Nghiên cứu xử lí nước thải bằng TiO2 - triển khai xử lí nước thải chợ, rỉ rác và chăn nuôi heo

Bài viết trình bày nội dung nghiên cứu khả năng xử lí các hợp chất hữu cơ khó hoặc không phân hủy sinh học (POPs-Persistent Organic Pollutants) dựa vào chỉ tiêu nhu cầu oxy hoá học (COD-Chemical Oxygen Demand) có trong các nguồn nước thải bằng hệ quang xúc tác TiO2.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xử lí nước thải bằng TiO2 - triển khai xử lí nước thải chợ, rỉ rác và chăn nuôi heo TAÏP CHÍ ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 10 - Thaùng 6/2012 NGHIÊN CỨU XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG TiO2 –TRIỂN KHAI XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHỢ, RỈ RÁC VÀ CHĂN NUÔI HEO (*) PHẠM NGUYỄN KIM TUYẾN (**) LÊ PHÚC NGUYÊN TÓM TẮT Bài báo trình bày nội dung nghiên cứu khả năng xử lí các hợp chất hữu cơ khó hoặc không phân huỷ sinh học (POPs-Persistent Organic Pollutants) dựa vào chỉ tiêu nhu cầu oxy hoá học (COD-Chemical Oxygen Demand) có trong các nguồn nước thải bằng hệ quang xúc tác TiO2. Các nghiên cứu được thực hiện trên hai nguồn nước thải là nguồn tự tổng hợp và nguồn thải thật cùng năm loại TiO2 có cấu trúc anatase với nguồn gốc xuất xứ khác nhau trong ba điều kiện chiếu xạ là UV, Vis và tối (không có chiếu xạ). Năm loại nước thải tổng hợp được pha chế từ năm hợp chất hoá học tương ứng là kali hydrophtalat, phenol, anilin, etanol và acid acetic. Ba đối tượng nước thải thật được chọn nghiên cứu là nước thải chợ đầu mối nông sản thực phẩm Thủ Đức, nước rỉ rác bãi rác Phước Hiệp – Củ Chi và nước thải chăn nuôi heo. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi nồng độ COD của các nguồn nước thải được giữ cố định ở 200 ppm (20010-4 %) thì thời gian tối ưu để phản ứng quang xúc tác xảy ra đến giai đoạn bão hoà là 3 giờ, hàm lượng xúc tác tối ưu là 2g TiO2/1lít dung dịch nghiên cứu, TiO2 của Merck cho hoạt tính tốt nhất và phản ứng quang hoá cho hiệu quả xử lí tốt nhất trong điều kiện có chiếu xạ UV. Hiệu quả xử lí trên nguồn nước thải thật cao hơn so với nguồn tổng hợp. Các hợp chất hữu cơ có vòng thơm được xử lí dễ dàng hơn so với các hợp chất không vòng. Các hợp chất acid hữu cơ được xử lí tốt hơn so với các hợp chất có tính bazơ. Từ khoá: Nước thải, hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy và hệ quang xúc tác TiO2. ABSTRACT The paper reports the research on using TiO2 photocatalytic system to treat persistent organic pollutants (POPs) based on chemical oxygen demand (COD) in waste water. The study was carried out on two kinds of wastewater sources, which were the synthetic organic compounds (potassium hydrogen phtalate, phenol, aniline, ethanol and acetic acid) and the actual wastewaters (market, rubbish and swine wastewaters) and five different types of TiO2 in three radioactive conditions (UV, Vis and dark). The results showed that TiO2 photocatalytic system was able to handle POPs in waste water (fixed COD concentration, 200 ppm). Among UV, Vis and dark systems, the activity of TiO2 catalyst in UV system was the best. The TiO2 catalyst concentration and reaction time met the optimum condition at 2 g/l and 3 hours, respectively. The TiO2 Merck catalyst had the highest activity among five different types of TiO2 catalyst. The aromatic organic compounds were treated more easily than the non ones. The organic acid compound treatment was better than the base substances. Keywords: Waste water, persistent organic pollutants (POPs) and TiO2 photocatalytic system. (*) TS, Trường Đại học Sài Gòn (**) TS, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển chế biến Dầu khí , Viện Dầu khí Việt Nam  LÊ PHÚC NGUYÊN – PHẠM NGUYỄN KIM TUYẾN 1. MỞ ĐẦU thế giới ngày nay trong quá trình xử lí Công nghiệp hoá, hiện đại hoá đã nước thải [1,5,6]. Trong giới hạn của bài báo góp phần nâng cao cuộc sống vật chất và này, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu khả tinh thần của con người nhưng đồng thời năng của hệ xúc tác quang TiO2 trong quá cũng tác động đến toàn bộ môi trường tự trình xử lí POPs dựa vào chỉ tiêu nhu cầu nhiên của hành tinh chúng ta . Tài nguyên oxy hoá học (COD) có trong ba loại nước nước đang bị tác động nặng nề do sự phát thải chưa được nghiên cứu xử lí trước đây triển kinh tế không bền vững. Chính vì thế, là nước thải chợ đầu mối nông sản thực vấn đề được đặt ra là cần có những công phẩm Thủ Đức, nước rỉ rác tại bãi rác nghệ hữu hiệu xử lí triệt để các chất ô Phước Hiệp – Củ Chi và nước thải chăn nhiễm trong nước thải, đặc biệt là các chất nuôi heo. Nghiên cứu triển khai xử lí các ô nhiễm hữu cơ bền POPs để có thể thu hồi nguồn nước thải tổng hợp tự pha chế từ lại nước sạch từ các nguồn thải khác nhau một số hợp chất hữu cơ đại diện về cấu nhằm đảm bảo đủ nguồn nước cung cấp trúc hoá học như hợp chất có tính acid, cho sinh hoạt và sản xuất. Các quá trình bazơ, có và không có vòng thơm để so oxy hoá nâng cao (AOPs – Advanced sánh với khả năng xử lí trên nguồn nước Oxidation Processes) là các quá trình phát thải tự nhiên. Ngoài ra, nghiên cứu cũng sinh các gốc tự do •OH kém bền và có thế khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu oxy hoá rất cao (2,8V) để xử lí POPs trong suất phản ứng quang hoá như thời gian tối nước ở nhiệt độ phòng. AOPs được xem là ưu, hàm lượng chất xúc tác, hoạt tính của những công nghệ nổi bật trong xử lí các chất xúc tác, bước sóng và cường độ bức chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải nhờ xạ đồng thời cũng lưu ý đến các yếu tố không gây ô nhiễm thứ cấp như các nhiệt độ, pH và tính chất hoá học của các phương pháp khác. Trong số các AOPs thì nguồn nước thải. quá trình xúc tác quang đang được ứng 2. THỰC NGHIỆM dụng rộng rãi trong xử lí môi trư ờng. Đặc 2.1. Nguồn nước thải điểm nổi bật của quá trình xúc tác quang là Nghiên cứu sử dụng hệ quang hoá xúc các chất hữu cơ có thể đạt đến mức vô cơ tác TiO2 để xử l ...