nghiên cứu, xử lý toluen, ety axetat, butyl axetat, trong nước thải sơn bằng than hoạt tính

trinh bày về nghiên cứu, xử lý toluen, ety axetat, butyl axetat, trong nước thải sơn bằng than hoạt tính

Mở đầu

Ngành công nghiệp sơn đang trên đà phát triển theo nhịp độ phát triển chung của nền kinh tế quốc dân Trong quá trình xây dựng, hầu hết các nhà xưởng, thiết bị cơ khí, các phương tiện giao thông vận tải; các đồ dùng hàng ngày là kim loại, gỗ…đều cần có các loại sơn bảo vệ để chống sự ăn mòn, tăng tuổi thọ sản phẩm và để trang trí bề mặt

Tuy nhiên, ngành công nghiệp này sử dụng rất nhiều hóa chất, đặc biệt là DMHC [4, 8] Ngành công nghiệp sản xuất sơn sử dụng 40% đến 70% DMHC trong thành phần nguyên liệu [4] Các DMHC này luôn tiềm ẩn gây ô nhiễm môi trường mà đặc trưng là nguy cơ gây hại đến sức khỏe con người Nhiều DMHC

được biết đến là tác nhân gây ung thư và có tác động tới hệ thần kinh [4]

Trong quá trình sản xuất cũng như sử dụng sơn vào các mục đích khác nhau, lượng DMHC này sẽ phát tán vào môi trường, gây ô nhiễm môi trường đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước Vì vậy việc loại bỏ các DMHC ra khỏi thành phần nước thải sơn là rất quan trọng Đảm bảo nguồn nước đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường

Để đóng góp vào hướng nghiên cứu này, khóa luận thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu xử lí toluen, etyl axetat, butyl axetat, xylen trong nước thải sơn bằng than hoạt tính kết hợp với siêu âm”

Chương I: Tổng Quan Tμi Liệu

1.1 Công nghiệp sản xuất sơn

1.1.1 Quy trình sản xuất sơn

Sơn là hệ phân tán gồm nhiều thành phần (chất tạo màng, chất màu…trong môi trường phân tán) Sau khi phủ lên bề mặt vật liệu nền nó tạo thành lớp màng đều đặn, bám chắc, bảo vệ và trang trí bề mặt vật liệu cần sơn

Sản xuất sơn bắt đầu bằng công đoạn tổng hợp nhựa alkyl Kết thúc quá trình, nhựa gốc được pha loãng sơ bộ rồi bơm sang thiết bị pha khuấy để pha loãng tiếp đến khi đạt yêu cầu Tại phân xưởng pha sơn, nhựa được trộn với bột màu và hóa chất, khuấy đều tạo dạng bột nhão (past) bằng máy khuấy đĩa Thực hiện xong quá trình khuấy sẽ đem ủ trong 24-48 giờ do độ ngấm dầu của các bột màu khác nhau Sau đó, chuyển sang nghiền mịn Past đạt độ mịn cần thiết thì chuyển sang công đoạn pha chế Sơn được tạo thành bằng cách trộn past sơn đạt tiêu chuẩn với một số thành phần khác (dung môi, chất làm khô, bột lithopo, BaSO4 Qua quá trình kiểm tra chất lượng, sơn chuyển sang quá trình đóng hộp bao gói, sau đó chuyển vào kho chứa sản phẩm

Quá trình sản xuất gồm 6 công đoạn chính

- Công đoạn 1: Chuẩn bị nguyên nhiên liệu: trước khi đưa nguyên liệu vào sử dụng, phải kiểm tra lại chất lượng

- Công đoạn 2: tổng hợp nhựa alkyl bằng phương pháp đẳng phí dùng xylen tách nước Qua hai giai đoạn trong nồi tổng hợp nhựa kín với các thiết bị phụ trợ là khuấy, sinh hàn

- Công đoạn 3: khuấy trộn nguyên liệu lỏng (chất tạo màng) với nguyên liệu rắn( bột màu, bột độn) tạo bán thành phẩm dạng past bằng máy khuấy đĩa

- Công đoạn 4: Dùng máy nghiền bi hạt ngọc nghiền bán thành phẩm ở công đoạn 3 cho đến đạt chỉ tiêu về độ mịn và độ phủ

- Công đoạn 5: Pha chế, điều chỉnh past sơn(dạng bột nhão) đã nghiền ở công đoạn 4 để đạt các chỉ tiêu kỹ thuật về màu sắc, độ nhớt, độ phủ, bằng thiết

bị khuấy trong bể chìm hoặc bể di động

- Công đoạn 6: Đóng hộp, bao gói bằng phương pháp thủ công

Chất phụ

gia DMHC

DMHC

Thải vào môi trường

Nguyên liệu ban đầu

Như đã nói ở trên, sơn được ứng dụng trong rất nhiều ngành, trong đó có ngành công nghiệp sản xuất ô tô Sơn tham gia vào công đoạn phun sơn cho xe,

để bảo vệ cho xe khỏi sự ăn mòn và tăng tính thẩm mỹ Quá trình sơn xe cũng thải ra một lượng DMHC gây độc hại cho công nhân Tại buồng sơn, xe được phun sơn, các hơi DMHC trong sơn bay lên và được dập xuống bởi giàn nước Lượng nước này sau khi dập sẽ chứa một lượng DMHC, cần xử lý lượng nước

này trước khi thải vào nguồn nước thải chung của công ty

1.1.2 Nguyên vật liệu dùng trong sản xuất sơn

1.1.2.1 Nguyên vật liệu

+ Dầu thảo mộc: Dầu đậu, dầu lanh, dầu trẩu, dầu cao su,

+ Bột màu vô cơ, hữu cơ với 15 loại khác nhau: TiO2, Fe2O3, Cr2O3, phthalocyanyne xanh, bột đỏ Naphthol…(không tính độc)

+ DMHC với 30 loại khác nhau được phân thành:

• Hydrocarbon thẳng: xăng trắng, dầu ZA1

• Hydrocarbon vòng: xylen, toluen

• Este: butyl acetate, etyl axetat

+ Hóa chất khác: anhydricphtalic (AP), pentacrithriol, axeton, butanon,… + Các phụ gia: chất làm khô, chất lắng, chất tạo màng,…

1.1.2.2 Một số loại DMHC trong nước thải sản xuất sơn [20]

Trong sơn, dung môi là hợp phần chính nó thường chiếm khối lượng lớn hơn so với chất tạo màng Một số loại sơn, dung môi chiếm đến 80%, chỉ có 20% là chất tạo màng như: sơn nitro xenlulo, clo cao su,…[7]

Dung môi là chất lỏng dễ bay hơi dùng để hòa tan các chất tạo màng, chất hóa dẻo…chuyển hệ sơn vào trạng thái thuận lợi cho việc chế biến và sử dụng và

sẽ bay hơi hết trong quá trình tạo thành màng sơn

Các dung môi thường sử dụng trong sơn như toluen, xylen, etyl axetat, butyl axetat, benzen, axeton, metanol trong số đó có benzen được cho là nguyên nhân gây ung thư nên ít được sử dụng ngày nay, một số khác thì do giá thành cao nên cũng ít được sử dụng trong công nghiệp Qua tham khảo tài liệu và

khảo sát thực tế có 4 loại dung môi được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp sơn đó là etyl axetate, butyl axetate, toluen và xylen

Bảng 1-1: Tổng hợp tính chất hoá lý của 4 dung môi đặc trưng

7 g/l (20°C)

Tên toluen bắt nguồn từ tên toluol - nhựa cây balsam ở vùng Nam Mỹ Tên

do Jons Jakob Berzelius đặt

Toluen là một chất không ăn mòn, dễ bay hơi và dễ cháy là một chất lỏng trong suốt, không hòa tan trong nước Là một hyđrocacbon thơm, toluen có khả năng tham gia phản ứng thế ái điện tử Nhờ có nhóm metyl mà độ hoạt động hóa

học của toluen trong phản ứng này lớn gấp 25 lần so với benzen.Vì vòng thơm khá bền nên cần áp suất cao khi tiến hành phản ứng hyđro hóa toluen thành metylcyclohexan Giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp quốc tế quy định cho toluen là dưới 100 ppm cho 8 giờ tiếp xúc

Hình 1-2: Cấu trúc Toluen

Toluen được điều chế từ benzen, theo phương trình phản ứng:

C6H6 + Cl2 > C6H6Cl + HCl

C6H6Cl + CH3Cl + 2Na > C7H8 + 2NaCl Hoặc

C6H6 + CH3Cl/AlCl3 >C7H8 Toluen có thể tinh chế bằng cách sử dụng các hợp chất như CaCl2, CaH2, CaSO4, P2O5 hay natri để tách nước Ngoài ra, kỹ thuật chưng cất chân không cũng được sử dụng phổ biến Trong kỹ thuật này, thường sử dụng benzophenon

và natri để tách không khí và hơi ẩm trong toluen

Toluen là một hyđrocacbon thơm được sử dụng làm dung môi rộng rãi trong công nghiệp.Toluen chủ yếu được dùng làm dung môi hòa tan nhiều loại vật liệu như sơn, chất hóa học, cao su, mực in, chất kết dính, Trong ngành hóa sinh, người ta dùng toluen để tách hemoglobin từ tế bào hồng cầu

Độc tính của Toluen: Nếu tiếp xúc với toluen trong thời gian đủ dài, có thể

bị bệnh ung thư, điếc nghề nghiệp Toluen là chất dễ bay hơi, dễ cháy nổ Chỉ cần một nồng độ nhỏ 1/1000, toluen đã gây cảm giác mất thăng bằng, loạng

choạng, đau đầu; nếu nồng độ cao hơn có thể làm nạn nhân có ảo giác hoặc ngất xỉu

b Xylen

Xylen là tên gọi một nhóm 3 dẫn xuất của benzen là 3 đồng phân octo-, meta-, và para- của dimetyl benzen Các đồng phân o-, m- và p- được đặc trưng bởi vị trí các nguyên tử cacbon (của vòng benzen) mà 2 nhóm metyl đính vào Các đồng phân o, m và p có danh pháp IUPAC lần lượt là 1,2-đimetylbenzen, 1,3-đimetylbenzen và 1,4-đimetylbenzen

Hình 1-3: Cấu trúc của xylen

Xylen Không hoà tan trong nước, nhưng hoà tan trong các dung môi không phân cực như các hyđrocacbon thơm, là chất lỏng không màu Có nguồn gốc từ quá trình đốt cháy và bay hơi của nhiên liệu, đặc biệt là khí thải từ các loại xe, kể cả từ đun nấu trong sinh hoạt Xylen ảnh hưởng tới cơ quan thính giác [12]

c Butyl axetat

Là este của axit axetic và ancol butylic (n - butanol cho n - BA

CH3COO(CH2)3 – CH3, iso - butanol cho iso - BA CH3COOCH2CH(CH3)2

Hình 1-4: Cấu trúc của butyl axetat

Butyl axetat là chất lỏng: n - BA có tnc = -73,3oC, ts = 126oC; iso - BA có tnc = -98,9oC, ts = 116,5oC Có mùi thơm của hoa quả; nhẹ hơn nước; rất ít tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ; hơi BA có thể gây nổ

Điều chế bằng cách dùng axit axetic este hoá n - butanol và iso - butanol, với xúc tác là axit vô cơ như H2SO4

Dùng làm dung môi để chiết xuất hoặc dung môi cho cao phân tử như nitroxenlulozơ, peclovinyl, sơn poliacrylic, vv ; là thành phần của các tinh dầu

có mùi hoa quả

d Etyl axetat

Etyl axetat là một hợp chất hữu cơ với công thức CH3CH2OC(O)CH3

Hình 1-5: Cấu trúc của etyl axetat

Đây là một chất lỏng không màu có mùi dễ chịu và đặc trưng, tương tự như các loại sơn móng tay hay nước tẩy sơn móng tay

Là một loại este thu được từ etanol và axit axetic, nó thường được viết tắt

là EtOAc, và được sản xuất ở quy mô khá lớn để làm dung môi

Etyl axetat là một dung môi phân cực nhẹ, dễ bay hơi, tương đối không

độc hại và không hút ẩm Nó là chất nhận cũng như cho liên kết hidro yếu Etyl axetat có thể hòa tan tới 3% nước và nó có độ hòa tan trong nước là ~8% ở nhiệt

độ phòng Khi nhiệt độ tăng cao thì độ hòa tan trong nước của nó được tăng lên

Nó có thể trộn lẫn với một số dung môi khác như etanol, benzen, axeton hay dietyl ete Nó không ổn định trong dung dịch có chứa axít hay bazơ mạnh

Etyl axetat được tổng hợp thông qua phản ứng este hóa từ axit axetic và etanol, thông thường với sự hiện diện của xúc tác là axit như axit sulfuric

CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O

Do phản ứng là thuận nghịch và tạo ra cân bằng động nên hiệu suất là khá thấp nếu như không loại bỏ nước được tạo ra từ phản ứng

Quá trình thủy phân etyl axetat là quá trình ngược lại với phản ứng trên:

Etyl axetat + Nước  H

+ 

Axit axetic + Etanol 

ở đây, H+ chỉ đóng vai trò như là chất xúc tác và nồng độ của nó không thay đổi trong suốt phản ứng Ngoài ra, nước luôn có số dư thừa vì thế thực tế nồng độ của nó cũng gần như không thay đổi Tốc độ phản ứng có thể được coi như là chỉ của etyl axetat

Tốc độ phản ứng = k[etyl axetat]

Mặc dù phản ứng này cũng là thuận nghịch, nhưng người ta có thể đạt

được điều đó bằng cách dùng dư thừa etyl axetat để chuyển dịch phản ứng sang bên phải

Etyl axetat được dùng rộng rãi làm dung môi cho các phản ứng hóa học cũng như để thực hiện công việc chiết các hóa chất khác Tương tự, nó cũng

được dùng trong sơn móng tay và thuốc tẩy sơn móng tay hay dùng để khử cafein của các hạt cà phê hay lá chè

Etyl axetat cũng có mặt trong một số loại kẹo, hoa quả hay nước hoa do

nó bay hơi rất nhanh và để lại mùi nước hoa trên da Nó cũng tạo ra hương vị tương tự như của các loại quả đào, mâm xôi hay dứa Đây là một đặc trưng của phần lớn các este

Etyl axetat cũng có mặt trong rượu vang Nó được coi là một chất gây ô nhiễm khi ở nồng độ cao, khi các loại rượu vang để lâu trong không khí ở nồng

độ cao trong rượu vang, nó được coi là chất tạo ra mùi vị lạ, là vị chua bất thường

do bị thủy phân dần dần để trở thành axít axetic

Etyl axetat là một chất độc có hiệu lực để sử dụng trong thu thập và nghiên cứu côn trùng Trong các lọ chứa etyl axetat, hơi của nó sẽ giết chết côn trùng rất nhanh mà không làm hỏng hình dạng của chúng Do không hút ẩm nên etyl axetat cũng giữ cho côn trùng đủ mềm để có thể thực hiện các công việc ép xác tiếp theo

Etyl axetat làm da khô, nứt nẻ, có thể gây thiếu máu và nguy hiểm cho thận, gan

1.2 Hiện trạng ô nhiễm nước thải sơn

Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì với sản lượng sơn 25.000 tấn/năm sẽ phát thải ra lượng VOCs tương ứng là 375 tấn/năm Cùng với sự gia tăng của sản lượng là sự gia tăng của nguyên, nhiên liệu sử dụng và các chất thải dạng rắn, lỏng, khí mà điển hình là DMHC

Theo Dân trí (báo điện tử của TW hội khuyến học Việt Nam) đưa tin, gần 1.000 nhân khẩu của hơn 200 hộ dân đang sinh sống tại tổ 8, thị trấn Cầu Diễn,

Từ Liêm, Hà Nội đang phải đối mặt với nguồn nước sinh hoạt ở đây quá ô nhiễm Tại khu vực này có 2 xưởng sản xuất sơn của hai công ty: Cổ phần Thương mại An Tâm và Cổ phần Thương mại và Xây dựng Trung Dũng Trong quá trình sản xuất sơn từ năm 2003, hai xưởng này đã trực tiếp đổ nước thải ra mương nước mà không qua hệ thống xử lý nước thải Dẫn đến, nguồn nước thải này ngấm vào đất, thẩm thấu vào hệ thống giếng khoan của các hộ dân nơi đây Người dân nơi đây đã mang mẫu nước giếng khoan của gia đình đến Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng làm thử nghiệm Kết quả hàm lượng cacbuahydro thơm vượt quá tiêu chuẩn cho phép 18,3 lần

Không chỉ có những xưởng sản xuất sơn gây ô nhiễm môi trường Những

hộ dân tổ 57 phố Phan Đình Giót, phường Phương Liệt, Hà Nội luôn phải chịu mùi sơn nồng nặc từ xưởng sản xuất của Công ty Thiết bị giáo dục I Tình trạng

ô nhiễm ngày càng trầm trọng hơn khi đơn vị này nâng công suất sản xuất đồ dùng cho năm học mới Công ty cũng đã có nhiều biện pháp như không phun sơn trực tiếp vào sản phẩm mà dùng sơn nước song việc ô nhiễm là bất khả kháng, không thể xử lý triệt để mùi sơn và dung môi

Tại thôn Bến Trung, xã Bắc Hồng, huyện Đông Anh (Hà Nội) có nhiều ống khói của các xưởng phun sơn đồ gỗ Xưởng phun sơn đồ gỗ ở đây gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống sức khoẻ và sản xuất của nhiều gia

đình trong khu vực Người dân bị ảnh hưởng sức khoẻ do mùi sơn nồng nặc và

bụi sơn lan toả xuống các hộ xung quanh xưởng sản xuất, các triệu chứng mắc phải như tức ngực, khó thở, ho ra máu Cây cối trong vườn, gia súc, gia cầm bị chết Không chỉ không khí, xưởng phun sơn còn thải nước gây ô nhiễm nước,

đặc biệt với bể nước trên nhà tầng của các hộ gia đình trong khu vực trước đây không có nắp kiên cố bị bụi sơn rơi xuống lắng đọng không thể dùng được, một

số hộ khác có giếng khoan nước ngả màu do ô nhiễm nguồn nước thải của xưởng phun thấm qua

1.3 Phương pháp xử lý nước thải sơn

1.3.1 Phương pháp hóa lý

Trong công nghệ xử lý nước thải, phương pháp hóa lý hoặc hóa lý kết hợp

được sử dụng khá phổ biến Các công ty sản xuất sơn cũng như các ngành sử dụng sơn đã áp dụng phương pháp này vào công nghệ xử lý nước thải sơn của mình

- Công nghệ xử lý các chất hữu cơ trong nước thải sơn

Nguyên tắc: Nước thải dùng để tạo màn nước xử lý khí trong các buồng phun sơn được xử lý sơ bộ tại chỗ bằng tuyển nổi để loại bỏ các chất cặn lơ lửng Cặn được vớt lên, nước được lọc sơ bộ và sử dụng để tiết kiệm nước, tiết kiệm tài nguyên Sau một thời gian, nước thải tại các buồng phun sơn phải xả ra ngoài

được thu gom vào bể điều hoà Trong bể điều hoà nuôi cấy các chủng vi sinh phân huỷ chất hữu cơ và phá vỡ các chất hữu cơ sinh mùi Khi bể điều hoà đầy

đến mức quy định, nước thải được bơm vào tháp phản ứng keo tụ chìm để loại bỏ các chất cặn lơ lửng và điều chỉnh pH Nước được chảy qua tháp lắng đứng kiểu cyclon để lắng các chất xuống đáy Nước trong được chảy vào bể aeroten để tiếp

tục oxy hoá và bão hoà oxy bằng máy thổi khí có các bộ phận phân phối khí Từ

bể aeroten nước được tiếp tục bơm vào tháp lọc có chứa than hoạt tính để loại bỏ các chất hữu cơ chưa phản ứng hết Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường (TCVN 5945-2005, B)

- Công nghệ xử lý nước thải hệ quy mô nhỏ cho phân xưởng sơn

 Mô tả qui trình: Bể lắng cát - Bể điều hoà - Bể sục khí - Bể lắng - Bể lọc chậm - Bể chứa Công suất: 1,5 m3/giờ.Tiêu chuẩn Việt Nam, chất lượng nước sau khi qua hệ thống xử lý được hội lưu hoàn toàn trở lại buồng sơn, đạt giới hạn

cho phép (TCVN 5945 – 2005, B)

1.3.2 Phương pháp hấp phụ DMHC trong nước thải sơn bằng than hoạt tính

a Than hoạt tính

Ngày nay, than hoạt tính được sử dụng làm vật liệu hấp phụ một cách phổ

biến, bên cạnh đó còn có rất nhiều loại vật liệu hấp phụ khác như: oxit nhôm, silicagen, zeolit, đá ong…

Than hoạt tính (Activated Carbon) là

một chất gồm chủ yếu là

nguyên tố carbon ở dạng vô

định hình (bột), một phần nữa

có dạng tinh thể vụn grafit

(ngoài carbon thì phần còn lại

thường là tàn tro, mà chủ yếu

là các kim loại kiềm và vụn

cát)

Hình 1-6: than hoạt tính

Là loại than xốp chứa 88-98% than, tùy điều kiện chế tạo Được xử lý từ nhiều nguồn vật liệu như than đá, than bùn, than nâu, các chất có nguồn gốc xenlulo: gỗ, tre nứa, mùn cưa, bã mía, gáo dừa, lõi ngô, vỏ trấu, vỏ lạc (đậu phộng), xương, Những nguyên liệu này được nung nóng từ từ trong môi trường chân không, sau đó được hoạt tính hóa bằng các khí có tính ôxi hóa ở nhiệt độ cực cao (800-9000C) [1, 11]

Trong thành phần than hoạt tính, carbon chiếm 85-95%; 0,6-7,8% hydro; 0,3-0,5% nitơ; 3-11% oxy; 1% sắt; 2% lưu huỳnh; 0-30% photphat; 0-1 CaO; 0-0,5% clo; 3% natri; 0-2% đồng, [11]

Than hoạt tính có một cấu trúc mạng lưới phức hệ bao gồm các lỗ xốp mịn với các kích thước và hình thể khác nhau Các lỗ này có đường kính giới hạn từ 1-10.000nm Lỗ có đường kính từ 1-100nm gọi là lỗ vi mô, từ 100-10.000nm gọi

là lỗ vĩ mô Các lỗ của than hoạt tính này có diện tích bề mặt đặc biệt, khoảng 60-1800m2/g và khả năng hấp phụ các chất tan của chúng rất lớn

Tùy vào mục đích sử dụng, người ta sẽ lựa chọn các dạng than phù hợp

Than hoạt tính thương phẩm thường được phân chia theo các dạng sau:

1 Dạng bột cám (Powdered - PAC) đây là loại được chế tạo theo công

nghệ cũ, nay thường được sử dụng trong sản xuất pin, ac-quy Nó có đặc điểm chung nhất là hấp phụ trong pha lỏng, diện tích bề mặt không lớn lắm, độ xốp cao tạo điều kiện cho quá trình khuếch tán [1] Có một số nhà sản xuất dùng loại này trộn với keo để đúc thành những ống than nhìn giống như dạng khối đặc dưới đây

2 Dạng hạt (Granulated - GAC) là những hạt than nhỏ, rẻ tiền, thích hợp

cho việc khử mùi, hấp phụ khí Độ bền cơ học cao, diện tích bề mặt và dung lượng hấp phụ lớn [1] Tuy nhiên, nước thường có xu hướng chảy xuyên qua những khoảng trống giữa những hạt than thay vì phải chui qua những lỗ nhỏ

3 Dạng khối đặc (Extruded Solid Block – SB) là loại hiệu quả nhất để lọc

cặn, khuẩn Coliform, chì, độc tố, khử mầu và khử mùi clorine Loại này được làm từ nguyên một thỏi than, được ép định dạng dưới áp xuất tới 800 tấn nên rất chắc chắn

Bảng sau liệt kê một số loại than thương phẩm của một vài nước dùng trong xử lý nước và nước thải nhằm mục đích loại bỏ chất hữu cơ

Bảng 1- 2: Than hoạt tính sử dụng trong xử lý nước, nước thải

liệu

Phương pháp hoạt

ứng dụng trong công nghệ

TW1, TW2,

TW3

Trà Bắc, Trà Vinh, Việt Nam

Sọ dừa Hơi nước Nước cấp, nước

thải, đồ uống

CAL 12x40 Calgon, Pitts- burg

USA

Than non (bitum)

Klearit Fennison Wright

Corp Toledo, Ohio

Than gỗ Hơi nước Nước, khử mùi

Norit Amer Norit-Comp

USA

Gỗ thông Hơi nước Nước, tẩy màu

thực phẩm, hóa Norit All Norit-gesell Hà

Lan

Gỗ Hơi nước Nước, tẩy màu

Nuchar West Virginia pulp

Co New Yord

Bã thải công

Hơi nước Nước, tẩy màu,

khử mùi khí Sylvac Gray chem Comp

Do có rất nhiều loại than đang lưu hành nên việc chọn lựa cho một mục

đích sử dụng cụ thể nên theo khuyến cáo của nhà sản xuất Nếu không có được

khuyến cáo cụ thể thì trước khi sử dụng cần phải được thử để đánh giá Một số

chỉ tiêu như thành phần hóa học, một số chỉ số mang tính chất tiêu chuẩn chỉ nên

xem xét là yếu tố tham khảo Bảng sau cho thấy sự khác biệt rất lớn về thành

phần hóa học của một số loại than hoạt tính

Bảng1-3: Thành phần hóa học của một số loại than hoạt tính

b Cơ chế hấp phụ dung môi hữu cơ của than hoạt tính

Quá trình hấp phụ dung môi hữu cơ của than hoạt tính diễn ra trong môi

trường nước Nước là môi trường phân cực mạnh, trong trạng thái lỏng các phân

tử không tồn tại ở trạng thái biệt lập mà chúng tương tác, gắn kết với nhau thông

qua cầu liên kết hydro Than hoạt tính (chất hấp phụ) và dung môi hữu cơ (chất

bị hấp phụ) đều là chất không phân cực [1] ở đây xảy ra sự tương tác giữa than

hoạt tính, dung môi hữu cơ và môi trường nước Có ít nhất ba cặp tương tác: than

hoạt tính-dung môi hữu cơ, than hoạt tính-dung môi nước, dung môi hữu

cơ-dung môi nước Do sự có mặt của nước, nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ

cạnh tranh giữa dung môi hữu cơ và nước lên trên bề mặt của than hoạt tính Cặp

than hoạt tính-dung môi hữu cơ có lực tương tác mạnh nên quá trình hấp phụ xảy

ra cho cặp đó: do than hoạt tính và dung môi hữu cơ là chất không phân cực nằm trong dung môi nước là chất phân cực nên chúng đẩy nhau, và do số lượng của nước so với dung môi hữu cơ áp đảo nên dung môi hữu cơ bị “chèn ép”, nếu nồng độ dung môi đủ lớn thì chúng tìm cách co cụm lại với nhau Do bản chất giống nhau, cùng không phân cực nên chúng tương tác tốt, nhất là khi mà các dung môi nước không ưa các dung môi hữu cơ

Quá trình hấp phụ dung môi hữu cơ của than hoạt tính theo thứ tự sau: Đầu tiên, dung môi hữu cơ được khuếch tán trong nước và đi tới bề mặt ngoài của than hoạt tính Sau đó, dung môi được khuếch tán từ mặt ngoài đến mặt trong của mỗi lỗ của than hoạt tính, nơi mà nó được hấp phụ (đây gọi là “sự khuếch tán mặt trong của hạt”), và sự hấp phụ xảy ra chỉ khi dung môi hữu cơ có mặt ở chỗ hấp phụ [11]

Khả năng hấp phụ của than than hoạt tính phụ thuộc vào độ xốp, diện tích

bề mặt riêng, hệ mao quản và cấu trúc của bề mặt

Diện tích bề mặt riêng: là diện tích bề mặt tính cho một đơn vị khối lượng,

bao gồm tổng diện tích bề mặt bên trong mao quản và bên ngoài các hạt Diện tích càng lớn thì khả năng hấp phụ càng cao

Kích thước của mao quản: Than hoạt tính có hệ mao quản lớn thì diện tích

bề mặt không cao nên dung lượng hấp phụ thấp, nhưng tốc độ hấp phụ loại than này cao

và keo tụ để kéo toàn bộ các chất lơ lửng cùng với chất hấp phụ sau khi đã hấp phụ các chất ô nhiễm xuống kết tủa Nước trong bên trên là nước đã được xử lý

đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải và sẽ được thải ra ngoài hoặc tuần hoàn lại để tái sử

dụng Bùn lắng sẽ được đưa vào máy ép bùn để ép thành bánh, sau đó sẽ được cho vào bao tải để xử lý hoặc chôn lấp theo qui định Công suất (tính theo ca): 12-18m3

c Các phương pháp giải hấp than hoạt tính

Giải hấp than hoạt tính nhằm tái sinh than hoạt tính khi mà than hoạt tính

đã hấp phụ bão hòa, thay vào việc thay thế bởi than mới Giải hấp phụ là quá trình ngược với hấp phụ, tách chất bị hấp phụ (dung môi hữu cơ) trên bề mặt chất rắn (than hoạt tính) ra ngoài dung dịch

Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ đó, người ta đưa ra ba phương pháp tái sinh than hoạt tính có hiệu quả [1, 13]

- Tái sinh bằng hơi: Phương pháp này hạn chế sự tái sinh than chỉ cố định

như một sản phẩm dễ bay hơi Việc sử dụng hơi nước chỉ thích hợp làm thông bề mặt hạt và diệt trùng cho than

- Tái sinh nhiệt: bằng nhiệt phân và đốt các chất hữu cơ hấp phụ Lò nung

nóng đến 800oC với áp suất điều khiển được tránh làm cháy than Phương pháp này cho phép tái sinh rất tốt than hoạt tính Tuy nhiên nó có hai nhược điểm lớn

• Lò phải có thiết bị điều khiển áp suất và nhiệt độ, một hệ thống làm khô nước ở cửa vào và làm ẩm than ở cửa ra

• Tổn thất than lớn (7-10% do tái sinh) Nghĩa là sau 10-14 lần tái sinh theo thống kê, người ta phải thay toàn bộ khối lượng than hoạt tính

- Tái sinh hóa học: Degremont đã phát triển một phương pháp dựa

trên tác dụng của một chất dung môi ở nhiệt độ gần 100oC, có pH cao

• ưu điểm của phương pháp này là tổn thất than hoạt tính nhỏ (khoảng 1% khối lượng đã xử lý)

• Nhược điểm: do dùng các chất phản ứng để tái sinh (kiềm và dung môi) tạo ra các dung dịch rửa giải mà cần phải thu hồi dung môi bằng chưng cất Tiếp theo người ta phải loại bỏ ô nhiễm bằng đốt các chất có khả năng thu hồi

- Tái sinh bằng dung dịc axít – bazơ: Phương pháp này được ứng

dụng phụ thuộc vào các chất hữu cơ đã bị hấp phụ trên than Đối với chất bị hấp phụ là họ phenol và axit thì có thể tái sinh bằng dung dịch NaOH 4%, ngược lại với chất bị hấp phụ mang tính bazơ như họ anilin có thể tái sinh bằng dung dịch HCl 5% Trong thực tế phương pháp này chỉ được ứng dụng để tái sinh phục hồi nhanh khả năng hấp phụ của than bởi vì hiệu suất tái sinh không cao Than hoạt tính cần phải được hoạt hóa nhiệt sau vài lần tái sinh với dung dịch axít và bazơ

d ứng dụng trong xử lý môi trường

Phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính đã có lịch sử rất lâu đời Cho

đến nay, các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng, chứng minh rằng từ trước công nguyên người Hy Lạp cổ đại đã biết dùng than củi để làm giảm lượng kẽm

và quặng thiếc trong quá trình sản xuất và luyện đồng ứng dụng đầu tiên của than hoạt tính được ghi nhận là năm 1794 tại nước Anh, họ đã dùng than hoạt tính để loại mầu trong ngành công nghiệp sản xuất mía đường

Mohammad Mainul Karim (2006) đã nghiên cứu sự hấp phụ các hợp chất màu trong nước thải ngành thuộc da tại Bangladesh sử dụng cacbon hoạt tính dạng bột được sản xuất từ một số nguồn thực vật bản địa qua quá trình hoạt hoá với ZnCl2 Nhiệt độ tối ưu (500C), thời gian tiếp xúc tối ưu (30-40 phút) và hàm lượng chất hấp phụ (2g/l), cacbon hoạt tính từ mùn cưa và cây dạ lan nước cho hiệu suất loại bỏ các hợp chất màu trong nước đáng kể Hiệu suất hấp phụ đối với thuốc nhuộm hoạt tính cao hơn so với thuốc nhuộm phân tán

Souvik Banerjee và M.G Dastidar (2005) đã nghiên cứu khả năng sử dụng chất thải từ quá trình chế biến đay (JPW) để xử lý nước thải nhiễm thuốc nhuộm

và các chất hữu cơ khác thải ra từ các hoạt động liên quan tới trồng đay và sản xuất vải Hiệu suất loại bỏ cao nhất là 81,7% đạt được đối với methylen xanh khi

sử dụng JPW so với 61% khi sử dụng cacbon hoạt tính dạng bột PAC (powdered activated carbon) và 40% khi sử dụng cacbon hoạt tính dạng hạt GAC (granular activated carbon) trong cùng điều kiện

V K Gupta, Suhas và Dinesh Mohan (2003) đã biến đổi than bùn từ các nhà máy sản xuất phân bón và xỉ lò hơi trong các nhà máy sản xuất thép thành các chất hấp phụ có chi phí thấp Những chất hấp phụ này được sử dụng để loại

bỏ chất hữu cơ, thuốc nhuộm trong nước thải

Rengaraj (2002) đã chế tạo cacbon hoạt tính từ vỏ cây cao su, một loại chất thải nông nghiệp, để hấp phụ phenol trong dung dịch So với cacbon hoạt tính trên thị trường có khả năng hấp phụ cao hơn khoảng 2,25 lần

Đến cuối thể kỷ 19 đầu thế kỷ 20 than hoạt tính được ứng dụng phổ biến ở hầu hết các nước trên thế giới và đã xuất hiện thuật ngữ mới “ngành khoa học công nghệ than hoạt tính” Đến nay, có rất nhiều sách và tài liệu của các nhà khoa học trên thế giới công bố những công trình nghiên cứu ứng dụng và sản xuất than hoạt tính, gần đây nhất năm 2008 tạp chí khoa học nổi tiếng thế giới ElSEVIER đã công bố các công trình nghiên cứu về than hoạt tính của trên 200 nhà khoa học nổi tiếng thế giới về lĩnh vực này [22,23]

Tại Việt Nam đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về khả năng hấp phụ của than hoạt tính, trong đó phải kể đến Viện hóa học, Viện Công nghệ Môi trường, Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Đại Học Khoa học Tự Nhiên Hà Nội… Các nghiên cứu này tập trung vào ứng dụng xử lý môi trường như xử lý khí thải, nước thải dệt nhuộm, chất hữu cơ và cả nước dùng cho sinh hoạt Lê Văn Cát cùng cộng sự (2001) nghiên cứu với công trình “đánh giá khả năng hấp phụ chất hữu cơ của than hoạt tính trong công nghệ xử lý nước” được đưa ra tại báo cáo khoa học, hội nghị xúc tác và hấp phụ toàn quốc lần thứ hai

Cho đến nay, công nghệ xử lý khí thải dung môi trong buồng sơn được áp dụng phổ biến nhất vẫn là dùng nước để dập hơi sơn, sau đó mới đến xử lý thứ cấp bằng các loại vật liệu hấp phụ, ví dụ như than hoạt tính Dưới đây là sơ đồ khái quát công nghệ

a Kh¸i niÖm

Siªu ©m lµ sãng c¬ häc cã tÇn sè lín h¬n tÇn sè ©m nghe thÊy (trªn 20kHz) ThÝnh gi¸c cña con ng−êi rÊt nh¹y c¶m víi d¶i tÇn sè tõ ©m trÇm (vµi

chục Hz) đến các âm thanh rất cao (gần 20kHz) Một số loài vật như dơi, ong có thể cảm nhận được siêu âm

1) Tần số cao (2000-10000kHz), dùng trong y học để chuẩn đoán và phân tích hóa học

2) Tần số trung bình (300-1000kHz), thường được sử dụng trong các thiết

bị làm sạch bằng siêu âm trong phòng thí nghiệm

3) Tần số thấp (20-100kHz)

Hình 1-8: phần vùng dải tần số

Siêu âm là sóng dọc, khi lan truyền nó làm biến dạng nén giãn môi trường,

do đó có nơi mật độ môi trường lớn vì các phần tử bị ép lại; có nơi mật độ môi trường nhỏ vì các phần tử giãn cách nhau xa Khi môi trường bị biến dạng giãn

ra, các phần tử tự đứt và tạo thành lỗ trống vi mô Nếu quá trình này xảy ra trong nước thì những lỗ trống này sẽ bị hơi nước hoặc các khí hoà tan lấp đầy Hiện tượng tạo thành lỗ trống đóng một vai trò quan trọng trong việc phân hủy các hợp chất hữu cơ

Các nghiên cứu sử dụng phương pháp siêu âm độc lập phải kể đến nghiên cứu của Goskonda S, Catallo WJ, Junk T (2002) nghiên cứu xử lý các chất hữu cơ nhân vòng thơm khó phân hủy như: 4-chlorophenol (4-CP), 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP), 4- chloro-3,5-dimethylphenol (4-C-3,5-DMP), 4-fl

uorophenol (4-FP), 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), 2-amino-4,6-dinitrotoluene ADNT), and 4-amino-2,6-dinitrotoluene (4-ADNT) Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng sản phẩm phụ được sinh ra là Cl- và NO3- tỷ lệ nghịch với nồng độ các chất hữu cơ bị phân hủy.[16]

(2-Petrier C, Jiang Y, Lamy MF (1998) nghiên cứu khả năng xử lý Chlorobenzne tại tần số 500 kHz là rất tốt và cao hơn ở tần số 20kHz [21]

Hao H, Chen Y, Wu M, Wang H, Yin Y, (2004) Nghiên cứu khả năng phân hủy 4-chlorophenol (4-CP) ở tần số 1,7 MHz kết quả rất tốt các sản phẩm phụ sinh ra chỉ là các chất vô cơ như nước, CO2 và Cl- [17]

b Cơ chế siêu âm trong phân hủy hợp chất hữu cơ

Các HCHC tồn tại trong nước thải rất độc hại, sóng siêu âm có khả năng phân hủy các HCHC đó thành H2O và CO2 bằng cơ chế sau:

Dưới tác dụng của siêu âm, sự phá vỡ vi bọt khí trong chất lỏng xảy ra hai hiện tượng là sự phát quang do siêu âm và tạo chân không Ngoài ra, nhiệt độ bên trong và bên ngoài của các vi bọt khí tăng lên rất cao tới 10000-30000oC, và

sự phá vỡ bọt có thể lên tới 1000oC Sự phá vỡ các bọt này tạo ra vùng áp suất cao và sự gia tăng nhiệt độ bên trong bọt, tạo thành các gốc •OH, H•, O•, HO2• Các gốc này có khả năng oxy hoá các HCHC

Bước sóng cố định

Sự mở rộng bọt

Sự vỡ bọt

Sự phát sáng

áp suất cao

áp suất thấp

Hình 1-9: Hiện tượng tạo bọt chân không

Quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ xảy ra qua hai cơ chế chủ yếu:

- Sự nhiệt phân trực tiếp bên trong và vùng xung quanh các bọt vỡ

- Sự oxi hoá bởi gốc •OH

Sự tạo thành các gốc oxi hoá trong suốt quá trình siêu âm dung dịch được

khởi đầu bởi phản ứng nhiệt phân phân chia các phân tử nước xảy ra như sau:

OH + HCHC → Sản phẩm phụ của quá trình oxy hoá (8)

Khi tiến hành phân hủy các HCHC, ban đầu các chất hữu cơ có thể bị phá

hủy bởi cả hai quá trình kết hợp là nhiệt phân và sự oxy hóa bởi gốc •OH và

H2O2 Quá trình siêu âm tạo ra hàng nghìn bọt trong nước, nhiệt độ trong bọt cao

lên tới 10000-30000oC làm các hợp chất hữu cơ bị phân hủy và hoá hơi trong

dung dịch Nhiệt độ vùng xung quanh bọt vẫn rất cao khoảng 1000oC, tạo ra các

gốc•OH có khả năng oxy hoá các hợp chất hữu cơ

Bên cạnh khả năng phân hủy các HCHC, siêu âm được coi như là một

trong những phương pháp oxy hoá cấp tiến bởi vì nó dẫn đến sự phân hủy nhanh

chóng các chất ô nhiễm trong môi trường nước Quá trình siêu âm có thể được sử

dụng trong trường hợp như là một bước tiền oxy hóa trước khi xử lý sinh học

Cũng như thế, xử lý siêu âm hoá học có thể được kết hợp với các kĩ thuật khác để

tăng hiệu quả quá trình phân hủy Các kỹ thuật siêu âm có thể là phá hủy bằng

siêu âm quang hóa học và phương pháp siêu âm điện hóa

Ngoài ra sóng siêu âm có khả năng làm sạch nhiều chi tiết nhỏ như ống

kính quang học, đồng hồ đo, máy móc y tế, điện chân không, bán dẫn… trong hệ thống điều khiển tên lửa…

Takeshi Furruta và Shuichi Ikefuji (2007) trường đại học Tottori của Nhật Bản đã loại bỏ toluen trong nước thải bằng cách sử dụng bùn hoạt tính nhưng nâng cao hiệu quả bằng cách tạo phức toluen với RM-a-cyclodextrin để ngăn chặn quá trình bay hơi của toluen, tạo thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học

Dorota Paneka và Krystyna Konieczny (2007) trường đại học Silesian Phần Lan đã nghiên cứu loại bỏ toluen trong nước thải bằng phương pháp màng Polydimetylosiloxane (PDMS) Nghiên cứu này so sánh hiệu quả xử lý màng PDMS có trộn thêm than và không trộn thêm, hiệu quả xử lý đạt từ 90-93%

Kwang Joong Oh cùng các cộng sự (2006) tại trường đại học Busan Hàn Quốc đã nghiên cứu loại bỏ benzen và toluen trong nước thải bằng vi sinh nhờ phương pháp phản ứng sinh học trong môi trường đệm lỏng Nghiên cứu cho thấy vi sinh được sử dụng lấy từ quá trình xử lý bùn hoạt tính, trong mô hình phòng thí nghiệm ở điều kiện nhiệt độ 30oC và pH = 7 khả năng phân hủy benzen là 45,2 mg/l/giờ, đối với toluen ở nhiệt độ 30oC và pH = 8 là 44,4 mg/l/giờ

Chương 2: Đối tượng vμ phương pháp nghiên cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các loại than hoạt tính:

+ Than hoạt tính của công ty than Trà Bắc sản xuất từ gáo dừa ký hiệu TW2

+ Than hoạt tính của hãng Merck – Đức

+ Than hoạt tính Norit của Hà Lan

+ Than hoạt tính Trung Quốc sản xuất tại nhà máy hoá chất Quảng Đông - Trung Quốc

- Nước thải từ quá trình sơn của công ty Toyota Việt Nam

- 4 loại DMHC: etyl axetat, butyl axetat, toluen, xylen

a Thiết bị và dụng cụ

- Hệ thống thiết bị sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/MS) Model QP 2010

- Máy cất nước siêu sạch Millipore

- Máy lắc mẫu có thể điều chỉnh được tốc độ và đặt giờ

- Cân phân tích điện tử do hãng ADAM (Thuỵ sỹ) sản xuất, độ nhạy 10-4 gram

- Máy đo pH HACH (Mỹ)

- Bình tam giác các loại 250 ml

- ống đong, cốc phân tích, phễu lọc, ống đong các loại

b Hóa chất

- Dung môi hữu cơ Ethyl acetate, Butyl acetate, Toluen và Xylen tinh khiết dùng cho GC của hãng Merck – Đức

- Khí He dùng cho phân tích GC/MS của Messer độ sạch 99.9995%

- H2SO4, NaOH, NaCl tinh khiết dùng trong phân tích

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1  Phương pháp thu thập thông tin và tài liệu thứ cấp

Các tài liệu thứ cấp có thể gồm các tư liệu về:

- Đặc tính của DMHC, các bệnh mắc phải khi tiếp xúc với DMHC

- Sự hình thành than hoạt tính, cơ chế hấp phụ của than hoạt tính, các chất

mà than hoạt tính có thể hấp phụ

- Các tài liệu về sóng siêu âm, các ứng dụng của sóng siêu âm trong nghiên cứu xử lý môi trường

- Các phương pháp xử lý nước thải sơn được đề cập trong các báo cáo, nghiên cứu khoa học, tạp chí, sách

Mục đích của phương pháp là để hệ thống hoá các tài liệu, số liệu rời rạc sẵn có thành hệ thống phục vụ theo hướng nghiên cứu Phân tích đánh giá tính xác thực của tài liệu Chọn lọc những nhận xét phù hợp nhất về điều kiện kinh tế xã hội của đối tượng nghiên cứu

Trong quá trình xử lý số liệu, ngoài việc phân tích, đánh giá đơn thuần tác giả có sự bổ sung (thông qua khảo sát thực địa với số liệu cập nhật), hiệu chỉnh lại (thông qua tính toán lại, so sánh với thực tế và lý thuyết) các số liệu đã có và

hệ thống hóa tài liệu bằng các bảng, biểu để tiện sử dụng

2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, lấy mẫu

Tiến hành điều tra hiện trạng ngành công nghiệp sơn tại các xưởng sản xuất sơn trên địa bàn Hà Nội

Lấy mẫu tại công ty Toyota (Vĩnh Phúc) đem về Viện khoa học - công nghệ Việt Nam, Viện Môi Trường để nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sơn

chất được chiết bằng một dung môi hữu cơ, chẳng hạn hexan

+ Ưu điểm của phương pháp:

- Hiện nay có nhiều dung môi tinh khiết với độ tan và độ chọn lọc tốt

- Thiết bị đơn giản

- Hoà tan mẫu thuận lợi

+ Nhược điểm:

- Quá trình chiết hình thành nhũ tương (chúng được hạn chế bằng cách lọc qua bông thuỷ tinh, ly tâm, làm lạnh, thêm một lượng nhỏ Methanol hoặc loại bỏ bằng muối)

- Lượng mẫu dùng trong phân tích nhiều

Các hợp chất bám trên sợi Silica sẽ được giải hấp trực tiếp vào buồng hoá hơi của thiết bị sắc ký khí Sợi Silica dài khoảng 1cm, đường kính ngoài khoảng 0,11cm, được phủ bên ngoài một lớp Polyme

Để thực hiện quá trình chiết, mẫu được đặt trong lọ đóng kín có nút kín bằng teflon Khi lấy mẫu ống kim loại bảo vệ chứa sợi chiết đâm xuyên qua nút

kín, sau đó pittông sẽ đẩy sợi chiết lộ ra khỏi ống kim loại bảo vệ Sợi chiết được nhúng qua mẫu, chất phân tích được chiết từ mẫu vào pha tĩnh của sợi chiết Sau một thời gian hấp thụ đã định sợi chiết được kéo vào trong lòng ống bảo vệ, rồi rút ra khỏi lọ đựng mẫu Sau đó ống bảo vệ chứa sợi chiết được đưa vào bộ phận bơm mẫu của sắc ký khí Lúc này sợi chiết tiếp xúc với môi trường nhiệt độ cao trong bộ phận bơm mẫu của GC Các chất phân tích đã làm giầu được giải hấp và chuyển vào cột sắc ký khí

Nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi phải có trang thiết bị đắt tiền,

kỹ thuật cao Với điều kiện các phòng thí nghiệm của Việt Nam kĩ thuật này chưa được phổ biến

c) Bơm không gian hơi

+ Nguyên tắc:

Trong kĩ thuật này người ta tạo ra sự cân bằng giữa pha hơi và pha lỏng có chứa mẫu trong lọ chứa mẫu được gia nhiệt và khuấy ở một chế độ nhất định để tạo ra nồng độ của cấu tử mẫu trong không gian hơi phía trên pha lỏng Nhờ hệ thống xy lanh, hơi ở phần không gian trên được rút ra để đưa vào cột tách Phương pháp này áp dụng có hiệu quả khi xác định các loại khí hoặc các chất dễ bay hơi hoà tan trong dung môi Việc tính toán định lượng được quy về mẫu ban

đầu dưới điều kiện tiêu chuẩn

+ Ưu điểm:

- Phương pháp này sử dụng ít dung môi, ít mẫu, thời gian phân tích nhanh

- Độ nhạy cao, tách được từng chất ở 1 không gian hơi

Bước tiếp theo, bẫy được làm nóng và khí trơ được thổi qua bẫy để giải hấp các chất

2.2.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Bảng 2-1: Nồng độ dung dịch dùng trong các thí nghiệm

(g/cm3)

V hút chuẩn (μl)

V định mức (ml)

• Thí nghiệm khả năng hấp phụ của các loại than khác nhau

Lấy 100 ml nước cất có chứa hàm lượng 4 dung môi hữu cơ như trên, cân các loại than khác nhau cho vào bình tam giác 250 ml lắc đều Lấy mẫu phân tích ở thời điểm 60 phút Phân tích nước sau quá trình hấp phụ, xác định được than nào cho hiệu quả hấp phụ tốt nhất

+ ảnh hưởng của khối lượng than lên hiệu quả hấp phụ

Lấy 100 ml nước cất có chứa hàm lượng 4 dung môi hữu cơ như trên, cân khối lượng than hoạt tính với các mức khác nhau cho vào bình tam giác 250 ml lắc đều Lấy mẫu phân tích ở thời điểm 60 phút Phân tích nước sau quá trình hấp phụ, xác định được hàm lượng than sử dụng ở mức tối ưu

+ ảnh hưởng của thời gian lên hiệu quả hấp phụ

Lấy 100 ml nước cất có chứa hàm lượng 4 dung môi hữu cơ như trên, cân than hoạt tính với lượng giống nhau cho vào bình tam giác 250 ml lắc đều Lấy mẫu phân tích ở thời điểm 60 phút Phân tích nước sau quá trình hấp phụ, xác

định được thời gian cho hiệu quả hấp phụ tốt nhất

• Phân hủy chất hữu cơ đ∙ được hấp phụ vào than hoạt tính bằng phương pháp siêu âm

Sau khi lựa chọn được loại than, khối lượng than và thời gian lắc hấp phụ tối ưu Thí nghiệm được lặp lại với những điều kiện tối ưu trên, sau đó lấy than hoạt tính đã hấp phụ dung môi hữu cơ mang đi siêu âm để nghiên cứu khả năng phân hủy các dung môi hữu cơ có trong than bằng phương pháp siêu âm

+ Khảo sát khả năng phân hủy dung môi hữu cơ bằng siêu âm với tần số khác nhau

Than sau khi đã hấp phụ chất hữu cơ, lọc lấy ra khỏi dung dịch và đem đi siêu âm Trước khi siêu âm có bổ sung thêm nước cất để quá trình siêu âm được hiệu quả Phân tích hàm lượng dung môi còn lại trong than so với ban đầu, xác

định được hiệu quả của quá trình phân hủy với các tần số siêu âm khác nhau

+ Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến khả năng phân hủy dung môi hữu cơ

Than sau khi đã hấp phụ chất hữu cơ, lọc lấy ra khỏi dung dịch và đem đi siêu âm Trước khi siêu âm có bổ sung thêm nước cất để quá trình siêu âm được hiệu quả Phân tích hàm lượng dung môi còn lại trong than so với ban đầu, xác

định được hiệu quả của quá trình phân hủy sau các khoảng thời gian khác nhau: 10; 20; 30; 40; 50; 60 phút

+ Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình phân hủy dung môi hữu cơ bằng phương pháp siêu âm

Than sau khi đã hấp phụ chất hữu cơ, lọc lấy ra khỏi dung dịch và đem đi siêu âm Trước khi siêu âm có bổ sung thêm nước và chỉnh pH khác nhau Phân tích hàm lượng dung môi còn lại trong than so với ban đầu, xác định được hiệu quả của quá trình phân hủy