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<br /> <br /> 2<br /> <br /> BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG<br /> <br /> Công trình ñược hoàn thành tại<br /> ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học: TS. BÙI XUÂN VỮNG<br /> <br /> VÕ THỊ THÙY DUNG<br /> <br /> Phản biện 1:…………………………………………………….<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN<br /> <br /> Phản biện 2:……………………………..…………………….<br /> <br /> QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM<br /> METHYL BLUE BẲNG CÁC TÁC NHÂN<br /> 2+<br /> <br /> Luận văn sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm<br /> <br /> 2+<br /> <br /> Fe /H2O2, UV/H2O2 VÀ Fe /UV/H2O2<br /> <br /> Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Hoá hữu cơ họp tại Đại học<br /> Đà Nẵng vào ngày…….tháng……..năm………..<br /> <br /> Chuyên ngành : Hóa hữu cơ<br /> Mã số<br /> <br /> : 60.44.27<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỮU CƠ<br /> <br /> 2011<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận văn tại:<br /> -<br /> <br /> Trung tâm thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng<br /> <br /> -<br /> <br /> Thư viện trường Đại học Sư phạm, ñại học Đà Nẵng<br /> <br /> 3<br /> <br /> 4<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> <br /> trình xử lí hóa lí nhằm ñiều chỉnh, trung hòa ñộ pH của nước thải ,<br /> dùng keo tụ, tạo bông ñể loại bỏ các loại thuốc nhuộm khó phân hủy<br /> <br /> 1. Lý do chọn ñề tài<br /> Hiện nay, ngành công nghiệp dệt nhuộm ở nước ta ñang<br /> <br /> sinh học (giảm nồng ñộ BOD) và khử ñộ màu. Tuy nhiên, nhược<br /> <br /> phát triển ña dạng với những qui mô khác nhau. Trong quá trình hoạt<br /> <br /> ñiểm của phương pháp này là chi phí hóa chất cao và lượng bùn sinh<br /> <br /> ñộng sản xuất, các cơ sở dệt nhuộm ñã tạo ra lượng lớn chất thải có<br /> <br /> ra lớn. Chính vì lẽ ñó, sự kết hợp các phương pháp truyền thống với<br /> <br /> mức ñộ gây ô nhiễm cao. Nước thải sinh ra từ dệt nhuộm thường có<br /> <br /> phương pháp oxi hóa nâng cao là một sự lựa chọn hợp lí.<br /> <br /> nhiệt ñộ cao (thấp nhất là 40 C), ñộ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất,<br /> <br /> Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ ñộc hại bằng các<br /> <br /> thuốc nhuộm khó phân hủy, ñộ màu cao và hàm lượng cặn lơ lửng<br /> <br /> phương pháp hoá nâng cao như: quá trình Fenton, Fenton/UV… hiện<br /> <br /> cao có chứa dầu mỡ. Lượng thuốc nhuộm dư sau công ñoạn nhuộm<br /> <br /> nay ñang rất ñược quan tâm nghiên cứu do có chi phí xử lí tương ñối<br /> <br /> có thể lên ñến 50% tổng lượng thuốc nhuộm ñược sử dụng ban ñầu.<br /> <br /> thấp, hoá chất lại dễ tìm, không ñộc hại và tỏ ra khá hiệu quả. Tuy<br /> <br /> Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có ñộ màu<br /> <br /> nhiên, tất cả các phương pháp ñều có ưu, có nhược, không một<br /> <br /> cao và nồng ñộ chất ô nhiễm lớn. Nếu không ñược xử lí tốt, nước thải<br /> <br /> phương pháp nào là hoàn hảo cả. Nếu sử dụng Fenton thì lượng hóa<br /> <br /> do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi trường, ñặc biệt là ô nhiễm nguồn<br /> <br /> chất dùng cho ñiều chỉnh pH cũng không ít, ñồng thời nếu hàm lượng<br /> <br /> nước mặt, nước ngầm.<br /> <br /> Fe2+ dư sẽ rất khó ñể loại bỏ. Còn nếu sử dụng UV/H2O2 thì sẽ không<br /> <br /> 0<br /> <br /> Góp phần hạn chế và khắc phục tình trạng ô nhiễm môi<br /> <br /> hiệu quả với những nước thải dệt nhuộm màu ñen vì cản trở tia UV.<br /> <br /> trường do nước thải dệt nhuộm, trong thời gian gần ñây ñã có nhiều<br /> <br /> Chính vì vậy, tùy thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể mà chúng ta sẽ lựa<br /> <br /> nỗ lực ñể giảm thiểu lượng và tính ñộc của các dòng thải công<br /> <br /> chọn phương pháp tối ưu nhất.<br /> <br /> nghiệp. Các công trình này chủ yếu áp dụng ñộc lập hoặc kết hợp<br /> <br /> Cùng với những lí do trên, tôi ñã chọn ñề tài “Nghiên cứu<br /> <br /> nhóm các phương pháp hóa lí, phương pháp sinh học và phương pháp<br /> <br /> các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân hủy thuốc nhuộm methyl<br /> <br /> oxi hóa nâng cao. Quá trình xử lí sinh học diễn ra nhờ sự phân hủy<br /> <br /> blue bằng các tác nhân Fe2+/H2O2, UV/H2O2 và Fe2+/UV/H2O2” với<br /> <br /> hiếu khí và kị khí của bùn hoạt tính lơ lửng ñể phân hủy các chất hữu<br /> <br /> mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc xử lí nước thải dệt nhuộm ở<br /> <br /> cơ dễ phân giải vi sinh (như bột sắn dùng hồ sợi dọc). Song, với<br /> <br /> nước ta.<br /> <br /> những chất hữu cơ ñộc hại và khó phân hủy sinh học như poly (vinyl<br /> axetat), thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính và các chất<br /> dùng ñể tẩy trắng vải thì phương pháp này tỏ ra không hiệu quả. Quá<br /> <br /> 6<br /> <br /> 5<br /> <br /> - So sánh mức ñộ phân hủy giữa 3 tác nhân.<br /> <br /> 2. Mục ñích nghiên cứu<br /> Tìm ñược các thông số tối ưu ñể quá trình phân hủy methyl<br /> blue ñạt hiệu quả cao nhất bởi các tác nhân Fe /H2O2, UV/H2O2 và<br /> 2+<br /> <br /> 2+<br /> <br /> Fe /UV/H2O2.<br /> So sánh mức ñộ phân hủy methyl blue bởi 3 tác nhân trên.<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 giả chứa methyl blue.<br /> 4. Các phương pháp nghiên cứu<br /> 4.1. Nghiên cứu lí thuyết<br /> 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm<br /> - Đo cường ñộ chùm sáng trong bình phản ứng quang hoá bằng<br /> phương pháp Uranil actinometer.<br /> - Xác ñịnh nhu cầu oxi hoá học COD bằng phương pháp<br /> Bicromat Cr2O72-/Cr3+ hoặc phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử<br /> UV-VIS.<br /> - Xác ñịnh hàm lượng hữu cơ tổng TOC (nếu có ñiều kiện).<br /> - Xác ñịnh ñộ chuyển hoá của methyl blue bằng phương pháp<br /> quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS.<br /> - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân huỷ methyl<br /> blue bằng tác nhân Fe2+/H2O2.<br /> - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân huỷ methyl<br /> blue bằng tác nhân UV/H2O2.<br /> - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân huỷ methyl<br /> blue bằng tác nhân Fe2+/UV/H2O2.<br /> <br /> 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài<br /> 6. Bố cục luận văn<br /> Nội dung của ñề tài ñược trình bày trong 3 chương<br /> Chương I: Tổng quan<br /> Chương II: Nghiên cứu thực nghiệm<br /> Chương III: Kết quả và thảo luận<br /> <br /> 8<br /> <br /> 7<br /> <br /> Quá trình Fenton ñồng thể thông thường tiến hành qua 4 giai<br /> <br /> CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN<br /> ñoạn:<br /> <br /> 1.1. Nước thải dệt nhuộm<br /> 1.1.1. Sơ lược về thuốc nhuộm<br /> <br /> Giai ñoạn 1:Điều chỉnh pH phù hợp.<br /> <br /> 1.1.2. Methyl Blue<br /> <br /> Trong giai ñoạn phản ứng hóa xảy ra sự hình thành gốc HO
<br /> <br /> Bảng 1.1 Một số thông số của Methyl Blue<br /> <br /> hoạt tính và phản ứng oxi hóa chất hữu cơ. Gốc HO
sau khi hình<br /> thành sẽ tham gia vào phản ứng oxi hóa các hợp chất hữu cơ có trong<br /> <br /> Công thức phân tử<br /> <br /> C37H27N3Na2O9S3<br /> <br /> nước cần xử lý: chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân thành các chất<br /> hữu cơ có khối lượng phân tử thấpnhư sau:<br /> <br /> Công thức cấu tạo<br /> <br /> Hợp chất hữu cơ (cao phân tử) + HO
→ Hợp chất hữu cơ<br /> (thấp phân tử) +CO2 +H2O+ HO-<br /> <br /> (1)<br /> <br /> Trong một số trường hợp nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn,<br /> một số chất hữu cơ sẽ chuyển hóa hết thành CO2 và nước.<br /> Giai ñoạn 2: Trung hòa và keo tụ<br /> Phân tử gam<br /> <br /> 799,814 g/mol<br /> <br /> Độ tan trong nước ở<br /> <br /> 300 g/l<br /> <br /> 20oC<br /> Trạng thái<br /> <br /> Sau khi xảy ra quá trình oxi hóa cần nâng pH dung dịch lên<br /> trên 7 ñể thực hiện kết tủa Fe3+ mới hình thành:<br /> Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3.<br /> <br /> Rắn dạng bột, màu xanh<br /> <br /> (2)<br /> <br /> Kết tủa Fe(OH)3 mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo<br /> <br /> 1.1.3. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm<br /> <br /> tụ, ñông tụ, hấp phụ một phần các chất hữu cơ chủ yếu là các chất<br /> <br /> 1.1.4. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm<br /> <br /> hữu cơ cao phân tử.<br /> <br /> 1.2. Các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm hiện nay<br /> <br /> Giai ñoạn 3: Quá trình lắng<br /> <br /> 1.2.1. Các phương pháp hóa lí<br /> <br /> Các bông keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống khiến làm<br /> <br /> 1.2.2. Các phương pháp sinh học<br /> <br /> giảm COD, màu, mùi trong nước thải. Sau quá trình lắng các chất<br /> <br /> 1.2.3. Các phương pháp cơ học<br /> <br /> hữu cơ còn lại (nếu có) trong nước thải chủ yếu là các hợp chất hữu<br /> <br /> 1.2.4. Các phương pháp hóa học<br /> <br /> cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ ñược xử lý bổ sung bằng phương<br /> <br /> 1.3. Cơ chế phản ứng Fenton<br /> <br /> pháp sinh học hoặc bằng các phương pháp khác.<br /> <br /> 9<br /> <br /> 10<br /> <br /> 1.3.1. Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO
và ñộng học các phản<br /> <br /> 2.2.2. Dụng cụ - Thiết bị<br /> <br /> ứng Fenton<br /> <br /> 2.2.3. Qui trình lập ñường chuẩn của K2Cr2O7<br /> <br /> 1.3.2. Quá trình quang Fenton (Fenton/UV)<br /> 1.3.3. Một số quá trình Fenton khác<br /> 1.3.4. Những nhân tố ảnh hưởng ñến quá trình Fenton:[7]<br /> 1.4. Phương pháp xác ñịnh chỉ số COD<br /> <br /> 2ml mẫu kali biphtalat<br /> với các nồng ñộ khác<br /> nhau<br /> <br /> 1,5ml dung dịch<br /> K2Cr2O7 0,1N<br /> (ñã thêm HgSO4)<br /> <br /> 3,5ml H2SO4<br /> ñậm dặc ( ñã<br /> thêm Ag2SO4)<br /> <br /> 1.4.1. Nguyên tắc<br /> Hầu hết các chất hữu cơ ñều bị phân hủy khi ñun nóng với hỗn<br /> hợp K2Cr2O7 trong môi trường axit mạnh.<br /> Lượng K2Cr2O7 dư ñược xác ñịnh bằng phương pháp ño quang<br /> <br /> Ống nghiệm có<br /> nút vặn<br /> <br /> màu của K2Cr2O7 ở bước sóng hấp thụ là 439nm.<br /> Các phản ứng hoá học xảy ra khi dùng K2Cr2O7 hoá:<br /> HCH + Cr2O72- + H+ → CO2 + H2O + Cr3+<br /> Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O<br /> 1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình oxi hoá<br /> 1.5 . Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS<br /> <br /> CHƯƠNG 2 - NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM<br /> 2.1. Nguyên vật liệu, hoá chất, thiết bị, dụng cụ dùng cho thí<br /> nghiệm nghiên cứu<br /> 2.1.1. Thiết bị<br /> 2.1.2. Dụng cụ và trang thiết bị phụ trợ<br /> 2.1.3. Hoá chất<br /> 2.2. Thí nghiệm xác ñịnh nhu cầu hoá hoá học COD<br /> 2.2.1. Hoá chất<br /> <br /> Đun trên bếp<br /> cách cát ở 150oC<br /> trong 2h<br /> <br /> Để nguội và ño<br /> mật ñộ quang<br /> <br /> Lập ñường chuẩn<br /> của K2Cr2O7<br /> <br />