Hơn nữa sự phân bố của các nguồn nớc ngọt lại không đều theo không gian và thời gian càng khiến cho nớc trở thành một dạng tài nguyên đặc biệt, cần phải đợc bảo vệ và sử dụng hợp lý.C
Trần Mai PHơng Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội - Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành : Kỹ thuật Môi trờng Kỹ thuật môi trờng Xử lý amoni nớc ngầm phơng pháp trao đổi ion Trần Mai Phơng 2004 - 2006 Hµ Néi 2006 Hµ néi - 2006 Hµ néi 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131502851000000 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hµ néi - Luận văn thạc sĩ khoa học Xử lý amoni nớc ngầm phơng pháp trao đổi ion Ngành: Kỹ thuật Môi trờng Trần Mai Phơng Ngời hớng dẫn khoa học: PGS TS Lê Văn Cát Hà néi - 2006 Môc lôc Trang Môc lôc Lêi Cam Đoan Danh mục bảng Danh Mục hình vẽ đồ thị Mở đầu Chơng I Tổng quan 1.1 Hiện trạng chất lợng nớc sinh hoạt 1.2 Các phơng pháp xử lý amoni 10 1.2.1 Phơng pháp học 10 1.2.2 Phơng pháp oxy hoá 10 1.2.3 Phơng pháp vi sinh 11 1.2.4 Phơng pháp trao đổi ion 12 1.3 Các công trình nghiên cứu xử lý amoni cđa níc 13 sinh ho¹t 1.4 Néi dung nghiên cứu Chơng II Cơ sở khoa học phơng pháp trao 14 15 đổi ion 2.1 Khái niệm chất trao ®ỉi ion 15 2.2 VËt liƯu trao ®ỉi ion 16 2.2.1 Nhựa trao đổi ion hữu 16 2.2.2 Than trao đổi ion 22 2.2.3 Khoáng vật trao đổi ion 22 2.2.4 Chất trao đổi ion vô tổng hợp 23 2.3 Các yếu tố ảnh hởng tới trình trao đổi ion 23 2.3.1 Dung lợng trao đổi 24 2.3.2 ảnh hởng môi trờng trao đổi 25 2.3.3 Khả trơng nở 26 2.3.4 Khả hấp thu 28 2.3.5 Cân trao đổi ion 33 2.3.5.1 Đẳng nhiệt trao đổi ion, hệ số tách, hệ số chän läc 34 2.3.5.2 TÝnh chän läc 35 2.4 C¬ chế trình trao đổi ion 37 2.5 Cột trao đổi ion 37 2.6 Phơng pháp xác định hiệu hoạt động cột trao đổi ion Chơng III Thực nghiệm 46 51 3.1 Phơng pháp nghiên cứu 51 3.2 Thí nghiệm 52 3.3 Phơng pháp phân tích 54 3.3.1 Phơng pháp xác định amoni 55 3.3.2 Phơng pháp xác định độ cứng tổng 56 Chơng IV Kết thảo luận 58 4.1 Xử lý số liƯu thùc nghiƯm 58 4.2 KÕt qu¶ thùc nghiƯm 61 4.2.1 Trao đổi ion nhựa cationit 61 4.2.1.1 ảnh hởng tốc độ dòng chảy 61 4.2.1.2 ảnh hởng độ cứng 65 4.2.1.3 ảnh hởng nồng độ amoni ban đầu 69 4.2.2 Tái sinh nhựa trao đổi ion 72 4.2.1.1 ảnh hởng tốc độ dòng chảy 73 4.2.1.2 ¶nh hëng cđa pH 75 4.3 KÕt ln 78 Tài liệu tham khảo Phụ lục Tóm tắt luận văn 80 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan: Các thí nghiệm nghiên cứu đà đợc thực cách nghiêm túc đầy đủ Các kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Lời cảm ơn Trớc tiên, xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ Môi trờng - Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội phòng Hoá Môi trờng - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam đà tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hoàn thành Luận văn thạc sỹ Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Lê Văn Cát đà trực tiếp hớng dẫn, đạo để hoàn thiện Luận văn Xin cảm ơn thầy cô giáo bạn đồng nghiệp phòng Hoá Môi trờng - Viện Hoá học đà suốt thời gian qua Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2006 Học viên Trần Mai Phơng Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Khoa học Công Nghệ Môi trờng Mở đầu Khoảng 71% với 361 triệu km bề mặt Trái Đất đợc bao phủ nớc P P Nớc dạng thức vật chất cần cho tất sinh vật sống Trái Đất Nớc có nhiệt hoá hơi, đóng băng nhiệt bốc hơi, ngng kết tơng đối gần nhau, vậy, nớc tồn Trái Đất ba dạng: rắn, lỏng Sự ô nhiễm môi trờng nớc thay đổi thành phần tính chất nớc gây ảnh hởng đến hoạt động sống bình thờng ngời sinh vật Khi thay đổi thành phần tính chất nớc vợt ngỡng cho phép ô nhiễm nớc đà mức nguy hiểm gây bệnh cho ngời sinh vật Ngời ta đà phát thấy khoảng 80% loại bệnh tật ngời có liên quan đến chất lợng nguồn nớc dùng cho sinh hoạt Vì vậy, chất lợng nớc có vai trò quan trọng nghiệp bảo vệ chăm sóc sức khoẻ cộng đồng Các nguồn nớc đợc sử dụng chủ yếu nớc mặt nớc ngầm đà qua xử lý sử dụng trực tiếp Phần lớn chúng bị ô nhiễm tạp chất với thành phần mức độ khác tuỳ thuộc vào điều kiện địa lý, đặc thù sản xuất, sinh hoạt vùng phụ thuộc vào địa hình mà chảy qua hay vị trí tích tụ Ngày nay, với phát triển công nghiệp, trình đô thị hoá bùng nổ dân số đà làm cho nguồn nớc tự nhiên bị hao kiệt ngày ô nhiễm Các chất gây ô nhiễm nguồn nớc tồn hai dạng tan không tan Những chất không tan (cặn lơ lửng, oxit, hydroxit kim loại dạng kết tủa, ) loại bỏ dễ dàng công nghệ lắng lọc truyền thống Vấn đề cần quan tâm phải xử lý công đoạn chất gây ô nhiễm dạng tan mà chủ yếu chất hữu cơ, hợp chất nitơ, kim loại nặng Hoạt động nông nghiệp gắn liền với việc sử dụng loại phân bón diện tích rộng, loại nớc thải công nghiệp, sinh hoạt giàu hợp chất nitơ Trần Mai Phơng Luận văn cao học Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Khoa học Công Nghệ Môi trờng thải vào môi trờng làm cho nớc ngầm ngày bị ô nhiễm hợp chất nitơ mà chủ yếu amoni Amoni không gây độc trực tiếp cho ngời nhng sản phẩm chuyển hoá từ amoni nitrit, nitrat yếu tố gây độc (Nitrat tạo chứng thiếu vitamin kết hợp với amin để tạo nên nitrosamin nguyên nhân gây ung th ngời cao tuổi, gây bệnh xanh xao trẻ nhỏ Sau vào thể, nitrat đợc chuyển hoá nhanh thành nitrit nhờ vi khuẩn đờng ruột Nitrit nguy hiểm nitrat sức khoẻ ngời, tác dụng với amin hay alkyl cacbnat thể ngời tạo thành hợp chất gây ung th) Các hợp chất nitrit, nitrat hình thành trình oxy hoá vi sinh vật trình xử lý, tàng trữ chuyển tải nớc đến ngời tiêu dùng Amoni tác nhân làm giảm hiệu khử trùng với clo tạo thành hợp chất cloamin có tác dụng khử trùng yếu khoảng 1000 lần so với clo [1] Amoni nguồn dinh dỡng, tạo điều kiện cho vi sinh vật nớc, kể tảo phát triển nhanh làm ảnh hởng đến chất lợng nớc sinh hoạt, đặc biệt độ trong, mùi, vị, nhiễm khuẩn Vì việc xử lý amoni nớc sinh hoạt đối tợng đáng đợc quan tâm Các phơng pháp xử lý amoni nớc bao gồm: sục khí, clo hoá điểm đột biến, phơng pháp vi sinh trao đổi ion Với mục đích áp dụng phơng pháp trao đổi ion để xử lý amoni cho nớc sinh hoạt vật liệu trao đổi ion nhựa cationit, luận văn tập trung nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến trình trao đổi amoni nhựa cationit: độ cứng (Ca, Mg), nồng độ amoni, tốc độ dòng chảy để phục vụ mục tiêu thiết kế cột trao đổi ion Trần Mai Phơng Luận văn cao học Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Khoa học Công Nghệ Môi trờng Chơng Tổng quan Hiện trạng chất lợng nớc sinh hoạt Nớc yếu tố chủ yếu hệ sinh thái, nhu cầu sống Trái Đất cần thiết cho hoạt động kinh tế - xà hội loài ngời Cùng với dạng tài nguyên thiên nhiên khác, tài nguyên nớc bốn nguồn lực để phát triển kinh tế - xà hội Nớc nhân tố định chất lợng môi trờng sống ngời đâu có nớc có sống, vậy, vấn đề nớc đà mối quan tâm ngời Tuy nhiên, nguy ô nhiễm môi trờng nớc diễn theo quy mô toàn cầu Sù « nhiƠm níc cã thĨ cã ngn gèc tù nhiên hay nhân tạo, tuỳ thuộc vào địa hình điều kiện môi trờng xung quanh mà mức độ ô nhiễm thành phần chất ô nhiễm nguồn nớc khác Mặc dù lợng nớc Trái Đất khổng lồ, song lợng nớc cho phÐp ngêi sư dơng chØ chiÕm mét phÇn rÊt nhỏ bé (dới 1/100.000) Hơn phân bố nguồn nớc lại không theo không gian vµ thêi gian cµng khiÕn cho níc trë thµnh mét dạng tài nguyên đặc biệt, cần phải đợc bảo vệ sử dụng hợp lý Các phơng pháp xử lý nớc đà đợc nghiên cứu áp dụng nhiều níc cịng nh trªn thÕ giíi bao gåm: sơc khÝ, l¾ng, läc, tun nỉi, keo tơ, khư trïng, hÊp phơ, trao đổi ion, kết tủa, màng, oxy hoá [1, 7] Tuỳ thuộc vào chất lợng nguồn nớc yêu cầu chất lợng nớc cấp mà ngời ta áp dụng hay kết hợp nhiều phơng pháp khác để xử lý Nguồn nớc mà khai thác để xử lý làm nớc sinh hoạt tồn ba dạng: Trần Mai Phơng Luận văn cao học