Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ làm vật liệu xúc tác xử lý nước thải bằng phương pháp oxy hóa ướt

MỞ ĐẦU


Hiện nay, nhiều ngành công nghiệp như hóa chất, dược phẩm, thực phẩm, giấy và dệt nhuộm sản sinh ra một lượng lớn nước thải chứa các chất hữu cơ độc hại, hàm lượng ô nhiễm cao không thể xử lý bằng các phương pháp truyền thống.
Trong hai thập kỷ trở lại đây, các nhà khoa học trên thế giới đã và đang thu được nhiều kết quả khả quan trong việc làm giảm lượng chất ô nhiễm từ dòng nước thải công nghiệp bằng các phương pháp hiện đại. Một trong những phương pháp trên là phương pháp oxy hóa ướt (WAO). Phương pháp oxy hóa ướt được xem là một kỹ thuật rất quan trọng trong việc xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải chứa những chất hữu cơ độc vớiø hàm lượng COD cao nằm trong khoảng từ 10-100g/l.
Quá trình oxy hóa ướt được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao vì thế việc sử dụng những xúc tác thích hợp sẽ làm giảm những điều kiện nghiêm ngặt đó. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy xúc tác kim loại quý có hiệu quả cho quá trình oxy hóa ướt, tuy nhiên chúng khá đắt tiền nên không có lợi về kinh tế. Ngày nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu tìm những chất xúc tác rẻ tiền nhưng cho hiệu quả cao.
Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng bã thải bùn đỏ - một chất thải cơng nghiệp sản xuất nhơm - làm chất mang oxit kim loại, xúc tác cho phản ứng oxy hóa ướt. Hoạt tính của xúc tác được thử nghiệm trên thuốc nhuộm Remazol orange 16 và trên đối tượng thực tế là nước thải từ phân xưởng sản xuất cồn của nhà máy đường Hiệp Hòa.


MỤC LỤC


TRANG PHỤ LỤC BÌA
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
TÓM TẮT v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC CÁC BẢNG viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ x
MỞ ĐẦU xii
Chương 1 : TỔNG QUAN . 1
1.1 TỔNG QUAN VỀ BÙN ĐỎ . 1
1.1.1 Tính chất hóa lý của bùn đỏ . 1
1.1.2 Ứng dụng của bùn đỏ . 3
1.1.3 Bùn đỏ của nhà máy Hóa chất Tân Bình 7
1.2 QUÁ TRÌNH OXY HÓA ƯỚT . 10
1.2.1 Giới thiệu . 10
1.2.2 Cơ chế của quá trình oxy hóa ướt 13
1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa ướt . 14
1.2.4 Quá trình oxy hóa ướt có sử dụng xúc tác . 17
1.2.5 Một số ứng dụng của quá trình oxy hóa ướt trong công nghiệp 21
1.3 NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN TỪ MẬT RỈ ĐƯỜNG . 26
Chương 2 : THỰC NGHIỆM 30
2.1 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 30
2.2 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ DỤNG CỤ . 31
2.3 ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC . 31
2.3.1 Lấy mẫu bùn đỏ . 31
2.3.2 Hoạt hóa bùn đỏ 32
2.3.3 Giai đoạn tẩm 32
2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA XÚC TÁC . 34
2.4.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X 34
2.4.2 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng BET 34
2.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM . 35
2.5 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC . 36
2.5.1 Sơ đồ thực nghiệm . 36
2.5.2 Đối tượng nghiên cứu 39
2.5.3 Quy trình thực hiện phản ứng oxy hóa ướt 39
2.5.4 Đánh giá hoạt tính xúc tác . 40
2.6 XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN CỦA NHÀ MÁY ĐƯỜNG HIỆP HÒA . 42
Chương 3 : KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 44
3.1 KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TRƯNG LÝ HÓA CỦA XÚC TÁC 44
3.1.1 Khảo sát tính chất cấu trúc và thành phần pha . 44
3.1.2 Khảo sát hình thái bề mặt 47
3.1.3 Khảo sát diện tích bề mặt riêng 49
3.2 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC . 50
3.2.1 So sánh hoạt tính giữa các mẫu xúc tác 50
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện đến quá trình oxy hóa thuốc nhuộm RO16 . 53
3.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CỒN . 63
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 69
PHỤ LỤC .