Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự hình thành và ứng dụng tác nhân oxi hóa peroxymonocarbonate trong xử lý hợp chất màu hữu cơ

• Tác giả: Nguyễn Thị Hạnh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Bích Ngân
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Nghiên Cứu Sự Hình Thành Tác Nhân Oxi Hóa Peroxymonocarbonate Và Ứng Dụng Xử Lý Một Số Hợp Chất Màu Hữu Cơ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của luận án
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án
• 1.5. Bố cục của luận án
• 1.6. Ô nhiễm nước thải dệt nhuộm tại Việt Nam
• 1.7. Chất màu hữu cơ - Thuốc nhuộm
• 1.8. Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
• 1.8.1. Các phương pháp xử lý truyền thống
• 1.8.2. Quá trình oxi hóa nâng cao (Advanced Oxidation Process - AOP)
• 1.8.3. Tác nhân oxi hóa peroxymonocarbonate tạo ra từ hệ hydrogen peroxide – bicarbonate
• 1.8.4. Tính chất của hệ hydrogen peroxide - bicarbonate
• 1.8.5. Tác nhân oxi hóa peroxymonocarbonate
• 1.8.6. Phương pháp phân tích xác định peroxymonocarbonate và các peracid
• 1.8.7. Ứng dụng của peroxymonocarbonate
• 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Dụng cụ, thiết bị
• 2.3. Quy trình thực nghiệm
• 2.4. Khảo sát nhiệt độ tối ưu để phân tích hàm lượng peroxymonocarbonate trong dung dịch
• 2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phân hủy peroxymonocarbonate
• 2.6. Đánh giá khả năng xử lý màu RB19 của peroxymonocarbonate
• 2.7. Đánh giá khả năng xử lý các chất màu khác của peroxymonocarbonate
• 2.8. So sánh khả năng phân hủy của các chất màu
• 2.9. Phương pháp nghiên cứu
• 2.9.1. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C NMR
• 2.9.2. Phương pháp chuẩn độ iodine - thiosulfate
• 2.9.3. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV- Vis
• 2.9.4. Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao HPLC
• 2.9.5. Phương pháp phân tích chỉ số COD
• 2.9.6. Phương pháp phân tích chỉ số TOC
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Sự hình thành và phân hủy peroxymonocarbonate trong dung dịch
• 3.1.1. Sự hình thành peroxymonocarbonate trong hệ phản ứng
• 3.1.2. Khảo sát nhiệt độ tối ưu để phân tích hàm lượng peroxymonocarbonate
• 3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và phân hủy peroxymonocarbonate
• 3.2. Đánh giá khả năng xử lý chất màu RB19 của peroxymonocarbonate
• 3.2.1. Xây dựng và đánh giá đường chuẩn RB19
• 3.2.2. Khả năng khử màu RB19 của H2O2
• 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất oxi hóa peroxymonocarbonate
• 3.2.4. Ảnh hưởng của xúc tác ion kim loại
• 3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ ion xúc tác Co2+
• 3.2.6. Ảnh hưởng của pH
• 3.2.7. Động học của phản ứng theo nồng độ HCO3- và nồng độ Co2+
• 3.2.8. Đánh giá khả năng xử lý màu khi kết hợp peroxymonocarbonate và UV
• 3.2.9. Các sản phẩm sau khi xử lý RB19 bằng peroxymonocarbonate
• 3.3. Đánh giá khả năng xử lý các chất màu khác của peroxymonocarbonate
• 3.3.1. Khả năng xử lý chất màu của peroxymonocarbonate theo nồng độ chất oxi hóa
• 3.3.2. Khả năng xử lý chất màu của peroxymonocarbonate khi có mặt xúc tác ion kim loại
• 3.3.3. Khả năng xử lý chất màu của peroxymonocarbonate theo pH
• 3.3.4. Khả năng xử lý màu khi kết hợp peroxymonocarbonate và UV
• 3.3.5. So sánh khả năng phân hủy của các chất màu
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về tác nhân oxi hóa peroxymonocarbonate và ứng dụng

Tác nhân oxi hóa peroxymonocarbonate (PMC) đã trở thành một trong những giải pháp tiềm năng trong việc xử lý các hợp chất màu hữu cơ. Với khả năng oxi hóa mạnh mẽ, PMC có thể phân hủy nhiều loại chất ô nhiễm trong nước thải, đặc biệt là trong ngành dệt nhuộm. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về sự hình thành và ứng dụng của PMC trong xử lý nước thải.

1.1. Định nghĩa và tính chất của peroxymonocarbonate

PMC là một hợp chất hóa học được hình thành từ phản ứng giữa hydrogen peroxide và bicarbonate. Nó có tính chất oxi hóa mạnh, giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ bền vững, đặc biệt là các chất màu trong nước thải.

1.2. Lịch sử nghiên cứu về peroxymonocarbonate

Nghiên cứu về PMC đã bắt đầu từ những năm gần đây, với nhiều công trình chỉ ra khả năng xử lý hiệu quả các chất màu hữu cơ. Các nghiên cứu này đã mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng PMC trong xử lý nước thải.

II. Vấn đề ô nhiễm nước thải dệt nhuộm và thách thức xử lý

Ngành dệt nhuộm tại Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc xử lý nước thải. Nước thải từ ngành này thường chứa nhiều hợp chất màu hữu cơ, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường. Việc tìm kiếm các phương pháp xử lý hiệu quả là rất cần thiết.

2.1. Tác động của nước thải dệt nhuộm đến môi trường

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất độc hại, làm ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Các hợp chất màu hữu cơ trong nước thải rất khó phân hủy sinh học, dẫn đến ô nhiễm kéo dài.

2.2. Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống

Các phương pháp xử lý truyền thống như keo tụ, hấp phụ và kết tủa thường không đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ các hợp chất màu hữu cơ. Điều này đòi hỏi cần có các giải pháp xử lý tiên tiến hơn.

III. Phương pháp oxi hóa nâng cao với peroxymonocarbonate

Phương pháp oxi hóa nâng cao (AOP) sử dụng peroxymonocarbonate đã cho thấy hiệu quả cao trong việc xử lý các hợp chất màu hữu cơ. Nghiên cứu này sẽ trình bày chi tiết về cơ chế hoạt động và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý.

3.1. Cơ chế hoạt động của peroxymonocarbonate

PMC hoạt động bằng cách giải phóng các gốc tự do, giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ bền vững. Cơ chế này cho phép PMC loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm trong nước thải.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý

Hiệu suất xử lý của PMC phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, nồng độ chất oxi hóa, và sự có mặt của các xúc tác ion kim loại. Nghiên cứu sẽ khảo sát các yếu tố này để tối ưu hóa quy trình xử lý.

IV. Ứng dụng thực tiễn của peroxymonocarbonate trong xử lý nước thải

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng peroxymonocarbonate có khả năng xử lý hiệu quả nhiều loại chất màu hữu cơ trong nước thải dệt nhuộm. Các ứng dụng thực tiễn của PMC sẽ được trình bày trong phần này.

4.1. Khả năng xử lý chất màu hữu cơ

PMC đã được chứng minh là có khả năng xử lý hiệu quả các chất màu như Reactive Blue 19 và Rhodamine B. Nghiên cứu sẽ trình bày kết quả xử lý cụ thể cho từng loại chất màu.

4.2. Đánh giá hiệu quả xử lý trong điều kiện thực tế

Các thử nghiệm thực tế cho thấy PMC có thể giảm đáng kể nồng độ chất màu trong nước thải, đồng thời giảm các chỉ tiêu ô nhiễm như COD và TOC, góp phần bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu về peroxymonocarbonate

Nghiên cứu về peroxymonocarbonate đã mở ra hướng đi mới trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm. Kết quả nghiên cứu cho thấy PMC có tiềm năng lớn trong việc xử lý các hợp chất màu hữu cơ, đồng thời cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được điều kiện tối ưu cho sự hình thành và hoạt tính khử màu của PMC. Các kết quả này sẽ là cơ sở cho việc phát triển công nghệ xử lý nước thải hiệu quả hơn.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các phương pháp phân tích đơn giản hơn cho PMC và khảo sát thêm về động học của quá trình phân hủy chất màu trong nước thải.