Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano titandioxit pha tạp

Luận án tập trung vào việc nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 có pha tạp đồng (Cu), crôm (Cr) và nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý một số loại thuốc nhuộm (metyl da cam, metylen xanh) và nước thải dệt nhuộm của công ty cổ phần Dệt kim Hà Nội trên xúc tác quang hóa nano TiO2 đã chế tạo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano titandioxit pha tạp 1 MỞ ĐẦU1. Đặt vấn đềNước thải dệt nhuộm, đặc biệt nước thải từ một số công đoạn nhưnhuộm, nấu, có độ ô nhiễm rất cao (chỉ số COD và độ màu cao gấphàng chục lần so với tiêu chuẩn thải cho phép), chứa nhiều hợp chấthữu cơ mang màu, có cấu trúc bền, khó phân hủy sinh học và có độctính cao đối với người và động, thực vật. Vì vậy, ô nhiễm nước thảitrong ngành công nghiệp dệt nhuộm là một vấn đề cần quan tâm giảiquyết, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và cải thiện môi trường sinhthái.Quang xúc tác TiO2 là công nghệ xử lý nước thải nổi bật do có ưuđiểm chủ yếu là không giới hạn về chuyển khối, vận hành ở nhiệt độthường., xúc tác có giá thành không cao, sẵn có ở dạng thương mạivà không độc. Để tăng cường hiệu quả quang xúc tác, cần phải mởrộng khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 từ vùng UV sang vùngnhìn thấy và cải thiện sự phân tách điện tích của chất xúc tác này.Một trong các kỹ thuật biến tính TiO2 nhằm mở rộng khả năng hoạtđộng quang của TiO2 trong vùng khả kiến, làm giảm quá trình tái kếthợp của lỗ trống và điện tử là pha tạp các kim loại (như Cu, Co, Fe,Ni , Cr, Mn, Mo, V, Ag, Au...) vào trong cấu trúc mạng tinh thểTiO2. Bên cạnh đó, để có thể thực hiện thành công việc thương mạihóa công nghệ quang xúc tác trong lĩnh vực xử lý môi trường nóichung và xử lý nước thải dệt nhuộm nói riêng, các nhược điểm trêncần phải được khắc phục. Việc cố định bột xúc tác TiO2 lên chất nềnrắn làm cho hệ thiết bị phản ứng trở nên linh hoạt hơn, tăng khả năngsử dụng xúc tác, bỏ qua quá trình phân tách lỏng-rắn, làm giảm chiphí đầu tư hệ thống xử lý.Một điều đáng chú ý là phần lớn các nghiên cứu thực hiện với nước 2thải mô phỏng theo nước thải dệt nhuộm hay dung dịch thuốc nhuộmđặc trưng nào đó và chỉ có rất ít các báo cáo nghiên cứu phân hủynước thải dệt nhuộm thực bằng quang xúc tác.Từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lýnước thải dệt nhuộm bằng vật liệu nano titandioxit pha tạp” đượclựa chọn.2. Mục tiêu nghiên cứu- Chế tạo vật liệu nano TiO2 có pha tạp đồng (Cu), crôm (Cr).- Đánh giá vai trò của các chất pha tạp (Cu, Cr) trong việc cải thiệnhoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano TiO2.- Cố định vật liệu nano TiO2 đã chế tạo trên các hệ nền khác nhau(thủy tinh, than hoạt tính, polyuretan).- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm thực bằng vật liệu đãchế tạo ở quy mô phòng thí nghiệm.3. Đối tượng nghiên cứu của luận ánLuận án tập trung vào việc nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 cópha tạp đồng (Cu), crôm (Cr) và nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lýmột số loại thuốc nhuộm (metyl da cam, metylen xanh) và nước thảidệt nhuộm của công ty cổ phần Dệt kim Hà Nội trên xúc tác quanghóa nano TiO2 đã chế tạo.4. Đóng góp mới của luận án- Đã chế tạo vật liệu polyuretan có phủ TiO2 pha tạp đồng thời crôm,nitơ ở nhiệt độ thấp (100oC) và đánh giá hoạt tính quang xúc tác củavật liệu chế tạo trong phản ứng phân hủy MO, MB dưới bức xạ tửngoại và bức xạ nhìn thấy.- Lựa chọn và thực hiện phủ TiO2 pha tạp đồng, TiO2 pha tạp crôm,nitơ lên các dạng vật liệu nền linh động (than, polyuretan), từ đó tạocơ sở đưa ra các cấu hình thiết bị phản ứng quang xúc tác khác nhau. 3- Đã đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng đồng pha tạp tới hiệu quảxử lý metyl da cam và metylen xanh trong các môi trường dung dịchkhác nhau (axit, trung tính, kiềm). Kết quả là tiền đề quan trọng đểứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu quang xúc tácTiO2 do sự khác nhau về bản chất thuốc nhuộm trong các dòng thảinhuộm khác nhau.- Đã xác định được hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm thực của vậtliệu TiO2 pha tạp Cr, N dạng huyền phù và dạng lớp phủ trên thanhoạt tính.- Đã khẳng định khoảng nhiệt độ làm việc tốt nhất của xúc tác đã chếtạo là ở nhiệt độ cao (60oC), điều này thích hợp để xử lý trực tiếpnước thải dệt nhuộm ngay sau công đoạn nhuộm.5. Bố cục của luận ánLuận án bao gồm 3 chương, 133 trang, 59 hình, 17 bảng. Chương 1. TỔNG QUANNội dung của phần tổng quan tập trung vào các nguồn phát sinhnước thải, đặc tính ô nhiễm và các phương pháp xử lý nước thải dệtnhuộm công nghiệp. Các phương pháp xử lý các chất hữu cơ mangmàu, nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp quang hóa sử dụngnano titandioxit đã biến tính bằng cách pha tạp các ion kim loạiđồng, crom và ion phi kim nitơ; phân tích vai trò của các chất mangxúc tác quang hóa TiO2 cũng được trình bày trong luận án.Từ kết quả nghiên cứu tổng quan đi đến kết luận sau:- TiO2 là xúc tác có hoạt tính cao trong phân hủy các chất hữu cơ đặcbiệt là các chất màu. Tuy nhiên để có thể ứng dụng vật liệu quangxúc tác này trong xử lý môi trường đặc biệt là xử lý nước thải thì cácnhược điểm của TiO2 như độ rộng vùng cấm lớ ...