Nghiên cứu hệ xúc tác hoạt hóa chứa oxy xử lý chất màu trong nước thải dệt nhuộm

Hiện trạng môi trường Việt Nam và vấn đề nước thai ngành dệt nhuộm

Theo nghiên cứu, trong nước thải dét nhuộm có cả những chất dé phân giải như bột sắn (dùng hồ sợi đọc) và những chất khó phân giải vi sinh như polyvinyl acetate, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính và các chất dùng tây trắng vải. Trong quy hoạch phát triển ngành công nghiệp dệt may Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 của Bộ Công thương đã nêu các chỉ tiêu như.

Các mục tiêu cu thé của nganh dét may đến năm 2030 [4]

Đề đạt được chỉ tiêu trên, Bộ Công thương cũng đưa ra các giải pháp bảo vé môi trường đối với các ngành dệt may [4]: Xây dựng và thực hiện lộ trình đổi mới công nghệ theo hướng sản xuất thân thiện với môi trường, sản xuất sạch hơn, sử dụng hợp lý, tiết kiệm và đạt hiệu quả cao các hóa chất, chất phụ trợ, thuốc nhuộm, hơi, điện, nước. Tăng cường năng lực nghiên cứu khoa học công nghệ về môi trường dé đáp ứng các yêu cầu về môi trường và rào cản kỹ thuật trong hội nhập kinh tế quốc tế.

Chat lượng nước thải cua một số công ty dệt nhuộm [19]

• Độc tính của các loại thuốc nhuộm

Nếu thuốc nhuộm sử dụng là thuốc nhuộm hoạt tinh thì nhóm mang màu trong cấu trúc phân tử thuộc nhóm azo, là nhóm mang màu hữu cơ khó phân hủy sinh học, dẫn đến hiệu quả phân hủy thuốc nhuộm trong các hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm hiện nay rất thấp [33]. (như thuốc nhuộm Benzidin, 4-amino-azo-benzene). Các nhà sản xuất Châu Âu đã cho ngừng sản xuất các loại thuốc nhuộm này nhưng trên thực tế chúng vẫn được tìm thấy trên thị trường do giá thành rẻ và hiệu quả nhuộm màu cao. Với mức độ độc hại của thuốc nhuộm như trên thì việc phân hủy triệt dé các loại thuốc trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là rất cần thiết trong các hệ thống xử lý. nước thải dệt nhuộm. Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm. Các phương pháp xử lý truyền thống. Phương pháp keo tụ. Keo tụ hóa học được ứng dụng trong xử lý nước chủ yếu nhăm loại bỏ các. chất lơ lửng trong nước. Khi thêm các chất keo tụ, điện tích của các hạt keo và các chất lơ lửng sẽ được trung hòa. Các chất keo tụ sẽ chuyên các chất ban ở dạng keo thành trạng thái tập hợp, tạo điều kiện để các chất lơ lửng dính kết với nhau thành bông cặn to hơn có thê lắng xuống và tách ra khỏi nước. Chloride, PAC).

Hiệu quả khử màu của nước thai dệt nhuộm bằng các chất keo tu

MnO, được gọi chung là quá trình catazon (O3/Cat). Trong các hệ này, sự phân. huỷ của ozone dé tạo ra gốc hydroxyl cũng sé dé dàng khi có bức xạ tử ngoại UV. Theo kết quả của một số nghiên cứu thì trong nhiều trường hợp phương pháp ozone truyền thống không thé oxi hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ thành CO;. Trong những trường hợp như vậy với sự trợ giúp của tia UV, các chất ô nhiễm có thê bị phân hủy hoản toàn. Ozone kết hợp với chiếu tử ngoại là quá trình được sử dụng từ những năm 1970s. Quá trình gồm hai giai đoạn: Đầu tiên, ozone bị quang phân bởi. Sau đó, gốc hydroxyl có thé tiếp tục được tao ra do phan ứng phân hủy. ! em), Do đó, quá trình phân hủy quang ozone không hạn chế như quá trình quang phân H;O; khi sử dụng đèn UV thủy ngân thấp áp với bước sóng 254 nm. Modenes và cộng sự đã sử dụng phương pháp quang Fenton (với. ánh sáng mặt trời và ánh sáng nhân tạo) dé xử lý nước thải thực. Dưới các điều kiện tối ưu hiệu quả tách màu đạt khoảng 99% va COD đạt khoảng hon 80%. Sanja Papic cũng nghiên cứu xử lý độ màu và khoáng hóa một số loại thuốc nhuộm hoạt tính bang các phương pháp Fenton đồng thé, Fenton dị thé và phương pháp UV/Fenton. Khi so sánh với phương pháp ozone thì phương pháp Fenton rẻ hơn và. cho hiệu quả xử lý COD và độ màu khá cao. Nhược điểm của phương pháp này. là sinh lượng bùn thải lớn từ quá trình keo tụ của chất phản ứng với thuốc. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam. Trong nước, các quá trình oxi hóa nâng cao cũng đã được nghiên cứu dé xử lý các loại hợp chất hữu cơ bền vững. Hai quá trình được thử nghiệm nhiều. là quang hóa xúc tác và Fenton. Xúc tác được tập trung nghiên cứu cho quá. trình quang hóa xúc tác là TiO; nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng UV mạnh của hợp chất này. Các nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của điều kiện chế tạo xúc tác cũng như điều kiện phản ứng đến hiệu quả xử lý màu. Nhóm của tác giả. Nguyễn Thị Tuyết Mai đã khảo sát hoạt tinh TiO tổng hợp bằng phương pháp sol-gel và thủy nhiệt để khử màu Methylene Blue. Tác giả Trần Thị Thương Huyền và cộng sự đỏnh giỏ khả năng khử mau Rhodamine B va Rose Bengal của TiOằ. Nhằm nâng cao tiếp xúc, một số nhóm nghiên cứu gắn TiO, lên chat mang xóp. Tác giả Hoang Ngọc Chiến sử dụng phương pháp thủy nhiệt dé đưa TiO lên nền SiOằ, Si— C và MCM- 41. Tác giả Hà Văn Giang đưa T1O; lên trên bề mặt vật liệu mao quản trung. bình SBA-15 và khảo sát khả năng xử lý kháng sinh Norfloxacin. Hiệu quả xử. Tuy có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt nhưng TiO; chỉ hoạt động với ánh sáng tử ngoại, mặt khác khả năng tái tô hợp điện tích và lỗ. trông còn lớn nên hiệu xử lý chât thải vân chưa được tôi ưu. Đê khăc phục các. van dé này, một số nghiên cứu đã biến tinh TiO nhằm giảm khoảng cách vùng cắm cũng như giảm khả năng tỏi tổ hợp. Hiệu quả được tăng cường rừ rệt khi thêm các chất pha tạp là Fe và C trong nghiên cứu của tác giả Vũ Thị Kim Thanh [18], pha tạp C, N, S trong luận án Tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Lan [12], hay trong vật liệu tổ hop dạng ống nano CeO; — TiO) của tác giả Lê Thị Thanh Tuyền [21].

9, nhiệt độ hoạt động và độ đặc của bột có ảnh hưởng ít nhất đến độ bền của

So sánh hiệu quả xử lý của Ozone và PAA thấy xử lý bằng ozone được coi là phức tạp về mặt kỹ thuật; nó đòi hỏi chi phí đầu tư cao; và sự giải phóng khí ozone cần phải được kiểm soát [115]. Nhóm tác giả Hey và cộng sự [62] đã nghiên cứu loại bỏ các thành phần dược phẩm dang anion (như diclofenac, ibuprofen, axit clofibric, naproxen,. gemfibrozil và axit mefenamic) khỏi nước thải đô thị bang Peracetic Acid.

Hóa chất, thiết bị 1. Hóa chất

• Đánh giá khả năng xử lý chất màu của PAA

Nhằm có được thông tin dé lựa chọn điều kiện nghiên cứu cũng như ứng dụng, nghiên cứu này đánh giá biến thiên nồng độ PAA theo thời gian tại các giá trị pH= 4, 5, 6, 7, 8 (pH được điều chỉnh băng dung dịch NaOH) ở nhiệt độ phòng. - Khi gần đạt tới điểm tương đương (dung dịch có màu vàng rơm) thì nhỏ 2-3 giọt hỗ tinh bột vào hỗn hợp phan ứng thi thay dung dịch chuyên mau xanh tím, khi dung dịch chuyển sang không màu thì dừng chuẩn độ, ghi lại thê.

I: cường độ ánh sáng trước và sau khi di qua cuvet chứa chất phân tích c: hệ số hấp thụ, L.mol em!

Thí nghiệm được tiến hành trong bình phan ứng 1 L theo mẻ, mẫu được lay theo thời gian dé quét phổ UV — Vis.

KET QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Điều này cũng chứng tỏ sự hình thành CH;COOOH; tín hiệu của OH trong acid và peracid chồng chập với nhau tạo ra pick tù hơn. Tuy nhiên, sự ton tại của H;O; (có tính oxi hóa) trong dung dịch có thé phan ứng với T làm sai lệch kết quả phân tích PAA.

Ảnh hưởng của HO đến qui trình phân tích PAA

Sự hình thành PAA còn được xác định thông qua phép chuẩn độ như được trình bày trong các phan tiếp theo. Trong nghiên cứu này, nồng độ PAA được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iodine thiosulfate.

Thể tích Na›S2O; 0,1N dùng dé chuẩn độ 12,5 mL dung dịch PAA

Với các điều kiện phản ứng như trong nghiên cứu này, nồng độ PAA hình thành đều đạt đến giá trị cân bằng khoảng 2,6M. Trong biéu thức nay, nồng độ CH;COOH và HạO; tai thời điểm cân bằng được tính bằng cách lấy nồng độ ban đầu trừ nồng độ mất đi do phản ứng (hay chính là nồng độ sản phẩm hình thành), nồng độ HO được tinh từ nồng độ nước ban đầu trong dung dịch HạO; và nước sinh ra.

Nong độ cân bằng của các chất và kết quả tính Key

Các tác giả đề xuất rang anion peracetic đóng vai trò là tác nhân nucleophile tan công vào nhóm carbon carbonyl của phân tử PAA khác chưa phân ly như được minh họa trên hình 3.10. Một số nghiên cứu khác về sự phân hủy tự phát của các peracid khác cho thấy tốc độ biến mat của tổng số peracid (RCOOH) là bậc nhất đối với nồng độ cua anion peracid (ROO-), va tốc độ phân hủy đạt cực đại khi pH là băng pK, của peracid [97,119]. Do đó, anion peracid là một sốc quan trọng gây ra sự phân hủy tự phát. Như vậy, theo cơ chế phân hủy này, khi pH tăng đến pK,, nồng độ dang anion tăng dẫn đến tốc độ phản ứng tăng. Các kết quả nghiên cứu sự phân hủy PAA ở các giá trị pH khác nhau trong. nghiên cứu này đã phản ánh đúng xu hướng trên. theo hướng thủy phân và động học phân hủy tuân theo quy luật bậc một theo. PAA, tuy nhiên tốc độ phản ứng xảy ra rất chậm. Các kết quả thu được trong nghiên cứu nay cho thay ở pH thấp hon 6, tốc độ phân hủy nhỏ. Ngoài theo dừi phõn hủy PAA thụng qua chuõn độ nồng độ PAA, sự phân hủy PAA ở pH = 7 cũng được xác minh bằng cộng hưởng từ hạt nhân !H NMR thông qua khảo sát biến thiên diện tích pick đặc trưng cho PAA theo thời. Thời gian, phút. Sự phân huy PAA ở pH = 7 xác định bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân 'H NMR. Có thể thấy răng, biến thiên nồng độ PAA thu được bằng hai phương pháp khảo sát là tương đương nhau. Kết quả này cho thấy tiềm năng ứng. dụng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân trong việc nghiên cứu động học của PAA. Khả năng khử màu của HO;. Như đã dé cập trong phần điều chế, dung dịch PAA vẫn tồn tai một lượng H;O; ở trạng thái cân bằng. Dé khang định hiệu quả xử lý màu là do. PAA, các thí nghiệm đánh giá hoạt tính khử mau của HO; được thực hiện. Diễn biến nồng độ màu theo thời gian trong phan ứng với HO) được trình bày ở bảng 3.5 và các hình từ 3.12 đến.

Bién thién nong độ RB19 trong phản ứng với hệ HạO; + Co**

• Anh hưởng nồng độ xúc tác Co?!
• Ảnh hưởng của nồng độ PAA

Các kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến khả năng khử màu của 3 chất cho thay: động học đều tuân theo quy luật bậc 1 đối với chất màu; xu hướng ảnh hưởng pH đến tốc độ phản ứng giống nhau (phản ứng xảy ra nhanh hơn ở pH cao, và giá trị hằng số tốc độ &” phụ thuộc tuyến tính vào pH trong khoảng 4+7). Như vậy có thé kết luận quy luật tăng hoạt tính của PAA theo pH không phụ thuộc vào cấu trúc chất màu mà phụ thuộc vào giá trị pH dung dịch phản ứng (hay điều kiện sinh ra gốc tự do). Van dé này sẽ được trao đổi ở phan thảo luận cơ chế sinh ra gốc phản ứng. s1) của phản ứng giữa PAA.

Bước sóng hấp phụ cực đại do chuyển electron x > * của một số hợp chất

Do đó, nhiều nghiên cứu đã sử dụng khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng này đề đánh giá các hợp chất hữu cơ (như các hợp chất humic, fulvic) trong nước tự nhiên [93, 113]. Giá trị này chuyên dịch về bước sóng dai khi gia tăng mức độ liên hợp của các liên kết, như minh họa trên bảng 3.17.

Dinh hấp thụ cực đại của các chất màu trong vùng UV

Đối với RO122, độ giảm độ hap thụ quang vùng UV chậm hơn nhiều so với vùng Vis, hiện tượng này có thê được giải thích là do RO122 chứa nhiều vòng thơm nên tốc độ phá hủy cấu trúc sẽ bị chậm hơn nhiều so với nhóm mang mau. Đề nhận định thêm hiệu quả xử lý MB của Peracetic Acid (PAA), chúng tôi tiến hành phân tích sản pham sau khi xử lý nhờ phương pháp HPLC kết nối với phân tích phổ UV Vis trên thiết bi HPLC đầu dò PDA Shimadzu - Cột pha.

Các diéu kiện thí nghiệm khứ mau nước thai thực

Luận án này đã nghiên cứu sự hình thành và phân hủy Peracetic Acid (PAA) trong môi trường nước cũng như đánh giá khả năng xử lý màu của tác. Các kết quả thu được cho thấy:. Đối với sự hình thành và phân hủy PAA:. PAA hình thành đạt nồng độ cân bằng lớn nhất là 2,61 M khi tỉ lệ thé. Mô hình động học sự hình thành PAA được xác định với bậc phản ứng. của HạO; và xúc tác đều bang 1. trung bình). Decolorizing Reactive Orange 122 (ROI22) by Peracetic Acid in the Presence of Metal Ions and UV Light”, VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol.

Duong chuẩn sự phụ thuộc cường độ hấp thụ cực đại tại bước sóng 664 nm vào nồng độ MB

Duong chuan su phụ thuộc mật độ quang tai bước sóng 292 nm vào nông độ MB. Duong chuẩn sự phụ thuộc mật độ quang tại bước sóng 255 nm vào nồng độ RB19.

Duong chuẩn sự phụ thuộc mật độ quang tại bước sóng 285 nm vào nông độ RO122

Biến thiên nồng độ chất màu MB theo thời gian trong các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ PAA. Biến thiên nồng độ chất màu MB theo thời gian trong các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ PAA.

Hang số tốc độ k' ứng với các giá trị pH (chất màu MB)

Sự phụ thuộc nồng độ MB vào thời gian (t) ứng với các nồng độ Co?.