(Đồ án hcmute) khảo sát khả năng hấp thụ thuốc nhuộm của hạt sỏi nhẹ keramzit

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM CỦA HẠT SỎI NHẸ KERAMZIT GVHD: NGUYỄN THÁI ANH SVTH : NGUYỄN THỊ MỸ LINH MSSV: 13150036 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 an MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 10 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 11 ĐẶT VẤN ĐỀ 11 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 11 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 11 3.1 Mục tiêu nghiên cứu 11 3.2 Đối tượng nghiên cứu 12 3.3 Phạm vi nghiên cứu 12 NỘI DỤNG NGHIÊN CỨU 12 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 13 6.1 Ý nghĩa thực tiễn 13 6.2 Ý nghĩa khoa học 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ VÀ MỘT SỐ VẬT LIỆU HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM 14 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ 14 1.1.1 Khái niệm hấp phụ 14 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ 17 1.1.3 Phương trình đẳng nhiệt 18 1.2 MỘT SỐ VẬT LIỆU HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM ĐÃ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU 22 1.2.1 Bã mía 22 1.2.2 Lõi ngô vỏ ngô 22 1.2.3 Than bã cà phê 23 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC LOẠI THUỐC NHUỘM VÀ GIỚI THIỆU VỀ HẠT SỎI NHẸ KERAMZIT 24 2.1 TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM 24 an 2.1.1 Sơ lược thuốc nhuộm 24 2.1.2 Phân loại thuốc nhuộm 24 2.2 Giới thiệu hạt sỏi nhẹ keramzit 25 2.2.1 Quy trình sản xuất 25 2.2.2 Bản chất nở phồng đất sét 26 CHƯƠNG 3: Q TRÌNH LÀM THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỐI VỚI HẠT SỎI NHẸ KERAMZIT 27 3.1 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG 27 3.1.1 Vật liệu, hóa chất 27 3.1.2 Dụng cụ thiết bị 27 3.2 THÍ NGHIỆM 1: ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN THUỐC NHUỘM 28 3.2.1 Tiến hành thí nghiệm 28 3.2.2 Thuốc nhuộm RED 28 3.2.3 Thuốc nhuộm BLUE 28 3.3 THÍ NGHIỆM 2: XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG TỐI ƯU 29 3.1.1 Thuốc nhuộm RED 29 3.1.2 Thuốc nhuộm BLUE 30 3.4 THÍ NGHIỆM 3: XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CHUẨN ĐỘ MÀU ĐỘ THUỐC NHUỘM 31 3.4.1 Thuốc nhuộm RED 31 3.4.2 Thuốc nhuộm BLUE 32 3.5 THÍ NGHIỆM 4: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SỎI TỐI ƯU 33 3.5.1 Tiến hành thí nghiệm 33 3.5.2 Thuốc nhuộm RED 34 3.5.3 Thuốc nhuộm BLUE 35 3.6 THÍ NGHIỆM 5: XÁC ĐỊNH LƯỢNG SỎI TỐI ƯU 36 3.6.1 Tiến hành thí nghiệm 36 3.6.2 Thuốc nhuộm RED 37 3.6.3 Thuốc nhuộm BLUE 38 3.7 THÍ NGHIỆM 6: XÁC ĐỊNH THỜI GIAN HẤP PHỤ THAY ĐỔI 39 an 3.7.1 Tiến hành thí nghiệm 39 3.7.2 Thuốc nhuộm RED 40 3.7.3 Thuốc nhuộm BLUE 42 3.8 THÍ NGHIỆM 7: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ THUỐC NHUỘM ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA SỎI KERAMZIT 43 3.8.1 Tiến hành thí nghiệm 43 3.8.2 Phương trình đăng nhiệt Langmuir 44 3.8.3 Phương trình đảng nhiệt Freundlich 44 3.8.4 Thuốc nhuộm RED 44 3.8.5 Thuốc nhuộm BLUE 46 3.9 THÍ NGHIỆM 6: HẤP PHỤ DẠNG CỘT NHỒI VỚI LƯU LƯỢNG THAY ĐỔI 49 3.9.1 Tiến hành thí nghiệm 49 3.9.2 Thuốc nhuộm RED 50 3.9.3 Thuốc nhuộm BLUE 53 3.10 THÍ NGHIỆM: HẤP PHỤ DẠNG CỘT NHỒI VỚI CHIỀU CAO CỘT NHỒI THAY ĐỔI 56 3.10.1 Tiến hành thí nghiệm 56 3.10.2 Thuốc nhuộm RED 57 3.10.3 Thuốc nhuộm BLUE 58 CHƯƠNG 4: SO SÁNH KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THUỐC NHUỘM CỦA SỎI KERAMZIT SO VỚI THAN HOẠT TÍNH 59 4.1 CÁC THÍ NGHIỆM THEO MẺ 59 4.1.1 Khối lượng than hấp phụ tối ưu 59 4.1.2 Thời gian hấp hấp phụ tối ưu 63 4.1.3 Nồng độ hấp phụ thay đổi 68 4.2 THÍ NGHIỆM MỘT VÀ HAI CỘT NHỒI 73 4.1.1 Tiến hành thí nghiệm 73 4.1.2 Thuốc nhuộm RED 74 4.1.3 Thuốc nhuộm BLUE 77 an 4.1.4 So sánh hiệu suất hấp phụ sỏi than hoạt tính dạng hạt thí nghiệm cột nhồi cột nhồi 80 4.3 THÍ NGHIỆM DẠNG CỘT VỚI CHIỀU CAO CỘT THAY ĐỔI 81 4.3.1 Tiến hành thí nghiệm 81 4.3.2 Thuốc nhuộm RED 82 4.3.3 Thuốc nhuộm BLUE 83 4.3.4 Kết luận- Nhận xét 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 KẾT LUẬN 85 1.1 Tính khoa học 85 1.2 Tính khả thi đề tài 85 1.3 Thiếu sót hạn chế 85 KIẾN NGHỊ 85 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 Tài liệu tiếng Việt 87 Tài liệu tiếng Anh 87 Website 87 an DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Danh sách dụng cụ thiết bị sử dụng trình nghiên cứu 27 Bảng 3.2 Kết khảo sát pH ảnh hưởng đến thuốc nhuộm thuốc nhuộm RED 28 Bảng 3.3 Kết khảo sát pH ảnh hưởng đến thuốc nhuộm thuốc nhuộm BLUE 28 Bảng 3.4 Bước sóng tối ưu mẫu thuốc nhuộm RED 29 Bảng 3.5 Kết thí nghiệm bước sóng tối ưu mẫu thuốc nhuộm BLUE 30 Bảng 3.6 Kết thí nghiệm đường chuẩn độ màu độ màu thuốc nhuộm RED 32 Bảng 3.7 Kết thí nghiệm đường chuẩn độ màu thuốc nhuộm BLUE 33 Bảng 3.8 Kích thước sỏi tối ưu hấp phụ thuốc nhuộm RED 34 Bảng 3.9 Kích thước sỏi tối ưu hấp phụ thuốc nhuộm BLUE 35 Bảng 3.10 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED với lượng sỏi tối ưu 37 Bảng 3.11 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE với lượng sỏi tối ưu 38 Bảng 3.12 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED với thời gian tối ưu 40 Bảng 3.13 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE với thời gian tối ưu 42 Bảng 3.14 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED với thay đổi nồng độ 44 Bảng 3.15 Các thơng số phương trình đẳng nhiệt Langmuir xử lý thuốc nhuộm RED sỏi 45 Bảng 3.16 Các thơng số phương trình đẳng nhiệt Feundlich xử lý thuốc nhuộm RED sỏi 45 Bảng 3.17 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE với thay đổi nồng độ 46 Bảng 3.18 Các thơng số phương trình đẳng nhiệt Langmuir xử lý thuốc nhuộm BLUE sỏi 47 Bảng 3.19 Các thông số phương trình đẳng nhiệt Feundlich xử lý thuốc nhuộm BLUE sỏi 48 Bảng 3.20 Kết xử lý thuốc nhuộm RED sỏi dạng cột nhồi 50 Bảng 3.21 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED xử lý bảng cột nhồi sỏi 52 Bảng 3.22 Hiệu xuất xử lý thuốc nhuộm BLUE sỏi sử dụng cột nhồi 53 Bảng 3.23 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE xử lý bảng cột nhồi sỏi 55 Bảng 4.1 Kết xử lý thuốc nhuộm RED than hoạt tính với khối lượng than thay đổi 60 an Bảng 4.2 Kết xử lý thuốc nhuộm RED than hoạt tính với khối lượng than thay đổi 61 Bảng 4.3 So sánh hiệu suất hấp phụ sỏi than hoạt tính với khối lượng VLHP tối ưu 62 Bảng 4.4 Kết xử lý thuốc nhuộm RED than hoạt tính với thời gian tối ưu 64 Bảng 4.5 Kết xử lý thuốc nhuộm BLUE than hoạt tính với thời gian tối ưu 66 Bảng 4.6 So sánh hiệu suất hấp phụ sỏi than hoạt tính với thời gian hấp phụ tối ưu 67 Bảng 4.7 Kết thí nghiệm xử lý thuốc nhuộm RED than hoạt với nồng độ thay đổi 69 Bảng 4.8 Các thông số phương trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich 70 Bảng 4.9 Kết thí nghiệm xử lý thuốc nhuộm BLUE than hoạt tính với nồng độ dung dịch thay đổi thay đổi 71 Bảng 4.10 Các thông số phương trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich 72 Bảng 4.11 So sánh hệ số phương trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich 73 Bảng 4.12 Kết xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính 74 Bảng 4.13 Kết xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính 75 Bảng 4.14 Kết xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính 77 Bảng 4.15 Kết xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính 79 Bảng 4.16 So sánh hiệu suất hấp phụ sỏi than hoạt tính dạng hạt 80 an DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các bước q trình hấp phụ 15 Hình 1.2 Cơ chế trình hấp phụ 16 Hình 1.3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 19 Hình 1.4 Mơ hình đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 20 Hình 2.1 Hạt sỏi nhẹ Keramzit 25 Hình 3.1 Bước sóng tối ưu mẫu thuốc nhuộm RED 30 Hình 3.2 Bước sóng tối ưu vủa mẫu thuốc nhuộm BLUE 31 Hình 3.3 Thí nghiệm xác định đường chuẩn thuốc nhuộm RED 31 Hình 3.4 Đường chuẩn độ màu độ màu thuốc nhuộm RED 32 Hình 3.5 Thí nghiệm xác định đường chuẩn thuốc nhuộm BLUE 32 Hình 3.6 Đường chuẩn độ màu độ thuốc nhuộm BLUE 33 Hình 3.7 Hạt sỏi Keramzit nguyên hạt sỏi Keramzit đập vỡ 34 Hình 3.8 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED với kích thước sỏi tối ưu 34 Hình 3.9 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE với kích thước sỏi tối ưu 35 Hình 3.10 Sử sụng sỏi kích thước 5mm để xử lý thuốc nhuộm 36 Hình 3.11 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED với kích thước sỏi tối ưu 37 Hình 3.12 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE với kích thước sỏi tối ưu 38 Hình 3.13 Quay lý tâm mẫu sau xử lý để loại bỏ tạp chất 39 Hình 3.14 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED với thời gian tối ưu 41 Hình 3.15 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE với thời gian tối ưu 43 Hình 3.16 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir xử lý thuốc nhuộm RED sỏi 45 Hình 3.17 Phương trình đẳng nhiệt Feundlich xử lý thuốc nhuộm RED sỏi 46 Hình 3.18 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir xử lý thuốc nhuộm BLUE sỏi 47 Hình 3.19 Phương trình đẳng nhiệt Feundlich xử lý thuốc nhuộm BLUE sỏi 48 Hình 3.20 Hiệu suất hấp phụ cột nhồi thuốc nhuộm RED sỏi với lưu lượng thay đổi 51 Hình 3.21 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED sỏi sử dụng cột nhồi 52 an Hình 3.22 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm BLUE sỏi sử dụng cột nhồi với lưu lượng thay đổi 54 Hình 3.23 Hiệu suất hấp thuốc nhuộm BLUE sỏi sử dụng cột nhồi 55 Hình 3.24 Đường cong thuốc nhuộm RED xử lý sỏi 57 Hình 3.25 Biểu đồ thể tương quan thời gian chiều cao cột hấp phụ 57 Hình 3.26 Đường cong thuốc nhuộm BLUE xử lý sỏi 58 Hình 3.27 Biểu đồ thể tương quan thời gian chiều cao cột hấp phụ 58 Hình 4.1 Thí nghiệm với khối lượng than thay đổi 59 Hình 4.2 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED than hoạt tính với khối lượng than thay đổi 60 Hình 4.3 Hiệu suất hấp phụ màu BLUE than hoạt tính với khối lượng than thay đổi 61 Hình 4.4 So sánh hiệu suất xử lý thuốc nhuộm RED sỏi than hoạt tính 62 Hình 4.5 So sánh hiệu suất xử lý thuốc nhuộm BLUE sỏi than hoạt tính 62 Hình 4.6 Dùng máy lắc để xử lý mẫu 63 Hình 4.7 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm RED than hoạt tính với thời gian tối ưu 65 Hình 4.8 Hiệu suất xử lý màu BLUE than hoạt tính với thời gian tối ưu 67 Hình 4.9 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm RED sỏi than hoạt tính với thời gian tối ưu 68 Hình 4.10 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm BLUE sỏi than hoạt tính với thời gian tối ưu 68 Hình 4.11 erlen đựng mẫu RED với nồng độ từ 20 đến 100mg/L 68 Hình 4.12 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir thuốc nhuộm RED xử lý than hoạt tính 70 Hình 4.13 Phương trình đẳng nhiệt Freundlich thuốc nhuộm RED xử lý than hoạt tính 70 Hình 4.14 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir thuốc nhuộm BLUE xử lý than hoạt tính 72 Hình 4.15 Phương trình đẳng nhiệt Freundlich thuốc nhuộm BLUE xử lý than hoạt tính 72 Hình 4.16 Cột nhồi than hoạt tính dạng hạt 73 an Hình 4.17 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính với lưu lượng thay đổi 75 Hình 4.18 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính 76 Hình 4.19 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính 78 Hình 4.20 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính 79 Hình 4.21 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED sỏi than hoạt tính sử dụng cột nhồi 80 Hình 4.22 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED sỏi than hoạt tính sử dụng cột nhồi 80 Hình 4.23 Đường cong thoát thuốc nhuộm RED xử lý than hoạt tính dạng hạt 82 Hình 4.24 Biểu đồ thể mối tương quan thời gian chiều cao cột hấp phụ 82 Hình 4.25 Đường cong thuốc nhuộm BLUE xử lý than hoạt tính dạng hạt 83 Hình 4.26 Biểu đồ thể mối tương quan thời gian chiều cao cột hấp phụ 84 an 4.2.2 Thuốc nhuộm RED 4.2.2.1 Kết thí nghiệm Bảng 4.12 Kết xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính Thời gian (phút) A0 Ae C0 (mg/L) Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % 0.271 0.098 10 3.707 40 0.4 0.148 0.252 62.93 10 15 0.271 0.271 0.101 0.109 10 10 3.817 4.110 40 40 0.4 0.4 0.153 0.164 0.247 0.236 61.8 58.901 20 0.271 0.113 10 4.256 40 0.4 0.170 0.230 57.44 Ae Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % 0.102 3.853 80 0.8 0.308 0.492 61.47 0.111 4.183 80 0.8 0.335 0.465 58.17 0.123 4.623 80 0.8 0.370 0.430 53.77 Ae Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) 0.114 0.121 4.293 4.549 125 125 1.25 1.25 0.537 0.569 0.115 4.330 80 0.8 0.346 0.454 56.7 0.129 0.135 4.842 5.062 125 125 1.25 1.25 0.605 0.633 0.5 L/h 25 30 0.271 0.271 0.121 0.134 10 10 4.549 5.026 40 40 0.4 0.4 0.182 0.201 0.218 0.199 54.51 49.74 L/h 0.131 0.142 4.916 5.319 80 80 0.8 0.8 0.393 0.425 0.407 0.375 50.84 46.81 1.5 L/h 0.141 0.149 5.282 5.575 125 125 1.25 1.25 0.660 0.697 74 an 35 0.271 0.141 10 5.282 40 0.4 0.211 0.189 47.18 40 0.271 0.157 10 5.868 40 0.4 0.235 0.165 41.32 45 0.271 0.162 10 6.051 40 0.4 0.242 0.158 39.49 50 0.271 0.187 10 6.967 40 0.4 0.279 0.121 30.3 55 0.271 0.191 10 7.114 40 0.4 0.285 0.115 28.86 60 0.271 0.221 10 8.212 40 0.4 0.328 0.072 17.88 0.149 5.575 80 0.8 0.446 0.354 44.25 0.158 5.905 80 0.8 0.472 0.328 40.95 0.167 6.234 80 0.8 0.499 0.301 37.6 0.191 7.114 80 0.8 0.569 0.231 28.86 0.198 7.370 80 0.8 0.590 0.210 26.30 0.223 8.286 80 0.8 0.663 0.137 17.14 0.154 0.162 0.175 0.193 0.201 0.227 5.758 6.051 6.527 7.187 7.480 8.432 125 125 125 125 125 125 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 0.720 0.756 0.816 0.898 0.935 1.054 m (mg) Hiệu suất % 0.713 0.681 57.07 54.51 Ae Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % 0.117 4.403 165 1.65 0.726 0.924 55.97 0.124 4.659 165 1.65 0.769 0.881 53.41 0.645 0.617 0.590 51.58 49.37 47.17 L/h 0.131 0.138 0.145 4.916 5.172 5.429 165 165 165 1.65 1.65 1.65 0.811 0.853 0.896 0.839 0.797 0.754 50.84 48.28 45.71 0.553 0.530 0.494 0.434 0.352 0.315 0.196 44.25 42.42 39.49 34.73 28.13 25.20 15.68 0.157 5.868 165 1.65 0.968 0.682 41.32 0.167 6.234 165 1.65 1.029 0.621 37.66 0.175 6.527 165 1.65 1.077 0.573 34.73 0.194 7.223 165 1.65 1.192 0.458 27.77 0.211 7.846 165 1.65 1.295 0.355 21.54 0.229 8.505 165 1.65 1.403 0.247 14.95 0.5 L/h 1L/h 1.5 L/h L/h 70.000 60.000 Hiệu suất % 0.183 6.821 165 1.65 1.125 0.525 31.80 50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0.000 10 15 20 25 30 35 40 Thời gian (phút) 45 50 55 60 Hình 4.17 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính với lưu lượng thay đổ 75 an 4.2.2.2 Kết luận- Nhận xét Ta thấy hiệu xử lý thuốc nhuộm RED than hoạt tính dạng hạt đạt kết cao khoảng 63% Hiệu suất hấp phụ giảm dần theo thời gian giảm dần tăng lưu lượng nước qua cột Để cải thiện hiệu suất trình hấp phụ ta sử dụng cột nhồi liên tiếp thay cho cột nhồi với lưu lượng 0.5 L/h Bảng 4.13 Kết xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính Thời gian (phút) A0 Ae C0 (mg/L) Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.042 0.054 0.061 0.068 0.072 0.079 0.085 0.091 0.097 0.106 0.112 0.117 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 2.745 3.529 3.987 4.444 4.706 5.163 5.556 5.948 6.340 6.928 7.320 7.647 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.110 0.141 0.159 0.178 0.188 0.207 0.222 0.238 0.254 0.277 0.293 0.306 0.290 0.259 0.241 0.222 0.212 0.193 0.178 0.162 0.146 0.123 0.107 0.094 72.549 64.706 60.131 55.556 52.941 48.366 44.444 40.523 36.601 30.719 26.797 23.529 Hiệu suất % 80.000 60.000 40.000 20.000 0.000 20 40 60 Thời gian (phút) 80 Hình 4.18 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm RED cột nhồi than hoạt tính Sau cho nước cần xử lý chảy qua cột nhồi liên tiếp hiệu suất hấp phụ cải thiện từ 63% lên đến72.5% 76 an 4.2.3 Thuốc nhuộm BLUE 4.2.3.1 Kết thí nghiệm Bảng 4.14 Kết xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính Thời gian (phút) A0 Ae C0 (mg/L) Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % Ae Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % Ae Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) 0.5 L/h 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.058 0.062 0.068 0.072 0.081 0.089 0.093 0.098 0.104 0.109 0.115 0.121 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 3.705 3.973 4.376 4.644 5.248 5.785 6.054 6.389 6.792 7.128 7.530 7.933 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.148 0.159 0.175 0.186 0.210 0.231 0.242 0.256 0.272 0.285 0.301 0.317 0.252 0.241 0.225 0.214 0.190 0.169 0.158 0.144 0.128 0.115 0.099 0.083 62.953 60.268 56.242 53.557 47.517 42.148 39.463 36.107 32.081 28.725 24.698 20.671 L/h 0.061 0.065 0.071 0.078 0.082 0.089 0.094 0.102 0.108 0.112 0.117 0.123 3.906 4.174 4.577 5.047 5.315 5.785 6.121 6.658 7.060 7.329 7.664 8.067 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.312 0.334 0.366 0.404 0.425 0.463 0.490 0.533 0.565 0.586 0.613 0.645 0.488 0.466 0.434 0.396 0.375 0.337 0.310 0.267 0.235 0.214 0.187 0.155 60.940 58.255 54.228 49.530 46.846 42.148 38.792 33.423 29.396 26.711 23.356 19.329 1.5 L/h 0.065 0.071 0.076 0.080 0.084 0.091 0.098 0.104 0.110 0.116 0.121 0.124 4.174 4.577 4.913 5.181 5.450 5.919 6.389 6.792 7.195 7.597 7.933 8.134 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 0.522 0.572 0.614 0.648 0.681 0.740 0.799 0.849 0.899 0.950 0.992 1.017 77 an 0.728 0.678 0.636 0.602 0.569 0.510 0.451 0.401 0.351 0.300 0.258 0.233 58.255 54.228 50.872 48.188 45.503 40.805 36.107 32.081 28.054 24.027 20.671 18.658 0.068 0.075 0.079 0.083 0.089 0.093 0.100 0.105 0.111 0.121 0.129 0.131 4.376 4.846 5.114 5.383 5.785 6.054 6.523 6.859 7.262 7.933 8.470 8.604 165 165 165 165 165 165 165 165 165 165 165 165 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 0.722 0.800 0.844 0.888 0.955 0.999 1.076 1.132 1.198 1.309 1.398 1.420 0.928 0.850 0.806 0.762 0.695 0.651 0.574 0.518 0.452 0.341 0.252 0.230 56.242 51.544 48.859 46.174 42.148 39.463 34.765 31.409 27.383 20.671 15.302 13.960 Hiệu suất % m (mg) Hiệu suất % L/h Ae Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % 70.000 0.5 L/h 60.000 L/h 50.000 1.5 L/h 40.000 L/h 30.000 20.000 10.000 0.000 10 15 20 25 30 35 40 Thời gian (phút) 45 50 55 60 Hình 4.19 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính 78 an 4.2.3.2 Kết luận- Nhận xét Giống thuốc nhuộm RED, dối với thuốc nhuộm BLUE cho kết tương tự Hiệu suất hấp phụ giảm dần theo thời gian giảm dần tăng lưu lượng Ta thực thí nghiệm với cột nhồi liên tiếp lưu lượng 0.5 L/h để cải thiện hiệu suất hấp phụ Bảng 4.15 Kết xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính 10 15 20 25 30 40 45 50 55 60 35 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.152 0.042 0.054 0.061 0.068 0.072 0.079 0.085 0.091 0.097 0.106 0.112 0.117 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 2.631 3.436 3.906 4.376 4.644 5.114 5.517 5.919 6.322 6.926 7.329 7.664 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.105 0.137 0.156 0.175 0.186 0.205 0.221 0.237 0.253 0.277 0.293 0.307 0.295 0.263 0.244 0.225 0.214 0.195 0.179 0.163 0.147 0.123 0.107 0.093 73.691 65.638 60.940 56.242 53.557 48.859 44.832 40.805 36.779 30.738 26.711 23.356 Hiệu suất % Thời gian (phút) A0 Ae C0 (mg/L) Ce (mg/L) V (ml) m0 (mg) me (mg) m (mg) Hiệu suất % 80.000 60.000 40.000 20.000 0.000 20 40 Thời gian (phút) 60 80 Hình 4.20 Hiệu suất xử lý thuốc nhuộm BLUE cột nhồi than hoạt tính Sau cho nước cần xử lý chảy qua cột nhồi liên tiếp hiệu suất hấp phụ cải thiện từ 61% lên đến 73% 79 an 4.2.4 So sánh hiệu suất hấp phụ sỏi than hoạt tính dạng hạt thí nghiệm cột nhồi cột nhồi Bảng 4.16 So sánh hiệu suất hấp phụ sỏi than hoạt tính dạng hạt Thuốc nhuộm RED Khối lượng VLHP (g) Khối lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ (mg) Sỏi Than 45 60 0.139 0.252 Sỏi Than 90 120 0.195 0.312 60 Hiệu suất (%) cột nhồi 34.725 92.93 cột nhồi 48.654 77.949 72.549% 48.654 % 40 20 Sỏi Khối lượng VLHP (g) Khối lượng thuốc nhuộm bị hấp phụ (mg) Hiệu suất 45 60 0.125 0.248 31.373 62.092 90 120 0.18 0.29 45.098 72.549 80 Hiệu suất % Hiệu suất (%) 80 Thuốc nhuộm BLUE 60 45.503 % 73.691 % 40 20 Sỏi Than Than Hình 4.21 Hiệu suất hấp phụ thuốc Hình 4.22 Hiệu suất hấp phụ thuốc nhuộm RED sỏi than hoạt tính nhuộm RED sỏi than hoạt tính sử dụng cột nhồi sử dụng cột nhồi Khi sử dụng cột nhồi để hấp phụ thuốc nhuộm VLHP sỏi than hoạt tính hạt tăng hiệu suất hấp phụ Nhưng hiệu suất hấp phụ sỏi khơng cao than hoạt tính 80 an 4.3 THÍ NGHIỆM DẠNG CỘT VỚI CHIỀU CAO CỘT THAY ĐỔI 4.3.1 Tiến hành thí nghiệm Cho dung dịch chảy qua cột nhồi than hoạt tính dạng hạt có đường kình 8cm với lưu lượng 0.5 L/h Thay đổi chiều cao cột nhồi L1= 0.25m, L2= 0.35m L3= 0.55m Lấy mẫu theo thời gian lần lấy cách 10 phút Quay ly tâm mẫu thu để tách bỏ cặn bẩn tạp chất Đo độ hấp thu tính tốn kết Phương trình Bohart- Adam giúp ta xác định điểm thoát dung dịch dựa đường cong thoát 𝐾𝑁0 𝐿 𝐶0 ln ( − 1) = ln (𝑒 𝑉 − 1) − 𝐾𝐶0 𝑡 𝐶𝑒 Trong đó: C0: Nồng độ ban đầu dung dịch, mg/L Ce: Nồng độ thời điểm t, mg/L K: Hệ số động học phương trình Bohart- Adam, m3/kg N0: Nồng dộ bão hòa chất bị hấp phụ, kg/m3 L: Chiều cao cột hấp phụ, m T: Thời gian hoạt động, giây V: vận tốc tuyến tính, m/s Vẽ đường thẳng y=ax-b biểu thị mối tương quan thời gian t (h) tỷ lệ Cf/C0 𝑡= 𝑁0 𝐶0 𝐷 − ln ( − 1) /𝐾𝐶0 𝐶0 𝑉 𝐶𝑒 Từ suy đại lượng cần quan tâm: 𝑁0 = 𝑎𝑉𝐶0 ln( 𝐾= 𝐿𝑒 = 𝐶0 − 1) 𝐶𝑒 𝑏𝐶0 𝑉 𝐶0 ln ( − 1) 𝐾𝑁0 𝐶𝑒 81 an CF/C0 4.3.2 Thuốc nhuộm RED 1.100 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.25m 0.35m 0.55m 100 200 300 Thời gian (phút) 400 Hình 4.23 Đường cong thuốc nhuộm RED xử lý than hoạt tính dạng hạt Đối với cột có chiều cao lớn thời gian đến điểm dài so với cột có chiều cao thấp Các điểm thoát vào thời gian t=80 phút, 110 phút 180 phút tỷ lệ Ce/C0 chọn 0.49 1.001 Các thông số phương trình Bohar- Adam L (m) t (h) 0.25 0.35 1.3333 1.8333 0.55 3.00 3.5 Thời gian (h) y = 5.5952x - 0.0893 R² = 0.9986 2.5 1.5 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Chiều cao L (m) 0.5 0.6 Hình 4.24 Biểu đồ thể mối tương quan thời gian chiều cao cột hấp phụ 82 an Từ phương trình y= 5.5952x-0.0893 ta suy hệ số liên quan: N0 (kg/m3) KBA (m3/kg) Le (m) 5.568471 0.044799 0.01596 4.3.3 Thuốc nhuộm BLUE 1.200 1.000 Cf/C0 0.800 0.600 0.25m 0.400 0.35m 0.55m 0.200 0.000 100 200 300 Thời gian (phút) 400 Hình 4.25 Đường cong thuốc nhuộm BLUE xử lý than hoạt tính dạng hạt Đối với cột có chiều cao lớn thời gian đến điểm thoát dài so với cột có chiều cao thấp Các điểm vào thời gian t=80 phút, 110 phút 190 phút tỷ lệ Ce/C0 chọn 0.49 1.001 Các thơng số phương trình Bohar- Adam L (m) t (h) 0.25 0.35 1.3333 1.8333 0.55 3.17 83 an 3.5 y = 6.1905x - 0.2619 R² = 0.9956 Thời gian (h) 2.5 1.5 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Chiều cao L (m) 0.5 0.6 Hình 4.26 Biểu đồ thể mối tương quan thời gian chiều cao cột hấp phụ 4.3.4 Kết luận- Nhận xét Điểm phương trình Bohart- Adam xử lý sỏi xẩy nhanh Các hệ số phương trình Boahart- Adam thí nghiệm than hoạt tính tối ưu so với thí nghiệm sử dụng sỏi Keramzit 84 an KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1.1 Tính khoa học Đề tài “Khảo sát khả hấp phụ thuốc nhuộm hạt sỏi nhẹ keramzit” đạt được:  Một số loại thuốc nhuộm thường sử dụng  Phát thêm VLHP mới, giá thành thấp để nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp dệt nhuộm  pH nước giảm sử dụng sỏi nhẹ keramzit để làm VLHP  pH= để trình hấp phụ thuốc nhuộm RED diễn tốt  pH = để trình hấp phụ thuốc nhuộm BLUE diễn tốt  Quá trình hấp phụ sử dụng tốt với thuyết Langmuir thuyết Freundlich 1.2 Tính khả thi đề tài Sỏi nhẻ Keramzit khả làm giá thể trồng hay làm vật liệu xây dựng cịn có khả làm VLHP Tuy nhiên, hiệu suất hấp phụ sỏi Keramzit thấp so với loại VLHP nghiên cứu trước thấp than hoạt tính Nhưng sỏi nhẹ Keramzit loại VLHP có tiềm để nghiên cứu nâng cao hiệu suất hấp 1.3 Thiếu sót hạn chế  Việc sử dụng dụng cụ, thiết bị, máy móc khơng đạt hiệu cao nên dẫn đến sai số q trình làm thí nghiệm  Chưa trực tiếp thực thí nghiệm với nước thải dệt nhuộm thực tế nến kết luận án tốt nghiệp cần nghiên cứu phát triển thêm  Chưa đo kích thước lỗ rỗng, hệ thống mao quản hạt sỏi Keramzit  Chưa sản xuất hạt sỏi nhẹ Keramit để cải tiến hiệu suất hấp phụ KIẾN NGHỊ Dựa vào kết nghiên cứu được, em xin đưa số kiến nghị sau:  Tự nghiên cứu sản xuất sỏi nhẹ Keramzit  Nghiên cứu hay đổi nhiệt độ nung hay thêm phụ gia nở sản xuất sỏi để kích thước lỗ rỗng đạt tối ưu trình hấp phụ 85 an  Quá trình nghiên cứu tiến hành quy mơ phịng thí nghiệm nên kết đạt chưa mang tính thực tế cao Chính thế, nên tiến hành thực thí nghiệm dạng cột nhồi dạng mẻ với quy mơ lớn  Cần thực thí nghiệm với nguồn nước thải dệt nhuộm trực tiếp để nắm rõ khả xử lý hạt sỏi nhẹ Keramzit  Cần có thêm thí nghiệm khác yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ để đánh giá khả hấp phụ sỏi Keramzit cách xác là: nhiệt độ, ánh sáng,… 86 an DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt (i) PGS.TS Cao Hữu Trượng, PGS.TS Hồng Thị Lĩnh, Hóa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội (ii) PGS.TS Nguyễn Văn Sức, Hóa lý kỹ thuật mơi trường, 2005, Trường Đại học SPKT TP HCM (iii) Lê Văn Cát, Giáo trình hấp phụ trao đổi ion, 2002, NXB Thống kê Hà Nội (iv) Tạp chí khoa học giáo dục kỹ thuật Trường ĐH SPKT TPHCM số 38 (12/2016) (v) Các đề tài nghiên cứu hấp phụ thư viện trường ĐH SPKT TPHCM (vi) Ts Trần Kim Anh, Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước cấp (vii) Tạp chí khoa học- kỹ thuật trường đại học Tài liệu tiếng Anh F Rozada, L.F Calvo, A.I Garc ıa, J Mart ın-Villacorta, M Otero (2002), Dye adsorption by sewage sludge-based activated carbons in batch and fixed-bed systems, Physic Chemistry Department, University of Leo n, Avda.de Portugal 41, 24071 Leon, Spain Website Tailieu.vn 123doc.org 87 an an