Luận Văn Thạc Sĩ: Kết Hợp Quá Trình Oxy Hóa Bậc Cao Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm

• Tác giả: Đặng Quốc Thống
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Mỹ Linh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu kết hợp các quá trình oxy hóa bậc cao xử lý nước thải dệt nhuộm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 1.4.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.5. Tính mới của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về nước thải dệt nhuộm
• 2.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
• 2.2.1. Phương pháp keo tụ
• 2.2.2. Phương pháp hấp phụ
• 2.2.3. Phương pháp oxy hóa
• 2.2.4. Phương pháp màng
• 2.2.5. Phương pháp sinh học
• 2.3. Tổng quan về công ty sản xuất và hệ thống xử lý hiện hữu tại nhà máy
• 2.3.1. Hiện trạng tình hình sản xuất nhà máy
• 2.3.2. Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải
• 2.4. Tổng quan về AOPs xử lý nước thải dệt nhuộm
• 2.4.1. Fenton và phản ứng quang Fenton
• 2.4.2. AOPs dựa trên ozone
• 2.5. Xâm thực, chùm điện tử và bức xạ gamma
• 2.6. Ưu, nhược điểm của các AOPs
• 2.7. Tổng quan về xúc tác và xúc tác được nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm
• 2.7.1. Một số xúc tác được sử dụng để nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm
• 2.8. Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.8.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.8.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Hóa chất, thiết bị và mô hình thí nghiệm
• 3.1.1. Hóa chất thiết bị
• 3.1.2. Mô hình thí nghiệm
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Phương pháp lý thuyết
• 3.2.2. Phương pháp thực nghiệm
• 3.2.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
• 3.2.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.3.1. Nội dung 1: Chế tạo xúc tác FeOOH
• 3.3.2. Nội dung 2: Thử nghiệm xử lý ô nhiễm (Màu và COD) bằng O3
• 3.3.3. Nội dung 3: Thử nghiệm xử lý ô nhiễm bằng O3 kết hợp H2O2 (Peroxone)
• 3.3.4. Nội dung 4: Thử nghiệm xử lý ô nhiễm bằng O3 kết hợp FeOOH
• 3.3.5. Nội dung 5: Thử nghiệm xử lý ô nhiễm bằng H2O2 kết hợp FeOOH
• 3.3.6. Nội dung 6: Thử nghiệm xử lý ô nhiễm bằng O3 kết hợp với H2O2 và FeOOH
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Chế tạo xúc tác và tính chất nước đầu vào
• 4.2. Xử lý ô nhiễm Màu và COD bằng Ozone
• 4.3. Xử lý bằng phương pháp Perozone (O3 + H2O2)
• 4.4. Xử lý bằng Ozone kết hợp với xúc tác FeOOH
• 4.5. Xử lý bằng H2O2 kết hợp với xúc tác FeOOH
• 4.6. Xử lý bằng O3 kết hợp với H2O2 và xúc tác FeOOH
• 4.7. Tổng hợp các nội dung thí nghiệm
• 4.8. Phân tích vật liệu FeOOH
• 4.8.1. Kết quả SEM-EDX
• 4.8.2. Kết quả XRD
• 4.8.3. Kết quả FTIR
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A CÁC HÌNH ẢNH TRONG NGHIÊN CỨU
• PHỤ LỤC B CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRONG NGHIÊN CỨU
• PHỤ LỤC C CÁC KẾT QUẢ TRONG NGHIÊN CỨU

I. Giới thiệu và bối cảnh nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc kết hợp các quá trình oxy hóa bậc cao (AOPs) để xử lý nước thải dệt nhuộm, một vấn đề cấp bách trong ngành công nghiệp dệt may tại Việt Nam. Ngành dệt may đóng góp đáng kể vào nền kinh tế nhưng cũng gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là từ nước thải dệt nhuộm. Các phương pháp xử lý truyền thống như sinh học, hóa lý, và màng lọc thường không hiệu quả trong việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Do đó, công nghệ oxy hóa bậc cao được đề xuất như một giải pháp tiên tiến để xử lý triệt để các chất ô nhiễm này.

1.1. Vấn đề ô nhiễm từ nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ độc hại, làm tăng độ màu và nhu cầu oxy hóa học (COD). Các phương pháp xử lý truyền thống không thể loại bỏ hoàn toàn các chất này do tính chất khó phân hủy của chúng. Điều này dẫn đến việc phát sinh mùi hôi, bùn thải, và tiêu tốn năng lượng. Việc xử lý không triệt để còn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước, không khí, và đất, đe dọa sức khỏe con người.

1.2. Giải pháp từ quá trình oxy hóa bậc cao

Quá trình oxy hóa bậc cao (AOPs) dựa trên việc tạo ra các gốc tự do hydroxyl (●OH) có khả năng oxy hóa mạnh, giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Các phương pháp như ozone, peroxone (O3 + H2O2), và kết hợp với xúc tác FeOOH được nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu quả xử lý. Nghiên cứu này nhằm tìm ra phương pháp và điều kiện vận hành tốt nhất để xử lý độ màu và COD trong nước thải dệt nhuộm.

II. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm

Nghiên cứu được thực hiện thông qua các thí nghiệm với 5 phương pháp khác nhau: O3, O3 + H2O2, O3 + FeOOH, H2O2 + FeOOH, và O3 + H2O2 + FeOOH. Mỗi phương pháp được đánh giá dựa trên hiệu suất xử lý độ màu và COD. Các thí nghiệm được tiến hành với các điều kiện khác nhau về lưu lượng khí, tỷ lệ hóa chất, và pH để xác định điều kiện tối ưu.

2.1. Phương pháp Ozone riêng biệt

Phương pháp O3 được thử nghiệm với các lưu lượng khí khác nhau. Kết quả cho thấy lưu lượng 1 L/phút là tối ưu, trong khi lưu lượng cao hơn làm giảm hiệu suất xử lý. Hiệu suất xử lý độ màu và COD đạt được ở mức 95% sau 60 phút.

2.2. Phương pháp Peroxone O3 H2O2

Phương pháp Peroxone kết hợp O3 và H2O2 cho hiệu suất xử lý cao nhất với tỷ lệ mol O3/H2O2 là 3:1. Tỷ lệ này được xác định là tối ưu, trong khi tỷ lệ cao hơn làm giảm hiệu suất do dư thừa H2O2.

2.3. Phương pháp kết hợp xúc tác FeOOH

Phương pháp O3 + FeOOH và H2O2 + FeOOH được thử nghiệm với các liều lượng xúc tác khác nhau. Kết quả cho thấy liều lượng 50 mg/L FeOOH là tối ưu. Hiệu suất xử lý cao nhất đạt được ở pH = 2, và giảm dần khi pH tăng.

III. Kết quả và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý độ màu và COD của các phương pháp được sắp xếp theo thứ tự: H2O2 + FeOOH < O3 < O3 + FeOOH < O3 + H2O2 < O3 + H2O2 + FeOOH. Phương pháp kết hợp O3, H2O2, và FeOOH cho hiệu suất cao nhất, đạt được sự loại bỏ triệt để các hợp chất khó phân hủy.

3.1. Phân tích vật liệu FeOOH

Các phân tích SEM-EDX, XRD, và FTIR xác nhận tính chất của vật liệu FeOOH, cho thấy nó là một xúc tác hiệu quả và thân thiện với môi trường. Kết quả này hỗ trợ việc ứng dụng rộng rãi FeOOH trong các quá trình oxy hóa bậc cao.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này cung cấp một tiền đề quan trọng cho việc ứng dụng công nghệ oxy hóa bậc cao trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Kết quả cho thấy khả năng loại bỏ hiệu quả các hợp chất khó phân hủy, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe con người.