xác định hiệu quả keo tụ nước thải phẩm dệt nhuộm phân tán đối với từng màu riêng biệt

trình bày về xác định hiệu quả keo tụ nước thải phẩm dệt nhuộm phân tán đối với từng màu riêng biệt

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC vii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về thuốc nhuộm phân tán 3

2.1.1 Đặc điểm chung và cấu tạo hoá học 3

2.1.2 Mối quan hệ giữa cấu tạo hóa học và tính chất 4

2.2 Nguyên lý phối màu trong công nghệ nhuộm 6

2.3 Giới thiệu về công ty DK Vina 8

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

3.1 Phương pháp keo tụ 9

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ 9

3.1.2 Thí nghiệm Jartest 12

3.2 Nội dung nghiên cứu và trình tự thí nghiệm 13

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 15

4.1 Thí nghiệm A: Test nhanh 17

4.2 Thí nghiệm B: Thí nghiệm Jartest xét hiệu quả bằng định tính 18

4.2.1 Thí nghiệm B1: Nước thải màu Đỏ - Vitage marron 18

4.2.2 Thí nghiệm B2: nước thải màu Đỏ - Wine combo 19

4.2.3 Thí nghiệm B3: nước thải màu Xanh - Tobaco 19

4.2.4 Thí nghiệm B4: nước thải màu Nâu - Brown 20

4.3 Thí nghiệm C: Thí nghiệm Jartest xét hiệu quả bằng định lượng 20

4.3.1 Thí nghiệm C1: nước thải màu Đỏ - 1 20

4.3.2 Thí nghiệm C2: nước thải màu Xanh -2 22

4.3.3 Thí nghiệm C3: nước thải màu Xanh - Green 24

4.3.4 Thí nghiệm C4: nước thải màu Xanh - D165 25

4.3.5 Thí nghiệm C5: nước thải màu Đỏ - Granet 27

4.3.6 Thí nghiệm C6: nước thải màu Nâu - Brown 28

4.3.7 Thí nghiệm C7: nước thải màu Đỏ - Wine 31

4.4 Thảo luận 33

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

PHỤ LỤC 2

DANH MỤC HÌNH

Hình 4.2 Thí nghiệm C1-A1: Sự biến thiên COD theo pH 21

Hình 4.3 Thí nghiệm C1-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 21

Hình 4.4 Thí nghiệm C1-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 22

Hình 4.5 Thí nghiệm C1-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 22

Hình 4.6 Thí nghiệm C2-A1: Sự biến thiên COD theo pH 23

Hình 4.7 Thí nghiệm C2-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 23

Hình 4.8 Thí nghiệm C2-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 23

Hình 4.9 Thí nghiệm C2-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 23

Hình 4.10 Thí nghiệm C3-A1: Sự biến thiên COD theo pH 24

Hình 4.11 Thí nghiệm C3-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 24

Hình 4.12 Thí nghiệm C3-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 25

Hình 4.13 Thí nghiệm C3-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 25

Hình 4.14 Thí nghiệm C4-A1: Sự biến thiên COD theo pH 26

Hình 4.15 Thí nghiệm C4-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 26

Hình 4.16 Thí nghiệm C4-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 26

Hình 4.17 Thí nghiệm C4-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 26

Hình 4.18 Thí nghiệm C5-A1: Sự biến thiên COD theo pH 27

Hình 4.19 Thí nghiệm C5-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 27

Hình 4.20 Thí nghiệm C5-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 28

Hình 4.21 Thí nghiệm C5-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 28

Hình 4.22 Thí nghiệm C6-A1: Sự biến thiên COD theo pH 29

Hình 4.23 Thí nghiệm C6-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 29

Hình 4.24 Thí nghiệm C6-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 29

Hình 4.25 Thí nghiệm C6-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 29

Hình 4.26 Thí nghiệm C6-C1: Sự biến thiên COD theo pH 30

Hình 4.27 Thí nghiệm C6-C2: Hiệu quả xử lý theo pH 30

Hình 4.28 Thí nghiệm C6-D1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 30

Hình 4.29 Thí nghiệm C6-D2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 30

Hình 4.30 Thí nghiệm C7-A1: Sự biến thiên COD theo pH 31

Hình 4.31 Thí nghiệm C7-A2: Hiệu quả xử lý theo pH 31

Hình 4.32 Thí nghiệm C7-B1: Sự biến thiên COD theo nồng độ PAC 32

Hình 4.33 Thí nghiệm C7-B2: Hiệu quả xử lý theo nồng độ PAC 32

Hình 4.34 Thí nghiệm C7-C1: Sự biến thiên COD theo pH 32

Hình 4.35 Thí nghiệm C7-C2: Hiệu quả xử lý theo pH 32

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Bảng mô tả thí nghiệm 15

Bảng 4.2 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm test nhanh 17

Bảng 4.3 Bố trí thí nghiệm B1 18

Bảng 4.4 Bố trí thí nghiệm B2 19

Bảng 4.5 Bố trí thí nghiệm B1 19

Bảng 4.6 Bố trí thí nghiệm B4 20

Bảng 4.7 Thí nghiệm C1-A: xác định pH tối ưu 21

Bảng 4.8 Thí nghiệm C1-B: xác định lượng PAC tối ưu 21

Bảng 4.9 Thí nghiệm C2-A: xác định pH tối ưu 22

Bảng 4.10 Thí nghiệm C2-B: xác định PAC tối ưu 23

Bảng 4.11 Thí nghiệm C3-A: xác định pH tối ưu 24

Bảng 4.12 Thí nghiệm C3-B: xác định PAC tối ưu 24

Bảng 4.13 Thí nghiệm C4-A: xác định pH tối ưu 25

Bảng 4.14 Thí nghiệm C4-B: xác định PAC tối ưu 26

Bảng 4.15 Thí nghiệm C5-A: xác định pH tối ưu 27

Bảng 4.16 Thí nghiệm C5-B: xác định PAC tối ưu 27

Bảng 4.17 Thí nghiệm C6-A: xác định pH tối ưu 28

Bảng 4.18 Thí nghiệm C6-B: xác định PAC tối ưu 29

Bảng 4.19 Thí nghiệm C6-C: xác định pH tối ưu(lần 2) 29

Bảng 4.20 Thí nghiệm C6-D: xác định PAC tối ưu (lần 2) 30

Bảng 4.21 Thí nghiệm C7-A: xác định pH tối ưu 31

Bảng 4.22 Thí nghiệm C7-B: xác định PAC tối ưu 31

Bảng 4.23 Thí nghiệm C7-C: xác định pH tối ưu ( lần 2) 32

Bảng 4.24 Bảng kết quả pH tối ưu (kết quả định tính) 33

Bảng 4.25 Bảng kết quả hiệu quả xử lý tối ưu 34

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

COD (Chemical oxygen demand): nhu cầu ôxy hóa học

TN: thí nghiệm

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

PAC (poly alluminium chloride): hóa chất keo tụ dùng trong xử lý nước thải PL: phụ lục

DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC

Phụ lục I: Phương pháp đo COD dùng trong thí nghiệm

Phụ lục II: Một số hình ảnh tiến hành thí nghiệm

Phụ lục III: Biện pháp áp dụng cụ thể đối với công ty DK Vina

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 Tính cần thiết của đề tài

Ngày nay với sự phát triển của thế giới về mọi mặt, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp đã tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Bên cạnh những thành tựu to lớn đó con người đã dần dần hủy hoại môi trường sống của mình do các chất thải thải ra từ các công đoạn sản xuất mà không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để Để giải quyết vấn đề đó, thiết nghĩ cần thiết chúng ta phải tập trung đầu tư phát triển công nghệ môi trường hơn nữa

Trong đó, nước thải của ngành dệt nhuộm với tính nguy hại cao: nồng độ ô nhiễm cao ( COD có thể lên tới 3000 mg/l), nhiệt độ cao ( có những giai đoạn nước thải ra ở 1300C), độ màu cao (có thể lên đến 10000 Pt-Co)… điểm đặc biệt là nước thải thay đổi (thay đổi về COD, pH, độ màu) liên tục do việc sử dụng nhiều loại phẩm màu và hóa chất khác nhau, thậm chí là việc thay đổi màu sắc trong cùng một loại phẩm màu cũng làm cho tính chất nước thải thay đổi Việc tính chất nước thải thay đổi

sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình trong hệ thống xử lý nước thải, trong đó có keo tụ - tạo bông là công trình thường được sử dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Luận văn nghiên cứu “xác định hiệu quả keo tụ nước thải phẩm nhuộm phân tán đối với từng màu riêng biệt” nhằm xác định ảnh hưởng của việc thay đổi màu sắc đối với quá trình keo tụ Từ đó, luận văn xin được đóng góp một phần nhỏ bé trong quá trình tìm tòi, nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nói chung và ngành dệt nhuộm nói riêng đồng thời nhằm giúp công ty DK Vina đạt được các yêu cầu về môi trường ngày càng nghiêm ngặt của nhà nước

1.2 Ý nghĩa khoa học, tính thực tiễn của luận văn

ü Nội dung nghiên cứu trong luận văn không chỉ áp dụng để xử lý nước thải từ công đọan nhuộm cho Công ty DK Vina mà còn tìm hiểu đặc tính và phương pháp phù hợp xử lý từng loại nước thải nhuộm làm tăng hiệu quả xử lý đối với nước thải ngành

ü Việc phân tích các chỉ tiêu được thực hiện bằng các phương pháp tiêu chuẩn và

có sự theo dõi của cán bộ hướng dẫn nên có độ tin cậy cao

1.3 Mục đích và nội dung luận văn

1.3.1 Mục đích

ü Xác định khả năng keo tụ của nước thải phân tán đối với từng loại màu khác nhau

ü Xác định các điều kiện để đạt được hiệu quả cao nhất trong quá trình xử lý

ü Áp dụng các kết quả nghiên cứu vào điều kiện thực tế

ü Xác định hiệu quả xử lý đối với các điều kiện đó

ü Tìm ra hướng khắc phục lại sự thay đổi từ nhưng thông tin thu được

ü Áp dụng các biện pháp vào trong hệ thống xử lý

1.4 Giới hạn của đề tài

ü Chỉ tiến hành được với nước thải của phẩm nhuộm phân tán, do công ty chi sử dụng một loại thuốc nhuộm

ü Mỗi màu sử dụng chưa phải là màu đơn sắc, thường một màu sẽ do từ 2 đến 3 màu chính tạo thành, do đó không thể có thể kết luận chính xác về hiệu quả keo tụ với các màu chính

ü Những màu sắc của nước thải sử dụng trong thí nghiệm được lấy từ quá trình

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về thuốc nhuộm phân tán

2.1.1 Đặc điểm chung và cấu tạo hoá học

Thuốc nhuộm phân tán là những hợp chất màu không tan trong nước do không chứa các nhóm cho tính tan như : SO3Na , - COONa Thuốc nhuộm phân tán hầu hết

là các hợp chất màu azo và antraquinon Tên gọi của lớp thuốc nhuộm này chỉ rằng chúng có độ hòa tan rất thấp trong nước và phải sữ dụng ở dang huyền phù hay phân tán với kích thước hạt trong khoảng 0,2 – 2mm, được dùng để nhuộm loại xơ nhân tạo

ghét nước duy nhất bấy giờ là xơ acetat Sau này thì thuốc nhuộm phân tán kiểu mới được tổng hợp để đáp ứng nhu cầu nhuộm của các xơ : polyamit, polyester, poly acrylonitrin, poly vinylic và các xơ tổng hợp khác nữa

Theo phân lớp kỹ thuật thuốc nhuộm phân tán có thể chia thành 3 phân nhóm sau:

- Loại thông thường và có thể diazo hoá sau nhuộm

- Loại chứa trong phân tử phân tử kim loại

- Loại phân tán hoạt tính, có thể liên kết với xơ bằng liên kết hoá trị

ü Thuốc nhuộm phân tán thông thường và có thể diazo hoá sau nhuộm

- Thuốc nhuộm phân tán gốc azo

- Thuốc nhuộm phân tán là dẫn xuất của antraquinon

- Những thuốc nhuộm phân tán có cấu trúc khác

ü Thuốc nhuộm phân tán chứa kim loại

Thuốc nhuộm phân tán chứa kim loại 1:2 dùng để nhuộm xơ polyamit có cấu tạo gần giống như thuốc nhuộm acid chứa kim loại 1:2 Nhưng khác ở chỗ chúng không chứa các nhóm tạo cho thuốc nhuộm tính tan

Thuốc nhuộm phân tán chứa kim loại 1:1 cũng hoà tan trong nước được sản xuất

ở dạng bột mịn phân tán cao Chúng khác thuốc nhuộm phân tán thông thường ở khả năng đều màu và khả năng che phủ cấu trúc không đều màu của xơ polyamid nhưng

Chương 2: Tổng quan

vuợt hẳn chúng về độ bền với gia công ướt, ánh sáng độ bền với ma sát rất khá

ü Thuốc nhuộm phân tán hoạt tính

Đa số thuốc nhuộm lớp này được dùng để nhuộm xơ cellulose, số ít để nhuộm len, tơ tằm nhưng cũng có một vài loại dùng để nhuộm sọi polyamit

Đặc điểm chung: không chứa nhóm cho tính tan ở phần mang màu cũng được sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao, nhưng có chứa nhóm phản ứng Trong điều kiện nhuộm chúng sẽ thực hiện liên kết hoá trị với xơ và nằm lại trên xơ vừa ở dạng không tan trong nước vừa ở dang liên kết với xơ

Những loại thuốc nhuộm kiểu này chia làm các nhóm sau :

- Loại chứa nhóm epoxy để nhuộm polyamid có công thức tổng quát:

2.1.2 Mối quan hệ giữa cấu tạo hóa học và tính chất

ü Độ bền màu của thuốc nhuộm trên xơ acetat

* Độ bền màu với giặt và gia công ướt :

- Thông thường thì những thuốc nhuộm được xơ hấp phụ dễ dàng sẽ có độ bền màu thấp với giặt, đó là những thuốc nhuộm có cấu tạo đơn giản , khối lượng phân tử

O

HO Cl

tăng khối lượng phân tử bằng cách đưa các nhóm thế vào thuốc nhuộm với điều kiện không làm thay đổi các lực và sắc màu của chúng

* Độ bền màu với khói lò :

- Ở các vùng công nghiệp, mặc dù không chịu tác dụng của ánh sáng Một số thuốc nhuộm phân tán khi nằm trên xơ acetat vẫn bị bạc màu Hiện tượng này thường gặp với thuốc nhuôm màu xanh lam Các dẫn xuất của antraquinon chứa các nhóm amin

- Hiện tượng phai màu xảy ra trong các trường hợp kể trên được giải thích là do tác dụng của các khí có acid tính chứa chủ yếu Nitơ oxit thoát ra từ khói lò và các động cơ đốt trong Khi này các nhóm amin bậc nhất của thuốc nhuộm sẽ bị diazo hoá, các nhóm amin bậc 2 sẽ bị nitro hóa, các phân tử sẽ bị oxi hóa làm cho chúng mất màu

ü Độ bền màu của thuốc nhuộm phân tán trên xơ tổng hợp

* Độ bền màu với ánh sáng:

- Độ bền màu của thuốc nhuộm phân tán trên xơ tổng hợp với tác dụng của ánh sáng không chỉ phụ thuộc vào thuốc nhuộm mà còn phụ thuộc vào cấu tạo hoá và tính chất ký học của xơ sợi Vì thế nên cùng một thuốc nhuộm sẽ có độ bền màu khác nhau chỉ nhuộm cho các xơ khác nhau

- Các dẫn xuất của aminoazobenzen chứa ít nhóm thế sẽ có độ bền màu với ánh sáng trên xơ tổng hợp vào loại trung bình Còn các thuốc nhuộm phân tán có gốc diazo, dẫn xuất của nitro diphenylaminvà antraquinon thì có độ bền màu cao với ánh sáng

* Độ bền màu với giặt:

- Nó phụ thuộc vào tính ghét nuớc của xơ nhiều hơn là phụ thuộc vào cấu tạo của thuốc nhuộm Chẳng hạn khi cùng nhuộm bằng một thuốc nhuộm phân tán giống nhau vào các xơ: diaxetat, polyamid, polyester thì thấy rằng hai trường hợp đầu màu chỉ đạt được độ bền trung bình còn trường hợp cuối thì màu có độ bền rất cao

Chương 2: Tổng quan

- Nhưng thuốc nhuộm monoazo có cấu tạo đơn giãn bắt đầu thăng hoa ở ngay nhiệt độ 135 - 1700C, nghĩa là độ bền của chúng với thăng hoa không đạt yêu cầu Vì khi nhuộm vải polyester bằng thuốc nhuộm phân tán phải gia nhiệt khô ở nhiệt độ trên

180oC Các thuốc nhuộm diazo có khối lượng phân tử lớn hơn nên bắt đầu thăng hoa ở

160 - 180 0C

- Để nâng cao độ bền màu với thăng hoa người ta đưa vào phân tử thuốc nhuộm phân tán có nhóm thế có khả ngăng chịu nhiệt nhưng không làm giảm ái lực của thuốc nhuộm

2.2 Nguyên lý phối màu trong công nghệ nhuộm

Trong thực tế ít khi có sẳn màu phù hợp với màu của các mặt hàng theo thị hiếu hoặc mốt của người tiêu dùng, vì vậy phối ghép để tạo nên các màu mới là công việc thường xuyên của các nhà kỹ thuật nhuộm, in hoa, hội hoạ và nghiên cứu màu sắc Phối hợp thuốc nhuộm cũng dựa trên nguyên lý ghép cộng và ghép trừ các tia màu quang phổ và nguyên lý ghép từ ba màu cơ bản Điều khác chủ yếu với ghép màu quang học là ở chỗ thuốc nhuộm không phải là các sản phẩm tinh khiết có màu đơn sắc, lại chứa các phụ gia nên màu tạo thành có sai lệch so với ghép quang học Phối ghép màu từ thuốc nhuộm kỹ thuật còn gọi là ghép cơ học có thể thực hiện bằng biện pháp thủ công hoặc thiết bị xử lý bằng máy tính điện tử Dù dùng phương pháp nào cũng phải dựa vào các nguyên tắc sau:

1- phải dùng thuốc nhuộm cùng lớp theo phân lớp kỹ thuật, và có các tính chất

kỹ thuật tương tự như nhau: cùng điều kiện nhuộm ( nhiệt độ, trị số pH, xúc tác, phụ gia ); cùng có tốc độ bắt màu; cùng có độ bền màu với các chỉ tiêu khác nhau V v 2- Khi phối thuốc nhuộm thuộc các lớp khác nhau để nhuộm vải pha cần chọn những loại không tích điện trái dấu, không chứa các phụ gia có tính chất kỵ nhau làm cho dung dịch nhuộm bị kết tủa, màu sa láng hoặc biến màu, khó ghép đồng màu; 3-Có thể phối từ hai thuốc nhuộm kỹ thuật để tạo nên màu mới cần thiết, nhưng

số màu mới tạo thành sẽ bị hạn chế Để tạo nên nhiều gam màu khác nhau người ta dùng thuật phối ghép từ ba màu cơ bản: đỏ, vàng và xanh lam hoặc đỏ, vàng và xanh lục Dù thị ghép màu được thiết lập theo hình tam giác đều, mổi màu cơ bản được đặt

sẽ theo quy luật sau :

- Theo mỗi cạnh của tam giác sẽ nhận được một dãy các màu trung gian do kết quả ghép từ hai màu

- Theo các đường cao của tam giác sẽ là dãy màu do kết quả bổ trợ nhau của nhiều cặp màu tương ứng

- Tâm của tam giác và vùng phụ cận sẽ là miền cĩ màu vơ sắc ( ghi , xám ) do hiệu quả trung hồ lẫn nhau của ba màu cơ bản cĩ cường độ màu tương đương

- Các điểm khác nhau ở bên trong tam giác sẽ là vơ số các màu được phối ghép

từ ba màu cơ bản với tỷ lệ khác nhau, màu và ánh màu của chúng tuỳ thuộc vào toạ độ trên tam giác

Tam giác màu được biểu diễn như sau :

Việc chọn ba thuốc nhuộm làm ba màu cơ bản đúng với yêu cầu của lý thuyết rất khĩ thoả mãn, trong thực tế yêu cầu này chỉ là tương đối, nên màu và ánh màu thu được do hiệu quả phối ghép phụ thuộc nhiều vào ba màu ban đầu

Dưới đây là một số thí dụ về kết quả ghép một số màu thường gặp:

Xanh lục

Đỏ

Da cam

Vàng Xanh lam

Tím

Chương 2: Tổng quan

Đen + Vàng + Xanh lục Màu ximăng

Vàng + Da cam + Xanh lục Màu ôliu

2.3 Giới thiệu về công ty DK Vina

Tên công ty: Công ty TNHH DK VINA

Địa chỉ: D10, KCN Việt Hương 2, Bến Cát, Bình Dương

Hình thức doanh nghiệp: 100% vốn đầu tư của nước ngoài

Ngành nghề kinh doanh: chuyên sản xuất, gia công các loại chỉ may, chỉ thêu Quy trình sản xuất hiện tại của công ty:

Chỉ nhập về đã được gia công sẵn, nhuộm theo yêu cầu của khách hàng Sau quá trình giặt để loại bỏ bớt màu Qua quá trình sấy khô, rồi được quấn lại thành sản phẩm hoàn chỉnh

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương pháp keo tụ

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình keo tụ

a) Lý thuyết về hệ keo

Hạt keo là những phần tử nhỏ có kích cỡ từ 10-6 đến 10-3, không có khả năng lắng

bởi trọng lực vì hạt keo có diện tích bề mặt lớn nên có xu hướng hấp phụ các chất như

các phân tử nước và ion cho nên các hạt keo sẽ lớn dần hay có thể tích điện với môi

trường nước xung quanh

Trong môi trường nước chia ra 2 loại keo:

ü Hệ keo kị nước:

Hệ keo kị nước phần lớn là các chất vô cơ chứa điện tích bề mặt và có khả năng

chuyển động trong điện trường, tốc độ keo tụ rất nhanh khi đưa vào hệ một chất điện li

và đạt tốc độ keo tụ tối đa với một nồng độ chất điện li tới hạn nào đó Độ bền của hệ

keo chủ yếu là do điện tích của bề mặt hạt keo quyết định Hệ keo có tính bền được là

do hạt keo cùng loại tích điện cùng dấu sinh ra tương tác tĩnh điện Đồng thời với lực

đẩy tĩnh điện, các hạt keo cũng hút lẫn nhau do lực tương tác phân tử Valder Walls

Chỉ khi lực đẩy tĩnh điện vượt trội so với lực hút phân tử thì các hạt keo không hoặc ít

có điều kiện tạo thành tập hợp lớn Lực đẩy của hệ keo tăng khi khoảng cách của

chúng được giảm Qúa trình đẩy do lực tĩnh điện xuất hiện khi lớp khuếch tán của

chúng tiếp cận lẫn nhau và xen phủ vào nhau Khi có mặt chất điện li lạ trong dung

dịch, độ dày của lớp khuếch tán bị co lại làm giảm khoảng cách giữa chúng Sự co lại

của lớp khuếch tán phụ thuộc vào cường độ ion của chất điện li, hóa trị lớn, nồng độ

cao có tác động làm co mạnh lớp khuếch tán

Song song với quá trình đẩy do lực tĩnh điện, khi hai hạt keo tiến sát gần nhau

đến một khoảng cách nhất định chúng sẽ hút nhau do lực hấp phụ phân tử Lực tương

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

tác Valder Walls phụ thuộc vào bản chất của hạt keo, mật độ của chúng, và không phụ thuộc vào thành phần hóa học của dung dịch nước

Đối với hệ có cường độ ion thấp, thế năng tương tác tổng có giá trị dương ở vùng có khoảng cách nằm giữa các hạt keo, tức là lực đẩy chiếm ưu thế Muốn tiến sát lại gần nhau và có sự xen phủ của lớp khuếch tán, các hạt keo cần phải có năng lượng lớn hơn hàng rào thế năng

Với hệ có cường độ ion cao, tương tác giữa các hạt keo dễ dàng hơn do độ dày của lớp khuếch tán thấp, giá trị cực đại của thế năng tương tác tổng có giá trị nhỏ, thậm chí bằng không

Để tạo điều kiện cho quá trình keo tụ, cần giảm giá trị của hàng rào thế năng bằng cách đưa vào hệ những chất điện li có hóa trị cao (cường độ ion lớn) hoặc tăng nhiệt độ (tăng động năng) hoặc khuấy trộn tạo điều kiện cho quá trình tạo tập hợp lớn

ü Hệ keo ưa nước:

Độ bền của hệ keo ưa nước không chỉ do lực tương tác tĩnh điện mà còn do vỏ hydrat của hạt keo Lớp vỏ hydrat gồm hai lớp, lớp đầu được tạo thành do tương tác dipol định hướng của phân tử nước với bề mặt của hệ keo có liên kết khá bền, tiếp theo

là lớp vỏ có tương tác thấp hơn do chịu chuyển động nhiệt

Hấp phụ các hợp chất tồn tại trong môi trường trên bề mặt hạt keo ưa nước cũng làm tăng tính bền do sự che chắn, ngăn cản chúng tiếp xúc với nhau

b) Các cơ chế của quá trình keo tụ:

ü Nén ép làm giảm độ dày lớp điện kép

ü Hấp phụ và trung hòa điện tích

ü Lôi cuốn, quét cùng với chất kết tủa

ü Hấp phụ và tạo cầu liên kết giữa các hạt keo, gồm 5 phản ứng:

- Phản ứng 1: Hấp phụ ban đầu ở liều lượng polymer tối ưu

- Phản ứng 2: Hình thành bông cặn

- Phản ứng 3: Hấp phụ lần 2 của polymer

- Phản ứng 4: Khi liều lượng polymer dư

- Phản ứng 5: Vỡ bông cặn

c) Các giai đoạn của quá trình keo tụ

d) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

ü pH : pH là một yếu tố cực kỳ quan trọng đối với quá trình keo tụ Thông thường, ở pH thấp các chất hữu cơ mang điện tích âm và pH cao chúng mang điện tích dương

Ảnh hưởng của pH đến tốc độ đông tụ của dung dịch keo: tốc độ đông tụ của dung dịch keo và điện thế ξ của nó có quan hệ Trị số ξ càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt keo càng yếu Vì vậy tốc độ đông tụ của nó càng nhanh Khi điện thế ξ bằng không, nghĩa là đạt đến điểm đẳng điện, tốc độ đông tụ của nó lớn nhất

Dung dịch keo hình thành từ hợp chất lưỡng tính, trị số ξ của nó và điểm đẳng điện chủ yếu quyết định bởi trị số pH của nước

Do đó, để đạt được hiệu quả keo tụ là tốt nhất thì phải chọn trị số pH thích hơp cho từng loại nước thải riêng Trị số pH này gọi là pH tối ưu Đối với mỗi loại nước khác nhau sẽ có pH tối ưu khác nhau và không có một phương pháp nào tính toán mà phải dựa vào thực nghiệm thông qua thí nghiệm Jartest trên từng loại nước thải riêng

ü Liều lượng chất keo tụ: quá trình keo tụ không phải là một phản ứng hóa học thông thường, nên lượng chất keo tụ cho vào không thể dựa vào các tính toán để xác định Tùy vào loại nước khác nhau, tùy vào hàm lượng chất keo mà phải tiến hành

-Nén ép giảm độ dày lớp điện tích kép

- Hấp phụ ion từ chất keo tụ trên bề mặt các phân tử

- Liên kết các ion và phần tử khác trên bề mặt các phân tử

-Lôi cuốn hạt keo cùng chất kết tủa

- Tạo cầu liên kết giữa các hạt keo

Brown

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

thực nghiệm để xác định trị số pH tối ưu tương ứng với trị số pH tối ưu của nó

ü Độ đục ban đầu: một số loại nước cần keo tụ có độ đục thấp, nghĩa là hàm lượng các chất lơ lửng thấp, khả năng liên kết với các chất keo tụ thấp cho nên hiệu quả keo tụ không cao Lúc này phải tạo độ đục ban đầu bằng cách cho thêm các chất trợ keo tụ như vôi…

ü Chất hữu cơ: các chất hữu cơ là mục tiêu keo tụ chính của quá trình keo tụ Một

số chất hữu cơ hòa tan gây khó khăn cho quá trình keo tụ

ü Anion, cation trong nước: sự có mặt của các ion này trong nước có khả năng làm giảm tính ổn định của hệ keo, tăng khả năng keo tụ của chúng

ü Hiệu ứng khuấy: Trong quá trình keo tụ, một trong những yếu tố quyết định nữa

là tốc độ khuấy trộn được cung cấp Quá trình keo tụ phải đựơc đảm bảo sự khuấy trộn thích hợp theo từng giai đoạn riêng biệt giúp cho chất keo tụ tiếp xúc được với hạt keo

và các bông keo tiếp xúc với nhau tạo thành các bông lớn hơn nhằm đạt đến hiệu quả tạo bông là tốt nhất

ü Thế năng zeta của hệ: thế năng ξ của hệ quyết định đến pH tối ưu cho quá trình keo tụ

ü Nhiệt độ keo tụ: một số chất keo tụ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nước thải Ở nhiệt độ quá cao, do chuyển động nhiệt các bông keo tạo thành khó có khả năng lớn, hiệu quả lắng kém đi

3.1.2 Thí nghiệm Jartest

a) Mục đích

ü Xác định loại PAC thích hợp cho quá trình xử lý

ü Xác định pH tối ưu cho quá trình keo tụ đối với từng màu của nước thải nhuộm đồng thời xác định liều lượng phèn tối ưu ứng với pH tối ưu cho từng màu đó

b) Mô hình và hóa chất

Mô hình: Nghiên cứu quá trình keo tụ tạo bông được tiến hành trên mô hình Jartest Mẫu thí nghiệm được đựng trong các cốc thuỷ tinh 500 ml Hệ thống cánh khuấy có thể chỉnh được tốc độ vòng quay

Hóa chất :

- PAC Phobinh (ký hiệu 5) 5%

ü Xác định loại PAC thích hợp cho quá trình keo tụ

ü Xác định điều kiện keo tụ tối ưu cho từng màu ( pH và PAC tối ưu)

ü Tiến hành đo đạc hiệu quả keo tụ

ü Áp dụng kết quả nghiên cứu vào trong hệ thông xử lý thực tế

b) Trình tự thí nghiệm :

ü Thí nghiệm test nhanh:

- Lấy 400ml nước thải cho vào cốc nước thủy tinh

- Giữ ở pH thường của nước thải, cho từ từ PAC vào cho đến khi keo tụ Nếu không keo tụ ở pH thường thì lần lượt điều chỉnh lên pH = 7 và 8, tiến hành tương tự

- Tiến hành lần lượt quá trình với từng loại PAC để so sánh hiệu quả của các loại PAC

ü Thí nghiệm xác định pH tối ưu:

- Lấy 500ml mẫu nước vào các cốc thuỷ tinh

- Cho cùng một liều lượng phèn (lượng phèn này được xác định dựa vào thí nghiệm test nhanh trước) vào các cốc

- Phân chia cách khoảng pH và dùng NaOH hay H2SO4 để chỉnh pH tới các giá trị mong muốn Tùy theo loại nước thải mà khoảng pH này thay đổi phù hợp Đặt vào

mô hình và cho khuấy ở tốc độ 100 vòng/phút trong 1 phút

- Sau đó, chỉnh tốc độ khuấy xuống 20 vòng/phút trong vòng 20 phút

- Lắng trong 30 phút

- Lấy mẫu nước trong phân tích COD và độ đục

- Giá trị pH tối ưu được xem xét từ khả năng xử lý COD

ü Thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu:

- Lấy 500ml mẫu nước vào các cốc

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Cho vào các cốc một lượng phèn khác nhau với độ lệch về lượng cách đều nhau

- Dùng NaOH chỉnh pH về giá trị pH tối ưu xác định từ thí nghiệm pH tối ưu

- Chế độ khuấy tương tự như thí nghiệm xác định pH tối ưu

- Để lắng trong 30 phút

- Phân tích COD và độ đục phần nước trong thu được sau quá trình lắng

- Xác định hàm lượng phèn tối ưu

c) Áp dụng vào thực tế:

ü Sử dụng các kết quả của quá trình nghiên cứu để đưa vào trong hệ thống xử lý

ü Xem xét khả năng khi áp dụng vào trong hệ thống xử lý thực tế

ü Đưa các điều kiện cụ thể để có thể áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế một cách khả thi

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Bảng 4.1 mô tả toàn bộ các thí nghiệm đã tiến hành, khái quát lại hệ thống thí nghiệm tiến hành trong quá trình thực hiện đề tài

Bảng 4.1 Bảng mô tả thí nghiệm

I.1 A1 Nước thải màu Tím hồng

I.2 A2 Nước thải màu Xanh đục

I.3 A3 Nước thải màu Vàng rơm - Amytan

I.4 A4 Nước thải màu Đen - Black

I.5 A5 Nước thải màu Xanh - 1

I.6 A6 Nước thải màu Xanh - Maurina

I.7 A7 Nước thải màu Đỏ - Persimon

I.8 A8 Nước thải màu Đen - Elipse

I.9 A9 Nước thải màu Hồng - Lamingo

II.1 B1 Nước thải màu Đỏ - Vitage marron

II.2 B2 Nước thải màu Đỏ - Wine combo

II.3 B3 Nước thải màu Xanh - Tobaco

II.4 B4 Nước thải màu Nâu - Brown

bằng định lượng)

III.1 C1 Nước thải màu Đỏ - 1

III.2 C2 Nước thải màu Xanh - 2

III.3 C3 Nước thải màu Xanh - Green

III.4 C4 Nước thải màu Xanh - D165

III.5 C5 Nước thải màu Đỏ - Granet

III.6 C6 Nước thải màu Nâu - Brown

III.7 C7 Nước thải màu Đỏ - Wine

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Thí nghiệm A tiến hành nhằm một số mục đích:

ü Xác định xem việc thay đổi màu sắc có ảnh hưởng đến quá trình keo tụ hay không

ü Tìm ra loại PAC thích hợp trong nhiều loại PAC sử dụng

ü Tạo nên một số thí nghiệm để tham khảo cho các thí nghiệm tiếp theo

Ở thí nghiệm B là những mẫu đã tiến hành thí nghiệm Jartest nhưng không tiến hành được quá trình đo đạc định lượng tiếp theo nên sắp xếp riêng

Thí nghiệm C là thí nghiệm chính của đề tài Trong thí nghiệm có quá trình đo lại hiệu quả xử lý Giúp cho quá trình xác định những qui luật của quá trình keo tụ với các màu khác nhau

Mỗi màu được sử dụng được phối từ khoảng 2-3 màu, trong bài sẽ ghi theo thứ

tự giảm dần

Ví dụ: Màu Đỏ- Vitage marron Thành phần màu : red, blue, yellow

Màu này được phối từ 3 màu chính, Red có thành phần nhiều nhất, sau đó là blue

và yellow

Chính vì vậy mà tùy theo đặt hàng sẽ có rất nhiều màu được tạo ra, thí nghiệm không tiến hành hết tất cả các màu mà chú ý đến thành phần màu để xác định mối quan hệ giữa các màu và quá trình keo tụ

4.1 Thí nghiệm A: Test nhanh

Bảng 4.2 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm test nhanh

TN Màu nước thải Ký hiệu Thành phần

pH nước thải

pH tiến hành keo

tụ

Lượng PAC(ml) bắt đầu keo tụ Chọn PAC sử

dụng

pH tối

ưu

Lượng PAC tối

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Qua thí nghiệm test nhanh, đưa ra một số nhận xét:

ü Hai loại PAC là PAC ký hiệu X và PAC ký hiệu 5 cho hiệu quả tương đương nhau trong quá trình thí nghiệm Chọn PAC ký hiệu X cho các quá trình thí nghiệm tiếp theo

ü Các mẫu màu đỏ và đen có khả năng keo tụ tốt ở mức pH của nước thải ( khoảng 5,5), khi nâng pH lên khoảng 7 thì các bông cặn bị tan ra Như vậy nước thải ở màu đen và đỏ có pH tối ưu ở khoảng pH thấp Các mẫu màu xanh ở pH của nước thải khả năng keo tụ không được tốt, khi nâng pH lên khoảng 6 thì bắt đầu keo tụ, khoảng keo tụ tốt thường lên tới khoảng 7 Vậy nước thải màu xanh có khả năng keo tụ tốt ở

pH khoảng gần 7

ü Mẫu màu vàng hoàn toàn không có khả năng keo tụ ở pH nước thải ( pH = 5,5) Nâng pH lên 8 thì hiện tượng keo tụ mới bắt đầu xay ra, vậy ở mẫu màu vàng, khả năng keo tụ tốt ở pH khoảng 8

4.2 Thí nghiệm B: Thí nghiệm Jartest xét hiệu quả bằng định tính

4.2.1 Thí nghiệm B1: Nước thải màu Đỏ - Vitage marron

Thành phần màu: red, blue, yellow

PAC tối ưu

Nồng độ PAC(mg/l) 450 500 550 600 650 Thí nghiệm A: mẫu 4 (pH = 7) đạt trong nhất, chọn pH = 7 cho thí nghiệm tiếp theo ( xem ở Phụ lục 2)

Thí nghiệm B: mẫu 4 (PAC = 6 ml) đạt hiệu quả cao nhất ( xem ở Phụ lục 2)

ü Kết quả: Màu Đỏ - Vitage marron có hiệu quả keo tụ tối ưu ở pH = 7 và lượng

4.2.2 Thí nghiệm B2: nước thải màu Đỏ - Wine combo

Thành phần màu: rubin, yellow, blue

ưu (lần 2)

Nồng độ PAC(mg/l) 250 250 250 250 250 Thí nghiệm C: xác định lượng

PAC tối ưu

Nồng độ PAC(mg/l) 150 200 250 300 350 Thí nghiệm A: xuất hiện 2 khoảng pH có khả năng keo tụ tốt (pH = 5 và pH = 8), chọn pH = 8 ( xem ở Phụ lục 2)

Thí nghiệm B: kết quả tương đồng với thí nghiệm A( xem ở Phụ lục 2)

Thí nghiệm C: mẫu 5 (PAC = 3,5 ml) đạt hiệu quả cao nhất ( xem ở Phụ lục 2)

ü Kết quả: Màu Đỏ (ký hiệu Wine combo) có hiệu quả keo tụ tối ưu ở pH = 8 và lượng PAC là 3,5 ml (nồng độ 350 mg/l)

4.2.3 Thí nghiệm B3: nước thải màu Xanh - Tobaco

Thành phần màu: blue, red, yellow

ưu (lần 2)

Nồng độ PAC(mg/l) 150 150 150 150 150 Thí nghiệm C: xác định lượng

PAC tối ưu

Nồng độ PAC(mg/l) 50 100 150 200 250 Thí nghiệm A: xuất hiện 2 khoảng pH có khả năng keo tụ tốt (pH = 5 và pH = 7),

Chương 4: Kết quả và thảo luận

chọn pH = 7 ( xem ở Phụ lục 2)

Thí nghiệm B: kết quả tương đồng với thí nghiệm A( xem ở Phụ lục 2)

Thí nghiệm C: mẫu 4 (PAC = 2 ml) đạt hiệu quả cao nhất ( xem ở Phụ lục 2)

ü Kết quả: Màu Xanh (ký hiệu Tobaco) có hiệu quả keo tụ tối ưu ở pH = 7 và lượng PAC là 2 ml (nồng độ 200mg/l)

Mẫu xuất hiện 2 khoảng pH tối ưu, một khoảng ở pH=7 và một khoảng ở pH = 5

4.2.4 Thí nghiệm B4: nước thải màu Nâu - Brown

Thành phần màu: blue, red, yellow

PAC tối ưu

Nồng độ PAC(mg/l) 100 200 300 400 500 Thí nghiệm A: mẫu 3 (pH = 8) đạt trong nhất, chọn pH = 8 cho thí nghiệm tiếp theo ( xem ở Phụ lục 2)

Thí nghiệm B: mẫu 4 (PAC = 4 ml) đạt hiệu quả cao nhất ( xem ở Phụ lục 2)

ü Kết quả: Màu Nâu - Brown có hiệu quả keo tụ tối ưu ở pH = 8 và lượng PAC là

4 ml (nồng độ 400 mg/l)

4.3 Thí nghiệm C: Thí nghiệm Jartest xét hiệu quả bằng định lượng

4.3.1 Thí nghiệm C1: nước thải màu Đỏ - 1

ü Thông số nước thải: Thành phần màu: red, blue, yellow