Ứng dụng của hấp phụ trong xử lý nước

MỤC LỤC MỤC LỤC .1 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH .2 CHƯƠNG KẾ HOẠCH THỰC HIỆN .4 CHƯƠNG TỔNG QUAN .6 2.1Giới Thiệu .6 CHƯƠNG CƠ CHẾ HẤP PHỤ .13 3.1 Cơ sở khoa học trình hấp phụ 13 CHƯƠNG TÁI SINH VẬT LIỆU HẤP PHỤ 27 4.1 Tái sinh nhiệt .30 4.2 Các phương pháp khác 31 CHƯƠNG ỨNG DỤNG 33 5.1 Ứng dụng vật liệu hấp phụ 34 5.2 Ứng dụng hấp phụ xử lý nước cấp 36 5.3 Ứng dụng hấp phụ xử lý nước thải: 38 5.4 Than hoạt tính xử lý nước thải .39 5.5 Ứng dụng thực tiển 53 CHƯƠNG KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VOC: Hợp chất hữu dễ bay THMs:Trihalomethanes GAC: Than hoạt tính dạng hạt PAC:Than hoạt tính dạng bột AC: Bộ lọc than hoạt tính LMW: Các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp DOC: Các chất ô nhiễm hữu đa lượng AOC: Carbon hữu đồng hóa UV: Tia tử ngoại DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH A.Bảng Biểu Bảng Đặc điểm vật liệu hấp phụ thương mại Trang 12 Bảng So sánh hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 16 Bảng Hằng số K n cho số chất biết 22 Lượng tiêu hao tái sinh than hoạt tính 31 Bảng Bảng B.Hình Ảnh Hình Hình Hình Ứng dụng số chất hấp phụ 33 Hình 11 Cấu trúc mở carbon hoạt tính Mặt cắt ngang dọc bể lọc carbon Vị trí lọc than hoạt tính qui trình xử lý nước 10 đóng chai Cơ chế hấp phụ bề mặt 13 Quá trình hấp phụ giải hấp phụ 14 Sơ đồ đại diện bể lọc than hoạt tính 20 Tiến độ nồng độ theo thời gian chiều cao 25 Đường cong xuyên thấu 25 Mối liên hệ thời gian tiếp xúc thời gian chạy bể 26 lọc Các vấn đề liên quan đến chất hấp 28 phụ chi tiêu lợi ích tái sinh Tiêu thụ vật liệu hấp phụ giới 32 Hình 12 Bộ lọc than hoạt tính 36 Hình 13 Hình 14 Hình 15 Hình 16 Hình 17 Hình 18 Hình 19 Hình 20 Hình 21 Hình 22 Hình 23 Than hoạt tính xử lý nước Sơ đồ khối trình Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Sơ đồ khối trình hấp phụ nhiều bậc xuôi dòng Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt với nhiều bậc xuôi dòng Sơ đồ khối hấp phụ bậc ngược dòng Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt với nhiều bậc ngược dòng Đường cong xuyên thấu đo thực tiển Sự giải hấp phụ sau khử clo vận chuyễn Cấu tạo bể lọc lớp di chuyển Đường cong xuyên thấu cho bể lọc carbon hoạt tính có lớp di chuyển Bể lọc áp lực thép với carbon hoạt tính Sự ảnh hưởng tiền ozone hóa thời gian tiếp xúc yêu cầu 39 39 42 43 44 45 46 46 48 48 Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 10 Hình 24 Hình 25 49 50 51 CHƯƠNG KẾ HOẠCH THỰC HIỆN I GIỚI THIỆU Xử lý nước thải nước cấp có tầm quan trọng lớn không môi trường tự nhiên mà sức khỏe người Mức sống người dân ngày tăng đồi hỏi chất lượng nước xử lý tăng theo Đặc biệt từ có luật , quy định chất lượng nước thải Các doanh nghiệp, xưởng công nghiệp đầu tư hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn theo quy định Hấp phụ, hóa học trình xảy chất khí hay chất lỏng bị hút bề mặt chất rắn xốp Chất khí, hay chất hòa tan gọi chất bị hấp phụ (adsorbate), chất rắn xốp dùng để hút khí, hay chất hòa tan gọi chất hấp phụ (adsorbent) khí không bị hấp phụ gọi khí trơ Quá trình ngược lại hấp phụ gọi trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ Các chất hấp phụ than hoạt tính , zeolite, silicagel … sử dụng nhiều công nghệ xử lý nước cấp nước thải Giai đoạn lọc thường giai đoạn ứng dụng hấp phụ để lọc tạp chất , chất bẩn , chất ô nhiểm sau nước xử lý cấp cấp hai Hấp phụ không ứng dụng công trình xử lý nước cho thành phố hay công ty xí nghiệp mà sử dụng cho lọc nước nhà dân vòi lọc , bình lọc Thông qua chuyên đề “ Ứng dụng hấp phụ xử lý nước” , sẻ giới thiệu chế hấp phụ ứng dụng hấp phụ xử lý nước cấp nước thải , đánh giá hiệu hấp phụ xử lý nước Chuyên để thực qua việc tổng hợp tài liệu nước tài liệu quốc tế II MỤC TIÊU Mục tiêu đề tài giới thiệu trình hấp phụ, ứng dụng trình hấp phụ vào xử lý nước thải nước cấp III PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Quá trình hấp phụ ứng dụng hấp phụ xử lý nước thải nước cấp Phạm vi nghiên cứu : Những vấn đề có liên quan tới trình hấp phụ ứng dụng hấp phụ xử lý nước thải nước cấp Có thể mở rộng báo, tạp chí quốc tế công bố có liên quan đến đề tài IV NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu: sử dụng nhiều báo, tạp chí nước công bố, có chọn lọc thông tin hay, mới, hiệu để xây dựng chuyên đề Ngoài ra, tham khảo ý kiến giảng viên để hỗ trợ kiến thức trình thực Nội dung nghiên cứu: Để hoàn thành chuyên đề, phải thực bước - Dịch tài liệu tham khảo chính, đọc hiểu nội dung - Hình thành ý tưởng dàn bài, cân nhắc nội dụng cần thiết cho chuyên đề - Tìm kiếm báo nước (trong nước) công bố có liên quan Sàng lọc thông tin phù hợp có tính lạ - Tham khảo tài liệu tiếng Việt giảng viên để nắm thông tin - Chỉnh sửa làm CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Giới Thiệu Nước chứa chất hữu hòa tan bị loại bỏ tạo cặn hay lọc cát Các hợp chất hữu hòa tan bao gồm : - Các hợp chất tạo mùi, vị , màu - Các chất ô nhiễm ( thuốc bảo vệ thực vật, hợp chất hydrocarbon) Carbon hoạt tính hấp phụ ( phần ) chất hữu chủ yếu sử dụng xử lý nước uống từ nước mặt Trong khứ, nước uống sản xuất từ nước mặt phải qua bước : kết bông, loại bỏ cặn ( lắng lọc ) khử trùng với chlorine Điều đủ để đáp ứng yêu cầu nước uống cho độ đục , mùi , vị… Do phát thuốc bảo vệ thực vật nước uống dẫn đến việc xử lý nước truyền thống không đáp ứng tiêu chuẩn Ngoài chlorine tác dụng với chất hữu hình thành THMs chất độc Các chất độc bị loại bỏ carbon hoạt tính Vấn đề carbon hoạt tính liên tục bị bão hòa THMs cần tái sinh thường xuyên Tốt nên ngăn chặn hình thành THMs cách giảm nồng độ chất hữu trước cho chlorine vào Carbon hoạt tính chất có nồng độ carbon cao Dưới nhiệt độ cao, phần carbon vật liệu chuyển hóa thành CO nước Đó lý carbon có cấu trúc mở Hình 1.Cấu trúc mở carbon hoạt tính Bề mặt phía carbon hoạt tính lớn gấp nhiều lần so với bề mặt bên Vì phần lớn chất bị hấp phụ phía carbon Các chất hữu hòa tan bị loại bỏ cách cho lọc qua lớp carbon hoạt tính Lỗ lớn (> 25nm) , lỗ nhỏ (1- 25nm), vi lỗ ([...]... khi các phân tử hấp phụ của một chất có mặt ở nồng độ cao hơn trên bề mặt của các chất khác, bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp Hấp phụ Chất bị hấp phụ + Vật liệu hấp phụ Hấp phụ Giải hấp phụ A + B AB Hấp phụ của phân tử phản ứng Phân tử phản ứng Chất hấp phụ Hấp phụ của phân tử phản ứng Giải hấp phụ của những phân tử Phân tử được tách Chất hấp phụ Hình 5 Quá trình hấp phụ và giải hấp phụ Lớp trung... chất hấp phụ, hấp phụ có thể được phân thành hai loại:  Hấp phụ vật lý (physisorption): Nếu lực hấp dẫn hiện tại giữa chất bị hấp phụ và vật liệu hấp phụ là lực lượng Vander Waal, sự hấp phụ được gọi là hấp phụ vật lý Nó còn được gọi là hấp phụ Vander Waal Trong hấp phụ vật lý lực hấp dẫn giữa chất bị hấp phụ và vật liệu hấp phụ rất yếu, do đó loại hình này có thể dễ dàng đảo ngược hấp phụ Trong bất kỳ... bằng hấp phụ ở nhiệt độ thường được gọi là hấp phụ đẳng nhiệt, tức là: q = f (C) q = Tải lượng hấp phụ, khối lượng của chất bị hấp phụ trên khối lượng của vật liệu hấp phụ tức là khả năng hấp phụ của vật liệu C = nồng độ cân bằng của các chất có thể bị hấp phụ (nồng độ của chất bị hấp phụ) Xác định thực nghiệm của sự hấp phụ tại điểm cân bằng Để xác định mối quan hệ giữa nồng độ của chất bị hấp phụ trong. .. các hạt Hấp phụ Lỗ Hạt carbon Hình 4 Cơ chế hấp phụ trên bề mặt Vật liệu hấp phụ: Các chất trên có bề mặt hấp phụ xảy ra được gọi là vật liệu hấp phụ 14 Chất hấp phụ (adsorbent) : Các chất có phân tử được hấp thụ trên bề mặt của các vật liệu hấp phụ (tức là rắn, lỏng) Sự hấp phụ là khác so với hấp thụ Trong hấp thụ, các phân tử của một chất được khuếch tán phân bố đều trong phần lớn các khác, trong khi... pháp hấp phụ tức là nói về hấp phụ chất bẩn hòa tan ở bề mặt biên giới giữa pha lỏng và rắn Khi xử lý nước bằng hấp phụ chất bẩn trong nước chịu tác dụng của 2 lực: - Lực tác dụng qua lại của các phân tử chất tan với các phân tử chất lỏng - Lực tác dụng qua lại của các phân tử chất tan với các phân tử của vật liệu hấp phụ Sự hấp phụ xảy ra khi các lực hấp dẫn tại bề mặt carbon vượt qua lực hút của chất... (như trong sự hấp thụ của một VOC trên than hoạt tính); - Lỏng-rắn(như trong sự hấp thụ của một chất gây ô nhiễm hữu cơ trên than hoạt tính) - Chất bị hấp phụ hoặc chất tan: chất bị hấp phụ (ví dụ, 2,4,6-trichlorophenol) - Chất hấp phụ: vật liệu rắn được sử dụng để hấp phụ các chất cần hấp phụ (ví dụ , 15 than hoạt tính) Tùy thuộc vào bản chất của lực tương tác giữa các phân tử bị hấp phụ và chất hấp phụ, ... (cùng với các chất ô nhiễm trong nó) trong một bãi rác - Phá hủy (cùng với các chất ô nhiễm trong nó) trong lò đốt  Hấp phụ hóa học (chemisorption): Trong trường hợp giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ tạo ra một liên kết hóa học thì hiện tượng này được gọi là hấp phụ hóa học Nó còn được gọi là hấp phụ Langmuir Trong hấp phụ hóa học các lực hấp dẫn rất mạnh, do đó khả năng hấp phụ không thể dễ dàng đảo... cân bằng tương ứng của q có thể được thiết lập Co : nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu trong dung dịch (mg / L) C : nồng độ cân bằng, nồng độ cuối của chất bị hấp phụ (mg / L) qo : lượng ban đầu của chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng của vật liệu hấp phụ (mg /g carbon) 19 q : lượng sau của chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng của vật liệu hấp phụ (mg /g carbon) M : khối lượng của vật liệu... 13 lỏng.Động lực cho hấp phụ là giảm bề (bề mặt) căng giữa chất lỏng và chất rắn hấp phụ là kết quả của sự hấp thụ của chất bị hấp phụ trên bề mặt của chất rắn Trong quá trình hấp phụ, hai chất có liên quan Một là chất rắn hay chất lỏng mà hấp phụ xảy ra và nó được gọi là vật liệu hấp phụ Thứ hai là chất bị hấp phụ, đó là khí hoặc chất lỏng hoặc chất tan từ một giải pháp mà được hấp thụ trên bề mặt... - Tiền xử lý - Xử lý cấp ba (trong g carbon / m3 nước thải) 60 – 200/25 - 50 Áp suất hoạt động