Nghiên cứu hiệu quả xử lý vi nhựa trong hệ thống cấp nước đô thị thành phố thủ dầu một phần 2 luận văn thạc sĩ

25 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1 Vâṭ liêụ nghiên cứu 2 1 1 Mẫu nước và vị trí lấy mẫu Mẫu được thu thập từ nhà máy A và nhà máy B trong khoảng thời gian từ ngày 28112021 đến ngày 19122021 vì thời gian này ít có sự xuất hiện của thực vật phù du có thể cản trở việc phân tích Sơ đồ các vị trí lấy mẫu nước được mô tả ở Hình 2 1 Hình 2 1 Sơ đồ lấy mẫu nước cấp Tiến hành lấy 4 mẫu nước tại nhà máy A và 4 mẫu nước tại nhà máy B vào ngày thứ 6 hàng tuần và liên tục trong 4 tuần l.

CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vâ ̣t liêụ nghiên cứu 2.1.1 Mẫu nước vị trí lấy mẫu Mẫu thu thập từ nhà máy A nhà máy B khoảng thời gian từ ngày 28/11/2021 đến ngày 19/12/2021 thời gian có xuất thực vật phù du cản trở việc phân tích Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước mơ tả Hình 2.1 Nước thô Sau trộn + phản ứng Sau lắng Sau lọc Vị trí lấy mẫu Hình 2.1 Sơ đồ lấy mẫu nước cấp Tiến hành lấy mẫu nước nhà máy A mẫu nước nhà máy B vào ngày thứ hàng tuần liên tục tuần liên tiếp bậc xử lý khác (nước thô, sau trộn phản ứng, sau lắng, sau bể lọc) đánh số hiệu khác Thời gian lấy mẫu lúc 17 hàng ngày 2.1.2 Các vật liệu, hóa chất thiết bị Các loại polyme sử dụng: polyvinyl chloride (PVC), poly cacbonate (PC), acrylonitrin butadien styren (ABS), high density polyethylene (HDPE), polyethylen terephthalate (PET), polystyrene (PS), polypropylene (PP) Công ty TNHH Hua Rui Việt Nam Giấy lọc Whatman Cellulose Nitrate, đường kính 47 mm, kích thước lỗ lọc 0,45 µm Hóa chất Nile Red hãng Sigma (Đức) Dung môi Acetone (Công ty TNHH Thương Mại Dịch Vụ Hóa Chất Gia Bảo, Việt Nam dạng lỏng) 25 Dung dịch NaOH, HCl (dung dịch điều chỉnh pH Công ty Đông Á Phú Thọ, Việt Nam dạng lỏng) Al2(SO4)3 (chất keo tụ Cơng ty TNHH An Bình Dương, Việt Nam dạng rắn) Dung dịch H2O2 để oxy hóa chất hữu có mẫu nước PAM (chất trợ lắng Cơng ty cổ phẩn xuất nhập Hóa chất Thiết bị VietChem, Việt Nam, dạng rắn) Kính hiển vi huỳnh quang Olympus BX 53 (hãng Olympus, Nhật) Kính hiển vi FTIR Thermo, Nicolet iS50, ATR, Mỹ 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp nhộm Nile Red để xác định vi nhựa 250 ml dung dịch mẫu Dung dịch Nile Red Lắc ly tâm 10p Dung dịch ổn định 10p Lọc chân không Mẫu giấy lọc có vi nhựa Soi kính hiển vi huỳnh quang Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp nhm quỳnh quang Nile Red Chuẩn bị dung dịch Nile Red: dung dịch Nile Red dự trữ có nồng độ 01 mg/ml cách cân xác mg bột Nile Red có màu đỏ tía sẫm từ hãng Sigma (Đức) vào 26 ống thuỷ tinh chứa ml dung dịch acetone tiến hành lắc ly tâm với tốc độ 100 vòng/phút 30 phút Tuy nhiên dung dịch Nile Red làm việc phịng thí nghiệm có nồng độ µg/ml, tiếp tục thực rút 0,025 ml (25µl) micro pipette (rửa đầu kim nước cất nhiều lần) cho vào ống nghiệm 50 ml (có nắp) có chứa ml dung dịch acetone Lắc ly tâm với tốc độ 100 vòng/phút thời gian 10 phút Phương pháp nhuộm Nile red (Hình 2.2): chuẩn bị erlen chứa 250 ml mẫu, sau hút ml dung dịch Nile Red nồng độ µg/ml (đã chuẩn bị) cho vào erlen chứa 250 ml dung dịch mẫu lắc ly tâm tốc độ 100 vịng/phút 30 phút Sau để dung dịch ổn định 10 phút Tiến hành lọc chân khơng giấy lọc Whatman Cellulose Nitrate, đường kính 47 mm, kích thước lỗ lọc 0,45 µm soi kính hiển vi quỳnh quang Olympus BX 53 (hãng Olympus, Nhật) [21] Để thuận tiện cho phân tích tiếp theo, ba lọc ánh sáng thường sử dụng kính hiển vi huỳnh quang để xác định vi sinh vật nhuộm màu kiểm tra Mỗi polyme tổng hợp nhuộm màu Nile Red thử nghiệm với ba bước sóng kích thích phát xạ: DAPI xanh lục (430 - 470 nm), FITC xanh (515 - 560 nm), SPO đỏ cam (650 - 670 nm) kính hiển vi huỳnh quang Olympus BX 53 (hãng Olympus, Nhật) Sau đó, mẫu chụp ảnh lại để thực đếm (hạt vi nhựa/lít) xác định số lượng loại vi nhựa phát sáng giấy lọc Tính số lượng vi nhựa mẫu giấy lọc theo cơng thức (1) : 𝑁𝑚𝑝 = ∑51 𝑁𝑛 ×𝑆𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 5×𝑆1 Trong đó: Nmp: Tổng số vi nhựa giấy lọc Nn: Tổng số vi nhựa đếm ô quan sát (từ đến 5) S1: Diện tích quan sát (mm2) Sfilter: Diện tích giấy lọc (mm2) 27 2.2.2 Phương pháp nhuộm Nile Red mẫu nhựa chuẩn để so sánh đối chiếu Bảy loại polyme tổng hợp sử dụng bao gồm polyvinyl chloride (PVC) màu xám, poly cacbonate (PC) màu suốt, acrylonitrin butadien styren (ABS) màu đen, high-density polyethylene (HDPE) màu trắng, polyethylen terephthalate (PET) màu suốt, polystyrene (PS) màu đen, polypropylene (PP) màu suốt mua từ Công ty TNHH Hua Rui Việt Nam Các polyme nghiền nhỏ sàn qua rây (đường kính lỗ rây 0,45 mm) Cân xác gam cho vào erlen chứa 250 ml nước cất, lắc Thực bước nhuộm Nile Red quy trình nêu phần 2.2.1 (Hình 2.2) 2.2.3 Định danh vi nhựa phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) Các mẫu giấy lọc có chứa mẫu nhựa đối chiếu mẫu giấy lọc mẫu nước thô mẫu nước sau lọc nhà máy A vị trí theo Hình 2.1 tiền xử lý 15 ml dung dịch H2O2 30% 24 để loại bỏ chất hữu khỏi mẫu bề mặt Các mẫu sau tiền xử lý gửi đến Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh để phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) máy Thermo, Nicolet iS50, ATR, Mỹ Mỗi loại polyme khác xác định với thông số biến đổi hồng ngoại FTIR khác thông qua bước sóng đặc trưng (Song cơng sự., 2014) 2.2.4 Loại bỏ vi nhựa nước sử dụng Al2(SO4)3 làm chất keo tụ Dựa mơ hình Jartest có sẵn phịng thí nghiệm X9.15 Viện Khoa học Cơng nghệ Quản lý Môi Trường – Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Thiết bị gồm cánh khuấy quay tốc độ Nhờ hộp số tốc độ quay điều chỉnh khoảng cách 10 - 200 vòng/phút Cánh khuấy dạng turbine gồm nằm mặt phẳng đứng Cách khuấy đặt beaker với thể tích 500 ml 2.2.4.1 Xác định lượng pH tối ưu Lấy 500 mẫu nước thô nhà máy A cho vào beaker 500 ml, điều chỉnh pH thay đổi từ 6, 7, 8, (theo Quy chuẩn QCVN 01-1:2008/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc 28 gia chất lượng nước sử dụng cho mục đích sinh hoạt) dung dịch NaOH 0,1N thêm beaker khối lượng Al2(SO4)3 0,25 g Khuấy nhanh phút với tốc độ 150 vòng/phút khuấy chậm vòng phút với tốc độ 90 vịng/phút Sau để lắng tĩnh 30 phút, quan sát ghi nhận khả lắng cặn beaker Cuối lấy mẫu nước đem lọc chân không tiến hành soi kính hiển vi huỳnh quang để so sánh Lặp lại thí nghiệm lần để đối chứng kết 2.2.4.2 Xác định liều lượng phèn nhôm Al2(SO4)3 tối ưu Lấy 500 mẫu nước thô nhà máy A cho vào beaker 500 ml, điều chỉnh pH tối ưu xác định dung dịch NaOH 0,1N thêm beaker lượng Al2(SO4)3 0,25 g Khuấy nhanh phút với tốc độ 150 vòng/phút khuấy chậm vòng phút với tốc độ 90 vịng/phút Sau để lắng tĩnh 30 phút, quan sát ghi nhận khả lắng cặn beaker Cuối lấy mẫu nước đem lọc chân khơng tiến hành soi kính hiển vi huỳnh quang để so sánh Lặp lại thí nghiệm lần để đối chứng kết Vẽ đồ thị tương quan hàm lượng chất keo tụ sử dụng số lượng vi nhựa đếm Xác định lượng chất keo tụ tối ưu thí nghiệm Sau thí nghiệm, mẫu nước lọc nhuộm Nile Red theo (Hình 2.2) phần 2.2.1 để xác định lượng vi nhựa lại Hiệu suất loại bỏ vi nhựa xác định theo công thức sau: H (%) = ([MP (ban đầu) – MP (sau)]/MPban đầu) x 100% Trong đó: H (%): Hiệu suất loại bỏ vi nhựa MP (ban đầu): số hạt MP có mẫu theo thí nghiệm MP (sau): số hạt MP có mẫu sau xử lý keo tụ 29 (2) 500 ml mẫu nước thô đầu vào beacher Beacher Beacher Beacher Beacher Điều chỉnh pH tối ưu xác định Thêm chất keo tụ Khuấy trộn Lọc mẫu soi kính hiển vi Lắng Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát hiệu loại bỏ vi nhựa keo tụ phèn nhôm 2.2.5 Hỗ trợ keo tụ chất trợ lắng PAM (polyacrylamide) Lấy 500 mẫu nước thô nhà máy A chứa vào beaker 500 ml, điều chỉnh pH liều lượng phèn nhơm tối ưu xác định sau thêm vào 20 mg PAM Khuấy nhanh phút với tốc độ 200 vòng/phút khuấy chậm vòng 10 phút với tốc độ 30 vịng/phút Sau để lắng tĩnh phút, quan sát ghi nhận khả lắng cặn beaker Cuối lấy mẫu nước đem lọc chân không tiến hành soi kính hiển vi huỳnh quang để so sánh Lặp lại thí nghiệm lần để đối chứng kết [22] 30 ... 5×