Xử lý nước thải dệt bằng oxy hóa

Nhận thấy tính cấp thiết của việc xử lý nƣớc thải ngành dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn xả thải với giá thành hợp lý nên phƣơng pháp oxy hóa bậc cao đƣợc áp dụng đây là giải pháp tốt để xử lý các loại nƣớc thải khó phân hủy sinh học, kết hợp với các chất oxy hóa để khử các chất thải hữu cơ, độ màu...Trong vài thập kỷ qua của các nhà nghiên cứu đã áp dụng các quá trình oxy hóa nâng cao (AOP) trong quá trình suy thoái và khoáng hóa nƣớc thải dệt nhuộm 17 đã đƣợc chứng minh qua nhiều công trình nghiên cứu với những ƣu điểm vƣợt trội nhƣ khả năng xử lý cao, quá trình xử lý đơn giản, vật liệu dễ kiếm rẻ tiền. Trên cơ sở đó, đề tài “ Nghiên cứu xử lý nƣớc thải dệt nhuộm bằng quá trình oxy hóa quang xúc tác hệ H2O2TiO2UV” đƣợc thực hiện để tìm ra phƣơng pháp xử lý nƣớc thải mới áp dụng trong xử lý nƣớc thải dệt nhuộm nói riêng 13 cũng nhƣ các loại nƣớc thải khác có đặc tính tƣơng tự.

BỘ CƠNG THƢƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự – Hạnh phúc THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CNSH - KTMT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG QUÁ TRÌNH OXY HĨA XÚC TÁC QUANG HỆ H2O2/TiO2/UV i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii CHƢƠNG 1:MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Ý nghĩa đề tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.4 Đối tƣợng 1.5 Phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan nƣớc thải dệt nhuộm 2.2 Đặc tính nguồn thải 2.2.1 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 2.2.2 Đặc tính nƣớc thải dệt nhuộm 2.2.3 Ảnh hƣởng nƣớc thải dệt nhuộm đến môi trƣờng [8] 2.2.4 Đặc tính nƣớc thải công ty dệt may đầu tƣ thƣơng mại Thành Cơng 10 2.3 Lý thuyết q trình 10 2.3.1 Định nghĩa q trình oxy hóa bậc cao 10 2.3.2 Tổng quan trình quang xúc tác bán dẫn 12 2.3.3 Phản ứng oxy hóa [7] 13 2.3.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến cơng nghệ oxy hóa bậc cao xúc tác quang [7] .14 2.3.5 Ảnh hƣởng chất tìm diệt gốc hydroxyl trình quang xúc tác bán dẫn [7] 15 2.3.6 Tổng quan hệ H2O2/UV/TiO2 [7] 16 2.3.7 Đặc điểm chất xúc tác TiO2 20 2.3.8 Đặc điểm hydrogen peroxit (H2O2) 23 2.4 Các nghiên cứu nƣớc 26 ii 2.4.1 Nghiên cứu nƣớc 26 2.4.2 Tài liệu nƣớc 28 CHƢƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 3.1 Nội dung nghiên cứu 32 3.2 Mơ tả chi tiết thí nghiệm 33 3.2.1 Xử lý sơ nƣớc thải 33 3.2.2 Phân tích pH, COD, độ màu nƣớc thải đầu vào 33 3.2.3 Chuẩn bị hóa chất 34 3.3 Xác định miền quy hoạch yếu tố ảnh hƣởng 35 3.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng H2O2 đến hiệu xử lý (thí nghiệm 1) 35 3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng TiO2 đến hiệu xử lý (thí nghiệm 2) .36 3.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý (thí nghiệm 3) 36 3.3.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý (thí nghiệm 4) 37 3.3.5Xác định điều kiện phản ứng tối ƣu pH, TiO2, H2O2 MODDE 5.038 3.4 Vật liệu nghiên cứu 38 3.4.1 Đặc tính H2O2 (30%) dùng nghiên cứu 39 3.4.2 Đặc điểm chất xúc tác TiO2 dùng nghiên cứu 40 3.4.1 Đèn UV - A 43 3.5 Các hóa chất sử dụng nghiên cứu 45 3.6 Các thiết bị sử dụng 45 3.6.1 Mơ hình nghiên cứu 45 3.6.2 Cân phân tích BBL31 BOECO 46 3.6.3 Máy đo pH PHS550 47 3.6.4 Máy đo quang phổ UV – VIS 48 3.6.5 Tủ sấy 50 3.7 Phƣơng pháp nghiên cứu 50 3.7.1 Phƣơng pháp tổng quan tài liệu 50 3.7.2 Các phƣơng pháp phân tích thực nghiệm 51 3.7.3 Phân tích nồng độ H2O2 52 3.8 Phƣơng pháp thống kê xử lý số liệu 53 3.9 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm 53 3.10 Phƣơng pháp mơ hình hóa 53 iii CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 54 4.1 Kết lập đƣờng chuẩn độ màu 54 4.2 Kết xác định nồng độ H2O2 55 4.3 Khảo sát miền quy hoạch 56 4.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng H2O2 đến hiệu xử lý COD độ màu 56 4.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng TiO2 đến hiệu xử lý COD độ màu 58 4.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý COD độ màu 60 4.3.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến hiệu xử lý COD 61 4.4 Thí nghiệm khảo sát điều kiện xử lý tối ƣu 62 4.4.1 Xác lập điều kiện phản ứng 62 4.4.2 Ma trận thực nghiệm kết thực nghiệm 65 4.4.3 Phân tích phƣơng sai ANOVA 68 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 5.1 Kết luận 86 5.2 Kiến nghị 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA NGHIỆM THỨC 90 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các công đoạn phát sinh nƣớc thải trình dệt nhuộm Bảng 2.2: Ảnh hƣởng nƣớc thải dệt nhuộm đến môi trƣờng nƣớc Bảng 2.3 :Thế oxy hóa tác nhân oxy hóa thƣờng gặp 11 Bảng 2.4: Các q trình oxi hóa nhờ tác nhân ánh sáng 12 Bảng 2.5 : Thời gian xảy phản ứng trình oxy hóa quang xúc tác TiO2 19 Bảng 2.6 : Một số tính chất vật lý tinh thể rutile anatase 22 Bảng 3.1: Thí nghệm khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng H2O2 đến hiệu xử lý 35 Bảng 3.2:Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng TiO2 đến hiệu xử lý 36 Bảng 3.3:Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng pH đến hiệu xử lý 36 Bảng 3.4:Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến hiệu xử lý 37 Bảng 3.5: Thông số đầu vào 38 Bảng 3.6: QCVN 13:2015/ BTNMT loại B nƣớc thải công nghiệp 39 Bảng 3.7: Thông số thành phần có H2O2 40 Bảng 3.8: Thơng số thành phần có TiO2 41 Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật đèn UV- A 44 Bảng 3.10: Các hóa chất sử dụng 45 Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật cân phân tích 47 Bảng 3.12: Thông số kỹ thuật máy đo pH 48 Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật máy đo quang phổ 49 Bảng 3.14: Thông số kỹ thuật tủ sấy 50 Bảng 3.15: Bảng thí nghiệm xác định đƣờng chuẩn độ màu 51 Bảng 4.1: Kết thí nghiệm xác định đƣờng chuẩn độ màu 54 Bảng 4.2: Kết xác định nồng độ H2O2 55 Bảng 4.3: Kết khảo sát ảnh hƣởng H2O2 đến hiệu xử lý COD độ màu .56 v Bảng 4.4: Kết khảo sát ảnh hƣởng TiO2 đến hiệu xử lý COD độ màu .58 Bảng 4.5: Kết khảo sát ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý COD độ màu 60 Bảng 4.6: Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến hiệu xử lý COD .61 Bảng 4.7: Xác lập kiện phản ứng 62 Bảng 4.8: Kết thí nghiệm theo kế hoạch thực nghiệm CCF 63 Bảng 4.9: Ma trận kế hoạch thí nghiệm H2O2/TiO2/UV 65 Bảng 4.10: Phân tích phƣơng sai ANOVA (theo COD) 68 Bảng 4.11:Các hệ số phƣơng trình hồi quy (theo COD) 69 Bảng 4.12: So sánh giá trị COD thực tế tính tốn theo phƣơng trình hồi quy .70 Bảng 4.13: Thơng số đầu điều kiện tối ƣu 85 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ dệt nhuộm Cty cổ phần Dệt may – Đầu tƣ – Thƣơng mại Thành Công Hình 2.2 : Giản đồ lƣợng orbitan liên kết TiO2 anatas 16 Hình 2.3 : Mơ hình chế q trình quang xúc tác chất bán dẫn TiO2 [7] 18 Hình 2.4: Cấu trúc tinh thể dạng thù hình TiO2 22 Hình 2.5: Khối bát diện TiO2 23 Hình 2.6: Cấu tạo phân tử H2O2 24 Hình 3.1: Sơ đồ nội dung thí nghiệm 32 Hình 3.2: Chai H2O2 500ml 39 Hình 3.3: Chai TiO2 500g 40 Hình 3.4: Các dạng thù hình anatas rutie 42 Hình 3.5: Thơng số kích thƣớc hạt TiO2 43 Hình 3.6: Đèn UV-A 43 Hình 3.7: Bƣớc sóng đèn UV - A 44 Hình 3.8: Bên ngồi mơ hình 45 Hình 3.9: Khi mơ hình hoạt động 46 Hình 3.10: Cân phân tích BBL31 BOECO 46 Hình 3.11: Máy đo pH PHS550 47 Hình 3.12: Máy đo quang phổ UV- VIS 48 Hình 3.13: Tủ sấy 50 Hình 4.1: Biểu đồ đƣờng chuẩn độ màu 54 Hình 4.2: Ảnh hƣởng H2O2 đến COD độ màu đầu 57 Hình 4.3: Ảnh hƣởng TiO2 đến COD độ màu đầu 59 Hình 4.4: Ảnh hƣởng pH đến COD độ màu đầu 61 Hình 4.5: Ảnh hƣởng thời gian đến COD đầu 62 Hình 4.6: Không gian thực nghiệm 64 Hình 4.7: Thống kê mơ tả kết thực nghiệm 67 Hình 4.8: Nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc xử lý 67 Hình 4.9: Nƣớc thải dệt nhuộm sau xử lý 68 Hình 4.10: Thể giá trị COD thực tế tính tốn theo phƣơng trình hồi quy 72 Hình 4.11: Đƣờng đồng mức COD theo TiO2 H2O2 pH = 2,5 72 Hình 4.12: Bề mặt đáp ứng COD theo TiO2 H2O2 pH = 2,5 .73 Hình 4.13: Đƣờng đồng mức COD theo TiO2 H2O2 pH = 74 v ii Hình 4.14: Bề mặt đáp ứng COD theo TiO2 H2O2 pH = 74 Hình 4.15: Đƣờng đồng mức COD theo TiO2 H2O2 pH = 3,5 75 Hình 4.16: Bề mặt đáp ứng COD theo TiO2 H2O2 pH = 3,5 75 Hình 4.17: Đƣờng đồng mức COD theo pH H2O2 TiO2 = 13,75 mM/L .76 Hình 4.18: Bề mặt đáp ứng COD theo pH H2O2 TiO2 = 13,75 mM/L 76 Hình 4.19: Đƣờng đồng mức COD theo pH H2O2 TiO2 = 16,25 mM/L .77 Hình 4.20: Bề mặt đáp ứng COD theo pH H2O2 TiO2 = 16,25 mM/L 77 Hình 4.21: Đƣờng đồng mức COD theo pH H2O2 TiO2 = 18,75 mM/L .78 Hình 4.22: Bề mặt đáp ứng COD theo pH H2O2 TiO2 = 18,75 mM/L 78 Hình 4.23: Đƣờng đồng mức COD theo pH TiO2 H2O2 = 8,1 mM/L 79 Hình 4.24: Bề mặt đáp ứng COD theo pH TiO2 H2O2 = 8,1 mM/L 79 Hình 4.25: Đƣờng đồng mức COD theo pH TiO2 H2O2 = 9,9 mM/L 80 Hình 4.26: Bề mặt đáp ứng COD theo pH TiO2 H2O2 = 9,9 mM/L 80 Hình 4.27: Đƣờng đồng mức COD theo pH TiO2 H2O2 = 11,7 mM/L .81 Hình 4.28: Bề mặt đáp ứng COD theo pH TiO2 H2O2 = 11,7 mM/L 81 Hình 4.29: Ảnh hƣởng nhân tố pH đến hiệu loại bỏ COD 82 Hình 4.30: Ảnh hƣởng nhân tố TiO2 đến hiệu loại bỏ COD 83 Hình 4.31: Ảnh hƣởng nhân tố H2O2 đến hiệu loại bỏ COD 84 Hình 4.32: Kết đầu điều kiện tối ƣu 85 vi ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AOP: Q trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Process) BOD: Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical oxygen Demand) BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng COD: Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) DO: Lƣợng oxy hòa toan nƣớc (Dessolved Oxygen) GDP: Tổng sản phẩm nội địa (Gross Domestic product) NXB : Nhà xuất QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SS: Chất rắn lơ lửng ( Solid solved) ix KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN ĐỨC ĐẠT ĐỨC CHƢƠNG 1:MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Xử lý nƣớc thải từ trình dệt nhuộm với nồng độ COD độ màu cao vấn đề nan giải Các phƣơng pháp truyền thống : học, hóa lý, sinh học chƣa thể giải triệt để đƣợc vấn đề Tính cấp thiết đề tài: Hiện nay, ngành công nghiệp may mặc dệt nhuộm đầu phát triển kinh tế, tạo việc làm cho công nhân, thúc đẩy GDP tăng Song với phát triển phát sinh chất thải trình sản xuất đặc biệt nƣớc thải ngành dệt nhuộm Nhắc đến nƣớc thải dệt nhuộm loại nƣớc thải có độ màu cao đặc tính ngành sản xuất, bên cạnh cịn có hàm lƣợng chất hữu cao, lƣợng COD, nhiệt độ, pH cao Cần phải đƣợc xử lý trƣớc thải nguồn tiếp nhận để tránh gây ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt ô nhiễm nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm Nhận thấy tính cấp thiết việc xử lý nƣớc thải ngành dệt nhuộm đạt tiêu chuẩn xả thải với giá thành hợp lý nên phƣơng pháp oxy hóa bậc cao đƣợc áp dụng giải pháp tốt để xử lý loại nƣớc thải khó phân hủy sinh học, kết hợp với chất oxy hóa để khử chất thải hữu cơ, độ màu Trong vài thập kỷ qua nhà nghiên cứu áp dụng q trình oxy hóa nâng cao (AOP) q trình suy thối khống hóa nƣớc thải dệt nhuộm [17] đƣợc chứng minh qua nhiều công trình nghiên cứu với ƣu điểm vƣợt trội nhƣ khả xử lý cao, trình xử lý đơn giản, vật liệu dễ kiếm rẻ tiền Trên sở đó, đề tài “ Nghiên cứu xử lý nƣớc thải dệt nhuộm q trình oxy hóa quang xúc tác hệ H2O2/TiO2/UV” đƣợc thực để tìm phƣơng pháp xử lý nƣớc thải áp dụng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm nói riêng [13] nhƣ loại nƣớc thải khác có đặc tính tƣơng tự 1.2 Mục tiêu Xác định giá trị điều kiện tối ƣu yếu tố: pH, H 2O2,TiO2, đến thí nghiệm quang xúc tác bán dẫn hệ H2O2/TiO2/UV 10 Dựa vào hình bề mặt đáp ứng theo giá trị COD với TiO = 16,25 mM/L có dạng hình chng ngƣợc, điều cho thấy miền quy hoạch xác định đƣợc điều kiện phản ứng tối ƣu pH = nồng độ H2O2 = 9,9 mM/L Hình 4.21: Đƣờng đồng mức COD theo pH H2O2 TiO2 = 18,75 mM/L Hình 4.22: Bề mặt đáp ứng COD theo pH H2O2 TiO2 = 18,75 mM/L Nhận xét: Dựa vào hình đƣờng đồng mức theo giá trị COD với TiO = 18,75 mM/L cho thấy COD đạt giá trị thấp 117 mg/L cao 184 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B Ở TiO2 = 18,75 mM/L vùng giá trị COD tối ƣu nằm khoảng pH từ 2,8 đến nồng độ H2O2 khoảng từ 9,9 mM/L đến 10,5 mM/L Dựa vào hình bề mặt đáp ứng theo giá trị COD với TiO = 18,75 mM/L có dạng hình chng ngƣợc, điều cho thấy miền quy hoạch xác định đƣợc điều kiện phản ứng tối ƣu pH nồng độ H2O2 Hình 4.23: Đƣờng đồng mức COD theo pH TiO2 H2O2 = 8,1 mM/L Hình 4.24: Bề mặt đáp ứng COD theo pH TiO2 H2O2 = 8,1 mM/L Nhận xét: Dựa vào hình đƣờng đồng mức theo giá trị COD với H2O2 = 8,1 mM/L cho thấy COD đạt giá trị thấp 118 mg/L cao 174 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B [1] Ở H2O2 = 8,1 mM/L vùng giá trị COD tối ƣu nằm khoảng pH từ 2,7 đến 3,1 nồng độ H2O2 khoảng từ 15 mM/L đến 17,5 mM/L Dựa vào hình bề mặt đáp ứng theo giá trị COD với H 2O2 = 8,1 mM/L có dạng hình chng ngƣợc, điều cho thấy miền quy hoạch xác định đƣợc điều kiện phản ứng tối ƣu pH nồng độ TiO2 Hình 4.25: Đƣờng đồng mức COD theo pH TiO2 H2O2 = 9,9 mM/L Hình 4.26: Bề mặt đáp ứng COD theo pH TiO2 H2O2 = 9,9 mM/L Nhận xét: Dựa vào hình đƣờng đồng mức theo giá trị COD với H2O2 = 9,9 mM/L cho thấy COD đạt giá trị thấp 99 mg/L đạt điều kiện tối ƣu yếu tố khảo sát giá trị COD đạt đến Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột A [1] cao 155 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B [1] Miền cực trị nằm gọn đồ thị chứng tỏ H2O2 = 9,9 mM/L loại bỏ COD cao Dựa vào hình bề mặt đáp ứng theo giá trị COD với H 2O2 = 9,9 mM/L có dạng hình chng ngƣợc, điều cho thấy miền quy hoạch xác định đƣợc điều kiện phản ứng tối ƣu pH = nồng độ TiO2 = 16,25 mM/L Hình 4.27: Đƣờng đồng mức COD theo pH TiO2 H2O2 = 11,7 mM/L Hình 4.28: Bề mặt đáp ứng COD theo pH TiO2 H2O2 = 11,7 mM/L Nhận xét: Dựa vào hình đƣờng đồng mức theo giá trị COD với H2O2 = 11,7 mM/L cho thấy COD đạt giá trị thấp 136 mg/L cao 183 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B [1] Ở H2O2 = 11,7 mM/L vùng giá trị COD tối ƣu nằm khoảng pH từ 2,6 đến 3,2 nồng độ H 2O2 khoảng từ 15 mM/L đến 18 mM/L Dựa vào hình bề mặt đáp ứng theo giá trị COD với H 2O2 = 11,7 mM/L có dạng hình chng ngƣợc, điều cho thấy miền quy hoạch xác định đƣợc điều kiện phản ứng tối ƣu pH nồng độ TiO2 140 130 Y, m 120 g/ 110 100 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 X1 Hình 4.29: Ảnh hƣởng nhân tố pH đến hiệu loại bỏ COD Dựa vào hình ảnh hƣởng nhân tố pH ta thấy giá trị COD đạt cực tiểu nằm khoảng pH 2,9 3,1 Ở pH = giá trị COD 112 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B [1] chứng tỏ pH = việc xử lý COD [13] Hình 4.30: Ảnh hƣởng nhân tố TiO2 đến hiệu loại bỏ COD Dựa vào hình ảnh hƣởng nhân tố TiO ta thấy giá trị COD đạt cực tiểu nằm khoảng TiO2 = 16 17 ( mM/L) Ở TiO = 16,25 mM/L giá trị COD 128 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B chứng tỏ TiO2 = 16,25 mM/L việc xử lý COD cao Nhƣng theo [14] hàm lƣợng TiO2 sử dụng 12,5 mM/L xử lý hiệu COD đạt 89% Vì nƣớc thải dệt nhuộm cơng ty Thành Cơng có hàm lƣợng chất hữu cao độ màu phức tạp cơng ty nhuộm theo đơn đặt hàng Hình 4.31: Ảnh hƣởng nhân tố H2O2 đến hiệu loại bỏ COD Dựa vào hình ảnh hƣởng nhân tố H 2O2 ta thấy giá trị COD đạt cực tiểu nằm khoảng H2O2 = 10 ( mM/L) Ở H 2O2 = 9,9 mM/L giá trị COD 128 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B [1] chứng tỏ H2O2 = 9,9 mM/L bé 15 mM/L theo [15] nghiên cứu hàm lƣợng tối ƣu H2O2 15 mM/L nâng lên 15 mM/L khả xử lý độ màu chất hữu khơng cịn tăng lên Đồ thị ảnh hƣởng nhân tố đến COD đầu cho thấy điều kiện phản ứng tối ƣu nhƣ sau: nồng độ TiO2 cận 16,25mMol, pH cận 3, nồng độ H2O2 cận 9,9 mMol Để xác định xác điều kiện tối ƣu, phần mềm Modde tiếp tục đƣợc sử dụng để tính tốn gần phƣơng trình hồi quy Kết thu đƣợc COD đầu 96mg/L Nồng độ H2O2 9,6 mMol thấp kết thí nghiệm (9,9mMol) khơng đáng kể Nồng độ TiO2 16,5mMol cao kết thí nghiệm (16,25mMol) không đáng kể pH 2.9 giá trị gần tƣơng tự nhƣ kết nghiên cứu (3,00) Từ kết này, thí nghiệm kiểm chứng đƣợc thực lần điều kiện nồng độ H2O2 9,6mMol; nồng độ TiO2 16,5mMol pH 2,9 Kết đạt đƣợc nhƣ sau: Bảng 4.13: Thông số đầu điều kiện tối ƣu STT Thông số Kết đo QCVN Trung Phƣơng sai 13:2015/BTNMT bình Cột A Đơn vị Lần Lần Lần COD mg/l 96 96 96 96 100 COD đầu 96 mg/l Điều cho thấy giá trị tính tốn mơ hình phù hợp Lần Lần Lần Hình 4.32: Kết đầu điều kiện tối ƣu CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Q trình oxy hóa quang xúc tác hệ H2O2/TiO2/UV khả loại bỏ đƣợc COD cao mà không cần hỗ trợ thêm xử sơ khác nhƣ keo tụ COD nƣớc thải dệt nhuộm sau xử lý đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B Áp dụng q trình oxy hóa quang xúc tác hệ H2O2/TiO2/UV vào xử lý nƣớc thải dệt nhuộm xác định đƣợc nồng độ tối ƣu TiO2 16,25 mM, nồng độ tối ƣu H2O2 9,9 mM, pH tối ƣu thời gian phản ứng 180 phút Kết chạy mode 5.0 cho thấy: Độ tin cậy mơ hình R 2: 0.939, độ tƣơng thích mơ hình Q2 0,892 cho thấy mơ hình tƣơng thích với kết thực nghiệm có độ tin cậy cao Độ tin cậy hiệu chỉnh R Adj =0,922 tƣơng đƣơng với R2 cho thấy yếu tố khảo sát giải thích phần lớn kết thí nghiệm Kết xác định phƣơng trình hồi quy: Y=100,147 + 6,57127X1 – 3,19473X2 + 6,77905X3 + 16,3476X1X1 + 14,2627X2X2 + 14,14X3X3 + 4,35072X1X2 với độ tinh cậy cao 90% cho thấy mô hình phù hợp với thực tế Khi khảo sát lại điều kiện tối ƣu điều kiện tối ƣu đƣợc thực lần điều kiện nồng độ H2O2 10,26mMol; nồng độ TiO2 16,75mMol pH 3,1 Kết đạt đƣợc COD 96 mg/L đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột A 5.2 Kiến nghị Chƣa nghiên cứu đƣợc độ màu yếu tố khách quan, đề nghị cần nghiên cứu thêm độ màu để so sánh với phƣơng pháp xử lý nƣớc thải khác Xử lý nƣớc thải dệt nhuộm phƣơng pháp oxy hóa bậc cao cơng nghệ đƣợc sử dụng nhà máy xử lý nƣớc thải Vì nên khuyến khích áp dụng phƣơng pháp Cần tiến hành thực nghiệm quy mơ lớn để kết mang tính xác Cần có nghiên cứu khác để q trình xử lý diễn pH cao nhằm giảm chi phí vận hành Các yếu tố: SO42-, Clo, HCO3-, NO3-, độ kiềm ảnh hƣởng đến trình tạo gốc OH* nên cần phải khảo sát yếu tố để tìm cách kiểm sốt Cần khảo sát hiệu xử lý nƣớc thải hệ H 2O2/TiO2/UV cuờng độ sáng lớn nên khảo sát thêm hiệu xử lý nƣớc thải hệ H 2O2/TiO2/ASMT để so sánh hiệu xử lý Đề nghị khảo sát COD mức cao để để so sánh với kết vừa nghiên cứu đƣợc Vì thời gian thí nghiệm q ngắn nên nhóm khảo sát yếu tố cần khảo sát thêm yếu tố lại hiệu xử lý đạt tốt Việc tính tốn chi phí vận hành (chi phí hóa chất điều chỉnh pH, điện năng…) chƣa thể thực xác điều kiện phịng thí nghiệm Trong q trình oxy hóa quang xúc tác hệ H2O2/TiO2/UV khảo sát khoảng pH từ 2,5 đến 3,5 sau xử lý chƣa có kiểm sốt pH nước thải đầu đạt Quy chuẩn Việt Nam 13:2015/BTNMT cột B TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ TNMT (2015), QCVN 13:2015/BTNMT, Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng [2] Đào Sỹ Đức (2009), Xử l nước thải giấy phản ứng Fenton, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [3] Hoàng Ngọc Chiến (2012), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu xúc tác quang hóa n sở TiO2 ứng dụng cho sử lý số hợp chất hữu độc hạ on nước, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [4] Nguyễn Ngọc Lân (2011), Xử l nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm q trình Peroxone, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [5] Nguyễn Tiến Thảo (2009), Nghiên cứu hoạt tính xúc tác TiO2/SiO2 phản ứng oxi hóa Strigen, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [6] Nguyễn Văn Phƣớc (2010), Nghiên cứu xử l nước thải cồn bằn p ươn p áp quang hóa ozon, NXB Khoa Học Kỹ thuật [7] Trần Mạnh Trí cs (2005), Các q trình oxy hóa nâng cao xử l nước nước thải, NXB Khoa Học Kỹ thuật [8] Trần Văn Nhân cs (2009), Giáo trình công nghệ xử l nước thải, NXB Khoa Học Kỹ thuật [9] Vũ Thị Kim Thanh (2012), nghiên cứu hoạt tính tổ hợp quang xúc tác biến tính từ TiO2 Methomyl thuốc trừ sâu, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [10] Antonia Sandoval González cs (2008), "Study of the sonophotocatalytic degradation of basic blue industrial textile dye over slurry titanium dioxide and influencing factors", pp 1038 – 1042 [11] Hoffmann cs.(1995), "Environmental application of semiconductor photocatalysis", pp 69-96 [12] Igor T Peternel cs (2007), "Comparative study of UV/TiO 2, UV/ZnO and photo-Fenton processes for the organic reative dye degradation in aqueous solution", pp 477 – 484 [13] J.C Garcia cs (2007), ""Comparative study of the degradation of real textile effluents by photocatalytic reactions involving UV/TiO 2/H2O2 UV/Fe2+/H2O2 systems", Journal of Hazardous Materials, pp 105-110 and [14] Leonor cs (2016), "Photocatalytic oxidation of Reactive Black with UV- A LEDs", "Journal of Environmental Chemical Engineering", pp 109-114 [15] M Muruganandham cs (2006), "TiO2–UV photocatalytic oxidation of Reactive Yellow 14: Effect of operational parameters", pp 78-86 [16] M.A Barakat cs.(2005), "Hydrogen peroxide-assisted photocatalytic oxidation ofphenolic compounds", Applied Catalysis B: Environmental, pp 99104 [17] M.K Sahoo cs (2011), "Degradation and mineralization of Calcon using UV365/H2O2 technique: Influence of pH", pp 266-272 [18] Rosario Lopez Cisneros cs (2002), "Photodegradation of an azo dye of the textile industry", pp 393–399 [19] Y M Montaser Y cs.(2007), "Enhancement of decolorization rate and COD removal from dyes containing wastewater by the addition of hydrogen peroxide under solar photocatalytic oxidation", pp 74-84 [20] Zhou cs.(2002), "Advanced technologies in water and wastewater treatment", J Environ.Eng sci, pp 247-264 MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA NGHIỆM THỨC ... AOP: Q trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Process) BOD: Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical oxygen Demand) BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng COD: Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)... cơ…từ tác nhân oxy hóa thơng thƣờng nhƣ hydrogen peroxit, ozone, nâng cao khả oxy hóa chúng phản ứng hóa học khác để tạo gốc hydroxyl, trình đƣợc gọi q trình oxy hóa bậc cao Các q trình oxy hóa bậc... để so sánh khả oxy hóa mạnh hay yếu chúng Bảng 2.3 :Thế oxy hóa tác nhân oxy hóa thƣờng gặp [20] Tác nhân oxy hóa Thế oxy hóa Gốc hydroxyl 2.80 Ozone 2.07 Hydrogen peroxit 1.78 Permanganat 1.68