Bản chất việc l m nớc v vắt nớc vữa bùn Nớc đục l hệ dị pha gồm t−íng kh«ng ho tan nhau, mét t−íng l liên tục tớng l gián đoạn tồn dới dạng hạt lơ lửng, Các hạt n y mang ®iƯn tÝch cïng dÊu, chóng ®Èy theo lùc Culông, ví dụ nh sữa tơi, mủ cao su, nớc vo gạo, nớc sông v.v Các hạt lơ lửng n y d−íi t¸c dơng cđa lùc träng tr−êng sÏ bị lắng Tốc độ lắng chúng phụ thuộc v o kích thớc hạt Kết cuối trình lắng l tạo lớp bùn dới v nớc Bùn chất l hệ dị pha Sự khác bùn v nớc đục chỗ h m lợng chất lơ lửng bïn rÊt cao ( 50O70%) Cã thÓ l m nớc v tạo bùn từ nớc đục cách nhân tạo nhằm rút ngẵn thời gian tách lớp chẳng hạn nh: Hạt tích điện dơng Bán kính hạt(mm) 10,0 1,0 0,1 0,01 0,001 0,0001 0,00001 Hạt tích điện âm Loại hạt lơ lửng Sỏi Cát thô Cát mịn Phï sa Vi khuÈn Bïn sÐt H¹t keo Thêi gian lắng đợc 30 cm 0,3 giây giây 38 giây 33 phút 35 230 ng y 63 năm Nén ép Nớc Bùn Vải Tách lắng Tách Tách ly tâm Tách lọc vải Băng Tách nén ép Các hạt lơ lửng mang điện tồn hệ nớc đục v bùn lỏng nêu đợc gọi l hạt huyền phù keo bền (Stable collodial suspension particle) HƯ keo hun phï lo¹i n y l hƯ ỉn định Trạng thái ổn định hệ đa v o hệ lợng nhỏ ( 1O 10ppm ) muối kim loại đa hoá trị thuỷ phân đợc nh: Al (SO ) , FeCl , CuSO bazơ yếu đa điện tích nh: Ca(OH) polyamin v.v Khi hạt keo tập hợp th nh chùm xung quanh ion kim loại điện tích đa hoá trị Hệ keo huyền phù trở nên ổn định Khi lợng Cation đa điện tích có mặt nhỏ chùm hạt hình th nh có khả lắng nhanh hơn, nhng kích thớc hạt nhỏ nên tốc độ lắng tăng cha lớn Hiện tợng n y đợc gọi l keo tụ (Coagulation)O h¹t keo tơ tËp l¹i th nh chïm h¹t quanh ion đa điện tích, (destabilissed) Khi liều lợng Cation đa hoá trị tăng lên đủ lớn ( 50O100ppm, cao hơn) chùm hạt tiếp tục kết tụ 3 (agglomeration) tíi møc h×nh th nh bùn, nớc đục trở nên Cation kim loại đa hoá trị nằm phần: nớc v bùn Hiện tợng n y đợc gọi l s k t tỏch ( Flocculation) Hệ dị pha đợc phân chia th nh th nh phần: phần đồng pha nớc v phần dị pha bùn vữa Theo kiểu tạo bùn vữa cách khác: nồng độ Cation đa hoá trị nhỏ đủ để tạo chùm hạt ta thêm v o chất đa điện ly ( Polyelectrolite) tợng kết tách xảy nhng theo kiểu bắc cầu qua phân tử polime 22 Nớc Bùn Ưu việt kết tách qua polime bắc cầu l liều lợng sử dụng đủ nhỏ ®Ĩ l m n−íc, l m kh« bïn v polime theo bùn bi không nằm lại phần nớc nên chất lợng nớc th nh phẩm cao Cation Chùm hạt Chất đa điện có tác dụng nh đợc gọi l chất kết tách ( flocculant)O Kết hạt lơ lửng v tách chúng th nh vữa bùn Để hiểu sâu chế kết tách dùng polime bắc cầu cần mô tả tơng tác hạt keo lơ lửng v polime đa điện ly Ta biểu thị hạt chùm hạt lơ lửng không tan hình: v biểu thị phân tử polime đa điện ly bằng: Phân tử polime đa điện ly Sự tơng tác chúng xảy theo c¸c kiĨu c¸ch sau: Tương tác 1: Khi liỊu lợng polime l tối u hấp thụ sơ Hạt ổn định cấp xảy Tng tỏc 2A: Kết hạt ổn định hút bám Tng tỏc 2B: Hấp thụ nội hạt kết không xảy ra, hạt tái ổn định Tng tỏc 3: Khi liều lợng polime d kết không xảy ra, hạt tái bền: liều lợng polime sử dụng tơng thích + có tợng kết Tng tỏc 4: Xé lực học: hình th nh bị xé vụn O Vấn đề rút l bắt đầu hình th nh nên ngừng khuấy thu đợc lớn Nh khác với chất có chất phèn (FeCl , PAC, Al (SO ) ) trình l m nớc x¶y chØ sư dơng liều lợng polime tối u, d hạt keo lơ lửng lại tái bền, nớc đục Vữa bùn bị nớc th nh thể khô, chất keo Chất keo tụ v chất đa điện ly lơ lửng trở th nh tớng liên tục v nớc lại thể khô trở th nh tớng gián đoạn Lợng nớc lại thể khô l nhỏ l h m Nớc đục Nớc ẩm, độ ẩm ( khoảng 5O10% nớc) Hiện tợng tách nớc l m khô bùn gọi l Kh i hay V t v a bùn ( Dehydrating, K t Bùn vữa Chất đa điện ly dewatering sludge) Kết khối vắt nớc vữa bùn Nớc Khối khô Hoá häc øng dơng cđa chÊt kÕt t¸ch ChÊt kÕt t¸ch đa điện ly thờng l hợp chất cao phân tư cã tù nhiªn nh−: tinh bét, tinh bét biến tính, polysacarit, alginat nhng mang lại hiệu cao cho trình l m nớc v l m khô bùn l poliacrylamit v copolime cña nã Monome acrylamit CH =CH O CONH nCH = CHO CONH đợc trùng hợp xúc tác tạo poliacrylamit: n đợc gọi l độ trùng hợp 2 23 CH – CH CONH n Polime lo¹i n y ho tan nớc không mang điện bị phân cực lỡng ®iƯn Ng−êi ta gäi lo¹i n y l polime N ( nonionic) Khi acrylamit đợc đồng trùng hợp với acrylat metylacrylat tạo copolime A (anionic) V ®ång trïng hỵp acrylamit víi acryloyl oxyetyl NOtriankyl clorua sÏ t¹o polime C (cationic): CH CH CH CH CONH x CH CH CH(CH) CH(CH ) COONa CONH y COO (CH ) N(CH ) +ClO 2 3 x y ð c trưng c a polime ð trùng h p n hay phõn t l ng M Độ trùng hợp n phân tử polime c ng lớn liều lợng sử dụng c ng nhỏ, hiệu kết tách c ng cao Đồ thị bên cho thấy: để nớc th nh phẩm có độ trong, liều lợng tiêu tốn l khác phụ thuộc v o độ trùng hợp phân tử polime Với liều lợng sử dụng nh nhau, độ nớc th nh phẩm khác nhau, chí độ trùng hợp đạt dới 10 , polime không đảm đơng chức l m m trở th nh chất l m đục nớcchất phân tán chất không tan n−íc LÜnh vùc sư dơng cđa poliacrylamit theo phân tử lợng nh sau: Phân tử lợng poliacrylamit LÜnh vùc øng dông 5.000O5.10 5.10 O25.10 25.10 O2.10 5.10 O 7.10 10 O 2.10 4 4 6 7 500O5.000 Chất ngừa Chất phân tán Chất keo tụ Chất cô đặc Chất trợ lọc cáu cỈn ( Dispersant) (Coagulant) (Thickener) (Filter Aid) (Antiscalant) ðương lư n ion( Ionic Equivalent): l ChÊt kÕt t¸ch (Flocculant) số điện tích có đơn vị khối lợng ( gam) polime Giá trị n y đợc xác định tỷ lệ monome phân tử copolime y x Trong x l số lợng monome acrylamit đại phân tử copolime y l số lợng monome acrylat đại phân tử copolime loại A l số lợng monome amoni ankyl clorua bậc đại phân tử copolime loại C Dựa v o số đơng lợng ion ngời ta phân chia polime C v A th nh hạng điện tính: - Hạng cao hay mạnh ( high, strong) - Hạng trung bình ( medium) - Hạng thấp hay yếu( low, weak) Độ nhớt dung dịch polime: Đối với copolime độ nhớt dung dịch không phụ thuộc v o phân tử lợng M (hay độ trùng hợp n) m phụ thuộc v o trình tự luân phiên monome phân tử copolime (monomer sequence) cấu dạng phân tử copolime (configuration of molecule) dung dịch khác trình tự luân phiên monome kh«ng gièng y VÝ dơ víi tû lƯ monome đại phân tử copolime anionic = x Ký hiÖu monome acrylat l A Ký hiÖu monome acrylamit l B Có thể có nhiều cách xắp xếp luân phiên đồng trùng hợp theo trình tự rÊt kh¸c nhau: ABABABAB AABBAABB 24 AAABBBAAABBB AABABBAAB v v Các đại phân tử copolime n y có phân tử lợng nh nhau, tỷ lệ monome đại phân tử nh nhng độ nhớt dung dịch nớc chúng không nh v tính chất kết tách chúng khác Bản chất nhóm monome: Có loại monome, loại monome có nhóm O Acrylamit: R1 = H ta cã acrylamit 2C= C CONH R = CH ta cã metyl acrylamit R cã thÓ l (CH ) SO Na R 1 H C= C COOONa R = H ta cã natri acrylat R = CH ta cã metyl natri acrylat R cã thĨ l c¸c nhãm chøc kh¸c + n O Acrylat: R 2 O Acryloyl oxyetyl triankyl amoniclorua: CH = CH R R3 CO OCH CH N R ClO R , R , R cã thÓ l metyl, etyl, benzyl v.v Bản chất hoá học nhóm R , R , R , R , R cã ¶nh h−ëng đến hoạt lực hút bám hạt + 5 keo lơ lửng v hấp phụ chất tan nớc v ảnh hởng đến không tính chất kết tách chọn lọc chúng m ảnh hởng số COD, BOD m u sắc v mùi vị nớc th nh phẩm Các yếu tố ảnh hởng đến khả l m nớc Nồng độ ho tan sử dụng : Để có liều lợng sử dụng nhỏ(1O5ppm), copolime thờng đợc trùng hợp đạt đến khối lợng phân tử 10 O 10 Do độ nhớt dung dịch polime cao Hoạt lực kết tách phân tử polime l cao đại phân tử dung dịch trạng thái lợng nhỏ Điều đạt đợc sau dung dịch vợt qua đợc trình trơng, thể chỗ độ nhớt dung dịch đồng v ổn định Ví dụ copolime có phân tử lợng 10 phải ho tan nồng độ nhỏ (0,05O0,2% đối víi polime nonionic v anionic, 0,1O 0,3% ®èi víi cationic cách khuấy nhiệt độ thờng tối thiểu 1O2 dung dịch có độ nhớt đồng ®Ịu v ỉn ®Þnh) ë nång ®é loing n y, phân huỷ polime xảy nhanh ( phân huỷ sinh học, phản ứng thuỷ phân, giáng mạch) thêi gian sư dơng cã hiƯu qu¶ cao nhÊt chØ l 24 giê sau ho tan ë nång ®é đặc ( 8O10%) phân huỷ xảy chậm, thực tế l không đáng kể Trạng thái ban đầu Bét Cỡ hạt:1O0,1mm Quá trình tan Phân tán ChØ ph©n t¸n , ch−a tan Sau 10 ~ o ~o ~ o~ o~o Hạt nhỏ tan, hạt lớn trơng 25 Sau 30 Sau 60 ~~o~ ~ ~o ~ o ~~~~~ ~~~~ ~~ ~~ Hạt lớn bắt đầu tan Tan ho n to n 2 ¶nh h−ëng cđa pH: pH có ảnh hởng lớn v khác đến tốc độ lắng tách Các polime N trơ với thay đổi pH, đặc biệt l polime N có nhóm sunphô monome Các polime A có lực kết tách pH c ng cao độ anionic c ng lớn v ngợc lại polime C Mỗi polime có giá trị pH kết tách tối u riêng v thờng đợc xác định thực nghiệm Khi pH không tối u, liều lợng kết tách lớn gấp nhiều lần Hiệu cộng tách (Synergistic effect): Cộng tách l tợng l m tăng hiệu kết tách phối hợp đồng thời nhiều polime với Hiệu cộng tách cao thờng xảy l m đối tợng nớc có hạt lơ lửng đa dạng chất hoá häc Cã thĨ phèi hỵp pha polime A v N, polime C v N cïng mét dung dÞch Muèn phối hợp polime A v C ngời ta pha riêng rẽ dung dịch nạp v o nớc nguyên liệu Khi phối hợp có kết polime A với C C với A, chất lợng n−íc th nh phÈm cao h¬n nhiỊu so víi viƯc sử dụng dung dịch polime riêng lẻ Cách ho trén dung dÞch polime v o n−íc: Dung dÞch polime nạp v o nớc cần phải đợc ho trộn máy khuấy tốc độ không cao để tránh tợng xé học Khi xuất nên dừng khuấy để kết không bị vụn Khi nạp dung dịch polime v o dòng chảy kênh dẫn v ống dẫn, điểm nạp nên đặt nơi có građiêng tốc độ cao, đảm bảo thời gian ho trộn l nhỏ Kiểu nạp dung dịch polime v o Kênh dẫn Hiệu l m ống dẫn Dung dịch polime Dung dịch polime Thấp Dòng chảy Dòng chảy Dòng chảy Dung dịch polime Dung dich polime Dòng chảy Trung bình Dung dịch polime Dòng chảy Cao T i liệu đợc biên soạn tập hợp từ nhiều nguồn khác tác giả nớc ngo i v d nh cho khách h ng có trình độ văn hoá phổ thông, đại học Nếu sơ xuất xin có thông cảm Còn có nhiều th«ng tin t i liƯu vỊ c«ng nghƯ sư dơng poliacrylamit Nếu quý khách có nhu cầu xin liên hệ qua Email: Vietnamchemtech@gmail.com, fax: 04.36646625 ĐT:0913208796 Ngời biên soạn: Cử nhân hoá học Ngô Xuân Trờng 26 27 ... pH kết tách tối u riêng v thờng đợc xác định thực nghiệm Khi pH không tối u, liều lợng kết tách lớn gấp nhiều lần Hiệu cộng tách (Synergistic effect): Cộng tách l tợng l m tăng hiệu kết tách phối... tợng tách nớc l m kh« bïn gäi l Kh i hay V t v a bùn ( Dehydrating, K t Bïn v÷a ChÊt đa điện ly dewatering sludge) Kết khối vắt nớc vữa bùn Nớc Khối khô Hoá học ứng dụng chất kết tách Chất kết tách. .. Chùm hạt Chất đa điện có tác dụng nh đợc gọi l chất kết tách ( flocculant)O Kết hạt lơ lửng v tách chúng th nh vữa bùn Để hiểu sâu chế kết tách dùng polime bắc cầu cần mô tả tơng tác hạt keo