nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ

- Quá trình xử lý sinh học giúp loại bỏ các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và xử lý một phần các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học dưới tác dụng của quá trình sinh trư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI

DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ

S 0 9

S KC 0 0 2 8 1 8

MÃ SỐ: SV2010 - 74

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ

MÃ SỐ: SV2010-74

NGƯỜI THỰC HIỆN: TRẦN VĂN BÉ BA

ĐỖ PHƯƠNG THẢO NGUYỄN THỊ THANH TRÚC ĐƠN VỊ: KHOA CNHH&TP

TP HỒ CHÍ MINH – 2010

MỤC LỤC

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Thành phần của nước thải dệt nhuộm 4

1.3 Mục đích của đề tài 5

Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 6

2.1 Cơ sở lý thuyết về keo tụ 6

2.1.1 Keo tụ 6

2.1.2 Các phương pháp keo tụ 6

2.1.3.Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông 7

2.2 Hóa chất keo tụ 8

2.2.1 Muối nhôm 8

2.2.1.1 Phèn nhôm Al2(SO4)3 8

2.2.1.2 Sunphat nhôm + vôi sống 9

2.2.1.3 Sunphat nhôm +cacbonat natri 9

2.2.1.4 Aluminat natri 9

2.2.2 Phèn sắt 9

2.2.2.1 Phèn sắt Ferrous sulfate 9

2.2.2.2 Sắt Ferric sulfate –Fe2(SO4)3 10

2.2.2.3 Phèn sắt Feric chloride –FeCl3: (lỏng, đôi khi kết tinh) 10

2.2.2.4 Sulfat ferric + vôi 10

2.2.2.5 Sắt sulfat +Clo 10

2.2.2.6 Sắt sulfat +vôi 10

2.2.3 Hỗn hợp: sản phẩm hỗn hợp Al3+/Fe3+ 11

2.2.4 PAC ( Polialumium chloride) 11

2.2.5 Các hóa chất keo tụ tự nhiên 12

2.2.5.1 Chitosan 12

2.2.5.2 Bentonite 12

2.2.5.3 Alginate – CaCl2 12

Chương III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

3.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 13

3.1.1 Hóa chất: 13

3.1.2 Dụng cụ: 13

3.1.3 Thiết bị 13

3.2 Chuẩn bị mẫu, hóa chất để phân tích 13

3.2.1 Pha dung dịch Al2(SO4)3 nồng độ 20g/l 13

3.2.2 Pha dung dịch FeCl3 nồng độ 20g/l 14

3.2.3 Pha dung dịch PAC nồng độ 20g/l 14

3.2.4 Pha dung dịch polimer nồng độ 0.1% 15

3.3 Phương pháp nghiên cứu: 15

3.4 Phân tích các thông số 16

Chương IV: TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 17

4.1.Thí nghiệm : xác định giá trị pH tối ưu 17

4.2.Thí nghiệm 2: xác định liều lượng phèn tối ưu 17

4.3 Thí nghiệm 3: xác định liều lượng chất polimer (trợ keo tụ) tối ưu 17

Chương V: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 19

5.1 Chất keo tụ : Al2(SO4)3 19

5.1.1 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo bông 19

5.1.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Al2(SO4)3 đến quá trình tạo bông 20

5.1.3 Ảnh hưởng của Polimer đến quá trình tạo bông 21

5.2.Chất keo tụ: FeCl3 22

5.2.1 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo bông 22

5.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng FeCl3 đến quá trình tạo bông 23

5.2.3 Ảnh hưởng của Polimer đến quá trình tạo bông 24

5.3 Chất keo tụ : PAC (polyaluminium chloride) 25

5.3.1 Ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo bông 25

5.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng PACđến quá trình tạo bông 26

5.3.3 Ảnh hưởng của Polimer đến quá trình tạo bông 27

Chương VI: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 28

6.1 Kết luận 28

6.2 Khuyến nghị 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH……… .31

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

- Ngành công nghiệp dệt nhuộm ở nước ta đang phát triển đa dạng với những quy mô khác nhau Trong quá trình hoạt động sản xuất, các cơ sở dệt nhuộm đã tạo ra lượng lớn chất thải có mức độ gây ô nhiễm cao Nước thải sinh ra từ dệt nhuộm thường có nhiệt độ cao, độ pH lớn, chứa nhiều loại hóa chất, thuốc nhuộm khó phân hủy, độ màu cao Nếu không được xử lý tốt, nước thải do dệt nhuộm sẽ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm

- Ba phương pháp thường được ứng dụng riêng rẽ hoặc kết hợp để xử lý nước thải dệt nhuộm là: phương pháp hóa lý, phương pháp oxy hóa bậc cao và phương pháp sinh học

- Quá trình xử lý sinh học giúp loại bỏ các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và xử lý một phần các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học dưới tác dụng của quá trình sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật, giúp giảm bớt tải lượng hoạt động của quá trình xử lý hóa lý keo tụ-tạo bông

- Với quá trình keo tụ, người ta có thể tách được hoặc giảm đi các thành phần

có trong nước thải như : các kim loại nặng, các chất bẩn lơ lửng, đồng thời có thể cải thiện được độ đục, mùi và độ màu của nước

1.2 Thành phần của nước thải dệt nhuộm

Nước thải dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp Các loại hóa chất sử dụng như: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly,chất ngậm, chất tạo môi trường, tinh bột, men, chất oxi hóa… đã có hàng trăm loại hóa chất đặc trưng, các chất này hòa tan dưới dạng ion và các chất kim loại nặng đã làm tăng thêm tính độc hại không những trong thời gian trước mắt mà cón về lâu dài sau này đến môi trường sống

Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước thải lớn phục vụ cho các công đoạn sản xuất đồng thời thải ra một lượng nước thải rất lớn tương ứng bình quân khoảng 12 – 300 m3 / tấn vải Trong số đó hai nguồn nước cần giải quyết chính là từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy

Nước thải tẩy giặt có pH lớn từ 9 – 12, hàm lượng chất hữu cơ cao (COD =

1000 – 3000 mg/l) do thành phần các chất tẩy gây nên Độ màu của nước tẩy khá lớn

ở những giai đoạn tẩy ban đầu và có thể ên đến 10.000 Pt – Co, hàm lượng cặn lơ lửng SS có thể đạt đền trị số 2000 mg/l, nồng độ này giảm dần ở cuối chu kì xả và giặt Thành phần của nước thải chủ yếu bao gồm: thuốc nhuộm thừa, chất hoạt động

bề mặt, các chất oxi hóa, chất điện ly v.v…

Còn thành phần nước thải nhuộm thì không ổn định và đa dạng, thay đổi ngay trong từng nhà máy khi nhuộm các loại vải khác nhau

Nhìn chung nước thải dệt nhuộm bao gồm các gốc như : R – SO3Na, N – OH,

R – NH2, R – Cl pH nước thải thay đổi từ 2 – 14 , độ màu rất cao đôi khi lên đến 50.000 Pt – Co, hàm lượng COD thay đổi từ 80 – 18000 mg/l Tùy theo từng loại phẩm nhuộm mà ảnh hưởng đến tính chất nước thải

Thành phần và tính chất nước thải thay đổi liên tục trong ngày Nhất là tại các nhà máy sản xuất theo qui trình gián đoạn, các công đoạn như giặt, nấu tẩy, nhuộm đều thực hiện trên cùng một máy, do vậy tùy theo giai đoạn nước thải cũng biến đổi, dân đến độ màu, hàm lượng chất hữu cơ, độ pH, hàm lượng cặn đều không ổn định

Bên cạnh hai nguồn đặc trưng trên, nước thải ở các khâu hơ sợi, giặt xả cũng

có hàm lượng hữu cơ cao, pH vượt tiêu chuẩn xả thải tuy nhiên công đoạn hồ sợi, lượng nước được sử dụng rất nhỏ, hầu như toàn bộ phẩm hồ đượ bám trên vải, nước thải chỉ xả ra khi làm vệ sinh thiết bị nên không đáng kể

Nước thải công nghệ dệt nhuộm gây ra ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường sống: độ màu, pH, TS, COD, nhiệt độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn Hàm lượng chất bề mặt đôi khi quá cao, khi thải vào nguồn nước như sông, kênh rạch tạo màng nội trên bề mặt, ngăn cản sự khuếch tán của oxi vào môi trường gây nguy hại chi hoạt động của thủy sinh vật, mặt khác một số các hóa chất chứa kim loại như crôm, nhân thơm, các phần chứa độc tố không những có thể tiêu diệt thủy sinh vật mà cón gây hại trực tiếp đến dân cư ở khu vực lân cận gây ra một số bệnh nguy hiểm như ung thư

Điều quan trọng là độ màu quá cao, việc xả thải liên tục vào nguồn nước đã làm cho độ màu tăng dần, dẫn đến hiện trạng nguồn nước bị vẫn đục, chính các thuốc nhuộm thừa có khả năng hấp thụ ánh sáng, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước, do vậy thực vật dần dần bị hủy diệt, sinh thái nguồn nước có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng

 Cần đưa ra công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm

Ở đây ta chỉ nghiên cứu khả năng xử lý độ màu của nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ tạo bông

Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TRONG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

2.1 Cơ sở lý thuyết về keo tụ

2.1.1 Keo tụ

Keo tụ là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất Trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông có kích thước lớn hơn và có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các phương pháp lắng lọc và tuyển nổi

Các chất keo thường được sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt dưới dạng dung dịch hòa tan, các chất điện ly hoặc các chất cao phân tử

Bằng cách sử dụng quá trình keo người ta có thể tách được hoặc giảm đi các thành phần có trong nước thải như: các kim loại nặng, các chất bẩn lơ lửng, đồng thời

có thể cải thiện được độ đục, mùi và độ màu của nước

Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu

Trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hóa trị III, gọi là phèn nhôm hay phèn sắt làm chất keo tụ Các muối này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan, trong dung dịch chúng phân ly thành các anion và cation theo phản ứng sau:

Al2(SO4)3  2Al3+ + 3SO4

FeCl3  2Fe3+ + 3Cl-

Nhờ hóa trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nước tạo thành các phức chất hexa Me(H2O)63+ (trong đó Me có thể Al hoặc Fe) Tùy thuộc vào giá trị pH của môi trường mà chúng có khả năng tồn tại ở các điều kiện khác nhau, thí dụ với nhôm các phức chất này tồn tài ở pH từ 5.5 đến 7.5, với sắt chúng tồn tại ở pH từ

1 đến 3

Khi tăng pH, các phản ứng xảy ra như sau:

3+

+ H2O  Me(H2O)5OH2+ + H3O+ Tăng axit Me(H2O)5

2+

+ H2O  Me(H2O)4(OH)2

+

+ H3O+ Tăng kiềm Me(H2O)4(OH)2

+

+ H2O  Me(H2O)3

+

+ 3H2O + H3O+ Me(OH)3 + OH-  Me(OH)4-

Các sản phẩm hydroxyt tạo thành trong phạm vi pH từ 3 đến 6, đó là các sản phẩm mang nhiều các nguyên tử kim loại, ví dụ Al3(OH)45+.Các hợp chất này mang điện tích dương mạnh và có khả năng kết hợp với các hạt keo mang điện tích âm trong nước thải tạo thành các bông cặn Các hydroxit nhôm hoặc sắt tạo thành khác nhau tùy thuộc vào pH và các điều kiện của quá trình, song chúng đều là các hợp chất mang điện dương và có hoạt tính tạo bông keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn Các bông keo tụ này lắng xuống sẽ hấp thụ, cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn hữu cơ mang mùi vị, tồn tại ở trạng thái hòa tan hoặc lơ lửng trong nước Mặt khác, các ion kim loại tự do còn liên kết với nước qua phản ứng thủy phân cũng tạo thành các hydroxyt như sau:

Al3+ + 3H2O  Al(OH)3 + 3H+

Fe3+ + 3H2O  Fe(OH)3 + 3H+

Quan sát quá trình keo tụ dùng phèn nhôm, sắt ta thấy có khả năng tạo 3 loại bông cặn sau:

+ Loại thứ nhất là tổ hợp các hạt keo tự nhiên, loại này chiếm số ít

+ Loại thứ hai gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với nhau và trung hòa về điện tích Loại này không có khả năng kết dính và hấp phụ trong quá trình lắng tiếp theo vì vậy số lượng cũng không đáng kể

+ Loại thứ ba được hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ với các anion có trong nước 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 nước bằng keo

tụ loại bông thứ ba chiếm ưu thế và có tính quyết định đến hiệu quả keo tụ

-Keo tụ hoặc tăng cường quá trình keo tụ bằng các hợp chất cao phân tử

Quá trình này sử dụng các chất cao phân tử tan trong nước, chúng có cấu tạo mạch dài, với phân tử lượng từ 103 đến 107g/mol và đường kính phân tử trong dung dịch vào khoảng 0,1 đến 01m Chúng còn được 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 xảy ra nhanh hơn

2.1.3.Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông

- Cơ chế nén lớp điện tích kép: quá trình đòi hỏi nồng độ cao của các ion trái dấu cho vào để giảm thế điện động Zeta Khi các ion trái dấu bổ sung vào nước

cao,các ion chuyển từ lớp khuếch tán sang lớp điện tích kép dẫn đến sự tăng điện tích trong lớp này đồng thời giảm thế điện động Zeta ,làm cho lực hút mạnh hơn lực đẩy

và tạo ra sự kết dính giữa các hạt keo

- Cơ chế hấp phụ và trung hoà điện tích : các hạt keo hấp thụ các ion trái dấu lên bề mặt song song với các cơ chế nén lớp điện tích kép nhưng cơ chế hấp phụ mạnh hơn Hấp phụ ion trái dấu trong lớp khuếch tán làm giảm điện tích bề mặt, khi điện tích bề mặt giảm sẽ làm giảm tương tác đẩy giữa các hạt keo tạo điều kiện chúng tiến lại gần nhau hơn tạo thành tập hợp lớn

- Cơ chế hấp phụ tạo cầu nối giữa các hạt keo:

Các polyme hình thành trong hệ hay các polyme được bổ sung vào (chất trợ keo tụ) được hấp thụ lên bề mặt hạt keo ở các đầu trên các hạt keo khác nhau tạo ra một cầu nối giữa chúng tạo điều kiện tạo thành tập hợp lớn

- Cơ chế kết dính cùng lắng :Chất keo tụ kết tủa nhanh, tương tác với các hạt keo trong cặn bẩn có thế điện động thấp tạo bông cặn và lắng xuống

2.2 Hóa chất keo tụ

2.2.1 Muối nhôm

2.2.1.1 Phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3

Công thức chung của nhôm sufat là Al2(SO4)3.nH2O, thường gặp

Al2(SO4)3.14H2O chứa 15% Al2O3.Tùy theo điều kiện sản xuất, có thể thu được nhiều loại tinh thể nhôm sunfat hydrat hóa khác nhau trong đó giá trị của n có thể là 14,18,

16, 27,…

Khi cho thêm kali sunfat vào quá trình phản ứng, ta thu được nhôm kali sufat (potash alum) có công thức phân tử là Al2(SO4)3.K2SO4.14H2O hay AlK(SO4)2.12H2O Trường hợp dùng amon sunfat, thu được phèn kép nhôm amon (ammonia alum) có công thức phân tử là Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24H2O hay

Al2(NH4)(SO4)2.12H2O

+ Phải có độ kiềm trong nước để phản ứng với aluminum sulfate để tạo bông hydroxide Do ảnh hưởng của pH, độ kiềm thường ở dạng bicarbonate Phản ứng diễn ra như sau:

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(HCO3)2  2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O + 6CO2

+ Nếu trong nước không có đủ độ kiềm thì phải kiềm hóa nước bằng vôi ( dưới dạng sữa vôi hoặc vôi tôi) Phản ứng như sau:

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(OH)2  2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O

+ Cũng có thể hiểu đơn giản theo phản ứng sau:

Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+

+ Một số thí nghiệm và các công trình thực tế cho thấy pH tối ưu đối với aluminum sufate nằm trong khoảng 5,5 tới 7,5

2.2.1.2 Sunphat nhôm + vôi sống

Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2  Al(OH)3 + 3Ca2+ + 3SO42-

Liều lượng : để bù vào việc axit hóa cần phải đư vôi Ca(OH)2 khoảng 1/3 lượng sufat nhôm dưới dạng thương phẩm rắn

2.2.1.3 Sunphat nhôm +cacbonat natri

Hai loại phản ứng có thể xảy ra tùy theo sự trung hòa của ion cacbonat thành bicacbonat hay CO2 do:

Al2(SO4)3 + 6Na2CO3 + 6H2O  12Al(OH)3 + 2Na+ + 6HCO-3 + 3SO42-

Al2(SO4)3 + 6Na2CO3 + 6H2O  4Al(OH)3 + 12 Na+ + 6SO42- + 6CO2

Liều lượng: cacbonat natri khoảng 50-100% liều lượng sunphat nhôm thương phẩm rắn

2.2.1.4 Aluminat natri

Ngược lại với trường hợp trên, nhôm ở đây dưới dạng bazơ

AlO2 -

+ 2H2O  Al(OH)3 + OH-

Nó có thể thay thế các ion bicacbonat và CO2 hòa tan:

NaAlO2 + Ca(HCO3)2 + H2O  Al(OH)3 +CaCO3 + Na+ + HCO3

-2NaAlO2 + 2CO2 +4H2O  Al(OH)3 + 2Na+ +2HCO3Liều lượng : dùng cho làm sạch nước bề mặt 5 đến 50g/m3 chất phản ứng chứa 50% Al2O3

-Nhược điểm

- Làm giảm độ pH của nước sau xử lý, bắt buộc phải dùng vôi hiệu chỉnh lại độ

pH dẫn đến chi phí sản xuất tăng

- Khi cho quá liều lượng cần thiết sẽ xảy ra hiện tượng ổn định lại trạng thái hạt keo,gây độ đục trong nước

- Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ, trợ lắng…

- Hàm lượng nhôm tồn dư trong nước sau xử lý cao hơn so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể cao hơn mức quy định hợp vệ sinh (0,2mg/l)

phản ứng keo tụ này, oxy hòa tan trong nước tăng và Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ Sau

đó Fe3+ được lắng dưới dạng Fe(OH)3 Phản ứng diễn ra như sau:

2FeSO4.7H2O + 2Ca(OH)2 + 1/2 O2  Fe(OH)3 + CaSO4 + 13H2O

Để phản ứng xảy ra, pH phải tăng tới khoảng 9,5 và quá trình định hóa cần lượng vôi dư Nhìn chung, Ferrous sulfate tạo bông nhanh Sử dụng Ferrous sulfate kết hợp với vôi khá hiệu quả và kinh tế

Ferrous sulfate cũng có thể xử lý bằng chlo để tạo thành Ferric sulfat và Feric chloride Phản ứng diễn ra như sau:

2FeSO4.7H2O + 3/2 Cl2  Fe2(SO4)3 + FeCl3 + 21H2O

Phản ứng xảy ra ở pH dưới 4, sản phẩm là các loại chất keo tụ rất hiệu quả

2.2.2.2 Sắt Ferric sulfate –Fe 2 (SO 4 ) 3

Phản ứng của Ferric sulfate với độ kiềm bicacbonate tạo thành Fe(OH)3:

Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2  2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Phản ứng thường tạo ra bông cặn dày, ổn định nhanh Nếu độ kiềm tự nhiên không

đủ, vì được sử dụng để thay thế pH tối ưu đối với Ferric sulfate nằm trong khoảng

4-12 vì dựa vào độ tan của Fe(OH)3 trong khoảng này

Liều lượng :xử lý nước mặt 10-251g/m3 tính theo Fe2(SO4)3.9H2O

2.2.2.3 Phèn sắt Feric chloride –FeCl 3: (lỏng, đôi khi kết tinh)

Phản ứng của FeCl3 với độ kiềm tự nhiên trong nước để tạo thành Fe(OH)3 là:

FeCl3 + 3Ca(HCO3)2  2 Fe(OH)3 + 3CaCl2 + 6CO2

Nếu độ kiềm tự nhiên không đủ, vôi được thêm vào dưới dạng Ca(OH)2

FeCl3 + Ca(OH)2  Fe(OH)3 + 3CaCl2

pH tối ưu đối với FeCl3 giống như ferric sulfate, nằm trong khoảng 4-12 Bông cặn tạo thành dày, ổn định nhanh

2.2.2.4 Sulfat ferric + vôi

Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2  2Fe(OH)3 + 2SO4

2.2.2.6 Sắt sulfat +vôi

FeSO4 + Ca(OH)2 Fe(OH)2 + SO42- + Ca2+

Xử lý nước mặt, liều lượng của Ca(OH)2 cần khoảng chừng 30% sắt sulfat FeSO4.7H2O Trong xử lý nước thải cần từ 100-150g/m3 vôi cho 250 đến 350g/m3 sắt sulfat

Ưu điểm của phèn sắt đối với phèn nhôm

-Liều lượng phèn Fe dùng để kết tủa chỉ bằng 1/3 - 1/2 liều lượng phèn Al

-Phèn sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng

- Bông bền và thô hơn, có thể sử dụng cho nước có vị lạ do có mặt của H2S

-Giá phèn sắt rẻ hơn phèn nhôm

Nhược điểm của phèn Fe đối với phèn nhôm Al

-Có tính axit mạnh, làm ăn mòn thiết bị

-Dùng dư Fe3+ sẻ gây độ màu

2.2.3 Hỗn hợp: sản phẩm hỗn hợp Al 3+ /Fe 3+

Một số chất keo tụ vô cơ có đồng thời các ion Al3+ và Fe3+ Đó là trường hợp của AVR, sunfat hỗn hợp nhôm và sắt ( thể rắn) Sản phẩm này chủ yếu dùng để xử lý nước thải đô thị (EUR) và nước thải công nghiệp (ERI), đặc biệt để khử phosphat

2.2.4 PAC ( Polialumium chloride)

Đó là những muối nhôm mà công thức phân tử của chúng có chứa những gốc hydroxyl OH - Ta có thể coi những chất poly nhôm clorua (PAC) như những sản phẩm tạo thành bởi phản ứng không triệt để giữa axit clohydric và nhôm hydroxit

theo phương trình :

nAl(OH)3 + (3n-m)HCl → Aln(OH)mCl3n-m + (3n-m) H2O

Tương tự công thức phân tử Aln(OH)mCl3n-m-2k của chất poly nhôm cloro sunfat

SO-4 Còn trong công thức phân tử của những chất poly aluminium clorua silicat (PACS) và poly aluminium sunfat (PASS) lại chứa các gốc silicat SiO2 Khi hòa tan vào nước chúng tạo thành những cation phức hydroxo- nhôm có khối lượng lớn hơn

so với trường hợp dung nhôm sunfat

 Ưu điểm

Có nhiều ưu điểm so với phèn nhôm sunphat đối với quá trình keo tụ lắng Hiệu quả lắng trong cao hơn 4-5 lần, thời gian keo tụ nhanh, ít làm biến động độ PH của nước, không cần hoặc dùng rất ít chất hỗ trợ, không cần các thiết bị và thao tác phức tạp, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thừa phèn PAC có khả năng loại bỏ các chất hữu

cơ hòa tan và không hòa tan cùng kim loại nặng tốt hơn phèn sunfat Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong việc tạo ra nguồn nước chất lượng cao, kể cả xử lý nước đục trong mùa lũ lụt thành nước sinh hoạt Do vậy, các nước phát triển đều sử dụng PAC trong các nhà máy cấp nước sinh hoạt

 Nhược điểm Đơn giá PAC rất cao

2.2.5 Các hóa chất keo tụ tự nhiên

Chưa được nghiên cứu rộng rãi trong quá trình keo tụ - tạo bông để sử lý độ đục

của nước Đây là hóa chất không độc hại, rẻ tiền, thân thiện với môi trường…

Chương III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

- Máy đo pH WTW 720 InoLAB, sai số ± 0,01;

-Cân phân tích OHAUS (USA) Model Explorer® Pro EP214 210/10-4g;

-Máy Jatest

- Máy đo độ màu (Hatch)

3.2 Chuẩn bị mẫu, hóa chất để phân tích

3.2.1 Pha dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 nồng độ 20g/l

Cân 20g Al2(SO4)3 dạng bột cho vào cốc, sau đó cho nước cất vào cốc và định mức đến 1000ml, cho Al2(SO4)3 tan hòa toàn

Hình 1 :Dung dịch Al 2 (SO 4 ) 3 , nồng độ 20g/l

3.2.2 Pha dung dịch FeCl 3 nồng độ 20g/l

Cân 20g FeCl3 dạng bột cho vào cốc, sau đó cho nước cất vào cốc và định mức đến 1000ml cho FeCl3 tan hòa toàn

Hình 2: Dung dịch FeCl 3 nồng độ 20g/l

3.2.3 Pha dung dịch PAC nồng độ 20g/l

Cân 20g PAC cho vào cốc, sau đó cho nước cất vào cốc và định mức đến 1000ml

Hình 3 : Dung dịch PAC nồng độ 20g/l

3.2.4 Pha dung dịch polimer nồng độ 0.1%

Cân 0.1g polimer cho vào cốc, sau đó cho nước cất vào cốc nung 100 oC trong 15 phút và định mức đến 1000ml

3.3 Phương pháp nghiên cứu:

 Thí nghiệm Jartest:

Jartest là thiết bị phòng thí nghiệm dùng để xác định các điều kiện vận hành tối

ưu cho xử lý nước hoặc nước thải Phương pháp này bao gồm việc khảo sát pH, liều lượng của các chất keo tụ hoặc polymer, tốc độ khuấy trộn, các chất keo tụ hoặc polymer khác nhau, trên một tỉ lệ nhỏ để dự đoán vận hành với tỉ lệ lớn hơn Jartest

mô tả quá trình keo tụ và tạo bông nhằm thúc đẩy việc loại bỏ các chất keo lơ lửng và chất hữu cơ là nguyên nhân gây ra độ đục, độ màu và mùi của nước

Bộ dụng cụ thí nghiệm Jartest gồm 6 cánh khuấy, khuấy trộn trong 6 cốc có thể tích 1 lít

Hình 4: Mô hình hệ thống máy Jartest

 Mô tả phương pháp

Thiết bị được sử dụng, gồm một cánh khuấy (kiểu chân vịt), có 6 cánh khuấy,

có trang bị bộ biến đổi vận tốc Mỗi cánh ứng với một bình có thể tích 1 lít (có khắc