...Nguyễn Nhật Lan Chi.pdf

...Nguyễn Nhật Lan Chi.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực k...

NGUYỄN NHẬT LAN CHI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU BiFeO3,

ỨNG DỤNG XỬ LÝ METYL DA CAM TRONG

NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Hà Nội - 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN NHẬT LAN CHI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU BiFeO3,

ỨNG DỤNG XỬ LÝ METYL DA CAM TRONG

NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật môi trường

Mã ngành: 52510406

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS Đào Ngọc Nhiệm

ThS Nguyễn Bích Ngọc

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian qua, để hoàn thành được khóa luận của mình một cách tốt nhất, cùng với sự cố gắng của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình và tạo điều kiện hết mức từ Viện Khoa học vật liệu cùng với các cán bộ của Viện cũng như giảng viên hướng dẫn trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Em xin cảm ơn ban lãnh đạo và các cán bộ tại Viện Khoa học Vật liệu đã tạo điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ để em có cơ hội được thực hiện khóa luận của mình, tiếp cận với ngành khoa học vật liệu và trau dồi thêm được những kiến thức thực tế, mới mẻ về chuyên ngành cho bản thân Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn TS Đào Ngọc Nhiệm đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt thời gian em tiến hành làm khóa luận tốt nghiệp của mình

Em cũng xin cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Môi trường, trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức cốt lõi quý báu cho em trong những năm em rèn luyện học tập tại trường Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quý báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Bích Ngọc - người đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo sát sao để em có thể hoàn thành tốt và đúng hạn báo cáo đồ án của mình

Tuy nhiên với kiến thức, năng lực và kinh nghiệm còn hạn hẹp, em không tránh khỏi có thể mắc phải những thiếu sót nên em rất mong nhận được ý kiến đóng góp, nhận xét từ phía các Thầy Cô trong hội đồng bảo vệ đồ án khoa Môi Trường – trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội để em có thể hoàn thiện bài báo cáo này Đó cũng là vốn kiến thức quý giá giúp em hoàn thiện kiến thức của bản thân

Cuối cùng em kính chúc quý Thầy, Cô khoa Môi trường, trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội và các Cô, Chú, Anh, Chị trong Viện Khoa học vật Liệu luôn dồi dào sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tên em là Nguyễn Nhật Lan Chi, sinh viên lớp ĐH1KM, chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường, khóa 2011-2015, trường Đại học Tài nguyên

và Môi trường Hà Nội Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu tổng

của TS Đào Ngọc Nhiệm, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao chép Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước nhà trường về lời cam đoan này

Hà Nội, tháng 6 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Nhật Lan Chi

MỤC LỤC

Mục lục 1

Danh mục thuật ngữ, ký hiệu viết tắt 3

Danh mục hình 4

Danh mục bảng 5

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 8

1.1 Giới thiệu chung về vật liệu 8

1.1.1 Tổng quan về vật liệu 8

1.1.2 Tình hình nghiên cứu vật liệu BiFeO3 trong nước và trên thế giới 10

1.2 Các phương pháp tổng hợp vật liệu 11

1.2.1 Phương pháp đồng tạo phức 12

1.2.2 Phương pháp thủy nhiệt 13

1.2.3 Phương pháp sol-gel 14

1.2.4 Phương pháp đốt cháy gel 15

1.3 Ứng dụng của vật liệu BiFeO3 17

1.4 Tổng quan về nước thải dệt nhuộm 18

1.4.1 Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm 18

1.4.2 Đặc điểm, tính chất của nước thải dệt nhuộm 18

1.4.3 Một số loại thuốc nhuộm thường dùng ở Việt Nam 19

1.4.4 Giới thiệu về metyl dacam 21

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 24

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 24

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 24

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 24

2.1.3 Phương pháp nghiên cứu 24

2.2 Thực nghiệm 25

2.2.1 Hóa chất và thiết bị 25

2.2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu và nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp vật liệu BiFeO3 26

2.2.3 Phân tích đặc trưng cấu trúc, tính chất vật liệu 27

2.2.4 Bước đầu thử nghiệm ứng dụng vật liệu BiFeO3 để xử lý metyl da cam trong mẫu nước thải dệt nhuộm 31

2.3 Phương pháp xác định metyl da cam: 32

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Tổng hợp vật liệu BiFeO3 34

3.1.1 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp vật liệu 34

3.1.2 Phân tích đặc trưng cấu trúc, tính chất của vật liệu BiFeO3 38

3.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu trong xử lý metyl da cam: 38 3.3 Thử nghiệm khả năng ứng dụng vật liệu để xử lý metyl da cam trong mẫu nước thải dệt nhuộm: 41

3.3.1 Kết quả thử nghiệm ứng dụng vật liệu để xử lý metyl da cam trong mẫu nước thải dệt nhuộm 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 52

Phụ lục 1: Đường chuẩn metyl da cam 52

Phụ lục 2: Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện khóa luận 54

DANH MỤC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc tinh thế của BiFeO3 8

Hình 2.1 Quy trình thực nghiệm tổng hợp vật liệu BiFeO3 26

Hình 2.2 Sơ đồ kính hiển vi điện tử quét 28

Hình 2.3 Sơ đồ thiết bị nhiễu xạ tia X 29

Hình 2.4 Phổ hấp thụ UV-Vis của metyl da cam 32

Hình 3.1 Giản đồ XRD của mẫu được nung ở các nhiệt độ khác nhau 34

Hình 3.2 Giản đồ XRD của các mẫu có tỷ lệ mol kim loại Bi/Fe khác nhau 36 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BiFeO3 tổng hợp ở điều kiện tối ưu 37

Hình 3.4 Ảnh SEM của mẫu BiFeO3 tổng hợp ở điều kiện tối ưu 38

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam của BFO theo thời gian khác nhau 40

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam của BFO trong mẫu môi trường (f=10) theo thời gian khác nhau 42

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam của BFO trong mẫu môi trường (f=5) theo thời gian khác nhau 44

Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam của BFO trong mẫu môi trường (f=2) theo thời gian khác nhau 46

Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam của BFO trong mẫu môi trường theo thời gian khác nhau 47

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.2 Bảng số liệu đánh giá khả năng xử lý metyl da cam của BFO

theo thời gian khác nhau 39 Bảng 3.3 Bảng số liệu đánh giá khả năng xử lý metyl da cam của BFO trong

mẫu môi trường (f=10) theo thời gian khác nhau 41 Bảng 3.4 Bảng số liệu đánh giá khả năng xử lý metyl da cam của BFO trong

mẫu môi trường (f=5) theo thời gian khác nhau 43 Bảng 3.5 Bảng số liệu đánh giá khả năng xử lý metyl da cam của BFO trong

mẫu môi trường (f=2) theo thời gian khác nhau 45

SVTH: Nguyễn Nhật Lan Chi GVHD : TS Đào Ngọc Nhiệm, ThS Nguyễn Bích Ngọc

MỞ ĐẦU

Trong các hoạt động sinh hoạt cũng như sản xuất của con người, nước là một phần không thể thiếu và vô cùng quan trọng Việt Nam là một trong những quốc gia có nguồn tài nguyên nước dồi dào và phong phú nhưng đến nay đang dần suy giảm và ô nhiễm nghiêm trọng bởi nước thải Một thực trạng đáng buồn đã và đang xảy ra hàng ngày hàng giờ đó là nước thải ở hầu hết các cơ sở sản xuất công nghiệp chỉ được xử lý sơ bộ hay thậm chí thải trực tiếp ra môi trường Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức của con người, siết chặt các công tác quản lý môi trường thì việc tìm ra các giải pháp nhằm loại bỏ các chất độc hại ra khỏi môi trường nước có ý nghĩa hết sức to lớn Thuốc nhuộm hiện nay đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp trọng điểm như dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm Do tính tan cao và ổn định với ánh sáng, nhiệt, các tác nhân oxy hóa nên các thuốc nhuộm là tác nhân độc hại gây ô nhiễm các nguồn nước rất khó loại bỏ Thuốc nhuộm metyl da cam thuộc nhóm chất tạo màu họ azo thường gặp, là một chất bột tinh thể màu da cam, độc, có tính axit, thường được sử dụng để nhuộm trực tiếp các loại sợi động vật, các loại sợi có chứa nhóm bazơ như len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit trong môi trường axit, ngoài ra cũng có thể nhuộm xơ sợi xenlulozơ với sự có mặt của urê Mặc dù đem lại những lợi ích đáng kể trong ngành công nghiệp nhuộm nhưng tác hại của nó cũng không hề nhỏ khi mà các chất này được thải ra môi trường Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra tính độc hại và nguy hiểm của chúng đối với môi trường

và con người là đặc biệt nghiêm trọng Loại thuốc nhuộm này có thể gây ung thư cho người sử dụng sản phẩm

Trong số nhiều phương pháp được nghiên cứu để tách loại các phẩm màu trong môi trường nước, phương pháp phân hủy được lựa chọn và đã

SVTH: Nguyễn Nhật Lan Chi GVHD : TS Đào Ngọc Nhiệm, ThS Nguyễn Bích Ngọc

mang lại hiệu quả cao Có rất nhiều các loại vật liệu phân hủy các phẩm màu

đã được nghiên cứu, chế tạo và trong các nghiên cứu gần đây cho thấy việc chế tạo ứng dụng vật liệu quang xúc tác ngày càng được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm do tính chất lý thú quang xúc tác mà nó mang lại Vật liệu BiFeO3 là một trong những cật liệu có tính chất đặc trưng này

Xuất phát từ những lý do trên, em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu BiFeO3

- Đánh giá khả năngxử lý Metyl da cam trong nước thải dệt nhuộmbằng vật liệu BiFeO3

Nội dung nghiên cứu của đề tài:

- Tổng hợp vật liệu BiFeO3

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu

- Khảo sát đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu chế tạo được

- Bước đầu khảo sát khả năng phân hủy metyl da cam trong môi trường nước thải dệt nhuộm bằng vật liệu BiFeO3