Sử Dụng Đá Ong Biến Tính Làm Xúc Tác Cho Quá Trình Phân Hủy Phẩm Màu Hữu Cơ Trong Nước Thải Dệt Nhuộm

LỜI CẢM ƠN

Thực hiện kế hoạch đào tạo của trƣờng Đại học Lâm nghiệp, để đánh

giá kết quả học tập của sinh viên sau 4 năm học và làm quen với việc nghiên cứu

khoa học. Đƣợc sự đồng ý của Khoa Quản lý TNR&MT, Bộ môn Hóa Học tôi

tiến hành thực hiện khóa luận tốt nghiệp: “Sử dụng đá ong biến tính làm xúc

tác cho quá trình phân hủy phẩm màu hữu cơ trong nước thải dệt nhuộm”.

Sau một thời gian miệt mài nghiên cứu tôi đã hoàn thành khóa luận này. Cho

phép tôi đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Vũ Huy Định; ThS. Đặng Thế

Anh, giảng viên Bộ môn Hóa Học đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo điều

kiện hết mình để giúp đỡ tôi thực hiện khóa luận này.

Trong quá trình thực tập tại phòng thí nghiệm, Trƣờng Đại học Lâm

nghiệp tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của Ban giám

đốc Trung tâm, các thầy (cô) giáo cùng toàn thể cán bộ công nhân viên của

Trung tâm, tôi xin chân thành cảm ơn.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân và toàn thể bạn bè cùng

nhóm khóa luận đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa

luận này.

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Xuân Mai, ngày 18 tháng 05 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Yến

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên khóa luận tốt nghiệp: “Sử dụng đá ong biến tính làm xúc tác cho quá

trình phân hủy phẩm màu hữu cơ trong nước thải dệt nhuộm”.

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

Ths. Đặng Thế Anh

3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Yến

Chuyên ngành học: Khoa học môi trƣờng

4. Mục tiêu nghiên cứu.

Mục tiêu tổng quát: Góp phần tìm kiếm, điều chế vật liệu dễ kiếm, giá

thành rẻ, thân thiện với môi trƣờng và có khả năng xúc tác cho quá trình Fenton

xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy.

Mục tiêu cụ thể:

- Biến tính đá ong thành vật liệu có khả năng xúc tác cho quá trình Fenton.

- Tìm ra điều kiện thích hợp để tiến hành kỹ thuật Fenton sử dụng đá ong

biến tính xử lý phẩm màu đạt hiệu suất tốt nhất.

- Đánh giá hiệu quả khi áp dụng kỹ thuật Fenton/đá ong biến tính cho đối

tƣợng nƣớc thải dệt nhuộm.

5. Đối tƣợng nghiên cứu.

- Đá ong tự nhiên đƣợc lấy ở Thạch Thất – Hà Đông – Hà Nội.

- Các phẩm màu: Màu đỏ cờ, màu đỏ sen, màu đỏ vang, màu xanh và màu

vàng đƣợc mua của công ty TNHH Thƣơng Mại Tân Hồng Phát – số 92 Cửa

Bắc, Quán Thánh, Ba Đình, Hà Nội.

6. Nội dung nghiên cứu.

- Nghiên cứu biến tính đá ong thành vật liệu có khả năng xúc tác.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất khi sử dụng đá ong biến tính

xử lý dung dịch phẩm màu.

- Áp dụng kỹ thuật Fenton/đá ong biến tính để xử lý cho các mẫu nƣớc phẩm

màu và mẫu nƣớc thải dệt nhuộm.

7. Phƣơng pháp nghiên cứu.

- Phƣơng pháp biến tính đá ong bằng các muối sắt và gia nhiệt.

- Phƣơng pháp xác định đặc trƣng bề mặt vật liệu (SEM).

- Phƣơng pháp lập đƣờng chuẩn tƣơng quan giữa độ hấp thụ quang và nồng

độ phẩm màu.

- Phƣơng pháp UV-vis xác định nồng độ phẩm màu.

- Phƣơng pháp xác định nhu cầu oxi hóa học (COD).

- Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton/ đá ong

biến tính.

8. Những kết quả đạt đƣợc.

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

- Quy trình biến tính đá ong thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao.

- Xác định đƣợc đặc trƣng vật liệu nhƣ kích thƣớc, tính chất bề mặt của đá

ong sau khi biến tính đƣợc xác định bằng phƣơng pháp SEM. Kết quả cho thấy

thành phần cho thấy bề mặt đá ong sau biến tính có cấu trúc đặc khít hơn.

- Tìm đƣợc các điều kiện thích hợp để tiến hành kỹ thuật Fenton, sử dụng đá

ong biến tính cho các mẫu phẩm màu. Điều kiện thích hợp: lƣợng đá ong biến

tính 1,25 g/L; thể tích H2O2 30% 0,05ml; pH=7; nhiệt độ 30oC.

- Áp dụng điều kiện xử lý tƣơng tự của phẩm màu RY 160 cho các phẩm

màu DB 199, DR 239, DR 224, AR 23. Kết quả cho thấy khả năng xử lý các

phẩm màu này bằng kỹ thuật Fenton sử dụng vật liệu đá ong biến tính cho kết

quả hiệu suất xử lý tốt (>90%, thời gian xử lý 120 phút), riêng chỉ có phẩm màu

DR 224 hiệu suất xử lý rất thấp (<10%, sau 120 phút xử lý).

- Đã đánh giá hiệu suất xử lý các mẫu phẩm màu phổ biến và mẫu nƣớc thải

dệt nhuộm, kết quả cho thấy: COD phân tích ở mẫu thử có hiệu suất xử lý cao,

tất cả các mẫu đều nằm trong giới hạn cho phép của cột B, so với quy chuẩn.

Còn COD phân tích ở mẫu nƣớc thải dệt nhuộm có hiệu suất xử lý tƣơng đối

cao.

Còn COD phân tích ở mẫu nƣớc thải dệt nhuộm có hiệu suất xử lý tƣơng đối cao

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

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

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

1.1. Tổng quan về phẩm nhuộm và nƣớc thải dệt nhuộm .................................. ..3

1.1.1. Nƣớc thải dệt nhuộm………. .................................................................... ..3

1.1.2.Một số nhóm thuốc nhuộm thƣờng dùng ở Việt Nam .............................. ..4

1.1.3. Ảnh hƣởng của nƣớc thải dệt nhuộm ....................................................... 10

1.2. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý thuốc nhuộm trong nƣớc thải dệt nhuộm 11

1.2.1. Phƣơng pháp hấp phụ ............................................................................... 11

1.2.2. Phƣơng pháp oxi hóa ................................................................................ 12

1.2.3. Phƣơng pháp oxi hóa nâng cao ................................................................ 13

1.2.4. Phƣơng pháp sinh học .............................................................................. 14

1.3. Tổng quan về đá ong (Laterite) ................................................................... 14

1.3.1. Nguồn phát sinh ....................................................................................... 14

1.3.2. Đặc tính đá ong ........................................................................................ 15

1.3.3. Các hƣớng xử lý môi trƣờng sử dụng đá ong .......................................... 15

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

NGHIÊN CỨU ................................................................................................... 17

2.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 17

2.1.1. Mục tiêu tổng quát .................................................................................... 17

2.1.2. Mục tiêu cụ thể ......................................................................................... 17

2.2. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................. 17

2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 17

2.4. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ ....................................................................... 17

2.4.1. Hóa chất .................................................................................................... 18

2.4.2. Thiết bị thí nghiệm ................................................................................... 18

2.4.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 19

2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 19

2.5.1. Phƣơng pháp biến tính đá ong .................................................................. 19

3.1. Nghiên cứu biến tính đá ong thành vật liệu có khả năng xúc tác ............... 23

3.1.1. Quy trình biến tính đá ong ....................................................................... 23

3.1.2. Đặc trƣng bề mặt của đá ong biến tính .................................................... 23

3.1.3. Ảnh hƣởng của muối sắt đến hoạt tính xúc tác của vật liệu .................... 24

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

dựng đƣờng chuẩn nồng độ của dung dịch phẩm nhuộm .................................. 26

3.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý phẩm màu ............. 27

3.3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ chất oxy hóa H2O2 ............................................ 28

3.3.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng vật liệu đá ong biến tính ............................... 29

3.3.3. Ảnh hƣởng của pH ................................................................................... 30

3.3.6. Nghiên cứu tái sử dụng xúc tác Lat-Fe(III) ............................................. 34

3.3.7. Nghiên cứu khả năng xử lý của các phẩm màu ....................................... 35

3.4. Áp dụng kỹ thuật Fenton – đá ong biến tính trong xử lý tải lƣợng COD của

mẫu phẩm màu và mẫu nƣớc thải dệt nhuộm .................................................... 36

3.4.1. Mẫu phẩm màu ......................................................................................... 36

3.4.2. Mẫu nƣớc thải dệt nhuộm ........................................................................ 37

CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ .................................... 39

4.1. Kết luận ....................................................................................................... 39

4.2. Tồn tại .......................................................................................................... 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AR 23 Acid Red 23: Phẩm màu đỏ vang 23

BTNMT Bộ tài nguyên môi trƣờng

COD Chemical oxygen demand: Nhu cầu oxy hóa học

DB 199 Direct Blue 199: Phẩm màu xanh 199

DR 239 Direct Red 239: Phẩm màu đỏ cờ 239

DR 224 Direct Red 224: Phẩm màu đỏ sen 224

EDX Engery dispersive X-ray spectroscopy: Phổ tán xạ năng

lƣợng tia X

Lat Laterite

QC Quy chuẩn

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

RY 160 Reactive Yellow 160: Phẩm màu vàng 160

SEM Scanning Electron Microscope: Kính hiển vi điện tử quét

TSD Tái sử dụng

UV-vis Ultraviolet-visible spectroscopy : Phổ tử ngoại khả kiến