1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

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

109 50 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề 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
Tác giả Phạm Đức Chinh
Người hướng dẫn PGS. TS. Nguyễn Minh Tân
Trường học Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ thuật hóa học
Thể loại luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2020
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 109
Dung lượng 1,45 MB

Cấu trúc

  • TÓM TẮT LUẬN VĂN

  • MỤC LỤC

  • MỞ ĐẦU

  • CHƯƠNG 1.

  • CHƯƠNG 2.

  • CHƯƠNG 3.

  • CHƯƠNG 4.

  • KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nội dung

TỔNG QUAN

Quá trình oxi hóa tiên ti ến (AOPs)

1.1.1 Giới thiệu về quá trình oxi hóa tiên tiến

Trong những năm gần đây, ô nhiễm nước trở thành vấn đề nghiêm trọng với sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ độc hại như thuốc trừ sâu, chất nhuộm và thuốc kháng sinh vượt mức cho phép Các phương pháp xử lý nước thải thông thường như vật lý và sinh học không đủ hiệu quả để loại bỏ hoàn toàn các chất này Do đó, việc áp dụng các quá trình oxi hóa tiên tiến (AOPs) được xem là giải pháp hứa hẹn trong việc xử lý dư lượng hợp chất hữu cơ độc hại trong nước thải.

Quá trình oxi hóa tiên tiến, theo Bolton và cộng sự (2001), là phương pháp sử dụng các chất oxi hóa mạnh để xử lý các hợp chất hữu cơ Thông thường, các gốc hydroxyl (OH•) được tạo ra để oxi hóa các chất ô nhiễm trong nước và không khí, nhưng cũng có một số phương pháp khác sử dụng các gốc oxi hóa như sunfat hoặc clo.

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

Gốc oxi hóa Ký hiệu Thế oxi hóa,

So sánh với thế oxi hóa của khí oxi, %

Gốc hydroxyl có thế oxi hóa cao (2,8 eV), gấp khoảng 2,3 lần so với khí oxi thông thường, cho phép nó oxi hóa mạnh mẽ và không chọn lọc các chất ô nhiễm trong môi trường.

1.1.2 Phân loại các quá trình oxi hóa tiên tiến

Sự phân loại các quá trình oxi hóa tiên tiến bao gồm các phương pháp kích hoạt nhằm tạo ra gốc oxi hóa, cùng với cơ chế phân hủy các hợp chất hữu cơ ô nhiễm.

Các quá trình oxi hóa tiên tiến (AOPs) được phân loại thành năm nhóm dựa trên các phương pháp kích hoạt khác nhau để tạo ra gốc oxi hóa Những nhóm này bao gồm: AOPs- ozone, AOPs- UV, AOPs- Điện hóa, AOPs- Xúc tác và AOPs- Vật lý.

Hình 1.1 Phân loại các quá trình oxi hóa tiên tiến [5]

Trong các quá trình oxi hóa tiên tiến, nhiều công nghệ đã được nghiên cứu chủ yếu ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot Một số phương pháp đáng chú ý bao gồm quá trình sử dụng ozone (O3).

AOP – Điện hóa ĐC- BDD ĐC- SnO 2 ĐC- PbO 2

O 3 /H 2 O 2, O 3 /xúc tác, UV/H 2 O 2, UV/Cl 2 và Fenton đã được ứng dụng trong quy mô công nghiệp Gần đây, một số quy trình kết hợp mới như UV/quang xúc tác/H2O 2 và UV/O 3 /H 2 O 2 đã được đề xuất để xử lý dư lượng các hợp chất hữu cơ độc hại.

1.1.2.1 Quá trình oxi hóa tiên tiến dựa trên cơ sở ozone (AOP-O 3 )

Ozone đã được sử dụng từ lâu như một chất oxi hóa và khử trùng trong xử lý nước, với quá trình ozone hóa diễn ra thông qua sự hình thành các gốc hydroxyl tự do từ phản ứng của O3 với nước (quá trình catazone) hoặc các tác nhân khác như H2O2 (quá trình peroxon) và ion hydroxit Các gốc OH• chủ yếu tấn công vào các nhóm chức có chứa liên kết đôi hoặc vòng thơm, với cơ chế tạo thành gốc hydroxyl tự do được mô tả qua các phương trình.

Mặc dù việc kết hợp ozone (O3) với các tác nhân như H2O2 hoặc xúc tác có thể nâng cao khả năng oxi hóa, nhưng tiêu thụ năng lượng lớn vẫn là một nhược điểm chính của các quá trình oxi hóa tiên tiến dựa trên ozone.

1.1.2.2 Quá trình oxi hóa tiên tiến điện hóa (AOP – Điện hóa)

Gần đây, AOP điện hóa đã được nghiên cứu và ứng dụng trong xử lý nước, như được thảo luận trong công trình của Chaplin và cộng sự (2014) Các loại điện cực chính thường được sử dụng bao gồm SnO2 pha tạp, TiO2 pha tạp, PbO2, RuO2 và kim cương pha tạp boron (BDD) Trong số đó, BDD được ưa chuộng nhất do chi phí sản xuất thấp và độ ổn định cao khi phân cực anot.

Trong quá trình AOP điện hóa, các hợp chất hữu cơ bị phân hủy nhờ sự hình thành gốc hydroxyl từ sự phân ly và tái tổ hợp H3O + trong điện phân nước Kim cương, là một phi kim không dẫn điện, cần được pha tạp boron để sử dụng làm anot.

Sự tạo thành gốc hydroxyl: H3O + + e - → OH• + H2 (4)

Quá trình oxi hóa tiên tiến sử dụng điện cực BDD tạo ra gốc hydroxyl mà không cần thêm hóa chất, thu hút sự quan tâm như một giải pháp thân thiện với môi trường để loại bỏ các hợp chất gây ô nhiễm Tuy nhiên, gốc hydroxyl chỉ hình thành trực tiếp trên bề mặt điện cực, dẫn đến phạm vi phản ứng hạn chế với các chất ô nhiễm, chỉ khoảng 1mm xung quanh điện cực Hơn nữa, sự vận chuyển khuếch tán qua lớp biên ở bề mặt điện cực diễn ra chậm, làm giảm khả năng oxi hóa của gốc OH• Do đó, việc thiết kế điện cực và các tham số thủy động lực là rất quan trọng trong các quá trình oxi hóa tiên tiến dựa trên cơ sở điện hóa.

Các quá trình AOP điện hóa không chỉ xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước mà còn được nghiên cứu và ứng dụng để khử trùng và giảm COD trong nước.

1.1.2.3 Quá trình oxi hóa tiên tiến sử dụng UV (AOP-UV)

AOP dựa trên UV là quá trình sử dụng chiếu xạ UV, chủ yếu là UV-C (bước sóng λ%4 nm), kết hợp với các tác nhân oxi hóa như O3, H2O2 và Cl2 Các tia UV với năng lượng > 200 mJ/cm2 có khả năng vô hiệu hóa vi khuẩn và một số virus gây bệnh Nguồn chiếu xạ UV phổ biến bao gồm đèn thủy ngân và đèn LED, tuy nhiên, hiệu suất bức xạ UV của đèn LED còn thấp, khiến chúng chưa thể cạnh tranh với đèn thủy ngân thông thường.

Quá trình AOP dựa trên UV là một phương pháp phổ biến, chủ yếu bao gồm sự kết hợp giữa chiếu xạ UV với H2O2 và UV/O3 Nghiên cứu của Morkini và cộng sự vào năm 1997 đã chỉ ra hiệu quả của sự kết hợp này Cơ chế hoạt động của các quá trình này được minh họa qua các phương trình cụ thể.

Các quá trình màng

Công nghệ màng đóng vai trò quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp, với nền tảng phân tách màng lọc được phát triển từ thế kỷ 18 Công nghệ này có những ưu điểm nổi bật so với các phương pháp phân tách truyền thống, bao gồm tiêu thụ năng lượng thấp, không cần sử dụng hóa chất bổ sung, đảm bảo chất lượng sản phẩm cao, tiết kiệm diện tích mặt bằng và khả năng mở rộng quy mô dễ dàng bằng cách thêm các modul màng.

[34] Nguyên lý phân tách bởi màng lọc được thể hiện trong Hình 1.6

Quá trình phân tách bằng màng dựa trên sự chênh lệch thế hóa giữa hai bề mặt màng, với các động lực chính như chênh lệch áp suất (∆P), chênh lệch nồng độ dung dịch (∆C) và chênh lệch áp suất riêng phần Hiệu quả của quá trình này được đánh giá qua lưu lượng dòng lọc trên mỗi đơn vị diện tích bề mặt màng (l/m².h) và độ chọn lọc (R) của màng lọc.

Trong đó CR và C F lần lượt là nồng độ của cấu tử cần chọn lọc trong dòng retentate và dòng nguyên liệu

Quá trình màng hạt rắn, chất keo tụ hoặc chất tan có thể gặp nhược điểm do sự tích tụ, dẫn đến tắc nghẽn và giảm hiệu suất cũng như tuổi thọ của màng lọc Để nâng cao hiệu quả kinh tế của các quá trình màng, cần triển khai các chiến lược vận hành và bảo dưỡng hợp lý, bao gồm tối ưu hóa cấu trúc dòng và xác định chiến lược rửa màng lọc.

Trong hơn một thế kỷ qua, các quá trình màng đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt trong việc tách hỗn hợp khí, xử lý nước thải và nước cấp, phân tách các hệ chất lỏng hữu cơ, cũng như trong sản xuất thực phẩm.

Một vài ứng dụng tiêu biểu của các quá trình màng được trình bày trong Bảng 1.3

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

Các quá trình màng Ứng dụng công nghiệp Tham khảo

Tiền xử lý trong quy trình sản xuất trái cây cô đặc

Loại bỏ, nấm men và vi sinh vật trong nước và dịch bia, rượu sau quá trình lên men

Loại bỏ các hạt rắn lơ lửng trong quá trình xử lý nước cấp

Phân tách các muối vô cơ Áp dụng trong quy trình sản xuất nước trái cây cô đặc

Xử lý nước thải dệt nhuộm và nước thải chứa các hợp chất hữu cơ độc hại

Cung cấp nước tinh khiết

Cô đặc các chế phẩm enzyme, nước trái cây cô đặc [49]

Phân tách các hỗn hợp khí, các hỗn hợp đẳng phí (sản xuất cồn nhiên liệu, phân tách hydrocacbon) [51]

Chưng cất màng Khử nước mặn và nước lợ (loại bỏ NaCl [52]

1.3.2 Phân loại các quá trình màng

Các quá trình màng được phân loại thành hai nhóm chính dựa trên động lực làm việc: (i) quá trình màng sử dụng động lực áp suất và (ii) các quá trình màng khác, trong đó động lực được tạo ra từ chênh lệch nồng độ, chênh lệch điện tích hoặc chênh lệch áp suất hơi riêng phần.

Các quá trình màng sử dụng động lực áp suất như MF, UF, NF và RO hiện đang được thương mại hóa rộng rãi bởi nhiều nhà sản xuất uy tín Việc vận hành và ứng dụng của các quá trình này phổ biến hơn hẳn so với các phương pháp khác.

Hình 1.8 Phân loại các quá trình màng

1.3.2.1 Các quá trình màng sử dụng động lực áp suất

Quá trình màng sử dụng động lực áp suất có thể phân loại thành vi lọc (MF), siêu lọc (UF), nano (NF) và thẩm thấu ngược (RO)

Bảng 1.6 Đặc tính các quá trình màng sử dụng động lực áp suất

Quá trình màng Kích thước lỗ, àm Áp suất làm việc, bar Khả năng phân tách

Vi lọc (MF) 0,1-10,0 0,5 - 8,6 Hạt huyền phù mịn, men,

Màng Động lực áp suất

Vi lọc (MF) Siêu lọc (UF) Nano (NF) Thẩm thấu ngược (RO) Động lực khác

Chưng cất màng (MD) Thấm bốc (PV) Thẩm tích

32 vi sinh vật Siêu lọc (UF) 0,01 – 0,1 4,8 – 10,0 Nhũ tương, chất keo, protein

Nano (NF) 0,01-0,001 6,9 – 41,5 Muối vô cơ, các phân tử hữu cơ

< 0,001 27,6 – 68,9 Muối vô cơ, các phân tử hữu cơ kích thước nhỏ

Động lực của quá trình phân tách màng dựa vào áp suất, cho phép nước và các chất lỏng cùng với các chất tan có kích thước phù hợp đi qua màng, trong khi các phần tử lớn hơn bị giữ lại trên bề mặt màng với mức độ khác nhau tùy thuộc vào kích thước lỗ màng Bảng 1.4 tóm tắt các đặc tính, phạm vi làm việc và ứng dụng của các quá trình màng sử dụng động lực áp suất Khả năng phân tách của các quá trình này liên quan chặt chẽ đến kích thước lỗ màng, với kích thước lỗ màng giảm dần theo thứ tự MF.

Trong quá trình UF, NF và RO, trở lực của màng sẽ tăng lên, dẫn đến việc áp suất hoạt động cần phải tăng để duy trì cùng một thông lượng.

1.3.2.2 Các quá trình màng khác

Các nhóm kỹ thuật màng được đề cập bao gồm thẩm thấu, thấm bốc và DCMD Thẩm thấu là quá trình nước di chuyển từ dung dịch có nồng độ cao sang dung dịch có nồng độ thấp, dựa trên nguyên lý chênh lệch nồng độ.

Thấm bốc (PV) là quá trình tách một hỗn hợp chất lỏng thông qua sự bay hơi một phần qua màng đặc, dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi riêng phần giữa hai bề mặt màng Quá trình này không phụ thuộc vào cân bằng pha lỏng hơi, cho phép tách hỗn hợp ở điều kiện đẳng phí.

Chưng cất màng trực tiếp (DCMD) là quá trình bay hơi các cấu tử dễ bay hơi qua màng kị nước, với động lực chuyển khối phụ thuộc vào sự khác biệt áp suất hơi giữa hai bề mặt màng Quá trình này chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ và thành phần dung dịch gần bề mặt màng Trong thí nghiệm, dung dịch chứa chất tan không bay hơi cho phép nước đi qua màng kị nước, từ đó thu được dòng nước tinh khiết.

Quá trình tách bởi màng diễn ra dưới hai hình thức chính: lọc tĩnh và lọc chéo dòng Trong lọc tĩnh, dòng nguyên liệu di chuyển vuông góc với bề mặt màng, trong khi dòng permeat thẩm thấu qua màng Hệ quả là lớp cặn sẽ hình thành trên bề mặt màng.

Hình thức lọc dead-end gặp khó khăn trong việc áp dụng quy mô lớn trong công nghiệp do làm giảm hiệu suất lọc và việc sục rửa, tái sử dụng màng rất phức tạp.

Hình 1.9 Các chế độ hoạt động (a-lọc tĩnh; b- lọc chéo dòng)

Trong hình thức lọc chéo dòng, dòng feed di chuyển song song với bề mặt màng, trong khi dòng permeat đi xuống dưới bề mặt màng, và dòng retentate được hồi lưu về thùng chứa Ưu điểm chính của phương pháp này là ngăn chặn sự lắng đọng trên bề mặt màng, từ đó hạn chế hiện tượng tắc nghẽn và bẩn (fouling) màng lọc.

1.3.4 Vật liệu và các loại modul màng

1.3.4.1 Vật liệu chế tạo màng

Hiện nay, màng được sản xuất chủ yếu từ hai nhóm vật liệu: polyme và gốm Nhóm vật liệu polyme bao gồm xenlulozo axetat (CA), polyamit (PA), polypropylen (PP), và polyetylen (PE), trong đó xenlulozo axetat là loại vật liệu ưa nước và được sử dụng phổ biến nhất Đối với màng gốm, các vật liệu thường được sử dụng bao gồm Al2O3, SiO2 và ZrO2.

H ệ thống thiết bị phản ứng quang xúc tác dạng màng (PMRs)

Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải truyền thống tiêu tốn nhiều hóa chất và năng lượng, đồng thời không thể loại bỏ hoàn toàn các hợp chất hữu cơ độc hại như dược phẩm, thuốc trừ sâu và kháng sinh Trong khi đó, quang xúc tác đã nổi lên như một giải pháp xanh, cho phép xử lý triệt để các chất ô nhiễm mà không cần thêm hóa chất Quy trình AOPs sử dụng UV/TiO2/H2O2 không chỉ phân hủy hiệu quả các hợp chất hữu cơ mà còn không tạo ra bùn thải, góp phần bảo vệ môi trường.

Mặc dù AOPs sử dụng UV/TiO2/H2O2 gặp phải một số nhược điểm như tiêu thụ năng lượng cao và phân tách xúc tác, điều này đã cản trở việc áp dụng công nghệ này ở quy mô công nghiệp Để giải quyết những thách thức này, công nghệ quang xúc tác kết hợp với màng đã được giới thiệu dưới tên gọi "thiết bị phản ứng quang xúc tác dạng màng" (PMR) Những nghiên cứu mới đây hứa hẹn sẽ mở ra cơ hội ứng dụng PMR trong xử lý ô nhiễm nước thải quy mô lớn.

Thiết bị phản ứng quang xúc tác dạng màng (PMR) là một hệ thống tiên tiến kết hợp quá trình quang xúc tác với các công nghệ màng như MF/UF/NF/RO hay MD/PV PMR có nhiều ưu điểm vượt trội so với thiết bị quang xúc tác truyền thống, bao gồm khả năng giữ lại quang xúc tác trong môi trường phản ứng, kiểm soát thời gian lưu, và thực hiện đồng thời quá trình phân hủy quang xúc tác cùng với việc tách sản phẩm Việc áp dụng PMR giúp loại bỏ các công đoạn tiền xử lý như keo tụ và lắng đọng, đồng thời giảm diện tích lắp đặt và cho phép tái sử dụng xúc tác Điều này khiến PMR trở thành một lựa chọn cạnh tranh cho các công nghệ phục hồi vật liệu xúc tác, giảm chi phí năng lượng, giảm tác động môi trường và loại bỏ các cấu tử không mong muốn.

1.4.2 Cấu hình thiết bị màng quang xúc tác

Trong các tài liệu nghiên cứu, thiết bị phản ứng màng quang xúc tác thường được phân loại thành hai dạng chính: PMR cố định và PMR dạng huyền phù.

Hình 1.11 Phân loại thiết bị màng quang xúc tác

Trong thiết bị màng quang xúc tác cố định, màng thường được làm từ các vật liệu bán dẫn như ZnO hoặc TiO2, nhưng việc chế tạo thiết bị này khá phức tạp và chưa có sản phẩm thương mại sẵn có Một dạng phổ biến hơn là quang xúc tác cố định trên bề mặt màng, trong đó TiO2 có thể được gắn trên màng polymer hoặc gốm thông qua các phương pháp như phủ nhúng, phủ quay hoặc lắng đọng từ pha hơi Một nghiên cứu cho thấy lớp quang xúc tác có thể được tạo ra bằng cách lắng đọng TiO2 trên bề mặt màng qua quá trình vi lọc Mozia và cộng sự đã đề xuất phân loại các thiết bị màng quang xúc tác dựa trên vị trí chiếu xạ, với PMR cố định có chiếu xạ ngay trên bề mặt màng, trong khi PMR dạng huyền phù có thể chiếu xạ tại các vị trí khác nhau như bể chứa, màng và thiết bị quang xúc tác phụ Nguồn ánh sáng thường được đặt tại màng và thùng chứa, bao gồm ánh mặt trời và đèn.

UV được sử dụng) Các sơ đồ phổ biến được trình bày trong các hình vẽ dưới đây [34]:

Hình 1.12 Chiếu xạ trên bề mặt màng

Trong cấu hình này, nguồn chiếu xạ như đèn UV hoặc ánh sáng mặt trời được đặt phía trước hoặc trên mô-đun màng, yêu cầu màng phải được chế tạo từ vật liệu chịu bức xạ cực tím như màng gốm Thời gian lưu của dòng vật chất qua mô-đun màng cần hợp lý để đảm bảo phản ứng xúc tác quang diễn ra hiệu quả Ưu điểm của thiết kế này là bề dày truyền quang nhỏ, tính từ bề mặt màng đến vỏ mô-đun, giúp tối ưu hóa hiệu suất chiếu xạ Thêm vào đó, diện tích bề mặt của mô-đun màng không quá lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân bố chiếu xạ trên quy mô lớn.

Trong cấu hình PMRs khác nhau, nguồn chiếu xạ thường được áp dụng cho thùng chứa nguyên liệu Đèn UV thường được bảo vệ bởi ống thạch anh hoặc thủy tinh và được đặt chìm trong thùng chứa Tuy nhiên, hiệu quả chiếu xạ UV bị ảnh hưởng bởi độ dày của lớp chất lỏng bên trong Khi mở rộng quy mô, thùng chứa sẽ được thay thế bằng các bể chứa lớn hơn, làm cho việc phân bố nhiều đèn trở nên khó khăn hơn so với phương án chiếu xạ trên bề mặt màng.

Mặt khác, việc chiếu xạ cũng có thể thực hiện ở trong các thùng chứa trung gian giữa thùng chứa nguyên liệu đầu và modun màng lọc

Hình 1.14 Thiết bị màng quang xúc tác chiếu xạ trên thùng chứa trung gian

Cấu hình này nhằm kiểm tra tốc độ phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ và sự phân riêng của màng lọc trong hệ thống PMRs, nhưng không phù hợp cho việc triển khai quy mô lớn.

1.4.2.2 PMR dùng các quá trình màng áp suất

Hệ thống kết hợp quang xúc tác với quá trình màng vi lọc và siêu lọc là sự tích hợp phổ biến nhất của PMRs, được sử dụng để loại bỏ nhiều loại ô nhiễm như dược phẩm, axit fluvic, axit humic, bisphenol A, clorophenol, thuốc nhuộm, nitrophenol, và xử lý nước thải từ ngành dệt nhuộm, chất thải tổng hợp, cũng như nước bề mặt.

Theo phương án này, quá trình màng MF và UF chủ yếu giữ lại các chất xúc tác trong môi trường phản ứng, hoặc là tiền xử lý cho các bước NF hoặc RO, mang lại năng suất cao và khả năng vận hành đơn giản Tuy nhiên, vi lọc và siêu lọc không thể tách hầu hết các phân tử hữu cơ, dẫn đến chất lượng nước sau xử lý không cao Do đó, cần kết hợp thêm các quá trình NF/RO để xử lý triệt để và tái sử dụng nước Sự kết hợp này đã được W Samhaber và Nguyễn Minh Tân mô tả trong nghiên cứu của họ về xử lý nước thải dệt nhuộm.

Hình 1.15 Quy trình xử lý nước thải bằng các quá trình màng kết hợp quang xúc tác

Các cuộc điều tra về hệ thống PMRs sử dụng NF chủ yếu tập trung vào việc loại bỏ các chất ô nhiễm như chất dệt nhuộm, axit humic, 4-nitrophenol và dược phẩm khỏi nước Màng NF không chỉ giữ lại chất xúc tác trong môi trường phản ứng mà còn có khả năng loại bỏ các hợp chất hữu cơ ô nhiễm Việc kết hợp quang xúc tác với quá trình thẩm thấu ngược (RO) gặp nhiều hạn chế do hiệu năng phân tách thấp của các hỗn hợp dị thể rắn-lỏng Tuy nhiên, Molinari và Palmisano (2005) đã chỉ ra rằng việc sử dụng xúc tác quang kết hợp với RO có thể sản xuất nước tinh khiết, đồng thời khử trùng và giảm thiểu fouling sinh học.

Ngoài các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phản ứng quang xúc tác, hiện tượng fouling màng lọc cũng cần được xem xét kỹ lưỡng Sự hình thành lớp cặn trên bề mặt màng dẫn đến tắc nghẽn, làm tăng chi phí vận hành và giảm tuổi thọ của màng.

1.4.2.3 PMR dùng các quá trình màng khác

PMRs có thể kết hợp với nhiều quá trình khác như thẩm tích, thấm bốc và chưng cất màng, trong đó sự kết hợp giữa quá trình quang xúc tác và DCMD mang lại lợi ích lớn bằng cách loại bỏ hiện tượng fouling màng lọc do các hạt xúc tác quang gây ra Nghiên cứu của Mozia và cộng sự (2008) đã chỉ ra rằng hệ thống quang xúc tác-DCMD hiệu quả trong việc phân hủy thuốc nhuộm azo, với dòng permeat không bị ảnh hưởng bởi nồng độ TiO2 Tuy nhiên, nhược điểm của việc tích hợp DCMD với quang xúc tác là năng suất thấp và quy trình vận hành phức tạp.

Nghiên cứu về việc kết hợp quang phân hủy (PV) và quang xúc tác trong việc loại bỏ 4-clophenol đã được thực hiện bởi Camera và cộng sự (2007) Mặc dù chất lượng dòng permeat đạt yêu cầu cao, nhưng cần có thêm nghiên cứu về sự tích hợp này, đặc biệt là về năng suất và tiêu thụ năng lượng.

Sự kết hợp giữa quá trình quang xúc tác và các phương pháp chưng cất màng, thẩm tích, thấm bốc hiện vẫn còn hạn chế, chủ yếu chỉ dừng lại ở các nghiên cứu sơ bộ về khả năng loại bỏ một số hợp chất hữu cơ điển hình, tập trung vào năng suất và chất lượng sản phẩm sau xử lý Các nghiên cứu gần đây đang chú trọng vào việc tích hợp quang xúc tác với các quy trình màng MF và UF.

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

QUÁ TRÌNH OXI HÓA TIÊN TIẾN UV/TiO 2 /H 2 O 2 X Ử LÝ DƯ LƯỢNG CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI

TÍCH HỢP QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC VÀ MÀNG VI

Ngày đăng: 07/12/2021, 23:20

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Yunlong Luo, Wenshan Guo, Huu Hao Ngo, Long Duc Nghiem, Faisal Ibney Hai, Jian Zhang, Shuang Liang, , Xiaochang C. Wang, "A review on the occurrence of micropollutants in the aquatic environment and their fate and removal during wastewater treatment," Science of the Total Environment, Vols.473-474, pp. 619-641, 2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A review on the occurrence of micropollutants in the aquatic environment and their fate and removal during wastewater treatment
Tác giả: Yunlong Luo, Wenshan Guo, Huu Hao Ngo, Long Duc Nghiem, Faisal Ibney Hai, Jian Zhang, Shuang Liang, Xiaochang C. Wang
Nhà XB: Science of the Total Environment
Năm: 2014
[2] Ignasi Sirés, Enric Brillas, "Remediation of water pollution caused by pharmaceutical residues based on electrochemical separation and degradation technologies: A review," Environment International, vol. 40, pp. 212-229, 2012 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Remediation of water pollution caused by pharmaceutical residues based on electrochemical separation and degradation technologies: A review
[3] Meritxell Gros, Mira Petrović, Antoni Ginebreda, Damià Barceló, "Removal of pharmaceuticals during wastewater treatment and environmental risk assessment using hazard indexes," Environment International, vol. 36, pp. 15- 26, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Removal of pharmaceuticals during wastewater treatment and environmental risk assessment using hazard indexes
Tác giả: Meritxell Gros, Mira Petrović, Antoni Ginebreda, Damià Barceló
Nhà XB: Environment International
Năm: 2010
[4] Yongjun Zhang , Sven-Uwe Geiòen, Carmen Gal, "Carbamazepine and diclofenac: Removal in wastewater treatment plants and occurrence in water bodies," Chemosphere, vol. 73, pp. 1151-1161, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Carbamazepine and diclofenac: Removal in wastewater treatment plants and occurrence in water bodies
Tác giả: Yongjun Zhang, Sven-Uwe Geiòen, Carmen Gal
Nhà XB: Chemosphere
Năm: 2008
[5] David B. Miklos, Christian Remy, Martin Jekel, Karl G. Linden, Jorg E. Drewes, Uwe Hübner, "Evaluation of advanced oxidation processes for water and wastewater treatment e A critical review," Water Research, vol. 139, pp.118-131, 2018 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Evaluation of advanced oxidation processes for water and wastewater treatment e A critical review
Tác giả: David B. Miklos, Christian Remy, Martin Jekel, Karl G. Linden, Jorg E. Drewes, Uwe Hübner
Nhà XB: Water Research
Năm: 2018
[6] James R. Bolton, Keith G. Bircher, "Figures-of-Merit for the Technical Development and Application of Advanced Oxidation Processes," J. Adv.Oxid.Technol., vol. 1, pp. 13-17, 1996 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Figures-of-Merit for the Technical Development and Application of Advanced Oxidation Processes
[7] James R. Bolton, Keith G. Bircher, William Tumas, And Chadwick A. Tolman, "Figures-of-merit for the technical development and application of advanced oxidation technologies for both electric- and solar-driven systems," Pure Appl.Chem, vol. 73, no. 4, pp. 627-637, 2001 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Figures-of-merit for the technical development and application of advanced oxidation technologies for both electric- and solar-driven systems
[8] Blanke, Daniel M., "Bibliography of Work on the Heterogeneous Photocatalytic Removal of Hazardous Compounds from Water and Air Update Number 4 to October 2001," Colorado, 2001 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Bibliography of Work on the Heterogeneous Photocatalytic Removal of Hazardous Compounds from Water and Air Update Number 4 to October 2001
[10] Gabor Merenyi Johan Lind,Sergej Naumov, Clemens von Sonntag, "The Reaction of Ozone with the Hydroxide Ion: Mechanistic Considerations Based on Thermokinetic and Quantum Chemical Calculations and the Role of HO4- in Superoxide Dismutation," Chemistry, vol. 16 (4), pp. 1372-1377, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The Reaction of Ozone with the Hydroxide Ion: Mechanistic Considerations Based on Thermokinetic and Quantum Chemical Calculations and the Role of HO4- in Superoxide Dismutation
Tác giả: Gabor Merenyi, Johan Lind, Sergej Naumov, Clemens von Sonntag
Nhà XB: Chemistry
Năm: 2010
[11] Brian P. Chaplin, "Critical review of electrochemical advanced oxidation processes for water treatment applications," Environmental Science: Processes and Impacts, vol. 16 (6), pp. 1182-1203, 2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Critical review of electrochemical advanced oxidation processes for water treatment applications
Tác giả: Brian P. Chaplin
Nhà XB: Environmental Science: Processes and Impacts
Năm: 2014
[12] I. Trửster, L. Schọfer, M. Fryda, T. Matthộe, "Electrochemical advanced oxidation process using DiaChem electrodes," Water Science Technology, vol.49 (4), pp. 207-212, 2004 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Electrochemical advanced oxidation process using DiaChem electrodes
Tác giả: I. Trửster, L. Schọfer, M. Fryda, T. Matthộe
Nhà XB: Water Science Technology
Năm: 2004
[13] Kapałka, A., Foti, G., Comninellis, C, "The importance of electrode material in environmental electrochemistry: Formation and reactivity of free hydroxyl radicals on boron-doped diamond electrodes," Electrochimica Acta, vol. 54 (7), pp. 2018-2023, 2009 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The importance of electrode material in environmental electrochemistry: Formation and reactivity of free hydroxyl radicals on boron-doped diamond electrodes
Tác giả: Kapałka, A., Foti, G., Comninellis, C
Nhà XB: Electrochimica Acta
Năm: 2009
[14] Mohamad Rajab, Carolin Heim, Giorgia Greco, Brigitte Helmreich, Thomas Letzel, "Removal of Sulfamethoxazole from Wastewater Treatment Plant Effluents by a Boron-doped Diamond Electrode," Int. J. Environ. Pollut, vol. 1 (3), pp. 88-97, 2013 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Removal of Sulfamethoxazole from Wastewater Treatment Plant Effluents by a Boron-doped Diamond Electrode
[15] Mohamad Rajab, Carolin Heim, Thomas Letzel, Jửrg E. Drewes, Brigitte Helmreich , "Electrochemical disinfection using boron-doped diamond electrode - The synergetic effects of in situ ozone and free chlorine generation,"Chemosphere, vol. 121, pp. 47-53, 2015 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Electrochemical disinfection using boron-doped diamond electrode - The synergetic effects of in situ ozone and free chlorine generation
Tác giả: Mohamad Rajab, Carolin Heim, Thomas Letzel, Jửrg E. Drewes, Brigitte Helmreich
Nhà XB: Chemosphere
Năm: 2015
[16] Jian Chen, Stephanie Loeb, Jae-Hong Kim, "LED revolution: fundamentals and prospects for UV disinfection applications," Environmental Science Water Research &amp; Technology, vol. 3 (2), pp. 188-202, 2017 Sách, tạp chí
Tiêu đề: LED revolution: fundamentals and prospects for UV disinfection applications
Tác giả: Jian Chen, Stephanie Loeb, Jae-Hong Kim
Nhà XB: Environmental Science Water Research & Technology
Năm: 2017
[17] Wen-Long Wang, Qian-Yuan W, Zhi-Ming Li, Yun Lu, Ye Du ,Ting Wang, Nan Huang, Hong-Ying Hu, "Light-emitting diodes as an emerging UV source for UV/chlorine oxidation: Carbamazepine degradation and toxicity changes,"Chemical Engineering Journal, vol. 310, pp. 148-156, 2017 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Light-emitting diodes as an emerging UV source for UV/chlorine oxidation: Carbamazepine degradation and toxicity changes
Tác giả: Wen-Long Wang, Qian-Yuan W, Zhi-Ming Li, Yun Lu, Ye Du, Ting Wang, Nan Huang, Hong-Ying Hu
Nhà XB: Chemical Engineering Journal
Năm: 2017
[19] 0. Legrini, E. Oliveros, and A. M. Braun, "Photochemical Processes for Water Treatment," Chem. Rev, vol. 93, pp. 671-698, 1993 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Photochemical Processes for Water Treatment
Tác giả: E. Legrini, A. Oliveros, A. M. Braun
Nhà XB: Chem. Rev
Năm: 1993
[20] A. Mokrini, D. Oussi, S. Esplugas, "Oxidation of aromatic compounds with UV radiation/ozone/hydrogen peroxide," Water Sci. Technol, vol. 35 (4), pp. 95- 102, 1997 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Oxidation of aromatic compounds with UV radiation/ozone/hydrogen peroxide
Tác giả: A. Mokrini, D. Oussi, S. Esplugas
Nhà XB: Water Sci. Technol
Năm: 1997
[21] Locke, B.R., Sato, M., Sunka, P., Hoffmann, M.R., Chang, J.-S, "Electrohydraulic discharge and nonthermal plasma for water treatment," Ind.Eng. Chem. Res., vol. 45 (3), pp. 882-905, 2006 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Electrohydraulic discharge and nonthermal plasma for water treatment
Tác giả: Locke, B.R., Sato, M., Sunka, P., Hoffmann, M.R., Chang, J.-S
Nhà XB: Ind. Eng. Chem. Res.
Năm: 2006
[22] Hijosa-Valsero, M., Molina, R., Bayona, J.M, "Assessment of a dielectric barrier discharge plasma reactor at atmospheric pressure for the removal of bisphenol A and tributyltin," Environ. Technol., vol. 35, pp. 1418-1426, 2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Assessment of a dielectric barrier discharge plasma reactor at atmospheric pressure for the removal of bisphenol A and tributyltin
Tác giả: Hijosa-Valsero, M., Molina, R., Bayona, J.M
Nhà XB: Environ. Technol.
Năm: 2014

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.4. Các y ếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quang xúc tác - 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
Hình 1.4. Các y ếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quang xúc tác (Trang 22)
Hình 1.8. Phân lo ại các quá trình màng - 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
Hình 1.8. Phân lo ại các quá trình màng (Trang 31)
Hình 1.11. Phân lo ại thiết bị màng quang xúc tác - 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
Hình 1.11. Phân lo ại thiết bị màng quang xúc tác (Trang 37)
Hình 1.14 Thi ết bị màng quang xúc tác chiếu xạ trên thùng chứa trung gian - 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
Hình 1.14 Thi ết bị màng quang xúc tác chiếu xạ trên thùng chứa trung gian (Trang 39)
Hình 1.15. Quy trình x ử lý nước thải bằng các quá trình màng kết hợp quang xúc tác - 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
Hình 1.15. Quy trình x ử lý nước thải bằng các quá trình màng kết hợp quang xúc tác (Trang 40)
Sơ đồ thí nghiệm và hệ thống thí nghiệm quá trình xử lý các hợp chất hữu cơ - 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
Sơ đồ th í nghiệm và hệ thống thí nghiệm quá trình xử lý các hợp chất hữu cơ (Trang 48)
Hình 2.2. H ệ thống thí nghiệm quang xúc tác - 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
Hình 2.2. H ệ thống thí nghiệm quang xúc tác (Trang 49)
Hình 2.3.  Đường chuẩn xác định nồng độ axit oxalic - 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
Hình 2.3. Đường chuẩn xác định nồng độ axit oxalic (Trang 51)
Hình 2.5.  Đường chuẩn xác định nồng độ Norfloxacin  2.2.4. Các công th ức tính toán - 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
Hình 2.5. Đường chuẩn xác định nồng độ Norfloxacin 2.2.4. Các công th ức tính toán (Trang 52)
Hình 2.4.  Đường chuẩn xác định nồng độ xanh metylen - 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
Hình 2.4. Đường chuẩn xác định nồng độ xanh metylen (Trang 52)
Hình 2.6. K ết quả kiểm tra động học phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ - 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
Hình 2.6. K ết quả kiểm tra động học phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ (Trang 56)
Hình 2.7 th ể hiện ảnh hưởng của nồng độ TiO 2 đến hằng số tốc độ phản ứng - 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
Hình 2.7 th ể hiện ảnh hưởng của nồng độ TiO 2 đến hằng số tốc độ phản ứng (Trang 58)
Hình 2.8. Giá tr ị độ truyền quang T của một số dung dịch huyền phù TiO2 – hợp - 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
Hình 2.8. Giá tr ị độ truyền quang T của một số dung dịch huyền phù TiO2 – hợp (Trang 59)
Hình 2.9. Phân b ố ánh sáng trong thiết bị phản ứng chứa dung dịch xanh metylen 20 - 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
Hình 2.9. Phân b ố ánh sáng trong thiết bị phản ứng chứa dung dịch xanh metylen 20 (Trang 60)
Hình 2.10  cũng biểu diễn mối quan hệ mật độ chiếu – năng lượng điện tiêu thụ, - 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
Hình 2.10 cũng biểu diễn mối quan hệ mật độ chiếu – năng lượng điện tiêu thụ, (Trang 61)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w