Tóm tắt luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy thuốc nhuộm methyl blue bẳng các tác nhân Fe2/H2O2, UV/H2O2 và Fe2/UV/H2O2

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Công trình ñược hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. BÙI XUÂN VỮNG

VÕ THỊ THÙY DUNG

Phản biện 1:……………………………………………………. Phản biện 2:……………………………..…………………….

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN

QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM

Luận văn sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm

METHYL BLUE BẲNG CÁC TÁC NHÂN Fe2+/H2O2, UV/H2O2 VÀ Fe2+/UV/H2O2

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Hoá hữu cơ họp tại Đại học

Đà Nẵng vào ngày…….tháng……..năm………..

Chuyên ngành : Hóa hữu cơ

Mã số : 60.44.27

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỮU CƠ

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng

2011

- Thư viện trường Đại học Sư phạm, ñại học Đà Nẵng

4 3

trình xử lí hóa lí nhằm ñiều chỉnh, trung hòa ñộ pH của nước thải , MỞ ĐẦU

dùng keo tụ, tạo bông ñể loại bỏ các loại thuốc nhuộm khó phân hủy 1. Lý do chọn ñề tài

sinh học (giảm nồng ñộ BOD) và khử ñộ màu. Tuy nhiên, nhược Hiện nay, ngành công nghiệp dệt nhuộm ở nước ta ñang

ñiểm của phương pháp này là chi phí hóa chất cao và lượng bùn sinh phát triển ña dạng với những qui mô khác nhau. Trong quá trình hoạt

ra lớn. Chính vì lẽ ñó, sự kết hợp các phương pháp truyền thống với ñộng sản xuất, các cơ sở dệt nhuộm ñã tạo ra lượng lớn chất thải có

phương pháp oxi hóa nâng cao là một sự lựa chọn hợp lí.

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ ñộc hại bằng các mức ñộ gây ô nhiễm cao. Nước thải sinh ra từ dệt nhuộm thường có nhiệt ñộ cao (thấp nhất là 400C), ñộ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất,

phương pháp hoá nâng cao như: quá trình Fenton, Fenton/UV… hiện thuốc nhuộm khó phân hủy, ñộ màu cao và hàm lượng cặn lơ lửng

nay ñang rất ñược quan tâm nghiên cứu do có chi phí xử lí tương ñối cao có chứa dầu mỡ. Lượng thuốc nhuộm dư sau công ñoạn nhuộm

thấp, hoá chất lại dễ tìm, không ñộc hại và tỏ ra khá hiệu quả. Tuy có thể lên ñến 50% tổng lượng thuốc nhuộm ñược sử dụng ban ñầu.

nhiên, tất cả các phương pháp ñều có ưu, có nhược, không một Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có ñộ màu

phương pháp nào là hoàn hảo cả. Nếu sử dụng Fenton thì lượng hóa cao và nồng ñộ chất ô nhiễm lớn. Nếu không ñược xử lí tốt, nước thải

do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi trường, ñặc biệt là ô nhiễm nguồn

nước mặt, nước ngầm. chất dùng cho ñiều chỉnh pH cũng không ít, ñồng thời nếu hàm lượng Fe2+ dư sẽ rất khó ñể loại bỏ. Còn nếu sử dụng UV/H2O2 thì sẽ không

Góp phần hạn chế và khắc phục tình trạng ô nhiễm môi hiệu quả với những nước thải dệt nhuộm màu ñen vì cản trở tia UV.

trường do nước thải dệt nhuộm, trong thời gian gần ñây ñã có nhiều Chính vì vậy, tùy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể mà chúng ta sẽ lựa

nỗ lực ñể giảm thiểu lượng và tính ñộc của các dòng thải công chọn phương pháp tối ưu nhất.

nghiệp. Các công trình này chủ yếu áp dụng ñộc lập hoặc kết hợp Cùng với những lí do trên, tôi ñã chọn ñề tài “Nghiên cứu

nhóm các phương pháp hóa lí, phương pháp sinh học và phương pháp

oxi hóa nâng cao. Quá trình xử lí sinh học diễn ra nhờ sự phân hủy các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân hủy thuốc nhuộm methyl blue bằng các tác nhân Fe2+/H2O2, UV/H2O2 và Fe2+/UV/H2O2” với

hiếu khí và kị khí của bùn hoạt tính lơ lửng ñể phân hủy các chất hữu mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc xử lí nước thải dệt nhuộm ở

cơ dễ phân giải vi sinh (như bột sắn dùng hồ sợi dọc). Song, với nước ta.

những chất hữu cơ ñộc hại và khó phân hủy sinh học như poly (vinyl

axetat), thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính và các chất

dùng ñể tẩy trắng vải thì phương pháp này tỏ ra không hiệu quả. Quá

6 5

- So sánh mức ñộ phân hủy giữa 3 tác nhân. 2. Mục ñích nghiên cứu

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

6. Bố cục luận văn

Nội dung của ñề tài ñược trình bày trong 3 chương Tìm ñược các thông số tối ưu ñể quá trình phân hủy methyl blue ñạt hiệu quả cao nhất bởi các tác nhân Fe2+/H2O2, UV/H2O2 và Fe2+/UV/H2O2.

So sánh mức ñộ phân hủy methyl blue bởi 3 tác nhân trên. Chương I: Tổng quan

Chương II: Nghiên cứu thực nghiệm 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài ñược thực hiện tại phòng thí nghiệm của trường Đại Chương III: Kết quả và thảo luận

học Sư phạm Đà Nẵng trên các mẫu giả chứa methyl blue.

4. Các phương pháp nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu lí thuyết

4.2. Nghiên cứu thực nghiệm

- Đo cường ñộ chùm sáng trong bình phản ứng quang hoá bằng

phương pháp Uranil actinometer.

- Xác ñịnh nhu cầu oxi hoá học COD bằng phương pháp 2-/Cr3+ hoặc phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử Bicromat Cr2O7

UV-VIS.

- Xác ñịnh hàm lượng hữu cơ tổng TOC (nếu có ñiều kiện).

- Xác ñịnh ñộ chuyển hoá của methyl blue bằng phương pháp

quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân huỷ methyl

blue bằng tác nhân Fe2+/H2O2.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân huỷ methyl

blue bằng tác nhân UV/H2O2.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân huỷ methyl

blue bằng tác nhân Fe2+/UV/H2O2.

8 7

Quá trình Fenton ñồng thể thông thường tiến hành qua 4 giai CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN

ñoạn: 1.1. Nước thải dệt nhuộm

Giai ñoạn 1:Điều chỉnh pH phù hợp. 1.1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm

1.1.2. Methyl Blue

Bảng 1.1 Một số thông số của Methyl Blue Trong giai ñoạn phản ứng hóa xảy ra sự hình thành gốc HO(cid:1) hoạt tính và phản ứng oxi hóa chất hữu cơ. Gốc HO(cid:1) sau khi hình

thành sẽ tham gia vào phản ứng oxi hóa các hợp chất hữu cơ có trong

nước cần xử lý: chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân thành các chất Công thức phân tử C37H27N3Na2O9S3

hữu cơ có khối lượng phân tử thấpnhư sau: Công thức cấu tạo

Hợp chất hữu cơ (cao phân tử) + HO(cid:1) → Hợp chất hữu cơ

(1) (thấp phân tử) +CO2 +H2O+ HO-

Trong một số trường hợp nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn,

một số chất hữu cơ sẽ chuyển hóa hết thành CO2 và nước.

Giai ñoạn 2: Trung hòa và keo tụ Phân tử gam 799,814 g/mol Sau khi xảy ra quá trình oxi hóa cần nâng pH dung dịch lên

300 g/l trên 7 ñể thực hiện kết tủa Fe3+ mới hình thành:

Độ tan trong nước ở 20oC (2) Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3.

Trạng thái Rắn dạng bột, màu xanh Kết tủa Fe(OH)3 mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo

1.1.3. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm tụ, ñông tụ, hấp phụ một phần các chất hữu cơ chủ yếu là các chất

1.1.4. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm hữu cơ cao phân tử.

1.2. Các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm hiện nay Giai ñoạn 3: Quá trình lắng

1.2.1. Các phương pháp hóa lí Các bông keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống khiến làm

1.2.2. Các phương pháp sinh học giảm COD, màu, mùi trong nước thải. Sau quá trình lắng các chất

1.2.3. Các phương pháp cơ học hữu cơ còn lại (nếu có) trong nước thải chủ yếu là các hợp chất hữu

1.2.4. Các phương pháp hóa học cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ ñược xử lý bổ sung bằng phương

1.3. Cơ chế phản ứng Fenton pháp sinh học hoặc bằng các phương pháp khác.

10 9

2.2.2. Dụng cụ - Thiết bị 1.3.1. Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO(cid:1) và ñộng học các phản

ứng Fenton 2.2.3. Qui trình lập ñường chuẩn của K2Cr2O7

1.3.2. Quá trình quang Fenton (Fenton/UV)

1.3.3. Một số quá trình Fenton khác

1,5ml dung dịch K2Cr2O7 0,1N (ñã thêm HgSO4)

1.3.4. Những nhân tố ảnh hưởng ñến quá trình Fenton:[7] 2ml mẫu kali biphtalat với các nồng ñộ khác nhau 3,5ml H2SO4 ñậm dặc ( ñã thêm Ag2SO4) 1.4. Phương pháp xác ñịnh chỉ số COD

1.4.1. Nguyên tắc

Hầu hết các chất hữu cơ ñều bị phân hủy khi ñun nóng với hỗn

hợp K2Cr2O7 trong môi trường axit mạnh.

Lượng K2Cr2O7 dư ñược xác ñịnh bằng phương pháp ño quang Ống nghiệm có nút vặn

màu của K2Cr2O7 ở bước sóng hấp thụ là 439nm.

Các phản ứng hoá học xảy ra khi dùng K2Cr2O7 hoá:

2- + H+ → CO2 + H2O + Cr3+

HCH + Cr2O7

2- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

Cr2O7

1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình oxi hoá Đun trên bếp cách cát ở 150oC trong 2h 1.5 . Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

CHƯƠNG 2 - NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Để nguội và ño mật ñộ quang Lập ñường chuẩn của K2Cr2O7 2.1. Nguyên vật liệu, hoá chất, thiết bị, dụng cụ dùng cho thí

nghiệm nghiên cứu

2.1.1. Thiết bị

2.1.2. Dụng cụ và trang thiết bị phụ trợ

2.1.3. Hoá chất

2.2. Thí nghiệm xác ñịnh nhu cầu hoá hoá học COD

2.2.1. Hoá chất

12 11

2.2.4. Qui trình phân tích mẫu 2.2.5. Tính toán kết quả

2.3. Xác ñịnh ñộ chuyển hoá của methyl blue bằng phương pháp

ño quang 3,5ml H2SO4 ñậm dặc ( ñã thêm Ag2SO4) 2ml mẫu ñã bị oxi hoá bằng Fe2+/H2O2, Fe2+/UV/H2O2 hoặc UV/H2O2 1,5ml dung dịch K2Cr2O7 0,1N (ñã thêm HgSO4)

2.4. Các bước tiến hành thực nghiệm 2.4.1. Hệ Fe2+/H2O2 (Fenton) 2.3.2. Hệ Fe2+/UV/H2O2 ( Fenton/UV) 2.3.3. Hệ UV/H2O2 2.5. Các thí nghiệm khảo sát

2.5.1. Khảo sát ảnh hưởng nồng ñộ H2O2 tới sự phân hủy methyl

Ống nghiệm có nút vặn blue 2.5.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng ñộ Fe2+ tới sự phân hủy methyl

blue

2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng pH tới sự phân hủy methyl blue

2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt ñộ tới sự phân hủy methyl blue

Đun trên bếp cách cát ở 150oC trong 2h

Để nguội và ño mật ñộ quang → nồng ñộ 2- dư Cr2O7

13 14

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả sự phân hủy methyl blue bằng hệ phản ứng

UV/H2O2 và hệ phản ứng Fenton/UV

3.1.1. Hệ UV/H2O2

3.1.1.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ban ñầu ñến

sự phân huỷ methylblue

a/ Hiệu suất chuyển hóa methyl blue (%

[H2O2]o/[mẫu MB]=35

[H2O2]o/[mẫu MB]=30

[H2O2]o/[mẫu MB]=20

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ban ñầu ñến hiệu suất

[H2O2]o/[mẫu MB]=25 [H2O2]o/[mẫu MB]=15

chuyển hoá methyl blue (%)

5 [H2O2]o/[mẫu Hình 3.1: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ban ñầu ñến methyl blue] phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút hiệu suất chuyển hoá methyl blue (%) 15 2.5 3.4 5.8 8.0 12.9

%

20 2.9 4.9 6.6 11.4 16.6

25 5.8 7.6 8.1 11.6 20.3

30 6.9 7.7 8.7 15.6 21.4

35 9.5 10.4 12.5 15.8 25.4

b/ Hiệu suất COD(%)

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ban ñầu ñến hiệu suất

COD(%)

[H2O2]o/[mẫu

T

[H2O2]o/[mẫu MB]o =35

[H2O2]o/[mẫu MB]o =25

[H2O2]o/[mẫu MB]o =15

methyl blue] 5 phút 15 phút 25 phút

15 21.2 24.3 26.5 Hình 3.2: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ban ñầu 25 28.4 29.0 32.0 ñến hiệu suất COD(%) 35 29.4 33.6 37.2

15 16

Nhận xét : Kết quả từ hình 3 và 4 cho thấy ở hệ UV/H2O2 , việc

tăng [H2O2]o làm tốc ñộ phân hủy methyl blue tăng lên nhưng tăng

chậm .Hiệu suất chuyển hóa chỉ ñạt 25.4% và hiệu suất COD cũng

%

chỉ ñạt ñược 37.2% với tỉ lệ nồng ñộ [H2O2]o/[mẫu methyl blue]o =

35 sau 25 phút xử lí .

3.1.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến sự phân huỷ

30 ñộ C

70 ñộ C

Methylblue

T 50 ñộ C

a/ Hiệu suất chuyển hóa methyl blue (%)

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hiệu suất chuyển hoá Hình 3.3: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hiệu suất Methylblue (%) chuyển hoá Methylblue (%)

15 20 Nhiệt

5 phút 10 phút phút phút 25 phút ñộ

4.0 6.6 7.1 8.3 10.6 30oC

%

6.6 10.8 12.1 14.3 15.4 50oC

9.7 11.2 13.6 15.7 16.4 70oC

b/ Hiệu suất COD (%)

Bảng 3.4:.Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hiệu suất COD(%)

t 50 ñộ C

30 ñộ C

70 ñộ C

Nhiệt ñộ 5 phút 15 phút 25 phút

300C 24.5 25.8 31.4 Hình 3.4 : Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hiệu suất

COD (%) 500C 24.7 28.9 32.9

700C 27.2 28.8 33.9

Nhận xét: Khi tăng nhiệt ñộ thì khả năng phân hủy methylblue cũng tăng lên nhưng tăng chậm. Khi ñun ñến 700C thì hiệu suất

chuyển hóa chỉ ñạt 16.4% và hiệu suất COD là 33.9% sau 25 phút

phản ứng.

18 17

* Và ñược biểu diễn trên ñồ thị Hình 3.5 3.1.2. Hệ Fenton và Fenton/UV

-0.5

3.1.2.1. Ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ban ñầu

-2

-1

y = -0.0845x - 1.3198

-1.5

y = -0.0237x - 0.9198

-4

a/ Độ chuyển hóa và hiệu suất chuyển hóa

-2

• Hệ Fenton

/

) o C -6 C

y = -0.0606x - 0.849

-2.5

) o C C ( n

y = -0.1737x - 1.1986 y = -0.1942x - 1.3328

l

( n

l

y = -0.0782x - 0.9915

-3

-8

y = -0.2582x - 1.5317

y = -0.0912x - 1.0761

-3.5

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ñến hiệu suất chuyển hoá

-10

y = -0.3554x - 1.2587

y = -0.0993x - 1.3933

-4

-12

-4.5

methylblue (%)của hệ Fenton

t (phút)

100

[H2O2]o

(mM) 35 30 25 20 15

)

%

(

Hiệu 5 phút 81.3 76.9 72.1 67.8 65.2

h c H

%) ( h c H

[H2O2]o = 8.75mM [H2O2]o = 7.5mM

[H2O2]o = 6.25mM [H2O2]o = 5mM

[H2O2]o = 3.75mM

suất 10 phút 91.4 86.4 83.3 76.4 68.3

102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82

[H2O2]o = 8.75mM [H2O2]o = 7.5mM [H2O2]o = 6.25mM [H2O2]o = 5mM [H2O2]o = 3.75mM

chuyển 15 phút 95.7 91.8 90.2 83.6 71.4

hóa

15 t (phút)

20 phút 97.1 95.2 92.6 87.4 75.2

15 t (phút)

25 phút 97.3 96.0 94.1 90.3 78.2

Hình 3.5. Ảnh hưởng của [H2O2]o ñến ñộ chuyển hóa methyl blue của hệ Fenton (trái) và hệ Fenton/UV (phải). • Hệ Fenton/UV b/ Hiệu suất COD Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ñến hiệu suất chuyển hoá • Hệ Fenton methylblue (%)của hệ Fenton/UV Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ñến hiệu suất COD (%) của [H2O2]o/[mẫu 35 30 25 20 15 hệ Fenton methyl blue]

Hiệu 5 phút 96.4 95.5 90.3 87.0 84.1

suất 10 phút 98.5 97.2 96.5 94.8 86.6

chuyển 15 phút 99.8 99.6 98.1 97.8 92.6 [H2O2]o/[mẫu methyl blue] 5 phút 15 phút 25 phút 15 58.3 70.7 83.8 25 45.8 51.2 60.1 35 36.9 40.2 54.7 hóa 20 phút 100 100 99.5 99.0 95.2

25 phút 100 100 100 100 100

20 19

• • Hệ Fenton/UV Hệ Fenton

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng ñộ Fe2+ ñến hiệu suất chuyển hóa Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nồng ñộ H2O2 ñến hiệu suất COD (%) của

hệ Fenton/UV methyl blue (%) của hệ Fenton

10 15 20 25 30

15 70.6 83.5 86.2 25 43.3 63.3 75.5 35 37.5 49.0 59.7 [H2O2]o/[mẫu methyl blue] 5 phút 15 phút 25 phút

Được biểu diễn trên ñồ thị Hình 3.6 85.8 93.4 95.7 97.3 98.1 83.6 91.4 94.8 95.7 96.6 73.7 81.9 89.6 92.3 94.0 70.6 75.5 79.9 84.9 87.4 69.8 73.9 76.6 83.8 88.3 [H2O2] o/[Fe2+] o 5 phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút • Hệ Fenton/UV

)

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của nồng ñộ Fe2+ ñến hiệu suất chuyển hóa

% D O C

(

H

methyl blue (%) của hệ Fenton/UV

[H2O2]o = 8.75mM

[H2O2]o = 6.25mM

10 15 20 25 30

15 t (phút)

[H2O2]o = 8.75mM [H2O2]o = 6.25mM [H2O2]o = 3.75mM

15 t (phút)

[H2O2]o = 3.75mM

[H2O2]o/[Fe2+] o 25 phút 20 phút 15 phút 10 phút 98.2 99.9 100 100 94.1 98.9 99.7 99.9 90.7 96.6 98.0 99.6 86.9 94.5 98.1 99.2 82.7 93.8 95.2 97.8 Hình 3.6. Ảnh hưởng của [H2O2]o ñến hiệu suất COD của hệ Fenton (trái) và hệ Fenton/UV (phải).

* Kết quả qua hai hình 5 và 6 cho thấy việc tăng [H2O2]o ban ñầu 5 phút 100 100 99.9 99.8 99.3

làm hiệu suất phân hủy methyl blue và ñộ giảm COD (hiệu suất

COD) tăng lên. 3.1.2.2. Ảnh hưởng của nồng ñộ Fe2+

a/ Độ chuyển hóa và hiệu suất chuyển hóa

22 21

* Và ñược biểu diễn trên ñồ thị Hình 3.7 • Hệ Fenton/UV

Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nồng ñộ Fe2+ ñến hiệu suất COD (%) của

-2

-0.5

-4

-1

-6

-1.5

y = -0.1473x - 1.0544 y = -0.2051x - 0.9069 y = -0.2451x - 0.8523

y = -0.0475x - 0.8796

-8

-2

hệ Fenton/UV

) o C

/

y = -0.0437x - 0.9861

C

y = -0.3145x - 1.3246

-10

( n

-2.5

( n

l

-12

y = -0.0763x - 0.995

-3

-14

-3.5

y = -0.0775x - 1.5951

-16

-4

y = -0.6186x - 0.9367

y = -0.0984x - 1.609

-18

-4.5

[H2O2]o/[Fe2+] o 5 phút 15 phút 25 phút 10 70.6 83.5 86.2 20 43.3 63.3 75.5 30 37.5 49.0 59.6

t (phút)

100

Được biểu diễn trên ñồ thị Hình 3.8

)

%

% D

%

(

O C

% D O C

h c H

(

h c H

H

[Fe2+]o = 0.625mM [Fe2+]o = 0.4166mM

[Fe2+]o = 0.3125mM [Fe2+]o = 0.25mM

[Fe2+]o = 0.2083mM

[Fe2+]o = 0.625mM

[Fe2+]o = 0.625mM [Fe2+]o = 0.4166mM [Fe2+]o = 0.3125mM [Fe2+]o = 0.25mM [Fe2+]o = 0.2083mM

102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80

[Fe2+]o = 0.3125mM

15 t (phút)

[Fe2+]o = 0.2083mM

[Fe2+]o = 0.625mM [Fe2+]o = 0.3125mM [Fe2+]o = 0.2083mM

15 t (phút)

Hình 3.8. Ảnh hưởng của [H2O2]o ñến hiệu suất COD của hệ Fenton (trái) và hệ Fenton/UV (phải). Hình 3.7. Ảnh hưởng của [Fe2+]o ñến ñộ chuyển hóa methyl blue của hệ Fenton (trái) và hệ Fenton/UV (phải). * Kết quả qua hai Hình 3.7 và 3.8 cho thấy ñối với cả hai hệ b/ Hiệu suất COD

• Hệ Fenton

Bảng 3.11: Ảnh hưởng của nồng ñộ Fe2+ ñến hiệu suất COD (%) của

Fenton và Fenton/UV thì hiệu suất chuyển hóa methyl blue, ñộ giảm COD có xu hướng tăng nhanh khi tăng hàm lượng Fe2+, nhưng khi [Fe2+]o > 0.4mM thì tăng không ñáng kể nữa. hệ Fenton Với hệ Fenton/UV, sự chuyển hóa methyl blue, ñộ giảm COD 10 20 30 tăng nhanh hơn so với hệ Fenton.

3.1.2.3. Ảnh hưởng của pH

50.3 66.6 74.6 39.9 48.3 60.5 15.3 39.3 48.6 a/ Độ chuyển hóa và hiệu suất chuyển hóa [H2O2]o/[Fe2+] o 5 phút 15 phút 25 phút * Kết quả sau khi tiến hành thí nghiệm:

23 24

y = -0.004x - 0.0725

-1

-0.5

• Hệ Fenton

y = -0.0587x + 0.1586

-2

-1

y = -0.1097x - 0.0759

-3

Bảng 3.13: Ảnh hưởng pH ñến hiệu suất chuyển hóa methylblue

của hệ Fenton

/

-1.5

) o C C ( n

y = -0.0453x - 0.406

l

-4

-2

-5

-2.5

-6

y = -0.0724x - 0.6859

y = -0.1942x - 1.3328

-7

-3

t (phút)

100

120

100

Hiệu suất chuyển hóa

)

% ( h c H

%) ( h c H

pH = 1

pH = 1 pH = 3 pH = 5

pH = 3

pH = 5

5 phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút pH = 1 50.0 53.2 68.1 71.6 79.3 pH = 3 63.6 75.7 84.0 88.3 91.4 pH = 5 9.3 10.6 11.9 13.6 16.5

b. Hệ Fenton/UV

3 t (phút)

Bảng 3.13: Ảnh hưởng pH ñến hiệu suất chuyển hóa methylblue Hình 3.9. Ảnh hưởng của pH ñến ñộ chuyển hóa methyl blue của hệ của hệ Fenton/UV Fenton (trái) và Fenton/UV (phải). * Và ñược biểu diễn trên ñồ thị Hình 3.9

b/ Hiệu suất COD • Hệ Fenton

Bảng 3.14: Ảnh hưởng pH ñến hiệu suất COD(%) của hệ Fenton Hiệu suất chuyển hóa

5 phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút pH = 1 57.2 68.9 75.5 86.6 95.8 pH = 3 90.3 96.5 98.1 99.5 100 pH = 5 13.3 33.3 53.1 62.6 73.3

pH = 1 29.2 35.0 40.6 pH = 3 33.1 44.3 49.5 pH = 5 22.5 25.0 26.6

5 phút 15 phút 25 phút • Hệ Fenton/UV

Bảng 3.14: Ảnh hưởng pH ñến hiệu suất COD(%) của hệ Fenton/UV

5 phút 15 phút 25 phút pH = 1 31.4 39.8 43.8 pH = 3 42.3 45.3 55.6 pH = 5 29.0 35.5 42.5

25 26

Được biểu diễn trên ñồ thị 3.10 • Hệ Fenton/UV

Bảng 3.16: Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến sự chuyển hóa methylblue của hệ

)

Fenton/UV

% D O C

(

H

pH = 1

pH = 3

15 t (phút)

pH = 5

15 t (phút)

pH = 5

102

100

Hiệu suất chuyển hóa Hình 3.10. Ảnh hưởng của pH ñến hiệu suất COD của hệ Fenton 5 phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút t = 30oC 88.7 96.6 99.5 100 100 t = 50oC 99.8 100 100 100 100 t = 70oC 99.9 100 100 100 100 (trái) và hệ Fenton/UV (phải). * Và ñược biểu diễn trên ñồ thị Hình 3.11 * Từ hình 9 và 10 cho thấy, khuynh hướng chung là sự phân

100

hủy methyl blue tăng dần khi pH tăng từ 1 ñến 3 và sau ñó giảm

xuống khi tăng pH lên lớn hơn 4.

)

%

(

- Hệ Fenton/UV: hiệu suất chuyển hóa ñạt ñược rất cao (chỉ

h c H

( h c H

t = 30 ñộ

t = 50 ñộ

sau 5 phút phản ứng ñã ñạt 90% và sau 25 phút phản ứng methyl blue

t = 70 ñộ

t = 30 ñộ t = 50 ñộ t = 70 ñộ

ñã chuyển hóa hoàn toàn), hiệu suất COD ño ñược sau 25 phút phản

ứng lên tới xấp xỉ 56%.

15 t (phút)

3.1.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ Hình 3.11. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến ñộ chuyển hóa methyl blue a/ Hiệu suất chuyển hóa của hệ Fenton (trái) và Fenton/UV (phải). • Hệ Fenton b/ Hiệu suất COD Bảng 3.15: Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến sự chuyển hóa methylblue của hệ • Hệ Fenton Fenton Bảng 3.17: Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến sự chuyển hóa COD của hệ

Fenton

Hiệu suất chuyển hóa

t = 30oC 81.7 91.0 93.7 95.3 96.7 5 phút 10 phút 15 phút 20 phút 25 phút t = 50oC 96.7 99.8 100 100 100 t = 70oC 98.7 100 100 100 100 5 phút 15 phút 25 phút t = 70oC 97.5 99.2 99.9 t = 50oC 61.4 74.8 79.5 t = 30oC 40.4 49.9 54.3

27 28

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ • Hệ Fenton/UV

I. KẾT LUẬN Bảng 3.18: Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến sự chuyển hóa COD của hệ

Fenton/UV

Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự phân hủy methyl blue trong nước bằng hệ phản ứng Fenton (H2O2/Fe2+) và Fenton/UV (có chiếu xạ UV bước sóng 254 nm) (H2O2/Fe2+/UV) ñã ñược khảo sát. Độ

120

100

5 phút 15 phút 25 phút t = 30oC 55.1 60.9 73.0 t = 50oC 63.2 71.9 82.0 t = 70oC 100 100 100 chuyển hóa methyl blue và ñộ giảm COD tăng lên khi tăng [H2O2]o và [Fe2+]o cũng như khi tăng nhiệt ñộ dung dịch xử lí ñến 70oC. Sự * Và ñược biểu diễn trên ñồ thị Hình 3.12 phân hủy ñạt hiệu suất cao trong khoảng pH từ 2 – 4. Ở nhiệt ñộ

phòng, ñiều kiện tối ưu khi phân hủy dung dịch methyl blue 200ppm bằng cả hai hệ Fenton và Fenton/UV là [H2O2]o = 6.25mM, [Fe2+]o =

)

% D O C

0.625mM, pH = 3. Ở ñiều kiện này sự chuyển hóa methyl blue ñạt

% D O C

(

H

t = 70 ñộ

98% sau 25 phút xử lý bằng Fenton và 100% sau 15 phút xử lý bằng

t = 30 ñộ

t = 50 ñộ

t = 30 ñộ

Fenton/UV.

15 t (phút)

15 T (phút)

t = 70 ñộ

Nói chung công tác quản lý môi trường ở Việt Nam còn nhiều

hạn chế, ñặc biệt là việc xử lý nước thải trong các cơ sở sản xuất ñặc Hình 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hiệu suất COD của hệ biệt là cơ sở dệt nhuộm, ñiều này ảnh hưỏng rất lớn ñến sức khoẻ con Fenton (trái) và hệ Fenton/UV (phải). người, các loại ñộng thực vật thuỷ sinh và gây ô nhiễm môi trường Hình 11 và 12 cho thấy khi tăng nhiệt ñộ thì ñộ phân hủy methyl ngày càng nghiêm trọng. Do ñó việc tìm ra giải pháp ñể khắc phục và blue và ñộ giảm COD cũng tăng theo rất nhanh và ñặc biệt tăng giảm thiểu tác ñộng của nó là rất cần thiết. Fenton/UV có thể coi là

một công cụ hữu hiệu trong việc xử lý các chất hữu cơ ñộc và khó nhanh hơn ñối với hệ Fenton/UV. Nếu ở hệ Fenton sau khi ñun 10 phút ở nhiệt ñộ 500C hiệu suất chuyển hóa ñạt gần 100% thì ở hệ phân huỷ. Fenton/UV chỉ sau 5 phút ñun cũng ở nhiệt ñộ trên hiệu suất chuyển

hóa ñã ñạt xấp xỉ 100%.

II. KIẾN NGHỊ

Nghiên cứu này ñã khẳng ñịnh ưu thế của hệ quang xúc tác ñồng

thể Fenton/UV trong quá trình xử lý nước ô nhiễm. Ở nước ta,

phương pháp xử lý này hiện mới ñược ít người nghiên cứu. Qua ñề

tài này, tôi có một số kiến nghị như sau:

- Chất xúc tác Fenton/UV có chi phí thấp, rất dễ tìm mà hiệu

quả xử lý các chất hữu cơ ñộc hại khá cao do vậy nên ñược triển khai

ñưa vào xử lý nước thải.

- Chất xúc tác sau khi tiến hành xử lý tồn tại dưới dạng

hidroxit sắt cần có phương pháp lắng và loại bỏ khỏi dòng thải.