dC dt = k’C
3.3. Thử nghiệm một số ứng dụng của TN1-
Vật liệu nano TiO2 có rất nhiều ứng dụng như xử lý nước thải, khử mùi và làm sạch không khí, chống rêu mốc, tiêu diệt tế bào ung thư, chế tạo pin mặt trời,… Chúng tôi thử nghiệm ứng dụng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu trên 3 lĩnh vực: xử lý nước thải, diệt vi khuẩn và chống rêu mốc. Những thí nghiệm được tiến hành trên bộ xử lý là khay xi măng được phân tán đều TN1-3 trên bề mặt với mật độ 0,5261 mg/cm2.
3.3.1. Xử lý nước thải
Để đánh giá chất lượng nước thải người ta dựa trên nhiều thông số quan trọng như COD, BOD, chỉ tiêu E.Coli,… Trong đó một thông số quan trọng và thường dùng là COD. Chúng tôi tiến hành xử lý sơ bộ một số loại nước thải:
♦ Nước thải nhà máy bia Sài Gòn-Miền Trung, phường Trần Quang Diệu, thành phố Quy Nhơn.
♦ Lò giết mổ gia súc của ông Đặng Văn Chú ở tổ 2, khu vực 4, phường Đống Đa, thành phố Quy Nhơn.
Xác định COD trước và sau khi xử lý để đánh giá hiệu quả xử lý.
* Xây dựng đường chuẩn:
Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ 20-1000 mg O2 /l (Bảng 3.13).
Bảng 3.13. Dãy dung dịch chuẩn xác định COD
STT Lượng dung dịch chuẩn (ml) Lượng nước cất (ml) Nồng độ O2 (mg/l) 1 5 95 50 2 10 90 100 3 15 85 150 4 30 70 300 5 40 60 400 6 95 5 950
Tiến hành xác định COD của dãy dung dịch chuẩn trong bảng 3.13. Đem đo mật độ quang để xây dựng đường chuẩn.
Bảng 3.14. Kết quả xây dựng đường chuẩn COD
Nồng độ O2 (mg/l) 50 100 150 300 400 950
Mật độ quang (ABS) 0,035 0,046 0,064 0,213 0,229 0,508 Từ những giá trị đã xác định ở trên, xây dựng đồ thị và phương trình biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ COD và mật độ quang. Hình 3.28 biểu diễn phương trình đường chuẩn COD.
Nhận xét: Trong khoảng nồng độ COD từ 50-1000 mg/l phép đo mật độ
quang tuân theo định luật Lambert-Beer. Vì vậy trong các mẫu đo thực tế sau này, chúng tôi phải điều chỉnh về giá trị COD nằm trong khoảng nồng độ trên.
* Nước thải lò giết mổ gia súc: sau khi lấy về để lắng cặn, pha loãng 100 lần, xác định COD ban đầu (bảng 3.15).
Bảng 3.15. COD của nước thải lò giết mổ gia súc
Mẫu ban đầu Mật độ quang (ABS) COD (mg/l)
Lò giết mổ gia súc 0,256 497
Kết quả xác định COD ban đầu cho thấy mẫu nước thải lò giết mổ thuộc loại rất ô nhiễm, không thể thải trực tiếp ra môi trường được.
Sau khi xử lý, kết quả thực nghiệm thu được như trong bảng 3.16 và hình 3.29.
Bảng 3.16. Kết quả COD của nước thải lò giết mổ gia súc qua các thời gian xử lý
Thời gian (phút) Mật độ quang (ABS) COD (mg/l)
60 0,183 351
120 0,147 279
180 0,141 267
Hình 3.29. Đồ thị sự phụ thuộc của giá trị COD nước thải lò giết mổ gia súc theo thời gian xử lý
Các kết quả thu được từ đồ thị và bảng số liệu cho thấy giá trị COD của mẫu nước thải giảm dần theo thời gian. Lúc đầu giá trị COD giảm nhanh sau đó chậm dần. Nguyên nhân theo chúng tôi dự đoán là ở giai đoạn đầu các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ trong nước thải bị xử lý trước, càng về sau trong nước thải còn lại các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ do đó làm hiệu quả xử lý chậm dần.
Có thể thấy rằng chỉ sau 1 giờ qua bộ xử lý dưới ánh sáng mặt trời giá trị COD đã giảm từ 497 mg/l xuống 351 mg/l tức là đã xử lý nước thải rất ô nhiễm từ lò giết mổ về nước thải loại C (theo tiêu chuẩn nước thải công nghiệp-TCVN 5945:2005).
* Nước thải nhà máy bia: Lấy trực tiếp nước thải chưa qua xử lý, để lắng cặn 1 giờ, lọc để loại bỏ tạp chất lơ lửng, pha loãng 2 lần.
Xác định COD của mẫu ban đầu (bảng 3.17).
Bảng 3.17. COD của nước thải nhà máy bia
Mẫu ban đầu Mật độ quang (ABS) COD (mg/l)
Nước thải nhà máy
bia 0,116 217
Kết quả xác định COD ban đầu cho thấy mẫu nước thải này thuộc loại nước thải loại C. Do đó chúng tôi sẽ xử lý mẫu nước thải về các tiêu chuẩn cao hơn.
Mẫu ban đầu sau khi đưa vào bộ xử lý, đặt dưới ánh sáng mặt trời khoảng từ 10 giờ trở đi. Sau mỗi 60 phút lấy 2,5 ml mẫu vào xác định COD. Kết quả thực nghiệm thu được như ở bảng 3.18 và hình 3.30.
Bảng 3.18. Kết quả COD của nước thải nhà máy bia qua các thời gian xử lý
Thời gian (phút) Mật độ quang (ABS) COD (mg/l)
60 0,107 199
120 0,090 165
180 0,076 137
Hình 3.30. Đồ thị sự phụ thuộc của giá trị COD nước thải nhà máy bia theo thời gian xử lý
Kết quả cho thấy, sau 4 giờ trong bộ xử lý dưới ánh sáng mặt trời đã giảm lượng COD từ 217 mg/l xuống 85 mg/l, tức là đã xử lý nước thải nhà máy bia từ tiêu chuẩn nước thải loại C sang loại B (theo tiêu chuẩn nước thải công nghiệp- TCVN 5945:2005).
3.3.2. Chống rêu mốc
Để khảo sát khả năng chống mọc rêu của TN1-3, chuẩn bị 2 khay xi măng: - Một khay xi măng thường.
- Một khay xi măng được phân tán TN1-3 trên bề mặt với mật độ 0,5261 mg/cm2. Đặt 2 khay trong cùng điều kiện ẩm ướt, có ánh sáng mặt trời và theo dõi sự mọc rêu. Qua thời gian kết quả thu được như ở hình 3.31.
Trong cùng điều kiện thí nghiệm, khay xi măng thường có rong, rêu mọc xanh trong khi đó khay xi măng phủ TN1-3 thì không có hiện tượng gì. Kết quả trên chứng tỏ xi măng phủ bột TN1-3 có khả năng sát khuẩn, chống rêu mốc. Đây là một kết quả rất thú vị, trên cơ sở này hy vọng có thể mở rộng ứng dụng của TN1-3 trong chế tạo xi măng chống đóng rêu sử dụng cho những khu vực ẩm ướt hoặc thường xuyên tiếp xúc với nước.
Hình 3.31. Khay xi măng thường (có mọc rêu) và xi măng phủ bột TN1-3 (không mọc rêu)
3.3.3. Diệt vi khuẩn
Để khảo sát khả năng diệt vi khuẩn của TN1-3, chúng tôi tiến hành xử lí nước thải sinh hoạt tại Hồ sen - Đường Nguyễn Thái Học - Thành phố Quy nhơn.
Cho 20 ml dung dịch nước thải vào 3 khay thủy tinh cùng thể tích: - Một khay xi măng phủ TN1-3 trên bề mặt với mật độ 0,5261 mg/cm2. - Một khay xi măng thường.
Đặt 2 khay ngoài ánh sáng mặt trời trong 40 phút và tiến hành xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí và tổng số coliforms.
* Tổng số vi sinh vật hiếu khí:
Sau khi cấy mẫu và nuôi ủ trong điều kiện hiếu khí ở 300C trong 72 giờ. Chúng tôi thu được kết quả như hình hình 3.32.
* Tổng số coliforms:
Sau khi cấy mẫu và nuôi dưỡng trong môi trường lactose ở 37oC trong 30 giờ, chúng tôi thu được kết quả như hình 3.33.
(a) (b)
Hình 3.32. Tổng số vi sinh vật hiếu khí: (a) khay xi măng phủ bột TN1-3, (b) khay xi măng thường
Hình 3.33. Tổng số coliforms trong khay xi măng phủ bột TN1-3, khay xi măng thường
Tiến hành xác định số lượng vi khuẩn xuất hiện trên đĩa peptri, chúng tôi thu được kết quả ở bảng 3.19.
Bảng 3.19. Khả năng xử lí vi khuẩn hiếu khí và tổng số coliforms
Tổng vi khuẩn hiếu khí Tổng số Coliforms Số lượng % xử lí Số lượng % xử lí
Mẫu không TN1-3 284 0 4 0
Mẫu xi măng phủ bột
TN1-3 83 70,77 0 100
Mẫu xi măng phủ bột TN1-3 có khả năng diệt khuẩn rất tốt, sau thời gian 40 phút mẫu này có thể xử lí được 70,77% tổng lượng vi khuẩn hiếu khí và 100% tổng lượng coliforms. Kết quả này có ý nghĩa lớn trong việc xử lí nước thải, nơi có nhiều vi khuẩn gây hại đến sức khoẻ con người.