HỆ XÚC TÁC FENTON DỊ THỂ XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Trong quá trình nhuộm thì có đến 12-15% tổng lượng thuốc nhuộm không phản ứng gắn màu, thất thoát theo nước thải sau nhuộm. Và phương pháp để xử lý nguồn nước ô nhiễm này là sử dụng quá trình oxi hóa nâng cao (Advanced oxidation processes : AOPs) nhằm oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ của thuốc nhuộm thành CO2 và H2O. Trong các phương pháp oxi hóa bậc cao thì chu trình Fenton sử dụng xúc tác dị thể cho thấy những ưu thế vượt trội so với các phương pháp khác. Bài viết...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HỆ XÚC TÁC FENTON DỊ THỂ XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘMHỆ XÚC TÁC FENTON DỊ THỂ XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘMTrong quá trình nhuộm thì có đến 12-15% tổng lượng thuốcnhuộm không phản ứng gắn màu, thất thoát theo nước thảisau nhuộm. Và phương pháp để xử lý nguồn nước ô nhiễmnày là sử dụng quá trình oxi hóa nâng cao (Advancedoxidation processes : AOPs) nhằm oxy hóa hoàn toàn cáchợp chất hữu cơ của thuốc nhuộm thành CO2 và H2O. Trongcác phương pháp oxi hóa bậc cao thì chu trình Fenton sửdụng xúc tác dị thể cho thấy những ưu thế vượt trội so vớicác phương pháp khác. Bài viết này sẽ giới thiệu những đặcđiểm quan trọng và cơ bản nhất của hệ Fenton dị thể.Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do thuốc nhuộmTrong thời đại công nghiệp cùng với sự phát triển kinh tế kéotheo sự ảnh hưởng tới môi trường và hiện nay vấn đề ô nhiễmnguồn nước cũng là một mối quan tâm lớn của xã hội. Nó baogồm việc xử lí nước thải không đúng quy định, mưa acid từ nitooxit do quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, các chất thảicông nghiệp… Các nguồn ô nhiễm nước khác nhau có chứanhững hỗn hợp độc hại từ các chất ô nhiễm hữa cơ vô cơ, thêmvào đó là các kim loại nặng có tác động xấu đến môi trường, đờisống thủy sinh và con người (theo điều tra có khoảng 25% dânsố thế giới bị mắc một số bệnh có liên quan đến vấn đề ô nhiễmnguồn nước).Một số chất ô nhiễm hữu cơ có nguồn gốc từ thuốc nhuộm tổnghợp (trong một số ngành công nghiệp dệt may, da, sơn, in ấn…).thuốc nhuộm tổng hợp dựa trên benzindine, 3, 3’-dimethoxybenzidine và 3, 3’-dimethylbenzidine đã được phânloại là chất gây ung thư, vì thế nó đang là một vấn đề nhức nhốicho xã hội và đòi hỏi phải có một phương pháp hiệu quả để loạibỏ những độc tính đó.Các phương pháp xử lý nước thải nhuộmHiện nay, để xử lý nguồn nước thải từ các quá trình dệt nhuộm,người ta thường sử dụng các quá trình oxy hóa nâng cao(Advanced oxidation processes : AOPs). Các quá trình này dựatrên cơ sở oxy hóa các hợp chất hữu cơ (thuốc nhuộm) thànhCO2 và H2O với tác nhân oxy hóa là các gốc tự do hoạt độnghydroxyl °OH được tạo ra ngay trong quá trình hoạt động từ cáctác nhân ban đầu an toàn, ít độc tính chứ không phải là quá trìnhsử dụng trực tiếp các chất oxi hóa mạnh như Cl2, O3… Bảng 1cho chúng ta thấy thế oxy hóa của gốc hydroxyl so với các tácnhân oxy hóa thông thường khác.Bảng 1: Số oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa thường gặpTa thấy gốc hydroxyl là tác nhân oxy hoá mạnh nhất có thếoxy hoá là 2.8V, cao gấp 1.52 lần ozone, gấp 2.05 lần clo.Vớithế oxy hóa rất cao, gốc hydroxyl có khả năng oxy hóa mọihợp chất hữu cơ, dù là loại khó phân huỷ nhất, thành nhữnghợp chất vô cơ không độc hại như CO2, H2O, axít vô cơ…Trong các quá trình oxi hóa bậc cao thì quá trình Fenton vàFenton có sự bổ trợ của ánh sáng (photo-Fenton) được sửdụng rất rộng rãi và có hiệu suất xử lý thuốc nhuộm rất cao.Quá trình Fenton được phát triển đầu tiên bởi Fenton vàonăm 1894. Quá trình này được sử dụng để oxy hóa các hợpchất hữu cơ trong nước với các tác chất là H2O2và FeSO4.Mãi sau đó 14 năm thì cơ chế phản ứng mới được đề nghịbởi Haber-weiss(1934). Và kết quả quan trọng nhất của cơchế đề nghị này chính là sự hình thành gốc hydroxyl °OHnhư hợp chất trung gian.Ngoài ra, người ta cũng nhận thấy khả năng oxi hóa của quátrình Fenton có thể được tăng mạnh khi có sự chiếu sángbằng tia UV hay thậm chí ánh sáng khả kiến. Khi có mặt củabức xạ thì gốc °OH có thể được hình thành theo các phảnứng dưới đâyCác quá trình fenton hay photo fenton đều phụ thuộc vàonồng độ H2O2, nồng độ muối Fe và pH.Trong quá trình tiến hành phản ứng, xúc tác Fenton có thểlà đồng thể hay dị thể. Ở hình 1 sẽ trình bày một số đặc điểmquan trọng của hệ xúc tác đồng thể và dị thể