Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hệ fenton và fenton cải tiến fe III oxalat h2o2 ánh sáng mặt trời

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA TRẦN YẾN NHI Đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG HỆ FENTON VÀ FENTON CẢI TIẾN FE(III)- OXALAT/H2O2/ ÁNH SÁNG MẶT TRỜI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng – 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA Đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG HỆ FENTON VÀ FENTON CẢI TIẾN FE(III)- OXALAT/H2O2/ ÁNH SÁNG MẶT TRỜI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Trần Yến Nhi Lớp : 12CHP Giáo viên hướng dẫn : TS Bùi Xuân Vững Đà Nẵng – 2016 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Trần Yến Nhi Lớp : 12CHP Tên đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm hệ Fenton Fenton cải tiến Fe(III) - Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: - Nguyên liệu: Nước thải dệt nhuộm từ công ty cổ phần dệt nhuộm Đà Nẵng DANATEX - Dụng cụ: Bình tam giác, bình định mức, pipet loại, buret, phễu, cốc, ống đong, bình nón, đũa thủy tinh - Thiết bị: Máy đo quang phổ UV-VIS, máy đo pH, cân phân tích, tủ sấy, bếp nung COD, bếp đun - Hóa chất: (NH4)Fe(SO4)2.6H2O, Fe2(SO4)3, H2C2O4.6H2O, H2SO4 đậm đặc, H2O2, K2Cr2O7, KMnO4, C2H5OH, ferorin, nước cất Nội dung nghiên cứu: Khảo sát điều kiện tốt cho trình Fenton: pH, nồng độ muối Fe2+, nồng độ H2O2, thời gian xử lý 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 sắt (III), nồng độ H2C2O4, thời gian đến trình phân thủy nước thải Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vững Ngày giao đề tài: Ngày 10 tháng năm 2015 Ngày hoàn thành: Ngày 24 tháng năm 2016 Chủ nhiệm Khoa (Ký ghi rõ họ tên) Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày …… tháng …… năm 2016 Kết điểm đánh giá: Ngày …… tháng … năm 2016 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn TS.Bùi Xuân Vững, thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp Được phân cơng khoa Hóa trường đại học Sư phạm Đà Nẵng đồng ý thầy TS Bùi Xuân Vững, em thực đề tài: “ Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cổ điển hệ Fenton cải tiến Fe( III) oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời” Em xin chân thành cảm ơn đến Ban chủ nhiệm khoa, thầy khoa Hóa trường Đại Học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện giúp đỡ em trình học tập, nghiên cứu suốt năm học trường Sư phạm hồn thành khóa luận Tôi gửi lời cảm ơn đến bạn Lê Thị Như Hoài, Nguyễn Thị Thu Sương, Huỳnh Thị Phương Thảo tơi, giúp đỡ tơi suốt q trình hồn thành khóa luận Mặc dù thân cố gắng nhiều để thực đề tài cách hồn chỉnh, song cịn non nớt với đề tài thực tiễn, kiến thức thực tế hạn chế, kinh nghiệm chưa chun sâu nên khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong đóng góp ý kiến nhiệt tình q thầy để khóa luận em hồn chỉnh Cuối cùng, xin kính chúc q thầy dồi sức khỏe thành công nghiệp trồng người Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 24 thàng năm 2016 Sinh viên Trần Yến Nhi MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .4 Bố cục khóa luận .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ DỆT NHUỘM 1.1.1 Sự phát triển ngành dệt giới Việt Nam 1.1.2 Sơ đồ công nghệ ngành dệt nhuộm 1.1.3 Ảnh hưởng nước thải ngành dệt nhuộm đến môi trường 1.2 TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM TRONG CÔNG NGHỆ DỆT NHUỘM .9 1.2.1 Khái quát thuốc nhuộm 1.2.2 Phân loại thuốc nhuộm 10 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGĂN NGỪA GIẢM THIỂU Ô NHIỄM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM 13 1.3.1 Các phương pháp ngăn ngừa giảm thiểu 13 1.3.2 Các phương pháp xử lý nước thải ngành dệt nhuộm 13 1.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ COD 28 1.4.1 Xác định số COD 28 1.4.2 Nguyên tắc 29 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình oxi hóa 29 1.5 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS .29 1.5.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp 29 1.5.2 Các đại lượng hay sử dụng .30 1.5.3 Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS 30 1.5.4 Các phương pháp định lượng 31 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 34 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT .34 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 34 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu .34 2.2 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 35 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu 35 2.2.2.Khảo sát trình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton cổ điển .36 2.2.3 Khảo sát trình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton cải tiến – hệ Fenton Fe3+-oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời .38 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 ĐƯỜNG CHUẨN NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 41 3.2 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP FENTON CỔ ĐIỂN 42 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH .42 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng [ Fe2+] 43 3.2.3 Kết khảo sát ảnh hưởng [ H2O2] 45 3.2.4 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý 46 3.3 Khảo sát trình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton cải tiến – hệ Fenton oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời 47 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH .47 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý 49 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe3+ .51 3.3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ C2O42- 52 3.3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các chất gây ô nhiễm đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm Bảng 1.2 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải công nghiệ p dệt may .9 Bảng 1.3 Thế oxy hóa số tác nhân oxy hóa thường gặp [17] 19 Bảng 1.4 Phân loại trình oxy hóa nâng cao [15] 20 Bảng 3.1 Ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang 42 Bảng 3.2 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý màu nước thải (%) .42 Bảng 3.3 Ảnh hưởng [ Fe2+] đến giá trị mật độ quang .43 Bảng 3.4 Ảnh hưởng [ Fe2+] đến hiệu suất xử lý màu nước thải (%) 44 Bảng 3.5 Ảnh hưởng [H2O2] đến giá trị mật độ quang 45 Bảng 3.6 Ảnh hưởng [ H2O2] đến hiệu suất xử lý màu nước thải (%) 45 Bảng 3.7 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến giá trị mật độ quang 46 Bảng 3.8 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu suất xử lý màu (%) 47 Bảng3.9 Ảnh hưởng pH đến mật độ quang .47 Bảng 3.10 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý màu (%) 48 Bảng 3.11 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến mật độ quang 49 Bảng 3.12 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu suất xử lý màu( %) 49 Bảng 3.13 Ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đến mật độ quang .51 Bảng 3.14 Ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đến hiệu suất xử lý màu(% ) 51 Bảng 3.15 Ảnh hưởng nồng độ C2O42- đến mật độ quang 52 Bảng 3.16 Ảnh hưởng nồng độ C2O42-đến hiệu suất xử lý màu( %) 52 Bảng 3.17 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến mật độ quang 54 Bảng 3.18 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất xử lý màu( %) 54 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.2 Sơ đồ chế phản ứng x oay vòng hệ mặt trời 26 Hình 1.3 Đồ thị chuẩn A – C cách xác định nồng độ từ Ax đo 31 Hình 1.4 Khoảng tuyến tính định luật Lambert – Beer 33 Hình 3.1 Bước sóng tối ưu mật độ quang A đo nước thải dệt nhuộm 41 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cổ điển( % ) 43 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng [ Fe2+] đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cổ điển( %) 44 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng [ H2O2] đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cổ điển(%) 46 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cổ điển( %) .47 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cải tiến( %) .48 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) 50 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng cảu nồng độ Fe3+ đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) .51 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng cảu nồng độ C2O42- đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) 53 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) 54 Hình 3.11 Nước thải ban đầu 57 Hình 3.12 Nước thải sau xử lý hệ Fenton-Oxalat/H2O2/Ánh sáng mặt trời 57 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AOPs : Advanced Oxydation Processes COD : Nhu cầu oxy hóa học UV : Ultra Violet VIS : Visibility Spectrum ANPO : Advanced Non- Photochemical Process APO : Advenced Photochemical Process BTNMT : Bộ Tài Nguyên Môi Trường BOD : Nhu cầu oxi sinh học Bảng 3.8 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu suất xử lý màu (%) Thời gian phản ứng( phút) Hiệu suất xử lý( %) 10 15 20 25 30 98.90 99.06 99.16 99.73 99.09 Thời gian phản ứng( phút) 99.8 99.6 99.4 99.2 99 98.8 98.6 98.4 10 15 20 25 30 Hiệu suất xử lý( %) Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cổ điển( %) Nhận xét: Từ kết biểu diễn ta thấy hiệu suất xử lý nước thải dệt nhuộm đạt hiệu với thời gian 25 phút 3.3 Khảo sát trình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton cải tiến – hệ Fenton oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời 3.3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng pH Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến giá trị mật độ quang hiệu suất khử màu nước thải trình bày Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng3.9 Ảnh hưởng pH đến mật độ quang pH A 0.4906 0.3283 0.2826 0.1544 0.0157 0.0289 47 Bảng 3.10 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý màu (%) pH Hiệu suất xử lý( %) 86 44.95 63.16 68.29 82.68 98.24 96.76 120 100 pH 80 60 40 20 Hiệu suất xử lý( % ) Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cải tiến( %) Nhận xét: Từ Hình 3.6 cho thấy phân hủy màu tăng dần pH tăng từ đến giảm pH < 7, hiệu suất phân hủy màu tốt pH =7 Điều giải thích sau: Khi pH tăng từ đến 7, nồng độ FeII(C2O4) FeIII(C2O4)33- tăng dần FeII(C2O4) biết phản ứng với H2O2 với tốc độ gấp 3-4 lần so với Fe2+ FeIII(C2O4)33- biết có hoạt tính cảm quang cao Fe(C2O4)+ Fe(OH)2+ Vì vậy, hiệu phân hủy nước thải tăng dần Ngoài pH cao, O 2·- sinh phản ứng CO2·- với O chiếm ưu thé Phản ứng FeII với O2·- ( HO2·) xảy nhanh nguồn tạo thêm H2O2 hệ Fenton oxalat H2O2 tạo nhiều tăng pH, dẫn đến OH· tạo nhiều hơn, trình phân hủy nước thải tăng lên 48 CO2·- + O2  CO2 + O2·- Fe2+ + O2·-  Fe3+ + H2 O2 + OH- Fe2+ + HO2·  Fe3+ + H2 O2 + OH Ở pH 7, Fe( II) Fe( III) tồn nhiều dạng Fe(II)-OH Fe(III)OH kết sắt với OH- , dạng có hoạt tính quang Vì hiệu suất khử màu giảm 3.3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian xử lý nước thải dệt nhuộm hệ Fenton oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời đến giá trị mật độ quang hiệu suất khử màu trình bày Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.11 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến mật độ quang Thời gian 30 45 60 75 90 0.2258 0.1184 0.0833 0.0029 0.0088 (phút) A Bảng 3.12 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu suất xử lý màu( %) Thời gian( phút) 30 45 60 75 90 Hiệu suất xử lý( %) 74.66 86.71 90.65 99.68 99.01 49 120 Thời gian( phút) 100 80 60 40 20 30 45 60 75 90 Hiệu suất xử lý( %) Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) Nhận xét: Khi cho phức Fe (III) – oxalat pH = thường tồn Fe3+ dạng phức FeIII(C2O4)2- FeIII(C2O4)33- có tính quang hoạt cao chúng phải thực phản ứng sau để chuyển Fe2+: FeIII(C2O4)2- + h७  Fe2+ + C2O42- + C2O4-· FeIII(C2O4)33- + h७  Fe2+ + 2C2O42- + C2O4-· Fe2+ + 3C2O42- + H2O2  FeIII(C2O4)33- + OH- + OH· Do hiệu suất xử lý màu tăng thời gian lâu Nhưng thời gian lâu (quá 90 phút) xảy phản ứng sau làm giảm lượng HO· tạo thành nên hiệu suất giảm theo: H2O2 + OH·  HO2· + H2O C2O42- + OH·  2CO2 + OHC2O4-· + O2  2CO2 + O2-· Fe2+ + O2-·  Fe3+ + H2O2 Thời gian xử lý 75 phút phù hợp cho nước thải 50 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe3+ Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đến mật độ quang hiệu suất xử lý màu hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời trình bày Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.13 Ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đến mật độ quang Nồng độ 500 600 700 800 900 1000 0.0072 0.002 0.0029 0.0027 0.0087 0.0241 Fe3+( ppm) A Bảng 3.14 Ảnh hưởng nồng độ Fe3+ đến hiệu suất xử lý màu(% ) Nồng độ 500 600 700 800 900 1000 99.19 99.78 99.68 99.70 99.02 97.30 Fe3+( ppm) Hiệu suất xử lý( %) 100.00 Nồng độ Fe3+( ppm) 99.50 99.00 98.50 98.00 97.50 97.00 96.50 96.00 500 600 700 800 900 1000 Hiệu suất xử lý( %) Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng cảu nồng độ Fe3+ đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) Nhận xét: Từ Hình 3.8 ta nhận thấy nồng độ Fe3+ tăng hiệu suất xử lý màu nước thải tăng Tuy nhiên, đến mức nồng độ Fe3+ vượt 0.6 g/L hiệu suất khử màu bắt đầu giảm dần Điều giải thích sau: 51 Khi nồng độ Fe3+ tăng thúc đẩy nhanh trình hình thành phức sắt oxalat tạo nhiều phức sắt oxalat xúc tác cho H2O2 hình thành gốc OH· xảy nhanh phản ứng Độ phân hủy màu nước thải sản phẩm OH· tạo nhiều Tuy nhiên độ phân hủy màu nước thải tăng nhẹ nồng độ Fe 3+ tăng từ 500 – 600 ppm Sự ảnh hưởng giải thích Fe2+ tạo thành cạnh tranh OH· với chất hữu có nước thải: Fe2+ OH· +  Fe3+ + OH- Ngoài nồng độ Fe3+ tăng cao dẫn đến keo tụ thực tế Đồng thời phức oxalat phản ứng với CO2·-: FeIII(C2O4)n3-2n +  C2O4·- Fe2+ + hv CO2·- + FeIII(C2O4)n3-2n + (n – 1)C2O42- + C2O4·- CO2 CO2·  CO2 + FeII(C2O4)n2-2n Vì vậy, nồng độ Fe3+ phải tối ưu để thu hiệu xử lý mong muốn giảm chi phí Nồng độ sắt (III) tối ưu để xử lý loại nước thải 600 ppm 3.3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ C2O42Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ C2O42- đến mật độ quang hiệu suất xử lý màu hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời trình bày Bảng 3.15 Bảng 3.16 Bảng 3.15 Ảnh hưởng nồng độ C2O42- đến mật độ quang Nồng độ 0.5 H2C2O4 ( M) A 0.6 0.7 0.8 0.0069 0.0065 0.0005 0.0052 0.9 0.006 0.0063 Bảng 3.16 Ảnh hưởng nồng độ C2O42-đến hiệu suất xử lý màu( %) Nồng độ H2C2O4 ( M) Hiệu suất xử lý( %) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 99.23 99.27 99.94 99.42 99.33 99.29 52 Nồng độ H2C2O4 ( M) 100 99.8 99.6 99.4 99.2 99 98.8 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hiệu suất xử lý( %) Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng cảu nồng độ C2O42- đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) Nhận xét: Khi nồng độ H2C2O4 tăng từ 0.6 – 0.7 M hiệu suất xử lý màu nước thải đạt hiệu cao Điều giải thích nồng độ C2O42- dẫn đến hình thành phức sắt nhanh hơn, nhiều hơn, dẫn đến tăng nồng độ OH· Kết hiệu suất xử lý màu nước thải xảy nhanh Trong có mặt oxalat pH = -7, phức sắt( III) oxalat chiếm ưu theo phương trình: Fe3+ + C2O42-  FeIII(C2O4)+ FeIII(C2O4)+ + C2O42-  FeIII(C2O4)2- FeIII(C2O4)2- + C2O42-  FeIII(C2O4)33- Phức sắt không tăng khử cho Fe3+ UV mà mở rộng dãy hấp phụ vùng khả kiến Kết hấp thụ chiếu xạ tăng lên Dưới điều kiện chiếu xạ, FeIII(C2O4)33-chuyển ion Fe3+ thành Fe2+ cách hiệu Kết gốc OH· tăng lên, hiệu suất xử lý màu tăng Tuy nhiên nồng độ C2O42- tăng 700 ppm, hiệu suất xử lý màu bắt đầu giảm dần Đó C2O42- nhiều phản ứng với gốc OH· theo phương trình: C2O42- + OH·  CO2 + CO2·- + Số lượng OH· giảm hiệu suất xử lý màu giảm 53 OH- Tóm lại, oxalat yếu tố chìa khóa hệ Với tiêu chí giảm giá thành xử lý đến mức thấp hiệu xử lý cao, nồng độ thích hợp oxalat 700 ppm 3.3.5 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ C2O42- đến mật độ quang hiệu suất xử lý màu hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời trình bày Bảng 3.17 Bảng 3.18 Bảng 3.17 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến mật độ quang Nồng độ H2O2( CM) 1.6 3.2 4.8 A 0.0071 0.0054 0.0053 6.4 0.0015 0.0059 Bảng 3.18 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất xử lý màu( %) 1.6 3.2 4.8 6.4 Hiệu suất xử lý( %) 99.20 99.39 99.43 99.83 99.34 1.6 3.2 6.4 Nồng độ H2O2( %) Nồng độ H2O2( %) 99.90 99.80 99.70 99.60 99.50 99.40 99.30 99.20 99.10 99.00 98.90 98.80 4.8 Hiệu suất xử lý( %) Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất xử lý màu nước thải dệt nhuộm hệ Fenton-oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời( %) Nhận xét: Kết từ hình 3.10 cho thấy việc tăng nồng độ H2O2 từ 12% đến 16% hiệu suất khử màu nước thải dệt nhuộm lên đến 99.83% sau 75 54 phút xử lý ánh sáng mặt trời Tuy nhiên giá trị nồng độ tăng vượt 16% hiệu suất bắt đầu giảm Điều giải thích tăng nồng độ H2O2, gốc OH· tạo theo phương trình: Fe2+ + H2 O2 + 3C2O42- FeIII(C2O4)33- + OH· +OH- Nhưng lượng H2O2 dư có phản ứng H2O2 với gốc OH· vừa sinh theo phản ứng: OH· + H2 O2  HO2·- OH· + HO2·-  H2 O + O2 Ngồi việc H2O2 dư nhiều vừa khơng kinh tế vừa ảnh hưởng đến môi trường sống vi sinh sử dụng phương pháp trước phương pháp xử lý vi sinh Vì vậy, nồng độ H2O2 phù hợp 6,4 M 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Nhìn chung cơng tác quản lý mơi trường Việt Nam cịn nhiều hạn chế, đặc biệt xử lý nước thải sở sản suất, điều ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người, động thực vật thủy sinh gây ô nhiễm môi trường ngày nghiêm trọng Do việc tìm giải pháp để khắc phục giảm thiểu tác động cần thiết Fenton coi cơng cụ hữu hiệu việc xử lý chất hữu độc khó phân hủy Q trình nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm hệ Fenton Fenton cải tiến Fe(III) - Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời” giúp em rút số kết luận sau:  Hệ Fenton cổ điển Từ khảo sát tối ưu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton cho thấy, pH đạt tối ưu 3, nồng độ Fe2+ tối ưu 800ppm, nồng độ H2O2 tối ưu 6,4 M Cuối thời gian xử lý tốt 25 phút Từ kết trên, hiệu suất xử lý đạt 99,73%  Hệ Fenton oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời Từ khảo sát tối ưu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton-oxalat cho thấy, pH đạt tối ưu 7, nồng độ Fe3+ tối ưu 600ppm, nồng độ H2C2O4 tối ưu 0.7M, nồng độ H2O2 đạt tối ưu 6,4 M thời gian xử lý tốt 75 phút Từ kết trên, hiệu suất xử lý đạt 99,83% Từ kết trên, nhận thấy hiệu xuất xử lý hệ cao Tuy nhiên hệ Fenton oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời có hiệu suất xử lý cao hệ Fenton cổ điển Bên cạnh đó, hệ Fenton oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời cịn có nhiều ưu điểm giá thành thấp, thân thiện với mơi trường nên thay hệ Fenton cổ điển q trình áp dụng cơng nghệ Fenton vào xử lý nước thải dệt nhuộm Quá trình đặc biệt hữu ích cho xử lý nước thải vùng nhiệt đới, xích đạo dồi ánh nắng mặt trời Trong điều kiện khí hậu Việt Nam việc sử dụng lượng mặt trời để xử lý nước thải khả thi 56 Hình 3.11 Nước thải ban đầu Hình 3.12 Nước thải sau xử lý hệ Fenton-Oxalat/H2O2/Ánh sáng mặt trời Kiến nghị Nghiên cứu khẳng định ưu Fenton cổ điển hệ Fenton oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời q trình xử lý nước nhiễm Ở nước ta, phương pháp xử lý được người nghiên cứu Qua đề tài em có số kiến nghị sau: 57 - Chất xúc tác hệ Fenton cổ điển hệ Fenton oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt trời có chi phí thấp, dễ tìm mà hiệu xử lý chất hữu độc hại cao nên triển khai đưa vào xử lý nước thải, nước thải dệt nhuộm - Chất xúc tác sau xử lý tồn dạng hydroxit sắt cần có phương pháp lắng loại bỏ khỏi dòng thải - Ngoài cần quan tâm đến yếu tố cường độ chiếu sáng, pH môi trường thải… 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Cao Hữu Trượng, Hồng Thị Lĩnh, Hóa học thuốc nhuộm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội ( 1995) [2] “ Hướng dẫn lập báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án dệt nhuộm”, Cục Thẩm định ĐÁnh giá tác động môi trường, Tổng cục Môi trường, Bộ tài nguyên Môi trường, Hà Nội.( 2008) [3] Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, trang 100, Nhà xuất giáo dục( 2003) [4] Nguyễn Thị Hường, Bài giảng xử lý nước thải, khoa Hóa- đại học Sư phạm Đà Nẵng [5] Quy chuẩn quốc gia nước thải công nghiệp, QCVN 13: 2008/BTNMT [6] Tài liệu “ Hướng dẫn sản xuất ngành dệt nhuộm” , Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Bộ Công Thương( 2008) [7] Trần Mạnh Lục, Hóa học hệ phân tán keo, Đại họs Sư phạm Đà Nẵng( 2012) [8] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung, Các q trình oxy hóa nâng cao xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội( 2004) [9] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội( 2002) [10] Phạm Thị Hà, Giáo trình phương pháp phân tích quang học, Đại học Sư phạm Đà Nẵng,2008 [12] Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kỹ thuật xử lý nước, Nhà xuất Thanh niên, Hà Nội [13] 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 59 Tiếng Anh [14] A Georgi, A Schierz, F-D Kopinke, “ Activation of hydrogen perde by xomplexes of iron (III) with humic acid for chemical degradation of organic compounds in water”, U Centre for Environmental Research Leipzig, Halle Gmethul blueH, Deparment of Enviromental Techolog ( 2000) [15] Anna Goi, Advanced oxidation processes for water purification and soil remediation”, Faculty of Chemical anh Materials Technology, Department of Chemical Engineering [16] A Papadoulos, D Fatta, A Mentzis, “ Study on the use of Fenton’s Reagent for the treatment of refactory organics contained in the tex tile wastewater”, School of Chemical Engineering, National Technial University of Athens (2006) [17] H Zhou, D.W.Smith, “ Advanced technologies in water and wastewater treatment”, J Environ Eng Sci 1: 247- 264.(2002) [18] J Jeong, J Yoon, “Dual roles of CO2·- for degrading synthetic organic chemicals in the photo/ ferioxalat systems”, water reassearch, 38( 16), pp 35313540 (2004) [19] J.Jeong, J Yoon (2004), “Dual roles of CO2•- for degrading synthetic organic chemmicals in the photo/ferrioxalate systems”, Water reasearch, 38(16), pp 3531-3540 [20] Joonseon Jeong, Jeyong Yoon, (2005), “pH effect on OH radical production in photo/ferrioxalate system”, Water research, 23(9), pp.1073-1080 [21] Lin S.-S and M D Gurol, Heterogeneous catalytic oxydation of organic compounds by hydrogen peroxyde, Water Science and Technology, Vol 34, No 9, 1996 [22] Lu MC, Oxydation of chlorophenols with hydrogen peroxyde in the presence of goethite, Chemosphere, 2000 [23] Marianne E Balmer and Barbara Sulzberger, Atrazine degradation in Irradiated Ion/Oxalat system: Effects of pH and oxalat, Environment Science and Technology,1999 60 [24] Michel Vedrenneab, Rubén Vasquez-Medrano, Dorian Prato-Garcia, Bernardo A Frontana-Uribecl, Margarita Hernández-Esparza, Juan Manuel de Andrés, A ferrous oxalat mediated photo-Fenton system: Toward an increased biodegradability of Índigo dyed wastewaters, Journal of Hazadous Material, Vol 243, 2012 [25] 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 [26] Safarzadeh-Amiri, J R Bolton, and S R Cater, Ferrioxalat-mediated photodegradation of organic pollutants in contami-nated water, Water Research, vol 31, no, 1997 [27] V.K Gupta, I Ali, and V.K Saini, Removal of chlorophenols from wastewater using red mud: An aluminum industry waste, Environ Sci Technol 38, pp, 2004 [28] V.K Gupta, Suhas, I Ali, and V.K Saini, Removal of rhodamine B, fast green, and methylene blue from wastewater using red mud, an aluminum industry waste, Industrial Engineering Chemistry Research, 43(7), pp, 2004 Bài khóa luận, luận văn Huỳnh Thị Hà Duy, “ Nghiên cứu cứu chiết sắt từ bùn đỏ để xiwr lý nước thải dệt nhuộm hệ Fenton cải tiến Fe(III)-Oxalat/H2O2/Ánh sáng mặt trời” Nguyễn Thị Thu Hà, “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” Nguyễn Thị Kim Yến, “ Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy thuốc trừ sâu Diazinon tác nhân( Fenton UV), Fe2+/UV/ H2O2, Fe(III) Oxalat/ H2O2” Trần Phước Giang, ´Nghiên cứu trình đơng tụ oxy hóa nâng cao Fenton xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm Phong Phú Hòa Khánh” 61 ... tài: Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm hệ Fenton Fenton cải tiến Fe( III) - Oxalat/ H2O2/ ánh sáng mặt trời Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: - Nguyên liệu: Nước thải dệt nhuộm từ công ty cổ phần dệt. .. trình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton cổ điển .36 2.2.3 Khảo sát trình xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp Fenton cải tiến – hệ Fenton Fe3 + -oxalat/ H2O2/ Ánh sáng mặt. .. thải dệt nhuộm hệ Fenton Fenton cải tiến Fe( III) – Oxalat/ H 2O /Ánh sáng mặt trời? ?? với mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc xử lí nước thải dệt nhuộm nước ta Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu q trình