Với diện tích thử nghiệm 25 m2. Thiết bị lọc khí được đưa vào thử nghiệm để xử lý các khí trong phòng được bổ sung các hợp chất benzen, toluen và xylen. Hình 3.21 và bảng 3.2 cho thấy sau 4 giờ chạy thiết bị, nồng độ khí benzen giảm từ 28 µg/m3 xuống 9,2 µg/m3; nồng độ khí toluen giảm từ 30 µg/m3 xuống 9,0 µg/m3; nồng độ khí xylen giảm từ 25,7 µg/m3 xuống 7,3 µg/m3;
Bảng 3.2. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm thiết bị lọc khí
Màng TiO2/SiO2 TT Thời gian xử lý
(giờ) Benzen (µg/m3) Toluen (µg/m3) Xylen (µg/m3)
1 0 28,0 30 25,7 2 0.5 23,4 24,6 20,4 3 1 18,6 20,1 16,6 4 2 13,6 15,0 12,3 5 3 11,6 12,0 9,9 6 4 9,2 9,0 7,3 QCVN 06:2009/ BTNMT 22 500 10000
- 74 - 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Thời gian (giờ)
N ồ ng độ (u g /m 3 ) Benzene Toluene Xylene
Hình 3.21. Khả năng xử lí BTX của thiết bị với màng lọc TiO2/SiO2
Như vậy, thiết bị lọc khí hoạt động có hiệu quả trong điều kiện thực tế với nồng độ chất ô nhiễm cao hơn mức cho phép theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh QCVN 06:2009/BTNMT. Sau 4 giờ lọc khí bằng thiết bị lọc khí quang xúc tác, nồng độ các chất ô nhiễm giảm xuống dưới ngưỡng cho phép theo Quy chuẩn này.
- 75 -
KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 phủ trên bông thạch anh và xử lý khí BTX, đề tài đã thu được một số kết quả chính sau:
1. Đã chế tạo thành công vật liệu TiO2 phủ trên sợi bông thạch anh (HP1) với dung dịch tẩm phủ có tỷ lệ mol TBOT: DEA: H2O: EtOH = 1:1:1: 38.
2. Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, đề tài đã xác định được cấu trúc vật liệu TiO2/SiO2 ở dạng tinh thể đơn Anatase có góc nhiễu xạ 25,18o tương ứng với vạch nhiễu xạ đặc trưng. SiO2 trước khi tẩm phủ có cấu trúc vô định hình, sau khi tẩm phủ sol TiO2 và ủ nóng có cấu trúc tinh thể.
3. Đã xác định được kích thước hạt của TiO2/SiO2 trong khoảng 25 ÷ 30nm và chiều dày lớp phủ TiO2/SiO2 là 1um bằng phương pháp quét vi điện tử SEM, tương đương với kích thước tinh thể anatase TiO2 trên vật liệu do Pháp chế tạo.
4. Đánh giá khả năng quang xúc tác của vật liệu đã chế tạo qua phân hủy benzen, toluen và xylen ở các khoảng nồng độ khác nhau. Tại nguồn sáng với bước sóng 254nm, sau 8 giờ, hiệu suất xử lý benzen ở khoảng nồng độ 400 ug/m3 đạt 77,1% khi sử dụng nguồn sáng 20W, 2 tấm vật liệu; 85,7% khi sử dụng nguồn sáng 20W, 4 tấm vật liệu; 94,5% khi sử dụng nguồn sáng 40W, 4 tấm vật liệu. Với benzen ở nồng độ thấp (40ug/m3), sau 8 giờ, hiệu suất xử lý đạt 87,7% khi sử dụng nguồn sáng 40W và 4 tấm vật liệu. Tại nguồn sáng với bước sóng 365nm, sau 8 giờ, sử dụng nguồn sáng 40W, 4 tấm vật liệu, hiệu suất xử lý benzen đạt 85,8%, toluen 88,1%, xylen 89,1%. Khả năng xử lý tổng hợp cả ba khí benzen, toluen, xylen đạt tương ứng 86,5%, 87,5% và 89,9%.
5. Qua thời gian thử nghiệm 6 tháng, vật liệu không bị biến tính, cho hiệu suất phân hủy BTX không thay đổi.
7. Đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị lọc khí có kích thước 820 x 380 x 450mm sử dụng 2 đèn với công suất 8W/đèn và bước sóng 365nm. Ở khoảng nồng độ BTX tương đương với môi trường không khí xung quanh (30ug/m3), hiệu suất phân hủy của thiết bị sau 4 giờđạt 67,1% đối với benzen, 70% đối với toluen và 71,6% đối với xylen.
- 76 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Micheal Habeck (1994), Toxicological Profile for Benzene, United States Public Health Service.
[2]. Micheal Habeck (1994), Toxicological Profile for Toluene, United States Public Health Service.
[3]. Micheal Habeck (1995), Toxicological Profile for Xylenes, United States Public Health Service.
[4]. D.F. Ollis, H.Al.Ekabi (1993), Photocatalytic purification and treatment of water and air, Proceeding of the 1st International Conference on TiO2. [5]. Lisa. C, Klein (1987), Sol-gel technology for thin films, fibers, preforms,
electronic and specialty shapes, Noyes publicatin, USA.
[6]. Marutake Sangyo Ltd (2007), J. AIST today.
[7]. Nguyen Thi Hue, T.Nonami, H. Taoda, E. Watanabe, K. Iseda, M. Tazawa, M. Fukaya (1998), J. Mater. Res. Bull. 33, 125.
[8]. P. Pérez Ballesta, Fernandez-Patier, R. Field, D. Galán, A. Baeza, I. Nikolova, R. Connolly, R., N. Cao, E. De Saeger, M. Gerboles1, D. Buzica, S. Garcia Dos Santos, J. Santamaria Ballesteros (2003), People campaign in Madrid: Assessment of outdoor, indoor and personal exposure to benzen.
[9]. Sadeghi M, Liu W, Zhang T.G, Stavropoulos P, Levy B (1996), Role of photoinduced charge carier separation distance in heterogeneous photocatalysis oxidative degradation of CH3OH vapor in contact with Pt/TiO2 and confumea TiO2-Fe2O3, J. Phys. Chem., 100, pp.19466-19474. [10]. T. Sakamaki, H. Murata and S. Kogoshi (2007), NOx removal using DBD
with urea solution and plasma treated TiO2 photocatalyst, Tokyo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
University of science.
[11]. Th. Maggo, J.G. Bartzis, M. Liakou, C. Gobin (2007), Photocatalytic
degradation of NOx gases using TiO2-containing paint, Journal of
- 77 -
[12]. Ulrike Deibold (2003), The surface science of TiO2, Surface Science report,Vol. 48, 52-229.
[13]. Yu. KP, Lee. GW, Huang. WM, Wu. CC, Lou. CL, Yang. S (2006), J. Air
Waste Manage Assoc. 56(5): 666-74.
[14]. Y.Nosaka, S. Komori, K. Yawata, T. Hirakawa and A. Y. Nosaka (2003),
Phys. Chem. Chem. Phys. 5 4731.
[15]. Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam, 2005.
[16]. Thống kê của Chi cục Bảo vệ môi trường TP.Hồ Chí Minh, 2007.
[17]. Cao Thế Hà (2006), Nghiên chế tạo xúc tác quang hóa trên cơ sở bán dẫn TiO2để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ, Báo cáo khoa học cấp quốc gia. [18]. Ngô Trọng Hiền - Trần Văn Huệ - Phạm Thị Ánh (2000), Phân tích định
lượng các hợp chất hữu cơ thơm dễ bay hơi trong nước bằng phương pháp headspace - GC/FID.
[19]. Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hóa học, NXB Đại học Quốc Gia, Hà Nội.
[20]. Nguyễn Thị Huệ (2010), Đề tài KC.08.26/06-10 "Nghiên cứu xử lý ô nhiễm không khí bằng vật liệu sơn nano TiO2/Apatite, TiO2/Al2O3 và TiO2/Bông thạch anh".
[21]. Trần Mạnh Trí (2005), Sử dụng năng lượng mặt trời thực thực hiện quá trình quang xúc tác để xử lí nước và nước thải công nghiệp, Tạp chí khoa học và công nghệ, Tập 43, số 2.