Nghiên cứu khả năng ứng dụng của chất keo tụ trp ai để loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước

Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích yêu cầu nghiên cứu 1.2.1 Mục đích nghiên cứu .3 1.2.2 Yêu cầu nghiên cứu PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Các hạt vật chất lơ lửng nước 2.2 Cơ chế trình keo tụ 11 2.2.1 Động lực học trình keo tụ 11 2.2.2 Các vật liệu keo tụ .16 2.2.3 Một số nghiên cứu ứng dụng chất keo tụ có nguồn gốc tự nhiên .19 PHẦN III: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 21 3.3.1 Đối tượng nghiên cứu 21 3.3.2 Phạm vi nghiên cứu .21 3.2 Nội dung nghiên cứu 22 3.3 Vật liệu phương pháp nghiên cứu .22 3.3.1 Chuẩn bị vật liệu thí nghiệm: 22 3.3.2 Tiến hành thí nghiệm Jartest với công thức chất keo tụ TRP-Ai 22 3.3.3 Phương pháp đo đạc phân tích 23 3.3.4 Phương pháp xử lí số liệu 24 PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25 4.1 Cơ chế trình keo tụ chất TRP-Ai 25 4.1.1 Diễn biến thay đổi kích thước hạt lơ lửng thí nghiệm jartest 25 4.1.2 Diễn biến vận tốc sa lắng hạt thí nghiệm jartest 32 i Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C 4.2 Nồng độ tối ưu chất keo tụ TRP – Ai 34 4.3 Hiệu xử lí độ đục nước chất keo tụ TRP – Ai polyme alumminium chloride 41 PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 5.1 Kết Luận 43 5.2 Kiến Nghị .44 PHẦN VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 ii Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C DANH MỤC HÌNH Hình Hình ảnh qua kính hiển vi cấp hạt nước thủy sản Hình Mơ tả cấu trúc hạt keo Hình Cơ chế trình keo tụ .13 Hình Diễn biến kích thươc hạt lơ lửng nồng độ thí nghiệm 26 Hình Diễn biến kích thước hạt mẫu nghiên cứu theo nồng độ 28 Hình Kích thước hạt keo q trình đông tụ tạo keo tụ mẫu với nồng độ TRP-Ai 1.3% 32 Hình Kích thước hạt keo q trình đơng tụ q trình tạo bơng keo tụ mẫu với nồng độ TRP – Ai 1,9 32 Hình 8: Kích thước bơng keo sau q trình tạo keo tụ, TRP – Ai 0,5% 1,7% với mẫu 34 Hình 9: Sự thay đổi khối lượng chất rắn sa lắng độ đục mẫu theo nồng độ khác chất keo tụ TRP – Ai .37 Hình 10 Mối tương quan khối lượng chất rắn sa lắng độ đục mẫu .39 Hình 11 Giá trị EC trước sau đưa chất keo tụ TRP – Ai vào mẫu nghiên cứu .40 Hình 12 Chất keo tụ PAC .41 Hình 13 Mẫu trước đưa chất keo tụ PAC TRP – Ai vào 42 Hình 14 Sau đưa chất keo tụ TRP – Ai 1.7 % PAC 10% + zetag 7563 0.1%.PHẦN V .42 iii Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C DANH MỤC BẢNG Bảng Thành phần khống vật, thuộc tính chất keo tụ TRP – Ai 21 Bảng Thành phần khoáng vật sét loại mẫu vật đất sử dụng nghiên cứu .29 Bảng Giá trị pH ban đầu mẫu vật nước sử dụng làm thí nghiệm .29 Bảng Đặc tính loại đất tỉnh thành sử dụng làm nghiên cứu 31 Bảng Vận tốc sa lắng hạt keo mẫu nghiên cứu 33 Bảng Khối lượng chất rắn bị sa lắng sau trình keo tụ 500ml nước 35 Bảng Độ đục mẫu nghiên cứu nồng độ khác chất keo tụ TRP – Ai 36 Bảng Giá trị EC trước sau đưa chất keo tụ TRP – Ai vào mẫu nghiên cứu 40 Bảng Giá trị pH trước sau đưa chất keo tụ TRP – Ai vào mẫu nghiên cứu 41 iv Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT EC Độ dẫn điện OM Hàm lượng mùn ζ Zeta PAC Polymer aluminium chloride Kt Kaolinite Mc Mica Ch Chlorite VT Vecmiculite ST Smectite Mx Hỗn hợp khoáng sét v Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Như biết nước tài nguyên quan trọng loài người sinh vật trái đất Tuy nhiên ngày với phát sinh từ tự nhiên hoạt động người công nghiệp, nông nghiệp, chăn ni gây khơng tạp chất tồn nước Các tạp chất nước thiên nhiên thường đa dạng chủng loại kích thước, chúng hạt cát, sét, mùn, sinh vật phù du, sản phẩm hữu phân hủy…kích thước hạt dao động vài phần triệu milimet đến vài milimet [12] Các vật chất thường tồn hai dạng hịa tan khơng hịa tan Đối với dạng hịa tan, chúng có khả phát tán gây ảnh hưởng rộng tới mơi trường nước Cịn dạng khơng hịa tan, phân bố phụ thuộc vào kích thước hạt Ngồi số hạt kích thước lớn, có khả tự lắng nước, phần lớn loại cặn khác thường tồn trạng thái lơ lửng, có khả tạo thành hợp chất mới, gia tăng chất ô nhiễm gây độ đục nước, giảm trình truyền quang, ảnh hưởng tới phát triển động thực vật thủy sinh Từ cần phải có biện pháp cụ thể để loại bỏ tạp chất lơ lửng có hại tồn nước tự nhiên Quá trình lắng tĩnh phải tốn nhiều thời gian khó đạt hiệu cao, sử dụng biện pháp xử lí học lắng lọc, loại bỏ hạt có kích thước lớn 10 -4 mm Do cần phải áp dụng phương pháp xử lí lý hóa học [5] Hiện giới có nhiều biện pháp xử lí chất rắn lơ lửng với kích thước nhỏ µm, chất có khả hấp phụ cao như: than củi, than bùn, than hoạt tính,… sử dụng phổ biến Nhưng mức độ hiệu chất hấp phụ khơng cao đơi cịn để tăng thêm kim loại mang đặc tính độc cho nước.[1] Khố luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C Mặt khác hạt cặn nước thường mang điện tích, chúng có khả liên kết đẩy lực điện từ Tuy nhiên, môi trường nước, lực tương tác hạt cặn lại bé lực đẩy chuyển động nhiệt Brown nên hạt cặn tồn trạng thái phân tán lơ lửng Bằng việc phá vỡ trạng thái cân động tự nhiên môi trường nước tạo điều kiện thuận lợi để hạt cặn lơ lửng kết dính lại với tạo thành bơng cặn lớn hơn, dễ xử lí Trong cơng nghệ xử lý nước, biện pháp ứng dụng rộng rãi phương pháp keo tụ [12] Keo tụ phương pháp xử lí nước có sử dụng hóa chất, hạt keo nhỏ lơ lửng nước nhờ tác dụng chất keo tụ mà liên kết với taọ thành bơng keo có kích thước lớn người ta tách chúng khỏi nước dễ dàng biện pháp lắng lọc Đây phương pháp áp dụng rộng rãi nhiều nước giới Việt Nam Chất keo tụ TRP – Ai mang chất khoáng hấp phụ từ tự nhiên biết đến nhiều với khả loại bỏ chất rắn lơ lửng cho hiệu cao Tại Nhật Bản có nhiều nghiên cứu ứng dụng chất để làm nước tự nhiên xử lí nước thải trước đổ vào mơi trường[17][18] Với Việt Nam việc sử dụng chất keo tụ TRP – Ai vấn đề mẻ Chính từ lí tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu khả ứng dụng chất keo tụ TRP – Ai để loại bỏ chất rắn lơ lửng nước” Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C 1.2 Mục đích yêu cầu nghiên cứu 1.2.1 Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu chế trình keo tụ đưa chất keo tụ TRP–Ai vào nước để loại bỏ chất rắn lơ lửng - Xác định nồng độ tối ưu chất keo tụ TRP–Ai để loại bỏ chất rắn lơ lửng nước 1.2.2 Yêu cầu nghiên cứu - Tìm hiểu, giải thích chế trình keo tụ đưa chất keo tụ TRP–Ai vào nước để loại bỏ chất rắn lơ lửng - Xác định nồng độ tối ưu chất keo tụ TRP–Ai để loại bỏ chất rắn lơ lửng nước Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Các hạt vật chất lơ lửng nước a Nguồn gốc hạt lơ lửng nước Nước tự nhiên có nhiều tạp chất lơ lửng, bao gồm dạng chính: Vơ cơ, hữu Vi sinh vật Để tồn lơ lửng nước, kích thước hạt thường nhỏ, theo số nghiên cứu kích thước hạt lơ lửng số tác giả khơng thống Ðường kính hạt keo dao động từ 0,01 - 10 mm (1mm = 10-6 m) (Garrison Sposito)[7], nhỏ mm (Nyle C Brady, Ray R Well, Hinrich L Bohn, Brian L McNeal, George A O'connor) [8], nhỏ 0,2 mm (A.E Vozbutskaia)[9] bán kính nhỏ mm (Van Olphen)[10], Do kích thước keo nhỏ nên chúng thường lơ lửng dung dịch, chui qua giấy lọc phổ thông quan sát cấu tạo chúng kính hiển vi điện tử Nguồn gốc hạt lơ lửng xuất phát từ hai q trình tự nhiên nhân tạo Trong trình tự nhiên, cúng sinh từ phong hóa đá mẹ đất (dịng chảy) Khi lớp đất bề mặt bị bào mòn mưa, gió…xuống dịng chảy tự nhiên, kéo theo các dạng vô cơ, hữu xác vi sinh vật vào mơi trường nước Khi hạt có kích thước to lắng xuống trước, hạt nhỏ bị giữ lại tồn lơ lửng nước Mỗi loại đất có đặc tính khác nhau, bị bào mòn vào nước có thành phần tỉ lệ hạt vật chất khác Đối với phát sinh từ tự nhiên, chiếm chủ yếu đa phần hạt khoáng vật sét Đối với vật liệu hữu chủ yếu xuất phát từ thối hóa sinh học thực vật động vật Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Hiền – MT 52C Khơng q trình tự nhiên, tạp chất nước phát sinh từ hoạt động người đặc biệt nước thải sinh hoạt công nghiệp Nuôi trồng thủy sản nguồn gây đáng kể thành phần nước Các dạng vật chất khác hoạt động thủy sản xem phân tử nước, người ta quan tâm nhiều vi sinh vật đơn bào b Đặc tính hạt vật chất lơ lửng nước Các vật liệu hữu gọi chất hữu tự nhiên (NOM) Tuy nhiên kích thước phân tử lớn chúng có đặc điểm “hạt” Ví dụ chất hữu thông thường rác tế bào NOM nước thường đo cacbon tổng số (TOC), phần hòa tan nước đo cacbon hữu hòa tan (DOC) Phần lớn DOC nước biết đến chất humic, đặc trưng cho than bùn màu sắc nước tự nhiên[15] Trong nước tự nhiên, sinh vật phân loại theo gia tăng kích thước bao gồm virus (mặc dù chúng khơng có tế bào), vi khuẩn, tảo (trong có tảo cát), động vật nguyên sinh Nhiều loại số tồn nước tế bào đơn lẻ sống theo đàn Một số hạt vùng nước tự nhiên hiển thị hình 1[15]: