Tài liệu và Đề cương - Le Vu Quoc Bao hóa lí nhóm 10 word

Tài liệu và Đề cương - Le Vu Quoc Bao hóa lí nhóm 10 word tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài t...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN BÁO CÁO XỬ LÍ NƯỚC RỈ RÁC TRONG THÀNH PHỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐiỆN HÓA GVHD: Thầy Huỳnh Tấn Nhựt TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 DANH SÁCH NHĨM: STT HỌ VÀ TÊN MSSV Phạm Huỳnh Trinh (142) 13149438 Phan Văn Kha (40) 13127101 Nguyễn Thị Hồng Vân (153) 13149486 Lương Văn Phát (75) 13149296 Huỳnh Tiểu Kha (39) 13127099 Huỳnh Nhân Quý (88) 13149325 Võ Thị Vân (154) 13149490 Dương Tố Quyên (90) 13149316 Phí Vũ Kim Ngân (61) 13149254 10 Phan Thị Mai Linh (45) 13149215 11 Dương Văn Thương (128) 13149401 12 Đinh Hữu Phước (81) 13149308 13 Mai Thị Thanh Hương (35) 13149171 14 Đoàn Tấn Sĩ (93) 13149327 15 Nguyễn Hoàng Phương Ngân (59) 13149249 16 Ngô Gia Lâm (43) 13149199 Mục lục: I Lí thuyết: Trong nghiên cứu, xử lí nước rỉ rác đô thị phương pháp keo tụ điện hóa phương pháp nghiên cứu Việc loại bỏ COD, TOC, màu sắc nước thải điều tra thực nghiệm cách sử dụng phương pháp keo tụ điện hóa Al Fe sử dụng đồng thời lò phản ứng làm nguyên liệu cho điện cực ( Tỉ lệ COD, TOC màu sắc loại bỏ so với điện hóa tạo Fe2+, Al3+ nghiên cứu, phương pháp COD loại bỏ nhiều nhất) Vậy, phương pháp keo tụ điện hóa, sử dụng Fe2+ , khả loại bỏ tối đa dung dịch hòa tan L1 87%, L2 có khả loại 90% , sử dụng Al 3+, đạt hiệu loại bỏ 77% cho L1 88% cho L2 Loại bỏ màu Fe 2+ quan sát L1 86%, L2 khoảng 99% Xử lí nước thải chất keo tụ hóa học (FeSO4.7H2O Al2SO4.18H2O) ta thấy thấp điện hóa tạo Fe 2+ Al3+ Kết cho thấy keo tụ điện hóa coi giải pháp thay hiệu cho việc xử lí nước thải II Giới thiệu Trong loại bỏ chất thải rắn trở thành vấn đề môi trường nghiêm trọng tăng dân số giới thay đổi thói quen tiêu dùng Trong quản lí chất thải rắn, bãi chôn lấp phương pháp phổ biến sử dụng nhiều quốc gia giới Theo tính tốn ta thấy, 450-500 triệu chất thải rắn sinh hoạt thải hàng năm giới Trong đó, 320-350 chất thải sinh hoạt tương đương 70%, lấy từ bãi rác Trong sau bãi rác hoạt động, nước thải rò rỉ độ ẩm chất thải vùng Các phản ứng hóa học vật lí chất thải, nước mưa gia tăng mực nước ngầm Với đặc điểm nhu cầu oxy hóa học cao (COD), tổng cacbon hữu (TOC), màu sắc độc tính tiềm năng, nước thải trở thành khía cạnh khác vấn đề chất thải rắn Thành phần nước thải gây ô nhiễm tập trung cao phụ thuộc vào thành phần chất thải tuổi bãi chơn lấp Nói chung, bãi chôn lấp phân loại sau: < năm, trung bình 5-10 năm, lâu năm > 10 năm Sự xâm nhập nước thải chưa qua xử lí gây nhiễm đất nước ngầm Do đó, xử lí chất thải cách thích hợp vấn đề quan trọng Kĩ thuật xử lí hiếu khí kị khí phương pháp sử dụng rộng rãi Các hệ thống cung cấp hiệu suất cao, có kết khác từ thành phần chất thải, có liên quan đến tuổi bãi chơn lấp Hiệu q trình xử lí đánh giá cao ảnh hưởng dòng chảy thành phần nước thải Tuy nhiên q trình xử lí sinh học không đủ để loại bỏ chất hữu bền vững Đó lí sao, để xử lí nước thải , cần trình xử lí khác nhau, sử dụng rộng rãi q trình hóa lí Các đặc tính chất thải có vai trò quan trọng việc xác định phương pháp xử lí Để xử lí nước thải có q trình như: oxy hóa nâng cao, trao đổi ion qua màng…là phương pháp xử lí khác sử dụng để loại bỏ nitơ chất hữu Thuật ngữ: i cường độ dòng điện (mA/cm2) Δm khối lượng kim loại hòa tan (g/L) Một số nhà nghiên cứu thử tìm phương pháp hóa lí thích hợp ( keo/ đơng tụ, ozon hóa ) để xử lí nước thải hiệu Cũng sử dụng hiệu phương pháp xử lí chất thải Ngồi ra, phương pháp keo tụ điện hóa để q trình xử lí nước thải hiệu loại q trình điện hóa mà thu hút nhiều quan tâm, xem xét nghiên cứu cơng nghệ điện hóa trở thành bước khơng thể thiếu để xử lí chất gây nhiễm Đặc biệt, sử dụng có hiệu công nghiệp phát dệt, thực phẩm, kim loại mạ điện, ngành cơng nghiệp, hóa dầu Q trình điện hóa cho phương pháp có góc nhìn rộng Đây xem công nghệ sử dụng rộng rãi để xử lí nước nước thải, đặc trưng nhu cầu thiết bị, thời gian ngắn, khơng cần hóa chất hình thành bùn kết tất trình Bên cạnh tất lợi thế, phương pháp có số hạn chế nơi tiêu thụ điện chi phí hoạt động cao, thường tốn Trong nghiên cứu, xử lí nước thải tạo từ “ Bãi chôn lấp chứa rác thải sinh hoạt công nghiệp Izmit “ phương pháp keo tụ điện hóa thảo luận Trong nhà máy, khu ngăn cách nước thải rắn nước có số chứa đủ loại rác, nghiên cứu thực nước thải tập trung từ nhiều nơi hoạt động lưu trữ tiếp tục Trước hết, đặc điểm chung nước thải tập trung từ nước rỉ rác phân tích xử lí hiệu người hướng dẫn q trình keo tụ điện hóa lò phản ứng, COD, TOC thơng số màu sắc tìm kiếm Và kết quả, thu từ phương pháp keo tụ điện hóa so sánh kết với kết trình mới, tức trinh keo tụ điện hóa xác định III Vật liệu phương pháp Mô tả bãi chôn lấp: Nghiên cứu thực bãi rác chứa chất thải sinh hoạt công nghiệp Izmit, nằm làng Solaklar, 15km từ hướng Tây Izmit Những đặc thù chung vùng Marmara có ưu vùng Trong mùa thu mùa xuân mùa mưa, mưa lớn vào mùa đông Hàng năm, nhiệt độ trung bình 14.70C lượng mưa 1876.6mm Các bãi chôn lấp xác định tổng diện tích 800000m2 Kocaeli Khoảng 31,841m2 sử dụng để phân hủy chất thải bình thường chất thải nguy hại thực vật Khoảng 362,557m2 tách cho việc lưu trữ chất thải rắn sinh hoạt công nghiệp bãi chôn lấp thiết kế để sử dụng từ 25-30 năm Tổng cộng có khu có kích thước khác với tổng sức chứa 4,132,912 triệu m Diện tích khối lượng khu vực thể bảng Một bảy khu sử dụng để xử lí bùn lắng chất thải nguy hại, khu khác có 264,392m2 sử dụng cho chất thải rắn sinh hoạt Lớp thấm khu vực thiết kế với phương diện liên quan đến dẫn Các hoạt động lưu trữ hoàn thành từ khu Bây giờ, hoạt động lưu trữ xảy khu thứ 5, nước thải sử dụng nghiên cứu tập trung từ khu Nước rỉ rác hình thành khu tập trung với mức độ cao polyethylene (HDPE) đường ống chuyển giao cho người quản lí Xử lí chất thải rắn sinh hoạt, bùn nước chất thải cơng nghiệp lưu trữ với chất thải sinh hoạt, chấp nhận nơi có chất thải rắn sinh hoạt Hàng ngày, lượng chất thải rắn vào nhà máy xấp xỉ 500 Giá trị tỏa nhiệt chất thải rắn thay đổi từ 950-1300 Kcal/kg Thành phần, số lượng tỉ lệ phần trăm chất thải rắn lưu trữ đưa bảng 2, số lượng chất thải rắn lưu trữ nhà máy trình bày bảng Trong nghiên cứu, để xử lí hiệu nước rỉ rác từ chất thải sinh hoạt “ Bãi chôn lấp chứa rác thải sinh hoạt cơng nghiệp Izmit “ phân tích liên quan đến hóa chất phương pháp keo tụ điện hóa Các giá trị đặc trưng xác nước rỉ rác báo cáo bảng Bảng 1: diện tích sức chứa bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị Thứ tự khu Diện tích (m2) 76,841 Sức chứa (m3) 1,580,000 28,586 68,000 32,645 95,000 11,845 101,000 63,980 1,029,000 98,165 969,919 50,495 290,000 Total 362,557 4,132,919 Bảng 2: Thành phần chất thải rắn thành phố Kocaeli Thành phần Khối lượng (tấn) Phần trăm (%) Chất hữu 232 68 Gỗ giấy 27 Dệt may 27 Nhựa 27 Thủy tinh 14 Tổng hợp 14 Bảng 3: Lắng đọng hàng năm bãi chôn lấp Năm Chất thải (tấn) 1997/1998 1999/2000 2001/2002 2003/2004 51/152 163/188 183/184 187/190 Bảng : Đặc tính hóa học chất thải bãi chôn lấp hoạt động Thông số Nồng độ Nhu cầu oxi hóa học (COD) (mg/L) 4022.5 Tổng cacbon hữu (TOC) (mg/L) 1295 Tính dẫn (mS/cm) 25.11 Màu (Hz) 2650 pH 7.71 Một phần nghiên cứu này, báo cáo điều tra hiệu q trình keo tụ điện hóa để loại bỏ COD, TOC màu sắc thông số nước rỉ rác thị Với mục đích này, keo tụ điện hóa Fe, Al điện cực ( muối kim loại FeSO4.7H2O Al2(SO4)3 ) sử dụng Phân tích Phân tích COD thực lò phản ứng (VELP-ECO16) nhiệt cách sử dụng 5220C đóng trào ngược phương pháp chuẩn độ Phương pháp quang phổ sử dụng để xác định màu sắc Phân tích màu sắc fotometer (MERCK-SQ118) Ngồi ra, pH-meter ( SOLOMAT-520C ) sử dụng để độ pH, điều chình pH thực cách sử dụng 0.1N H2SO4 , 0.1N NaOH Đề án đặc tính lò phản ứng EC Các lò phản ứng phòng thí nghiệm quy mơ ( 16cm×15cm×20cm, 2L) sử dụng q trình nghiên cứu thực nghiệm (hình 1) Hai nhóm điện xoay chiều cực âm cực dương ( loại ) bố trí theo chiều dọc Khoảng cách anot catot 3mm Fe/Al sử dụng trình EC làm nguyên liệu cho cực dương/ cực âm ngược lại Trước thí nghiệm, điện cực nhúng HCl 1% 8h Như thấy hình 1: q trình xử lí nước thải chia thành bước Đầu tiên, chuẩn bị đơng tụ diễn lò phản ứng Sau đó, giải pháp thu trộn với nước thải lò phản ứng cho q trình lắng xảy Thời gian điện phân tế bào keo tụ điện hóa cần 5,10 15 phút tùy giá trị khác cường độ dòng điện (CD) Để có ion Fe2+ Al3+ lò phản ứng 1, pH điều chỉnh cho ổn định (pH= 3) Độ pH thấp làm thúc đẩy trình điện phân kim loại Điều làm ngăn ngừa điện cực bị đơng sớm Trong lò phản ứng 2, cần thiết giải pháp làm cho pH tổ chức lên từ hidroxit Fe2+ ( pH khoảng 8.5-9) Al3+ ( pH 6.5-7) lắng đọng Nhiệt độ (21-22 0C) ổn định thời gian thí nghiệm Hình 1: lò phản ứng keo tụ điện hóa sử dụng phòng thí nghiệm IV Kết thảo luận: Hòa tan kim loại phản ứng phức tạp liên quan đến q trình điện hóa Trong lò phản ứng 1, điện cực ( anot catot) phân hủy điều kiện có axit Một nghiên cứu sơ khả lò phản ứng 1, để nhận Fe 2+ Al3+ thực Sự phụ thuộc số lượng kim loại hòa tan (m/GL) cường độ dòng điện (i/ mA/cm2) theo giá trị khác thời gian ( từ 5- 15 phút) chất điện phân lọc lò phản ứng ( RC ) đường thẳng Vì vậy, khác cường độ dòng điện, người ta tính tốn khối lượng Fe Al hòa tan từ liệu thực nghiệm Bảng 5: Các phương trình tuyến tính [(∆m/gL)=a + b × I (mA/cm 2)] thông số khác cho giá trị CD(i) thời gian (t) chất điện phân q trình lọc EC ( lò phản ứng 1) T(phút) a b R* S.E -0.083368 0.030804 0.96 0.062 10 0.000355 0.044263 0.99 0.001 15 -0 23679 0.071700 0.99 0.026 -0.016062 0.009271 0.98 0.012 10 -0.005217 0.015457 0.99 0.006 15 -0.001639 0.021411 0.99 0.002 Anot Fe Anot Al Những tính tốn sử dụng để tính tốn sơ số lượng ion kim loại dung dịch để so sánh trình keo tụ điện hóa q trình điện hóa Cường độ dòng điện anot đối lưu cho Al phạm vi 2-15 mA/cm2, cho cực dương Fe, khoảng 1-10mA/cm 2.Cường độ dòng điện (i) có giá trị lớn 12mA/cm Đây nguyên nhân gây thụ động anot (Fe) Như thấy từ hình 1, nước thải đến lò phản ứng keo tụ điện hóa.( vào điện cực nhôm/sắt) làm tăng lượng ion Al 3+/Fe2+, vào lò thứ 2, nơi đơng tụ Al(OH)3/Fe(OH)2 diễn ra, ( pH 6.5-7 cho ion Al 3+, 8.59 cho ion Fe2+) Trong trình keo tụ điện hóa, hấp thụ kim loại hidroxit kim loại hình thành cao, hạt keo tụ thu hút hấp thụ hạt vi keo ion từ nước thải 10 Các chế phản ứng, xảy nghiên cứu rộng rải nhiều nơi Khi dòng điện chiều qua, điện cực, ion kim loại hòa tan phản ứng với OH- nước Các hidroxit kim loại hòa tan phần nước thành lập theo pH thích hợp Giai đoạn kết thúc hình thành hạt keo Hidroxit tạo thành hạt nhân hạt keo hấp thụ cation anion hình thành xung quanh nhân Vì vậy, hạt nhân lớp hấp thụ tạo thành điện tích dương cho hạt keo Xảy lớp khuếch tán xung quanh hạt hạt trở thành trung tính Các nhóm hidroxit kim loại hình thành q trình keo tụ điện hóa có khả hấp thụ cao Một số phản ứng hóa học xảy điện cực nước thải số lượng lớn, thể đây: Phản ứng Fe anot Fe – 2e- - Fe2+ Fe2+ + OH- - Fe(OH)+ Fe(OH)+ + OH-  Fe(OH)2 Fe(OH)2 ( giải pháp ) - Fe(OH)+ + OHPhản ứng Al anot Al – 3e-  Al3+ Al3+ + H2O  Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O  Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O  Al(OH)3 + H+ Al(OH)3 + H2O - Al(OH)4- + H+ Ở anot : M - Mn+ + ne2H2O + 2e-  4H+ + 4eỞ catot: 11 Mn+ + ne-  M 2H2O + 2e-  H2 + 2OHTrong trình nghiên cứu, loại nước rỉ rác có nồng độ khác thực trời mưa hay có tuyết rơi Loại tương ứng với nước pha 1:2 , loại là loại tự nhiên nước thải diễn Ảnh hưởng nồng độ Fe+ Hình2: cho thấy khả loại bỏ COD, TOC màu sắc lượng Fe2+ 12 Hình 3: phần trăm COD, TOC màu sắc loại bỏ so với hóa học tạo Fe2+ (FeSO4), lượng dung dịch (a) 50% (L1), (b) dung dịch ban đầu (L2) Lượng Fe2+ lên đến mức độ định, việc loại bỏ COD, TOC màu sắc tăng lên Như thấy từ hình 2, loại bỏ hiệu thơng số COD Vì vậy, việc loại bỏ tối đa 87% cho giải pháp pha loãng 1:2 (L1) Trong giải pháp ban đầu (L2) 90% Loại bỏ màu cao quan sát cho L1 (86%) L2 khoảng 99% Đối với hai giải pháp số TOC khoảng 58-68% Loại bỏ số để xử lí nước thải chất keo tụ hóa học( FeSO4.7H2O) dường thấp so với điện hóa để tạo Fe2+ (hình 13 3) Như vậy, loại bỏ số COD 78% cho L1 56% cho L2 Đối với tham số lại (TOC va màu sắc) thấp so với giá trị tương ứng cho q trình keo tụ điện hóa Kết nói lên khả hấp thụ cao trình điện tạo Fe 2+ Fe(OH)2, mà lấy từ FeSO4 cách thủy phân Theo kinh nghiệm cho thấy, phát triển, phát triển CD đến mức độ định thúc đẩy làm tăng hoạt động hấp thụ hidroxit Ảnh hưởng Al3+ Như trường hợp điện cực Fe, Al3+ tạo pin điện phân thêm vào lò phản ứng với chất kết tủa pha trộn với nước thải sau Tương tự thí nghiệm với Fe2+, giải pháp nghiên cứu, cụ thể L1 pha loãng 1:2 L2 nước thải tập trung ban đầu Đối với thông số cần loại bỏ nước thải( COD, TOC, màu sắc) kết phụ thuộc vào lượng AL3+ Được thể hình 14 Hình 4: thành phần COD, TOC màu sắc loại bỏ so với điện hóa tạo lượng (a) dung dịch 50% (L1) , (b) dung dịch ban đầu (L2) Như thấy từ hình , giai đoạn ( lượng Al 0.12g/L) tỉ lệ xử lí COD 55% cho L1 58% cho L2 Sự gia tăng nồng độ ( lượng Al 3+ 0.3g/L ) nên cho hiệu xử lí tối đa Như COD, hiệu loại bỏ 75% cho L1 86% cho L2 Sau này, việc loại bỏ thể tích, thay đổi khơng lớn nồng độ ( lượng Al3+ tăng đến 0.34g/L ) Theo ta thấy, kết có hiệu cao để loại bỏ màu sắc Do đó, lượng Al3+ 0,26 g/L , nên việc loại bỏ màu sắc đạt giá trị 98% cho L2 Mặt khác, kết cho thấy Fe2+ khơng có hiệu việc loại bỏ TOC Việc loại bỏ TOC có hiệu tối đa 78% cho L1 65% cho L2 lượng tối đa Al 3+ 0.34g/L Để so sánh q trình keo tụ điện hóa ( nồng độ tương tự Al 3+) Al2(SO4)3 chuẩn bị trình làm nước thải nghiên cứu Hình 5, trình bày đồ thị kết quả, nơi xử lí hiệu nước thải thông thường thể phần trăm thể phụ thuộc vào giá trị lượng Al3+ Trong nghiên cứu này, điều tra xử lí nước thải đô thị phương pháp keo tụ điện hóa, ta quan sát bùn hình thành chất keo tụ hình thành hai lần keo tụ Như thấy hình 5, việc loại bỏ tối đa COD, TOC, màu sắc chất thải nồng độ Al3+ 0.34g/L Đối với L1, COD loại bỏ 73%, TOC 49%, 76% thông số màu sắc Đối với L2, thông số có giá trị thấp tương ứng COD loại bỏ 56%, TOC 46%, 69% để loại bỏ máu sắc 15 Hình 5: phần trăm COD, TOC, màu sắc loại bỏ hóa học tạo lượng Al3+ Al2(SO4)3 (a) dung dịch 50% (L1), (b) dung dịch ban đầu (L2) V Kết luận Hiệu q trình keo tụ điện hóa áp dụng để xử lí nước thải nghiên cứu công việc Bằng cách sử dụng phương pháp này, COD, TOC màu sắc nghiên cứu Kết trình EC cung cấp hiệu cao keo tụ tạo Khi hiệu xử lí điều tra, ta thấy keo tụ điện hóa phương pháp tiền xử lí hiệu cho nghiên cứu nước thải Bằng phương pháp điện đông máu, COD tối đa loại bỏ Fe 2+ 87% L1, L2 90%, Al 3+ 77% cho L1 88% cho L2 Loại bỏ màu cao quan sát cho L1 (86%), L2 99% Fe2+ 16 Trong trình keo tụ điện hóa, điện phân điện phân oxi hóa diễn lúc Trong trình này, chất ô nhiễm bị oxi hóa đồng thời phát tán chất ô nhiễm lơ lững vận chuyển tới bề mặt nước Hiện có chế đồng thời trực tiếp ảnh hưởng đến kết xử lí Phương pháp EC khơng sử dụng thuốc thử hóa học làm cho quy định q trình xử lí nước rỉ rác dễ dàng tự động hóa Sự tối ưu hóa cho việc xây dựng máy EC để cung cấp cho q trình xử lí nước thải Theo ý kiến chúng tôi, nghiên cứu đẩy mạnh từ quy mơ mơ hình phòng thí nghiệm thành mẫu vật dùng cơng nghiệp có đặc điểm cơng nghệ giống Kết cho thấy, EC trình cung cấp hiệu cao ổn định loại bỏ chất gây ô nhiễm Thành phần nước rỉ rác hình thành bãi chơn lấp hình thành nhiều yếu tố thay đổi thời tiết, tuổi bãi chôn lấp, thành phần chất thải, độ ẩm chất thải lượng nước thải Kết là, nước rỉ rác khác nhau, hình thành bãi chôn lấp nên nghiên cứu baic chôn lấp khác đánh giá trường hợp mẫu thời điểm, thay đổi nước rỉ rác, nguyên nhân đa dạng phương pháp xử lí Vì vậy, xác định phù hợp phương pháp để nghiên cứu nước rò rỉ đắn tổng quát hiệu nguồn gốc Bằng phương pháp sử dụng để xử lí nước thải 17 ... < năm, trung bình 5-1 0 năm, lâu năm > 10 năm Sự xâm nhập nước thải chưa qua xử lí gây nhiễm đất nước ngầm Do đó, xử lí chất thải cách thích hợp vấn đề quan trọng Kĩ thuật xử lí hiếu khí kị khí... tìm phương pháp hóa lí thích hợp ( keo/ đơng tụ, ozon hóa ) để xử lí nước thải hiệu Cũng sử dụng hiệu phương pháp xử lí chất thải Ngồi ra, phương pháp keo tụ điện hóa để q trình xử lí nước thải... T(phút) a b R* S.E -0 .083368 0.030804 0.96 0.062 10 0.000355 0.044263 0.99 0.001 15 -0 23679 0.071700 0.99 0.026 -0 .016062 0.009271 0.98 0.012 10 -0 .005217 0.015457 0.99 0.006 15 -0 .001639 0.021411