Đang tải... (xem toàn văn)
hấp phụ thuốc nhuộm bằng bùn đỏ
- Chuyên ngành: Hóa h Mã ngành: 60.44.27 PGS.TS , 2013 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 4. Phương pháp nghiên cứu 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 6. Kết cấu luận văn 4 5 1.1. TNG QUAN V THUC NHUM TRONG CÔNG NGH DT NHUM 5 1.1.1. Khái quát về thuốc nhuộm [9] 5 1.1.2. Phân loại thuốc nhuộm [14] 5 1.1.3. Xanh metylen [37] 8 1.1.4. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm 10 1.2. 11 1.2.1. Các khái niệm [1], [7], [8] 12 1.2.2. Hấp phụ trong môi trường nước 14 1.2.3. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ 15 1.3. QUÁ TRÌNH FENTON [4], [13] 20 1.3.1. Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO và động học các phản ứng Fenton 21 1.3.2. Quá trình quang Fenton (Fenton/UV)[19], [27] 24 1.3.3. Quá trình Fenton sử dụng hệ Fe(III)-Oxalat/H 2 O 2 /ánh sáng mặt trời [27][29][35][38] 25 1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ Fenton Fe(III)-Oxalat/H 2 O/ánh sáng mặt trời [12], [32 ][34] 27 1.3.5. Ưu điểm của phương pháp Fenton 28 1.3.6. Ứng dụng phương pháp Fenton 28 30 1.4.1. Tổng quan về Bauxite 30 1.4.2. Công nghệ Bayer 31 1.4.3. Bùn đỏ và tác hại của bùn đỏ 31 1.4.4. Tình hình thải bùn đỏ ở Việt Nam 32 1.4.5. Một số phương pháp xử lý bùn đỏ 33 35 1.6.1. Xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải [5] 35 1.6.2. Sản xuất xi măng từ bùn đỏ [43] 35 1.6.3. Sản xuất gạch, đất sét nung từ bùn đỏ 36 37 37 2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất 37 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 37 37 2.2.1. Xử lý bùn đỏ và chuẩn bị hóa chất 37 2.2.2. Xây dựng đường chuẩn xanh metylen 38 2.2.3. Khảo sát quá trình hoạt hóa bùn đỏ bằng axit nitric 40 2.2.4. Khảo sát quá trình hấp phụ xanh metylen bằng bùn đỏ hoạt hóa 41 2.2.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của bùn đỏ và bùn đỏ hoạt hóa 41 2.2.6. Xây dựng đường chuẩn sắt (III) oxalat 41 2.2.7. Khảo sát quá trình chiết sắt từ bùn đỏ 42 2.2.8. Xử lý xanh methylen bằng hệ Fe(III)-Oxalat/H 2 O 2 /ánh sáng mặt trời với Sắt (III)- oxalat được chiết ra từ bùn đỏ 43 46 46 46 3.2.1. Ảnh SEM 46 3.2.2. Phổ hồng ngoại IR 48 3.2.3. Thành phần hóa học của bùn đỏ 49 ANH METYLEN 49 3.3.1. Khảo sát quá trình hoạt hóa bùn đỏ bằng axit nitric 49 3.3.2. Khảo sát quá trình hấp phụ xanh metylen bằng bùn đỏ hoạt hóa 54 3.3.3. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại của bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa 58 64 3.4.1. Xây dựng đường chuẩn sắt (III) oxalat 64 3.4.2. Khảo sát các quy trình chiết phức sắt oxalate từ bùn đỏ 65 -OXALAT/H 2 O 2 /ÁNH - 71 3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng pH đến quá trình phân hủy xanh metylen 71 3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ phức sắt oxalat đến quá trình phân hủy xanh metylen 73 3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H 2 O 2 đến quá trình phân hủy xanh metylen 75 78 80 Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Một số thông số của xanh metylen 9 Bảng 1.2 Một số phương pháp xử lý bùn đỏ được sử dụng hiện nay [6] 34 Bảng 3.1 Giá trị mật độ quang của xanh metylen 46 Bảng 3.2 Thành phần nguyên tố hóa học của bùn đỏ [5] 49 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ axit hoạt hóa đến quá trình hấp phụ 50 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa đến quá trình hấp phụ 52 Bảng 3.5 Ảnh hưởng khối lượng bùn đỏ tới quá trình hấp phụ 54 Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ tới quá trình hấp phụ 56 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ xanh metylen đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ của bùn đỏ ban đầu 58 Bảng 3.8 Ảnh hưởng nồng độ xanh metylen đến hiệu suất và dung lượng hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa 59 Bảng 3.9 Các thông số của phương trình hấp phụ Langmuir của bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa 63 Bảng 3.10 Các thông số của phương trình hấp phụ Freundlich của bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa 63 Bảng 3.11 Dung lượng hấp phụ cực đại của bùn đỏ, xơ dừa, Polyvinyl ancol, ZnAPSO-34 theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir [17], [30] 64 Bảng 3.12 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Fe (III) oxalat 64 Bảng 3.13 Ảnh hưởng trình tự tiến hành đến hiệu suất chiết sắt (III) oxalat 65 Bảng 3.14 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đun đến hiệu suất quá trình chiết sắt(III)oxalat 66 Bảng 3.15 Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến quá trình chiết sắt(III)oxalat 67 Bảng 3.16 Ảnh hưởng thời gian ngâm đến quá trình chiết sắt (III) oxalat 68 Bảng 3.17 Ảnh hưởng thể tích axit oxalic đến quá trình chiết sắt (III) oxalat 70 Bảng 3.18 Ảnh hưởng của pH đến giá trị mật độ quang 71 Bảng 3.19 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý màu 72 Bảng 3.20 Ảnh hưởng của nồng độ phức sắt oxalat đến giá trị mật độ quang 73 Bảng 3.21 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ sắt trong phức sắt oxalat đến hiệu suất 74 Bảng 3.21 Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 đến giá trị mật độ quang 75 Bảng 3.22 Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 đến hiệu suất phân hủy màu 75 Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 18 Hình 1.2 Sự phụ thuộc của Cf/q vàoCf 18 Hình 3.1 Đồ thị xây dựng đường chuẩn xanh metylen 46 Hình 3.2 Ảnh SEM của bùn đỏ chưa hoạt hóa 47 Hình 3.3 Ảnh SEM của bùn đỏ hoạt hóa 47 Hình 3.4 Phổ hồng ngoại IR của mẫu bùn đỏ ban đầu 48 Hình 3.5 Phổ hồng ngoại IR của mẫu bùn đỏ đã hoạt hóa 48 Hình 3.6 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng nồng độ axit đến giá trị mật độ quang 50 Hình 3.7 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng nồng độ axit đến hiệu suất hấp phụ 51 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng thời gian hoạt hóa đến mật độ quang 53 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hoạt hóa đến hiệu suất hấp phụ 53 Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng bùn đỏ đến giá mật độ quang 55 Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng bùn đỏ đến hiệu suất hấp phụ 56 Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến mật độ quang 57 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 57 Hình 3.14 Bùn đỏ ban đầu 58 Hình 3.15 Bùn đỏ sau khi hấp phụ xanh metylen 58 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen đến hiệu suất hấp phụ của bùn đỏ chưa hoạt hóa và bùn đỏ hoạt hóa 59 Hình 3.17 Đường đẳng nhiệt hấp phụ của bùn đỏ chưa hoạt hóa đối với xanh metylen 60 Hình 3.18 Sự phụ thuộc của C cb /q vào C cb đối với xanh metylen của bùn đỏ chưa hoạt hóa theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir 60 Hình 3.19 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich đối với xanh metylen của bùn đỏ chưa hoạt hóa 61 Hình 3.20 Đường đẳng nhiệt hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa đối với xanh metylen 61 Hình 3.21 Sự phụ thuộc của C cb /q vào C cb đối với xanh metylen của bùn đỏ hoạt hóa theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir 62 Hình 3.22 Đường đẳng nhiệt hấp phụ theo mô hình Freundlich đối với xanh metylen của bùn đỏ hoạt hóa 62 Hình 3.23 Đường chuẩn sắt (III) oxalat 65 Hình 3.24 Ảnh hưởng của trình tự tiến hành đến hiệu suất chiết sắt (III) oxalat 66 Hình 3.25 Ảnh hưởng của thời gian đun đến hiệu suất quá trình chiết sắt (III) oxalat 67 Hình 3.26 Ảnh hưởng nhiệt độ đun đến hiệu suất quá trình chiết sắt (III) oxalat 68 Hình 3.27 Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hiệu suất quá trình chiết sắt (III) oxalat 69 Hình 3.28 Ảnh hưởng của thể tích axit oxalic đến hiệu suất chiết sắt (III) oxalat 70 Hình 3.29 Bùn đỏ trước khi chiết sắt và sau khi chiết sắt 71 Hình 3.30 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý màu 72 Hình 3.31 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng nồng độ sắt trong phức sắt oxalat đến hiệu suất 74 Hình 3.32 Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 đến hiệu suất phân hủy màu 76 Hình 3.33 200ml xanh metylen 100ppm 77 Hình 3.34 Xanh metylen sau khi xử lý bằng Fenton vớihệ Fe(III)oxalat/H 2 O 2 /ánh sáng mặt trời 77