Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu các quá trình đông tụ và oxy hóa nâng cao fenton trong xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm Phong Phú Hòa Khánh

1<br /> <br /> 2<br /> <br /> BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG<br /> ---------
--------<br /> <br /> Công trình ñược hoàn thành tại<br /> ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG<br /> <br /> TRẦN PHƯỚC GIANG<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học: TS. BÙI XUÂN VỮNG<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH ĐÔNG TỤ VÀ OXY HÓA<br /> <br /> Phản biện 1: GS.TS. Đào Hùng Cường<br /> <br /> NÂNG CAO FENTON TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ<br /> <br /> Phản biện 2: PGS.TS. Đặng Minh Nhật<br /> <br /> MÁY DỆT NHUỘM PHONG PHÚ<br /> HÒA KHÁNH<br /> <br /> Chuyên ngành: Hóa hữu cơ<br /> Mã số<br /> : 60 44 27<br /> <br /> Luận văn sẽ ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp<br /> thạc sĩ khoa học tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 30 tháng 12 năm<br /> 2011<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC<br /> <br /> Đà Nẵng – Năm 2011<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận văn tại:<br /> - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng<br /> - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng<br /> <br /> 3<br /> <br /> 4<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> <br /> 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu<br /> Đề tài ñược thực hiện tại phòng thí nghiệm của trường Đại<br /> học Sư phạm Đà Nẵng trên các mẫu nước thải dệt nhuộm nhà máy<br /> Phong Phú – Hòa Khánh<br /> 4. Phương pháp nghiên cứu<br /> Khảo sát các quá trình ñông tụ và oxy hóa nâng cao Fenton<br /> bằng phương pháp ño quang UV-VIS.<br /> Chỉ số COD của dung dịch ñược xác ñịnh bằng phương pháp<br /> Bicromat Cr2O72-/Cr3+.<br /> 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài<br /> Nghiên cứu các quá trình keo tụ tạo bông và oxy hóa Fenton<br /> ñể tìm ra một giải pháp xử lý nước thải ñạt hiệu suất cao nhất.<br /> 6. Kết cấu luận văn:<br /> Ngoài phần mở ñầu, kết luận và kiến nghị, nội dung luận văn<br /> gồm 3 chương:<br /> Chương 1. Tổng quan<br /> Chương 2. Thực nghiệm<br /> Chương 3. Kết quả và bàn luận<br /> CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN<br /> 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ DỆT NHUỘM<br /> 1.1.1. Sự phát triển của ngành dệt trên thế giới và ở Việt Nam<br /> 1.1.2. Công nghệ sản xuất và nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm<br /> 1.1.3. Đặc ñiểm nước thải dệt nhuộm và tác ñộng của nước thải ñến<br /> môi trường<br /> 1.1.3.1. Đặc ñiểm nước thải dệt nhuộm<br /> 1.1.3.2. Tác ñộng của nước thải ñến môi trường<br /> 1.2. THUỐC NHUỘM TRONG CÔNG NGHỆ DỆT NHUỘM<br /> 1.2.1. Khái quát về thuốc nhuộm<br /> 1.2.2. Phân loại, ñặc ñiểm thuốc nhuộm<br /> 1.2.2.1. Phân loại theo cấu trúc hóa học<br /> <br /> 1. Tính cấp thiết của ñề tài<br /> Hiện nay vấn ñề xử lý nguồn nước ô nhiễm do các quá trình<br /> dệt nhuộm là hết sức cần thiết. Ước tính có hơn 70.000.000 tấn thuốc<br /> nhuộm ñược sản xuất hàng năm. Trong quá trình nhuộm thì có ñến<br /> 12-15% tổng lượng thuốc nhuộm không phản ứng gắn màu, thất thoát<br /> theo nước thải sau nhuộm. Theo quy ñịnh của EU hiện nay, thuốc<br /> nhuộm tổng hợp dựa trên benzindine, 3, 3’-dimethoxybenzidine và 3,<br /> 3’-dimethylbenzidine ñã ñược phân loại là chất gây ung thư, vì thế nó<br /> ñang là một vấn ñề nhức nhối cho xã hội và ñòi hỏi phải có một<br /> phương pháp hiệu quả ñể loại bỏ những ñộc tính ñó.<br /> Hiện nay, ñể xử lý nguồn nước thải từ các quá trình dệt<br /> nhuộm, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như: phương<br /> pháp sinh học, phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý. Trong ñó<br /> nổi bật hơn cả là việc xử lý nước thải bằng quá trình ñông tụ và oxy<br /> hóa nâng cao. Quá trình ñông tụ làm giảm hàm lượng các chất rắn lơ<br /> lửng, chất rắn hòa tan và COD có trong nước thải. Tuy nhiên, việc xử<br /> lý nước thải bằng phương pháp ñông tụ vẫn cho hiệu quả chưa cao,<br /> và quá trình xử tạo ra rất nhiều bùn. Vì vậy, việc kết hợp giữa quá<br /> trình ñông tụ và quá trình oxy hóa nâng cao ñã ñược chọn ñể nâng<br /> cao hiệu quả xử lý.<br /> Với những lý do trên, chúng tôi tiến hành ñề tài: “Nghiên<br /> cứu các quá trình ñông tụ và oxy hóa nâng cao Fenton trong xử lý<br /> nước thải nhà máy dệt nhuộm Phong Phú – Hòa Khánh”.<br /> 2. Mục ñích nghiên cứu<br /> - Nghiên cứu các quá trình keo tụ tạo bông nước thải dệt<br /> nhuộm với các chất keo tụ lần lượt là FeCl3/Bentonit Thuận Hải,<br /> FeCl3/Cacbon hoạt tính, FeCl3/Polime Anion, FeCl3/Polime Cation.<br /> - Nghiên cứu quá trình phân hủy các chất ô nhiễm trong nước<br /> thải dệt nhuộm với tác nhân Fe3+/C2O42-/H2O2/UV mặt trời.<br /> <br /> 5<br /> <br /> 6<br /> <br /> 1.2.2.2. Phân loại theo ñặc tính áp dụng<br /> 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM<br /> 1.3.1. Phương pháp sinh học<br /> 1.3.2. Phương pháp hóa lý<br /> 1.3.2.1. Lọc qua song chắn rác<br /> 1.3.2.2. Phương pháp ñông tụ và keo tụ<br /> 1.3.2.3. Tuyển nổi<br /> 1.3.2.4. Hấp phụ<br /> 1.3.2.5. Trao ñổi ion<br /> 1.3.3. Phương pháp ñiện hóa<br /> 1.3.4. Phương pháp hóa học<br /> 1.3.4.1. Phương pháp trung hòa<br /> 1.3.4.2. Phương pháp oxy hóa khử<br /> 1.3.5. Các quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation<br /> Processes - AOPs)<br /> 1.3.5.1. Ozon<br /> 1.3.5.2. Ozon + H2O2<br /> 1.3.5.3. Ôxy hóa quang hóa<br /> 1.3.5.4. Phản ứng Fenton<br /> 1.3.5.5. Phản ứng Fenton sử dụng hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng<br /> mặt trời<br /> Fe(III)- oxalat hấp thụ ánh sáng mạnh ở bước sóng λ = 550 nm<br /> và tạo ra gốc OH• với hiệu suất lượng tử cao.<br /> FeIII(C2O4)33- + hν → Fe2+ + 2C2O42- + C2O4• −<br /> C2O4• −<br /> → CO2• − + CO2<br /> CO2• − + FeIII(C2O4)33- → Fe2+ + CO2 + 3C2O42Từ ba phản ứng trên, có thể thu gọn lại thành một phản ứng<br /> như sau:<br /> 2FeIII(C2O4)33- + hν → 2Fe2+ + 5C2O42- + 2CO2<br /> <br /> Và như vậy Fe2+ sẽ ñược tạo thành và phản ứng với H2O2 có<br /> trong dung dịch ñể tạo gốc OH• bằng phản ứng Fenton.<br /> Fe2+ + H2O2 + 3C2O42- → FeIII(C2O4)33- + OH- + OH•<br /> Cơ chế phản ứng của hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời<br /> sẽ ñược tóm tắt trong sơ ñồ sau ñây:<br /> <br /> CHƯƠNG 2 - THỰC NGHIỆM<br /> 2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT<br /> 2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất<br /> 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu<br /> 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu<br /> 2.2.2. Phương pháp chuẩn bị hóa chất<br /> 2.2.3. Phương pháp ño quang<br /> Cơ sở của phương pháp là dựa trên tính chất hấp phụ một<br /> phần năng lượng ánh sáng của các dung dịch mang màu trong vùng<br /> quang phổ khả kiến. Độ hấp thụ tuân theo ñịnh luật Lambert Beer:<br /> D = log( Io/I) = ε.l.C<br /> Trong ñó:<br /> D: ñộ hấp thụ ánh sáng<br /> <br /> 7<br /> <br /> 8<br /> <br /> Io, I: cường ñộ bức xạ ñiện từ trước và sau khi ñi qua<br /> chất phân tích<br /> ε: hệ số hấp thụ, Lmol-1cm-1<br /> l: chiều dày cuvet, cm<br /> C: nồng ñộ chất phân tích, mol.L -1<br /> Máy UV-VIS sẽ quét từ miền phổ tử ngoại ñến miền phổ<br /> hồng ngoại. Tại bước sóng mà dung dịch hấp thụ cực ñại gọi là bước<br /> sóng cực ñại λmax ñược thể hiện bởi giá trị mật ñộ quang cực ñại Dmax.<br /> Sau khi ñã xác ñịnh ñược λmax, ta xác ñịnh mật ñộ quang<br /> trước (Dt) và mật ñộ quang sau (Ds) xử lý, từ ñó tính hiệu suất khử<br /> màu.<br /> 2.2.4. Phương pháp xử lý keo tụ<br /> 2.2.5. Phương pháp xử lý Fenton hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng<br /> mặt trời<br /> 2.2.6. Phương pháp xác ñịnh COD<br /> 2.2.6.1. Nguyên tắc<br /> 2.2.6.2. Pha thuốc thử<br /> 2.2.6.3. Cách tiến hành<br /> 2.2.6.4. Tính kết quả<br /> COD của nước thải ñược tính theo công thức:<br /> <br /> 2.2.7. Phương pháp ñánh giá hiệu quả xử lý<br /> 2.2.7.1. Hiệu suất khử màu<br /> Hiệu suất khử màu ñược tính theo công thức:<br /> Dt - Ds<br /> Hmàu (Dgiảm)=<br /> x 100%<br /> Dt<br /> Trong ñó Dt, Ds là mật ñộ quang của dung dịch trước và sau khi xử lý.<br /> 2.2.7.2. Hiệu suất khử COD<br /> Hiệu suất khử COD ñược tính theo công thức:<br /> CODt - CODs<br /> HCOD =<br /> x 100%<br /> CODt<br /> Trong ñó CODt, CODs là COD của dung dịch trước và sau khi xử lý.<br /> 2.2.8. Các thí nghiệm khảo sát quá trình ñông tụ<br /> 2.2.8.1. Khảo sát FeCl3/Bentonite Thuận Hải<br /> 2.2.8.2. Khảo sát FeCl3/C hoạt tính<br /> 2.2.8.3. Khảo sát FeCl3/Polime Anion (PA)<br /> 2.2.8.4. Khảo sát FeCl3/Polime Cation (PC)<br /> 2.2.9. Các thí nghiệm khảo sát hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời<br /> 2.2.9.1. Khảo sát pH<br /> 2.2.9.2. Khảo sát nồng ñộ Fe3+<br /> 2.2.9.3. Khảo sát nồng ñộ H2O2<br /> 2.2.9.4. Khảo sát nồng ñộ C2O42 −<br /> <br /> COD =<br /> <br /> (A - B).N.S.1000<br /> V<br /> <br /> (mg/l)<br /> <br /> Trong ñó:<br /> A: thể tích dung dịch FAS chuẩn cho mẫu trắng (ml)<br /> B: thể tích dung dịch FAS chuẩn cho mẫu nước thải (ml)<br /> N: nồng ñộ dung dịch FAS (N)<br /> V: thể tích mẫu ñem phân tích (ml)<br /> S: ñương lượng gam của oxy (g)<br /> <br /> 10<br /> <br /> 9<br /> <br /> CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> <br /> Hình 3.1. Dung dịch nước thải<br /> ban ñầu<br /> <br /> số COD; BOD; TSS; TDS, ño hàm lượng một số kim loại nặng có<br /> trong nước thải.<br /> Các quá trình keo tụ sẽ ñược lần lượt khảo sát với 4 hệ sau:<br /> FeCl3/Bentonite Thuận Hải, FeCl3/C hoạt tính, FeCl3/Polime Anion,<br /> FeCl3/Polime Cation.<br /> 3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của FeCl3/Bentonite Thuận Hải<br /> 3.1.1.1. Khảo sát FeCl3<br /> Điều kiện tiến hành: Cố ñịnh pH = 8, lượng bentonit = 600<br /> ppm, nồng ñộ của FeCl3 thay ñổi từ 200 ppm ñến 600 ppm. Giá trị<br /> mật ñộ quang ban ñầu là D0=1,2242. Kết quả ñược trình bày ở hình<br /> 3.5.<br /> <br /> Hình 3.2. Dung dịch nước thải<br /> keo tụ<br /> <br /> 1,4<br /> <br /> 25<br /> 20<br /> <br /> 1<br /> 0,8<br /> <br /> 15<br /> <br /> 0,6<br /> <br /> 10<br /> <br /> %<br /> <br /> Mật ñộ quang<br /> <br /> 1,2<br /> <br /> D<br /> %D<br /> <br /> 0,4<br /> 5<br /> <br /> 0,2<br /> 0<br /> <br /> 0<br /> 200<br /> <br /> 300<br /> <br /> 400<br /> <br /> 500<br /> <br /> 600<br /> <br /> Nồng ñộ (mg/l)<br /> <br /> Hình 3.3. Nước thải ñã lọc sau<br /> Hình 3.4. Nước thải xử lý bằng<br /> khi keo tụ<br /> Fenton<br /> 3.1. QUÁ TRÌNH KEO TỤ<br /> Trước khi thực hiện quá trình keo tụ, phải tiến hành khảo sát<br /> các chỉ tiêu ban ñầu của nước thải như: mật ñộ quang D, pH, các chỉ<br /> <br /> Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng ñộ FeCl3<br /> Kết quả hình 3.5 cho thấy việc tăng nồng ñộ FeCl3 sẽ làm<br /> hiệu suất hấp phụ màu giảm xuống. Điều này có thể giải thích do khi<br /> tăng nồng ñộ FeCl3 thì kết tủa Fe(OH)3 sẽ hình thành nhiều hơn, kéo<br /> các chất rắn lơ lửng xuống làm cho khả năng hấp phụ màu của<br /> bentonite bị giảm xuống. Do ñó nồng ñộ FeCl3 = 300 ppm sẽ cho<br /> hiệu suất phân hủy màu tốt nhất.<br /> 3.1.1.2. Khảo sát Bentonit Thuận Hải<br /> Điều kiện tiến hành: Cố ñịnh pH = 8, lượng FeCl3 = 300<br /> ppm, nồng ñộ của bentonit thay ñổi từ 300 ppm ñến 1000 ppm. Giá<br /> <br />