0001 1,8623 1,5077 1,1519 0,9373 0,09 4,3417 1,5366 1,3319 0,3280 0,2224 0,0400 0,1 4,2506 1,2742 1,0818 0,1089 0,7516 0,0111 0,11 4,2439 1,0507 0,3291 0,0479 0,0400 0,0078 0,12 4,9321 2,7941 2,2715 1,3275 1,1063 0,8895 Sắt oxalat (mM) Bảng 3.11 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến hiệu suất phân hủy màu Thời gian 15 20 25 30 phút phút phút phút 73,01 83,25 86,44 89,64 91,57 60,95 86,18 88,02 97,05 98,00 99,64 0,1 61,77 88,54 90,27 99,02 99,34 99,90 0,11 61,83 90,55 98,24 99,57 99,64 99,93 0,12 55,64 74,87 79,57 88,06 90,05 92,00 phút 10 phút 0,08 50,14 0,09 Sắt oxalat (mM) 40    110 100 90 [Fe(C2O4)3 3‐]=0,08 mM 80 [Fe(C2O4)3 3‐] =0,09mM 70 [Fe(C2O4)3 3‐] =0,1mM [Fe(C2O4)3 3‐] = 0,11mM 60 [Fe(C2O4)3 3‐] = 0,12mM 50 40 10 15 20 25 30 Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến hiệu suất phân hủy màu Nhận xét : Các kết hình 3.10 bảng 3.11 cho thấy hiệu suất chuyển hóa màu có xu hướng tăng tăng [Fe(C2O4)3 3-], tăng 0.11 mM hiệu xử lý tăng khơng đáng kể Đó việc tăng [Fe(C2O4)3 3-] làm tăng số lượng gốc HO• tạo thành, [Fe(C2O4)3 3-] tăng lên đủ lớn có lượng gốc tự HO• hình thành phản ứng với Fe2+ phản ứng sau: HOx + Fe2+ → Fe3+ + HO- (k = 3.0 x 108 L mol-1 s-1) 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình phân hủy Methylen xanh Kết ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến mật độ quang hiệu suất phân hủy trình bày bảng 3.12 Bảng 3.12 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến giá trị mật độ quang Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 30 phút 0,2 4,3551 1,9725 1,2030 1,0027 0,3858 0,1256 0,3 4,3417 1,8040 0,6271 0,2187 0,1279 0,0133 0,4 3,3299 0,8895 0,1957 0,0055 0,0033 0,0022 0,5 4,2439 1,0507 0,3291 0,0479 0,0400 0,0078 0,6 4,2572 1,7200 0,5704 0,0912 0,1012 0,0111 [ H2O2 ](M) 41    Bảng 3.13 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu phân hủy màu Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 30 phút 0,2 60,83 82,27 89,18 90,98 96,53 98,87 0,3 60,95 83,77 94,36 98,03 98,85 99,88 0,4 70,05 92 98,24 99,95 99,97 99,98 0,5 61,83 90,55 97,04 99,57 99,64 99,93 0,6 61,71 84,53 94,87 99,18 99,09 99,90 [ H2O2 ](M) H % 105 95 [H2O2]=0,2 M 85 [H2O2]=0,3 M [H2O2]=0,4 M 75 [H2O2]=0,5 M 65 [H2O2]=0,6 M 55 10 15 20 25 30 t (phút)  Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất phân hủy màu Nhận xét: Kết từ bảng 3.13 hình 3.11 cho thấy việc tăng [H2O2] làm hiệu suất phân hủy màu tăng lên, nhiên đến nồng độ định hiệu suất bắt đầu giảm Nguyên nhân tăng nồng độ H2O2 làm tạo nhiều gốc HO• phản ứng: Fe2+ + H2O2 + C2O4 2- Fe III(C2O4)3 3- + OH- + OH• Nhưng lượng H2O2 dư nhiều có phản ứng H2O2 với gốc HO• vừa sinh theo phản ứng: HOx + H2O2 → H2O + HO2x HOx + HO2x → H2O + O2 42    Ngồi việc dư H2O2 nhiều vừa khơng kinh tế vừa ảnh hưởng đến môi trường sống vi sinh sử dụng phương pháp trước phương pháp xử lí vi sinh Vì [H2O2] phù hợp nghiên cứu 0,4M 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy methylen xanh Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang hiệu suất trình bảng 3.14 Bảng 3.14 Ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang Thời gian phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút 30 phút 5,5359 4,3795 3,9948 3,4556 3,3211 2,7285 3,3299 0,8895 0,1957 0,0055 0,0033 0,0022 3,2132 0,5137 0,0022 0,0005 0,0004 0,0002 4,9699 4,2172 2,7140 1,5666 1,5299 1,4254 5,5848 5,2512 4,4062 4,2339 3,9815 3,6881 pH Bảng 3.15 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất phân hủy màu Thời gian 10 phút 50,21 60,61 64,07 68,92 70,13 75,46 70,05 92,00 98,24 99,95 99,97 99,98 71,10 95,38 99,98 100 100 100 55,30 62,07 75,59 85,91 86,24 87,18 48,87 52,77 60,37 61,92 64,19 66,83 pH 15 phút 20 phút 25 phút 30 phút phút 43    H % 105 95 pH =2 85 pH =3 75 pH =4 65 pH =5 pH =6 55 45 10 15 20 25 30    t (phút)  Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất phân hủy màu Nhận xét: Từ bảng 3.15 hình 3.12 cho thấy phân hủy màu tăng dần pH tăng dần từ đến sau giảm xuống pH=6, hiệu suất phân hủy màu tốt pH=4 Điều giải thích sau: Tại pH thấp xảy phản ứng khử gốc HO•, ion H+ theo phản ứng: HO• + H+ + e → H2O sản sinh gốc HO•, làm giảm tốc độ phân hủy Hơn nữa, pH thấp phức oxalate tồn chủ yếu dạng FeIII(C2O4)+ nên khả quang hoạt nên hiệu xử lý Ở pH = phức oxalate tồn chủ yếu dạng FeIII(C2O4)2- FeIII(C2O4)33- có tính quang hoạt cao, gốc tự HO• tạo nhiều nên hiệu xử lý cao hai phản ứng sau: FeIII(C2O4)2- + hv Fe2+ + C2O4 2- + C2O4 - FeIII(C2O4)3 3- + hv Fe 2+ + H2O2 + C2O4 2- Fe2+ + C2O4 2- + C2O4 (k=0,04s-1 ) - (k=0,04 s-1 ) Fe III( C2O4)3 3- + OH - + OH 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+ Như vậy, xử lý nước thải hệ Fenton Fe(III)-Oxalat có hiệu cao khoảng pH = ( so với Fenton cổ điển pH= 2), xử lý điều kiện tiết kiệm hóa chất 44    Hình 3.13 Methylen xanh (50ppm) trước sau xử lý hệ Fe(III)oxalat/ H2O2/Ánh sáng mặt trời                               45    KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài ”Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ Tân RaiLâm Đồng làm chất xúc tác xử lý thuốc nhuộm Methylen Xanh phản ứng Fenton” rút số kết luận sau: a Quá trình chiết sắt (III) oxalat Quá trình chiết sắt (III) oxalat tối ưu cho 0,25g bùn đỏ thô 50ml acid oxalic1M, phơi nắng 2h, đun 2h nhiệt độ 80oC ngâm 20h Hiệu suất lượng sắt bùn chiết 83% b Quá trình fenton hệ Fe(III) oxalat/ H2O2/ Ánh sáng Mặt trời Điều kiện tối ưu cho trình phân hủy 100ml Methylen xanh 50ppm sử dụng phương pháp cải tiến cho hệ Fe(III) oxalat/ H2O2/ Ánh sáng Mặt trời pH =4, [H2O2] =0,4M, [Fe(C2O4)33-]= 0,11mM cho hiệu suất phân hủy màu 100% sau 20 phút xử lý Quá trình fenton hệ Fe(III) oxalat/ H2O2/ Ánh sáng Mặt trời tận dụng hiệu nguồn lượng tự nhiên, tiết kiệm chi phí KIẾN NGHỊ - Với kết thu từ giai đoạn chiết sắt từ bùn đỏ ứng dụng vào trình oxy hóa nâng cao fenton, cho thấy bùn đỏ hứa hẹn vật liệu tốt có khả xử lý thuốc nhuộm Methylen xanh nói riêng nước thải ngành dệt nhuộm nói chung, thân thiện với mơi trường, khả xử lý cao Đồng thời, tận dụng hiệu nguồn lượng Mặt trời tự nhiên, góp phần giải tình trạng lượng ngày cạn kiệt xử lý sản phẩm thải –bùn đỏ từ công nghệ Bayer Việt Nam - Tiếp tục nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ tác nhân khác HCl, HNO3, - Tiếp tục nghiên cứu sử dụng sản phẩm sắt oxalat chiết từ bùn đỏ để xúc tác cho q trình oxy hóa nâng cao fenton để xử lý chất dioxin, thuốc bảo vệ thực vật, loại khí độc,… để mở rộng phạm vi ứng dụng đưa vào sản xuất - Tiếp tục nghiên cứu tận dụng bã bùn (bùn đỏ sau chiết sắt) để hấp phụ xử lý nước thải, đặc biệt nước thải ngành dệt nhuộm 46    DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Hường, Nghiên cứu sử dụng chất phản ứng Fenton để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nước thải công nghệ dệt nhuộm, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Đà Nẵng, (03/2008) [2] Nguyễn Trung Minh “Hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ bauxit Bảo Lộc định hướng ứng dụng xử lý ô nhiễm nước thải”, Tạp chí khoa học trái đất, Viện địa chất - Viện khoa học công nghệ Việt Nam, số (33), Tr 231-237, (6/2011), [3] Nguyễn Trung Minh “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 Công nghệ Việt Nam, (2010) [4] Đặng Trần Phịng, Trâng Hiếu Nhuệ, xử lí nước cấp nước thải dệt nhuộm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, (2005) [5] Nguyễn Thị Minh Trang, Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy Nitrobenzen 2,4 – Dichlorophenol hệ xúc tác quang hóa đồng thể Fe2+ /H2O2 /UV, Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học, Đại học Đà Nẵng, (2011) [6] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung, Các trình oxi hố nâng cao xử lí nước nước thải, Cở sở khoa học ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, (2005), [7] Cao Hữu Trượng, Hồng Thị Lĩnh, Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, (1995) Tiếng Anh [8] A Georgi, A Schierz, F-D Kopinke “Activation of hydrogen perde by complexes of iron (III) with humic acid for chemical degradation of organic compounds in water”, UFZ Centre for Environmental Research Leipzig, Halle Gmethyl blueH, Department of Environmental Techolog, (2000) [9] A Papadoulos, D Fatta, A Mentzis “Study on the use of Fenton’s Reagent for the treatment of refractory organics contained in the textile wastewater”, 47    School of Chemical Engineering, National Technical University of Athens, (2006) [10] E Neyens, J Baeyens “A review of classic Fenton’s perdation as an advanced oxdation technique”, Journal of Hazardous Materials B98, 33–50, (2003) [11] IARC, “Diesel and Gasoline Engine Exhausts and Some Nitroarenes”, IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risk of Chemicals to Humans,Vol 46 Lyon, France: International Agency for Research on Cancer 458pp, (1989) [12] J Prousek, E Palackova, S Priesolova, L Markova, A Alevova , “Fenton and Fenton - like AOPs for wastewater treatment”, From laboratory- to plantscale application Department of Environment Engineering, Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak Technical University, (2004) [13] M Pera-Titus et al, “Degradation of chlorophenols by means of advanced dation processes: a general review”, Applied Catalysis B: Environmental, 219– 256, (2004) [14] Mas Rosemal H.Mas Haris and Kathiresan Sathasivam, “The removal of methyl red from aqueous solutions using banana Pseudostem Fibers”, American Journal of applied sciences 6(9): 1690-1700, ISSN 1546-9237 [15] N Kulik, Y Panova, M Trapido, “The Fenton chemistry and its comethyl blueination with coagulation for treatment of dye solutions”, Department of Chemical Engineering, Technical University of Technology, (2004) [16] O Primo, M.J Rivero, I Ortiz, “Fenton Process for the treatment of landfill leachate, Department of Chemical Engineering”, University of Cantabria, Avda.de los Castros s/n, 39005 Santander Spain, (2005) [17] Pooja Tripathi and Malay Chaudhuri, “Decolourisation of metal complex azo dyes and treatment of a dyehouse waste by modified photo-Fenton (UV vis/ferrioxalate/H2O2) process”, Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur 208 016, India, (2004) 48    [18] S Stasinakis, “Use of selected advanced oxidation processes (AOPs) for waste water treatment – a mini review”, Global NEST Journal, pp.376-385, (2008) [19] Xiaol Dong, Wei Ding, Xiufang Zhang, Xinmiao Liang, “Mechanism and kinetics model of synthetic dyes by UV – VIS/H2O2 /Ferrioxalate complexes”, Dyes and Pigment, 74, pp 470 – 476, (2007) [20] Y Zou, J Holgne, “Formation of hydrogen peroxide anh depletion of oxalic acid in atmosphereic water by photolysis of Iron(III)–oxalate complexes”, Emviron.Sci.Technol, 26, pp 1014 – 1022, (1992) TRANG WEB [21] http://en.wikipedia.org/wiki/Methylene_blue [22] http://trannhuong.com/tin-tuc-1251/khai-thac-bauxit-o-tay-nguyen-bom- bun-20-trieu-tan-bi-dat-ngoai-vong-kiem-soat.vhtm [23] http://vi.wikipedia.org/wiki/bùn_đỏ [24] http://www.baomoi.com/San-xuat-xi-mang-tu-bun-do/50/3399955.epi                             PHỤ LỤC C Phụ Lục 1: Kết phân n tích hàm lượng sắt có bù ùn đỏ   ... trên, tơi tiến hành đề tài :? ?Nghiên cứu chiết sắt từ bùn đỏ Tân Rai- Lâm Đồng làm chất xúc tác xử lý thuốc nhuộm Methylen Xanh phản ứng Fenton? ?? MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu chiết sắt từ bùn... ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Bùn đỏ thải từ nhà máy Alumin Tân Rai- Lâm Đồng - Tiến hành mẫu giả chứa thuốc nhuộm Methylen xanh 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nước thải... chuẩn Methylen xanh Tiến hành: Cân 0,050g Methylen xanh cho vào bình định mức 1000ml, định mức tới vạch nước cất, lắc ta dung dịch Methylen xanh 50ppm Lần 27    lượt pha dung dịch Methylen xanh