Nghiên cứu xử lý crom, niken trong nước thải mạ bằng phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu có nguồn gốc thực vật

Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn cô giáo - Thạc sỹ Bùi Thị Vụ giao đề tài tận tình hướng dẫn,giúp đỡ em suốt trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô Bộ môn Môi Trường - Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng tạo điều kiện, giúp đỡ em suốt trình học tập làm thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên em suốt thời gian học tập làm khóa luận Hải phòng, ngày 10 tháng năm 2011 Sinh viên V ũ Th ị Qu ỳnh Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt COD QCVN VLHP VLHP Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Chú giải Nhu cầu oxi hoá học Quy chuẩn Việt Nam Vật liệu hấp phụ Vật liệu hấp phụ 2 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi MỤC LỤC Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, vấn đề bảo vệ môi trường đã trở thành một vấn đề trọng tâm, thu hút sự chú ý của nhiều quốc gia và tổ chức thế giới Sự phát triển của ngành công nghiệp, nhu cầu về nước ngày càng trở nên thiết yếu Lượng nước thải từ các quá trình sản xuất cũng sinh hoạt đã đưa vào môi trường nước tự nhiên một lượng lớn các chất ô nhiễm Trong các loại nước thải công nghiệp thì nước thải chứa kim loại nặng được chú ý cả, vì chúng là tác nhân gây hại cho nguồn nước, gây tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe người và hủy hoại môi sinh mạnh mẽ Hiện tại, tập trung phát triển ngành công nghiệp phụ trợ, kỳ vọng đặc biệt vào ngành gia công kim loại Do vậy, nhu cầu gia công mạ kim loại ngày lớn từ việc xử lý chất thải gia công mạ - yếu tố có nhiều khả phá hủy môi trường, cần thiết cần giải triệt để Nước thải phát sinh trình mạ kim loại chứa hàm lượng kim loại nặng cao độc chất sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe người Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật bị chết thoái hóa, với nồng độ nhỏ gây ngộ độc mãn tính tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sống sinh vật lâu dài Do đó, nước thải từ trình xi mạ kim loại, không xử lý, qua thời gian tích tụ đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng tồn đọng thể người gây bệnh nghiêm trọng, viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư, Đã có nhiều phương pháp áp dụng nhằm xử lý ion kim loại nặng khỏi môi trường nước như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion,…), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học,… Trong đó, phương pháp hấp phụ áp dụng rộng rãi cho kết khả Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi thi Một vật liệu sử dụng để hấp phụ kim loại nhiều người quan tâm phụ phẩm nông nghiệp như: vỏ trấu, bã mía, lõi ngô,… Hướng nghiên cứu có nhiều ưu điểm sử dụng nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm, không làm nguồn nước bị ô nhiễm thêm Mặt khác, Việt Nam nước có nguồn phế thải nông nghiệp dồi song việc nghiên cứu sử dụng chúng vào việc chế tạo vật liệu hấp phụ nhằm ứng dụng xử lý nước thải quan tâm Chính lý trên, đề tài: “Nghiên cứu xử lý Crom, Niken nước thải mạ phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu có nguồn gốc thực vật” lựa chọn trình nghiên cứu Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp mạ 1.1.1 Sơ lược ngành công nghiệp mạ [7] - Mạ điện trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt lớp phủ có tính chất cơ, lý, hóa,… đáp ứng yêu cầu mong muốn Về nguyên tắc vật liệu kim loại, hợp kim, chất dẻo, gốm, sứ composit tương ứng với đa dạng lớp mạ: kim loại, hợp kim kết hợp kim loại - gốm, kim loại - chất dẻo,… Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ) thường bao gồm công đoạn sau: - Bề mặt vật liệu cần mạ phải làm để lớp mạ có độ bám dính cao Để làm bề mặt trước hết phải tẩy rửa lớp mỡ bảo quản bề mặt cách tẩy rửa với dung môi hữu dung dịch kiềm nóng Dung môi thường sử dụng loại hydrocacbon clo hoá tricloetylen, percloetylen Dung dịch kiềm thường hỗn hợp xút, soda, trinatri photphat, popyphotphat, natri silicat chất hoạt động bề mặt (tạo nhũ) - Hoạt hoá bề mặt vật liệu mạ cách nhúng chúng vào dung dịch axit loãng (H2SO4, HCl), mạ với dung dịch chứa xianua (CN) chúng nhúng vào dung dịch natri xianua - Giai đoạn mạ tiến hành sau đó, dung dịch mạ muối kim loại chứa axit kiềm trường hợp mạ có chứa xianua Sau bước, vật liệu mạ tráng rửa với nước Một số dung dịch mạ có thành phần chủ yếu sau: + Dung dịch chì: axit + muối chì (II) dạng borflorua silicoflorua + Dung dịch chì - thiếc: axit, muối chì, thiếc (II) dạng borflorua + Dung dịch đồng hun: dung dịch xianua đồng nằm phức xianua thiếc phức hydroxo Ngoài dung dịch chứa xianua tự (NaCN) + Dung dịch cadimi: axit + cadimi dạng muối sunfat Thông dụng dung dịch cadimi dạng phức xianua xianua tự + Dung dịch Crom: axit Cromic axit sunfuric + Dung dịch vàng: dung dịch xianua, vàng nằm phức NaAu(CN) xianua tự Có thể sử dụng phức vàng - sunfit + Dung dịch đồng: axit + đồng sunfat đồng borflorua Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi + Dung dịch đồng xianua (phức) xianua tự do, dung dịch đồng dạng polyphotphat muối amoni + Dung dịch niken: muối niken sunfat, clorua axit yếu (axit boric) dung dịch niken axit amonisulfonic + Dung dịch bạc: dung dịch bạc xianua dung dịch bạc thisunfat + Dung dịch kẽm: phức kẽm xianua xianua tự kẽm sunfat, clorua với axit boric muối amoni làm chất đệm Dây chuyền công nghệ chung công nghệ xi mạ thể hình 1.1 Vật cần mạ Làm học Dung môi Bụi, gỉ Mài nhẵn, đánh bóng ọc Bụi kim loại Hơi dung môi Tẩy dầu, mỡ Nước thải chứa dầu mỡ Hơi, axit Làm hoá học điện hoá NaOH, HCl, H2SO4 Axit, kiềm H2SO4, CrO3 Chất làm bóng NiSO4 H3BO3 Zn(CN)2 ZnCl2 ZnO NaCN NaOH H3BO3 H2SO4 NaCN CuSO4 Cu(CN)2 Axit Muội Au Muội Ag Mạ Crom Mạ Niken Mạ kẽm Mạ đồng Mạ vàng Cr6+ Ni2+, axit CN-, Zn2+, axit Cu2+, axit CN-, axit Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ dòng thải trình mạ [2] Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi 1.1.2 Hiện trạng nước thải ngành công nghiệp mạ Việt Nam [12] a Lưu lượng thành phần, tính chất nước thải Nước thải từ xưởng xi mạ có thành phần đa dạng nồng độ pH biến đổi rộng từ axit - đến kiềm 10 - 11 Đặc trưng chung nước thải ngành mạ chứa hàm lượng cao muối vô kim loại nặng Tuỳ theo kim loại lớp mạ mà nguồn ô nhiễm Cu, Zn, Cr, Ni,… tuỳ thuộc vào loại muối kim loại sử dụng mà nước thải có chứa độc tố xianua, sunfat, amoni, cromat,… Các chất hữu có nước thải xi mạ, phần chủ yếu chất tạo bông, chất hoạt động bề mặt, … nên BOD, COD thường thấp không thuộc đối tượng xử lý Đối tượng xử lý ion vô mà đặc biệt muối kim loại nặng Cr, Ni, Cu, Fe,… Trong nước thải sản xuất mạ nên tách riêng thành dòng riêng biệt: - Dung dịch thải đậm đặc từ bể nhúng, bể ngâm - Nước rửa thiết bị có hàm lượng chất bẩn trung bình (muối kim loại, dầu mỡ xà phòng,… - Nước rửa loãng Để an toàn dễ dàng xử lý, dòng axit cromic dòng xianic nên tách riêng Chất gây ô nhiễm nước thải xi mạ chia làm số nhóm sau: - Chất ô nhiễm độc CN-, Cr (VI), F-,… - Chất ô nhiễm làm thay đổi pH dòng axit kiềm - Chất ô nhiễm hình thành cặn lơ lửng hydroxit, cacbonat photphat - Chất ô nhiễm hữu dầu mỡ, EDTA,… Các khảo sát cho thấy trình ngành xử lý kim loại đơn giản tương tự Nguồn chất thải nguy hại phát sinh từ trình làm mát, lau rửa đốt cháy dầu Xử lý kim loại đòi hỏi số hoá chất axit sunfuric, HCl, xút,… để làm bề mặt kim loại trước mạ Thể tích nước thải hình thành từ công đoạn rửa bề mặt, làm mát hay làm trơn bề mặt Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi kim loại lớn, gây ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng Đặc tính nước thải ngành xi mạ thể bảng 1.1 Bảng 1.1 Thành phần nước thải sở xi mạ phụ tùng xe gắn máy [9] Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải Nước thải mạ Cr ngâm NaOH pH 5.47 3.64 11.49 TDS mg/l 502 82.3 2370 Cl mg/l 100 24 58 SO4 mg/l 400 25 38 Ni mg/l 286 4.3 Cr mg/l 39.6 Nguồn CEFINEA, 1996 b Hiện trạng xử lý nước thải ngành công nghiệp mạ Việt Nam Kết nghiên cứu gần trạng môi trường nước ta cho thấy, hầu hết nhà máy, sở xi mạ kim loại có quy mô vừa nhỏ, áp dụng công nghệ cũ lạc hậu, lại tập trung chủ yếu thành phố lớn, Hà Nội, Hải Phòng, TP.HCM, Biên Hoà (Đồng Nai), Trong trình sản xuất, sở (kể nhà máy quốc doanh liên doanh với nước ngoài), vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường chưa xem xét đầy đủ việc xử lý mang tính hình thức việc đầu tư cho xử lý nước thải tốn việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa nghiêm minh Nước thải mạ thường gây ô nhiễm kim loại nặng, Cr, Ni, độ pH thấp Phần lớn nước thải từ nhà máy, sở xi mạ đổ trực tiếp vào cống thoát nước chung thành phố mà không qua xử lý triệt để, gây ô nhiễm cục trầm trọng nguồn nước Kết khảo sát số nhà máy khí Hà Nội cho thấy, nồng độ chất độc có hàm lượng ion kim loại nặng, Cr, Ni, Cu, cao nhiều so với tiêu chuẩn cho phép; số sở mạ điện có hệ thống xử lý nước thải chưa trọng đầy đủ đến thông số công nghệ trình xử lý để điều chỉnh cho phù hợp đặc tính nước thải thay đổi Tại TP.HCM, Bình Dương Đồng Nai, kết phân tích chất lượng nước thải nhà máy, sở xi mạ điển hình địa phương cho thấy, hầu hết sở Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Nước thải Ni 10 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại VLHP Ni2+ Sự phụ thuộc 1/qe vào 1/Ce mô tả theo phương trình: y = 0.1402x + 0.4929 (1.4) Tức phương trình (1.2) mô tả dạng phương trình (1.4) (trong y 1/qe x 1/Ce) Từ phương trình đường thẳng (1.4), ta tính b qm: 1/qm = 0.4929 , suy qm = 2.03 mg/g b = 0.424 3.3.2 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại VLHP2 Cr 6+ Ni2+ a Kết xác định tải trọng hấp phụ VLHP2 Cr6+ Dựa vào liều chất hấp phụ, nồng độ Cr6+ nước thải trước sau hấp phụ, ta tính tải trọng hấp phụ Kết bảng 3.8 Vũ Thị Quỳnh – MT1101 48 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Bảng 3.8 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại VLHP2 Cr6+ Liều chất hấp phụ (g/l) Cr6+ 1/qe 1/Ce (g/mg (l/mg) ) 1.12 0.5 1.550 0.645 2.000 16 1.12 0.385 0.092 2.597 10.884 24 1.12 0.256 0.054 3.906 18.519 32 1.12 0.185 0.039 5.405 25.668 40 1.12 0.145 0.030 6.897 32.821 48 1.12 0.119 0.025 8.403 39.960 56 1.12 0.104 0.021 9.615 47.244 1.12 10.75 64 0.093 0.018 54.528 72 1.12 0.081 0.016 12.346 61.598 Để xác định số trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, ta sử dụng phương pháp đồ thị cách đưa phương trình phương trình đường thẳng Dựa vào số liệu thực nghiệm bảng 3.8 vẽ đồ biểu diễn phụ thuộc 1/qe vào 1/Ce theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho VLHP1 Cr6+ thể hình 3.7 STT Ci (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại VLHP Cr6+ Vũ Thị Quỳnh – MT1101 49 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Sự phụ thuộc 1/qe vào 1/Ce mô tả theo phương trình: y = 0.1943x + 0.5504 (1.5) Tức phương trình (1.2) mô tả dạng phương trình (1.5) (trong y 1/qe x 1/Ce) Từ phương trình đường thẳng (1.5), ta tính b qm: 1/qm = 0.5504, suy qm = 1.82 mg/g b = 0.424 b Kết xác định tải trọng hấp phụ VLHP2 Ni2+ Dựa vào liều chất hấp phụ, nồng độ Ni2+ nước thải trước sau hấp phụ, ta tính tải trọng hấp phụ Kết bảng 3.9 Bảng 3.9 Kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại VLHP2 Ni2+ STT Ni2+ Liều chất hấp phụ (g/l) Ci (mg/l) Ce (mg/l) qe (mg/g) 16 24 32 40 48 56 64 72 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 1.156 0.895 0.699 0.566 0.468 0.421 0.372 0.332 0.301 0.399 0.216 0.152 0.118 0.097 0.082 0.071 0.063 0.056 1/qe (g/mg ) 0.865 1.117 1.431 1.767 2.137 2.375 2.688 3.012 3.322 1/Ce (l/mg) 2.505 4.631 6.574 8.457 10.304 12.217 14.077 15.928 17.782 Theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir: qe = qm bCe (1.1) + b.Ce Từ (1.1) ta biến đổi thành thành phương trình sau: 1 1 = + (1.2) q e b.qm Ce qm Để xác định số trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, ta sử dụng phương pháp đồ thị cách đưa phương trình phương trình đường thẳng Dựa vào số liệu thực nghiệm bảng 13, vẽ đồ biểu diễn phụ thuộc Vũ Thị Quỳnh – MT1101 50 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi 1/qe vào 1/Ce theo lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho VLHP1 Ni2+được thể hình 3.8 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn kết xác định tải trọng hấp phụ cực đại VLHP Ni2+ Sự phụ thuộc 1/qe vào 1/Ce mô tả theo phương trình: y = 0.1637x + 0.3971 (1.6) Tức phương trình (1.2) mô tả dạng phương trình (1.6) (trong y 1/qe x 1/Ce) Từ phương trình đường thẳng (1.6), ta tính b qm: 1/qm = 0.3971, suy qm = 2.52 mg/g b = 0.424 3.4 Kết xử lý Cr6+ Ni2+ nước thải mạ phương pháp hấp phụ động cột 3.4.1 Kết hấp phụ động cột sử dụng VLHP1 Tiến hành nhồi vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ bạch đàn vào cột với khối lượng tính dựa tải trọng hấp phụ nghiên cứu Sau đó, dội nước thải qua cột hấp phụ theo dòng xác định, 300ml nước thải chảy qua cột lấy mẫu phân tích Cr 6+ Ni2+ lần Kết hiệu suất hấp phụ Cr 6+ Ni2+ vật liệu chế tạo từ vỏ bạch đàn thể bảng hình Bảng 3.10 Hiệu suất hấp phụ Cr6+ Ni2+ cột hấp phụ sử dụng VLHP1 Vũ Thị Quỳnh – MT1101 51 Khóa luận tốt nghiệp trường STT 10 11 12 Cr6+ Thể tích nước thải 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Ngành Kỹ thuật Môi [Cr6+]i [Cr6+]e (mg/l) (mg/l) 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 0.125 0.169 0.235 0.288 0.309 0.412 0.497 0.567 0.667 0.782 0.853 0.966 Ni2+ Hiệu suất (%) 88.84 84.91 79.01 74.29 72.41 63.21 55.63 49.38 40.45 30.18 23.84 13.75 [Ni2+]i [Ni2+]e (mg/l) (mg/l) 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 0.470 0.572 0.636 0.902 1.216 1.508 1.784 2.128 2.571 3.195 3.522 3.774 Hiệu suất (%) 89.20 86.85 85.38 79.26 72.05 65.33 58.99 51.08 40.90 26.55 19.03 13.24 Hình 3.9 Hiệu suất xử lý Cr6+,Ni2+ VLHP sử dụng lần đầu theo phương pháp hấp phụ động cột 3.4.2 Kết hấp phụ động cột sử dụng VLHP2 Tiến hành nhồi vật liệu hấp phụ chế tạo từ xơ dừa vào cột với khối lượng tính dựa tải trọng hấp phụ nghiên cứu Sau đó, dội nước thải qua cột hấp phụ theo dòng xác định, 300ml nước thải chảy qua cột lấy mẫu phân tích Cr6+ Ni2+ lần Kết hiệu suất hấp phụ Cr 6+ Ni2+ vật liệu chế tạo từ xơ dừa thể bảng 3.11 hình 3.10 Bảng 3.11 Hiệu suất hấp phụ Cr6+ Ni2+ cột hấp phụ sử dụng VLHP2 Vũ Thị Quỳnh – MT1101 52 Khóa luận tốt nghiệp trường STT 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Cr6+ Thể tích 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Ngành Kỹ thuật Môi [Cr6+]i [Cr6+]e (mg/l) (mg/l) 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 0.101 0.127 0.198 0.235 0.284 0.332 0.375 0.462 0.585 0.781 0.844 0.931 Ni2+ Hiệu suất (%) 90.98 88.67 82.33 79.05 74.66 70.37 66.52 58.76 47.77 30.27 24.64 16.88 [Ni2+]i [Ni2+]e (mg/l) (mg/l) 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 0.425 0.474 0.570 0.860 1.072 1.325 1.625 1.878 2.248 3.043 3.373 3.659 Hiệu suất (%) 90.22 89.10 86.89 80.22 75.36 69.53 62.64 56.82 48.33 30.05 22.45 15.88 Hình 3.10 Hiệu suất xử lý Ni2+ VLHP sử dụng lần đầu theo phương pháp hấp phụ động cột Các kết thu cho thấy sau dội qua cột hấp phụ thể tích dung dịch chứa ion kim loại Cr 6+ Ni2+ nồng độ ion kim loại dung dịch giảm xuống Hiệu suất hấp phụ ion kim loại giảm dần Kết cho thấy Vũ Thị Quỳnh – MT1101 53 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi VLHP chế tạo từ xơ dừa có khả hấp phụ Niken tốt Crom vỏ bạch đàn Đối với VLHP có khả xử lý Ni2+ tốt Cr6+ 3.5 Kết trình giải hấp phụ, thu hồi ion kim loại 3.5.1 Kết tách loại Cr6+ Ni2+ VLHP1 VLHP2 axit HCL 1N a Kết tách loại Cr6+ Ni2+ VLHP1 Giải hấp trình quan trọng để lựa chọn vật liệu hấp phụ Vật liệu có khả giải hấp cao hiệu suất kinh tế đem lại lớn Bởi vì, vật liệu có khả giải hấp cao tái sử dụng vật liệu hấp phụ thu hồi kim loại quý Do đó, đề tài thực khảo sát khả giải hấp VLHP1 sau hấp phụ cột động đạt đến trạng thái cân bằng axit HCl Kết giải hấp tách loại Cr6+ Ni2+ thể bảng 3.12 Vũ Thị Quỳnh – MT1101 54 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Bảng 3.12 Hiệu suất giải hấp tách loại Cr, Ni axit HCL1N VLHP1 STT Cr6+ Thể tích HCl 1N mCr6+ mCr6+ VLHP rửa giải (mg) (mg) Hiệu suất (%) mNi2+ VLHP (mg) Ni2+ mNi2+ Hiệu rửa suất giải (%) (mg) 2.271 0 8.977 0 30 0.913 1.358 59.79 3.583 5.394 60.09 60 0.191 0.722 79.08 0.649 1.934 83.89 90 0.005 0.186 97.38 0.012 0.637 98.15 Dựa vào bảng số liệu ta thấy khả rửa giải vật liệu hấp phụ HCL1N tốt Ban đầu VLHP1 chứa 2.271 mg Cr6+ 8.977 mg Ni2+, sau rửa giải 90ml axit HCl 1N VLHP1 lại 0.005mg Cr6+ 0.012mg Ni2+ Như ta sử dung HCL 1N để giải hấp b Kết tách loại Cr6+ Ni2+ VLHP2 Thực khảo sát khả giải hấp VLHP2 sau hấp phụ cột động đạt đến trạng thái cân bằng axit HCl Kết giải hấp tách loại Cr 6+ Ni2+ thể bảng 3.13 Bảng 3.13 Hiệu suất giải hấp tách loại Cr, Ni axit HCL1N VLHP2 STT Thể tích HCl 1N Cr6+ mCr6+ mCr6+ VLHP rửa giải (mg) (mg) Hiệu suất (%) mNi2+ VLHP (mg) Ni2+ mNi2+ Hiệu rửa suất giải (%) (mg) 2.456 0 9.494 0 30 0.921 1.535 62.05 3.682 5.812 61.22 60 0.162 0795 82.41 0.521 3.161 85.85 90 0.004 0.158 97.33 0.009 0.512 98.27 Dựa vào bảng số liệu ta thấy khả rửa giải vật liệu hấp phụ HCL1N tốt Ban đầu VLHP1 chứa 2.456 mg Cr6+ 9.494 mg Ni2+, sau rửa giải 90ml axit HCl 1N VLHP1 lại Vũ Thị Quỳnh – MT1101 55 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi 0.004mg Cr6+ 0.009mg Ni2+ Như ta sử dung HCL 1N để giải hấp vật liệu chế tạo từ xơ dừa 3.6 Khảo sát khả tái sinh vật liệu hấp phụ 3.6.1 Khảo sát khả tái sinh VLHP1 Tiến hành khảo sát khả tái sinh vật liệu chế tạo từ vỏ bạch đàn cách cho nước thải qua cột hấp phụ sau cột rửa giải dung dịch axit (đã thực thí nghiệm trên) Nước thải sau qua cột hấp phụ (đã rửa giải), 300ml nước thải qua tiến hành lấy mẫu phân tích nồng độ Cr6+ Ni2+ lần Kết phân tích thể bảng hình Bảng 3.14 Hiệu suất hấp phụ Cr6+ Ni2+ cột hấp phụ sử dụng VLHP1 tái sinh STT Thể tích nước thải 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Cr6+ [Cr6+]i (mg/l) [Cr6+]e (mg/l) 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 0.174 0.216 0.256 0.346 0.381 0.459 0.531 0.597 0.679 0.815 0.878 0.982 Vũ Thị Quỳnh – MT1101 Ni2+ Hiệu suất (%) 84.56 80.72 76.33 69.12 65.98 58.99 52.56 46.67 39.34 27.21 21.65 12.34 [Ni2+]i (mg/l) [Ni2+]e (mg/l) 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 0.551 0.619 0.853 1.006 1.339 1.540 2.248 2.350 2.571 3.272 3.583 3.823 Hiệu suất (%) 87.34 85.87 80.39 76.88 69.21 64.59 48.33 45.97 40.89 24.78 17.63 12.11 56 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Hình 3.11 Hiệu suất xử lý Cr6+ VLHP sử dụng lần hai theo phương pháp hấp phụ động cột Sau hấp phụ vật liệu tái sinh, cho thấy hiệu suất hấp phụ Cr 6+ Ni2+ đạt cao, so với hấp phụ lần hiệu suất hấp phụ giảm Hiệu suất hấp phụ Ni2+ cao so với Cr6+ Hiệu suất hấp phụ lớn Cr 6+ Ni2+ đạt 84.56 87.34% thể tích nước thải 300ml hấp phụ qua cột 3.6.2 Khảo sát khả tái sinh VLHP1 Tiến hành khảo sát khả tái sinh vật liệu chế tạo từ xơ dừa cách cho nước thải qua cột hấp phụ sau cột rửa giải dung dịch axit (đã thực thí nghiệm trên) Nước thải sau qua cột hấp phụ nhồi vật liệu xơ dừa (đã rửa giải), 300ml nước thải qua tiến hành lấy mẫu phân tích nồng độ Cr6+ Ni2+ lần Kết phân tích thể bảng hình Vũ Thị Quỳnh – MT1101 57 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Bảng 3.15 Hiệu suất hấp phụ Cr6+ Ni2+ cột hấp phụ sử dụng VLHP2 tái sinh STT Thể tích nước thải 13.300 14.600 15.900 16.1200 17.1500 18.1800 19.2100 20.2400 21.2700 22.3000 23.3300 24.3600 Cr6+ [Cr6+]i (mg/l) [Cr6+]e (mg/l) 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 0.551 0.619 0.853 1.006 1.339 1.540 2.248 2.350 2.571 3.272 3.583 3.823 Ni2+ Hiệu suất (%) 87.34 85.87 80.39 76.88 69.21 64.59 48.33 45.97 40.89 24.78 17.63 12.11 [Ni2+]i (mg/l) [Ni2+]e (mg/l) 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 4.35 0.519 0.595 0.796 0.944 1.236 1.383 2.175 2.302 2.532 3.247 3.523 3.736 Hiệu suất (%) 88.05 86.32 82.19 78.29 71.58 68.20 50.00 47.09 41.79 25.35 19.02 14.11 Hình 3.12 Hiệu suất xử lý Ni2+ VLHP sử dụng lần hai theo phương pháp hấp phụ động cột Các kết thu cho thấy sau dội qua cột hấp phụ thể tích dung dịch chứa ion kim loại Cr6+ Ni2+ tương ứng với nồng độ ion kim loại dung dịch giảm xuống Hiệu suất hấp phụ ion kim loại giảm dần Kết cho thấy VLHP chế tạo từ xơ dừa có khả hấp phụ Ni Cr tốt Vũ Thị Quỳnh – MT1101 58 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi vỏ bạch đàn Và vật liệu hấp phụ có khả hấp phụ Ni tốt Cr Điều chứng tỏ khả hấp phụ lần vật liệu sau tái sinh đạt hiệu cao Vũ Thị Quỳnh – MT1101 59 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình nghiên cứu kết thực nghiệm, rút kết luận sau: Đã chế tạo VLHP từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên vỏ bạch đàn xơ dừa Đã khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ VLHP Cr6+ Ni2+ Các kết thu sau: - Khoảng pH để hấp phụ ion kim loại VLHP xảy tốt là: Cr6+: pH = – Ni2+: pH = – - Trong khoảng thời gian khảo sát (10 -120 phút) khoảng thời gian đạt cân hấp phụ VLHP nước thải mạ chưa Cr6+ Ni2+ 60 phút - Mô tả trình hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Lanmuir xác định tải trọng hấp phụ cực đại VLHP ion kim loại là: + Tải trọng cực đại VLHP Cr6+= 1.48 mg/g Ni2+= 2.03 mg/g + Tải trọng cực đại VLHP Cr6+= 1.82 mg/g Ni2+= 2.52 mg/g - Khảo sát khả giải hấp phụ HCL 1N đạt hiệu khả quan đạt hiệu suất cao - Tái sử dụng vật liệu hấp phụ sau rửa giải cho hiệu suất xử lý cao Vũ Thị Quỳnh – MT1101 60 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Kiến nghị Trong khuôn khổ đề tài khóa luận tốt nghiệp, tác giả chưa nghiên cứu đầy đủ yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý Vì vậy, tác giả đề xuất nghiên cứu tiếp theo, sau: - Một số yếu tố ảnh hưởng đến keo tụ nhiệt độ có mặt cation khác nước thải mạ, đề xuất nghiên cứu nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cation đến trình hấp phụ - Trong nước thải mạ Cr 6+ Ni2+ chứa kim loại khác Cu2+, Cd2+, nhiên đề tài chưa nghiên cứu khả hấp phụ kim loại khác Vì vậy, đề xuất nghiên cứu thực khả sát khả hấp phụ vỏ bạch đàn xơ dừa số kim loại Vũ Thị Quỳnh – MT1101 61 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: Nguyễn Đình Bảng (2004), “Bài giảng Chuyên đề phương pháp xử lý nước, nước thải”, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Lê Văn Cát (2002), “Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải”, NXB Thống kê, Hà Nội Bùi Phương Dung (2010), “Tổng hợp VLHP từ biến tính dong nâu khảo sát điều kiện tối ưu cho hấp phụ vật liệu với Crom, Niken nước thải mạ điện”, Đề tài khoa học, ĐHDL Hải Phòng 2010 Trần Tử Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (1998), “Giáo trình hoá học phân tích”, Khoa Hoá học, Trường ĐHKHTN Hà Nội Nguyễn Xuân Nguyên (2003), “Nước thải xử lý nước thải”, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), “Giáo trình công nghệ xử lý nước thải”, NXB Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội Trần Hiếu Nhuận (1999), “Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội Trịnh Thị Thanh (2000), “Độc học môi trường sức khỏe người” NXB Đại học quốc gia Hà Nội Nguyễn Khắc Xương (2003), “Vật liệu kim loại màu”, NXB Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội 10 Lê Thanh Hưng, Phạm Thành Quanh (2008), “Nghiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính”, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ 11 http://www.moi.gov.vn 12 http://www.cadviet.com Tiếng anh: 13 Pragnesh Dave, Removal of Eriochrome black - T by adsorption on to eucalyptus bark using green technology, Indian Journal of Chemical Technology, Vol.18, January 2011, pp53-60 Vũ Thị Quỳnh – MT1101 62 [...]... với lớp lọc là vật liệu có nguồn gốc sinh vật được trình bày sau đây cho thấy khá phù hợp với thực tiễn sản xuất ở nước ta 1.4 Xử lý Cr6+ và Ni2+ trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu biomass [11] 1.4.1 Cơ chế hấp phụ Cr6+ và Ni2+ bằng vật liệu biomass Xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ với vật liệu có nguồn gốc sinh vật (biomass) đã được nghiên cứu ứng dụng ở nhiều quốc... carotene, anthocyanyn và tanin cũng có khả năng hấp phụ ion kim loại Để nghiên cứu khả năng hấp phụ của biomass đối với Cr và Ni trong nước thải xi mạ Các loại vật liệu hấp phụ sử dụng trong nghiên cứu này là xơ dừa và vỏ cây bạch đàn 1.4.2 Vật liệu hấp phụ biomass a Vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ cây bạch đàn Cây bạch đàn xuất xứ từ nước Úc được dẫn giống bằng hạt đem về trồng ở nước ta vào khoảng thập niên... giới Phương pháp này thực chất là kỹ thuật hấp phụ sử dụng vật liệu có nguồn gốc biomass làm lớp đệm Mặc dù còn nhiều ý kiến khác nhau, nhưng cơ chế của quá trình hấp phụ có thể phân thành hai loại: hấp phụ do tương tác tĩnh điện và hấp phụ nội tại Tương tác tĩnh điện có thể quan sát được từ quá trình hấp phụ các cation kim loại và các anion trên bề mặt chất hấp phụ Đối với trường hợp xử lý nước thải mạ. .. phương thức thực hiện để đạt được tính khả thi cao Một số VLHP sinh học có nguồn gốc từ phế thải nông nghiệp được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế, bao gồm các vật liệu sau: Rơm Cũng được nghiên cứu làm vật liệu xử lý nước thải Ở nhiệt độ phòng, sự hấp phụ Cr3+ thay đổi theo pH Hiệu suất hấp phụ Cr6+ thay đổi từ 100% ở pH = 1 - 3 đến 60-70% ở pH = 4 - 12 Mạt cưa Cu2+, Cr6+ được tách khỏi nước thải. .. TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu, nước thải mạ đã được lấy tại cống thải chung của cơ sở xi mạ phụ tùng xe gắn máy Astrong - Việt Nam và đem về phòng thí nghiệm để nghiên cứu xử lý 2.1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ -... lắng, trợ lọc và làm trong nước, làm giảm độ cứng của nước sinh hoạt hoặc dùng để loại bỏ các chất phóng xạ trong nước thải b Nhóm nguyên liệu tự nhiên và các phế thải nông nghiệp Bên cạnh các quá trình hấp phụ hóa học, ngày nay người ta đã và đang từng bước nghiên cứu áp dụng các kết quả của quá trình hấp phụ sinh học Phương pháp hấp phụ sinh học là phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu tự nhiên, sinh... nhiều hệ hấp phụ hoá học hay vật lý Các giả thiết của phương trình như sau: - Do tương tác đẩy giữa các phần tử, phần tử hấp phụ sau bị đẩy bởi phần tử hấp phụ trước, do đó nhiệt hấp phụ giảm khi tăng độ che phủ bề mặt - Do bề mặt không đồng nhất, các phần tử hấp phụ trước chiếm các trung tâm hấp phụ mạnh có nhiệt hấp phụ lớn hơn, về sau chỉ còn lại các trung tâm hấp phụ có nhiệt hấp phụ thấp hơn Phương. .. Các phương pháp xử lý nước thải xi mạ [1,5,7] Vũ Thị Quỳnh – MT1101 13 Khóa luận tốt nghiệp trường Ngành Kỹ thuật Môi Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến nhất là dùng phương pháp hoá học rồi đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tách Chọn phương pháp nào là tuỳ chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật cho phép, điều kiện môi trường địa phương, yêu cầu, mục đích dùng lại hoặc thải. .. Môi a Ảnh hưởng của dung môi Hấp phụ trong dung dịch là hấp phụ cạnh tranh nghĩa là khi chất tan bị hấp phụ càng mạnh thì dung môi bị hấp phụ càng yếu Dung môi có sức căng bề mặt lớn thì chất tan càng dễ bị hấp phụ Chất tan trong dung môi nước bị hấp phụ tốt hơn so với dung môi hữu cơ b Độ xốp của chất hấp phụ Khi kích thước mao quản trong chất hấp phụ giảm thì sự hấp phụ từ dung dịch thường tăng lên... cho quá trình khử Cr6+ phụ thuộc vào độ axit của nước thải, pH của phản ứng khử và loại hoá chất sử dụng Xử lý từng mẻ ứng dụng có hiệu quả kinh tế, khi nhà máy xi mạ có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m3/ngày Trong xử lý từng mẻ cần dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải trong một ngày Q ngày Một bể dùng xử lý, một bể làm đầy Khi lưu lượng ≥ 100m3/ngày, xử lý theo mẻ không khả thi