(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu đặc điểm của quá trình khoáng hóa một số hợp chất hữu cơ họ azo trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp fenton điện hóa

TỔNG QUAN

Nước thải dệt nhuộm

1.1.1 Nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm

Ngành công nghiệp dệt nhuộm phát sinh lượng nước thải lớn từ các công đoạn như hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm và hoàn tất, với nước thải chủ yếu từ quá trình giặt Nhu cầu sử dụng nước trong nhà máy dệt nhuộm rất cao, dao động từ 12 - 65 lít cho mỗi mét vải, và thải ra từ 10 - 40 lít nước Theo phân tích, 72,3% lượng nước được sử dụng tập trung vào các công đoạn nhuộm và hoàn tất sản phẩm Ngành dệt nhuộm được đánh giá là ngành công nghiệp ô nhiễm nhất, chủ yếu do lượng nước thải và thành phần chất ô nhiễm trong nước thải.

1.1.2 Đặc tính của nước thải dệt nhuộm Đặc tính của nước thải dệt nhuộm nói chung và nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc, Dương Nội nói riêng đều chứa các loại hợp chất tạo màu hữu cơ, do đó có các chỉ số pH, DO, BOD, COD… rất cao (xem bảng 1.1), vượt quá tiêu chuẩn cho phép được thải ra môi trường sinh thái (xem bảng 1.2)

Bảng 1.1 Đặc tính nước thải của một số cơ sở dệt nhuộm ở Hà Nội [13]

Tên nhà máy Độ pH Độ màu COD (mg/l) BOD (mg/l)

Bảng 1.2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may [14]

TT Thông số Đơn vị Giới hạn theo TCVN 2008

Nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải từ ngành dệt nhuộm, cần được xử lý nghiêm ngặt để đảm bảo đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường Việc loại bỏ các hóa chất gây ô nhiễm trong nước thải sau sản xuất hoặc chế biến là rất quan trọng để bảo vệ hệ sinh thái.

1.1.3 Các chất ô nhiễm chính trong nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất ô nhiễm, bao gồm các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, hợp chất halogen hữu cơ, và muối trung tính, gây tăng tổng hàm lượng chất rắn, nhiệt độ và pH cao do lượng kiềm lớn Trong số đó, thuốc nhuộm, đặc biệt là thuốc nhuộm azo, là thành phần khó xử lý nhất, chiếm 60-70% thị phần Thông thường, chỉ một phần thuốc nhuộm bám dính vào sợi vải, dẫn đến khoảng 50% lượng thuốc nhuộm dư thừa còn lại trong nước thải sau quá trình nhuộm, làm tăng độ màu và nồng độ ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm.

1.1.4 Các loại thuốc nhuộm thường dùng ở Việt Nam [13]

Thuốc nhuộm là các hợp chất hữu cơ hoặc phức hợp kim loại như Cu, Co, Ni, Cr Tuy nhiên, việc sử dụng phức hợp kim loại đang giảm dần do nước thải từ quá trình nhuộm chứa nhiều kim loại nặng, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Hiện nay, thuốc nhuộm hữu cơ đang trở nên phổ biến trên thị trường.

Thuốc nhuộm được phân loại thành nhiều nhóm khác nhau dựa trên cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng Tại Việt Nam, hiện nay chưa có sản phẩm thuốc nhuộm thương phẩm được sản xuất trong nước, do đó, tất cả các loại thuốc nhuộm đều phải nhập khẩu từ các hãng sản xuất quốc tế.

Có hai cách để phân loại thuốc nhuộm:

- Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hoá học: thuốc nhuộm trong cấu trúc hoá học có nhóm azo, nhóm antraquinon, nhóm nitro,…

Phân loại thuốc nhuộm theo lớp kỹ thuật và phạm vi sử dụng mang lại sự thuận tiện trong việc tra cứu và áp dụng Từ điển thuốc nhuộm, được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu, phân loại các loại thuốc nhuộm có chung tính chất kỹ thuật vào cùng một nhóm như thuốc trực tiếp, thuốc axit và thuốc hoạt tính Trong mỗi nhóm, các thuốc nhuộm được sắp xếp theo thứ tự gam màu từ vàng da cam, đỏ, tím, xanh lam, xanh lục, nâu đến đen Dưới đây là một số nhóm thuốc nhuộm phổ biến tại Việt Nam.

Thuốc nhuộm trực tiếp, hay còn gọi là thuốc nhuộm tự bắt màu, là các hợp chất màu hòa tan trong nước, có khả năng tự bám vào vật liệu như tơ xenlulozơ và giấy thông qua lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm Tuy nhiên, hiệu suất bắt màu của thuốc nhuộm này giảm khi nhuộm màu đậm, và do chứa gốc azo độc hại, việc sử dụng thuốc nhuộm trực tiếp hiện không được khuyến khích Mặc dù vậy, do tính dễ sử dụng và giá thành thấp, loại thuốc này vẫn được nhiều cơ sở nhỏ lẻ và làng nghề truyền thống sử dụng để nhuộm các loại vải và sợi dễ bắt màu như tơ, lụa và cotton.

Thuốc nhuộm axit chủ yếu thuộc nhóm azo và bao gồm các dẫn xuất của antraquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic Một số loại thuốc nhuộm này có khả năng tạo phức với kim loại Chúng thường được sử dụng để nhuộm trực tiếp các loại sợi động vật, đặc biệt là các sợi có tính bazơ như len, tơ tằm và sợi tổng hợp polyamit trong môi trường axit.

Thuốc nhuộm hoạt tính là các hợp chất màu có khả năng tạo liên kết hóa trị với vật liệu, đặc biệt là xơ dệt, trong quá trình nhuộm Công thức hóa học tổng quát của thuốc nhuộm hoạt tính được biểu diễn là S—R—T—X.

Trong đó: S: là các nhóm -SO3Na, -COONa, -SO2CH3

R: phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, quyết định màu sắc, những gốc mang màu này thường là monoazo và diazo, gốc thuốc nhuộm axit antraquinon, hoàn nguyên đa vòng…

T: nhóm nguyên tử phản ứng, làm nhiệm vụ liên kết giữa thuốc nhuộm với xơ và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền của liên kết này, đóng vai trò quyết định tốc độ phản ứng nucleofin

X: nhóm nguyên tử phản ứng, trong quá trình nhuộm nó sẽ tách khỏi phân tử thuốc nhuộm, tạo điều kiện để thuốc nhuộm thực hiện phản ứng hoá học với xơ

Thuốc nhuộm hoạt tính có mức độ không gắn màu cao, lên tới khoảng 30%, và chứa gốc halogen hữu cơ (hợp chất AOX), điều này làm tăng tính độc hại khi thải ra môi trường Hơn nữa, hợp chất này có khả năng tích luỹ sinh học, gây ra những tác động tiềm ẩn đối với sức khoẻ con người và động vật.

Thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ

Thuốc nhuộm hoàn nguyên chủ yếu được sử dụng để nhuộm chỉ, vải, sợi bông và lụa visco, với hai họ màu chính là indigoit và antraquinon Các loại thuốc nhuộm này thường không tan trong nước và kiềm, vì vậy cần sử dụng chất khử như dung dịch NaOH và Na2S2O3 ở nhiệt độ 50 - 60 độ C để chuyển đổi chúng thành dạng tan được Khi ở dạng tan, thuốc nhuộm hoàn nguyên có khả năng khuyếch tán vào sợi vải một cách hiệu quả.

Các phương pháp xử lý hợp chất azo trong nước thải dệt nhuộm

1.2.1 Hiện trạng ô nhiễm nước thải dệt nhuộm ở nước ta

Trong những năm gần đây, mặc dù nhà nước đã chú trọng đến bảo vệ môi trường, nhiều công ty và làng nghề sản xuất dệt nhuộm vẫn xả thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý ra môi trường, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng Tại các làng nghề như Vạn Phúc và Dương Nội, chỉ số nhu cầu oxy hoá học COD trong quá trình sản xuất lên tới 380 - 890 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép từ 3 - 8 lần, trong khi độ màu đo được là 750 Pt-Co, cũng cao hơn nhiều lần so với quy định Nước thải này chứa nhiều hóa chất độc hại, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước, tiêu diệt thủy sinh và ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất và đời sống của người dân.

Ngành công nghiệp tẩy nhuộm đang góp phần gia tăng ô nhiễm môi trường trong những năm gần đây, với tỷ lệ mất mát chất tẩy nhuộm lên đến 50% Nguyên nhân chủ yếu là do các chất này không bám dính hoàn toàn vào sợi vải, dẫn đến việc thải ra nước thải Hiện tại, tỷ lệ thu hồi các chất thất thoát chỉ đạt khoảng 75% Do đó, việc nghiên cứu và xử lý nước thải dệt nhuộm là vấn đề cấp thiết cần được chú trọng.

Chất tạo màu họ azo mang lại nhiều lợi ích trong ngành công nghiệp nhuộm, nhưng cũng gây ra tác hại đáng kể khi thải ra môi trường Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng hợp chất này có tính độc hại cao, có thể gây ung thư cho người tiêu dùng Thêm vào đó, nước thải có màu sắc đậm không chỉ làm mất thẩm mỹ mà còn cản trở khả năng tiếp nhận ánh sáng của các sinh vật thủy sinh.

1.2.2 Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải nhuộm nhiễm các hợp chất azo 1.2.2.1 Các phương pháp xử lý truyền thống

Phương pháp hấp phụ là một kỹ thuật hiệu quả để phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học Trong lĩnh vực xử lý nước thải dệt nhuộm, phương pháp này thường được áp dụng để loại bỏ màu sắc và thuốc nhuộm hòa tan trong nước thải.

Cơ sở của quá trình là sự hấp phụ chất tan lên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ), sau đó giải hấp để tái sinh chất hấp phụ

Các chất hấp phụ phổ biến bao gồm than hoạt tính, than nâu, đất sét và magie cacbonat Trong số này, than hoạt tính là chất hấp phụ hiệu quả nhất nhờ vào bề mặt riêng lớn từ 400 đến 1500 m²/g Nhu cầu sử dụng than hoạt tính để xử lý chất thải màu có sự khác biệt, bao gồm cả tổn thất trong quá trình hoạt hóa nhiệt.

Phương pháp này có nhiều ưu điểm nhưng không kinh tế nên không được sử dụng rộng rãi

Phương pháp này dựa trên việc sử dụng các chất oxy hóa mạnh như O3, H2O2 và Cl2 để phân hủy một phần hoặc toàn bộ phân tử thuốc nhuộm, chuyển đổi chúng thành dạng đơn giản hơn.

Ozôn là một chất oxy hóa mạnh, hiệu quả trong việc phá hủy các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các hợp chất màu azo trong nước thải dệt nhuộm Với ưu điểm dễ tan trong nước, tốc độ phản ứng nhanh và khả năng xử lý triệt để mà không tạo bùn cặn, ozôn còn giúp cải thiện phân giải vi sinh và giảm chỉ số COD của nước Nó có thể được sử dụng độc lập hoặc kết hợp với hydroperoxit, tia tử ngoại, siêu âm và hấp phụ than hoạt tính để tiêu hủy nhiều loại thuốc nhuộm azo như N-rot-green, N-orange và indigo rabinol.

Hydroperoxit là một chất oxy hóa mạnh, có khả năng oxy hóa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ Tuy nhiên, để oxy hóa hiệu quả các chất màu có nồng độ lớn, cần kết hợp hydroperoxit với FeSO4, tạo ra hiệu ứng Fenton Phương pháp này cho phép khoáng hóa nhiều hợp chất hữu cơ và các loại thuốc nhuộm khác nhau, bao gồm thuốc nhuộm hoạt tính, trực tiếp, bazơ, axit và phân tán, từ đó giúp giảm chỉ số COD của nước.

Các chất chứa clo hoạt tính như NaClO và Cl2 có khả năng xử lý hiệu quả nhiều loại thuốc nhuộm, nhưng cũng tồn tại một số hạn chế Nghiên cứu của Hamada và cộng sự cho thấy natri hypoclorơ (NaClO) có thể oxy hóa các hợp chất azo, tuy nhiên, quá trình này dẫn đến việc hình thành trihalogenmetan, gây ô nhiễm môi trường thứ cấp sau khi các hợp chất hữu cơ bị phá hủy.

1.2.2.2 Các phương pháp oxy hoá tiên tiến

Quá trình oxy hóa tiên tiến là phương pháp hiệu quả trong việc xử lý các chất hữu cơ gây ô nhiễm, đặc biệt là những chất độc hại có nồng độ cao và khó phân hủy bằng các phương pháp hóa học, lý học và vi sinh truyền thống.

Quá trình oxy hóa tiên tiến sử dụng các gốc hydroxyl tự do (•OH) được sinh ra trong môi trường lỏng trong quá trình xử lý, với khả năng oxy hóa mạnh mẽ (Eo = +2,8V), chỉ đứng sau flo (Eo = +2,87 V) Các gốc hydroxyl này có đặc tính trung hòa về điện và không tồn tại sẵn trong môi trường như các tác nhân oxy hóa thông thường Thay vào đó, chúng được sản sinh ngay trong phản ứng, có thời gian sống ngắn khoảng vài nghìn giây nhưng liên tục được tạo ra trong suốt quá trình xử lý.

Bảng 1.3 Điện thế oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa mạnh trong môi trường lỏng [24]

Tác nhân oxy hóa Điện thế oxy hóa (V/SHE)

Phương pháp oxy hóa tiên tiến nổi bật với khả năng tạo ra các gốc hydroxyl có tính phản ứng nhanh và không chọn lọc với hầu hết các hợp chất hữu cơ, với hằng số tốc độ phản ứng từ 10^7 đến 10^10 mol^-1.l.s^-1 Đặc tính này cho phép mở rộng ứng dụng của phương pháp đối với các loại nước thải không đồng nhất chứa nhiều hợp chất ô nhiễm khác nhau Các gốc hydroxyl có thời gian sống ngắn và nồng độ tức thời thấp, nhưng phản ứng nhanh với các anken và hợp chất thơm, giúp khoáng hóa các chất hữu cơ ô nhiễm khó phân hủy trong thời gian từ vài phút đến vài giờ Các gốc hydroxyl có thể được hình thành qua nhiều phương pháp khác nhau.

Các quá trình oxy hóa tiên tiến được phân loại theo trạng thái pha, bao gồm đồng thể và dị thể, cũng như theo phương pháp tạo ra gốc hydroxyl, như phương pháp hóa học, quang hóa và điện hóa.

Hiệu quả xử lý ô nhiễm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nồng độ oxy hóa, cường độ ánh sáng UV, pH và nhiệt độ, cùng với thành phần môi trường Bên cạnh đó, quá trình oxy hóa có thể bị ảnh hưởng bởi sự tiêu thụ gốc hydroxyl từ các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ có mặt Hằng số tốc độ phản ứng giữa gốc hydroxyl với cacbonat và bicacbonat lần lượt là 1,5 x 10^7 và 4,2 x 10^8 mol^-1.l.s^-1.

Hình 1.1 Các quá trình hình thành gốc hydroxyl

Các phản ứng trong các quá trình oxy hóa tiên tiến có sự tương đồng, nhưng hiệu quả xử lý và tính kinh tế của quá trình lại phụ thuộc vào phương pháp tạo ra gốc  OH cũng như các điều kiện vận hành của hệ thống.

1.2.2.3 Một số quá trình oxy hoá tiên tiến thường gặp a Quá trình ozon hóa

Polypyrol và composit Polypyrol(Cu 1,5 Mn 1,5 O 4 )

1.3.1 Oxit phức hợp của kim loại chuyển tiếp

1.3.1.1 Oxit phức hợp cấu trúc spinel

Spinel, ban đầu là tên gọi của một khoáng vật với công thức hóa học MgAl2O4, hiện nay đã trở thành thuật ngữ chung cho một loại cấu trúc mạng tinh thể Cấu trúc này bao gồm khoảng 60 hợp chất, bao gồm cả khoáng vật tự nhiên và hợp chất tổng hợp, có công thức dạng F3[e e e]F2O4.

Kim loại A trong cấu trúc spinel có thể là Mg, Zn, Mn, Fe, trong khi kim loại B có thể là Al, Mn, Cr, Fe Trong mạng tinh thể spinel, các nguyên tử O được sắp xếp chặt chẽ theo kiểu lập phương, với các nguyên tử A chiếm hốc tứ diện và các nguyên tử B chiếm hốc bát diện Các cation trong mạng lưới có kích thước tương tự và mang điện tích giống nhau, cho phép chúng dễ dàng thay thế lẫn nhau Nhiều oxit có thể chứa cùng một loại ion nhưng với hóa trị khác nhau.

, Co O 3 4) cũng kết tinh theo kiểu mạng lưới spinel

Cấu trúc đảo spinel B[AB]O4 là một biến thể quan trọng của cấu trúc spinel, trong đó nửa số hốc tứ diện được chiếm bởi các ion B, trong khi các ion A và nửa số ion B còn lại chiếm các hốc bát diện Các hợp chất tiêu biểu cho cấu trúc này bao gồm Zn[ZnTi]O4 và F3e[CoF23e]O4.

   và Fe[NiFe]O4 kết tinh theo kiểu cấu trúc này

1.3.1.2 Khả năng xúc tác của oxit phức hợp Cu 1,5 Mn 1,5 O 4 cấu trúc spinel

Oxit phức hợp của Cu và Mn, với cấu trúc electron đặc biệt, thường tham gia vào quá trình hấp phụ hoá học và đóng vai trò xúc tác trong các phản ứng hóa học Gần đây, oxit phức hợp Cu và Mn dạng spinel với kích thước nano hoặc micro đã thu hút sự chú ý trong nghiên cứu về khả năng xúc tác, đặc biệt là xúc tác điện hoá Năm 1996, Michio Sugawara và các cộng sự đã nghiên cứu quá trình khử oxy hòa tan tạo H2O2 trên điện cực graphit với xúc tác là oxit spinel của Mn và Co H Nguyen Cong cùng nhóm nghiên cứu cũng đã công bố kết quả về quá trình oxy hóa gián tiếp một số hợp chất hữu cơ bằng H2O2 sinh ra trên điện cực phủ màng Ppy chứa oxit phức hợp spinel, sử dụng hiệu ứng Fenton điện hoá.

1.3.1.3 Các phương pháp tổng hợp oxit phức hợp Cu 1,5 Mn 1,5 O 4 [110,111]

Hiện nay, oxit phức hợp có thể được tổng hợp qua nhiều phương pháp như gốm, đồng kết tủa, phun nung, vi nhũ, sol-gel và thủy nhiệt Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của nghiên cứu và sản xuất Trong nghiên cứu này, phương pháp đồng kết tủa được ưu tiên do quy trình chế tạo đơn giản, không yêu cầu thiết bị đặc thù và chi phí thấp.

Phương pháp đồng kết tủa cho phép điều chế oxit phức hợp thông qua quá trình kết tủa từ dung dịch muối chứa cation kim loại Các hợp chất được hình thành dưới dạng hydroxit, cacbonat, oxalat, xitrat, sau đó trải qua các bước rửa kết tủa, sấy khô, nung và nghiền để đạt được sản phẩm cuối cùng.

Phản ứng tạo kết tủa phụ thuộc vào tích số tan, khả năng tạo phức giữa ion kim loại và ion tạo kết tủa, lực ion, và độ pH của dung dịch Tính đồng nhất hoá học của oxit phức hợp liên quan đến tính đồng nhất của kết tủa Phương pháp đồng kết tủa cho phép quãng đường khuếch tán trong pha rắn chỉ khoảng 10 đến 50 lần kích thước ô mạng cơ sở, nhỏ hơn nhiều so với các phương pháp khác Sản phẩm từ phương pháp này có tính đồng nhất cao, bề mặt riêng lớn, và độ tinh khiết hoá học cao, đồng thời tiết kiệm năng lượng và không cần thiết bị đắt tiền Tuy nhiên, hiệu suất trong việc điều chế các oxit phức hợp qua phương pháp đồng kết tủa thường không cao.

Pyrol (C4H5N) có cấu tạo và mật độ electron  như hình 1.6

Hình 1.6 Cấu tạo phân tử và mật độ electron  của pyrol

Cấu tạo của Ppy có thể biểu diễn bằng hai dạng cấu trúc: dạng vòng thơm và dạng quinoit (hình 1.7)

Hình 1.7 Các dạng cấu trúc của Ppy

Cấu trúc kỳ vọng của mạch Ppy bao gồm các mắt xích pyrol liên kết ở vị trí α-α quay 180 độ, tạo ra độ liên hợp cao và khả năng dẫn điện tốt Tuy nhiên, trong thực tế, cấu trúc mạch polyme thường bị sai lệch với sự xuất hiện của các ghép đôi α-β và α-α không quay 180 độ, làm mất tính thẳng và phẳng của mạch Những sai lệch này cùng với việc rút ngắn mạch liên hợp dẫn đến sự giảm hoặc mất tính dẫn điện của mạch polyme.

1.3.2.2 Phương pháp tổng hợp [112,113] a/ Phương pháp hóa học

Ppy, hay polypyrol, lần đầu tiên được tổng hợp vào năm 1916 thông qua quá trình oxy hóa pyrol bằng H2O2, tạo ra sản phẩm bột vô định hình màu đen gọi là "pyrol đen" Sản phẩm này không tan trong nước và các dung môi hữu cơ Pyrol đen có thể được điều chế bằng nhiều tác nhân oxy hóa khác nhau như hidropeoxit trong dung môi axit axetic, chì đioxit, sắt(III)clorua, axit nitrơ, quinolin, hoặc ozon Các phương pháp hóa học sử dụng axit hay peoxit thường tạo ra các vật liệu cách điện ở nhiệt độ phòng, với độ dẫn điện đặc trưng khoảng 10^-10.

Các Ppy cách điện có thể được pha tạp với các chất nhận electron thuộc họ halogen như brom hoặc iot để tạo ra vật liệu dẫn điện bền Độ dẫn điện của các vật liệu này đạt khoảng 10 -5 S/cm.

Các ion kim loại chuyển tiếp như Fe3+ và Cu2+ là những tác nhân oxy hóa phổ biến trong quá trình polyme hóa Ppy Một số muối của các kim loại này, như FeCl3, Fe(NO3)3, Fe(ClO4)3, Fe2(SO4)3 và CuCl2, được sử dụng để tổng hợp polyme pyrol Ppy thu được có độ dẫn điện từ 10^-5 đến 200 S/cm Các muối sắt(III) thường được ưa chuộng trong tổng hợp polyme do vật liệu tạo thành có độ dẫn điện cao.

Phương pháp hóa học trong tổng hợp polyme, với phản ứng 2nFeCl2 + 2nHCl, có ưu điểm là đơn giản và cho hiệu suất cao Tuy nhiên, nhược điểm là thiếu hụt chất oxy hóa vừa có khả năng oxy hóa monome vừa có thể làm chất pha tạp thích hợp Polyme thu được từ phương pháp này thường ở dạng bột và có độ dẫn điện không cao Trong khi đó, phương pháp điện hóa có thể cung cấp những giải pháp thay thế tiềm năng cho những hạn chế này.

Phương pháp tổng hợp điện hóa là một kỹ thuật hiệu quả để tạo ra Ppy trực tiếp trên bề mặt điện cực, mang lại độ dẫn điện cao và tính sạch Phương pháp này cho phép điều khiển các đặc tính và độ dày của màng thông qua các thông số điện hóa Polyme hóa pyrol là ví dụ điển hình cho các polyme dị vòng, với cơ chế tổng hợp Ppy bằng phương pháp điện hóa diễn ra qua bốn giai đoạn.

- Giai đoạn 1: Sự oxy hóa monome, hình thành một cation gốc

- Giai đoạn 2: Cation gốc cặp đôi với một gốc khác tạo ra một đication

- Giai đoạn 3: Đication này trải qua phản ứng đề proton hóa tạo ra một đime trung hòa

Trong giai đoạn 4, đime trung hòa bị oxy hóa và tạo thành cation gốc, sau đó cặp đôi với các cation gốc khác, dẫn đến sự phát triển của mạch Khi mạch polyme đạt đến độ dài nhất định, nó trở nên không tan và lắng đọng trên bề mặt điện cực, hình thành lớp phủ.

Các kim loại chuyển tiếp và oxit của chúng, với phân lớp d và f chưa bão hòa điện tích và số oxy hóa biến đổi, được sử dụng rộng rãi làm chất xúc tác trong công nghiệp Quá trình xúc tác diễn ra hiệu quả nhờ vào tính chất đặc biệt của các kim loại này.

Kết luận phần tổng quan

Hợp chất azo là một trong những loại hợp chất hữu cơ độc hại, khó phân hủy, chiếm 60-70% thị phần trong ngành phẩm nhuộm Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp công nghệ hiệu quả để khoáng hóa hợp chất azo và xử lý nước thải chứa các hợp chất này đang trở thành vấn đề cấp thiết và thời sự.

Hiện nay, nhiều nhà khoa học đã thử nghiệm các giải pháp công nghệ để xử lý hợp chất azo và nước thải chứa chúng, trong đó có các quá trình oxy hóa tiên tiến như Fenton, Fenton điện hóa và Fenton quang hóa Tuy nhiên, nghiên cứu hệ thống về ứng dụng các quá trình oxy hóa tiên tiến, đặc biệt là Fenton điện hóa, còn hạn chế Việc nghiên cứu và ứng dụng điện cực catôt, sử dụng polyme dẫn làm xúc tác cho quá trình khử oxy hòa tan tạo H2O2, cũng chưa được chú trọng Do đó, đề tài luận án “Nghiên cứu đặc điểm của quá trình khoáng hóa một số hợp chất hữu cơ họ azo trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp Fenton điện hóa” đã được lựa chọn để nghiên cứu.

ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM