Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano titandioxit pha tạp

Đăng ngày | Thể loại: | Lần tải: 0 | Lần xem: 0 | Page: 28 | FileSize: M | File type: PDF
of x

Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano titandioxit pha tạp. Nội dung của đề tài nghiên cứu trình bày về đặc trưng cấu trúc tinh thể của vật liệu xúc tác, vật liệu xúc tác dạng bột, vật liệu xúc tác dạng lớp phủ, tính chất quang xúc tác của nano TiO2 pha tạp ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm, hoạt tính quang xúc tác trong xử lý metyl da cam và metylen xanh, đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm.. Giống những thư viện tài liệu khác được thành viên chia sẽ hoặc do tìm kiếm lại và chia sẽ lại cho các bạn với mục đích nâng cao trí thức , chúng tôi không thu phí từ thành viên ,nếu phát hiện tài liệu phi phạm bản quyền hoặc vi phạm pháp luật xin thông báo cho website ,Ngoài thư viện tài liệu này, bạn có thể tải Tải tài liệu luận văn,bài tập phục vụ học tập Một ít tài liệu download mất font không xem được, thì do máy tính bạn không hỗ trợ font củ, bạn tải các font .vntime củ về cài sẽ xem được.

https://tailieumienphi.vn/doc/de-tai-nghien-cuu-khoa-hoc-nghien-cuu-danh-gia-hieu-qua-xu-ly-nuoc-thai-det-nhuo-8inbuq.html

Nội dung


1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Nước thải dệt nhuộm, đặc biệt nước thải từ một số công đoạn như
nhuộm, nấu, có độ ô nhiễm rất cao (chỉ số COD và độ màu cao gấp
hàng chục lần so với tiêu chuẩn thải cho phép), chứa nhiều hợp chất
hữu cơ mang màu, có cấu trúc bền, khó phân hủy sinh học và có độc
tính cao đối với người và động, thực vật. Vì vậy, ô nhiễm nước thải
trong ngành công nghiệp dệt nhuộm là một vấn đề cần quan tâm giải
quyết, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và cải thiện môi trường sinh
thái.
Quang xúc tác TiO2 là công nghệ xử lý nước thải nổi bật do có ưu
điểm chủ yếu là không giới hạn về chuyển khối, vận hành ở nhiệt độ
thường., xúc tác có giá thành không cao, sẵn có ở dạng thương mại
và không độc. Để tăng cường hiệu quả quang xúc tác, cần phải mở
rộng khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 từ vùng UV sang vùng
nhìn thấy và cải thiện sự phân tách điện tích của chất xúc tác này.
Một trong các kỹ thuật biến tính TiO2 nhằm mở rộng khả năng hoạt
động quang của TiO2 trong vùng khả kiến, làm giảm quá trình tái kết
hợp của lỗ trống và điện tử là pha tạp các kim loại (như Cu, Co, Fe,
Ni , Cr, Mn, Mo, V, Ag, Au...) vào trong cấu trúc mạng tinh thể
TiO2. Bên cạnh đó, để có thể thực hiện thành công việc thương mại
hóa công nghệ quang xúc tác trong lĩnh vực xử lý môi trường nói
chung và xử lý nước thải dệt nhuộm nói riêng, các nhược điểm trên
cần phải được khắc phục. Việc cố định bột xúc tác TiO2 lên chất nền
rắn làm cho hệ thiết bị phản ứng trở nên linh hoạt hơn, tăng khả năng
sử dụng xúc tác, bỏ qua quá trình phân tách lỏng-rắn, làm giảm chi
phí đầu tư hệ thống xử lý.
Một điều đáng chú ý là phần lớn các nghiên cứu thực hiện với nước

2
thải mô phỏng theo nước thải dệt nhuộm hay dung dịch thuốc nhuộm
đặc trưng nào đó và chỉ có rất ít các báo cáo nghiên cứu phân hủy
nước thải dệt nhuộm thực bằng quang xúc tác.
Từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý
nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano titandioxit pha tạp” được
lựa chọn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Chế tạo vật liệu nano TiO2 có pha tạp đồng (Cu), crôm (Cr).
- Đánh giá vai trò của các chất pha tạp (Cu, Cr) trong việc cải thiện
hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano TiO2.
- Cố định vật liệu nano TiO2 đã chế tạo trên các hệ nền khác nhau
(thủy tinh, than hoạt tính, polyuretan).
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm thực bằng vật liệu đã
chế tạo ở quy mô phòng thí nghiệm.
3. Đối tượng nghiên cứu của luận án
Luận án tập trung vào việc nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 có
pha tạp đồng (Cu), crôm (Cr) và nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý
một số loại thuốc nhuộm (metyl da cam, metylen xanh) và nước thải
dệt nhuộm của công ty cổ phần Dệt kim Hà Nội trên xúc tác quang
hóa nano TiO2 đã chế tạo.
4. Đóng góp mới của luận án
- Đã chế tạo vật liệu polyuretan có phủ TiO2 pha tạp đồng thời crôm,
nitơ ở nhiệt độ thấp (100oC) và đánh giá hoạt tính quang xúc tác của
vật liệu chế tạo trong phản ứng phân hủy MO, MB dưới bức xạ tử
ngoại và bức xạ nhìn thấy.
- Lựa chọn và thực hiện phủ TiO2 pha tạp đồng, TiO2 pha tạp crôm,
nitơ lên các dạng vật liệu nền linh động (than, polyuretan), từ đó tạo
cơ sở đưa ra các cấu hình thiết bị phản ứng quang xúc tác khác nhau.

3
- Đã đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng đồng pha tạp tới hiệu quả
xử lý metyl da cam và metylen xanh trong các môi trường dung dịch
khác nhau (axit, trung tính, kiềm). Kết quả là tiền đề quan trọng để
ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu quang xúc tác
TiO2 do sự khác nhau về bản chất thuốc nhuộm trong các dòng thải
nhuộm khác nhau.
- Đã xác định được hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm thực của vật
liệu TiO2 pha tạp Cr, N dạng huyền phù và dạng lớp phủ trên than
hoạt tính.
- Đã khẳng định khoảng nhiệt độ làm việc tốt nhất của xúc tác đã chế
tạo là ở nhiệt độ cao (60oC), điều này thích hợp để xử lý trực tiếp
nước thải dệt nhuộm ngay sau công đoạn nhuộm.
5. Bố cục của luận án
Luận án bao gồm 3 chương, 133 trang, 59 hình, 17 bảng.
Chương 1. TỔNG QUAN
Nội dung của phần tổng quan tập trung vào các nguồn phát sinh
nước thải, đặc tính ô nhiễm và các phương pháp xử lý nước thải dệt
nhuộm công nghiệp. Các phương pháp xử lý các chất hữu cơ mang
màu, nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp quang hóa sử dụng
nano titandioxit đã biến tính bằng cách pha tạp các ion kim loại
đồng, crom và ion phi kim nitơ; phân tích vai trò của các chất mang
xúc tác quang hóa TiO2 cũng được trình bày trong luận án.
Từ kết quả nghiên cứu tổng quan đi đến kết luận sau:
- TiO2 là xúc tác có hoạt tính cao trong phân hủy các chất hữu cơ đặc
biệt là các chất màu. Tuy nhiên để có thể ứng dụng vật liệu quang
xúc tác này trong xử lý môi trường đặc biệt là xử lý nước thải thì các
nhược điểm của TiO2 như độ rộng vùng cấm lớn, khó thu hồi và tái
sử dụng xúc tác dạng huyền phù cần được khắc phục.

4
- Trong nước và trên thế giới cũng đã có rất nhiều công trình nghiên
cứu về pha tạp các ion kim loại và phi kim vào cấu trúc của TiO2
nhằm mở rộng vùng hoạt tính của xúc tác này ra vùng nhìn thấy
cũng như các nghiên cứu và phủ TiO2 trên các chất nền khác nhau để
tăng khả năng ứng dụng của loại vật liệu này. Tuy nhiên, các nghiên
cứu mới chỉ tập trung vào đối tượng là các thuốc nhuộm tinh khiết,
các nghiên cứu trên đối tượng là nước thải dệt nhuộm thực còn rất
hạn chế.
Vì vậy, đề tài luận án “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải
dệt nhuộm bằng vật liệu nanotitandioxit pha tạp” đã được lựa chọn
nghiên cứu.
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Gồm các nội dung: Xây dựng qui trình tổng hợp vật liệu xúc tác
dạng bột TiO2 pha tạp đồng và TiO2 pha tạp đồng thời crôm, nitơ;
Xây dựng qui trình chế tạo vật liệu xúc tác dạng lớp phủ trên các
chất mang hạt thủy tinh, than hoạt tính, polyuretan. Trong nghiên
cứu đã sử dụng các phương pháp: phương pháp phổ XRD để xác
định các pha, thành phần pha của các mẫu phân tích; phương pháp
phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến để xác định khả năng hấp thụ ánh sáng
vùng tử ngoại và nhìn thấy; hình dạng và kích thước hạt được xác
định bằng phương TEM, FESEM; phương pháp BET để xác định
diện tích bề mặt của vật liệu; phương pháp phổ hồng ngoại để xác
định sự có mặt của các nhóm chức; phương pháp quang điện tử tia X
để xác định trạng thái kim loại. Hoạt tính quang xúc tác dưới bức xạ
tử ngoại và bức xạ nhìn thấy của các vật liệu đã tổng hợp được xác
định khi phân hủy các thuốc nhuộm metyl da cam và metylen xanh.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm thực
được nghiên cứu như nồng độ nước thải ban đầu, hàm lượng xúc tác,

5
pH, nhiệt độ phản ứng.
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặc trưng cấu trúc tinh thể của vật liệu xúc tác
3.1.1.Vật liệu xúc tác dạng bột
3.1.1.1. Vật liệu TiO2 pha tạp đồng
a) Kết quả nhiễu xạ tia X (XRD)
Giản đồ XRD của các mẫu TiO2 pha tạp đồng với hàm lượng đồng
lần lượt 0; 0,05; 0,15; 0,25; 0,50 và 2,50% cho thấy các pic đặc trưng
của pha tinh thể anatas tại các góc nhiễu xạ 2θ = 25,3o; 37,8o; 47,7o;
54o; 62,4o. So sánh với mẫu xúc tác TiO2 không pha tạp đồng (hàm
lượng đồng pha tạp 0%), nhận thấy cường độ pic của các mẫu pha
tạp đồng thấp hơn và độ rộng bán phổ của các đỉnh nhiễu xạ lớn hơn
nghĩa là các tinh thể nhận được có kích thước nhỏ và độ tinh thể thấp
hơn.

Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X

Hình 3.2. Phổ hấp thụ tử ngoại

của vật liệu TiO2 pha tạp đồng

khả kiến của vật liệu TiO2 pha
tạp đồng

b) Kết quả phổ hấp thụ tử ngoại và khả kiến (UV-Vis)
Phổ UV-Vis rắn của các mẫu xúc tác được chỉ ra trên hình 3.2. Sự
pha tạp bề mặt của TiO2 với các kim loại ảnh hưởng đến tính chất

1114962

Tài liệu liên quan


Xem thêm