BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

VŨ DUY NHÀN

NGHIÊN CỨU KẾT HỢP PHƢƠNG PHÁP NỘI ĐIỆN PHÂN

VÀ PHƢƠNG PHÁP MÀNG SINH HỌC LƢU ĐỘNG

A2O –MBBR ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHIỄM TNT

Chuyên nghành: Kỹ Thuật Hóa học

Mã số: 9 52 03 01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội 2020

Công trình đƣợc hoàn thành tại:

Viện hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Lê Thị Mai Hương

2. GS.TS. Lê Mai Hương

Phản biện 1:

Phản biện 2:

Phản biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại

Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên – Viện Khoa học và Công nghệ

Việt Nam, số 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.

Vào hồi giờ ngày tháng năm 2019

Có thể tìm hiểu luận án tại:

Thư viện Quốc gia Hà Nội

Thư viện Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên –

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

1

I. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN

1. Đặt vấn đề

2,4,6 Trinitrotoluen (TNT) là một trong những hóa chất được sử

dụng rộng rãi trong quốc phòng và kinh tế. Ngành công nghiệp sản xuất

thuốc nổ thải ra một lượng lớn nước thải có chứa các hóa chất độc hại

như TNT. Thực tế cho thấy, khoảng 50 năm sau Thế chiến thứ hai, ở

những nơi xây dựng nhà máy sản xuất thuốc súng đạn, người ta vẫn tìm

thấy lượng lớn TNT và các đồng phân của chúng trong môi trường đất và

nước[1,2, 21]. Điều đó chứng tỏ TNT có khả năng tồn tại lâu dài trong tự

nhiên hay nói cách khác TNT rất khó phân hủy sinh học. Ở nước ta ngoài

các nhà máy sản xuất đạn, thuốc nổ, thuốc phóng trong công nghiệp quốc

phòng thì các kho sửa chữa vũ khí, thu hồi đạn vẫn còn một lượng lớn

nước thải chứa TNT cần được xử lý.

Để xử lý nước thải chứa TNT, các biện pháp thường được sử dụng là

vật lý (hấp phụ bằng than hoạt tính, điện phân); hóa học (fenton, UV –

Fenton, nội điện phân), sinh học (bùn hoạt tính hiếu khí, MBBR, UASB,

MBR, thực vật, enzyme, nấm mục trắng). Các biện pháp này có thể sử dụng

độc lập hoặc kết hợp với nhau tùy thuộc vào tính chất của nước thải và điều

kiện mặt bằng, kinh tế của cơ sở sản xuất.

Luận án này tập trung nghiên cứu xác lập quy trình chế tạo vật liệu

nội điện phân nano lưỡng kim Fe/Cu, từ đó nghiên cứu một số đặc điểm

mối tương quan giữa dòng ăn mòn, động học phân hủy TNT phụ thuộc

vào thời gian. Xác lập và tối ưu hóa được quy trình nội điện phân bằng

vật liệu nano lưỡng kim Fe/Cu chế tạo được kết hợp với phương pháp

màng sinh học lưu động A2O-MBBR để xử lý nước thải chứa TNT ở quy

mô phòng thí nghiệm và quy mô Pilot tại hiện trường. Đồng thời bước

đầu xác lập được phần mềm điều khiển vận hành tự động và bán tự động

với các điều kiện của quy trình xử lý đã được xác lập.

2. Đối tƣợng nghiên cứu của luận án

Đối tượng nghiên cứu của luận án gồm vật liệu nội điện phân nano lưỡng

kim Fe/Cu; phương pháp nội điện phân; phương pháp sinh học A2O –

MBBR để xử lý nước thải chứa TNT

2

3. Những đóng góp mới của luận án

3.1. Đã chế tạo thành công vật liệu nội điện phân bimetallic Fe/Cu với

kích thước trung bình 100 nm, điện thế E0 = 0,777 V. Trong dung dịch điện

ly pH = 3, nồng độ TNT 100 mg/L thì có dòng ăn mòn đạt 14,8510-6

A/cm2 và tốc độ dòng ăn mòn 8,187.10

-2 mm/năm. Do đó đã làm tăng được

tốc độ phản ứng, hiệu quả xử lý cao hơn, nhanh hơn. Đã xác định được

dòng ăn mòn và quan hệ với LnCt/C0 phụ thuộc vào thời gian của quá

trình khử TNT bằng phương pháp đo dòng ăn mòn. Hiện chưa thấy có

công bố nào sử dụng phương pháp này, có một số công bố liên quan

xác định mối quan hệ tốc độ khử TNT với tốc độ khử H+ để hình thành

H2.

3.2. Đã xác lập công nghệ xử lý TNT bằng kết hợp phương pháp

nội điện phân bằng vật liệu nano lưỡng kim Fe/Cu trên với phương pháp

sinh học A2O-MBBR cho hiệu quả xử lý triệt để TNT sau 120 phút xử lý.

Hiện chưa có công bố nào kết hợp 02 phương nếu trên để xử lý nước

thải TNT.

Kết quả hệ vi sinh vật xử lý trong hệ thống A2O-MBBR nước thải

chứa TNT xác lập được có 02 chủng có thể là chủng mới là:

Novosphingobium sp. (HK1-II, HK1-III) có độ tương đồng 97,4-97,92%

so với Novosphingobium sediminicola và Trichosporon sp. (HK2-II,

TK2-II và HK2-III) có độ tương đồng 97,7% so với middelhonenii. Hai

loài này đã được công bố trên ngân hàng gen quốc tế có mã số GenBank

là: LC483155.1; LC483155.1 và có đường link tương ứng là:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/LC483151;

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/Lc483155

4. Bố cục của luận án

Luận án gồm 191 trang với 24 bảng số liệu, 101 hình, 139 tài liệu

tham khảo và 2 phụ lục. Bố của luận án: Mở đầu (3 trang), Chương 1:

Tổng quan tài liệu (44 trang), Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp

nghiên cứu (15 trang), Chương 3: Kết quả và thảo luận (79 trang), Kết

3

luận (2 trang), Các công trình đã công bố (1 trang), Tài liệu tham khảo (15

trang), Danh mục các phụ lục (17 trang)

II. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN

MỞ ĐẦU

Phần mở đầu đề cấp đến ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Phần tổng quan tài liệu tổng hợp các nghiên cứu quốc tế và trong

nước về các vấn đề:

Các nghiên cứu về phương pháp xử lý nước thải chứa TNT

Các nghiên cứu về phương pháp nội điện phân xử lý nước thải

Các nghiên cứu về phương pháp chế tạo vật liệu lưỡng kim Fe/Cu

ứng dụng xử lý nước thải.

Các nghiên cứu về kết hợp phương pháp sinh học A2O-MBBR

xử lý nước thải

Các nghiên cứu về phần mềm điều khiển hệ thống xử lý nước thải.

Chƣơng 2:

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nguyên vật liệu

TNT tinh khiết và nước thải chứa TNT được thu nhận tử cơ sở sản

xuất quốc phòng 121. Mẫu bột nano Fe kích thước hạt 100 nm

(Meiqi;Trung Quốc).

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích:

Phương pháp phân tích xác định cấu trúc kích thước, thành phần của

nano lưỡng kim Fe/Cu: SEM, ERD, EDX.

Phương pháp đo dòng ăn mòn: Khoảng thế quét -1,00V-0,0V, tốc độ

quét 10 mV/s, điện cực so sánh Ag/AgCl (bão hòa). Dòng ăn mòn và thế

ăn mòn được tiến hành đo trên thiết bị Autolab PG30 (Hà Lan).

Phương pháp phân tích TNT: HPLC, Von – Amper

Phương pháp xác định hàm lượng ion Fe

4

Tiến hành xác định hàm lượng ion Fe theo phương pháp EPA 7000B

trên thiết bị Contraa 700

Phương xác định COD, T-N, T-P, NH4+: Theo TCVN hoặc ISO.

Phương pháp thực nghiệm

1. Chế tạo vật liệu Nano Fe/Cu: bằng phương pháp mạ hóa CuSO4

trên hạt Fe có kích thước trung bình 100 nm trên máy khuấy từ.

2. Xử lý nước thải TNT: Chuẩn bị dung TNT 100 mg/L cho vào bình

tam giác 500 mL, thay đổi các điều kiện phản ứng pH, nhiệt độ, tốc độ

lắc, hàm lượng Fe/Cu bổ sung theo từng nghiên cứu tương ứng.

3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: Thực hiện theo quy hoạch bậc

hai Box-Behnken và phần mềm tối ưu hóa Design-Expert phiên bản 11.

4. Phân lập bùn hoạt tính: Để hoạt hóa, lấy bùn hoạt tính từ các trạm xử

lý nước thải chứa TNT của các cơ sở sản xuất 121, 115, bổ sung dinh

dưỡng phù hợp với các điều kiện nuôi cấy kỵ khí, thiếu khí, hiếu trong thời

gian 30 ngày. Sau đó tiến hành phân lập hệ VSV trong bùn đã được hoạt

hóa.

5. Phương pháp phân loại vi sinh vật: Tiến hành giải trình tự 16S

rDNA của các chủng phân lập và tuyển chon được. SAu đó so sánh với

trình tự ADNr 16S của các loài đã công bố từ dữ liệu của DDBJ, EMBL,

GenBank

Chƣơng 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương này trình bày về xác lập các điều kiện chế tạo vật liệu nano

lưỡng kim Fe/Cu, ảnh hưởng của các yếu tố nội điện phân, A2O-MBBR

để xử lý nước thải chứa TNT và tối ưu hóa, đặc điểm động học phản ứng

nội điện phân, đa dạng vi sinh vật trong hệ thống A2O-MBBR, phần

mềm điều khiển hệ thống nội điện phân kết hợp xử lý nước thải chứa

TNT.

3.1. Chế tạo vật liệu nội điện phân nano lƣỡng kim Fe/Cu

Phần này trình bày chi tiết kết quả nghiên cứu xác lập các điều kiện

phản ứng để chế tạo vật liệu Fe/Cu: sử dụng bột Fe có kích thước 100 nm

5

mạ hóa bằng dung dịch CuSO4 ở nồng độ 6%, thời gian 2 phút thu được

vật liệu Fe/Cu có hàm lượng Cu trên bề mặt đạt 68,44 % khối lượng

nguyên tử đồng đạt 79,58%

a

b

Hình 3.1: Ảnh SEM (a) và phổ EDS vật liệu nanolưỡng kim Fe/Cu

Kết quả khảo sát và so sánh dòng ăn mòn giữa 2 loại vật liệu nano

lưỡng kim Fe/C và Fe/Cu được trình bày ở hình 3.2:

a b

Hình 3.2: Đường Tafel dòng ăn mòn hệ điện cực Fe/C trước mạ (a)

và Fe/Cu sau mạ (b) tại các giá trị thời gian khác nhau

Từ hình 3.2 có thể nhận thấy thế ăn mòn (EĂM) của vật liệu Fe/ đều

có quy luật giảm dần về phía âm hơn. Tuy nhiên thế của vật liệu nội điện

phân Fe/Cu đạt - 0,563 V ÷ - 0,765 V có giá trị tuyệt đối cao hơn so với

thế ăn mòn của vật liệu nội điện phân Fe/C chỉ đạt từ - 0,263 V ÷ - 0,693.

Hình 3.3 kết quả cho thấy tốc độ ăn mòn của vật liệu Fe/Cu đạt

8,187.10-2

mm/năm cũng cao hơn gần gấp 2 lần so với vật liệu Fe/C chỉ

đạt 4,81110-2

mm/năm.

6

20 40 60 80 100 120

4.0E-6

6.0E-6

8.0E-6

1.0E-5

1.2E-5

1.4E-5

1.6E-5

Thời gian (phút)

Do

ng a

n m

on

ir (A

)

Fe/Cu

Fe/C

Hình 3.3: Sự phụ thuộc dòng ăn mòn theo thời gian của hệ vật liệu điện

cực Fe/C trước mạ -- (a) và Fe/Cu thu được sau mạ hóa học -■- (b)

Như vậy đã tổng hợp được vật liệu nội điện phân bimetallic Fe/Cu

với kích thước trung bình 100 nm, hiệu điện thế điện thế E0 = 0,777 V.

Trong dung dịch điện ly pH 3, nòng độ TNT 100 mg/L vật liệu Fe/Cu có

mật độ dòng ăn mòn đạt 14,8510-6

A/cm2

và tốc độ ăn mòn 8,18710-2

mm/năm

3.2. Ảnh ƣởng của các yếu tố tới hiệu quả xử lý TNT

3.2.1. Ảnh hƣởng của pH

Hiệu quả xử lý TNT phụ thuộc vào giá trị pH ban đầu của dung

dịch điện ly. Kết quả được trình bày ở hình 3.4 sau:

2 3 4 5 6

0

20

40

60

80

100

TN

T(m

g/L

)

pH

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

80

100

Thời gian (phút)

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

TN

T (

mg

/L)

Hình 3.4: Hiệu quả xử lý TNT ở

các pH ban đầu khác nhau tại thời

điểm 90 phút

Hình 3.5: Sự phụ thuộc hiệu quả

xử lý vào pH ban đầu theo thời

gian

7

Hình 3.4 và 3.5 cho thấy trong giai đoạn 90 phút đầu tốc độ phản

ứng diễn ra rất nhanh đạt được hiệu quả xử lý cao. Tại thời điểm 90 phút,

nồng độ TNT đạt 1,61; 1,62; 1,71 và 1,72 mg/L hay đạt hiệu quả xử lý

là 98,29; 98,22; 98,34 và 98,22% tương ứng với các giá trị pH ban là 2,0;

2,5; 3,0; 3,5. Đối với các giá trị pH 4,0; 4,5; đạt hiệu quả thấp hơn và

nồng độ TNT đạt tương ứng là 3,05; 13,09 mg/L. Các giá trị pH 5,0; 5,5

và 6 cho hiệu quả xử lý thấp nhất, với nồng độ TNT đạt tương ứng là là

26,03; 56,36 và 89,03 mg/L. Giai đoạn từ 90 đến 180 phút thì hiệu quả

xử lý chậm lại và tăng không đáng kể.

3.2.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng vật liệu Fe/Cu

Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng hàm lượng vật liệu Fe/Cu 10;

20; 30; 40; 50; 60 g/L tới hiệu quả xử lý TNT. Kết quả được trình bày

ở hình 3.11; 3.12 và 3.13.

10 20 30 40 50 60

0

4

8

12

16

20

24

28

32

TN

T(m

g/L

)

Hàm lượng Fe/Cu (g/L)

0 30 60 90 120 150 180-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Thời gian (phút)

TN

T(m

g/L

)

10 g/L

20 g/L

30 g/L

40 g/L

50 g/L

60 g/L

Hình 3.6: Sự phụ thuộc của hiệu

quả xử lý TNT tại 90 phút đầu

vào hàm lượng vật liệu nội điện

phân Fe/Cu

Hình 3.7: Sự thay đổi nồng độ

TNT theo thời gian xử lý tại các

hàm lượng vật liệu nội điện phân

Fe/Cu khác nhau

Kết quả trình bày tại hình 3.61 và 3.7 cho thấy hàm lượng vật liệu

có ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý TNT. Như vậy hiệu quả xử lý TNT phụ

thuộc vào hàm lượng vật liệu nội điện phân Fe/Cu tham gia phản ứng.

Với các hàm lượng vật liệu Fe/Cu 30; 40; 50; 60 sau 180 phản ứng thì

hiệu quả xử lý TNT, đạt cao nhất là 99,99% và giá trị pH tăng đạt tới 5,5.

8

3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ của phản ứng có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng nội điện

phân, nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng nhanh và ngược lại.

20 25 30 35 40 450

1

2

3

4

5

6

Nhiệt độ (o C)

TN

T(m

g/L

)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

20

40

60

80

100

Thời gian (phút)

TN

T (

mg

/L)

20

25

30

35

40

45

80 120 160

0

4

8

Hình 3.8: Sự phụ thuộc của

hiệu quả xử lý TNT tại 90 phút

đầu vào nhiệt độ

Hình 3.9: Sự phụ thuộc của nồng độ

TNT được xử lý bằng vật liệu nội điện

phân vào thời gian phản ứng tại các

nhiệt độ khác nhau

Từ kết quả Hình 3.8 và 3.9 cho thấy, nhiệt độ càng cao thì tốc độ

phản ứng càng nhanh và ngược lại. Tại thời điểm 90 phút các nhiệt độ

40℃, 45℃ xử lý TNT cho hiệu quả cao nhất, hàm lượng TNT trong dung

dịch giảm còn 0,57; 0,63 mg/L; tiếp đến là 30℃, 35℃ còn 1,76; 1,71

mg/L và cuối cùng là 20℃, 25℃ chỉ còn 5,31; 3,60 mg/L. Như vậy, rõ

ràng là nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng nhanh, hiệu quả xử lý

cao nhất là tại nhiệt độ 45℃ và kém nhất là 20℃. Giai đoạn tiếp theo từ

90 đến 120 phút thì tốc độ phản ứng chậm dần lại.

3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ TNT

Nồng độ TNT ban đầu có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và hiệu quả

xử lý do các nguyên nhân sau: (1) các chất ô nhiễm và các sản phẩm phân

hủy trung gian sẽ cạnh trạnh phản ứng với nhau trên bề bề mặt điện cực. (2)

nồng độ chất ô nhiễm khác nhau khiến cho pha phân tán tiếp xúc giữa chất

ô nhiễm với bề mặt điện cực Fe/Cu là khác nhau:

9

40 50 60 70 80 90 100

1.4

1.5

1.6

1.7

TN

T(m

g/L

)

Nồng độ TNT ban đầu (mg/L)

20 40 60 80 100 120 140 160 180-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Thời gian (phút)

TN

T (

mg

/L)

40

60

80

100

30 40 50 60 70 80 90 100

0

20

40

Hình 3.10: Sự phụ thuộc của

nồng độ TNT còn lại sau xử lý

vào nồng độ ban đầu

Hình 3.11: Sự thay đổi của nồng

độ TNT theo thời gian với các

nồng độ TNT ban đầu khác nhau

Hình 3.10; 3.11 cho thấy, nồng độ TNT càng thấp thì hiệu quả xử lý

càng cao và ngược lại. Tại thời điểm 90 phút nồng độ TNT còn lại là

1,35; 1,42; 1,51; 1,68 mg/L tương ứng với các nồng độ TNT ban đầu là

40; 60; 80; 100 mg/L. Giai đoạn tiếp theo từ 90 đến 180 phút thì gần như

ảnh hưởng của nồng độ TNT ban đầu lên tốc độ và hiệu quả xử lý là

không cách biệt. Tại thời điểm 180 phút nồng độ TNT còn lại đạt tương

ứng là 0,15; 0,19; 0,21 và 0,23 mg/L.

3.2.5 Tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải nhiễm TNT

Quy họach thực nghiệm bậc 2 Box-Behnken đối với các yếu tố pH,

nhiệt độ, tốc độ lắc, thời gian phản ứng cho phương trình hồi quy:

Y = 93,16 + 1,05B + 3,02C + 8,62D – 0,265BC - 4,73CD + 1,12A2

– 1,11C2

- 3D2. Điều kiện tối ưu xác định được từ phương trình hồi quy

ứng với: pH = 3,24, nhiệt độ 32,6℃, tốc độ lắc 91 rpm thời gian 140

phút sẽ cho hiệu quả xử lý TNT đạt 98,29%. Trong các yếu tố ảnh hưởng

đến hiệu suất xử lý TNT thời gian ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất xử lý,

sau đó đến nhiệt độ nhưng ở mức độ thấp hơn còn tốc độ lắc và giá trị pH

có ảnh hưởng ít.

a b

10

c d

e f

Hình 12: Quan hệ ảnh hưởng giữa các yếu tố với nhau lên hiệu quả xử lý

TNT. (a): pH và thời gian; (b) pH và nhiệt độ; (c) pH và tốc độ lắc; (d)

nhiệt độ và thời gian; (e) nhiệt độ và tốc độ lắc; (f) thời gian và tốc độ lắc.

3.3. Một số đặc điểm động học của quá trình nội điện phân xử lý TNT

3.3.1. Tốc độ ăn mòn sắt và động học phân hủy TNT

Phần này trình bày kết quả tốc độ ăn mòn sắt và mối tương quan

giũa tốc độ phân hủy TNT

.0 20 40 60 80 100 120

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Thời gian (phút)

Cio

n F

e(m

g/L

)

0 50 100 150 200 250 300 350

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Thời gian (phút)

Ct/C

o

Hình 3.13: Sự phụ thuộc của hàm

lượng Fe hòa tan vào thời gian phản

ứng phản ứng của quá trình nội điện

phân

Hình 3.14: Sự phụ thuộc của

nồng độ TNT vào thời gian phản

ứng nội điện phân của vật liệu

Fe/Cu

Từ kết quả Hình 3.13 và Hình 3.14 có thể nhận thấy quan hệ nhân

quả giữa tốc độ ăn mòn sắt với nồng độ sắt trong quá trình xử lý TNT

phụ thuộc theo thời gian.

11

Hình 3.15: Mối quan hệ giữa logarith giữa nồng độ và thời gian

Kết quả Hình 3.15 chứng minh rằng TNT bị khử bởi phản ứng nội

điện phân Fe/Cu là phù hợp với mô hình động học bậc 1 giả đinh. Hằng

số tốc độ phản ứng được tính bằng độ dốc (hệ số góc) của đường hồi quy

tuyến tính.

3.3.2. Ảnh hưởng của pH và hàm lượng Fe/Cu

0 20 40 60 80

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

Thời gian (phút)

pH=2 k=0.0371

pH=2.5 k=0.0369

pH=3 k=0.0367

pH=3.5 k=0.0366

pH=4 k=0.0307

pH=4.5 k=0.0224

pH=5 k=0.0084

pH=5.5 k=0.0059

pH=6 k=0.0011

ln(C

t/Co)

0 20 40 60 80

-4.5

-4.0

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

10 g/L k=0.0126

20 g/L k=0.0205

30 g/L k=0.0339

40 g/L k=0.0452

50 g/L k=0.0459

60 g/L k=0.0459

Thời gian (phút)

ln(C

t/C

o)

Hình 3.16: Ảnh hưởng của pH

ban đầu đến tốc độ phân hủy TNT

Hình 3.17: Ảnh hưởng của hàm lượng

Fe/Cu đến tốc độ phân hủy TNT

3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ lắc và nhiệt độ

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

60 rpm k=0.013

90 rpm k=0.025

120rpm k=0.044

Thời gian (phút)

ln (

Ct/C

o)

0 20 40 60 80

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

ln

(Ct/C

o)

Thời gian (phút)

20 oC k=0.0325

25 oC k=0.0382

30 oC k=0.0462

35 oC k=0.0543

40 oC k=0.0691

45 oC k=0.0746

Hình 3.18:Ảnh hưởng của tốc độ

lắc đến tốc độ phân hủy TNT

Hình 3.19: Ảnh hưởng của nhiệt

độ tới tốc độ phân hủy TNT.

Như vậy năng lượng hoạt hóa Ea được tính toán dựa trên đồ thị mối

quan hệ giữa Ln k và 1/T (hình 3.20).

12

0.00315 0.00320 0.00325 0.00330 0.00335 0.00340

-3.4

-3.2

-3.0

-2.8

-2.6

lnk

1/T

Equation y = a + b*x

Weight No Weighting

Residual Sum

of Squares

0.00467

Pearson's r -0.99563

Adj. R-Square 0.98911

Value Standard Error

lnkIntercept 7.64344 0.49879

Slope -3246.34703 152.20171

Hình 3.20: Mối quan hệ giữa Lnk và 1/T:y=- 3246x+7.6434 R2=0.9891

Trong hình 3.20, có thể thấy rằng hệ số tương quan của 6 điểm này

trên đường hồi quy đạt 0,9915 và cho thấy các ln k và 1/T có mối quan hệ

tuyến tính mạnh mẽ. Đã tính được năng lượng hoạt hóa của toàn bộ phản

ứng là: Ea=3246*8.314=26,99 KJ/mol và chỉ ra là quá trình phân hủy TNT

nằm trong miền khuếch tán và phù hợp với kết quả nghiên cứu ở trên.

3.3.4. Đánh giá quá trình khử phân tử TNT Cực phổ Von – Amper để phân tích thế của các gốc NO

2-. Qua đó

có thể đánh giá được sự tồn tại của 3 gốc NO2- trên phân tử TNT. Hay nói

cách khác là có thể đánh giá tiến trình khử 3 gốc NO2- của phân tử TNT

thành dạng amin NH2 Kết quả được trình bày ở Hình 3.21 như sau:

a b

c d

Hình 3.21: Phổ Von – Amper của quá trình phân hủy TNT theo thơi gian

0 phút (a); 15 phút (b); 90 phút (c); 330 phút (d)

TNT

TNT

0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50

U (V)

-40.0n

-60.0n

-80.0n

-100n

-120n

-140n

I (A)

TNT3

TNT2TNT1

TNT

TNT

0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50

U (V)

-60.0n

-80.0n

-100n

-120n

-140n

-160n

I (A)

TNT1

TNT3TNT2

TNT

TNT

0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50

U (V)

-50.0n

-75.0n

-100n

-125n

-150n

-175n

-200n

I (A)

TNT1

TNT

TNT

0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50

U (V)

0

-20.0n

-40.0n

-60.0n

-80.0n

-100n

I (A)

TNT3

TNT1TNT2

13

Trên hình 3.21 có thể thấy rằng, tại thời điểm 0 phút vẫn tồn tại 3 đỉnh

phổ tương đương với 3 gốc NO2-, sau 15 phút phản ứng các đỉnh phổ bị

thấp hơn và đến 90 phút thì chỉ tồn tại 1 đỉnh phổ nhưng đã thấp đi rất

nhiều. Tại thời điểm 330 phút thì các đỉnh phổ của gốc NO2- gần như phẳng.

Hay nói cách khác là gốc NO2- trên phân tử TNT đã không còn tồn tại.

3.3.5. Vận hành xử lý nƣớc thải TNT quy mô phòng thí nghiệm bằng

vật liệu Fe/Cu

Phần này trình bày kết quả vận hành xử lý nước thải TNT bằng vật

liệu nội điện phân quy mô phòng thí nghiệm liên tục trong vòng 30 ngày.

Bảng 3.1: Hiệu quả xử lý nước thải TNT

Chỉ tiêu Trƣớc xử lý Sau xử lý Hiệu quả (%)

COD (mg/L) 220 - 270 85 - 110 59, 2 - 61,3

TNT (mg/L) 95 –106,4 0 100

BOD5/COD 0,18 –0,2 0, 55 – 0,56 -

pH 5 6,5 – 6,6 -

3.3.5.1. Hiệu quả xử lý TNT

0 2 4 6 8 10 12 14 160

20

40

60

80

100

120

In

En

TN

T(m

g/l)

Times(day)

Hình 3.23: Hiệu quả xử lý TNT

a

b

Hình 3.24: Phổ HPLC của trước xử lý TNT (a) và sau xử lý (b)

Thời gian (ngày)

Nồn

g đ

ộ T

NT

(m

g/l

)

Sau xử lý

Trƣớc xử lý

14

3.3.5.2. Hiệu quả xử lý COD

0 2 4 6 8 10 12 14 16

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

IN

EN

CO

D(m

g/l)

Time(day)

3 4 5 6 70.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

BO

D5/C

OD

pH

Hình 3.25: Hiệu quả xử lý COD

Hình 3.26: Sự biến đổi tỷ lệ

BOD5/COD sau xử lý.

3.4. Kỹ thuật A2O-MBBR xử lý TNT

3.4.1. Nghiên cứu phân lập bùn hoạt tính

3.4.1.1. Phân lập

Bảng 3.2: Tính chất đặc trưng của bùn hoạt tính thuần hóa

3.4.1.2. Đánh giá kích thước hạt bùn hoạt tính

Thời

gian Kị khí Thiếu khí Hiếu khí

30

ngày

12,11329 µm 13,57996 µm 20,44160 µm

90 ngày

14,13µ𝑚

82,88 µm

163,55µ𝑚

Hình thức

nuôi cấy

Nồng độ bùn hoạt

MLSS (mg/L) Đặc điểm

Hiếu khí 2120 ± 50 màu vàng nâu, bùn lơ lửng, bông

bùn to, lắng nhanh

Thiếu khí 1596 ± 50 Nâu sẫm, bông bùn to,lắng nhanh

Kị khí 1103 ± 50 màu đen, bùn có dạng hạt, lắng nhanh

15

180 ngày

14,12941 µm 14,32089 µm 67,01550 µm

Hình 3.27: Phồ phân bố kích thước hạt bùn hoạt tính

3.4.1.3. Khảo sát hàm lượng Polymer sinh học

Tiến hành khảo sát hàm lượng SEPS và BEPS trong thời gian 6

tháng và cho kết quả trình bày ở Hình 3.28; 3.29; 3.30 như sau:

T1 T2 T3 T4 T5 T60.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

SE

PS

(m

g/g

)

Thoi gian

Proteins

Pollysaccharides

Total

a

T1 T2 T3 T4 T5 T60.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

BE

PS

(m

g/g

)

Thoi gian

Proteins

Pollysaccharides

Total

b

Hình 3.28: Hàm lượng Polymer bể kị khí: SEPS (a) và BEPS (b)

T1 T2 T3 T4 T5 T60.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

SE

PS

(m

g/g

)

Thoi gian

Proteins

Pollysaccharides

Total

T1 T2 T3 T4 T5 T6

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

BE

PS

(m

g/g

)

Thoi gian

Proteins

Pollysaccharides

Total

a b

Hình 3.29: Hàm lượng Polymer bể thiếu khí: SEPS (a) và BEPS (b)

T1 T2 T3 T4 T5 T60.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

SE

PS

(m

g/g

)

Thoi gian

Proteins

Pollysaccharides

Total

T1 T2 T3 T4 T5 T6

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

BE

PS

(m

g/g

)

Thoi gian

Proteins

Pollysaccharides

Total

a b

Hình 3.30: Hàm lượng Polymer bể hiếu khí: SEPS (a) và BEPS (b)

16

3.4.2. Xử lý TNT bằng phƣơng pháp A2O-MBBR

3.4.2.1. Đánh giá hiệu quả xử lý hệ A2O-MBBR

Kết quả theo dõi sự biến động của pH trong các bể phản ứng được

trình bày ở Hình 3.31.

0 5 10 15 20 25 305

6

7

8

%(3)

%(4)

pH influence

pH Ky Khi

pH

Time (day)

Hình 3.31: Sự biến đổi của pH tại bể các bể phản ứng

Hiệu quả xử lý nước thải chứa TNT bằng phương pháp A2O-

MBBR độc lập được trình bày theo Hình 3.32; 3.33 như sau:

Hình 3.32: Hiệu suất loại TNT

bằng hệ A2O – MBBR

Hình 3.33: Sự biến đổi các chất

trong hệ A2O-MBBR

Hiệu quả xử lý COD và NH4+

0 2 4 6 8 10 12 14 1650

100

150

200

250

300

IN

EN

CO

D(m

g/l)

Times

Hình 3.34: Hiệu quả xử lý COD

0 2 4 6 8 10 12 14 1610

15

20

25

30

35

40

45

50

B

C

NH4-N(mg/l)

Times

Hình 3.35: Hiệu suất loại amoni

0 5 10 15 20 25 300

5

10

15

20

25

TN

T r

em

oval (%

)

TN

T c

on

cen

tra

tion

( m

g/L

)

Time (day)

Remove

Vao

Ra

100

80

60

40

20

0

200 250 300 350 4000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

Ab

s

Wave

Ky Khi

Thieu khi

Hieu Khi

Thời gian (Ngày)

Trƣớc xử lý

Xử lý kị khí Xử lý hiếu khí

Xử lý thiếu khí

Thời gian (Ngày)

Nồ

ng

độ T

NT

(m

g/L

)

Tỉ

lệ l

oạ

i b

ỏ T

NT

(%

) Tỉ lệ

loại b

ỏ T

NT

(%)

Thời gian (Ngày)

Trƣớc xử lý

Sau xử lý

Trƣớc xử lý

Sau xử lý

Thời gian (Ngày)

17

3.4.3. Kết hợp phƣơng pháp nội điện phân và A2O-MBBR

3.4.3.1. Hiệu quả xử lý COD

Kết quả xử lý COD của hệ phản ứng được trình bày theo Hình 3.36:

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

CO

D m

g/L

Time (day)

Hình 3.36: Hiệu quả xử lý COD trên hệ A2O-MBBR

3.4.3.2. Hiệu quả xử lý NH4

Kết quả xử lý NH4 được trình bày theo hình 3.37:

0 20 40 60 80

0

5

10

15

20

25

30

35

NH

4(m

g/l)

Time(day)

Hình 3. 37. Hiệu suất loại NH4 của hệ A2O-MBBR

3.4.3.3. Hiệu quả xử lý TNT

Qua quá trình nội điện phân TNT đã bị theo dõi hoàn toàn, tuy

nhiên chúng tôi vẫn kiểm tra hàm lượng TNT trong hệ A2O-MBBR bằng

phương pháp sắc ký lỏng cao áp và cho kết quả như các Hình 3.38:

Thời gian (Ngày)

Trƣớc xử lý

Thiếu khí

Kị khí

Hiếu khí

Thời gian (Ngày)

Trƣớc xử lý

Sau xử lý

18

a

b

c

Hình 3.38: Phổ HPLC của TNT tại bể kỵ khí (a); thiếu khí (b); hiếu khí (c)

Bảng 3.3: Hiệu quả trước và sau xử lý nội điện phân

Chỉ tiêu Trƣớc xử lý Nội điện

phân

A2O-

MBBR

Hiệu quả

toàn bộ

quá trình

COD (mg/l) 220 - 270 85 - 110 33 -38 86 – 89 %

TNT (mg/l) 95 – 106,4 0 0 100

BOD5/COD 0,18 – 0,2 0, 55 – 0,56 0,29 -0,5 -

NH4+(mg/l) 23 - 45 18 - 32 5,8 -7,9 73- 82

pH 5 6,5 – 6,6 6,5-7,2 -

Như vậy quá trình kết hợp phương pháp nội điện phân và A2O-

MBBR để xử lý TNT và NH4NO3 với mẫu nước thải thực tế tại nhà máy

đạt được hiệu quả loại TNT, COD và NH4 được tương ứng là: 100 %, 86 –

89%, 73- 85%.

3.4.4. Đa dạng vi sinh vật trong hệ thống A2O-MBBR

Kết quả cho thấy, hệ vi sinh vật trong xử lý hệ thống A2O-MBBR xử

lý TNT chủ yếu gồm 7 chi: Candida, Bacillus, Burkholderia,

Chryseobacterium, Novosphingobium, Pseudomonas và Trichosporon, 8

loài. Trong đó có 02 chủng được có thể là loài mới, gồm các chủng:

Novosphingobium sp. (HK1-II, HK1-III) có độ tương đồng 97,4-97,92%

so với Novosphingobium sediminicola. Trichosporon sp. (HK2-II, TK2-

II và HK2-III) có độ tương đồng 97,7% so với middelhonenii.

19

Hình 3.38: Cây chủng loại phát sinh của TK3-II, KK1-II, TK1-II, TK1-

III, TK3-III và KK2-III với các loài có mối quan hệ học hàng gần trong

chi Burkholderia. B. alpina_PO-04-17-38T_JF763852 làm nhóm ngoài,

giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.005

B. alpina_PO-04-17-38T_JF763852

B. oklahomensis_C6786T_ABBG010005

B. pseudomallei_ATCC 23343T_CWJA01000021

B. mallei_ATCC 23344T_CP000011

B. thailandensis_E264T_CP000086

99

B. singularis_LMG 28154T_FXAN01000134

50

B. plantarii_ATCC 43733T_CP007212

B. gladioli_NBRC 13700T_BBJG01000151

B. glumae_LMG 2196T_AMRF01000003

73

B. pseudomultivorans_LMG 26883T_HE962386

B. rinojensis_A396T_KF650996

65

B. humptydooensis_MSMB43

T_CP01338

B. pyrrocinia_DSM 10685T_CP011503

B. stabilis_ATCC BAA-67T_CP016444

B. stagnalis_LMG 28156T_LK023502

95

B. ubonensis_CIP 107078T_EU024179

B. mesoacidophila_ATCC 31433T_CP020739

B.latens_R-5630T_AM747628

B.dolosa_LMG 18943T_JX986970

B.multivorans_ATCC BAA-

247T_ALIW01000278

51

B.vietnamiensis_LMG 10929T_CP009631

88

B.territorii_LMG28158 T_LK023503

B.cepacia_ATCC 25416T_AXBO01000009

seminalis_R-24196T_AM747631

50

B. anthina_R-4183T_AJ420880

B. metallica_R-16017T_AM747632

KK2-III TK3-III

TK1-III KK1-II_

TK3-II

58

B. contaminans LMG 23361T_LASD01000006

74

B. arboris_R-24201T_AM747630

B. lata_383T_CP000150

80

87 B. cenocepacia_LMG

T

53

B. ambifaria_AMMDT_CP000442

B. diffusa_R-15930T_AM747629

B. puraquae_CAMPAT

67

51

63

61

0.005

20

Hình 3.39: Cây chủng loại phát sinh của HK5-II, TK1-II và KK1-III với

các loài có mối quan hệ họ hàng gần trong chi Bacillus. Ornithinibacillus

contaminans CCUG 53201TFN597064 làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap

> 50% được thể hiện trên cây, bar 0.01

Hình 3.40: Cây chủng loại phát sinh của HK2-III, TK2-II với các loài

trong chi Pseudomonas có mối quan hệ học hàng gần.

Azotobacter_beijerinckii ATCCT 19360_AJ308319 làm nhóm ngoài, giá

trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.005

Ornithinibacillus contaminans CCUG 53201TFN597064

B. drentensis_LMG 2183T_AJ542506

B. endozanthoxylicus_1404T_KX8651

B. oryzisoli_1DS3-10T_KT886063

B. circulans_ATCC 4513T_AY724690

95

B. dakarensis_ P3515T_LT707409

B. korlensis_ZLC-26T_EU603328

88

70 B. purgationiresistens_DS22

T_FR66

B. depressus_BZ1T_KP259553

B. herbersteinensis_D-1-5aT_AJ781

B. halosaccharovorans_E33T_HQ4334

B. seohaeanensis_BH724T_AY667495

B. carboniphilus_JCM 9731T_AB021182

B. kexueae_Ma50-5T_MF582327

B. manusensis_Ma50-5T_MF582328

60

B. filamentosus_SGD-14 T_KF265351

B. endophyticus_2DTT_AF295302

B. humi_LMG 22167T_AJ627210

B. sinesaloumensis_ P3516T_LT732529

B. timonensis_10403023T_CAET01000

84

B. onubensis_0911MAR22V3T_NSEB010

B. salidurans_KNUC7312T_KX904715

96

100 B. taiwanensis_FJAT-14571

T_KF0405

72

100

53

50

KK1-III B. subtilis D7XPN1

T_JHCA01000027

TK1-II

99

HK5-II

99

B. shackletonii_LMG B. dabaoshanensis_GSS04

T_KJ818278

100

74

60

0.01

Azotobacter_beijerinckii ATCCT 19360_AJ308319

P. plecoglossicida_ NBRC 103162T_BBIV01000080

P. guariconensis_ LMG 27394T_FMYX01000029

P. glareae_KMM 9500T_LC011944

99

P. fluvialis_ASS-1T_NMQV01000040 pharmacofabricae_ZYSR67-Z_KX91 P. linyingensis_LYBRD3-7T_HM24614 P. sagittaria_ JCM 18195

T_FOXM01000044

18195T_FOXM01000044

P. guangdongensis_CCTCC AB 2012022T_LT629780

100

P. oryzae_ KCTC 32247T_LT629751

93

P. resinovorans_LMG 2274T_Z76668

P. otitidis_MCC10330T_AY953147

P. furukawaii_KF77T_AJMR01000229

P. indica_ NBRC 103045

T_BDAC01000046

KK2_II HK2-III-5 P.aeruginosa_JCM 5962

T_BAMA01000316

88

100

73

100

68

0.005

21

Hình 3.41: Cây chủng loại phát sinh của TK5-II. TK5-III với các loài

trong chy Chryseobacterium có mối quan hệ học hàng gần.

Chryseobacterium piscium_LMG 23089T_AM040439 làm nhóm ngoài,

giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.01

Hình 3.42: Cây chủng loại phát sinh của các chủng HK4-II, HK4-III,

HK1-II VÀ HK1-II với loài trong chi Novosphingobium.

Blastomonas_natatoria_AB024288 làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap >

50% được thể hiện trên cây, bar 0.01

Chryseobacterium piscium_LMG 23089T_AM040439 C. sediminis_IMT-174T_KR349467

C. viscerum_687B-08T_FR871426 C. rhizoplanae_JM-534T_KP033261

C. contaminans_DSM 23361T_LASD01000006 C. gallinarum_DSM 27622T_CP009928

C. joostei_DSM 16927T_jgi.1096615

85

61

C. indologenes_ NBRC 14944T_BAVL01000024 TK5-III TK5-II

Chryseobacterium_gleum_ATCC 35910T_ACKQ01000057

100

C. arthrosphaerae_CC-VM-7T_MAYG01

99

C. flavum_CW-E_EF154516 C. aquifrigidense_CW9T_EF644913

C. vietnamense_GIMN1.005T_HM21241 79

59

58

68

0.01

Blastomonas_natatoria_AB024288

N. arvoryzae HF548596T HK1-III

HK1-II

N._guangzhouense KX215153T

N. gossypii KP657488T

100

79 N. barchaimii_KQ130454T

N. naphthalenivorans NBRC_02051T

67

N. fontis LN890293T

84

N. aromaticivorans_CP000248_DSM12

N. subterraneum_DSM12447_T__JRVC0 HK4-III

HK4-II

N. sediminicola AH51FJ177534T

100

N. humi R1-4TKY658458

100

N._oryzae NR_147755_T

79

100

72

51

0.01

22

Hình 3.43: Cây chủng loại phát sinh của các chủng nấm men HK3-II,

HK3-III, TK2-III, HK2-III, TK2-II và HK2-II với các loài gần gũi trong

chi Candida và Trichosporon. Saccharomyces cerevisiae DAOM216365

làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.05

3.5. Thiết kế và vận hành thử nghiệm hệ thống pilotxử lý nƣớc thải

TNT tại Z121.

Hệ thống pilot xử lý nước thải nhiễm TNT, NH4NO3 được đặt tại

trạm XLNT-Xí nghiệp 4, Nhà máy 121 với công suất 250 lít/ngày đêm.

Đã vận hành thử nghiệm liên tục 40 ngày

Bảng 3.4: Kết quả phân tích TNT trong quá trình thử nghiệm

TT Tên mẫu TNT

(mg/l)

TCVN/

QS

658:2012

1.

Nước thải chưa xử lý 96

0,5

Nước thải sau xử lý nội điện phân KPH

Nước thải sau A2O-MBBR KPH

2.

Nước thải chưa xử lý 115

Nước thải sau xử lý nội điện phân KPH

Nước thải sau A2O-MBBR KPH

3.

Nước thải chưa xử lý 36

Nước thải sau xử lý nội điện phân KPH

Nước thải sau A2O-MBBR KPH

4.

Nước thải chưa xử lý 85

Nước thải sau xử lý nội điện phân KPH

Nước thải sau A2O-MBBR KPH

Saccharomyces cerevisiae HK2-II

TK2-II

HK2-III

100

Trichosporon middelhovenii

AB180198

Trichosporon terricola

AB086382

Trichosporon dermatis

HM802130

Trichosporon mucoides

AB305104

Trichosporon cutaneum

AB305103 56

100 67

100

99

TK2-III

HK3_II

HK3-III

87

Candida dubliniensis MH591468

Candida tropicalis KF281607

100

100

100

100

0.05

23

Như vậy, qua quá trình vận hành thử nghiệm pilot thực tế cho thấy:

Hệ thống xử lý nội điện phân kết hợp A2O-MBBR có hiệu quả xử lý cao,

các chỉ tiêu TNT, COD, BOD5, NH4+ đều đạt QCVN 40:2011/ BTNMT.

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN

(1) Đã chế tạo thành công vật liệu nội điện phân nano lưỡng kim

Fe/Cu có kích thước trung bình 100 nm có sức điện động của pin ăn mòn

là E0 = 0,777 V thay thế vật liệu Fe/C. Trong dung dịch điện ly pH = 3,

nòng độ TNT 100 mg/L thì có dòng ăn mòn đạt 14,8510-6

A/cm2 và tốc

độ dòng ăn mòn 8,187.10-2

mm/năm.

(2) Đã xác định được một số đặc điểm động học của phản ứng nội

điện vật trên hệ vật liệu nano lưỡng kim Fe/Cu. Tốc độ phản ứng phân

hủy TNT theo thời gian tuân theo quy luật phản ứng bậc 1 giả định trong

thời gian 90 phút và có năng lượng hoạt hóa Ea = 26,99 kJ/mol. Quá trình

này bị không chế bởi miền khuếch tán. Cơ chế phân hủy TNT đã được

chỉ ra là: TNT bị khử trên bề mặt Catot bởi điện tử được nhận từ quá

trình ăn mòn Fe và bị oxy hóa kiểu fenton trong dung dịch điện ly. Đã

xác định được mối quan hệ giữ dòng ăn mòn, tốc độ sinh ion Fe và hiệu

quả xử lý TNT phụ thuộc vào thời gian phản ứng. Đã xác định được các

hằng số K của các yếu tố ảnh hưởng trong phản ứng nội điện phân.

(3) Đã xác lập được các thông số kỹ thuật để xử lý TNT bằng

phương pháp nội điện phân sử dụng vật liệu nano lưỡng kim Fe/Cu chế

tạo được. Các thông số kỹ thuật được tối ưu hóa bằng phương pháp thực

nghiệm Box – Benken và được lựa chọn là : pH 3; tốc độ lắc 120

vòng/phút; thời gian 180 phút; liều lượng vật liệu 50 g/L; ở nhiệt độ

30oC, với nồng độ TNT 100 mg/L thì hiệu quả xử lý đạt trên 98,29%.

Quy trình kỹ thuật được thực nghiệm bằng mô hình PTN và mô hình

Pilot tại hiện trường.

(4) Đã xác lập được các thông số kỹ thuật của phương pháp A2O-

MBBR để xử nước thải TNT trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua tiền xử lý

bằng phương pháp nội điện phân. Quy trình kỹ thuật được thực hiện

bằng mô hình PTN và mô hình Pilot tại hiện trường.

24

(5) Đã đánh giá sự đa dạng vi sinh và biến động loài của hệ thống

A2O-MBBR trong quá trình vận hành xử lý TNT với kết quả hệ vi sinh

vật trong xử lý hệ thống A2O-MBBR xử lý TNT chủ yếu gồm 7 chi:

Candida, Bacillus, Burkholderia, Chryseobacterium, Novosphingobium,

Pseudomonas và Trichosporon, 8 loài. Trong đó có 02 chủng có thể là

loài mới, gồm các chủng: Novosphingobium sp. (HK1-II, HK1-III) có độ

tương đồng 97,4-97,92% so với Novosphingobium sediminicola và

Trichosporon sp. (HK2-II, TK2-II và HK2-III) có độ tương đồng 97,7%

so với middelhonenii.

Hai loài này đã được công bố trên ngân hàng gen quốc tế có mã số

GenBank là: LC483155.1; LC483155.1 và có đường link tương ứng là:

- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/LC483151;

- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/Lc483155

(6) Đã xác lập được phần mềm áp dụng điều khiển tự động, bán tự

động cho hệ thống xử lý theo quy trình nội điện phân kết hợp phương

pháp A2O-MBBR.

(7) Đã thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống xử lý nước thải TNT

tại nhà máy 121 theo công nghệ nội điện phân kết hợp A2O-MBBR với

các điều kiện đã lập ở trên và sử dụng vật liệu nội điện phân nano lưỡng

kim Fe/Cu. Hiệu quả xử lý đạt cột B tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT

quy định.

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1. Treatment of wastewater containing aromatic nitro compounds using

the A2O-MBBR method. Rusian journal of Chemistry and Chemical

Technology.2018. V.61. N 9-10. DOI: 10.6060/ivkkt.20186109-10.5541.

2. Enhanced efficiency of treatment of TNT wastewater by interal

electrolysis reaction use bimetallic materials Fe-Cu. Journal of Science

and Technology 54 (4B) (2016) 11-18.

3. Enhancing the oxidation of the internal electrolysis to treat TNT

wastewater by EDTA and H2O2. Journal of Science and Technology 53

(1B) (2015) 326-332.

4. Xử lý nước thải nhiễm TNT, NH4NO3 bằng kết hợp phương pháp nội

điện phân và phương pháp A20-MBBR (màng sinh học lưu động). Tạp

chí Hóa học. 10/2015. 53(5el)212-217.

5. Nghiên cứu phương pháp nội điện phân xử lý nước thải nhiễm TNT

(Treatmen of TNT wastewater by internal electrolysis method). Journal

of Science and Technology 51 (3A) (2013) 294-302.

6. Đặc điểm dòng ăn mòn và tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải nhiễm

TNT bằng phương pháp nội điện phân với vật liệu nano lưỡng kim Fe/Cu.

Tạp chí Hóa học. Hội nghị Hóa học toàn quốc năm 2019.

7. Hai loài vi sinh vật đã được công bố trên ngân hàng gen quốc tế có

mã số GenBank là: LC483155.1; LC483155.1 và có đường link tương

ứng là:

- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/LC483151;

- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/Lc483155