nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm xanh methylen bằng bùn đỏ từ nhà máy alumin tân rai - lâm đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ÀN

N

NC

CN
N

N
N

N

NĐ
N

-

N À
Đ N

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số:

LUẬN VĂN

60.44.27

ẠC SĨ K

Đà Nẵng - Năm 2013

ỌC


C
ĐẠ

ỌC ĐÀ NẴN

Ạ

PGS.TS.

S

C M NAM

NV N

S N

NĐ N

N

H

Đ

Khoa h c

Đ

14

12

2013

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thơng tin - H c li u, Đ i h
-T

T

Đ ih

S

Đ

m, Đ i h

ng
Đ

ng

1

Ở ĐẦ
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay v i sự phát triển của thế gi i về m i mặ , ặc bi t
l

ực công nghi

ã

o ra ngày càng nhiều s n phẩ

ứng nhu cầu ngày càng cao củ

i. Thuốc nhu

dụng r ng rãi trong các ngành công nghi

c sử

t may, cao su,

gi y, mỹ ph m, y tế... Do tính tan cao, các thuốc nhu m là tác nhân
gây ô nhiễm các ngu

ơ

các sinh v t sống. Hi n nay, có nhiề
chủ yế l

ơ
, x

l

ến con

c và h u qu là tổn h
ó

ó …T

i và

xử lý

c th i

c cần có c ng ngh tiên tiế

ê

ữ

ơ

xử lý

t
ởng

hi u qu không cao và v n gây ra ô nhiễm thứ c p, làm
ế

nghiêm tr

ng.
e

Chính vì v y, vi c tái chế t n dụng ch t th i khơng nhữ
ị

l i các l i ích kinh tế, xã h
.T

v

lu .Bù

ã

ều ki n Vi

ó

ê

ứu m t lo i

ól

ều diễ

ù

ng, giá
ỏ-v

ề th i

c và sự quan tâm củ

ỏ là tên g i m t s n phẩm th i của công ngh Bayer,

ơ

ủ yế

c áp dụng trong quá trình tinh luy n

bauxite ể s n xu t nhôm [39]. Dự
kh

p phụ

,

thân thi n v

ê

ã ử dụ

ể h p phụkim lo i nặng, xử lý ô nhiễ
ỏ chứa m

ng trong b o

xử lý màu, thân thi n v

thành rẻ phù h p v
l

q

ó,

c thực tr

v t li u m i có kh
sự

óý

ặc tính của bùn ỏ vốn có
ù

ỏ

t v t li u

c th i, giá thành rẻ,

ng [5]. Mặt khác, trong thành phần của bùn
l

ng sắt nh

ịnh, dựa

chiết sắt bằng axit oxalic t n t

ều này có thể nghiên cứu
i d ng phức sắt(III)oxalat và

c sử dụng cho quá trình Fenton h Fe(III)Oxalat/H2O2/ánh sáng


2

ể xử lý ơ nhiễ

mặt tr

l

dụ

ng, tiết ki

c hóa ch t, t n
ều ki n Vi t

ng mặt tr i, giá thành rẻ phù h p v

Nam.
Đặc bi
vi c sử dụ

ó
ù

ềc

t cơng trình nghiên cứ

ỏ làm v t li u h p phụ và chiết sắt từ ù

ến
ỏ sử

dụng cho quá trình Fenton h Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt tr i
ể xử lý thuốc nhu m. Xu t phát từ nhữ
ề

ch

lý

ê ,

ú

ã

“Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm xanh methylen bằng

bùn đỏ từ nhà máy lumin ân ai âm Đồng”
2. Mục đích nghiên cứu
- Kh o sát kh
ù

p phụ củ

ở

p phụ và các yếu tố
ỏ ho

ó

ến kh

t hóa.

- Nghiên cứu q trình phân hủy thuốc nhu m v i tác nhân
c chiết từ ù

3+

Fe /C2O42-/H2O2/UV mặt tr i v i Fe3+

ỏ bằng

axit oxalic.
- Đó
ù

ỏ hi

ó

ê

ữ

ể nghiên cứ

,

l u và thực tr ng của

ng gi i quyết h p lý.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đố

ng nghiên cứu: Thuốc nhu m xanh methylen và bùn

ỏ
- Ph m vi nghiên cứ Sử ụ

ơ

p phụ bằng bùn

ỏ, quá trình Fenton h Fe(III)-Oxalat/H2O2/UV mặt tr i xử lý thuốc
nhu m xanh metylen.
4

hương pháp nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Thu th p các thông tin, tài li
â

í ,

,

lựa ch

4.2. Nghiên cứu thực nghiệm

lê q

ế

ề tài.Tổng h p

ng nghiên cứu phù h p.


3

- Kh o sát các thông số của thuốc nhu m xanh methylen
ơ

-

ó lý
ù

thuốc nhu m bằ

p phụ, kh o sát các quá trình h p phụ
ỏ và quá trình Fenton h

Fe(III)-

Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt tr i
- Phân tích thực nghi m

theo mơ hình Langmuir và

Freundlich.
ế

-

ố

ở

ế q

p phụ và

Fenton
5

nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Nghiên cứu các quá trình h p phụ bằ
gi i pháp xử lý

c th

ù

ỏ ể tìm ra m t

t hi u su t cao nh t, chi phí xử lý th p.

- Nghiên cứu quá trình chiết sắt bằng axit oxalic và sử dụng
cho quá trình Fenton h Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt tr i nhằm
ế

ơ

xử lý

c th i m

ơ

n, rẻ tiền, tiết ki m

c hóa ch t, hi u qu cao.
6. Kết cấu luận văn
Ngoài phần mở ầu, kết lu n , kiến nghị, n i dung lu
g

3

ơ
C

ơ

- Tổng qua

C

ơ

- Thực nghi m

C

ơ

3 - Kết qu


4

C ƯƠN
ỔN

1

Q

N

1.1.TỔNG QUAN VỀ THU C NHU M TRONG CÔNG NGHỆ
DỆT NHU M
1.1.1. Khái quát về thuốc nhuộm [9]
1.1.2. Phân loại thuốc nhuộm [14]
1.1.3. Xanh metylen
1.1.4. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc
nhuộm
1.2. GIỚI THIỆU VỀ

ƯƠN

ẤP PHỤ

1.2.1. Các khái niệm [1], [7], [8]
1.2.2. Hấp phụ trong mơi trường nước
1 2 3 Các mơ hình cơ bản của q trình hấp phụ
1.3. Q TRÌNH FENTON [4], [13]
1 3 1 Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO và động học các
phản ứng Fenton
1.3.2. Quá trình quang Fenton (Fenton/UV)[19], [27]
1.3.3.

Quá

trình

Fenton

sử

dụng

hệ

Fe(III)-

Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời [27][29][35][38]
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ Fenton Fe(III)Oxalat/H2O/ánh sáng mặt trời [12], [32 ][34]
1.3.5. Ưu điểm của phương pháp Fenton
1.3.6.

ng dụng phương pháp Fenton

1.4. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU HẤP PHỤ

NĐ


5

1.4.1. Tổng quan về Bauxite
1.4.2. Công nghệ Bayer
143

ùn đỏ và tác hại của bùn đỏ

144

ình hình thải bùn đỏ ở Việt Nam [37]

145

ột số phương pháp xử lý bùn đỏ

1.6. M T S

ƯỚNG NGHIÊN C U

NG DỤN

NĐ

1.6.1. Xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải [5]
1.6.2. Sản xuất xi măng từ bùn đỏ [42]
1.6.3. Sản xuất gạch, đất sét nung từ bùn đỏ


6

C ƯƠN

2

ỰC N

Ệ

2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HOÁ CHẤT
2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
2.2. TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
2.2.1. Xử lý bùn đỏ và chuẩn bị hóa chất
2.2.2. Xây dựng đường chuẩn xanh methylen
2.2.3. Khảo sát q trình hoạt hóa bùn đỏ bằng axit nitric
2.2.4. Khảo sát quá trình hấp phụ xanh methylen bằng bùn
đỏ hoạt hóa
2.2.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của bùn đỏ và
bùn đỏ hoạt hóa
2.2.6. Xây dựng đường chuẩn sắt (III) oxalat
2.2.7. Khảo sát quá trình chiết sắt từ bùn đỏ
2.2.8. Xử lý xanh metylen bằng hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh

sáng mặt trời với Sắt (III)- oxalat được chiết ra từ bùn đỏ


7

C ƯƠN
KẾ Q

3

VÀ

ẬN

3 1 ĐƯỜNG CHU N XANH METHYLEN
Mật độ quang (A)

1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

y = 0.2221x + 0.0184
R² = 0.9985

0

2
4
Nồng độ xanh metylen (ppm)

6

Hình 3.1. Đồ thị xây dựng đường chuẩn xanh metylen
ơ

ng chuẩn: y = 0,222x + 0,018 ; r2 = 0,998
ơ

Dự

ng chuẩ

dịch xanh metylen sau khi h p phụ, từ ó í

cn

dung

u su t q trình h p

phụ.
3.2. M T S
ĐẦ VÀ

ĐẶC
NĐ

ƯN

CẤU TRÚC CỦ

NĐ

HOẠT HĨA

3.2.1. nh SEM

Hình 3.2. Ảnh SEM của bùn đỏ chưa hoạt hóa

BAN


8

Hình 3.3. Ảnh SEM của bùn đỏ hoạt hóa
ù

Nhận xét: Qua nh SEM củ
ho t hóa có thể th y bề mặt củ
ỏ

ó .

í

tích bề mặt khi h p phụ.

p phụ ù

ù

ỏ

ó
ơ

ỏ ho t hóa xố

ù

i bùn

c h t ho t hóa nhỏ ơ l
ơ

ỏ ho t hóa là tố

n

có thể dự
ơ

ù

c kh
ỏ

hóa.
322

ỏ

hổ hồng ngoại

Hình 3.4. Phổ hồng ngoại IR của mẫu bùn đỏ ban đầu

t


9

Hình 3.5. Phổ hồng ngoại IR của mẫu bùn đỏ đã hoạt hóa
Nhận xét: So sánh phổ h ng ngo i củ

ù

ỏ

ầu và bùn

ỏ ho t hóa cho th y d i h p phụ của nhóm -OH dịch chuyển về
vùng có số ó

ơ

(3700,96

-1

) sov

(3688,48cm ). Chứng tỏ vi c xử lý ã l

ù

ỏ

ầu

ị trí h p phụ.

-1

3.2.3. Thành phần hóa học của bùn đỏ
Bảng 3.2. Thành phần nguyên tố hóa học của bùn đỏ [5]
H

Thành phần
hóa h c

l

ng

(% khố l

ng)

Thành phần
hóa h c

H

l

(% khố l

Al2O3

27,670

P2O5

36,280

Cr2O3

0,120

SiO2

8,486

CuO

0,015

CaO

0,066

ZnO

0,010

TiO2

5,389

ZrO2

0,064

MnO

0,045

SO3

ng)

0,163

Fe2O3

ng

0,221

K2O
0,024
Dựa vào kết qu %Fe2O3 ở b
trình chiết sắt từ ù
3.3. KẾT QU

MKN
20,330
3. ể tính hi u su t của quá

ỏ bằng axit oxalic.

KH O SÁT QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ XANH

METHYLEN B N

NĐ


10

3.3.1. Khảo sát q trình hoạt hóa bùn đỏ bằng axit nitric
a. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit hoạt hóa
62

61.33

H%

60.53
60

59.4

H%

58

56.13
55.8

56

54.47
54

52.47 52.73 52.73

52.8 52.86

52
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

CHNO3 (M)

Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ axit hoạt hóa đến hiệu
suất hấp phụ
c trình bày hình 3.6, 3.7 cho th y khi

Nhận xét: Từ kết qu

của axit ho t hóa thì hi u su t của quá trình h p phụ
( ừ 0,08M ế 0,4M). T

ê ,
(0,4M ế 0,5M),

ho t hóa thì hi u su t l i gi

của axit
ó

t cân bằng

Giải thích:
-

của axit làm q trình ho

nitric t n cơng lên bề mặ
l

ù

ó

, x

ỏ làm bán kính của h t bùn càng bé,

n tích tiếp xúc bề mặt kết qu làm quá trình h p phụ

(kho ng từ 0.08M ến 0.4M).Tuy nhiên, khi bán kính càng nhỏ làm
ếch tán của xanh metylen lên bề mặ

cho kh
ó

lâ

t hi u qu . Vì v

hóa thì kh
-T

p phụ l i gi
ù

ù

ỏ càng

của axit ho t
t tr ng thái cân bằng.

ỏ có chứa Si-O- (SiO2) có thể h p phụ proton

(H+). Khi ho t hóa bằng axit nitric thì H+ t n cơng lên bề mặ
ở các tâm SiO2 t o các tâm ho

ù

ỏ

ng -OH (SiOH), các tâm ho t


11

ng này t o liên kế

i phân tử xanh metylen (có chứa N),
x (

bởi v
phụ x

e le

H+) thì kh

.T
l

tâm h p phụ -OH

ê

p

lê

ịnh các

ng H+ tiếp tục t n công vào -OH ể t o
ẩ

thành Si-OH2+ có tác dụ
h p phụ xanh methylen củ

ối v i xanh methylen, làm kh

ù

ỏ gi m và

ó

t tr ng thái cân

bằng.
–H+
–Si–OH2+

–H+
–Si–O–

–Si–OH
+

+H

+H+
b. Khảo sát ảnh hưởng thời gian hoạt hóa đến q trình hấp
phụ
64

63.27

62

61.33

H%

60
58
56

54.87

54

52.2
52

52.2

52.13

51.4

50
10

20

30

40

50

60

70

t (phút)

Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hoạt hóa đến hiệu
suất hấp phụ
c trình bày ở b ng 3.4 và hình 3.8,

Nhận xét:Từ kết qu
3.9 cho th

i gian ho

trình h p phụ

( 0

ú

ế 40

gian ho t hóa thì hi u su t l i gi
hi u su

t cân bằ

(50

ú

ó

ù

ỏ thì hi u su t của q

ú ). T
(40

ê ,
ú

ến 70 phút).

ế 50

i
ú ),

ó


12

Giải thích:
T ơ

ự

ó l

ối v i yếu tố n

nhiề

í
ơ ,

ù

,

ỏ é ơ
,

ng h p phụ

i gian ho t

o ra các tâm h p phụ -OH
u su

t cao nh t là 63,27%.
ếp xúc v i xanh

Khi bán kính h t bùn quá bé làm kh
e

le

é ,

ng th i các tâm h p phụ -OH gi m, kh

ó l 40

phụ gi m. Ch n th i gian ho

ú

p

ể kh o sát quá tình

h p phụ.
3.3.2. Khảo sát quá trình hấp phụ xanh methylen bằng bùn
đỏ hoạt hóa

a. Khảo sát ảnh hưởng khối lượng bùn đỏ tới quá trình hấp phụ
100

96.8

95.06
90

H%

80

74.67

70

63.27

60

57.67
50
0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

m (g)

Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng bùn đỏ đến hiệu
suất hấp phụ
Nhận xét: Khi khố l
hi u su t h p phụ
sự

lê

ề khố l

ng bùn ỏ

. Sự

lê

ừ 0,025g-0,125g thì

ủa hi u su t h p phụ cùng v i

ng có thể gi i thích do sự

bề mặt và vị trí h p phụ củ

ù

ỏ. Kho

0,083

nh về hi u su t h p phụ, vì v y ch n khố l

lê

di n tích

ến 0,1g có sự
ù

ỏ ho t

hóa là 0,1g v i hi u su l 95,06% ể kh o sát các yếu tố tiếp theo.


13

b. Khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ tới quá trình hấp
phụ
100

99.51

99.48

98

96

H%

95.06
94

93.47

92

90.73

90
10

20

30

40

50

60

t (phút)

Hình 3.13. Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu
suất hấp phụ
Nhận xét:

i gian h p phụ thì hi u su t h p

,

phụ

t 99,48% ở th i gian 40 phút.

u su t h p phụ

ếch tán xanh

i gian h p phụ làm cho kh
ù

methylen lên tồn b di n tích bề mặ
h p phụ

lê 99,48% ở 40

l

e

x

le

ã

ú,

p phụ m

ỏ
ó

l

l
t tr ng thái cân bằng vì

lê

ng tố

ù

ỏ.

3.3.3. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của bùn đỏ và
bùn đỏ hoạt hóa
100

Bùn chua hoat hóa
Bùn hoat hóa

99.42
95.85
90.4

90

H (%)

87.73
82

80

79.1
73.86

70.56

70

63.3
60

56.68
50
15

20

25

30

35

Cxanh metylen (ppm)

Hình 3.16. Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen
đến hiệu suất hấp phụ của bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa


14

Nhận xét: C 2 lo
su t gi m. Kh
ù

ỏ

ù

ù

ỏ khi n

x

e
ù

h p phụ xanh methylen củ

ỏ e

le

u

ỏ ho t hóa tố ơ

t hóa. Nghiên cứu cân bằng h p phụ xanh methylen của
ẳng nhi t Langmuirvà Freundlich.

* Bùn đỏ chưa hoạt hóa
2

15

1.5

5

Ccb/q

q (mg/g)

10
y = 1.623ln(x) + 5.579
R² = 0.999

1

y = 0.092x + 0.131
R² = 0.998

0.5
0

0
0

10
Ccb (mg/l)

0

20

Ccb

10

20

Hình 3.17. Đường đẳng nhiệt

Hình 3.18. Sự phụ thuộc của

hấp phụ của bùn đỏ chưa hoạt

Ccb/q vào Ccb đối với xanh

hóa đối với xanh methylen

methylen của bùn đỏ chưa
hoạt hóa theo phương trình
0.8

14
12
10
8
6
4
2
0

0.6
y = 1.199ln(x) + 10.19
R² = 0.99

Ccb/Q

Q (mg/g)

đẳng nhiệt Langmuir

0.4
y = 0.075x + 0.020
R² = 0.998

0.2
0
0

0

5
Ccb (ppm)

10

Hình 3.20. Đường đẳng nhiệt
hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa
đối với xanh methylen

5
Ccb (ppm)

10

Hình 3.21. Sự phụ thuộc của
Ccb/q vào Ccb đối với xanh
methylen của bùn đỏ hoạt hóa
theo phương trình đẳng nhiệt
Langmuir


15

1.5

1
y = 0.198x + 0.769
R² = 0.995

0.5

1

Log q

Log q

1.5

0.5

y = 0.121x + 0.998
R² = 0.996

0

0
0

0.5
Log Ccb

1

1.5

-2

-1

0
Log Ccb

1

2

Hình 3.19. Đường đẳng nhiệt

Hình 3.22. Đường đẳng nhiệt

hấp phụ Freundlich đối với

hấp phụ theo mơ hình

xanh metylen của bùn đỏ chưa

Freundlich đối với xanh

hoạt hóa

metylen của bùn đỏ hoạt hóa

Nhận xét: Từ kết qu kh o cho th y sự h p phụ củ
ó

t hóa và ho
ẳng nhi
ối v

ỏ

c mơ t r t tốt theo mơ hình h p phụ
Fe

h p phụ cự

ù

l

. Tí

l

c giá trị

ng

i và các thơng số theo mơ hình Langmuir và Freudlich

ù

t hóa và bùn ho t hóa

Bảng 3.9. Các thơng số của phương trình hấp phụ Langmuir của bùn
đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa
ơ
Bù ỏ
qmax(mg/g)
10,86

t hóa
R2
0,998

b
0,7023

Bù
qmax(mg/g)
13,34

ỏ ho t hóa
b
3,75

R2
0,998

Bảng 3.10. Các thơng số của phương trình hấp phụ Freundlich của

Bù
n
5,05

bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa
ơ
Fe l
ỏ
t hóa
Bù ỏ ho t hóa
kf
R2
n
kf
R2
5,88
0,995

8,26
9,95
0,996

Nhận xét: Từ kết qu ở b ng 3.9 và 3.10 chứng tỏ c
t hóa và ho

ó

ều mơ t r t tố

e

ù

ỏ

ẳng nhi t


16

Fe

l

.D

l

ơ

c

Fe

ỏ

ó .T e

h p phụ ơ l p cự

ù

ng h p phụ củ
l

ều l

ơ

ẳng nhi
ù

i củ

ỏ ho t hóa ở
i bùn

,

ỏ

l

ng

t hóa và ho t hóa là

10,86 (mg/g) và 13,34 (mg/g).
* So sánh với dung lượng hấp phụ cực đại của xơ dừa,
Polyvinyl ancol và ZnAPSO-34
Bảng 3.11. Dung lượng cực đại của bùn đỏ, xơ dừa, Polyvinyl
ancol, ZnAPSO-34 theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir[17], [30]
Bù

ỏ

Xơ ừa

Polyvinyl ancol

ZnAPSO-34

qmax(mg/g)

qmax(mg/g)

qmax(mg/g)

qmax(mg/g)

13,34

8,50

12,20

14,49

v ,

l

ng h p phụ cự

xơ ừa và polyvinyl ancol, th

v

34.T

ê

ù

còn gi i quyế
ơ

ơ

i củ

ù

ỏ

i v t li u là ZnAPSO-

ỏ là ch t th i, sử dụng v t li u h p phụ l
cv

ề

NĐ

3.4. KH O SÁT QUÁ TRÌNH CHIẾT S T T
3.4.1. Xây dựng đường chuẩn sắt (III) oxalat
1.5
A

ù

ỏ

ng, ít tốn kém, cách tiến hành

n.

1

y = 0.001x - 0.040
R² = 0.999

0.5
0
0

ơ

500
C (ppm)

1000

Hình 3.23. Đường chuẩn sắt (III) oxalat


17

ơ

ng chuẩn sắt(III)oxalat: y=0,001x- 0,040 ;r2=

0,999
3.4.2. Khảo sát các quy trình chiết sắt oxalate từ bùn đỏ
a. Khảo sát trình tự tiến hành tạo phức sắt oxalate

H%

60

H%

40

31.86

22.23

40.7

38.73

20
0
Đ

1

â

2

Đ

+

3

â

4
â

+Đ

Hình 3.24. Ảnh hưởng của trình tự tiến hành đến hiệu suất chiết sắt
(III) oxalat
Nhận xét: Kết qu b ng 3.13 và hình 3.24 cho th y khi cho
x

x l

ù

ỏ, tiế

Ch n trình tự

ù

ỏ trong 50ml axit oxalic ở 50 C r i ngâm

0

ó

â

l

ốt nh t.

0

ể kh o sát các yếu tố tiếp theo.

b. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến quá trình chiết sắt
oxalat
65

61.7

61.85

60

% (H)

55

H%

50

47.06
45

40.7

40

36.42
35
0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

T (h)

Hình 3.25. Ảnh hưởng của thời gian đun đến hiệu suất quá trình
chiết sắt (III) oxalat


18

ù

Nhận xét:
nhiều nh t, n

ỏ+ x

x l

M

l

o phức
l

Fe (III) oxalat là cao nh t .Ch n th

ể tiếp tục kh o sát các yếu tố tiếp theo.
c. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến quá trình chiết sắt
% (H)
90

85.83

H%

80

76.48

70

60.7
60

50

46.69

40
30

40

50

60

70

80

90

Cxanh metylen(ppm)

Hình 3.26. Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất chiết sắt oxalat
Nhận xét: Đ

ù

nh . C
ù

ỏ và axit oxalic 1M ở nhi
, kh

ỏ

,

700C là tốt

o phức của axit oxalic v i sắt
trên 700C, axit oxalic kết tinh. Ch n

l 700C ể kh o sát các yếu tố tiếp theo.

nhi

d. Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến quá trình chiết
sắt oxalat
90

85.93

% (H)

85

85.95

78.79

80

H%

75

70

65.13

65

60

59.07

55
5

10

15

20

25

T (h)

Hình 3.27. Ảnh hưởng thời gian ngâm đến hiệu suất chiết sắt


19

Nhận xét: Từ kết qu ở b ng 3.15 và hình 3.27 cho th y, th i
â

ể làm cho quá trình chiết sắ

l

ng sắt t o phức v i axit oxalic là tố

l

ng phức sắt oxalat t
â

l

0

ến tr ng thái ổ

ịnh,

. Ở th i gian ngâm là 20h,

cổ

ị

.D

ó

n th i gian

ể kh o sát các yếu tố tiếp theo.

e. Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến hiệu suất
chiết sắt oxalat
90

% (H)
86.01

86

86.02

85

H%

80

75.81
75

70

66.77

65
20

30

40

50

60

Vaxit oxalic (ml)

Hình 3.28. Ảnh hưởng của thể tích axit oxalic đến hiệu suất chiết sắt
Nhận xét: Từ kết qu của b ng 3.16 và hình 3.28 cho th y thể
tích dung dịch axit oxalic 1M là 40ml thì kh
x l

ối v i sắt có trong ù

x

x l

3.5. X

x

x l

ịnh v i sắ

t o phức nh
l

ỏ là tốt nh t.
ần thể tích axit oxalic thì kh

Giải thích:
phức của sắt v

o phức của axit

ầ
ó

ng phức sắt t

o

ế
ù

l

ng axit cho vào

ỏ

ó

ể tích của

ũ

ó ự

ổi.

LÝ XANH METHYLEN B NG HỆ FE(III)-

OXALAT/H2O2/ÁNH SÁNG MẶT TRỜI VỚI S T (III)ĐƯỢC CHIẾT RA T
3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng p
xanh methylen

NĐ
đến quá trình phân hủy


20

100

90

80

H%

70

pH=2
pH=3
pH=4
pH=5
pH=6
pH=7
pH=8

60

50

40
5

10

15

20

25

30

T (phút)

Hình 3.30. Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý
màu

ầ

Nhận xét: Sự phân hủ
ó

H

ừ

ến 4 và

m xuống, hi u su t phân hủy màu tốt nh t t i pH=4. T i

pH th p (pH=2) x y ra ph n ứng khử gốc HO•, bởi ion H+ theo ph n
ứng: HO• + H+ + e → H2O. Vì v y s

í

ốc HO•, gi m tốc

ơ

phân hủy. Khi ở pH th p thì phức oxalate t n t i chủ yếu ở d ng
III

Fe (C2O4)+ nên kh

q

t r t kém nên hi u qu xử lý

kém. Ở pH = 4 thì phức oxalate t n t i chủ yếu ở d ng FeIII(C2O4)2và
FeIII(C2O4)33- có tính quang ho t cao, gốc tự do HO• t o ra nhiều
ơ FeIII(C2O4)2 + h
FeIII(C2O4)33 + h
Fe2+ + H2O2 + 3C2O42Ở pH > 5 tố

Fe2+ + C2O42 + C2O4
Fe2+ + 2C2O42 + C2O4

(k=0,04 s 1)
(k=0,04 s 1)

FeIII(C2O4)33- + OH- + OH•
phân hủy bị gi m m nh vì các ion sắt tự do

bị gi m trong dung dịch do sự t o thành kết tủa Fe(OH)3 l
c n sự tái sinh ion Fe2+. H Fenton Fe(III)-Oxalat có hi u qu cao
trong kho ng pH = 4 (so v i Fenton cổ
ều ki n này sẽ tiết ki

ể l

c hóa ch

H= ),

ó xử lý

ơ .

3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến
quá trình phân hủy xanh methylen


21

90

H%

80

70

[Fe(C2O4)3-]= 0,1mM
3
3-

[Fe(C2O4)3

60

]= 0,3mM

[Fe(C2O4)3-]= 0,5mM
3
[Fe(C2O4)3-]= 0,7mM
3
3[Fe(C2O4)3 ]= 0,9mM

50

5

10

15

20

25

30

T (phút)

Hình 3.31. Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng nồng độ sắt trong phức sắt
oxalat đến hiệu suất
ó

Nhận xét: Hi u su t chuyể
[Fe(C2O4)3 ], l

ố l

3-

[Fe(C2O4)3 ]

ng HO

,

c t

•

lê

3-

•

ủ l n thì HO hình thành sẽ ph n ứng v i Fe2+

HO + Fe2+ → Fe3+ + HO- (k = 3,0 x 108 L mol-1 s-1)
3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến quá trình
phân hủy xanh methylen
100

H%

90

80

[H2O2] = 0,5M
[H2O2] = 1,0M
[H2O2] = 1,5M

70

[H2O2] = 2,0M
[H2O2] = 2,5M

60

5

10

15

20

25

30

T (phút)

Hình 3.32. Ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu suất phân hủy màu
Nhận xét:Kết qu từ hình 3.32 cho th y vi
lê

hi u su t phân hủ
ê

ến m t n

nh

[H2O2] làm

ến 100% ở 25 phút .Tuy

ịnh thì hi u su t bắ

ầu gi m. Nguyên


22

H2O2 sẽ làm t o nhiều gốc HO• ơ

â l
ph n ứng:
Fe2+ + H2O2 + 3C2O42- →
l

FeIII(C2O4)33- + OH- + OH•

ng H2O2

ều sẽ có ph n ứng giữa H2O2v i

•

gốc HO vừa m i sinh ra theo ph n ứng: HO + H2O2 → H2O +

HO2
HO + HO2
Ngoài ra vi
ế

→ H2O + O2

H2O2 nhiều vừa không kinh tế vừa

ng sống các vi sinh nếu sử dụng
ơ

ơ

ởng
c

xử lý bằng vi sinh. Vì v y [H2O2] phù h p trong nghiên

cứu này là 2M.


23
KẾ
1 KẾ

ẬN VÀ K ẾN N

ẬN
Sau th i gian thực hi

ề tài: “Nghiên cứu xử lý thuốc

nhuộm xanh methylen bằng bùn đỏ từ nhà máy Alumin Tân Rai
âm Đồng” ú
ú
c m t số kết lu
1. Q trình hấp phụ
Q trính ho t hóa: Sử dụng axit nitric ho
ó ù ỏv i
n
0,4M trong th i gian khu y là 40 ú
ù ỏ ho t
tính tốt nh t.
Q trình h p phụ: Sử dụng 0,1g bùn ho t hóa h p phụ 50ml
xanh metylen 15ppm trong th i gian 40 phút là tốt nh t, hi u su t thu
c là 99,48%.
Quá trình h p phụ củ ù ỏ mơ t r t tốt theo c hai mơ hình
h p phụ ẳng nhi
Fe
l .D
l ng h p phụ
cự
i theo mơ hình Langmuir củ ù ỏ ho
ó
ù ỏ ban
ầu lầ l t là 13,34(mg/g) và 10,87(mg/g).
2. Quá trình chiết sắt (III) oxalat
Quá trình chiết sắt (III) oxalat tố
t là cho 2,00 ù ỏ

ầu vào 40ml axit oxalic 1M ở nhi
700C trong th i gian 2h
r i ngâm 20h, hi u su t củ l ng sắ
ù
c chiế
i
d ng phức sắt oxalat là 86%.
3. Quá trình Fenton hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời
Đ ều ki n tố
o quá trình phân hủy 200ml xanh methylen
100ppm sử dụ
ơ
Fenton c i tiến h Fe(III)Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt tr i là pH = 4, [H2O2] = 2M, [Fe(C2O4)33-]
= 0,5mM cho hi u su t phân hủy màu gầ
5
phút.