Chủ Đề loại bỏ kim loại nặng khỏi môi trường nước bằng vật liệu hấp phụ chi phí thấp (bã trà)

Quy trình giải hấp của vật liệu...38 CHƯƠNG IV: CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU...39 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI MỎ THAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN HÓA SINH HỌC...39 KẾT LUẬN VÀ KI

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÔN HỌC

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 6

1 KIM LOẠI NẶNG 6

1.1 Định nghĩa 6

1.2 Phân loại 7

1.3 Nguồn phát sinh 7

1.4Giới hạn kim loại nặng bao nhiêu được gọi là ô nhiễm 7

1.5 Ảnh hưởng của kim loại nặng 8

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎ KIM LOẠI NẶNG 12

2.1 Phương pháp hóa học 12

2.2 Sử dụng chất xúc tác quang 16

2.3 Sử dụng hệ thống lọc màng 18

2.4 Phương pháp keo tụ điện hóa 21

2.5 Phương pháp Hấp phụ 22

3 QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ 23

3.1 Định nghĩa 23

3.2 Phân loại 26

3.3 Đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 27

3.4 Hấp phụ từ pha dung dịch 28

3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ 29

3.6 Các ứng dụng của hấp phụ 29

3.7 Vật liệu hấp phụ giá thành thấp 30

CHƯƠNG II VẬT LIỆU HẤP PHỤ CÓ NGUỒN GỐC TỪ BÃ TRÀ 33

1 Quy trình tổng hợp và sử dụng Bã trà trong Kim loại nặng 33

2 Phân tích quá trình hóa lí: BET, FTIR, XRD 36

CHƯƠNG III ỨNG DỤNG CỦA BÃ TRÀ 37

1 Hiệu suất loại bỏ của Bã trà 37

2 Quy trình giải hấp của vật liệu 38

CHƯƠNG IV: CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 39

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI MỎ THAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN HÓA SINH HỌC 39

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41

1 Kết luận 41

2 Kiến nghị 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

IARC Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu về ung thư, kim loại nặng

FTIR Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây của nước ta, do phát triển kinh tế và gia tăng dân số nên môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm bởi kim loại nặng mà nguồn gốc chủ yếu từ công nghiệp và giao thông vận tải Các kim loại nặng nói chung lại rất khó loại bỏ bằng các biện pháp xử lý nước thải thông thường và nếu chúng xâm nhập vào các nguồn nước sinh hoạt ở mức cao hơn mức cho phép sẽ là nguồn gốc của nhiều bệnh hiểm nghèo, đe dọa sức khỏe và tính mạng của con người Vì vậy mà vấn đề nghiên cứu và bảo vệ môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng trở thành mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia và tổ chức trên Thế Giới

Ô nhiễm kim loại nặng trong nước không chỉ trực tiếp do nước thải công nghiệp và sinh hoạt mà cong có thể từ các nguồn gốc khác (giao thông vận tải, đốt than, đốt rác, phân bón, thuốc trừ sâu…) Riêng ở nước ta, các đường ống dẫn nước và cáp ngầm do

đã quá cũ nên có khả năng bị ăn mòn gây ra ô nhiễm Zn, Pb, Cd…vào môi trường nước Các kim loại nặng dù cho nằm trong chất thải dạng khí hay rắn cũng gây ra ô nhiễm nguồn nước do sự lắng rơi xuống mặt nước sông, hồ hoặc xuống đất rồi bị các cơn mưa làm thấm vào tầng nước ngầm Ion kim loại nặng dễ kết hợp với nước tạo ra các hidroxit Khả năng hòa tan của các hidroxit kim loại phụ thuộc vào pH của nước

Do đó, mức độ ô nhiễm kim loại nặng của nươc phụ thuộc nhiều vào điều kiện pH Trong lớp đáy của các dòng sông, do các quá trình sinh học thực vật bị phân hủy và tạo ra mùn Mùn (các hợp chất humic) có ảnh hưởng lớn đến tính chất của nước như tính bazo, tính hấp phụ, tạo phức…

Gần đây nhiều phương pháp xử lý kim loại nặng đã được nghiên cứu và phát triển với mục tiêu chi phí thấp, hiệu quả cao đồng thời giảm lượng nước thải và cải thiện chất lượng xử lý Các phương pháp lọc màng cũng ngày càng được sử dụng phổ biến do sựhoạt động đơn giản và hiệu quả như : màng siêu lọc UF, màng lọc nano NF, thẩm thấungược RO; phương pháp điện phân, xử lý xúc tác quang học cũng là những kỹ thuật sáng tạo và có triển vọng trong công cuộc giảm nồng độ các kim loại nặng trong nước

ở mức độ xử lý công nghiệp

Trong những năm gần đây, phương pháp hấp phụ đã trở thành một trong những biện pháp xử lý hiệu quả, việc tìm kiếm các chất hấp phụ kim loại nặng có chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo liên kết kim loại nặng đã tăng lên Các chất hấp phụ có thể có nguồn gốc khoáng chất, hữu cơ (vật liệu polime), sản phẩm phụ nông nghiệp, chất thảinông nghiệp, sinh học (sinh khối).Vì vậy, lựa chọn đề tài: “Loại bỏ kim loại nặng khỏimôi trường nước bằng vật liệu hấp phụ chi phí thấp” để thực hiện nhằm cung cấp cơ

sở khoa học của việc áp dụng mô hình vật liệu hấp phụ chi phí thấp để xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong nước Cụ thể là vật liệu hấp phụ được chế tạo từ bã trà

2 Kim loại nặng thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và tích lũy trong cơ thể chúng Do độ hòa tan trong nước của các kim loại này cao nên chúng có thể hấp thụ tốt vào cơ thể sinh vật, nếu sự tích lũy diễn ra với nồng độ cao và vượt quá giới hạn cho phép có thể gây ra nhiễm độc và tổn hại trầm trọng đến cơ thể sinh vật Các thành phần này không thể bị phân hủy trong tự nhiên.

Hình 1 Kim loại nặng trong bảng tuần hoàn

1.2 Phân loại

Kim loại nặng có thể được chia thành 3 nhóm, dựa theo tính chất ở nhiệt độ thường như sau:

1.Nhóm kim loại độc: Hg, Zn, Cr, Pb, Ni, Cu, As, Cd, Sn, Co,

2.Nhóm kim loại quý: Ru, Au, Ag, Pd, Pt,

3.Nhóm kim loại phóng xạ: Am, Th, Ra, U,

Ở dạng nguyên tố thì kim loại nặng không có hại, nhưng khi tồn tại ở dạng ion thì kimloại nặng lại rất độc hại cho sức khỏe chúng ta

1.3 Nguồn phát sinh

1.3.1 Nguồn tự nhiên:

Kim loại nặng trong tự nhiên đều có trong đất và nước, và chúng có thể được phát huy

và tăng cường trong môi trường do các hoạt động tự nhiên như quá trình thủy phân khoáng vật (Quá trình tạo ra các khoáng vật mới, quá trình tái tại dinh dưỡng trong đất,…)

1.3.2 Nguồn nhân tạo:

Nguồn kim loại nặng đi vào đất và nước do tác động của con người bằng các con đường chủ yếu như bón phân, bã bùn cống và thuốc bảo vệ thực vật và các con đường phụ từ các ngành công nghiệp như khai khoáng và kỹ nghệ hay lắng đọng từ không khí Và một số nguồn phát sinh kinh loại nặng nhân tạo như: Khai thác mỏ, Công nghiệp, Xả thải, Sản phẩm tiêu dùng

1.4 Giới hạn kim loại nặng bao nhiêu được gọi là ô nhiễm

Các quy định về nồng độ kim loại nặng trong nước đã được thiết lập để giảm thiểu tối

đa sự phơi nhiễm của con người và môi trường Đó là quy định về loại cũng như nồng

độ giới hạn tối đa cho phép của kim loại nặng có mặt trong nước Theo QCVN 2:2011/BYT

8-Bảng 1 Giới hạn Kim loại nặng

1.5 Ảnh hưởng của kim loại nặng

Kim loại nặng là vật chất tự nhiên có trong môi trường và là nguyên tố quan trọng cho

sự sống, nhưng chúng có thể trở nên nguy hiểm khi chúng tích tụ quá nhiều trong sinhvật Một số kim loại nặng tiêu biểu nhất gây ô nhiễm môi trường bao gồm thủy ngân, cadmium, asen, crom, niken, đồng và chì

1.5.1 Đối với môi trường

Ảnh hưởng đến động vật và thực vật: Kim loại nặng có thể làm giảm sự sinh trưởng của cây trồng và động vật, làm suy giảm chất lượng năng suất của đất Gây ra ô nhiễmmôi trường: Nước chứa kim loại nặng có thể gây ra ô nhiễm môi trường, gây ra hư hạiđến các hệ sinh thái, động vật và thực vật sống trong môi trường đó

1.5.2 Đối với con người

Thông qua vòng tuần hoàn chủa chuỗi thức ăn, các kim loại nặng xâm nhập vào cơ thểcủa con người ngày một nhiều hơn Những chất này không thể phân hủy và tích tụ trong cơ thể sống, dẫn đến nhiều loại bệnh tật và rối loạn của hệ thống thần kinh, miễndịch, sinh sản và tiêu hóa

Các kim loại nặng sẽ kìm hãm sự tăng trưởng và phát triển, tạo ra các tế bào ung thư, tổn thương các cơ quan và hệ thần kinh và nghiêm trọng hơn là gây ra tử vong Việc tiếp xúc với những kim loại nặng như chỉ, thủy ngân, cũng có thể gây ra các bệnh tự miễn dịch và nó sẽ tự tấn công các tế bào của chính mình

1.5.3 Ảnh hưởng của một số kim loại nặng phổ biến: (Viện Khoa Học An Toàn

Vệ Sinh Lao Động)

Nhôm: Nhôm là kim loại cực kỳ phổ biến, có mặt ở khắp mọi nơi trong môi trường sống của chúng ta: không khí, nước uống, dược phẩm, vật dụng, sản phẩm tiêu

dùng… Nếu cơ thể bị nhiễm nhôm với hàm lượng lớn thì sẽ gây ảnh hưởng khá trầm trọng như làm đau nhức xương, tổn thương mô, hệ xương, giảm hồng cầu trong máu, gây thiếu máu, có các triệu chứng bệnh ung thư phổi hay tụy tạng…

Hình 2 NhômChì: Chì được sử dụng rộng rãi tại nhiều xưởng, nhà máy sản xuất công nghiệp, mỹ phẩm… Nếu không may bị nhiễm độc kim loại nặng này, chúng ta có thể bị rối loạn thần kinh, thiếu máu, cao huyết áp, suy thận, Đối với phụ nữ, dễ bị sảy thai, sinh non,thậm chí là vô sinh Với trẻ em – người có nguy cơ nhiễm chì cao thì sẽ bị tác động lên hệ thần kinh trung ương cũng như não bộ gây hôn mê, co giật hoặc tử vong hay chậm phát triển và rối loạn hành vi,

Hình 3 Chì

Thủy ngân: Thủy ngân là được tìm thấy khá nhiều ở trong pin, thuốc xịt muỗi, thuốc

mỡ và một số loài cá biển như cá chó, cá kiếm, cá vược… Con đường dễ lây nhiễm độc kim loại nặng này chính là tiêu hóa thức ăn, nguồn nước, thủy sản và qua con đường hô hấp khi hít phải những chất thải công nghiệp Thủy ngân có thể gây ra một

số triệu chứng cấp tính như ớn lạnh, khó thở, đau bụng, dị ứng, mệt mỏi, nhức đầu… Đặc biệt, Thủy ngân cực độc với thai nhi, gây khuyết tật thần kinh hay bại não biến dạng chi, … phụ nữ mang thai phải cẩn thận và hạn chế ăn cá biển có chứa nhiều thủy ngân.

Hình 4 Thủy ngân

Cadmium: Cadmium có nhiều trong đất nên nguyên nhân chủ yếu khiến bị ngộ độc nguyên tố này chính là thông qua nguồn nước và thực phẩm bị ô nhiễm Và nhiều khi chúng ta hít phải bầu không khí nhiễm Cadmium từ các nhà máy sản xuất công nghiệpthải ra Rất hiếm xảy ra những trường hợp bị ngộ độc Cadmium vì cơ thể hấp thu chúng rất ít nhưng nếu bị một lượng nhỏ cũng sẽ gây ảnh hưởng trầm trọng Những dấu hiệu, triệu chứng đầu tiên dễ thấy là sốt cao, nhịp tim chậm, khó thở, đau thắt ngực…

Asen: Asen là “vị vua của các chất độc” bởi nó có thể giết chết một người trưởng thành với hàm lượng bằng nửa hạt ngô Chất độc này có thể được tìm thấy ở nguồn nước ngầm, đất, bầu không khí hay thực phẩm mà chúng ta ăn uống hàng ngày Bị ngộ độc Asen cấp tính, bệnh nhân sẽ có các triệu chứng, dấu hiệu như khát nước dữ dội, đau bụng, nôn mửa, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt thâm tím, có thể gây tử vong nhanh chóng Nếu nhiễm độc ở mức độ thấp, sẽ gây buồn nôn, thiếu máu, rụng tóc, mệt mỏi, nhịp tim rối loạn, mạch máu bị tổn thương… có thể đến căn bệnh ung thư rồichết

Hình 5 Asen

Crom: Crom cũng là một trong những hợp chất được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến trong các ngành ứng dụng sản xuất công nghiệp như in mực, nhuộm, mạ điện kim loại, thuộc da… Nó cũng có thể tự xuất hiện tự nhiên thông qua các hoạt động như phong hóa địa chất đất và đá hay phun trào núi lửa… Nếu hàm lượng crom cao đi vào trong cơ thể thì sẽ gây ngộ độc dẫn đến tử vong Với lượng nhỏ thì về lâu dài, sẽ tích

tụ từ từ kèm theo các biến chứng, dấu hiệu như viêm mũi, loét da, ảnh hưởng đến hô hấp…

Hình 6 Crom

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎ KIM LOẠI NẶNG

Hình 7 Phương pháp sinh học

Các vi sinh vật thường sử dụng như tảo, nấm, vi khuẩn, v.v Ngoài ra còn có một số loài thực vật sống trong môi trường ô nhiễm kim loại nặng có khả năng hấp thụ và tách các kim loại nặng độc hại như: Cỏ Vertiver, cải xoong, cây dương xỉ, cây thơm

ổi, v.v Thực vật có nhiều phản ứng khác nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường

Cơ chế hấp thụ kim loại nặng ở vi khuẩn được chia làm 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Tích tụ các kim loại nặng và sinh khối, làm giảm nồng độ các kim loại này ở trong nước

+ Giai đoạn 2: Sau quá trình phát triển ở mức tối đa sinh khối, vi sinh vật thường lắng xuống đáy bùn hoặc kết thành mảng nổi trên bề mặt và cần phải lọc hoặc thu sinh khối

ra khỏi môi trường nước

Các yếu tố ảnh hưởng đến hấp thụ sinh học:

1 pH: tác động đến đặc điểm hóa học, độ hòa tan, tổng điện tích chất hấp thụ

2 Nhiệt độ: ảnh hưởng tích cực/tiêu cực đến quá trình hấp thụ sinh học vì khi

tăng/giảm thường gây ra sự thay đổi khả năng hấp thụ sinh học Khi nhiệt độ cao làm tăng khả năng loại bỏ chất hấp thụ

3 Nông độ kim loại ban đầu: hiệu suất hấp thụ sinh học cao hơn khi nông độ kim loại thấp Do vậy, nông độ ban đầu sẽ tác động đến quá trình hấp thụ của nhiêu loại khác nhau

4 Thời gian tiếp xúc: việc hấp thụ tối đa phụ thuộc vào chất hấp thụ, ion kim loại Tốc

độ hấp thụ ban đầu nhanh nên khả năng loại bỏ kim loại lớn

Ưu điểm của hấp thụ sinh học

1 Sinh khối không yêu cầu chất dinh dưỡng, không phụ thuộc vào sinh trưởng

2 Sinh khối dễ tìm kiếm, chủ yếu từ các ngành công nghiệp lên men

3 Không bị ràng buộc bởi tính chất sinh lý của tế bào VSV sống

4 Sinh khối dễ trao đối ion nên hiệu quả hấp thụ kim loại hiệu quả

5 Dễ thu hồi các giá trị kim loại, khi quần thể sinh khối dồi dào sau khi hấp thụ sẽ bị đốt để loại bỏ

6 Là công nghệ khả thi về mặt kinh tế để loại bỏ và thu hồi kim loại

7 Hấp thụ sinh học hoạt động trong phạm vi pH, nhiệt độ rộng, dễ xử lý với giải hấp thụ nhanh

Định nghĩa:

Trao đổi ion là một trong những phương pháp thường được dùng để tách kim loại nặng từ nước thải Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ hay hợp chất hữu cơ có gắn các nhóm như: (-SO3H), (-COO-), amin Các cation và anion được hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion

Khi nhựa trao đổi ion đã bão hòa, người ta khôi phục lại cationit và anionit bằng dung dịch axit loãng hoặc dung dịch bazơ loãng Về mặt kĩ thuật thì hầu hết kim loại nặng đều có thể tách ra bằng phương pháp trao đổi ion, nhưng phương pháp này thường tốnkém

Hình 8 Trao đổi ION

Phương pháp này thường được ứng dụng trong loại bỏ sắt và mangan trong nước và cho hiệu quả cao Đối với những nơi có nồng độ thấp hơn nhựa, ta có thể áp dụng trong khử kim loại nặng trong nước bằng cách cho nhựa trao đổi ion với nước

Các yếu tố ảnh hưởng đến trao đổi Ion

1 Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tới hiệu quả xử lí

2 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lí

3 Ảnh hưởng của nồng độ Ion kim loại ban đầu

4 Ảnh hưởng của nhiệt độ và xác định các thông số nhiệt động học của quá trình

5 Ảnh hưởng của kích thước vật liệu

6 Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn - lỏng

7 Ảnh hưởng của đẳng nhiệt hấp phụ

8 Ảnh hưởng của một số Ion

Ưu điểm: là thực hiện khá đơn giản, có khả năng loại bỏ sắt từ một chất rắn ion Nhược điểm: Là sự ăn mòn có thể trở thành 1 yếu tố hạn chế đáng kể Các điện cực

sẽ thường xuyên phải được thay thế

2.1.3 Sử dụng phương pháp kết tủa hóa học

Mn+ + nNaOH -> M(OH)n ↓ + nNa+

2Mn+ + nCa(OH)2 -> 2M(OH)n ↓ + nCa2+

*M là ion kim loại nặng

Trong quá trình kết tủa hydroxit, bổ sung chất kết dính như phèn, muối sắt, polime hữu cơ có thể làm tăng khả năng loại bỏ các kim loại nặng và mỗi kết tủa hydroxit kim loại sẽ có độ lắng đọng cực đại ở dải pH khác nhau

Các yếu tố ảnh hưởng:

1 Ảnh hưởng của nồng độ chất kết tủa

2 Ảnh hưởng của pH

3 Ảnh hưởng của thời gian khuấy chậm

4 Ảnh hưởng của thời gian lắng

5 Kiểm tra hiệu suất xử lý tại các điều kiện tối ưu

Ưu điểm:

1 Đơn giản, dễ sử dụng với nguồn nguyên liệu dễ kiếm

2 Xử lý được nhiều kim loại cùng lúc với hiệu quả xử lý cao

Nhược điểm:

1 Tạo ra lượng chất kết tủa thải sau khi lắng cặn

2 Khó điều chỉnh pH trong nước khi dùng tác nhân kết tủa là dung dịch kiềm

3 Không xử lý triệt để khi nồng độ kim loại quá cao

4 Giảm hiệu quả xử lý khi có mặt tác nhân tạo phức với hydroxit trong nguồn nước

xử lý

Ngoài ra dựa vào đặc tính muối không tan của các kim loại nặng, có thể xử lý bằng cách kết tủa muối sunfua tuy nhiên nguy cơ tiềm ẩn của phương pháp này chính là thực hiện kết tủa ở môi trường axit và dễ dẫn đến sự hình thành khí độc H2S Hơn nữaphương pháp kết tủa muối sunfua kim loại còn có xu hướng hình thành dạng keo tụ gây khó khăn cho vấn đề lắng đọng tách cặn sau đó

Hình 9 Phản ứng keo tụ tạo bông

2.2 Sử dụng chất xúc tác quang

Định nghĩa:

Chất xúc tác quang được đánh giá là giải pháp xử lý nước thải lẫn kim loại nặng thực hiện khá đơn giản mà không tốn kém nhiều chi phí Để xử lý, ta cần sử dụng tia cực tím để khử Cr với nồng độ pH và thêm oxalate để tạo điều kiện giảm Cr

Cơ chế: Trong quá trình quang xúc tác, dưới bức xạ UV hoặc khả kiến, các hạt xúc

tác quang hóa sẽ bị kích thích, tạo ra các điện tử và lỗ trống quang sinh (hình 10)

Lỗ trống quang sinh sẽ di chuyển ra bề mặt xúc tác, phản ứng với nhóm OH trên bề mặt hoặc các phân tử nước hấp phụ để hình thành các tiểu phân hoạt động chứa oxy, bao gồm gốc tự do hydroxyl Đến lượt các gốc tự do hydroxyl này, nhờ khả năng oxy hóa mạnh với tốc độ phản ứng nhanh, có thể phân hủy và khoáng hóa rất nhiều hợp chất hữu cơ ô nhiễm khác nhau

Các yếu tố ảnh hưởng: Nồng độ RhB ban đầu, cường độ chiếu sáng, nồng độ dung

dịch H2O2 và nguồn sáng

Ưu điểm: Không tiêu hao chất xúc tác, hoàn toàn vô hại với cơ thể con người, có khả

năng chịu nước, chống mài mòn, màu trong suốt, không thay đổi màu sắc vật liệu nội thất

Nhược điểm: Độ bền cơ lí, hóa thấp nên có thể gây ô nhiễm thứ cấp hoặc phương

pháp điều chế sử dụng nhiều năng lượng, quy trình tiến hành phức tạp, sử dụng thêm các hóa chất khác

Hình 10 Cơ chế của xúc tác quang hóa

2.3 Sử dụng hệ thống lọc màng

Định nghĩa:

Màng lọc là một lớp màng vật liệu mỏng có khả năng phân tách vật chất theo đặc tính vật lý và hóa học của chúng khi chịu một áp lực nhất định Màng lọc ngăn cách giữa 2pha, có khả năng tạo ra sức cản để tách một số phần tử có trong nước như cặn lơ lửng,ion, các vi sinh vật,… khi cho dung dịch cần lọc đi qua màng

Dòng lọc là một phần của dòng vào được thấm lọc qua màng Dòng ở lại là dòng không qua màng chứa các thành phần mà màng lọc cần tách để loại bỏ hoặc thu hồi, dòng qua là dòng đạ được tách các phần cần tách loại ở lại bên kia màng

Có thể phân loại màng lọc theo

1 Kích thước của vật chất giữ lại

2 Áp lực trên màng

Hình 11 Lọc màng

Cơ chế: Màng lọc hoạt động trên cơ chế chuyển động của những phần tử nước nhờ áplực nén của máy bơm cao áp tạo nên dòng chảy mạnh qua khe hở mang lọc đẩy các thành phần hoá học, tạp chất, các kim loại… có trong nước chuyển động văng ra vùng

có áp lực thấp trôi theo dòng nước thải ra ngoài

Dòng nước đi vào màng lọc được bơm từ máy bơm nên có áp lực rất lớn chảy theo hướng xoắn ốc đi qua bề mặt màng lọc, nước sẽ bị văng xuống các tầng dưới tập trung

ở ống lọc nước thành phẩm hay còn gọi là nước thẩm thấu Nhờ có lớp thẩm thấu được gắn ở giữa tấm lọc giúp nước chảy đều trên màng lọc Sau quá trình tạo ra nước sạch các chất thải được giữ lại sẽ được hòa vào nước và đẩy ra ngoài

Các yếu tố ảnh hưởng:

Nhiệt độ: Mỗi loại màng lọc thì có giới hạn và khoảng nhiệt độ hoạt động tốt nhất,

thường hoạt động tốt ở 25oC - 35oC Nhiệt độ thường không ảnh hưởng nhiều đến màng mà ảnh hưởng đến các thành phần khác trong hệ thống lọc màng Ví dụ như nhiệt độ cao dẫn đến giảm độ nhớt, ảnh hưởng năng suất lọc

J = J20 x 1,025(T-20)Trong đó: J - năng suất lọc ở 20oC

Vật liệu màng: Vật liệu màng rất đa dạng, có nhiều loại khác nhau yếu tố góc tiếp

xúc và góc trượt là yếu tố quan trọng của màng để đánh giá khả năng thấm ướt vì vậy đánh giá được thời gian hoạt động của màng (nhanh tắc và lâu tắc)

Kích thước lỗ màng: Tùy vào mục đích mà sử dụng kích thước lỗ màng dùng để lọc

các chất khác nhau Trong xử lý nước thải thường dùng màng siêu lọc hoặc vi lọc

Áp suất qua màng: Đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình màng lọc Mỗi

loại màng lọc có khoảng áp suất hoạt động nhất định, nếu áp suất không nằm trong khoảng này màng lọc sẽ không hoạt động hoặc hiệu quả lọc thấp Khi áp suất vượt quá mức hoạt động của màng sẽ gây hư hỏng màng không sử dụng được

Tính chất nước thải: Nước thải có nồng độ chất hữu cơ hòa tan và chất rắn lơ lững

cáo thì dễ gây tắt nghẽn màng nhanh hơn so với nước thải có ồng độ thấp hơn

Ưu điểm:

1 Loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ hòa tan, độc tố, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và cácchất gây ô nhiễm khác trong nước

2 Loại bỏ một số ion kim loại và các chất rắn hòa tan

3 Có khả năng loại bỏ một phần các muối hòa tan, giúp cải thiện chất lượng nước

4 Độ thấm tương đối cao, cho phép thông lượng lớn trong quá trình lọc

5 Dễ vận hành và bảo trì, không yêu cầu áp suất cao như trong hệ thống lọc ngược RO

đủ lớn sẽ xảy ra phản ứng ở điện cực

Hình 12 Phương pháp keo tụ điện hóa

Phương pháp điện hóa được ứng dụng phụ thuộc vào những đặc điểm và yếu tố cơ bản dưới đây:

Keo tụ điện hóa là một phương pháp đơn giản và hiệu quả, các chất bông tụ được tạo

ra từ quá trình oxy hóa điện cực của một anot, thường các vật liệu này được làm bằng sắt hoặc nhôm

Các yếu tố ảnh hưởng:

1 pH nước thải: pH là một yếu tố quan trọng của hệ thống keo tụ điện hóa, nó ảnh hưởng đến độ dẫn điện của dung dịch, độ hòa tan các điện cực, thế điện hóa của các chất ô nhiễm Các Hydroxit và ion nhôm hình thành làm cho các chất ô nhiễm mất ổn định Đối với điện cực nhôm, các bông keo tụ hình thành tốt nhất trong môi trường pHacid

2 Mật độ dòng điện: Một trong những yếu tố quan trọng nữa ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình EC là cường độ dòng điện áp dụng, không chỉ liên quan đến lượng chất keo

tụ được tạo ra mà còn ảnh hưởng đến số lượng và kích thước các bong bóng khí được tạo ra Những yếu tố này sẽ tác động đến sự phát triển của các hạt keo, quá trình trộn lẫn dung dịch

3 Thời gian: Cùng với mật độ dòng, thời gian xử lý chính là một trong những thông

số quan trọng nhất trong quá trình điện hóa, thời gian càng tăng lượng ion kim loại thoát ra từ anot càng nhiều, hiệu suất cũng tăng lên Nhưng cũng giống với mật độ dòng, thời gian càng dài năng lượng sinh ra càng lớn (định luật Faraday), tốn thêm chiphí đồng thời làm gia nhiệt phản ứng Vì thế việc xác định được thời điểm dừng thích hợp cho quá trình xử lý là một trong những yêu cầu cơ bản của xử lý bằng dòng điện

Ưu điểm: Với khả năng loại bỏ cao các ion kim loại nặng mà không cần thêm vào các

chất keo tụ hóa học, phương pháp này đem lại khả năng làm giảm lượng bùn đáng kể sau xử lý

Nhược điểm: Tuy nhiên vận hành với nguồn điện lớn là mà phương pháp này vẫn

để làm sạch và sấy khô không khí, tách các hỗn hợp khí hay hơi tạo thành từng phân

tử, tiến hành quá trình ảnh hưởng dị thể trên bề mặt

Cơ chế: Là sự tương tác nhờ lúc hút tĩnh điện giữa ion kim loại nặng với các tâm hấp

thụ trên bề mặt chất hấp phụ (hấp phụ vật lí) hay là sự liên kết thông qua phản ứnghóa học giữa ion Kim loại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ (hấp phụ hóa học)

Các yếu tố ảnh hưởng:

1 Ánh hưởng của dung môi

Hấp phụ trong dung dịch là hấp phụ cạnh tranh nghĩa là khi chất tan bị hấp phụ càngmạnh thì dung môi bị hấp phụ càng yếu Dung môi có sức căng bề mặt càng lớn thìchất tan càng dễ bị hấp phụ Chất tan trong dung môi nước bị hấp phụ tốt hơn so vớitrong dung môi hữu cơ

2 Tính chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

Thông thường các chất phân cực dễ hấp phụ lên bề mặt phân cực và các chất khôngphân cực dễ hấp phụ lên bề mặt không phân cực Ngoài ra, độ xốp của chất hấp phụ

cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ.

Khi giảm kích thước mao quản trong chất hấp phụ xốp thì sự hấp phụ dung dịchthường tăng lên, nhưng đến giới hạn nào đó khi kích thước mao quản quá nhỏ sẽ cảntrở việc đi vào của chất bị hấp phụ

3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng sự hấp phụ trong dung dịch giảm Tuy nhiên đối với những cấu tửtan hạn chế, khi tăng nhiệt độ, độ tan tăng làm cho nồng độ của nó trong dung dịchtăng lên, do vậy khả năng hấp phụ có thể tăng lên

Bên cạnh đó còn phụ thuộc một số yếu tố khác như sự thay đổi pH của dung dịch, bềmặt riêng của chất bị hấp phụ

Ưu điểm:

1 Xử lý hiệu quả kim loại nặng ở nồng độ thấp và có tính chọn lọc cao

2 Đơn giản, dễ sử dụng với nguồn nguyên liệu đa dạng

Hấp phụ, trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút trên

bề mặt một chất rắn xốp hoặc là sự gia tăng nồng độ của chất này trên bề mặt chấtkhác Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbate), chất rắn xốp dùng đểhút khí hay hơi gọi là chất hấp phụ (adsorbent) và những khí không bị hấp phụ gọi làkhí trơ Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấpphụ

Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng, gọi là nhiệt hấp phụ Bề mặt cànglớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn