Luận văn tích hợp phản Ứng quang xúc tác và quá trình màng vi lọc Áp dụng Để xử lý các hợp chất hữu cơ Độc hại trong nước thải

Trong phạm vi luận văn nảy, những vẫn để sau đây sẽ được tập trung giải quyết: œ Kha ning xử lý dư lượng các hợp chất hữu cơ độc hại khắc nhau hợp chit hitu co thông thong, chat mau, và

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sẵe nhất tới giảng viên hướng đẫn của tôi, PGS T8 Mguyễn Minh Tần, vi sự hỗ trợ nhiệt tình vả sự kiên nhẫn rong suốt quá trình thực hiện đề tải này

Tôi đặc biệt cm on chân thành đến Quỹ học bằng Đảo tao Thạc sí/ Tiến sĩ

trong nước, Tập đoàn Vingroup, bởi sự hỗ trợ lài chính trong hơn một năm qua

'Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến các thầy cỏ trong Bộ môn Quả trình- Thiết bị ƠCNHH, Viên Nghiên cứu và ứng dụng các hợp chất thiên nhiên đã tạo mọt điều kiện

giúp đỡ lôi học lập và hoàn thành luận văn

Xim cảm cm, TS Nguyễn Thị Thu Trang vả Dự án hợp tác NDT Việt Nam — GIILB Đức (Degrey) đã hễ trợ hóa chất và thiết bị cho quá trình nghiên cứu Lời cảm ơn sẽ không hoàn chỉnh nêu thiểu đi rhững đẳng nghiệp và nhóm sinh viên yêu quý đã cộng tác cùng tôi Thế Vũ Ngọc Hả, Thể Lê Thị Minh Trang, Th3 Phạm

‘Thu Trang, KS Phạm Mạnh Cường, K8 Nguyễn Thị Thu Thủy, K8 Phan Thị

tình của các chị và cáo em:

Tôi đánh giá cao, sự chia sẽ và sự đồng hành của cac ban ti, KS 116 Anh Tai,

KS Đoàn Thanh Loan, họ luôn ủng hộ và sẵn sàng giúp dỡ tôi kẻ cã những việc dơn giản nhất, và nhờ váo sự thấu hiểu của K§ Nguyễn Thị Thanh, KS Nguyễn Thị Hồng Lê, K8 Phạm Hỗ Anh Tú má tôi đã lại có thêm một khoảng thời gian dây

thủ vị lại Đại học Bách Khoa Ha Nội

Cuối cùng, tôi gửi tật cã những câu chữ và lẻng biết ơn đến bồ mẹ, vì tỉnh yêu thương, sự kiên nhẫn, bao dung trong nhiều ngày, nhiều tháng vả nhiều năm qua 'Tôi chưa bao giờ nghĩ rằng, mình sẽ có thể tổn tại và sẽ có một chút thánh công nhỏ

bé nếu thiếu di gia đình dây áp tình cảm nay

Tả Nội, ngày 30 tháng 9 năm 2020

Lọc viên

Pham Đức Chính

sa

TOM TAT LUAN VAN

Nhiing nam gan day, cdc hop chất hữu cơ bên (PPCDs) đã được phát hiện trong, nước thải, nước mặt và rước ngâm Sự tích tụ của PPCPs gây mắt cân bằng sinh thái, tăng nguy co kháng thuốc của các loại virus và gây ra các bệnh hiểm nghèo

Trong bối cảnh này, công nghệ AODs sử dụng tác nhân LV/TiO; và UV/H;O; là

một giải pháp có tim năng loại bô niêt để đư lượng các hợp chất hữu co độc hại

Tuy nhiên, những nhược điểm liên quan đền câu hình thiết bị, tiếu thụ năng lượng khiến những quá tình này chưa được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Hướng Lỏi việc nghiên cứu — Iriển khai áp dựng công nghệ AODs sử dụng UV/TIO;/HẠO; để

xử lý nước thải ở quy mô công nghiệp; luận văn nảy lập trưng nghiên cứu ảnh

thưởng của các thông số kỹ thuật (liều lượng xúc lác, chế độ thủy động, một độ chiếu) dến động học phản ứng và năng lượng tiêu thụ cho quá trình phân hỏy ba hợp chat hitu co: xanh metylen (MB), axit oxalic (AO) va norfloxacin (NFX) Kết quả

cho thấy, quả trink AOPs st dung UV/TiO,/H,03 ¢6 kha ning loại bố tới 90% MH,

AO và NEX với hằng số tốc dộ phản ứng biểu kiến lần lượt la 0.0444 va 0.0502 phút”, lliệu quả của sự kết hợp UV/1102/11:O; lá tương đương quá trình AOPs sử

dụng UV/H;O; và cao hơn AOPs sử dụng UV/HO; đơn lẻ, nhưng lượng hóa chất TiO, và IIạO; sử dựng ít hơn khoảng 30-50% Bên cạnh đó, các yếu tô ảnh hưởng đến quả trình phân tách TiO; bởi mảng vi lạc cũng được điều tra Nông độ TiO; cao

(trên 0.5 g/l) và môi trường kiểm (pIl > 8) gây suy thoái dòng lọc ở mức nghiêm

trọng Bên cạnh đó, sự suy thơái dòng lọc có thể được kiểm soát nhờ điều khiển ap suất và tác độ dong nhập liệu

'Trên eơ sở việc nghiên cứu công nghệ AOPs sử dụng tác nhân UV/LiO;/11;O;

và màng ví lọc riêng biệt, hệ thống mảng vi lọc- quang xúc tác (PMR) được thiết lập Các kết quả điều tra sơ bộ cho thây; hệ thông PMR có khả năng xử lý AO và

NEX với hằng số tốc độ phản ứng đạt khoảng 0.011 và 0.05 (1/phút) Các kết quả thu được là cơ sở cho việc mô hình hóa tối nu hóa hệ thing PMR

Tử khóa: quang xúc tác, UV/HiO¿/H;O¿, chế độ thủy dộng, mật độ chiếu, năng lượng tiêu thụ, mảng vi lọc, tắc nghẽn máng lọc, mảng-quang xúc tác

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Phản loại các quá trinh oxi hóa tiên tiền [S] 15 1Iinh 1.2 Các bước chính trong phán ứng xúc tác dị thể rắn-lóng [33] 20

nh 1.3 Cơ chế phân ủng phân hủy quang xúc tác UV/T1O; 21

Tình 1.4 Các yêu tổ ảnh hưởng đến phân tĩng quang xúc tác - +2 linh 1.5 Một số dang thiết bị phần ứng quang xúc tác se 22 Hinh 1.6 Cơ chế qua trình oxy hóa tiên tiên UV/HạOz/TIO; |19 26 Tình 1.7 Sơ để nguyên lý quá trình phân tách bằng màng - eee 2D

Hinh 1.9 Cac ché dé hoat déng (a-loc tinh, b- lọc chéo đỏng) 1 38

Hình 1.12 Chiều xa trên bễ mắt mảng, seo 38 Hinh 1.13 Chiếu xa trên thùng chứa nguyên liệu - 38 Tĩnh 1.144 Thiết bị mảng quang xúc tác chiều xạ trên thùng chứa trung gian 39 Hình 1.15 Quy trình xử lý nước thải bằng các quá trình màng kết hợp quang xúc tác

Hinh 2.1 Sơ đề hệ thông thí nghiêm xử lý hợp chất hữu cơ bối UV/TiO,/H,O, 48 linh 2.2 1iệ thống thí nghiệm quang xúc tác TH 02200021020 0111EEE1E.E c ree 49

Tình 2.3 Đường chuẩn xác định nẵng độ axiL oxalic 51

Hinh 2.4 Đường chuẩn xác định nỏng độ xanh metylen - 32 Linh 2.5, Duéng chuẩn xác định nồng độ Norfloxacim e2 SỐ Hinh 2.6 Kết quả kiểm tra động học phân ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc

Hinh 2.7 Ảnh hưởng của nảng đệ TiO; đến phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ

4

Hinh 2.8 Giá trị độ truyền quang T của một số dung dịch huyền phủ TiO2 hợp

chất hữu cơ tại bước song 365 mm (cuvet ]Ũmm) 555552 2 Tình 3.9 Phân bế ánh sáng trong thiết bị phân img clita dung dich xanh melylen 20

mại] và tiandioxit ở các nông độ khác nhau co vn 02200001020 60 Hình 210 Ảnh hưởng của mật độ chiêu đến phan (mg xử lý các hợp chất hữu cơ

Hinh 2.11 Ảnh hướng của chế độ thủy động đến phán ứng phân hủy các hợp chất

hữu cơ độc bại bởi quá trình LIV/TiO; - 66

Hinh 2.12 Ảnh hưởng của lạ dến bằng số tốc dộ phản img phân hủy các hợp chất

hữu cơ bởi quá trình UV/H;O¿ HH HH Re 68

Hình 2.13 Ảnh hướng của chuẩn số Re đến hẳng số tốc độ phản ứng phân hủy các

hop chất hữa cơ bởi quả trình UV/H;O; - đ9

Hình 2.14 So sánh các quá trình oxi hóa tiên tiến dựa trên 1IV/TiOz/H;O; để xử lý

Hinh 2.15 So sảnh các quá trình oxi hóa tiên tiên dựa trên 7V/TiO;/HạO; dễ xử lý

dụng dịch axit oxalie HH reureirarrrrreeoee 7)

Hinh 2.16 So sanh các quá trình oxi hỏa tiên tiên dựa trên UV/T¡Oz/H;O¿ dễ xử lý

Hinh 3.1 So dé thi nghiém qua trinh vi loc hé huyén pha TiO, 76

Hình 3.3 Hệ thống thí nghiệm màng vi lọc server 77? Tình 3.4 Đường chuẩn xác định nông dé TiO), rong hỗn hợp huyền 79 Hình 3.5 Mô tả hiện tượng tac nghén mang loc do bit kin 16 mao quan 80 Hinh 3.6 Mô tả sự tắc nghền màng lọc ở chế độ trung gian giữa tắc nghẽn hoàn toàn

Tình 3.7 Sự tạo thánh lớp cặn (bánh) rên bể mặt mang 80

Tĩnh 38 Ảnh hưởng của nẳng độ T¡O; đến thông lượng đòng lọc 8l

Hình 3.9 Hành vị của dòng lọc và lớp cặn trong quá trình lọc

5

Hinh 3.10 Ảnh hướng của áp suất và chế độ thủy động đến quá trình màng vị lọc

(Nông dộ Ti; = 0.5 g/1, pH=5.8, t= 30 phút) co BS

Tình 3.11 Phân bố lựa tác đụng lên bạt đơn lễ lơ lửng trong chất lông - 87

Tĩnh 4.1 Sơ đồ hệ thông thí nghiệm xử lý hợp chất hữu cơ bởi PMR wee 92

Hinh 4.2, Hé théng thu té thi nghtém PMS .cccscccscssceessssssssssssseeesseeeesie 93

Hình 43 Động học phân ứng phân hủy AO trong hệ thống phản ứng đơn lễ và hệ

DANH MỤC BẢNG

Ting 1.1 Thế oxi hóa của một số

Bảng 1.2 Năng lượng vùng cấm của một số loại quang xúc tác khác nhau [19] 20

Bảng 1.3 Các nghiên cứu điển hình về sử dụng, quang xúc tác T{O; nen

Bảng 1.4 Tóm tắt các nghiên cửu liên quan đến LIV/LIO¿/HO¿ ae 28

Bang 1.5 Một vải ứng đụng tiêu biểu của các quả trình màng - 30 Bảng 1 6 Đặc tỉnh cáo quá trình màng sử dụng động lực áp suất wo Bl Tăng 2.1 Giá trị mật độ chiều Ly tại cáo mức đèn UV khác nhau 50

Bảng 2.2, Các thí nghiệm kiểm tra động học phản ứng phân hủy MB, AO và NEX55

Bang 2.3 Két quả tỉnh toán hệ số chuyển khối ngoài k„ cửa phân ứng phân hủy

xanh melyten - - - 63

Bang 2.4 Anh hưởng của nảng độ TI,0, dén quá trình phần hủy các hợp chất hữu

cơ độc hại bằng công nghệ LIV/H,O, - Ế6

Bảng 2.5 Quả trình kết hợp UV/11O;412O; để xử lý dưng địch xanh metylen 70 Bảng 2.6 Quá trình kết hợp UV/T¡O;/H,O; để xứ lý dụng dich axil oxalic 71 Bảng 3.1 Kết quả tính toán trở lục quả trình lọc các dung dịch huyén phù T12 có

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của pH đến quá trình vi lọc 5S 83

Bảng 3.3 Phương trình mô tả mối quan hệ giữa T và AP wo BS Bang 3.1 Kết quả tính toán các thông số mô hình Eield - BB Bang 4.1 Cac digu kiện thí nghiệm xử lý AO và NUX bởi PMRs 94

„

Photocatalytic membrane reactor

Dircet comect membrane

distiHation

Pervaporation Bororedoped diamond

Microfiltration

Ultrafiltration Nanofiltration Reverse osimos

Melykme blue

Oxalic acid Norfloxacin

Energy per oder

Thẩm thâu ngược

Xanh tetylen

Axiloxalie

1.1 Quá trình oxi hóa tiên tiểu (AOPS) ằìcsieere 14

1.1.1 Giới thiệu về quá trình oxi hóa tiên tiễn - 14 1.1.2 Thân loại các quá trình oxi hóa tiên tiến 15

2.1 Tổng quan về các đối tượng cần xử lý

3.1.1, Axit oxalle ca — ,ÔỎ 46

2.2 Các vẫn để mã để tài lựa chon để nghiên cứu 47

2.3 Kết quả và thảo luận

2.3.1 Kiểm tra đồng học phân ứng phần bủy MB, AO, NEX bởi quá trình oxi hóa tiên tiến sử dụng UV/TiOz/H;O;

2.3.3 Ảnh hưởng của nóng độ xúc tác TíO; đến quá trình phân hủy các hợp

chất hữu eơ độc hại

độc hại bởi quá trinh UV/TiO;

2.3.4 Ảnh hưởng của chế độ thủy động đến quá trình phân hãy vibe ái

hữu cơ độc hại bởi quá trình 17V/TiO;

2.3.5 Ảnh hưởng của nóng độ HạO; đến quá trình phân hủy các hợp chất hữu

cơ độc hại bằng công nghệ LV/T,O;

33.6 Ảnh hưởng của mật độ chiều và chế độ thủy đông đến quả trình

3.3.3 Ảnh hưởng của chế độ thủy động va chênh lệch áp suắt - 83 3.3.4 Thảo luận về co chế tắc nghến màng lọc cee BB

3.4 Tiểu kết - tei -

CHƯƠNG 4 TÍCH HỢP QUÁ TRÌNH QUANG X

LOC DE XU'LY DU LUQNG HOP CHAT HUU CO BGC HAL

4.1 Để xuất cầu hình thiết Bi cc eeeeesserenseecseetinsee ae

4.2 Phương pháp thí nghiệm à- ctieierrrree

4.3 Kết quả và thão hiện

4.4 Tiền kết

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

TAI LIEU THAM KHAO

ỨC TAC VA MANG VI

10t

11

MỞ ĐẢU

Những năm gần đây các hợp chất hữu cơ độc hại (chất thải quá trinh đệt nhuộm, đư lượng đươc phẩm ) đã được phát hiện trong môi trường, nước Sự tích

tụ của các hợp chất hữu cơ bến gây ra mắt cân bằng sinh thái, tăng nguy cơ trắc các

bệnh hiểm nghèo Các phương pháp xử lý nước thải bằng vật lý, hóa học và sinh học thông thường kh

ng cho phép len bỏ dư lượng các hợp chốt hữu cơ độc hai Quá trình oxi hóa tiêu Lid sử dụng tác nhân UW/TiO; và UV/HẠO; đã được chứng rrình ring cỏ khả năng loại bỏ các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước, huy nhiên vẫn

chưa ghỉ nhận việc sử dụng rộng rấi qua tinh nay trong quy mnô công nghiệp Điều

này là đo những trở ngại liên quan dên: câu hình thiết bị, chỉ phí vận hành (tiêu thụ năng lượng điện vả chỉ phí hỏa chất), đặc biệt hầu hết các nghiên cửu về quả trình: quang xúc tác gần dây thường tập trung vào việc tổng hợp và diễu tra hoạt tính xúc tác, các thông sé van hành, quả trinh phân tách xúc tác hầu hất bi bé qua

Trong những nỗ lực nhằm hướng tới việc ứng dung TiO, dé xt ly nude thai

trong thực tiễn, các nghiên cứu cũng dã bảo cáo rằng quá trinh ming vi locés êm lọc

là một trong những giải pháp hiệu quả dễ giữ lại các bạt nano bởi khả năng phân

tach cao, chỉ phi nắng lượng thấp, dễ đàng mở rộng quy mỏ Vấn dẻ tích hợp qua trình quang xúc tác sử dụng TiO; và quá trình màng vĩ lọc đã trở thành một xu thé nghiên cửu mới, và có tiểm năng trong việc triển khai trong quy công nghiệp dễ xứ

Jy nude thai Bén cạnh đó, quá trinh AOPs sử dụng LUIV/HIO¿/11yO; cũng được để xuất nhằm khắc phục các nhược điểm của từng quá trình AOPs sứ dụng UV/TIO, va 'UV/ẠO¿ đơn lẻ

Vi vậy, mục tiểu của ngÌhiên cửu này là dành giá hiệu quả của việc tích hợp quá trình quang xúc tác (UV/T¡Oz/H;O;} và màng vị lọc để xử lý dư lượng, các hợp chất

hữu cơ độc hại Trong phạm vi luận văn nảy, những vẫn để sau đây sẽ được tập trung giải quyết:

œ Kha ning xử lý dư lượng các hợp chất hữu cơ độc hại khắc nhau (hợp chit hitu co thông thong, chat mau, và được phâm) của quá trình AOPs sử đựng UV/HIO¿; UVAH2O; và sự kết hợp UV/TIO¿/12O;

« _ Ảnh hưởng của các thông số vận hành (liều lượng xúc tác, mật độ chiếu, chế

độ thủy động) đến hằng số tốc độ phần ứng biểu kiến vẻ năng lượng điện tiêu thụ cho phân dịp phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại

« Ảnh hưởng của các thông số vận hành (nảng độ huyện phù, chênh lệch áp suất, chế độ thủy động ) đến quá trình mảng vi lọc được khảo sát Bên cạnh

đỏ, cơ chế gây lắc nghền màng lọc và khả nắng kiểm soái sự hình thành lớn căn trên bê mặt mảng bởi các thông số vận hành cũng được ban luận

« _ Trên cơ số sự điều tra riêng biệt các quá trình AOEs sử dụng UV/T1Oz/1O;

và mảng vị lọc, một hệ thông thiết bị phản ứng quang xúc tac-mang vi loc quy mô phòng thí nghiệm được đề xuất

Các kết quá thu dược sẽ là tiên dê dễ nghiên cửu sâu hơn vẻ quá trình kết hợp xrảng-quang xúc tác dễ xử lý đư lượng các hợp chất hữu cơ dộc hại

13

CHUONG 1 TONG QUAN 1.4 Quá trình oxi hóa tiên tiến (AOPS)

1.1.1 Giới thiệu về quả trình oxi hóa tiên tiến

Những năm gần đây, tình trạng 6 nhiềm nước ngày cảng nghiêm trọng, gác hợp

chất hữn cơ độc hại như thuốc trừ sâu, chất nhuộm, và thuốc kháng sinh đã được phát hiện trong môi trường nước với hảm lượng vuợi mức cho phép |1, 2, 3| Trong khi đó các phương pháp xứ lý nước thải vật lý và sinh học thông thường không thể loại bỏ được triệt đẻ các hợp chất này |1] |4 Việc áp dụng các quá trình oxi hóa

tiên liên (AOPSs - Advanced oxidation process) là phương án đây hứa hen trong viée

xử lý dư lượng các hợp chất hữu cơ độc hại trong, nước thải [5]

Theo định nghĩa của BolLon và cộng sự (2001), quả trình oxi hóa tiên tiến dụa

trên cơ số tạo ra các chất oxi hóa mạnh để oxi hóa các hợp chất hữu cơ Phân lớn các

quả trình oxi hỏa liên liến, gốc hydroxyl (OH) dude tao ta dé oxi héa o

nhiễm trong nude và trong không khi, luy nhiên một vải quá trình được cũng liễn

lành dựa trên cơ sở các gốc oxi hóa khác như sunfat hoặc clo [6, 7]

Bảng 1.1 Thế oxi hóa của một số gốc tự đo [8]

Bảng 1.1 cho thấy, gốc hydroxyl có thể oxi hỏa tương đối cao (2,8 eV), gấp khoảng 2,3 lần so với thể oxi hỏa của khí oxi thông thường do đỏ nó có thể oxi hóa mạnh mẽ một cách không chợn lọc các chit 6 nhiễm trong môi trường [8]

1.1.2 Phân loại các quả trình oxi hóa tiên tiến

Sự phân loại các quá trình oxi hóa tiên tiến Hên quan đến các phương pháp kích hoạt để tạo ra gốc oxi hóa và cơ chế phân hủy các hợp chất hữu cơ ô nhiễm

ác quá trình oxi hóa liên tiên, chúng được phân loại thành

Hình 1.1 trình bảy về

năm nhóm đựa trên sự khác nhau của các phương pháp kích hoạt để tạo ra gốc oxi

thỏa Các nhóm này bao gồm: AOPs- ozone; AOPs — UV, AOPa- Điện hóa, AOPs- Xúc tác và AOPs- Vật lý

AOP - AOP AOP-UV AOP-_-Xúc AOP - Vật

Hình 1.1 Phân loại các quá trình oxi hóa tiên tiền / 5/

Trong các quá trình oxi hóa tiên tiến đã để cập, hân hết các công nghệ đã được nghiên cứu ở quy mô phỏng thí nghiệm và quy m6 pilot Mét s6 qua tinh nhu Os,

1ã

Oz/H;Q;, O¿/xúức tác, UV/H;O;, UV/Cl,, fenton bước đầu đã được ứng dụng

trong quy mô công nghiệp [5] Ngoài những quá trình này, một số quá trình két hợp mới cũng đã được để xuất trong những năm gân đây đề xử lý dư lượng các hợp chất

hữu cơ độc hại, chẳng hạn LV/quang xúc tác/HạO;, UV/O¿/H¿O;

1.1.2.1 Quả trình oxi hóa tiên tiễn dựa trên cơ sở onone (4OP-Oj

Ozone tử lâu đã được sử dựng lâm chat oxi hóa và khử trừng trong quá trình xử

lý nước Bản chất của quá trinh czone hóa là sự hình thành các gốc hydroxyÏ tự do bởiy phân ứng của O; với nước (còn được gọi là quá trinh catazcne) hoặc các tác

hoặc vòng thơm Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl tự do của các quá trình nảy được

thể hiện Irong các phương bình (1) và (2)

Quá trình catazone: 3O +1 O —+ 2011* + 4Ó; (1)

Mặc dù sự kết hợp của Ö¿ với các tác nhân khác như HạO; hoặc xúc tác làm tăng khả năng oxi hóa so với quá tỉnh catazone nhưng sự tiêu thụ năng lượng lớu

vẫn là một nhuợc điểm cơ bản của cáp quá trình oxi hóa liên tiến trên co ad ozone

1.1.2.2 Quá trình oxi hóa tiên tiễn điện hóa (1OP - Điện hóa}

Gan day, AOP điện hóa đã được nghiên cứu, ứng đụng trong lĩnh vực xứ lý

nước và được thảo luận chỉ tiết trong công trình của Chaplin va céng st (2014) [11]

Các loại điện cựo chỉnh thường được sử dụng trong các quá trinh nảy là SnO; pha tạp, TÌO; pha tạp, PbO;, RuO;, kim cương pha tạp boron (BDD) [5] Trong các loại

điện cực trên, BDD được ứng dụng nhiều nhất bởi chỉ phí sản xuất tương đổi thấp so

với các loại điện cực khác và độ ồn đình cao của lớp kim cương đưới sự phân cục

Anot (cực dương): 6HạO —> Ö¿ + 4H;O” — 4e ®

Sự tạo thánh géc hydroxyl: 11,07 +e’ > Os + Ly 4®

hư vay géc hydroxyl durgc tạo ra mà khỏng cân thêm hóa chất Do đó, quá trình exi hỏa tiên tiến sử đựng điện cực BDD đã thu hút sự quan tâm như là một phương án thân thiện với môi trường nhằm loại bỏ các hợp chât gây ô nhiễm Tuy nhiên, vì gốc hydroxy! chi lao ra trực tiếp trên bê tuặt điện cục nên phạm vi phân tứng của gốc OH® với các chất õ nhiễm là khá nhỏ (chỉ khoảng 1m xung quanh điện

cực) |13, bên cạnh đó sự vận chuyển kh

h tám qua lớp biện ở bê mặt điện cực khả

chậm làm bạn chế khả năng oxi hóa của gốc OH* VÌ vậy, trong các quá trình oxi

hha tiên tiên dựa trên cơ sở điện hóa, việc Huết kế điện cực cũng nhu cae tham số thủy động lực cần được xem xét |Š}

Ngoài việc xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước, các quá trình AOP điện hỏa cũng được nghiên cứu và ứng dụng để khử trừng nước hoặc làm giảm COID) trong nước [14, 15]

1.1.2.3 Quá trình oxi hỏa tiên tiễn sir dung UV (AOP-UV)

AOP dựa trên UV bao gốm các quá trình dựa trên chiêu xa UV đơn lẻ (chủ yêu

là UV C, bước séng điễn bình A=254 mm) và sự kết hợp của tia UV với các tác

nhân oxi hỏa khác (như Ö, IIyO;, Clạ) Các tỉa UV được áp dụng cho cáo quá trinh

oxi hóa tiên tiền thường có mức năng lượng > 200 mJ/om’, do dé né cé thé lim bat

hoạt vi khuẩn vả một số virus gây bệnh Nguân chiều xạ UV thường được sử dựng

đó là đèn thủy ngân hoặc đèn LED với sự phân bề bước sóng cụ thể Tuy nhiên, hiệu

suất bức xạ UV của đèn LED là tương đối thấp [16], vi vậy các hệ thông LED chưa thể cạnh tranh được với các hệ thống đèn thủy ngân thông thường [17]

Quả trình AOP dựa trên UV được ứng dụng nhiều nhật đó là sự kết hợp chiêu

xạ UV và HạO; và ƯV/ Ö; [18, 19] Một sự kết hợp giữa cả 2 phương án này dã được nghiên cứu bối Morkimi và cộng sự (1997) [20] Cơ chế của các quá trinh này

được thể hiện trong các phương trình dưới đây

UV/H;O;/Os:O; 1 HạO; ¡ HạO —: 4OH” I

Quá tình AOPs sử dụng UV/H:O; và UV/O: đã được nghiên cửu rông rãi cho tắt các lih vực xử lý nước thải trong quy xuô phòng thí nghiệm Tuy nhiên trong

thực tế, quá trinh nảy ấn chỉ được ap dụng hạn chế trong, quy mô công nghiệp, chỉ

phí năng lượng vả hỏa chất là những trở ngại chính làm cho các quả trình này chưa

được triển khai rộng rãi

LL

Quá trình oxi hóa tiên tiễn vật lý

Plasma đã được nghiên cứu xử lý nước bởi Locke và cộng sự (2006), IHjosa- Valsero và cộng sự (2014) [21, 22] Các điện trường mạnh được áp dụng trong pha lỏng (phóng điện thủy lực) hoặc có thẻ áp dụng giữa pha lỏng và khí (plasma không,

nhiét) sé tao ra phan ứng oxi hóa Tiên cạnh quá trình oxi hóa trực tiếp oác chat gay 6 nhiễm, một vài gắc oxi hóa khác, bức xa UV, vả sóng xung kích cũng được hình thành trong quá trình phóng điện, những yêu tổ nảy có thể thúe đây quá trình oxi hóa [23]

Sóng siêu âm (US) với tan sé 20-500 ki Iz dẫn đến sự hình thành và tan vỡ của

các bong bóng siêu nhỏ Những bong bóng sẽ bị phá húy dữ đội sau khi đạt đến một giới bạn nhật định, khi đó nó sẽ tạo ra nhiệt độ cao (> 5000K), áp suất cao C~1000

bar) trong thời gian rất ngắn và đẳng thời nó sẽ tạo ra các gốc oxi hóa mạnh mẽ Việc phân hủy các chất gây ô nhiễm trong nước bởi sóng siêu âm trước tiên xây ra

do sự phán hủy nhiệt, sau đó đến các phản ứng øxi hóa-khử [2⁄4] Tuy nhiên, ứng

at

dụng siêu âm rất Lồn năng lượng và kết quả là hiểu quả của phương an may 1a

thấp sơ với các phương án AOP kháo |25J Đo đó, sự

UV (sonophotolysis), chất oxi hỏa (Oa, HạO;) hoặc chất xúc tác (TiOa) đã được chú

hợp của sóng siêu âm với

ý đến Mặc dài, các quá trình kết hợp này đã cải thiện hiệu quả năng lượng, Luy nhiên

sự cải thiên này đạt được lả do hiệu qua cao eda cae quá tình bỗ sung được kết nói

(UV va H,0,) [251

Vi sóng (300 XIIIz đến 300 GI1z) kết hợp với chất oxi hóa (TIạO:) hoặc chất

xúc tác (TiO;) đã được thực nghiệm cho quá trình oxi hóa các chất gây ô nhiễm

trong nước [26] Vì sóng có vai trẻ tăng tốc độ phản ứng phân hủy các hợp chất hữu

cơ, ngoài ra vì sóng có thể tạo ra bức xạ UV thông qua đến phóng điện để hỗ trợ cho quá trình oxi hỏa That khéng may, hau hết năng lượng vi sóng sẽ chuyển thánh

18

nhiệt, vì ay hiệu quả năng lượng của phương án này không cao và cân phải có thiết

bi lam mat nước quả nông sau quả trình xử lý

1.1.3.5 Quá trình oxi hóa tiền tiễn sử dụng xúc (ác

Quá trình exi hỏa tiên tiên sử dụng xúc tác tập trung chủ yếu vào hai phương,

án chủ yêu: Fentan vả quang xúc tác đi thế Trong phản ứng Eenton, sự kết hợp của ion Fe"! và H;O; trong môi trường axit (pH<3) đẫn đền sự hình thành gốc hyđroxy1

Bên cạnh đó, kế từ khi Fujishuna vả Honda phát hiện ra sự phân tách quang,

xúc tác của nước trên các điện cực TiO; vào năm 1972 [29], quá trinh quang xúc tác

di thé 110, được giới thiệu như là một phương án tiém năng đề loại bó các hợp chất gây ó nhiễm bởi TiO; đễ dang có sẵn trong thương mại với chỉ phí thấp [5] on niữa, nó được coi là chất xúc tác có hoạt tính cao, không độc hại và ản định Mặc dù

đã có những nã lực nghiên cứu mạnh mẽ, song việc 4p dung quá trình quang xúc tác

ở quy mô công nghiệp vẫn cỏn hạn chế, nguyên nhân chủ yếu liên quan đến câu

hình thiết bị, tối ưu hóa các thông số vận hành thiết bị phản ứng quang xúc tác dị thể

và tiêu thụ năng lượng cao Cơ chẻ hình thánh gốc hydroxy] tự do và các ứng đụng

của xúc tác quang T3O; sẽ được (hão luận trong phan 1.2 dưới đây

12 Qua trình quang xúc tác

1.2.1 Quang xúc tác dị thể: Một quả trình oxi hỏa tiên tiến hứa hẹn

1.2.1.1 Giới thiệu về xúc tác di thé

hư đã đề cập trong mục 1.1.2, xúc tác quang hóa di thé la một đạng của quá

trình oxi hóa tiến tiến (AOPs) và được gọi là “quá trình xanh" Trong quá trinh này

các hạt quang xúc tác kết hợp với năng lượng ánh sáng phủ hợp sẽ tạo ra gốc

19

hydroxyl có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại [8] Cơ sở của quả

trình quang xúc tác là kết quả của sự hap phụ bức xa điện tử Để kích thích xúc tác, bức xạ cân phải có năng lượng bằng hoặc cao hơn so với năng lượng vùng cắm của chất xúc tác [30] Với mỗi chất xúc tác khác nhau (T¡O;, ZnS, CdS ) thi bude song cần thiết là khác nhau (Bảng 1.2)

Bang 1.2 Năng lượng vùng câm của một số loại quang xúc tác khác nhau /197

Xúc tác Năng lượng vùng — Bước sóng cân thiết (2),

cam, eV mm TiO, 3,2 388

SnO; 39 318 WO; 27 459

CdS 2,4 517

Trong số các loại xúc tác này, TiO; được quan tâm nhiều nhật bởi vì nó hoạt

tính xúc tác cao, trơ sinh học, độ ôn định cao và rẻ tiên [31, 32]

Quả trình phân hủy của một hợp chất hữu cơ trọng phản ứng xúc tác dị thê

được mô tâ bởi năm bước chỉnh:

[ Be mat ht ic tie

Hình 1.2 Các bước chính trong phản img xiic tac di the ran-long /337

() Khuếch tán chất phản ứng A từ dung dịch đến bê mặt chất xúc tác

() Hấp phụ xúc tác A lên bể mặt chất phản ửng đề tạo ra hợp chất trung gian

AS

(i1) - Phân hủy AS thành sản phẩm PS

(iv) Nha hap phu san pham PS

(v) Chuyên sản phẩm P trở lại pha lỏng

Trong bước (iii) sự hấp phụ photon vào xúc tác quang hỏa dẫn đến sự hình thanh cac cap electron (e-) va 16 trồng (+), cặp nay đóng vai trò tạo ra gốc hydroxyl trong phân ứng oxi hóa (Hình 1.3) Cơ chế phản ứng quang xúc tác sử dụng

UV/TiO; được mồ tả như sau [19, 34]:

+ Chất hữu cơ —+ co;+Ho

Hình 1.3 Cơ chế phản ứng phân hủy quang xúc tác UV/TIO;

San pham phan hủy của cuối củng của các hợp chất hữu cơ chủ yêu là CO;

vả nước Hiệu quả phản ứng nảy phụ thuộc vào sự hình thành géc hydroxyl trén bê mặt chất xúc tác và phân ứng của gốc OH với các hợp chất hữu cơ

1.2.1.3 Các yếu tổ ảnh hưởng đến phân ứng quang xúc tác

Các yêu tô ảnh hưởng đến hiệu quả của phản ứng quang xúc tác được tóm tắt trong tải liệu [34] và được thể hiện trong Hinh 1.4:

Hình 1.4 Các yêu tổ ảnh hưởng đến phân ửng quang xúc tác 1.2.1.3.1 Dạng thiết bị phân ứng

Thiết bị phản ứng quang xúc tác được phân thành hai dạng cơ bản theo trang

thái của xúc tác quang: (ï) thiết bị phản ứng xúc tác huyền phủ và (1) thiết bị phân

ứng xúc tác cổ định Một số loại thiết bị điển hình được đẻ cập trong phan nay bao

gồm: thiết bị khuấy, thiết bị dạng ống (thiết bị đây) và thiết bị dạng tắm có định xúc

tác (Hình 1.5)

Hình 1.5 Một số dạng thiết bị phản ứng quang xúc tác (Nguồn: Kỹ sư Steffen Johne — Céng ty UMEX, Dresden, Đức)

Mỗi đạng thiết bị đều có ưu nhược điểm nhất định Trong thiết bị với xúc tác

cỗ định, quang xúc tác thường được cỏ định trên một nên vật liệu nhất định (thủy tỉnh, thạch anh, xóp, kim loại ) Dạng thiết bị này cỏ bê mặt tiếp xúc pha nhỏ hon

so với thiết bị quang xúc tác dạng huyền phủ, do đỏ tồn diện tích mặt bằng, hơn nữa

nó gặp khỏ khăn trong việc có định chất xúc tác trên bè mặt va kỹ thuật dieu khiển thiết bị [35] Ngược lại, mặc dủ thiết bị phản ứng xúc tác dạng huyện phủ có bê mặt tiếp xúc pha cao nhưng vẫn đẻ phân tách và tái sử dụng xúc tác gặp rất nhiều khó

khăn [34]

1.2.1.3.2 Bước sỏng ánh sáng

Theo Bang 1.2, bước sóng ánh sáng cân thiết đẻ kích hoạt xúc tác TiO, 14 365

nm, bước sóng này nằm trong vùng tử ngoại (UV) Nguồn UV có thể là đèn thủy ngân, đèn LED hoặc ảnh sáng mặt trời Tuy nhiên, ánh sáng mặt trời chi gom 3-5% tia UV (với bước sóng từ 300-400 nm), tương ứng với mật độ chiều tại mặt đất là

20-30 W/mỶ Hơn nữa, chúng lại không ồn định, phụ thuộc vào địa lý, thời tiết va cả

22

thời điểm trong ngày Vì vậy, cho đến nay nguồn ảnh sảng UV vẫn được lay tr den

thủy ngân với bước sóng nằm lừ 254 rưn (UV-C) đến khoảng 400 nm (UV-A) [36]

sử dung ảnh sáng ô vùng khả kiến để kích hoạt quang xúc tác

Trong một nỗ lực ở

TiO;, các nhà nghiền cửu đã liền hành tổng hợp vật liệu xúc tác TìO; phø lạp các

kim loại Ag, Cu, N, P , bude dau cho thay các loại xúc tác tống hợp được có khả

xiăng hoạt động đưới ánh sáng mặt trời, và đèn huỳnh quang thông thường [37]

1.2.1.3.3 Cưởng dé anh sang

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng (T) đên hàng số tốc độ phản ứng quang xúc

tác được mồ lã qua plrương trình sau:

1, nghĩa là œ~0,5 Khi mật độ chiều quả lớn, sự tải tổ hợp clectron — lỗ trồng sẽ diễn

ya wianh mé, do đó gốc OH* sẽ không được sinh ra, do đó tốc độ phản ứng bị suy giảm [38]

cường: độ ánh s độ phản ứng (k) Ảnh hướng mày tổn lại là do

3.4 Khiệt độ

Hệ thông quang xúc tác không yêu cầu nhiệt độ cao vá có thể vận hành tắt ở nhiệt độ phòng Nhìn chúng, nhiệt độ yêu câu năm trong khoang tir 20 - 80 °C G nhiệt độ thấp hoạt độ xúc tác sẽ giảm, ở nhiệt độ cao sẽ làm hạn chế sự hấp phụ của chat phan tmg vào xúc tác và tiêu tốn năng luợng [39]

1.2.1.3.5 Chất xúc tác

Ảnh hưởng của chất xúc tác đến phản ứng liên quan đến bản chất vật liệu xúc tác và nông độ chất xúc tác được sử dụng, Mỗi loại vật liệu khác nhau có hoạt độ xúc tác khác nhau, rwức độ hiệu quả của xúc tác có thể được đánh giá qua hiệu suất lượng tử và tối da luôn thu được với xúc tác chứa titan [34] Điều này làm cho T1O;

trở thánh vật liệu quang xúc tác dược sử dụng rộng rãi

Trong phản ứng quang xúc tác, nhìn chung khi tăng liêu lượng xúc tác đẫn đến tang hiệu quả phản ứng Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, nêu lượng xúc tác lớn sẽ gây ra

23

“hiện tượng “tắt ánh sảng”, có nghĩa là các hạt xúc tác phia trước sẽ cần trớ sự truyền

ảnh sáng dén cée hại xúc tác phúa sau, dẫn dến hoạt tính xúc tác bị giảm Mặt khác, tại một độ xúc lắc quá lớn làm giảm sự tiếp xúc pha giữa xúc tác và chất phần ứng

do sự kết dinh các hạt xúc lắc

12.136 pil

Ảnh hưởng của pH dến hiệu quả quang xúc táu liên quam đến các van dé chink 1h sau: () trạng thải ion hóa én định của bề mặt TiÕ¿, (1) vị trí của vùng hóa trị (valence) và vùng bán dẫn (conduetion) của quang xúc tác (1) sự keo tụ của các hạt

TiO, và (iv) sự hình thành các gốc hiđroxy tự do Điểm trưng hỏa về điện của TỉO; năm trong khoáng pll từ 6 đến 7,5 Diễm trung hỏa về điện của LiO; — P25 là pH1

6.8 Do đỏ, bê mật của 1O; được tích điện đương trong mỏi trường axit (pLL< 6.8),

và được tích điệm âm trong điều kiện mỗi trường kiểm (pLI > 6.E) Khi pHl > pLLgz- đẹa sự hap phụ diện tích đương chiếm wu thé, trong khi ngược lại thì xu hướng hấp phụ các chất ô nhiễm diện tích âm chiếm ưu thể, Mặt khác khi pH < pHing aga 040 hạt quang xúc tác TiO; có xu hướng kết tụ làm giảm bể mặt tiếp xúc pha cũng như giảm sự hấp phụ ảnh của các lạt xúc lác [38]

Gốc hydraxy được hình thành bởi phản ứng giữa ion hydroxit và lễ trồng

(phản ứng 11) hoặc bằng phán ứng của LỬ với các eletron (phán ủng13) Các phản từng 11 được tạo ra dễ dàng hơn từ iơn OLL có sẵn trên bê mặt 7O, ngược lại ở pLL thấp các ng dược coi là tác nhân oxi hóa chính, nên gốc OHT tự do có thẻ tạo

thành bởi phân ứng 5-9 Nhìn chung ảnh hưởng của pH rất phúc tạp, và nên được

Trong phản ứng phân hủy các hop chat hire co bởi quang xúc tác, nông độ chât gây

ô nhiễm giám từ Cạ đến C trong khoảng thời gian phản ủng t Như vậy có thể viết:

C

In (2) +K(Cy—C) = Kt q4

24

Ở đây Cạ là nơng độ chất hữu cơ ban đầu, C là nơng độ chất hữu cơ tại thời điểm t của phản ứng K là hằng số cân bằng hap phụ, kị là hằng số tốc độ phân ứmg phụ

thuộc vào liễu lượng xúc tác, mật độ chiếu

1.2.2 Quả trình oxi hĩa tiên tiến quang xúc tác đẳng thể (VIạO;)

Trong quả trình oxy hĩa tiên tiền này, các gốc hydroxyl được hình thành và tạo ra bởi quá trình AOPs sử dụng UV/H;O¿

tan đầu Thực lế là các quá trình HạO¿/UV cĩ thể tạo ra lượng gdu hydroxyl lon

hon so với Oz/UV khi sử dụng năng lượng tương đương, Những ưu việt lớn khi sử

dụng H;O¿ là quá trình quang phân tạo hai gốc OH', cịn quá trình tự phân hủy thì tạo ra sân phẩm là nước và khí oxy, khơng độc hại và thân thiện với mơi trường,

khác, HO; phân hủy trong điều kiện cĩ ánh sáng và nhiệt độ cao khiến vị:

thành gốc OH” gặp kho khăn, việc ức chế phản ứng tự phân hũy dat ra thách thúc lớn khi bảo quản hĩa chật này nếu muốn ứng đụng ở quy mỏ cơng nghiệp, đặc biệt trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt hoặc nắng nĩng đặc trưng của khu vực nhiệt đĩi

Ở nơng độ H:O; cao, lúc này HO; dĩng vai trỏ là chất làm sạch gốc tự do, các

phân ứng tạo gốc 1yÒ* và HO; kém hoại động trong cơ chế quang phân HạO; trở

Tiên quan trong và được ưu tiên xảy ra hơn [40] Điều này khiến việc sử dụng HO;

ở nơng độ cao hoặc lượng H;ạO; được sử đựng quá nhiều sẽ khơng mang lại hiệu quả mong muốn đo gốc hoạt động cĩ tính oxy hĩa mạnh là *OIT bị giảm nẵng độ

“OH +HOy > HO," +OH (18)

Quá trình AOPs sử dụng UV/H;O; thực tế chưa được áp dụng rộng rãi đẻ xử lý

nước thải thực bởi chỉ phi cho HạO; khả lớn vả vấn đề bảo quản HạO;¿ còn nhiều

khó khăn

1.2.3 Quả trình kết hợp UV/TiO¿z/H;O;

Thời gian gân đây, một số công bố vẻ sự kết hợp của HạO; và TiO; đã trở

thành một đề tài mới thu hút rất nhiều sự chủ ý bởi tỉnh mới của nỏ trong vân dé

năng lượng cũng như củng lúc khắc phục được yếu điểm của cả hai tác nhân này Cả hydro peroxide va titan dioxit déu khéng thé hap thụ ánh sáng khả kiến, nhưng các

nhóm -OOH của HạO; thay thé cac nhom -OH trén bé mat titania tao thanh phức TIOOH [19] Cơ chế của nó được biểu điển dưới đây:

Hình 1.6 Cơ chế quá trình oxy hóa tiên tiên UV/H202/TiO2 [19]

Năng lượng của phức Ti-OH thấp hơn dài hóa tri (Valence band), phite sẽ tác dụng

với HạO; để tạo ra phức Ti-OOH cỏ mức năng lượng cao hơn dai hóa trị Năng

lượng từ ảnh sáng khiển phức Ti-OOH chuyền lên trạng thái kích thích, một eleetron sau đó được đưa từ trạng thái kích thích vào dải dẫn, tạo thành gốc cation và dải dẫn

điện tử.

TÍOH ! HạO; + TIOOH | HyO (18)

Su két hop ciia TiO, va TI2O; cho phép tạo thành phúc TiOOTL só năng lượng ving cắm thắp hơn TiO2 (Hinh 1.6) cho phép nâng cao hiệu quả sử đụng ảnh sáng UV để

tạo ra gốc OH* tự đo thúc đây phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ đóc hại

1.2.4 LIiện tại vả thách thức

Kế từ nghiên cứu tiên phong của Fujishims và Houds wong vide phân hủy nước thành hiểro và oxi dưới láo động của điện cực TIO; năm 1972, quá trình quang xúc

tác sử đựng TÍO+ đã được nghiên cứu rộng rấi trong nhiều lĩnh vực: sản xuất hìdro,

xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước và không khí, tổng hợp các hợp chất hiữu cơ Một số nghiên cứu tiêu biến được tóm tắt trong Bảng 1.3 đưới đây

Bang 1.3 Các nghiên cứu điển hình về sử dựng quang xúc tác TiO;

Xử lý nước thải dệt Sử dụng TiO; và các loại xúc tác khác [38]

để xử lý thuốc nhuộm azm, xanh mmetylen, câng-gô đỏ, mety1 da cam

San xuat hydro Sử dụng quá trình điện phân với điện [29]

cực T1O; pha tạp dé diện phân tước, sản xuất hydro

Xử lý kháng sinh và đư — Sử dụng TiO; để xử lý các dư lượng [41]

lượng được phầm của peciilim

Tiên cạnh đó, các quá Irình AOPs sử dụng UV/HạO; cũng đã được nghiên cửu Hrơng nhiều lĩnh vực chẳng hạn: xử lý dư lượng chất hữu cơ bền (PPCPS), sản xuất nước

27

tính khiết [5] Tuy nhiên chỉ phí HO; cao khiến nó chưa thể áp dụng rộng rãi trong, thực tế Quá trình AOPs sử dụng UV/1iOz/H;O; cho thấy tiêm năng dẻ xứ lý một

số hợp chất hữu cơ độc hai (Bang 1.4) Mặc dủ cho thay tiểm năng trong việc cải thiện hiệu quá xử lý và giảm thiểu được lượng HO; sử dụng so với quá trình AOPs

sử đụng LIV/ẠO; đơn lẻ, tuy nhiên các nghiên cứu chỉ mới được thực hiện trong, quy mỏ rất nhỏ, hẳu hết các yêu tố kỹ thuật (chế độ thúy động, mật độ chiếu UV,

xăng lượng) đều không được đề cập

Bang 1.4, Tóm tắt các nghiên cửu liên quan đến UV/I1Oz/H¿O;

Quá trình AOPs sử dụng UV/NIO/H2O;¿ dễ

Roya xử lý phenol và clophenol Hiệu quả xứ lý 1

Alimoradzadch a hơn 90%, tuy nhiên không để cập đến năng ` ào không để cân đến nš

Tượng tiêu thụ

Xử lý xanh metylen bởi JV/TiO;/H;O;

Zhang và công sự - trong thiết bị khuấy Hiệu quả xử lý hơn [43]

- _ Câu hinh thiết bị phân ứng vá tối ưu hóa các các yêu tổ vận hành

-_ Kỹ thuật cổ định xe tác và điều khiển thiết bị phần ứng xúc tác cổ định, khá năng phân tách xúc tác ra khỏi hén hop phán ứng trong thiết bị phản ứng dạng huyền phù

- Chỉ phí hóa chất (TIOz và HạO;) và tiêu thụ năng lượng của quá trình xử lý

ảnh sáng vả thiết kể câu hình thiết bị phản ứng Chất bản dẫn TiO; chỉ được kích hoạt đưới ánh sáng tử ngoại, việc ngăn sự tái tổ hợp của cáo cặp electron- lễ trồng là rất khó khăn Các giải pháp đặt ra đỏ lả pha kim loại Cu, Ag, Pd, Mn va sửa đổi cầu trúc để mở rộng phạm vi hoạt động của L1O; sang vùng khá kiến Dây là một

lập trung chủ yêu vào việc

28

hưởng nghiên cứu có ý nghĩa rất quan trọng trong cả hai khía cạnh triển khai thực tế

và hiệu quả kinh tế Bên cạnh dó, một số quá trình kết hợp UV/TiOzH;Q;; UV/O¿/H;O; cũng dang dược nghiên cứu hướng tới mục đích nắng cao hiệu suất

phân ứng, giãm thiểu lượng hóa chất pũng như tiêu thu năng lượng của hệ thông

Ở khía cạnh thiết kế thiết bị phân ứng, đạng thiết bị cổ định xúc tác gặp phải những nhược diễm về kỹ thuật có dịnh xúc tác, diện tích tiếp xúc pha thấp nẻn tỉnh khả thí đối với quy mô lớn vẫn chưa cao 1rong, thiết bị dạng, huyền phủ, vẫn dễ tách

và tải sử dụng chất xúc tác gập nhiều khó khăn Xúc tác titan đioxät có kích nước rất

Công nghệ mảng, đóng một vai trò quan trọng trong một loạt các quá trinh công,

nghiệp Nên tảng phan tach mang lọc dược giới thiệu từ thể ký 18 và cỏ những ưu

điểm vượt trội so với các quá trình phân tách thông thường khác: (1) tiêu thụ năng lượng thấp, (1ï) không cản thêm hóa chất, (11) c

lượng sẵn phẩm cao, (v) dién Lich

mặt bằng nhỏ vả cẻ thế đễ dàng mở réng quy mô bằng cách thêm các modul màng [34] Nguyên lý phân tách bởi màng lọc được thể hiện trong Hình l 6

Hình 1.7 Sơ đã nguyên lý quá trình phân tách bang mang

Động hịc của các quả trình mảng là sự chẽnh lệch thế hóa giữa hai bể mặt màng, những động lực này có thể là: chênh lệch áp suất (AP), chênh lệch nồng độ dung dịch (AC), chênh lệch áp suất riêng, phản Hiệu quá của quá trình phân tach bằng mảng được đánh giá qua lưu lượng dòng lọc trên một đơn vị diện tích bề mặt

mảng (1/m”.h) và độ chọn lọc (R) của mảng lọc:

(25)

Trong dé Cy va Cr an Iuol là nông độ của câu tử cân chon loc trong dong

retentate va déng neuyén liệu

Tuy nhién, nhược diém cơ bản của quá trình mảng hat ran, chat kco tụ hoặc chất tan có thể tích bụ làm tắc nghẽn và làm giảm hiệu suất cũng như tuổi thọ của

mảng lọc Cần có những chiến hược vận hành và báo đưỡng nắng (lỗi ưu hóa câu

trúc đông, xác định chiên lược rửa màng lọc) để nâng cao hiệu quả kinh tế của các

quả trình màng,

Trong hơn một thể kỹ qua, các quá trình màng đã được nghiên cửu và áp dụng,

ở quy mô công nghiệp, trong các ứng dụng liên quan dến việc tách hỗn hợp khí, xử

ấp, phân tá Š chất lông hữu cơ và sẵn xuất (hực phổ Một vài ứng dung tiêu biểu của các quả trình màng dược trink bay Long Bang 1.3 Ty nước thải va mus :h các

Bảng 1.5 Một vài ứng dụng tiêu biểu của các quả trình màng

Tiển xử 1ÿ trang quy trình sản xuất trái

cây cô dặc

Toại bổ, nấm men và vi sinh vật rong — LỐI

Vi lo, siêu lọc Tước va dich bia, rượu sau quả trình lên L1

Loại bố các hạt rắn lơ lửng trong quả

trình xử lý nước cấp

"Phân tách các muối vỏ cơ

Án tụng long quy trình sẵn xuất nước [48]

chúa các hợp chất hữu cơ độc hại [50]

Củng cấp nước tỉnh khiết Aone Cô đặc các chế phẩm enzyme, nước trái

Phan tách các hôn hợp khí, các hỗn hợp Thâm bóc đẳng phí (sản xuất côn nhiên liệu, phân [st]

tách hydrocacbon)

Chưng cất mảng, Khử nước mặn và nước lợ (loại bố NaC] [521

30

ra khỏi nước biện}

1.3.2 Phân loại các quá trình mảng

Các quá trình mảng thường được phần loại theo dộng lục làm việc và được

phân làm hai nhóm cơ băn: (1) các quả trình màng sử dụng dộng lực áp suất vả (ii)

các quá trình mảng khác (động lực của nhóm này là chênh lệch nồng dộ, chêch lệch

điện tích, hoặc chênh lệch áp suất hơi riêng phân)

Trong số này, các quá trình màng sử dụng động lực áp suất (ME, UE, NE, RO) luôn

cỏ sắm trorgr thương mại với thiệu nà sân xị L uy Lín, đồng thời v vận hành cửa

và pham vi ứng dụng của nhóm này phổ biến hon hẳn so với các quá trình khác như

Déng luc khác —] Thắm bốc (PV)

Thâm tich

Hình 1.8 Phân loại các quá trình máng,

1.3.2.1 Cáo qui trình màng sử dụng động lực áp suất

Quá trình màng sử dụng động lực áp suất có thể phân loại thành vì lọc (ME),

siêu lọc (UF), nano (NF) v:

âm thấu ngược (RO)

Bang 1.6 Dic tinh các quá trình màng sử đụng động lực áp suất

Thâm thấu ngược <0,001 27,6-68,9 Muổi vỏ cơ, các phân tử

Béi vi động lực của nó là áp suất, nước/chất lỏng và các chất tan (có kích thước phủ hop) theo dong permeate di qua mang, các phân tử lớn bị giữ lại trên bê

mt màng với các mức độ khác nhau phụ thuộc vào kích thước lỗ mảng Bảng 1.1

tôm tắt các đặc tính, phạm vị làm việc và ứng dụng phân tách của các qua trinh

xuàng sử dụng động lực áp suấtHởi vi khá năng phân tách của các quá trinh mảng, liên quan đến kích thước lỗ mảng, kich thước lỗ mảng giám dẫn theo thử tự ME- UF- NE- RO Cũng theo trình tự này, trở lực của mảng sẽ tăng và do đó áp suất hoạt dộng sẽ phải tăng lên để duy trì cùng một thông lượng,

1.3.2.2 Các quá trình màng khác

Các nhóm kỹ thuật màng khác được để cập ở phần này bao gồm thâm thấu, thấm bắc, DƠMD Thắm thâu là 1 quá trình mà đông nước trong khuêch tán từ đưng dich hỗn hợp đầu tới 1 dòng khác dựa trên nguyễn lý chênh lệch nông độ

Thâm bốc (PV) là một quả trình mà trong dỏ 1 hỗn hợp chất lỏng (hai hoặc nhiều cầu tử) được tách ra nhờ qua trink bay hơi Ì phân thông qua Ì màng đặc Động lực của quá trình chiyển khối đó là sự kháo nhau về áp suất hơi riêng phân giữa hai bề mặt mảng Bởi vi khả năng tách hỗn hợp bởi quá trình PV không liên

quan đến cản bằng pha lỏng hơi, do đó quá trình này có thể sử dụng tách hỗn hợp

đẳng phí [S1]

Chưng cất màng trực tiếp (DCMD) là 1 quá trình bay hơi của các cầu tử đễ bay hoi trong dung địch qua 1 raảng kị nước Động lực cuả quá trình chuyến khối qua lễ mảng là sự khác nhau về áp suất hơi giữa 2 bề mặt mảng, phụ thuộc vào nhiệt độ và thành phẩn dưng dich ở lớp lân cận bẻ mặt màng Trong thí nghiệm này, đảng nguyén liệu là đung địch chứa chất tan không bay hơi, sế chỉ có nước đi qua bễ mặt 1uảng kỉ nước, vì thế có thể thu được déng nude tinh khiét [52]

1.3.3 Chế độ hoạt dông

Quá trình tách bởi mảng cỏ thể thực hiện dưới 2 hình thức lọc tĩnh vá lọc chéo:

dòng 'Trong hình thức lọc tĩnh, dòng nguyên liệu đi vuông góc với bê mặt mảng vả đông permeat thắm qua màng Kết quả là, sự hình thành lớp cặn trên bể mặt màng sẽ

32

làm giảm hiệu suất lọc, hơn nữa, việc sục rửa và tái sử dụng mảng rất khỏ khăn Vỉ

lý do đó, hình thức lọc dead-end rất khỏ đề tiến hành trong công nghiệp với quy mô

Hinh 1.9 Các chế độ hoạt động (a-lọc tính; b- lọc chẻo dỏng)

Trong hình thức lọc chéo đòng, dòng feed đi trên be mat mang di chuyén song song với bẻ mặt mang va dong permeat di xuống phía dưới của bề mặt mảng Dòng,

xetentate được hỏi lưu trở lại thủng chứa ưu điểm chính của chéo đỏng là ngăn cản

sự lắng đọng trên bề mặt mảng, han che hién tuong tac nghén/ban (fouling) mang

loc

1.3.4 Vật liệu và các loại modul mảng

1.3.4.1 Ưật liệu chế tạo màng

Hiện nay, mảng được sản xuất từ 2 nhỏm vật liệu chủ yếu là polyme và gồm Nhóm vật liệu polyme bao gồm: xenlulozo axetat (CA), polyamit (PA), poly

propylene (PP), poly etylen (PE) Trong sỏ này, xenlulozo axetat va là loại vật liệu

ưa nước và được sử dụng rộng rãi nhất Các vật liêu được dủng phô biến đề chế tạo mang gm la Al,O3, SiO, va ZrO,

Chỉ phí sản xuất màng gồm cao hơn so với mảng polyme, song nó có những tru điểm đáng kể: khả năng chỉu nhiệt tốt, trơ với nhiều loại hỏa chất và có độ bên cơ

học cao Điểm cần lưu ý rằng, màng gồm không bị phá hủy dưới tác dụng của tia

UV hoặc ảnh sáng mặt trời, do đó nó trở thành một đổi tượng tiềm năng trong việc

tích hợp với các quá trinh quang xúc tác

1.3.4.2 Modul mang

Modul mảng là một đơn vị của hệ thông mảng, được thiết kế theo tiêu chí gọn

va dam bao bé mat mảng trên một đơn vị thẻ tích không gian lớn Ngoài ra các modul phải đảm bảo thuận lợi cho việc lắp đặt và tháo đỡ đề về sinh cũng như thay

33

thé mang loc Modul mảng bao gồm 4 loại cơ bản: dạng tâm, dang soi réng, dang

=

http //syndertitration com/ultrafitraton/Rat-_- htp//renovowater.comlwator101/HF_blog1/ htp⁄Awww tubulammembrane com sheet/

Hình 1.10 Cac dang modul mang

Modul dang tắm được thiết kế chắc chắn va dé dàng được thay thế khi can thiết, màng cuộn xoắn có lớp đỡ đề cung cấp dòng chảy xoáy và tạo điện tích bè mặt cao và có thê để dàng kết nỗi với nhau trong một ông hoặc binh chịu áp Mảng ống, thích hợp xử lý chất rắn lơ lửng ở mức độ lớn vả tổ

sạch tại chỗ nhưng đòi hỏi diện tích lắp đặt lớn vả tổn nhiều năng lượng sử dụng do

tôn thất áp suất trong các ông hình trụ nhỏ Màng sợi rồng có bẻ mặt trên một đơn vị

thể tỉnh cao nhất nhưng độ bên yếu và dễ bị tắc nghẽn

độ dòng chảy cao va co thé lam

1.3.5 Hién tai va tuong lai

Các quả trình mảng dang phát triển cho một loạt các ứng dung trong công nghiệp như: xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải đệt nhuộm, phân tách các hệ rắn-

lỏng, khi hoặc hệ lỏng-lỏng Mặc dủ có những ưu điềm vượt trội so với các quá trình

phân tách khác, nhưng các quả trình mảng phải đối mặt với hiện tượng fouling mảng lọc dẫn đến suy giảm năng suất và tuổi thọ của màng lọc Các chiến lược để khắc

phục tỉnh trạng nay 1a (i) tiên xử lý nguyên liệu, (ñ) lựa chọn mang loc hop ly, (iii)

tối ưu hóa các thông số vận hảnh Gần đây nhất, các hướng nghiên cửu trong tương

34

lai của công nghệ mảng đã được tháo luận bởi Uribe và cộng sự [53] Theo tác giá, những vẫn dê sau cẩn phải chú ý:

+ Val Héusan xudt mang

-_ Phát triển các giải pháp làm giảm hiện tượng tắc nghẽn mảng lọc

-_ Kết hợp các quá trình tràng với các quá trình hóa học khác

Trong số này, sự tích hợp công nghệ màng với cáo quá trình khác (hay còn gọi

Tà các quá trình màng Ta) ngày cảng nhận được sự chủ ý của các nhà khoa học Một

trình nhật của các quá trình mảng lai đó là thiết bị màng sinh học (MPR)

1.4 _ Hệ thống thiết bị phản ứng quang xúc tác dang mang (PMs)

1.41 Giới thiệu về PMRs

Tiên nay, các công nghệ xử lý nước thải thông thưởng cần phải tiêu thụ một

lượng lớn hóa chất và năng lượng Đên cạnh đỏ, các công nghệ này không thể xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ dộc hai như được phẩm, thuốc trừ sâu, kháng sinh Quang xúc tác nồi lên như là một công nghệ xanh đề xứ lý triệt để các hợp chat 6

nhiễm mà không dỏi hối phải thêm các hỏa chất khác, hơn nữa sản phẩm phân húy

các hợp chất hữu cơ bởi các quá trình AOPs sử dụng UV/TIO¿z/11¿O; đều không tạo

va bùn thái, thân thiện với môi trường,

Tuy nên, những nhược điểm của AOPs sử dụng UV/TIOz/H;O; liên quan dến tiêu thụ năng lượng, phản tách xúc tác đã tạo ra trở ngại cho việc áp dụng trong, quy mô công nghiệp

nghệ quang xúc tác dã được dễ xuất với tên gọi “thiết bị phan img quang xúc tác

vượt qua những thách thức này, sự kết hợp mảng với công

đạng mảng” hoặc “thiết bị phân ứng mảng quang xúc tác” (PMR) Những phát triển mdi trong việc nghiên cửu hừa hẹn cho việc ứng dụng thiết bị phản ủng quang xúc tác dạng mảng để xứ lý các chất ö nhiễm trong nước thái với quy mô lớn [34] [55]

35

"thiết bị phản ứng quang xúc tác dạng mảng (Photocatalytic membrane xeactor), hay còn dược gọi lá thiết bị mảng quang xúc tác là một hệ thiết bi lai trong,

đó quá trình quang xúc tác được kết hợp với các quá trình mảng (ME/UE/NI/RO

thay MD/PV) [34] PM có một vải điểm tiên tiến hon so với thiết bị phản ứng quang xúc tác truyền thẳng như: (ï) giữ lại quang xúc tác trong môi trường phản ứng nhờ quả trình rnàng: (11) điều khiển thời gian lưu của các thiết bị trong thiết bị phán: tứng, (iii) có thể tiế

và tach sản phẩm ra khỏi môi trường phản ứng ITơn thế nửa, áp dụng PMR thay vì

sử dụng thiết bị phản ứng quang xúe tác thông thường cho phép tránh được một số cổng đoạn tiền xử lý như chất keo tụ, lắng đọng để loại bỏ xúc tác từ dung dich di

n hành đẳng thời và liên tục 2 quả trình phân hủy quang xúc tác

xử lý Việc giảm điện tích lắp đặi cũng là những lợi ích của PMRs Một khả năng

khác đó là việc tái sử đựng xúc tác, điều mà các quá trình keo tụ- lắng đọng thường không thể thực hiện được Như vậy PMR có thể cạnh tranh với các công nghệ khác

liên quan đến phục hỏi vật liệu xúc tác, chỉ phí năng lượng, giảm tác động môi trường vá loại bỗ các cầu tử

1.4.2 Câu hinh thiết bị mảng quang xúc tác

24.2.1 Cấu hình PMIS

Mặc dù có nhiều cách phân loại khác nhau, nhưng trong hầu hót các tải liệu,

thiết bị phân ứng mảng quang xúc tác có thé chia lam hai dạng cơ bản: (ï) PMR có

định và (0) PMR dạng huyền phủ (Hình 1.10)

36

bán dân như ZnO hoặc T¡O¿, tuy nhiên dạng thiết bị nảy thường chế tạo phức tạp và

không có sẵn các sản phầm thương mại Một dạng phỏ biên hơn đó lả quang xúc tác

được có định trên bề mặt mảng Trong trưởng hợp nảy, TìO; cỏ thể được cổ định

trên mang polymer hoặc mảng gồm bằng các phương pháp phủ nhúng, phủ quay

hoặc lắng dong tir pha hoi [34]; trong một nghiên cửu khác, lớp quang xúc tác có thẻ được tạo thành bằng cách lắng đọng T¡O; trên bẻ mặt mang thông qua quá trình vì loc [56] Do tam quan trọng của việc chiều xạ, Mozia và cộng sự đã đẻ xuất thêm một quan điểm phân loại các thiết bị màng quang xúc tác dựa trên vị trí chiêu xạ trong hệ thống Nhin chung, trong trường hợp PMR có định, vị trí chiếu xạ được đặt ngay trên bẻ mặt mảng Trong trường hợp PMR dạng huyền phủ, có thê chiêu xạ tại các vị trí: (a) bể chứa, (b) màng và (c) thiết bị quang xúc tác phụ Trong hầu hết các

trường hợp, nguồn anh sang co the dit tai mang va thing chia (anh mặt trời, đèn

UV được sử dụng) Cac sơ đồ phỏ biển được trình bảy trong các hình vẽ dưới đây

[34]

Hình 1.12 Chiều xa trên bề mặt mang

Trong câu hình nảy, nguồn chiếu xạ (đèn UV/ anh sang mặt trời) được đặt

trước/ trên modun mảng, điều này đòi hỏi mảng phải được chế tạo bằng vật liêu chịu

được bức xạ cực tím (mảng gồm) và thời gian lưu của dòng vật chất qua modun

màng phải hợp lý đề thực hiện phản ứng xúc tác quang hiệu quả Ưu điểm của dạng nảy đỏ là, bè dày truyền quang nhỏ (được tính bằng khoảng cách từ bê mặt mảng đến vỏ modun mảng) nên việc chiêu xạ được hiệu quả Hơn nữa modun mảng có diện tích bề mặt không quả lớn, nên việc phân bố chiều xạ trong quy mô lớn lả hoàn

Hình 1.13 Chiếu xạ trên thủng chứa nguyên liệu

Ở cau hình PMRs khác, nguồn chiêu xạ được áp dụng cho thủng chứa Thông

thường đèn UV sẽ được bao bọc bởi các ống thạch anh hoặc thủy tỉnh và nhúng vào

trong thùng chứa Có thẻ để dàng thấy được, hiệu quả chiêu xạ UV sẽ bị hạn chế bởi

bề dày lớp chất lỏng bên trong thủng chứa: hơn nữa trong quy mô lớn thùng chứa sẽ

được thay thê bằng các bẻ chửa, việc phân bổ nhiều đèn sẽ khó hơn so với phương

ản chiếu xạ trên bề mặt mảng

Mặt khác, việc chiều xạ cũng có thẻ thực hiện ở trong các thủng chửa trung

gian giữa thủng chửa nguyên liệu đầu vả modun mảng lọc

38

Hình 1.14 Thiết bị mảng quang xúc tác chiều xạ trên thủng chứa trung gian

Câu hình nảy xuất phát từ mục đỉch kiểm tra riêng biệt tốc độ phản ứng phân

hủy các hợp chất hữu cơ và sự phân riêng mảng lọc trong toàn thê hệ thông PMRs, tuy nhiên nỏ tỏ ra không phủ hợp với việc triển khai trong quy mô lớn

1.4.2.2 PMR ding cdc quá trình màng áp suất

Sự tích hợp thông thường nhát của PMRs đó là hệ thống kết hợp quang xúc tác với quá trình mảng vi lọc và siêu loc Chúng được ap dụng đề loại bỏ các chat 6 nhiềm khác nhau, chẳng hạn như được phẩm [57], axit fluvic va axit humic [58, 59],

bisphenol A [60], elorophenol, thuôe nhuộm [S9], nitrophenol [61], cũng như xử lý

nước thải dệt nhuộm thực [60], chat thải tổng hợp [62], nước bẻ mặt [63]

Theo phương án này, quá trình mảng ME và UE chủ yếu đóng vai trò là rào cản giữ lại các chất xúc tác trong môi trường phản ứng, hoặc lả tiên xử lý cho các

bước NF hoặc RO Ưu điểm của sự kết hợp nảy là năng suất cao và khả năng van

hành đơn giản.Tuy nhiên quá trình vi lọc và siêu lọc không có khả năng tách đa số

các phân tử hữu cơ, do vậy chát lượng nước sau xử lý không cao Do đó, đẻ xử lý triệt đề và tái sử dụng can ghép nổi thêm các quá trình NE/RO Sự kết hợp nay đã

được W Samhaber và Nguyễn Minh Tân mô tả trong nghiên cứu của mình nhằm mục đích xử lý nước thải dệt nhuộm [50]

39

Hình 1.15 Quy trình xử lý nước thải bằng các quả trình mảng kết hợp quang xúc tác

Các cuộc điều tra vẻ hệ thông PMRs sử dụng NE được tập trung trong vẫn đẻ

loại bỏ chất dệt nhuém, axit humic, 4-nitrophenol và dược phẩm khỏi nước [34]

Lúc nảy, ngoài vai trò giữ lại chất xúc tác trong môi trường phản ứng, mảng NF còn

có khả năng giữ lại các hợp chất hữu cơ ô nhiễm Việc kết hợp quang xúc tác với quá trình thấm thâu ngược tương đổi hạn chế Lý do chính là đo hiệu năng phân tách các hôn hợp dị thể rắn-lỏng của quá trình RO không cao Tuy nhiên, Molinari va Palmisano (2005) cho rằng, sử dụng xúc tác quang kết hợp RO đẻ sản xuất nước

tỉnh khiết cỏ khả năng khử trùng và làm giảm tác động fouling sinh học [64]

Ngoài những yêu tô ảnh hưởng đền hiệu quả phản ứng quang xúc tác như đã đẻ

cập trong Hình 1.4, hiện tượng fouling mang lọc cản được xem xét Sự hình thành

lớp cặn trên bể mặt mảng gây ra hiện tượng tắc nghẽn mang, tăng chí phí vận hành

và làm giảm tudi tho mang

1.4.2.3, PMR dùng các quá trình màng khác

PMRs có thẻ kết hợp với 1 số quá trình khác như: thâm tích, thấm bóc và chưng cất mảng Sự kết hợp của quá trình quang xúc tác với DCMD mang lại những

ưu điểm lả có thể loại bỏ được hiện tương fouling màng lọc gây ra bởi các hạt xúc

tác quang Mozia và cộng sự (2008) đã quan sát hiệu quả của hệ thông quang xúc tác- DCMD đẻ phân hủy thuốc nhuộm azo Kết quả cho thay, dong permeat không

bị ảnh hưởng bởi nông độ TiO; Kết quả nghiên cửu tương tự cũng được mô tã trong,

u nghiên cửu khác Nhược điểm của sự tích hợp DCMD với quang xúc tác là năng suất nhỏ và vận hành phức tap [65]

một số tải

40

Việc kết hợp PV vả quang xúc tác đã được điều tra trong việc loại bỏ 4-

clophenol bởi Camera va cộng sự (2007), mặc dù chát lượng của dòng permeat cao

nhưng cần nghiên cứu thêm vẻ sư tích hợp nảy đặc biệt ở khía cạnh năng suất và

tiêu thụ năng lượng [66]

Nhìn chung, sự kết hợp của quá trình quang xúc tác với các quá trình chưng cất

mảng, thấm tích, thấm bốc van còn hạn chẻ, chủ yếu là các điều tra sơ bộ về việc loại bỏ một số hợp chất hữu cơ điển hình trên khia canh năng suất và chất lượng sản

phẩm sau xử lý Các nghiên cứu gân đây van đang tập trung vào việc tích hợp quang

xúc tác với các quá trình mảng ME và UF

1.4.3 Tình hình nghiên cứu hiện tại và xu thể trong tương lai

Hon hai thập kỷ qua, đã có rất nhiều cô gắng trong việc nghiên cứu câu hình thiết bị và việc áp dụng PMR đề xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại, nước thải dệt

nhuộm vả dư lượng dược phẩm trong nước thải

800

|aMembrane photoreactor Jk eng 3

Hinh 1.16, Tinh hinh nghién ciru PMRs

Các nghiên cứu về lĩnh vực mảng quang xúc tác bắt đầu từ những năm 1990 của thể kỷ 20 Cho đến nay đã có gần 1000 công trình liên quan đến lĩnh vực nảy; các nghiên cứu đa dạng với nhiều hướng tiếp cận và giải quyết các vấn đề khác nhau Với mục tiêu điều tra sơ khởi ban dau về hiệu quả của thiết bị PMRs đề xử lý hợp chất hữu cơ độc hại, như đã trình bảy trong phân 1 4.2 các nghiên cửu tập trung

trong việc điêu tra hiệu quả của thiết bị màng quang xúc tác (chủ yêu là sự kết hợp

giữa quá trình siêu lọc/ vi lọc với quang xúc tác sử dụng TiO;) đẻ phân hủy các hợp

chất hữu cơ độc hại trong nước thải như dược phẩm [57], axit fluvie và axit humie

4l