Nghiên cứu hoạt hóa persulfate bằng sắt hóa trị không và UV để phân hủy thuốc nhuộm azo trong môi trường nước

• Tác giả: Nguyen Thanh Binh
• Người hướng dẫn: Assoc. Tran Van Chung
• Trường học: Academy of Military Science and Technology
• Chuyên ngành: Theoretical and Physical Chemistry
• Đề tài: Nghiên cứu hoạt hóa persulfate bằng sắt và UV để phân hủy thuốc nhuộm azo trong nước
• Loại tài liệu: chemical doctoral thesis
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Ha Noi

• ACKNOWLEDGMENTS
• 1. Chapter 1: OVERVIEW
• 1.1. The basic concept of the oxidation processes based on free radicals
• 1.2. The concept and classification of advanced oxidation processes
• 1.3. The advanced oxidation processes based on free hydroxyl radicals
• 1.4. The advanced oxidation processes based on free sulfate radicals
• 1.5. Status of treatment technology for textile dye wastewater
• 1.6. Concept, classification of dyes
• 1.7. Dye-contaminated wastewater
• 1.8. Current situation of domestic and foreign researches on treatment technology of textile dye wastewater
• 1.9. Conclusion of chapter 1
• 2. Chapter 2: RESEARCH SUBJECT AND METHODOLOGY
• 2.1. Instruments and chemicals
• 2.2. Methods of analysis
• 2.2.1. High performance liquid chromatography method
• 2.2.2. Inductively coupled plasma - mass spectrometry method
• 2.2.3. The volumetric titration method determining the concentration of S2O82-
• 2.3. Survey, evaluating the decomposition efficiency of AZOs in systems: ZVI/AZOs, PS/AZOs, ZVI/PS/AZOs and ZVI/AZOs/UV, PS/AZOs/UV, ZVI/PS/AZOs/UV
• 2.4. Survey of factors affecting on the degradation efficiency of AZOs in systems: ZVI/PS/AZOs and ZVI/PS/AZOs/UV
• 2.5. Qualitative survey of free radicals OH and SO4 in ZVI/PS/AZOs and ZVI/PS/AZOs/UV systems
• 2.6. Quantitative survey of free radicals OH and SO4 in ZVI/PS/AZOs and ZVI/PS/AZOs/UV systems
• 2.7. The theoretical equations applied in reaction kinetic research
• 2.8. The basis of quantum computing methods
• 2.9. Treatment of dye wastewater of La Phu, Duong Noi and Van Phuc villages
• 3. Chapter 3: RESULT AND DISCUSSION
• 3.1. Survey, evaluating the efficiency of the PS activation methods under different conditions
• 3.1.1. The activated PS systems without UV
• 3.1.2. The activated PS systems with UV
• 3.1.3. Factors affect the AZOs decomposition in systems of activated PS by ZVI under without and with UV conditions
• 3.2. Investigation of the kinetic characteristics of the AZOs decomposition process in the activated persulfate system
• 3.3. The kinetic characteristics of the AZOs decomposition in systems without UV
• 3.4. The kinetic characteristics of the AZOs decomposition in system with UV
• 3.5. Results of calculating thermodynamic parameters according to Arrhenius and Eyring equations for systems: ZVI/PS/AZOs and ZVI/PS/AZOs/UV
• 3.6. Research to determine free radicals OH and SO4 in the activated persulfate systems by ZVI without UV and with UV
• 3.7. Qualitative study of free radicals OH and SO4 in the ZVI/PS/AZOs system. Studying on quantification of free radicals OH, SO4 in the activated persulfate systems by ZVI without and with UV
• 3.8. Calculating some quantum structural parameters and proposing MO, AY and BT decomposition mechanism in the activated persulfate system
• 3.9. Some structural parameters and ability of decomposing AZOs
• 3.10. The estimated mechanism of the AZOs decomposing in the activated persulfate systems
• 3.11. Application of the activated persulfate system with UV to treat azo-contaminated wastewater from some textile dyeing villages
• CONCLUSION
• LIST OF PUBLISHED SCIENTIFIC WORKS
• LIST OF REFERENCES
• Appendix

I. Giới thiệu về hoạt hóa persulfate

Hoạt hóa persulfate bằng sắt và UV là một phương pháp tiên tiến trong xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải chứa thuốc nhuộm azo. Persulfate là một chất oxy hóa mạnh, có khả năng tạo ra các gốc tự do như SO4−• và •OH khi được kích hoạt. Quá trình này không chỉ giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại mà còn cải thiện hiệu suất xử lý nước thải. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp persulfate với sắt không chỉ tăng cường khả năng phân hủy mà còn tạo ra một hệ thống oxy hóa kép, giúp tăng cường hiệu quả xử lý. Theo một nghiên cứu, việc sử dụng UV trong quá trình này có thể làm tăng đáng kể tốc độ phân hủy của các thuốc nhuộm azo trong nước, nhờ vào việc tạo ra nhiều gốc tự do hơn.

1.1. Tác động của ánh sáng UV

Ánh sáng UV đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt persulfate. Khi persulfate được chiếu sáng bằng UV, nó tạo ra các gốc tự do mạnh mẽ, giúp tăng cường quá trình oxy hóa. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự kết hợp giữa persulfate và UV có thể làm tăng hiệu quả phân hủy các thuốc nhuộm azo lên đến 90%. Điều này cho thấy rằng UV không chỉ là một yếu tố kích hoạt mà còn là một yếu tố thúc đẩy quá trình phân hủy, giúp giảm thiểu thời gian xử lý và chi phí cho các phương pháp truyền thống.

II. Phân tích hiệu quả của hệ thống oxy hóa kép

Hệ thống oxy hóa kép được hình thành từ sự kết hợp giữa persulfate và sắt đã cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm azo. Các thí nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng sắt không chỉ giúp kích hoạt persulfate mà còn tạo ra các gốc tự do có khả năng phân hủy mạnh mẽ. Kết quả cho thấy rằng hiệu suất phân hủy của các thuốc nhuộm azo trong hệ thống này có thể đạt tới 95% trong thời gian ngắn. Điều này chứng tỏ rằng phương pháp này có thể được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là trong ngành dệt nhuộm, nơi mà nước thải thường chứa nồng độ cao các hợp chất hữu cơ độc hại.

2.1. Đánh giá hiệu quả xử lý

Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải từ các thí nghiệm cho thấy rằng hệ thống oxy hóa kép không chỉ làm giảm nồng độ COD và BOD mà còn cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý. Các chỉ số như màu sắc và nồng độ thuốc nhuộm azo giảm đáng kể, cho thấy khả năng phân hủy hiệu quả của hệ thống. Hệ thống này cũng cho thấy khả năng hoạt động tốt trong các điều kiện khác nhau, bao gồm pH và nhiệt độ, cho thấy tính linh hoạt và khả năng ứng dụng cao trong thực tế.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về hoạt hóa persulfate bằng sắt và UV không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong xử lý nước thải. Các phương pháp này có thể được áp dụng để xử lý nước thải từ các nhà máy dệt nhuộm, nơi mà lượng nước thải lớn và chứa nhiều thuốc nhuộm azo độc hại. Việc áp dụng hệ thống oxy hóa kép có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời tiết kiệm chi phí cho các nhà máy. Hơn nữa, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các công nghệ xử lý nước thải hiệu quả hơn, bền vững hơn trong tương lai.

3.1. Tác động đến môi trường

Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng việc xử lý nước thải bằng hệ thống oxy hóa kép có thể giảm thiểu đáng kể lượng chất thải độc hại ra môi trường. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh hiện nay, khi mà ô nhiễm nước đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu. Công nghệ này có thể được mở rộng để xử lý các loại nước thải khác, từ công nghiệp đến sinh hoạt, góp phần vào việc phát triển bền vững.