Thí nghiệm C5: Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ bằng keo tụ và pha loãng (mẫu nước thải M2) được tiến hành với sự thay đổi pH từ 2 ÷ 6. Trong khi cố định
các điều kiện khác COD= 480 mg/l; độ màu = 1649 Pt-Co; [H2O2] = 0,05M được
lựa chọn ở thí nghiệm A5, [Fe2+)]= 600 mg/l được lựa chọn ở thí nghiệm B5, thời
gian phản ứng 30 phút. Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của pH phản ứng đến COD, độ màu sau xử lý được thể hiện trên bảng 4.11 và hình 4.14.
Bảng 4.11. Ảnh hưởng của pH phản ứngđến COD và độ màu sau xử lý
Stt pH phản ứng CODvào mg/l CODra mg/l ηCOD % Độ màuvào Pt-Co Độ màura Pt-Co ηĐộ màu % 1 2 112 76,67 259 84,29 2 3 97 79,79 109 93,42 3 4 118 75,34 288 82,53 4 5 125 73,96 377 77,14 5 6 480 155 67,71 1649 587 64,41
Hình 4.14. Ảnh hưởng của pH phản ứng đến COD và độ màu sau xử lý
Trong phản ứng Fenton độ pH có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phản ứng và
hiệu quả phân huỷ các hợp chất hữu cơ. Điều này được giải thích là do trong môi
trường axit (pH thấp) sự khử Fe3+ về Fe2+ do H2O2 theo phản ứng:
Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + H+ + HO2* (2) k2 = < 3.10-3(L/mol.s)
Phản ứng này xảy ra dễ dàng, tạo thuận lợi cho quá trình tạo gốc hydroxyl tự
do *OH theo phản ứng:
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH* + OH- (1) k1 = 76(L/mol.s)
Mặt khác ở môi trường pH cao quá trình kết tủa Fe3+ thành Fe(OH)3 xẩy ra
nhanh hơn quá trình khử của phản ứng (2) làm giảm nguồn tạo ra Fe2+, dẫn đến hạn
chế tốc độ phản ứng sinh ra gốc hydroxyl tự do OH*.
Nhìn vào hình 4.14 cho thấy pH thích hợp cho phản ứng Fenton trong quá trình xử lý nước thải là từ 2 đến 5. Tuy nhiên quá trình nghiên cứu nhận thấy tại pH
= 3 hiệu suất xử lý đạt cao nhất. Tại pH = 3 CODra = 97 mg/l đạt hiệu suất là 79 %,
%, độ màu sau xử lý đạt 109 Pt-Co đạt hiệu suất 93 %. Nước sau xử lý có CODra =
97 mg/l và độ màu ra là 109 Pt-Co đạt QCVN 13:2008/BTNMT giá trị C cột B
(COD ≤ 150 mg/l, độ màu ≤ 150 Pt-Co). Tuy nhiên pH = 3 sau xử lý không thỏa
mãn QCVN 13:2008/BTNMT giá trị C cột B. Do vậy nước thải sau xử lý phải được điều chỉnh pH trước khi xả thải ra môi trường.
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đã có nhiều giải pháp công nghệ kể cả công nghệ hiện đại được áp dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm. Nước thải dệt nhuộm là loại nước thải chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy. Việc nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm là rất cần thiết. Từ các kết quả nghiên cứu trên đây chúng tôi có thể rút ra kết luận sau:
1. Kết quả xử lý nước thải sau keo tụ có CODvào= 963 mg/l; độ màu = 2280
Pt-Co bằng oxy hóa H2O2 xúc tác phức [Mn(Lm)HCO3] đã cho thấy COD giảm
xuống còn 182 mg/l (ηCOD = 81 %) và độ màu giảm xuống còn 231 Pt-Co (ηđộ màu =
89 %). Các điều kiện để xử lý là: pH = 8, [Mn(Lm)HCO3] = 10-3 M, [H2O2] = 0,05
M, tphản ứng= 30 phút. Tuy nhiên, COD và độ màu vẫn chưa đạt QCVN
13:2008/BTNMT giá trị C cột B.
2. Kết quả xử lý nước thải sau keo tụ và Aeroten có COD= 530 mg/l; độ
màu = 1864 Pt-Co bằng oxy hóa H2O2 xúc tác phức [Mn(Lm)HCO3] cho thấy để xử
lý COD đạt QCVN 13:2008/BTNMT giá trị C cột B (COD ≤ 150 mg/l) cần các điều
kiện để xử lý là pH = 8, [H2O2] = 0,05 M, [Mn(Lm)HCO3] = 5.10-5 M, tphản ứng = 30
phút. Để xử lý cả COD và độ màu đạt QCVN 13:2008/BTNMT giá trị C cột B (độ màu ≤ 150 Pt-Co) thì cần các điều kiện tương tự về pH, thời gian phản ứng, nồng độ
H2O2 nhưng [Mn(Lm)HCO3] = 10-3 M. Tại điều kiện này COD sau xử lý 90 mg/l
(ηCOD = 83 %) và độ màu sau xử lý 147 Pt-Co (ηđộ màu = 92%).
3. Kết quả xử lý nước thải dệt nhuộm có nồng độ COD= 480 mg/l ; độ màu
= 1649 Pt-Co bằng phương pháp Fenton và bằng oxy hóa H2O2 với xúc tác
[Mn(DETA)] cũng không hiệu quả bằng phức [Mn(Lm)HCO3]. pH thực hiện phản
ứng bằng oxy hóa H2O2 với xúc tác phức [Mn(Lm)HCO3] tại pH = 8 nước thải sau
xử lý không cần điều chỉnh pH. Đối với phương pháp Fenton và bằng oxy hóa H2O2
xúc tác phức [Mn(DETA)] thực hiện ở pH = 3 do vậy cần điều chỉnh pH hai lần trước khi xử lý và sau xử lý.
Để xử lý hiệu quả đạt quy chuẩn trên ra môi trường cần phải xử lý tổ hợp các quá trình trên và kết hợp vài hệ thống bổ sung. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy tổ
hợp các quá trình xử lý trên để xử lý nước thải dệt nhuộm để đảm bảo quy chuẩn môi trường.
Trong khuôn khổ của luận văn, do hạn chế về thời gian nên các kết quả thu được của đề tài chỉ mới là những kết quả bước đầu. Vì vậy cần tiếp tục nghiên cứu
phát triển đề tài hiểu rõ cơ chế và có nhiều số liệu. Mặt khác khuôn khổ của luận
văn cao học này mang tính thăm dò. Đối với thí nghiệm mang tính thăm dò định tính cần được tiếp tục nghiên cứu ở quy mô đầy đủ hơn khi có điều kiện mở rộng đề tài nghiên cứu sau này. Mở rộng hơn nữa phạm vi nghiên cứu: khảo sát về chủng loại và thành phần thuốc nhuộm có mặt trong nước thải để kết quả nghiên cứu được ứng dụng rộng hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Đức (2004) “Một số phương pháp phân tích môi trường”, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
2. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, (2005) “Giáo trình công nghệ xử lý nước thải”, NXB Khoa học kỹ thuật.
3. Nguyễn Xuân Nguyên, Trung tâm tư vấn chuyển giao công nghệ nước sạch và môi trường (2003), “Nước thải và công nghệ xử lý nước thải”, NXB Khoa học kỹ thuật.
4. Tập đoàn dệt may Việt Nam, Xây dựng, rà soát các chỉ tiêu, định mức phát thải
nước thải đặc trưng cho các loại nguyên liệu, Ban Kỹ thuật công nghệ và môi
trường – 2006.
5. Trần Văn Nhân, Hoá lý tập 3, NXB Giáo dục, Hà Nội- 1999.
6. Vũ Thị Kim Loan, Ngô Kim Định, Nguyễn Văn Xuyến, “Tính chất xúc tác của
phức Mn(II) với các phối tử Lumomagnezon (Lm) và HCO3- trong hệ H2O - Mn2+ - Lm - HCO3-”, Tạp chí Hoá học, T.43 (2005), Tr.215-218.
7. Vũ Thị Kim Loan, Ngô Kim Định, Nguyễn Văn Xuyến,” Nghiên cứu động học
quá trình xúc tác oxi hoá Lumomagnezon(Lm) trong hệ: H2O - Mn2+ - Lm - HCO3- - H2O2’’, Tạp chí Hoá học, T.44 (2006), Tr.40-43.
8. Vũ Thị Kim Loan, Ngô Kim Định, Nguyễn Văn Xuyến, “Cơ chế nguyên tắc của
quá trình xúc tác oxi hoá Lumomagnezon (Lm) trong hệ: H2O - Mn2+ - Lm - HCO3-
-H2O2’’, Tạp chí Hoá học, T.44 (2006), Tr.200-203.
9. PGS.TS. Đặng Trấn Phòng – GS. TS. TRần Hiếu Nhuệ “Xử lý nước cấp và nước thải dệt nhuộm”, NXB khoa và học kỹ thuật – Hà Nội 2006
10. Hồ Viết Quý, Phức chất trong hoá học, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội. 11. Lâm Ngọc Thụ, Phức chất trong hoá học phân tích, Hà Nội- 1997
12. Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung, “Các quá trình oxy hoá nâng cao trong xử lý
nước và nước thải”, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
14. Nguyễn Quang Tuyến, Đặng Xuân Tập, Ngô Kim Định, Nguyễn Văn Xuyến, “
Nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thủy hải sản bằng phương pháp oxy hóa-xúc tác phức’’, Tuyển tập báo cáo khoa học hội nghị xúc tác và hấp phụ toàn
quốc lần thứ V, (2005), Tr.784-790.
15. Nguyễn Văn Xuyến, Luận án tiến sĩ khoa học, Hà Nội-1994.
16. Nguyễn Văn Xuyến (1996), “Nghiên cứu sự tạo phức chất xúc tác Ni(II) và Co(II) với axit xitric”, Tạp chí hoá học và Công nghệ Hoá chất, tr 10 – 13.
17. Nguyễn Văn Xuyến, Trần Thị Minh Nguyệt, Nguyễn Thị Hoa. Vai trò của phản ứng xúc tác trong bảo vệ môi trường. “Tuyển tập các báo cáo khoa học tại hội nghị
môi trường toàn quốc năm 1998”. Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1999
Tiếng Anh:
18. Alain Lapnche. Les Traitements De La Pollution Organique. Ressources, Quanite Et Traitement Des Eaux Douces. Do Son, 3/1999.
19. Andreottola G.and Cannas P. (1992), “Chemical and biological characteristics
of landfill leachate. In Landfilling of Waste”: Leachate (Edited by Christensen
T.H.,Cossu R and Stegmen R.0 pp.65-88.Elsevier Science Publishers LTD.,Essex). 20. Geological Survery of Lower Saxony, Germany (12/1997), “Landfill
Monitoring plan” (Water for Leachate, Groundwater and Surface water).
21. HAN B. JONNASSEN and RAMANUJAM (1959), “Bnuclear Complexes As Catalysts”, J. Phys. Chem, 63.
22. JAMES P. COLLMAN (1968), “The Role of Vacant Coordination Sites Indigocamin Homogeneous Catalysis”, Trans. N. J. Acad. Sci.
23. Robert A. ưCorbitt. Megaw-Hill(1990), “Standard Handbook of Environmental
Engineering”.
24. Keiji Morokuma (1995), theoretical aspects of homogeneous catalysis, Kluwer academic publishers, Dordrecht / Boston / London.
25. KLIER K (1967), “Oxidation – Redution Potentials and their Relation to the catalytic of Transition Metall Oxides”, J. Catalysis.
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
COD: Nhu cầu oxy hóa học (mg O2/l)
BOD: Nhu cầu oxy sinh hóa (mg O2/l)
DO: Nồng độ oxy hòa tan (mg/l) TSS: Tổng chất rắn lơ lửng (mg/l) Lm: Lumomagnezon
AOX: Hợp chất halogen hữu cơ dễ hấp thụ AOPs: Các quá trình oxy hóa nâng cao QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
CTPT: Công thức phân tử DETA: Dietyltriamin
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các công đoạn trong công nghệ dệt nhuộm ...6
Bảng 2.2. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm [1]....11
Bảng 2.3. Khả năng oxy hoá của gốc hydroxyl và một số tác nhân oxy hóa thông thường khác...24
Bảng 2.4. Những hợp chất hữu cơ bị oxy hóa bởi gốc hydroxyl *OH đã được nghiên cứu...26
Bảng 2.5. Hằng số tốc độ phản ứng (M-1.s-1) của gốc hydroxyl *OH so với ozon 27 Bảng 2.6. Các quá trình oxy hóa nâng cao dựa vào gốc hydroxyl *OH...28
Bảng 3.1. Ký hiệu và thông số của mẫu nước thải thí nghiệm ...39
Bảng 3.2. Quy trình thí nghiệm xử lý nước thải sau keo tụ có COD = 963 mg/l và độ màu = 2280 Pt-Co bằng oxy hóa H2O2 với xúc tác phức [Mn(Lm)HCO3] ...39
Bảng 3.3. Quy trình thí nghiệm xử lý nước thải sau keo tụ có COD = 480 mg/l và độ màu = 1649 Pt-Co bằng oxy hóa H2O2 với xúc tác phức [Mn(Lm)HCO3] ...41
Bảng 3.4. Quy trình thí nghiệm xử lý nước thải sau keo tụ và Aeroten có COD = 530 mg/l và độ màu = 1864 Pt-Co bằng oxy hóa H2O2 với xúc tác phức [Mn(Lm)HCO3]...43
Bảng 3.5. Quy trình thí nghiệm xử lý nước thải sau keo tụ có COD = 480 mg/l và độ màu = 1649 Pt-Co bằng oxy hóa H2O2 với xúc tác phức [Mn(DETA)]...45
Bảng 3.6. Quy trình thí nghiệm xử lý nước thải sau keo tụ có COD = 480 mg/l và độ màu = 1649 Pt-Co bằng phức phương pháp Fenton ...47
Bảng 4.1. Thời gian lấy mẫu và một số thông số chất ô nhiễm của mẫu nước thải .51 Bảng 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến COD và độ màu sau xử lý ...52
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ phức [Mn(Lm)HCO3] đến COD và độ màu sau xử lý...56
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của pH phản ứng đến COD và độ màu sau xử lý ...59
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến COD và độ màu sau xử lý...63
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến COD và độ màu sau xử lý ...66
sau xử lý ...67
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của pH phản ứng đến COD và độ màu sau xử lý ...69
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến COD và độ màu sau xử lý ...71
Bảng 4.10. Ảnh hưởng của nồng độ Fe2+ đến COD và độ màu sau xử lý ...72
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dệt nhuộm và nguồn phát sinh nước thải [2]...10
Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Xí nghiệp dệt may Nam Thành ...15
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Công ty TNHH EVERWIN Hải Phòng ...17
Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Công ty dệt Việt Thắng ...20
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải ngành dệt của Công ty Schiessen Sachen (Cộng hòa liên bang Đức)...21
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải của Công ty Stork Aqua (Hà Lan) 22 Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu xử lý nước thải ...37
Hình 3.2. Mô hình thiết bị thí nghiệm...38
Hình 4.1. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến COD sau xử lý ...53
Hình 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến độ màu sau xử lý...53
Hình 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ phức [Mn(Lm)HCO3] đến COD sau xử lý...57
Hình 4.4. Ảnh hưởng của nồng độ phức [Mn(Lm)HCO3] đến độ màu sau xử lý ....57
Hình 4.5. Ảnh hưởng của pH phản ứng đến COD sau xử lý ...60
Hình 4.6. Ảnh hưởng của pH phản ứng đến độ màu sau xử lýError! Bookmark not defined. Hình 4.7. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến COD sau xử lý...64
Hình 4.8. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến độ màu sau xử lý ...64
Hình 4.9. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến COD và độ màu sau xử lý...66
Hình 4.10. Ảnh hưởng của nồng độ phức [Mn(DETA)] đến COD và độ màu sau xử lý68 Hình 4.11. Ảnh hưởng của pH phản ứng đến COD và độ màu sau xử lý ...69
Hình 4.12. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến COD và độ màu sau xử lý...71
Hình 4.13. Ảnh hưởng của nồng độ Fe2+ đến COD và độ màu sau xử lý...73
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa...i
Lời cam đoan………..ii
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt……….iii
Danh mục các bảng………iv
Danh mục các hình vẽ, đồ thị……….vi
Chương 1. MỞ ĐẦU... 1
Chương 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI THUỐC NHUỘM, NƯỚC THẢI CÔNG NGHỆ DỆT NHUỘM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ... 4
2.1. NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM ...4
2.1.1. Công nghệ dệt nhuộm và nguồn phát sinh chất thải ...4
2.1.2. Đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm... 8
2.1.3. Một số loại thuốc nhuộm thường được sử dụng trong công nghệ dệt nhuộm ...11
2.1.4. Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm ...14
2.1.4.1. Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong nước ...14
2.1.4.2. Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trên thế giới ...20
2.2. QUÁ TRÌNH OXY HÓA NÂNG CAO ...23
2.2.1. Công nghệ phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ dựa trên các quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes-AOPs) ...23
2.2.2. Những ưu điểm của quá trình phân hủy oxy hóa bằng gốc tự do hydroxyl *OH ...24
2.2.2.1. Gốc hydroxyl và các quá trình oxy hóa nâng cao ...24
2.2.2.2. Cơ chế phản ứng và phương thức phản ứng của gốc hydroxyl *OH..25
2.2.2.3. Hằng số động học phản ứng giữa gốc *OH và các chất hữu cơ ...27
2.2.2.4. Các quá trình tạo gốc hydroxynl (*OH)... 27
2.2.3. Phức của ion kim loại chuyển tiếp và khả năng xúc tác của chúng...29
2.2.3.2. Ôxy hoá chất hữu cơ bằng H2O2/phức chất đồng thể ôxy hóa-khử của ion kim
loại chuyển tiếp ...31
2.2.4. Sự tạo phức xúc tác của Mn2+ với Lm và HCO3-, sự tạo phức xúc tác của Mn2+ với DETA ...32
Chương 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...36
3.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ...36
3.1.1. Mục đích nghiên cứu ...36
3.1.2. Đối tượng nghiên cứu ...36
3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...36
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ...38
3.3.1. Thí nghiệm xử lý nước thải bằng oxy hóa H2O2 xúc tác phức ...38
3.3.2. Thí nghiệm xử lý nước thải bằng oxy hóa H2O2 xúc tác phức [Mn(Lm)HCO3]... 39
3.3.3. Thí nghiệm xử lý nước thải bằng oxy hóa H2O2 xúc tác phức [Mn(DETA)] ...45
3.3.4. Thí nghiệm oxy hóa bằng Fenton ...47
3.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM ...48
3.4.1. Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD) ...48
3.4.2. Đánh giá độ màu...49
3.4.3. Phương pháp xác định hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng ...49
3.4.4. Phương pháp đo pH ...50
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...51
4.1. KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG OXY HÓA H2O2 XÚC TÁC PHỨC [Mn(Lm)HCO3] ...51
4.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 (thí nghiệm A1, A2, A3) ...51
4.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ phức [Mn(Lm)HCO3] (thí nghiệm B1, B2,B3) ...55
4.1.3. Ảnh hưởng của pH phản ứng (thí nghiệm C1, C2, C3) ...58
4.2. SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP NÀY VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC ...65
4.2.1. Kết quả xử lý nước thải có COD = 480 mg/l và độ màu = 1649 Pt-Co bằng oxy