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 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: Hà Nội - 2015 TS Đào Ngọc Nhiệm ThS Nguyễn Bích Ngọc LỜI CẢM ƠN Trong thời gian qua, để hoàn thành khóa luận cách tốt nhất, với cố gắng thân, em nhận giúp đỡ tận tình tạo điều kiện hết mức từ Viện Khoa học vật liệu với cán Viện giảng viên hướng dẫn trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Em xin cảm ơn ban lãnh đạo cán Viện Khoa học Vật liệu tạo điều kiện nhiệt tình giúp đỡ để em có hội thực khóa luận mình, tiếp cận với ngành khoa học vật liệu trau dồi thêm kiến thức thực tế, mẻ chuyên ngành cho thân Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn TS Đào Ngọc Nhiệm tận tình giúp đỡ hướng dẫn em suốt thời gian em tiến hành làm khóa luận tốt nghiệp Em xin cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Môi trường, trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội dạy dỗ, truyền đạt kiến thức cốt lõi quý báu cho em năm em rèn luyện học tập trường Với vốn kiến thức tiếp thu trình học không tảng cho trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang quý báu để em bước vào đời cách vững tự tin Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Bích Ngọc người tận tình hướng dẫn bảo sát để em hoàn thành tốt hạn báo cáo đồ án Tuy nhiên với kiến thức, lực kinh nghiệm hạn hẹp, em không tránh khỏi mắc phải thiếu sót nên em mong nhận ý kiến đóng góp, nhận xét từ phía Thầy Cô hội đồng bảo vệ đồ án khoa Môi Trường – trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội để em hoàn thiện báo cáo Đó vốn kiến thức quý giá giúp em hoàn thiện kiến thức thân Cuối em kính chúc quý Thầy, Cô khoa Môi trường, trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội Cô, Chú, Anh, Chị Viện Khoa học vật Liệu dồi sức khỏe, hạnh phúc thành đạt Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tên em Nguyễn Nhật Lan Chi, sinh viên lớp ĐH1KM, chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường, khóa 2011-2015, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu BiFeO3, ứng dụng xử lý metyl da cam nước thải dệt nhuộm” công trình nghiên cứu riêng em, hướng dẫn khoa học TS Đào Ngọc Nhiệm, số liệu nghiên cứu thu từ thực nghiệm không chép Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước nhà trường lời cam đoan Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Nhật Lan Chi MỤC LỤC Mục lục Danh mục thuật ngữ, ký hiệu viết tắt Danh mục hình Danh mục bảng MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung vật liệu 1.1.1 Tổng quan vật liệu 1.1.2 Tình hình nghiên cứu vật liệu BiFeO3 nước 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 vật liệu BiFeO3 17 1.4 Tổng quan nước thải dệt nhuộm 18 1.4.1 Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm 18 1.4.2 Đặc điểm, tính chất nước thải dệt nhuộm 18 1.4.3 Một số loại thuốc nhuộm thường dùng Việt Nam 19 1.4.4 Giới thiệu metyl dacam 21 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 24 2.1 Đối tượng 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 thiết bị 25 2.2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới 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 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 khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình tổng hợp vật liệu 34 3.1.2 Phân tích đặc trưng cấu trúc, tính chất vật liệu BiFeO3 38 3.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu xử lý metyl da cam: 38 3.3 Thử nghiệm khả ứng dụng vật liệu để xử lý metyl da cam mẫu nước thải dệt nhuộm: 41 3.3.1 Kết thử nghiệm ứng dụng vật liệu để xử lý metyl da cam 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 trình thực khóa luận 54 DANH MỤC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Việt Abs Độ hấp thụ quang BFO Oxit bitmut sắt (BiFeO3) MO Metyl da cam PVA Polyvinyl ancol SEM Kính hiển vi điện tử quét UV-Vis Tử ngoại - Khả kiến XRD Nhiễu xạ tia - X DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc tinh BiFeO3 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 metyl da cam 32 Hình 3.1 Giản đồ XRD mẫu nung nhiệt độ khác 34 Hình 3.2 Giản đồ XRD mẫu có tỷ lệ mol kim loại Bi/Fe khác 36 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu BiFeO3 tổng hợp điều kiện tối ưu 37 Hình 3.4 Ảnh SEM mẫu BiFeO3 tổng hợp điều kiện tối ưu 38 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam BFO theo thời gian khác 40 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam BFO mẫu môi trường (f=10) theo thời gian khác 42 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam BFO mẫu môi trường (f=5) theo thời gian khác 44 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam BFO mẫu môi trường (f=2) theo thời gian khác 46 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý metyl da cam BFO mẫu môi trường theo thời gian khác 47 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.2 Bảng số liệu đánh giá khả xử lý metyl da cam BFO theo thời gian khác 39 Bảng 3.3 Bảng số liệu đánh giá khả xử lý metyl da cam BFO mẫu môi trường (f=10) theo thời gian khác 41 Bảng 3.4 Bảng số liệu đánh giá khả xử lý metyl da cam BFO mẫu môi trường (f=5) theo thời gian khác 43 Bảng 3.5 Bảng số liệu đánh giá khả xử lý metyl da cam BFO mẫu môi trường (f=2) theo thời gian khác 45 Đồ án tốt nghiệp Khoa Môi trường MỞ ĐẦU Trong hoạt động sinh hoạt sản xuất người, nước phần thiếu vô quan trọng Việt Nam quốc gia có nguồn tài nguyên nước dồi phong phú đến dần suy giảm ô nhiễm nghiêm trọng nước thải Một thực trạng đáng buồn xảy hàng ngày hàng nước thải hầu hết sở sản xuất công nghiệp xử lý sơ hay chí thải trực tiếp môi trường Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức người, siết chặt công tác quản lý môi trường việc tìm giải pháp nhằm loại bỏ chất độc hại khỏi môi trường nước có ý nghĩa to lớn Thuốc nhuộm sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp trọng điểm dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm Do tính tan cao ổn định với ánh sáng, nhiệt, tác nhân oxy hóa nên thuốc nhuộm tác nhân độc hại gây ô nhiễm nguồn nước khó loại bỏ Thuốc nhuộm metyl da cam thuộc nhóm chất tạo màu họ azo thường gặp, chất bột tinh thể màu da cam, độc, có tính axit, thường sử dụng để nhuộm trực tiếp loại sợi động vật, loại sợi có chứa nhóm bazơ len, tơ tằm, sợi tổng hợp polyamit môi trường axit, nhuộm xơ sợi xenlulozơ với có mặt urê Mặc dù đem lại lợi ích đáng kể ngành công nghiệp nhuộm tác hại không nhỏ mà chất thải môi trường Gần đây, nhà nghiên cứu phát tính độc hại nguy hiểm chúng môi trường người đặc biệt nghiêm trọng Loại thuốc nhuộm gây ung thư cho người sử dụng sản phẩm Trong số nhiều phương pháp nghiên cứu để tách loại phẩm màu môi trường nước, phương pháp phân hủy lựa chọn SVTH: Nguyễn Nhật Lan Chi GVHD : TS Đào Ngọc Nhiệm, ThS Nguyễn Bích Ngọc Đồ án tốt nghiệp Khoa Môi trường mang lại hiệu cao Có nhiều loại vật liệu phân hủy phẩm màu nghiên cứu, chế tạo nghiên cứu gần cho thấy việc chế tạo ứng dụng vật liệu quang xúc tác ngày nhiều nhà khoa học nước quan tâm tính chất lý thú quang xúc tác mà mang lại Vật liệu BiFeO3 cật liệu có tính chất đặc trưng Xuất phát từ lý trên, em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu BiFeO3, ứng dụng xử lý Metyl da cam nước thải dệt nhuộm” Mục tiêu nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu tổng hợp vật liệu BiFeO3 - Đánh giá khả xử lý Metyl da cam nước thải dệt nhuộm vật liệu BiFeO3 Nội dung nghiên cứu đề tài: - Tổng hợp vật liệu BiFeO3 - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu - Khảo sát đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu chế tạo - Bước đầu khảo sát khả phân hủy metyl da cam môi trường nước thải dệt nhuộm vật liệu BiFeO3 SVTH: Nguyễn Nhật Lan Chi GVHD : TS Đào Ngọc Nhiệm, ThS Nguyễn Bích Ngọc [...]... liệu BiFeO3, ứng dụng xử lý Metyl da cam trong nước thải dệt nhuộm Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu tổng hợp vật liệu BiFeO3 - Đánh giá khả năng xử lý Metyl da cam trong nước thải dệt nhuộm bằng 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. .. 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 vật. .. 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 SVTH: Nguyễn Nhật Lan Chi GVHD : TS Đào Ngọc Nhiệm, ThS Nguyễn Bích Ngọc