Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ - tuyển nổi điện hóa với anode hòa tan nhôm, sắt

Header Page of 126 -1- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐINH TUẤN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ-TUYỂN NỔI ĐIỆN HÓA VỚI ANODE HÒA TAN NHÔM, SẮT Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Mã số: 60.52.75 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 -2- Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học : TS LÊ MINH ĐỨC Phản biện 1: TS NGUYỄN ĐÌNH LÂM Phản biện 2: PGS.TS TRẦN THỊ VĂN THI Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 30 tháng năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 -3MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài Công nghiệp nước ta ngày phát triển ñóng góp ñáng kể vào ngân sách nhà nước Bên cạnh mặt tích cực, phát triển gây mặt trái cần quan tâm Đó phát sinh chất thải ñộc hại khác gây tác ñộng ñến môi trường biến ñổi khí hậu, làm tăng nhiệt ñộ khí quyển, ảnh hưởng ñến sức khỏe người Góp phần hạn chế khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường nước thải dệt nhuộm ñề tài trình bày phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ ñiện hóa Nguyên tắc hoạt ñộng phương pháp dựa sở phương pháp ñiện hoá hoà tan anode nhằm tạo nhôm hyñroxit có hoạt tính cao ñể keo tụ hợp chất ô nhiễm nước thải, ñặc biệt chất màu hữu Nước thải cần xử lý ñược bơm từ bể gom vào hệ thống thiết bị ñiện hoá ñược xử lý thông qua trình keo tụ, oxi hoá, tuyển ñiện hoá Nước thải sau xử lý ñược tháo vào bể lắng nghiêng ñể loại bỏ keo tụ Trên nhu cầu ứng dụng thực tiễn chọn ñề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ - tuyển ñiện hoá với anode hoà tan nhôm, sắt” Mục ñích nghiên cứu Nghiên cứu ñiều kiện xử lý nước thải công nghiệp dệt nhuộm phương pháp keo tụ-tuyển ñiện hóa với ñiện cực Fe, Al Đánh giá hiệu suất xử lý nhu cầu oxy hóa học loại nước thải công nghiệp dệt nhuộm Footer Page of 126 Header Page of 126 -4- Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ-tuyển ñiện hóa với ñiện cực Fe, Al từ nguồn nước có pha chế số loại thuốc nhuộn 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nguồn nước thải dệt nhuộm ñược pha chế số loại thuốc nhuộm sở ñể nghiên cứu nước thải dệt nhuộm Trong nghiên cứu tập trung vào số loại thuốc nhuộm Đức sản xuất có khả phân tán tốt nước Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp phân tích tiêu môi trường thông thường Các kết xử lý phương pháp phân tích ñược thực phòng thí nghiệm ăn mòn ñiện hoá Trường Đại học Bách khoa Đà nẵng Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Đà nẵng Ý nghĩa khoa học ñề Về mặt khoa học thực tiễn, việc ứng dụng công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ - tuyển ñiện hoá với anode hoà tan nhôm, sắt ñược nhà khoa học nước quan tâm Vì công nghệ ñể xử lí an toàn triệt ñể, có hiệu với nước thải dệt nhuộm, bảo ñảm tiêu chuẩn cho phép thải môi trường, giai ñoạn phát triển kinh tế xã hội Việt Nam nay, ñặc biệt nghành công nghiệp dệt nhuộm Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở ñầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục luận văn gồm có chương sau : Footer Page of 126 Header Page of 126 -5- Chương 1: Tổng quan chất màu hữu kỹ thuật xử lý Chương 2: Phương pháp keo tụ ñiện hoá xử lý nước thải Chương 3: Nguyên vật liệu phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết nghiên cứu thảo luận Footer Page of 126 Header Page of 126 -6- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU HỮU CƠ VÀ CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ 1.1 Một số ñặc ñiểm cấu trúc tính chất chất màu hữu (thuốc nhuộm) 1.1.1 Cấu trúc phân tử chất màu hữu - Trong phân tử chất màu hữu thường chứa mạch nối tiếp cách, chủ yếu vòng thơm, dị vòng có cấu trúc : -CH=CH-CH=CH- - Trong phân tử chúng thường có nguyên tử hay nhóm hút ñiện tử như: -NO2, -NO, -COCH3 nhường ñiện tử dễ dàng -OCH3, -NH2, -SH, -OH, -NHCH3, -N(CH3)2 - Các nguyên tử phân tử nằm mặt phẳng 1.1.2 Một số tính chất thuốc nhuộm - Tính có màu ñược gây cấu tạo hóa học ñặc trưng - Khả liên kết với bề mặt sợi lực hóa học vật lý 1.1.3 Sự hòa tan nước Tùy theo có mặt chất nhóm phân cực phân tử mà thuốc nhuộm tan nhiều hay không tan nước Căn vào ñộ tan nước, thuốc nhuộm ñược chia thành nhóm sau: - Nhóm hòa tan nước: ñó thuốc nhuộm trực tiếp, axit, cation, hoạt tính, azo ñiazo Độ hòa tan ñạt ñược sử dụng từ 40 ÷ 100 g/l phân tử nhóm có ion phân cực có tính tan như: SO3Na, -COOH, -SO3Na, -N+H2-HCl, -N+R3Cl Footer Page of 126 Header Page of 126 -7- - Thuốc nhuộm tạo nên tính tan tạm thời giai ñoạn sử dụng thuốc nhuộm lưu huỳnh Độ tan tạm thời sử dụng vào khoảng 50g/l nhóm ion –ONa SNa gây - Nhóm thuốc nhuộm tan nước ( ñộ tan vào khoảng 0.1 ÷ 30mg/l nhiệt ñộ 60 ÷ 90 0C): thuốc nhuộm phân tán , ñộ hòa tan nhỏ phân tử có nhóm trao ñổi ñiện tử -OH, NH2, -SO2NH2, -NO2 - Nhóm không tan nước pigment Các chất màu không nằm cấu trúc sợi mà liên kết với sợi liên kết phân tử gắn ñính với bề mặt liên kết polymer ñặc biệt 1.2 Phân loại loại thuốc nhuộm Có hai cách phân loại thuốc nhuộm: phân loại theo cấu tạo hóa học phân loại theo ñặc tính kỹ thuật Trong luận văn này, em xin trình bày phân loại theo ñặc tính kĩ thuật Theo phân loại kĩ thuật, thuốc nhuộm ñược chia thành loại sau: - Thuốc nhuộm trực tiếp chất màu tan nước Công thức chung dạng có dạng R-SO3Na với gốc R gốc hữu phức tạp - Thuốc nhuộm axit (nhuộm môi trường axit): thuốc nhuộm hòa tan nước phân ly thành ion Thuốc nhuộm axit hợp chất chứa hay nhiều nhóm –SO3H vài dẫn xuất cacboxul hóa chứa nhóm –COOH - Thuốc nhuộm hoạt tính thuốc nhuộm cấu trúc phân tử có chứa nhóm nguyên tử thực mối liên kết hóa trị với vật liệu Footer Page of 126 Header Page of 126 -8- - Thuốc nhuộm bazơ – cation: thuốc nhuộm bazơ chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng muối clorua, oxalat hay muối kép bazơ hữu - Thuốc nhuộm hoàn nguyên thuốc nhuộm trở lại tính chất ban ñầu sau hấp phụ lên vật liệu - Thuốc nhuộm phân tán có ñộ hòa tan nước thấp - Thuốc nhuộm lưu huỳnh hợp chất màu không tan nước dạng : -S-, SH, -S-S-, -SO-, -SN- - Thuốc nhuộm azô không tan hợp chất có chứa nhóm azô ñiazô phân tử không chứa nhóm có tính tan nên chúng không tan nước - Thuốc nhuộm pigment: Thuốc nhuộm pigment chất màu có cấu tạo hóa học khác ñều không tan nước phân tử không chứa nhóm có tính tan nhóm bị chuyển dạng muối natri, canxi không tan nước 1.3 Trạng thái phân tán thuốc nhuộm nước Trạng thái thuốc nhuộm liên quan ñến cấu trúc, chất hóa học chúng chịu ảnh hưởng chất dung môi, pH môi trường có mặt chất phụ gia 1.4 Một số ñặc ñiểm, tính chất chất keo hữu 1.4.1 Đặc ñiểm hình dạng kích thước Phân tử keo hữu tồn dạng hình cầu, hình que hay hình xoắn với kích thước từ vài chục angtron ñến hàng nghìn angtron 1.4.2 Độ nhớt keo hữu Các phân tử có ñộ nhớt cao thường chất phân cực, chúng dễ liên kết với thông qua tương tác tĩnh ñiện lực tích Footer Page of 126 Header Page of 126 -9- ñiện trái dấu Độ nhớt phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, khối lượng phân tử nồng ñộ chất keo 1.4.3 Các tính chất ñiện Các chất keo ñiện ly bao gồm dạng: mixen xà phòng , ñại phân tử anion pectin, polyacrylic axit , ñại phân tử cation polyvinyl pyridin bromua , ñại phân tử protein Dưới tác dụng ñiện trường, chúng thể tính chất ñiện di, ñiện thẩm tích 1.4.4 Cấu trúc hạt keo hữu Các hạt keo ñược chia thành hai nhóm lớn: Các chất keo phân tử mà hạt phân tử lớn liên kết với lực liên kết hoá học Mixen keo tập hợp nhiều phân tử nhỏ, phân tử liên kết với lực hoá trị lực Van der Waals Mixen thường bền ñại phân tử hoà tan, phân rã thành phân tử sở dung môi thích hợp 1.4.5 Tính chất keo chất màu hữu Tuỳ thuộc chất, cấu tạo kích thước khối lượng phân tử chất màu hữu mà nằm trạng thái hoà tan hay phân tán dung dịch Kích thước phân tử chất màu hữu khác phụ thuộc vào nhiều thành phần hoá học 1.4.6 Tương tác chất keo dung dịch Độ bền hệ keo phụ thuộc vào tương tác với dung môi, với chất keo khác, với chất ñiện li 1.5 Các phương pháp xử lý chất màu hữu nước thải dệt nhuộm Để phá bền chất màu hữu nước tùy theo ñộ hòa tan, chất phân ly nước mức ñộ ñộc hại Vì có Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 -10- thể ứng dụng phương pháp phá bền tương ứng: phá hủy chất oxy hóa chất khử, hấp phụ, keo tụ tuyển 1.6 Lợi ích keo tụ ñiện hoá công nghệ xử lý nước thải nhuộm Việc ứng dụng keo tụ ñiện hoá – phương pháp tổng hợptrong xử lý nước thải nhuộm ñáp ứng ñược yêu cầu sau Công nghệ xử lý ñơn giản, dễ ñiều khiển Tốc ñộ xử lý nhanh nhiều trình xảy ñồng thời thiết bị (keo tụ, hấp phụ chất keo sinh, tuyển nổi, phá bền ñiện trường, ôxy hoá khử ) nên tiêu tốn kim loại Quá trình xử lý tổng hợp, liên tục nên không cần mặt lớn Chất lượng nước sau xử lý cao sử dụng lượng chất ñiện ly nhỏ, ôxy sinh tiệt trùng nước, dư lượng ion kim loại nhỏ bùn cặn tạo dễ tách loại so với bùn cặn trình xử lý hoá học, hoá lý Chi phí giá thành không cao so với giá thành xử lý hoá chất, nước thải sau xử lý có khả tái sử dụng Footer Page 10 of 126 Header Page 11 of 126 -11- CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HOÁ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Khái niệm chung Phương pháp keo tụ, tạo phương pháp ñược sử dụng rộng rãi việc xử lý nước thải nói chung, nước thải công nghệ dệt nhuộm nói riêng Cơ sở phương pháp sử dụng muối kim loại có khả hình thành keo tụ Các keo tụ hấp phụ chất bẩn nước thải ñược tách 2.2 Sự hình thành keo trình hoà tan nhôm, sắt anode Đối với dung dịch có pH= 5-7, ñiện phân thoát khí O2 anode, H2 cathode, nhôm ion bị thủy phân nên pH dung 2+ dịch thấp, thành phần chủ yếu Al(OH) Al(OH)2+ có Al 3+ Al(OH)3 Nếu dung dịch có tính acid, hàm lượng phức hydroxo tích ñiện dương cao, chúng nằm phân tán, chậm liên kết lại ñể tạo hạt keo lớn 3+ Khi tăng pH>6, ion Al vừa hình thành bị thuỷ phân hoàn 2+ toàn, phức hydroxo Al(OH) , Al(OH)2+ tiếp tục thuỷ phân, sản phẩm thuỷ phân Al(OH)3 Đến pH=7-8 Al(OH)3 ñạt nồng ñộ cực ñại Như tăng pH, hàm lượng hạt keo dương giảm dần, sản phẩm thuỷ phân dễ liên kết tạo thành hạt keo lớn Thứ tự phản ứng thuỷ phân sau: 3+ 2+ + Al 6H2O + H2O → Al(OH) 5H2O + H3O 2+ + Al(OH) 5H2O + H2O → Al(OH)2 + 4H2O + H3O 3+ + Al 6H2O + 2H2O → Al(OH)2 + 4H2O + 2H3O + Al(OH)2 + 4H2O + H2O → Al(OH)3.3H2O + H2O Trong trình ñiện phân, pH lớp dung dịch sát anode giảm dần tạo keo nhôm thoát O2 nên hydroxo tích ñiện Footer Page 11 of 126 Header Page 12 of 126 -12- dương có ñộ phân tán cao + Trong ñiện trường, H chuyển cathode trung hoà ion - OH chuyển từ cathode sang anode, giúp cho trình thuỷ phân hình thành hydroxo dễ dàng 2+ Trong khoảng pH =5,7-7,0 thành phần Al(OH) , Al(OH)2+ Al(OH)3 Tăng pH thời gian ñiện phân, phân tử ñó liên kết tạo hạt ña nhân 2.3 Đặc tính chung keo vô Hạt keo gồm ba phần: - Nhân hạt keo: tập hợp nhiều phân tử rắn liên kết với nhau, ñược bao bọc lớp vỏ ion Sự hấp phụ loại ion ñó dung dịch tạo nên lớp vỏ ion - Lớp ñiện tích kép: hình thành ion trái dấu với lớp vỏ ion - Lớp ion khuếch tán hình thành phần lớp ñiện tích kép 2.4 Quá trình keo tụ tạo keo nhôm, sắt Keo nhôm, sắt ñược sử dụng rộng rãi công nghệ xử lý nước nước thải Hiệu trình phụ thuộc vào tính chất, ñộ bền chất keo dung dịch chế keo tụ Sự keo tụ huyền phù phức hydro hydroxit 2.5 Các dạng nhôm hydroxít phương pháp ñiều chế Các dạng nhôm hydroxit tính chất chúng Trong nước, nhôm hydroxit tồn nhiều dạng khác tuỳ thuộc nguyên liệu ban ñầu ñiều kiện phản ứng Willstater Kraut ñã khảo sát dạng gel khác ñược hình thành từ nhiều dung dịch muối nhôm cho thấy: nhôm hydroxit tồn dạng keo, gel, tinh thể Kết tủa nhanh từ dung dịch nhôm sunfat với dư lượng nhỏ amoniac,ñộ kiềm thấp tạo thành α-orthohydroxit Al(OH)3 khối màu trắng, gel vô ñịnh hìng chuyển Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 -13- thành β-orthohydroxit {[4Al(OH)3 -3H2O] +2H2O } dẻo, rắn, vàng 2.6 Động học chuyển khối trình keo tụ - Có thể coi tương tác hai chất tuân theo lý thuyết keo tụ nhanh Smoluchowski Theo lý thuyết tốc ñộ keo tụ tuân theo chế phân tử bậc hai bậc phản ứng bậc hai, phương trình ñộng học có dạng: dN = −k.N2 dt Trong ñó: N mật ñộ hạt keo dung dịch, k số tốc ñộ phản ứng, k phụ thuộc vào yếu tố vật lý chất hoá học hệ K = 4.π.d.D với D hệ số khuyếch tán Brown, d khoảng cách hai hạt keo có tương tác hút - Quá trình chuyển khối keo tụ phụ thuộc vào chất kích thước hạt huyền phù, va chạm tương tác chúng Chuyển khối khuyếch tán Brown xảy với hạt huyền phù nhỏ, chuyển khối phụ thuộc vào ñộng hệ, tức tỷ lệ với tích số k.T (k số Boltzmann, T nhiệt ñộ tuyệt ñối hệ) Chuyển khối cưỡng bức: hệ huyền phù ñược khuấy trộn di chuyển hạt huyền phù kích thước lớn chuyển ñộng lôi dòng chất lỏng Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 -14- CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên vật liệu hóa chất 3.1.1 Thuốc nhuộm Trong luận văn chất màu ñược sử dụng sau: Số TT Tên thương mại Đặc ñiểm Nguồn gốc Indanthren DirBlack Màu ñen, phân Đức RBS tán tốt Indanthren Olive T Coll Màu ñen, phân Đức tán tốt Indanthren Red FBB Màu ñỏ, phân tán Đức Coll tốt Remazol Navy RGB Màu xanh, phân Đức tán tốt 3.1.2 Hoá chất Số TT Tên thương mại Nguồn gốc Natriclorua Trung Quốc Kalibicrommat Trung Quốc Axit sunphuaric Trung Quốc Natrihydroxit Trung Quốc 3.2 Vật liệu ñiện cực kỹ thuật xử lý ban ñầu 3.2.1 Điện cực Anode Cathode nhôm mua thị trường Có thành phần khoảng (99,5%Al; 0,5% Si, Fe, Zn ) Kích thước 70×70(mm), chiều dày 2mm; diện tích mặt = dm Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 -15- 3.2.2 Dung dịch kỹ thuật xử lý bề mặt nhôm Bề mặt nhôm ñược làm dung dịch HNO3 15% dung dịch NaOH 2,5% Kỹ thuật xử lý bề mặt nhôm sau: Nhôm ñược rửa xà phòng ñể tẩy dầu mỡ, sau rửa qua nước cho vào dung dịch NaOH 2,5% thời gian từ 3-5 phút ñể hòa tan lớp oxit Al2O3 Tiếp theo rửa bề mặt nước, nhúng vào dung dịch HNO3 15% khoảng 10-30 giây Cuối rửa lại nước cất ñể tẩy axit ñem vào bình ñiện phân 3.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 3.3.1 Sơ ñồ nghiên cứu keo tụ ñiện hóa Nguồn ñiện chiều Biến trở Catốt nhôm(sắt) Anốt nhôm Dung dịch thí nghiệm Hình 3.1: Sơ ñồ nghiên cứu keo tụ ñiện hóa 3.3.2 Các bước tiến hành thực nghiệm Pha chế dung dịch thí nghiệm, chuẩn bị làm ñiện cực Tiến hành ñiện phân chế ñộ cần nghiên cứu Tính thời gian từ bắt ñầu ñiện phân ñến dung dịch bị màu, chất màu bị tách loại hết hay ñến khoảng thời gian xác ñịnh theo mục tiêu nghiên cứu Kết xử lý: sau xử lý keo tụ ñiện hóa, chất màu bị keo tụ tạo bông, dung dịch trở nên trong, nước không màu sắc Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 -16- 3.4 Các phương pháp phân tích kết 3.4.1 Đánh giá nồng ñộ theo số COD (nhu cầu oxy hóa học) cho chất màu hệ nước thải Nguyên tắc: Xác ñịnh số số COD dựa vào phương pháp phân tích Dicromat 3.4.3 Đánh giá nồng ñộ màu Nguyên tắc: Xác ñịnh màu mẫu cách so sánh mắt dựa vào dãy dung dịch so sánh với dãy kính chuẩn cố ñịnh Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 -17- CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Ảnh hưởng mật ñộ dòng anode ñến trình keo tụ ñiện hoá Mật ñộ dòng anode thông số quan trọng ảnh hưởng ñến hòa tan anode tốc ñộ trình ñiện hóa lý (%)(%) HiệuHiệu suấtsuất xử xử lý COD 98 96 94 92 90 88 86 84 82 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 Mật ñộ dòng (A/dm2) Hình 4.1: Ảnh hưởng mật ñộ dòng anode ñến hiệu keo tụ 4.2 Vai trò muối ñiện ly Chất ñiện ly pha chế làm tăng ñộ dẫn ñiện dung dịch, cải thiện hòa tan anode, giảm ñộ bền phân tán ñiện ñộng hạt keo Do ñó hiệu trình keo tụ ñiện hóa ñược cải thiện rõ rệt Trong keo tụ ñiện hóa với nhôm hòa tan anode, sử dụng muối NaCl Sự có mặt muối NaCl ñã cải thiện rõ rệt hiệu trình: hiệu suất hòa tan lớn, lượng keo nhôm sinh tạo ñơn vị thời gian nhiều, kích thước nhỏ mịn, tốc ñộ tương tác cao, thời gian keo tụ ñiện hóa tiêu hao anode Khoảng nồng ñộ NaCl ≤1,0 g/l thích hợp cho keo tụ ñiện hóa xử lý dung dịch nước thải nhuộm Footer Page 17 of 126 HiệuHiệu suấtsuất xử lý (%) xửCOD lý (%) Header Page 18 of 126 -18- 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Nồng ñộ muối NaCl (g/l) Hình 4.2 : Ảnh hưởng nồng ñộ muối ñến hiệu keo tụ 4.3 Ảnh hưởng pH môi trường Trong môi trường axit (pH≤6) môi trường kiềm (pH≥8), nhôm hoà tan tốt Trong môi trường này, lớp oxit bị hoà tan, bề mặt nhôm nên hoà tan xảy dễ dàng Hiệu xuất xử lý (%) Hiệu suất xử lý COD (%) 100 90 80 70 60 50 Điện cực nhôm Điện cực sắt 40 30 20 10 pH Hình 4.3: Ảnh hưởng pH ñến hiệu suất xử lý COD Footer Page 18 of 126 10 Header Page 19 of 126 -19- 4.4 Ảnh hưởng khoảng cách ñiện cực Khoảng cách ñiện cực có vai trò quan trọng dung dịch dẫn ñiện kém, ñiện rơi dung dịch tăng theo khoảng cách ñiện cực Sự thuỷ phân ion nhôm tạo thành phân tử keo tụ xảy theo chuổi phản ứng nối tiếp nên khoảng cách ñiện cực có lai trò quan trọng phân tán phân bố chất keo tụ toàn khối dung dịch, trì chế trung hoà ñiện tích trình keo Hiệu suất xửxử lý COD Hiệu xuất lý (%)(%) tụ hệ keo màu 100 80 60 nhôm sắt 40 20 0 Khoảng cách ñiện cực(cm) Hình 4.4: Ảnh hưởng khoảng cách ñiện cực ñến hiệu suất xử lý COD 4.5 Ảnh hưởng nhiệt ñộ Nhiệt ñộ dung dịch ảnh hưởng ñến ñộ dẫn ñiện dung dịch, tốc ñộ khuyếch tán phân tử phân tử phản ứng trình ñiện hóa, ảnh hưởng ñến ñộ hòa tan hấp thụ phân tử Khi nhiệt ñộ dung dịch thấp hiệu suất hòa tan thấp, di chuyển phẩn tử keo tụ sinh chất màu chậm nên thời gian keo tụ ñiện hóa tăng ñáng kể Tuy nhiên, nhiệt ñộ thấp ñộ hòa tan cấu tử thấp, chuyển ñộng nhiệt giảm, ñịnh hướng tương tác tăng lên nên hấp phụ chất màu với keo nhôm Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 -20- mạnh Sự tăng nhiệt ñộ làm cho trình ñiện phân trình keo tụ diễn thuận lợ Trong khoảng 20÷350 C di chuyển, ñối lưu cấu tử tăng, chất màu hấp thụ tên bề mặt ñiện cực nên hiệu suất hòa tan anode tăng nên thời gian keo tụ ñiện hóa giảm Tăng nhiệt ñộ dung dịch qua 400C, trình ñiện hóa diễn thuận lợi dung dịch dẫn ñiện tốt, ñiện phân giảm, hiệu suất hòa tan anode nhôm tăng cao Tuy nhiên nhiệt ñộ cao hiệu ứng giải hấp phụ chất màu keo nhôm xuất hiên Chuyển ñộng nhiệt lớn làm giảm ñịnh hướng tương tác nên thời gian ñiện phân kéo dài, tiêu tốn nhiều chất keo tụ 4.6 Ảnh hưởng chất nồng ñộ chất màu hữu Tùy thuộc chất, cấu trúc khối lượng phân tử, ñộ hòa tan mà chất màu tồn dung dịch dạng keo phân tán Hiệu suất xử lý COD (%) hòa tan tạo thành ion hay phân tử Chất màu Hình 4.6: Ảnh hưởng chất chất màu ñến hiệu keo tụ ñiện 1.Black RBS; 2.Indathrent Olivent; 3.Indathrent Red; 4.Remazol Navy Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 -21- 4.7 Ảnh hưởng dòng chảy-sục khí-khuấy trộn Hình 4.9 : Ảnh hưởng dong chảy, sục khí, khuấy trộn Một ñặc trưng trình ñiện phân nói chung keo tụ ñiện hoá nới riêng thoát khí bề mặt ñiện cực: khí ôxy thoát anode khí hydro thoát cathode Các khí tham gia vào trình khuấy trộn với trình sục khí giúp truyển khối tụ Vì tốc ñộ trình tách loại cao Sự khuấy trộn tăng cường di chuyển ion Al3+, H+, OH , sản phẩm thuỷ phân, phần tử chất màu , nên tần suất va chạm keo tụ tạo lớn Do ñó ảnh hưởng mạnh ñến chế phá bền, keo tụ chất màu thời gian tách loại Sự di chuyển nhanh phân tán cation keo nhôm cao Các phân tử chất màu phân cực có tương tác với tạo thành tập hợp lớn bền Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 -22- 4.8 Ảnh hưởng thời gian ñiện phân ñến hiệu suất xử lý Thời gian ñiện ảnh hưởng ñến hiệu suất xử lý, nồng ñộ mật ñộ dòng cố ñịnh hiệu suất xử lý phụ thuộc vào thời gian ñiện phân Thí nghiệm thực với nồng ñộ muối NaCl (1 g/l), Màu Black RBS 0,2g/l, ñiện cực nhôm, khoảng cách ñiện cực 2cm, thời Hiệu suất xử lý COD (%) gian thay ñổi từ 15 ñến 40 phút Kết khảo sát hình 4.10 Hình 4.10: Ảnh hưởng thời gian ñiện phân 4.9 So sánh hiệu suất xử lí ñiện cực nhôm ñiện cực sắt Trong dung dịch chất màu tự pha loại chất màu thuộc nhóm hoàn nguyên khả keo nhôm ñiện hóa cho hiệu suất tách màu cao so với keo sắt Nguyên nhân khối lượng mol Fe lớn Al nên hình thành tạo thành muối Fe(OH)2, Fe(OH)3 hình thành keo hấp thụ chất màu hữu khí H2 khí O2 thoát ñiên cực tuyển chất màu lên bề mặt keo nhôm Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 Hiệu suất xử lý màu (%) -23- Hình 4.11: Hiệu suất xử lý dùng anode nhôm anode sắt 1.Indanthren DirBlack RBS; 2.Indanthren Olive T Coll 3.Indanthren Red FBB Coll; 4.Remazol Navy RGB 4.10 Khảo sát keo tụ ñiện hóa với việc ñánh giá hiệu suất khử màu chất màu khác Điện cực nhôm ñược xử lý (tẩy lớp oxit nhôm dầu mỡ axit, xà phòng Sau ñó ñược trung hòa dung dịch Na2CO3, rửa lại nước), lắp vào bình ñiện phân có chứa 0,5g/l NaCl Điện phân 30 phút với mật ñộ dòng 0,9A/dm2, khoảng cách ñiện cực 2cm Kết hình 4.12 2000 Độ màu 1500 1540 1400 Trước XL mg/lPt Sau XL mg/lPt 1000 500 45 96.8 57 96.3 Hiệu suất (%) Chất màu Hình 4.12: Hiệu suất tách loại chất màu dùng anode nhôm Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 -24- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua nghiên cứu ñặc tính khả nawng keo tụ keo nhôm ñiện hoá dung dịch ñiện phân với nhôm hoà tan anode ta nhận thấy: - Keo nhôm ñiện hoá sinh có ñộ phân tán cao kích thước hạt nhỏ mịn - Keo nhôm sinh có ñộ bền phân tán kém, dễ liên kết lại với tạo thành khối lớn - Về chế ñộ ñiện phân sau qua khảo sát thích hợp cho keo tụ ñiện hoá chất màu hữu với anode hoà tan nhôm sắt: Mật ñộ dòng 0,5-1 A/dm2, nông ñộ NaCl ≤ 1g/l, pH khoảng 6,5-8,5, khoảng cách ñiện cực 1-2cm, nhiệt ñộ khoảng 350C - Keo tụ ñiện hoá với nhôm hoà tan anode sắt hoà tan anode tách loại phần lớn chất màu Hiệu tách loại tăng tăng cường khả khuấy trộn thuận lợi cho việc tách loại làm nước - Keo tụ ñiện hoá với nhôm hoà tan anode sắt hoà tan anode có nhiều ưu ñiểm so với keo tụ hoá học có nhiều trình ñồng thời tham gia tác ñộng thiết bị keo tụ, tuyển nổi, phá bền bỡi ñiện trường, ñiện di, ñịnh hướng tương tác thuận lợi, tiệt trùng kích thước hạt keo sinh nhỏ nên chế hấp thụ trung hoà ñiện tích chiếm ưu khống chế chủ yếu trình keo tụ ñiện hoá, chất lượng nước sau xử lí có khả tái sử dụng, áp dụng nơi có mặt chật hẹp Footer Page 24 of 126  ... hoà tan nhôm, sắt Mục ñích nghiên cứu Nghiên cứu ñiều kiện xử lý nước thải công nghiệp dệt nhuộm phương pháp keo t - tuyển ñiện hóa với ñiện cực Fe, Al Đánh giá hiệu suất xử lý nhu cầu oxy hóa. .. loại nước thải công nghiệp dệt nhuộm Footer Page of 126 Header Page of 126 -4 - Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo t - tuyển. .. nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ - tuyển ñiện hoá với anode hoà tan nhôm, sắt ñược nhà khoa học nước quan tâm Vì công nghệ ñể xử lí an toàn triệt ñể, có hiệu với nước thải dệt nhuộm,