Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xử lý nước thải diazo dinitrophenol bằng giải pháp quang Fenton

Chuyên khảo Xử lý nước thải diazo dinitrophenol bằng phương pháp quang fenton phân tích chuyên sâu các khía cạnh quan trọng trong lĩnh vực công nghệ

• Tác giả: Dương Thị Thanh Loan
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Hoàng
• Trường học: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải của dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol bằng giải pháp quang Fenton
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• 3. DANH MỤC BẢNG
• 4. DANH MỤC HÌNH
• 5. TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 6. THESIS ABSTRACT
• 7. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 8. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
• 9. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 10. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 11. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN
• 12. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 12.1. ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA DIAZO DINITROPHENOL
• 12.1.1. Đặc điểm của DDNP
• 12.1.2. Tính chất vật lý
• 12.1.3. Tính chất hóa học
• 12.1.4. Độ tan của DDNP
• 13. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 13.1. Địa điểm nghiên cứu
• 13.2. Thời gian nghiên cứu
• 13.3. Đối tượng/hóa chất và thiết bị
• 13.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 13.3.2. Hóa chất và thiết bị
• 13.4. Nội dung nghiên cứu
• 13.5. Phương pháp nghiên cứu
• 13.5.1. Phương pháp phân tích chỉ tiêu thành phần nước thải
• 13.5.2. Khảo sát các điều kiện xử lý DDNP trong nước bằng phương pháp quang Fenton
• 13.5.3. Phương pháp phân tích nồng độ DDNP
• 14. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 14.1. Khảo sát thành phần nước thải dây chuyền sản xuất DDNP tại nhà máy Z121
• 14.2. Nghiên cứu đặc điểm quá trình phân hủy DDNP trong môi trường nước bằng hệ UV-Fenton
• 14.2.1. Xây dựng đường chuẩn DDNP
• 14.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy DDNP bằng phương pháp UV-Fenton
• 14.3. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải chứa DDNP tại nhà máy sản xuất quốc phòng
• 14.4. Thử nghiệm điều kiện tối ưu để xử lý nước thải chứa DDNP tại nhà máy Z121 – Tổng cục CNQP
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu xử lý nước thải diazo dinitrophenol

Nước thải từ dây chuyền sản xuất diazo dinitrophenol (DDNP) chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Việc xử lý nước thải này là một thách thức lớn trong ngành công nghiệp quốc phòng. Phương pháp quang Fenton đã được nghiên cứu và áp dụng để xử lý hiệu quả các hợp chất độc hại trong nước thải. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ môi trường sống.

1.1. Đặc điểm của nước thải chứa diazo dinitrophenol

Nước thải từ dây chuyền sản xuất DDNP thường chứa các hợp chất phenol và nitro, có độc tính cao. Các hợp chất này khó phân hủy và cần được xử lý triệt để để đảm bảo an toàn cho môi trường.

1.2. Tính cấp thiết của việc xử lý nước thải DDNP

Việc xử lý nước thải DDNP không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường theo các quy định hiện hành. Các phương pháp xử lý hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất và an toàn.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước thải DDNP

Xử lý nước thải chứa diazo dinitrophenol gặp nhiều khó khăn do tính chất hóa học phức tạp của các hợp chất trong nước thải. Các phương pháp truyền thống thường không hiệu quả trong việc loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm này. Thách thức lớn nhất là tìm ra phương pháp xử lý hiệu quả, tiết kiệm và thân thiện với môi trường.

2.1. Các phương pháp xử lý nước thải hiện tại

Các phương pháp như ozon hóa, điện phân và phân hủy sinh học đã được thử nghiệm nhưng thường không đạt hiệu quả cao trong việc xử lý DDNP. Cần có các giải pháp mới để cải thiện hiệu suất xử lý.

2.2. Tác động của nước thải DDNP đến môi trường

Nước thải chứa DDNP có thể gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Việc không xử lý kịp thời có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng.

III. Phương pháp quang Fenton trong xử lý nước thải DDNP

Phương pháp quang Fenton là một trong những giải pháp hiệu quả nhất hiện nay để xử lý nước thải chứa diazo dinitrophenol. Phương pháp này sử dụng ánh sáng UV để kích hoạt phản ứng Fenton, tạo ra các gốc hydroxyl có khả năng oxy hóa mạnh mẽ, giúp phân hủy các hợp chất độc hại trong nước thải.

3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp quang Fenton

Quá trình quang Fenton diễn ra khi ánh sáng UV chiếu vào dung dịch chứa Fe2+ và H2O2, tạo ra gốc hydroxyl. Gốc này có khả năng oxy hóa mạnh, giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại.

3.2. Lợi ích của phương pháp quang Fenton

Phương pháp này không chỉ hiệu quả trong việc xử lý DDNP mà còn thân thiện với môi trường. Nó giúp giảm thiểu ô nhiễm và có thể áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất quốc phòng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp quang Fenton có thể đạt hiệu suất xử lý cao đối với nước thải chứa diazo dinitrophenol. Các thí nghiệm cho thấy rằng việc điều chỉnh các yếu tố như pH, nồng độ H2O2 và ánh sáng UV có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý.

4.1. Kết quả thí nghiệm xử lý nước thải DDNP

Các thí nghiệm cho thấy rằng hiệu suất xử lý DDNP có thể đạt trên 90% khi điều chỉnh đúng các điều kiện. Điều này chứng tỏ tính khả thi của phương pháp quang Fenton trong thực tiễn.

4.2. Ứng dụng quy trình công nghệ tại nhà máy

Quy trình công nghệ xử lý nước thải DDNP bằng phương pháp quang Fenton đã được áp dụng thử nghiệm tại nhà máy Z121, đạt kết quả tốt và đáp ứng các tiêu chuẩn về chất lượng nước sau xử lý.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về xử lý nước thải diazo dinitrophenol bằng phương pháp quang Fenton đã mở ra hướng đi mới trong việc bảo vệ môi trường. Kết quả đạt được cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi của phương pháp này trong các nhà máy sản xuất quốc phòng và các ngành công nghiệp khác.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý DDNP và đề xuất quy trình công nghệ hiệu quả. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.

5.2. Triển vọng phát triển công nghệ xử lý nước thải

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới, cải tiến quy trình xử lý nước thải để đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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. 49 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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.