Sử Dụng Vật Liệu Biến Tính Từ Mùn Cưa Áp Dụng Cho Quá Trình Oxi Hoá Nâng Cao Loại Bỏ Phẩm Màu

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này đƣợc thực hiện tại Trung tâm Phân tích môi

trƣờng trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy TS.Vũ Huy Định và

thầy ThS.Đặng Thế Anh đã định hƣớng, hƣớng dẫn tận tình, theo sát và giúp đỡ

tôi từ những ngày đầu thực hiện đề tài. Thầy đã luôn tạo điều kiện thuận lợi, đƣa

ra những góp ý, những lời nhận xét khoa học và thực tế để giúp tôi hoàn thành

khóa luận tốt nghiệp đúng thời hạn.

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến toàn thể thầy cô đã tận tình

giảng dạy tôi trong suốt những năm tháng ngồi trên giảng đƣờng đã nhiệt tình

giúp đỡ, chỉ dạy và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận.

Đặc biệt, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy cô trong khoa Quản lý

tài nguyên Rừng & Môi trƣờng và các thầy cô trong trung tâm thí nghiệm.

Trong quá trình thực hiện đề tài và báo cáo khóa luận khó tránh khỏi

những thiếu sót vì vốn kiến thức, kinh nghiệm bản thân còn hạn chế. Vì vậy tôi

xin ghi nhận những ý kiến đóng góp, những nhận xét quý báu của các thầy cô và

bạn bè để khóa luận ngày càng đƣợc hoàn thiện hơn.

Một lần nữa tôi xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

Ngọ Thị Hƣơng Ly

MỤC LỤC

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

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

1.1. Thuốc nhuộm.................................................................................................. 3

1.1.1. Khái niệm.............................................................................................. 3

1.1.2. Phân loại Thuốc nhuộm[12] ................................................................. 3

1.1.3. Một số loại phẩm màu tiêu biểu[1]....................................................... 5

1.2. Nƣớc thải trong công nghiệp dệt nhuộm........................................................ 6

1.2.1. Nguồn phát sinh và đặc tính nƣớc thải trong công nghiệp dệt nhuộm. 6

1.2.2. Tác hại của ô nhiễm nƣớc do nƣớc thải dệt nhuộm.............................. 8

1.3. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm................................................ 9

1.3.1. Phƣơng pháp hóa lý[6]........................................................................ 10

1.3.2. Phƣơng pháp lọc[1]............................................................................. 12

1.3.3. Các phƣơng pháp sinh học[1]............................................................. 13

1.3.4. Các phƣơng pháp điện hóa[1]............................................................. 14

1.3.5. Phƣơng pháp hóa học.......................................................................... 14

1.4. Tổng quan về vật liệu nghiên cứu : Mùn cƣa............................................... 19

1.4.1. Nguồn gốc........................................................................................... 19

1.4.2. Đặc tính của Mùn cƣa ......................................................................... 20

1.4.3. Ứng dụng của Mùn cƣa[10]................................................................ 21

1.5. Ứng dụng kĩ thuật Fenton xử lý màu nƣớc thải dệt nhuộm......................... 25

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

NGHIÊN CỨU.................................................................................................... 32

2.1. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................... 32

2.1.1. Mục tiêu tổng quát .............................................................................. 32

2.1.2. Mục tiêu cụ thể.................................................................................... 32

2.2. Nội dung nghiên cứu.................................................................................... 32

2.3. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu ................................................................. 32

2.4. Hóa chất, thiết bị dụng cụ ............................................................................ 35

2.4.1. Hóa chất ............................................................................................. 35

2.4.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm........................................................... 35

2.5. Các phƣơng pháp phân tích.......................................................................... 36

2.5.1. Phƣơng pháp biến tính Mùn cƣa......................................................... 36

2.5.2. Khảo sát hoạt tính của xúc tác ............................................................ 37

2.5.3. Phƣơng pháp sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM)..................... 37

2.5.4. Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDX) ............................. 37

2.5.5. Phƣơng pháp UV- vis xác định nồng độ phẩm màu........................... 38

2.5.6. Phƣơng pháp tính hiệu suất................................................................. 39

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 40

3.1. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng và xây dựng đƣờng chuẩn của dung

dịch phẩm nhuộm................................................................................................ 40

3.1.1. Xác định bƣớc sóng hấp thụ đặc trƣng và dựng đƣờng chuẩn của RY

160................................................................................................................. 40

3.1.2. Xác định đƣờng chuẩn nồng độ của các dung dịch phẩm màu .......... 41

3.2. Nghiên cứu biến tính mùn cƣa thành vật liệu xúc tác.................................. 45

3.2.1. Ảnh hƣởng của lƣợng muối Fe(II) đƣa vào biến tính mùn cƣa.......... 45

3.2.2: Ảnh hƣởng của nhiệt độ nungMùn cƣa .............................................. 47

3.2.3: Ảnh hƣởng của thời gian nung mùn cƣa............................................. 47

3.3. Đặc tính của mùn cƣa biến tính.................................................................... 48

3.3.1. Hình thái bề mặt.................................................................................. 49

3.3.2. Thành phần của Mùn cƣa.................................................................... 50

3.4. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình Oxy hóa nâng cao sử dụng

vật liệu biến tính.................................................................................................. 52

3.5. Khảo sát khả năng tái sử dụng của hệ xúc tác. ............................................ 53

3.6. Khảo sát khả năng áp dụng k thuật fenton Mùn cƣa biến tính xử lý phẩm

màu Direct Red 239, Direct Blue 199, Direct Red 224. ..................................... 54

KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ.............................................................. 56

KẾT LUẬN......................................................................................................... 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 58

PHỤ LỤC............................................................................................................ 60

DANH MỤC CÁC BẢNG

ảng 1. 2. Điện thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa mạnhtrong môi trƣờng

lỏng...................................................................................................................... 16

ảng 1.3. Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng........... 17

ảng 1.4. Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng...................... 18

Bảng 2.1. Các hóa chất cơ bản đƣợc sử dụng để tiến hành thí nghiệm.............. 35

Bảng 2.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm........................................................... 36

Bảng 3.1. Hàm lƣợng muối sắt (II) sunfat đƣợc sử dụng để biến tính Mùn cƣa 46

Bảng 3.2. Thành phần các nguyên tố trong Mùn cƣa ......................................... 51

Bảng 3.3. Kết quả đo Abs theo thời gian của mẫu xúc tác xử lý phẩm màu

RY160. ................................................................................................................ 52

Bảng 3.3: Điều kiện thí nghiệm và hiệu suất xử lý phẩm màu RY 160. ............ 53

Bảng 3.4. Kết quả sau khi tái sử dụng vật liệu biến tính. ................................... 53

3.5. Khảo sát khả năng áp dụng k thuật fenton Mùn cƣa biến tính xử lý phẩm

màu Direct Red 239, Direct Blue 199, Direct Red 224. ..................................... 54

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Sơ dồ nguyên lý công nghệ dệt nhuộm................................................. 7

Hình 1.2. Các quá trình hình thành gốc hydroxyl............................................... 17

Hình 1.3. Mùn cƣa............................................................................................... 20

Hình 1.4. Lót nền sinh học từ mùn cƣa............................................................... 22

Hình 1.4. Mùn cƣa dùng để trồng nấm ............................................................... 23

Hình 1.5. Viên ném mùn cƣa .............................................................................. 24

Hình 1.6. Gạch đƣợc chế tạo từ Mùn Cƣa .......................................................... 25

Hình 2.1. Công thức cấu tạo RY160................................................................... 33

Hình 2.2. Công thức cấu tạo DB 199.................................................................. 33

Hình 2.3. Công thức cấu tạo DR 239.................................................................. 34

Hình 2.4. Công thức cấu tạo DR 224.................................................................. 34

Hình 2.5. Công thức cấu tạo AR 23.................................................................... 35

Hình 3.1: Phổ UV-vis của RY 160...................................................................... 40

Hình 3.2. Tƣơng quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ phẩm RY 160 tại bƣớc

sóng 422 nm. ....................................................................................................... 41

Hình 3.3. Đƣờng chuẩn của phẩm màu đỏ cánh sen (DR 239) .......................... 42

Hình 3.4. Đƣờng chuẩn của phẩm màu xanh da trời(DB 199)........................... 43

Hình 3.5. Đƣờng chuẩn của phẩm màu cờ đỏ (DR224) ..................................... 44

Hình 3.6. Đƣờng chuẩn của phẩm màu Acid Red (AR23)................................. 45

Hình 3.7. Ảnh hƣởng của lƣợng Fe(II) đƣa vào biến tính Mùn cƣa.................. 46

Hình 3.8. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung tới biến tính Mùn cƣa ......................... 47

Hình 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian nung tới biến tính Mùn cƣa....................... 48

Hình 3.10. Hình thái bề mặt(SEM) Mùn cƣa sau khi biến tínhở độ phóng 200 lần

............................................................................................................................. 49

Hình 3.11. Hình thái bề mặt(SEM) Mùn cƣa sau khi biến tínhở độ phóng 500 lần

............................................................................................................................. 49

Hình 3.12. Hình thái bề mặt(SEM) Mùn cƣa sau khi biến tínhở độ phóng 1000

lần ........................................................................................................................ 50

Hình 3.13. Phổ EDX của bùn sau biến tính (b)................................................... 51

Hình 3.14. Ảnh hƣởng của thời gian tới hiệu suất xử lý phẩm màu RY160 của

vật liệu biến tính.................................................................................................. 52

Hình 3.15. Hiệu suất xử lý ban đầu và sau khi tái sử dụng vật liệu biến tính xử

lý phẩm màu RY 160. ......................................................................................... 54

DANH MỤC VIẾT TẮT

RY 160 Reactive Yellow 160: Phẩm màu vàng 160

DB 199 Direct Blue 199: Phẩm màu xnah 199

DR 239 Direct Red 239: Phẩm màu đỏ cờ 239

DR 224 Direct Red 224: Phẩm màu đỏ sen 224

AR 23 Acid Red 23: Phẩm màu đỏ vang 23

SEM Scanning electron microscope: Kính hiển vi điện tử quét.

UV - vis Ultraviolet – visible spectroscopy: Phổ tử ngoại khả biến

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

lƣợng tia X

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên khóa luận tốt nghiệp

SỬ DỤNG VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TỪ MÙN CƢA, ÁP DỤNG CHO QUÁ

TRÌNH OXI HÓA NÂNG CAO LOẠI BỎ PHẨM MÀU

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

Ths. Đặng Thế Anh

3. Sinh viên thực hiện: Ngọ Thị Hương Ly-K59B-KHMT

4. Mục tiêu nghiên cứu

4.1. Mục tiêu tổng quát

- Tìm kiếm và sử dụng các vật liệu làm xúc tác dị thể cho quá trình oxi

hóa nâng cao xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nƣớc thải công nghiệp.

4.2. Mục tiêu cụ thể

- Biến tính Mùn cƣa thành vật liệu có tính xúc tác.

- Xác định thành phần. đặc điểm hình thái của vật liệu.

- Sử dụng xúc tác cho phản ứng Fenton dị thể xử lý loại bỏ phẩm màu RY

160.

- Áp dụng phƣơng pháp Fentom dị thể sử dụng xúc tác mùn cƣa cho các

phẩm màu thông dụng: AR23, DR239, DR224 và DB199.

5. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu

- Mùn cƣa

- Các phẩm màu hữu cơ: RY 160, DB 199, DR 239, DR 224 VÀ AR 23

6. Nội dung ngiên cứu

- Nghiên cứu biến tính mùn cƣa trong các điều kiện sau: cho thêm hàm

lƣợng muối Fe(II) lần lƣợt là 0,5g ,1,0g và 1,5g ở các nhiệt độ 3000C, 4000C và

5000C trong vòng 1h, 2h và 3h.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình chọn vật liệu biến tính tối ƣu:

lƣợng muối Fe(II), thời gian nung và nhiệt độ nung.

- Khảo sát yếu tố thời gian và khả năng tái sử dụng của vật liệu biến tính

trong xử lý phẩm màu RY 160.