đánh giá khả năng keo tụ và làm mềm nước của vật liệu hạt chùm ngây

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  HÀ VŨ HUY ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH Thái Nguyên, n ăm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  HÀ VŨ HUY ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH Chuyênngành: HÓA PHÂN TÍCH Ms: 60 44 01 18 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TẠ THỊ THẢO Thái Nguyên, n ăm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Hóa trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Phó giáo sư - Tiến sĩ Tạ Thị Thảo cùng toàn thể các quý thầy cô Bộ môn Hóa Phân tích trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nỗi đã hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm việc học tập và thu thập số liệu tại khoa để tôi có thể hoàn thành được luận văn. Xin chân thành cảm ơn các anh chị em và bạn bè đã luôn ở bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi học tập làm việc và hoàn thành luận văn. Học viên Hà Vũ Huy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 Mục lục Chương 1 : Tổng quan 1.1. Tổng quan về cây chùm ngây và các ứng dụng 4 1.1.1. Tổng quan về cây chùm ngây (Moringa Oleifera) 4 1.1.1.1. Giới thiệu chung 4 1.1.1.2. Đặc điểm 5 1.1.1.3. Thành phần hóa học của cây chùm ngây 5 1.1.1.4. Lợi ích và công dụng 6 1.1.2. Các ứng dụng của hạt chùm ngây trong xử lí môi trường 8 1.1.2.1. Loại bỏ độ đục 8 1.1.2.2. Loại bỏ độ màu 9 1.1.2.3. Loại bỏ độ cứng 9 1.1.2.4. Chế biến than hoạt tính từ gỗ cây chùm ngây để loại bỏ Cu, Ni, Zn khỏi nước thải tổng hợp 10 1.1.2.5. Khả năng loại bỏ các kim loại nặng 11 1.1.2.6. Loại bỏ vi khuẩn 11 1.2. Tổng quan về nước cấp và các phương pháp xử lí 12 1.2.1. Các thông số đánh giá chỉ tiêu chất lượng nước 12 1.2.1.1. Các chỉ tiêu vật lý 1.2.1.1.1. Độ pH 12 1.2.1.1.2. Nhiệt độ 12 1.2.1.1.3. Màu sắc 12 1.2.1.1.4. Độ đục 12 1.2.1.1.5. Tổng hàm lượng chất rắn 12 1.2.1.1.6. Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng 13 1.2.1.1.7. Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan 13 1.2.1.1.8. Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 1.2.1.2. Các chỉ tiêu hóa học 14 1.2.1.2.1. Độ kiềm toàn phần 14 1.2.1.2.2. Độ cứng của nước 14 1.2.1.2.4. Nhu cầu oxy hóa học 15 1.2.1.2.5. Nhu cầu oxy sinh hóa 15 1.2.1.2.6. Một số chỉ tiêu hóa học khác trong nước 15 1.2.1.3. Các chỉ tiêu vi sinh của nước 16 1. 2.1.3.1. Vi trùng gây bệnh 16 1.2.1.3.2. Các loại rong tảo 17 1.2.1.4. Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống 18 1.2.2. Các phương pháp và quá trình xử lí nước 19 1.2.2.2. Quá trình lắng 20 1.2.2.3. Quá trình lọc nước 21 1.2.2.4. Làm mềm nước 22 1.2.2.5. Khử trùng nước 24 1.2.2.6. Khử sắt và mangan 25 Chương 2: Thực nghiệm 2.1. Hoá chất và dụng cụ thí nghiệm 26 2.1. 1. Pha chế và bảo quản các hóa chất dùng trong thí nghiệm 26 2.1.1.1. Chỉ thị Phenolphtalein 0,1% 26 2.1.1.2. Chỉ thị Metyl da cam 26 2.1.1.3. Dung dịch chuẩn EDTA 0,01 M 26 2.1.1.2. Dung dịch chuẩn NaOH 0, 1M 26 2.1.1.3. Dung dịch đệm pH 10 26 2.1.1.4. Chỉ thị Eriocrom đen T (ETOO) 26 2.1.1.5. Dung dịch 1,10-phenanthroline 27 2.1.1.6. Dung dịch chuẩn Fe(II) 10 ppm 27 2.1.1.7. Dung dịch Natri axetat 27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 2.1.1.8. Dung dịch hydroxyl amoni clorua 27 2.1.2. Các dụng cụ và thiết bị dùng trong thí nghiệm 27 2.2. Tiến hành thí nghiệm 28 2.2.1. Chuẩn bị bột hạt chùm ngây 28 2.2.2. Chuẩn bị dung dịch gốc (chiết từ hạt chùm ngây) 28 2.2.3. Thí nghiệm keo tụ 28 2.2.4. Thí nghiệm đo độ axit của mẫu nước 29 2.2.4.1. Nguyên tắc 29 2.2.4.2. Tiến hành thí nghiệm 29 2.2.5. Đo độ cứng tổng số của mẫu nước 29 2.2.5.1. Nguyên tắc 29 2.2.5.2. Tiến hành thí nghiệm 29 2.2.6. Xác định tổng hàm lượng Fe trong nước bằng phương pháp phenantrolin 30 2.2.6.1. Chuẩn bị dãy các dung dịch để dựng đường chuẩn 30 Chương 3: Kết quả và thảo luận 3.1. Kết quả xử lí độ đục 32 3.1.1. Mẫu nước sông Hồng lấy tại chân cầu Vĩnh Tuy – tháng 12/2012 3.1.1.1. Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 32 3.1.1.2. Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 34 3.1.2. Mẫu nước sông Hồng lấy tại chân cầu Thăng Long – tháng 12/2012 3.1.2.1. Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 36 3.1.2.2. Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 38 3.1.3. Mẫu nước đục nhân tạo 39 3.1.3.1. Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 39 3.1.3.2. Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 41 3.2. Kết quả xử lí độ màu 43 3.2.1. Dung dịch gốc có nồng độ NaCl 0,25M 43 3.2.2. Dung dịch gốc nồng độ NaCl 1 M 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian lưu trữ dung dịch gốc đến hiệu quả xử lí 45 3.3. Kết quả loại bỏ độ cứng 47 Chương 4: Kết luận và kiến nghị 4.1. Kết luận 50 4.2. Kiến nghị 50 Tài liệu tham khảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT - TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam - SS (Suspended solid) : Hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l) - TSS (Total suspended solid) : Tổng hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l) - COD (Chemical Oxugen Demand): Nhu cầu oxy hoá học - M.O (Moringa Oleifera) : Cây chùm ngây - WHO : Tổ chức Y tế thế giới - FAO : Tổ chức lương thực Liên hợp quốc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Bảng 3.1. Kết quả loại bỏ độ đục của nước bằng chiết xuất hạt chùm ngây với kích thước hạt 1,2 mm 41 Bảng 3.2. Kết quả loại bỏ độ đục của nước bằng chiết xuất hạt chùm ngây với kích thước hạt 0,8 mm 43 Bảng 3.3. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm ngây 100 mg/l 44 Bảng 3.4. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm ngây 200 mg/l 45 Bảng 3.5. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm ngây 300 mg/l 45 Bảng 3.6. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm ngây 400 mg/l 45 Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý độ đục nước ứng với các khoảng giá trị của độ đục và ngưỡng hàm lượng chất keo tụ có thể áp dụng 47 Bảng 3.8. Hiệu quả xử lý độ màu của nước ứng với các giá trị khác nhau của nồng độ hạt chùm ngây trong dung dịch chiết xuất NaCl 0,25M 48 Bảng 3.9. Hiệu quả xử lý độ màu của nước ứng với các giá trị khác nhau của nồng độ hạt chùm ngây trong dung dịch chiết xuất NaCl 1M 49 Bảng 3.10. Hiệu quả xử lí độ màu của dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây ở các nồng độ muối 0,25M và 1M qua các ngày lưu trữ 49 Bảng 3.11. Hiệu quả xử lí độ cứng của dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây trên mẫu nước cứng nhân tạo 51 Hình 1.1. Lá và quả cây chùm ngây 10 Hình 1.2. Hạt chùm ngây trước và sau khi xử lí 12 Hình 1.3. Cơ chế keo tụ tạo bông 24 Hình 2.2. Hệ thống tỉ lệ quang học của máy đo độ đục 36 Hình 2.3. Máy đo quang phổ UV-1650PC 37 Hình 3.1. Chất lượng nước trước và sau khi keo tụ bằng vật liệu từ hạt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 chùm ngây 47 Hình 3.2. So sánh % hiệu quả keo tụ của dung dịch gốc qua các ngày lưu trữ. (Hàm lượng dd gốc 60ml/l mẫu, nồng độ NaCl 0,25 M và 1M) 49 Hình 3.3. So sánh % hiệu quả xử lí độ cứng của dung dịch chiết từ hạt chùm ngây trên các mẫu nước cứng nhân tạo 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... trong nước 1.2.2.4 Làm mềm nước Có nhiều phương pháp làm mềm nước, vì thế phải căn cứ vào mức độ làm mềm cần thiết (độ cứng cho phép còn lại của nước) , chất lượng nước nguồn và các chỉ tiêu kinh tế khác để chọn ra phương pháp làm mềm thích hợp nhất Để làm mềm nước, người ta dùng các phương pháp sau: - Làm mềm nước bằng hóa chất: pha các hóa chất khác nhau vào nước để kết hợp với ion Ca2+ và Mg2+ tạo thành... lượng của ion hyđrôcacbonat trong nước - Làm mềm nước làm phốt phát và bari: Khi làm mềm nước bằng vôi và sođa do độ cứng của nước sau khi làm mềm còn tương đối lớn, người ta bổ sung phương pháp làm mềm triệt để bằng photphat Hóa chất thường dùng là trinatri photphat hay dinatri photphat Khi cho các hóa chất này vào nước chúng sẽ phản ứng với ion canxi và magiê tạo ra muối photphat của canxi và magiê... NTU, vật liệu hạt chùm ngây cho kết quả loại bỏ độ đục là 84% và 88% khuẩn E.coli, trong khi tỉ lệ này ở phèn nhôm là hơn 97% [1] Mặc dù hiệu quả keo tụ chưa cao bằng phèn nhôm và một số hóa chất khác, nhưng chiết xuất từ hạt chùm ngây đã cho thấy nó có hiệu quả keo tụ và làm sạch vi khuẩn khá cao, đủ để khuyến khích sử dụng trong xử lí nước ở các quốc gia đang phát triển Ngoài khả năng làm sạch nước, ... nhuyễn hạt thành bột, trộn bột này với nước chưa được xử lý rồi đợi các hạt bột kết dính với tạp chất và lắng xuống dưới Sau đó, chúng ta có thể gạn hoặc hút phần nước tinh khiết ở bên trên a) b) c) Hình 1.2 Hạt chùm ngây trước và sau khi xử lí a) Hạt chùm ngây b) Hạt nhân sau khi tách vỏ c) Bột nghiền từ hạt chùm ngây 1.2 1 Các ứng dụng của hạt chùm ngây trong xử lí môi trường Đã có rất nhiều nước trên... các nghiên cứu ban đầu chỉ dùng hạt chùm ngây như một chất hỗ trợ keo tụ sử dụng cùng với phèn nhôm Kết quả cho thấy khi hạt chùm ngây được thêm vào quá trình xử lí nước, khả năng loại bỏ độ đục ở mức cao hơn hẳn so với chỉ sử dụng phèn nhôm Theo nghiên cứu của Surtheland -1990, khi dử dụng đồng thời hạt chùm ngây và phèn nhôm với hàm lượng phèn nhôm là 15mg/l và chùm ngây là 25 mg/l cho kết quả loại... hiệu quả xử lí độ đục của hạt chùm ngây như một chất keo tụ chính so với phèn nhôm và phèn sắt [1] 1.2.1.2 Loại bỏ độ màu Theo nghiên cứu của R Krishna Prasad cho thấy chiết xuất từ hạt chùm ngây có thể loại bỏ được 56% (dùng dung dịch NaCl) và 67% (KCl) độ màu của nước thải từ các nhà máy chưng cất rượu Nghiên cứu trên các mẫu nước mặt tự nhiên bị ô nhiễm, hạt chùm ngây có khả năng loại bỏ độ màu tới... hàng rào năng lượng đến giá trị giới hạn, sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách cho thêm vào các ion có điện tích dương để phá vỡ sự ổn định của trang thái keo của các hạt nhờ trung hoà điện tích Khả năng dính kết tạo bông keo tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống và keo tụ tốt nhất khi điện tích của hạt bằng không Chính vì vậy lực tác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên... hiệu quả và dễ dàng hòa tan trong nước Nhiều nghiên cứu khác cho thấy khả năng loại bỏ khuẩn E.coli trong nước của hạt chùm ngây đạt khoảng 80 – 90% [1] 1.2 Tổng quan về nước cấp và các phương pháp xử lí 1.1 2 Các thông số đánh giá chỉ tiêu chất lượng nước 1.1.2.1 Các chỉ tiêu vật lý 1.2.1.1.1 Độ pH Là đại lượng toán học biểu thị nồng độ hoạt tính ion H+ trong nước, pH được sử dụng để đánh giá tính... cứng cacbonat của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngoài yêu cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 http://www.lrc-tnu.edu.vn - Làm mềm nước bằng vôi và sođa (Na2CO3) Làm mềm nước bằng vôi và sođa là phương pháp có hiệu quả đối với thành phần ion bất kỳ của nước Khi cho vôi vào nước khử được độ cứng canxi và magiê ở mức... chất keo tụ chính là hạt chùm ngây trên 4 nguồn nước mặt tự nhiên với độ cứng CaCO3 từ 180mg/l đến 300mg/l Kết quả cho thấy độ cứng của nước giảm khoảng 60 - 70% với thời gian chờ lắng 2h sau khi keo tụ [3] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khả năng loại bỏ độ cứng tăng lên khi tăng hàm lượng của hạt chùm ngây Với các mẫu nước . ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH Thái Nguyên, n ăm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –. NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  HÀ VŨ HUY ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH Chuyênngành: HÓA PHÂN. mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm ngây 100 mg/l 44 Bảng 3.4. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm ngây 200 mg/l 45 Bảng 3.5. Độ đục của mẫu nước