Nghiên cứu xử lý dịch thải chứa FLO bằng phương pháp kết tủa hóa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC - ĐOÀN THỊ LAN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH THẢI CHỨA FLO BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường Người hướng dẫn khoa học ThS PHẠM THỊ HẢI THỊNH Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Phạm Thị Hải Thịnh - Người tin tưởng giao đề tài tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu làm khóa luận Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô giáo ban lãnh đạo Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, ban lãnh đạo Viện Công nghệ Môi trường, anh, chị, bạn phòng thí nghiệm Công nghệ xử lý nước giúp đỡ ủng hộ em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng 05 năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Lan MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Flo ứng dụng đời sống 1.1.1 Flo độc tính Flo 1.1.2 Sự ô nhiễm Flo nước 1.1.3 Những ứng dụng đời sống 1.2 Các phương pháp xử lý Flo nước 1.2.1 Phương pháp kết tủa hóa học 1.2.2 Phương pháp đông tụ 1.2.3 Phương pháp màng 1.2.4 Phương pháp hấp phụ 1.2.5 Phương pháp keo tụ điện hóa 10 1.2.6 Phương pháp trao đổi ion 11 1.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp kết tủa 12 1.3.1 Lý thuyết phản ứng kết tủa 12 1.3.2 Ứng dụng phản ứng kết tủa xử lý nước 15 1.4 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 16 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Đối tượng nghiên cứu 17 2.1.1 Nước thải 17 2.1.2 Hệ thiết bị Jartest phòng thí nghiệm 17 2.2 Phương pháp nghiên cứu 18 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 18 2.2.2 Phương pháp thực nghiệm 18 2.2.2.1 Mô tả phương pháp thí nghiệm 19 2.2.2.2 Điều kiện thí nghiệm 20 2.2.3 Phương pháp phân tích 21 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý Flo 22 3.1.1 Đối với tác nhân kết tủa CaCO3 22 3.1.2 Đối với tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 23 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng CaCO3, muối nhôm đến hiệu xử lý Flo 25 3.2.1 Đối với tác nhân kết tủa CaCO3 25 3.2.2 Đối với tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 27 3.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý Flo 28 3.3.1 Đối với tác nhân kết tủa CaCO3 28 3.3.2 Đối với tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 30 3.4 Đề xuất quy trình xử lý nguồn nước thải có nồng độ Flo cao 32 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1: Tác hại Flo đến người Hình 2: Hệ thiết bị Jartest 17 Hình 3: Thứ tự thao tác thí nghiệm 19 Hình 4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào pH dung dịch tác nhân kết tủa CaCO3 23 Hình 5: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào pH dung dịch tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 24 Hình 6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào hàm lượng Ca2+ 26 Hình 7: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo hàm lượng Al3+ 28 Hình 8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào thời gian phản ứng tác nhân kết tủa CaCO3 29 Hình 9: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào thời gian phản ứng tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 31 Hình 10: Quy trình xử lý đề xuất nước thải có nồng độ Flo cao 33 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Flo tác nhân kết tủa CaCO3 22 Bảng 2: Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Flo tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 24 Bảng 3: Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Ca2+ đến hiệu suất xử lý Flo 26 Bảng 4: Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Al3+ đến hiệu suất xử lý Flo 27 Bảng 5: Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý Flo tác nhân kết tủa CaCO3 29 Bảng 6: Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý Flo tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 31 MỞ ĐẦU Hiện nay, nước ta nguồn nước bị ô nhiễm nguyên tố có hại sắt, mangan, chì, asen, flo Riêng Flo, nồng độ nước có lợi bất lợi cho sức khỏe người Ở nồng độ thấp Flo cần thiết để chống loãng xương sâu Nhưng nồng độ cao gây bệnh xương nhiễm Flo Nhiều địa phương có hàm lượng Flo nước ngầm vượt tiêu chuẩn cho phép gây tác động xấu đến sức khỏe người dân Nhằm ngăn chặn ô nhiễm nguồn nước cộng với quy trình xả thải nghiêm ngặt nên nước thải có chứa hàm lượng Flo cao việc xử lý nước thải trước thải môi trường yêu cầu thiết Mặt khác, nhiều ngành công nghiệp có nguồn nước thải chứa hàm lượng Flo cao Để xử lý Flo nước thải có nhiều phương pháp khác đa phần dựa vào nhóm phương pháp hóa lý, hóa học Trên giới ứng dụng số phương pháp kết tủa hóa học, đông tụ, công nghệ màng, hấp phụ, keo tụ điện hóa, nhựa trao đổi ion Trong phương pháp phương pháp áp dụng vào thực tế để xử lý Flo chi phí vận hành trì cao, tạo sản phẩm thứ cấp độc hại xử lý phức tạp Trong phương pháp phương pháp keo tụ có ưu điểm rẻ tiền, dễ vận hành hiệu xử lý Flo lại không đạt mức mong muốn Phương pháp màng lại đắt chi phí lắp đặt vận hành Phương pháp keo tụ điện hóa không phổ biến giá lắp đặt trì cao Việc xử lý nguồn nước thải chứa Flo đặt từ lâu thực tế chưa thực triệt để số sở sản xuất có nguồn thải Flo cao Ngay kể nghiên cứu phòng thí nghiệm để xử lí Flo hạn chế, nghiên cứu tập trung xử lí Flo nước phục vụ cho mục đích ăn uống Dịch thải chứa Flo thải từ ngành công nghiệp sản xuất bán dẫn chất thải độc hại phương pháp xử lý phần lớn tích trữ mà chưa có công nghệ phù hợp Xuất phát từ thực tế đó, khuôn khổ khóa luận tốt nghiệp đề xuất đề tài “Nghiên cứu xử lý dịch thải chứa Flo phương pháp kết tủa hóa học” nhằm đưa biện pháp xử lý Flo hiệu nước thải công nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Flo ứng dụng đời sống 1.1.1 Flo độc tính Flo Flo chất khí độc, gây phá hủy mắt, da hệ hô hấp Tiếp xúc lâu dài với Flo gây bệnh xương Bệnh nhiễm Flo nghề nghiệp chuẩn đoán công nhân làm việc xí nghiệp, đặc biệt xí nghiệp luyện nhôm phân bón photphat, mức nhiễm Flo xương đạt tới 2.000 mg/kg Do lượng Flo mức, men độ bóng Flo chủ yếu tích lũy khớp cổ, đầu gối, xương chậu xương vai, gây khó khăn di chuyển Các triệu chứng xương nhiễm Flo tương tự cột sống dính khớp viêm khớp, xương sống bị dính lại với cuối nạn nhân bị tê liệt Nó chí dẫn đến ung thư cuối cột sống lớn, khớp lớn, bắp hệ thần kinh bị tổn hại như: thoái hóa sợi cơ, nồng độ hemoglobin thấp, dị dạng hồng cầu, nhức đầu, phát ban da, thần kinh căng thẳng, trầm cảm, vấn đề tiêu hóa đường tiết niệu, ngứa ran ngón tay ngón chân, giảm khả miễn dịch, sảy thai, phá hủy enzym [1] HF gây tác động tương tự F2 nồng độ khoảng 0,2 mg/l nguy hiểm hệ hô hấp nhiễm thời gian ngắn Nhiễm HF dẫn đến phá hủy tế bào phổi phế quản Các hợp chất chứa thành phần SiF6 dạng muối độc nhiên xếp vào diện độc hệ tiêu hóa Nhưng dạng axit H2SiF6 tính độc cao nhiều so với dạng muối Trên thực tế người ta tìm cách chuyển tất lượng Flo sang dạng muối để giảm tính nguy hiểm đồng thời tạo sản phẩm có giá trị Hình 1: Tác hại Flo đến người Nhằm ngăn chặn ô nhiễm nguồn nước cộng với quy định xả thải nghiêm ngặt nên nước thải có chứa hàm lượng Flo cao việc xử lý nước thải trước thải môi trường yêu cầu thiết Theo tiêu chuẩn Việt Nam (QCVN 01:2009/BYT) hàm lượng cho phép tối đa Flo nước uống 1,55 mgF/l Nếu thường xuyên phải nhận lượng Flo mg/ngày qua thức ăn nước uống gây nên nhiễm độc Flo với biểu cứng khớp, giảm cân, giòn xương, thiếu máu suy nhược Hiện nay, nhiều ngành công nghiệp có nguồn nước thải chứa Flo cao ngành sản xuất phân bón, sản xuất nhôm, sản phẩm điện tử, xử lý bề mặt kim loại, sản xuất phân lân Đặc biệt sản xuất phân lân sử dụng nguyên liệu quặng apatit nước thải chứa hàng trăm, chí hàng ngàn mgF/l Vì việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp xử lý Flo loại nước thải giàu Flo mang ý nghĩa thực tiễn cao 1.1.2 Sự ô nhiễm Flo nước Các nguồn gây ô nhiễm Flo nước: Từ hoạt động tự nhiên: phong hóa đá khoáng vật chứa Flo giải phóng Flo vào nước ngầm sông suối làm tăng dần hàm lượng Flo nước Bảng 2: Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý Flo tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O Nồng Mẫu Thời F, mg/l Tỉ lệ độ chất pH pH gian Al3+ Al3+/F- trợ keo ban sau phản (mg) theo số (mg/l) đầu ứng suất PƯ (phút) (%) mol Trước Sau Hiệu Quan sát Bông keo 53 1.5/3 5,5 30 150 102 32 53 1.5/3 6 30 150 75 50 53 1.5/3 6,5 30 150 50 67 Bông keo to 53 1.5/3 30 150 37 75 Bông keo to 53 1.5/3 7,5 30 150 35 77 Bông keo to 53 1.5/3 30 150 42 72 nhỏ Bông keo nhỏ Bông keo nhỏ nhiều Hình 5: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào pH dung dịch tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 24 Cũng giống trên, hiệu suất xử lý Flo phụ thuộc nhiều vào pH dung dịch Sau Al2(SO4)3.18H2O bổ sung, pH dung dịch nước thải giảm xuống Điều thực tế phần phèn nhôm bị kết tủa dạng hydroxit hình thành nước theo phản ứng: 2Al3+ + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2 Kết nghiên cứu tương tự lí thuyết kết tủa với muối nhôm Kết hình cho thấy thay đổi giá trị pH có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lí F- Trong nghiên cứu thay đổi pH từ – Khi thay đổi pH từ 5,5 - 6,5 hiệu suất xử lí F- có giảm so với điều kiện pH khoảng – Hiệu suất xử lí F- khoảng pH 5,5 – 6,5 đạt khoảng 32 – 67 %, tăng pH lên – 7,5 hiệu suất xử lí F- tăng lên, dao động khoảng 75 – 77 %, nhiên tăng pH lên lại có xu hướng giảm Ở điều kiện pH thấp, khả hình thành AlF3 kết tủa không xảy Đồng thời, pH thấp hạt huyền phù tất cấu tử nhôm tích điện dương, chúng khả tương tác với Quá trình keo tụ không xảy thành phần mang điện tích dấu không trung hòa với Trong môi trường kiềm pH > 8, trình tạo thành aluminat Al(OH)4- xảy ra, ảnh hưởng đến trung hòa điện tích hạt keo Kết thực nghiệm cho thấy pH ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất xử lí F- trình keo tụ, kết tủa Khoảng pH tối ưu cho trình kết tủa muối nhôm – 7,5 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng CaCO3, muối nhôm đến hiệu xử lý Flo 3.2.1 Đối với tác nhân kết tủa CaCO3 Trong thí nghiệm tiến hành thay đổi hàm lượng CaCO3 theo tỉ lệ Ca2+/F- từ 0,75/2 đến 3/2 Ảnh hưởng hàm lượng Ca2+ đến hiệu suất xử lý Flo thể bảng hình 25 Bảng 3: Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Ca2+ đến hiệu suất xử lý Flo Tỉ lệ Mẫu Nồng Ca2+ Ca2+/F- độ chất (mg) theo số trợ keo mol (mg/l) pH ban đầu pH sau PƯ Thời F, mg/l Hiệu gian phản Trước Sau ứng suất (%) (phút) 59 0.75/2 6,1 7,1 30 150 63 79 1/2 6,1 7,0 30 150 45 118 1.5/2 6,1 7,15 30 150 28 158 2/2 6,1 7,03 30 150 24 197 2.5/2 6,1 7,05 30 150 20 237 3/2 6,1 30 150 22 58,0 Bông keo nhỏ 70,0 Bông keo to nhiều 81,3 Bông keo to nhiều 84,0 Bông keo to nhiều 86,7 Bông keo to nhiều 85,3 Bông keo to nhiều Hình 6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào hàm lượng Ca2+ 26 Quan sát Từ bảng hình ta thấy với tăng dần hàm lượng Ca2+ hiệu suất xử lý F- tăng dần Khi tỉ lệ Ca2+/F- 0.75/2 (tương ứng với hàm lượng Ca2+ 59 mg) hiệu suất đạt 58 % tỉ lệ 2.5/2 (tương ứng với hàm lượng Ca2+ 197 mg) hiệu suất đạt cao 86,7 %, tỉ lệ 3/2 (tương ứng với hàm lượng Ca2+ 237 mg) hiệu suất thấp chút 85,3 % Ta thấy tỉ lệ Ca2+/F- từ 1.5/2 đến 3/2 hiệu suất xử lý không thay đổi nhiều Vì ta chọn tỉ lệ cố định 1.5/2 đạt hiệu suất khoảng 80 % Khi tỉ lệ Ca2+/F- tăng dần có nghĩa nồng độ ion Ca2+ dung dịch tăng dần, nồng độ ion F- không đổi Do hiệu suất xử lý F- tăng lên hoàn toàn hợp lý Ở tỉ lệ đó, mà nồng độ ion F lại dung dịch tương đối nhỏ hiệu suất xử lý tăng chậm tiến tới ổn định Ở ta khảo sát tỉ lệ 1.5/2 3.2.2 Đối với tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O Trong thí nghiệm tiến hành thay đổi hàm lượng Al2(SO4)3.18H2O theo tỉ lệ Al3+/F- từ 0,75/3 đến 3/3 Ảnh hưởng hàm lượng Al3+ đến hiệu suất xử lý Flo thể bảng hình Bảng 4: Kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng Al3+ đến hiệu suất xử lý Flo Nồng Mẫu Tỉ lệ độ Al3+/F- chất (mg) theo số trợ Al3+ mol keo Thời pH pH gian ban sau phản đầu PƯ ứng F, mg/l Hiệu Trước Sau suất Quan sát (%) (phút) (mg/l) 26 0.75/3 7,12 30 150 75 50,0 Bông keo nhỏ 35 1/3 7,06 30 150 50 66,7 Bông keo to nhiều 53 1.5/3 30 150 36 76,0 Bông keo to nhiều 70 2/3 7,03 30 150 31 79,3 Bông keo to nhiều 27 88 2.5/3 7,1 30 150 27 82,0 Bông keo to nhiều 105 3/3 7,05 30 150 28 81,3 Bông keo nhỏ nhiều Hình 7: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào hàm lượng Al3+ Từ bảng hình ta thấy với tăng dần hàm lượng Al3+ hiệu suất xử lý F- tăng dần Khi tỉ lệ Al3+/F- 0.75/3 (tương ứng với hàm lượng Al3+ 26 mg) hiệu suất đạt 50 % hiệu suất tăng nhanh đến tỉ lệ Al3+/F- 1.5/3 (tương ứng với hàm lượng Al3+ 53 mg), sau hiệu suất tăng chậm Ta thấy tỉ lệ Al3+/F- từ 1.5/3 đến 3/3 (tương ứng với hàm lượng Al3+ 105 mg) hiệu suất xử lý F- tăng từ từ Vì ta chọn tỉ lệ cố định 1.5/3 đạt hiệu suất 76 % Khi tỉ lệ Al3+/F- tăng dần có nghĩa nồng độ ion Al3+ dung dịch tăng dần, nồng độ ion F- không đổi Do hiệu suất xử lý F- tăng lên hoàn toàn hợp lý Ở tỉ lệ đó, mà nồng độ ion F- lại dung dịch tương đối nhỏ hiệu suất xử lý tăng chậm tiến tới ổn định Ở ta khảo sát tỉ lệ 1.5/3 giống Ca2+ 3.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý Flo 3.3.1 Đối với tác nhân kết tủa CaCO3 28 Trong thí nghiệm tiến hành thay đổi thời gian phản ứng từ 20 đến 70 phút Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý Flo thể bảng hình Bảng 5: Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý Flo tác nhân kết tủa CaCO3 Nồng Tỉ lệ độ Mẫu Ca2+ Ca2+/F- chất (mg) theo số mol trợ keo Thời pH pH gian ban sau phản đầu PƯ ứng F, mg/l Hiệu Trước Sau suất Quan sát (%) (phút) (mg/l) 118 1.5/2 7,02 20 150 31 79 Bông keo to nhiều 118 1.5/2 30 150 27 82 Bông keo to nhiều 118 1.5/2 7,05 40 150 26 83 Bông keo to nhiều 118 1.5/2 50 150 28 81 Bông keo to nhiều 118 1.5/2 7,03 60 150 29 81 Bông keo to nhiều 118 1.5/2 70 150 27 82 Bông keo to nhiều Hình 8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào thời gian phản ứng tác nhân kết tủa CaCO3 29 Thời gian phản ứng bao gồm thời gian khuấy nhanh thời gian khuấy chậm Do thay đổi thời gian phản ứng tức cố định thời gian khuấy nhanh thay đổi thời gian khuấy chậm giai đoạn khuấy chậm có vai trò quan trọng trình kết tủa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành keo lớn để tăng khả lắng Do cần xác định thời gian cần thiết tối ưu cho giai đoạn Từ bảng hình ta thấy rõ hiệu suất xử lý F- tăng lên vào khoảng 20-40 phút (từ 79 % lên 83 %) tăng nhiều khoảng 20-30 phút (từ 79 % lên 82 %), sau hiệu suất lại giảm dần gần thay đổi không đáng kể theo thời gian (từ 83 % xuống 82 %) Nhìn chung hiệu suất xử lý Flo không thay đổi nhiều thay đổi thời gian phản ứng Có thể nói kết tủa CaF2 bền hình thành kết tủa lớn dần theo thời gian Ở thời điểm mà hạt kết tủa có độ lớn loại bỏ phần lớn khỏi dung dịch nồng độ ion F- lại dung dịch không đáng kể ổn định Qua khảo sát thực nghiệm ta thấy thời gian cần thiết 30 phút vừa đạt hiệu suất xử lý cao (82 %) mà thời gian phản ứng lại vừa phải 3.3.2 Đối với tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O Thí nghiệm tiến hành tương tự thí nghiệm Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý Flo thể bảng hình 30 Bảng 6: Kết nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý Flo tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O Tỉ lệ Mẫu Nồng Al3+ Al3+/F- độ chất (mg) theo số trợ keo mol (mg/l) Thời F, mg/l pH gian Hiệu ban sau phản suất đầu PƯ ứng pH Trước Sau Quan sát (%) (phút) 53 1.5/3 7,02 20 150 40 73 Bông keo to nhiều 53 1.5/3 30 150 35 77 Bông keo to nhiều 53 1.5/3 7,05 40 150 33 78 Bông keo to nhiều 53 1.5/3 50 150 34 77 Bông keo to nhiều 53 1.5/3 7,03 60 150 35 77 Bông keo to nhiều 53 1.5/3 70 150 36 76 Bông keo to nhiều Hình 9: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất xử lý Flo vào thời gian phản ứng tác nhân kết tủa Al2(SO4)3.18H2O 31 Từ bảng hình ta thấy hiệu suất xử lý F- tăng dần khoảng 20-40 phút (từ 73 % lên 78 %) tăng nhiều khoảng 20-30 phút (từ 73 % lên 77 %) sau hiệu suất lại giảm chậm dần (từ 78 % xuống 76 %) Nhìn chung hiệu suất xử lý Flo không thay đổi nhiều thay đổi thời gian phản ứng Do thí nghiệm tiến hành với thời gian 30 phút tương tự tác nhân CaCO3 3.4 Đề xuất quy trình xử lý nguồn nước thải có nồng độ Flo cao Đối với nước thải có nồng độ Flo cao việc xử lý chúng lại gặp phải khó khăn lớn Nước thải nghiên cứu có nồng độ F- cao (150.000 mg/l) Nếu không pha loãng lượng CaCO3 phải đưa vào lớn dẫn đến CaCO3 không hòa tan hết lượng chất thải rắn sau xử lý lớn Để đề xuất quy trình với nồng độ F- cao so với thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố tới hiệu suất xử lý Flo nghiên cứu tiếp phòng thí nghiệm pha loãng nước thải lần  Điều kiện thí nghiệm: - Nước thải ban đầu có nồng độ F- 150.000 mg/l pha loãng lần - Dùng lít nước thải pha loãng - Bột đá CaCO3 thêm vào 80 gam theo tỉ lệ lý thuyết (CaCO3:F- = 2,63:1) khối lượng - Sử dụng sục khí - Lượng CaCO3 chia thành mẻ, thời gian cho mẻ 10 phút, sau 15 phút cho mẻ - Tổng thời gian phản ứng 60 phút - 1-2 phút cuối cho thêm ml trợ keo - Để lắng 12 sau gạn phần nước đem phân tích Flo 32  Kết quả: - Phản ứng tỏa nhiệt nhẹ, có khí thoát - Sau 12 giờ, phân lớp hình thành rõ rệt, lớp nước phần kết tủa lắng tốt nằm - Thể tích nước thu 700 ml - Sau phân tích nồng độ F- lại 9,2 mg/l đạt hiệu suất xử lý F- 99,97 % (nước thải đạt QCVN-40/2011/BTNMT)  Quy trình xử lý Từ nghiên cứu phòng thí nghiệm đề xuất quy trình xử lý nước thải chứa nồng độ Flo cao bột đá CaCO3 (với hàm lượng CaCO3 chiếm 99 %) Hình 10: Quy trình xử lý đề xuất nước thải có nồng độ Flo cao  Thuyết minh quy trình Nước thải sản xuất tập trung bể chứa hữu cho thể tích nước thải sau pha loãng lần phù hợp với thể tích bể chứa Bể chứa có bố trí hệ thống sục khí làm tăng khả khuấy trộn để phản ứng xảy hoàn toàn, có hệ thống xả nước theo nấc chiều cao Hóa chất (CaCO3) cần thiết dạng bột đưa vào bể phản ứng nhờ hệ thống nạp liệu Trong bể phản ứng diễn phản ứng hóa học tạo kết tủa Do phản ứng xảy mạnh, có khí thoát tỏa nhiệt mạnh nên lượng CaCO3 đưa vào chia thành mẻ Thời gian cho hết mẻ 10 phút, sau cho mẻ thứ 15 phút sau cho tiếp mẻ thứ làm tương tự mẻ thứ ba cho tổng thời gian 33 phản ứng 60 phút 1-2 phút cuối cho trợ keo có nồng độ mg/l nhằm làm tăng khả lắng kết tủa Sau ngừng sục khí để lắng Sau 12 để lắng tách nước qua hệ thống xả nước bể chứa cặn kết tủa đem chôn lấp 34 KẾT LUẬN Bằng việc sử dụng hệ thống thiết bị Jartest tiêu chuẩn xác định yếu tố ảnh hưởng trình kết tủa Florua tác nhân kết tủa nước thải chứa Flo Ảnh hưởng pH: - Đối với muối Ca2+ khoảng pH tối ưu cho trình kết tủa Flo từ đến 7,5 Khi hiệu suất xử lý Flo đạt tới 80 % - Đối với muối Al3+ khoảng pH tối ưu cho trình kết tủa Flo từ đến 7,5 giống với muối Ca2+ Khi hiệu suất xử lý Flo đạt 75-77 % thấp chút so với muối Ca2+ Ảnh hưởng hàm lượng chất kết tủa: - Đối với muối Ca2+: tỉ lệ Ca2+/F- theo số mol tối ưu cho trình xử lý Flo 1.5/2 Khi hiệu suất xử lý Flo đạt tới 81,3 % - Đối với muối Al3+: tỉ lệ Al3+/F- theo số mol tối ưu cho trình xử lý Florua 1.5/3 tương tự muối Ca2+ Việc lựa chọn tỉ lệ cho trình xử lý Florua đạt hiệu suất cao (76 %) Ảnh hưởng thời gian phản ứng: Đối với muối Ca2+, Al3+ thời gian phản ứng tối ưu cho trình xử lý Flo vừa đạt hiệu suất xử lý cao lại không tốn thời gian để xử lý 30 phút 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Việt Dũng (2012), khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ xử lý florua nước từ khoáng laterit tự nhiên”- Đại học dân lập Hải Phòng Võ Anh Khuê (2014) Nghiên cứu phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với vi điện hóa để xử lý ion kim loại nặng Florua nước thải Khoa Công nghệ Hóa, Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy Hòa, Phú Yên, Việt Nam N X Lãng (2003) Nghiên cứu xử lý Flo nước thải cho nhà máy sản xuất lân Viện Hóa học công nghiệp – Tổng Công ty hóa chất Việt Nam Lê Thị Thùy Linh (2013) Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý Florua nước ăn uống sinh hoạt Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội Jane Huang, J.C Liu (1999) Precipitate flotation of fluoride-containing wastewater from a semiconductor manufacturer Water Res., 33 (16), 3403-3412 M F Chang, J C Liu (2007) Precipitation Removal of Fluoride from Semiconductor Wastewater J Environ Eng., 133(4), 419–425 Yang, M., Zhang, Y., Shao, B., Qi, R., and Myoga, H (2001) Precipitative removal of fluoride from electronics wastewater J Environ Eng., 127(10), 902–907 W Gong, J Qu, R Liu, H Lan (2012) Effect of aluminum fluoride complexation on fluoride removal by coagulation, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 395, Pages 88-93 Dolar, K Košutić, B Vučić (2011) RO/NF treatment of wastewater from fertilizer factory - removal of fluoride and phosphate , Desalination 265, 237–241 36 10 R.V Drondina & I.V Drako (1994) Electrochemical technology of fluorine removal from underground and wastewaters Journal of Hazardous Materials, vol.37, n.l, pp 91-100 11 S Aoudj, A Khelifa, N Drouiche, M Hecini (2013) HF wastewater remediation by electrocoagulation process Desalination and Water Treatment, Volume 51, Issue 7-9, 1596-1602 12 Y Ku, HM Chiou (2002) The adsorption of fluoride ion from aqueous solution by activated alumina Water Air Soil Pollution, 133:349-361 13 D.P Das, J Das, K Parida (2003) Physicochemical characterization and adsorption behavior of calcined Zn/Al hydrotalcite-like compound (HTlc) towards removal of fluoride from aqueous solution, J Colloid Interface Sci 261, 213–220 14 M Mahramanlioglu, I Kizilcikli, IO Bicer (2002) Adsorption of fluoride from aqueous solution by acid treated spent bleaching earth J Fluorine Chem, 115:41-47 15 Webside: www.gree-vn.com 16 Webside: www2.hcmuaf.edu.vn 37 PHỤ LỤC Một số hình ảnh trình tiến hành thí nghiệm: Quá trình tiến hành khử Flo Qúa trình để lắng sau phản ứng [...]... dụng rộng Các chất dẻo Flo, ví dụ PTFE, có độ bền hóa chất và độ bền nhiệt cao Chúng được sử dụng như vật liệu cách điện, cách nhiệt cũng như vật liệu lót và bịt kín 1.2 Các phương pháp xử lý Flo trong nước Để xử lý Flo trong nước thải có rất nhiều phương pháp khác nhau nhưng đa phần dựa vào nhóm các phương pháp hóa lý, hóa học Một số phương pháp đã được ứng dụng như kết tủa hóa học, đông tụ, công nghệ... tủa [5, 6, 7, 8], phương pháp keo tụ điện hóa [9, 10, 11], phương pháp hấp thụ [12, 13], công nghệ màng [14] Theo nghiên cứu của M F Chang et al áp dụng phương pháp đông keo tụ, kêt tủa CaCl2 tạo thành kết tủa CaF2, sau đó keo tụ CaF2 bằng PAC ở pH bằng 7, đạt được hiệu quả Flo đầu ra nhỏ hơn 15 mg/l Nghiên cứu của S Aoudj et al đã nghiên cứu xử lý 15 HF bằng quá trình điện hóa Nghiên cứu tập trung vào... trình kết tủa còn được ứng dụng trong quá trình khử SO42-, F-, PO43- như sau:  SO42- + Ca2+ + 2H2O → CaSO4.2H2O  2F- + 2Ca2+ → CaF2↓  PO43- + 3Ca2+ → Ca3PO4↓ 1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu được công bố về phương pháp xử lý Flo Có nhiều phương pháp khác nhau có thể được sử dụng để xử lý Flo như phương pháp kết tủa. .. độ Flo từ 8 mgF/l xuống dưới 1 mgF/l Các phương pháp xử lý Flo dùng cho muc đích sinh hoạt đều sử dụng các vật liệu hấp thụ đặc biệt như than xương, oxit nhôm hoạt tính Đối với quy mô xử lý nước thải công nghiệp thì điều đó không thể thực hiện được Tuy nhiên, ở Việt Nam nghiên cứu xử lý Flo trong nước thải hầu như chưa được quan tâm đúng mức, chỉ thấy rất ít nghiên cứu về xử lý Flo trong nước thải. .. 2.2 Phương pháp nghiên cứu Đây là đề tài nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, vì vậy việc kết hợp giữa các phương pháp thu thập tài liệu, thực nghiệm mô hình quy mô phòng thí nghiệm và các phương pháp phân tích để đánh giá hiệu quả xử lý của phương pháp là rất cần thiết 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu Thu thập những tài liệu liên quan đến quá trình xử lý HF trên thế giới và Việt Nam 2.2.2 Phương pháp. .. sở lý thuyết của phương pháp kết tủa 1.3.1 Lý thuyết về phản ứng kết tủa Phản ứng tạo kết tủa là phản ứng tạo thành chất rắn khó tan từ các chất tan trong dung dịch, chất rắn đó gọi là kết tủa Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình lắng cặn Điều kiện tạo thành kết tủa. .. phụ, keo tụ điện hóa, nhựa trao đổi ion 1.2.1 Phương pháp kết tủa hóa học Kết tủa là quá trình hóa lý được thực hiện bởi việc bổ sung các muối kim loại vào nước thải, tạo thành kết tủa giữa kim loại và flo thành muối kim loại florua không tan và được tách ra khỏi nước Hầu hết các kim loại thích hợp bao gồm: sắt, nhôm, canxi, magie, … Quá trình keo tụ có thể thêm vào quá trình kết tủa để hỗ trợ quá... thành Hiện tượng tạo thành lần lượt các kết tủa trong dung dịch được gọi là kết tủa phân đoạn * Điều kiện kết tủa hoàn toàn:  [X] < 10-6M, hoặc  %X còn lại trong dung dịch < 0,1 % 1.3.2 Ứng dụng của phản ứng kết tủa trong xử lý nước Quá trình kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủa Caxi cacbonat và hydroxit kim loại Quá trình kết tủa được ứng dụng để làm mềm nước cứng: Sử dụng vôi: Ca(OH)2... có nghiên cứu về xử lý Flo cho nhà máy sản xuất phân lân của Nguyễn Xuân Lãng [3], Viện Hóa học Công nghiệp Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu của tác giả để đạt tiêu chuẩn thải đâu ra dưới 5 mgF/l là vấn đề rất khó khăn, phức tạp và tốn kém Ngoài ra, ở một số nhà máy sản xuất trong nước có nguồn thải Flo cao đã sử dụng vôi để xử lý sơ bộ Flo nhưng hiện chưa đạt hiệu quả mong muốn Nồng độ Flo trong nước thải. .. để hỗ trợ quá trình tách ra khỏi nước Phương pháp kết tủa hóa học sử dụng muối canxi đã được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa Florua từ các nhà máy sản xuất bán dẫn Hoặc là CaCl2 hoặc Ca(OH)2 được thêm vào nước thải để tạo ra CaF2 kết tủa Phản ứng kết tủa giữa Ca2+ và Fxảy ra như sau: Ca2+ + 2F- → CaF2↓ Hiện nay, CaCO3 được dùng nhiều trong quá trình xử lý HF Cơ chế phản ứng xảy ra như sau: ... bịt kín 1.2 Các phương pháp xử lý Flo nước Để xử lý Flo nước thải có nhiều phương pháp khác đa phần dựa vào nhóm phương pháp hóa lý, hóa học Một số phương pháp ứng dụng kết tủa hóa học, đông tụ,... giới có nhiều nghiên cứu công bố phương pháp xử lý Flo Có nhiều phương pháp khác sử dụng để xử lý Flo phương pháp kết tủa [5, 6, 7, 8], phương pháp keo tụ điện hóa [9, 10, 11], phương pháp hấp thụ... Việt Nam nghiên cứu xử lý Flo nước thải chưa quan tâm mức, thấy nghiên cứu xử lý Flo nước thải Điển hình có nghiên cứu xử lý Flo cho nhà máy sản xuất phân lân Nguyễn Xuân Lãng [3], Viện Hóa học Công