Đề tài: Khả năng xử lý hơi HCHO bằng hệ xúc tác quang hóa TiO2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN
KHOA KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ HƠI HCHO
BẰNG HỆ XÚC TÁC QUANG HÓA TiO2
Mã số: CS2013-32
Xác nhận của khoa/bộ môn
quản lí về chuyên môn
(ký, họ tên)
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)
ThS. Nguyễn Thị Hoa
TP. Hồ Chí Minh, tháng 10/2014

Tóm tắt
i
TÓM TẮT
Tình hình phát thải các khí hữu cơ độc hại ở các khu công nghiệp nước ta
hiện nay đang ngày càng phức tạp, một trong những khí độc hại cần quan tâm là
formaldehyde. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thiết kế mô hình thí nghiệm
bằng phương pháp quang xúc tác TiO2/UV, từ đó đánh giá khả năng xử lý hơi
formaldehyde của vật liệu xúc tác TiO 2 dưới tác dụng của tia UV. Khả năng chuyển
hóa HCHO trên hệ liên tục với xúc tác cố định (continuous fixed bed reactor) cho
hiệu suất thấp do yếu tố hạn chế về thời gian lưu của formaldehyde trên bề mặt xúc
tác. Khả năng chuyển hóa formaldehyde trên hệ gián đoạn với xúc tác cố định
(continuous fixed bed reactor) cho hiệu suất rất cao và đạt đến hơn 90% sau 3 giờ
xử lý, cho thấy tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu này trong tương lai. Các khảo
sát ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác, nồng độ chất ô nhiễm, độ ẩm, lưu lượng dòng
khí, lên hiệu suất của quá trình cũng đã được nghiên cứu trong đề tài này.
Từ khóa: TiO2, formaldehyde, xúc tác quang hóa

Tóm tắt
ii
ABSTRACT
Emissions of toxic organic vapor pollutants from industrial parks in our
country is increasingly becoming a complicated issue, one of them is formaldehyde.
By photocatalytic oxidation system based on lab-scale model, this study aimed to
estimate ability of formaldehyde vapor treatment of titanium dioxide in the presence
of ultraviolet light. The formaldehyde conversion of the continuous fixed bed
reactor gave a low efficiency due to the limitation of the contact time of
formaldehyde on the surface of catalyst. The formaldehyde conversion of the
discontinuous fixed bed reactor gave a very high efficiency, which could reach 90%
after 3 hours of treatment that show the very promissing application. The study of
the influence of catalyst weight, concentration of pollution, humidity, air flow, to
the performance of the process have also been studied.
Keyword: TiO2, formaldehyde, Photo-catalyst

Mục lục
iii
MỤC LỤC
TÓM TẮT..................................................................................................................I
ABSTRACT............................................................................................................. II
MỤC LỤC...............................................................................................................III
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................... V
DANH MỤC BẢNG ...............................................................................................VI
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. VII
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. X
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 1
1.1. TỔNG QUAN VỀ FORMALDEHYDE ........................................................ 1
1.1.1. Tổng quan về formaldehyde ................................................................... 1
1.1.2. Độc tính của formaldehyde..................................................................... 2
1.2. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC TIO2 .......................... 4
1.2.1. Tổng quan về chất bán dẫn TiO2............................................................ 4
1.2.1.1. Tính chất vật lý................................................................................... 4
1.2.1.2. Tính chất hóa học............................................................................... 5
1.2.2. Ứng dụng của TiO2 ................................................................................. 8
1.2.3. Nguồn ánh sáng UV ............................................................................. 10
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ FORMALDEHYDE.................................. 10
1.3.1. Các phương pháp xử lý formaldehyde hiện nay................................. 10
1.3.2. Các phương pháp xác định formaldehyde........................................... 14
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................. 16
2.1. MỤC TIÊU THỰC NGHIỆM...................................................................... 16
2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM...................................... 16
2.3. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM ................................................................................ 16
2.3.1. Hệ liên tục với xúc tác cố định.............................................................. 17
2.3.1.1 Hóa chất thí nghiệm .......................................................................... 17
2.3.1.2 Những dụng cụ thiết bị cần thiết........................................................ 18
2.3.1.3 Xây dựng mô hình............................................................................. 18
2.3.1.4 Phương pháp xác định nồng độ HCHO.............................................. 21
2.3.2. Hệ gián đoạn xác định nồng độ theo thời gian..................................... 23
2.4. CÁC KHẢO SÁT KHÁC............................................................................. 28
2.4.1. Khảo sát tính ổn định của hệ thống...................................................... 28
2.4.2. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng........................................................ 28
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 30
3.1. KHẢ NĂNG XỬ LÝ HCHO TRÊN HỆ LIÊN TỤC ................................... 30
3.1.1. Ảnh hưởng của bức xạ đến khả năng chuyển hóa HCHO .................. 30
3.1.2. Ảnh hưởng của khối lượng xúc tác....................................................... 30
3.1.3. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí...................................................... 31
3.2. KHẢ NĂNG XỬ LÝ HCHO TRÊN HỆ GIÁN ĐOẠN ............................... 32
3.2.1. Khả năng xử lý HCHO của hệ gián đoạn khi có xúc tác TiO2 ............ 33

Mục lục
iv
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng chất xúc tác đến quá trình chuyển
hóa HCHO....................................................................................................... 34
3.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến quá trình chuyển
hóa HCHO....................................................................................................... 35
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 37
4.1. KẾT LUẬN..................................................................................................... 37
4.2. KIẾN NGHỊ..................................................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 39

Danh mục chữ viết tắt
v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
EPA Environmental Protect Agency - Cục Bảo Vệ Môi Trường
Ppm parts per million - Một phần triệu
IARC Volatile Organic Compounds - Các hợp chất hữu cơ bay hơi
VOCs World Health Organization -Tổ chức Y tế Thế giới
WHO International Agency for Research on Cancer - Cơ quan quốc tế
nghiên cứu về ung thư

Danh mục bảng
vi
DANH MỤC BẢNG
TT Tên bảng Trang
01 Bảng 1.1 Đặc trưng của formaldehyde 1
02 Bảng 1.2 Ảnh hưởng của formaldehyde đến sức khỏe theo nồng độ 3
03
Bảng 1.3 Ảnh hưởng của formaldehyde lên con người sau thời gian
tiếp xúc ngắn
3, 4
04 Bảng 1.4 Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa 6
05 Bảng 2.1 Các bước tiến hành thí nghiệm 1 19
09 Bảng 2.5 Kết quả chuẩn độ 22
10 Bảng 2.6 Các bước dựng dãy chuẩn 22
14 Bảng 2.10 Các bước tiến hành thí nghiệm 4 27, 28
15
Bảng 3.1 Bảng kết quả trong khảo sát ảnh hưởng của bức xạ đối với
sự chuyển hóa HCHO trên hệ liên tục không xúc tác, lưu lượng
0.4L/ph
30
16
Bảng 3.2 Phần trăm chuyển hóa HCHO trên mô hình liên tục với các
hàm lượng TiO2 khác nhau
31
17
Bảng 3.3 Phần trăm chuyển hóa HCHO trên mô hình liên tục tại các
lưu lượng khác nhau
32
18
Bảng 3.4 Kết quả trong khảo sát ảnh hưởng của bức xạ đèn đối với
nồng độ HCHO trên hệ gián đoạn không xúc tác
33

Danh mục hình
vii
DANH MỤC HÌNH
TT Tên hình Trang
01 Hình 1.1 Cấu tạo phân tử của formaldehyde 1
02 Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2 5
03 Hình 1.3. Cơ chế xúc tác quang của TiO2 8
04
Hình 1.4 Sơ đồ ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO2
9
05 Hình 1.5 Sơ đồ tóm tắt các ứng dụng chính của vật liệu xúc tác TiO2 9
06 Hình 1.6 Mô hình lò oxy hóa nhiệt 11
07
Hình 1.7 Mô hình xử lý bằng phương pháp ngưng tụ
12
08
Hình 1.8. Mô hình tháp hấp thụ
13
09 Hình 1.9 Mô hình tháp hấp phụ và cấu trúc vật liệu hấp phụ 14
10 Hình 2.1 Đồ thị đường chuẩn xác định formaldehyde 23
11 Hình 2.2 Mô hình gián đoạn lấy mẫu theo thời gian 24
12
Hình 3.1 Đồ thị thể hiện khả năng chuyển hóa HCHO trong điều kiện
có xúc tác và bức xạ
33
13
Hình 3.2 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến khả
năng chuyển hóa HCHO
34
14
Hình 3.3 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng chuyển
hóa HCHO
35

Phần mở đầu
x
MỞ ĐẦU
Hiện nay ô nhiễm không khí đang là một vấn đề bức xúc đối với môi trường đô
thị, công nghiệp và các làng nghề ở nước ta hiện nay. Ô nhiễm không khí có tác
động xấu đến sức khỏe con người đặc biệt là các bệnh về hô hấp. Ngoài ra ô nhiễm
không khí còn gây ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và biến đổi khí hậu (mưa axit,
hiệu ứng nhà kính, suy giảm tầng ozon…). Quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa
phát triển càng mạnh thì nguồn gây ô nhiễm không khí càng nhiều, hiện nay tình
hình phát thải các khí hữu cơ độc hại ở các khu công nghiệp ở nước ta diễn ra ngày
càng phức tạp, một trong những khí độc hại cần quan tâm là formaldehyde.
Formaldehyde là một hóa chất quan trọng cho nền kinh tế toàn cầu, được sử
dụng rộng rãi trong xây dựng, chế biến gỗ, đồ gỗ, dệt may, thảm lót và công nghiệp
hóa chất [11]. Tổ chức Y tế thế giới đã khẳng định formaldehyde là một tác nhân
gây ung thư, ngoài ra nó còn là tác nhân gây bệnh ở mũi, miệng và bệnh bạch cầu.
Trong những năm gần đây, vật liệu xúc tác titanium dioxide (TiO2) ngày
càng được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực
xử lý các chất ô nhiễm. TiO2 là vật liệu xúc tác đơn giản, rẻ tiền, độ bền cao và có
khả năng cung cấp gốc OH
có tính oxy hóa mạnh và không chọn lọc. Hiện nay, các
nghiên cứu tập trung nhiều vào tối ưu hóa khả năng xử lý của TiO2 và điều chế các
dạng vật liệu xúc tác khác dựa trên TiO2 nhằm tăng hoạt tính cũng như mở rộng khả
năng ứng dụng của TiO2, từ đó tìm ra những phương pháp sử dụng TiO2 với quy mô
lớn.
Với mong muốn đem lại một cái nhìn rõ hơn về vật liệu xúc tác TiO2 trong
lĩnh vực xử lý khí thải, đồng thời góp phần giải quyết vấn đề cấp thiết hiện nay là
hạn chế phát thải của các chất hữu cơ độc hại trong không khí nói chung và
fomaldehyde nói riêng. Chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu và đánh giá khả
năng xử lý hơi fomaldehyde bằng hệ quang xúc tác TiO2/UV”.

Chương 1: Tổng quan
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ FORMALDEHYDE
1.1.1. Tổng quan về formaldehyde
Formaldehyde là hợp chất hữu cơ có rất nhiều tên gọi khác nhau như formol,
methyl aldehyde, methylene oxide, metanal; là aldehyde đơn giản nhất, có công
thức hóa học là HCHO. Formaldehyde là hợp chất hữu cơ không màu, dễ bay hơi và
có khả năng chuyển sang thể khí ở điều kiện bình thường, không màu, mùi cay xốc,
khó ngửi, tan nhiều trong nước, là aldehyde có khả năng hoạt động mạnh nhất. Các
đặc trưng của formaldehyde được nêu trong bảng 1.1.
Hình 1.1. Cấu tạo phân tử của formaldehyde
Công thức phân tử HCHO
Khối lượng phân tử 30.03 g.mol-1
Độ tan trong nước 400g/dm3
Nhiệt độ nóng chảy -920
C
Ngưỡng phát hiện mùi 0.1 mg/m3
Hệ số chuyển đổi 0.1 ppm = 124.8µg/m3
(293 K, 1013 mbar)
Bảng 1.1. Đặc trưng của formaldehyde
Trong tự nhiên, formaldehyde có sẵn trong gỗ, táo, cà chua, khói động cơ,
khói thuốc lá, khói đốt gỗ, dầu và khí hóa lỏng (gaz)... Formaldehyde còn hiện diện

2
trong các sản phẩm đã qua chế biến như sơn và dầu bóng, gỗ ép, keo, vải, chất
chống cháy, và các chất bảo quản. Ngoài ra còn các nguồn phát thải formaldehyde
tiềm tàng khác như vật dụng điện tử, giấy, vải nhuộm, mực in, mỹ phẩm…[16]
Formaldehyde là một trong những hóa chất công nghiệp cơ bản, rất độc
nhưng lại rất thông dụng.
Nhu cầu sử dụng formaldehyde ngày càng tăng cùng với sự tăng trưởng của
nền kinh tế. Formaldehyde được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dệt,
nhựa, chất dẻo (chiếm tới một nửa tổng số formaldehyde tiêu thụ), trong giấy, sơn,
xây dựng, mỹ phẩm, thuốc nhuộm tóc, keo dán, thuốc nổ, các sản phẩm làm sạch,
trong thuốc và sản phẩm nha, giấy than, mực máy photocopy... làm chất khử trùng
trong nông nghiệp và thủy sản.[18]
Formaldehyde có tính sát trùng cao nên trong y học sử dụng để diệt vi khuẩn,
sát trùng và là dung môi để bảo vệ các mẫu thí nghiệm, các cơ quan trong cơ thể
con người, ướp xác... Formaldehyde dễ dàng kết hợp với các protein (thường là
thành phần các loại thực phẩm) tạo thành những hợp chất bền, không thối rữa,
không ôi thiu, nhưng rất khó tiêu hóa. Chính tính chất này đã bị lợi dụng để kéo dài
thời gian bảo quản của các thực phẩm như bánh phở, hủ tiếu, bún, bánh ướt...và cả
trong bia để chống cặn vì giá thành thấp.
Tiếp xúc nhiều với formaldehyde gây kích thích mắt, mũi, họng và da.
Formaldehyde có thể gây ra phản ứng dị ứng da (viêm da) và phổi (hen suyễn).
formaldehyde còn có thể gây ung thư ở người. [7]
1.1.2. Độc tính của formaldehyde
Những hiệu ứng tích lũy của môi trường xung quanh, khu dân cư, nghề
nghiệp, và thực phẩm tiếp xúc với formaldehyde đã dấn đến những tác động xấu
đến sức khỏe con người. Tiếp xúc với formaldehyde ở nồng độ cao có thể gây ra
ngộ độc cấp tính, ngoài ra tiếp xúc lâu dài với formaldehyde có thể dẫn đến nhiễm
độc mãn tính gây hại đến hệ thần kinh, tổn thương chức năng gan, và khả năng gây
ung thư cao.

3
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của formaldehyde đến sức khỏe theo nồng độ
Nồng độ của formaldehyde Các ảnh hưởng đến sức khỏe
Thấp – dưới 50µg/m3
(40ppb) Không có ảnh hưởng đáng kể
Trung bình – trên 50µg/m3
(40 ppb) Tiếp xúc trong thời gian dài có thể gây
viêm đường hô hấp như ho và thở khò
khè, dị ứng mạnh, đặc biệt là đối với trẻ
em.
Cao – trên 123 µg/m3
(100 ppb) Gây cảm giác nóng rát mạnh trong mắt,
mũi, cổ họng trong thời gian tiếp xúc
ngắn. Tiếp xúc lâu dài có thể dẫn đến gia
tăng các triệu chứng hô hấp, có khả năng
gây tử vong.
(Environmental and Workplace Health – Health Canada)
Kích thích màng nhầy cấp tính là tác dụng phụ phổ biến nhất của ngộ độc
formaldehyde, thường dẫn đến khô da, viêm da, rách mắt, hắt hơi vò ho. Nghiêm
trọng hơn còn dẫn đến viêm kết mạc mắt, bệnh mũi và yết hầu, thậm chí có thể gây
co thắt thanh quản và phù phổi.
Tiếp xúc với formaldehyde trong thời gian dài gây kích thích hô hấp, kích
thích mắt và thoái hóa, gây viêm và thay đổi niêm mạc mũi ở người. Ngoài ra còn
có thể gây ra các triệu chứng suy nhược thần kinh như nhức đầu, chóng mặt, rối
loạn giấc ngủ và mất trí nhớ.
Bảng 1.3. Ảnh hưởng của formaldehyde lên con người sau thời gian tiếp
xúc ngắn [9]
Ảnh hưởng Nồng độ đặc trưng
(mg/m3
)
Khoảng nồng độ
(mg/m3
)
Nhận biết được mùi 0.1 0.06 – 1.2
Kích thích mắt 0.5 0.01 – 1.99
Kích thích tai 0.6 0.1 – 3.1
Cay mắt, mũi 3.1 2.5 – 3.7

4
Có thể chịu đựng được
30ph (chảy nước mắt)
5.6 5.0 – 8.2
Chảy nước mắt mạnh 17.8 12 – 25
Nguy hiểm đến tính mạng,
phù nề, viêm phổi
37.5 37 – 60
Tử vong 125 60 - 125
Dựa trên nghiên cứu toàn diện trên con người với quy mô lớn, Cơ quan Quốc
tế Nghiên cứu Ung thư (IARC) phân loại formaldehyde như một chất gây ung thư
như ung thư mũi họng…(IARC, 2006).
1.2. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC TiO2
1.2.1. Tổng quan về chất bán dẫn TiO2
Chất bán dẫn là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Chất
bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở
nhiệt độ phòng. Gọi là “bán dẫn” có nghĩa là có thể dẫn điện ở một điều kiện nào
đó, hoặc ở một điều kiện khác sẽ không dẫn điện. Hiện nay, chất bán dẫn điển hình
và sử dụng phổ biến nhất cho quá trình quang xúc tác là TiO2.
1.2.1.1. Tính chất vật lý
TiO2 là chất bột màu trắng tuyết, có trọng lượng riêng từ 4,13 – 4,25 g/cm3
;
nóng chảy ở nhiệt độ cao gần 1.8000
C. TiO2 không tan trong nước, không tan trong
các acid như acid sulfuric và acid chlorhidric, ngay cả khi đun nóng. TiO2 là hợp
chất phổ biến nhất của Titan, với số oxy hóa +4. Mặc dù Titan là kim loại khá hiếm,
nhưng TiO2 lại rẻ, không độc, có sẵn nhiều, được dùng rộng rãi trong công nghiệp
(thuốc nhuộm trắng trong sơn, men, sơn mài, nhựa và xi măng xây dựng…) Bột
TiO2 là chất trơ về mặt hóa học, chống mờ trước ánh sáng mặt trời, chắn sáng tốt.
TiO2 có độ khúc xạ cao và độ tán sắc lớn hơn kim cương. TiO2 có ba dạng tinh thể:
Rutile, Anatase và Brookite. Trong đó anatase và rutile là dạng phổ biến hơn cả.
Khả năng quang xúc tác tồn tại nhiều ở dạng anatase và rutile.[6] [2]

5
Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2
1.2.1.2. Tính chất hóa học
TiO2 bền về mặt hóa học (nhất là dạng đã nung), không phản ứng với nước,
dung dịch vô cơ loãng, kiềm, ammoniac, các acid hữu cơ [5].
TiO2 tan chậm trong cách dung dịch kiềm nóng chảy tạo ra các muối titanat.
TiO2 + 2NaOH  Na2TiO3 + H2O (2.1)
TiO2 tan rõ rệt trong borac và trong photphat nóng chảy. TiO2 tác dụng được
với acid HF hoặc kali bisunfat nóng chảy.
TiO2 6HF H2[TiF6] 2H2O (2.2)
TiO2 2K2S2O7 Ti(SO4)2 2K2SO4 (2.3)
Ở nhiệt độ cao TiO2 có thể phản ứng với cacbonat và oxit kim loại để tạo
thành muối titanat.
TiO2 MCO3 (MTi)O3 CO2 (2.4)
(M là Ca, Mg, Ba, Sr)
TiO2 dễ bị hydro, carbon monoxit và titan kim loại khử về các oxit thấp
hơn.[3]
* Đặc trưng của quá trình phân hủy oxy hóa bằng gốc tự do hydroxyl
Gốc hydroxyl (
OH) và khả năng oxy hóa của gốc hydroxyl
Oxy hóa là quá trình trong đó electron được chuyển từ một chất này sang một
chất khác. Điều này tạo ra một hiệu thế được biểu thị bằng volt (V) dựa trên hiệu
điện thế cực hydro bằng 0. Mỗi chất (tác nhân) oxy hóa đều có một thế oxy hóa
800÷11000

6
khác nhau và đại lượng này được dùng để so sánh khả năng oxy hóa mạnh hay yếu
của chúng.
Khả năng oxy hóa của các tác nhân oxy hóa được thể hiện quá thế oxy hóa và
được sắp xếp theo các thứ tự trình bày trong bảng 1.4 dưới đây:
Bảng 1.4. Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa
Tác nhân oxy hóa Thế oxy hóa, V
Gốc hydroxyl 2.80
Ozone 2.07
Hydrogen peroxide 1.78
Permanganate 1.68
Hydrobromic acid 1.59
Chlorine dioxide 1.57
Hypocloric acid 1.49
Hypoiodic acid 1.45
(Zhou, H. and Smith, D.H., 2001)
Nhiều tác nhân oxy hóa mạnh đều là các “gốc tự do”, trong số đó gốc
hydroxyl 
OH là tác nhân oxy hóa mạnh nhất. Thế oxy hóa của gốc hydroxyl 
OH là
2,8 eV, cao nhất trong số các tác nhân oxy hóa thường gặp. Nếu so với clo, thế oxy
hóa của gốc hydroxyl 
OH cao gấp 2,05 lần và so với ozone thế oxy hóa của gốc
hydroxyl cao gấp 1,52 lần.
Đặc tính của gốc tự do là trung hòa về điện trong khi các ion đều mang điện
tích dương hoặc âm. Gốc tự do được tạo thành từ sự tách ra hai phần bằng nhau của
liên kết hai electron, ví dụ như khi quang phân H2O2 sẽ thu được hai gốc 
OH như
sau:
HO: OH + hν  HO
+ 
OH
Mỗi gốc 
OH đều không mang điện, hai gốc HO
có thể kết hợp trở lại thành
HOOH, cũng không mang điện. Kí hiệu 
cho biết là gốc tự do và biểu thị một
electron lẻ đôi. Gốc tự do này không tồn tại có sẵn như những tác nhân oxy hóa
thông thường, mà chỉ được sản sinh ngay trong quá trình phản ứng, có thời gian
sống rất ngắn, khoảng vài phần nghìn giây nhưng liên tục được sinh ra trong suốt
quá trình phản ứng.

7
* Tính xúc tác quang của vật liệu TiO2
Titanium dioxide có thể được dùng làm chất mang xúc tác hoặc một chất xúc
tác và quan trọng là một xúc tác quang. Nó có khả năng tương tác với pha mang
như một chất hoạt hóa bổ [10].
Dưới tác dụng của một photon có năng lượng ≈ 3,2eV tương ứng với ánh
sáng có bước sóng khoảng 387,5 nm (chính là dải bước sóng của UV-A) sẽ xảy ra
quá trình như sau:
TiO2 e-
CB + h+
VB
Khi các lỗ trống quang sinh mang điện tích dương (h+
VB) xuất hiện trên vùng
hóa trị, chúng sẽ di chuyển ra bề mặt của hạt xúc tác. Trong môi trường nước sẽ xảy
ra những phản ứng tạo gốc hydroxyl 
OH trên bề mặt hạt xúc tác như phản ứng dưới
đây:
h+
VB + H2O  
OH + H+
(2.5)
h+
VB + OH-
 
OH (2.6)
Mặt khác, khi các electron quang sinh điện tích âm (e-
CB) xuất hiện trên vùng
dẫn cũng di chuyển ra bề mặt hạt xúc tác. Nếu có mặt oxy hấp phụ trên bề mặt chất
xúc tác sẽ xảy ra phản ứng khử tạo gốc ion superoxyt (
O2
-
) trên bề mặt, tiếp sau sẽ
xảy ra phản ứng với nước và tạo gốc hydroxyl 
OH như sau:
e-
CB + O2 
O2
-
(ion superoxyde) (2.7)
2O2
-
+ 2H2O  H2O2 + 2OH-
+ O2 (2.8)
H2O2 + e-
CB 
OH + OH-
(2.9)
Ion OH-
lại có thể tác dụng với h+
VB trên vùng hóa trị tạo ra thêm gốc 
OH
theo phương trình (2.6).
Mặt khác, các e-
CB có xu hướng tái kết hợp với các h+
VB kèm theo giải phóng
nhiệt hoặc ánh sáng.
e-
CB+ h+
VB nhiệt, ánh sáng
Cơ chế xúc tác quang của TiO2 được biểu diễn thông qua hình 2.

8
Hình 1.3. Cơ chế xúc tác quang của TiO2 [1]
1.2.2. Ứng dụng của TiO2
Những nghiên cứu khoa học về vật liệu nano TiO2 với vai trò là một chất xúc
tác quang đã được bắt đầu hơn ba thập kỷ nay từ một phát minh của hai nhà khoa
học người Nhật, Fujishima và Honda vào năm 1972 trong việc phân hủy nước bằng
phương pháp điện hóa quang với chất xúc tác TiO2. Sau khi phát minh này được
công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Nature, hàng loạt những công trình khoa
học về việc sử dụng chất xúc tác quang trong việc phân hủy nước tạo khí hydro và
xử lý ô nhiễm môi trường đã được công bố. Hiện nay những lĩnh vực nghiên cứu và
ứng dụng chính của vật liệu TiO2 với vai trò là một chất xúc tác quang có thể kể đến
là: quá trình tự làm sạch, diệt khuẩn, virus và nấm mốc, khử mùi độc hại để làm
sạch không khí, xử lý nước nhiễm bẩn, chống tạo sương mù trên lớp kính và tiêu
diệt những tế bào ung thư. Nhật Bản, Hàn Quốc, các nước EU, Mỹ đã tiến hành
thương mại hóa TiO2 và các sản phẩm ứng dụng của TiO2 từ lâu. Những sản phẩm
ứng dụng vật liệu nano TiO2 ở dạng lớp phim mỏng (thin film) được phủ trên các
chất mang đã được thương mại hóa hiện nay là: tấm kính xây dựng tự làm sạch và
chống sương mù, đèn chiếu sáng công cộng tự làm sạch, gạch ceramic lót nền tự
làm sạch, phòng kín được phủ lớp phim mỏng TiO2 có khả năng diệt khuẩn cao, các
tấm bạt bằng nhựa tự làm sạch…

9
Hình 1.4. Sơ đồ ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO2
TiO2 với tính chất quang xúc tác được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau của đời sống như công nghiệp, y tế, môi trường và các nghiên cứu trong phòng
thí nghiệm, các ứng dụng được tóm tắt như hình 1.5.
Hình 1.5. Sơ đồ tóm tắt các ứng dụng chính của vật liệu xúc tác TiO2

10
1.2.3. Nguồn ánh sáng UV
 Nguồn ánh sáng UV nhân tạo
Thường sử dụng nguồn UV của ánh sáng đèn huỳnh quang vì hiệu quả
chuyển điện năng thành photon cao và hiệu quả hơn so với sử dụng đèn hồ huỳnh
quang vì có chứa hơi thủy ngân được kích hoạt bằng điện. Và loại đèn này, khi bên
trong thành ống không tráng lớp phospho thì đèn có tác dụng khử trùng vì có bước
sóng 254nm (UV-C), ngược lại khi có tráng lớp phospho nguồn UV phát ra có bước
sóng 365 ± 20nm – là nguồn UV sử dụng cho quá trình quang xúc tác. Tùy theo
chất xúc tác TiO2 ở dạng nào sẽ cần thiết bị tạo nguồn ánh sáng UV với cấu tạo
thích hợp.
 .Nguồn ánh sáng UV thiên nhiên
Mặt trời là nguồn cung cấp bức xạ UV-A bất tận, an toàn, rẻ tiền cho quá
trình quang xúc tác TiO2. Tuy nhiên, năng lượng bức xạ từ nguồn UV tự nhiên thay
đổi theo mùa, theo ngày giờ và cả thời tiết mây mưa nên cần chú ý để cung cấp đủ
bức xạ UV cho quá trình quang xúc tác.
Quá trình quang xúc tác trên TiO2 là một phản ứng dây chuyền, được khơi
mào bằng sự tạo thành các cặp e-
/h+
do sự kích hoạt TiO2 bằng nguồn UV – A, dẫn
đến sự tạo thành gốc tự do •
OH và khởi đầu cho các phản ứng oxy hóa khử các chất
hữu cơ. Động học quá trình quang xúc tác trên TiO2 đối với một đối tượng xử lý cụ
thể phụ thuộc vào các thông số vận hành của quá trình như: pH, nồng độ chất ô
nhiễm, hàm lượng xúc tác, cường độ bức xạ…
Tuy nhiên, yếu tố có tính chất quyết định nhất đến hiệu quả của quá trình
quang hóa xúc tác là hoạt tính quang hóa của vật liệu xúc tác được sử dụng hay nói
chính xác là phụ thuộc vào tính chất hóa lý của vật liệu xúc tác TiO2. Đặc biệt ta
thấy quá trình quang xúc tác TiO2 mở ra một triển vọng là sử dụng ánh sáng mặt
trời – nguồn vô tận, thân thiện với môi trường cho quá trình xử lý nước thải nhiễm
bẩn.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ FORMALDEHYDE
1.3.1. Các phương pháp xử lý formaldehyde hiện nay
 Phương pháp đốt

11
Phương pháp đốt thường được sử dụng để xử lý các hợp chất hữu cơ bay hơi
(VOCs) nói riêng và nhiều chất khí khác từ các quá trình sản xuất như sơn, in ấn,
công nghiệp dược phẩm…
Hình 1.6. Mô hình lò oxy hóa nhiệt
Phương pháp thiêu đốt nhiệt nói riêng và phương pháp thiêu đốt nói chung
có khả năng xử lý các dòng khí thải chứa VOCs với bất kì nồng độ và loại khí nào
với hiệu suất khá cao. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là chi phí lắp đặt
khá cao, chỉ thích hợp để xử lý những dòng khí thải liên tục bởi vì các hệ thống lò
đốt được vận hành ở nhiệt độ rất cao, nên việc xử lý gián đoạn sẽ làm tổn thất nhiệt
lượng của lò, và hao tổn một lượng lớn nhiên liệu để duy nhiệt độ trong buồng đốt.
 Phương pháp ngưng tụ
Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự hạ thấp nhiệt độ môi trường
xuống một giá trị nhất định, các chất thể hơi sẽ ngưng tụ lại và sau đó được thu hồi
hoặc xử lý tiêu hủy.

12
Hình 1.7. Mô hình xử lý bằng phương pháp ngưng tụ
Phương pháp ngưng tụ thường được dùng để xử lý các dòng khí thải chứa
dung môi hữu cơ, hơi acid. Song phương pháp này chỉ phù hợp với những trường
hợp khí thải có nồng độ tương đối cao (10000 – 20000 ppmv) [13]. Trong trường
hợp khí thải có nồng độ nhỏ, người ta thường dung các phương pháp hấp phụ hay
hấp thụ.
 Phương pháp hấp thụ
Cơ sở của phương pháp là dựa trên sự tương tác giữa các chất cần hấp thụ
(thường là dạng khí) với chất hấp thụ (thường là chất lỏng). Tùy vào bản chất của
sự tương tác nói trên mà người ta chia thành hấp thụ vật lý hay hấp thụ hóa học.

13
Hình 1.8. Mô hình tháp hấp thụ
Phương pháp hấp thụ thường được dung để xử lý các dóng khí thải có tải
lượng nhỏ (200 – 300 ppmv) [15] và có khả năng thu hồi. Ưu điểm của phương
pháp này là tùy vào tính chất của từng loại dòng khí mà ta có thể lựa chọn chất hấp
thụ phù hợp. Do đó phương pháp hấp thụ thường được sử dụng để xử lý những loại
khí có tính acid, baz mạnh…
Tuy nhiên trong một số trường hợp, dung dịch sau khi hấp thụ không có khả
năng hoàn nguyên khí thải ban đầu, dẫn đến việc xử lý chất ô nhiễm chỉ là chuyển
chất ô nhiễm từ dạng này sang dạng khác.
 Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là một quá trình một chất hoặc nhiều chất được giữ lại khi tiếp xúc
với bề mặt vật liệu có tính hấp phụ. Theo đó, các phần tử của cùng một chất nằm ở
bề mặt và bên trong khối chất đó thường chịu mức độ tương tác khác nhau dẫn đến
tính chất của chúng cũng khác nhau.

14
Hình 1.9. Mô hình tháp hấp phụ và cấu trúc vật liệu hấp phụ
Phương pháp hấp phụ có khả năng làm sạch cao, công nghệ dễ vận hành, sửa
chữa. Chất hấp phụ sau khi sử dụng đều có thể tái sinh; điều này làm hạ giá thành
xử lý và đây cũng là ưu điểm lớn nhất của phương pháp này.
Bên cạnh đó phương pháp này cũng có nhiều hạn chế:
- Không áp dụng được đối với những dòng khí thải có tải lượng cao. Quá trình
xử lý thường phải áp dụng theo phương pháp gián đoạn.
- Hơi nước là một trong những nhân tố ảnh hưởng rất lớn đối với hiệu quả của
phương pháp hấp phụ. Do hơi nước rất dễ bị hấp phụ vào các vật liệu lọc khí
do đó sẽ hình thành một lớp màng nước trên bề mặt vật liệu lọc làm ảnh
hưởng đến hiệu suất hấp phụ. Do đó, đối với những dòng khí thải chứa nhiều
hơi nước, trước khi vào hệ thống thường bố trí thiết bị tách hơi nước.
- Nhiệt độ cũng là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hấp phụ, cụ thể đối
với những dòng khí có nhiệt độ cao hơn 1000
F ( 380
C) sẽ làm giảm hiệu
suất xử lý.
Tóm lại mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng, do vậy khi tiến hành xử
lý một dòng khí thải ta cần phải lưu ý đến các yếu tố như tải lượng và tính chất của
dòng khí thải đó, cũng như mục đích của việc xử lý, từ đó chọn ra phương pháp xử
lý hiệu quả nhất mà vẫn đảm bảo về mặt chi phí và năng lượng.
1.3.2. Các phương pháp xác định formaldehyde
Để xác định nồng độ formaldehyde ta có các phương pháp sau. [8]
 Phương pháp sắc ký

15
Trong phương pháp sắc kí có phương pháp sử dụng đầu dò GC/HID để xác
định nồng độ formaldehyde, nó có khoảng phân tích rộng ppb – ppm. Ngoài ra còn
có phương pháp 2,4-dinitrophenylhydrazine tạo dẫn xuất vớiformaldehyde trong
môi trường acid, xác định bằng phương pháp HPLC/UV (360 nm) hoặc đầu dò GC
– ECD/MS/FID, có giới hạn phát hiện khoảng 0.2 ppm. [12]
 Phương pháp trắc quang
 Phương pháp trắc quang acid chromotropic
Formaldehyde tạo dẫn xuất với acid chromotropic (4,5- disulphonic acid) trong
môi trường acid sulphuric để tạo thành hợp chất có màu tím. Đo độ hấp thu quang ở
bước sóng 580 nm.
 Phương pháp parasoaniline
Formaldehyde được hấp thu trong dung dịch Na2SO3, sau đó thêm
sodiumtetrachloromercurate Na2[HgCl4] và pararosoniline để tạo dẫn xuất có màu
tía, sau 15 phút đo độ hấp thu quang ở bước sóng 560 nm.
 Phương pháp thuốc thử Purpald
Thuốc thử Purpald: 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,3-triazole. Các
chất này phản ứng với cả aldehyde và ketone nhưng chỉ có aldehyde là phản ứng để
tạo hợp chất hai vòng, hấp thu ở bước sóng 532 nm và 549 nm.
 Phương pháp 3-methyl-2-benzothiazolorehydrazone (MBTH)
Formaldehyde tạo ra phức cation bằng phản ứng với MTBH, FeCl2 trong môi
trường HCl. Phức tạo thành có màu xanh, hấp thu ở buớc sóng 485 nm.
 Phương pháp acetylacetonne
Formaldehyde tham gia phản ứng tạo màu với acetylacetone, ion ammonium
tạo thành diacetyldihydrolutidine (DDL) có màu vàng hấp thu cực đại ở 412 nm.
Đây là phương pháp được lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp gỗ để xác
định lượng phát thải formaldehyde trong các sản phẩm gỗ ép do có độ chọn lọc cao.

Chương 2: Thực nghiệm
16
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1. MỤC TIÊU THỰC NGHIỆM
Tiến hành xây dựng, lắp đặt 1 mô hình hệ thống phản ứng
Chọn lựa những điều kiện ưu đãi nhất cho quá trình quang xúc tác của TiO2
để chuyển hóa formaldehyde.
2.2. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Để tiến hành quá trình quang xúc tác TiO2 để oxy hóa HCHO, có thể lựa
chọn một trong các phương pháp xây dựng mô hình sau:
- Hệ liên tục: tác chất và xúc tác được đưa vào liên tục, cho ra liên tục hỗn hợp
sản phẩm và xúc tác. Hệ này có ưu điểm là hiệu quả xử lý cao, thể hiện được
tính thực tế và ứng dụng cao của mô hình, tuy nhiên nhược điểm là sẽ rất khó
kiểm soát và điều chỉnh các yếu tố gây ảnh hưởng, hỗn hợp đi ra sau hệ
thống cần phải qua quá trình lọc để tái sử dụng hoặc loại bỏ xúc tác.
- Hệ liên tục với xúc tác cố định: đây là dạng hệ phản ứng được sử dụng nhiều
nhất trong các nghiên cứu và thí nghiệm về xúc tác dị thể.
- Hệ gián đoạn: tác chất và xúc tác được đưa vào hệ thống, tác chất được giữ
cố định trong hệ, sau thời gian lưu thích hợp sản phẩm được lấy ra và xác
định hiệu suất xử lý của hệ thống qua tỷ lệ tác chất còn lại trong hệ thống.
Dạng hệ này ổn định và đơn giản hơn hệ liên tục nhưng cũng có nhược điểm
về tính ứng dụng và hiệu suất.
2.3. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
Sau khi xác định được các phương pháp sẽ tiến hành, đối với mỗi phương
pháp, các điều kiện sau đây cần được đảm bảo:
- Hệ thống phải kín vì formaldehyde là chất khí rất dễ khuếch tán và rò rỉ.
- Xúc tác phải được bố trí sao cho sự tiếp xúc giữa pha rắn và pha khí được
thuận lợi nhất, tận dụng tối đa diện tích bề mặt của xúc tác.
- Xúc tác phải gặp được bức xạ UV đủ để quá trình quang hóa diễn ra tốt.
- Xúc tác phải đạt được quá trình hấp phụ formaldehyde sau đó giải hấp tốt.
- Formaldehyde phải được khuếch tán đều trong toàn bộ reactor, các quá
trình khuếch tán đến xúc tác và đi được thuận lợi.

17
- Hạn chế ảnh hưởng hấp phụ của mô hình lên đối tượng xử lý.
2.3.1. Hệ liên tục với xúc tác cố định
Phương pháp thực hiện hệ liên tục, xúc tác cố định là một phương pháp mới
mẻ và có tính tiến bộ nhất, thể hiện được sự linh động và tính thực tiễn cao của mô
hình do có được năng suất cao nhất. Các điều kiện tiến hành với hệ liên tục này là:
- Nồng độ HCHO: dao động từ 4.1 – 54.8 mg/m3
(tính từ thực nghiệm)
- Lưu lượng dòng khí: 0,1– 0,4L/phút
- Khối lượng xúc tác: 2 – 8 g
- Loại xúc tác sử dụng: TiO2-Merk
2.3.1.1 Hóa chất thí nghiệm
Những hóa chất được liệt kê dưới đây phục vụ cho mô hình xử lý
formaldehyde theo phương pháp liên tục, xúc tác cố định. Những hóa chất thuộc
dạng tinh khiết hóa học (TKHH) hoặc tinh khiết dùng để phân tích (TKPT).
- Dung dịch HCHO 37%
- Dung dịch chuẩn HCHO 1000 mg/L: Dùng pipet lấy chính xác 3 mL dung
dịch HCHO 37% cho vào bình định mức 1000 mL, định mức bằng nước cất.
- Dung dịch HCHO chuẩn 10 mg/L: Pha loãng 1mL dung dịch trữ HCHO
1000 mg/L đến 100 mL bằng nước cất.
- Choromotropic acid 1%: Hòa tan 0.1g bột choromotropic acid trong nước cất
và định mức đến 10 mL.
- Dung dịch KI 10%: Cân 10g muối KI cho vào bercher 100 mL, hòa tan trong
khoảng 100 mL nước cất.
- Dung dịch I2 0.05 mol/L: Cân 15.650g I2 hòa tan trong 100 mL dung dịch KI
10%, thêm nước cất đến 250 mL.
- Dung dịch Na2S2O3 0.1 mol/L
- Dung dịch NaOH 1 mol/L: Hòa tan 10g NaOH rắn trong 250 mL nước cất.
- Dung dịch H2SO4 1 mol/L: Hòa tan 17mL dung dịch H2SO4 đậm đặc (98%,
d=1.84 g/mL) trong 200 mL nước cất.

18
- Dung dịch hồ tinh bột 1%: Lấy 1g tinh bột hòa tan trong 100 mL nước cất,
đung nóng đến khi thu được dung dịch trong suốt.
2.3.1.2 Những dụng cụ thiết bị cần thiết
- Bercher 100, 250 mL
- Pipet vạch và pipet bầu các loại, đũa thủy tinh, quả bóp cao su
- Bình định mức 25 mL, 50 mL, 100 mL, 250 mL, 500 mL
- Impinger thu mẫu khí, cột hút ẩm
- Máy đo quang Jasco V-650
- Cân điện tử
- Bơm khí Sibata
- Reactor 50 mm
2.3.1.3 Xây dựng mô hình
(a) Thiết kế mô hình
Mô hình thiết kế theo phương pháp xử lý liên tục HCHO bao gồm:
(1) Bơm thổi khí
(2) Bình erlen chứa dung dịch HCHO
(3) Đèn UV
(4) Reactor chứa xúc tác TiO2
(5) Impinger thu mẫu
(b) Chuẩn bị
- Định mức 50 mL HCHO, cho vào erlen
- Rút chính xác 20 mL nước cất cho vào impinger
(c) Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng sự hấp phụ của hệ đối với quá trình chuyển
hóa HCHO (Thí nghiệm không đèn, không xúc tác)
Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng, vận tốc dòng khí là 04 L/ph,
khối lượng TiO2 sử dụng là 2 g.
Các bước tiến hành thí nghiệm này như trình bày trong bảng sau.

19
Bảng 2.1. Các bước tiến hành thí nghiệm 1
STT Tên công việc
Bắt
đầu
Kết
thúc
1
- Chuẩn bị hóa chất.
- Kiểm tra valve chỉnh lưu lượng, kiểm tra bơm.
- Kiểm tra các đường dây của mô hình không có xúc tác.
3
- Lắp erlen chứa HCHO, impinger chứa dung dịch nước
cất vào mô hình.
- Mở bơm. Chạy mô hình trong thời gian quy định.
- Ghi nhận thời gian.
T T+t
4
- Sau thời gian (T+t), tắt bơm.
- Đo lượng HCHO còn lại trong erlen số 1 và lượng
HCHO có trong impinger.
(d) Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của đèn đối với quá trình chuyển hóa
HCHO (Thí nghiệm có đèn, không xúc tác)
Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng, vận tốc dòng khí là 04.L/ph,
Các bước tiến hành thí nghiệm được trình bày trong bảng dưới đây.
TT Tên công việc
Bắt
đầu
Kết
thúc
1
3
- Lắp erlen chứa HCHO, impinger chứa dung dịch nước cất
vào mô hình.
- Mở bơm, mở đèn. Chạy mô hình trong thời gian quy định.
T T+t
4 - Sau thời gian (T+t), tắt bơm.

20
- Đo lượng HCHO còn lại trong erlen số 1 và lượng HCHO
có trong impinger.
(e) Thí nghiệm 3: Độ hấp phụ của mô hình có xúc tác (Thí nghiệm có xúc
tác, không đèn)
Các bước tiến hành this nghiệm được trình bày trong bảng dưới đây.
Bắt
đầu
Kết
thúc
1
- Nhồi 1 lượng xúc tác vào reactor, nhét bông thủy tinh ở
phía trên để ngăn xúc tác lẫn vào dòng khí ra.
3
vào mô hình.
- Mở bơm. Chạy mô hình trong thời gian quy định.
T T+t
4
có trong impinger.
(f) Thí nghiệm 4: Hoạt tính của TiO2 trong phản ứng quang hóa xử lý
HCHO (Thí nghiệm có xúc tác, có đèn)
Các bước tiến hành thí nghiệm được trình bày trong bảng dưới đây.

21
Bắt
đầu
Kết
thúc
1
3
vào mô hình.
- Mở bơm, mở đèn. Chạy mô hình trong thời gian quy định.
Ghi nhận thời gian.
T T+t
4
có trong impinger.
2.3.1.4 Phương pháp xác định nồng độ HCHO
Nồng độ HCHO được xác định bằng phương pháp trắc quang. Đầu tiên cần
xác định lại nồng độ dung dịch chuẩn HCHO để tiến hành dựng dãy chuẩn. Quá
trình tiến hành chuẩn độ lại dung dịch chuẩn và dựng đường chuẩn sẽ được trình
bày dưới đây.
(a) Xác định nồng độ chính xác của dung dịch chuẩn HCHO 1000 mg/L
Dung dịch HCHO dễ dàng bị oxy hóa thành HCOOH nên nồng độ không
còn chính xác, do đó cần phải xác định lại nồng độ của dung dịch.
Nguyên tắc
Lấy chính xác 15 mL dung dịch trữ HCHO 1000 mg/L cho vào erlen 250
mL, thêm tiếp 25 mL dung dịch I2 0.05 mol/L và 10 mL NaOH 1 mol/L. Đậy kín,
để trong bóng tối 15 phút. Sau đó lấy ra thêm ngay 10 mL H2SO4 1 mol/L vào lắc,
chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 đến màu vàng rơm. Thêm 2 giọt hồ tinh bột,
dung dịch có màu xanh đen, chuẩn tiếp đến khi mất màu.
Kiểm tra mẫu trắng: thay 15 mL dung dịch HCHO bằng nước cất.
Nồng độ chính xác của dung dịch trữ là:

22
c(HCHO) =
Trong đó:
c (HCHO): nồng độ HCHO (mg/L)
c (Na2S2O3): nồng độ dung dịch Na2S2O3 0.1 (mol/L)
V0: thể tích thiosulfate chuẩn độ mẫu trắng (mL)
V: thể tích thiosulfate chuẩn độ dung dịch trữ HCHO (mL)
Ghi chú: 1mL dung dịch thiosulfate 0.1 mol/L tương ứng với 1mL dung dịch I2
0.05 mol/L và 1.5 mg formaldehyde.
Phương trình phản ứng
HCHO + I2 + 3NaOH  HCOONa + 2NaI + H2O + I2 + 2S2O3
2-
 2I- + S4O6
2-
Bảng 2.5. Kết quả chuẩn độ
V0 (mL) 23.60 23.60 23.60
V (mL) 12.9 12.8 12.8
V0 – V (mL) 10.7 10.8 10.8
Vtb (mL) 10.76
Nồng độ chính xác của dung dịch chuẩn gốc là 1076 mg/mL
Dung dịch này được bảo quản trong tối, ở 4o
C
(b) Quy trình dựng dãy chuẩn
Bảng 2.6. Các bước dựng dãy chuẩn
1 2 3 4 5 6
Dung dịch HCHO 10 mg/mL (mL) 0.1 0.3 0.5 0.7 1 2
Nước cất (mL) 3.9 3.7 3.5 3.3 3 2
Choromotropic acid (mL) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
Acid H2SO4 đậm đặc (mL) 6 6 6 6 6 6
thể tích 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1 10.1
Dung dịch sẽ nóng lên trong suốt quá trình thêm acid H2SO4 đậm đặc, để
dung dịch nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó tiên hành đo quang ở bước sóng 580
nm.

23
Hình 2.1. Đồ thị đường chuẩn xác định formaldehyde
(c) Phân tích mẫu
Phương pháp trắc quang sử dụng acid choromotropic có khoảng nhận biết
tốt, lên màu đặc trưng với formaldehyde, phù hợp với phong thí nghiệm.
Quy trình thực hiện:
- Chuyển dung dịch hấp thu từ impinger vào bình định mức 25 mL và định
mức bằng nước cất.
- Hút 4 mL dung dịch từ dung dịch mẫu cho vào ống nghiệm có nắp đậy,
làm tương tự một mẫu trắng thay dung dịch mẫu bằng nước cất. Nếu
nồng độ formaldehyde vượt quá giới hạn của phương pháp đo thì tiến
hành pha loãng.
- Hút 0.1 mL dung dịch acid choromotropic 1% cho vào dung dịch.
- Hút 6 mL dung dịch acid sulfuric đậm đặc cho vào dung dịch và lắc đều,
dung dịch sẽ trở nên nóng trong suốt quá trình them acid.
- Để nguội đến nhiệt độ phòng, đo độ hấp thu ở bước song 580 nm với
cuvet thủy tinh 1 cm, màu của dung dịch ổn định trong vòng 3 giờ.
2.3.2. Hệ gián đoạn xác định nồng độ theo thời gian
Hóa chất thí nghiệm, dụng cụ cần thiết sử dụng trong hệ gián đoạn cũng như
phương pháp xác định nồng HCHO hoàn toàn giống như đã trình bày với hệ liên tục
với xúc tác cố định.

24
Trong phương pháp mô hình gián đoạn này, mẫu khí trong hệ được giữ
nguyên để tăng thời gian tiếp xúc cho quá trình được thực hiện hiệu quả hơn, sau
mỗi 1 giờ lại rút mẫu 1 lần trong vòng 15 phút (~ 4.5 L khí). Mẫu được lấy bằng
dụng cụ hấp thụ impinger sau khi qua một bộ hút ẩm silica gel.
(a) Thiết kế mô hình
Hình 2.2. Mô hình gián đoạn lấy mẫu theo thời gian
Mô hình được thiết kế và lắp đặt như hình trên. Trong đó:
(1) Bơm thổi (2) Erlen 1
(3) Đèn UV (4) Mặt phẳng tráng TiO2
(5) Impinger (6) Bộ hút ẩm Silica Gel
(7) Bơm hút
(b)Chuẩn bị
Định mức 50 mL dung dịch HCHO cho vào erlen 1
Rút chính xác 20 mL nước cất cho vào impinger
(c) Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng sự hấp phụ của hệ đối với quá trình chuyển
hóa HCHO (Thí nghiệm không đèn, không xúc tác)
Thí nghiệm được tiến hành tại nhiệt độ phòng với khối lượng xúc tác TiO2 là
2 g.
Các bước tiến hành thí nghiệm này được trình bày trong bảng sau.
Bắt
đầu
Kết thúc Công việc phụ
1
Chuẩn bị hóa chất, kiểm
tra valve chỉnh lưu
5

25
lượng, kiểm tra bơm.
Dán kín mô hình không
có xúc tác.
2
Thổi không khí vào trong
vòng 15 phút, mở đầu
ống xả.
3
Lắp erlen 1 chứa HCHO
vào mô hình, mở bơm,
thổi HCHO vào trong
vòng 1 giờ. Đầu ống xả
đóng. Ghi nhận thời
gian.
T1 T1+60
Sau 1 giờ từ T1, ngừng bơm
thổi. Lấy erlen 1 ra. Đóng
ống vào. Mở đầu xả, lắp
impinger và bộ hút ẩm vào
sau đầu xả.
4
Tiến hành rút mẫu lần 1
trong 15 phút bằng bơm
hút. Ghi nhận thời gian.
T2 T2+15
Khi rút xong, đóng đầu xả lại.
Tiến hành chuẩn bị mẫu rút
lần 1 và mẫu trắng. Rửa
impinger, tráng bằng nước
cất, chuẩn bị tiếp (b) cho rút
mẫu lần 2.
5
Sau 1 giờ từ T2, rút mẫu
lần 2 tương tự lần 1.
T3 T3+15
lần 2. Rửa impinger, tráng
bằng nước cất, chuẩn bị tiếp
(b) cho rút mẫu lần 3.
6
T4 T4+15
7
T5 T5+15
8
T6 T6+15
bằng nước cất.
9
Đo quang các mẫu đã
chuẩn bị, ghi nhận số
liệu và dựng đồ thị số
liệu.
(d)Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của đèn đối với quá trình chuyển hóa HCHO
(Thí nghiệm có đèn, không xúc tác)

26
2 g.
Bắt
đầu
Kết
thúc
Công việc phụ
1
Dán kín mô hình không
có xúc tác.
2
ống xả.
3
gian.
T1 T1+60
Sau 1 giờ từ T1, ngừng bơm
thổi. Lấy erlen 1 ra. Đóng
ống vào. Mở đầu xả, lắp
impinger và bộ hút ẩm vào
sau đầu xả.
4
T2 T2+15
Khi rút xong, đóng đầu xả
lại. Mở đèn. Tiến hành
chuẩn bị mẫu rút lần 1 và
mẫu trắng. Rửa impinger,
tráng bằng nước cất, chuẩn
bị tiếp (b) cho rút mẫu lần
2.
5,6,7,8,9
Các bước 5, 6, 7, 8, 9 tương tự thí nghiệm trên. Lưu ý tắt đèn sau khi rút
mẫu lần 5.
(e) Thí nghiệm 3: Độ hấp phụ của mô hình có xúc tác (Thí nghiệm có xúc
tác, không đèn)
2 g.

27
Bắt
đầu
Kết
thúc
Công việc phụ
1
Tráng phủ bề mặt
phẳng của mô hình
bằng xúc tác. Dán kín
mô hình không có xúc
tác.
2
ống xả.
3
gian.
T1 T1+60
Sau 1 giờ từ T1, ngừng
bơm thổi. Lấy erlen 1 ra.
Đóng ống vào. Mở đầu
xả, lắp impinger và bộ
hút ẩm vào sau đầu xả.
4
T2 T2+15
Khi rút xong, đóng đầu
xả lại. Tiến hành chuẩn
bị mẫu rút lần 1 và mẫu
trắng. Rửa impinger,
tráng bằng nước cất,
chuẩn bị tiếp (b) cho rút
mẫu lần 2.
5,6,7,8,9 Các bước 5, 6, 7, 8, 9 tương tự thí nghiệm trên.
(f) Thí nghiệm 4: Hoạt tính của TiO2 trong phản ứng quang hóa xử lý
HCHO (Thí nghiệm có đèn, có xúc tác)
2 g.
Bắt
đầu
Kết
thúc
Công việc phụ
1
lượng, kiểm tra bơm..
Dán kín mô hình có xúc
tác có sẵn từ thí nghiệm
3.

28
2
ống xả.
3
gian.
T1 T1+60
Sau 1 giờ từ T1, ngừng
bơm thổi. Lấy erlen 1 ra.
Đóng ống vào. Mở đầu
xả, lắp impinger và bộ
hút ẩm vào sau đầu xả.
4
T2 T2+15
Khi rút xong, đóng đầu
xả lại. Mở đèn. Tiến
hành chuẩn bị mẫu rút
lần 1 và mẫu trắng. Rửa
impinger, tráng bằng
nước cất, chuẩn bị tiếp
5,6,7,8,9
Các bước 5, 6, 7, 8, 9 tương tự thí nghiệm trên. Lưu ý tắt đèn sau khi rút
mẫu lần 5.
2.4. CÁC KHẢO SÁT KHÁC
2.4.1. Khảo sát tính ổn định của hệ thống
Quá trình thực nghiệm sẽ xây dựng tính ổn định của hệ thống bằng phương
pháp thử lặp lại nhiều lần các thí nghiệm khảo sát riêng cho mỗi yếu tố: (i) Nồng độ
HCHO đầu vào, lượng HCHO bị hấp phụ bởi hệ thống, trở lực của hệ thống… ảnh
hưởng đến việc phân tích nồng độ HCHO thực tế; (ii) hiệu suất xử lý HCHO của hệ
thống để thấy được độ tin cậy của hệ thống và nghiên cứu. Để khảo sát tính ổn định
này, với mỗi mô hình trên, mỗi thí nghiệm được lặp lại ít nhất 3 lần và tính độ
chênh lệch kết quả. Nếu độ chênh không quá lớn, có thể chấp nhận được, thì kết quả
coi như đủ tin cậy. Với quy mô của đề tài không đủ điều kiện để khảo sát chính xác
được nội dung này.
2.4.2. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng
Hoạt tính của xúc tác TiO2 có thể bị ảnh hưởng bởi những yếu tố sau đây:
hàm lượng xúc tác, độ dài bước sóng, nồng độ HCHO, nhiệt độ, cường độ khuếch
tán… Với những điều kiện sẵn có và có thể đáp ứng, đề tài này ngoài những thí
nghiệm trên, tiến hành khảo sát thêm một số yếu tố sau đây:

29
Hàm lượng xúc tác:tiến hành trên mô hình thứ 1, với lượng xúc tác từ 2 – 8
g; trên mô hình thứ 2, với lượng xúc tác 2 – 6g TiO2.
Lưu lượng dòng khí: tiến hành trên mô hình thứ 1, thay đổi lưu lượng dòng
khí từ 0,1 - 0,4L/phút.
Nồng độ HCHO: tiến hành trên mô hình thứ 2
Độ ẩm không khí: cung cấp thêm hơi nước cho phản ứng trong mô hình thứ 2
bằng cách để một chén nước nhỏ dưới quạt.

Chương 3: Kết quả và thảo luận
30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KHẢ NĂNG XỬ LÝ HCHO TRÊN HỆ LIÊN TỤC
3.1.1. Ảnh hưởng của bức xạ đến khả năng chuyển hóa HCHO
Đầu tiên, để có những đánh giá chính xác về hoạt tính quang xúc tác của các
hệ xúc tác, chúng tôi tiến hành khảo sát riêng ảnh hưởng của bức xạ lên độ chuyển
hóa HCHO. Các kết quả thu được trên các hệ không xúc tác trong điều kiện: (i) tối và
(ii) bức xạ đèn UV được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng kết quả trong khảo sát ảnh hưởng của bức xạ đối với nồng độ HCHO
trên hệ liên tục không xúc tác, lưu lượng 0.4 L/ph.
Bảng 3.1. Bảng kết quả trong khảo sát ảnh hưởng của bức xạ đối với sự
chuyển hóa HCHO trên hệ liên tục không xúc tác, lưu lượng 0.4L/ph
Tối Đèn UV
Độ giảm nồng độ
HCHO
2% 3%
Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy ảnh hưởng của bức xạ đến nồng độ của
HCHO là rất thấp. Trong điều kiện tối, nồng độ HCHO cũng giảm đi một lượng nhỏ,
điều này có thể giải thích là do HCHO rất dễ bị oxy hóa thành HCOOH khi tiếp xúc
với không khí. Tuy nhiên lượng giảm do bị oxy hóa và do ảnh hưởng của bức xạ đều
rất thấp, do đó ta coi như đây là điểm 0 để tính hiệu suất của các hệ sau. Như vậy
trong những khảo sát tiếp theo trên hệ có xúc tác và bức xạ UV thì hiệu suất chuyển
hóa HCHO chính là do hoạt tính quang xúc tác.
3.1.2. Ảnh hưởng của khối lượng xúc tác
Thí nghiệm này nhằm đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác TiO2
đến khả năng chuyển hóa HCHO của hệ. Khối lượng chất xúc tác được tăng dần từ 2
đến 8 (khối lượng xúc tác không tăng cao hơn nữa do khó khăn về trở lực). Kết quả
được trình bày trong bảng 3.2

31
Bảng 3.2. Phần trăm chuyển hóa HCHO trên mô hình liên tục, lưu lượng khí
0.4 L/ph với các hàm lượng TiO2 khác nhau
Khối lượng
TiO2
Tối Đèn UV
2 10.4% 17.0%
4 12.3% 18.5%
6 13.1% 19.2%
8 13.7% 19.0%
Từ bảng 3.2 ta nhận thấy hiệu suất xử lý của hệ liên tục khá thấp, tại khối
lượng 2g, hiệu suất của hệ thống chỉ đạt 17%. Khi tăng dần khối lượng TiO2 thì hiệu
suất xử lý tăng lên cũng không đáng kể. Cụ thể, khi tăng khối lượng xúc tác lên 4g
thì hiệu suất xử lý của hệ cũng chỉ đạt 18.5%, tiếp tục tăng khối lượng xúc tác đến 6
g thì hiệu suất cũng không tăng đáng kể, đạt 19%. Như vậy, khối lượng xúc tác chưa
phải là nguyên nhân dẫn đến hiệu suất xử lý thấp của hệ liên tục.
Khảo sát cuối cùng trên hệ này là ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí lên khả
năng chuyển hóa của hệ.
3.1.3. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng khí
Trong phần khảo sát này, 3 mức lưu lượng khí được chọn để thay đổi là 0.1;
0.2 và 0.4 L/ph. Ứng với mỗi số lần giảm của lưu lượng, thời gian tiến hành một thí
nghiệm được tăng lên tương ứng để đảm bảo các kết quả được tương quan với nhau
một cách tốt nhất. Nồng độ HCHO đầu vào dao động trong khoảng 32.7 – 32.9
mg/m3
(được tính từ thực nghiệm). Bảng sau liệt kê các kết quả từ khảo sát ảnh
hưởng của lưu lượng dòng khí HCHO đến khả năng chuyển hóa của hệ liên tục với 2
g xúc tác TiO2-Merk.

32
Bảng 3.3. Phần trăm chuyển hóa HCHO trên mô hình liên tục tại các lưu
lượng khác nhau
Lưu lượng (L/ph) Hệ không đèn Đèn UV
0.1 5% 11%
0.2 7% 11%
0.4 8% 15%
Các kết quả ở bảng trên một lần nữa lại cho thấy rõ ràng hạn chế về hiệu suất
chuyển hóa của hệ liên tục không được cải thiện khi thay đổi lưu lượng dòng khí
(đồng nghĩa với việc giảm nồng độ và tăng thời gian lưu).
Dựa vào các khảo sát đã thực hiện ở trên ta thấy hệ liên tục với xúc tác cố định
có hiệu suất chuyển hóa HCHO không cao, nguyên nhân có thể là do thời gian dòng
khí tiếp xúc với hệ xúc tác chưa đủ để quá trình chuyển hóa HCHO diễn ra hoàn
toàn.
Ở phần tiếp theo chúng tôi tiến hành thiết kế và thực hiện các khảo sát trên hệ
gián đoạn. Trong hệ gián đoạn, hơi formaldehyde được đưa vào hệ thống xử lý và
được giữ cố định trong hệ, nồng độ HCHO được xác định sau mỗi giờ. Phần 3.2 sẽ
trình bày rõ hơn các kết quả khảo sát trên hệ này.
3.2. KHẢ NĂNG XỬ LÝ HCHO TRÊN HỆ GIÁN ĐOẠN
Phương pháp thực hiện hệ gián đoạn này tuy là phương pháp thụ động nhưng
có tính ổn định cao và có thời gian lưu của HCHO trên xúc tác cao hơn hệ liên tục.
Điều kiện để tiến hành đối với hệ gián đoạn này như sau:
- Hàm lượng HCHO đưa vào hệ gián đoạn:
- Khối lượng xúc tác: 2 - 4 g
- Loại xúc tác sử dụng: TiO2-Merk
Tương tự như hệ liên tục, trong hệ gián đoạn này các khảo sát hoạt tính của
xúc tác cũng lấy điểm 0 theo kết quả của hệ không xúc tác (i) khi không có sự hiện
diện của bức xạ (trong tối) và (ii) dưới sự hiện diện của bức xạ UV để đánh giá ảnh
hưởng riêng của bức xạ lên độ chuyển hóa HCHO. Các kết quả được trình bày như
trong bảng sau.

33
Kết quả trong khảo sát ảnh hưởng bức xạ đối với nồng độ HCHO trên hệ gián
đoạn không xúc tác.
Bảng 3.4. Kết quả trong khảo sát ảnh hưởng của bức xạ đèn đối với nồng độ
HCHO trên hệ gián đoạn không xúc tác
Tối Đèn UV
Độ giảm nồng độ
HCHO
1% 2%
Kết quả trong bảng 3.4 cho thấy thời gian chiếu bức xạ không ảnh hưởng đến
nồng độ HCHO, do đó coi đây như là điểm 0 để tính được hiệu suất của các hệ sau.
Và như vậy trong những khảo sát tiếp theo trên hệ có xúc tác và bức xạ UV, thì hiệu
suất chuyển hóa HCHO chính là do hoạt tính quang xúc tác của TiO2.
3.2.1. Khả năng xử lý HCHO của hệ gián đoạn khi có xúc tác TiO2
Để đánh giá khả năng chuyển hóa HCHO của hệ gián đoạn chúng tôi tiến
hành thí nghiệm với 6 khoảng giá trị nồng độ đầu vào khác nhau. Nồng độ HCHO
nằm trong khoảng 4.01 – 67.5 mg/m3
(nồng độ được tính từ thực nghiệm). Mỗi thí
nghiệm được tiến hành trong vòng 5 giờ, mỗi giờ tiến hành rút mẫu 1 lần, thời gian
mỗi lần rút mẫu là 15 phút (lưu lượng 0.3L/ph). Kết quả thí nghiệm được thể hiện
trong hình sau.
Hình 3.1. Đồ thị thể hiện khả năng chuyển hóa HCHO trong điều kiện có
xúc tác và bức xạ tại các nồng độ khác nhau

34
Từ đồ thị ta thấy trong điều kiện có xúc tác và chiếu bức xạ hiệu quả xử lý của
hệ gián đoạn khá cao, hiệu suất xử lý này giảm dần khi ta tăng nồng độ HCHO đầu
vào. Cụ thể đối với nồng độ 4.01 mg/m3
, sau 5h xử lý hiệu suất đạt đến 100%, khi
tăng dần nồng độ tới 67.5 mg/m3
thì hiệu suất giảm còn 84.7%.
Như vậy ta có thể thấy, hệ gián đoạn với thời gian lưu lớn, đủ để quá trình
chuyển hóa HCHO diễn ra tốt hơn. Tiếp theo, chúng tôi tiến hành khảo sát sâu hơn
về các ảnh hưởng của thông số điều kiện phản ứng đến khả năng xử lý HCHO.
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng chất xúc tác đến quá trình chuyển
hóa HCHO
Khảo sát này được thực hiện với 3 lượng TiO2 là 2 g, 4 g và 6 g, mỗi hàm
lượng tiến hành 2 thí nghiệm chiếu đèn và không chiếu đèn như phần 3.3.2 đã nêu,
các thí nghiệm được khảo sát tại cùng một khoảng nồng độ để đảm bảo tính tương
quan tốt nhất. Nồng độ HCHO đầu vào dao động trong khoảng 32.7 – 32.9 mg/m3
(nồng độ được tính từ thực nghiệm). Hiệu suất của mỗi thí nghiệm hoạt tính được
tính theo điểm 0 đã chọn ở trên. Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trong đồ thị sau.
Hình 3.2. Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến khả năng
chuyển hóa HCHO
Dựa vào đồ thị trên ta thấy, khi tiến hành xử lý cùng một giá trị nồng độ
HCHO với những hàm lượng TiO2 khác nhau thì hiệu suất xử lý tăng khi ta tăng
lượng TiO2 từ 2 g lên 4g, tuy nhiên khi tăng hàm lượng TiO2 lên 6 g thì lại không có
sự biến đổi đáng kể về hiệu suất chuyển hóa HCHO. Điều này chứng tỏ hiệu suất xử

35
lý chỉ phụ thuộc vào hàm lượng xúc tác ở một giá trị giới hạn nào đó, khi vượt qua
giới hạn này, các hạt xúc tác dư thừa sẽ làm cản trở quá trình tiếp nhận ánh sáng của
các hạt xúc tác khác, làm giảm hiệu quả xử lý của hệ thống.
Tiếp sau đây chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát cuối cùng trên hệ gián đoạn xác
định nồng độ theo thời gian. Đó là khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến quá
trình chuyển hóa HCHO.
3.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến quá trình chuyển hóa
HCHO
Tiến hành thí nghiệm thay đổi độ ẩm không khí bằng cách đặt một chén nước
nhỏ vào trong buồng xử lý. Ở cùng một khoảng nồng độ HCHO đầu vào ta khảo sát
sự thay đổi hiệu suất chuyển hóa khi bổ sung độ ẩm.
Thí nghiệm được thực hiện trong vòng 5 giờ, mỗi giờ tiến hành rút mẫu một
lần, thời gian một lần rút mẫu là 15 phút với lưu lượng 0.3 L/ph. Nồng độ HCHO đầu
vào dao động trong khoảng 33.2 – 33.5 mg/m3
. Kết quả thí nghiệm được thể hiện
trong hình dưới đây.
Hình 3.3. Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng chuyển hóa
HCHO
Giữa hai đường hiệu suất sự khác biệt như sau: với hệ phản ứng không cung
cấp thêm nước, hiệu suất chuyển hóa HCHO theo thời gian không khác biệt nhiều so
với hệ khi không thêm nước. Nồng độ HCHO giảm vẫn đạt giá trị rất cao do đó có
thể kết luận bước đầu rằng sự bổ sung hơi nước này là không cần thiết, với mô hình
cung cấp khí HCHO qua phương pháp sục đuổi khí từ dung dịch formaldehyde, thì

36
lượng hơi nước cuốn theo vào trong reactor đã đủ để cung cấp độ ẩm cho quá trình
phản ứng.
Kết quả các thí nghiệm cho thấy hệ gián đoạn có khả năng xử lý hơi
formaldehyde khá cao, hiệu suất cao nhất đạt 100% (tại khoảng nồng độ 4.01 – 4.03
mg/m3
, với thời gian xử lý 5h). Khi tăng dần nồng độ HCHO đầu vào thì hiệu suất xử
lý của hệ cũng giảm dần. Khảo sát về các yếu tố ảnh hưởng cho thấy, khi tăng hàm
lượng chất xúc tác thì hiệu suất chuyển hóa HCHO tăng, tuy nhiên chỉ tăng trong một
giới hạn nhất định, khi tiếp tục tăng lượng xúc tác lên 6 g thì hiệu suất chuyển hóa lại
có xu hướng giảm đi. Ảnh hưởng của độ ẩm cung cấp thêm là không đáng kể, vì độ
ẩm trong hệ thống đã đủ để cung cấp cho quá trình chuyển hóa HCHO.

Chương 4: Kết luận
37
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Qua đề tài, dựa trên những mô hình đã thiết lập với quy mô phòng thí nghiệm,
có thể rút ra những kết luận như sau:
* Đối với hệ liên tục xúc tác cố định: với nồng độ đầu vào từ 4.03 – 33.9
mg/m3
hiệu suất xử lý của hệ khá thấp, hiệu suất xử lý cao nhất của hệ cũng chỉ đạt
19%. Chúng tôi đã tiến hành thay đổi các điều kiện ảnh hưởng: tăng khối lượng xúc
tác, giảm nồng độ HCHO đầu vào, giảm lưu lượng của dòng khí nhưng hiệu suất của
hệ liên tục vẫn không được cải thiện. Điều này có thể giải thích là do thể tích reacter
nhỏ, thời gian lưu của dòng khí chưa đủ để quá trình chuyển hóa HCHO diễn ra tốt.
Đây cũng là hạn chế chính của hệ liên tục với xúc tác cố định.
* Đối với hệ gián đoạn: khả năng xử lý của hệ được khảo sát trong khoảng
nồng độ từ 4.01 – 67.5 mg/m3
, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến
hiệu suất của hệ thống. Kết quả các thí nghiệm cho thấy hệ gián đoạn có khả năng xử
lý hơi formaldehyde khá cao, hiệu suất cao nhất đạt 100% (tại khoảng nồng độ 4.01 –
4.03 mg/m3
, với thời gian xử lý 5h). Nồng độ formaldehyde sau khi qua hệ gián đoạn
đều thấp hơn 20 mg/m3
, đạt QCVN 20: 2009/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
về khí thải công nghiệp đối với một số chất hữu cơ).
4.2. Kiến nghị
- Khảo sát sự chuyển hóa của HCHO (dễ bay hơi) cần một hệ thống hoàn chỉnh
hơn, có thể loại bỏ càng nhiều ảnh hưởng do hấp phụ hoặc bay hơi càng tốt. Một hệ
thống bằng kính và kín sẽ hạn chế được điều này.
- Đối với hệ liên tục cần có một hệ thống có khả năng hồi lưu sản phẩm nhằm
tăng thời gian lưu đủ để quá trình chuyển hóa HCHO xảy ra một cách hoàn toàn.
- Khảo sát sự chuyển hóa của HCHO cần có thêm một hệ thống hoặc phương
pháp kiểm soát nồng độ đầu vào và nhiệt độ trong reacter để các kết quả được chính
xác hơn.
- Cần chú ý đến sự hòa trộn của HCHO với không khí trong reactor để sự tiếp
xúc giữa HCHO với xúc tác được hoàn toàn, hoặc thiết kế mô hình sao cho sự tiếp xúc
này được tốt nhất (dạng màng…).

Chương 4: Kết luận
38
- Cần phát triển thêm các nghiên cứu điều chế các loại vật liệu xúc tác quang có
độ hấp thụ ánh sáng mặt trời tự nhiên cao để khả năng ứng dụng cao hơn.
- Ngoài ra, khả năng xử lý của hệ thống quang xúc tác còn chịu ảnh hưởng của
nhiều yếu tố khác như : nhiệt độ, nồng độ oxy, yếu tố bề mặt, cường độ bức xạ… Tuy
nhiên do giới hạn của đề tài chúng tôi chỉ tiến hành khảo sát một vài yếu tố là: hàm
lượng xúc tác, độ ẩm, vận tốc dòng khí. Do đó để có thể áp dụng mô hình này ra thực
tế cần nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa mô hình cũng như xem xét đầy đủ các yếu tố
ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình xử lý.

Tài liệu tham khảo
39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A.TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
[1] PHAN VŨ AN (2008). Khóa luận Nghiên cứu xử lý nước nhiễm phenol bằng
màng mỏng TiO2, ĐH Bách khoa Tp HCM.
[2] HUỲNH CHÍ CƯỜNG 2009. Hợp chất TiO2 và ứng dụng, Nhà xuất bản giáo
dục.
[3] NGUYỄN THỊ HIỀN (2011). Khóa luận Nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu
trúc và tính chất TiO2 kích thước nano mét được biến tính bằng lưu huỳnh.
Trường ĐHKHTN Hà Nội.
[4] TRỊNH THỊ THANH - TRẦN YÊM - ĐỒNG KIM LOAN (2004). Giáo trình
Công nghệ Môi trường. NXB ĐH Quốc gia Hà Nội.
[5] HOÀNG NHÂM (2005). Hóa học vô cơ, Tập 3. Nhà xuất bản giáo dục.
[6] HOÀNG THANH THÚY (2011). Nghiên cứu biến tính TiO2 nano bằng Cr(III)
làm chất xúc tác quang hóa trong vùng ánh sáng trông thấy. Trường ĐH Khoa
học Tự Nhiên Hà Nội.
B. TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG ANH
[7] U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (2010). Formaldehyde:
health effects, potential cancer.
[8] JACK G. CALVERT (1981). Formaldehyde and other aldehydes. National
Academy Press, 6.
[9] COMMUNITY-COST CONCERTATION COMMITTEE (1990). Indoor Air
Pollution by Formaldehyde in European Countries. COST Project 61 3, 2.
[10] W. J. THOMAS J. M. THOMAS (1997). Principles and practice of
Heterogeneous catalysis. Federal Republic of Germany.
[11] TOMOKO SAKAMI KAZUFUMI TAKAYANAGI, MANABU SHIRAISHI
AND & YOKOYAMA, HISASHI (1999). Acute toxicity of formaldehyde to
the pearl oyster pinctada fucata martensii Elsevier Science, 1.
[12] CHIEU-CHEN CHANG AND SHIN-SHOU CHOU PAI-WEN WU (2002).
Determination of Formaldehyde in Cosmetics by HPLC Method and

Tài liệu tham khảo
40
Acetylacetone Method. Journal of Food and Drug Analysis, Vol. 11, No. 1,
2003, 8-15.
[13] C.S. PARMELE, W.L. OICONNELL, AND H.S. BASDEKIS (1989). Vapor-
Phase Adsorption Cuts Pollution, Recovers Solvents. Chemical Engineering.
[14] DEPARTMENT OF HEALTH AND AGEING NICNAS PRIORITY (2006).
Formaldehyde. Existing Chemical Assessment Report, No. 28.
[15] R.L. ORGANIC CHEMICAL MANUFACTURING STANDIFER (1987).
Adsorption, Condenstation, and Absorption Devices, Report 3, Gas
Absorption. U. S. Environmental Protection Agency. Research Triangle Park,
N.C. Publication No. EPA-45013-80-027., 5.
[16] SIBEL MENTESE TUNGA SALTHAMMER, AND RAINER MARUTZKY
(2008). Formaldehyde in the Indoor Environment. Chem. Rev. 2010, 110,
2536–2572.
[17] YANG BAI XIAOJIANG TANG , ANH DUONG , MARTYN T. SMITH ,
LAIYU LI , LUOPING ZHANG (2009). Formaldehyde in China: Production,
consumption, exposure levels, and health effects. Environment International.
[18] SHIYING ZHANGA YANG YOUA, LONG WANB, DIFA XUA (2011).
Preparation of continuous TiO2 fibers by sol–gel method and its photocatalytic
degradation on formaldehyde. Applied Surface Science.

Đề tài: Khả năng xử lý hơi HCHO bằng hệ xúc tác quang hóa TiO2

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (6)

Similar to Đề tài: Khả năng xử lý hơi HCHO bằng hệ xúc tác quang hóa TiO2

Similar to Đề tài: Khả năng xử lý hơi HCHO bằng hệ xúc tác quang hóa TiO2 (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đề tài: Khả năng xử lý hơi HCHO bằng hệ xúc tác quang hóa TiO2