1
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên với lòng biết ơn sâu sắc nhất tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Ngọc
Lân và TS. Trần Thị Hiền – những người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều
kiện tốt nhất để tôi hoàn thành bản luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Môi trường – Viện khoa học
và Công nghệ Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ cho tôi trong
suốt thời gian tôi tham gia nghiên cứu sinh.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ nghiên cứu Phòng thí nghiêm R&D – Viện Khoa
học và Công nghệ Môi trường đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện các nội
dung của luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các đồng nghiệp, bạn bè – những người đã luôn quan
tâm, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng, tôi xin dành tình cảm đặc biệt đến gia đình, người thân của tôi – những người
đã luôn tin tưởng, động viên và tiếp sức cho tôi thêm nghị lực để tôi có thể vững vàng vượt
qua mọi khó khăn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2017
Tác giả luận án
Nguyễn Thị Lan Phương
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ “Nghiên cứu xử lý nâng cao nước thải chứa thuốc
nhuộm hoạt tính bằng phương pháp điện hóa với điện cực chọn lọc” là công trình
nghiên cứu của riêng tôi, đây là công trình do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của người
hướng dẫn khoa học. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là hoàn toàn thu được từ
thực nghiệm, trung thực và không sao chép. Các kết quả này chưa được ai công bố trong
bất kỳ công trình luận án nào khác.
Tác giả luận án
Nguyễn Thị Lan Phương
Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS. Nguyễn Ngọc Lân TS. Trần Thị Hiền
3
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN 4
1.1. Công nghệ dệt và đặc tính nước thải 4
1.1.1. Quy trình công nghệ 4
1.1.2. Đặc tính nước thải dệt nhuộm 5
1.1.3. Tác động đến môi trường của nước thải dệt nhuộm 7
1.2. Phân loại thuốc nhuộm và đặc tính của thuốc nhuộm hoạt tính 8
1.2.1. Phân loại thuốc nhuộm 8
1.2.2. Đặc tính của thuốc nhuộm hoạt tính 9
1.3. Các phương pháp xử lý TNHT trong nước thải dệt nhuộm 12
1.3.1. Các phương pháp xử lý truyền thống 12
1.3.2. Các phương pháp oxy hóa nâng cao 15
1.4. Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp điện hóa 21
1.4.1. Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa 22
1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện hóa trong xử lý nước thải 26
1.4.3. Vật liệu điện cực trong xử lý điện hóa 28
1.4.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp điện hóa trong xử lý nước
thải dệt nhuộm
30
1.5. Đặc tính một số vật liệu được lựa chọn làm điện cực anot sử dụng cho nghiên
cứu
34
CHƯƠNG 2 – PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 37
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất và vật liệu nghiên cứu 37
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ 37
2.1.2. Hóa chất
38
2.1.3. Vật liệu điện cực 38
2.2. Các phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu 38
2.2.1. Phương pháp thực nghiệm 38
2.2.2. Các phương pháp xử lý số liệu 48
2.2.3. Các phương pháp phân tích 52
CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54
3.1. Tính chất của các loại vật liệu điện cực sử dụng trong nghiên cứu 54
3.1.1. Đường cong phân cực các vật liệu điện cực nghiên cứu
54
3.1.2. Độ hòa tan của điện cực thép SUS 304 và thép Ferosilic
58
3.1.3. Đặc tính điện hóa của các điện cực anot Pt, thép SUS 304 và thép Ferosilic
59
3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố chính lên hiệu quả xử lý độ màu và độ giảm hàm
lượng COD
của nước thải chứa TNHT bằng phương pháp điện hóa với các loại vật liệu điện
cực khác nhau
62
3.2.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện 62
3.2.2. Ảnh hưởng của pH ban đầu 66
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly
70
4
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian điện hóa
73
3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm đầu vào
78
3.3. Lựa chọn vật liệu điện cực thích hợp để xử lý nước thải chứa TNHT bằng
phương pháp điện hóa
80
3.4. Ảnh hưởng của một số yếu tố khác lên hiệu quả xử lý độ màu và độ giảm hàm
lượng COD của nước thải chứa TNHT bằng phương pháp điện hóa với điện cực
thép Ferosilic
82
3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ 82
3.4.2. Ảnh hưởng của thành phần nước thải 83
3.4.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ diện tích giữa các điện cực 85
3.5. Động học của quá trình phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính bằng phương pháp
oxi hóa điện hóa với điện cực thép Ferosilic
86
3.6. Đánh giá hiệu quả phân hủy các TNHT của quá trình xử lý điện hóa bằng điện
cực thép Ferosilic 91
3.7. Quy hoạch thực nghiệm xác định chế độ tối ưu cho quá trình xử lý điện hóa
nước thải chứa TNHT bằng điện cực thép Ferosilic
106
3.7.1. Phương trình hồi quy 106
3.7.2. Điểm tối ứu hóa 114
3.8. Xử lý nâng cao nước thải dệt nhuộm Công ty CP dệt may 29/3 – Đà Nẵng bằng
phương pháp điện hóa với điện cực thép Ferosilic 115
3.8.1. Đặc tính nước thải Công ty CP dệt may 29/3 – Đà Nẵng 115
3.8.2. Đánh giá hiện trạng hệ thống xử lý nước thải Công ty CP dệt may 29/3 – Đà
Nẵng 117
3.8.3. Đề xuất phương án xử lý nâng cao nước thải dệt nhuộm Công ty CP dệt may
29/3 – Đà Nẵng.
118
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
125
TÀI LIỆU THAM KHẢO 127
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 135
PHỤ LỤC 136
i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
và ký hiệu Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh
AOX Hợp chất halogen hữu cơ có khả năng
hấp phụ Adsorbable Organic Halogen
AOPs Các quá trình oxy hóa nâng cao Advanced Oxidation Processes
BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Biological Oxygen Demand
BDD
Điện cực màng kim cương
Boron Doped Diamond
BTNMT
Bộ Tài Nguyên Môi Trường
CP Cổ phần
COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand
DSA Điện cực phủ oxít kim loại trên kim
loại nền Dimentionally Stable Anote
Dye
[Dye] Thuốc nhuộm
Nồng độ thuốc nhuộm
EC Năng lượng điện tiêu thụ
GC-MS Sắc ký khí kết hợp khối phổ Gas Chromatography Mass
Spectometry
I
Cường độ dòng điện
IR
Phổ hống ngoại
Infrared Spectroscopy
J
Mật độ dòng điện
k Hằng số tốc độ phản ứng
k
*
Hằng số tốc độ phản ứng biểu kiến
LC-MS Sắc ký lỏng ghép khối phổ Liquid Chromatography Mass
Spectometry
m
1
Khối lượng anot trước khi điện hóa
m
2
Khối lượng anot sau t giờ điện hóa
n
Bậc phản ứng
NTHH
Nước thải hỗn hợp
PAA Poly Acrylic Axit
PAC Poly Aluminium Chloride
QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam
r
A
Tốc độ phản ứng phân hủy chất A
S Diện tích điện cực
S
a
/S
c
Tỷ lệ giữa diện tích Anot và diện tích
Catot
t
Thời gian
TN
Thuốc nhuộm
TNHT Thuốc nhuộm hoạt tính
TOC Tổng carbon hữu cơ Total Organic Carbon
TSS Tổng chất rắn lơ lửng Total Suspended Solids
XRD Nhiễu xạ tia X X- Ray Diffraction
U
Hiệu điện thế
UV
Tia tử ngoại
Ultraviolet
UV/vis Tử ngoại khả kiến Ultraviolet Visible
V Thể tích dung dịch
