của nước thải trước và sau xử lý được phân tích tại Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Kết quả khảo sát tại một số hộ gia đình và cơ sở sản xuất dệt nhuộm tại 2 làng nghề Vạn Phúc và Dương Nội cho thấy, hầu hết các cơ sở này đều sản xuất các loại vải sợi tơ tằm, vải sợi bông, vải sợi tổng hợp với khả năng bắt màu tốt. Vì vậy các loại thuốc nhuộm thường dùng tại các cơ sở này chủ yếu là thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm hoạt tính. Hầu hết các loại thuốc nhuộm này đều chứa hợp chất azo, thuộc loại hợp chất bền, khó phân hủy và độc hại đối với sức khỏe con người và môi trường sinh thái [13]. Vì vậy điều kiện khoáng hóa tối ưu trong quá trình khảo sát đối với 3 loại hợp chất azo (metyl đỏ, công gô đỏ và metyl da cam) được áp dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế bằng phương pháp Fenton điện hóa.
3.9.1. Xử lý nước thải dệt nhuộm làng nghề ương Nội
Nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội được lấy từ nguồn xả thải vào hệ thống cống chung, nước có màu đen, mùi hắc, là hỗn hợp nước thải của các công đoạn xử lý nguyên liệu ban đầu chứa các hợp chất vô cơ, xút, axit, các chất tẩy trắng, một số loại dung môi, chất cầm màu; một số kim loại nặng; các chất ngấm và tẩy rửa không ion, nước thải công đoạn nhuộm và tẩy trắng bao gồm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như thuốc nhuộm, các chất tẩy trắng; chất nhũ hóa, tạo phức, chất làm mềm; các chất hồ vải…
Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội trước khi xử lý được biểu diễn trên bảng 3.5 cho thấy, các chỉ số COD và độ màu của nước thải trước khi xử lý rất cao, gấp trên 2 lần so với ngưỡng giới hạn của tiêu chuẩn nước thải loại C (mức độ ô nhiễm cao nhất), theo luật bảo vệ môi trường của Việt Nam, bắt buộc phải xử lý trước khi thải ra môi trường.
Trước khi xử lý, các mẫu nước thải được pha loãng với nước theo tỷ lệ 1:1, sau đó pha 1 lít dung dịch nước thải có Na2SO4 0,05 M, thêm H2SO4 sao
cho pH đạt 3. Lấy 100 ml dung dịch nước thải sau khi pha, thêm 0,0278 g FeSO4 để đảm bảo nồng độ Fe2+ đạt 1 mM, thử nghiệm xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hóa với mật độ dòng áp đặt 1 mA/cm2, trên catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, tốc độ sục khí oxy 1 lít/phút trong thời gian 10 giờ.
Hiệu quả xử lý được xác định bằng phương pháp phân tích chỉ số COD, đo độ màu kết hợp quan sát sự thay đổi màu sắc của nước thải theo thời gian.
Bảng 3.5. Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội trước và sau 10 giờ xử lý
Các thông số ph n tích | Kết quả ph n tích | QCVN 24:2012/BTNMT cột B | ||
Trước xử lý đã pha loãng theo tỷ lệ 1:1 | Sau xử lý 10 giờ | |||
1 | COD (mg/l) | 450 | 70 | 150 |
2 | Độ màu (Co-Pt) | 1360 | 85 | 150 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Ảnh Hưởng Của Mật Độ Dòng Áp Đặt Đến Sự Biến Thiên Hiệu Suất Suy Giảm Cod Và Hiệu Suất Dòng Khoáng Hóa Metyl Đỏ Theo Điện Lượng Q -
Ảnh Hưởng Của Vật Liệu Catôt Đến Sự Biến Thiên Hiệu Suất Suy Giảm Cod Và Hiệu Suất Dòng Theo Thời Gian Khoáng Hóa Công Gô Đỏ 0,25 Mm -
Phổ Uv-Vis Của Metyl Da Cam Theo Thời Gian Khoáng Hóa Bằng Hiệu Ứng Fenton Điện Hóa Tại Mật Độ Dòng 1 Ma/cm 2 -
Nghiên cứu đặc điểm của quá trình khoáng hóa một số hợp chất hữu cơ họ AZO trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp Fenton điện hóa - 17 -
Nghiên cứu đặc điểm của quá trình khoáng hóa một số hợp chất hữu cơ họ AZO trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp Fenton điện hóa - 18 -
Nghiên cứu đặc điểm của quá trình khoáng hóa một số hợp chất hữu cơ họ AZO trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp Fenton điện hóa - 19
Xem toàn bộ 165 trang tài liệu này.
Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch nước thải theo thời gian (hình 3.49) cho thấy, màu sắc của nước thải nhạt dần và gần như mất màu hoàn toàn sau 10 giờ xử lý, điều này có thể khẳng định, hiệu ứng Fenton điện hóa cho phép xử lý các hợp chất màu gây ô nhiễm.
Sau 1 giờ xử lý | Sau 5 giờ xử lý | Sau 10 giờ xử lý |
Hình 3.49. Sự thay đổi màu sắc của nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội theo thời gian xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hóa
Sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD (%COD) và hiệu suất dòng theo thời gian xử lý nước thải dệt nhuộm Dương Nội được phân tích sau 3 lần xử lý trong cùng điều kiện. Kết quả được biểu diễn trên hình 3.50. Hiệu suất suy giảm COD trung bình đạt 84 % sau 10 giờ xử lý. Tại những thời điểm đầu tiên, khi nồng độ các chất ô nhiễm lớn, tương ứng với chỉ số COD cao, quá trình xử lý bằng Fenton điện hóa diễn ra rất nhanh, tương ứng với COD giảm mạnh. Khi hàm lượng các chất gây ô nhiễm còn lại thấp, tương ứng với chỉ số COD nhỏ hơn, tốc độ khoáng hóa giảm đáng kể và khi COD đạt đến giá trị khoảng 70 mg/l, chỉ số COD gần như không thay đổi theo thời gian xử lý.
Bên cạnh đó, hiệu suất dòng điện trong quá trình xử lý nước thải bằng hiệu ứng Fenton điện hóa sau cả 3 lần xử lý đều rất cao, đặc biệt tại thời điểm đầu xử lý, hiệu suất dòng có thể đạt đến trên 300 %. Hiệu suất dòng thu được lớn hơn 100 % được giải thích là trong quá trình xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hoá, cùng một lúc có thể có nhiều quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ diễn ra đồng thời như: quá trình oxy hóa trực tiếp các hợp chất hữu cơ trên anôt; quá trình oxy hóa gián tiếp các hợp chất hữu cơ nhờ gốc hydroxyl (OH) có thể sinh ra trực tiếp trên điện cực anôt hoặc sinh ra gián tiếp nhờ hiệu ứng Fenton trên điện cực catôt và sau phản ứng oxy hóa nhờ gốc OH, phản ứng có thể tiếp tục sinh ra các gốc tự do khác Rcó khả năng oxy hóa tiếp tục theo cơ chế phản ứng dây chuyền. Tuy nhiên, khi thời gian xử lý tăng, hiệu suất dòng giảm xuống do nồng độ chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải đã bị suy giảm đáng kể.
Từ các kết quả thu được chứng tỏ các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước thải đã bị khoáng hóa, nước thải sau 10 giờ xử lý có chỉ số COD chỉ còn 70 mg/l, đạt tiêu chuẩn nước thải loại B có thể thải ra môi trường với các mục đích tưới tiêu, trồng trọt...
100 350
80 280
%COD
H%
60 210
40 140
20 70
0 0
0 2 4 6 8 10
Thêi gian (giê)
Hình 3.50. Sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng theo thời gian xử lý nước thải làng nghề Dương Nội
3.9.2. Xử lý nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc
Nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc được lấy ngay sau công đoạn nhuộm màu vải, có nồng độ các chất màu rất cao thể hiện qua chỉ số COD và độ màu trong bảng 3.6, nước thải có màu đen sẫm với mùi rất khó chịu.
Bảng 3.6. Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm sau công đoạn nhuộm màu tại làng nghề Vạn Phúc trước và sau 14 giờ xử lý.
Các thông số ph n tích | Kết quả ph n tích | QCVN 24:2012/BTNMT cột B | ||
Trước xử lý đã pha loãng theo tỷ lệ 1:1 | Sau xử lý 14 giờ | |||
1 | COD (mg/l) | 1000 | 80 | 150 |
2 | Độ màu (Co-Pt) | 1750 | 95 | 150 |
Để giảm thời gian xử lý, tương tự như nước thải Dương Nội, nước thải Vạn Phúc được pha loãng 2 lần sau đó bổ sung Na2SO4 và FeSO4 đảm bảo nồng độ Na2SO4 0,05 M, FeSO4 1 mM, điều chỉnh pH = 3 và tiến hành xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hoá với thể tích dung dịch ban đầu 100 ml, tại mật độ dòng áp đặt 1 mA/cm2, tốc độ sục khí oxy 1 lít/phút, sử dụng điện cực catôt C/Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy.
Sự thay đổi màu sắc của dung dịch nước thải theo thời gian xử lý được mô tả trên hình 3.51. Màu sắc của dung dịch nước thải thay đổi rõ rệt từ đen sẫm, xanh sẫm, hồng nhạt và sau 14 giờ xử lý, dung dịch nước thải mất màu gần như hoàn toàn, chứng tỏ các hợp chất tạo màu họ azo trong dung dịch nước thải đã bị chuyển hóa thành các hợp chất trung gian hoặc thành CO2, H2O và các chất khoáng.
Sau 1 giờ xử lý | Sau 2 giờ xử lý | Sau 6 giờ xử lý |
Hình 3.51. Sự thay đổi màu sắc của nước thải làng nghề Vạn Phúc theo thời gian xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hóa
Theo dõi sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng theo thời gian đối với cả 3 lần xử lý nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc trong cùng điều kiện được (hình 3.52) cho thấy, chỉ số COD của nước thải trong cả 3 lần xử lý đều giảm nhanh từ 1000 mg/l xuống còn khoảng 80 mg/l và sau đó gần như ít thay đổi theo thời gian xử lý, tương ứng với hiệu suất suy giảm COD đạt trung bình 92 % sau 14 giờ xử lý.
Bên cạnh đó, hiệu suất dòng tại những thời điểm đầu tiên của quá trình xử lý cũng rất cao (trên 500 % sau 4 giờ xử lý) sau đó giảm dần theo thời gian xử lý. Hiệu suất dòng thu được lớn hơn 100 % được giải thích là trong quá trình xử lý bằng hiệu ứng Fenton điện hoá, cùng một lúc có thể có nhiều quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ diễn ra đồng thời như: quá trình oxy hóa trực tiếp trên anôt; quá trình oxy hóa gián tiếp nhờ gốc hydroxyl (OH) sinh ra trực tiếp trên điện cực anôt hoặc gián tiếp trên điện cực catôt nhờ hiệu ứng Fenton... Theo thời gian, hiệu suất dòng giảm xuống do nồng độ chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải đã bị suy giảm đáng kể.
Các kết quả thu được trong quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc có cùng xu hướng và hoàn toàn phù hợp với kết quả phân tích COD đối với nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội.
100 600
80
550
%COD
60H%
500
40
450
20
0 400
0 3 6 9 12 15
Thêi gian (giê)
Hình 3.52. Sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng theo thời gian xử lý nước thải làng nghề Vạn Phúc
3.9.3. Kết luận về quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm:
+ Nước thải làng nghề Dương Nội: Hiệu suất suy giảm COD đạt 84 %, độ màu suy giảm từ 1360 xuống 85 Pt-Co sau 10 giờ xử lý.
+ Nước thải Vạn Phúc: Hiệu suất suy giảm COD đạt 92 %, độ màu suy giảm từ 1750 xuống 95 Pt-Co 14 giờ xử lý.
+ Cả 2 loại nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội và Vạn Phúc sau xử lý đều có chỉ số COD và độ màu đạt tiêu chuẩn nước thải loại B theo QCVN13:2008/BTNMT [41].
sau:
KẾT LUẬN CHUNG
Trên cơ sở các kết quả đạt được, có thể rút ra một số kết luận chính như
1. Đã tổng hợp thành công oxit phức hợp Cu1,5Mn1,5O4 bằng phương pháp đồng kết tủa với kích thước hạt nhỏ mịn, khá đồng đều và có cấu trúc spinel.
2. Đã tổng hợp thành công màng Ppy và Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy trên nền cacbon bằng phương pháp dòng tĩnh tại mật độ dòng điện i = 2 mA/cm2. Vật liệu catôt Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy có độ ổn định cao và có khả năng xúc tác điện hoá tốt nhất cho quá trình khử oxy tạo H2O2 tại pH3, tốt hơn so với điện
cực C và C/Ppy.
3. Các hợp chất màu azo như metyl đỏ, metyl da cam, công gô đỏ có thể bị oxy hóa hoàn toàn bằng hiệu ứng Fenton điện hóa sử dụng điện cực cacbon có phủ màng Ppy(Cu1,5Mn1,5O4)/Ppy, ở mật độ dòng áp đặt 1 mA/cm2, trong dung dịch pH3, có ion sắt(II) nồng độ 1 mM, sục khí oxy tốc độ 1 lít/phút.
Bằng phương pháp phổ UV-Vis, đã xác định được hiệu suất phân hủy metyl đỏ 0,35 mM, công gô đỏ 0,25 mM và metyl da cam 1,0 mM đạt các giá trị tương ứng: 88 %, 75 % và 72 % sau 5 giờ xử lý.
Bằng phương pháp xác định COD cho kết quả phù hợp với kết quả phân tích phổ UV-Vis. Hiệu suất suy giảm COD đối với metyl đỏ 0,35 mM, công gô đỏ 0,25 mM và metyl da cam 1,0 mM sau 20 giờ xử lý đạt các giá trị tương ứng: 76 %; 91 % và 74 %.
Các kết quả phân tích UV-Vis và COD cho phép khẳng định các hợp chất tạo màu họ azo có thể bị khoáng hóa hoàn toàn bằng phương pháp điện hóa, đặc biệt là hiệu ứng Fenton điện hóa.
4. Động học của quá trình khoáng hóa các hợp chất azo được xác định trên cơ sở các kết quả thực nghiệm tuân theo phương trình động học giả bậc nhất phù hợp với các công bố 37, 83, 120, 121.