nghiên cứu khả năng keo tụ của alginate cacl2 để làm trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KEO TỤ CỦA ALGINATE - CACL2 ĐỂ LÀM TRONG NƯỚC S K C 0 7 MÃ SỐ: SV2010 – 41 S KC 0 7 Tp Hồ Chí Minh, 2010 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM -oOo - ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN SV: 2010-41 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KEO TỤ CỦA ALGINATE – CaCl2 ĐỂ LÀM TRONG NƢỚC GVHD : PGS TS NGUYỄN VĂN SỨC SVTH : PHAN THỊ MỸ HÒA LÊ THỊ MỸ TRANG TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11/2010 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức LỜI CẢM ƠN Sau bốn tháng miệt mài, nhóm chúng em hoàn thành đề tài nghiên cứu Bên cạnh nỗ lực nhóm, chúng em nhận đƣợc giúp đỡ tận tình ban lãnh đạo khoa CNHH TP, Thầy Cô giáo môn công nghệ môi trƣờng tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm chúng em thực đề tài Nhóm nghiên cứu chúng em xin gởi lời cảm ơn thành chân đến: - Thầy Nguyễn Văn Sức, Trƣởng khoa CNHH-TP ngƣời định hƣớng cho chúng em chọn lựa đề tài tận tình hƣớng dẫn cho chúng em suốt trình thực giáo viên hƣớng dẫn trực tiếp, nhiệt tình dẫn, cho nhóm em ý kiến thật giá trị để nhóm em hoàn thành đề tài cách tốt - Cảm ơn cô Lê Thị Bạch Huệ với Giáo viên môn công nghệ môi trƣờng tạo điều kiện cho chúng em sử dụng phòng thí nghiệm thiết bị trình thực đề tài - Phòng quản lý Khoa học - Hợp tác quốc tế đào tạo sau đại học phòng kế hoạch tài cho phép nhóm chúng em thực đề tài - Thƣ viện Trƣờng ĐHSPKT-TPHCM tạo điều kiện cho chúng em mƣợn tài liệu nghiên cứu - Xin cảm ơn nhóm bạn thuộc lớp MT 071150 anh, chị giúp đỡ nhóm thực đề tài Trong suốt thời gian nghiên cứu không tránh khỏi điều thiếu sót, mong góp ý thầy, cô bạn để đề tài hoàn thành đƣợc tốt TP.Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2010 Nhóm nghiên cứu Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỀ TÀI PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI II.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC III VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU II PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU III NỘI DUNG 1) Tổng quan chất lƣợng nƣớc 2) Tổng quan độ đục 10 3) Các phƣơng pháp xử lý độ đục 12 4) Cơ sở lý thuyết keo tụ 16 5) Cơ chế lý thuyết trình nghiên cứu 19 6) Kết nghiên cứu nhận xét 27 IV.KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 30 1) Tính khoa học 39 2) Khả triển khai ứng dụng vào thực tiễn 39 3) Hiệu kinh tế - xã hội 40 PHẦN III: KẾT LUẬN 40 PHỤC LỤC 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức TÓM TẮT ĐỀ TÀI Hiện giới nƣớc ta việc tăng dân số vấn đề nghiêm trọng, bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu sinh hoạt cho ngƣời đƣợc nâng cao việc sử dụng nƣớc sinh hoạt phải đƣợc đảm bảo vể sức khỏe Nhƣng tình trang nƣớc ngày xuống cấp việc sử dụng nƣớc sinh hoạt chất lƣợng vấn đề nan giải cần đƣợc giải Một vấn đền liên quan đến nƣớc sinh hoạt độ đục nƣớc Chính nƣớc đục làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc việc sử dung nên nhóm khảo sát lƣợng nƣớc tự nhiên nƣớc nhân tạo để nghiên cứu tìm nguyên nhân xử lý để khắc phục tình trang nƣớc bị nhiễm đục Vì thời gian có hạn nên khảo sát nƣớc sông Sài Gòn nƣớc thải công ty gốm sứ Thiên Thanh Qua khảo sát sơ ban đầu mẫu nƣớc có độ đục cao, đặc biệt nƣớc sông Sài Gòn độ đục cao ngày trời mƣa to Nguyên nhân lƣợng bùn nƣớc thải nhiều dẫn dến độ đục nƣớc cao Đề tài xoay quanh vấn đề khả keo tụ cua alginate có mặt CaCl2 để làm cho nƣớc trong, thành phần, tính chất vật lý hay yếu tố khác ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc chƣa đề cập đến nghiên cứu Trên sở kết nghiên cứu đạt đƣợc, đƣa số giải pháp kiến nghị để làm giảm tình trạng nƣớc đục Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Khi kinh tế phát triển, đời sống ngƣời dân đƣợc nâng cao nhu cầu dùng nƣớc nhiều Do đó, vấn đề nƣớc mối quan tâm ngƣời dân việc xử lý nguồn nƣớc ô nhiễm từ nguồn tự nhiên nƣớc từ ngành công nghiệp việc làm cần thiết cấp bách Nƣớc thiên nhiên đƣợc dùng làm nguồn nƣớc cung cấp cho ăn uống sinh hoạt công nghiệp có chất lƣợng khác Đối với nguồn nƣớc mặt, thƣờng có độ đục, độ màu độ nhiễm vi sinh cao Đối với nguồn nƣớc ngầm, hàm lƣợng sắt mangan thƣờng vƣợt giới hạn cho phép Có thể nói, hầu hết nguồn nƣớc thiên nhiên không đáp ứng đƣợc yêu cầu, mặt chất lƣợng cho đối tƣợng tiêu dùng Chính vậy, trƣớc đƣa vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lý loại bỏ độ đục, độ màu độ nhiễm vi sinh cao nƣớc Nhiều đề tài trƣớc nghiên cứu, xử lý vấn đề phƣơng pháp keo tụ - tủa để loại bỏ hàm lƣợng cặn tạp chất có nƣớc, hóa chất thƣờng sử dụng phèn sắt, phèn nhôm, polymer chất trợ keo tụ khác… “Đề tài nghiên cứu keo tụ Alginate –CaCl2 để làm nƣớc” sở xử lý độ đục phƣơng pháp keo tụ - tủa nhƣng chất keo tụ sử dụng Alginate – CaCl2 để tiến hành trình nghiên cứu Nguồn nƣớc phục vụ cho trình nghiên cứu đƣợc lấy vị trí khác : nguồn nƣớc lấy từ nhà máy gốm sứ Thiên Thanh nguồn nƣớc lấy từ sông Sài Gòn để tiến hành thực nghiệm máy Jartest với hóa chất sử dụng Alginate – CaCl2 Chúng hi vọng với phƣơng pháp tìm chất keo tụ tốt để xử lý nƣớc, nƣớc sau trình xử lý độ đục đạt tiêu chuẩn ăn uống vệ sinh môi trƣờng Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC Tình hình nghiên cứu nƣớc Hiện nay, nƣớc chƣa có đề tài nghiên cứu xử lý độ đục nƣớc phƣơng pháp keo tụ với hóa chất Alginate –CaCl2 Đa số đề tài nghiên cứu xử lý độ đục phƣơng pháp keo tụ sử dụng hóa chất là: muối nhôm, muối sắt, polymer, PAC, chitosan… + Nghiên cứu tìm giá trị tơi ƣu lƣợng trợ lắng PAC (Polyaluminum chloride) xử lý nƣớc thải dệt nhuôm, ThS Lâm Vĩnh Long + Nghiên cứu phƣơng pháp keo tụ sử dụng chitosan – betonite đƣa giải pháp công nghệ để xử lý nƣớc thải sở in ấn, SV: Lê Thị Phƣơng Hạnh, Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM + Tổng hợp khảo sát mộ t số tính chất N-(2-Furymetyl) chitosan, Nguyễn Thị Nhuệ , Khiếu Thị Tâm, Nguyễn Thị Hồng Anh_ Khoa Hóa, Trƣờng Đại Học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Tình hình nghiên cứu nƣớc: Đề tài nghiên cứu: “ Use of calcium alginate as a coagulant in water treatment”, Coruh –H.A, A thesis submitted to the graduate school of natural and applied sciences of middle east technical university, September 2005 III NHỮNG VẤN ĐỀ CÕN TỒN TẠI Việc khảo sát độ đục nhƣ lƣợng cặn nguồn nƣớc đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Vì đề tài “Nghiên cứu khả keo tụ Alginate - CaCl2 để làm nƣớc ”, xây dựng trình bày cách cụ thể qui trình nghiên cứu máy jatest với hóa chất sử dụng Alginate - CaCl2 để tìm hiểu khả keo tụ AlginateCaCl2 độ đục số mẫu nƣớc Tuy nhiên, thời gian có hạn nên tiến hành nghiên cứu mẫu phân tích tiêu pH độ đục tiêu khác nhƣ nhu cầu oxy hóa học (COD), chất rắn lơ lửng (SS), độ màu, chƣa nghiên cứu Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: - Nghiên cứu khả keo tụ alginate, số liệu liều keo tụ, ảnh hƣởng pH hàm lƣợng CaCl2 - Từ đƣa kết luận kiến nghị xử lý độ đục II PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp luận - Tìm hiểu chất keo tụ đƣợc sử dụng nƣớc - Tìm hiểu thí nghiệm jartest bƣớc tiến hành - Các thành phần, tính chất nƣớc thải từ nhà máy gốm sứ Thiên Thanh nƣớc lấy từ sông Phƣơng pháp thực nghiệm Các thông số đo phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc trình bày theo bảng sau: Bảng 1: Các thông số phƣơng pháp nghiên cứu Thông số Thiết bị Phƣơng pháp phân tích pH WTW inolab Ph 720 Đo máy Độ đục Máy đo độ đục Đo máy Phƣơng pháp xử lý số liệu - Các số liệu đƣợc biểu diễn bảng biểu - Các số liệu đƣợc quản lý Microsoft word Microsoft Excel - Văn soạn thảo chƣơng trình Microsoft word Microsoft Excel Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức III NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Tổng quan chất lƣợng nƣớc Để cung cấp nƣớc sạch, khai thác từ nguồn nƣớc thiên nhiên (thƣờng gọi nƣớc thô) nƣớc mặt, nƣớc ngầm nƣớc biển Nƣớc mặt bao gồm nguồn nƣớc hồ chứa, sông suối Do kết hợp từ dòng chảy bề mặt thƣờng xuyên tiếp xúc với không khí nên đặc trƣng nƣớc mặt là: + Chứa khí hòa tan, đặc biệt Oxy + Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trƣờng hợp nƣớc hồ, chứa chất rắn lơ lửng chủ yếu dạng keo) + Có hàm lƣợng chất hữu cao + Có diện tảo Nƣớc ngầm đƣợc khai thác từ tầng chứa dƣới đất Chất lƣợng nƣớc ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa chất mà nƣớc thấm qua Do nƣớc chảy qua đại tầng chứa cát granit thƣờng có tính axit chứa chất khoáng Khi chảy qua địa tầng đá vôi, nƣớc thƣờng có độ kiềm bicacbonat cao + Độ đục thấp + Nhiệt độ thành phần hóa học tƣơng đối ổn định + Không có oxy, nhƣng chứa nhiều khí H2S, CO2 + Chứa nhiều chất khoáng hòa tan, đáng kể đến sắt, mangan, flour + Không có diện vi sinh vật Nƣớc biển thƣờng có độ mặn cao hàm lƣợng muối nƣớc biển thay đổi tùy theo vị trí địa lý nhƣ: khu cửa sông, gần hay xa bờ Ngoài nƣớc biển thƣờng có nhiều chất lơ lửng, chủ yếu phiêu sinh động – thực vật Nƣớc lợ : Ở cửa sông vùng quen biển, nơi gặp dòng nƣớc chảy từ sông ra, dòng thấm từ đất liền chảy hòa trộn với nƣớc biển làm cho độ muối hàm lƣợng huyền phù nƣớc khu vực thay đổi có trị số cao tiêu chuẩn nƣớc cấp sinh hoạt thấp nhiều so với nƣớc biển thƣờng gọi nƣớc lợ Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nƣớc khoáng: khai thác từ tần sâu dƣới đất hay từ suối phun trào từ lòng đất ra, nƣớc có chứa vài nguyên tố nòng độ cao nòng độ cho phép nƣớc uốn đặc biệt có tác dụng chữa bệnh Nƣớc khoáng sau qua khâu xử lý thong thƣờng nhƣ làm trong, loại bỏ nạp lại khí CO2 nguyên chất đƣợc đóng vào chai để cấp cho ngƣời dung Nƣớc chua phèn: nơi gần biển, ví dụ đồng sông Cửu Long nƣớc ta thƣờng có nƣớc chua phèn Nƣớc bị nhiễm phèn tiếp xúc với nƣớc phèn, loại đất giàu nguyên tố lƣu huỳnh dạng sunfat vài nguyên tố kim loại nhƣ nhƣ sắt, nhôm Đất phèn hình thành trình kiến tạo địa chất Trƣớc vùng thƣờng bị ngập nƣớc có nhiều loại thực vật động vật tầng đáy phát triển Do trình bồi tụ, thảm thực vật lớp sinh vật đáy bị vùi lấp bị phân hủy yếm khí, tạo axit mùn hữu làm cho nƣớc có vị chua, đồng thời có chƣa nhiều nguyên tố kim loại có hàm lƣợng cao nhƣ nhôm, sắt ion sunfat Nƣớc mƣa : Nƣớc mƣa xem nhƣ nƣớc cất tự nhiên nhƣng không hoàn toàn tinh khuyết nƣớc mƣa bị nhiễm khí, bụi chí vi khuẩn không khí Khi rơi xuống, nƣớc tiếp tục bị ô nhiễm tiếp xúc với vật thể khác Hơi nƣớc gặp không khí chứa nhiều oxyt nitơ hay oxyt lƣu huỳnh tạo nên trận mƣa axit Hệ thống thu gom nƣớc mƣa dung mục đích sinh hoạt gồm hệ thống mái, máng để thu gom bể Nƣớc mƣa dự trữ bể chứa có mái che để dung quanh năm Tổng quan độ đục 2.1 Độ đục - Nƣớc môi trƣờng truyền ánh sáng tốt Khi nƣớc có vật lạ nhƣ chất huyền phù, hạt cặn đất đá, vi sinh vật… khả truyền ánh sáng bị giảm Nƣớc có độ đục lớn chứng tỏ có nhiều cặn bẩn - Đơn vị đo độ đục thƣờng mgSiO2/l, NTU (Nephelometric Turbidity Unit) FTU (Formatin Turbidity Unit) tƣơng đƣơng Nƣớc mặt thƣờng có độ đục không vƣợt 5NTU Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng đại lƣợng tƣơng quan đến độ đục nƣớc Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Bảng 4: Kết thí nghiệm xác định hàm lƣợng CaCl2 tối ƣu mẫu nƣớc từ nhà máy gốm sứ Thiên Thanh: Cốc pH 6 6 6 Hàm lƣợng Alginate (g/l) 20 20 20 20 20 20 Hàm lƣợng CaCl2(g/l) 20 20 20 20 20 20 Hàm lƣợng Alginate sử dụng 3 3 3 12 15 18 Tỉ lệ Alginate/CaCl2 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 Độ đục ban đầu 140 140 140 140 140 140 Độ đục sau 28,6 2,5 2,3 2,9 3,6 6,0 Hiệu xử lý % 79,57 90,28 98,35 97,92 97,42 97,14 ml Hàm lƣợng cacl2 sử dụng ml Đồ thị: Hình 8: Sự biến thiên độ đục cố định lượng algnate 29 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hình 9: Sự biến thiên hiệu xử lý độ đục cố định lượng alginate Nhận xét: Từ hai đồ thị pH =6 tối ƣu cố định, độ đục sau NTU =2,3 hiệu xử lý đạt 98,35% tỉ lệ Alginate/CaCl2 =1:3 6.1.3 Xác định hàm lƣợng Alginate tối ƣu Thí nghiệm 3: Xác định liều lƣợng Aginate Trong thí nghiệm thay đổi liều lƣợng Alginate, cố định hàm lƣợng cố định CaCl2 6ml, giá trị PH ứng với giá trị tối ƣu thực nghiệm thí nghiệm Trình tự thí nghiệm: - Lấy 300ml nƣớc thải cho vào beaker, dùng dung dịch NaOH 0.1N HNO3 0.1N điều chỉnh pH tối ƣu thí nghiệm 1, cho lƣợng CaCl2/ Alginate theo tỉ lệ 2:1, 2:2, 2:3, 2:4, 2:5, 2:6 - Chuẩn bị cốc vào giàn Jartest, bật máy khuấy tốc độ 220 vòng /phút phút , sau khuấy chậm 20 vòng/phút 10-15 phút - Sau khuấy xong tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút Sau lấy phần nƣớc bên đem kiểm tra tiêu độ đục - Hàm lƣợng alginate đạt tối ƣu ứng với độ đục sau NTUsau thấp 30 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Bảng 5: Kết thí nghiệm xác định hàm lƣợng algniate tối ƣu từ mẫu nƣớc nhà máy gốm sứ Thiên Thanh: Cốc pH 6 6 6 Hàm lƣợng alginate 20 20 20 20 20 20 Hàm lƣợng cacl2 (g/l) 20 20 20 20 20 20 Hàm lƣợng alginate sử 12 15 18 6 6 6 Tỉ lệ CaCl2/Alginate 2:1 2:2 2:3 2:4 2:5 2:6 Độ đục ban đầu, NTUđầu 140 140 140 140 140 140 Độ đục sau , NTUsau 2,8 2,6 3,9 6,5 8,7 11,3 Hiệu xử lý, % 98,00 98,14 97,21 95,35 93,79 91,92 (g/l) dụng ml Hàm lƣợng cacl2 sử dụng ml Hình 10: Sự biến thiên độ cố định hàm cố định lượng CaCl2 31 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hình 11: Sự biến thiên hiệu xử lý độ đục cố định lượng CaCl2 Nhận xét: Từ hai đồ thị ta thấy pH = tối ƣu cố định, độ đục sau NTUsau =2,6 hiệu xử lý đạt 98,14% tỉ lệ CaCl2/Alginate =2:2 Vậy: Quá trình nghiên cứu mẫu nƣớc từ nhà máy gốm sứ Thiên Thanh độ pH =6 đạt tối ƣu, hàm lƣợng alginate tối ƣu là20g/ml hàm lƣợng CaCl2 20g/l Độ đục phụ thuộc vào hàm lƣợng alginate  Mẫu nƣớc tự nhiên 6.2 Nghiên cứu mẫu nƣớc sông 6.2.1 Xác định pH tối ƣu Thí nghiệm 4: Xác định pH tối ƣu - Mẫu nƣớc thải có pH =7,10, liều lƣợng alginate cố định 4,5ml CaCl2 9ml - Biến thiên giá trị pH ( điều chỉnh pH dung dịch NaOH 0,1N HNO3 0,1N) đến dãy giá trị mong muốn Trình tự thí nghiệm: 32 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức - Lấy 300ml nƣớc thải cho vào beaker, dùng dung dịch NaOH 0.1N HNO3 0,1N điều chỉnh pH đến giá trị khác nhau, ghi nhận giá trị pH, cho lƣợng CaCl2 vào trƣớc lƣợng alginate vào sau - Chuẩn bị cốc vào giàn Jartest, bật máy khuấy tốc độ 220 vòng /phút 2- phút, sau khuấy chậm 20 vòng/phút 10-15 phút - Sau khuấy xong tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút Sau lấy phần nƣớc bên đem kiểm tra tiêu độ màu - Giá trị đạt tối ƣu ứng với độ đục sau NTUsau thấp Bảng 4: Kết thí nghiệm xác định hàm lƣợng pH nƣớc thải: Cốc pH 30 30 30 30 30 lƣợng 30 30 30 30 30 Hàm lƣợng alginate 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 9 9 Tỉ lệ CaCl2/Alginate 1:2 1:2 1:2 1:2 1:2 1:2 Độ đục NTUđầu 240 240 240 240 240 240 Độ đục NTUsau 30,9 12,7 4,0 3,8 4,2 9,2 Hiệu xử lý, % 95,33 98,04 98,33 98,41 98,25 96,16 Hàm lƣợng alginate 30 (mg/l) Hàm cacl2(mg/l) sử dụng, ml Hàm lƣợng cacl2 sử dụng ml Đồ thị: 33 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hình12 : Sự biến thiên độ đục theo pH cố định hàm lượng alginate – CaCl2 Hình 13: Sự biến thiên hiệu xử lý độ đục cố định hàm lượng alginate – CaCl2 Nhận xét: 34 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Từ đồ thị độ đục sau hiệu hiệu xử lý đạt tối pH=6, ứng với độ đục sau là: NTU=3,8 hiệu xử lý 98,41% Nhƣ vậy, pH tối ƣu chọn pH=6 6.2.2 Kết thí nghiệm xác định hàm lƣợng CaCl2 tối ƣu Thí nghiệm 5: Xác định liều lƣợng CaCl2 tối ƣu - Trong thí nghiệm thay đổi liều lƣợng CaCl2, cố định hàm lƣợng cố định Alginate 4,5ml, giá trị pH ứng với giá trị tối ƣu thực nghiệm thí nghiệm Trình tự thí nghiệm: - Lấy 300ml nƣớc thải cho vào beaker, dùng dung dịch NaOH 0.1N HNO3 0.1N điều chỉnh pH tối ƣu thí nghiệm 1, cho lƣợng Aginate/ CaCl2 theo tỉ lệ 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6 - Chuẩn bị cốc vào giàn Jartest, bật máy khuấy tốc độ 220 vòng /phút phút , sau khuấy chậm 20 vòng/phút 10-15 phút - Sau khuấy xong tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút Sau lấy phần nƣớc bên đem kiểm tra tiêu độ đục - Hàm lƣợng alginate đạt tối ƣu ứng với độ đục sau NTUsau thấp Cốc Bảng 5: Kết thí nghiệm xác định hàm lƣợng CaCl2 tối ƣu: pH 6 6 6 Hàm lƣợng alginate 30 30 30 30 30 30 lƣợng 30 30 30 30 30 30 Hàm lƣợng alginate 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 9,0 13,5 18 23,5 27 Tỉ lệ Alginate/CaCl2 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 Độ đục NTUđầu 240 240 240 240 240 240 Độ đục sau NTUsau 6,2 5,5 2,7 0,5 1,2 3,5 (g/l) Hàm CaCl2(g/l) sử dụng ml Hàm lƣợng CaCl2 sử dụng ml 35 Báo cáo nghiên cứu khoa học Hiệu xử lý, % 97,41 GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 97,70 98,88 99,79 99,50 98,54 Đồ thị : Hình 14: Sự biến thiên độ đục cố định lượng alginate Hình 15: Sự biến thiên hiệu xử lý độ đục cố định lượng alginate 36 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nhận xét: Từ hai đồ thị đƣợc biễu diễn ta thấy độ đục sau NTUsau =0,5 hiệu xử lý đạt 99,79% tỉ lệ Alginate/ CaCl2=1:4 6.2.3 Xác định hàm lƣợng agniate tối ƣu Thí nghiệm 6: Xác định liều lƣợng Alginate Trong thí nghiệm thay đổi liều lƣợng Alginate, cố định hàm lƣợng cố định CaCl 9ml, giá trị pH ứng với giá trị tối ƣu thực nghiệm thí nghiệm Trình tự thí nghiệm: - Lấy 300ml nƣớc thải cho vào beaker, dùng dung dịch NaOH 0,1N HNO3 0,1N điều chỉnh pH tối ƣu thí nghiệm 1, cho lƣợng CaCl2/ Aginate theo tỉ lệ 2:1, 2:2, 2:3, 2:4, 2:5, 2:6 - Chuẩn bị cốc vào giàn Jartest, bật máy khuấy tốc độ 220 vòng /phút phút , sau khuấy chậm 20 vòng/phút 10-15 phút - Sau khuấy xong tắt máy khuấy, để lắng tĩnh 30 phút Sau lấy phần nƣớc bên đem kiểm tra tiêu độ đục - Hàm lƣợng Alginate tối ƣu ứng với độ đục sau NTUsau thấp Bảng 6: Kết thí nghiệm xác định hàm lƣợng algniate tối ƣu: Cốc pH 6 6 6 Hàm lƣợng alginate (g/l) 30 30 30 30 30 30 Hàm lƣợng CaCl2(g/l) 30 30 30 30 30 30 Hàm lƣợng alginate sử dụng ml 4.5 13.5 18 23.5 27 Hàm lƣợng cacl2 sử dụng ml 9 9 9 Tỉ lệ CaCl2/Alginate 2:1 2:2 2:3 2:4 2:5 2:6 Độ đục ban đầu, NTUđầu 240 240 240 240 240 240 Độ đục sau ,NTUsau 5,2 3,9 10,1 19,6 39,3 52,8 Hiệu xử lý, % 98,00 98,14 97,21 96,78 96,64 96,21 37 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Đồ thị: Hình 16: Sự biến thiên độ đục cố định lượng CaCl2 Hình 17: Sự biến thiên hiệu xử lý độ đục cố định lượng CaCl2 38 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Nhận xét: Từ hai đồ thị ta thấy pH =6 tối ƣu cố định, độ đục sau NTU =2,6 hiệu xử lý đạt 98,14% tỉ lệ CaCl2 /Alginate=2:2 Vậy: Quá trình nghiên cứu mẫu nƣớc thải lấy từ sông hàm lƣợng pH =6 đạt tối ƣu, hàm lƣợng Alginate tối ƣu là:30g/l hàm lƣợng CaCl2 30g/l Kết luận chung: -Tỷ lệ alginate – CaCl2 phụ thuộc vào độ đục ban đầu nƣớc - Độ đục cao hàm lƣợng alginate nhiều KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC IV 1) Tính khoa học - Đã nghiên cứu xử lý độ đục hai mẫu nƣớc: + Nƣớc thải sản xuất gốm sứ nhà máy Thiên Thanh ( hàm lƣợng Alginate 20g/l CaCl2=20 g/l ) + Nƣớc sông Sài Gòn ( hàm lƣợng Alginate = 20g/l CaCl2=30 g/l ) - Dễ sử dụng, không độc hại sức khỏe - Hiệu xử lý độ đục cao 2) Khả triển khai ứng dụng vào thực tiễn: - Sử dụng hóa chất keo tụ Alginate – CaCl2 để xử lý độ đục mẫu nƣớc có nguồn gốc khác - Ứng dụng vào xử lý nƣớc bể sa lắng cát keo tụ -tủa 3) Hiệu kinh tế - xã hội: - Các loại hóa chất có sẵn thị trƣờng - Không độc hại với môi trƣờng - Xử lý độ đục để có lƣợng nƣớc cung cấp cho nhu cầu sử dụng ngƣời PHẦN III: KẾT LUẬN I KẾT LUẬN: Đề tài: Nghiên cứu khả keo tụ Alginate – CaCl2 để làm nƣớc” đạt đƣợc số kết sau: - Xác định đƣợc độ pH tối ƣu hóa chất keo tụ Alginate – CaCl2 pH=6 , hàm lƣợng chất keo tụ hai mẫu nƣớc gốm sứ ThiênThanh ( hàm lƣợng 39 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Alginate = 20g/l CaCl2=30 g/l ), đối mẫu với nƣớc sông Gòn ( hàm lƣợng Alginate = 30g/l CaCl2=30 g/l ) - Ứng với loại nƣớc có độ đục khác hàm lƣợng chất keo tụ khác Nƣớc có độ đục cao hàm lƣợng Alginate – CaCl2 sử dụng khác - Alginate – CaCl2 có dùng để xử lý số nguồn nƣớc có độ đục khác nhƣ là: nƣớc sông, nƣớc hồ, nƣớc từ sở in ấn dệt nhuộm II.KIẾN NGHỊ:  Hạn chế: - Chƣa phân tích tiêu độ màu, hàm lƣợng COD, hàm lƣợng SS nƣớc ảnh hƣởng đến trình keo tụ Alginate – CaCl2 - Chƣa khảo sát đƣợc nhiều mẫu nƣớc - Chƣa nghiên cứu đƣợc khả keo tụ Alginate – CaCl2 hấp thụ số kim loại nặng :Pb, Zn, Cd, Kiến nghị: Từ kết đạt đƣợc xin đƣa kiến nghị cho đề tài nghiên cứu tiếp Nghiên cứu ảnh hƣởng trình keo tụ Alginate – CaCl2 đến khả làm giảm hàm lƣợng số kim loại nặng nhƣ: Pb, Zn, Cd, 40 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Phần Phục lục: Một số hình ảnh trình nghiên cứu Mẫu nƣớc sản xuất gốm sứ trƣớc xử lý Mẫu nƣớc gốm sứ xử lý alginate –CaCl2 Mẫu nƣớc sông trƣớc xử lý Nƣớc sông xử lý alginate – CaCl2 Mẫu nƣớc gốmsứ sau xử lý alginate- CaCl2 Mẫu nƣớc sông sau xử lý alginate- CaCl2 41 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Lê Ngọc Tú tác giả, Hóa học thực phẩm, NXB KH&KT, Hà Nội -1994 [2] Hoàng Văn Huệ, công nghệ môi trƣờng, tập1: xử lý nƣớc, NXB Xây Dựng, 2004 [3] Nguyễn Quốc Hiến cán tham gia thực hiện, Chế tạo phế phẩm kích thích tăng tƣởng thực vật & xử lý môi trƣờng, Viện nghiên cứu hạt nhân – Đà Lạt, 1997 [4] Lê Thị Phƣơng Hạnh, Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học, 2010 [5]Trịnh Xuân Lai, Xử lý nƣớc cấp cho sinh hoạt công nghiệp Chƣơng 3, NXB XD, Hà Nội – 2008 [6] Coruh –H.A, Use of calcium alginate as a coagulant in water treatment, A thesis submitted to the graduate school of natural and applied sciences of middle east technical university, September 2005 [7] C.N.R.Rao, Ultraviolet and visble spectroscopy chemical applications, London, 1985 [8] H.Grasdalen et al., AP.M.R study of the composition and sequence of urinate residues in alginate, Carbohydrat Research, 68, pp.23- 31,1997 [9] P.Gacesa, Alginates, Carbohydrate Polymers, 8, pp.161-182, 1998 [10] Bài Tiểu Luận Tìm Hiểu Một Số ứng Dụng Của Tảo Webside:http:// http://giaoan.violet.vn/present/show?entry_id=1490125 42 [...]... trình keo tụ - tủa bông sẽ phát sinh một lƣợng bùn, tốn kém xử lý 3.4.3 Alginate – CaCl2 Chƣa đƣợc nghiên cứu rộng rãi trong quá trình keo tụ - tạo bông để sử lý độ đục của nƣớc Tuy nhiên đây là hóa chất không độc hại, rẻ tiền, thân thiện với môi trƣờng… nên chúng tôi chọn alginate – CaCl2 để nghiên cứu 4 Cơ sở lý thuyết về keo tụ [5] 4.1 Keo tụ - Keo tụ là phƣơng pháp xử lý nƣớc có sử dụng hóa chất Trong. .. alginate Tính chất của alginate [6,7] - Alginate là một chất rắn, dạng bột mịn, có màu vàng nhạt, tan trong nƣớc ở nhiệt độ thƣờng - Ở dạng chiết xuất alginate hút nƣớc nhanh chóng, nó có khả năng hấp thụ 200-300 lần trọng lƣợng của nó trong nƣớc - Có độ nhớt cao, tính nhầy, tính nhũ tƣơng Khả năng keo tụ của alginate – CaCl2 [6] - Alginate có trong tất cả các loại tảo nâu, là thành phần của thành tế bào... Hình 2:Mô hình keo tụ của alginate CaCl2  Ứng dụng của alginate [6, 9] - Axit alginic không tan trong nƣớc nhƣng các muối của kim loại kiềm alginate của chúng và muối của nó hòa tan hoàn toàn trong nƣớc lạnh để tạo thành dung dịch nhớt, tính chất của dung dịch nhớt tạo thành thay đổi theo xuất xứ các muối Alginate ban đầu và độ tinh khuyết của các muối Alginate Các muối Aginate tan trong nƣớc đƣợc... chất keo tụ vào cốc đồng thời khuấy mạnh (100-200 v/phút) trong 2-3 phút và điều chỉnh pH ( việc làm này có thể làm trƣớc khi đƣa chất keo tụ vào) Đây là giai đoạn keo tụ A2 Khuấy chậm (20-40v/phút) trong 5-10 phút Đây là giai đoạn tủa bông làm to các cụm keo tụ A3 Lắng tủa trong thời gian 20-60 phút Mục tiêu của phép thử Jartest - Xác định liều lƣợng tối ƣu của chất keo tụ - Xác định vùng tối ƣu của. .. tính của alginate rất quí trong kỹ nghệ giấy, dệt, kỹ nghệ cao su sử dụng rất nhiều, vải hồ với alginate tan, ngâm vào muối Al sẽ không thấm nƣớc Tẩm vào gỗ, các aginate làm chúng lâu mục, alginate đã đƣợc khảo cứu làm sợi dệt ( với formol), nhất là sợi may trong mổ xẻ - Trong y học alginate cũng đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất là tơ đƣợc tạo từ alginate dùng để khâu vết thƣơng Ngoài ra dùng alginate để. .. thủy phân chất keo tụ với các anion có trong nƣớc nên bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, các có năng hấp thụ các chất bản trong khi lắng, tạo thành các bông cặn lớn hơn Trong xử lý nƣớc bằng keo tụ loại bông thứ ba chiếm ƣu thế và có tính quyết định đến hiệu quả keo tụ 4.2.2 Keo tụ hoặc tăng cƣờng quá trình keo tụ bằng các hợp chất cao phân tử Quá trình này sử dụng các chất cao phân tử tan trong nƣớc,... hạt keo khác, các cặn bẩn, các chất vô cơ, hữu cơ lơ lững trong nƣớc 5 Cơ chế lý thuyết của quá trình nghiên cứu 5.1 Tổng quan về alginate Tên gọi Alginate : Alginate là muối của axit alginic, là một anion polysacarit có nhiều trong tự nhiên và chủ yếu đƣợc chiết từ rong nâu ( brown seaweads) do Standford phát hiện năm 1881[1,7] Từ những năm 60 của thế kỉ 20 các nhà nghiên cứu thuộc viện nghiên cứu. .. phân tử trong dung dịch vào khoảng 0,1 đến 01m Chúng còn đƣợc sử dụng làm chất trợ keo tụ, tức là sử dụng phèn sắt phèn nhôm là những chất trợ keo tụ chính Chúng giúp cho quá trình keo xãy ra nhanh hơn 17 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức 4.3 Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông - Quá trình nén lớp điện tích kép: quá trình đòi hỏi nồng độ cao của các ion trái dấu cho vào để giảm... research) đã nghiên cứu khá kĩ về tính chất và cấu trúc của alginate [7]  Cấu trúc của alginate [6,8] Cấu trúc của alginat bao gồm 3 loại block trong mạch polymer cụ thể là : - Poly-guluronat (poly-G) - Polymannuronat (poly-M) và copolymer của poly-G - Poly-M (poly-GM) liên kết ngẫu nhiên trong chuỗi mạch 18 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Sức Hình 1: Mô hình cấu trúc của alginate. .. giai đoạn keo tụ Lý thuyết chỉ ra rằng, để nhận đƣợc một sự tủa bông tốt, phải có một nồng độ cao của hạt keo và phải đƣợc khuấy trộn thích hợp để phát triển các cụm bông, không làm vỡ cụm bông khi hình thành - Trong thực hành xử lý nƣớc, keo tụ tƣơng ứng với giai đoạn khuấy trộn nhanh khi thêm chất keo, trong một khoảng thời gian ngắn, còn tạo bông tƣơng ứng với giai đoạn 23 Báo cáo nghiên cứu khoa