Hcmute nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung bằng trấu để xử lý arsen trong nước ngầm, ứng dụng trong xử lý nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU HOẠT HÓA ĐẤT SÉT NUNG BẰNG TRẤU ĐỂ XỬ LÝ ARSEN TRONG NƯỚC NGẦM, ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC S K C 0 9 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 11/2012 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung MỤC LỤC BẢNG Bảng 2.1 Các thiết bị sử dụng 10 Bảng 2.2 Các tỷ lệ trộn trấu đất sét 12 Bảng 2.3 Ký hiệu mẫu Ceramic sau nung 12 Bảng 2.4 Hiệu khử kim loại 2+ cột lọc cát .17 Bảng 2.5 Hiệu khử kim loại 2+ cột lọc ceramic .21 Bảng 2.6 Hiệu suất xử lý Arsen lọc cát Ceramic 24 Bảng 2.7 So sánh hiệu suất xử lý kim loại 2+ ceramic lọc cát 25 SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn nồng độ sắt đầu cột lọc cát 14 Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn khả xử lý Arsen cột lọc cát 17 Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn khả xử lý sắt cột lọc ceramic 19 Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn khả xử lý cột lọc ceramic 20 Hình 2.5 a,b So sánh hiệu khử sắt ceramic cột lọc cát 23 Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn Arsen đầu cột lọc ceramic cột lọc cát 24 Hình 2.7 Đồ thị so sánh hiệu xử lý kim loại 2+ cột lọc ceramic cột lọc cát 25 Hình 2.8 Đồ thị so sánh hiệu xử lý kim loại 2+ cột lọc ceramic cột lọc cát 26 Hình 2.9 Đồ thị so sánh hiệu xử lý kim loại 2+ cột lọc ceramic cột lọc cát 26 SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung MỤC LỤC MỞ ĐẦU .4 CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 NGUYÊN LIỆU ĐỂ SỬ DỤNG LÀM VẬT LIỆU CERAMIC 2.1.2 Đất sét 2.1.2 Vỏ trấu .5 2.2 ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU CERAMIC 2.2.1 Dụng cụ, thiết bị 2.2.2 Điều chế vật liệu 10 2.3 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CERAMIC 14 2.3.1 Hiệu xử lý cột lọc cát 14 2.3.2 Hiệu hấp phụ vật liệu Ceramic 18 2.3.3 So sánh hiệu xử lý Ceramic với lọc cát 22 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .28 3.1 KẾT LUẬN 28 3.2 KIẾN NGHỊ 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH 29 SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Vấn đề nước vấn đề cộm giới, đặc biệt Việt Nam Việc sử dụng nước vấn đề cấp thiết quan trọng đời sống hàng ngày người Thực tế chứng minh, nhiều người có thói quen uống nước lã, hay mua nước uống sở không hợp vệ sinh dẫn đến nhiều trường hợp tiêu chảy, bệnh liên quan đến đường ruột đáng tiếc Do tác động biến đổi khí hậu toàn cầu, nguồn nước mặt nước ngầm ngày trở nên khan Ở vùng đồng bằng, nguồn nước mặt bị ô nhiễm rác thải vứt bừa bãi dọc theo sông, chất thải chưa qua xử lý, sản xuất nông nghiệp, khu công nghiệp, làng nghề, đồng thời việc nước biển dâng cao gây tượng nhiễm mặn nhiễm phèn hầu hết sông Đồng sông Cửu Long Nước ngầm thường chứa nhiều sắt (Fe2+), có mùi khơng thuận lợi cho việc sử dụng, số nơi bị nhiễm thạch tín (As) địi hỏi phải xử lý Ở tỉnh miền núi phía Bắc Tây Nguyên, địa hình cao, người dân lại phụ thuộc vào nguồn nước từ sông suối, ao hồ nên vào mùa khơ thường thiếu nước dùng Thói quen sử dụng nước sông, suối, ao hồ chưa thể xoá bỏ sinh hoạt người dân vùng nơng thơn miền núi Việc nghiên cứu, tìm kiếm vật liệu lọc nước có nguồn gốc từ thiên nhiên, áp dụng hộ gia đình hệ thống xử lý nước cấp lớn giải pháp hiệu để giải vấn đề ô nhiễm nguồn nước Đứng trước thực trạng thực đề tài: “Nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung trấu để xử lý Asen nước ngầm, ứng dụng xứ lý nước” với mong muốn nghiên cứu, tìm kiếm loại vật liệu lọc từ loại phụ phẩm nông nghiệp sản phẩm thiên nhiên vỏ trấu đất sét, từ áp dụng vào thực tiễn SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung 1.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu vật liệu lọc ceramic đất nung trấu Nghiên cứu mơ hình thí nghiệm xử lý nước công nghệ lọc áp lực vật liệu Ceramic với tiêu pH, Fe2+, Fe3+, As (V), Cu, Pb, Zn, Cd So sánh hiệu cột lọc áp lực vật liệu bột đá cột lọc áp lực vật liệu ceramic 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Mơ hình xử lý nước uống quy mơ phịng thí nghiệm: - Cột lọc áp lực vật liệu lọc bột đá hiệu xử lý - Vật liệu lọc ceramic hiệu xử lý 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung trấu Đánh giá khả hấp thụ Asen đất sét hoạt hoá, ion Fe2+ ion khác có nước ngầm 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp khảo cứu tài liệu: Trên sở nguồn tài liệu: sách, nghiên cứu khoa học, tạp chí, báo khoa học ngồi nước, tiến hành chọn lọc, tổng hợp tài liệu kim loại nặng, vật liệu ceramic tình hình nghiên cứu nội dung liên quan đến xử lý kim loại nặng phương pháp hấp phụ để có hướng nghiên cứu phù hợp Phương pháp thực nghiệm: Được tiến hành qua thí nghiệm khảo sát theo trình tự logic, đảm bảo đủ thời gian thực kết phải mang tính đại diện, khách quan giảm thiểu sai số Quá trình thực nghiệm sử dụng hai kỹ thuật hấp phụ: gián đoạn theo mẻ qua cột vật liệu cố định để có nhìn tổng quan khả ứng dụng thực tế Phương pháp toán học: Xử lý số liệu thực nghiệm, tính tốn thơng số cho q trình hấp phụ SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung Phương pháp đồ thị: Từ số liệu toán học, liệu thực nghiệm, phương pháp đồ thị đem lại nhìn trực quan, tồn diện, dễ dàng phân tích nhận định kết đạt được, xác định hướng nghiên cứu hợp lý 1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Vỏ trấu đất sét vật liệu rẻ tiền gần gũi với người nông dân Việt Nam Việc nghiên cứu, điều chế vật liệu hấp thụ từ vỏ trấu đất sét dễ áp dụng vào thực tiễn Góp phần giảm tính trạng khan nước khu vực nông thôn, đồng thời tăng thêm giá trị kinh tế cho người nông dân SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học CHƯƠNG GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG LÀM VẬT LIỆU CERAMIC 2.1.1 Đất sét Đất sét hay sét thuật ngữ dùng để miêu tả nhóm khống vật phyllosilicat nhơm ngậm nước thơng thường có đường kính hạt nhỏ 2μm (micromét) Đất sét bao gồm loại khống chất phyllosilicat giàu ơxít hiđrơxít silic nhơm bao gồm lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc thay đổi theo loại đất sét Đất sét nói chung tạo phong hóa hóa học loại đá chứa silicat tác động axít cacbonic số loại đất sét lại hình thành hoạt động thủy nhiệt Đất sét phân biệt với loại hạt đất đá nhỏ khác có đất, chẳng hạn bùn nhờ kích thước nhỏ chúng, hình dạng tạo bơng hay tạo lớp, khả hút nước số độ dẻo cao Đất sét chia thành nhóm sau: kaolinit, montmorillonit - smectit, illit chlorit (nhóm cuối khơng phải lúc coi phần đất sét phân loại nhóm riêng) Trong nhóm có khoảng 30 loại đất sét “nguyên chất” khác nhau, phần lớn đất sét “tự nhiên” hỗn hợp loại khác với khống chất phong hóa khác Đất sét chất mềm dẻo ẩm, điều có nghĩa dễ tạo hình dạng cho tay Khi khơ trở nên rắn bị “nung” hay làm cứng nhiệt độ cao, đất sét trở thành rắn vĩnh cửu Thuộc tính làm cho đất sét trở thành chất lý tưởng để làm đồ gốm sứ có độ bền cao, sử dụng mục đích thực tế dùng để làm đồ trang trí Với dạng đất sét khác điều kiện nung khác nhau, người ta thu đất nung, gốm sứ Loài người phát thuộc tính hữu ích đất sét từ thời tiền sử đồ tạo tác sớm mà người ta biết đến bình đựng nước làm từ đất sét làm khô ánh nắng mặt trời Phụ thuộc vào hợp chất có đất, đất sét có nhiều màu khác nhau, từ màu trắng, xám xịt tới màu đỏ da cam SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung Đất sét nung kết lửa tạo loại đồ gốm sứ vật liệu rẻ tiền để sản xuất sử dụng rộng rãi Gạch, ngói, xoong nồi từ đất, đồ tạo tác nghệ thuật từ đất, bát đĩa chí nhạc cụ đàn ocarina làm từ đất sét Đất sét sử dụng nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn sản xuất giấy, xi măng, gốm sứ lọc hóa học Nguồn đất sét sử dụng đề tài lấy từ lò gạch khu phố Tân Hịa, phường Đơng Hịa, thị xã Dĩ An, Bình Dương loại đất sét tự nhiên, màu đỏ da cam 2.1.2 Vỏ trấu Việt nam nước có văn minh lúa nước lâu đời, từ lâu lúa gắn liền với đời sống nhân dân, hạt lúa sử dụng làm thực phẩm chính, mà phần cịn lại sau thu hoạch lúa người dân tận dụng trở thành vật liệu có ích đời sống hàng ngày Ví dụ rơm sử dụng để lợp nhà, làm thức ăn cho gia súc, làm chất đốt, ủ làm phân; trấu sử dụng làm chất đốt hay trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng, vật liệu lọc nước; trấu sử dụng làm chất đốt sinh hoạt hàng ngày mà sử dụng nguồn nguyên liệu thay cung cấp nhiệt sản xuất với giá rẽ… Trấu lớp vỏ hạt lúa tách trình xay xát Vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu dễ bay cháy q trình đốt khoảng 25% cịn lại chuyển thành tro Các chất hữu có vỏ trấu chủ yếu cellulose, lignin Hemi - cellulose (90%), ngồi có thêm thành phần khác hợp chất nitơ vơ cơ, lignin chiếm khoảng 2530% cellulose chiếm khoảng 35-40% Trấu nguồn nguyên liệu dồi lại rẻ tiền: sản lượng lúa năm 2007 nước đạt 37 triệu tấn, đó, lúa đơng xn 17,7 triệu tấn, lúa hè thu 10,6 triệu tấn, lúa mùa 8,7 triệu Lượng vỏ trấu thu sau xay xát tương đương 7,4 triệu tấn, riêng sản lượng trấu thu gom khu vực đồng sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu (2006) SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung Các chất hữu trấu mạch polycarbohydrat dài nên hầu hết lồi sinh vật khơng thể sử dụng trực tiếp được, thành phần lại dễ cháy nên dùng làm chất đốt Sau đốt, tro trấu có chứa 80% silic oxít, thành phần sử dụng nhiều lĩnh vực Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp chăn nuôi, trấu đưọc sử dụng thường xuyên Thông thường trấu chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn nuôi cá lợn, nấu rượu lượng lớn trấu dùng nung gạch nghề sản xuất gạch khu vực đồng sông Cửu Long Trấu ứng dụng đa dạng đời sống người Việt Nam Trấu có ưu lớn nguồn nguyên liệu giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng trấu vào sản xuất mang lại hiệu kinh tế cao tiết kiệm chi phí Thực tế số tỉnh, đồng sông Cửu Long, lượng trấu dồi nên cần lưu ý tăng cường việc nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu nhằm mở rộng khả sử dụng trấu vừa tiết kiệm chi phí sản xuất, vừa có lợi cho môi trường Trấu sử dụng đề tài lấy Xã Thạnh Phú, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai, có hàm lượng chất rắn bay 85%, có khối lượng riêng 370kg/m3 (phân tích PTN mơi trường, trường ĐH SPKT TPHCM) 2.2 ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU CERAMIC 2.2.1 Dụng cụ, thiết bị a Dụng cụ Cốc thủy tinh loại: 100ml, 250ml, 500ml ( Đức) Bình định mức 50ml ( Đức) Ống đong 10ml, 50ml hãng Schott (Đức) Pipet ml, ml, ml, 10 ml hãng Schott (Đức) Erlen 100 ml hãng schott (Đức) Giấy lọc Qualitative No103, hiệu UNI – Sci Bình tia, đũa thủy tinh, bóp cao su SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung Asen tốt lượng sắt III khơng bền dễ dàng bị bong tróc tác dụng ngoại lực c Hiệu xử lý kim loại 2+ khác Bảng 2.5 Hiệu khử kim loại 2+ cột lọc ceramic Cu Pb Zn Cd Đầu vào (mg/l) Đầu (mg/l) Hiệu suất (%) 2,25 ± 0,25 0,475 ± 0,105 79,99 ± 5,21 4,25 ± 0,25 1,1 ± 0,1 73,37 ± 3,37 6,15 ± 0,15 2,15 ± 0,15 64,79 ± 1,88 0,051 ± 0,001 0,01 ± 0,001 81,29 ± 0,91 0,25 ± 0,01 0,037 ± 0,004 85,11 ± 2,2 0,41 ± 0,01 0,045 ± 0,003 89,02 ± 0,48 5,25 ± 0,25 0,55 ± 0,08 89,1 ± 1,5 6,2 ± 0,2 0,97 ± 0,01 84,34 ± 0,34 8,1 ± 0,1 0,99 ± 0,01 87,74 ± 0,27 0,051 ± 0,001 0,01 ± 0,001 80,42 ± 1,58 0,25 ± 0,01 0,055 ± 0,005 78,04 ± 1,12 0,515 ± 0,015 0,23 ± 0,03 55,47 ± 4,53 Bảng 2.5 cho thấy: Ceramic có khả xử lý tốt kim loại Đồng, chì, cadimi nồng độ thấp (Đồng ≤ mg/l, chì ≤ 0,05 mg/l, cadimi ≤ 0,05 mg/l), nồng độ đầu đạt tiêu chuẩn nước ăn uống (Đồng: 1mg/l, chì: 0,01 mg/l, cadimi: 0,003 mg/l), nồng độ cao ngưỡng này, hiệu suất xử lý ceramic giảm xử lý không đạt tiêu chuẩn nước ăn uống Đối với kẽm, ceramic xử lý tốt kẽm nồng độ cao với nồng độ kẽm đầu ≤ mg/l (đạt tiêu chuẩn nước ăn uống: 3mg/l) SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 21 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung => Khác với cột lọc cát, bề mặt ceramic có nhiều lỗ rỗng xốp hơn, Đồng thời kết hợp với lớp màng sắt có khả hấp thu tốt kim loại 2+ nên cột lọc ceramic có khả xử lý hầu hết kim loại + nồng độ thấp, tăng nồng độ lên cao khả xử lý ceramic giảm, lớp màng sắt hình thành q trình xử lý nước ngầm khơng ổn định dễ bị rửa trơi q trình lọc d Kết luận Giống cột lọc cát, ceramic xử lý tốt sắt II sắt tổng nồng độ ≤ 0,8 mg/l ≤ mg/l; nồng độ đầu ≤ 0,3 mg/l đạt tiêu chuẩn nước ăn uống (0,3 mg/l), vượt qua ngưỡng nồng độ cần thay đổi phương pháp làm thống để oxy hóa hết sắt II Đối với Asen: - Khi có lớp sắt III hình thành bề mặt, ceramic xử lý tốt Asen (ở nồng độ cao: 0,5 mg/l), điều thể rõ rửa ngược hiệu suất xử lý giảm nhiều so với chưa rửa - Khi khơng có lớp sắt III, thân ceramic xử lý Asen nồng độ thấp nhờ vào lỗ rỗng xốp Khi tăng nồng độ lên (> 0,1 mg/l), ceramic xử lý Asen không đạt tiêu chuẩn nước ăn uống (< 0,01 mg/l) Đối với kim loại hai cộng: Ceramic xử lý tương đối tốt, lớp sắt III kết hợp với lỗ rỗng xốp bề mặt tạo điều kiện thuận lợi để hấp thu ion kim loại Riêng với cadimi, ceramic xử lý nồng độ thấp (0,05 mg/l), nồng độ cao hơn, ceramic xử lý không đạt 2.3.3 So sánh hiệu xử lý Ceramic với lọc cát chậm a So sánh hiệu xử lý sắt Cả ceramic cột lọc cát xử lý tốt sắt hiệu suất xử lý ceramic cao hơn, thể hình sau: SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 22 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung a) b) Hình 2.5 a,b So sánh hiệu khử sắt ceramic cột lọc cát Hình 2.5 a,b cho thấy, nồng độ đầu vào, cột lọc ceramic xử lý sắt tốt cột lọc cát, diện tích bề mặt ceramic lớn bột đá SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 23 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung bề mặt ceramic có nhiều lỗ rỗng xốp giúp hấp thu sắt nhanh hơn, bột đá giữ sắt bề mặt tính chất loại vật liệu khơng có lỗ rỗng xốp bề mặt b So sánh hiệu xử lý Asen Khi so sánh hiệu xử lý Asen cột lọc ceramic cột lọc cát nồng độ 0,1 mg/l; 0,3 mg/l; 0,5 mg/l, kết cho nồng độ Asen đầu tương đương nhau, cụ thể hình sau: Bảng 2.6 Hiệu suất xử lý Asen lọc cát Ceramic Lọc cát Ceramic Lọc cát Ceramic Lọc cát Đầu vào 0,1 mg/l 0,3 mg/l 0,5 mg/l Hiệu suất % 95,80 96,25 97,57 97,78 98,00 Ceramic 98,38 Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn Asen đầu cột lọc ceramic cột lọc cát Trong thời gian khảo sát, nhờ có màng sắt hiệu suất xử lý cột ceramic cột lọc cát gần (0 ÷ 0,01 mg/l), tiến hành rửa ngược, kết cho thấy cột lọc ceramic xử lý Asen tốt cột lọc cát, khơng có ảnh hưởng sắt khả xử lý Asen ceramic giảm mạnh thân ceramic với nhiều lỗ rỗng xốp bề mặt loại phần Asen khỏi nước (hiệu suất đầu cao so với bột đá), SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 24 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hồng Thị Tuyết Nhung bột đá có độ khít chặt với nhồi vào cột lọc khơng có lỗ rỗng xốp nên khả xử lý Asen bị hạn chế c So sánh hiệu xử lý kim loại 2+ khác Bảng 2.7 So sánh hiệu suất xử lý kim loại 2+ ceramic lọc cát Cu Lọc cát Đầu vào Pb Ceramic 2,25 mg/l Lọc cát Zn Ceramic Lọc cát Cd Ceramic Lọc cát Ceramic 0,051 mg/l 5,25 mg/l 0,025 mg/l Hiệu suất 75,76 79,99 71,95 71,78 50,59 Đầu vào 0,25 mg/l 6,2 mg/l Hiệu suất 50,52 73,37 73,42 82,6 Đầu vào 0,41 mg/l 8,1 mg/l 82,25 87,23 4,25 mg/l 6,15 mg/l Hiệu suất 64,79 64,79 81,29 85,11 89,02 89,1 80,42 0,250 mg/l 84,34 26,44 78,04 0,515 mg/l 87,74 26,93 55,47 Hình 2.7 Đồ thị so sánh hiệu xử lý kim loại 2+ cột lọc ceramic cột lọc cát (nồng độ: Cu2+= 2mg/l, Pb 2+= 0,05 mg/l, Zn 2+= 5mg/l, Cd 2+= 0,05mg/l) SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 25 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hồng Thị Tuyết Nhung Hình 2.8 Đồ thị so sánh hiệu xử lý kim loại 2+ cột lọc ceramic cột lọc cát (nồng độ: Cu2+= 4mg/l, Pb 2+= 0,25 mg/l, Zn 2+= 6mg/l, Cd 2+= 0,25mg/l) Hình 2.9 Đồ thị so sánh hiệu xử lý kim loại 2+ cột lọc ceramic cột lọc cát (nồng độ: Cu2+= mg/l, Pb 2+= 0, mg/l, Zn = mg/l, Cd 2+= 0, mg/l) SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 26 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung Qua hình ta thấy, cột ceramic xử lý kim loại 2+ tốt cột lọc cát, khoảng nồng độ thấp, ceramic xử lý hầu hết kim loại khảo sát, cột lọc cát xử lý Đồng, chì, kẽm, khơng xử lý cadimi; tăng nồng độ lên cột lọc cát xử lý khơng đạt, cịn ceramic cịn xử lý Đồng, chì kẽm Đó ưu điểm ceramic có nhiều lỗ rỗng xốp kết hợp với màng sắt tạo điều kiện vừa hấp thu giữ lại kim loại bên nó; cịn cột lọc cát ngược lại, nên ta cần lưu ý lựa chọn vật liệu lọc phù hợp để xử lý kim loại tồn nguồn nước đầu vào d Kết luận Khả xử lý ceramic linh hoạt cột lọc cát (có thể xử lý hầu hết kim loại: sắt, Asen, Đồng, chì, kẽm, cadimi) Hiệu suất xử lý hai loại vật liệu tương đương nồng độ thấp, tăng nồng độ lên ceramic xử lý hiệu cột lọc cát Việc điều chế ceramic cần nhiều thời gian chi phí so với bột đá, đó, nước khơng bị nhiễm kim loại q nhiều, đặc biệt cadimi sử dụng bột đá làm vật liệu lọc có ưu điểm chi phí rẻ sẵn có Đối với sắt Asen sử dụng bột đá ceramic để làm vật liệu lọc, hiệu xử lý cột ceramic tốt ổn định so với cột lọc cát SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 27 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học CHƯƠNG GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 KẾT LUẬN Với kết đạt nghiên cứu vật liệu Ceramic vật liệu có khả hấp phụ tốt Vật liệu lọc thay cho loại vật liệu thường sử dụng cát, bột đá…và khả thi cho việc triển khai ứng dụng vào q trình xử lý nước ngồi thực tế nhờ ưu điểm sau: - Vật liệu có khả loại bỏ triệt để ion kim loại thường tồn nước ngầm asen, đồng, chì, kẽm…và sắt Ceramic dạng vật liệu lọc thô, thân có độ rỗng xốp cao, tiết diện bề mặt lớn Do đó, q trình xử lý nước hình thành lớp ion Fe3+ bám vào hạt vật liệu giúp có khả loại bỏ 75 ÷ 80 % sắt có trog nước (nồng độ đầu vào 0,7 ÷ mg/l); 97% asen (0,1 ÷ 0,5 mg/l); 80% đồng (≤ mg/l); 80% chì (≤ 0,05 mg/l); 80% cadimi (≤ 0,05 mg/l); 90% kẽm (5 mg/l) - Do tính chất thân vật liệu đất sét nung lên thành dạng gốm nên vật liệu có độ bền học tương đối cao so với loại vật liệu lọc khác - Sản xuất dễ dàng sử dụng nguồn ngun liệu sẵn có tự nhiên vỏ trấu đất sét, vật liệu lọc giải vấn đề giá thành cao loại vật liệu lọc nước Điều cho thấy tính khả thi mặt kinh tế ứng dụng vật liệu thực tiễn dễ dàng tiếp cận phù hợp với mức sống người dân vùng nơng thơn nói chung khu vực đồng sông Cửu Long nói riêng 3.2 KIẾN NGHỊ Bằng kết đạt nghiên cứu mở hội cho việc phát triển loại vật liệu xử lý nước uống có tiềm khả thi Tuy nhiên, q trình nghiên cứu có vấn đề tồn đọng cần khắc phục, bổ sung thêm: - Vật liệu ceramic chưa phải dạng vật liệu hoàn thiện tối ưu cho xử lý nước uống tỷ lệ trấu đất sét nung lựa chọn phương pháp cảm quan SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 28 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung - Sự ảnh hưởng ion kim loại khác hệ dung dịch chưa khảo sát ảnh hưởng tạp chất hữu vơ có nước ngầm xử lý với ion kim loại trình hấp phụ cột - Mơ hình nghiên cứu hấp phụ tự thiết kế chưa thực tốt để đảm bảo thực thí nghiệm đạt độ xác cao Vì vậy, việc tiếp tục nghiên cứu tìm hiểu vật liệu cần quan tâm phát triển sau: - Việc lựa chọn tỷ lệ trấu tối ưu phương pháp chụp diện tích bề mặt - Khảo sát khả hấp phụ vật liệu ion kim loại nặng khác thủy ngân, niken, crom, … - Nghiên cứu bước ứng dụng vào xử lý nguồn nước không dành cho ăn uống, sinh hoạt mà lĩnh vực khác chế biến thực phẩm, sản xuất thuốc tây…hay rộng xử lý nước thải chứa kim loại nặng ngành xi mạ, khí, thuộc da… - Nghiên cứu dạng vật liệu lọc dạng gốm (Ceramic) khác mà khắc phục nhược điểm hồn thiện vật liệu để thức cơng nhận đưa vào sử dụng - Bổ sung chất vào vật liệu ceramic để đạt hiệu xử lý nước tốt SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 29 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hoàng Thị Tuyết Nhung TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phổ biến kiến thức, Sở Khoa học công nghệ Vũng Tàu, số 82/2006 [2] Kumar M, Arsenic removal for ceramic water filters, Journal of Humanitarian Engineerin - 2012 [3] A.E Pagana, S.D Sklari, E.S Kikkinides, V.T Zaspalis, Microporous ceramic membrane technology for the removal of arsenic and chromium ions from contaminated water, 2008 [4] Nadim R Khandaker, Patrick V Brady, James L Krumhans, Arsenic removal from drinking water: a handbook for communities, 2009 [5] Household Water Treatment Options in Developing Countries: Ceramic Filtration, 2008 SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 30 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hồng Thị Tuyết Nhung PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH Các hình ảnh thí nghiệm Đất sét ướt Vỏ trấu Bột đất sét sau nghiền nhỏ Đất sét sau sấy khơ kích thước trấu - 0,15 mm SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng kích thước trấu 0,45 mm SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng Kích thước Ceramic 0,2 ÷ 0,45 mm 33 Luan van Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: Th.S Hồng Thị Tuyết Nhung Các hình ảnh mơ hình thí nghiệm Cột lọc bột đá Cột lọc Ceramic Dàn làm thoáng Dàn cột lọc SVTH: Phạm Phi Phụng Lê Anh Trọng 34 Luan van S K L 0 Luan van ... giải vấn đề ô nhiễm nguồn nước ? ?ứng trước thực trạng thực đề tài: ? ?Nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung trấu để xử lý Asen nước ngầm, ứng dụng xứ lý nước? ?? với mong muốn nghiên cứu, tìm kiếm loại vật... Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung trấu Đánh giá khả hấp thụ Asen đất sét hoạt hoá, ion Fe2+ ion khác có nước ngầm 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp khảo cứu tài liệu: Trên... NGHIÊN CỨU 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Mơ hình xử lý nước uống quy mơ phịng thí nghiệm: - Cột lọc áp lực vật liệu lọc bột đá hiệu xử lý - Vật liệu lọc ceramic hiệu xử lý 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu