Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH TRONG PHA LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA FENTON MÃ SỐ: SV20 SKC006813 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH TRONG PHA LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA FENTON Mã số đề tài: SV2019-81 Thuộc nhóm ngành khoa học: Mơi trường TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH TRONG PHA LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA FENTON Mã số đề tài: SV2019-81 Thuộc nhóm ngành khoa học: Mơi trường SV thực hiện: Hoàng Thị Ngọc Mai Nguyễn Hồng Ngọc Linh Nữ Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 15150CL2 Khoa Đào tạo chất lượng cao Năm thứ: 3/Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ kỹ thuật môi trường Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thái Anh TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu, khảo sát xử lý nước thải thuốc nhuộm hoạt tính pha lỏng phương pháp điện hóa Fenton - SV thực hiện: Hồng Thị Ngọc Mai Nguyễn Hồng Ngọc Linh - Khoa: Đào tạo chất lượng cao - Người hướng dẫn: TS Nguyễn Thái Anh Mục tiêu đề tài: Xử lý nước thải, thuốc nhuộm hoạt tính áp dụng hệ điện hóa Fenton tìm điều kiện vận hành tối ưu chúng (bước sóng, pH, nồng độ hóa chất FeSO4, NaCl) Chứng minh ưu điểm phương pháp điện hóa Fenton Tính sáng tạo: Xử lý màu thuốc nhuộm hoạt tính pha lỏng với thời gian nhanh hiệu so với quy trình xử lý truyền thống Thử nghiệm mẫu nước thải dệt nhuộm thật Kết nghiên cứu: Khảo sát điều kiện vận hành tối ưu thuốc nhuộm Suncion Red, Suncion Blue, nước thải thật Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Chứng minh ưu điểm vượt trội phương pháp điện hóa Fenton xử lý nước thải dệt nhuộm Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) Ngày Xác nhận Trường (kí tên đóng dấu) MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG: MỞ ĐẦU Đề tài nghiên cứu Lý chọn đề tài Tính cấp thiết đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ngành dệt nhuộm 1.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm 1.3 Nước thải dệt nhuộm 1.4 Sơ lược thuốc nhuộm 1.5 Phân loại thuốc nhuộm 1.6 Tác hại nước thải dệt nhuộm CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA FENTON 2.1 Giới thiệu phương pháp Fenton 2.2 Cơ chế hoạt động Fenton 2.3 Điện hóa Fenton 2.4 Động học điện hóa Fenton 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình điện hóa Fenton: 2.5.1 pH 2.5.2 Lượng FeSO 2.5.3 Lượng NaCl 2.6 Các nghiên cứu nước CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Tóm tắt nội dung nghiên cứu 3.2 Dụng cụ, thiết bị hóa chất 23 3.2.1 Dụng cụ 23 3.2.2 Thiết bị 24 3.2.3 Hóa chất 24 3.3 Nghiên cứu hiệu xử lý điện hóa Fenton thuốc nhuộm hoạt tính pha lỏng 25 3.3.1 Xác định bước sóng tối ưu 25 3.3.2 Xác định đường chuẩn 25 3.3.3 Khảo sát pH tối ưu 26 3.3.4 Khảo sát lượng FeSO4 tối ưu 26 3.3.5 Khảo sát lượng NaCl tối ưu 27 3.4 Phương pháp quang phổ hồng ngoại FTIR 28 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ NHẬN XÉT 30 4.1 Thuốc nhuộm thương mại hoạt tính 30 4.1.1 Khảo sát bước sóng đường chuẩn 30 4.1.1.1 Thuốc nhuộm Suncion Red 30 4.1.1.2 Thuốc nhuộm Suncion Blue 31 4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý 32 4.1.2.1 Khảo sát pH tối ưu 32 4.1.2.2 Khảo sát lượng FeSO4 tối ưu 35 4.1.2.3 Khảo sát lượng NaCl 37 4.1.2.4 Khảo sát động học thuốc nhuộm Suncion Red Suncion Blue 39 4.2 Nước thải công ty TNHH Kim Thành Hưng 41 4.2.1 Khảo sát bước sóng 41 4.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý: 41 4.2.2.1 Khảo sát pH tối ưu 41 4.2.2.2 Khảo sát lượng FeSO4 tối ưu 43 Khảo sát với lượng NaCl cố định 4g/L 43 4.2.2.3 Khảo sát lượng NaCl tối ưu 45 4.3 Kết đo quang phổ chuyển đổi hồng ngoại FTIR 47 CHƯƠNG: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Những ưu nhược điểm chủ yếu thuốc nhuộm hoạt tính 11 Bảng 1.2 Đặc tính nước thải số nhà máy dệt nhuộm Việt Nam 13 Bảng 1.3 Nguồn phát sinh chất ô nhiễm nước thải dệt nhuộm .14 Bảng 4.1 Xây dựng đường chuẩn thuốc nhuộm Suncion Red: 30 Bảng 4.2 Xây dựng đường chuẩn thuốc nhuộm Suncion Blue 31 Bảng 4.3 Hiệu xử lý thuốc nhuộm SR SB khảo sát pH tối ưu 33 Bảng 4.4 Hiệu xử lý thuốc nhuộm SR SB khảo sát lượng FeSO4 tối ưu sau 20 phút 35 Bảng 4.5 Hiệu xử lý thuốc nhuộm SR SB khảo sát NaCl tối ưu sau 20 phút 37 Bảng 4.6 Kết tính tốn động học bậc thuốc nhuộm SR SB 39 Bảng 4.7 Tham số phương trình động học điều kiện nồng độ thuốc nhuộm ban đầu C0 ≈ 200 mg/l 40 Bảng 4.8 Kết ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý nước thải 41 Bảng 4.9 Kết ảnh hưởng lượng FeSO4 theo tỉ lệ với NaCl hiệu xử lý nước thải sau 20 phút 43 Bảng 4.10 Kết ảnh hưởng lượng NaCl đến hiệu xử lý nước thải sau 20 phút 45 Bảng 4.11 Kết giải phổ FTIR thuốc nhuộm trước sau xử lý điện hóa Fenton 48 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 3.1 Mơ hình xử lý điện hóa Fenton 25 Hình 4.1 Đường chuẩn thuốc nhuộm Suncion Red 30 Hình 4.2 Bước sóng thuốc nhuộm Suncion Red 31 Hình 4.3 Đường chuẩn thuốc nhuộm Suncion Blue 32 Hình 4.4 Bước sóng thuốc nhuộm Suncion Blue 32 Hình 4.5 Hiệu xử lý thuốc nhuộm SR, SB bị ảnh hưởng pH với C0 ≈ 200mg/L, 5g/L NaCl, 0.5g/L FeSO4 34 Hình 4.6 Hiệu xử lý thuốc nhuộm SB SR bị ảnh hưởng lượng FeSO4 với C0 ≈ 200mg/L, cố định NaCl 5g/L 36 Hình 4.7 Hiệu xử lý thuốc nhuộm SR SB bị ảnh hưởng lượng NaCl với C0 ≈ 200mg/L, FeSO4 cố định 38 Hình 4.8 Đồ thị động học bậc thuốc nhuộm SR, SB nồng độ C0 ≈ 200 mg/L 40 Hình 4.9 Bước sóng nước thải 41 Hình 4.10 Hiệu xử lý nước thải với lượng FeSO4 0.4g/L, NaCl 4g/L 42 Hình 4.11 Hiệu xử lý nước thải với pH = 4, lượng NaCl cố định 4g/L 44 Hình 4.12 Hiệu xử lý nước thải với pH = 4, lượng FeSO4 cố định 0.33g/L .46 Hình 4.13 Kết giải phổ FTIR thuốc nhuộm SR, SB trước sau xử lý điện hóa Fenton 48 DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT 4.2 Nước thải công ty TNHH Kim Thành Hưng 4.2.1 Khảo sát bước sóng 0.8 Abs 0.6 0.4 0.2 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Bước sóng nm Hình 4.9 Bước sóng nước thải Bước sóng λ = 551 nm 4.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý: 4.2.2.1 Khảo sát pH tối ưu COD ban đầu 768 – 832 mg/l Hiệu xử lý sau 20 phút thể qua bảng sau: Bảng 4.8 Kết ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý nước thải pH Hiệu xử lý màu (%) COD sau xử lý (mg/l) Hiệu xử lý COD (%) 98.00% 97.00% 96.00% 95.00% 94.00% 93.00% 92.00% 91.00% 90.00% 89.00% 2.5 3.5 pH HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD 0 % Hiệu xử lý COD (%) Hiệu xử lý màu (%) HIỆU QUẢ XỬ LÝ MÀU 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % dệt nhuộm, ta thấy pH pH tối ưu Khi pH 4, hiệu xử lý màu hiệu xử lý COD pH Khi pH thấp (pH < 2), nồng độ H + lớn, hiệu suất trình khử oxi để sản xuất H2O2 cho thấy nhỏ Nguyên nhân có cạnh tranh mạnh phản ứng khử H+ giải phóng H2 Khi pH cao 0 % 2.5 (pH > 4), nồng độ H+ không đủ để tạo H2O2 làm nồng độ Fe2+ giảm có chuyển hóa từ Fe2+ thành Fe3+ Ở pH khoảng từ đến hiệu xử lý màu đạt hiệu pH cao ổn Hìn h 4.10 Hiệ u xử lý nướ c thải với lượn g FeS O4 0.4g /L, NaC l 4g/L Theo 97.17%, 36.36% trình khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến pH nước thải định 42 4.2.2.2 Khảo sát lượng FeSO4 tối ưu Khảo sát với lượng NaCl cố định 4g/L Bảng 4.9 Kết ảnh hưởng lượng FeSO4 theo tỉ lệ với NaCl hiệu xử lý nước thải sau 20 phút 43 HIỆU QUẢ XỬ LÝ MÀU Hiệu xử lý màu (%) 100.00% 98.00% 96.00% 94.00% 92.00% 90.00% 88.00% 86.00% 2.4 1.7 1.5 1.3 1.2 1.09 0.92 0.86 0.8 0.92 0.86 0.8 Lượng FeSO4 (g) Hiệu xử lý COD (%) HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD 45.00% 40.00% 35.00% 30.00% 25.00% 20.00% 15.00% 10.00% 5.00% 0.00% 2.4 1.7 1.5 1.3 1.2 1.09 Lượng FeSO4 (g) Hình 4.11 Hiệu xử lý nước thải với pH = 4, lượng NaCl cố định 4g/L Theo trình khảo sát, ta thấy lượng FeSO4 tối ưu pH tối ưu (pH = 4) 1g tương ứng tỉ lệ 1:12 Hiệu xử lý màu hiệu xử lý COD 98.44%, 38.46% Các trường hợp có nồng độ sắt cao hiệu xử lý có chiều hướng giảm Nguyên nhân nồng độ Fe 2+ nhỏ lượng Fe 2+ dung dịch không đủ để phản ứng với H2O2 sinh Catot, gốc OH tạo Khi lượng Fe 2+ Fe Anot tạo Fe 3+ xảy ra, làm dư cặp oxi hóa Fe 3+ 2+ /Fe 2+ nhiều, q trình oxi hóa bị dư làm cho chu trình oxi hóa khử điện cực xảy liên tục làm giảm hiệu suất xử lý 44 4.2.2.3 Khảo sát lượng NaCl tối ưu Bảng 4.10 Kết ảnh hưởng lượng NaCl đến hiệu xử lý nước thải sau 20 phút Lượng NaCl (g) Hiệu xử lý màu (%) COD sau xử lý (mg/l) Hiệu xử lý COD (%) HIỆU QUẢ XỬ LÝ MÀU Hiệu xử lý màu (%) 99.20% 99.00% 98.80% 98.60% 98.40% 98.20% 98.00% 12 12.5 13 13.5 14 14.5 Lượng NaCl (g) 45 15 15.5 16 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD Hiệu xử lý COD (%) 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 Lượng NaCl (g) Hình 4.12 Hiệu xử lý nước thải với pH = 4, lượng FeSO4 cố định 0.33g/L Sau tiến hành thí nghiệm pH = 4, lượng FeSO tối ưu khảo sát phần trên, ta tiến hành khảo sát lượng NaCl tối ưu Trong trình khảo sát, thấy lượng NaCl 14g điều kiện khảo sát đạt tối ưu Hiệu xử lý màu hiệu xử lý COD cao 99.14%, 50% Khi lượng NaCl 14g, ta thấy hiệu suất xử lý cao với thời gian xử lý nhanh Tại đây, lượng H2O2 sinh vừa đủ cặp oxi hóa Fe 3+/Fe2+ điện li vừa đủ nên hạn chế việc ảnh hưởng hiệu tạo OH Nếu NaCl so với lượng tối ưu, làm ảnh hưởng đến cường độ dòng điện dung dịch gây ổn định dòng điện xử lý Nếu NaCl nhiều so với lượng tối ưu, trình xử lý tiếp tục diễn ra, lúc trình khơng cịn điện hóa Fenton mà trở thành keo tụ điện hóa Sau xử lý, nhận thấy lượng NaCl tăng hiệu xử lý tăng đến đạt điểm tối ưu 46 4.3 Kết đo quang phổ chuyển đổi hồng ngoại FTIR Hình 4.13 Kết giải phổ FTIR thuốc nhuộm SR, SB trước sau xử lý điện hóa Fenton 47 Bảng 4.11 Kết giải phổ FTIR thuốc nhuộm trước sau xử lý điện hóa Fenton Peak, cm-1 < 900 1047 1208 1542 1578 2924 2853 3422 Dựa vào bảng 4.11 thể kết sau xử lý phương pháp điện hóa Fenton gốc thuốc nhuộm mạch vòng bị phân hủy chuyển hóa thành nhóm chất có cấu trúc đơn giản 48 CHƯƠNG: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đề tài “Nghiên cứu, khảo sát xử lý nước thải thuốc nhuộm hoạt tính pha lỏng phương pháp điện hóa Fenton” sau q trình nghiên cứu, thực nghiệm nhìn chung hồn tất thí nghiệm để chứng minh khả khử màu phương pháp điện hóa Fenton nước thải thuốc nhuộm hoạt tính cao 90% Cụ thể việc thực đưa kết luận sau: - Đã khảo sát ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng pH, ảnh hưởng lượng FeSO4, lượng NaCl đến trình khử màu dệt nhuộm - + Thuốc nhuộm Suncion Red: pH = 3, 0.713 g/L FeSO4, 5.3 g/L NaCl + Thuốc nhuộm Suncion Blue: pH = 3.5, 0.5 g/L FeSO4, 5.67 g/L NaCl + Nước thải thật: pH = 4, 0.3 g/L FeSO4, 4.67 g/L NaCl Ảnh hưởng pH ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất khử màu hiệu xử lý COD Hiệu suất đạt cao khoảng pH = – giảm dần pH tăng lên - Từ kết giải phổ FTIR, chứng minh tính xác hiệu xử lý phương pháp điện hóa Fenton, làm phân hủy, chuyển hóa gốc thuốc nhuộm mạch vòng - Chứng minh ưu điểm vượt trội phương pháp này: + Chi phí thấp + Dễ vận hành + Chiếm diện tích nhỏ Thân thiện với môi trường Kiến nghị: + Cần tiến hành nghiên cứu chi tiết khoảng yếu tố lựa chọn hẹp để sai số thấp để đánh gía cách xác điều kiện tối ưu trình điện hóa Fenton Nâng cấp mơ hình để xử lý hiệu cao 49 Duy trì vả mở rộng, phát triển thêm đề tài đề tài mới, hỗ trợ kinh phí tăng thời gian giúp sinh viên có điều kiện thể khả thân đóng góp chút công sức vào giải vấn đề môi trường 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Naomi Campbell, 2012, Reactive Dyes Definition – Classification – Properties and Influencing Factors [2] R.B Chavan, 2011, Handbook of Textile and Industrial Dyeing Environmentally friendly dyes [3] Shanshan Chou, Yao-hui Huang, Shen-nan Lee, Gaw-Hao Huang, Chihpin Huang,1999, Xử lí nước thải chứa hexamine có độ mạnh cao fenton điện hóa; Tạp chí Wat Res Tập 33, Trang 751-759 [4] Nguyễn Đức Đạt, Đặng Hoàng Yến, Nguyễn Thị Kim Ngân, Đào Minh Trung, 2016, Xử lý màu nước thải dệt nhuộm fenton điện hóa với graphit [5] Nese Ertugay, Filiz Nuran Acar, 2017, Removal of COD and color from Direct Blue 71 azo dye wasterwater by fenton’s oxidation, Areabian Journal of Chemistry [6] Elodie Guivarch, Stephane Trevin, Claude Lahitte, Mehmet A Oturan, Degradation of azo dyes in water by Electro-Fenton process [7] Mas Rosemal H.Mas Haris and Kathiresan Sathasivam, 2009, The removal of methyl red from aqueous solutions using banana Pseudostem Fibers [8] Sujata Mani and Ram Naresh Bharagava, Environment and Health Hazards and Treatment Approaches, Sujata Mani and Ram Naresh Bharagava [9] Phạm Thị Minh, Nguyễn Thị Lê Hiền, Đinh Thị Mai Thanh, Xử lý Congpo đỏ phương pháp fenton điện hóa, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam – Hà Nội 10/2010 [10] Vũ Thị Bích Ngọc, Hồng Thị Hương Huế, Trịnh Lê Hùng, 2016, Xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp oxi hóa bậc cao [11] P.V Nidheesh, R Gandhimathi, 2012, Trends in electro-Fenton process for water and wastewater treatment [12] Smanonmani T.Santhi, T.Ssmitha, 2010, Removal of Methyl Orange from Solutions using Yam Leaf Fibers Chemical Engineering Research Bulletin 14 [13] Đặng Hoàng Yến, Nguyễn Thị Kim Ngân, Nguyễn Đức Đạt Đức, Nguyễn Văn Hữu, 2016, Nguyên cứu xử lý chất hữu nước thải dệt nhuộm cơng nghệ fenton điện hóa [14] Minghua Zhou, Qinghong Yu, Lecheng Lei, Geoff Barton, Electro – Fenton method for the removal of methyl red in an efficient electrochemical system [15] EVER-CLEAR ENIRONMENTAL ENG-CORP Electro Fenton Process ... BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH TRONG PHA LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA FENTON Mã số đề tài: SV2019-81 Thuộc... lý điện hóa Fenton 48 DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG: MỞ ĐẦU Đề tài nghiên cứu ? ?Nghiên cứu, khảo sát xử lý nước thải thuốc nhuộm hoạt tính pha lỏng phương pháp điện hóa Fenton. ”... đề tài ? ?Nghiên cứu, khảo sát xử lý nước thải thuốc nhuộm hoạt tính pha lỏng phương pháp điện hóa Fenton? ?? có khả đáp ứng yêu cầu hiệu cao, giá thành rẻ, chiếm điện tích nhỏ, dễ thực hiện, có tính
Ngày đăng: 29/12/2021, 05:44
Xem thêm:
