KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018 2019 P a g e 32 | 82 NGHIÊN CỨU XỬ LÍ ION KIM LOẠI NẶNG Cu2+, Ni2+ VÀ Pb2+ TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG THU HỒI ION Cu2+ TRONG NƯỚC THẢI PHÒNG[.]
KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 NGHIÊN CỨU XỬ LÍ ION KIM LOẠI NẶNG Cu2+, Ni2+ VÀ Pb2+ TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG THU HỒI ION Cu2+ TRONG NƯỚC THẢI PHỊNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC VÀ TINH CHẾ CuSO4 LÀM HÓA CHẤT Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Thị Thi Hạ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thủy Tiên Lớp: CQ.58.KTMT Lê Thị Lan Trinh Lớp: CQ.58.KTMT Nguyễn Thị Nguyên Lớp: CQ.58.KTMT Huỳnh Thạnh Khoa Lớp: CQ.58.KTMT Tóm tắt: Hiện Việt Nam, việc xử lí nước thải chứa ion kim loại nặng từ nhà máy chưa quan tâm mức Nồng độ nước thải chứa ion kim loại nặng Cu2+, Ni2+ Pb2+… nhà máy thải môi trường nước vượt mức cho phép Đề tài phân tích tình hình thực trạng nguyên nhân gây ô nhiễm nước thải khu cơng nghiệp gần thành phố Hồ Chí Minh phương pháp xử lý ion kim loại nặng Ứng dụng phương pháp kết tủa để thu hồi Cu2+ nước thải phịng thí nghiệm Đại học GTVT Phân hiệu TP HCM tinh chế lại CuSO4 làm hóa chất sử dụng, tránh thải ngồi mơi trường Từ khóa: Phương pháp xử lí ion Cu2+, xử lí ion kim loại nặng, tinh chế CuSO4 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện Việt Nam, việc xử lí nước thải chứa ion kim loại nặng từ nhà máy chưa quan tâm mức Hầu hết nhà máy chưa có hệ thống xử lí hay hệ thống cịn q sơ sài Vì vậy, nồng độ nước thải chứa ion kim loại nặng nhà máy thải môi trường hệ thống sông hồ vượt mức cho phép Theo số liệu khảo sát sơ nhận thấy nghiên cứu xử lí ion kim loại nặng chủ yếu vật liệu hấp phụ rẻ tiền, có nguồn gốc tự nhiên ứng dụng xử lý môi trường Trong phạm vi đề tài này, chúng tơi phân tích tình hình thực trạng nguyên nhân gây ô nhiễm nước thải khu cơng nghiệp gần thành phố Hồ Chí Minh phương pháp xử lí ion kim loại nặng Cu2+, Ni2+ Pb2+ Ứng dụng phương pháp kết tủa để thu hồi Cu2+ nước thải phịng thí nghiệm tinh chế lại CuSO4 làm hóa chất sử dụng, tránh thải ngồi mơi trường CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Tình hình thực trạng nước thải chứa ion kim loại nặng khu công nghiệp gần thành phố Hồ Chí Minh Đối với khu vực phía Nam, nồng độ kim loại nặng độc hại nước ô nhiễm kênh rạch vượt giá trị cho phép so với nước sông rạch khơng nhiễm tăng từ 16 đến 700 lần Ví dụ nước kênh rạch Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Cầu Bơng, so với giá trị tiêu chuẩn có hàm lượng Cd gấp 16 lần, Cr gấp 60 lần, Zn gấp 90 lần, Pb gấp 700 lần Hàm lượng P a g e 32 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 kim loại nặng trầm tích kênh Nhiêu Lộc địa điểm cầu Ông Tá: Pb (7460 ppm), Cu (1090 ppm), Zn (2200 ppm)… Tại huyện Tân Trạch, Long An, hàm lượng Cd nước từ 2-8 mg/l, gấp 40-60 lần TCCP; Pb từ 0,7-2,7 mg/l, gấp 7-27 lần TCCP; huyện Tân Trụ, hàm lượng kim loại nặng nước mức gây độc vật nuôi 2.2 Phương pháp xử lý ion kim loại nặng cơng nghiệp 2.2.1 Phương pháp kết tủa hóa học Phương pháp dựa phản ứng hóa học chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, độ pH thích hợp tạo thành hợp chất kết tủa tách khỏi nước thải phương pháp lắng Phương trình tạo kết tủa: Mn+ + Am- = MmAn ↓ 2.2.2 Phương pháp trao đổi ion Dựa nguyên tắc phương pháp trao đổi ion dùng ion nhựa hữu tổng hợp, chất cao phân tử có gốc hydrocacbon nhóm chức trao đổi ion Quá trình trao đổi ion tiến hành cột Cation Anion Các vật liệu nhựa thay mà khơng làm thay đổi tính chất vật lý chất dung dịch khơng làm biến hịa tan Các ion dương hay âm cố định gốc đẩy ion dấu có dung dịch thay đổi số lượng tải tồn có chất lỏng trước trao đổi 2.2.3 Phương pháp điện hóa Dựa sở q trình oxy hóa khử để tách kim loại điện cực nhúng nước thải chứa kim loại nặng cho dòng điện chiều chạy qua Ứng dụng chênh lệch điện hai điện cực kéo dài vào bình điện phân để tạo điện trường định hướng, ion chuyển động điện trường Các cation chuyển dịch catốt, anion anốt Khi điện áp đủ lớn, phản ứng xảy mặt phân cách chất dung dịch điện cực: + Ở anốt : Chất khử nhường electron : A- → A + e+ Ở catốt : Chất oxi hóa nhận electron: C+ + e- → C 2.2.4 Phương pháp hấp phụ Cơ chế trình hấp phụ hấp phụ thường diễn kiểu hấp phụ hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học: + Hấp phụ vật lý: Là tương tác yếu thuận nghịch nhờ lực hút tĩnh điện ion kim loại tâm hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Các mối liên kết yếu thuận lợi cho trình nhả hấp phụ thu hồi kim loại quý + Hấp phụ hóa học: Là q trình xảy phản ứng tạo liên kết hóa học ion kim loại nặng nhóm chức tâm hấp phụ, thường ion kim loại nặng phản ứng tạo phức nhóm chức chất hấp phụ Mối liên kết thường bền khó bị phá vỡ 2.2.5 Phương pháp sinh học P a g e 33 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 Phương pháp sinh học phương pháp sử dụng vi sinh vật đặc trưng xuất môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng có khả tích lũy kim loại nặng thể Các vi sinh vật thường sử dụng tảo, nấm, vi khuẩn Ngoài cịn có số lồi thực vật sống mơi trường nhiễm kim loại nặng có khả hấp thụ tách kim loại nặng độc hại như: Cỏ Vertiver, cải xoong, dương xỉ, thơm ổi Thực vật có nhiều phản ứng khác có mặt ion kim loại môi trường 2.3 Thực nghiệm kết tủa ion Cu2+ chứa chất thải phịng thí nghiệm tinh chế CuSO4 2.3.1 Hóa chất Hóa chất sử dụng: NaOH độ tinh khiết (>96,0%), Ethanol 96%, nước cất lần, giấy pH, dung dịch axit H2SO4 2.3.2 Thí nghiệm kết tủa ion Cu2+ chứa chất thải phịng thí nghiệm Hình Quy trình điều chế Cu(OH)2 theo phương pháp đồng nhỏ giọt 2.3.4 Tinh chế CuSO4 Cân lượng Cu(OH)2 để xác định khối lượng Nghiền mịn Cu(OH)2 cối sứ cho mịn, sau cho dung dịch H2SO4 vào tiến hành trộn học để hòa tan hết lượng kết tủa Hỗn hợp dung dịch sau phản ứng tiến hành già hóa qua, sau đem ly tâm, lọc lấy CuSO4, sấy khô tinh thể CuSO4 Cu(OH)2+ H2SO4 → CuSO4 + 2H2O P a g e 34 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 (a) (b) Hình a) Dung dịch tiến hành già hóa qua đêm; b) Nghiền mịn Cu(OH)2 cối sứ Hình a) Cho dung dịch H2SO4 để hòa tan hết lượng kết tủa Cu(OH)2 ; b) Dung dịch CuSO4 sau tinh chế KẾT LUẬN Nghiên cứu xử lí ion kim loại nặng Cu2+, Ni2+ Pb2+ nước thải công nghiệp Ứng dụng thu hồi ion Cu2+ nước thải phịng thí nghiệm hóa học tinh chế CuSO4 làm hóa chất thu kết sau: Bảng tổng kết phương pháp xử lí ion kim loai nặng Cu2+, Ni2+, Pb2+ nước thải công nghiệp P a g e 35 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 Quy trình thực nghiệm thu hồi Cu2+ phương pháp kết tủa hóa học tinh chế CuSO4 làm hóa chất sử dụng cho phịng thí nghiệm hóa học Đại học GTVT Phân hiệu TP HCM tránh thải ngồi mơi trường Tài liệu tham khảo [1] Trần Văn Đức, Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+ Zn2+ nước vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu, luận văn thạc sĩ khoa học, giáo dục đào tạo đại học Đà Nẵng [2] PGS.TS Bùi Cách Tuyến, Xây dựng Kế hoạch xử lý triệt để sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đến năm 2020, Tạp chí Mơi trường, số 9/2012 [3] Lê Hồng Việt, Phương pháp kết tủa, Trung tâm kĩ thuật môi trường lượng [4] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình xử lý nước thải, Nhà xuất KHKT, 2002 [5] PGS TS Đào Quang Liêm, Hóa học đại cương, NXB GTVT, 2008 [6] Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp phân tích Vật lý Hóa lý, NXBKHTN, 2001 [7] xulymoitruong.com, Công ty môi trường Ngọc Lân, Xử lý nước thải làng nghề P a g e 36 | 82 ... CuSO4 sau tinh chế KẾT LUẬN Nghiên cứu xử lí ion kim loại nặng Cu2+, Ni2+ Pb2+ nước thải công nghiệp Ứng dụng thu hồi ion Cu2+ nước thải phịng thí nghiệm hóa học tinh chế CuSO4 làm hóa chất thu. .. pháp xử lí ion kim loai nặng Cu2+, Ni2+, Pb2+ nước thải công nghiệp P a g e 35 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 Quy trình thực nghiệm thu hồi Cu2+ phương pháp kết tủa hóa. .. vật có nhiều phản ứng khác có mặt ion kim loại môi trường 2.3 Thực nghiệm kết tủa ion Cu2+ chứa chất thải phịng thí nghiệm tinh chế CuSO4 2.3.1 Hóa chất Hóa chất sử dụng: NaOH độ tinh khiết (>96,0%),