Phân hủy thuốc nhuộm remazol ultra carmime RGB bằng các tác nhân UVH2O2 và FentonUV (Fe2+UVH2O)

1
 
   
KHOA HÓA   



 : 
 : 08CHP
 :  Remazol Ultra Carmime RGB
các tác nhân UV/H
2
O
2
và Fenton/UV (Fe
2+
/UV/H
2
O)


- Remazol Ultra Carmime RGB
- H
2
SO
4
c 98% (Trung Quc)
- KOH (Trung Quc)
- Mui FeSO
4

.7H
2
O (Trung Quc)
- Ag
2
SO
4
(Trung Quc)
- Hg
2
SO
4
(Vit Nam)
- K
2
Cr
2
O
7
(Trung Quc)
- H
2
O
2
30% (Trung Quc)
- c ct hai ln
- Kali hidro phtalat

- Máy quang ph hp th phân t UV-VIS (UV-VIS spectrophotometer
V530-JASCO)

- 
- Cân phân tích Precisa v chính xác 0,0001g
- T sy
- Bp cách cát
- Máy li tâm
- Máy khuy t
- Phu lc, giy lc, nhit k, cuvet nha
- Dng c thy tinh các loi


2
O
2

+ 
2
O
2

+ ng cn s phân hy RGB
+ ng ca nhi n s phân hy RGB

(Fe
2+
/UV/H
2
O)


2

O
2


2+


+ ng ca nhi n s phân hy RGB

tác nhân.


 
 30/06/2011
6. Ngày hoàn thành: 20/05/2012
 
( K , tên) ý 






:


)


 1

 1
2. M 2
 2
 2
4.1. Nghiên cứu lí thuyết 2
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm 2
 2
 3
 4
 4
1.1.1. Khái quát về thuốc nhuộm 4
1.1.2. Phân loại thuốc nhuộm 4
1.1.3. Thuốc nhuộm hoạt tính Remazol Utra Carmine RGB 8
1.1.4. Đặc điểm nước thải dệt nhuộm 8
1.1.5. Ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm 9
1.1.6. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm 10
1.2.  11
1.2.1. Phương pháp xử lí cơ học 11
1.2.2. Phương pháp hóa lý 11
1.2.2.1. Phương pháp keo tụ 11
1.2.2.2. Phương pháp hấp phụ 12
1.2.2.3. Phương pháp lọc 13
1.2.3. Phương pháp sinh học 13
1.2.4. Phương pháp điện hóa 14
1.2.5. Phương pháp hóa học 14
1.2.5.1. Khử hóa học 14
1.2.5.2. Oxi hóa hóa học 15
 18
1.3.1. Phương thức phản ứng của gốc hydroxyl HO
•

19
1.3.2. Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO
•
và động học các phản ứng Fenton 19
1.3.2.1. Phản ứng giữa H
2
O
2
và chất xúc tác Fe
2+
19
1.3.2.2. Phản ứng giữa H
2
O
2
và chất xúc tác Fe
3+
20
1.3.3. Quá trình quang Fenton (Fenton/UV) [10] 21
1.3.4. Những yếu tố ảnh hưởng trong phương pháp Fenton [6] 22
1.3.4.1. Ảnh hưởng của độ pH 22
1.3.4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ Fe
2+
/H
2
O
2
và loại ion Fe (Fe
2+
hay Fe

3+
) 23
1.3.4.3. Ảnh hưởng của các anion vô cơ 23
1.3.5. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp Fenton 24
1.3.6. Ứng dụng phương pháp Fenton 25
1.3.6.1. Ứng dụng phương pháp Fenton trong xử lí nước thải dệt nhuộm 25
1.3.6.2. Phương pháp xử lý nước bề mặt nhiễm thuốc trừ sâu bằng Fenton 25
1.3.6.3. Ứng dụng Fenton trong quá trình xử lí nước rỉ rác của bãi chôn lấp 25
1.3.6.4. Xử lí màu của nước thải giấy [13] 26
1.3.7. Tình hình nghiên cứu và áp dụng các quá trình Fenton ở Việt Nam 26

2
O
7
2-
/Cr
3+
27
1.4.1. Định nghĩa 27
1.4.2. Nguyên tắc 27
-VIS [1] 28
1.5.1. Nguyên tắc 28
1.5.2. Xác định hiệu suất chuyển hóa của RGB bằng phương pháp đo quang 28
 30
 30
2.1.1. Hóa chất 30
2.1.2. Dụng cụ, trang thiết bị phụ trợ 31
2.1.2.1. Dụng cụ 31
2.1.2.1. Trang thiết bị phụ trợ 31
2.1.3. Thiết bị 31

 32
2.2.1. Hệ UV/H
2
O
2
32
2.2.2. Hệ Fe
2+
/H
2
O
2
/UV (Fenton/UV) 33

2
O
7
2-
/Cr
3+
33
2.3.1. Thuốc thử 33
2.3.2. Qui trình phân tích mẫu 34
 35
2.3.1. Phân hủy RGB bằng hệ tác nhân UV/H
2
O
2
35
2.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H

2
O
2
ban đầu đến sự phân hủy RGB 35
2.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến sự phân hủy RGB 36
2.3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu đến sự phân hủy RGB 36
2.3.2. Phân hủy RGB bằng hệ tác nhân Fe
2+
/H
2
O
2
/UV 36
2.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H
2
O
2
ban đầu đến sự phân hủy RGB 36
2.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe
2+
ban đầu đến sự phân hủy RGB 36
2.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến sự phân hủy RGB 36
2.3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu đến sự phân hủy RGB 37
 38
RGB 
2
O
2
38
3.1.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H

2
O
2
ban đầu đến sự phân hủy
RGB 38
3.1.1.1. Hiệu suất chuyển hóa của RGB 38
3.1.1.2. Hiệu suất COD(%) 39
3.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự phân hủy RGB 40
3.1.2.1. Hiệu suất chuyển hóa RGB(%) 40
3.1.2.2. Hiệu suất COD (%) 41
3.1.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân hủy RGB (%) 42
3.1.3.1. Hiệu suất chuyển hóa của RGB (%) 42
3.1.3.2. Hiệu suất COD(%) 43
 44
3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H
2
O
2
ban đầu đến sự phân hủy
RGB 44
3.2.1.1. Hiệu suất chuyển hóa 44
3.2.1.2. Hiệu suất COD(%) 45
3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe
2+
ban đầu đến sự phân hủy RGB 46
3.2.2.1. Hiệu suất chuyển hóa(%) 46
3.2.2.2. Hiệu suất COD(%) 47
3.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến sự phân hủy RGB 48
3.2.3.1. Hiệu suất chuyển hóa(%) 48
3.2.3.2. Hiệu suất COD(%) 49

3.2.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân hủy RGB 50
3.2.4.1. Hiệu suất chuyển hóa(%) 50
3.2.4.2. Hiệu suất COD(%) 52
3.3. 
2+
/H
2
O
2
/UV; UV/H
2
O
2

 52
 55
I.  56
 56
 56


1[2] 10
2:  [2], [5] 11
 15
 16

o
= 0.94) 38

2

O
2
RGB (%) 38

2
O
2
 39
 40
RGB (%) 40
 41
 42
RGB (%) 42
 43
 44

2
O
2
RGB (%) 44

2
O
2
 45
 46

2+
RGB (%) 47


2+
 47
 48
RGB (%) 49
 49
 51
 RGB (%) 51
 52
 53
 53
 54


 32

2
O
2
 33
 35

2
O
2

RGB 39

2
O
2

 39
RGB 41
 41
 RGB . 43
 43

2
O
2

RGB 45

2
O
2
 45

2+

hóa RGB 47

2+
 48
RGB 49
 50
RGB 51
 52

RGB 54
 54

1






nito oxit do quá trình 

  


    
 
-15%
 

 



, 

 
 



t


.
2
 tài “Phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra
Carmime RGB bằng các tác nhân UV/H
2
O
2
và Fenton/UV (Fe
2+
/UV/H
2
O)” vi
mong mun góp phn vào vic x c thi  c ta.

u kin ttrình phân ht hiu qu cao nht
bi các h tác nhân Fe
2+
/H
2
O
2
/UV và UV/H
2
O
2
.

So sánh hiu qu phân hy RGB bi 2 h tác nhân trên.

-



Fe
2+
/H
2
O
2
/UV; UV/H
2
O
2
.

4.1. Nghiên cứu lí thuyết
 
Nghiên cu giáo trình, tài liu tham kh i vi
ng dn.
Dùng toán hc th x lí kt qu.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
Nhu cu oxi hóa h       
bicromat Cr
2
O
7
2-

/Cr
3+
.
 chuyn hoá c hp th
phân t UV  VIS.

u kin ty RGB bi các h tác
nhân Fe
2+
/H
2
O
2
/UV và UV/H
2
O
2
.
Kt qu nghiên c cho nhng nghiên c v
phân hu các cht hc hi bng xúc tác quang Fenton.

3




Remazol Ultra Carmime RGB

2+
/H

2
O
2
/UV; UV/H
2
O
2


 VIS


















4


  




              

        


1.1.1. Khái quát về thuốc nhuộm
 

.

              

: Nhóm mang
 
> C = C <, > C = N -, - N = N -, - NO
2

-NH
2
, -COOH, -SO
3
H, -
 ].
1.1.2. Phân loại thuốc nhuộm


 
 

- .
5
- 
 Phân loi theo cu trúc hóa hc

-
          -N=N-   

   
không cao.
            


 
 
diaryl metan

triaryl metan
  
 


.
6

         


 Phân loc tính áp dng
 
- Thuc nhum hoàn nguyên không tan: là hp cht màu h   
trong c, cha nhóm xeton trong phân t và có dng tng quát: R=C=O.
Trong quá trình nhum xy ra s bii t dng layco axit không tan trong
m t



- Thuc nhum hoàn nguyên tan: là mui este sunfonat ca hp cht layco axit
ca thuc nhu-O-SO
3
Na. Nó d b thy phân
ng axit và b oxi hóa v du.
          -S-S-D, D- nhóm
        -S-) qua quá trình
.
         
, da. D-
SO
3
Na.


 
. 


  cation:

7


  - 
- 

 
     -SO
3
  -SO
3
-
+ Na
+
    
nhu

.
 [12

 

 R  T  
- S: nhóm cho thuc nhu  hòa tan cn thit (-SO
3
Na, -COONa,
-SO
2
CH
3

)
- R: nhóm mang màu ca thuc nhum
- Y: nhóm nguyên t phn u kin nhum nó tách khi phân
t thuc nhum, to kh c nhum phn ng v-Cl,
-SO
2
, -SO
3
H, -CH=CH
2
, )
- T: nhóm mang nguyên t hay nhóm nguyên t phn ng, thc hin liên
kt gia thuc nhu


  

s
8









1.1.3. Thuốc nhuộm hoạt tính Remazol Utra Carmine RGB
-SO

2
-CH
2
-CH
2
-OSO
3
Na
    



khác nhau.
1.1.4. Đặc điểm nước thải dệt nhuộm
 
3




y

1000 - 
-

- 70%, 30 - nguyên
 , 
-         
9


 
               


 

- 

 

1.1.5. Ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm





-

 M s dng hàng ngày ca thuc nhum
  gn màu ca thuc nhum lên vt liu dt
 M loi b n x c thi
 H s làm loãng trong nguc tip nhn


 [4].
10
Bảng 1.1: Tổn thất thuốc nhuộm khi nhuộm các loại xơ sợi [2]
STT
Loi thuc nhum
Loi

Tn tht vào dòng thi, %
1
Axit
Polyamit
5 ÷ 20
2

Acrylic
0 ÷ 5
3
Trc tip
Xenlulo
5 ÷ 30
4
Phân tán
Polyeste
0 ÷ 10
5
Hot tính
Xenlulo
10 ÷ 50
6

Xenlulo
10 ÷ 40
7
Hoàn nguyên
Xenlulo
5 ÷ 20
            

10÷50mg/L [3]


1.1.6. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm



     
50
   



 
Sudan).



 
 [3], [7].
 

11




1.2. 
1.2.1. Phương pháp xử lí cơ học
ch

 

1.2.2. Phương pháp hóa lý
m chung là chuyn cht ô nhim (cht
màu) t pha này sang pha khác mà không làm bii bn cht, cu trúc cht màu.
Nm là không x lí tri cht màu  chuyn chúng thành các cht
không gây ô nhim hoc các cht d phân hy sinh h
1.2.2.1. Phương pháp keo tụ
Hing keo t là hing các ht keo cùng loi có th hút nhau to
thành nhng tp hp hc và kh l có th lng xung
do trng lc trong mt th ngn.


ng 1.2.
Bảng 1.2: Các chất keo tụ hay sử dụng [2], [5]



3+
, Fe
2+

FeCl
3

Colfloc RD (Ciba)
Levafloc R (Bayer)
Sumifloc (Sumitomo)

VD:

- Polimin KE 78 (BASF)
- Sedipur A

có các th
12




keo 
 
1.2.2.2. Phương pháp hấp phụ
 cách pha. 

Các chất hấp phụ sử dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm:
  trong 




   


 
        
Acrasorb D, Macrosorb, Cucurbiturial.
 
          



 
H



13
1.2.2.3. Phương pháp lọc



1.2.3. Phương pháp sinh học






 




 


 90%,

 [7].







14
   

 
1.2.4. Phương pháp điện hóa



2
, O
3
, Cl
2



 cao.
Pp    
 có
  và 

1.2.5. Phương pháp hóa học
  
               

.

1.2.5.1. Khử hóa học


         

     t     


trên 90% [7].


15
1.2.5.2. Oxi hóa hóa học
a. Oxy hóa bng
           
permanganat

          

.
Bảng 1.3: Thế oxy hóa của một số cặp oxy hóa/ khử

O
3
/O
2-
OH

/O
2-

Cl
2
/2Cl
-
H
2
O
2
/H
2
O
KMnO
4
/Mn
2+


2,07
2,8
0,94
0,68
0,59
 


 


 


3


do OH



 

 KMnO
4
, H
2
O
2
          





16
b. Oxi hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes - AOPs)










2
, H
2

 


Bảng 1.4: Thế oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa thường gặp
Tác nhân oxi hoá


Ozone
Hydrogen peroxit
Permanganat
Hydrobromic axit
Hypocloric axit
Clo
Brom
Iod
2,80
2,07
1,78
1,68
1.59
1.49
1.36
1.09
0.54

(Nguồn: Zhou, H. and Smith, D.H, 2001)


Trong AOPs có 3 quá trình quan trng và ph bin là quá trình Fenton, quá
trình quang hóa và quá trình ozon hóa.
Quá trình quang hóa:

 