Loại Bỏ Phẩm Màu Hữu Cơ Khó Phân Hủy Bằng Oxi Hóa Nâng Cao Sử Dụng Bùn Sắt Biến Tính

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƢỜNG

--------------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

LOẠI BỎ PHẨM MÀU HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY BẰNG

OXI HÓA NÂNG CAO SỬ DỤNG BÙN SẮT BIẾN TÍNH

Ngành : KHMT

Mã số : 306

Giáo viên hướng dẫn : TS. Vũ Huy Định

Ths. Đặng Thế Anh

Sinh viên thực hiện : Nông Thị Bình

MSV : 1453061560

Lớp : K59B – KHMT

Khóa học : 2014 - 2018

Hà Nội - 2018

LỜI CẢM ƠN

Qua 4 năm học tập và rèn luyện tại Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, đƣợc sự

chỉ bảo và giảng dạy nhiệt tình của quý thầy cô, đặc biệt là các thầy cô Khoa

Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng đã truyền đạt cho tôi những kiến thức về

lý thuyết và thực hành trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Và trong thời gian

làm khóa luận tốt nghiệp tại Trung tâm Phân tích môi trƣờng và Ứng dụng công

nghệ địa không gian tôi đã có cơ hội áp dụng những kiến thức học ở trƣờng vào

thực tế, đồng thời học hỏi đƣợc nhiều kinh nghiệm thực tế tại trung tâm. Cùng

với sự giúp đỡ của các thầy cô và nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành luận

văn tốt nghiệp của mình.

Từ những kết quả đạt đƣợc này, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Huy

Định và ThS.Đặng Thế Anh đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi xuyên suốt quá

trình làm khóa luận. Cảm ơn giám đốc trung tâm Phân tích môi trƣờng và Ứng

dụng công nghệ địa không gian cùng các thầy cô tại trung tâm đã tạo mọi điều

kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp.

Rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để bài khóa luận

hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2018

Sinh viên

Nông Thị Bình

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên khóa luận tốt nghiệp: “Loại bỏ phẩm màu hữu cơ khó phân hủy

bằng oxi hóa nâng cao sử dụng bùn sắt biến tính”.

2. Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Vũ Huy Định

Ths. Đặng Thế Anh

3. Sinh viên thực hiện: Nông Thị Bình

Chuyên ngành học: Khoa học môi trƣờng

4. Mục tiêu nghiên cứu.

 Mục tiêu tổng quát: Góp phần tìm kiếm và sử dụng các vật liệu làm

xúc tác cho quá trình oxi hóa nâng cao xử lý các chất hữu cơ khó phân

hủy.

 Mục tiêu cụ thể:

- Biến tính và chế tạo xúc tác dị thể từ nguồn thải nguy hại (bùn sắt)

có khả năng phân hủy phẩm màu hữu cơ khó phân hủy.

- Xác định các điều kiện ảnh hƣởng đến quá trình Fenton từ đó tìm

ra các điều kiện thích hợp nhƣ: pH, H2O2, hàm lƣợng xúc tác,

nhiệt độ.

- Thu hồi và tái sử dụng xúc tác.

- Áp dụng các điều kiện nghiên cứu với phẩm màu RY160 với các

hợp chất màu phổ biến khác.

5. Nội dung nghiên cứu.

- Nghiên cứu biến tính bùn sắt bằng muối sắt ở nhiệt độ cao.

- Nghiên cứu các điều kiện ảnh hƣởng đến quá trình Fenton khi sử

dụng xúc tác bùn sắt biến tính: hàm lƣợng bùn sắt, pH, nồng độ

H2O2, nhiệt độ.

- Nghiên cứu áp dụng quá trình Fenton/bùn sắt với phẩm RY 160

cho các hợp chất màu DR 239, DR 224, FBL 199, AR23.

- Nghiên cứu thu hồi và tái sử dụng xúc tác.

- Nghiên cứu thực hiện các mẫu đối chứng

6. Những kết quả đạt đƣợc.

Các kết quả chính của khóa luận thu đƣợc nhƣ sau:

- Biến tính thành công bùn sắt thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao, ứng

dụng cho quá trình Fenton dị thể phân hủy phẩm màu hữu cơ Reactive

Yellow 160 và các hợp chất màu Direct Red 239, Direct Red 224, Fast

Blue 199, Acid Red 23.

- Điều kiện biến tính bùn sắt: 1g Fe2(SO2)3 /10g bùn sắt, nung ở nhiệt độ

4000 C, 3 giờ.

- Xác định đƣợc thành phần bùn sắt trƣớc và sau biến tính.

- Điều kiện thích hợp tiến hành Kỹ thuật Fenton dị thể: Lƣợng bùn sắt xúc

tác 2,5 g/L, nồng độ H2O2 = 1,96 mM, pH = 2 đối với phẩm màu RY 160

có nồng độ 0,05 g/L.

- Thu hồi và tái sử dụng xúc tác với phẩm RY160.

- Xử lý đƣợc độ màu của các hợp chất màu khác trong điều kiện thích hợp

của quá trình Fenton dị thể với phẩm màu RY160.

- Có thể trực tiếp dùng bùn sắt chƣa biến tính để xử lý phẩm màu hữu cơ

khó phân hủy mà không cần phải biến tính.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... 1

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ....................................... 3

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT................................................................................ 7

DANH MỤC BẢNG............................................................................................. 8

DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. 9

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU....................................... 3

1.1.Nƣớc thải dệt nhuộm chứa chất hữu cơ khó phân hủy ................................... 3

1.1.1. Chất hữu cơ khó phân hủy sinh học............................................................ 3

1.1.2. Nguồn phát sinh nƣớc thải dệt nhuộm........................................................ 4

1.1.3. Các loại thuốc nhuộm thƣờng dùng ở Việt Nam........................................ 5

1.1.4. Ảnh hƣởng của nƣớc thải dệt nhuộm.......................................................... 8

1.2.Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc nhuộm trong nƣớc thải dệt nhuộm.......... 10

1.2.1. Các phƣơng pháp hóa lý............................................................................ 10

1.2.2. Các phƣơng pháp sinh học........................................................................ 12

1.2.3. Các phƣơng pháp điện hóa........................................................................ 13

1.2.4. Các phƣơng pháp hóa học......................................................................... 13

1.3.Ứng dụng kỹ thuật Fenton trong xử lý thuốc nhuộm.................................... 16

1.3.1. Quá trình Fenton ....................................................................................... 16

1.3.2. Các ứng dụng quá trình Fenton xử lý thuốc nhuộm ................................. 20

1.4.Tổng quan về bùn sắt .................................................................................... 21

CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG – MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU.................................................................................................... 24

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................... 24

2.2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................... 27

2.2.1. Mục tiêu tổng quát ................................................................................... 27

2.2.2. Mục tiêu cụ thể.......................................................................................... 27

2.3. Nội dung nghiên cứu.................................................................................... 27

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................. 28

2.4.1. Quy trình biến tính bùn sắt...................................................................... 28

2.4.2. Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDX).................................... 28

2.4.3. Quy trình xử lý phẩm màu ....................................................................... 28

2.4.4. Phƣơng pháp xác định nồng độ phẩm màu.............................................. 29

2.4.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu....................................................................... 29

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 30

3.1. Nghiên cứu biến tính bùn sắt........................................................................ 30

3.1.1. Quy trình biến tính bùn sắt........................................................................ 30

3.2.2. Thành phần bùn sắt trƣớc và sau biến tính ............................................... 30

3.2. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng của dung dịch phẩm nhuộm và dựng

đƣờng chuẩn nồng độ dung dịch phẩm nhuộm............................................. 32

3.2.1. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng của phẩm màu............................ 32

3.2.2. Dựng đƣờng chuẩn phẩm màu ................................................................. 34

3.3. Khảo sát các điều kiện ảnh hƣởng đến quá trình Fenton dị thể khi sử dụng

bùn sắt ........................................................................................................... 34

3.3.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác ........................................................... 34

3.3.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng hydropeoxit ................................................... 35

3.3.3. Ảnh hƣởng của pH .................................................................................... 36

3.3.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ ............................................................................ 38

3.4. Khảo sát khả năng tái sử dụng ..................................................................... 39

3.5. Nghiên cứu xử lý màu dung dịch DR 239, DR 224, FBL 199, AR 23....... 40

3.6. Nghiên cứu xử lý với mẫu đối chứng........................................................... 41

KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ............................................................ 44

1. Kết luận ........................................................................................................... 44

2. Tồn tại.............................................................................................................. 44

3. Hƣớng nghiên cứu tiếp theo............................................................................ 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 46