HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM DƯƠNG THỊ THANH LOAN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT DIAZO DINITROPHENOL BẰNG GIẢI PHÁP QUANG FENTON Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Văn Hoàng PGS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIÊP - 2018 c LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và hình ảnh trong luận văn hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 17 tháng 5 năm 2018 Tác giả luận văn Dương Thị Thanh Loan i c LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với TS. Nguyễn Văn Hoàng và PGS.Nguyễn Thị Hồng Hạnh đã định hướng, chỉ bảo, nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Thủ trưởng Viện Công nghệ mới – Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng, các cán bộ phòng Công nghệ môi trường – Viện Công nghệ mới đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn đối với các thầy cô giáo Khoa môi trường cùng các thầy cô giáo Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn này. Tôi xin được cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đã động viên, giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu. Luận văn được hoàn thành với sự hỗ trợ của đề tài nền cấp Viện KH-CN Quân sự: “Nghiên cứu xử lý nước thải dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol bằng giải pháp kết hợp sắt nano hóa trị 0 và quang Fenton”. Hà Nội, ngày 17 tháng 5 năm 2018 Tác giả luận văn Dương Thị Thanh Loan ii c MỤC LỤC Lời cam đoan.
ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt. v Danh mục bảng. vi Danh mục hình.
viii Trích yếu luận văn. ix Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Giả thuyết khoa học.
Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vı nghıên cứu. Những đóng góp mớı, ý nghĩa khoa học thực tıễn. Tổng quan tàı lıệu.
Đặc đıểm, tính chất của dıazo dınıtrophenol. Đặc điểm của DDNP. Tính chất vật lý. Tính chất hóa học.
Độc tính của DDNP. Hıện trạng công nghệ xử lý nước thảı nhıễm DDNP. Các nghiên cứu nước ngoài. Các nghiên cứu trong nước.
Phân loạı các phản ứng oxı hóa nâng cao trên cơ sở tác nhân •OH. Khái niệm về tác nhân oxi hóa nâng cao •oh và quá trình oxi hóa nâng cao trên cơ sở •OH. Đặc điểm và tính chất của tác nhân oxi hóa nâng cao •OH. Đặc điểm phản ứng oxi hóa của gốc •OH.
Đặc điểm quá trình oxi hóa FENTON. Phản ứng tạo gốc •OH trong quá trình Fenton. Đặc điểm động học phản ứng oxi hóa phân hủy các chất hữu cơ trong quá iii c trình Fenton. Các yếu tố ảnh hưởng tới động học phản ứng oxi hóa Fenton.
Đặc điểm quá trình quang FENTON. Khái niệm chung về quá trình quang phân trực tiếp và gián tiếp. Quá trình quang Fenton. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu.
Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu. Đối tượng/hóa chất và thiết bị. Đối tượng nghiên cứu.
Hóa chất và thiết bị. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp phân tích chỉ tiêu thành phần nước thải.
Khảo sát các điều kiện xử lý DDNP trong nước bằng phương pháp quang Fenton. Phương pháp phân tích nồng độ DDNP. Kết quả và thảo luận. Khảo sát thành phần nước thảı dây chuyền sản xuất ddnp tạı nhà máy z121.
Nghiên cứu đặc điểm quá trình phân hủy ddnp trong môi trường nước bằng hệ uv-fenton. Xây dựng đường chuẩn DDNP. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy DDNP bằng phương pháp UV-Fenton. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thảı chứa DDNP tạı nhà máy sản xuất quốc phòng.
Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải chứa DDNP bằng phương pháp quang Fenton tại các nhà máy sản xuất quốc phòng. Thử nghiệm điều kiện tối ưu để xử lý nước thải chứa DDNP tại nhà máy Z121 – Tổng cục CNQP. 57 Tài liệu tham khảo. 58 iv c DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học CNQP Công nghiệp quốc phòng COD Nhu cầu oxy hóa hóa học DDNP Diazo dinitrophenol DNP Dinitrophenol HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao MNP Mononitrophenol TNP Trinitrophenol TNR Trinitroresocinol, axit styphnic UV-Vis Quang phổ tử ngoại khả kiến v c DANH MỤC BẢNG Bảng 2.
Độ tan của DDNP. Tốc độ nổ của DDNP. Các quá trình oxi hóa nâng cao dựa vào gốc hydroxyl •OH. Các phản ứng có thể xảy ra trong quá trình Fenton.
Các phương pháp phân tích chỉ tiêu thành phần nước thải. Các điều kiện tiến hành khảo sát. Kết quả phân tích chất lượng nước thải tại dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol (tháng 8/2017). Kết quả phân tích chất lượng nước thải tại dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol (tháng 10/2017).
Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất xử lý DDNP (CoDDNP =370,40 mg/l, H2O2/Fe2+ =20 , T=30 oC). Kết quả phân tích chất lượng nước sau quá trình xử lý UV- Fenton tại các pH thử nghiệm khác nhau. Kết quả phân tích chất lượng nước sau quá trình xử lý UV- Fenton môi trường pH khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121. Sự phụ thuộc của hiệu suất vào nhiệt độ (CoDDNP =370,4 mg/l, 2+ H2O2/Fe =20 , pH=3).
Kết quả phân tích chất lượng nước sau quá trình xử lý UV- Fenton ở các nhiệt độ khác nhau khác nhau. Kết quả phân tích chất lượng nước sau quá trình xử lý UV- Fenton môi trường nhiệt độ khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121. Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý vào nồng độ DDNP ban đầu. Kết quả phân tích chất lượng nước theo các nồng độ DDNP ban đầu khác nhau.
Kết quả phân tích chất lượng nước sau xử lý UV- Fenton ở các nồng độ DDNP khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121. Ảnh hưởng của tỉ lệ tác nhân Fenton đến hiệu suất xử lý DDNP (CoDDNP =370,4 mg/l, pH=3, T=30 oC). Kết quả phân tích chất lượng nước theo các tỉ lệ H2O2/Fe2+ khác nhau. Kết quả phân tích chất lượng nước sau xử lý UV- Fenton ở tỷ lệ H2O2/Fe2+ khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121.
Ảnh hưởng của bước sóng bức xạ UV đến hiệu suất xử lý DDNP (CoDDNP =370,40 mg/l, H2O2/Fe2+ =20 , T=30 oC). Kết quả phân tích chất lượng nước sau quá trình xử lý UV- Fenton ở các bước sóng khác nhau khác nhau. Kết quả phân tích chất lượng nước sau xử lý UV- Fenton ở các bước sóng khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121 (NT6). Chất lượng nước thải sau xử lý tại Nhà máy Z121.
56 vii c DANH MỤC HÌNH Hình 2. Hai đồng phân của DDNP. Sơ đồ công nghệ sản xuất thuốc gợi nổ DDNP tại nhà máy Z121. Sơ đồ hệ thống thiết bị để thực hiện phản ứng oxi hóa DDNP trong điều kiện có bức xạ UV.
Hệ thống thiết bị thí nghiệm phản ứng oxi hóa DDNP trong điều kiện có bức xạ UV. Sắc đồ HPLC của DDNP. Phổ UV-Vis của DDNP. Đồ thị ngoại chuẩn xác định DDNP bằng phương pháp HPLC .4 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý DDNP .5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất xử lý DDNP .6 Ảnh hưởng của nồng độ DDNP ban đầu đến hiệu suất xử lý DDNP .7 Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu suất và tốc độ trung bình phân hủy DDNP trong hệ UV-Fenton .8 Ảnh hưởng của bước sóng UV đến hiệu suất phân hủy DDNP .9 Phương án công nghệ xử lý nước thải sản xuất tại dây chuyền sản xuất DDNP nhà máy Z121.
54 viii c TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Dương Thị Thanh Loan Tên luận văn: Nghiên cứu xử lý nước thải của dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol bằng giải pháp quang Fenton Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301 Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Xác định các tác nhân gây ô nhiễm nước thải của dây chuyền sản xuất DDNP tại các nhà máy quốc phòng. Lựa chọn được các điều kiện công nghệ và xây dựng quy trình xử lý nước thải phát sinh từ dây chuyền sản xuất DDNP bằng giải pháp quang fenton. Trên cơ sở đó xây dựng được qui trình công nghệ thiết bị xử lý nước thải dây chuyền sản xuất DDNP, áp dụng tại nhà máy Z121/TCCNQP, nước thải sau xử lý đạt QCVN 40: 2011/BTNMT. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng các phương pháp phân tích truyền thống và hiện đại như: phương pháp phổ khối lượng cao tần cảm ứng plasma ICP-MS, phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao và phương pháp trắc quang.
Kết quả chính và kết luận Đã khảo sát và phân tích xác định được các thành phần gây ô nhiễm nước thải dây chuyền sản xuất DDNP bao gồm: pH, nồng độ DDNP, phenol, COD, tổng N, tổng P, độ màu. Đã xây dựng được mô hình nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý DDNP, COD, độ màu, tổng N, tổng P bằng phương pháp quang Fenton. Đã xác định được các điều kiện tối ưu về: pH, bước sóng đèn UV, tỉ lệ H2O2/Fe2+ và nồng độ DDNP, độ màu. Đã đề xuất được qui trình công nghệ xử lý nước thải dây chuyền sản xuất DDNP và áp dụng thử tại nhà máy Z121 đạt kết quả tốt.
ix c THESIS ABSTRACT Master candidate: Duong Thi Thanh Loan Thesis title: “Study on treating wastewater containing Diazodinitrophenol by photo – Fenton process Major: Environment Science Code: 8440301 Educational organization: Viet Nam National University of Agriculture Purposes of research Identify the waste water contaminants from the DDNP production line in defence factories. Selection of technological conditions and construction of wastewater treatment process derived from DDNP production line by Fenton optical solution. In this base, the technology of wastewater treatment equipment for DDNP production line has been developed and applied to factory Z121 / TCCNQP, wastewater after treatment meet the QCVN 40: 2011 / BTNMT standards. Methods of research Thesis used traditional and modern analyses as main methods such as ICP-MS high- frequency induction plasma mass spectrometry, high-performance liquid chromatography analysis and photometry.