KHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤT

KHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤTKHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤT

BÀI 1: KHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG VÀ HÓA CHẤT

1.1 Tổng quan

Sắt có mặt khắp nơi, cấu tạo nên vỏ trái đất Trong nước thiên nhiên, kể cả nước mặt và nước ngầm điều có chứa sắt Hàm lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tuỳ thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường, nguồn gốc tạo thành

Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe3+, thường là Fe(OH)3 không tan, ở dạng keo hay huyền phù, hoặc ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp ít tan Hàm lượng sắt thay đổi

và ít khi vượt quá 1 mg/l, đặc biệt khi nước có tính kiềm và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước

Trong nước ngầm, do có pH thấp, sắt tồn tại ở dạng ion Sắt có hoá trị 2 là thành phần của các muối tan như Fe(HCO3)2, FeSO4 Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đều trong các lớp trầm tích dưới sâu

1.2 Các phương pháp khử sắt

Hiện nay, có nhiều phương pháp khử sắt của nước ngầm, có thể chia làm ba nhóm chính như sau:

Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng

Phương pháp khử sắt bằng làm thoáng là làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để oxy hoá Fe2+ thành Fe3+ thực hiện quá trình thuỷ phân để tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH)3 rồi dùng bể lắng/lọc để giữ lại

Khử sắt bằng phương pháp oxi hóa mạnh

Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt là Cl2, KMnO4, O3, … Khi cho các chất oxi hóa mạnh vào nước, phản ứng diễn ra như sau:

1.3 Thực hành

1.3.1 Lập đường chuẩn

Phương trình đường chuẩn

Đồ thị

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

f(x) = 0.24 x − 0.01 R² = 0.98

Nồng độ sắt

Hình 1.1 Phương trình đường chuẩn của Sắt

1.3.2 Thí nghiệm 1: Xác định giá trị pH tối ưu

Trình tự thí nghiệm

Chuẩn bị mẫu Sắt 10 ppm

18mL mẫu Fe2+ Định mức 1L Lấy 35mL Định mức 1L

Test mẫu đầu vào

5mL mẫu

0.5mL HCl + 0.25 mL NH2OH + 2.5 mL Đệm amonium acetate + 1mL Phenanthroline

Định mức bằng nước cất thành 25mL

Lắc đều + so màu Màu gần bằng mẫu 1ppm của đường chuẩn  OK

Màu đậm hơn mãu 1ppm của đường chuẩn  pha loãng mẫu

Tiến hành xác định giá trị pH tối ưu

100mL mẫu (10ppm)

Chỉnh pH

VNaOH VNaOH VNaOH VNaOH

Ứng mỗi pH cho VNaOH đã cho vào 4 cốc 4 cốc đựng 35mL mẫu (300ppm)

Chuẩn bị 4 erlen xác định Fe2+, 4 erlen xác định FeTC

4 bình phản ứng có 965mL nước giếng

Đo pH Cho 4 cốc có VNaOH trên và 4 cốc 35mL (300ppm) vào lần lượt 4 bình phản ứng trên cùng

lúc ứng theo pH = 5,6,7,8 + Sục khí

Đợi 10 phút Lấy 10 mL mẫu cho vào 4 erlen (Fe2+) và 4 erlen FeTC tương ứng với từng pH + hóa chất 

Định mức 25mL Lắc đều

So màu bằng mắt với đường chuẩn Màu đậm hơn  Pha loãng  Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Màu nhạt hơn  Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Làm tương tự với xác định FeTC

1.3.3 Thí nghiệm 2: Xác định thời gian tối ưu

Trình tự thí nghiệm

Chuẩn bị 1 cốc có VNaOH đã xác định đến pH tối ưu + 1 cốc có 35mL mẫu (300ppm)

Chuẩn bị 4 erlen xác định Fe2+, 4 erlen xác định FeTC

4 bình phản ứng có 965mL nước giếng

Đo pH Cho cốc có VNaOH trên và cốc 35mL (300ppm) vào lần lượt 4 bình phản ứng trên cùng lúc

ứng theo pH = 5,6,7,8 + Sục khí

Lấy mẫu phút thứ 10, 20, 30, 40

Lấy 10 mL mẫu cho vào 4 erlen (Fe2+) và 4 erlen FeTC tương ứng với từng pH + hóa chất 

Định mức 25mL Lắc đều

So màu bằng mắt với đường chuẩn Màu đậm hơn  Pha loãng  Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Màu nhạt hơn  Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Màu rất nhạt hay không màu Lấy 25 mL mẫu + hóa chất  Định mức thành 50mL Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Làm tương tự với xác định FeTC

1.3.4 Thí nghiệm 3: Xác định khả năng khử sắt bằng phương pháp sục khí với hàm lượng sắt cao

Test mẫu đầu vào 30 ppm tương tự như thí nghiệm 1

Trình tự thí nghiệm

100mL mẫu (30ppm): đo pH, chỉnh pH đến pH tối ưu  VNaOH

Chuẩn bị 4 erlen xác định Fe2+, 4 erlen xác định FeTC

Bình phản ứng 900 mL nước giếng

Đo pH

100mL (300ppm) + VNaOH trên và bình phản ứng

Chỉnh thời gian tối ưu

Lấy 10 mL mẫu cho vào 4 erlen (Fe2+) và 4 erlen FeTC tương ứng với từng pH + hóa chất 

Định mức 25mL Lắc đều

So màu bằng mắt với đường chuẩn Màu đậm hơn  Pha loãng  Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Màu nhạt hơn  Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Màu rất nhạt hay không màu Lấy 10 mL mẫu + hóa chất  Định mức thành 50mL Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Làm tương tự với xác định FeTC

1.3.5 Thí nghiệm 4: Xác định lượng hóa chất để khử sắt với hàm lượng sắt cao

Chuẩn bị 4 erlen lấy mẫu Tfe

Chuẩn bị 4 cốc có VNaOH đã xác định đến pH tối ưu + 4 cốc 50mL (30ppm)

4 Bình phản ứng chứa 450mL nước giếng

Đo pH Cho lần lượt 4 cố NaOH và 4 cốc mẫu 30 ppm vào 4 bình phản ứng + KMnO4

Khuấy mạnh 1 phút (100 v/p)

 Khuấy nhẹ t-1 (50v/p) Lấy 10 mL mẫu cho vào 4 erlen (Fe2+) và 4 erlen FeTC tương ứng với từng pH + hóa chất 

Định mức 25mL Lắc đều

So màu bằng mắt với đường chuẩn

Màu nhạt hơn  Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Màu rất nhạt hay không màu Lấy 25 mL mẫu + hóa chất  Định mức thành 50mL Đo độ hấp thu  Xác định nồng độ Fe2+

Làm tương tự với xác định FeTC

1.4 Kết quả, phân tích

Hiệu suất xử lí sắt (II) và sắt tổng

Hiệu suất xử lí = Sắt ban đầu−Sắt sau xử lí Sắt ban đầu × 100

Thí nghiệm 1 Xác đinh giá trị pH tối ưu

Hiệu suất xử lí Fe2+ 24.86% 59.32% 97.49% 97.49%

Hiệu suất xử lí TFe 33.96% 61.39% 91.86% 97.49%

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Xác định pH tối ưu

Fe2+ sau xử lí TFe sau xừ lí Hiệu suất xử lí Fe2+ Hiệu suất xử lí TFe

pH

Hình 1.2 Đồ thị xác định pH tối ưu

Thí nghiệm 2; Xác định thời gian tối ưu

TFe ban đầu 1.119 1.119 1.119 1.119

hiệu suất xử lí TFe 0% 55.76% 64.43% 73.46%

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

Xác định thời gian tối ưu

Fe2+sau xử lí TFe sau xử lí hiệu suất Fe2+ hiệu suất xử lí TFe

Thời gian

Hình 1.3 Xác định thời gian tối ưu Thí nghiệm 3: Xác định khả năng khử sắt bằng phương pháp sục khí

hiệu suất Fe2+ TN3 68.18%

hiệu suất xử lí TFe TN3 66.12%

hiệu suất xử lí TFe 64.43%

So sánh hiệu quả xử lí sắt (II) và sắt tổng ở nồng độ 10ppm và 30ppm

10ppm 30ppm

hiệu suất xử lí TFe 64.43% 66.12%

10ppm 30ppm 58%

60%

62%

64%

66%

68%

70%

So sánh hiệu quả xử lí Fe2+, TFe nồng độ 30ppm so với nồng độ 10ppm

Hiệu suất xử lí Fe2+ Hiệu suất xử lí TFe

Nồng độ Fe

Hình 1.4 So sánh hiệu quả xử lí sắt (II) và sắt tổng ở nồng độ 10ppm và 30ppm

Thí nghiệm 4: Mối quan hệ giữa lượng KMnO4 và hiệu quả xử lí Fe2+ và TFe

Hiệu suất Fe2+ sau xử lí 94.76% 93.78% 93.34% 91.49%

Hiệu suất TFe sau xử lí 94.19% 93.74% 78.37% 91.15%

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

50% 60% 70% 80% 90% 100% Mối quan hệ giữa KMnO4 và hiệu quả xử lí Fe2+TFe

Fe2+ sau xử lí TFe sau xử lí Hiệu suất Fe2+ sau xử lí Hiệu suất TFe sau xử lí

Hàm lượng KMnO4

Hình 1.5 Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa KMnO4 và hiệu suất xử lí Sắt(II) và Sắt tổng

So sánh hiệu quả xử lí sắt bằng phương pháp sục khí và hóa chất

Hóa chất Sục khí Hiệu suất Fe2+ sau xử lí 94.76% 68.18%

Hiệu suất TFe sau xử lí 94.19% 66.12%

Hóa chất Sục khí 0%

20%

40%

60%

80%

100%

So sánh hiệu quả khử Fe của quá trình sục khí và hóa chất

Hiệu suất Fe2+ sau xử lí Hiệu suất TFe sau xử lí

Quá trình

Hình 1.6 Đồ thị so sánh hiệu quả xử lí sắt bằng phương pháp sục khí và hóa chất 1.5 Nhận xét

Hiệu suất xử lí sắt ứng với từng pH khác nhau có kết quả khác nhau và chênh lệch khá nhiều Đối với pH = 7, hiệu suất xử lí sắt (II) và sắt tổng cao nhất  pH tối ưu, tại pH = 7 hàm lượng sắt bị xử lí nhiều nhất

Hiệu suất xử lí sắt ứng với từng thời gian khác nhau có kết quả khác nhau và chênh lệch khá nhiều Đối với thời gian = 30 phút, hiệu suất xử lí sắt cao nhất  thời gian tối ưu, tại thời gian là 30 phút hàm lượng sắt bị xử lí nhiều nhất

Hiệu suất xử lí sắt ở nồng độ 10 ppm và 30 ppm ứng với thời gian tối ưu là 30 phút và pH tối ưu = 7 tương đương nhau, không chênh lệch nhiều

Hiệu suất xử lí sắt ứng với từng khối lượng KMnO4 khác nhau có kết quả khác nhau và chênh lệch không nhiều Đối với hàm lượng KMnO4 = 0.05g, hiệu suất xử lí sắt cao nhất  Khối lượng KMnO4 tối ưu, tại hàm lượng KMnO4 = 0.05g hàm lượng sắt bị xử lí nhiều nhất

Hiệu suất xử lí sắt ứng với từng phương pháp khác nhau (hóa chất và sục khí) có kết quả khác nhau và chênh lệch khá nhiều Đối với phương pháp xử lí sắt bằng hóa chất, hiệu suất xử lí sắt cao nhất  Phương pháp xử lí sắt bằng hóa chất hàm lượng sắt bị xử lí nhiều nhất