Bố trí các thí nghiệm để xác định thông số - Dụng cụ cần thiết:
Bình phản ứng là các bình thủy tinh hình trụ có dung tích 4,4lít , đường kính 15cm.
Tấm mang xúc tác là bê tông nhẹ, tấm xi măng sợi, gạch lát nền. Tất cả được cắt thành hình vuông kích thước 10cm2.
Mô hình trong buồng kín dùng bóng đèn chiếu sáng tia UV 40W. Máy so màu, máy đo pH, máy đo DO
- Hóa chất:
Dung dịch MB 5.10-6M Sơn FN2
HCl 2M NaOH 2M
- Chỉ tiêu theo dõi: Sự phân hủy MB thông qua sự giảm độ hấp thụ quang A của dung dịch chất màu.
- Quá trình xử lý:
Dung dịch ban đầu: MB 5.10-6M
Dung dịch sau xử lý: Tiến hành thí nghiệm xử lý MB liên tục trong nhiều giờ. Đo độ hấp phụ quang A của dung dịch MB ở bước sóng λ= 650nm tại nhiều thời điểm. Xây dựng phương trình toán học biểu diễn sự phân hủy MB theo thời gian.
Dự báo thời gian dung dịch xử lý đạt giá trị tới hạn đo của máy so màu là A= 0,01
Thí nghiệm 1: Xác định chất mang
Lựa chọn một số loại vật liệu làm chất mang là tấm xi măng dạng sợi, tấm bê tông nhẹ, gạch lát nền.
- Tiến hành phủ sơn xúc tác lên bề mặt các chất mang. Đánh giá cảm quan vật liệu làm chất mang tốt nhất.
- Tiến hành phủ xúc tác bằng hai cách khác nhau là quét thủ công bằng tay và sơn bằng máy. Đánh giá cảm quan cách phủ xúc tác tối ưu.
Chỉ tiêu đánh giá: Độ bám dính của sơn xúc tác FN2 trên vật liệu.
Thí nghiệm 2: Xác định độ dày lớp xúc tác
Phủ xúc tác: Sử dụng chất mang là 4 tấm bê tông nhẹ kích thước 10cm2, dày 1cm. Các tấm được phủ xúc tác FN2 với số lớp xúc tác khác nhau là 1 lớp, 2 lớp, 3 lớp, và 4 lớp.
Bố trí thí nghiệm: Sử dụng 4 bình phản ứng, tiến hành xử lý 2 lít dung dịch MB nồng độ 5.10-6M. Treo lần lượt các tấm phản ứng vào các bình. Sử dụng hệ thống sục khí 45W cho tất cả các bình phản ứng. Thí nghiệm tiến hành trong phòng kín, chiếu sáng 2 bóng đèn tia UV 40W.
Tiến hành lấy mẫu, đo độ hấp phụ quang A ở bước sóng λ= 650nm 45phút/lần.Thí nghiệm xử lý trong ngày, khoảng 6 -10 tiếng.
Lặp lại thí nghiệm trong 3 ngày liên tiếp.
Thí nghiệm 3: Xác định độ bền của chất xúc tác
Thí nghiệm nhằm kiểm tra tính ổn định của vật liệu khi đưa vào sử dụng. Bố trí thí nghiệm như thí nghiệm 2: Xử lý MB sử dụng tấm xúc tác là bê tông nhẹ phủ 2 lớp FN2, trong điều kiện sục khí, chiếu sáng 2 bóng UV.
Để xác định sự ổn định của vật liệu phản ứng, ta lặp lại thí nghiệm trên 14 ngày liên tiếp, mỗi ngày xử lý trong 6 tiếng.
Thí nghiệm 4: Xác định cường độ chiếu sáng tối ưu
Bố trí thí nghiệm trong điều kiện như thí nghiệm 3. Thay đổi số bóng chiếu sáng lần lượt từ 1 đến 4 bóng tia UV.
Với mỗi chế độ chiếu sáng, tiến hành lặp lại 3 lần, mỗi lần xử lý trong 6 tiếng.
Thí nghiệm 5: Xác định hiệu quả sục khí và tốc độ sục khí tối ưu
- Xác định hiệu quả sục khí.
Bố trí thí nghiệm như thí nghiệm 3. Xử lý MB trong điều kiện có sục khí và không sục khí. So sánh hiệu quả xử lý sau nhiều giờ.
Thí nghiệm lặp lại 3 lần, mỗi lần xử lý trong 6 tiếng. - Xác định tốc độ sục khí tối ưu.
Bố trí thí nghiệm như thí nghiệm 3. Tuy nhiên có thay đổi tốc độ sục của dung dịch bằng cách sử dụng cột áp nước điều chỉnh tốc độ sục. Cột áp nước càng cao thì tốc độ sục khí càng tăng. Thay đổi chiều cao cột áp nước so với chiều cao của các bình phản ứng để theo dõi hiệu quả xúc tác. Tỉ lệ chiều cao cột áp nước sử dụng với chiều cao dung dịch phản ứng lần lượt là 1:2; 2:2; 3:2.
Với mỗi giá trị chiều cao cột áp nước khác nhau, thí nghiệm được lặp lại 3 lần, mỗi lần xử lý trong 6 tiếng.
Thí nghiệm 6: Xác định giá trị pH dung dịch tối ưu
Sử dụng HCl 2M và NaOH 2M để điều chỉnh pH dung dịch trong các bình phản ứng đạt các giá trị pH lần lượt 6, 7, 8, 9, 10.
Bố trí thí nghiệm như trong thí nghiệm 3 với 5 bình phản ứng tương ứng với 5 giá trị pH như trên.
3.3.3. Sử dụng toán học thống kê để xử lý số liệu
- Số liệu sau khi được phân tích được xử lý thống kê toán học X = ± dx
dx = Kn.R (n<7) R = Xmax - Xmin
Kn là hằng số phụ thuộc n và α [Phụ lục 1].
3.3.4. Xử lý số liệu bằng phần mềm exel
Xây dựng, vẽ đồ thị minh họa và tìm hàm toán học từ bộ số liệu đo đạc từ phần mềm exel
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU