Một số ứng dụng quang xỳc tỏc của vật liợ̀u

Chương 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Húa chất và dụng cụ

2.5. Một số ứng dụng quang xỳc tỏc của vật liợ̀u

Nano TiO2 có rṍt nhiều ứng dụng như xử lý nước thải, khử mựi và làm sạch khụng khí, chống rờu mốc, tiờu diợ̀t tế bào ung thư, chế tạo pin mặt trời,… Chỳng tụi thử nghiợ̀m ứng dụng hoạt tính quang xỳc tác của vọ̃t liợ̀u trờn 3 lĩnh vực: xử lý nước thải, chống rờu mốc, diợ̀t vi khuõ̉n. Những thí nghiợ̀m được tiến hành trờn bộ xử lý là khay xi măng được phõn tán đều TN1-3 trờn bề mặt với mọ̃t độ 0,5261 mg/cm2.

2.5.1.Xử lý nước thải

Để đánh giá chṍt lượng nước thải người ta dựa trờn nhiều thụng số quan trọng như COD, BOD, chỉ tiờu E.Coli,… trong đó một thụng số quan trọng và hay thường gặp đó là COD. Hình 2.4. là hình ảnh của khay xi măng dựng để x ử lí nước thải, chống mọc rờu và vi khuõ̉n.

Hỡnh 2.4. Khay xi măng dựng để xử lý nước thải và chống mọc rong rờu

* Khái niợ̀m COD (nhu cầu oxi hóa học) là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa các hợp chṍt hữu cơ trong nước thành CO2 và nước. Một số thụng số về tiờu chuõ̉n COD trong nước thải cụng nghiợ̀p ở Viợ̀t Nam là:

♦ Nước thải loại A: COD ≤ 50 mg/l, có thể đổ vào các thủy vực thường được dựng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt.

♦ Nước thải loại B: 50 < COD ≤ 80 mg/l, được đổ vào các thủy vực nhọ̃n nước thải khác trừ các nguồn nước cho mục đích sinh hoạt.

♦ Nước thải loại C: 80 < COD ≤ 400 mg/l, chỉ được phộp thải vào các nơi được quy định như hồ chứa nước thải được xõy riờng, cống dõ̃n đến nhà máy xử lý nước thải tọ̃p trung,…

Chỳng tụi tiến hành xử lý sơ bộ một số loại nước thải:

♦ Nước thải nhà máy bia Sài Gũn-Miền Trung, phường Trần Quang Diợ̀u, thành phố Quy Nhơn.

♦ Lũ giết mổ gia sỳc của ụng Đặng Văn Chỳ ở tổ 2, khu vực 4, phường Đống Đa, thành phố Quy Nhơn.

* Phương pháp xác định chỉ số COD:

♦ Nguyờn tắc của phương phỏp xỏc định COD: mõ̃u được đun hồi lưu với

K2Cr2O7 và chṍt xỳc tác bạc sunfat trong mụi trường axit sunfuric đặc. Phản ứng diờ̃n ra như sau:

Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O (2.1) Quá trình oxi hóa cũng có thể được viết:

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O (2.2)

Như vọ̃y 1 mol Cr2O72- sẽ tiờu thụ 6 mol electron để tạo ra 2 mol Cr3+. Trong đó mỗi một mol O2 tiờu thụ 4 mol electron để tạo ra H2O, do đó 1 mol Cr2O72- tương ứng với 3/2 mol O2.

Bạc sunfat dựng để thỳc đõ̉y quá trình oxi hóa các chṍt hữu cơ phõn tử lượng thṍp. Các ion Cl- gõy cản trở cho quá trình phản ứng:

Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ →3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O (2.3)

Để tránh sự cản trở nờn người ta cho thờm HgSO4 để tạo phức với Cl-. Ngoài sự cản trở của ion Cl- cũn phải kể đến sự cản trở của ion nitrit (NO2-), tuy nhiờn với lượng NO2- là 1-1,2 mg/l thì sự cản trở của chỳng được xem là khụng đáng kể, cũn viợ̀c tách chỳng ra khỏi mõ̃u thì cần thờm một lượng axit sunfamic với tỉ lợ̀ 10 mg/1 mg NO2-.

- Hỗn hợp phản ứng: Cho 10,216 g K2Cr2O7 (loại tinh khiết, sṍy sơ bộ ở 1030C trong 2 giờ) vào bình định mức 1 lít, thờm 167 ml dung dịch H2SO4 và 33,3 g HgSO4. Làm lạnh và định mức bằng nước cṍt đến vạch.

- Thuốc thử axit: pha thuốc thử theo tỉ lợ̀ 22 g Ag2SO4/4 kg H2SO4. Dung dịch pha loóng được lưu khoảng 1 đến 2 ngày để lượng Ag2SO4 tan hoàn toàn.

- Dung dịch chuõ̉n kali hiđro phtalat (HOOCC6H4COOK): Sṍy sơ bộ một lượng kali hiđro phtalat ở nhiợ̀t độ 1200C. Cõn 850 mg kali hiđro phtalat cho vào bình định mức 1 lít và định mức đến vạch bằng nước cṍt. Dung dịch này chứa 1 mg O2/ ml.

♦ Phương phỏp xỏc định: Lṍy vào ống phá mõ̃u 2,5 ml mõ̃u, thờm vào 1,5 ml

dung dịch phản ứng và 3,5 ml dung dịch thuốc thử axit. Đem đun trờn máy phá mõ̃u COD ở nhiợ̀t độ 1480C trong 2 giờ. Lṍy ra để nguội đem đo mọ̃t độ quang ở bước sóng 605 nm. Chỳ ý khi đo cần tránh để dung dịch đục hoặc có bọt khí vì những yếu tố này có thể làm sai kết quả phõn tích.

♦ Xõy dựng đường chuẩn: Chũ̉n bị một dóy dung dịch chũ̉n có nồng độ 20-

1000 mg O2/l.

Bảng 2.1. Dóy dung dịch chuẩn dựng để xỏc định COD

STT Lượng dung dịch chuẩn (ml) Lượng nước cất 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 dung dịch chuõ̉n cũng tương tự như trờn.

Đem đo mọ̃t độ quang để xõy dựng đường chuõ̉n biểu diờ̃n sự phụ thuộc của giá trị COD vào mọ̃t độ quang.

Nhận xột: Trong khoảng nồng độ COD từ 50-1000 mg/l phộp đo mọ̃t độ quang

tuõn theo định luọ̃t Lambert-Beer. Vì vọ̃y trong các mõ̃u đo thực tế sau này ta phải điều chỉnh về giá trị COD nằm trong khoảng nồng độ trờn.

♦ Nước thải lũ giết mổ gia sỳc: Sau khi lṍy về để lắng cặn, lọc để loại bỏ tạp chṍt lơ lửng, pha loóng 100 lần, xác định COD ban đầu.

♦ Nước thải nhà máy bia: Lṍy trực tiếp nước thải chưa qua xử lý, để lắng cặn 1 giờ, lọc để loại bỏ tạp chṍt lơ lửng, pha loóng 2 lần. Xác định COD của mõ̃u nước thải ban đầu.

Lṍy 20 ml nước thải cho vào bộ xử lý, đặt dưới ánh sáng mặt trời khoảng từ 10 giờ trở đi. Sau mỗi 60 phỳt lṍy 2,5 ml nước mõ̃u vào xác định COD. Đo mọ̃t độ quang, căn cứ vào đường chuõ̉n xác định COD của các mõ̃u nước thải trước và sau khi đó được xử lý để đánh giá khả năng xử lý.