Tổng quan các nghiên cứu xử lý nước thải chứa phenol trên thế giới

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) chế tạo vật liệu bimetal fe cu và bước đầu xử lý nhóm phenol trong nước thải luyện cốc (Trang 27 - 29)

Hấp phụ là một phương pháp hiệu quả loại bỏ phenol trong nước thải luyện cốc. Than hoạt tính dạng hạt (GAC), nhựa tổng hợp AP-246, OC-1074 đã được chứng minh khả năng hấp phụ phenol với dung lượng hấp phụ đạt lần lượt 0,45; 0,15; 0,04 mg/g trong nghiên cứu của I.Vazquez với nồng độ phenol ban đầu 5 – 15 mg/L [48]. Hiệu quả loại bỏ phenol đạt 70% sau hấp phụ bằng GAC. Than cốc đã hoạt hóa hấp phụ tốt độ màu và COD trong nước thải luyện cốc nhưng lại kém hiệu quả với phenol [22], [27]. Chỉ 15 – 34% phenol bị hấp phụ với lượng than sử dụng từ 20 đến 120 g/L. Tuy nhiên, pH sau xử lý của nước thải ở giá trị phù hợp cho xử lý tiếp theo bằng phương pháp sinh học.

Bentonit hữu cơ tổng hợp có khả năng hấp phụ 99,5% các hợp chất PAHs trong nước thải luyện cốc nhưng hấp phụ kém phenol. Hiệu quả hấp phụ phenol chỉ đạt 8,9% với lượng bentonit sử dụng 0,75 g/L. Sau hấp phụ tỉ số BOD5/COD tăng lên đáng kể từ 0,31 lên 0,41 [54]. Nghiên cứu cũng cho thấy công nghệ xử lý một bước đơn giản, chi phí thấp, tăng cường hiệu quả cho quá trình xử lý sinh học. Vật liệu silica pha tạp Cu2+, cố định enzim laccase cho hiệu quả hấp phụ phenol trong nước thải luyện cốc

17

tăng gấp 2 lần so với vật liệu không cố định enzim. Hiệu quả loại bỏ phenol đạt ổn định 71,3% sau 10 lần sử dụng [18].

Để thu được những kết quả cao hơn, các tác giả cũng đã nghiên cứu công nghệ kết hợp hóa lý (tháp loại amoni), sinh học (kị khí, hiếu khí) và phương pháp hóa lý tiên tiến (keo tụ, cột hấp phụ) [52] nghiên cứu phân hủy phenol trong nước thải luyện cốc. Kết quả nghiên cứu cho thấy 93,5% phenol bị phân hủy sau quá trình hóa lý với thời gian lưu 36 giờ, công nghệ kết hợp hóa lý – sinh học rất phù hợp cho xử lý nước thải luyện cốc. Tuy nhiên công nghệ sinh học mất thời gian xử lý khá dài, hệ thống thiết bị xử lý phức tạp.

Các phương pháp truyền thống như hấp phụ, bùn hoạt tính, fenton… cũng đã ứng dụng để xử lý phenol trong nước thải cốc nhưng sau xử lý thì hàm lượng phenol còn khá cao, không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải. Quá trình ozon hóa kết hợp với các chất xúc tác [6], [11] cho hiệu quả cao do chất xúc tác có vai trò đẩy nhanh tốc độ phản ứng làm tăng khả năng phân hủy của O3 trong nước, sinh ra nhiều gốc hydroxyl có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ cao hơn so với dùng O3 thông thường.

Vì vậy, một vài tác giả có hướng đi mới sang các vật liệu cacbon nano. Vật liệu cacbon nano đã được ứng dụng xử lý phenol trong nước nhưng chủ yếu bằng phương pháp hấp phụ, oxy hóa ướt (WO), oxy hóa ướt xúc tác (CWO) và quang xúc tác mà còn ít được ứng dụng làm xúc tác xử lý phenol bằng các quá trình catazon dị thể. Các vật liệu sợi cacbon nano (CNFs), ống cacbon nano (CNTs), than chì graphit (HSAG) và các vật liệu bị oxy hóa bề mặt (ox/CNFs, ox/CNTs, ox/HSAG) đã được nghiên cứu phân hủy phenol trong nước bằng quá trình oxy hóa ướt xúc tác, thí nghiệm được tiến hành ở 413 K và áp suất 2 MPa với sự có mặt 4 g/L xúc tác ở nồng độ phenol 22 mmol/L [12]. Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu ox/CNFs có hoạt tính tốt nhất, lượng phenol bị phân hủy từ 90 – 100%, tương ứng với thời gian xử lý 3 – 5 giờ cao hơn so với hiệu quả đạt được 54; 90; 20; 51 và 27% sau 5 giờ phản ứng khi sử dụng các vật liệu CNFs, CNTs, ox/CNTs, HSAG và ox/HSAG. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy các nhóm oxy trên bề mặt chính là tác nhân hoạt tính phân hủy phenol trong nước [12]. Vật liệu sợi cacbon nano bị oxy hóa (ox/CNFs) mang tẩm ion sắt Fe hoặc acetylacetonat

18

đã được thử nghiệm phân hủy phenol bằng quá trình oxy hóa ướt xúc tác [28]. Kết quả cho thấy 95% phenol bị phân hủy sau 60 phút khi có mặt xúc tác Fe(II)-acac/CNFs nhưng cần tới 150 phút phản ứng với vật liệu Fe(III)-acac/CNFs để đạt cùng hiệu quả. Các vật liệu CNTs và acac/CNTs thể hiện hoạt tính thấp. Hiệu quả xử lý phenol chỉ đạt 5% và 2% trong 180 phút phản ứng. Các ống cacbon nano đa vách MWNTs-A và MWNTs-B khác nhau về quy trình loại bỏ kim loại được đánh giá hoạt tính phân hủy phenol trong nước bằng quá trình CWO [42]. 100% phenol bị phân hủy khi có mặt vật liệu MWNTs-B, cao hơn so với 22 và 11,6 % khi có mặt các vật liệu MWNTs-A và khi không có xúc tác ở các thí nghiệm: phenol 1.000 mg/L; 1,6 g/L xúc tác; áp suất 2 Mpa, nhiệt độ 160oC trong 120 phút phản ứng. Nghiên cứu đã chứng minh rằng vật liệu MWNTs không chỉ ứng dụng làm chất mang tốt mà còn có thể sử dụng làm xúc tác trong xử lý môi trường. Các ống cacbon nano đa vách thương mại với các kí hiệu: SA1, SA2, NC, SZ, LSZ. SA2-H có sắt trong thành phần do quá trình chế tạo đã được đánh khả năng phân hủy phenol bằng quá trình oxy hóa ướt xúc tác. Kết quả nghiên cứu cho thấy 80% phenol bị phân hủy sau 24 giờ với các vật liệu nhưng đạt 100% với các vật liệu SA1, NC, SA2 tương ứng với 1; 4 và 24 giờ phản ứng [29].

Hướng đi mới trong việc thay thế sang vật liệu cacbon nano đã có những thành tựu tích cực. Nhưng thành phần nước thải luyện cốc khá phức tạp, chứa nhiều các yếu tố có thể gây ảnh hưởng đến quá trình xử lý. Hầu hết các nghiên cứu công bố trong và ngoài nước đã ứng dụng cả phương pháp truyền thống hay các quá trình ozon hóa xúc tác nhưng chỉ là xử lý tập trung nghiên cứu trên nước thải giả phenol, quy mô phòng thí nghiệm. Chính vì lẽ đó, chúng tôi mạnh dạn đề xuất và thực hiện chế tạo vật liệu bimetal Fe-Cu và bước đầu xử lý nước thải chứa phenol bằng phương pháp nội điện phân.

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) chế tạo vật liệu bimetal fe cu và bước đầu xử lý nhóm phenol trong nước thải luyện cốc (Trang 27 - 29)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(72 trang)