Sử Dụng Đất Sét Cho Quá Trình Xử Lý Chất Ô Nhiễm Hữu Cơ

i

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô

trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, đặc biệt là các thầy cô ở Trung tâm Phân tích Môi

trƣờng và Ứng dụng công nghệ địa không gian đã tạo điều kiện tốt cho quá trình

thực tập của em.

Em cũng xin cảm ơn thầy Vũ Huy Định và thầy Đặng Thế Anh đã tận tình

hƣớng dẫn em trong suốt quá trình làm khóa luận.

Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của thầy, cô để khóa luận của em

đƣợc hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2018

Sinh viên

Vũ Ngọc Tuấn

ii

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên khóa luận tốt nghiệp

“ SỬ DỤNG ĐẤT SÉT CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU

CƠ ”

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

3. Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Tuấn – K59C – KHMT

4. Mục tiêu nghiên cứu

1. Mục tiêu tổng quát: Tìm kiếm vật liệu thân thiện với môi trƣờng giá

thành thấp để biến tính thành vật liệu xúc tác cho quá trình Fenton dùng phƣơng

pháp oxi hóa nâng cao xử lý chất ô nhiễm hữu cơ.

2. Mục tiêu cụ thể:

- Tìm đƣợc các điều kiện biến tính đất sét thành vật liệu xúc tác.

- Tìm ra điều kiện nhƣ nhiệt độ, pH,… thích hợp khi sử dụng hệ xúc tác

đất sét biến tính.

- Áp dụng đƣợc quá trình Fenton dùng phƣơng pháp oxi hóa nâng cao/đất

sét biến tính để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ.

5. Đối tƣợng nghiên cứu

- Đất sét: Đất làm đồ gốm tại thôn Bát Tràng, xã Bát Tràng, huyện Gia

Lâm, Hà Nội.

- Phẩm màu: Đƣợc cung cấp bởi 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 đất sét thành vật liệu có khả năng xúc tác.

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

7. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phƣơng pháp biến tính đất sét.

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

- Phƣơng pháp phân tích phổ tán xạ năng lƣợng tia X.

iii

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

- Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton dùng

phƣơng pháp oxi hóa nâng cao/ đất sét biến tính.

8. Những kết quả đạt đƣợc

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

- Quy trình biến tính đất sét thành vật liệu có hoạt tính xúc tác cao: 10g

đất sét trộn cùng 1,0g Fe2(SO4)3 và 100ml nƣớc, khuấy trong 1 giờ rồi cô cạn,

sấy khô, nung 3 giờ với nhiệt độ 400°C.

- Các đặc trƣng vật liệu nhƣ kích thƣớc, tính chất bề mặt của đất sét sau

khi biến tính đƣợc xác định bằng phƣơng pháp SEM. Với kích thƣớc rất nhỏ,

cho thấy bề mặt đất sét sau biến tính gồm các hạt cỡ nhỏ, cỡ μm, cấu trúc này

tạo điều kiện cho quá trình hấp phụ - oxi hóa.

- Các thành phần nguyên tố có trong đất sét sau khi biến tính đƣợc phân

tích bằng phổ EDX.

- Tìm đƣợc các điều kiện thích hợp tiến hành quá trình oxi hóa nâng cao,

sử dụng đất sét biến tính xử lý phẩm màu. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất

khi áp dụng kỹ thuật Fenton dị thể dung hệ xúc tác đất sét cho đối tƣợng phẩm

màu RY160 và 4 phẩm màu (DR 23, MB FBL, SR FLG, SR FR) ở nồng độ 50

ppm đã đƣợc nghiên cứu. Điều kiện thích hợp: lƣợng đất sét xúc tác 0,5 g/l;

nồng độ H2O2 30% = 1,22 mM; pH = 3. Hệ xúc tác có khả năng tái sử dụng

nhiều lần, tuy nhiên hiệu suất xử lý phẩm màu có xu hƣớng giảm khi tái sử

dụng.

- Đánh giá đƣợc khả năng áp dụng điều kiện xử lý tƣơng tự của phẩm

mày RY 160 cho các phẩm màu DR 23, MB FBL, SR FLG, SR FR. Kết quả

cho thấy khả năng xử lý các phẩm màu bằng kỹ thuật Fenton sử dụng vật liệu

đất sét biến tính cho kết quả tốt.

iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... i

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

MỤC LỤC........................................................................................................... iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... vi

DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................. vi

DANH MỤC CÁC HÌNH.................................................................................. vii

MỞ ĐẦU...............................................................................................................1

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

1.1. Hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền ........................................................................3

1.1.1. Khái niệm về hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền ..............................................3

1.1.2. Nguồn gốc phát sinh các hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền .............................4

1.1.3. Tính chất của các hợp chất ô nhiễm hữu cơ bền.........................................5

1.2. Phẩm màu hữu cơ khó phân hủy....................................................................5

1.2.1. Phẩm nhuộm................................................................................................5

1.2.2. Phân loại phẩm nhuộm................................................................................6

1.2.3. Một số loại phẩm nhuộm tiêu biểu..............................................................7

1.3. Nƣớc thải dệt nhuộm chứa phẩm màu hữu cơ khó phân hủy ........................9

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

............................................................................................................................ 10

1.4.1. Phƣơng pháp oxi hóa nâng cao ................................................................ 10

1.4.2. Phƣơng pháp oxi hóa................................................................................ 10

1.4.3. Phƣơng pháp hấp phụ............................................................................... 11

1.5. Tổng quan về vật liệu nghiên cứu: Đất sét.................................................. 12

1.5.1. Nguồn gốc đất sét..................................................................................... 12

1.5.2. Đặc tính của đất sét .................................................................................. 13

1.5.3. Ứng dụng của đất sét................................................................................ 15

1.6. Các yếu tố ảnh hƣởng.................................................................................. 17

CHƢƠNG 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU................................................................................................... 20

2.1. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................... 20

2.2. Đối tƣợng nghiên cứu.................................................................................. 20

2.3. Nội dung nghiên cứu................................................................................... 22

2.4. Các phƣơng pháp phân tích......................................................................... 22

v

2.4.1. Phƣơng pháp biến tính đất sét.................................................................. 22

2.4.2. Phƣơng pháp xác định đặc điểm bề mặt vật liệu (SEM) ......................... 23

2.4.3. Phƣơng pháp phân tích phổ tán xạ năng lƣợng tia X............................... 23

2.4.4. Phƣơng pháp UV-vis xác định nồng độ phẩm màu ................................. 24

2.4.5. Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton/ đất sét

biến tính.............................................................................................................. 26

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................... 27

3.1. Xây dựng đƣờng chuẩn và xác định nồng độ phẩm màu............................ 27

3.2. Biến tính đất sét thành vật liệu có khả năng xúc tác................................... 30

3.2.1. Quy trình biến tính đất sét........................................................................ 30

3.2.2. Đặc tính của đất sét biến tính ................................................................... 30

3.2.3. Thành phần của vật liệu biến tính ............................................................ 32

3.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý phẩm màu ............. 33

3.3.1. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng vật liệu xúc tác biến tính .............................. 33

3.3.2. Ảnh hƣởng của pH ................................................................................... 34

3.3.3. Ảnh hƣởng của nồng độ chất oxy hóa ..................................................... 34

3.3.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tiến hành phản ứng ........................................... 35

3.3.5. Ảnh hƣởng của thời gian tiến hành phản ứng.......................................... 36

3.3.6. Ảnh hƣởng của lƣợng phẩm màu RY 160 ............................................... 37

3.3.7. Ảnh hƣởng của tái sử dụng xúc tác Đất sét-Fe(III) ................................. 37

3.3.8. Khả năng xử lý màu đối với các phẩm màu phổ biến.............................. 38

KẾT LUẬN........................................................................................................ 39

1. Kết luận .......................................................................................................... 39

2. Tồn tại............................................................................................................. 40

3. Kiến nghị........................................................................................................ 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 41

PHỤ LỤC