Nghiên cứu tiền xử lý nước rỉ rác của bãi rác nam sơn bằng keo tụ điện hóa

TR Đ I H C QU C GIA HÀ N I NGăĐ I H C KHOA H C T NHIÊN ======= HOÀNGăVĔNăTÚ NGHIÊN C U TI N X LụăN C R RÁC C A BÃIăRÁCăNAMăS N BẰNG KEO T ĐI N HÓA LU NăVĔNăTH CăSĨăKHOAăH C Hà N i - 2016 TR Đ I H C QU C GIA HÀ N I NGăĐ I H C KHOA H C T NHIÊN ======= HOÀNGăVĔNăTÚ NGHIÊN C U TI N X LụăN C R RÁC C A BÃIăRÁCăNAMăS N BẰNG KEO T ĐI N HÓA Chuyên ngành: Hóa môi tr Mã s : 60440120 ng LU NăVĔNăTH CăSĨăKHOAăH C Ng iăh ng d n khoa h c: TS Lê Thanh Sơn TS Trần Đình Trinh Hà N i ậ 2016 L I C Mă N Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành c m ơn TS Lê Thanh Sơn TS Trần Đình Trinh giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Em xin c m ơn thầy cô, anh chị b n phòng thí nghiệm môn Hóa Môi trường – Trường Đ i học Khoa học tự nhiên - ĐảQẢảN giúp đỡ t o điều kiện cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin c m ơn thầy cô, anh chị phòng Công nghệ Hóa – Lý môi trường lãnh đ o Viện công nghệ Môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam t o điều kiện sở vật chất, tinh thần cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối em xin gửi lời cám ơn đến gia đình, b n bứ, đồng nghiệp người tin tưởng, ng hộ em Giúp em hoàn thành luận văn c a Em xin chân thành c m ơn! Hà Nội, tháng ỉăm 2017 Học viên ảỊàỉg Văỉ Tú Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 M CL C M C L C DANH M C B NG DANH M C HÌNH DANH M C CÁC T VI T T T M Đ U CH NG T NG QUAN .3 1.1 T ng quan v n c r rác 1.1.1 Đặc điểm nước rỉ rác .3 1.1.2 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác .11 1.1.3 Một số công trình nghiên c u xử lý nước rỉ rác 13 1.2 Ph ng pháp keo t n hoá .18 1.2.1 Định nghĩa, chế 18 1.2.2 Đặc điểm c a phương pháp keo tụ điện hoá 20 1.2.3 ng dụng keo tụ điện hoá xử lý môi trường 21 CH NG TH C NGHI M VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U 25 2.1 Thi t b hóa ch t .25 2.1.1 Thiết bị 25 2.1.2 Hóa chất 25 2.2 H thí nghi m keo t n hóa 25 2.2.1 S đồ hệ thiết b thí ỉghiệm 25 2.2.2 Bể điệỉ hóa 27 2.2.3 Điệỉ cực 28 2.2.4 Nguồỉ chiều 28 2.2.5 Kẹị điệỉ cực 29 2.3.ăĐ i t ng n i dung nghiên c u .29 2.3.1 Đối tượng nghiên c u .29 2.3.2 Nội dung nghiên c u 30 2.3.2.1 Nghiên c u nh hưởng c a cường độ dòng điện đến trình KTĐả 31 2.3.2.2 Nghiên c u nh hưởng c a pả đến hiệu qu c a trình KTĐả 31 2.3.2.3 Nghiên c u nh hưởng c a d ng điện cực anot tới hiệu qu c a trình KTĐả .32 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 2.4 Các phương pháp phân tích 32 CH NG K T QU VÀ TH O LU N 35 3.1.ăĐặcăđiểm n c r rác Nam S n 35 3.2 nh h ng c a m t s y u t đ n hi u qu c aăquáătrìnhăKTĐH 37 3.2.1 nh hưởng c a cường độ dòng điện 37 3.2.2 nh hưởng c a pH 41 3.3.3 nh hưởng c a b n chất điện cực anot 45 3.3.ăĐánhăgiáătiêuăth nănĕngăc a trình keo t n hóa 48 K T LU N 51 TÀI LI U THAM KH O 52 PH L C 57 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 DANH M C B NG B ng 1.1 Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất th i rắn .4 B ng 1.2 Thành phần nước rỉ rác số BCL Châu M̃ Châu Âu B ng 1.3 Thành phần nước rỉ rác số BCL Châu Á B ng 1.4 Đặc trưng thành phần nước rỉ rác số thành phố Việt Nam 10 B ng 1.5 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác 12 B ng 3.1 Đặc điểm c a nước rỉ rác Nam Sơn 34 B ng 3.2 Một số thông số đầu vào c a nước rỉ rác c a bãi Nam Sơn .35 B ng 3.3 Các đặc điểm c a mẫu nước rỉ rác đầu vào từ bãi chôn lấp rác Nam Sơn 36 B ng 3.4 Giá trị COD c a nước rỉ rác trình thực KTĐả 36 B ng 3.5 nh hưởng c a cường độ dòng điện đến kh xử lý NH4+ 38 B ng 3.6 nh hưởng c a cường độ dòng điện đến kh xử lý NO3- 39 B ng 3.7 nh hưởng c a pH tới kh xử lý COD 40 B ng 3.8 nh hưởng c a pả đến kh xử lý NH4+ 42 B ng 3.9 nh hưởng c a pả đến kh xử lý NO3- 43 B ng 3.10 nh hưởng c a d ng điện cực anot 44 B ng 3.11 Năng lượng tiêu thụ xử lý nước rỉ rác keo tụ điện hoá .47 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 DANH M C HÌNH Hình 1.1 Quá trình keo tụ t a 18 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý c a phương pháp KTĐả xử lý nước th i .19 ảình 2.1 Máy đo pả 26 Hình 2.2 Máy khuấy từ gia nhiệt 26 Hình 2.3 Sơ đồ thí nghiệm keo tụ điện hoá 27 Hình 2.4 Cấu t o bể điện hóa 28 ảình 2.5 Điện cực sắt nhôm dùng thí nghiệm 28 Hình 2.6 Nguồn chiều 29 Hình 2.7 Tám kẹp điện cực 29 Hình 3.1 nh hưởng c a cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý COD 37 Hình 3.2 nh hưởng c a cường độ dòng điện đến kh xử lý Amoni .39 Hình 3.3 nh hưởng c a cường độ dòng điện đến kh xử lý NO3- .40 Hình 3.4 nh hưởng c a pả đến kh xử lý COD .41 Hình 3.5 nh hưởng c a pả đến kh xử lý Amoni 42 Hình 3.6 nh hưởng c a pH tới kh xử lý NO3- .43 Hình 3.7 nh hưởng c a lo i điện cực đến kh xử lý COD 44 Hình 3.8 nh hưởng c a lo i điện cực đến kh xử lý Amoni 45 Hình 3.9 nh hưởng c a d ng điện cực đến kh xử lý NO3- 46 ảình 3.10 Điện tiêu thụ kh xử lý c a trình keo tụ điện hoá .48 ảình 3.11 Điện tiêu thụ để xử lý kg COD trình keo tụ điện hoá 48 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr DANH M C CÁC T ng - K25 VI T T T AOPs Advanced Oxidation Processes – Các trình oxi hóa tiên tiến BCL Bãi chôn lấp RTSH Rác th i sinh ho t BTNMT Bộ Tài nguyên Môi tr BOD Biological Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học DT- Module Module màng thẩm thấu ng DOC Cacbon hữu hòa tan NXB Nhà xuất b n MIEX Trao đ i ion từ tính QCVN Quy chuẩn kỹ thuật qu c gia KTĐH Keo t điện hóa RO Màng thẩm thấu ng SBR Sequencing Batch Reactor – Bể ph n ứng theo mẻ SMEWW Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater SS Suspended Solids - Chất rắn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việ Nam TOC Total Organic Carbon – T ng cacbon hữu UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể xử lý sinh học dòng ch y ng ng c d ng đĩa- ng c c qua tầng bùn kỵ khí UF Ultrafitration membrane – Màng siêu lọc URENCO Công ty trách nhiệm hữu h n thành viên môi tr Nội UV Ultraviolet - tia tử ngo i ng đô thị Hà Hoàng Văn Tú Hóa môi tr M ng - K25 Đ U Hiện với phát triển xã hội đ i s ng nhân dân dần đ c i thiện nhu cầu tiêu dùng ngày tăng, dẫn đến l c ng rác th i phát th i ngày nhiều, đặc biệt rác th i sinh ho t (RTSH) đư tăng trung bình kho ng 10% năm T i Việt Nam, hầu hết rác th i sinh ho t đ c đ a tới bãi chôn lấp (BCL) để xử lý, nh ng l i t n t i khó khăn không nh việc xử lý n ớc rỉ rác từ ô chôn lấp N ớc rỉ ŕc th ng chứa hàm l ng lớn ćc chất hữu hoà tan, ion vô cơ, ion kim lo i nặng Mặt khác tính chất n ớc rỉ rác thay đ i theo lo i chất th i rắn mà thay đ i theo tu i bãi chôn lấp theo mùa năm, khó kiểm soát xử lý [27] Nếu n ớc rỉ ŕc ph́t th i trực tiếp vào môi tr ô nhiễm môi tr ng mà không đ c xử lý kiểm soát chặt chẽ gây ng nghiêm trọng Việt Nam nay, phần lớn tỉnh thành đư thực công tác thu gom chôn lấp chất th i rắn sinh ho t, s s l tuân thủ quy chuẩn chôn lấp n ớc rỉ ŕc ph́t sinh đ lớn khu vực ch a đ đ ng nh BCL c xử lý, l i phần c phân lo i chôn lấp quy định Chất th i rắn c tập h p từ ngu n khác nên thành phần đa d ng, th ng chứa chất hữu khó phân hủy độc h i Chính vậy, vấn đề xử lý kiểm soát n ớc rỉ rác toán khó gi i lý n ớc rỉ rác phần lớn khu vực Hệ th ng xử nhiều BCL đư vào ho t động nh ng ch a đ t đ c hiệu qu cao Nhiều hệ th ng sau th i gian ho t động đư ph i c i t o nhiều lần [2] Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ xử lý mới, đ t hiệu qu t t thay công nghệ cũ l c hậu cần đ c tiến hành Để xử lý hiệu qu n ớc rỉ rác, ph i x́c định rõ thành phần độc h i cần xử lý Theo tác gi Trần M nh Tŕ (2007) [17], xử lý n ớc rỉ rác cần tập trung vào gi i pháp xử lý hai thành phần b n chính, thứ nhất: chất ô nhiễm hữu n ớc rỉ ŕc, đặc biệt chất hữu khó phân hủy, h p chất humic nh ax́t fulvic ax́t humic Thứ 2: chất ô nhiễm vô n ớc rỉ rác, chủ yếu amoniac (NH3) d ới d ng ion amoni (NH4+) n ớc rỉ rác có hàm l ng cao Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 Vì cần nghiên cứu tìm công nghệ thích h p để xử lý hết l ng n ớc rỉ ŕc t n đọng, c i t o l i hệ th ng xử lý n ớc rỉ rác hữu, không ngừng nghiên cứu công nghệ để xử lý n ớc rỉ rác BCL t ơng lai Với m c đ́ch b ớc đầu tiến hành nghiên cứu tiền xử lý n ớc rỉ rác nhằm làm gi m hàm l ng chất ô nhiễm, chất độc h i với n ng độ cao xu ng n ng độ thấp nhằm m c đ́ch ph c v cho công nghệ xử lý phía sau đ t hiệu qu hơn, nghiên cứu lựa chọn ph ơng ph́p keo t điện hóa (KTĐH) để thực đề tài: “Nghiên c u tiền xử lý ỉ ớc r rác c a bãi rác Nam S ỉ keo tụ điện hóa” Đề tài thuộc nhánh nh đề tài “Nghiên cứu xử lý n ớc rỉ rác ph ơng ph́p keo t điện hóa kết h p lọc sinh học” Viện Hàn Lâm Khoa học công nghệ Việt Nam thực năm năm 2016 2017 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 C nh báo - Ph i b o v ḿt mặc áo qu n b o h dùng thu c th 3.4 Dung dịch natri nitrua NaN3 = 0.5 g/l Hòa tan cẩn thận 0.05 g ± 0.005 g natri nitrua kho ng 90 ml n ớc pha loãng tới 100 ml n ớc bình đong B o qu n chai thủy tinh Thu c thử bền th i gian dài C nh báo - Thu c th r tăđ c n u nu t vào S ti p xúc gi a thu c th d ng ŕn v i axit gi i phóng khí r tăđ c Chú thích - Có thể dùng dung dịch axit sunfamic NH2.SO3H = 0.75 g/l thay cho dung dịch natri nitrua 3.5 Dung dịch natri salixylat HO.C6H4.COONa = 10 g/l Hòa tan g ± 0.1 g natri salixylat (HO-C6H4-COONa) 100 ml ± ml n ớc B o qu n dung dịch chai thủy tinh chai polyetylen Chuẩn bị dung dịch ngày làm thí nghiệm 3.6 Nitrat dung dịch chuẩn g c N = 1000 mg/l Hòa tan 7.215 ± 0.001 g kali nitrat (KNO3) (tr ớc đư sấy khô gi ) kho ng 750 ml n ớc Chuyển toàn l 1050C ng sang bình định mức dung t́ch ĺt thêm n ớc v ch B o qu n dung dịch chai thủy tinh không tháng 3.7 Nitrat dung dịch chuẩn N = 100 mg/l Dùng pipet lấy 50 ml dung dịch chuẩn g c (3.6) cho vào bình định mức dung t́ch 500 ml thêm n ớc v ch B o qu n dung dịch chai thủy tinh không tháng 3.8 Nitrat dung dịch chuẩn N = mg/l 72 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 Dùng pipet lấy ml dung dịch nitrat chuẩn (3.7) cho vào bình định mức dung t́ch 500 ml Thêm n ớc v ch Chuẩn bị dung dịch cho lần thử nghiệm Thi t b Các thiết bị phòng thí nghiệm thông th 4.1 Ph kế đo ng b ớc sóng 415 nm đ c gắn ćc cuvet có độ dài quang học 40 mm 50 mm 4.2 B́t bay có dung t́ch 50 ml Nếu bát sử d ng tr ớc dùng ph i tráng kỹ với n ớc rửa theo quy trình ghi hai đo n đầu 6.3.2 4.3 N i cách thủy đựng śu b́t bay (4.2) 4.4 N i cách thủy điều chỉnh nhiệt độ tới 250C ± 0.50C L y m u m u th Các mẫu thí nghiệm đ c lấy vào chai thủy tinh ph i tiến hành phân tích sớm t t sau lấy mẫu Nhiều lo i mẫu thử b o qu n kho ng từ 20C 50C nh ng ph i kiểm tra để khẳng định đ i với lo i mẫu Ti n hành th C nh báo - QuyătrìnhănƠyăđòiăh i t i vi c s d ngăcácăaxităsunfuricăđ m đặc axit axetic natri hidroxit dung d ch natri nitrua Khi ti p xúc v i chúng ph i b o v ḿt mang qu n áo b o h Không bao gi đ c dùng mi ngăđể hút chúng 6.1 Ph n m u th Thể tích phần mẫu thử lớn dùng để x́c định n ng độ nitrat lên đến N = 0.2 mg/l 25 ml Sử d ng phần mẫu thử nh thích h p n ng độ nitrat cao Tr ớc lấy phần mẫu thử để mẫu thử chứa chất huyền phù 73 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 lắng xu ng quay li tâm lọc qua giấy lọc s i thủy tinh s ch Trung hòa mẫu có độ pH lớn axit axetic (3.2) tr ớc lấy phần mẫu thử 6.2 Th m u tŕng Tiến hành thử mẫu trắng song song với việc x́c định dùng 5.00 ml ± 0.05 ml n ớc thay cho phần mẫu thử độ hấp thu đo đ c Ab 6.3 Hi u chuẩn 6.3.1 Chuẩn bị dãy dung dịch hiệu chuẩn Dùng buret cho 1; 2; 3; ml dung dịch nitrat chuẩn (3.8) t ơng ứng với l ng nitrat m(N) = 1; 2; 3; g vào lo t ćc b́t bay s ch (4.2) 6.3.2 Phát triển màu Thêm 0.5 ml ± 0.005 ml dung dịch natri nitrua (3.4) 0.2 ml ± 0.002 ml axit axetic (3.2) Để yên phút sau để bay hỗn h p khô n i cách thủy sôi (4.3) Thêm 1ml ± 0.01 ml dung dịch natri salixylat (3.5) trộn cho bay hỗn h p đến khô lần Lấy bát kh i n i cách thủy để nguội b́t đến nhiệt độ phòng Thêm ml ± 0.01ml axit sunfuric (3.1) hòa tan cặn bát cách lắc nhẹ Để hỗn h p lắng 10 phút Sau thêm 10 ml ± 0.1 ml n ớc 10 ml ± 0.1 ml dung dịch kiềm (3.3) Chuyển hỗn h p sang bình định mức dung t́ch 25 ml nh không đ đến v ch 250C ± 0.50C 10 phút ± phút Sau Đặt bình vào n i cách thủy (4.4) lấy bình thêm n ớc v ch 6.3.3 Đo ph Đo độ hấp thu dung dịch 415 nm cuvet có chiều dài quang học 40 mm 50 mm dùng n ớc cất làm dung dịch đ i chứng độ hấp thu đo đ As đơn vị 74 c Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 Chú thích - Các phép thử cho thấy độ hấp thu dung dịch có mầu n định sau 24 gi 6.3.4 Dựng đ thị chuẩn Bằng cách lấy độ hấp thu dung dịch hiệu chuẩn trừ độ hấp thu dung dịch trắng Dựng đ thị chuẩn độ hấp thu dựa vào kh i l g Kiểm tra đ ng thẳng đ thị đ không ph i đ ng thẳng ph i làm l i hiệu chuẩn ng nitrat m(N) ng ph i qua điểm g c Nếu đ thị 6.4.ăXácăđ nh Dùng pipet lấy phần mẫu thử đư chọn (6.1) thể t́ch V ml cho l chứa l ng nitơ nitrat ng mẫu kho ng m(N) = 1g g cho vào bát bay nh (4.2) Sau tiến hành theo 6.3.2 6.3.3 6.5 Hi u ch nhăđ h p thu c a ph n m u th Nếu độ hấp thu phần mẫu thử b ớc sóng phân t́ch đư đ c biết nghi ng có gây nhiễu (có thể xuất đ i với mẫu có độ mầu cao) tiến hành thao tác theo 6.3.2 6.3.3 phần mẫu thử với l không b sung thêm dung dịch natri salixylat Độ hấp thu đo đ ng gấp đôi nh ng c At đơn vị Biểu th k t qu 7.1 Tính toán k t qu T́nh độ hấp thu nitrat phần mẫu thử Ar theo công thức: Ar = A s - Ab đư chỉnh độ hấp thu mẫu thử tính theo: Ar = A s - Ab - At c hai công thức As Ab At liên quan tới mẫu thử mẫu thử trắng độ hấp thu hiệu chỉnh t ơng ứng (xem 6.2 6.3.3 6.5) 75 Hoàng Văn Tú Đọc kh i l Hóa môi tr ng - K25 ng nitrat m(N) microgam t ơng ứng với độ hấp thu Ar từ đ thị hiệu chuẩn (6.3.4) Hàm l ng nitrat mẫu thử N miligam lít tính theo công thức sau: m(N ) V V thể tích phần mẫu thử tính mililít B ng - B ng chuyểnăđ i Nitrat c(NO3) mmol/l c(NO3) = mmol/l NO2 mg/l N mg/l 62 14.01 NO2 = mg/l 0.0161 0.226 N = mg/l 0.0714 4.427 Thí d : NO2 = mg/l t ơng đ ơng với N = 0.226 mg/l Phụ lục 4: Pả NẢ PảÁP XÁC Đ NH PH TCVN 6492:2011 Ph m vi áp d ng Tiêu chuẩn quy định ph ơng ph́p x́c định giá trị pH n ớc m a, n ớc u ng n ớc khóng, n ớc bể bơi, n ớc mặt n ớc ngầm, nh n ớc th i sinh ho t, n ớc th i công nghiệp, bùn l ng, giá trị pH nằm kho ng pH = đến pH = 12 với lực ion dung môi d ới l = 0,3 mol/kg (độ dẫn điện < 000 mS/m) kho ng nhiệt độ từ oC đến 50oC Tiêu chuẩn viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiệt cho việc áp d ng tiêu chuẩn Đ i với tài liệu viện dẫn ghi năm công b áp d ng phiên b n đ 76 c nêu Đ i với Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 tài liệu viện dẫn không ghi năm công b áp d ng phiên b n bao g m c sửa đ i, b sung (nếu có) TCVN 4851 (ISO 3696) N ớc sử d ng phân tích phòng thí nghiệm – Yêu cầu kỹ thuật ph ơng ph́p thử ISO 4796-2, Laboratory glassware – bottles – Part 2: Conical neck bottles (D ng c thí nghiệm thủy tinh – Phần 2: Bình nón) TCVN 5993 (ISO 5667-3) Chất l ng n ớc – Lấy mẫu – Phần 3: H ớng dẫn b o qu n xử lý mẫu Thuật ngữ định nghĩa Trong tiêu chuẩn áp d ng thuật ngữ định nghĩa sau 3.1 pH Đơn vị đo ho t độ ion hydro dung dịch CHÚ THÍCH Theo TCVN 7870-9 (ISO 80000-9)[1] CHÚ THÍCH Dù ph n ứng axit hay kiềm đ c x́c định ho t độ ion hydro có mặt 3.2 Giá trị pH (pH value) Logarit s 10 tỉ s ho t độ ion hydro phân tử ( ) nhân với Trong H ho t độ t ơng đ i ion hydro (theo độ mol); H hệ s ho t độ mol ion hydro t i mH; mH độ mol ion hydro tính mol kilogam; 77 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 mo độ mol tiêu chuẩn CHÚ THÍCH Theo TCVN 7870-9 (ISO 80000-9)[1] CHÚ THÍCH Giá trị pH đặc t́nh đơn vị đo tuyệt đ i CHÚ THÍCH pH (PS) (PS = chuẩn đầu) đơn vị ho t độ ion đơn lẻ đo đ c Do vậy, pH(PS) dung dịch mẫu chuẩn đầu đ c thiết lập, để tính toán giá trị gần cầng t t tìm l i Điều đ t đ c cách sử d ng qui trình đo điện cực điện hóa s tính ph thuộc tính bền nhiệt động học điện cực platin/hydro ho t độ ion hydro lo i trừ dòng khuyếch tán cách sử d ng pin chuyển đ i Nguyên tắc Việc x́c định giá trị pH dựa việc đo hiệu điện pin điện hóa dùng pH-mét phù h p pH mẫu ph thuộc vào nhiệt độ tr ng thái cân điện gi i Do vậy, nhiệt độ mẫu luôn đ c ghi với phép đo giá trị pH C n tr Sự thay đ i ćc phép đo gia tăng điện cực pH, đặc biệt màng, v́ch ngăn, dung dịch đo, v́ dẫn đến ćc phép đo sai Sự chênh lệch thấp c phép hiệu chuẩn/hiệu chỉnh phép đo đ c tiến hành điều kiện nh (v́ d nhiệt độ, đặc tính dòng, lực ion) Sự sa lắng (sự phủ) màng (ví d canxi cacbonat, hydroxit kim lo i, dầu, mỡ) điện cực đo làm gi m độ d c điện cực pH, th i gian cho tín hiệu dài x y tính nh y chéo anion cation Sự sa lắng (sự phủ) kết tủa lên ćc màng ngăn (v́ d b c clorua, b c sunfit protein) gây c n tr điện tiếp xúc với dung dịch đo Nh điểm ćc màng ngăn đ c c nhận biết ćch đo hiệu ứng pha loãng dung dịch đo 78 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 Nếu ph n ứng chất điện gi i dung dịch đo dẫn đến kết tủa màng ngăn, cần thiết lập cầu điện gi i (ví d KCl/KCl + AgCl) cầu điện gi i với chất điện gi i trơ (v́ d kali nitrat, c(KNO3) = 0,1 mol/l) dung dịch mẫu chất điện gi i so sánh Đặc biệt n ớc có độ dẫn điện thấp, t n t i điện khuếch tán cao Hiệu ứng khuấy hiệu ứng nhớ (khuếch t́n ng c dung dịch đo vào điện cựu so sánh) gây nên sai lệch phép đo Điện cực pH đặc biệt nên sử d ng sau (v́ d có màng ngăn cầu n i bên dung dịch điện gi i so sánh không chứa AgCl) Trong n ớc có dung l ng đệm thấp, giá trị pH thay đ i dễ dàng (ví d ćch đ a vào cacbon dioxit từ không khí hấp th chất kiềm từ bình thủy tinh) Trong ćc tr ng h p này, nên sử d ng vật liệu phù h p tiến hành phép đo hệ th ng dòng kín Sự gi i phóng khí xung quanh điện cực pH tăng thêm nh h ng thay đ i giá trị pH Trong dung dịch huyền phù, sai lệch phép đo x y Trong tr ng h p này, để mẫu lắng bình đầy kín r i đo phần dung dịch Sự sai lệch phép đo x y đo n ớc ngầm n ớc khoáng giàu cacbon dioxit Trong tr ng h p này, bão hòa cacbon dioxit áp suất cao khử kh́ độc x y su t phép đo dẫn đến thay đ i giá trị pH ban đầu Giá trị pH n ớc kị khí có chứa Fe (II) sunfit làm thay đ i tiếp xúc với không khí Đ i với tr ng h p nh h ng nhiệt độ lên giá trị dung dịch n ớc, xem 7.2, 7.3 Điều Thu c thử Chỉ sử d ng thu c thử cấp độ tinh khiết phân tích, ngo i trừ có định riêng 79 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 6.1 N ớc cất n ớc lo i ion (n ớc khử ion) , ví d n ớc đư lo i ion nh qui định TCVN 4851 (ISO 3696), cấp độ 2, độ dẫn điện < 0,1 mS/m 6.2 Dung dịch đệm, nên dùng dung dịch đệm đư đ c chứng nhận độ xác phép đo để hiệu chỉnh pH-mét Cần tuân thủ h ớng dẫn nhà s n xuất b o qu n độ bền dung dịch Nếu sẵn dung dịch đệm đư đ c chứng nhận cần chuẩn bị dung dịch đệm phòng thí nghiệm, xem Ph l c A Chuẩn bị dung dịch đệm phòng thí nghiệm tr ng h p ngo i lệ Cacbon dioxit từ khí nh h ng đến dung dịch đệm, pH dung dịch có pH kiềm Đu i khí kho ng không với khí b o vệ làm tăng độ bền Đ i với tất c dung dịch đệm, cần tránh m đóng bình th l ng xuyên lấy ng nh Đ́nh dấu th i gian lần m lên bình thu c thử 6.3 Chất điện gi i dùng để n p vào điện cực so sánh Sử d ng dung dịch điện ly cần theo h ớng dẫn nhà s n xuất 6.4 Dung dịch kali clorua, c(KCl) = mol/l Để chuẩn bị dung dịch KCl làm chất điện gi i dùng cho điện cực so sánh, sử d ng l ng kali clorua rắn phù h p hòa tan chúng n ớc (6.1) Thiết bị, d ng c 7.1 Bình mẫu, đậy nắp, đ́y làm polyetylen thủy tinh, ví d bình thí nghiệm nh qui định ISO 4796-2, thiết kế 100 WS Kiểu nắp đậy đ c dùng cần ph i ngăn đ c tất c kh́ vào bình mẫu 7.2 Thiết bị đo nhiệt độ, có kh đo với độ không đ m b o t ng cộng không lớn 0,5 oC Nên sử d ng c m biến nhiệt độ (7.2.2) 7.2.1 Nhiệt kế, thang chia đến 0,5oC 7.2.2 Bộ c m biến nhiệt độ, tách r i kết h p đ ng vào điện cực pH, ví d Pt 100, Pt 1000 hệ s nhiệt độ âm 80 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr Độ sai lệch phép đo nhiệt độ thiết bị cần đ đ ng - K25 c hiệu chỉnh theo nhiệt kế đư c hiệu chuẩn 7.3 pH-mét, miễn có ćc ćch sau để điều chỉnh: a) điểm không điện cực pH (hoặc điện bù); b) độ d c điện cực pH; c) nhiệt độ điện cực pH; d) điện tr đầu vào > 1012 Ω Hơn nữa, thay đ i hiển thị pH mét cách hiển thị giá trị pH giá trị điện Độ phân gi i giá trị pH đọc pH mét nên 0,01 đơn vị nh pH mét đ c cung cấp kèm theo tiêu chuẩn thủ công hay tự động không ph i đặc tính giới h n ph m vi tiêu chuẩn CHÚ THÍCH Việc bù trừ nhiệt độ đ thị tr c tiến hành pH mét mua ng dựa công thức Nernst, nghĩa công thức ph thuộc vào nhiệt độ, t ơng ứng với độ d c lý thuyết điện cực dùng có t́nh đến thị giá trị pH Tuy nhiên, việc bù trừ đ c ph thuộc nhiệt độ vào giá trị pH dung dịch đo 7.4 Điện cực thủy tinh điện cực so sánh Chuỗi điểm không điện cực thủy tinh không đ cv (giá trị tuyên b nhà s n xuất) so với giá trị điện cực pH danh nghĩa Gí trị độ d c thực tế cần ph i 95% độ d c lý thuyết Sử d ng điện cực có dung dịch chất điện gi i t c độ dòng từ 0,1 ml/ngày đến ml/ngày làm điện cực so sánh Đ i với điện cực so sánh có dung dịch chất điện gi i, đ m b o áp suất thủy tĩnh đ c phát ćch đặt mức n p đầy chất điện gi i điện cực so 81 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 śnh cao mức n p dung dịch đệm dung dịch đo, thích h p Cũng sử d ng điện cực so sánh chịu áp lực Trong ćc tr ng h p áp d ng h n chế, sử d ng điện cực so sánh có chất điện phân d ng rắn (chất điện gi i d ng gel chất điện gi i đ c polyme hóa) B o qu n điện cực theo h ớng dẫn nhà s n xuất Đ i với mẫu có độ dẫn điện thấp, sử d ng điện cực có t́nh phóng điện chất điện gi i cao Nếu độ dẫn điện > 30 mS/m, sử d ng chất điện gi i d ng del polyme làm điện cực so sánh Nói chung, cần đ m b o đ i với chất điện phân d ng gel polyme, thay đ i màng ngăn không ph i thoát chất điện phân gây ra, mà khuếch tán ion liên quan 7.5 Máy khuấy khuấy, vận hành với thay đ i nh khí mẫu thử không khí Lấy mẫu Giá trị pH thay đ i nhanh chóng trình hóa học, vật lý sinh học mẫu n ớc Do đó, cần đo pH sớm t t, t i điểm lấy mẫu Nếu thực hiện, lấy mẫu n ớc vào chai lấy mẫu (7.1) Khi lấy mẫu vào chai, tŕnh làm trao đ i khí mẫu với không khí xung quanh, ví d gi i phóng cacbon dioxit N p đầy hoàn toàn mẫu vào chai đậy nút, không chứa bọt, ví d nút cứng Mẫu đ c giữ ḿt (2oC đến 8oC), nơi t i vận chuyển b o qu n [TCVN 5993 (ISO 5667-3)] Trong phòng thí nghiệm, đo giá trị pH sớm t t Nếu mẫu đ phòng thí nghiệm, kiểm tra kh nh h b o qu n lên giá trị pH mẫu đ c phân tích 82 c đo ng trình vận chuyển Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 Cần ý đặc biệt đến kế ho ch lấy mẫu đ i với lo i thành phần mẫu n ớc [xem TCVN 5993 (ISO 5667-3)] Thông th ng, lấy mẫu vận chuyển yếu t độ không đ m b o đo đo gí trị pH phòng thí nghiệm Do vậy, kết qu phép đo t i chỗ th ng có độ không đ m b o phép đo thấp Cách tiến hành 9.1 Chuẩn bị Theo h ớng dẫn nhà s n xuất vận hành điện cực pH Đ m b o tính điện cực cách b o d ỡng định kỳ thử nghiệm (9.2) Chuẩn bị dung dịch đệm hiệu chuẩn Đ i với thiết bị có phận d ng đệm tự động, vận hành theo h ớng dẫn nhà s n xuất Lựa chọn dung dịch đệm cho phép đo mẫu dự kiến nằm kho ng giá trị hai dung dịch đệm Nếu sử d ng điện cực pH mà c m biến nhiệt độ, nhúng c m biến nhiệt độ vào dung dịch thử nghiệm Đ i với phép đo, chuẩn bị điện cực thủy tinh điện cực so sánh điện cực pH, theo h ớng dẫn nhà s n xuất Bật thiết bị đo đ i với thiết bị nhận d ng dung dịch đệm tự động, kích ho t l u liệu dung dịch đệm đư chuẩn bị đư hiệu chuẩn Đo nhiệt độ dung dịch đệm dung dịch mẫu Nếu có thể, mẫu dung dịch đệm cần ph i có nhiệt độ nh Nếu c m biến nhiệt độ, điều chỉnh thiết bị tới nhiệt độ đo Lấy giá trị pH dung dịch đệm từ dung dịch đư đ c chứng nhận t ơng ứng, tùy thuộc vào nhiệt độ t i (ví d dung dịch đệm, xem ph l c A) sử d ng thừa nhận dung dịch đệm tự động 9.2 Hiệu chuẩn điều chỉnh thiết bị đo 83 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 Hiệu chuẩn điện cực pH t i hai điểm sử d ng dung dịch đệm kho ng giá trị pH dự kiến (hiệu chuẩn hai điểm), theo h ớng dẫn nhà s n xuất Sau đó, điều chỉnh thiết bị tay, dựa s liệu x́c định Đ i với thiết bị đo tự động, đ m b o dung dịch đệm đư chuẩn bị t ơng ứng với s liệu dung dịch đệm đư đ c b o qu n phần mềm thiết bị đo Nhúng điện cực pH đầu đo nhiệt độ dung dịch đệm đầu tiên, th lần t i pH=7 đ ng c dùng để điều chỉnh điểm không Tiếp sau, khuấy nhằm tránh kali clorua kết tủa rò rỉ chất điện gi i gần với điện cực thủy tinh Tắt máy khuấy bắt đầu qui trình hiệu chuẩn lên thiết bị đo Các thiết bị tự động nhận d ng tính n định phép đo hoàn toàn độc lập, l u giữ giá trị điều chỉnh điểm không Khi sử d ng thiết bị điều chỉnh tay, tr ớc tiên điều chỉnh điểm không t i pH=7, ngo i trừ có định riêng h ớng dẫn nhà s n xuất Rửa điện cực pH đầu đo nhiệt độ tr ớc, lần sau đo n ớc (6.1) Nhúng điện cực pH vào dung dịch đệm thứ hai khuấy nhẹ Tắt máy khuấy bắt đầu qui trình hiệu chuẩn thiết bị đo đ i với dung dịch đệm thứ hai Thiết bị tự động nhận d ng tính n định phép đo hoàn toàn độc lập, l u giữ giá trị điều chỉnh độ d c Đ i với thiết bị điều chỉnh tay, điều chỉnh độ d c cho giá trị pH dung dịch đệm thứ hai đ t đ c Kiểm tra kết qu việc điều chỉnh điện cực pH lên hai mẫu dung dịch đệm đư dùng Việc hiệu chuẩn cần ph i đ c kiểm tra phép đo dung dịch chuẩn độc lập, kiểm tra dung dịch đệm mới, thay cho dung dịch đệm đư dùng Phép đo không đ c sai lệch 0,03 so với điểm đặt phù h p Nếu không thì, lặp l i qui trình, thay điện cực pH cần 84 Hoàng Văn Tú Hóa môi tr ng - K25 Nh kết qu hiệu chuẩn, ghi l i điểm không độ d c điện cực pH với nhiệt độ đo Nếu thông tin yêu cầu điều kiện điện cực nằm kho ng pH, chất l điểm, th ng dung dịch đệm hiệu chuẩn điện cực pH t i nhiều hai ng t i năm điểm (hiệu chuẩn nhiều điểm, xem Tài liệu tham kh o [8]) 9.3 Phép đo mẫu Bất có thể, đo mẫu điều kiện với trình hiệu chuẩn, t t nên x́c định giá trị pH chai lấy mẫu (7.1) Nếu thay đ i dung dịch, rửa điện cực pH bình đo n ớc cất n ớc đư lo i ion (6.1) sau đó, đo dung dịch có thể, Lặp l i qui trình với mẫu khác, thích h p Những t́nh đặc biệt phép đo pH nh đo hệ th ng dòng ch y, phép đo n ớc có lực ion thấp, phép đo t i chỗ đo n ớc có áp suất tăng (n ớc biển, n ớc mặt n ớc công nghiệp) đ N ng độ kh i l c mô t Ph l c B, C D ng chất rắn bùn l ng cần thiết < % 10 Biểu thị kết qu Nói chung, giá trị định l ng pH đ c thể chữ s thập phân Nếu thành phần dung dịch ch a biết t ơng tự với thành phần dung dịch đệm chất l ng dung dịch hiệu chuẩn cần báo cáo kết qu đến hai s thập phân Nếu yêu cầu đến hai chữ s thập phân điều kiện đư nêu không đ́p ứng đ c, ćc lý đ a kết qu cần ph i ghi l i báo cáo thử nghiệm Báo cáo nhiệt độ đo VÍ D Giá trị pH 9,8 Nhiệt độ đo = 16,4 oC 11 Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm cần ph i có thông tin sau: 85 Hoàng Văn Tú a) Tất c thông tin đ Hóa môi tr ng - K25 c yêu cầu nhận d ng đầy đủ mẫu; b) Ph ơng ph́p lấy mẫu đư dùng (xem điều 8); c) Ph ơng ph́p thử nghiệm đư dùng, với viện dẫn tiêu chuẩn này; d) Mọi chi tiết thao t́c không qui định tiêu chuẩn này, đ tùy chọn, với tình hu ng làm nh h e) Điều kiện đo; f) Kết qu thử nghiệm thu đ c (xem điều 10) 86 ng đến kết qu ; c coi ... cho công nghệ xử lý phía sau đ t hiệu qu hơn, nghiên cứu lựa chọn ph ơng ph́p keo t điện hóa (KTĐH) để thực đề tài: Nghiên c u tiền xử lý ỉ ớc r rác c a bãi rác Nam S ỉ keo tụ điện hóa Đề tài... i t o l i hệ th ng xử lý n ớc rỉ rác hữu, không ngừng nghiên cứu công nghệ để xử lý n ớc rỉ rác BCL t ơng lai Với m c đ́ch b ớc đầu tiến hành nghiên cứu tiền xử lý n ớc rỉ rác nhằm làm gi m hàm... xử lý COD cao (đ t 76%) Sau trình Keo t - T o phức- Fenton, n ớc rỉ rác tiếp t c đ lý đ c xử lý Perozon đư xử c 97% chất hữu n ớc rỉ rác Tr ơng Quý Tùng cộng [9] đư nghiên cứu xử lý n ớc rỉ rác