Nghiên cứu hiệu quả khử màu bằng vật liệu xúc tác quang kết hợp glycerol dưới ánh sáng mặt trời

• Tác giả: Ngô Ngọc Quang
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Tuyết Nhung
• Trường học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu hiệu quả khử màu bằng vật liệu xúc tác quang kết hợp glycerol dưới ánh sáng mặt trời
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ TiO2
• 1.2. Cấu trúc pha tinh thể của TiO2 và các tính chất của TiO2
• 1.3. Quá trình quang xúc tác của TiO2
• 1.4. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TiO2
• 1.4.1. Biến tính bằng oxit SiO2
• 1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ của vật liệu biến tính TiO2
• 1.4.3. Ứng dụng của vật liệu TiO2 biến tính trong xử lý môi trường
• 1.4.4. Ứng dụng trong xử lý nước và không khí
• 1.4.5. Khả năng kháng khuẩn
• 1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG XỬ LÝ NƯỚC
• 1.6. GLYCEROL VÀ METYL DA CAM
• 1.6.1. Tổng quan glycerol
• 1.6.2. Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học
• 1.6.3. Metyl da cam
• 1.7. TỔNG QUAN NGUỒN NƯỚC XỬ LÝ
• 1.7.1. Vị trí thực hiện thí nghiệm
• 1.7.2. Vị trí lấy mẫu
• 1.7.3. Định hướng và chiến lược phát triển ngành dệt nhuộm
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU TiO2 – SiO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL – GEL
• 2.1.1. Quy trình điều chế vật liệu TiO2-SiO2 theo tỉ lệ TiO2:SiO2 = 90:10
• 2.2. QUI TRÌNH PHỦ LỚP VẬT LIỆU TIO2 - SIO2 LÊN HẠT KÍNH DƯỚI DẠNG LỚP PHIM MỎNG
• 2.2.1. Chuẩn bị hạt kính
• 2.2.2. Quy trình phủ vật liệu TiO2 - SiO2 lên hạt kính
• 2.3. CHUẨN BỊ THIẾT BỊ XỬ LÝ
• 2.4. CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ MÀU CỦA VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG KẾT HỢP GLYCEROL
• 2.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát bước sóng cực đại (λmax) của Methyl orange bằng phương pháp UV - Vis
• 2.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ tuyến tính, xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Methyl orange bằng phương pháp UV - VIS
• 2.4.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu mẫu đến hiệu quả xử lý
• 2.4.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý
• 2.4.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Glycerol đến hiệu quả xử lý
• 2.4.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát hiệu quả xử lý với các nồng độ Methyl orange khác nhau
• 2.4.7. Thí nghiệm 7: Khảo sát COD của mẫu trước và sau xử lý
• 2.4.8. Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ ánh sáng mặt trời đến hiệu quả xử lý
• 2.5. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ ĐỐI VỚI MẪU NƯỚC THẢI TỪ CÔNG TY PHONG PHÚ
• 2.5.1. Chuẩn bị mẫu
• 2.5.2. Quy trình thực hiện thí nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TiO2-SiO2
• 3.2. ĐÁNH GIÁ VẬT LIỆU TiO2-SiO2 PHỦ LỚP PHIM MỎNG
• 3.3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA VẬT LIỆU ĐỐI VỚI MẪU MÀU METHYL ORANGE
• 3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát bước sóng cực đại (λmax) của Methyl orange bằng phương pháp UV - VIS
• 3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ tuyến tính, xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Methyl orange bằng phương pháp UV-Vis
• 3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu mẫu đến hiệu quả xử lý
• 3.3.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý
• 3.3.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Glycerol đến hiệu quả xử lý
• 3.3.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát hiệu quả xử lý với các nồng độ Methyl orange khác nhau
• 3.3.7. Thí nghiệm 7: Khảo sát nồng độ COD (Chemical Oxygen Demand) của mẫu trước và sau xử lý
• 3.3.8. Thí nghiệm 8: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ ánh sáng mặt trời đến hiệu quả xử lý
• 3.4. KẾT QUẢ KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ ĐỐI VỚI MẪU NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TỪ CÔNG TY PHONG PHÚ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1. Thiết bị và dụng cụ
• Phụ lục 2. Hoá chất và phương pháp phân tích COD
• Phụ lục 3. Số liệu thí nghiệm trên mẫu màu Methyl orange
• Phụ lục 4. Hình ảnh trong quá trình chạy thiết bị xử lý mẫu màu Methyl orange

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc khử màu bằng vật liệu xúc tác quang kết hợp với glycerol dưới ánh sáng mặt trời. Ô nhiễm màu trong nước là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Việc sử dụng vật liệu xúc tác quang như TiO2-SiO2 có thể giúp phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ, trong đó có methyl orange, một loại phẩm màu phổ biến trong ngành dệt nhuộm. Nghiên cứu này không chỉ nhằm đánh giá hiệu quả khử màu mà còn tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này, từ đó đề xuất phương pháp xử lý hiệu quả hơn cho nước thải dệt nhuộm.

II. Cơ sở lý thuyết

TiO2 là một trong những vật liệu xúc tác quang phổ biến nhất nhờ vào tính chất bền vững và khả năng phân hủy các chất ô nhiễm dưới tác động của ánh sáng. Quá trình quang hóa diễn ra khi TiO2 hấp thụ ánh sáng, tạo ra cặp electron và lỗ trống, từ đó tạo ra các gốc tự do có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Việc kết hợp glycerol không chỉ tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng mà còn giúp cải thiện hiệu quả khử màu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi sử dụng glycerol, hiệu suất khử màu của methyl orange có thể đạt được ở mức cao hơn so với việc chỉ sử dụng TiO2 đơn thuần.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua việc điều chế vật liệu xúc tác quang TiO2-SiO2 theo tỉ lệ 90:10 bằng phương pháp sol-gel. Các thí nghiệm được tiến hành để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như nồng độ glycerol, pH, thời gian phản ứng và cường độ ánh sáng mặt trời đến hiệu quả khử màu. Kết quả cho thấy, thời gian lưu mẫu và nồng độ glycerol là hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Các mẫu nước thải dệt nhuộm cũng được thử nghiệm để đánh giá khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu này.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả thí nghiệm cho thấy, khi sử dụng vật liệu xúc tác quang TiO2-SiO2 kết hợp với glycerol, hiệu quả khử màu methyl orange đạt được lên đến 95% trong điều kiện tối ưu. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc sử dụng glycerol không chỉ làm tăng khả năng quang hóa mà còn giúp cải thiện tính ổn định của vật liệu xúc tác. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc xử lý nước thải trong ngành dệt nhuộm, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận

Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng vật liệu xúc tác quang TiO2-SiO2 kết hợp với glycerol dưới ánh sáng mặt trời là một phương pháp hiệu quả trong việc khử màu các chất ô nhiễm trong nước. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc xử lý nước thải, đặc biệt là trong ngành dệt nhuộm. Việc phát triển và ứng dụng công nghệ này sẽ góp phần vào việc bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.