Xử Lý Phẩm Màu Bằng Kỹ Thuật Fenton Sử Dụng Vật Liệu Biến Tính Từ Mùn Cưa Fe Ii

i

TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên khóa luận tốt nghiệp:

“XỬ LÝ PHẨM MÀU BẰNG KỸ THUẬT FENTON SỬ DỤNG VẬT

LIỆU BIẾN TÍNH TỪ MÙN CƢA - Fe (II)

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

Ths. Đặng Thế Anh

3. Sinh viên thực hiện: Trịnh Thị Hoa – K59B – KHMT

4. Mục tiêu nghiên cứu

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

thành thấp để biến tính vật liệu xúc tác cho quá trình Fenton xử lý các hợp chất

hữu cơ có trong phẩm màu

Mục tiêu cụ thể:

- Tìm đƣợc các điều kiện biến tính mùn cƣa thành vật liệu xúc tác

- Xác định đặc điểm thành phần, hình thái vật liệu

- Áp dụng đƣợc quá trình Fenton, mùn cƣa biến tính cho các mẫu phẩm màu

5. Đối tƣợng nghiên cứu

- Mùn cƣa: Đƣợc lấy từ gỗ Bạch Đàn, đem phơi khô sau đấy than hóa ở

6000 C trong điều kiện thiếu oxy

- Phẩm màu: 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 mùn cƣa thành vật liệu xúc tác

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

cƣa biến tính

- Ứng dụng kỹ thuật Fenton – mùn cƣa thành vật liệu biến tính để xử lý

phẩm màu

7. Các phƣơng pháp phân tích

- Phƣơng pháp biến tính mùn cƣa

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

ii

- Phƣơng pháp UV – Vis xác định nồng độ phẩm màu.

- Phƣơng pháp khảo sát các điều kiên tối ƣu để biến tính vật liệu

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

cƣa biến tính

8. Những kết quả đạt đƣợc

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

mùn cƣa trộn cùng với lần lƣợt 0.5g, 1.0g, 1.5g muối Mohr và 200 ml nƣớc cất.

Để lắng 2h sau đấy gạn nƣớc và cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 800C cho đến khi vật

liệu khô hẳn. Sau đấy mang vật liệu đem đi nung ở các mức nhiệt độ khác nhau

3000C, 4000C, 5000C và nung trong các khoảng thời gian là 1h, 2h, 3h. Điều

kiện thích hợp để biến tính vật liệu mùn cƣa thành xúc tác một cách hiệu quả: ở

nhiệt độ 4000C với thời gian nung là 2h và hàm lƣợng muối có trong xúc tác là

0.5 g trộn với 10 gam mùn cƣa.

Ảnh hƣởng của các phẩm màu khác đến hiệu suất khi áp dụng kỹ thuật

Fenton dị thể dùng hệ xúc tác mùn cƣa cho đối tƣợng phẩm màu đƣợc nghiên

cứu chi tiết: Reactive Yellow 160, Direct Red 23, Direct Blue 199, Direct Red

239, Direct Red 224 ở nồng độ 0.05g/l thì thấy phẩm màu Direct Red

23(79.05%) có hiệu suất cao hơn so với các màu còn lại. Tiếp đó là màu Direct

Blue 199 với hiệu suất 48.22%, sau đấy là màu Direct Red 224 (35.32%) và cuối

cùng là màu Direct Red 239 (35.32%). Đối với mẫu tái sử dụng lần một thì hiệu

suất xử lý thấp (chỉ hơn 30%), do lƣợng sắt ở trong mẫu tái sử dụng rất ít, bị hao

hụt do lần sử dụng đầu tiên

- Các đặc trƣng của vật liệu nhƣ kích thƣớc, tính chất bề mặt của mùn cƣa

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

cƣa sau biến tính có cấu trúc bề mặt xốp, nhiều không gian nên thích hợp cho

quá trình hấp phụ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa. Mặt khác với

thành phần C trong mùn cƣa biến tính chiếm 87.88% đây là một điều kiện tốt

thuận lợi cho quá trình hấp phụ của mẫu xúc tác. Mặt khác với thành phần Fe

trong mẫu biến tính là 2.66%, đây là thành phần chính của xúc tác trong phản

iii

ứng Fenton. Điều đó chứng tỏ quá trình tẩm muối Fe vào vật liệu bƣớc đầu là

thành công

iv

MỤC LỤC

DANH MỤC VIẾT TẮT ..................................................................................... vi

DANH MỤC BẢNG...........................................................................................vii

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

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

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

1.1. Phẩm màu hữu cơ khó phân hủy ................................................................. 3

1.1.1. Phẩm nhuộm(Thuốc nhuộm) ...................................................................... 3

1.1.2. Nguồn gốc ................................................................................................... 3

1.1.3. Phân loại thuốc nhuộm................................................................................ 4

1.2.Tác hại của ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm........................... 9

1.3.Các phƣơng pháp xử lý độ màu nƣớc thải dệt nhuộm.................................. 11

1.3.1. Phƣơng pháp oxy hóa................................................................................ 11

1.3.2. Phƣơng pháp oxy hóa nâng cao ................................................................ 12

1.3.3. Phƣơng pháp hấp phụ................................................................................ 16

1.4. Tổng quan về vật liệu nghiên cứu: Mùn cƣa................................................ 17

1.4.1.Khái niệm về mùn cƣa. .............................................................................. 17

1.4.2. Thành phần hóa học của mùn cƣa. ........................................................... 18

1.4.3.Thành phần công nghệ của mùn cƣa.......................................................... 19

1.4.4. Ứng dụng của mùn cƣa ............................................................................. 19

1.5. Qúa trình Fenton trong xử lý nƣớc thải........................................................ 22

1.5.1 Quá trình Fenton trong xử lý nƣớc thải...................................................... 24

1.5.3. Các ứng dụng phản ứng Fenton trong xử lý ô nhiễm ............................... 27

1.5.4. Các nghiên cứu về động học phản ứng Fenton........................................ 28

CHƢƠNG 2:MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP.. 30

NGHIÊN CỨU.................................................................................................... 30

2.1.Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................... 30

2.2.Đối tƣợng nghiên cứu.................................................................................... 30

v

2.3. Nội dung nghiên cứu.................................................................................... 30

2.4. Các phƣơng pháp phân tích.......................................................................... 32

2.4.1. Phƣơng pháp biến tính mùn cƣa ............................................................... 32

2.4.2. Phƣơng pháp xác định đặc điểm bề mặt vật liệu(SEM) ........................... 33

2.4.3. Phƣơng pháp UV – Vis xác định nồng độ phẩm màu .............................. 35

2.4.4. Phƣơng pháp khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton/ mùn

cƣa biến tính ........................................................................................................ 37

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẠN...................................................... 39

3.1. Xây dựng đƣờng chuẩn và xác định............................................................. 39

3.2. Nghiên cứu biến tính mùn cƣa thành vật liệu có khả năng xúc tác ............. 40

3.2.1. Quy trình biến tính mùn cƣa ..................................................................... 40

3.2.2. Khảo sát các điều kiện tối ƣu để chế tạo mẫu vật liệu mùn cƣa biến tính 41

3.2.3. Đặc tính của mùn cƣa biến tính................................................................. 45

3.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý phẩm màu .............. 47

3.3.1. Ảnh hƣởng của thời gian xử lý phẩm màu đến hiệu suất xử lý ................ 47

3.3.2. Ảnh hƣởng của tái sử dụng xúc tác mùn cƣa – Fe(II) .............................. 48

KẾT LUẬN......................................................................................................... 51

Kết luận: .............................................................................................................. 51

Tồn tại.................................................................................................................. 52

Kiến nghị ............................................................................................................. 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

vi

DANH MỤC VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ

DB 199 Direct Blue 199

Phẩm màu xanh da trời

DR 23 Direct Red 23

Phẩm màu đỏ cờ

DR 224 Direct Red 224

Phẩm màu đỏ sen

DR 239 Direct Red 239

Phẩm màu đỏ vang

EDX Engery dispersive X-ray

spectroscopy

Phổ tán xạ năng lƣợng tia X

H Hiệu suất phân hủy

RY 160 Reactive Yellow 160

Phẩm màu vàng

RY 160 Reactive Yellow 160

Phẩm màu Reactive Yellow 160

SEM Scanning electron microscope

Kính hiển vi điện tử quét

UV-vis Ultraviolet-visible spectroscopy

Phổ tử ngoại khả kiến

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Các nguồn chủ yếu phát sinh nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm....... 10

Bảng 1.2. Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa ................................ 12

Bảng 1.3. Phản ứng tạo gốc •OH của các quá trình oxy hóa nâng cao............... 15

Bảng 1.4. Phân loại các quá trình oxy hóa nâng cao .......................................... 16

Bảng 3.1: Bƣớc sóng hấp thụ cực đại của 5 phẩm màu...................................... 39

Bảng 3.2: Đƣờng chuẩn nồng độ và độ hấp thụ quang của các phẩm màu ........ 40

Bảng 3.3: Thành phần các nguyên tố trong sau biến tính................................... 47