Xử lý nước thải nhuộm bằng phương pháp kết hợp keo tụ-oxi hóa xúc tác (KT-OXHXT)

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Wastewater of the dyeing unit of the Hanoi textile-dyeing Company (Hanosimex) was treated by coagulation method with the HBM/KT powder and by catalytic oxidation with the hydrogen peroxide (H2O2) over HBM/TB catalyst. HBM/KT coagulator and HBM/TB catalyst were prepared at the Laboratory of Surface Sciences and Catalysis, Institute of Chemistry, Vietnamese Academy of Science and Technology. The obtained results demonstrated that the combination of the coagulation method with the catalytic heterogeneous oxidation would be an appropriate technique for effectively treating reactive dyeing effluent.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xử lý nước thải nhuộm bằng phương pháp kết hợp keo tụ-oxi hóa xúc tác (KT-OXHXT)

T¹p chÝ Hãa häc, T. 43 (4), Tr. 452 - 456, 2005 Xö lý n íc th¶i nhuém b»ng ph ¬ng ph¸p kÕt hîp keo tô-Oxi hãa xóc t¸c (KT-OXHXT) §Õn Tßa so¹n 29-9-2004 TrÇn Kim Hoa , Ph¹m Träng NghiÖp1, Ng« Ph ¬ng Hång1 1 §Æng Xu©n ViÖt2, NguyÔn H÷u Phó1 1 Phßng Hãa lý - BÒ mÆt, ViÖn Hãa häc, ViÖn KH&CN ViÖt Nam 2 Tr0êng §¹i häc B¸ch Khoa H3 Néi Summary Wastewater of the dyeing unit of the Hanoi textile-dyeing Company (Hanosimex) was treated by coagulation method with the HBM/KT powder and by catalytic oxidation with the hydrogen peroxide (H2O2) over HBM/TB catalyst. HBM/KT coagulator and HBM/TB catalyst were prepared at the Laboratory of Surface Sciences and Catalysis, Institute of Chemistry, Vietnamese Academy of Science and Technology. The obtained results demonstrated that the combination of the coagulation method with the catalytic heterogeneous oxidation would be an appropriate technique for effectively treating reactive dyeing effluent. I - Më ®Çu thuËt kÕt hîp c¶ hai ph ¬ng ph¸p trªn (keo tô v oxi hãa xóc t¸c, KT-OXHXT) ®Ó xö lý c¸c dung N íc th¶i c¸c nh m¸y dÖt - nhuém chøa rÊt dÞch thuèc nhuém ho¹t tÝnh (TNHT) v c¸c nhiÒu chÊt h÷u c¬ mang m u nªn th êng ® îc nguån n íc th¶i chøa thuèc nhuém ho¹t tÝnh. So xem nh mét trong nh÷ng nguån g©y « nhiÔm víi c¸c lo¹i thuèc nhuém kh¸c (thuèc nhuém quan träng cho m«i tr êng n íc. ph©n t¸n, ho n nguyªn, axit, thuèc nhuém trùc tiÕp,...) th× thuèc nhuém ho¹t tÝnh cã hÖ sè tËn Thuèc nhuém ® îc tæng hîp tõ c¸c hîp chÊt dông thÊp nhÊt [1, 5] g©y ra nguy c¬ « nhiÔm h÷u c¬ cã ph©n tö l îng kh¸ lín, chøa nhiÒu lín nhÊt cho n íc th¶i nhuém, nªn viÖc nghiªn vßng th¬m (®¬n vßng, ®a vßng v dÞ vßng), cøu xö lý l îng d thõa thuèc nhuém ho¹t tÝnh nhiÒu nhãm chøc kh¸c nhau (nhãm mang m u, trong n íc th¶i l ®iÒu hÕt søc cÇn thiÕt v ® îc axit, baz¬,...) [12]. Do ®ã, viÖc xö lý n íc th¶i quan t©m ®Æc biÖt. nhuém l vÊn ®Ò kh«ng ®¬n gi¶n. Thùc vËy, ng êi ta ph¶i dïng c¸c kü thuËt xö lý kh¸c nhau II - Thùc nghiÖm nh : keo tô, hÊp phô, oxi hãa tiªn tiÕn (advanced oxidation O3/H2O2/UV), oxi hãa xóc Trong nghiªn cøu n y, chóng t«i ®] sö dông: t¸c (®ång thÓ, dÞ thÓ) v.v. hoÆc ¸p dông ®ång thêi c¸c kü thuËt ®ã ®Ó xö lý mét c¸ch tèi u c¸c - Thuèc nhuém ho¹t tÝnh Remazol Brilliant nguån n íc th¶i nhuém [3 - 7]. Blue (RBB) víi gèc mang m u antraquinon. C«ng thøc hãa häc cña RBB: Trong b i b¸o n y, chóng t«i tr×nh b y mét C22H16N2O11S3Na2 sè kÕt qu¶ xö lý n íc th¶i nhuém b»ng ph ¬ng ph¸p keo tô, oxi hãa xóc t¸c dÞ thÓ v b»ng kü Khèi l îng ph©n tö: 626,5 ®vC. 452 Kh¶ n¨ng hÊp thô cùc ®¹i: max = 590 nm. thøc: RBB l thuèc nhuém cã ph©n tö l îng lín, COD0 CODt COD (%) = × 100 khã xö lý mÊt m u [1]. COD0 N íc th¶i nhuém lÊy trùc tiÕp tõ ph©n Trong ®ã: (COD)o l gi¸ trÞ COD cña mÉu tr íc x ëng nhuém cña C«ng ty DÖt may H Néi ph¶n øng; (COD)t l gi¸ trÞ COD cña mÉu t¹i (Hanosimex). thêi ®iÓm ph¶n øng t. Ph¶n øng oxi hãa thuèc nhuém RBB ® îc - §é chuyÓn hãa RBB DRBB ® îc x¸c ®Þnh tiÕn h nh trong b×nh cÇu dung tÝch 250 ml: 100ml dung dÞch RBB 100 mg/l + H2O2 (nång DRBB , 0 DRBB ,t ®é 30%), víi tû lÖ H2O2: dung dÞch RBB thay DRBB (%) = × 100 DRBB ,0 ®æi tõ 0,02 - 0,2% (%v/v: thÓ tÝch H2O2/thÓ tÝch dung dÞch); l îng xóc t¸c r¾n tõ 1 g/l ®Õn 4 g/l. Trong ®ã: D l mËt ®é quang ë max = 590 nm TÊt c¶ hçn hîp ph¶n øng ® îc khuÊy liªn tôc v (v ng cam), D ® îc x¸c ®Þnh trªn m¸y GBC- ® îc duy tr× ë c¸c nhiÖt ®é ph¶n øng kh¸c nhau 2855 (§øc) (tõ 30 ®Õn 90oC). ChÊt xóc t¸c r¾n ® îc chÕ t¹o tõ hçn hîp COD cña dung dÞch ® îc x¸c ®Þnh theo c¸c oxit kim lo¹i. H m l îng c¸c oxit ® îc x¸c ph ¬ng ph¸p tiªu chuÈn Cr2O72-/Cr3+. ®Þnh b»ng ph ¬ng ph¸p hÊp thô nguyªn tö AAS - HiÖu qu¶ xö lý COD ® îc tÝnh theo c«ng trªn m¸y Perkin-Elmer 1100 B nh trªn b¶ng 1. B¶ng 1: H m l îng c¸c oxit trong chÊt xóc t¸c r¾n HBM/TB Th nh phÇn H m l îng, % Th nh phÇn H m l îng, % SiO2 39,80 MgO 2,30 Fe2O3 5,18 Na2O 0,87 Al2O3 19,50 K2O 1,13 TiO2 0,23 CuO 0,75 CaO 26,60 BÒ mÆt riªng (BET) 7,85 m2g-1 BÒ mÆt riªng v kÝch th íc mao qu¶n cña gian ph¶n øng víi c¸c l îng chÊt xóc t¸c kh¸c chÊt xóc t¸c ® îc x¸c ®Þnh b»ng ph ¬ng ph¸p nhau. hÊp phô N2 ë 77 K trªn m¸y NOVA-2000 Tõ h×nh 1 nhËn thÊy r»ng, h m l îng xóc Ver.6.10 l 7,85 m2/g v 30 - 40 Å t ¬ng øng. t¸c thÝch hîp nhÊt cho qu¸ tr×nh oxi hãa RBB l ChÊt xóc t¸c n y cã thÓ tiÕp xóc dÔ d ng víi 3 (g/l). thuèc nhuém RBB v× cã kÝch th íc mao qu¶n C¸c thùc nghiÖm oxi hãa xóc t¸c RBB ë kh¸ lín so víi kÝch th íc ph©n tö RBB. nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau (nhiÖt ®é ph¶n øng, h m l îng H2O2) còng ®] ® îc tiÕn h nh. Tõ III - KÕt qu¶ v2 th¶o luËn c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu nhËn ® îc cã thÓ kÕt luËn r»ng: 1. Oxi hãa RBB trªn xóc t¸c oxit tæ hîp Oxi hãa xóc t¸c dÞ thÓ RBB víi H2O2 trong HBM/TB ®iÒu kiÖn ph¶n øng gi¸n ®o¹n nãi trªn x¶y ra Tr íc tiªn, ph¶n øng oxi hãa RBB víi H2O2 trong ®iÒu kiÖn ë nhiÖt ®é 50oC, h m l îng xóc trªn xóc t¸c HBM/TB ® îc thùc hiÖn ë 50oC. t¸c 3 g/l, h m l îng H2O2 0,05% (%v/v) v thêi Trªn h×nh 1, tr×nh b y c¸c kÕt qu¶ nghiªn gian ph¶n øng 20 phót. cøu chuyÓn hãa cña RBB phô thuéc v o thêi H×nh 2 giíi thiÖu kÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu 453 thuèc nhuém ho¹t tÝnh RBB ®] ® îc xö lý víi DRBB > 90. 100 80 §é chuyÓn hãa RBB, % 60 L îng chÊt xóc t¸c 3g/l 40 4g/l 2g/l 20 1g/l 0 0 20 40 60 80 100 Thêi gian, phót H×nh 1: §éng häc ph¶n øng oxi hãa RBB b»ng H2O2 trªn xóc t¸c HBM/TB §iÒu kiÖn thùc nghiÖm: 100 ml dung dÞch RBB 100 (mg/l); 0,2%H2O2 (%v/v: thÓ tÝch H2O2 30%/thÓ tÝch dung dÞch); NhiÖt ®é ph¶n øng: 50oC; pH = 4; ¸p suÊt: 1 atm. 233 §é hÊp thô, Abs 281,8 RBB + H2O2 RBB ban ®Çu 590 251 §é d i sãng, nm H×nh 2: Phæ UV-Vis cña c¸c mÉu thuèc nhuém RBB ® îc xö lý ë møc ®é Tõ h×nh 2 nhËn thÊy, phæ UV-Vis cña mÉu cho cña RBB. max RBB ban ®Çu (tr íc khi oxi hãa xóc t¸c) cã c¸c Sau xö lý, ( D RBB > 90), c¸c ®¸m phæ nãi ®¸m phæ ®Æc tr ng ~233 nm cho c¸c liªn kÕt trªn hÇu nh biÕn mÊt, lóc ®ã dung dÞch trë nªn C=O v C=C liªn hîp trong m¹ch th¼ng v kh«ng m u v cÊu tróc ph©n tö cña RBB hÇu m¹ch vßng [2], ®¸m phæ 281 nm ®Æc tr ng cho nh kh«ng cßn b¶o to n, bÞ oxi hãa ph©n hñy c¸c vßng benzen ®a nh©n [8], 590 nm ®Æc tr ng th nh c¸c "m¶nh" ph©n tö ng¾n h¬n, kh«ng ®Æc 454 tr ng cho c¸c nhãm mang m u cña thuèc ®ã, t¨ng l îng chÊt keo tô kh«ng l m gi¶m ®¸ng nhuém ban ®Çu. kÓ COD, cã lÏ do mét sè ph©n tö h÷u c¬ cã ph©n tö l îng nhá, kh«ng bÞ l«i cuèn v o qu¸ tr×nh 2. Keo tô n+íc th¶i nhuém keo tô - tña b«ng. N íc th¶i nhuém ® îc lÊy trùc tiÕp tõ ph©n 600 100 x ëng nhuém cña C«ng ty Hanosimex, H Néi. N íc th¶i n y chøa nhiÒu t¹p chÊt (x¬, bôi), muèi kho¸ng v l n íc th¶i cña thuèc nhuém 75 ho¹t tÝnh. N íc th¶i nhuém cã ®é hÊp thô cùc §é gi¶m COD, % 400 ®¹i max = 530 nm (xanh lôc) nªn thuèc nhuém COD cã m u tÝm ®á. 50 Tho¹t tiªn, n íc th¶i nhuém n y ® îc keo 200 tô b»ng c¸c muèi Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3, PAC, ... 25 HiÖu suÊt khö m u b»ng keo tô víi c¸c muèi ®ã rÊt thÊp, chØ ®¹t 10 - 15%. B»ng chÊt keo tô HBM/KT ® îc chÕ t¹o bëi 0 0 Phßng Hãa lý - BÒ mÆt, ViÖn Hãa häc, ViÖn 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 KH&CN ViÖt Nam, kÕt qu¶ keo tô n íc th¶i L îng chÊt keo tô, g/l nhuém Hanosimex nhËn ® îc ® îc tr×nh b y trªn h×nh 3. H×nh 3: Sù phô thuéc cña nång ®é COD v o Tõ h×nh 3 nhËn thÊy r»ng, víi h m l îng l îng chÊt keo tô chÊt keo tô 0,5 g/l th× gi¸ trÞ COD ban ®Çu Trªn h×nh 4, giíi thiÖu phæ UV-Vis cña mÉu 620 mg O/l gi¶m xuèng 130 mg O/l, t ¬ng n íc th¶i nhuém Hanosimex tr íc v sau khi xö ® ¬ng víi hiÖu qu¶ xö lý COD, COD = 80%. Sau lý víi 0,5 g/l HBM/KT. Tr íc khi keo tô §é hÊp thô 290,0 Sau khi keo tô 530,0 §é d i sãng ( tô-tña H×nh 4: Phæ UV-Vis cña mÉu n íc th¶i nhuém tr íc v sau keo ) b«ng Tõ h×nh 4 nhËn thÊy r»ng, sau keo tô nång Nh vËy, HBM/KT l mét chÊt keo tô kh¸ ®é m u cña ®¸m phæ max = 530 nm hÇu nh tèt ®Ó xö lý (l m mÊt m u v gi¶m COD) cña kh«ng cßn n÷a. ChØ cßn l¹i mét Ýt ë = 290 nm, n íc th¶i nhuém. NÕu so s¸nh víi kÕt qu¶ cña ®Æc tr ng c¸c nhãm C-H, C=C v -COOH m¹ch [1], th× hiÖu qu¶ xö lý COD cña chÊt keo tô th¼ng [2] cña c¸c ph©n tö nhá ho tan tèt. HBM/KT tèt h¬n so víi MgCl2 v h m l îng 455 chÊt keo tô còng nhá h¬n ®¸ng kÓ. keo tô HBM/KT dïng cho qu¸ tr×nh xö lý. 3. KÕt hîp ph+¬ng ph¸p keo tô v5 oxi hãa IV - KÕt luËn xóc t¸c Nh ®] thÊy ë h×nh 3, ®Ó ®¹t ® îc hiÖu qu¶ ViÖc xö lý n íc th¶i nhuém l mét vÊn ®Ò xö lý COD 80%, chóng ta ph¶i sö dông 0,5 kh¸ lý thó vÒ mÆt khoa häc v c«ng nghÖ, song g/l chÊt keo tô HBM/KT. còng l vÊn ®Ò kh¸ khã kh¨n v ®Çy th¸ch thøc. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, nÕu muèn gi¶m KÕt qu¶ nghiªn cøu ®] cho thÊy: l îng "bïn" do keo tô th× chóng ta kh«ng nhÊt ChÊt xóc t¸c oxit hçn hîp HBM/TB rÊt cã thiÕt ph¶i xö lý ®Õn møc COD 130 mgO/l. M triÓn väng trong xö lý n íc th¶i nhuém, chøa cã thÓ l chØ ®¹t ®Õn møc ~400 (mgO/l) t ¬ng c¸c ph©n tö h÷u c¬ phøc t¹p v khèi l îng ph©n øng víi l îng chÊt keo tô 0,2 - 0,25 mg/l tö lín. HBM/KT. Sau ®ã tiÕn h nh oxi hãa xóc t¸c víi ChÊt keo tô HBM/KT cã hiÖu suÊt xö lý H2O2 trªn chÊt xóc t¸c HBM/TB. COD v khö m u cña n íc th¶i nhuém cao. Thùc vËy, c¸c kÕt qu¶ nhËn ® îc nh trªn KÕt hîp 2 ph ¬ng ph¸p keo tô v oxi hãa h×nh 5. xóc t¸c nãi trªn cã thÓ dÉn ®Õn mét c«ng nghÖ 450 100 xö lý n íc th¶i nhuém hiÖu qu¶ v kinh tÕ. 375 T2i liÖu tham kh¶o 75 ChuyÓn hãa COD, % 300 1. §Æng Xu©n ViÖt v céng sù. T¹p chÝ C«ng COD nghiÖp ViÖt Nam, sè tÊt niªn, Tr. 27, 225 50 3/2004. 2. Cao H÷u Tr îng, Ho ng ThÞ LÜnh. Hãa häc 150 thuèc nhuém, Nxb. Khoa häc v Kü thuËt, 25 H Néi (2002). 75 3. E. Menezes, et al. Developments in waste- 0 0 water treatment methods, Textile Finishing, 0 2 4 6 Vol. 9, September (2003). Thêi gian, h 4. Lo Stuart Tsui, et al. Removal of dissolved textile dyes from wastewater by a compost H×nh 5: §éng häc ph¶n øng oxi hãa thuèc sorbent, Coloration Technology, 119 (2003). nhuém Hanosimex víi H2O2 trªn chÊt xóc t¸c HBM/TB 5. Naoki Harada and Mahito Fujita, Reduction §iÒu kiÖn ph¶n øng: Dung dÞch thuèc nhuém: of Colored effluent load, Technical Report, 100 ml; l îng xóc t¸c: 1 g/l; l îng H2O2: 0,2% Sumitomo Chemical Co., Ltd. Duestuff (%v/v); nhiÖt ®é: 50oC; ¸p suÊt: 1 atm. Application Technical Center (1997). Tõ h×nh 5, cã thÓ nhËn thÊy r»ng, cã thÓ dÔ 6. P. C. Fung et al, Decolorisation and d ng gi¶m gi¸ trÞ COD cña n íc th¶i nhuém tõ degradation kinetics of reactive dye waste- 400 mgO/l xuèng 60 - 70 mgO/l b»ng ph ¬ng water by UV/Ultrasonic/peroxide system. ph¸p oxi hãa xóc t¸c trªn chÊt xóc t¸c oxit hçn JSDC Vol. 116, May/June 2000. hîp HBM/TB. 7. Rashni Sanghi and Bani Bhatttachanga, Review on decolonisation of aqueous dye Nh vËy, kÕt hîp 2 ph ¬ng ph¸p keo tô v solutions by low cost adsorbents, Coloration oxi hãa xóc t¸c dÞ thÓ v H2O2 cã thÓ l mét Technology, 118 (2002). biÖn ph¸p h÷u hiÖu ®Ó xö lý n íc th¶i nhuém, võa gi¶m thiÓu « nhiÔm phô, võa kinh tÕ nÕu 8. TrÇn Quèc S¬n. C¬ së lý thuyÕt Hãa h÷u c¬, biÕt tèi u hãa gi÷a l îng H2O2 v l îng chÊt Nxb. Gi¸o dôc, Tr. 132 - 156 (1974). 456 457