MỞ ĐẦU Việc xử lý phẩm màu nhuộm là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực bảo vệ môi trường và công nghệ xử lý nước thải. Trong số các loại phẩm màu nhuộm, MB (Methylen Blue-MB) là một chất gây ô nhiễm nặng do tính chất không thể phân hủy tự nhiên của nó. Việc xử lý hiệu quả MB và các chất màu nhuộm khác là cần thiết để ngăn chặn ô nhiễm nước và bảo vệ sức khỏe con người. Có nhiều phương pháp đã được phát triển để xử lý phẩm màu nhuộm, trong đó phương pháp Fenton dị thể đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả.
Phương pháp này sử dụng chất xúc tác Fenton (gồm ion Fe2+ và hydrogen peroxide) để tạo ra các radical tự do hydroxyl (OH*) có khả năng oxy hóa mạnh. Các radical OH* này có thể tấn công và phân hủy các chất màu nhuộm, gây ra quá trình oxy hóa và phân hủy chúng thành các sản phẩm không độc hơn. Để tăng khả năng xúc tác của Fenton, một số nghiên cứu đã sử dụng chất xúc tác oxit kim loại trên nền polymer. Cấu trúc của oxit kim loại tạo ra diện tích bề mặt lớn và khả năng tương tác tốt với chất màu nhuộm.
Việc gắn kết chất xúc tác này lên nền polymer giúp duy trì sự ổn định và tăng khả năng tái sử dụng của chúng. Phương pháp Fenton dị thể với xúc tác oxit kim loại trên nền polymer mang lại nhiều ưu điểm quan trọng trong việc xử lý phẩm màu nhuộm. Đầu tiên, nó có hiệu suất cao trong việc phân hủy các chất màu nhuộm, giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải và ngăn chặn nguồn ô nhiễm thứ cấp do oxit kim loại gây ra trong quá trình xử lý nước thải. Thứ hai, sự kết hợp giữa chất xúc tác và nền polymer tạo ra một hệ thống ổn định và dễ dàng tái sử dụng.
Ngoài ra, phương pháp này còn đáng chú ý vì sử dụng chất xúc tác có giá trị thấp hơn so với các chất xúc tác truyền thống, giúp giảm chi phí trong quá trình xử lý. Tóm lại, việc xử lý phẩm màu nhuộm, đặc biệt là phẩm màu MB, là rất quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Phương pháp Fenton dị thể với chất xúc tác 1 oxit kim loại trên nền polymer đã được chứng minh là một giải pháp hiệu quả trong việc xử lý phẩm màu nhuộm, mang lại hiệu suất cao, sự ổn định và giảm chi phí. Đó là lí do em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu quá trình xử lý xanh methylen bằng phương pháp oxy hóa bậc cao với sự có mặt của chất xúc tác dị thể oxit kim loại chuyển tiếp trên nền polymer” để thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Mục tiêu của đề tài: Sử dụng các chất xúc tác oxit kim loại trên nền polymer làm vật liệu để xử lý PMN. Đánh giá tiềm năng của các chất xúc tác này để xử lý PMN, cụ thể là MB. Nội dung nghiên cứu: Khảo sát khả năng oxy hóa MB bằng H2O2 khi có mặt của vật liệu xúc tác oxit trên nền polymer. Đánh giá tốc độ phản ứng oxy hóa MB khi có mặt của vật liệu xúc tác dị thể so với trường hợp không có chất xúc tác.
Lựa chọn chất xúc tác phù hợp để thúc đẩy quá trình oxy hóa xử lý MB bởi H2O2. Khảo sát các thông số như pH, nhiệt độ, nồng độ H2O2, nồng độ MB đến quá trình oxy hóa trên. Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu ở đề tài này là PMN MB, khảo sát khả năng oxy hóa của chất xúc tác CuO 20%, MnO2, Fe2O3. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài: đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhằm mang lại giải pháp cho các ngành công nghiệp dệt nhuộm trong việc xử lý nước thải có chứa MB.
Việc sử dụng các chất xúc tác oxit kim loại trên nền polymer chúng có độ bền cao và không tan trong nước hơn thế nữa các những hợp chất của kim loại chuyển tiếp sẽ không mất đi trong quá trình xúc tác, từ đó sẽ không tạo ra nguồn ô nhiễm thứ cấp sau quá trình xử lý, điều này sẽ giúp tiết kiệm chi phí hơn. Giới thiệu về phẩm màu nhuộm Methylene blue(MB) Tổng quan về phẩm màu nhuộm Ngành công nghiệp dệt may ảnh hưởng tích cực đến sự phát triển kinh tế trên toàn thế giới. Trung Quốc là nhà xuất khẩu quan trọng nhất của tất cả các loại hàng dệt may, tiếp theo là Liên minh Châu Âu, Ấn Độ và sau đó là Hoa Kỳ. Tuy nhiên, một trong những vấn đề liên quan đến các nhà máy dệt là nước thải không thể chấp nhận được, đặc biệt là thuốc nhuộm, rất khó phân hủy.
Việc phân loại các ngành dệt may phụ thuộc vào loại vải mà họ sản xuất, bao gồm cả nguyên liệu xenlulo thu được từ thực vật (ví dụ bông, tơ nhân tạo và vải lanh), vải protein, từ động vật (ví dụ len, lụa và mohair) và vải tổng hợp được sản xuất nhân tạo (ví dụ như nylon, polyester và acrylic) [1]. Sự hiện diện của thuốc nhuộm trong nước thải công nghiệp là một vấn đề đối với các ngành công nghiệp khác nhau như dệt may, thuộc da, nhựa và in ấn. Khoảng 2% thuốc nhuộm được sử dụng trong công nghiệp đang được giải phóng một cách không đáng kể vào nước thải. Một lượng nhỏ thuốc nhuộm (thậm chí chỉ 1 ppm đối với một số thuốc nhuộm) rất dễ thấy và ảnh hưởng đến nhận thức của công chúng về chất lượng nước.
MB có thể gây độc cho con người do gây kích ứng da và mắt, lú lẫn và khó thở. Ngoài ra, thuốc nhuộm và các chất chuyển hóa của chúng có thể độc hại và gây ung thư, do đó có thể gây hại cho con người, môi trường và đời sống thủy sinh. Do đó, điều cần thiết là thuốc nhuộm được loại bỏ khỏi nước thải đến nồng độ chấp nhận được để đáp ứng các hạn chế nghiêm ngặt về hàm lượng hữu cơ của nước thải công nghiệp. Tuy nhiên, việc xử lý thuốc nhuộm trong nước thải có thể gặp khó khăn vì chúng có khả năng chống lại quá trình phân hủy hiếu khí và ổn định với các tác nhân oxy hóa cũng như nhiệt và ánh sáng.
Do đó, để loại bỏ thuốc nhuộm khỏi nước thải công nghiệp, cần có một phương pháp hiệu quả, thân thiện với môi trường và không tốn kém. Cấu trúc của MB MB là một trong những thuốc nhuộm phổ biến được sử dụng rộng rãi làm màu tác nhân và chất khử trùng trong thuốc nhuộm, cao su, dược phẩm, thuốc trừ sâu và vecni. MB 3 là thuốc nhuộm bazơ dị vòng thơm có khối lượng phân tử là 319,85 g mol −1, là thuốc nhuộm cation và thiazine chính nổi tiếng với công thức phân tử C 16 H 18 N 3 ClS. Nó rất dễ hòa tan trong nước, và do đó tạo thành một dung dịch ổn định với nước ở nhiệt độ phòng.
MB thuộc nhóm thuốc nhuộm polymethine với đơn vị amino autochrom và là một hợp chất tích điện dương [2]. Cấu trúc phân tử của MB [2] b. Tính chất của MB Họ màu thiazine bao gồm hóa chất thơm dị vòng MB. MB là chất rắn, không mùi, dạng bột màu xanh đậm ở nhiệt độ phòng và tạo ra dung dịch màu xanh lam khi hòa tan trong nước, màu xanh đậm khi bị oxy hóa.
Nó thường được sử dụng trong nhiều phản ứng quang hóa, cho các ứng dụng y học do tác dụng kháng nấm của nó do các tính năng đặc biệt nhạy cảm và không phổ biến của nó [2]. Trong các nghiên cứu về phân hủy quang và hấp phụ, việc phân tích MB bằng tia cực tím là rất quan trọng, vì hầu như tất cả các tính toán đều được đo từ quang phổ UV-Visible của nó. Công thức hóa học của MB [5] 4 c. Công dụng và ứng dụng của MB MB là một phân tử hấp dẫn với nhiều đặc tính hữu ích cho các ứng dụng y sinh và được sử dụng như một tác nhân trị liệu hiệu quả để điều trị bệnh thiếu máu, sốt rét và thực quản Barrett.
MB chủ yếu được sử dụng trong y học cho người và thú y cho một số quy trình chẩn đoán và điều trị [2]. Thuốc nhuộm MB có nhiều ứng dụng tiềm năng trong ngành dệt, dược phẩm, giấy, nhuộm, in, sơn, y học và thực phẩm. Nó là thuốc nhuộm phổ biến nhất trong ngành dệt may và được coi là một trong những chất tạo màu quần áo phổ biến nhất [2]. MB được sử dụng để ước tính độ trương nở của đá, được sử dụng như một phép thử nhanh để đánh giá chất lượng của cát đúc trong các xưởng đúc.
Nó cũng được sử dụng làm vật liệu tiềm năng trong pin mặt trời nhạy cảm với thuốc nhuộm, tụ điện, cảm biến, pin nhiên liệu vi sinh vật [2]. Mặc dù MB rất có ích cho y học và có nhiều tiềm năng trong ngành dệt tuy nhiên khi PMN MB khi thải ra môi trường với một lượng lớn sẽ gây ô nhiễm môi trường nước và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người và sinh vật. Độc tính của MB Thuốc nhuộm MB có hại cho sức khỏe con người trên một nồng độ nhất định do độc tính đáng kể của nó. MB độc hại, gây ung thư, không phân hủy sinh học và có thể gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và tác động hủy hoại môi trường.
Đây là một loại thuốc nhuộm công nghiệp phổ biến gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như tăng nhịp tim, nôn mửa, tiêu chảy và vàng da ở liều lượng lớn hơn. Do đó, điều quan trọng là phải loại bỏ chất gây ô nhiễm này khỏi nước thải [2]. Tình hình ô nhiễm phẩm màu nhuộm ở Việt Nam và thế giới 1. Đặc tính của nước thải phẩm màu nhuộm Nước thải từ các nhà máy dệt là hỗn hợp thuốc nhuộm, kim loại và các chất ô nhiễm khác.
Các chất màu có thể được chia thành thuốc nhuộm tự nhiên và tổng hợp. Thuốc nhuộm tổng hợp được sản xuất dễ dàng, có nhiều màu sắc khác nhau và được đặc trưng bởi độ bền, khiến chúng được sử dụng rộng rãi hơn so với thuốc nhuộm tự nhiên. Thuốc nhuộm tổng hợp được phân loại thành các nhóm khác nhau theo cấu trúc hóa học của chúng 5 (ví dụ: azo, anthraquinone, lưu huỳnh, phthalocyanine và triarylmethane) và theo phương thức ứng dụng của chúng (ví dụ: phản ứng, trực tiếp, phân tán, bazơ và nhuộm hoàn nguyên) [1]. Nước thải nhuộm có màu sắc, độ pH cao, chất rắn lơ lửng (SS), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), kim loại, nhiệt độ và muối.