Nghiên cứu khả năng xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm bằng hệ quang xúc tác TiO2

H2O. Do đó, gốc 
OH giảm dẫn đến hiệu 
suất phản ứng giảm. 
Với 1ml H2O2 thêm vào thì hiệu suất 
46 
xử lý độ màu tăng cao nhất, do đó 1 ml 
H2O2 là thể tích tối ưu. Vì vậy, trong các 
nghiên cứu sau, thể tích H2O2 là 1 ml được 
chọn để tiến hành thí nghiệm. 
3.2.3. Nâng cao hiệu suất xử lý 
khi thêm O2 và H2O2 vào hệ 
 Để nâng cao hiệu suất, O2 và H2O2 
được thêm vào hệ tạo thành một hệ xúc tác 
mới. Hệ xúc tác O2, H2O2 và TiO2 khảo sát 
với methylene xanh 3x10-5M, khối lượng 
xúc tác 0,125g TiO2/250ml, nồng độ 1x10
-
5
M và 1 ml H2O2 trong khoảng thời gian là 
30 phút ở cả hai hệ Vis và UV, sau đó lấy 
mẫu phân tích. Thực nghiệm cho ta có thể 
so sánh hiệu suất theo hình 7. 
Dựa vào biểu đồ trên ta có thể nhận xét 
H2O2 nâng hiệu suất phản ứng của hệ 
quang xúc tác cao hơn nhiều so với O2, 
hiệu suất từ 48% lên 81%. 
Hệ xúc tác H2O2, O2 và 0,125g 
TiO2/250ml nước thải ở nồng độ 3x10
-5
M 
với thời gian 30 phút có hiệu suất đạt 87%, 
cao hơn tất cả các điều kiện ở cùng thời 
gian khối lượng xúc tác và lượng khí O2 
cung cấp vào hệ. Do đó điều kiện tối ưu để 
xử lý độ màu nước thải là 1 ml H2O2, O2 và 
0,125g TiO2/250ml. 
Hình 7. So sánh hiệu xử lý ở các hệ xúc tác khác nhau
3.3. Mở rộng khảo sát 
Ứng dụng vào thực tế là một điều khá 
khó khăn đối với các nghiên cứu khoa học, 
nhằm đưa nghiên cứu thực tế hơn chúng tôi 
chọn một những điểm tối ưu của đề tài để 
chạy ứng dụng với một vài loại nước thải 
tổng hợp và trên nước thải thật. 
3.3.1. Tiến hành thí nghiệm trên 
nước thải tổng hợp khác 
 Như trình bày ở phần trên, đối với 
nước tổng hợp từ thuốc nhuộm acid orange 
và congo đỏ thực hiện thí nghiệm ở nồng độ 
1x10
-5M với điều kiện tối ưu như khi thí 
nghiệm trên mẫu nước thải tự tổng hợp bởi 
thuốc nhuộm methylen xanh là 1ml H2O2, 
O2 và 0,125g TiO2/250ml. Để có thể kiểm 
chứng độ chính xác lại quá trình chạy mẫu 
thì chúng tôi tiến hành chạy thêm ba điều 
kiện là 0,125g TiO2/250ml; 0,125g 
TiO2/250ml kết hợp thêm O2 vào hệ và 
47 
0,125g TiO2/250ml kết hợp 1ml H2O2 thời 
gian tiến hành thí nghiệm là 30 phút. Hình 8 
và 9 thể hiện hiệu suất xử lý ở 4 điều kiện. 
Hình 8. Khả năng xử lý thuốc nhuộm congo đỏ 
Hình 9. Khả năng xử lý thuốc nhuộm acid orange 
Dựa vào kết quả có thể thấy các nguồn 
nước thải khác nhau dù ở cùng nồng độ sẽ 
có ảnh hưởng khác nhau lên hiệu suất phản 
ứng do phụ thuộc vào cấu tạo hóa học, khối 
lượng phân tử của hợp chất màu. Xét về 
cấu tạo hóa học thì acid orange là thuốc 
nhuộm monoazo còn congo đỏ là diazo, 
congo đỏ có cấu tạo phức tạp và khối 
lượng phân tử lớn hơn so với acid orange, 
dẫn đến xúc tác oxy hóa thuốc nhuộm 
congo đỏ sẽ khó hơn so với acid orange. 
Do đó hiệu suất xử lý của acid orange cao 
48 
hơn so với congo đỏ, hiệu suất xử lý ở điều 
kiện tối ưu thì thuốc nhuộm congo đỏ là 
67,22% còn acid orange với hiệu suất là 
70,92% . 
Trong 30 phút với hiệu suất của hai 
mẫu nước thải tự tổng hợp đều xấp xỉ 70%, 
để có thể xử lý độ màu đạt tiêu chuẩn loại 
A của QCVN 13: 2008/BTNMT ta tiến 
hành khảo sát ở điều kiện tối ưu và tăng 
thời gian xử lý. 
3.3.2. Tiến hành thí nghiệm với 
nước thải thực tế 
Tiến hành khảo sát bốn hệ quang xúc 
tác với cả hai loại đèn UV và Vis, trong 
quá trình chạy mô hình thì cứ 30 phút lấy 
mẫu đem ly tâm tách TiO2 sau đó trắc 
quang theo đường chuẩn đo độ màu đơn vị 
Pt-Co. 
Sau 90 phút, ở hệ đèn UV ở tất cả bốn 
điều kiện thì độ màu của nước thải đều đạt 
tiêu chuẩn loại A. Kết quả xử lý nước thải 
thật sau 90 phút được thể hiện trong hình 10. 
Hình 10. Khả năng xử lý độ màu nước thải thật của TiO2 trong 90 phút 
Dựa vào kết quả cho thấy, khả năng xử 
lý độ màu là rất cao đã đạt tiêu chuẩn loại 
A QCVN13:2008/BTNMT dưới 50Pt-Co. 
Và ở hệ quang xúc tác có sục khí oxy và 
thêm 1ml H2O2 với đèn UV là thấp nhất 
với 21Pt- Co và đèn Vis 65 Pt-Co đã gần 
đạt tiêu chuẩn loại A cần chạy với thời gian 
dài hơn để trong hệ đèn Vis đạt tiêu chuẩn. 
Ngoài ra, chúng tôi còn tiến hành khảo 
sát ở hệ quang xúc tác có sục khí oxy và thêm 
1ml H2O2 với đèn UV với độ màu cao hơn là 
1198 Pt-Co thì sau 90 phút độ màu giảm còn 
151 Pt-Co gần đạt tiêu chuẩn loại B. 
3.3.3. So sánh hiệu suất xử lý hệ 
UV/TiO2 và UV/CeO2 
Trong quá trình thí nghiệm chúng tôi 
có chạy với xúc tác CeO2, là một chất mới 
được phát hiện và đang được các nhà khoa 
học quan tâm nghiên cứu. 
Cerium (IV) oxit, còn được gọi là oxit 
ceric, ceria, xeri oxit hoặc xeri dioxide, là 
một oxit xeri kim loại đất hiếm, là bột có 
màu trắng vàng nhạt và công thức hóa học 
CeO 2. Cerium (IV) oxit kết hợp với kim 
loại như Ni, Cu, Pdvà oxit kim loại như 
ZnO, Al2O3, CuO , xử lý khí NOx, 
metan, các hợp chất hữu cơ khó phân 
49 
hủy như các hợp chất trong thuốc nhuộm, 
thuốc diệt cỏ[13] 
Để có thể so sánh một cách tương quan 
nhất vì hai chất xúc tác có khối lượng phân 
tử khác nhau do đó ở cùng một khối lượng 
thì số lượng hạt của CeO2 sẽ ít hơn so vơi 
TiO2. Do đó ta qui về số mol để có thể so 
sánh, lấy khối lượng của TiO2 làm chuẩn từ 
đó suy ra số mol và khối lượng thực tế của 
CeO2 cần dùng. Sau khi tính toán với 
0,125g TiO2 và 0,2693g CeO2 là cùng số 
mol. Thí nghiệm tiến hành với hai hệ xúc 
tác UV/TiO2 và UV/ CeO2 với 250ml nước 
thải tự tổng hợp từ thuốc nhuộm methylen 
xanh có nồng độ M3 chạy liên tục trong 90 
phút sau đó lấy mẫu trắc quang kiểm tra 
nồng độ. Kết quả thể hiện ở bảng 2 cho 
thấy hiệu suất xử lý độ màu của TiO2 cao 
hơn 65.8% so với CeO2. 
Bảng 2. So sánh hiệu suất xử lý của hệ xúc tác UV/TiO2 và UV/CeO2 
Hệ xúc tác Độ hấp thu quang A Nồng độ Hiệu suất 
UV/TiO2 0.2495 3.87E-06 87.1% 
UV/CeO2 0.3822 2.36E-05 21.3% 
4. KẾT LUẬN 
Dựa vào kết quả của quá trình khảo sát 
khả năng xử lý độ màu của nước thải dệt 
nhuộm với hệ quang xúc tác TiO2, một số 
kết luận được rút ra như sau: 
Bức xạ UV có khả năng phân hủy 
thuốc nhuộm MB, nồng độ dung dịch nước 
thải ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nhưng 
không nhiều, khối lượng xúc tác trong 
khoảng nghiên cứu (từ 0,125g đến 0,5g 
trong 250 ml dung dịch) ít ảnh hưởng đến 
hiệu suất xử lý, khi giảm khối lượng xúc từ 
0,5g xuống còn 0,125g (thời gian xử lý 
trong 90 phút) thì hiệu suất chỉ giảm 
khoảng 5%. TiO2 có khả năng tái sử dụng 
cao, hiệu suất xử lý gần như không giảm 
sau bốn lần tái sử dụng. 
Oxy ảnh hưởng không lớn đến quá 
trình quang xúc tác TiO2 để oxy hóa các 
chất hữu cơ, trong khi đó, hydrogen 
peroxide ảnh hưởng nhiều đến khả năng xử 
lý của quá trình quang xúc tác. Thể tích 
hydrogen peroxide/250ml nước thải tối ưu 
là 1ml. Hệ quang xúc tác TiO2 khi sục 
thêm oxy và hydrogen peroxide nâng cao 
hiệu suất hơn nhiều so với hệ xúc tác 
UV/TiO2. Hệ xúc tác thêm H2O2, O2 với 
bức xạ UV có hiệu suất đạt 87% còn hệ 
xúc tác TiO2/UV đạt hiệu suất 48% trong 
30 phút. 
Hiệu quả xử lý đối với nhưng loại 
thuốc nhuộm có cấu tạo hóa học đơn giản 
và khối lượng phân tử nhỏ hiệu quả hơn so 
với thuốc nhuộm khác có khối lượng phân 
tử lớn. 
Khảo sát trên nước thải tự nhiên với 
khoảng thời gian 90 phút ở tất cả các hệ 
khảo sát với đèn UV độ màu đều đạt tiêu 
chuẩn loại A dưới 50Pt-Co. 
50 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Kamaljit Singh, Sucharita Arora (2011), Removal of Synthetic Textile Dyes From 
Wastewaters: A Critical Review on Present Treatment Technologies, environmental 
science and technology, 41, 807-878. 
2. Lei Zhang, Jacqueline Manina Cole (2014), TiO2-assisted photoisomerization of azo 
dyes using self-assembled monolayers: case study on para-methyl red towards solar-
cell applications, Applied Material and Interfaces, 6, 3742-3749. 
3. Nguyễn Thị Hường (2011), Hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của hai phương pháp 
đông tụ điện hóa và oxi hóa bằng hợp chất fenton, Tạp chí khoa học và công nghệ, 
Đại học Đà Nẵng, số 6(35), 102-106. 
4. Nguyễn Ngọc Lân, Nguyễn Thanh Thuyết, Lê Minh Đức (2001), Đánh giá hiệu quả 
xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp đông tụ điện, Tuyển tập báo cáo toàn 
văn Hội nghị chuyên ngành điện hóa và ứng dụng, Đại học Quốc gia Hà Nội, 
5. Nguyễn Đắc Vinh, Nguyễn Văn Nội, Lưu Văn Bôi, Nguyễn Hồng Hạnh (2006), 
Nghiên cứu tiền xử lý nước thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc bằng phương pháp 
keo tụ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, số 3, 62-67. 
6. Phan Đình Tuấn, Nguyễn Trần Huyền Anh (2008), Nghiên cứu ứng dụng than tràm 
hoạt tính trong xử lý nước thải dệt nhuộm, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công 
nghệ, T. 11, S. 8, 13-18. 
7. Nguyễn Thị Xuân Nhân (2010), Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu hoạt tính trong 
nước thải dệt nhuộm bằng mô hình công nghệ sinh học kỵ khí hai giai đoạn, Khóa 
luận tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM. 
8. Bùi Thị Vụ (2011), Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ kết 
hợp oxy hóa H2O2 sử dụng hoạt hóa tia UV thử nghiệm trên mô hình pilot phòng thí 
nghiệm, Đề tài nghiên cứu khoa học của giảng viên trường Đại học dân lập Hải Phòng. 
9. Andreozzi R., Caprio V., Insola A., Marotta R.(1999), Advanced Oxidation Processes 
(AOPs) for water furication and recovery, Catalysis Today, 53, 51-59. 
10. Rein M. (2001), Advanced Oxidation Processes – Current Status And Prospects, Proc. 
Estonian Acad. Sci. Chem., 50 (2), 59–80. 
11. Yunbing Hea Zumin Qiu, Xiaocheng Liu, Shuxian Yu (2005). Catalytic oxidation of 
the dye wastewater with hydrogen peroxide. Chemical Engineering and Processin, 
44,1013–1017 
12. Oyama T., Zhang T., Aoshima A., Hidaka H., Zhao J., Serpone N. (2001), Photooxidative 
N-demethylation of methylene blue in aqueous TiO2 dispersions under UV irradiation, 
Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 140, 163–172. 
13. Mas Rosemal, H. Mas Haris, Kathiresan Sathasivam (2009), The removal of methyl 
red from aqueous solutions using banana Pseudostem Fibers, American Journal of 
applied sciences 6(9), 1690-1700. 
 * Ngày nhận bài: 19/9/2014. Biên tập xong: 24/4/2015. Duyệt đăng: 04/5/2015.