bước đầu nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc ứng dụng thử để lọc bia và xử lý nước bãi rác nam sơn

Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi đến PGS.TS. phạm văn khiêm và Thạc sĩ. Trần Thị Dung đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình em thực tập tại Cơ sở chế tạo màng lọc - Đại học Quốc gia Hà Nội. Và còng qua đây em xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị trong Cơ sở chế tạo màng lọc - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại đây. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên K 44 B đã động viên và giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành khoá luận này. Mục lục Lời cảm ơn MỞ ĐẦU 4 PHẦN TỔNG QUAN 5 1. Giới thiệu chung về màng lọc 5 1.1 Cấu trúc của màng 5 1.2. Các kiểu màng 5 1.3 Một số đặc tính của màng 6 1.4. Một số đặc trưng cơ lý của màng 6 1.5. Cơ chế tách trên màng 8 1.5.1. Thuyết mô hình mao quản 8 1.5.2. Thuyết sàng lọc 8 1.6. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách trên màng 8 2. Công nghệ sản xuất bia 10 2.1. Chuẩn bị nguyên liệu 10 2.2. Quá trình đường hoá hoa houblon 11 2.3. Quá trình lên men 12 2.4. Lọc bia, làm trong bia, đóng chai thành bia thành phẩm 13 2.4.1. Mục đích của qúa trình lọc bia, làm trong bia 13 2.4.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình làm trong bia 13 2.4.3. Các phương pháp làm trong bia 14 3. Các tiêu chuẩn chất lượng của bia 17  3.1. Các chỉ tiêu cảm quan của bia 17 3.2. Các chỉ tiêu hoá lý của bia 18 3.3. Các chỉ tiêu vi sinh vật của bia hơi, bia chai, bia hộp 18 4. Rác thải sinh hoạt, các thông số chính của nước rác và các phương pháp xử lý nước rác 19 4.1. Rác thải sinh hoạt 19 4.2. Các thông số chính của nước rác 20 4.2.1. Hàm lượng chất rắn 20 4.2.2. Hàm lượng ôxy hoà tan DO 21 4.2.3. Nhu cầu ôxy hoá học COD 21 4.2.4. Nhu cầu ôxy sinh hoá BOD 22 4.2.5. Độ màu 23 4.2.6. Độ đục 23 4.2.7. Các chất dinh dưỡng 23 4.3. Các phương pháp xử lý nước thải 23 4.3.1. Phương pháp hoá lý 23 4.3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 25 4.4. Đặc tính nước rác Nam Sơn 27 PHẦN THỰC NGHIỆM 29 2.1. Hoá chất, thiết bị 29 2.1.1. Hoá chất 29 2.1.2. Thiết bị 29 2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng màng lọc 29 2.3. Các phương pháp phân tích kiểm tra độ lưu giữ của màng lọc.30 2.4. Nghiên cứu chế tạo màng lọc bia Xellulo axetat và polyprobylen biến tính 31 2.4.1. Quy trình công nghệ 31 2.4.2. Màng Xellulo axetat kéo trên kính 32 2.4.3. Màng Xellulo axetat có đế vải 32  2.4.4. Màng Xellulo axetat và polyprobylen biến tính 33 2.5. Ứng dụng màng lọc xử lý nước rác Nam Sơn Hà Nội 35 2.5.1. Tìm hiểu sự biến động hàm lượng chất hữu cơ và amoni của nước rác Nam Sơn 35 2.5.2. Kết quả lọc nước rác  Sơn sau cộng đoạn xử lý hoá lý và tách loại amoni 35 2.5.3. Khảo sát độ lưu dữ theo thời gian bốc hơi của màng lọc 36 2.5.4. So sánh màng M3 với màng vi trùng có kích thước lỗ 0,22 µm 37 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO  MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây màng và kỹ thuật lọc màng đã phát triển rất mạnh, phạm vi ứng dụng của nó rất rộng rãi. Màng đã được ứng dụng vào ngành công nghiệp quan trọng với quy mô lớn như tách nước ngọt từ nước biển bằng phương pháp thẩm thấu ngược, trong y tế màng được dùng để tách các loại độc tố trong máu, để lọc thuốc tiêm, dịch chuyền Đặc biệt màng đã được ứng dụng trong quá trình lọc bia và xử lý nước thải - Trong quá trình sản xuất bia, khâu lọc đóng vai trò rất quan trọng. Lọc trong để loại bỏ nấm men thuần chủng, các vi sinh vật và các tiểu phân lơ lửng. Người ta có thể làm trong bia với vải và chất trợ lọc diatomit tuy nhiên bia sau khi lọc phải tiến hành thanh trùng nhiệt sẽ làm ảnh hưởng đến hương, vị, màu sắc của bia. Ngoài ra nếu chất trợ lọc không tinh khiết sẽ đem vào bia một số tạp chất không có lợi cho sức khoẻ. Ưu điểm của lọc bia bằng màng là có thể loại bỏ hết các vi sinh vật mà không ảnh hưởng đến màu sắc và hương vị của bia. - Hiện nay vấn đề môi trường đang được quan tâm đặc biệt vì tầm quan trọng của nó đối với tương lai. Mét trong các vấn đề nổi bật đó là rác thải đô thị. Ở Việt  thì công nghệ xử lý rác thải đô thị chủ yếu được tiến hành theo kiểu chôn lấp. Các bãi rác đã được xây dựng theo quy mô khác nhau tuỳ thuộc vào kinh phí của từng địa phương. Bãi rác Nam Sơn được xem là lớn hơn cả để xử lý rác thải của Hà Nội. Rác được chôn lấp tại các bể có đáy lót bằng các chất chống thấm và rò rỉ ra các nguồn nước xung quanh. Tuy nhiên do nước mưa cùng với nước rác phân huỷ thì có hàng nghìn mét khối nước tạo ra đòi hỏi phải được xử lý. Sau các công đoạn xử lý điển hình như hoá lý, hoá học và sinh học thì trong nước vẫn còn các hợp chất hữu cơ khó  phân huỷ (dưới dạng các hợp chất mạch vòng) làm cho COD của nước còn cao chưa đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường tự nhiên. Để giải quyết vấn đề này thì người ta có thể xử dụng than hoạt tính, oxy hoá kết hợp nhưng giá thành còn cao[6]. Do đó chúng tôi đã thử nghiên cứu và ứng dụng màng lọc vào quá trình xử lý loại bỏ các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ và đã thu được một số kết quả nhất định. Sau đây là kết quả của chúng tôi trong việc Bước đầu nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc ứng dụng thử để lọc bia và xử lý nước bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội. PHẦN TỔNG QUAN. 1.Giới thiệu chung về màng lọc. 1.1. Cấu trúc của màng Có 2 loại cấu trúc của màng là :  Màng đối xứng: là loại màng có cấu trúc đồng nhất từ trên xuống dưới với 2 mặt hoàn toàn  nhau. Loại màng này được sử dụng chủ yếu trong vi lọc để lọc các vật nhỏ  bụi bẩn, hoặc dùng cho thẩm tách máu (: màng xenlophan, cuprophan )  Màng bất đối xứng: là loại màng có chứa lớp hoạt động cực mỏng và lớp đỡ xốp, loại màng này có hiệu quả tách tốt. Tuỳ theo điều kiện tạo màng mà có thể thay đổi chiều dày lớp hoạt động và cấu trúc lớp đỡ xốp. Lớp hoạt động thường dày từ 0,1µm đến 1µm còn lớp đỡ xốp dày từ 100µm đến 300µm. Tuỳ theo cấu trúc của lớp đỡ mà màng được chia làm 2 loại : + Loại có cấu trúc ngón tay: Rất xốp và chứa các lỗ lớn hình ngón tay, xuất phát từ lớp hoạt động và vuông góc với nó. + Loại có cấu trúc bọt (tổ ong): Ýt xốp hơn có chứa các lỗ nhỏ phân bố tương đối đồng đều.  -Khả năng tách của màng do lớp hoạt động quyết định (lớp hoạt động mỏng có nhiệm vụ giữ chất cần tách) còn lớp đỡ chỉ làm tăng độ bền cơ học của màng, giữ cho lớp hoạt động khỏi bị rách chứ không cản trở tới việc vận chuyển dung môi và chất tan qua màng.Các lỗ xốp để dung môi đi qua. Do đó loại màng này có năng suất lọc cao. -Ngoài loại màng có lớp hoạt động và lớp đỡ làm từ cùng một loại vật liệu còn có loại màng với lớp hoạt động và lớp đỡ xốp làm từ các loại vật liệu khác nhau gọi là màng composit. Loại màng này có hiệu quả tách cao, có tính năng cơ học và hoá học rất tốt. Màng siêu lọc và thẩm thấu ngược phải có cấu trúc bất đối xứng thì mới cho năng suất lọc cao. 1.2. Các kiểu màng. Người ta có thể phân biệt các loại màng khác nhau dựa vào kích thước lỗ màng. Tuỳ theo kích thước của lỗ màng mà màng có thể lưu giữ được những chất có trọng lượng phân tử khác nhau. Vi lọc và siêu lọc giữ lại các phân tử lớn và vi khuẩn, cho phép dung môi và ion đi qua. Áp xuất làm việc của quá trình cao. 1.3. Một số đặc tính quan trọng của màng. 1.3.1. Mật độ lỗ. - Mật độ lỗ là số lỗ trên một đơn vị diện tích bề mặt màng, các màng công nghiệp thường có từ 10 8 ÷ 10 9 lỗ / 1cm 2 . - Tính chất này cũng cho phép phần nào đánh giá được độ xốp và lưu lượng lọc của màng. Các màng có cùng đường kính lỗ xốp thì màng nào có mật độ lỗ xốp lớn sẽ có độ xốp lớn hơn, lưu lượng lọc lớn hơn và ngược lại. 1.3.2. Độ thấm ướt. - Độ thấm ướt là một đặc tính quan trọng của màng lọc. Màng lọc mà dễ thấm ướt bởi dung dịch cần lọc thì quá trình lọc xảy ra dễ dàng hơn so với màng lọc không thấm ướt bởi dung dịch cần lọc. 1.3.3.Độ xốp của màng.  - Độ xốp của màng là thể tích lỗ trống không bị chiếm bởi vật liệu làm màng trên tổng diện tích của màng. Độ xốp được quyết định bởi kích thước lỗ và mật độ lỗ. 1.4. Một số đặc trưng cơ lý của màng. 1.4.1.Chiều dày của màng. - Chiều dày của màng là một đặc trưng quan trọng, chiều dày màng được khống chế khi chế tạo. Nếu màng quá dày thì trở lực của màng càng lớn và năng suất lọc của màng bị giảm, nhưng màng sẽ bền hơn, ngược lại màng mỏng sẽ không bền. Thông thường các màng làm ra có chiều dày từ 100 µm ÷ 500 µm. Và chiều dày màng là dao động từ 10% so với giá trị xác định. 1.4.2. Năng suất lọc và sự bít lỗ . - Năng suất lọc kí hiệu Jv: là năng suất dòng nước qua màng đuợc tính bằng thể tích nước qua màng trên một đợn vị diện tích bề mặt màng trong một đơn vị thời gian. Jv = tS V . = S Vv       hm l . 2 Trong đó : Jv : Năng suất lọc       hm l . 2 V: Thể tích dịch lọc [ ] l . S : Diện tích làm việc của màng [ ] 2 m . t : Thời gian màng làm việc [ ] h . Vv : Lưu lựợng dòng nước thấm qua màng       h l . - Năng suất lọc là một yếu tố quan trọng quyết định đến giá trị của màng. Phương pháp đơn giản để xác định năng suất lọc là lắp màng vào hệ thống thử màng, sau đó kiểm tra sự chênh lệch áp suất trên máy và xác định lưu lượng của dịch lọc đi qua.  - Tốc độ bít lỗ của màng được biểu diễn qua sự giảm dòng chất lỏng đi qua màng ở cùng một áp suất đặt vào. Để kéo dài thời gian sử dụng của màng người ta còn sử dụng phương pháp rửa ngược (có nghĩa là quay ngược mặt dưới của màng, dùng áp suất để đẩy chất tan bị giữ trên mặt màng ra khỏi bề mặt màng). Sự rửa ngược có ý nghĩa với các thiết bị lọc công suất cao mà giá thành vật liệu không quá đắt. 1.4.3. Độ nén Ðp. - Đối với quá trình lọc đặc biệt là lọc màng đòi hỏi phải có một sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng lọc. Khi hoạt động do sự chênh lệch áp suất nên màng bị nén lại làm độ xốp của màng giảm đi, trở lực của màng tăng lên. Tuỳ thuộc vào sự chênh lệch áp suất và thời gian làm việc mà màng bị nén Ýt hay nhiều, khi đó năng suất lọc cũng bị giảm xuống so với khi chưa bị nén trong cùng một điều kiện lọc. - Độ nén Ðp cho ta biết đối với từng loại màng nào nên sử dụng loại áp lực nào là tốt còn ở áp lực nào là không phù hợp cho quá trình lọc. 1.4.4. Trở lực của màng. - Trở lực của màng là áp suất thuỷ tĩnh để dung môi có thể chảy được với lưu lượng riêng nào đó. Màng càng dày càng Ýt lỗ bít thì trở lực càng lớn và ngược lại. Trở lực của màng cũng là yếu tố cần chọn lựa khi sử dụng màng. 1.5. Cơ chế tách trên màng. Do quá trình chuyển chất qua màng là một quá trình rất phức tạp. Người ta đã đưa ra rất nhiều giả thuyết để giải thích cho quá trình này trong đó có 2 giả thuyết chính và tương đối hợp lí nhất. 1.5.1. Thuyết mô hình mao quản. - Màng bán thấm tạo bởi nhiều mao quản, trên bề mặt màng bán thấm và trong ống mao quản hình thành một lớp chất lỏng liên kết hấp phụ.  Do tương tác của lực hoá lý, lớp nước hấp phụ này đã bị mất một phần hay toàn bộ khả năng hoà tan chất tan. Vì thế nó không cho chất tan đi qua ống mao quản. Nếu các ống mao quản có đường kính đủ nhỏ hơn hai lần chiều dày lớp nước liên kết hấp phụ thì màng chỉ cho nước đi qua. Giả thuyết này có thể giải thích khá đầy đủ cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách. 1.5.2. Thuyết sàng lọc. Thuyết này cho rằng màng gồm nhiều mao quản có kích thước lỗ xác định. Chất nào có kích thước nhỏ hơn đường kính mao quản sẽ vận chuyển qua màng, chất có kích thước lớn hơn được giữ lại. Thuyết này phù hợp để giải thích cho quá trình siêu lọc và vi lọc. 1.6 . Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách trên màng. 1.6.1. Sự phân cực nồng độ và quá trình làm giảm sự phân cực nồng độ. Sự phân cực nồng độ là hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt màng do dung môi vận chuyển được qua màng và chất tan thì bị giữ lại. Theo thời gian dưới tác dụng của áp suất dung môi vận chuyển qua màng, chất tan tích tụ ngày càng nhiều trên bề mặt màng. Sự tăng nồng độ chất tan trên bề mặt màng làm thay đổi đặc tính tách bình thường của màng: làm giảm sự thấm nước, tăng vọt áp suất thẩm thấu. Ta có thể làm giảm sự phân cực nồng độ bằng cách tạo ra các dòng chảy mạnh trên bề mặt màng. Tuy nhiên, màng vẫn phải được làm sạch định kỳ, thường xuyên loại bỏ cặn bẩn, kết tủa trên bề mặt màng. 1.6.2. Ảnh hưởng cấu trúc dung dịch. Khi tiến hành tách các dung dịch khác nhau trong cùng một điều kiện thì độ lưu giữ cũng  năng suất lọc qua màng là khác nhau. Điều đó chứng tỏ bản chất dung dịch và cấu trúc của nó có ảnh hưởng tới quá trình tách bằng màng.  [...]... bia ít thay i v cht lng v cú bn sinh hc tng i cao Trong cụng nghip sn xut bia ngi ta thng lc bia bng mỏy lc khung bn cú s dng diatomit kt hp vi vi lc cụng nghip 17 Qua vic kim tra bia s dng mỏy lc khung bn vi vi lc cụng nghip v diatomit thy rng bia sn xut ra ch t c tiờu chun cht lng bia hi Mun sn xut c bia lon, bia chai ngi ta li phi tin hnh thờm cụng on thanh trựng bia sau khi lc Nu thanh trựng bia. .. v ca bia 18 Nước Gạo Malt Hoa houblon Nghiền bột Nghiền bột Trộn đều ở 500 C Ngâm khuấy kỹ Hồ hoá ở 860C Dich hoá 20'-30' Đun sôi 15'-20' Đường hoá 60-700C Rửa bã Lọc trong Nấu hoa Bã malt Lọc bã hoa Để lắng 30' Lạnh nhanh Men giống Lên men chính Làm lạnh Thu hồi men Lên men phụ Lọc trong Bão hoà CO2 Chiết bom Bia hơi thành phẩm Hỡnh 1: S cụng ngh sn xut bia 19 3.Cỏc tiờu chun cht lng ca bia Bia c... im + Bt v bóo ho CO2: 40 im 20 - Bia cú trong sut cao v lp lỏnh, úng ỏnh c ỏnh giỏ 10 im Khụng lp lỏnh, khụng úng ỏnh 8-9 im Bia cú trong trung bỡnh 4-5 im Bia vn c gi l bia hng, khụng cú im - Bia cú hng v v ỳng hon ton vi tiờu chun ó ng kớ theo tng loi bia ( bia hi, bia chai, bia hp) cho 49-50 im , hng v v tt 46-48 im, hng v v t 42-45 im , hng v khụng tt 38-41 im Bia cú hng v khụng phự hp vi tiờu... lnh bia trong thit b xung -1 oC v gi thờm 1-3 ngy, nhit -1 0C Nm men v cỏc cn mn, cỏc cht keo tụ 15 (famin, protein, pectin khụng tan v nha hoa houblon) lng lm bia trong v bóo ho CO2 Cn lng c ly ra trc khi lc bia 2.4 Lc bia, lm trong bia, úng chai thnh bia thnh phm 2.4.1 Mc ớch ca quỏ trỡnh lc bia, lm trong bia Lm trong tng thờm giỏ tr cm quan, n nh thnh phn c hc, lm tng bn sinh hc v bn keo ca bia, ... dung dch NaOH 1N cho 100 ml bia : 1.21.7 +Mu ( tớnh bng s ml dung dch I2 cho 100ml bia : 0.5-1.0 + Hm lng CO2 (%) : 2.8-4.0 + bn sinh hc ( ngy ờm) : 7-20 3.3 Cỏc ch tiờu vi sinh vt ca bia hi, bia chai, bia hp Bia hi: Tờn ch tiờu Vi khun hiu khớ tớnh theo s 21 Mc 1000 khun lc trong 1ml bia Vi khun k khớ Nm men tớnh theo s khun Khụng c phộp cú 100 lc trong 1ml bia Ch tiờu ca bia chai Tờn ch tiờu Vi khun... s lý thuyt ca quỏ trỡnh lm trong bia Trong quỏ trỡnh lờn men ph v tng tr, bia ó c lm trong mt cỏch t nhiờn nhng cha t n mc cn thit Mu c ca bia c lý gii bng s hin din ca nm men, ca cỏc ht phõn tỏn c hc, ca cỏc ht dng keo, ca phc cht protein-polyphenol, ca nha ng nhiu loi ht ly ty khỏc Vỡ vy, mun lm tng bn ca bia, vi mc ớch l tng thi gian bo qun khi lu hnh bia trờn th trng Cú 2 gii phỏp lm trong bia: ... dng t bo tng hp protein nờn s lng ch tiờu nit rt cn thit xỏc nh kh nng cú th x lý mt loi nc thi no ú bng cỏc quỏ trỡnh sinh hc 4.3 Cỏc phng phỏp x lý nc thi Thc t cú rt nhiu phng phỏp x lý nc thi Cỏc phng phỏp ch yu sau õy ó c s dng x lý nc bói rỏc Nam Sn- H Ni 4.3.1 Phng phỏp húa lý 27 Phng phỏp ó c s dng x lý nc rỏc Nam Sn _ H Ni l phng phỏp ụng t v keo t Phng phỏp ny thng c s dng tỏch cỏc cht... ngh sn xut bia Cụng ngh sn xut bia l mt quỏ trỡnh rt phc tp trong ú cỏc sn phm nụng nghip nh i mch, hoa houblon c chuyn hoỏ thnh bia thụng qua s lờn men Quỏ trỡnh sn xut bia dự thc hin trờn dõy chuyn, hay cụng ngh no thỡ cng phi tri qua 4 giai on chớnh: *Chun b nguyờn liu *Chun b dch ng houblon hoỏ *Lờn men chớnh chuyn hoỏ dch ng thnh bia non, lờn men ph v tng tr lóo hoỏ bia non thnh bia tiờu chun... Mựi ca bia cú c l nh nguyờn liu v cỏc sn phm lờn men to nờn Cỏc loi bia khỏc nhau cú th khỏc nhau v v, cn, mu sc Nu nguyờn liu khụng m bo phm cht, nu quỏ trỡnh lờn men bia khụng din ra theo ỳng yờu cu cụng ngh, nu ging nm men khụng tt thỡ bia s cú mựi l, khụng phi mựi bia V ca bia ch yu l do cỏc sn phm lờn men dch trớch ly hoa houblon v malt i mch Mt trong nhng ch tiờu cht lng quan trng ca bia l s... nit, cỏc hp cht t hoa houblon, ru etylic Tớnh thm m l mt tiờu chớ quan trng i vi bia ú l mu sc v trong sut ca bia Cỏc ch tiờu cm quan trờn l cỏc ch tiờu u tiờn p vo mt ngi ung Bia tt cú mu vng rm, sỏnh lp lỏnh Bia cú bt nhiu, dy mn v lõu tan l du hiu ca bia tt Bia cú bt mn v dy thng cú v ngon 3.1 Cỏc ch tiờu cm quan ca bia - trong sut, hng v, bt v bóo ho CO 2 c ỏnh giỏ trc tip bng phng phỏp cm quan . Bước đầu nghiên cứu chế tạo màng siêu lọc ứng dụng thử để lọc bia và xử lý nước bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội. PHẦN TỔNG QUAN. 1.Giới thiệu chung về màng lọc. 1.1. Cấu trúc của màng Có. máu, để lọc thuốc tiêm, dịch chuyền Đặc biệt màng đã được ứng dụng trong quá trình lọc bia và xử lý nước thải - Trong quá trình sản xuất bia, khâu lọc đóng vai trò rất quan trọng. Lọc trong để. hữu cơ và amoni của nước rác Nam Sơn 35 2.5.2. Kết quả lọc nước rác  Sơn sau cộng đoạn xử lý hoá lý và tách loại amoni 35 2.5.3. Khảo sát độ lưu dữ theo thời gian bốc hơi của màng lọc 36 2.5.4.