nghiên cứu hấp phụ cod trong nước thải dệt nhuộm bằng than gỗ đước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ COD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN GỖ ĐƯỚC S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2010 - 79 S KC 0 8 Tp Hồ Chí Minh, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ COD TRONG NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG THAN GỖ ĐƯỚC MÃ SỐ: SV2010 - 79 THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ :PHẠM THỊ THANH VIỆT NGƯỜI THAM GIA :QUAN DÂN HẠNH NGUYỄN THỊ BẢO XUYÊN ĐƠN VỊ : KHOA CN HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH – 3/2011 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức LỜI CẢM ƠN Đầu tiên cho nhóm chúng em đƣợc gởi lời cảm ơn chân thành đến Ban quản lý Nghiên Cứu Khoa Học Quý Thầy Cô Khoa Công Nghệ Hóa Học Thực Phẩm tạo điều kiện cho nhóm chúng em thực đề tài nghiên cứu khoa học Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Sức, thầy định hƣớng cho chúng em lựa chọn đề tài tận tụy, nhiệt tình giúp đỡ chúng em Xin cảm ơn cô Hồ Thị Yêu Ly, cô Lê Thị Bạch Huệ cô môn công nghệ môi trƣờng tận tình dẫn tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài Cảm ơn bạn nhiệt tình giúp đỡ trình thực nghiên cứu khoa học Sau chúng em xin kính chúc Thầy Cô luôn dồi sức khỏe để tiếp tục dạy dỗ chúng em nên ngƣời Tp.HCM, ngày tháng năm 2011 Nhóm nghiên cứu Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Tp HCM, ngày tháng năm 2011 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp HCM, ngày tháng năm 2011 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức MỤC LỤC Chƣơng GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 SỰ CẦN THIẾT 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 1.6 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chƣơng TỔNG QUAN 2.1 TÌNH HÌNH Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ 2.1.1 TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI 2.1.2 TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM NƢỚC Ở VIỆT NAM 2.2 NGUỒN GỐC Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ 11 2.2.1 CÁC CHẤT HỮU CƠ DỄ BỊ PHÂN HUỴ SINH HỌC (CÁC CHẤT TIÊU THỤ OXI) 11 2.2.2 CÁC CHẤT HỮU CƠ BỀN VỮNG 11 2.2.3 NHÓM HỢP CHẤT PHENOL 11 2.2.4 NHÓM HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT (HCBVTV) HỮU CƠ 11 2.2.5 NHÓM HỢP CHẤT POLYCHLORINATED BIPHENYL (PCBs) 12 2.2.6 NHÓM HỢP CHẤT HIDROCACBON ĐA VÕNG NGƢNG TỤ (polynuclear aromatic hidrocacbon PAHs) 12 2.3 ĐẶC ĐIẾM CỦA CÂY ĐƢỚC 13 2.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 14 2.5 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ COD TRONG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM 14 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 2.5.1 PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC KỲ KHÍ 14 2.5.2 PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC HIẾU KHÍ 14 2.5.3 PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ 15 2.5.4 MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG THAN GỖ ĐƢỚC 15 Chƣơng 16 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ ĐỂ XỬ LÝ COD TRONG NƢỚC THẢI 16 3.1 LÝ THUYẾT HẤP PHỤ 16 3.2 CÂN BẰNG VÀ ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 17 3.3 PHƢƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ BẬC HAI 17 3.4 PHƢƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT LANGMUIR 18 3.5 PHƢƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT FREUNDLICH 19 3.6 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH COD 20 Chƣơng 22 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 4.1 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THIẾT BỊ 22 4.1.1 HÓA CHẤT 22 4.1.2 DỤNG CỤ 22 4.1.3 THIẾT BỊ 22 4.2 CHUẨN BỊ MẪU HÓA CHẤT 23 4.3 CÁC BƢỚC THỰC HIỆN TRƢỚC KHI THÍ NGHIỆM 23 4.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 23 4.4.1 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC 23 4.4.2 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN TIẾP XÚC LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC 24 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 4.4.3 KHẢO SÁT LƢỢNG THAN TỐI ƢU CHO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC 24 4.4.4 KHẢO SÁT DUNG LƢỢNG HẤP PHỤ TỐI ƢU CỦA THAN GỖ ĐƢỚC 25 Chƣơng 26 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 26 5.1 KHẢO ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC VỚI COD= 1600 mg O2 /l 26 5.2 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN TIẾP XÖC LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC VỚI COD=640 mg O2 /l 27 5.3 KHẢO SÁT LƢỢNG THAN TỐI ƢU CHO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC COD=640mg O2 /l 28 5.4 KHẢO SÁT DUNG LƢỢNG HẤP PHỤ TỐI ƢU CỦA THAN GỖ ĐƢỚC 29 Chƣơng 31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 31 6.1 KẾT LUẬN 31 6.2 KIẾN NGHỊ 31 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Chƣơng GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Than hoạt tính đƣợc phát sử dụng từ sớm, vật liệu hấp phụ đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp khác nhƣ khai thác chế biến dầu mỏ, công nghiệp dệt, công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm, xử lý môi trƣờng… Ngày nay, nhờ phát triển ngành khoa học mà than hoạt tính đƣợc nghiên cứu sâu tính chất, phƣơng pháp điều chế, đƣợc nâng cao chất lƣợng đặc biệt việc mở rộng phạm vi ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Ở nƣớc ta, nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính bao gồm: than mỏ, than gỗ, than tre than loại vỏ quả, hạt,… Qua khảo sát thấy rằng, than gỗ Đƣớc có ƣu điểm tính chất trội so với nguyên liệu khác để làm than hoạt tính nhƣ: có độ cao (hàm lƣợng tro thấp), hàm lƣợng cácbon cao, nhiệt lƣợng cao Bên cạnh đó, hàm lƣợng chất bốc lớn thuận lợi cho trình hoạt hóa chất bốc thoát hình thành kẽ nứt ban đầu Than gỗ đƣớc có nhiều Việt Nam, nguyên liệu rẻ tiền Tuy nhiên, công nghệ sản xuất than hoạt tính từ than gỗ Đƣớc chƣa đƣợc nghiên cứu Để sử dụng nguồn tài nguyên rừng ngập mặn có hiệu việc nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ sản phẩm việc cần thiết quan trọng 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Tìm hiểu nhu cầu oxy hóa học (COD) nƣớc thải dệt nhuộm, ảnh hƣởng lên ngƣời, động vật, thực vật Tìm hiểu than gỗ đƣớc nghiên cứu khả hấp phụ than gỗ đƣớc COD nƣớc thải dệt nhuộm Nghiên cứu pH tối ƣu, thời gian tối ƣu, lƣợng than hấp phụ tối ƣu, lƣợng COD đƣợc hấp phụ tối ƣu 1.3 SỰ CẦN THIẾT COD thể nồng độ chất hữu nƣớc cao tạo điều kiện dễ dàng cho vi sinh vật phát triển Nƣớc bị nhiễm bẩn có độ oxy hóa cao làm giảm hiệu trình xử lý tốn nhiều hóa chất công tác khử trùng nƣớc Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Than gỗ đƣớc nguyên liệu rẻ tiền, dễ tìm Do than hoạt tính giá thành cao Nếu nghiên cứu thành công khả hấp phụ than gỗ đƣớc COD mang lại hiệu kinh tế lớn Đây nét đề tài, đề tài tƣơng tự chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều nƣớc ta 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài thực phạm vi phòng thí nghiệm Công Nghệ Môi Trƣờng (phòng B211) trƣờng ĐH.SPKT TP.Hồ Chí Minh Nguyên liệu than gỗ đƣớc đƣợc lấy tỉnh Tiền Giang Tp.HCM  Nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc lấy công ty dệt may Việt Thắng  Sử dụng phƣơng pháp hấp phụ  Sử dụng phƣơng pháp xác định COD 1.5 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU  Nguyên liệu sử dụng để nghiên cứu than gỗ đƣớc  Chỉ số oxy hóa học (COD) nƣớc thải dệt nhuộm 1.6 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Trên sở nguồn tài liệu: sách, báo, internet, truyền hình, tạp chí, báo cáo khoa học… ta tiến hành chọn lọc, phân tích tổng hợp nội dung liên quan đến việc xử lý COD phƣơng pháp hấp phụ Phƣơng pháp thực nghiệm: Đây phƣơng pháp có tính định đến kết đề tài Các thí nghiệm cần tiến hành cách khoa học, theo logic định nhằm đem lại kết khách quan giảm thiếu sai số Phƣơng pháp toán học: Xử lý số liệu thực nghiệm, tính toán thông số cho trình hấp phụ Phƣơng pháp đồ thị: Từ số liệu xử lý ta sử dụng đồ thị để diễn đạt, phƣơng pháp đem lại nhìn trực quan toàn diện hơn, dễ dàng phân tích kết đạt đƣợc, giúp ngƣời đọc dễ hiểu Phƣơng pháp so sánh: Các kết đạt đƣợc phải so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam, WHO, EPA để đánh giá tính phù hợp thực tế kết Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức k1, k2 số tốc độ hấp phụ, nhả hấp phụ k1 Khi đạt cân r1= r2 Đặt k2 𝐊 ×𝐂𝐞 = KL => ni = n × 𝟏+𝐊𝐋 𝐋 ×𝐂𝐞 (3.8) Vì tâm chứa phân tử bị hấp phụ nên n đƣợc coi chất hấp phụ tối đa ni nồng độ chất hấp phụ trạng thái cân với C e chất hấp phụ Phƣơng trình Langmuir đƣợc xây dựng cho hệ hấp phụ khí – rắn, mô tả mối quan hệ q e Ce nhƣ sau: 𝐊 ×𝐂𝐞 qe = qm × 𝟏+𝐊𝐋 𝐋 ×𝐂𝐞 (3.9) Trong đó: qe dung lƣợng hấp phụ trạng thái cân (mg chất bị hấp phụ/g chất hấp phụ) qm dung lƣợng hấp phụ tối đa (mg/g) KL số hấp phụ Ce nồng độ chất bị hấp phụ trạng thái cân (mg/g) Phƣơng trình (3.9) đƣợc viết thành: 𝐂𝐞 𝐪𝐞 =𝑲 𝟏 𝟏 𝑳 ×𝒒𝒎 + 𝐪 × 𝐂𝐞 𝐦 (3.10) Phƣơng trình (3.10) có dạng phƣơng trình đƣờng thẳng: y = ax + b (3.11) Với : xi, yi số liệu thực nghiệm a : hệ số góc b : số 𝟏 Từ (3.10) (3.11) suy ra: a = 𝒒 => 𝒎 b=𝑲 𝟏 𝑳 ×𝒒𝒎 𝟏 qm = 𝒂 𝟏 => KL = 𝒃×𝒒 = 𝒎 𝐚 𝐛 (3.12) (3.13) 3.5 PHƢƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT FREUNDLICH Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt theo phƣơng trình Freundlich đƣờng cong hấp phụ đẳng nhiệt dựa giả thuyết bề mặt chất hấp phụ không đồng Nhiệt hấp phụ vi phân không thay đổi độ che phủ thay đổi có tƣơng tác lẫn phân tử bị hấp phụ Biểu thức phƣơng trình: 𝐗 𝟏 qe = 𝐦 = KF 𝐂𝐞 𝐧 (3.14) Logarit vế ta có phƣơng trình thể mối quan hệ tuyến tính logq logC: 𝟏 logqe= logKF + 𝒏 logCe (3.15) Trong đó: X: khối lƣợng chất bị hấp phụ (mg) m: khối lƣợng chất hấp phụ (g) 19 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Ce: nồng độ chất bị hấp phụ lại dung dịch sau trình hấp phụ xảy hoàn toàn (mg/l) KF: hệ số dung tích 𝟏 𝒏 : thông số cƣờng độ Freundlich 3.6 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH COD [5] 3.6.1 Phƣơng pháp đun kín ( với mẫu COD > 50 mg/l) Rửa ống nghiệm có nút vặc với H2SO4 20% trƣớc sử dụng Chọn thể tích mẫu thể tích hóa chất dùng tƣơng ứng theo bảng sau : ống nghiệm (d*l) 16*100mm 20*150mm 25*150ml ống chuẩn 10ml Thể tích mẫu (ml) 2.5 5.0 10.0 2.5 dd K2Cr2O4 1.5 3.0 6.0 1.5 H2SO4 reagent 3.5 7.0 14.0 3.5 Tổng thể tích (ml) 7.5 15.0 30.0 7.5 Bảng 3.1 thể tích mẫu hóa chất dùng phân tích COD Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2Cr2 O4 0.0167 M cẩn thận thêm H2SO4 reagent vào cách cho acid chảy dọc từ từ bên thành ống nghiệm Đậy nút vặn ngay, lắc kỹ nhiều lần (cẩn thận phản ứng phát nhiệt), đặt ống nghiệm vào rổ inox cho vào lò sấy 150oC Để nguội đến nhiệt độ phòng, cho dung dịch vào erlen thêm (0.05÷0,1) ml (khoảng (1÷2) giọt) thị feroin định phân FAS 0.10M Dứt điểm mẫu chuyển từ màu xanh lục sang màu nâu đỏ Làm mẫu thử không với nƣớc cất 3.6.2 Phƣơng pháp đun hoàn lƣu (với mẫu có COD< 50ml) Lấy 50 100 ml cho vào bình cầu nút mài thêm 1g HgSO4 vài viên bi thủy tinh, thêm 5.0 ml H2SO4 reagent lắc cho HgSO4 tan (nên đặt môi trƣờng lạnh để tránh chất hữu bay ) Thêm 25.0 ml K2Cr2O4 0.00417M xong lắc đều, sau nối với hệ thống đun hoàn lƣu, thêm 70ml HgSO4 lại qua mẫu hệ thống hoàn lƣu, lắc Đun hoàn lƣu hai giờ,để nguội rửa ống nƣớc cất, để nguội nhiệt độ phòng Sau định phân lƣợng K2Cr2O4 thừa FAS 0.025M với (0,10÷0,15) ml ( 2÷3 giọt) làm thị màu feroin, dứt điểm dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu nâu đỏ 20 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 3.6.3 Tính toán [1] Phƣơng pháp đun kín phƣơng pháp đun hoàn lƣu tính theo công thức sau : COD mg O2 /l = 𝐴−𝐵 ∗𝑁∗8000 𝑚𝑙 𝑚ẫ𝑢 A : thể tích FAS dùng cho mẫu trắng đun B : thể tích FAS dùng cho mẫu thử thật N: nồng độ đƣơng lƣợng dung dịch FAS 8000 hệ số chuyển đổi kết sang mg O2/l 21 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Chƣơng VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THIẾT BỊ 4.1.1 HÓA CHẤT  Than gỗ đƣớc mua tỉnh Tiền Giang  K2Cr2O4, H2SO4 đậm đặc, AgSO4, Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O, phenanthroline monohydrate, FeSO4.7H2O, HgSO4  Nƣớc cất lấy phòng thí nghiệm môi trƣờng 4.1.2 DỤNG CỤ  Cốc thuỵ tinh loại 100, 500 (ml) hãng Duran (Đức)  Bình định mức 50 (ml) hãng Isolab  Ống đong 100 ml hãng Schott (Đức)  Bình tam giác 100 ml  Bóp cao su  Giấy lọc kích cỡ 100mm Trung Quốc sản xuất  Đũa thuỵ tinh Trung Quốc sản xuất  Pipet loại 1ml, 5ml hãng Schott (Đức)  ống đo COD hãng Duran (Đức)  Buret 25(ml) hãng Schott (Đức) 4.1.3 THIẾT BỊ  Tủ sấy Medcenter Eirichturgen GmbH hãng Ecocell  Cân phân tích có độ nhạy chữ số, Model Explore Pro EP214 hãng Ohaus (Mỹ)  Cân điện tử có độ nhạy chữ số, Model Adventurer Pro AV812 hãng Ohaus (Mỹ)  Máy đo pH WTW pH720 hãng Inolab (Đức)  Máy lắc IKA KS 260 Basic  Máy say sinh tố hiệu National Nhật Bản  Máy nung COD 22 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 4.2 CHUẨN BỊ MẪU HÓA CHẤT [5] Chuẩn bị mẫu than: Than gỗ đƣớc đập nhỏ sau nghiền mịn máy sấy, lấy cỡ hạt từ (0,25÷0,5) mm cho vào lọ cất để sử dụng Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0.0167M: hòa tan 4.913g K2Cr2O7 (sấy 105oC giờ) 500ml nƣớc cất, thêm vào 167ml H2SO4 đậm đặc 33.3 HgSO4 Khuấy tan để nguội đến nhiệt độ phòng định mức thành 1000ml Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0.0167M: hòa tan 4.913g K2Cr2O7 (sấy 105oC giờ) nƣớc cất định mức thành 1000ml Acid sulfuric ( sulfuric acid reagent ): cân 5.5g AgSO4 1kg H2SO4 đậm đặc( lít = 1.84 kg) để ngày cho hòa tan hoàn toàn AgSO4 Chỉ thị màu feroin: hòa tan 1.485g phenalthroline monohydrate 0.695g FeSO4.7H2O nƣớc cất định mức thành 100ml Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0.1M : hòa tan 39.2g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O mọt nƣớc cất, thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh định mức đến 1000ml Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,1M : hòa tan 9.8g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O nƣớc cất, thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh định mức đến 1000ml 4.3 CÁC BƢỚC THỰC HIỆN TRƢỚC KHI THÍ NGHIỆM Dụng cụ thí nghiệm: Các cốc thủy tinh, ống đong, đũa thủy tinh, pipet, bình tam giác, bình định mức, cần phải đƣợc vệ sinh sạch, tráng nƣớc cất, sấy khô đƣợc sử dụng Thiết bị thí nghiệm: Kiểm tra nguồn điện, độ xác trƣớc sử dụng Mỗi thí nghiệm phải đƣợc tiến hành lần để đảm bảo kết xác, khách quan Khi cần lấy thể tích dung dịch nhỏ phải dùng micropipet để có kết xác 4.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 4.4.1 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC  Đo COD ban đầu mẩu nƣớc thải dệt nhuộm  Lấy 400ml dung dịch nƣớc thải dệt nhuộm cho vào cốc 500ml  Chỉnh pH với giá trị lần lƣợt pH=1, pH=2, pH=3, pH=4, pH=5, pH=6, pH=7, pH=8 23 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm  GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Ứng với pH lấy lần lƣợt 50ml dung dịch cho vào bình tam giác có đánh số thứ tự từ (1÷8)  Thêm vào bình 0.5g than gỗ đƣớc, đậy nắp liền  Đem lắc với tốc độ 250 vòng/phút 1h  Lấy hết bình đem lọc lúc giấy lọc  Đo COD dung dịch sau lọc  Ghi kết đo 4.4.2 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN TIẾP XÚC LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC  Đo COD ban đầu mẫu nƣớc thải dệt nhuộm  Lấy 500ml dung dịch nƣớc thải dệt nhuộm cho vào cốc 500ml  Chỉnh pH=3 (pH tối ƣu)  Dùng bình định mức 50ml lấy 50ml dung dịch nƣớc thải cho vào bình tam giác có đánh số từ (1÷10)  Thêm vào bình 0.5g than gỗ đƣớc, đậy nắp liền  Đem lắc với tốc độ 250 vòng/phút ứng với bình tam giác có đánh số từ (1÷10) ta điều chỉnh thời gian thay đổi từ (10÷100) phút  Sau thời gian lắc lấy bình đem lọc  Đo COD dung dịch đem lọc  Ghi lại kết 4.4.3 KHẢO SÁT LƢỢNG THAN TỐI ƢU CHO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC  Đo COD ban đầu nƣớc thải dệt nhuộm  Lấy 500ml dung dịch nƣớc thải dệt nhuộm cho vào cốc 500ml  Chỉnh pH=3  Dùng bình định mức 50ml lấy 50ml dung dịch nƣớc thải cho vào bình tam giác có đánh số từ (1÷10)  Thêm vào bình lƣợng than gỗ đƣớc lần lƣợc theo thứ tự từ m=0.1g, m=0.2g, m=0.3g, m=0.4g, m=0.5g, m=0.6g, m=0.7g, m=0.8g, m=0.9g, m=1g  Đem lắc thời gian tối ƣu 60 phút với tốc độ 250 vòng/phút  Lấy hết tất bình lọc lúc giấy lọc  Đo COD dung dịch đem lọc 24 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm  GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Ghi lại kết 4.4.4 KHẢO SÁT DUNG LƢỢNG HẤP PHỤ TỐI ƢU CỦA THAN GỖ ĐƢỚC  Lấy nƣớc thải định mức thành giá trị COD lấy 50 ml cho lần lƣớc vào bình tam giác đƣợc đánh số  Đo COD ban đầu năm mẫu nƣớc thải đƣợc pha loãng hệ số khác  Chỉnh pH=3  Thêm vào bình tam giác 0.6g than gỗ đƣớc  Đem lắc thời gian tối ƣu 60 phút với tốc độ 250 vòng/phút  Lấy hết tất bình lọc lúc giấy lọc  Đo COD mẫu lọc  Ghi nhận kết 25 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Chƣơng KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 KHẢO ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC VỚI COD= 1600 mg O2 /l pH Ce %hấpphụ 1333.3 1333.3 267 800 1067 1333.3 1333.3 1067 16.66875 16.66875 83.3125 50 33.3125 16.66875 16.66875 33.3125 22.225 22.225 111.0833 66.66667 44.41667 22.225 22.225 44.41667 qe Bảng 5.1 Kết thí nghiệm 90 80 %hấp phụ 70 60 50 40 30 20 10 0 10 pH Hình 5.1 Đồ thị khảo xác pH Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 5.17 ta thấy phần trăm hấp phụ pH=3 cao Vì ta chọn pH=3 pH tối ƣu để tiến hành thí nghiệm 26 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 5.2 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA THỜI GIAN TIẾP XÚC LÊN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC VỚI COD=640 mg O2 /l T (phút) Ce (mg O2 /l) % hấp phụ qe(mg/g) T/q 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 400 320 240 240 192 160 160 160 160 160 37.5 50 62.5 62.5 70 75 75 75 75 75 24 32 40 40 44.8 48 48 48 48 48 0.417 0.625 0.75 1.116 1.25 1.458 1.667 1.875 2.083 100 150 Bảng 5.2 Kết thí nghiệm 80 2.5 y = 0.018x + 0.229 R² = 0.995 70 50 1.5 t/q %hấp phụ 60 40 30 20 0.5 10 0 50 100 150 t(phút) Hình 5.2 Đồ sát thời gian Đồ thị động họcthị bậckhảo 50 t(phút) Hình 5.3 Đồ thị động học bậc tiếp xúc Nhận xét: - Dựa vào đồ thị hình ta thấy khả hấp phụ đạt cân t = 60 phút Vì thời gian tiếp xúc tối ƣu 60 phút - Đối với đồ thị hình 5.9 ta thấy hệ số R2=0.995 cao nên hấp phụ than COD= 1600 mg O2 /l tuân theo phƣơng trình giả định động học bậc hai 27 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 5.3 KHẢO SÁT LƢỢNG THAN TỐI ƢU CHO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC COD=640mg O2 /l m (g) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 ce %hấp phụ 320 320 240 160 192 160 160 160 160 160 50 50 62.5 75 70 75 75 75 75 75 qe 160 80 66.667 60 44.8 40 34.285 30 26.667 24 Bảng 5.3 Kết thí nghiệm 80 70 %hấp phụ 60 50 40 30 20 10 0 0.5 khối lượng than 1.5 Hình 5.4 Đồ thị khảo sát khối lƣợng than tối ƣu Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình ta thấy, liều lƣợng than tăng từ (0.1÷0.3) phần trăm hấp phụ tăng Khi liều lƣợng than khoảng 0.4g giảm từ (0.4÷1)g không tăng m=0.6g đạt đến trạng thái cân Vì ta chọn m=0.6g lƣợng than hấp phụ tối ƣu 28 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 5.4 KHẢO SÁT DUNG LƢỢNG HẤP PHỤ TỐI ƢU CỦA THAN GỖ ĐƢỚC 1280 160 87.5 93.33333 1.714286 2.20412 900 128 85.77778 64.33333 1.989637 2.10721 640 96 85 45.33333 2.117647 1.982271 320 80 75 20 1.90309 160 64 60 8 1.80618 logqe 1.970037 1.808436 1.656418 1.30103 0.90309 X(mg) 55.998 38.58 Bảng 5.4 Kết thí nghiệm 27.18 12 4.8 2.5 y = -0.053x + 9.213 R² = 0.61 y = 2.600x - 3.674 R² = 0.926 logqe ce/qe Co Ce %hấp phụ qe Ce/qe logce 1.5 0.5 50 100 150 200 ce logce Hình 5.5 Phƣơng trình đẳng nhiệt Hình 5.6 Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir dạng đƣờng thẳng Freundlich dạng đƣờng thẳng 2.5 logqe 1.5 Hình 5.7 Phƣơng trình Freundlich dạng đƣờng cong 0.5 0 logce 29 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức  Các tham số phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir KL = - 0.0057 qm = -18.86 mg/g R2 = 0.61 Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich KF = 0.0002 n = 0.385 R2 = 0.926 Nhận xét: Nhìn vào đồ thị hình hình ta thấy đƣờng Freundlich có hệ số R2=0.926 cao nên có độ xác với thực nghiệm đƣờng Langmuir với hệ số R2=0.61 thấp Nhƣ đƣờng Freundlich có độ tin cậy cao nên ta chọn phƣơng trình Freundlich làm sở tính toán dung lƣợng hấp phụ cực đại Phƣơng trình Freundlich: q = KF C1/n 𝟏 Dạng tuyến tính: logq = logKF + logC 𝒏 Ta có: log KF = -3.674 => KF = 0.0002 𝑛 = 2,6=> n = 0.385  Đồ thị hình ta thấy dung lƣợng hấp phụ cực đại 93.33 mg/g 30 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN Đề tài: “ Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm than gỗ đƣớc” hoàn thành mục đích đề đạt đƣợc kết sau:  Nghiên cứu thời gian tiếp xúc tối ƣu cho khả hấp phụ than gỗ đƣớc khoảng 60 phút  Môi trƣờng pH tối ƣu cho khả hấp phụ than gỗ đƣớc khoảng pH=3  Lƣợng than tối ƣu cho trình hấp phụ COD 0.6g  Dung lƣợng hấp phụ cực đại than gỗ đƣớc 93.33mg/g  Sự hấp phụ than gỗ đƣớc COD tuân theo phƣơng trình động học hấp phụ bậc hai tuân theo phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich nên than gỗ đƣớc có bề mặt hấp phụ không đồng có tƣơng tác phân tử bị hấp phụ  Tận dụng đƣợc nguyên liệu rẻ tiền, dễ tìm than gỗ đƣớc Tuy nhiên, có hạn chế thời gian, sở vật chất, nguồn tài Ngoài hóa chất sử dụng đƣợc sản xuất từ Trung Quốc, việc vệ sinh dụng cụ thí nghiệm không đƣợc hoàn toàn sạch, nhiễm bẩn…Lần đầu thực đề tài nên thao tác thí nghiệm chƣa đƣợc xác Vì lý dẫn đến sai sót thiếu tin cậy kết Đây lý chƣa thể nghiên cứu sâu hấp phụ than gỗ đƣớc 6.2 KIẾN NGHỊ Sau thực xong đề tài nhóm em xin đề xuất số ý kiến nhƣ sau:  Nghiên cứu nguyên liệu giá thành rẻ, dễ tìm để sử dụng hấp COD  Khảo sát hấp phụ loại than khác Nếu có điều kiện nhóm nghiên cứu thêm:  Nghiên cứu ảnh hƣởng cỡ hạt than đến khả hấp phụ  Nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ lắc đến khả hấp phụ than gỗ đƣớc Để việc nghiên cứu đƣợc xác, khách quan cần phải có đủ thời gian, trang bị dụng cụ thiết bị thí nghiệm đầy đủ, có độ xác cao 31 Nghiên cứu hấp phụ COD nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Tài liệu tham khảo [1] Trần Văn Nhân _ Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nƣớc thải, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [2] Trần Khắc Chƣơng _ Mai Hữu Khiêm _ Hóa lý (tập 2) Động hóa học xúc tác _ NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM [3] ThS Lâm Vĩnh Sơn _ Kỹ thuật xử lý nƣớc thải _ Trƣờng ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM [4] GSTS Hồ Viết Quý _ Cơ sở hóa học phân tích đại (tập 2) _ NXB ĐH Sƣ Phạm [5] ThS Nguyễn Thị Minh Nguyệt _ Bài giảng thí nghiệm Hóa kỹ thuật môi trƣờng _ Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM [6] http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BA%A5p_ph%E1%BB%A5 [7] http://www.lic.vnu.edu.vn/website/index.php [8] http://yeumoitruong.com/forum/forum.php 32 [...]... tài: “ Nghiên cứu sự hấp phụ COD trong nƣớc thải dệt nhuộm bằng than gỗ đƣớc” đã hoàn thành mục đích đề ra và đạt đƣợc những kết quả sau:  Nghiên cứu thời gian tiếp xúc tối ƣu cho khả năng hấp phụ của than gỗ đƣớc là khoảng 60 phút  Môi trƣờng pH tối ƣu cho khả năng hấp phụ của than gỗ đƣớc là khoảng pH=3  Lƣợng than tối ƣu cho quá trình hấp phụ COD là 0.6g  Dung lƣợng hấp phụ cực đại của than gỗ đƣớc... bề mặt chất hấp phụ rắn một trƣờng hấp phụ  Do các phần tử bị hấp phụ vào bề mặt rắn không tƣơng tác nhau nên các trung tâm đã bị hấp phụ và chƣa bị hấp phụ không ảnh hƣởng lẫn nhau Tốc độ hấp phụ r1 và tốc độ nhả hấp phụ r2 đƣợc tính nhƣ sau: r1 = (n - ni)×k1 ×Ce (3.6) r2 = ni × k2 (3.7) Trong đó: n là tổng số tâm ni là số tâm đã bị chiếm chỗ 18 Nghiên cứu hấp phụ COD trong nƣớc thải dệt nhuộm GVHD:... đƣớc Hình 2.1 Than gỗ đƣớc 13 Nghiên cứu hấp phụ COD trong nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức 2.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM [8] Nƣớc thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nƣớc thải phát sinh từ tất cả các công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bông sợi, nhuộm in và hoàn tất Theo phân tích của các chuyên gia, trung bình một nhà máy dệt nhuộm sử dụng một lƣợng nƣớc đáng kể, trong đó, lƣợng... ) Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lƣợng, gọi là nhiệt hấp phụ Bề mặt càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn  Các kiểu lực hấp phụ: - Lực Vander Waals: là các lực tƣơng tác lƣỡng cực - lƣỡng cực giữa các phân tử (hoặc các nhóm phân tử) Sự hấp phụ do các lực tƣơng tác Vander Waals đƣợc gọi là hấp phụ vật lý 16 Nghiên cứu hấp phụ COD trong nƣớc thải. .. logCe (3.15) Trong đó: X: khối lƣợng chất bị hấp phụ (mg) m: khối lƣợng chất hấp phụ (g) 19 Nghiên cứu hấp phụ COD trong nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Ce: nồng độ chất bị hấp phụ còn lại trong dung dịch sau khi quá trình hấp phụ xảy ra hoàn toàn (mg/l) KF: hệ số dung tích 𝟏 𝒏 : thông số cƣờng độ Freundlich 3.6 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH COD [5] 3.6.1 Phƣơng pháp đun kín ( với mẫu COD > 50 mg/l)... nhiệt độ thấp, nhiệt hấp phụ thƣờng nhỏ hơn so với hấp phụ hóa học, khoảng dƣới 20 KJ/mol Sự hấp phụ vật lí đặc trƣng nhất là hấp phụ hơi nƣớc trên bề mặt silicagen Hấp phụ hóa học là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực có bản chất hoá học Hấp phụ hóa học thƣờng xảy ra ở nhiệt độ cao với tốc độ hấp phụ chậm Nhiệt hấp phụ hóa học khoảng (80÷400) KJ/mol, tƣơng đƣơng với lực liên kết hoá học Hấp phụ hóa học... 4.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 4.4.1 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA THAN GỖ ĐƢỚC  Đo COD ban đầu của mẩu nƣớc thải dệt nhuộm  Lấy 400ml dung dịch nƣớc thải dệt nhuộm cho vào cốc 500ml  Chỉnh pH với các giá trị lần lƣợt là pH=1, pH=2, pH=3, pH=4, pH=5, pH=6, pH=7, pH=8 23 Nghiên cứu hấp phụ COD trong nƣớc thải dệt nhuộm  GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Sức Ứng với mỗi pH lấy ra lần lƣợt 50ml... theo sự hoạt hoá phân tử bị hấp phụ nên còn đƣợc gọi là hấp phụ hoạt hoá Hấp phụ hóa học là giai đoạn đầu của phản ứng xúc tác dị thể Hấp phụ hóa học về bản chất khác với hấp phụ vật lý Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó tiến hành song song, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý tuỳ thuộc tính chất của bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, tuỳ thuộc vào điều... cậy trong kết quả Đây cũng là lý do chƣa thể nghiên cứu sâu hơn về sự hấp phụ của than gỗ đƣớc 6.2 KIẾN NGHỊ Sau khi thực hiện xong đề tài này nhóm em xin đề xuất một số ý kiến nhƣ sau:  Nghiên cứu những nguyên liệu mới giá thành rẻ, dễ tìm để sử dụng hấp COD  Khảo sát sự hấp phụ của các loại than khác Nếu có điều kiện nhóm sẽ nghiên cứu thêm:  Nghiên cứu ảnh hƣởng cỡ hạt của than đến khả năng hấp. .. 0.5 1 khối lượng than 1.5 Hình 5.4 Đồ thị khảo sát khối lƣợng than tối ƣu Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình ta thấy, khi liều lƣợng than tăng từ (0.1÷0.3) thì phần trăm hấp phụ tăng Khi liều lƣợng than khoảng 0.4g giảm và từ (0.4÷1)g không tăng nữa và m=0.6g thì đạt đến trạng thái cân bằng Vì vậy ta chọn m=0.6g là lƣợng than hấp phụ tối ƣu 28 Nghiên cứu hấp phụ COD trong nƣớc thải dệt nhuộm GVHD: PGS-TS