Xử lý nước thải bằng hấp phụ và tuyển nổi

L/O/G/O Nhóm: PATTAL GVHD: Ths. Lê Đức Khải Hấp phụ & tuyển nổi Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh Đại học Khoa Học Tự Nhiên Khoa Môi Trường 1 HẤP PHỤ 1 TUYỂN NỔI 2 2  Định nghĩa  Cơ chế hấp phụ  Các giai đoạn hấp phụ  Các yếu tố ảnh hưởng quá trình hấp phụ  Các thiết bị và công trình hấp phụ Nội dung  Cơ chế tuyển nổi  Các loại tuyển nổi • Tuyển nổi bằng không khí • Tuyển nổi chân không • Tuyển nổi điện 3 HẤP PHỤ 4 HẤP PHỤ / Định nghĩa 1 Hấp phụ là quá trình tụ tập các phân tử khí, hơi hoặc các phân tử, ion của chất tan trên bề mặt phân chia pha Bề mặt phân cách pha Rắn – Lỏng Khí – Lỏng Lỏng – Lỏng 5 HẤP PHỤ / Cơ chế 1 Hấp phụ vật lý (physisorption) Có 2 dạng hấp phụ Hấp phụ hóa học (chemisorption) + Liên kết cộng hoá trị (covalent bonding) + Liên kết cầu hydro (hydrogen bonding) + Lực tĩnh điện (electrostatic force) + Lực điện động (electrokinetic force) + Lực liên kết phân tử Van der Waals (Van der Waals force) Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học Nhiệt hấp phụ Không lớn thường nhỏ hơn 20 kJ/mol. Khá lớn, từ 40 ÷ 800 kJ/mol. Lượng chất bị hấp phụ Nhiều lớp (đa lớp) Đơn lớp Tính chọn lọc Không có sự chọn lọc, đều có tính chất hấp phụ lý học. Tính chọn lọc cao, phụ thuộc vào tính chất bề mặt chất rắn và tính chất của chất bị hấp phụ. Sự phụ thuộc của nhiệt độ Nhiệt độ tăng thì lượng chất hấp phụ giảm Nhiệt độ cao Tính chất các điểm hấp phụ Tương tác yếu Liên kết mạnh Năng lượng hoạt hóa chất hấp phụ Hấp phụ lý học tiến hành rất nhanh và năng lượng hoạt hóa bằng không. Hấp phụ hóa học tiến hành chậm và có năng lượng hoạt hóa khá lớn Tính thuận nghịch Thuận nghịch Không phải bao giờ cũng là quá trình thuận nghịch Trạng thái chất bị hấp phụ Không thay đổi. Thay đổi hoàn toàn 6 7 HẤP PHỤ / Các giai đoạn 1 Các giai đoạn quá trình hấp phụ Giai đoạn 1. Bulk solution transport: Các chất trong dung dịch đươc vận chuyển đến lớp nước mỏng bao quanh bề mặt hạt rắn – quá trình này bao gồm: vận chuyển theo dòng và phân tán. Giai đoạn 2. Film diffusion transport: Các chất tập trung ở lớp nước mỏng này khuếch tán đến các khe rỗng trên bề mặt hạt rắn. (khuếch tán ngoài) Giai đoạn 3. Pore transport: Khuếch tán chất trong khe rỗng và dọc theo bề mặt khe rỗng. (khuếch tán trong) Giai đoạn 4. Adsorption: Các chất dính bám lên bề mặt khe rỗng của hạt rắn theo các cơ chế khác nhau. 8 HẤP PHỤ / Các giai đoạn 1 Các giai đoạn quá trình hấp phụ HẤP PHỤ T/c chất bị hấp phụ • Độ tan • Chiều dài phân tử • Kích thước phân tử • Dạng hình học của phân tử • Độ tĩnh điện ả Nhiệt độ Hấp phụ vật lý: giảm khi nhiệt độ tăng Sức căng bề mặt Sức căng bề mặt nhỏ: các phân tử tập trung trên bề mặt dung dịch Sức căng bề mặt lớn: nồng độ chất hòa tan trong khối dung dịch lớn Diện tích bề mặt Tốc độ hấp phụ tăng khi diện tích bề mặt chất hấp phụ tăng. 9 HẤP PHỤ / Các yếu tố ảnh hưởng 1 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình hấp phụ Freundlich and Kuster BET Henderson - Kisliuk Kisliuk Langmuir 10 HẤP PHỤ / Các yếu tố ảnh hưởng 1 ĐƯỜNG HẤP PHỤ ĐẲNG NHIỆT Để xác định lượng chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ ở điều kiện áp suất (đv chất khí) và nồng độ (đv chất lỏng) nhất định khi nhiệt độ không thay đổi. [...]... công trình hấp phụ Công trình hấp phụ Cột tiếp xúc bên trong Tháp hấp phụ 1 HẤP PHỤ / Thiết bị - công trình hấp phụ Cột tiếp xúc bên trong 1 HẤP PHỤ / Thiết bị - công trình hấp phụ Tháp hấp phụ Nước thải Nước sạch 3 1 5 4 Chất hấp phụ đã sử dụng Chất hấp phụ đã sử dụng Tháp hấp phụ 1 tầng 1 Tháp hấp phụ 2 Phễu nạp chất hấp phụ 3 Ống dẫn chất hấp phụ 4 Lưới d = 5 – 10 mm 5 Bình chứa 1 HẤP PHỤ / Thiết... trở thành ưa nước 2 TUYỂN NỔI / Các phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi bằng không khí 2 TUYỂN NỔI / Các phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi bằng không khí Tuyển nổi cấp không khí bằng phương pháp cơ học 1 Buồng tuyển nổi 2 Cấp khi 3 Trục 4 Cánh quạt 2 TUYỂN NỔI / Các phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi bằng không khí Thiết bị tuyển nổi cấp không khí qua đầu vật liệu xốp 1 Buồng tuyển nổi 2 Đầu khuếch tán 3 Rãnh... trình hấp phụ Tháp hấp phụ Huyền phù chất hấp phụ (15 – 20%) Nước sạch 3 1 Tháp hấp phụ nhiều tầng 1 Tháp 2 Lưới 3 Ống chảy truyền chất hấp phụ 4 Thùng chứa Nước 2 4 Chất hấp phụ đã sử dụng Nước thải TUYỂN NỔI 2 TUYỂN NỔI / Định nghĩa Tuyển nổi là quá trình tách các hạt rắn và các hạt lỏng lơ lửng không tan ra khỏi nước khi trọng lượng riêng của chúng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước 2 TUYỂN NỔI /... điều chỉnh mức chất lỏng 2 TUYỂN NỔI / Các phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi bằng không khí Thiết bị tuyển nổi cấp không khí qua tấm lọc 1 Buồng tuyển nổi 2 Tấm lọc 3 Cào bã 4 Rãnh gom cặn 2 TUYỂN NỔI / Các phương pháp tuyển nổi Tuyển nổi chân không Cách đưa khí vào bể: • Đưa khí vào bão hòa với nước thải, đưa khí trực tiếp vào từ bể sục khí • Đưa khí vào phần hút của máy bơm nước thải Thiết bị gồm bể hình... NỔI / Cơ chế Sử dụng lực nổi của các bọt khí để tách các chất bẩn trong nước 2 TUYỂN NỔI / Điều chỉnh khả năng tuyển nổi Tính ưa nước – kỵ nước Mật độ nước thải & pH Bóng khí và các chất có hoạt tính bề mặt Khả năng tuyển nổi Thời gian tuyển nổi 2 TUYỂN NỔI / Các yếu tố ảnh hưởng  Tạo ra một môi trường thích hợp cả về mật độ lẫn độ pH của nước thải  Phải tạo ra trong khối nước thải một pha khác, đó... nghiệm 1 HẤP PHỤ / Các yếu tố ảnh hưởng - Đường đẳng nhiệt Langmuir: 1 HẤP PHỤ / Vật liệu hấp phụ Nhiệt phân (thiếu oxy) Hoạt hóa carbon (hơi nước CO2) Cấu trúc rỗng của carbon – Than hoạt tính 1 HẤP PHỤ / Vật liệu hấp phụ Cấu trúc khe rỗng của than hoạt tính Macropore: >25 nm Mesopore: 1 – 25 nm Micropore: . trình hấp phụ  Các thiết bị và công trình hấp phụ Nội dung  Cơ chế tuyển nổi  Các loại tuyển nổi • Tuyển nổi bằng không khí • Tuyển nổi chân không • Tuyển nổi điện 3 HẤP PHỤ 4 HẤP PHỤ. trong 20 HẤP PHỤ / Thiết bị - công trình hấp phụ 1 Nước thải Nước sạch Chất hấp phụ đã sử dụng Chất hấp phụ đã sử dụng 1 3 5 4 Tháp hấp phụ 1 tầng 1. Tháp hấp phụ 2. Phễu nạp chất hấp phụ 3 liệu hấp phụ 1 Chitosan Alumina Nhựa hấp phụ Công trình hấp phụ Cột tiếp xúc bên trong Tháp hấp phụ 18 HẤP PHỤ / Thiết bị - công trình hấp phụ 1 19 HẤP PHỤ / Thiết bị - công trình hấp phụ 1 Cột