Đề tài Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm xanh methylen bằng bùn đỏ từ nhà máy Lumin Tân Rai Lâm Đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ÀN N N C C N N N N N Đ N À N N - Đ N Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 60.44.27 LUẬN VĂN ẠC SĨ K ỌC Đà Nẵng - Năm 2013 C ĐẠ ỌC ĐÀ NẴN PGS.TS. Ạ C M NAM S N V N S N N Đ N N H Khoa h c Đ Đ 14 12 2013 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h Đ ng - T T Đ i h S m, Đ i h 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 c sử dụng r ng rãi trong các ngành công nghi 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 c và h u qu là tổn h ến con i và các sinh v t sống. Hi n nay, có nhiề ơ xử lý c th i chủ yế l ơ ó c cần có c ng ngh tiên tiế l , x ó T ê ữ ơ xử lý t hi u qu không cao và v n gây ra ô nhiễm thứ c p, làm ởng nghiêm tr ế ng. Chính vì v y, vi c tái chế t n dụng ch t th i không nhữ e l i các l i ích kinh tế, xã h ò ó ý q ng trong b o v .T c thực tr ó, ã ê ứu m t lo i v t li u m i có kh xử lý màu, thân thi n v ng, giá thành rẻ phù h p v ều ki n Vi ó l ù ỏ - v ề th i sự l ó ều diễ c và sự quan tâm củ lu .Bù 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 ê ặc tính của bùn ỏ vốn có kh p phụ , ã ử dụ ù ỏ t v t li u ể h p phụkim lo i nặng, xử lý ô nhiễ c th i, giá thành rẻ, thân thi n v ng [5]. Mặt khác, trong thành phần của bùn ỏ chứa m l ng sắt nh ịnh, dựa ều này có thể nghiên cứu chiết sắt bằng axit oxalic t n t i d ng phức sắt(III)oxalat và c sử dụng cho quá trình Fenton h Fe(III)Oxalat/H2O2/ánh sáng 2 mặt tr ể xử lý ô nhiễ ng, tiết ki c hóa ch t, t n dụ l ng mặt tr i, giá thành rẻ phù h p v ều ki n Vi t Nam. Đặc bi ó t công trình nghiên cứ ề c ến vi c sử dụ ù ỏ làm v t li u h p phụ và chiết sắt từ ù 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 lý ê , ú ã ch ề “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 p phụ và các yếu tố ở ến kh p phụ củ ù ỏ ho ó t hóa. - Nghiên cứu quá trình phân hủy thuốc nhu m v i tác nhân Fe 3+ /C2O4 2- /H2O2/UV mặt tr i v i Fe 3+ c chiết từ ù ỏ bằng axit oxalic. - Đó ó ê ữ , l u và thực tr ng của ù ỏ hi ể nghiên cứ 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 l ê q ế ề tài.Tổng h p â í , , lựa ch ng nghiên cứu phù h p. 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm 3 - Kh o sát các thông số của thuốc nhu m xanh methylen - ơ ó lý p phụ, kh o sát các quá trình h p phụ thuốc nhu m bằ ù ỏ và quá trình Fenton h Fe(III)- Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt tr i - Phân tích thực nghi m theo mô 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 ù ỏ ể tìm ra m t gi i pháp xử lý c th 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 1 ỔN 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 môi trường nước 1 2 3 Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ 1.3. QUÁ 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 N Đ 5 1.4.1. Tổng quan về Bauxite 1.4.2. Công nghệ Bayer 1 4 3 ùn đỏ và tác hại của bùn đỏ 1 4 4 ình hình thải bùn đỏ ở Việt Nam [37] 1 4 5 ột số phương pháp xử lý bùn đỏ 1.6. M T S ƯỚNG NGHIÊN C U NG DỤN N Đ 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 quá 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 3 KẾ Q VÀ ẬN 3 1 ĐƯỜNG CHU N XANH METHYLEN Hình 3.1. Đồ thị xây dựng đường chuẩn xanh metylen ơ ng chuẩn: y = 0,222x + 0,018 ; r2 = 0,998 Dự ơ ng chuẩ c n dung dịch xanh metylen sau khi h p phụ, từ ó í u su t quá trình h p phụ. 3.2. M T S ĐẶC ƯN CẤU TRÚC CỦ N Đ BAN ĐẦ VÀ N Đ HOẠT HÓA 3.2.1. nh SEM Hình 3.2. Ảnh SEM của bùn đỏ chưa hoạt hóa y = 0.2221x + 0.0184 R² = 0.9985 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 2 4 6 M ật đ ộ q u an g (A ) Nồng độ xanh metylen (ppm) 8 Hình 3.3. Ảnh SEM của bùn đỏ hoạt hóa Nhận xét: Qua nh SEM củ ù ỏ ó ù ỏ ho t hóa có thể th y bề mặt củ ù ỏ ho t hóa xố ơ i bùn ỏ ó . í c h t ho t hóa nhỏ ơ l n tích bề mặt khi h p phụ. ơ có thể dự c kh p phụ ù ỏ ho t hóa là tố ơ ù ỏ t hóa. 3 2 2 hổ hồng ngoại Hình 3.4. Phổ hồng ngoại IR của mẫu bùn đỏ ban đầu 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 ù ỏ ầu (3688,48cm -1 ). Chứng tỏ vi c xử lý ã l ị trí h p phụ. 3.2.3. Thành phần hóa học của bùn đỏ Bảng 3.2. Thành phần nguyên tố hóa học của bùn đỏ [5] Thành phần hóa h c H l ng (% khố l ng) Thành phần hóa h c H l ng (% khố l ng) Al2O3 27,670 P2O5 0,163 Fe2O3 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 0,221 K2O 0,024 MKN 20,330 Dựa vào kết qu %Fe2O3 ở b 3. ể tính hi u su t của quá trình chiết sắt từ ù ỏ bằng axit oxalic. 3.3. KẾT QU KH O SÁT QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ XANH METHYLEN B N N Đ 10 3.3.1. Khảo sát quá trình hoạt hóa bùn đỏ bằng axit nitric a. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit hoạt hóa 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 52 54 56 58 60 62 54.47 55.8 56.13 59.4 60.53 61.33 52.4752.7352.73 52.8 52.86 H % CHNO3 (M) H % Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ axit hoạt hóa đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét: Từ kết qu c trình bày hình 3.6, 3.7 cho th y khi của axit ho t hóa thì hi u su t của quá trình h p phụ ( ừ 0,08M ế 0,4M). T ê , của axit ho t hóa thì hi u su t l i gi (0,4M ế 0,5M), ó t cân bằng Giải thích: - của axit làm quá trình ho ó , x nitric t n công lên bề mặ ù ỏ làm bán kính của h t bùn càng bé, l 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 cho kh ếch tán của xanh metylen lên bề mặ ù ỏ càng ó lâ t hi u qu . Vì v của axit ho t hóa thì kh p phụ l i gi t tr ng thái cân bằng. - T ù ỏ có chứa Si-O- (SiO2) có thể h p phụ proton (H + ). Khi ho t hóa bằng axit nitric thì H+ t n công lên bề mặ ù ỏ ở các tâm SiO2 t o các tâm ho ng -OH (SiOH), các tâm ho t 11 ng này t o liên kế i phân tử xanh metylen (có chứa N), bởi v x ( H+) thì kh p phụ x e le . T ê lê ịnh các tâm h p phụ -OH l ng H+ tiếp tục t n công vào -OH ể t o thành Si-OH2 + có tác dụ ẩ ối v i xanh methylen, làm kh h p phụ xanh methylen củ ù ỏ gi m và ó t tr ng thái cân bằng. –Si–OH2 + –Si–OH –Si–O– b. Khảo sát ảnh hưởng thời gian hoạt hóa đến quá trình hấp phụ 10 20 30 40 50 60 70 50 52 54 56 58 60 62 64 51.4 54.87 61.33 63.27 52.2 52.2 52.13 H % t (phút) Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hoạt hóa đến hiệu suất hấp phụ Nhận xét:Từ kết qu c trình bày ở b ng 3.4 và hình 3.8, 3.9 cho th i gian ho ó ù ỏ thì hi u su t của quá trình h p phụ ( 0 ú ế 40 ú ). T ê , i gian ho t hóa thì hi u su t l i gi (40 ú ế 50 ú ), ó hi u su t cân bằ (50 ú ến 70 phút). –H+ –H+ +H + +H + 12 Giải thích: T ơ ự ối v i yếu tố n , i gian ho t ó l í ù ỏ é ơ o ra các tâm h p phụ -OH nhiề ơ , ng h p phụ , u su t cao nh t là 63,27%. Khi bán kính h t bùn quá bé làm kh ếp xúc v i xanh e le é , ng th i các tâm h p phụ -OH gi m, kh p phụ gi m. Ch n th i gian ho ó l 40 ú 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 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 50 60 70 80 90 100 57.67 63.27 74.67 95.06 96.8 H % 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 ng bùn ỏ ừ 0,025g-0,125g thì hi u su t h p phụ . Sự lê ủa hi u su t h p phụ cùng v i sự lê ề khố l ng có thể gi i thích do sự lê di n tích bề mặt và vị trí h p phụ củ ù ỏ. Kho 0,083 ến 0,1g có sự nh về hi u su t h p phụ, vì v y ch n khố l 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 10 20 30 40 50 60 90 92 94 96 98 100 90.73 93.47 95.06 99.48 99.51 H % 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 , u su t h p phụ t 99,48% ở th i gian 40 phút. i gian h p phụ làm cho kh ếch tán xanh methylen lên toàn b di n tích bề mặ ù ỏ l h p phụ lê 99,48% ở 40 ú , ó t tr ng thái cân bằng vì l x e le ã p phụ m l ng tố lê ù ỏ. 3.3.3. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của bùn đỏ và bùn đỏ hoạt hóa 15 20 25 30 35 50 60 70 80 90 100 87.73 79.1 70.56 63.3 56.68 99.42 95.85 90.4 82 73.86 H (% ) Cxanh metylen (ppm) Bùn chua hoat hóa Bùn hoat hóa 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 ù ỏ khi n x e le u su t gi m. Kh h p phụ xanh methylen củ ù ỏ ho t hóa tố ơ ù ỏ t hóa. Nghiên cứu cân bằng h p phụ xanh methylen của ù ỏ e ẳng nhi t Langmuirvà Freundlich. * Bùn đỏ chưa hoạt hóa Hình 3.17. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của bùn đỏ chưa hoạt hóa đối với xanh methylen Hình 3.18. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb đối với xanh methylen của bùn đỏ chưa hoạt hóa theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir Hình 3.20. Đường đẳng nhiệt hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa đối với xanh methylen 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 y = 1.623ln(x) + 5.579 R² = 0.999 0 5 10 15 0 10 20 q ( m g /g ) Ccb (mg/l) y = 0.092x + 0.131 R² = 0.998 0 0.5 1 1.5 2 0 10 20 C cb /q Ccb y = 1.199ln(x) + 10.19 R² = 0.99 0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 Q ( m g/ g) Ccb (ppm) y = 0.075x + 0.020 R² = 0.998 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 5 10 C cb /Q Ccb (ppm) 15 Hình 3.19. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich đối với xanh metylen của bùn đỏ chưa hoạt hóa Hình 3.22. Đường đẳng nhiệt hấp phụ theo mô hình Freundlich đối với xanh metylen của bùn đỏ hoạt hóa Nhận xét: Từ kết qu kh o cho th y sự h p phụ củ ù ỏ t hóa và ho ó c mô t r t tốt theo mô hình h p phụ ẳng nhi F e l . Tí c giá trị l ng h p phụ cự i và các thông số theo mô hình Langmuir và Freudlich ối v ù t hóa và bùn ho t hóa Bảng 3.9. Các thông số của phương trình hấp phụ Langmuir của bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa ơ Bù ỏ t hóa Bù ỏ ho t hóa qmax(mg/g) b R 2 qmax(mg/g) b R 2 10,86 0,7023 0,998 13,34 3,75 0,998 Bảng 3.10. Các thông số của phương trình hấp phụ Freundlich của bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa ơ F e l Bù ỏ t hóa Bù ỏ ho t hóa n kf R 2 n kf R 2 5,05 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 ù ỏ t hóa và ho ó ều mô t r t tố e ẳng nhi t y = 0.198x + 0.769 R² = 0.995 0 0.5 1 1.5 0 0.5 1 1.5 L o g q Log Ccb y = 0.121x + 0.998 R² = 0.996 0 0.5 1 1.5 -2 -1 0 1 2 L o g q Log Ccb 16 F e l . D l ng h p phụ củ ù ỏ ho t hóa ở c ơ F e l ều l ơ i bùn ỏ ó . T e ẳng nhi , l ng h p phụ ơ l p cự i củ ù ỏ 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 i củ ù ỏ ơ v xơ ừa và polyvinyl ancol, th ơ i v t li u là ZnAPSO- 34.T ê ù ỏ là ch t th i, sử dụng v t li u h p phụ l ù ỏ còn gi i quyế c v ề ng, ít tốn kém, cách tiến hành ơ n. 3.4. KH O SÁT QUÁ TRÌNH CHIẾT S T T N Đ 3.4.1. Xây dựng đường chuẩn sắt (III) oxalat Hình 3.23. Đường chuẩn sắt (III) oxalat y = 0.001x - 0.040 R² = 0.999 0 0.5 1 1.5 0 500 1000 A C (ppm) 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 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 ó â l ốt nh t. Ch n trình tự ù ỏ trong 50ml axit oxalic ở 500C r i ngâm 0 ể kh o sát các yếu tố tiếp theo. b. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến quá trình chiết sắt oxalat 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 35 40 45 50 55 60 65 36.42 40.7 47.06 61.7 61.85 H % T (h) % (H) Hình 3.25. Ảnh hưởng của thời gian đun đến hiệu suất quá trình chiết sắt (III) oxalat 22.23 31.86 40.7 38.73 0 20 40 60 1 2 3 4 H % Đ â Đ + â â + Đ H % 18 Nhận xét: ù ỏ + x x l M l o phức nhiều nh t, n Fe (III) oxalat là cao nh t .Ch n th l ể tiếp tục kh o sát các yếu tố tiếp theo. c. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun đến quá trình chiết sắt 30 40 50 60 70 80 90 40 50 60 70 80 90 46.69 60.7 85.83 76.48 H %  % (H) Cxanh metylen(ppm) Hình 3.26. Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất chiết sắt oxalat Nhận xét: Đ ù ỏ và axit oxalic 1M ở nhi 700C là tốt nh . C , kh o phức của axit oxalic v i sắt ù ỏ , trên 700C, axit oxalic kết tinh. Ch n nhi l 700C ể kh o sát các yếu tố tiếp theo. d. Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến quá trình chiết sắt oxalat 5 10 15 20 25 55 60 65 70 75 80 85 90 59.07 65.13 78.79 85.93 85.95 H % % (H) 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 ến tr ng thái ổ ịnh, l ng sắt t o phức v i axit oxalic là tố . Ở th i gian ngâm là 20h, l ng phức sắt oxalat t c ổ ị . D ó n th i gian â l 0 ể kh o sát các yếu tố tiếp theo. e. Khảo sát ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến hiệu suất chiết sắt oxalat 20 30 40 50 60 65 70 75 80 85 90 66.77 75.81 86 86.01 86.02 H % Vaxit oxalic (ml) % (H) 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 o phức của axit x l ối v i sắt có trong ù ỏ là tốt nh t. Giải thích: ần thể tích axit oxalic thì kh o phức của sắt v x x l ầ ế l ng axit cho vào t o phức nh ịnh v i sắ ó ù ỏ ó ể tích của x x l l ng phức sắt t ũ ó ự ổi. 3.5. X LÝ XANH METHYLEN B NG HỆ FE(III)- OXALAT/H2O2/ÁNH SÁNG MẶT TRỜI VỚI S T (III)- ĐƯỢC CHIẾT RA T N Đ 3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng p đến quá trình phân hủy xanh methylen 20 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 H % T (phút) pH=2 pH=3 pH=4 pH=5 pH=6 pH=7 pH=8 Hình 3.30. Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý màu Nhận xét: Sự phân hủ ầ H ừ ến 4 và ó 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 ơ ốc HO • , gi m tốc phân hủy. Khi ở pH th p thì phức oxalate t n t i chủ yếu ở d ng Fe III (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 Fe III (C2O4)3 3- có tính quang ho t cao, gốc tự do HO• t o ra nhiều ơ FeIII(C2O4)2 + h Fe 2+ + C2O4 2 + C2O4 (k=0,04 s 1 ) Fe III (C2O4)3 3 + h Fe 2+ + 2C2O4 2 + C2O4 (k=0,04 s 1 ) Fe 2+ + H2O2 + 3C2O4 2- Fe III (C2O4)3 3- + OH - + OH • Ở pH > 5 tố 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 ể l H= ), ó xử lý ều ki n này sẽ tiết ki c hóa ch ơ . 3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến quá trình phân hủy xanh methylen 21 5 10 15 20 25 30 50 60 70 80 90 H % T (phút) [Fe(C2O4) 3- 3 ]= 0,1mM [Fe(C2O4) 3- 3 ]= 0,3mM [Fe(C2O4) 3- 3 ]= 0,5mM [Fe(C2O4) 3- 3 ]= 0,7mM [Fe(C2O4) 3- 3 ]= 0,9mM Hình 3.31. Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng nồng độ sắt trong phức sắt oxalat đến hiệu suất Nhận xét: Hi u su t chuyể ó [Fe(C2O4)3 3- ], l ố l ng HO• c t , [Fe(C2O4)3 3- ] lê ủ l n thì HO• hình thành sẽ ph n ứng v i Fe2+ HO + Fe 2+ → 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 5 10 15 20 25 30 60 70 80 90 100 H % T (phút) [H 2 O 2 ] = 0,5M [H 2 O 2 ] = 1,0M [H 2 O 2 ] = 1,5M [H 2 O 2 ] = 2,0M [H 2 O 2 ] = 2,5M 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 [H2O2] làm hi u su t phân hủ lê ến 100% ở 25 phút .Tuy ê ến m t n nh ịnh thì hi u su t bắ ầu gi m. Nguyên 22 â l H2O2 sẽ làm t o nhiều gốc HO • ơ ph n ứng: Fe 2+ + H2O2 + 3C2O4 2- → FeIII(C2O4)3 3- + OH - + OH • l 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  → H2O + O2 Ngoài ra vi H2O2 nhiều vừa không kinh tế vừa ởng ế ng sống các vi sinh nếu sử dụng ơ c ơ xử lý bằng vi sinh. Vì v y [H2O2] phù h p trong nghiên cứu này là 2M. 23 KẾ ẬN VÀ K ẾN N 1 KẾ 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. Quá trình hấp phụ Quá trính ho t hóa: Sử dụng axit nitric ho ó ù ỏ v i n 0,4M trong th i gian khu y là 40 ú ù ỏ ho t tính tốt nh t. Quá 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 mô t r t tốt theo c hai mô hình h p phụ ẳng nhi F e l . D l ng h p phụ cự i theo mô 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)3 3- ] = 0,5mM cho hi u su t phân hủy màu gầ 5 phút. 24 Quá trình Fenton h Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt tr i t n dụng hi u qu c ngu l ng mặt tr i tự nhiên, tiết ki m chi phí xử lý. 2 K ẾN N - Xanh methylen là m t trong những thuốc nhu c sử dụng trong các nhà máy d t nhu m. Vì v y có thể áp dụng quy trình này vào vi c xử lí c th i của các nhà máy d t nhu m. - Tiếp tục nghiên cứ ù ỏ ã ết sắ ể h p phụ xử lý c th i nhà máy d t nhu m.