Ứng dụng xử lý cod và độ màu trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp quang xúc tác sử dụng tio2

N

Q
K

L
T

L P

T

T

N

T

N

“
2”

V
N

T
T

L P

T

T

N

T
L
Mặ

Q
L

m

nc

nt

n c m n

Sinh viên
L

i

T

M

K


Ụ
L I

Ụ

M N ...................................................................................................... i

MỤ LỤ ........................................................................................................... ii
NH MỤ T
DANH MỤ

VI T T T .............................................................................. v
NG .......................................................................................... vi

NH MỤ HÌNH .......................................................................................... vii
T M T T KH

LU N T T NGHI P ....................................................... viii

ẶT VẤN Ề ..................................................................................................... 1
HƯ NG I TỔNG QU N VẤN Ề NGHIÊN ỨU ...................................... 3
1 1 Tổ

T O2.............................................................................. 3

1.1 1 T

lý.......................................................................................... 3

112 T

...................................................................................... 4

1.2.

TiO2 .................................. 5

1.2.1. Nguyên lý q trình quang hóa xúc tác trên TiO2 .................................... 5
1.2.2.

T O2 ......................... 8

1.3.Ứ

T O2 ....................................................................................... 9

1.3.1. V

.................................................................................. 9

1.3.2.

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

1.3.3. T
1.3.4. S

.................................................................... 10
ẩ

ẩ

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

1.3.5. K

khí ................................................................. 10

1.3.6. X

ẩ ............................................................................. 10

1.3.7. Mộ

T O2 ................................ 11

1.4. Tổ

ộ ........................................................................... 11

1.4.1. N

ộ ............................................................................... 11

1.4.2. S

ộ ......................................................................... 12

1.4.3. T

ộ

ộ ......................................... 15

1.4.4.
1.5.

ộ ................... 12

OPS ..................................................... 16
ii


151 G

................................................................................. 17
•

152

OH ................................................... 18

153 P

............................................... 19

HƯ NG II MỤ

TIÊU NỘI

UNG VÀ PHƯ NG PHÁP NGHIÊN

ỨU………… ................................................................................................. 21
21 M

................................................................................... 21

2.1.1 M

........................................................................................ 21

212 M

........................................................................................ 21

2 2 Nộ

.................................................................................. 21

2.3. P

.................................................................................... 21

24 P

............................................................................ 21

241 P

................................................................... 21

242 P

...................................................................... 22

243 P

...................................................................... 22

HƯ NG III. K T QU NGHIÊN ỨU ....................................................... 28
31

ặ

ộ ..................................................... 28

32 K

ộ

T O2
321 X

..................................................................................... 29
H

............................... 29

322

........................... 30

323 K

ộ

T O2/UV ................................................................................................... 32
324 K
T O2

ộ
............................................................................. 34

33 S
TiO2

ộ

T O 2 UV

...................................................................................... 35

34

ộ

TiO2………………………………………………………………………… 37

341 G

................................................................................... 37
iii


342 G

.................................................................................... 39

K T LU N – T N T I - KI N NGH ........................................................... 40
1 K

......................................................................................................... 40

2 T

............................................................................................................ 40

3K

........................................................................................................ 40

TÀI LI U TH M KH O
PHỤ LỤ

iv


Ụ

BOD
COD
EC
QCVN
STT
TCVN
ổ

TDS

v


Ụ B
12

G
ộ ..... 14

13 K

ă

ộ

óa .............................. 17

•

14 P

OH

............................. 19

nâng cao ............................................................................................................. 19
15 P

........................................ 20

21 H

....................................................... 22

31

ặ

32 K

ộ

Nộ ...................................... 28

H

............ 29

33 K

........................................................................................................................ 31
34 K

ộ

UV ....................... 32

35:K

ộ

............ 34

vi


Ụ

Ì

H

11 S

ă

T O2 .......................... 6

H

21 S

H

22

H

31 H

O

ộ

H............... 30

H

32 H

O

ộ

ng ... 31

H

33 H

ộ

H

34 H

O

H

35 H

ộ

T O2 ........................ 23
ẩ

ộ

ộ ....................................... 26

ộ

T O2/UV . 33

ộ

T O2/UV..... 33

ộ

T O2

quang ................................................................................................................. 34
H

36 H

O

ộ

T O2

...................................................................................................... 35
H

37 H

TiO2
H

ộ

T O 2 UV

...................................................................................... 36
38 H

TiO2

H

O
ộ

ộ

T O2 UV

...................................................................................... 36
39 S

ộ

vii

Nộ ............ 38


G
1.
“Ứ

O

ộ

ộ

T O 2”

L

2.

T

M

K

3. G
T SN

T

T SL P

T

N

4.
4.1. Mục t êu c ung
N

TiO2
ộ

4.2. Mục t êu cụ t ể
- X

T O2

- X

O

ộ

ộ

T O2
5.
:N
H

ộ

Nộ –

.
:T

L

.
2 /4/2018

2/4/2018
6.

ộ
:
- K

ặ

ộ
H
ộ

viii

ộ


7.
- P
- P
- P
- P
8.
T

:
ặ

-

ộ

Nộ – H
O

ặ

O

ộ

492

1 34

mg/l, 964 Pt-Co..
- K

: H=2
T O2 2g/l

O

ộ

964 P -

8 91

ộ

184 P -

O

216
- S

UV

quang

ix

79 11
1 34


Ặ

Ấ

Ề
ộ

ộ

ộ

V

ẽ
ộ
thái.

M
ẽ

ặ

ộ

ẩ
ặ

ộ

ẩ

V

N

ẽ

N

ộ

ỉ

1

N

ă

ộ
ặ
H

nh

ộ
O

sa
13: 2 15 TNMT

1

75

N

Q VN
ộ

ộ

POP

H

T O2
ộ

N

ộ

AOPs khác, TiO2

ổ

ộ

H
ặ

V

T O2
ẵ
õ

ă

ộ

ặ

ộ

UV-A.
ộ

1


T O2

:“

2”.

2


Ổ G
1.1. ổ

Ư

GI

Ấ

Ề G

Ê

ề nano TiO2
ộ

Nan

ộ

21 V
ộ

ổ

15 T
T O2 [13

ổ

:
S

–
Ư

T O2

ă

ộ

ặ

ă
N
ộ

ă

ộ

Mộ

T O2
T

•

RX+

OH

au [7]:

TiO2(h+) + H2O => •OH + H+ + TiO2
TiO2(h+) + OH- => •OH + TiO2
TiO2(h+) + RX => RX+ + TiO2
1.1.1. Tín c ất vật lý
TiO2

4 13 - 4,25 g/cm3;

ộ
ộ

18

0

C, TiO2

f
T

T O2

rutile và brookite.

khác nhau là anatase,

trúc

oxide này
ỉ

TiO6
3

thành

T O2

3

các bát

ng chung. Tuy nhiên,


õ

ă
ộ

ặ

R

[2].

T O2,

3 2 V R

ộ
3

42

ộ ộ

ặ

ă

2

R
ỉ

3

[2]. Anatase là
TiO2 có ộ ộ

khe ă

3,23 eV

riêng 3,9g/cm3. Anatase

và

ặ

R
915oC) [2].

ộ

ặ
ộ

ă

3 4 V;

4,1 g/cm3[2].
1.1.2. Tín c ất óa ọc
ặ

TiO2

HF

TiO2

T O2

ỉ

T O2 ẽ
H2SO4 H
V

ặ

[4].

HF:
TiO2 + HF => H2TiF6 + 2 H2O

V

:
TiO2 + 2NaOH => Na2TiO3 + H2O
Ở

ộ

T O2

TiO2 + MCO3
TiO2

800 :1100 C

( MTi)O3+ CO2

hydro, carbon monoxit và titanium kim

4

các oxit


ở

1.2.

ề

ì

TiO2

1.2.1. Ngun lý q trình quang hóa xúc tác trên TiO2
ộ
ă
ặ

ă

:

ă

V

l

tron và

ă

(CB)

electron. K

obitan phân

liên

ă

cách
ặ

còn

n và vùng

ă

Eg) [2,7].

K

ă

ν

ă

ẽ
ă

ộ

ă

K

-

ẽ
+

ỗ

T

ă

ỗ

vù
ặ

ă

ă

ặ

–

h [2].
ặ

ă

V
sát.
K

ă
≤ 387 5
-

ặ

T O2 ẽ

ă

ν

ẽ

ộ ỗ

+

ặ

T O2

ộ

ặ T O2
:

ads

5

(electron


ặ

+

ỗ

ads

ẩm oxy hóa D+ [2,7,12].
TiO2 + ν → TiO2 (e- + h+)
+ e- =>
+ h+ =>
ẽ
ẩ

N

ẽ

kích
ặ

ộ

T

T O2 ,

:

TiO2 (h+) + Rads => TiO2 + Rad. *+
TiO2 (h+) + H2Oads => TiO2 + .OHads + H+
TiO2 (h+) +
Mộ

=> TiO2 + .OHads

Rads

ặ T O2
+

ỗ
.

ặ

Hình 1.1.

H2Oads

ặ

OH .

ồ ă

ì

ủ

2

-

Mặ
ặ

ặ
6

ặ


O 2•

ẽ
•

OH

:

TiO2(e-) + O2 => TiO2 + O2•

(1.11)

2O2• + 2H2O => H2O2 + 2OH- +O2

(1.12)

TiO2(e-) + H2O2 => TiO2 + OH- + •OH

(1.13)

Và OH-

ỗ

•

OH

19

ộ

•

OH

ặ

ẩ

TiO2

N
Rads

Rads + •OH →

ẩ

:

(1.14)

Rads +TiO2

(h+ →

ẩ

(1.15)

Rads +TiO2

(e- →

ẩ

(1.16)

T

-

/h+

ặ
-

ặ

/h+
ặ

[1,12].
e- + h + → N

(1.17)
•

N

OH

:
e- + •OH → TiO2 + OHH

(1.18)

(1.17) và (1.18)

N

ă
K

ổ
T O2 (e-

thành •OH V

ộ

1.1.
7

ẽ

O 2•

ặ

ổ ung là H2O2 ẽ

trình quang xúc tác vì khi H2O2

H2O2, O2
ă

ộ
ẽ


c

1.2.2.

ut

n

ng

n qu tr n quang

c t c T O2

Quá trình quang xúc tác trên TiO2
5

:
ặ

ặ
ẩ
ặ

ẩ
[7]. Quá trình quang xúc tác TiO2

ộ

H

ộ

ộ
ộ



Q

ộ

ộ

tác nhân oxy hóa chính là •OH
ộ

ặ

ổ

ộ V

ă

ặ

z

ă

ộ

ộ

ặ

-

/h+

ộ

ộ
ă

KJ

ộ2 –

800C [2].
H



N

H

xúc tác trên TiO2

H

ổ

ặ

ă

các

z
ặ T O2

z

H
T O2 trong môi

6 – 7 [1,7]. K
ặ T O2

H> z
ẽ

ă

T

ộ
ă

[3] V
8

ặ T O2
T O2

ộ



H< z


ă

ặ

ộ

ặ

-

/h+ cùng

ộ
trình (1.12).


N
ộ

CTiO2 N
ộ

khi CTiO2

ă

G

T O2

ộ

ẽ

ộ
G

T O2

ộ

ặ

[13] K
ẽ

ộ

ổ

ặ

H

T O2 – P25
1 – 5g
ă

2,5gTiO2/l,

ặ

ỉ 2 T O 2.
ộ



S

ộ

ộ

ổ

ă
[3] N

úc tác TiO2

ă

≤ 387 5

387 5

ẽ
ủ

1.3.

2

1.3.1. Vật l ệu tự l m sạc
Mộ

ộ

T O2 là c
…. V

T O2

ặ

9

ỉ


c vật l ệu c

1.3.2.

ng b m s

ng

T

ặ
S

ẩ

ộ

T O2

ẽ é

ộ

ặ

ộ

ặ

1.3.3. T êu d ệt c c t b o ung t
ộ

T O2
T

T O2

ẽ

T UV

s

T O2 P

ẽ

ă
1.3.4. S n p ẩm d ệt k uẩn, k ử trùng, c
ộ

ng rêu m c

T O2

…

ặ

ộ
ă
z

ẩ

1.3.5. K ử mù , l m sạc k ông khí
H

ộ
T O2

ă

ặ

ộ

ẩ

ô
T O2

ă

NOx
1.3.6. Xử lý n ớc n ễm bẩn
V

T O2
ă

–

UV. TiO2
ẩ
ặ

ộ

ộ

ộ

10

ặ

ặ


1.3.7. M t s ng ên c u ử lý n ớc t

b ng nano T O2
T O2
ẩ E

ổ


:

M; R

H

N

; G

J ; S

L ; N z

2 9

ng UV/TiO2,

T O2/SiO2/Fe3O4

TiO2/Fe3O4

ẩ

E

z

ẩ
P;

M E;

z L;

z-G

2 1

M ; F

JLG

T O2
V

R;

UV T O2
P

z O 2 1

-nitrophenol.

K; S

E; K

H; L

P 2 9

UV T O2


z
ộ

TiO2

2 13

f
ổ

9

1.4.

J;

ổ

3

ề

1.4.1. N ớc t

dệt n u m

N

ộ
ẩ

ổ

cơng

ẩ

ộ

Theo phân

ộ
72 3

ộ

ộ

ộ

ẩ . Xét hai
ngành

ộ

[14].
ộ
ộ

khó p
OX-

ộ
O

ặ
ă

11

ổ


ộ

4 °

12

H

9

T
ộ
ộ

ộ

z

nay,

ặ

–

ộ

ổ

60-70%

T

ộ
ộ

ộ

L
5

ộ

ổ

ộ

ộ

[14]
ộ

ộ

chính
ộ

1.4.2. S l ợc về t u c n u m
T

ộ

ặ
ỉ

ộ

ộ

ổ

ổ

ặ

H
ổ

ộ

M

ộ

:

ộ

các

ộ

nhóm mang màu và nhóm

màu. Nhóm mang màu là
:

nhóm
>C=C<, >C=N-, ....
N

ặ

: -NH2, -

ă

COOH, - SO3H, -OH…
ă
1.4.3. T c ạ c a ô n ễm n ớc t

dệt n u m do t u c n u m

ộ

V

ộ

ẩ
K

…V

ộ

ộ

ộ

M

ặ
N

ộ

ă
12


:

3

ộ

ộ

ộ T

37
ộ

ộ

ộ

ộ

ộ

ộ

ộ

ỉ2

ộ

[12] .
ổ

N

ộ

ộ

ặ
ộ

ộ
z

S

ộ

Â
12].

Q
:

X
ẩ

ộ
1
H

ẽ

; 11 6

13

5 –3
88 4


B

ồ

1.2.

ủ
ễ

Cơng
H

ộ

T

ặ
z

í

ủ

O

é
N OH
N

ộ

ẩ

O
3

H

Tẩ

N OH

OX

ộ
V

O
O

6

H

ổ

ộ

N ộ

O

O
1

ổ

O

ộ

é

O
5

ộ
ộ

In

ổ

ộ

…

N OH

Làm bóng

ổ

BOD cao (34-5

metyl xelulozo, polyvinyl

TS

O

…
ộ

ộ

K

O

ộ
:
ẩ

6
ộ H 2SO4,

CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3…
ẩ
14

ặ L

ộ

[9].
cp

1.4.4.

ng p

p ử lý n ớc t

X

dệt n u m

ộ
P
ó khó phân
K
ộ

Q

ộ
H2O2, O3 N O

…


ộ

N O

N O

ẩ
S

M

ẵ

ộ

ẽ

ộ

L
ộ

ă

chloroanilines chlorobenzamines, chlorophenols, chloronitrobenzenes, acid
ộ
EP

H

K T

ă

[8].

 Hydrogen peroxide
H2O2 => 2 •OH, H2O2
ộ

H2O2

•

ộ

OH

ẵ
ộ

N
O

ă

N

 Fenton
Q
H2O2

F

F
do •OH, còn Fe2+
15

F
F

3+

.

2+


Fe2+ + H2O2 => Fe3+ + •OH + OH-

(1.4)

•

G

OH
ặ

ă

T

14

H

F

H

ẽ

F

F

F

•

2+

OH,

2+

H≈3

3+

F OH

15

3

ẽ
Fe3+ + 3OH- => Fe(OH)3
N

(1.5)

õ

ộ
OP

25
ì

1.5.

AOPS
ộ

•

OH

G
ă
: O2, H2O
K

ă
22 N

do hydroxyl

•

OH

2 5
1 52

z

16

[15].