IUH | Báo cáo thực hành môn Công nghệ hóa học 2 | BÀI 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA

IUH | Báo cáo thực hành môn Công nghệ hóa học 2 | BÀI 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA IUH | Báo cáo thực hành môn Công nghệ hóa học 2 | BÀI 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA IUH | Báo cáo thực hành môn Công nghệ hóa học 2 | BÀI 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA IUH | Báo cáo thực hành môn Công nghệ hóa học 2 | BÀI 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA IUH | Báo cáo thực hành môn Công nghệ hóa học 2 | BÀI 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC



BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN: Thí nghiệm Chuyên ngành Công nghệ Hóa học 2

Bài 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Khang

Mã số sinh viên: 22668071 Lớp: DHHO18B

Nhóm: 6 Ngày làm thí nghiệm: 29/08/2025 Giảng viên hướng dẫn: Thạc sĩ Lê Trọng Thành

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 9 năm 2025

MỤC LỤC

Bài 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG FENTON ĐIỆN HÓA 1

1 Tóm tắt 1

2 Tổng quan 1

3 Hóa chất – Dụng cụ - Thiết bị 3

3.1 Hóa chất 3

3.2 Dụng cụ 3

3.3 Thiết bị 3

4 Thực nghiệm 3

4.1 Xây dựng đường chuẩn tại 650nm 4

4.2 Điện phân 4

5 Kết quả thí nghiệm và thảo luận 5

6 Kết luận 6

7 Tài liệu tham khảo 7

1

Bài 6: XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÓ PHÂN HỦY BẰNG

FENTON ĐIỆN HÓA

1 Tóm tắt

Bài thí nghiệm được thực hiện nhằm giúp người học biết cách hoạt động của quá trình Fenton điện hóa, hiểu được cách xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa ở quy mô phòng thí nghiệm, giúp người học biết cách áp dụng phương pháp Fenton điện hóa để xử lý các chất thải hữu cơ khó phân hủy có trong nước thải nhằm bảo vệ môi trường một cách hiệu quả Phương pháp thực hiện được tiến hành bằng cách xây dựng đường chuẩn dung dịch Methylene Blue rồi dùng dung dịch Methylene Blue đem đi chỉnh pH, bổ sung Fe2+ rồi đem đi điện phân, sau 15 phút lấy mẫu chỉnh pH bằng 8 rồi đi đo quang sau đó so sánh với đường chuẩn để tính

ra nồng độ sau khi điện phân của Methylene Blue Kết quả thí nghiệm được thể hiện bằng phần xử lý số liệu và đồ thị bên dưới

2 Tổng quan

Trong quá trình sống của con người chúng ta sử dụng nước như một phần của cuộc sống như dùng nước để sử dụng nhằm duy trì sự sống của con người như là dùng để uống, dùng để nấu ăn, dùng để phục vụ mục đích cá nhân như dùng nước để giặt giũ, rửa chén, tắm rửa hoặc phục vụ cho mục đích công nghiệp như nhuộm, xi mạ, là dung môi lên men trong công nghiệp thực phẩm Các loại nước đó khi đã qua sử dụng thì một số do có nhiễm các chất tan khó phân hủy khi thải bỏ ra môi trường sẽ gây hại cho môi trường nên cần được xử lí và một trong những cách xử lý nước thải hiệu quả và ít tốn kém là phương pháp Fenton điện hóa Fenton điện hóa là sự kết hợp giữa phương pháp Fenton và công nghệ điện hóa để xử lý nước thải do quá trình điện phân tạo ra các gốc hydroxyl (•OH) có khả năng oxy hóa mạnh mẽ để phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy, các chất độc hại và khử màu, khử mùi hiệu quả

Quá trình Fenton điện hóa trong nước thải đã được điều chỉnh pH từ 2 – 4 và được bổ sung

Fe2+ diễn ra như sau:

⸰ Ở Anode: xảy ra sự oxi hóa nước tạo ra oxi phân tử theo phương trình:

2H2O → O2 + 4H+ + 4e

⸰ Chính oxi phân tử này lại bị khử ở Cathode để tạo thành hydrogen peroxide (H2O2)

O2 + 2H+ 2e- → H2O2

Đặc điểm của quá trình Fenton điện hóa là H2O2 phản ứng Fe2+ tạo Fe3+, chính Fe3+ lại bị khử thành Fe2+ trên Cathode theo phương trình:

Fe3+ + e- → Fe2+

Phương trình tổng hợp của quá trình Fenton điện hóa có thể viết dạng tổng hợp sau:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH + OH

-Gốc tự do •OH hình thành sẽ tham gia vào phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ từ dạng hợp chất cao phân tử thành chất hữu cơ có phân tử thấp hơn

Chất hữu cơ (cao phân tử) + •OH → Chất hữu cơ (thấp phân tử) + CO2 + H2O + OH

Một số ưu và nhược điểm của quá trình Fenton điện hóa:

- Sản phẩm H2O2 được tạo ra tức thời và liên tục, cho phép điều khiển tốt nhất sự hình thành gốc hydroxyl Nồng độ xúc tác Fe2+ chỉ cần đủ để làm hoạt động hệ Fenton nhờ vào chu kỳ tái tạo Fe2+ bằng dòng điện

- Vận hành tối ưu ở nhiệt độ thường và áp suất khí quyển

- Quá trình này dễ dàng kết hợp với các phương pháp oxy hóa khác như UV, siêu âm và xử

lý vi sinh

- Lượng chất xúc tác (cation kim loại) đưa vào trong dung dịch có nồng độ rất nhỏ

- Một trong những nhược điểm của quá trình Fenton điện hóa là pH của dung dịch phải được kiểm soát từ 2 đến 4 do quá trình điện phân diễn ra phụ thuộc vào pH của dung dịch

3

3 Hóa chất – Dụng cụ - Thiết bị

3.1 Hóa chất

- Methylene Blue (MB)

- Sodium hydroxide (NaOH)

- Acid sulfuric (H2SO4)

- Iron (ii) sulfate (FeSO4)

3.2 Dụng cụ

- 2 điện cực graphite + 1 điện cực titan phủ platin

- 1 cá từ

- 1 becher 500 mL

- 6 becher 100 Ml

- 2 pipet 10 Ml

- 1 ống nhỏ giọt

- 1 bóp cao su

- 1 đũa thủy tinh

- 1 bình định mức 250 Ml

- 1 bình tia

3.3 Thiết bị

- Bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều

- Máy UV-Vis

- Thiết bị khuấy từ

4 Thực nghiệm

4.1 Xây dựng đường chuẩn tại 650nm

Pha dung dịch MB 100ppm

Pha loãng từ 2-14 ppm

Đo quang

Dựng đường chuẩn

4.2 Điện phân

250 mL dd MB 10 ppm

Chỉnh pH = 2, thêm Fe2+ = 0,02M

Lắp hệ thống: điện cực, khuấy từ

Điện phân

Sau 15 phút lấy mẫu một lần điều chỉnh pH 8-9 đem đo quang

5

5 Kết quả thí nghiệm và thảo luận

Kết quả đo quang các dung dịch methylene blue nồng độ từ 2ppm đến 14 ppm:

Bảng 6.1 Kết quả đo quang của dung dịch methylene blue nồng độ từ 2 – 14ppm

Hình 6.1 Đồ thị mối quan hệ giữa nồng độ dung dịch methylene blue và mật độ quang

A

Kết quả đo quang sau khi điện phân với t = 15 phút

A = 0,056

y = 0.1634x + 0.0209 R² = 0.9979

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Nồng độ dung dịch methylene blue (ppm)

Đồ thị mối quan hệ giữa nồng độ methylene blue và mật độ

quang A

Nồng độ dung dịch MB

Với phương trình hồi quy tuyến tính A = 0,1634.Cppm + 0,0209 thay A = 0,056 vào ta được :

0,056 = 0,1634.Cppm + 0,0209

Cppm = 0,056−0,0209

Kết quả đo quang sau khi điện phân với t = 30 phút

A = 0,049

Với phương trình hồi quy tuyến tính A = 0,1634.Cppm + 0,0209 thay A = 0,049 vào ta được :

0,049 = 0,1634.Cppm + 0,0209

Cppm = 0,049−0,0209

Thảo luận:

Dựa vào kết quả chúng ta có thể thấy quá trình Fenton điện hóa xảy ra rất nhanh khi dung dịch methylene blue có nồng độ ban đầu là 10ppm sau 15 phút điện phân thì giảm xuống chỉ còn 0,215 ppm có nghĩa là độ chênh lệch nồng độ khoảng 46,5 lần cho thấy tốc độ phản ứng phân hủy methylene blue bằng quá trình Fenton điện hóa là rất nhanh Tuy nhiên do nồng độ xuống quá thấp so với đường chuẩn (2ppm) nên rất có thể xảy ra sai số khi thay vào đường chuẩn để tính

6 Kết luận

Trong kết quả bài thực nghiệm chúng ta có thể thấy quá trình Fenton điện hóa xử lý nước thải xảy ra rất nhanh điều này có thể chứng tỏ một trong ưu điểm của quá trình đó là diễn

ra nhanh Nhưng có thể có sai số trong số liệu do số liệu của kết quả đã vượt ra khỏi đường chuẩn, nếu được chúng em sẽ dựng thêm một đường chuẩn với nồng độ methylene

7

7 Tài liệu tham khảo

[1] Thạc sĩ Lê Trọng Thành, bài 6 xử lý nước thải khó phân hủy bằng Fenton điện hóa, Giáo trình Thí nghiệm chuyên ngành Công nghệ Hóa học 2, khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8/2025

[2] Thạc sĩ Lê Trọng Thành, slide bài giảng môn Thí nghiệm chuyên ngành Công nghệ Hóa học 2, khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 2025

[3] Tiến sĩ Võ Thành Công, Electrolysis in electrochemistry chapter 3, slide bài giảng môn Công nghệ Điện hóa, khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 2025