www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp này đã được thực hiện tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư
N
phạm Hà Nội. Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em đã nhận được rất nhiều sự
H
Ơ
hướng dẫn và góp ý nhiệt tình của các thầy cô, bạn bè.
U Y
N
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành cám ơn cô giáo TS.
.Q
Hồ Phương Hiền – người đã giao đề tài, tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em hoàn thành
TP
khóa luận tốt nghiệp này.
ẠO
Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, các thầy cô trong bộ môn
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành khóa luận này.
Đ
Hóa Công nghệ - Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã luôn quan tâm và tạo
H Ư
Em cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học – Trường Đại học
TR ẦN
Sư phạm Hà Nội, cùng gia đình và bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ em trong quá trình
Hà Nội, tháng 05 năm 2017 Sinh viên Vũ Văn Thịnh
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
Em xin chân thành cám ơn!
B
học tập và làm khóa luận tốt nghiệp này.
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................................. 1 Tổng quan về nước thải dệt nhuộm ........................................................................ 1
N
I.1.
H
Ơ
I.1.1. Sơ lược về ngành dệt nhuộm và ô nhiễm môi trường ...................................... 1
N
I.1.2. Quy trình chung của công nghệ dệt nhuộm ..................................................... 2
U Y
I.1.3. Các loại hóa chất sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm....................................... 4
.Q
I.1.4. Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường ..................................... 8
TP
I.2. Các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm ........................................................... 10
ẠO
I.2.1. Phương pháp hấp thụ...................................................................................... 10
Đ
I.2.2. Phương pháp keo tụ ........................................................................................ 11
G
I.2.3. Phương pháp tuyển nổi .................................................................................. 12
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
I.2.4. Phương pháp pháp trao đổi ion ...................................................................... 12 I.2.5. Phương pháp oxi hóa nâng cao ...................................................................... 13
TR ẦN
I.2.6. Phương pháp sinh học .................................................................................... 13
B
I.3. Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) ở Việt Nam và trên thế giới ........................................................................ 14
10 00
I.3.1. Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) trên thế giới .................................................................................... 14
Ó
A
I.3.2. Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) trên thế giới ở Việt Nam. ............................................................... 14
Í-
H
I.4. Xử lí nước thải bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat. .......................... 16
-L
I.4.1. Sơ lược về tính chất của sắt kim loại và muối pesunfat ................................. 16
ÁN
I.4.2. Cơ chế của phản ứng sắt kim loại với muối pesunfat .................................... 17
TO
CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 19 II.1 Quy trình thực nghiệm .......................................................................................... 19
D
IỄ N
Đ
ÀN
II.2 Hóa chất và dụng cụ .............................................................................................. 19 II.2.1.
Hóa chất ...................................................................................................... 19
II.2.2.
Dụng cụ ....................................................................................................... 20
II.3 Xây dựng đường chuẩn COD ............................................................................... 20 II.3.1.
Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD .................................... 20
II.3.2.
Xác định COD ở mẫu nước thải dệt nhuộm ............................................... 21
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
II.4 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH = 3 .................. 21 II.5 Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat. ...................................................................................... 22 Khảo sát nồng độ kali pesunfat ................................................................... 22
II.5.2.
Khảo sát hàm lượng sắt kim loại ................................................................ 22
II.5.3.
Khảo sát pH ................................................................................................ 23
II.5.4.
Khảo sát thời gian ....................................................................................... 24
II.5.5.
Khảo sát khuấy trộn .................................................................................... 24
.Q
U Y
N
H
Ơ
N
II.5.1.
TP
II.6 Khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm ....... 24 Khảo sát nồng độ kali pesunfat ................................................................... 24
II.6.2.
Khảo sát hàm lượng sắt kim loại ................................................................ 25
II.6.3.
Khảo sát thời gian xử lí ............................................................................... 25
G
Đ
ẠO
II.6.1.
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
II.7 Áp dụng quy trình xử lí bằng kim loại sắt kết hợp với kali pesunfat để xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm ở làng Vạn Phúc – Hà Đông – Hà Nội (thể tích mẫu = 2 lít) ....... 26 Mô tả mẫu ................................................................................................... 26
II.7.2.
Xử lí mẫu nước thải .................................................................................... 26
TR ẦN
II.7.1.
B
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 28 Xây dựng đường chuẩn xác định COD ............................................................. 28
III.2.
Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH=3 ................ 29
10 00
III.1.
A
III.2.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ tối ưu của dung dịch xanh metylen tại pH = 3 ......... 29
H
Ó
III.2.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH = 3 ........................... 29
Khảo sát nồng độ kali pesunfat ................................................................... 30
III.3.2
Khảo sát hàm lượng sắt kim loại ................................................................ 33
TO
ÁN
III.3.1
-L
Í-
III.3. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kết hợp với muối kali pesunfat ....................................................................................... 30
Khảo sát pH ................................................................................................ 35
D
IỄ N
Đ
ÀN
III.3.3 III.3.4
Khảo sát thời gian xử lí ............................................................................... 38
III.3.5
Khảo sát khuấy trộn .................................................................................... 39
III.4. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội bằng sắt kết hợp với muối kali pesunfat .................. 40 III.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến khả năng xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội .................................................................. 41
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
III.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng sắt đến khả năng xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội .................................................................. 41 III.4.3. Khảo sát thời gian xử lí đến khả năng xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội .............................................................................................. 42
N
H
Ơ
N
III.4.4. Hiệu suất của quá trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội bằng sắt kim loại kết hợp với muối K2S2O8 (Vmẫu= 2 lít) .............................. 42
U Y
KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 45
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Đ
ẠO
TP
.Q
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 46
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
DANH MỤC CÁC HÌNH
Ơ
N
Hình I.1: Quy trình chung của công nghệ dệt nhuộm .......................................................... 2
H
Hình III. 1: Đường chuẩn xác định COD. .......................................................................... 28
U Y
N
Hình III. 2: Phổ hấp thụ UV – Vis của dung dịch xanh metylen 10 mg/l tại pH = 3. ........ 29
.Q
Hình III. 3: Đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH=3 .............................. 30
TP
Hình III. 4: Ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến quá trình xử lí dung dịch xanh metylen ...... 32
ẠO
Hình III. 5: Ảnh hưởng của hàm lượng sắt đến quá trình xử lí dung dịch xanh metylen . 35
Đ
Hình III. 6: Ảnh hưởng của pH đến quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp
G
với muối kali pesunfat. ....................................................................................................... 37
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Hình III. 7: Khảo sát thời gian quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat. ............................................................................................................. 39
TR ẦN
Hình III. 8: Khảo sát sự ảnh hưởng của khuấy trộn đến quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat. ...................................................................... 40
B
Hình III. 9: Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội ........ 43
10 00
Hình III. 10: Hình ảnh mẫu nước thải dệt nhuộm tại làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
trước và sau khi xử lí .......................................................................................................... 43
i
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng I. 1: Cách lựa chọn thuốc nhuộm phù hợp với nguyên liệu sợi vải. .......................... 7
Ơ
N
Bảng I. 2: Một vài thông số về nước thải dệt nhuộm ở Việt Nam ..................................... 10
N
H
Bảng II. 1: Bảng thể tích các dung dịch để xây dựng đường chuẩn COD ........................ 20
U Y
Bảng II. 2: Các thể tích ddo cần lấy để chuẩn bị dd1 – dd8 ................................................. 21
.Q
Bảng II. 3: Bảng thể tích và khối lượng các chất để khảo sát nồng độ K2S2O8 ................ 22
TP
Bảng II. 4: Bảng thể tích và khối lượng các chất để khảo sát hàm lượng sắt kim loại. ..... 23
ẠO
Bảng II. 5: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến hiệu quả xử lí mẫu nước thải .. 25
Đ
Bảng II. 6: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sắt kim loại đến hiệu quả xử lí mẫu nước
G
thải (pha loãng 2 lần). ......................................................................................................... 25
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Bảng III. 1: Các giá trị COD với các giá trị mật độ quang tương ứng. .............................. 28 Bảng III. 2: Nồng độ xanh metylen với các giá trị mật độ quang tương ứng, pH = 3 ....... 29
TR ẦN
Bảng III. 3: Mật độ quang của các dung dịch sau các khoảng thời gian xử lí với nồng độ K2S2O8 khác nhau ............................................................................................................... 31
10 00
B
Bảng III. 4: Nồng độ xanh metylen còn lại sau các khoảng thời gian xử lí với nồng độ K2S2O8 khác nhau ............................................................................................................... 32
A
Bảng III. 5: Mật độ quang của dung dịch sau các khoảng thời gian xử lí với hàm lượng sắt
H
Ó
kim loại khác nhau .............................................................................................................. 33
Í-
Bảng III. 6: Nồng độ xanh metylen còn lại sau các khoảng thời gian xử lí với hàm lượng
-L
sắt kim loại khác nhau ........................................................................................................ 34
ÁN
Bảng III. 7: Giá trị mật độ quang và nồng xanh metylen còn lại ....................................... 35
TO
Bảng III. 8: Giá trị mật độ quang và nồng xanh metylen còn lại ....................................... 36
ÀN
Bảng III. 9: Giá trị mật độ quang và nồng xanh metylen còn lại sau các khoảng thời gian
D
IỄ N
Đ
xử lí tại pH = 10 .................................................................................................................. 36 Bảng III. 10: Khảo sát sự phụ thuộc của nồng độ xanh metylen theo thời gian xử lí bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat, pH = 3 .......................................................... 38 Bảng III. 11: So sánh nồng độ xanh metylen (mg/l) còn lại của hai quá trình có khuấy trộn và không khuấy trộn ........................................................................................................... 40 ii
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng III. 12: Giá trị COD của mẫu nước thải trước khi xử lí (mẫu nước được pha loãng 2 lần) ...................................................................................................................................... 41
Ơ
Bảng III. 14: Hiệu suất xử lí và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí với
N
Bảng III. 13: Hiệu suất xử lí và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí .... 41
H
các hàm lượng Fe khác nhau (CODđầu=262) ...................................................................... 42
U Y
N
Bảng III. 15: Hiệu suất xử lí và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm sau khoảng thời gian
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Đ
ẠO
TP
.Q
xử lí khác nhau (CODđầu=262) ........................................................................................... 42
iii
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề
N
Những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp ở Việt Nam
H
Ơ
đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế quốc dân. Trong đó, ngành công
U Y
N
nghiệp dệt may cũng là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn đáp ứng nhu cầu việc làm, góp phần vào sự phát triển của kinh tế nước ta hiện nay. Tuy nhiên sự phát triển
TP
.Q
đó cũng có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề ô nhiêm môi trường. Ngành công nghiệp dệt
ẠO
may có tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là nước thải trong các công đoạn nấu, tẩy, nhuộm vải. Thành phần nước thải của các quá trình đó rất phức tạp gồm nhiều loại
G
Đ
hóa chất, chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, pH dao động khoảng 8 - 12, đặc biệt là các
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
loại phẩm màu bền trong môi trường, khó bị phân hủy, làm giảm khả năng truyền ánh sáng vào nước. Trong quá trình sản xuất người ta sử dụng nhiều chất độc hại để tạo màu
TR ẦN
như: phẩm màu, chất điện li, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường, chất ngậm…Các chất này thường chứa kim loại hòa tan hoặc kim loại nặng độc hại. Vì vậy, hàm lượng của
B
chúng trong nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường, ảnh hưởng đến thủy
10 00
sinh vật, thực vật, động vật và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Ngày nay, có rất nhiều phương pháp được ứng dụng để xử lí nước thải dệt nhuộm
Ó
A
như: keo tụ, hấp thụ, phương pháp sinh học…Và một trong những phương pháp được sử
Í-
H
dụng nhiều nhất hiện nay là phương pháp oxi hóa nâng cao. Phương pháp này có khả
-L
năng phân hủy các chất hữu cơ cao, dễ áp dụng, công nghệ đơn giản, giá thành rẻ. Những
ÁN
nghiên cứu gần đây cho thấy phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy bằng
TO
sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat (S2O82-) có hiệu suất xử lí cao. Trong quá trình
ÀN
xử lí xảy ra đồng thời quá trình khử các hợp chất hữu cơ và quá trình oxi hóa nâng cao nhờ sinh ra gốc tự do SO4*-. Nhờ những ưu điểm trên chúng tôi đã lựa chọn đề tài
D
IỄ N
Đ
“Nghiên cứu khả năng phân hủy xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat và ứng dụng xử lí nước thải dệt nhuộm”. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu Trong khóa luận này, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:
Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng COD bằng phương pháp đo quang. 1
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Xây dựng dường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen bằng phương pháp đo quang.
Xác định các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết
Ơ
H
Xác định các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm làng Vạn Áp dụng các điều kiện tối ưu để xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm của làng Vạn Phúc,
.Q
U Y
Phúc, Hà Đông, Hà Nội bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat.
N
N
hợp với muối kali pesunfat.
TP
Hà Đông, Hà Nội. Đánh giá hàm lượng COD của mẫu nước thải dệt nhuộm trước
ẠO
vàu sau xử lí.
G
Cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn về phương pháp xử lí hợp chất hữu cơ khó phân
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Đ
3. Ý nghĩa của đề tài
H Ư
hủy bằng sắt kim loại kết hợp với muối kaili pesunfat.
Tiếp tục nghiên cứu quá trình xử lí hợp chất hữa cơ độc hại khó phân hủy theo quy
TR ẦN
mô phòng thí nghiệm, từ đó là cơ sở cho việc xây dựng quy trình xử lý với quy mô
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
công nghiệp.
2
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1. Tổng quan về nước thải dệt nhuộm
Ơ
N
I.1.1. Sơ lược về ngành dệt nhuộm và ô nhiễm môi trường
N
H
Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành lâu đời nhất vì nó gắn liền với nhu
U Y
cầu cơ bản của loài người về may mặc. Sản lượng của ngành ngày càng tăng cùng
.Q
với gia tăng về chất lượng sản phẩm, đa dạng về màu sắc, mẫu mã của sản phẩm.
TP
Ngày nay, ở các nước tiên tiến, các sản phẩm dệt may chủ yếu được nhập khẩu
ẠO
từ các nước đang và chậm phát triển. Với các quốc gia đang phát triển do nguyên vật
Đ
liệu và nhân công rẻ nên ngành dệt nhuộm là ngành có khả năng đem lại lợi nhuận
G
lớn nhờ xuất khẩu các sản phẩm dệt may. Đó là những yếu tố khách quan thuận lợi
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
giúp cho công nghiệp dệt nhuộm ở các nước đó có điều kiện cạnh tranh trên thị trường quốc tế. Tuy nhiên, do điều kiện lịch sử và hoàn cảnh kinh tế, các cơ sở của
TR ẦN
ngành dệt nhuộm sử dụng các thiết bị và dây chuyền công nghệ với mức độ hiện đại khác nhau. Các cơ sở mới xây dựng đã lựa chọn những dây chuyền công nghệ hiện
10 00
B
đại với những hiết bị có độ tự động hóa và độ chính xác cao, trong khí đó nhiều cơ sở khác vẫn tiếp tục sử dụng các thiết bị cũ kỹ, lạc hậu, gây ảnh hưởng tới điều kiện
A
làm việc và chất lượng sản phẩm cũng như môi trường.
H
Ó
Ở Việt Nam, công nghiệp dệt may đang trên đà phát triển mạnh và đem lại
Í-
nhiều lợi nhuận trong thu nhập kinh tế. Tuy nhiên, do đặc thù của ngành mà ngành
-L
công nghiệp dệt may luôn là một trong những ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm
ÁN
môi trường trầm trọng, đặc biệt là ô nhiễm nước thải. Cho dù cải tiến trang thiết bị
TO
hiện đại, các hóa chất nhuộm được thay đổi và cải tiến, nguyên nhân ô nhiễm cơ bản
ÀN
không thể thay đổi được đó là ngành dệt may sử dụng các hóa chất mang màu làm
D
IỄ N
Đ
nguyên liệu chính trong công đoạn nhuộm và hàng loạt các hóa chất khác. Cải tiến trang thiết bị cũng đem lại những giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáng kể. Cho đến nay, toàn ngành dệt may của Việt Nam đã đổi mới thiết bị đạt 7%. Tuy nhiên, tỷ lệ này vẫn còn thấp hơn so với các nước trong khu vực 20 - 25% [4]. Thiết bị còn lại ngành dệt hư mòn nặng nề, nhiều thiết bị quá cũ kỹ, ngành không có đủ phụ tùng 1
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
thay thế, khôi phục các tính năng công nghệ. Đây cũng là một nguyên nhân làm gia tăng chất thải, cần được khảo sát kỹ và nghiên cứu các phương pháp xử lý kịp thời. I.1.2. Quy trình chung của công nghệ dệt nhuộm [4]
Ơ
N
Dây chuyền công nghệ sản xuất dệt nhuộm tổng quát được thể hiện trong Hình 1.1,
Kéo sợi, chải
Tinh bột, phụ gia, hơi nước
Hồ sợi
U Y
Nguyên liệu đầu vào
N
H
bao gồm các bước sau:
ẠO
TP
.Q
Nước thải chứa hồ tinh bột
G
Nước thải chứa hồ tinh bột
Giũ hồ
Hóa chất, NaOH
H Ư
N
NaOH, enzym
TR ẦN
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Đ
Dệt vải
Nước thải
Giặt trung hòa
Nước thải
H2O2, NaClO, hóa chất
10 00
B
H2SO4, chất tẩy giặt
Nấu
Nước thải
Giặt
Nước thải
Làm bóng
Nước thải
Dung dịch nhuộm
Nhuộm, in hoa
Dung dịch
H2SO4, chất tẩy giặt ,H2O2
Giặt
Nước thải
Hóa chất
Hoàn tất, văng khổ
Nước thải
H
Ó
A
Tẩy trắng
-L
Í-
H2SO4, chất tẩy giặt
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
Hóa chất, NaOH
Hình I.1: Quy trình chung của công nghệ dệt nhuộm 2
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Nhập nguyên liệu: nguyên liệu được nhập dưới các điều kiện bông thô chứa các sợi bông có kích thước khác nhau cùng các tạp chất tự nhiên như bụi đất, hạt cỏ rác. Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu như lông thú, đay gai, tơ tằm để sản xuất các
Ơ
N
mặt hàng.
H
Làm sạch: đánh tung, làm sạch và trộn đều bong thô để thu nguyên liệu sạch và
U Y
N
đồng đều. Sau quá trình làm sạch, bông thu được dưới dạng các tấm bông phẳng
.Q
đều.
TP
Chải: các sợi bông được chải song song và tạo thành các sợi thô xoắn trên máy chải.
ẠO
Kéo sợi: kéo sợi để giảm kích thước và tăng độ bền sợi.
Đ
Hồ sợi: đối với sợi bông sử dụng hồ tinh bột và tinh bột biến tính, đối với sợi nhân
G
tạo sử dụng PVA (Polyvinylancol), polycrylat. Mục đích của quá trình này là tạo
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
màng hồ bao quanh sợi, tăng độ bền, độ bôi trơn và độ bông của sợi để tiến hành dệt.
TR ẦN
Dệt vải: kết hợp các sợi ngang và sợi dọc để hình thành các tấm vải. Giũ hồ: sử dụng xút hoặc enzyme amilaza để tách các phần hồ còn lại trên tấm vải.
10 00
B
Nấu vải: loại trừ phần hồ còn lại và các tạp chất thiên nhiên bám vào sợi và tách dầu mỡ.
A
Tẩy trắng: làm cho vải sạch màu, sạch các vết dầu mỡ và làm cho vải đạt độ trắng
H
Ó
đúng theo yêu cầu đặt ra. Chất tẩy trắng thường dùng NaClO, NaClO2, H2O2 cùng
Í-
các hoá chất phụ trợ khác để tạo môi trường. Nếu sử dụng H2O2 tuy giá thành sản
-L
phẩm cao hơn nhưng không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Nước thải chủ yếu
ÁN
chứa kiềm dư và các chất hoạt động bề mặt. Nếu sử dụng các chất tẩy chứa Clo: giá
TO
thành thấp hơn nhưng tạo ra hàm lượng AOX (hợp chất halogen hữu cơ dễ hấp phụ)
D
IỄ N
Đ
ÀN
trong nước thải. Các chất này khả năng gây ung thư và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái.
Nhuộm vải: đây là công đoạn phức tạp, sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm và hóa chất để tạo màu sắc khác nhau cho vải. Thuốc nhuộm có nhiều loại như: trực tiếp, hoàn nguyên, lưu huỳnh, hoạt tính… tồn tại ở dạng tan hay phân tán trong dung dịch. Tỉ lệ màu của thuốc nhuộm gắn vào sợi từ 50-98%, phần còn lại đi vào trong nước thải. 3
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Quá trình nhuộm xảy ra theo 4 bước: • Di chuyển các phần tử thuốc nhuộm đến bề mặt sợi. • Gắn màu vào bề mặt sợi.
Ơ
N
• Khuếch tán màu vào sợi, quá trình này xảy ra chậm.
N
H
• Cố định màu vào sợi.
U Y
In hoa: để tạo vân hoa, có 1 hay nhiều màu trên vải. Các loại thuốc in hoa ở dạng
.Q
hoà tan hay dung môi chất màu. Các thuốc in hoa là chất màu, hoạt tính, hoàn
TP
nguyên azo không tan và Indigozol. Hồ in hoa là hồ tinh bột dextrin, natrialginat,
ẠO
hồ nhũ tương tổng hợp.
Đ
Văng khô, hoàn tất: mục đích ổn định kích thước của vải chống màu và ổn định
N H Ư
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
như metylic, axitaxetic, focmandehit.
G
nhiệt. Trong đó sử dụng một số hoá chất chống nhàu, chất làm mềm và hoá chất
I.1.3. Các loại hóa chất sử dụng trong sản xuất dệt nhuộm [8]
còn sử dụng các loại hoá chất sau:
TR ẦN
Trong sản xuất dệt nhuộm, ngoài các loại thuốc nhuộm thường dùng, người ta
10 00
B
NaOH và Na2CO3 dùng trong nấu tẩy, làm bóng với số lượng lớn. H2SO4 dùng để giặt trung hoà và hiện màu thuốc nhuộm.
A
H2O2, NaOCl dùng để tẩy trắng vật liệu.
H
Ó
Các chất khử vô cơ như: Na2S2O3 dùng trong nhuộm hoàn nguyên, Na2S dùng để
Í-
khử thuốc nhuộm lưu huỳnh.
-L
Các chất cầm màu thường là nhựa cao phân tử như syntephix, tinofic.
TO
ÁN
Những chất này khó tan trong nước nhưng lại dễ tan trong dung dịch axit axetic, chúng tạo thành phức khó tan giữa cation chất cầm màu và anion của thuốc
D
IỄ N
Đ
ÀN
nhuộm. Nó được sử dụng để nâng cao độ bền màu cho vải khi nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên…
Các chất hoạt động bề mặt (như chất ngấm, chất đều màu, chất chống bọt, chất chống nhăn…), xà phòng hoặc các chất tẩy giặt tổng hợp được sử dụng trong tất cả các công đoạn là các nhóm anion, cation. Các chất này làm giảm sức căng bề
4
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
mặt nước thải và ảnh hưởng tới đời sống thuỷ sinh, đôi khi có những sản phẩm khó phân giải vi sinh. Các polyme tổng hợp dùng trong hồ sợi và hồ vải như PAC, polycrylat. Khi đi
Ơ
N
vào trong nước thải là những chất khó phân huỷ sinh.
H
Các chất làm mềm vải dùng trong khâu hoàn tất phần lớn là hợp chất cao phân tử
U Y
N
có gốc silion như: polisiloxan, silicon biến tính. Các chất này có khả năng tạo
.Q
thành lớp màng mỏng trên vải làm cho vải mềm và mịn.
TP
Để sản xuất các mặt hàng vải màu và in hoa trong công nghiệp dệt nhuộm người
ẠO
ta phải sử dụng nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau. Thuốc nhuộm chủ yếu là các hợp
Đ
chất hữu cơ có màu, khi tiếp xúc với các vật liệu khác nhau thì khả năng bắt màu và
G
giữ màu trên vật liệu khác nhau bằng các lực liên kết vật lý và hoá học. Hầu hết thuốc
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
nhuộm là những hợp chất màu hữu cơ trừ thuốc nhuộm pigment có một số màu từ hợp chất vô cơ. • Thuốc nhuộm trực tiếp
TR ẦN
Các loại thuốc nhuộm thường gặp, bao gồm:
10 00
B
Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu là những hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng bắt màu vào một số vật liệu như các sợi xenlulo,
A
giấy, tơ tằm và sợi polyamit một các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính
H
Ó
hoặc kiềm.
Í-
Hầu hết thuốc nhuộm trực tiếp có nhóm azo, một số ít là dẫn xuất dioazin và
-L
flatoxianim, tất cả được sản xuất dưới dạng muối natri của axit sunforic hoặc cacbonyl
ÁN
hữu cơ, một vài trường hợp được sản xuất dưới dạng muối amoni va kali nên được viết Ar-SO3-Na (Ar:gốc hữu cơ mang màu thuốc nhuộm)
ÀN
TO
dưới dạng tổng quát là:
Đ
Khi hoà tan vào nước thuốc nhuộm phân ly như sau:
D
IỄ N
Ar-SO3- Na → Ar-SO3- +
Na+
Ar-SO3-: là ion mang màu có điện tích âm. Thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có hiệu suất bắt màu cao 90% khi nhuộm màu nhạt ở nồng độ thấp, còn đối với những màu đậm, lượng thuốc nhuộm bị thải ra tương đối lớn. Do có khả năng tự bắt màu, đơn giản trong sử dụng và rẻ tiền nên thuốc nhuộm trực tiếp 5
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như ngành dệt vải, sợi bông, hàng dệt kim từ bông, một số sản phẩm dệt từ polyamit trong ngành thuộc da cũng sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp nhất là màu nâu, đen và một số màu xanh.
Ơ
N
Gần đây phát hiện thấy một trong những nguyên nhân gây ung thư là do amin
N
H
thơm thoát ra từ các thuốc nhuộm có chứa gốc azo, nên các nước EU đã cấm không sử
U Y
dụng loại thuốc nhuộm này, vì vậy phạm vi sử dụng loại thuốc nhuộm này thu hẹp dần.
.Q
• Thuốc nhuộm hoạt tính
TP
Là loại thuốc nhuộm anion, có phần mang màu thường là từ thuốc azo, antraquinon,
ẠO
axit chứa kim loại hoặc ftaloxianin nhưng chứa một vài nguyên tử hoạt tính có độ hòa tan
Đ
trong nước cao và khả năng chịu ẩm tốt. Công thức tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính là:
G
S-F-T-X
N
S: là nhóm cho thuốc nhuộm có tính tan
H Ư
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
trong đó:
nhuộm.
10 00
B
T: là gốc mang nhóm phản ứng
TR ẦN
F: là phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, nó quyết định màu của thuốc
X: là nhóm mang phản ứng và nhóm này rất khác nhau, có thể là nhóm halogen hữu
A
cơ hoặc nhóm nguyên tử chưa no như CH2 = CH2 và trong mỗi phân tử thuốc
H
Ó
nhuộm có thể chứa một hoặc nhiều nhóm phản ứng.
Í-
Mức độ không gắn màu của thuốc nhuộm hoạt tính tương đối cao khoảng 30% và nó
-L
có chứa gốc Halogen hữu cơ nên làm tăng lượng độc hại (AOX) trong nước thải. Mặt
ÁN
khác quá trình nhuộm phải sử dụng chất điện li khá lớn (NaCl, Na2SO4) và chúng bị thải
TO
hoàn toàn sau khi nhuộm và giặt. Vì vậy, nước thải có hàm lượng muối cao có hại cho
ÀN
thủy sinh và cản trở xử lí nước thải bằng phương pháp vi sinh.
D
IỄ N
Đ
• Thuốc nhuộm hoàn nguyên Thuốc nhuộm hoàn nguyên được dùng chủ yếu để nhuộm chỉ, sợi vải bông, lụa
visco. Thuốc nhuộm hoàn nguyên bao gồm 2 nhóm chính: nhóm indigoit (có chứa nhân indigo và dẫn xuất của nó) và nhóm hoàn nguyên đa vòng (có chứa nhân Antraguinon và các dẫn xuất). 6
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Tuy có cấu tạo và màu sắc khác nhau nhưng tất cả đều có nhóm axeton (C=O) trong phân tử nên công thức tổng quát là R=C=O. Tất cả các thuốc nhuộm hoàn nguyên đều không tan trong nước và trong kiềm. Để nhuộm và in hoa, người ta khử nó trong môi
Ơ
N
trường kiềm bằng chất khử mạnh như NaHSO3, H2O2, hay dùng nhất là dung dịch Na2SO4
H
+ NaOH ở nhiệt độ 50 – 600oC. Tùy thuộc vào công nghệ nhuộm khác nhau mà tỷ lệ bắt
U Y
N
màu của thuốc nhuộm hoàn nguyên khác nhau, dao động trong khoảng 70 - 80%. Phần
.Q
không bắt màu đi vào nước thải, có cấu trúc bền vững và đang là một vấn đề đáng quan tâm
TP
trong xử lý nước thải dệt nhuộm.
ẠO
• Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Đ
Trong phân tử có chứa disunfua (-S-S) và nhiều nguyên tử lưu huỳnh. Là hợp chất
G
không màu tan trong nước và một số dung môi hữu cơ. Dùng để nhuộm sợi coton thuốc
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
nhuộm này tương đối đủ màu trừ màu tím và màu đỏ chưa tổng hợp được. Môi trường nhuộm mang tính kiềm và độ hấp phụ các loại thuốc này khoảng 60 - 70%, phần còn lại
TR ẦN
đi vào nước thải làm cho nước thải có chứa các hợp chất của lưu huỳnh và các chất điện ly. • Thuốc nhuộm phân tán
10 00
B
Là những chất màu không tan trong nước, được sản xuất dưới dạng hạt phân tán cao thể keo nên có thể phân bố đều trong nước kiểu dung dịch huyền phù, đồng thời có khả
A
năng chịu ẩm cao, có cấu tạo phân tử từ các gốc azo (-N=N-) và antraquinon, có chứa
H
Ó
nhóm amin tự do hoặc đã bị thế (-NH2, -NHR, -NR2, -NH-CH2=CH2-OH) nên thuốc
Í-
nhuộm dễ dàng phân tán trong nước.
-L
Mức độ gắn màu của thuốc nhuộm phân tán đạt tỉ lệ cao 90 - 95%, nên mức độ thải
ÁN
ra môi trường không cao. Môi trường thuốc nhuộm có tính axit và có nhiều chất hoạt
Đ
ÀN
TO
động bề mặt có thể kết hợp trung hòa với dòng thải kiềm tính.
D
IỄ N
STT
Bảng I. 1: Cách lựa chọn thuốc nhuộm phù hợp với nguyên liệu sợi vải. Loại nguyên liệu
Loại thuốc nhuộm sử dụng
1
Xơ – sợi gốc cellulose
Azoic, trực tiếp, hoạt tính, lưu hóa, hoàn nguyên, acid
2
Xơ – sợi gốc protein
Acid, phức kim loại, hoạt tính
7
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
(rayon, viscose rayon…) Xơ – sợi ester cellulose
Azoic, trực tiếp, hoạt tính, lưu hóa, hoàn nguyên.
Azoic, phân tán, hoàn nguyên.
(acetate, triacetate…)
N
4
Xơ – sợi cellulose tái sinh
Ơ
3
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Xơ – sợi polyacrylic
Cationic, phân tán
6
Xơ – sợi nylon
Acid, azoic, phức kim loại, hoạt tính, hoàn nguyên, phân tán
7
Xơ – sợi polyester
Phân tán
ẠO
TP
.Q
U Y
N
H
5
Đ
I.1.4. Ảnh hưởng của nước thải dệt nhuộm đến môi trường[4]
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Sự gia tăng đáng kể của ngành dệt may là nhờ sự đóng góp rất lớn của ngành dệt
H Ư
nhuộm. Chất lượng vải, màu sắc và kiểu dáng ưa chuộng là những yếu tố không thể thiếu
TR ẦN
trong lĩnh vực thời trang. Tuy nhiên, với nhu cầu ngày càng cao về màu sắc và độ bền của thuốc nhuộm, dưới góc độ môi trường thì sự đa dạng về màu sắc và độ bền màu ngày một
B
tăng cao của thuốc nhuộm lại là sự ô nhiễm môi trường mức độ ngày càng trầm trọng hơn
10 00
và càng khó khăn hơn trong nghiên cứu cơ chế và công nghệ xử lý nước thải. Hàng năm, ngành công nghiệp dệt may sử dụng hàng nghìn tấn các loại hoá chất
Ó
A
nhuộm. Hiệu suất sử dụng các loại thuốc nhuộm nằm trong khoảng từ 70 - 80% và đối đa
H
chỉ đạt 95%. Như vậy, một lượng lớn hoá chất, thuốc nhuộm sẽ bị thải ra môi trường.
-L
Í-
Theo số liệu thống kê, ngành dệt may thải ra môi trường khoảng 24 - 30 triệu m3 nước
ÁN
thải/năm. Trong đó mới chỉ có khoảng 10% tổng lượng nước thải đã được qua xử lý, số
TO
còn lại đều thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận. Ở một số nước, tiêu chuẩn cho phép đối với các thông số ô nhiễm của công đoạn
ÀN
nhuộm đã ngày càng giảm xuống, như vậy cũng cho thấy sự tiến bộ trong công nghệ
D
IỄ N
Đ
sản xuất của các nước để có thể tuân thủ được theo tiêu chuẩn này. Các cơ sở sản xuất buộc phải thay đổi quy trình công nghệ, thay đổi những hóa chất sử dụng trong đó và các hệ thống xử lý phù hợp cũng phải thay đổi theo. Ví dụ, các thông số tiêu chuẩn đối với nước thải dệt ở Tây Ban Nha hiện nay đã giảm xuống, đối với COD chỉ còn là 160mg/l (vì đây là loại chất hữu cơ khó phân hủy nên ở nước Tây Ban Nha có quy 8
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
định riêng). Đối với Việt Nam, mặc dù COD cho phép thải ra là 80mg/l (TCVN 59452005 loại B), nhưng lại là quy định cho tất cả các loại nước thải của sản xuất, không phân biệt các ngành khác nhau. Tiêu chuẩn ngày càng cao cũng đồng nghĩa với việc
Ơ
N
cần các phương pháp công nghệ xử lý tiên tiến hơn, hiệu quả hơn. Một trong những
H
phương pháp xử lý hiệu quả đối với nước thải nhuộm là kết hợp phương pháp cổ điển
U Y
N
như keo tụ với những biện pháp xử lý tiên tiến như sử dụng O3, TiO2.
.Q
Công nghệ nhuộm cần sử dụng 20 – 100 m3 nước/tấn sản phẩm, tương ứng với
TP
lượng nước thải từ vài trăm đến hơn 1000m3/ngày. Do vậy, nhu cầu về số lượng cũng
ẠO
như chất lượng nước sử dụng là một vấn đề rất lớn đặt ra đối với từng cơ sở sản xuất.
Đ
Sử dụng hợp lý nước là một vấn đề kinh tế quan trọng, đòi hỏi phải có sự quản lý
G
nghiêm ngặt và phải làm giảm tối thiểu lượng nước sử dụng cũng như tái sử dụng
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
nguồn nước thải. Theo nghiên cứu của D.Orhon, F.Germirii Babuna và et al (2001) cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm từ công đoạn nhuộm rất khác nhau: độ pH của các
TR ẦN
quá trình khá chênh lêch, phụ thuộc vào đặc tính riêng của từng công đoạn. Nhưng phần lớn nước thải của các công đoạn chủ yếu có tính kiềm. Giá trị COD cao ở các
B
công đoạn làm sánh huỳnh quang, công đoạn làm mềm, công đoạn nhuộm và công
10 00
đoạn tẩy trắng, đều lớn hơn 2000mg/l. Đặc biệt là công đoạn nhuộm thải ra lượng
A
nước thải lớn có chứa hàm lượng chất hữu cơ khó phân hủy cao, còn những công đoạn
Ó
khác phần lớn là chất hữu cơ dễ phân hủy. Công đoạn nhuộm có độ màu cao nhất, lên
Í-
H
đến 25.000 theo thang độ màu Pt - Co. Còn các thông số TDS (tổng lượng chất rắn hòa
-L
tan) và tổng Photpho của nước thải dệt nhuộm không cao. Hàm lượng chất lơ lửng
ÁN
trong công đoạn nhuộm, công đoạn chuội vải là cao nhất.
TO
Như vậy, các chất thải có trong nước thải công nghiệp dệt nhuộm có thể được chia
ÀN
thành hai loại:
D
IỄ N
Đ
Chất thải của các loại hóa chất và chất phụ gia trong nước thải do sử dụng dư thừa,
chủ yếu là các loại chất vô cơ và chất hữu cơ dễ phân hủy. Chất thải từ thuốc nhuộm dư thừa, đây là chất hữu cơ khó phân hủy. Do tính chất khác nhau của hai loại chất thải này, cần lưu ý tách dòng riêng biệt khi đưa vào xử lý trong nhà máy. Đặc trưng quan trọng nhất của nguồn nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm là sự dao động rất lớn về cả số lượng và tải lượng ô nhiễm. 9
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Thay đổi theo mùa, theo mặt hàng sản xuất và theo chất lượng sản phẩm. Nhìn chung nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm có độ kiềm cao, độ màu và hàm lượng chất hữu cơ cao. Hiệu quả hấp phụ của vải chỉ đạt 60 - 70%. Ngoài ra một số chất điện ly, chất
Ơ
N
hoạt động bề mặt, chất tạo môi trường cũng tồn tại trong thành phần nước thải tạo ra
H
độ màu cao của nước thải. Nước thải của ngành dệt nhuộm nếu không được xử lý,
U Y
N
khi thải vào môi trường sẽ làm mất cân bằng sinh thái của nguồn tiếp nhận gây ô
.Q
nhiễm môi trường và ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người.
TP
Ngoài ra, vấn đề chất thải rắn và khí thải của ngành dệt nhuộm ở Việt Nam là
ẠO
một trong những vấn đề cần hết sức quan tâm. Chất thải rắn của ngành dệt nhuộm
Đ
bao gồm xỉ than, phế liệu, vải vụn, bụi bông, bao bì, các loại thuốc nhuộm bị hỏng.
G
Mỗi năm lượng chất thải rắn khoảng trên 700.000 tấn /năm. Hiện nay, lượng chất
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
thải rắn này được các cơ sở sản xuất thu gom, xử lý và tái sử dụng.
nước thải (m3/tấn)
Hàng bông 394
BOD
COD
(mg/l)
(mg/l)
Độ màu pH
(Pt.Co)
70-135
350-600
8-10
350-600
800-1100
90-400
570-1200
9-10
1120-1600
800-1300
90-130
210-230
9-11
180 - 540
120-130
400-500
H
Ó
400-1000
-L
264-280 236 114
ÁN
Sợi
TO
kim
Í-
Hàng pha dệt
A
dệt thoi
(mg/l)
10 00
Mặt hàng
TS
B
Lượng
Thông số
TR ẦN
Bảng I. 2: Một vài thông số về nước thải dệt nhuộm ở Việt Nam
420
9
260-300
ÀN
Dệt len
D
IỄ N
Đ
I.2. Các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm I.2.1. Phương pháp hấp thụ[2] Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch, nghĩa là sau khi chất bẩn đã bị hấp phụ rồi, có thể di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch, hiện tượng này gọi là giải hấp phụ. Với điều kiện như nhau, tốc độ của quá trình thuận nghịch tương ứng tỷ lệ 10
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
với nồng độ chất bẩn trong dung dịch và trên bề mặt chất hấp phụ. Khi nồng độ chất bẩn trong dung dịch ở giá trị cao nhất thì tốc độ hấp phụ cũng lớn nhất. Khi nồng độ chất hấp phụ trên bề mặt tăng lên thì số phân tử (đã bị hấp phụ) sẽ di chuyển trở lại dung dịch
Ơ
N
cũng ngày càng nhiều hơn.
H
Trong một đơn vị thời gian, số phân tử bị hấp phụ từ dung dịch lên bề mặt hấp phụ
U Y
N
cũng bằng số phân tử di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch thì nồng
.Q
độ chất ô nhiễm hoà tan trong dung dịch sẽ là một đại lượng không đổi, và đạt nồng độ
TP
cân bằng
ẠO
Trong quá trình hấp phụ, thường dùng than hoạt tính, xỉ, tro và một số khoáng chất
Đ
như đất sét, silicagen. Phương pháp hấp phụ thường dùng để tách các hợp chất hữu cơ hoà
G
tan và khử màu của nước thải. Các chất hữu cơ khi được đưa qua cột trao đổi và cột chất
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
hấp phụ sẽ được giữ lại trên bề mặt. Phương pháp này cho hiệu quả cao, chi phí thấp, ở Việt Nam. I.2.2. Phương pháp keo tụ[2]
TR ẦN
nguyên vật liệu đơn giản, nhƣng điều kiện nghiên cứu áp dụng thực tế còn gặp khó khăn
B
Muối kim loại thủy phân như muối nhuôm hoặc muối sắt được sử dụng rộng rãi
10 00
làm chất keo tụ trong xử lý nước từ đầu thế kỷ 20 và đóng vai trò quan trọng trong
A
việc loại bỏ chất ô nhiễm trong nước. Các chất ô nhiễm bao gồm các chất vô cơ và các
Ó
chất hữu cơ tan trong nước. Phương pháp keo tụ được định nghĩa là một hiện tượng
Í-
H
làm mất sự ổn định của các hạt huyền phù dạng keo “ổn định” để cuối cùng tạo ra các
-L
cụm hạt lớn hơn khi có sự tiếp xúc giữa các hạt keo. Cũng có thể nói keo tụ là một
ÁN
phương pháp làm biến mất hoặc làm giảm điện tích bề mặt hạt keo. Có 4 biện pháp
TO
keo tụ hoá học gồm: Tăng lực ion, thay đổi pH, đưa vào hệ một muối kim loại hoá trị
ÀN
III, đưa vào một polyme tự nhiên hoặc polyme tổng hợp.
Đ
Trong quá trình keo tụ, người ta sử dụng muối nhôm hoặc muối sắt hoá trị 3 còn
D
IỄ N
gọi là phèn nhôm hoặc phèn sắt làm chất keo tụ. Việc đưa các muối kim loại đa hoá trị này vào nước làm cho các hạt keo tập hợp thành chùm xung quanh ion kim loại. Các chất phân tán trong nước có thể tác động với nhau theo nhiều cách, sự tác động đó ảnh hưởng đến sự ổn định hoặc bất ổn định của các hạt vật chất. Sự ổn định của các hạt là kết quả của sự tương tác giữa lực hấp dẫn Vander Wall và lực đẩy tĩnh điện (do các 11
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
hạt vật chất luôn luôn tích điện). Khi lực hấp dẫn Vander Wall và lực đẩy tĩnh điện cân bằng thì các hạt keo tồn tại trong nước được ổn định. Lực đẩy có thể bị ảnh hưởng khi thay đổi nồng độ ion hoặc điện tích bề mặt của các hạt keo. Khi nồng độ ion tăng sẽ
Ơ
N
làm cản trở lực đẩy tĩnh điện và lực hấp dẫn chiếm ưu thế, làm các hạt keo tiến đến
H
gần nhau. Vì vậy, khi thêm muối nhôm và muối sắt (điện tích trái dấu với các hạt keo)
U Y
N
vào dung dịch, điện tích bề mặt keo có thể bị giảm xuống hoặc được trung hòa, làm
.Q
cho lực đẩy giữa các hạt keo giảm xuống. Sự thủy phân các ion thường được thể hiện
TP
qua một loạt các phản ứng thay thế các phân tử nước bằng các ion hydroxyl Khi hàm
ẠO
lượng cation kim loại có mặt trong dung dịch rất nhỏ, các chùm hạt hình thành cũng đã
Đ
có khả năng lắng nhanh hơn. Tuy nhiên, kích thước hạt vẫn còn nhỏ nên tốc độ lắng
G
chưa đáng kể. Khi hàm lượng cation kim loại tăng lên đủ lớn thì xảy ra hiện tượng keo
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
tụ, các hạt keo tập hợp thành cụm. Ngoài ra, để giúp quá trình keo tụ nhanh hơn và có hiệu quả hơn người ta thường sử dụng hợp chất cao phân tử. Các chất trợ lắng thường
TR ẦN
dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n, polyacrylic (CH2CHOOH)n. Tuy nhiên, quá trình làm sạch nước chỉ xảy ra khi sử dụng lượng polyme tối ưu,
B
còn khi sử dụng quá dư, hạt keo lơ lửng lại tái bền và làm cho nước có độ đục. Phương
10 00
pháp keo tụ có thể loại bỏ được kim loại nặng trong nước thải, làm giảm độ đục và các
A
thành phần rắn lơ lửng. Bên cạnh đó còn làm giảm chất ô nhiễm khác nhau như dầu mỡ,
Ó
COD, BOD…
Í-
H
I.2.3. Phương pháp tuyển nổi
-L
Dùng để tách các tạp chất dầu mỡ trong dòng thải, còn gọi là quá trình tách bọt. Một
ÁN
thiết bị tuyển nổi bao gồm: ống cấp khí, bộ phận gạt, máng bom bọt, cặn và ống thu nước
TO
sau xử lý.
ÀN
I.2.4. Phương pháp pháp trao đổi ion
Đ
Để tạch các kim loại và thu hồi những sản phẩm có giá trị. Quá trình trao đổi ion là
D
IỄ N
quá trình trong đó các ion trên bề mặt pha rắn trao đổi với các ion của dung dịch khi cho nước thải đi qua. Các chất trao đổi ion gồm các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo. Trong thực tế, các biện pháp như hấp phụ bằng than hoạt tính, trao đổi ion, lọc khử nước, tuyển nổi… Còn ít đước áp dụng trong trường hợp xử lý nước thải nhuộm ở Việt Nam. 12
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
I.2.5. Phương pháp oxi hóa nâng cao [5] Ngày nay người ta thường nói đến phương pháp xử lý nước thải bằng AOPs (Advanced Oxidation Processes) – quá trình oxi hóa tiên tiến. Phương pháp này là nhằm
Ơ
N
sử dụng những tác nhân hóa học có khả năng oxi hoá mạnh như TiO2, O3, H2O2 hoặc kết
H
hợp chúng với nhau… để xử lý nước thải. Đặc điểm của những chất oxi hoá mạnh này là
U Y
N
trong điều kiện phản ứng cụ thể, sẽ sinh ra gốc tự do hydroxyl (HO*), có khả năng oxi hóa
.Q
rất mạnh, tốc độ phản ứng oxi hóa rất nhanh và không lựa chọn khi phản ứng với các hợp
TP
chất khác nhau. Các gốc hydroxyl tự do này có thể tấn công vào các phân tử chất hữu cơ
ẠO
nhờ vào lực hút của nguyên tử hydro. Các gốc hydroxyl tự do khoáng hóa toàn bộ chất
Đ
hữu cơ để tạo thành các hợp chất không độc như CO2 và H2O. Vì vậy, trong mấy thập kỷ
G
qua nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện để tìm ra quá trình tạo gốc HO* trên
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
cơ sở các tác nhân oxy hóa thông thường như O3, H2O2 thông qua các phản ứng hóa học (H2O2/Fe2+, O3/H2O2), hoặc nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV (O3/UV, H2O2/UV, O3
TR ẦN
+ H2O2/UV, TiO2/UV) và các nguồn năng lượng cao (siêu âm, tia Gamma, tia X, chùm electron).
B
Theo Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ, dựa theo đặc tính của quá trình có sử dụng
10 00
nguồn năng lượng bức xạ tử ngoại UV hay không, phân loại các quá trình oxi hóa tiên
A
tiến thành hai nhóm: nhóm các quá trình oxi hóa tiên tiến không sử dụng tác nhân ánh
H
Ó
sáng (quá trình Fenton) và nhóm các quá trình oxi hóa tiên tiến nhờ tác nhân ánh sáng:
Í-
quá trình UV/H2O2, UV/O3, UV/H2O2/O3 (quá trình quang Fenton).
-L
I.2.6. Phương pháp sinh học
ÁN
Bản chất của phương pháp sinh học được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải
TO
là sử dụng khả năng tồn tại, phát triển của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ
ÀN
trong nước thải. Phương pháp sinh hóa có thể dùng để làm sạch hoàn toàn các loại nước
Đ
thải sản xuất chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc phân tán nhỏ. Sản phẩn cuối cùng của quá
D
IỄ N
trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn thường là: khí cacbonic, nitơ, ion sunfat… Nước thải sau xử lý sẽ được kiểm tra các chỉ số đặc trưng như BOD, COD hoặc DO. Yêu cầu của nước thải khi xử lý bằng phương pháp này là không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5. 13
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
I.3. Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs) ở Việt Nam và trên thế giới I.3.1. Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa
Ơ
N
nâng cao (AOPs) trên thế giới [7]
H
Hiện nay, có rất nhiều quá trình khác nhau được áp dụng để xử lý nước thải ngành
U Y
N
dệt nhuộm như: keo tụ - tạo bông, xử lý hiếu khí,... Trong đó, đáng chú ý nhất là quá trình
.Q
oxy hóa nâng cao (Advanced oxidation processes – AOPs) do khả năng loại bỏ hiệu quả
TP
các chất hữu cơ bền mà không cần bất kì quá trình oxy hóa thông thường nào cũng có thể
ẠO
thực hiện được, đồng thời dễ quản lý, không phức tạp khi vận hành và lượng bùn thải sinh
Đ
ra ít hơn nhiều so với quá trình xử lý sinh học hay các quá trình oxy khác. Do đó, quá
G
trình oxy hóa nâng cao đã và đang thu hút sự quan tâm lớn trong ngành xử lý nước từ
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
những năm 1990. Trên thế giới cũng đã có những nghiên cứu về ứng dụng quá trình quang Fenton xử lý nước thải. Nghiên cứu của A.N. Módenes và cộng sự (2012), đã tiến
TR ẦN
hành xử lý nước thải dệt nhuộm dựa trên quá trình quang Fenton sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời và đèn UV. Kết quả cho thấy tại các điều kiện tối ưu pH = 3, nồng độ H2O2 và
B
Fe2+ tối ưu lần lượt là 6 g/L và 0,05 g/L cho hiệu quả loại bỏ COD và độ màu đạt giá trị
10 00
cao nhất trong khoảng 88–98 % trong 90 phút phản ứng. Chi phí tính toán để xử lý cho 1
A
m3 nước thải là 6,85 $ và 17,95 $ đối với nguồn sáng là ánh sáng mặt trời và đèn UV.
Ó
Ngoài ra, T.M. Elmorsi và cộng sự (2010) đã tiến hành xử lý thuốc nhuộm Mordant red
-L
phản ứng.
Í-
H
73, kết quả cho thấy hiệu quả xử lý màu của thuốc nhuộm đạt 99 % chỉ trong 15 phút
ÁN
I.3.2. Tình hình nghiên cứu xử lí nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxi hóa
TO
nâng cao (AOPs) ở Việt Nam.
ÀN
Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc phát triển các
Đ
khu công nghiệp ở Việt Nam luôn đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát
D
IỄ N
triển phải song hành với giữ gìn và bảo vệ môi trường. Thực tế là ở Việt Nam hiện nay là đa số các nhà máy, xí nghiệp có công nghệ sản xuất và trang thết bị lạc hậu, không đồng đều dẫn đến sự lãng phí năng lượng và nguyên vật liệu, đồng thời thải ra nhiều phế liệu gây ô nhiễm đất, nước, không khí. Trong số các loại chất thải, đáng lưu ý là một số loại nước thải có chứa các chất ô nhiễm nguy hiểm, độc hại, rất bền vững và 14
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
khó bị phân hủy trong môi trường theo thời gian. Việc xử lý các chất ô nhiễm này đang là một vấn đề nan giải. Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống như: phương pháp cơ học, phương pháp sinh học, phương pháp hóa lý… đều không xử lý
Ơ
N
được hoặc xử lý không triệt để các chất ô nhiễm này. Do đó sự tồn đọng của chúng
H
trong môi trường gây ảnh hường nghiêm trọng đến sức khỏe con người và động vật kể
U Y
N
cả khi chúng chỉ hiện diện với hàm lượng nhỏ. Để có thể giải quyết triệt để các loại
.Q
nước thải khó phân hủy mà các phương pháp xử lý truyền thống không áp dụng được,
TP
phương pháp oxy hóa nâng cao đã chứng tỏ được hiệu quả và ưu điểm của nó. Do
ẠO
vậycác quá trình oxy hóa nâng cao đã nổi lên trong những năm gần đây như là một
Đ
công nghệ cao có tầm quan trọng trong việc thúc đẩy mạnh quá trình oxy hóa, giúp
G
phân hủy nhiều loại chất hữu cơ ô nhiễm khác nhau trong nước. Phương pháp này có
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
thể được áp dụng cho nhiều loại nước thải với thành phần các chất khó phân hủy có trừ sâu hay nước thải sản xuất giấy …
TR ẦN
bản chất khác nhau, từ nước rỉ rác, nước thải dệt nhuộm đến nước thải sản xuất thuốc
Tại Việt Nam, trong số hàng loạt các quá trình oxy hóa nâng cao, chỉ một số
B
phương pháp đã và đang được áp dụng rộng rãi bao gồm Fenton (đồng thể và dị thể),
10 00
quang Fenton, Peroxon(O3/H2O2) do chúng có các ưu điểm như không phức tạp trong
A
vận hành, chi phí xử lý có thể chấp nhận được, đã có nghiên cứu thử nghiệm hiệu quả
Ó
xử lý trên cả quy mô nhỏ (lab scale, pilot scale) và quy mô lớn (full scale). Ngoài ra,
Í-
H
các ưu điểm khác của phương pháp Fenton là không cần năng lượng kích thích tác
-L
nhân phản ứng, gốc hydroxyl được thành tạo với chi phí không quá cao, các hóa chất
ÁN
liên quan đều dễ kiếm, dễ sử dụng và ít độc hại.
TO
Xử lý nước thải dệt nhuộm ở nước ta chỉ mới bắt đầu những năm gần đây đối với
ÀN
các cơ sở mới xây dựng liên doanh với các nước ngoài hoặc công ty nước ngoài 100%
Đ
tại Tp HCM, Đồng Nai, Lâm Đồng, Long An, Phú Thọ, Hà Nội, Huế, Nha Trang. Xử
D
IỄ N
lý nước thải dệt nhuộm bằng các phương pháp truyền thống có khả năng làm giảm đáng kể các tải lượng ô nhiễm COD, BOD, SS, và một phần màu của nước thải. Tuy nhiên, việc loại bỏ màu nước thải ở các xí nghiệp nhuộm và in hoa dùng nhiều thuốc nhuộm hoạt tính thì vẫn là vấn đề nan giải. Và Fenton là một phướng pháp hiệu quả cho vấn đề giảm màu nước thải ở các xí nghiệp trên. Thông thường, phương pháp oxy 15
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
hĂła báşąng Fenton đưᝣc káşżt hᝣp váť›i xáť lĂ˝ sinh háť?c Ä‘áťƒ kháť triᝇt Ä‘áťƒ mĂ u vĂ chẼt hᝯu cĆĄ thĂ´ng qua thĂ´ng sáť‘ COD trong nĆ°áť›c thải cĂ´ng nghiᝇp nhuáť™m. I.4. Xáť lĂ nĆ°áť›c thải báşąng sắt kim loấi káşżt hᝣp váť›i muáť‘i kali pesunfat.
H
a) SĆĄ lưᝣc váť tĂnh chẼt cᝧa kim loấi sắt vĂ vai trò cᝧa sắt trong xáť lĂ mĂ´i trĆ°áť?ng
Ć
N
I.4.1. SĆĄ lưᝣc váť tĂnh chẼt cᝧa sắt kim loấi vĂ muáť‘i pesunfat
U Y
N
Sắt là kim loấi đưᝣc sᝠd᝼ng nhiᝠu nhẼt, chiếm khoảng 95% t᝕ng khᝑi lưᝣng kim
.Q
loấi sản xuẼt trên toà n thế gi᝛i. Nó là m᝙t kim loấi rẝ tiᝠn và hiᝇu quả. ᝞ điᝠu kiᝇn
TP
thĆ°áť?ng, sắt cĂł tĂnh kháť trung bĂŹnh.
áş O
đ??¸0đ??šđ?‘’2+/đ??šđ?‘’= -0.440V
Ä?
đ??¸0đ??šđ?‘’3+/đ??šđ?‘’= - 0.0363V
G
Vai trò cᝧa Fe0 trong quå trÏnh loấi b�, xᝠlý cåc hᝣp chẼt hᝯu cƥ bᝠn gây ô nhiᝅm
N H ĆŻ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
mĂ´i trĆ°áť?ng đưᝣc tháťƒ hiᝇn nhĆ° sau:
ď€ Vai trò lĂ chẼt hẼp ph᝼: Sắt kim loấi trong dung dáť‹ch dĆ°áť›i tĂĄc d᝼ng cᝧa oxi khĂ´ng
TR ẌN
khĂ vĂ nĆ°áť›c hoạc dĆ°áť›i tĂĄc d᝼ng cᝧa dòng Ä‘iᝇn (dòng anot), sắt kim loấi hòa tan tấo thĂ nh Fe2+ vĂ Fe3+. Táť“n tấi chᝧ yáşżu dĆ°áť›i dấng hᝣp chẼt Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeOOH. Ä?ây lĂ cĂĄc
10 00
B
chẼt cĂł báť mạt xáť‘p cĂł tĂnh hẼp ph᝼ cao, cĂł tháťƒ hẼp ph᝼ táť‘i Ä‘a cĂĄc hᝣp chẼt hᝯu cĆĄ trong dung dáť‹ch. ChĂnh vĂŹ váşy, viᝇc dĂšng sắt Ä‘áťƒ xáť lĂ˝ mĂ´i trĆ°áť?ng đất hiᝇu suẼt cao.
A
ď€ Vai trò lĂ chẼt kháť: Sắt kim loấi lĂ chẼt kháť trung bĂŹnh nĂŞn cĂĄc chẼt hᝯu cĆĄ cĂł tĂnh
H
Ă“
oxi hĂła cĹŠng phản ᝊng váť›i Fe. Ä?iáťƒn hĂŹnh lĂ cĂĄc chẼt hᝯu cĆĄ chᝊa cĂĄc nhĂłm NO2- (cĂĄc hᝣp
Ă?-
chẼt nitro thƥm), cåc hᝣp chẼt hᝯu cƥ chᝊa clo sẽ phản ᝊng v᝛i sắt giải phóng ra ion Cl-
-L
lĂ m giảm tĂnh Ä‘áť™c hấi cᝧa cĂĄc hᝣp chẼt nĂ y.
Ă N
Phản ᝊng diᝅn ra như sau:
Fe + RCl + H+ → Fe2+ + RH + Cl-
TO
Trong dung dáť‹ch yáşżm khĂ (khĂ´ng cĂł mạt O2) chᝉ cĂł nĆ°áť›c, cĂĄc tĂĄc nhân nháşn electron
Ă€N
cĂł tháťƒ lĂ H+ vĂ H2O, chĂşng báť‹ kháť tấo ra OH– vĂ H2. QuĂĄ trĂŹnh táť•ng tháťƒ vĂ Äƒn mòn sắt
Ä?
trong hᝇ Fe – H2O đưᝣc biáťƒu diáť…n nhĆ° sau:
D
Iáť„ N
Fe + 2H+→ Fe2++ H2 Fe + 2H2O → Fe2+ + H2 + 2OH– Trong trĆ°áť?ng hᝣp mĂ´i trĆ°áť?ng nĆ°áť›c cĂł oxi hòa tan, oxi sáş˝ dáť… dĂ ng nháşn electron theo
phưƥng trÏnh: 2Fe + O2+ 2H2O →2Fe2++ 4OH– 16
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Phản ứng của các chất oxi hóa dạng hữu cơ này với sắt kim loại được chứng minh bằng sự khử clo hoặc chuyển nhóm –NO2 sang nhóm –NH2. Các phản ứng tổng quát được mô tả như sau:
Ơ
N
Fe + RX + H+ → Fe2+ + RH + X–
H
Fe + RNO2 + 4H+ → Fe2+ + RNH2 + 2H2O
U Y
N
Các hợp chất hữu cơ này sau khi bị khử bởi sắt kim loại, tính độc hại sẽ giảm và
.Q
sau đó có thể loại bỏ ra khỏi môi trường bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương
TP
pháp sinh học, hấp phụ.
ẠO
b) Sơ lược về muối kali pesunfat
Đ
Trong điều kiện khô ráo, kali pesunfat là một chất bền, không bị phân hủy ở điều
G
kiện thường và dễ bảo quản. Khi đun nóng, kali pesunfat giải phóng oxi và tạo ra K2S2O7.
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Trong môi trường nước hoặc axit, nó bị thủy phân chậm ở nhiệt độ thường và nhanh khi đun nóng S2O82- + 2H2O→2HSO4- + H2O2. Khi có chất xúc tác thích hợp H2O2 có thể
TR ẦN
chuyển thành gốc hiđroxyl là một gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh ứng dụng trong xử lí chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, các phản ứng oxi hóa bằng pesunfat
B
thường chậm ở nhiệt độ thường. Khi có các chất xúc tác như Fe2+, Ag+, Co2+thì tốc độ
10 00
phản ứng tăng lên nhanh chóng. Khi đó ion S2O82- bị hoạt hóa nhanh chóng thành gốc
A
sunfat tự do (SO4*-) và supeoxit bằng phản ứng kết hợp sau:
Ó
2S2O82-+ H2O →3SO42-+ SO4*-+ O2*-+ 4H+
Í-
H
Hơn nữa, trong môi trường kiềm mạnh, gốc tự do sunfat còn phản ứng được với
ÁN
-L
nhóm hiđroxyl OH- thành gốc OH*- và anion sunfat: SO4*-+ OH- → SO42- + OH*-
TO
Như vậy, hệ sunfat trong môi trường kiềm, anion sunfat sẽ được hoạt hóa thành các
ÀN
gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh, có thể phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi
Đ
trường.
D
IỄ N
I.4.2. Cơ chế của phản ứng sắt kim loại với muối pesunfat Theo một số tác giả nước ngoài đã nghiên cứu, việc kết hợp giữa Fe với pesunfat rất hiệu quả vì tạo ra gốc SO4*- có thời gian tồn tại lâu và hoạt tính oxi hóa rất mạnh (E0= 2,5 - 3,1V). Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm: độ hòa tan cao trong nước, phản ứng không chọn lọc và có hiệu quả rộng rãi với các chất gây ô nhiễm môi trường 17
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Quá trình tạo gốc tự do sunfat SO4*- từ sắt kim loại và amoni pesunfat được thực bởi hai giai đoạn. + Giai đoạn 1: là giai đoạn oxi hóa Fe0 thành Fe2+ bằng oxi không khí theo phương
Ơ
N
2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH-
trình sau:
H
Trong điều kiện không có O2 không khí:
U Y
N
2Fe + 2H2O → 2Fe2+ + H2 + 2OH−
.Q
Quá trình này cũng có thể được thực hiện trong môi trường axit do quá trình:
TP
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
ẠO
+ Giai đoạn 2: là giai đoạn hoạt hóa pesunfat của Fe2+ tạo thành gốc tự do sunfat
Đ
SO4*- [13]
G
Fe2+ + S2O82- → 2Fe3+ + 2SO4*-
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Fe2+ + S2O82- → Fe3+ + SO42- + SO4*Trong hệ S2O82-/H2O, gốc OH* có thể được hình thành, đặc biệt là trong môi trường
TR ẦN
kiềm, theo phương trình sau đây và gốc OH* cũng có thể tham gia vào phản ứng oxi hóa các hợp chất hữu cơ.
B
SO4*- + H2O → OH* + H+ + SO42-
10 00
SO4*- + OH- → OH* + SO42-
A
Khi hệ sắt hóa trị không và muối pesunfat tham gia phản ứng với các chất hữu cơ
Ó
khó bị phân hủy, khi đó gốc tự do SO4*- là một chất oxi hóa mạnh sẽ tương tác với hợp
Í-
H
chất hữu cơ, khoáng hóa chúng thành các hợp chất vô cơ như CO2, H2O, muối khoáng,.. R + SO4*- → CO2 + H2O + …
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
với hiệu suất khá cao và được mô tả bằng sơ đồ sau:
18
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Quy trình thực nghiệm
N
Thực nghiệm được tiến hành với 3 giai đoạn:
H
Ơ
Giai đoạn 1: Xây dựng đường chuẩn xác định COD, đường chuẩn xác định hàm
U Y
N
lượng xanh metylen.
.Q
Giai đoạn 2: Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử li mẫu giả (dung dịch
TP
xanh metylen) và mẫu thật (nước thải dệt nhuộm) bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali
ẠO
pesunfat.
Đ
Giai đoạn 3: Áp dụng các điều kiện tối ưu đã khảo sát được để xử lí nước thải dệt
G
nhuộm của làng Vạn Phúc – Hà Đông – Hà Nội.
N H Ư
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
II.2 Hóa chất và dụng cụ
TR ẦN
II.2.1. Hóa chất
Hóa chất được dùng tinh khiết phân tích, xuất xứ Trung Quốc
10 00
H2SO4: axit sunfuric đặc 98%
B
K2Cr2O7: kali đicromat , dạng tinh thể Ag2SO4: bạc sunfat
Ó
A
HgSO4: thủy ngân sunfat
H
KHP: kali hidrogen phtalat
-L
Í-
Xanh metylen: dạng bột, xuất xứ Đức
ÁN
CTPT của xanh metylen: C16H18N3SCl.xH2O ( x= 2-3), M = 319,86
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
CTCT của xanh metylen:
Bột sắt tinh khiết có thành phần hóa hoc là C: 0,02%, S: 0,008%, Si: 0,003%, P: 0,002%, Mn: 0,002%, Fe: 99,965% Các hóa chất khác: Na2HPO4,.10H2O, NaH2PO4 19
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
ď€ Dung dáť‹ch NaOH 10%, H3PO4 đạc, HNO3 0,01M ď€ CĂĄc dung dáť‹ch Ä‘áť u đưᝣc pha báşąng nĆ°áť›c cẼt hai lần II.2.2. D᝼ng c᝼
Ć
N
ď€ MĂĄy quang pháť• UV-Vis Biochrom S60 (Anh).
N
H
ď€ MĂĄy phĂĄ mẍu COD hĂŁng HACH.
U Y
ď€ MĂĄy Ä‘o pH Ä‘áťƒ bĂ n TOA.
.Q
ď€ Cân phân tĂch Ä‘iᝇn táť cĂł Ä‘áť™ chĂnh xĂĄc Âą 0.0001g.
áş O
ď€ BĂŹnh Ä‘áť‹nh mᝊc 10 ml, 50 ml, 100 ml, 1000ml (xuẼt xᝊ Ä?ᝊc).
TP
ď€ Micropipet 1-10đ?œ‡l, micropipet 10-100 đ?œ‡l, micropipet 100-1000 đ?œ‡l, pipet 5 ml.
Ä?
ď€ Cáť‘c thᝧy tinh 50 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml, cháşu thᝧy tinh 2 lĂt.
G
TR ẌN
II.3 Xây d᝹ng đư�ng chuẊn COD
N
ď€ MĂĄy khuẼy cĆĄ IKA – WERKE (Ä?ᝊc).
H ĆŻ
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
ď€ áť?ng thᝧy tinh phĂĄ mẍu COD 30 áť‘ng.
II.3.1. Xây dáťąng Ä‘Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh hĂ m lưᝣng COD ď€ Sáť d᝼ng 7 áť‘ng phĂĄ mẍu COD. Ä?ĂĄnh sáť‘ thᝊ táťą tᝍ 1-7
10 00
B
ď€ ChuẊn báť‹ 7 dung dáť‹ch váť›i tháťƒ tĂch cĂĄc chẼt nhĆ° Bảng II.1 Bảng II. 1: Bảng tháťƒ tĂch cĂĄc dung dáť‹ch Ä‘áťƒ xây dáťąng Ä‘Ć°áť?ng chuẊn COD KHP(ml)
H2O(ml)
K2Cr2O7(ml)
Ag 2SO4(ml)
1
0
0
2,500
1,5
3,5
2
50
0,125
2,375
1,5
3,5
100
0,250
2,250
1,5
3,5
200
0,500
2,000
1,5
3,5
400
1,000
1,500
1,5
3,5
6
600
1,500
1,000
1,5
3,5
7
900
2,250
0,250
1,5
3,5
D
Iáť„ N
Ä?
Ă€N
5
H
Ă?-
-L
TO
4
Ă N
3
A
COD(mg/l)
Ă“
STT
ď€ Ä?áşy nắp 7 áť‘ng phĂĄ mẍu vĂ lắc Ä‘áť u. ď€ Ä?ạt 7 áť‘ng phĂĄ mẍu nĂ y vĂ o mĂĄy phĂĄ mẍu COD (HACH) váť›i nhiᝇt Ä‘áť™ 150oC Âą 2oC trong 120 phĂşt, sau Ä‘Ăł Ä‘áťƒ nguáť™i ráť“i Ä‘em Ä‘i Ä‘o cĂĄc giĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™ quang. 20
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Xác định mật độ quang trên máy quang phổ Biochrom S60 tại bước sóng 600 nm. II.3.2. Xác định COD ở mẫu nước thải dệt nhuộm Lấy 2,5 ml mẫu nước thải, thêm 1,5 ml K2Cr2O7, sau đó thêm 3,5 ml Ag2SO4/H2SO4
Ơ
N
rồi đậy nắp và lắc đều. Đem ống nghiệm đi phá mẫu bằng máy HACH với nhiệt độ 150oC
H
trong 120 phút, rồi để nguội đem đi đo giá trị mật độ quang ở bước sóng 600 nm. Từ giá
U Y
N
trị mật độ quang đo được, ta xác định được lượng COD theo phương trình đường chuẩn
.Q
đã xây dựng.
TP
II.4 Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH = 3
ẠO
Dung dịch xanh metylen gốc (ddo): Cân 0,05 g xanh metylen, hòa tan hoàn toàn và
Đ
nước sau đó định mức thành 1000 ml, thu được dung dịch xanh metylen có nồng độ là 50
G
mg/l.
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Chuẩn bị 7 dung dịch xanh metylen với các nồng độ lần lượt là 1, 2, 4, 5, 8, 10, 12 mg/l, lấy các thể tích như Bảng II.2.
TR ẦN
Bảng II. 2: Các thể tích ddo cần lấy để chuẩn bị dd1 – dd8 Cxanh metylen (mg/l)
Vddo ( ml)
B
Dung dịch
1
0,2
2
0,4
4
0,8
5
1,0
5
8
1,6
6
10
2
7
12
2,4
10 00
1
A
2
H
Ó
3
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
4
Điều chỉnh pH của 7 dung dịch này tới pH=3 Định mức các dung dịch thành 10 ml Quét phổ đồ của dung dịch này để tìm bước sóng tối ưu. Đo mật độ quang của 7
dung dịch tại bước sóng tối ưu vừa tìm được. 21
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
II.5 Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat. II.5.1. Khảo sát nồng độ kali pesunfat
Ơ
N
Chuẩn bị dung dịch K2S2O8: cân 0,27g K2S2O8, hòa tan hoàn toàn vào nước và định
H
mức thành 100 ml, thu được dung dịch K2S2O8 với nồng độ gốc là 0,01 M.
U Y
N
Chuẩn bị dung dịch xanh metylen: cân 0,1 g xanh metylen hoàn tan hoàn toàn vào
.Q
nước rồi định mức thành 1000 ml, thu được dung dịch xanh metylen với nồng độ 100 mg/l.
TP
Nồng độ kali pesunfat thay đổi lần lượt là 1.0; 1.5; 2.0; 3.5; 4.0; 5.0 mM được pha
ẠO
từ dung dịch K2S2O8 gốc 0,01 M).
Đ
Nồng độ xanh metylen 30 mg/l (được pha từ dung dịch xanh metylen gốc 100 mg/l).
N
H Ư
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Lấy các thể tích các dung dịch như Bảng II.3.
G
Sử dụng 6 bình định mức 10 ml, đánh số từ 1-6.
TR ẦN
Điều chỉnh pH của 6 dung dịch với pH = 3, định mức thành 10 ml. Khuấy trộn trong suốt quá trình phản ứng.
Trong khoảng thời gian từ 5 đến 45 phút sau khi phản ứng, tiến hành đo các giá trị
10 00
B
mật độ quang của 6 dung dịch này tại giá trị bước sóng tối ưu để xác định nồng độ kali pesunfat tối ưu.
H
Ó
A
Bảng II. 3: Bảng thể tích và khối lượng các chất để khảo sát nồng độ K2S2O8 Thành phần
mFe (g)
(ml)
(ml)
0,004
1
3
2
K2S2O8 1,5mM; Fe 0,4g/l; xanh metylen 30 mg/l
0,004
1,5
3
K2S2O8 2mM; Fe 0,4g/l; xanh metylen 30 mg/l
0,004
2
3
4
K2S2O8 3,5mM; Fe 0,4g/l; xanh metylen 30 mg/l
0,004
3,5
3
5
K2S2O8 4mM; Fe 0,4g/l; xanh metylen 30 mg/l
0,004
4
3
6
K2S2O8 5mM; Fe 0,4g/l; xanh metylen 30 mg/l
0,004
5
3
TO
K2S2O8 1mM; Fe 0,4g/l; xanh metylen 30 mg/l
ÀN Đ
Vxanh metylen
1
3
D
IỄ N
V K2S2O8
ÁN
-L
Í-
DD
II.5.2. Khảo sát hàm lượng sắt kim loại Hàm lượng được sắt được thay đổi lần lượt là: 0 g/l; 0,2g/l; 0,4g/l; 0,8g/l. 22
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Chuẩn bị dung dịch K2S2O8: cân 0,27 g K2S2O8, hòa tan hoàn toàn vào nước và định mức thành 100 ml, thu được dung dịch K2S2O8 với nồng độ gốc là 0,01 M. Chuẩn bị dung dịch xanh metylen: cân 0,1 g xanh metylen hoàn tan hoàn toàn vào
Ơ
N
nước rồi định mức thành 1000 ml, thu được dung dịch xanh metylen với nồng độ 100
H
mg/l.
U Y
N
Sử dụng 4 bình định mức 10 ml, đánh số từ 1- 4.
ẠO
Khuấy trộn trong suốt quá trình phản ứng.
TP
Điều chỉnh pH của 4 dung dịch với pH = 3, định mức 10 ml.
.Q
Thêm vào 4 bình định mức các dung dịch cần lấy như Bảng II.4.
Đ
Trong khoảng thời gian từ 5 đến 45 phút sau khi phản ứng, tiến hành đo các giá trị
G
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
mật độ quang của 4 dung dịch này tại giá trị bước sóng tối ưu để xác định hàm lượng sắt
H Ư
N
kim loại tối ưu nhất.
TR ẦN
Ion Fe3+ sinh ratrong quá trình phản ứng được che bằng axit H3PO4 để tránh những sai số trong quá trình đo quang.
10 00
B
Bảng II. 4: Bảng thể tích và khối lượng các chất để khảo sát hàm lượng sắt kim loại. Thành phần
1
Fe 0 g/l; K2S2O8 1mM; xanh metylen 30 mg/l
2
Fe 0,2g/l; K2S2O8 1mM; xanh metylen 30 mg/l
3
Fe 0,4g/l; K2S2O8 1mM; xanh metylen 30 mg/l
Ó
H
Í-
-L
ÁN
Fe 0,8g/l; K2S2O8 1mM; xanh metylen 30 mg/l
mFe
VK2S2O8
Vxanh metylen
(g)
(ml)
(ml)
0,000
4
3
0,002
4
3
0,004
4
3
0,008
4
3
ÀN
TO
4
A
DD
D
IỄ N
Đ
II.5.2. Khảo sát pH Chuẩn bị 3 bình định mức 10 ml, đều chứa Fe 0,4 g/l; K2S2O8 4 mM; xanh metylen 30
mg/l. Giá trị pH của mỗi bình được thay đổi lần lượt là 3; 7; 10. Định mức thành 10 ml. 23
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Khuấy trộn trong suốt quá trình phản ứng. Đo giá trị mật độ quang của 3 dung dịch sau mỗi thời điểm thích hợp để xác định giá trị pH tối ưu.
Ơ
N
II.5.3. Khảo sát thời gian
N
H
Chuẩn bị 1 bình định mức 10 ml chứa Fe 0,4 g/l; K2S2O8 4 mM; Xanh metylen 30 mg/l.
U Y
Điều chỉnh pH = 3.
.Q
Định mức thành 10 ml.
TP
Khuấy trộn trong suốt quá trình phản ứng.
ẠO
Trong khoảng thời gian từ 5 đến 50 phút sau khi phản ứng, tiến hành đo các giá trị
Đ
mật độ quang của dung dịch này tại giá trị bước sóng tối ưu để xác định khoảng thời gian
G N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
tối ưu.
H Ư
II.5.4. Khảo sát khuấy trộn
TR ẦN
Chuẩn bị 2 bình định mức 10 ml chứa Fe 0,4 g/l; K2S2O8 4 mM, Xanh metylen 30 mg/l. Đổ 2 dung dịch ra cốc, điều chỉnh pH = 3.
Khuấy trộn một cốc dung dịch, cốc còn lại không khuấy trộn.
10 00
B
Trong khoảng thời gian từ 5 đến 50 phút sau khi phản ứng, tiến hành đo các giá trị mật độ quang tại bước sóng tối ưu để thấy sự ảnh hưởng của việc khuấy trộn đến hiệu
Ó
A
suất xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat.
H
II.6 Khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm
Í-
II.6.1. Khảo sát nồng độ kali pesunfat
-L
Sử dụng 5 bình định mức 10 ml, đánh số từ 1-5.
TO
ÁN
Nồng độ kali pesunfat thay đổi lần lượt là: 2; 4; 6; 8 mM (được pha từ dung dịch K2S2O8 gốc 0,02 M).
D
IỄ N
Đ
ÀN
Lấy các thể tích các dung dịch như Bảng II.5. Điều chỉnh pH của 5 dung dịch với pH = 3, định mức thành 10 ml. Khuấy trộn trong suốt quá trình phản ứng. Xác định giá trị COD sau 45 phút xử lí.
24
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng II. 5: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến hiệu quả xử lí mẫu nước thải
Thành phần
mFe (g)
VK2S2O8 (ml)
Vnước thải (ml)
1
K2S2O8 2 mM; Fe 0,4g/l; 5 ml nước thải
0,004
1
2
K2S2O8 4 mM; Fe 0,4g/l; 5 ml nước thải
0,004
2
3
K2S2O8 6 mM; Fe 0,4g/l; 5 ml nước thải
0,004
3
5
4
K2S2O8 8 mM; Fe 0,4g/l; 5 ml nước thải
0,004
4
5
5
5 ml nước thải, 5 ml nước cất
0
5
Ơ
N
DD
TP
(pha loãng 2 lần)
ẠO
.Q
U Y
N
H
5
G
Đ
0
5
N H Ư
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
II.6.2. Khảo sát hàm lượng sắt kim loại
Hàm lượng được sắt được thay đổi lần lượt là : 0,4g/l; 0,6g/l; 0,8g/l
TR ẦN
Lấy các thể tích các dung dịch như Bảng II.6
Điều chỉnh pH của 3 dung dịch với pH = 3, định mức thành 10 ml
10 00
B
Khuấy trộn trong suốt quá trình phản ứng. Xác định giá trị COD sau 45 phút xử lí.
A
Bảng II. 6: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng sắt kim loại
H
Ó
đến hiệu quả xử lí mẫu nước thải (pha loãng 2 lần). Vnước thải
(ml)
(ml)
0,004
3
5
Fe 0,6g/l; K2S2O8 6mM; 5 ml nước thải
0,006
3
5
Fe 0,8g/l; K2S2O8 6mM; 5 ml nước thải
0,008
3
5
Í-
VK2S2O8
mFe (g)
Fe 0,4g/l; K2S2O8 6mM; 5 ml nước thải
2
ÁN
TO
1
-L
Thành phần
ÀN
DD
D
IỄ N
Đ
3
II.6.3. Khảo sát thời gian xử lí Chọn các thời gian xử lí lần lượt là: 45, 60, 90, 120 phút. Lấy các thể tích các dung dịch như Bảng II.3. Điều chỉnh pH của 3 dung dịch với pH = 3, định mức thành 10 ml. 25
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Khuấy trộn trong suốt quá trình phản ứng. Xác định giá trị COD sau các khoảng thời gian xử lí. Áp dụng quy trình xử lí bằng kim loại sắt kết hợp với kali pesunfat để xử lí
II.7
Ơ
N
mẫu nước thải dệt nhuộm ở làng Vạn Phúc – Hà Đông – Hà Nội (thể tích mẫu = 2 lít)
H
II.7.1. Mô tả mẫu
U Y
N
Mẫu nước thải dệt nhuộm được lấy vào lúc 15h35’ ngày 10/02/2017 tại xưởng
.Q
nhuộm Hải Đăng, làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội.
TP
Mẫu nước thải có pH = 7,25.
ẠO
Mẫu nước thải có màu xanh đen.
Đ
Mẫu nước thải được axit hóa để bảo quản theo tỷ lệ 1 ml H2SO4 đặc/1lit nước thải.
G N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
II.7.2. Xử lí mẫu nước thải
H Ư
+ Quy trình xử lí mẫu:
TR ẦN
Mẫu nước thải được pha loãng 2 lần, lấy thể tích mẫu= 2 lít Xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm sau khi đã pha loãng bằng sắt kim loại kết hợp với kali pesunfat hàm lượng Fe 0,4g/l; 6 mM K2S2O8 ở pH = 3 trong 90 phút. Khuấy trộn trong
10 00
B
suốt quá trình xử lí.
So sánh màu sắc của mẫu nước thải đã xử lí bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali
A
pesunfat với mẫu nước thải không được xử lí.
Í-
+ Cách tiến hành:
H
Ó
Tiến hành xác định giá trị COD của mẫu nước thải dệt nhuộm trước và sau khi xử lí.
-L
Xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm bằng sắt kim loại kết hợp với kali pesunfat với hàm
ÁN
lượng Fe 0,4 g/l; 6 mM K2S2O8; ở pH = 3, thời gian 90 phút.
TO
Chuẩn bị 2 bình định mức 10 ml. Đánh số thứ tự.
D
IỄ N
Đ
ÀN
Lần lượt lấy thể tích các dung dịch thuốc thử và nước thải theo Bảng II.5 Điều chỉnh pH = 3, định mức thành 10 ml. Khuấy trộn trong suốt quá trình xử lí. Xác định COD mẫu thực. Sau khoảng thời gian xử lí 90 phút, lấy 2,5 ml mẫu nước thải đã được xử lí, thêm 1,5
ml K2Cr2O7, sau đó thêm 3,5 ml H2SO4 rồi đậy nắp và lắc đều. Đem ống nghiệm trên đi 26
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
phá mẫu bằng máy HACH với nhiệt độ 150oC ± 2oC trong thời gian 120 phút, để nguội rồi đo giá trị mật độ quang ở bước sóng 600 nm. Từ giá trị mật độ quang đo được ta xác
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U Y
N
H
Ơ
N
định được hàm lượng COD theo đường chuẩn đã xây dựng.
27
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
CHĆŻĆ NG III: KáşžT QUẢ VĂ€ THẢO LUẏN III.1.
Xây dáťąng Ä‘Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh COD ChuẊn báť‹ 7 dung dáť‹ch chuẊn nhĆ° Bảng II.1, ráť“i tiáşżn hĂ nh Ä‘o máşt Ä‘áť™ quang Abs áť&#x;
N
bĆ°áť›c sĂłng đ?œ† = 600 nm. Káşżt quả thu đưᝣc nhĆ° Bảng III.1 vĂ HĂŹnh III.1 sau đây:
0,02
2
50
0,037
3
100
0,059
4
200
0,095
5
400
6
600
7
900
N
0
U Y
1
.Q
Abs
TP
COD( mg/l )
TR ẌN
H ĆŻ
N
G
Ä?
áş O
STT
0,145 0,219 0,312
10 00
B
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
H
Ć
Bảng III. 1: CĂĄc giĂĄ tráť‹ COD váť›i cĂĄc giĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™ quang tĆ°ĆĄng ᝊng
0.35
y = 0.0003x + 0.0234 R² = 0.998
A H
Ă“
0.25
-L
Ă?-
0.2 0.15 0.1
Ă N
Abs ( ď Ź = 600 nm)
0.3
0 0
200
Iáť„ N D
400
600
800
1000
COD (mg/l)
Ä?
Ă€N
TO
0.05
HĂŹnh III. 1: Ä?Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh COD. Tiáşżn hĂ nh xáť lĂ tháť‘ng kĂŞ theo phĆ°ĆĄng phĂĄp bĂŹnh phĆ°ĆĄng táť‘i thiáťƒu Ä‘áťƒ biáťƒu diáť…n sáťą ph᝼ thuáť™c máşt Ä‘áť™ quang vĂ o COD tĆ°ĆĄng ᝊng vĂ ta thu đưᝣc phĆ°ĆĄng trĂŹnh Ä‘Ć°áť?ng chuẊn dấng Abs = aC + b nhĆ° sau: Abs = (0,00032 Âą 0,00003)Ă—COD + (0,023 Âą 0,0007) 28
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
III.2.
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Xây dáťąng Ä‘Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh hĂ m lưᝣng xanh metylen áť&#x; pH=3
III.2.1. Khảo såt bư᝛c sóng hẼp th᝼ tᝑi ưu cᝧa dung dᝋch xanh metylen tấi pH = 3 Khảo såt ph᝕ hẼp th᝼ cᝧa dung dᝋch xanh metylen, nᝓng đ᝙ 10 mg/l tấi pH = 3
TR ẌN
H ĆŻ
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Ä?
áş O
TP
.Q
U Y
N
H
Ć
1,320 tấi bĆ°áť›c sĂłng 663 nm. Váşy bĆ°áť›c sĂłng táť‘i Ć°u đưᝣc xĂĄc Ä‘áť‹nh lĂ 663 nm (HĂŹnh III.2).
N
trong dải bĆ°áť›c sĂłng tᝍ 350 Ä‘áşżn 700 nm. GiĂĄ tráť‹ hẼp th᝼ cáťąc đấi cᝧa dung dáť‹ch lĂ
B
HÏnh III. 2: Ph᝕ hẼp th᝼ UV – Vis cᝧa dung dᝋch xanh metylen 10 mg/l tấi pH = 3.
10 00
III.2.2. Ä?Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh hĂ m lưᝣng xanh metylen áť&#x; pH = 3 Pha 8 dung dáť‹ch xanh metylen tᝍ dung dáť‹ch gáť‘c cĂł náť“ng Ä‘áť™ 50 mg/l đưᝣc cĂĄc
Ă“
A
dung dáť‹ch nhĆ° áť&#x; Bảng II.2, ráť“i tiáşżn hĂ nh Ä‘o máşt Ä‘áť™ quang áť&#x; bĆ°áť›c sĂłng đ?œ† = 663 nm.
Ă?-
H
Káşżt quả thu đưᝣc áť&#x; Bảng III.2 vĂ HĂŹnh III.3 nhĆ° sau:
-L
Bảng III. 2: Náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen váť›i cĂĄc giĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™ quang tĆ°ĆĄng ᝊng, pH = 3
D
Iáť„ N
Ä?
Ă€N
TO
Ă N
STT
Náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen (mg/l)
Abs (663 nm)
1
1
0,218
2
2
0,439
3
4
0,863
4
5
1,115
5
8
1,718
6
10
2,070
7
12
2,382
29
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
3 y = 0.207x
Ć
N
2
H
1.5
N
Abs (ď Ź = 663 nm)
2.5
U Y
1
TP
.Q
0.5 0 2
4
6
8
10
12
14
H ĆŻ
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Ä?
Náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen (mg/l)
áş O
0
HĂŹnh III. 3: Ä?Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh hĂ m lưᝣng xanh metylen áť&#x; pH=3
TR ẌN
Tᝍ sáť‘ liᝇu thu đưᝣc trong Bảng III.2, tiáşżn hĂ nh xáť lĂ tháť‘ng kĂŞ theo phĆ°ĆĄng phĂĄp bĂŹnh phĆ°ĆĄng táť‘i thiáťƒu Ä‘áťƒ biáťƒu diáť…n sáťą ph᝼ thuáť™c máşt Ä‘áť™ quang vĂ o náť“ng Ä‘áť™ cᝧa xanh
10 00
B
metylen tưƥng ᝊngvà ta thu đưᝣc phưƥng trÏnh đư�ng chuẊn dấng Abs = aC + b như sau:
V᝛i R2 = 0,996 và t(0,05;6) = 2,447
H
Ă“
A
Abs = (0,199 Âą 0,013)Ă—C + (0,062 Âą 0,093)
Ă?-
VĂŹ t ď‚´ sb> b, do váşy giĂĄ tráť‹ b khĂĄc 0 lĂ khĂ´ng cĂł Ă˝ nghÄŠa tháť‘ng kĂŞ váť›i xĂĄc suẼt lĂ
Ă N
-L
95% nên xᝠlà lấi phưƥng trÏnh đư�ng chuẊn dấng A = aC thu đưᝣc phưƥng trÏnh: Abs = (0,207 ¹ 0,008)×C
v᝛i R2 = 0,998
TO
III.3. Kết quả khảo såt cåc điᝠu kiᝇn tᝑi ưu cᝧa quå trÏnh xᝠlà xanh metylen bẹng
Ă€N
sắt káşżt hᝣp váť›i muáť‘i kali pesunfat ChuẊn báť‹ 6 dung dáť‹ch nhĆ° Bảng II.3 ráť“i tiáşżn hĂ nh Ä‘o máşt Ä‘áť™ quang áť&#x; bĆ°áť›c sĂłng đ?œ†
= 663 nm. Káşżt quả thu đưᝣc áť&#x; Bảng III.3.
D
Iáť„ N
Ä?
III.3.1 Khảo såt nᝓng đ᝙ kali pesunfat
30
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng III. 3: Mật độ quang của các dung dịch sau các khoảng thời gian xử lí với nồng độ K2S2O8 khác nhau CK2S2O8 1
1,5
2
3,5
4
5
5
0.610
0.605
0.514
0.373
0.362
0.347
10
0.580
0.560
0.414
0.299
0.286
0.276
15
0.550
0.531
0.359
0.259
0.244
20
0.515
0.494
0.331
0.231
TP
(mM)
25
0.490
0.462
0.310
0.198
30
0.483
0.418
0.282
0.181
35
0.471
0.397
0.266
40
0.450
0.379
45
0.439
0.371
N Ơ
H
N
U Y
.Q
ẠO
0.217
0.252 0.234 0.216
0.164
0.151
0.138
_
0.240
0.140
0.115
0.230
0.134
0.101
TR ẦN
H Ư
N
G
Đ
0.184
_ _
B
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
t(phút)
10 00
Áp dụng đường chuẩn xác định nồng độ của xanh metylen ở pH = 3 (Abs = (0,207 ± 0,008)×C ), ta thu được kết quả nồng độ xanh metylen còn lại sau các khoảng
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
thời gian xử lí khác nhau. Kết quả thu được ở Bảng III.4 và Hình III.4 như sau:
31
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng III. 4: Nồng độ xanh metylen còn lại sau các khoảng thời gian xử lí với nồng độ K2S2O8 khác nhau CK2S2O8 (mM)
1
1,5
2
3,5
4
5
5
2.817
2.792
2.341
1.642
1.588
1,513
10
2.668
2.569
1.845
1.276
1.211
1,161
15
2.520
2.424
1.573
1.077
1.002
20
2.346
2.241
1.434
0.936
0.870
0,953
25
2.222
2.083
1.329
0.775
0.704
0,864
30
2.187
1.865
1.191
0.690
0.606
35
2.128
1.761
1.112
0.541
0.477
_
40
2.024
1.672
0.983
0.487
0.363
_
45
1.969
1.634
0.458
0.294
_
N
Ơ
H
N
1 mM
A
2.500
1.5 mM
H
Ó
2.000
Í-
2 mM 3.5 mM
-L
1.500
U Y
.Q
TP
ẠO
Đ
G
N
H Ư
TR ẦN
10 00
3.000
4 mM
1.000
ÁN
C Xanh metylen mg/l
0.933
1,042
B
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
t(phút)
0.000
5
IỄ N D
10
15
20
25
30
35
40
45
t ( phút)
Đ
ÀN
TO
0.500
Hình III. 4: Ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến quá trình xử lí dung dịch xanh metylen Khi tăng nồng độ của K2S2O8 thì nguồn cung cấp gốc tự do SO4*- tăng lên làm cho tốc độ xử lí xanh metylen tăng. Tuy nhiên, vì lượng sắt kim loại được giữ cố định nên lượng gốc tự do được sinh ra khi Fe2+ tương tác với anion pesunfat tăng lên không 32
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Ä‘ĂĄng káťƒ khi tiáşżp t᝼c tăng náť“ng Ä‘áť™ cᝧa K2S2O8. Do Ä‘Ăł, khi tiáşżn hĂ nh xáť lĂ xanh metylen báşąng sắt kim loấi káşżt hᝣp váť›i kali pesunfat chᝉ nĂŞn dĂšng lưᝣng muáť‘i K2S2O8 thĂch hᝣp. Trong quĂĄ trĂŹnh khảo sĂĄt trĂŞn, khi tăng lưᝣng K2S2O8 lĂŞn táť›i 5 mM, dung dáť‹ch tráť&#x; nĂŞn vẊn đ᝼c sau khoảng tháť?i gian lĂ 25 phĂşt. Hiᝇn tưᝣng nĂ y cĂł tháťƒ đưᝣc giải thĂch lĂ
N
do Fe3+ sinh ra cᝧa phản ᝊng oxi hĂła lĂ m cho dung dáť‹ch tráť&#x; nĂŞn vẊn đ᝼c. Ä?iáť u nĂ y lĂ m
H
Ć
cho viᝇc xĂĄc Ä‘áť‹nh máşt Ä‘áť™ quang cᝧa dung dáť‹ch tráť&#x; nĂŞn khĂ´ng còn chĂnh xĂĄc.
U Y
N
Tᝍ káşżt quả trĂŞn, ta thẼy náť“ng Ä‘áť™ kali pesunfat K2S2O8 lĂ 4mM, sau 45 phĂşt xáť lĂ thĂŹ hĂ m lưᝣng xanh metylen còn lấi lĂ Ăt nhẼt. VĂŹ váşy, trong cĂĄc khảo sĂĄt tiáşżp theo,
TP
.Q
chúng tôi ch�n nᝓng đ᝙ cᝧa K2S2O8 là 4 mM.
áş O
III.3.2 Khảo såt hà m lưᝣng sắt kim loấi
ChuẊn báť‹ 4 dung dáť‹ch váť›i hĂ m lưᝣng sắt khĂĄc nhau nhĆ° áť&#x; Bảng II.4 tiáşżn hĂ nh Ä‘o
G
Ä?
cĂĄc giĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™ quang áť&#x; bĆ°áť›c sĂłng đ?œ† = 663 nm. Káşżt quả thu đưᝣc áť&#x; Bảng III.5 nhĆ° sau:
0
0,2
0,4
0,8
0,692
0,521
0,490
0,497
0,666
0,331
0,279
0,346
0,645
0,249
0,245
0,322
0,621
0,221
0,226
0,302
0,593
0,218
0,213
0,281
30
0,576
0,208
0,188
0,270
35
0,523
0,204
0,160
_
40
0,497
0,187
0,141
_
45
0,482
0,174
0,120
_
B
t(phĂşt)
10 00
5 10
Ä?
Ă€N
TO
Ă“
Ă N
-L
Ă?-
H
20
A
15
Iáť„ N
TR ẌN
mFe (g/l)
25
D
H ĆŻ
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Bảng III. 5: Máşt Ä‘áť™ quang cᝧa dung dáť‹ch sau cĂĄc khoảng tháť?i gian xáť lĂ váť›i hĂ m lưᝣng sắt kim loấi khĂĄc nhau
Ă p d᝼ng Ä‘Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh náť“ng Ä‘áť™ cᝧa xanh metylen áť&#x; pH = 3 (A = (0,207
Âą 0,008)Ă—C ). Ta thu đưᝣc káşżt quả náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen còn lấi sau cĂĄc khoảng tháť?i gian xáť lĂ khĂĄc nhau. Káşżt quả thu đưᝣc áť&#x; Bảng III.6 vĂ HĂŹnh III.5 nhĆ° sau:
33
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng III. 6: Nồng độ xanh metylen còn lại sau các khoảng thời gian xử lí với hàm lượng sắt kim loại khác nhau
0,4
0,8
5
3,224
2,376
2,223
2,257
10
3,095
1,434
1,176
1,508
15
2,991
1,027
1,007
U Y
20
2,872
0,888
0,913
25
2,733
0,874
1,186
30
2,648
0,824
0,725
1,131
35
2,386
0,804
40
2,257
45
2,182
N
0,2
N
H
t(phút)
Ơ
0
ẠO
mFe(g/l)
TP
.Q
1,389
N
_
0,720
0,492
_
0,388
_
H Ư
0,586
TR ẦN
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Đ
0,849
1,290
0,655
10 00
B
Sau khoảng thời gian 45 phút xử lí dung dịch xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat, hàm lượng của xanh metylen giảm theo thời gian. Tốc độ
A
chuyển hóa xanh metylen tỉ lệ thuận với khối lượng sắt kim loại. Tuy nhiên khi tăng
H
Ó
khối lượng sắt lên đến 0,8 mg/l thì tốc độ chuyển hóa bị giảm xuống và có hiện tượng
Í-
vẩn đục, do tạo kết tủa Fe3+ làm ảnh hưởng đến quá trình đo quang của dung dịch. Sau
-L
45 phút xử lí, xanh metylen bị phân hủy tới 98,7% với hàm lượng Fe là 0,4 g/l.
ÁN
Dựa vào kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Fe đến quá trình xử lí xanh
TO
metylen, chúng tôi chọn sử dụng hàm lượng sắt bột kim loại là 0,4 g/l kết hợp với
D
IỄ N
Đ
ÀN
nồng độ K2S2O8 là 4 mM trong các khảo sát tiếp theo.
34
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
3 2.5 2
Ć
N
1.5
H
1
N
C xanh metylen mg/l
3.5
U Y
0.5 10
20
30
40
TP
0
.Q
0
0.2 g/l
0.4 g/l
Ä?
0
áş O
t ( phĂşt)
50
H ĆŻ
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
HĂŹnh III. 5: Ảnh hĆ°áť&#x;ng cᝧa hĂ m lưᝣng sắt Ä‘áşżn quĂĄ trĂŹnh xáť lĂ dung dáť‹ch xanh metylen III.3.3 Khảo sĂĄt pH
TR ẌN
ChĂşng tĂ´i tiáşżn hĂ nh khảo sĂĄt lần lưᝣt váť›i cĂĄc pH: 3; 7; 10, káşżt quả thu đưᝣc áť&#x; Bảng III.6 vĂ HĂŹnh III.5 nhĆ° sau Bảng III.7, Bảng III.8, Bảng III.9 vĂ HĂŹnh III.6.
10 00
B
Bảng III. 7: GiĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™ quang vĂ náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen còn lấi sau cĂĄc khoảng tháť?i gian xáť lĂ tấi pH = 3 Abs (đ??€ = 663nm)
Cxanh metylen( mg/l)
0,386
1,706
Ă?-
Ă“
A
t(phĂşt)
0,311
1,335
15
0,279
1,176
20
0,230
0,933
25
0,206
0,814
30
0,151
0,541
35
0,140
0,487
40
0,132
0,447
45
0,121
0,393
H
5
D
Iáť„ N
Ä?
Ă€N
TO
Ă N
-L
10
35
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng III. 8: GiĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™ quang vĂ náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen còn lấi sau cĂĄc khoảng tháť?i gian xáť lĂ tấi pH = 7 Abs (đ??€ = 663nm)
15
0,400
1,776
20
0,385
1,702
25
0,377
1,662
30
0,364
1,597
35
0,358
40
0,347
45
0,344
Ć
1,865
H
0,418
N
10
U Y
2,177
.Q
0,481
TP
5
N
Cxanh metylen (mg/l)
áş O
t(phĂşt)
G N H ĆŻ
1,498
Bảng III. 9: GiĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™ quang vĂ náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen còn lấi
B
sau cĂĄc khoảng tháť?i gian xáť lĂ tấi pH = 10 Abs (đ??€ = 663nm) 0,510
2,321
0,411
1,830
Ă?-
Cxanh metylen (mg/l)
15
0,354
1,548
-L
10 00
t(phĂşt)
20
0,350
1,528
25
0,341
1,483
30
0,332
1,439
35
0,321
1,384
40
0,304
1,300
45
0,300
1,280
Ä?
Ă€N
TO
Ă N
H
10
Ă“
A
5
Iáť„ N D
1,513
TR ẌN
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Ä?
1,568
36
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
2.500
1.500
H
Ơ
pH=7
1.000
N
pH=3
pH=10
N
C xanh metylen mg/l
2.000
.Q
U Y
0.500
0.000 10
20
30
40
50
TP
0
Đ
ẠO
t ( phút)
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Hình III. 6: Ảnh hưởng của pH đến quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat. Dựa vào kết quả trên và Hình III.6, cho thấy tại pH = 3 thì quá trình phân hủy
TR ẦN
xanh metylen là nhanh nhất và tại pH = 7 thì quá trình phân hủy là chậm nhất. Điều này được giải thích như sau:
B
Tại pH thấp, lượng Fe2+ sinh ra nhiều hơn vì môi trường axit:
10 00
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑
Ó
thành các gốc tự do:
A
Lượng Fe2+ sinh ra đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình hoạt hóa pesunfat
Í-
H
Fe2+ + S2O82- → Fe3+ + SO42- + SO4*-
-L
Gốc tự do SO4*- này sẽ tương tác với xanh metylen, phân hủy chúng thành các
TO
ÁN
chất vô cơ như CO2, H2O, N2… Xanh metylen + SO4*- → CO2 + H2O + N2 + …
ÀN
Tại pH = 10, quá trình xử lí xanh metylen nhanh hơn so với pH = 7 là do trong
Đ
môi trường kiềm có thể các ion pesunfat sinh ra các gốc supeoxit (O2*-). Một số nghiên
D
IỄ N
cứu cho thấy rằng ion pesunfat có thể tạo ra gốc sunfat tự do (SO4*-) và gốc supeoxit nhờ phản ứng sau: 2S2O82- + 2H2O → 3SO42- + O2*- + SO4*- + 4H+ Và gốc tự do sunfat còn phản ứng được với nhóm hiđroxyl OH- trong môi trường kiềm tạo thành gốc OH* và anion sunfat [21]: SO4*- + OH- → SO42- + OH* 37
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Do quå trÏnh phân hᝧy xanh metylen tấi pH = 3 là l᝛n nhẼt nên chúng tôi ch�n pH = 3 là giå trᝋ pH tᝑi ưu nhẼt. III.3.4 Khảo såt th�i gian xᝠlà Tiến hà nh khảo såt th�i gian xᝠlà xanh metylen bẹng sắt kim loấi kết hᝣp v᝛i
N
muáť‘i kaili pesunfat. ChuẊn báť‹ cĂĄc bĆ°áť›c nhĆ° áť&#x; m᝼c II.5.4, sau Ä‘Ăł Ä‘o giĂĄ tráť‹ máşt Ä‘áť™
H
Ć
quang cᝧa dung dáť‹ch áť&#x; bĆ°áť›c sĂłng đ?œ† = 663 nm.
U Y
N
Ă p d᝼ng phĆ°ĆĄng trĂŹnh Ä‘Ć°áť?ng chuẊn xĂĄc Ä‘áť‹nh hĂ m lưᝣng xanh metylen áť&#x; pH = 3
.Q
lĂ Abs = (0,207 Âą 0,008)Ă—C, ta tĂnh đưᝣc náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen còn lấi sau máť—i
TP
khoảng tháť?i gian xáť lĂ. Káşżt quả thu đưᝣc nhĆ° Bảng III.10:
10
0.282
15
0.266
1.112
20
0.230
0.933
TR ẌN
B 10 00
1.558 1.191
0.205
0.809
0.190
0.735
35
0.176
0.665
40
0.144
0.507
45
0.129
0.432
50
0.127
0.422
Ă N
Ă“
Ă?-
H
30
A
25
D
Iáť„ N
Ä?
Ă€N
TO
G
0.356
H ĆŻ
5
-L
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Cxanh metylen (mg/l)
N
Abs ( đ??€ = 663nm)
t(phĂşt)
Ä?
áş O
Bảng III. 10: Khảo såt s᝹ ph᝼ thu᝙c cᝧa nᝓng đ᝙ xanh metylen theo th�i gian xᝠlà bẹng sắt kim loấi kết hᝣp v᝛i muᝑi kali pesunfat, pH = 3
38
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
1.8 1.6
N
1.2
H
Ơ
1
N
0.8 0.6
U Y
C xanh metylen mg/l
1.4
.Q
0.4
TP
0.2
0
10
20
30
40
50
60
G
Đ
t ( phút)
ẠO
0
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Hình III. 7: Khảo sát thời gian quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat.
TR ẦN
Từ Bảng III.10 và Hình III.7, chúng tôi thấy rằng sau khoảng 45 phút thì hàm lượng xanh metylen còn lại thay đổi không đáng kể và hiệu suất xử lí đạt 98,7%. Do
B
đó, chúng tôi chọn thời gian tối ưu cho quá trình xử lí xanh metylen bằng sắt kim loại
10 00
kết hợp với kali pesunfat là 45 phút. III.3.5 Khảo sát khuấy trộn
Ó
A
Tiến hành khảo sát sự khuấy trộn, chuẩn bị các dung dịch như ở mục II.5.5. Sau
H
đó tiến hành đo các giá trị mật độ quang ở bước sóng λ = 663 nm. Áp dụng phương
-L
Í-
trình đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen ở pH = 3 là Abs = (0,207 ± 0,008)×C ta tính được nồng độ xanh metylen còn lại sau mỗi khoảng thời gian xử lí.
TO
ÁN
Kết quả thu được như Bảng III.11 và Hình III.8. Dựa vào số liệu Bảng III.11 và Hình III.8 ta thấy trong khoảng thời gian 45 phút
ÀN
khảo sát, cả 2 quá trình xử lí nồng độ xanh metylen đều giảm dần theo thời gian. Tuy
D
IỄ N
Đ
nhiên, khi có sự khuấy trộn thì nồng độ xanh metylen giảm nhanh hơn so với không có khuấy trộn. Do quá trình xử lí xanh metylen là phản ứng xúc tác dị thể, sự khuấy trộn làm tăng sự tiếp xúc giữa Fe với S2O82- và xanh metylen, dẫn đến tăng khả năng phản ứng hiệu suất xử lí cao hơn.
39
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DấyKèmQuyNhƥn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng III. 11: So sĂĄnh náť“ng Ä‘áť™ xanh metylen (mg/l) còn lấi cᝧa hai quĂĄ trĂŹnh cĂł khuẼy tráť™n vĂ khĂ´ng khuẼy tráť™n Abs (đ??€ = 663nm) KhĂ´ng khuẼy tráť™n
0
30
30
5
1.612
10.383
10
1.206
8.925
15
1.097
7.919
20
0.958
7.016
25
0.819
6.347
30
0.755
35
0.670
40
0.517
45
0.417
50
0.408
áş O
TP
.Q
U Y
N
H
Ć
N
Có khuẼy tr᝙n
H ĆŻ
N
G
Ä?
5.955 5.425 5.291
TR ẌN
5.261 5.256
10 00
B
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
t (phĂşt)
35
A H
Ă“
25
-L
15
Ă?-
20
Ă N
C xanh metylen mg/l
30
5 0 0
10
20
30
D
Iáť„ N
Ä?
Ă€N
TO
10
Có khuẼy tr᝙n
40
50
60
t ( phĂşt)
Không khuẼy tr᝙n
HĂŹnh III. 8: Khảo sĂĄt sáťą ảnh hĆ°áť&#x;ng cᝧa khuẼy tráť™n Ä‘áşżn quĂĄ trĂŹnh xáť lĂ xanh metylen báşąng sắt kim loấi káşżt hᝣp váť›i muáť‘i kali pesunfat. III.4. Káşżt quả khảo sĂĄt cĂĄc Ä‘iáť u kiᝇn táť‘i Ć°u cᝧa quĂĄ trĂŹnh xáť lĂ mẍu nĆ°áť›c thải dᝇt nhuáť™m lĂ ng Vấn PhĂşc, HĂ Ä?Ă´ng, HĂ Náť™i báşąng sắt káşżt hᝣp váť›i muáť‘i kali pesunfat 40
SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Mẫu nước thải dệt nhuộm được lấy tại làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội. Mẫu nước được pha loãng 2 lần và giá trị COD của mẫu nước được xác định trước khi tiến hành xử lí bằng Fe kim loại kết hợp với K2S2O8. Kết quả được thể hiện trong Bảng III.12.
N
Bảng III. 12: Giá trị COD của mẫu nước thải trước khi xử lí
10/02/2017
Xanh đen
262
N
CODđầu
U Y
Màu sắc
TP
.Q
Ngày lấy mẫu
H
Ơ
(mẫu nước được pha loãng 2 lần)
III.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến khả năng xử lí nước thải
ẠO
dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội
G
Đ
Chuẩn bị 4 mẫu với cùng thể tích một loại nước thải dệt nhuộm là V=5,0 ml và
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
hàm lượng sắt Fe là 0,4g/L. Nồng độ kali pesunfat K2S2O8 trong các mẫu này được
H Ư
thay đổi lần lượt là 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 mM. Giá trị pH được cố định là 3,0. Sau khoảng
TR ẦN
thời gian xử lí là 45 phút, chúng tôi xác định giá trị COD (CODcuối) của các mẫu nước này. Bảng III. 13: Hiệu suất xử lí và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí
B
với các nồng độ K2S2O8 khác nhau (CODđầu=262) Nồng độ K2S2O8 (mM)
CODcuối
Hiệu suất (%)
1
2,0
203
22,5
4,0
188
28,2
6,0
113
56,9
8,0
136
48,1
A
10 00
STT
H
ÁN
-L
4
Í-
3
Ó
2
TO
Kết quả của Bảng III.13 cho thấy: với nồng độ K2S2O8 là 6,0 mM thì giá trị CODcuối là thấp nhất (CODcuối =113) và hiệu suất xử lí cao nhất đạt 56,9%. Do đó,
ÀN
trong các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi lựa chọn nồng độ K2S2O8 để xử lí là 6,0 mM.
D
IỄ N
Đ
III.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng sắt đến khả năng xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội Chuẩn bị 3 mẫu với cùng thể tích một loại nước thải dệt nhuộm là V=5,0 ml và nồng độ kali pesunfat K2S2O8 6,0 mM, hàm lượng sắt Fe trong các mẫu này được thay đổi lần lượt là là 0,4; 0,6; 0,8 g/L. Giá trị pH được cố định là 3,0. Sau khoảng thời gian xử lí là 45 phút, chúng tôi cũng xác định giá trị COD (CODcuối) của các mẫu nước này. 41
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
Bảng III. 14: Hiệu suất xử lí và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm sau 45 phút xử lí với các hàm lượng Fe khác nhau (CODđầu=262) Hàm lượng Fe (g/L)
CODcuối
Hiệu suất (%)
1
0,4
113
56,9
2
0,6
128
51,1
3
0,8
141
46,2
U Y
N
H
Ơ
N
STT
.Q
Kết quả của Bảng III.14 cho thấy: với hàm lượng Fe là 0,4 g/L thì giá trị CODcuối
TP
đạt là thấp nhất.
ẠO
III.4.3. Khảo sát thời gian xử lí đến khả năng xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn
Đ
Phúc, Hà Đông, Hà Nội
Thời gian xử lí (phút)
1
45
2
60
3
90
4
120
CODcuối
Hiệu suất (%)
113
56,9
75
71,4
56
78,6
63
76,0
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
STT
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Bảng III. 15: Hiệu suất xử lí và COD của mẫu nước thải dệt nhuộm sau khoảng thời gian xử lí khác nhau (CODđầu=262)
H
Dựa vào Bảng III.15, ta thấy thời gian xử lí 90 phút có giá trị COD là thấp nhất là
-L
Í-
56 so với ban đầu chưa xử lí là 262 đạt hiệu suất H = 78,6%.
ÁN
Do vậy, chúng tôi lựa chọn các điều kiện thực nghiệm để áp dụng xử lí cho các
TO
dung tích nước thải dệt nhuộm lớn hơn (V= 2,0 lít) như sau: 0,4 g/l Fe : 6,0 mM K2S2O8, pH=3,0 và thời gian xử lí là 90 phút, có sự khuấy trộn trong suốt thời gian xử lí.
ÀN
III.4.4. Hiệu suất của quá trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà III.4.4.1. Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm
D
IỄ N
Đ
Đông, Hà Nội bằng sắt kim loại kết hợp với muối K2S2O8 (Vmẫu= 2 lít)
42
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
V = 2 lít nước thải dệt nhuộm
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
0,4g/L Fe 6 mM K2S2O8
pH = 3
U Y
N
H
Ơ
N
t = 90 phút
ẠO
TP
.Q
Xác định COD
Đ
Hình III. 9: Quy trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
III.4.4.2. Một số hình ảnh thực nghiệm
Mẫu nước thải trước và sau khi xử lí
Í-
H
Mẫu nước thải dệt nhuộm tại làng Vạn
-L
Phúc, Hà Đông, Hà Nội
TO
ÁN
Hình III. 10: Hình ảnh mẫu nước thải dệt nhuộm tại làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội trước và sau khi xử lí III.4.4.3. Hiệu suất của quá trình xử lí nước thải dệt nhuộm làng Vạn Phúc, Hà Đông,
D
IỄ N
Đ
ÀN
Hà Nội Lượng sắt kim loại kết hợp với K2S2O8 theo tỉ lệ 0,4 g/l Fe : 6,0 mM K2S2O8
được cố định và pH=3,0 được duy trì để xử lí mẫu nước thải dệt nhuộm với dung tích lớn hơn (V= 2,0 lít). Sau thời gian xử lí là 90 phút, giá trị COD giảm từ 262 xuống 56, đạt hiệu suất xử lí là 78,6%. Những nghiên cứu bước đầu này mở ra triển vọng áp dụng hệ sắt kim loại kết hợp muối pesunfat để xử lí nhiều nguồn nước thải có chứa các hợp chất hữu cơ là rất 43
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
lớn, góp phần vào nhiệm vụ xử lí ô nhiễm môi trường đang được đặt ra cấp bách hiện
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U Y
N
H
Ơ
N
nay.
44
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
KẾT LUẬN Sau một thời gian tiến hành thực nghiệm, chúng tôi đã thu được một số kêt số kết quả như sau:
H
Ơ
hấp thụ UV-Vis có dạng:
N
1. Đã xây dựng được đường chuẩn xác định COD bằng phương pháp quang phổ
N
Abs = (0,00032±0,00003)×COD + (0,023 ± 0,0007).
.Q
U Y
2. Đã xây dựng được đường chuẩn xác định hàm lượng xanh metylen bằng phương
TP
pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis có dạng: Abs = (0,207 ± 0,008)×C
ẠO
3. Tiến hành khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình phản ứng oxi hóa xanh
G
Đ
metylen bằng hệ sắt kết hợp với muối kali pesufat và thu được một số kết quả sau:
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
Sử dụng lượng sắt kim loại kết hợp với kali pesunfat theo tỉ lệ: 0,4g/l Fe: 4mM
H Ư
K2S2O8, để thu được lượng gốc tự do là lớn nhất.
TR ẦN
Phản ứng giữa Fe và S2O82- được thực hiện trong môi trường axit pH=3. Cần có sự khuấy trộn để tăng tốc độ xử lí
10 00
B
Với các điều kiện tối ưu này, hiệu suất xử lí 30 mg/l xanh metylen là khoảng 98,7%.
A
4. Khảo sát các điều kện tối ưu: hàm lượng Fe, nồng độ K2S2O8, thời gian phản ứng
H
Ó
đối với mẫu nước thải dệt nhuộm của làng Vạn Phúc, Hà Đông, Hà Nội với kết
Í-
quả: tỉ lệ: 0,4g/l Fe: 6mM K2S2O8, thời gian xử lí là 90 phút.
-L
5. Áp dụng các điều kiện tối ưu để xử lí nước thải dệt nhuộm của làng Vạn Phúc,
ÁN
Hà Đông, Hà Nội (V= 2 lít) bằng sắt kim loại kết hợp với muối kali pesunfat và
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
hiệu quả xử lí đạt khoảng 78,6%.
45
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.
Nguyễn Tinh Dung (2001), Hóa học phân tích, NXB Giáo dục.
2.
Trần Văn Nhân, Ngô Thị Ngọc (2002), Giáo trình công nghệ xử lí nước, NXB
Ơ
N
Khoa học Kĩ thuật.
H
Nguyễn Xuân Nguyên (2003), Nước thải và công nghệ xử lí nước thải, NXB
3.
U Y
N
Khoa học Kĩ thuật.
Trần Ngọc Phú (2004), Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường: Nghiên cứu
.Q
4.
TP
và thiết kế mô hình xử lí nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ kết
ẠO
hợp ozon hóa quy mô bán thực địa, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại
Đ
học Quốc Gia Hà Nội.
Nguyễn Văn Phước, Võ Chí Cường (2007), Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử
G
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
5.
H Ư
lí COD khó phân hủy sinh học trong nước rác bằng phản ứng Fenton, Tạp chí
TR ẦN
Phát triển KH&CN, tập 10, số 01, 71-78.
Võ Hồng Thi (2011), Một số ứng dụng của quá trình oxy hóa nâng cao
6.
(AOPs) bằng phương pháp Fenton trong xử lý nước thải ở Việt Nam, Kỷ yếu
10 00
B
Hội nghị Khoa học Môi trường và Công nghệ sinh học, Thành phố Hồ Chí Minh, 68-74.
Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2004), Các quá trình oxi hóa nâng cao
Ó
A
7.
H
trong xử lí nước và nước thải, NXB Khoa học và Kĩ thuật.
Í-
Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh (1995), Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa
-L
8.
ÁN
học và Kỹ thuật. Lê Xuân Vĩnh, Lý Thị Nhung, Tô Thị Hiền (2015), Nghiên cứu xử lí nước thải
TO
9.
số T6, 201-210.
Đ
ÀN
dệt nhuộm bằng phương pháp UV/Fenton, Tạp chí phát triển KH&CN, tập 18,
D
IỄ N
10. Bùi Xuân Vững (2012), So sánh hoạt tính oxy hóa của hệ oxy hóa nâng cao Fe3+/C2O42-/H2O2/VIS, Fe2+/H2O2, Fe2+/H2O2/UV trên thuốc nhuộm Indantren Red FBB (IRF), Tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 5, 54, 95101.
46
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
11. Chafia Bouasla, Mohamed El-Hadi Samar, Fadhel Ismail (2010), Degradation of methyl violet 6B dye by the Fenton process, Desalination, 254, 35 –41. 12. Deng J., Shao Y., Gao N., Deng Y., Tan C., Zhou S. (2014), Zero-valent iron/persulfate (Fe0/PS) oxidation acetaminophen in water, Int. J. Environ. Sci.
Ơ
N
Technol. 11, 881–890.
H
13. L.G. Devi, C. Munikrishnappa, B. Nagaraj (2013), Effect of chloride and
U Y
N
sunlfate ions on the advanced photo Fenton and modified photo Fenton
.Q
degradation process of Alizarin Red S, Journal of Molecular Catalysis A
TP
Chemical, 374-375.
ẠO
14. Duk Jong Joo, Won Sik Shin, Jeong-Hak Choi, Sang June Choi, MyungChul
Đ
Kim, Myung Ho Han, Tae Wook Han and Young-Hun Kim (2005),
H Ư
polymer, Dyes and Pigments, 73, 3, 59-64.
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
Decolorization of reactive dyes using inorganic coagulants and synthetic
TR ẦN
15. Imtyaz Hussain, Yongqing Zhang, Shaobin Huang, Xiaozhe Du (2012), Degradation of p -chloroaniline by persulfate activated with zero-valent iron, Chemical Engineering Journal 203, 2 69-276.
10 00
B
16. Javier Fernandez, Pichai Maruthamuthu, Albert Renken, John Kiwi (2004), Bleaching and photobleaching of Orange II within seconds by the oxone/Co 2+
Ó
A
reagent in Fenton-like processes, Applied Catalysis B: Environmental 49,
H
207-215.
-L
Í-
17. Jinying Zhao, Yaobin Zhang, Xie Quan, Shuo Chen (2010), Enhanced oxidation of 4-chlorophenol using sulfate radicals generated fromzero-valent iron and
TO
ÁN
peroxydisulfate at ambient temperature, Separation and Purification Technology 71, 302–307.
D
IỄ N
Đ
ÀN
18. Kowalska E., M.Janczarek, J.Hupka and M.Grynkiewicz (2004), H2O2/UV enhanced degradation of pesticides in wastewater, Water Science and Technology, 49, 4, 261-266. 19. Marco S. Lucas, Jose´ A. Peres (2006), Decolorization of the azo dye Reactive Black 5 by Fenton and photo-Fenton oxidation, Dyes and Pigments 71, 236-244.
47
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial
www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com
20. Minghua Nie, Caixia Yan, Meng Li, Xiaoning Wang, Wenlong Bi, Wenbo Dong (2015), Degradation of chloramphenicol by persulfate activated by Fe 2+ and zerovalent iron, Chemical Engineering Juornal, 279, 507-515.
H
N
Fe2+, and zero-valent iron, Journal of Hazadous Materials, 168, 346-351.
Ơ
Yoon (2009), Oxidation of polyvinyl alcohol by persulfate activated with heat,
N
21. Seok-Young Oh, Hyeong-Woo Kim, Jun-Mo Park, Hung-Suck Park, Chohee
U Y
22. Tao Zhou, Yaozhong Li, Jing Ji, Fook-Sin Wong, Xiaohua Lu (2008),
.Q
Oxidation of 4-chlorophenol in a heterogeneous zero valent iron/H2O2.
TP
Fenton-like system: Kinetic, pathway and effect factors, Separation and
ẠO
Purification Technology 62, 551–558.
Đ
23. Xiang-Rong Xu, Xiang-Zhong Li (2010), Degradation of azo dye Orange G in
N
www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu
G
aqueous solutions by persulfate with ferrous ion, Separation and Purification
D
IỄ N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10 00
B
TR ẦN
H Ư
Technology 72,105–111.
48
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial