TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC CẤP

Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Thực Phẩm Bộ mơn Cơng nghệ Mơi trường TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC CẤP Tp.HCM, năm 2018 (Lưu hành nội bộ) MỤC LỤC MỞ ĐẦU BÀI 1: KHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THỐNG VÀ HĨA CHẤT BÀI 2: HẤP PHỤ BẰNG THAN HOẠT TÍNH 10 BÀI 3: KEO TỤ - TẠO BÔNG BẰNG PHÈN NHÔM 16 BÀI 4: KHỬ CỨNG BẰNG HÓA CHẤT 22 BÀI 5: KHỬ CỨNG BẰNG TRAO ĐỔI ION 29 MỞ ĐẦU Mục đích thí nghiệm: Giúp sinh viên làm quen với kỹ cần thiết người kỹ sư tương lai - Công nghệ xử lý, thiết bị xử nước cấ p - Vận hành thiết bị xử lý nước cấ p - Điều hành nhóm sinh viên thực công việc - Luyện tập khả viết báo cáo kỹ thuật Yêu cầu trước thí nghiệm Sinh viên phải đọc hướng dẫn thí nghiệm, tham khảo tài liệu liên quan để tìm hiểu kiến thức cần thiết cho thí nghiệm Xem thiết bị để hiểu cách tiến hành thí nghiệm, vạch kế hoạch làm việc phân cơng nhóm Yêu cầu làm thí nghiệm Sau thí nghiệm nhóm sinh viên phải làm báo cáo kết thu Tổng hợp tất báo cáo thành tập nộp lại cho giáo viên sau học xong thí nghiệm Nội dung - Trình bày yêu cầu, nội dung tóm tắt kết thí nghiệm - Lý thuyết liên quan đến thí nghiệm - Thực hiện: trình bày bước thí nghiệm số liệu thơ - Kết tính tốn, nhận xét kết thu - Tài liệu tham khảo BÀI 1: KHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THỐNG VÀ HĨA CHẤT Mục tiêu Đánh giá khả khử sắt nước cấp sử du ̣ng phương pháp su ̣c khı́ sử dụng chất oxy hóa mạnh TỔNG QUAN Sắt có mặt khắp nơi, cấu tạo nên vỏ trái đất Trong nước thiên nhiên, kể nước mặt nước ngầm điều có chứa sắt Hàm lượng sắt dạng tồn chúng tuỳ thuộc vào loại nguồn nước, điều kiện môi trường, nguồn gốc tạo thành Trong nước mặt, sắt tồn dạng hợp chất Fe3+, thường Fe(OH)3 không tan, dạng keo hay huyền phù, dạng hợp chất hữu phức tạp tan Hàm lượng sắt thay đổi vượt mg/l, đặc biệt nước có tính kiềm khử q trình làm nước Trong nước ngầm, có pH thấp, sắt tồn dạng ion Sắt có hố trị thành phần muối tan Fe(HCO3)2, FeSO4 Hàm lượng sắt có nguồn nước ngầm thường cao phân bố không lớp trầm tích sâu CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ SẮT Hiện nay, có nhiều phương pháp khử sắt nước ngầm, chia làm ba nhóm sau: Các phương pháp khử sắt Phương pháp làm thoáng Làm thoáng tự nhiên Phương pháp dùng hoá chất Phương pháp khử sắt khác Chất oxi hóa mạnh: Cl2, KMnO4, O3, Keo tụ, UF, trao đổi ion, Làm thoáng cưỡng Vôi (Ca(OH)2) Khử sắt phương pháp làm thoáng Phương pháp khử sắt làm thoáng làm giàu oxy cho nước, tạo điều kiện để oxy hoá Fe2+ thành Fe3+ thực trình thuỷ phân để tạo thành hợp chất tan Fe(OH)3 dùng bể lắng/lọc để giữ lại CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH KHỬ SẮT Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat muối không bền vững, thường phân ly sau: Fe(HCO3)2 = 2HCO32- + Fe2+ (1) Nếu nước có oxy hồ tan, q trình oxy hố thuỷ phân diễn sau: 4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+ (2) Đồng thời xảy phản ứng phụ H+ + HCO3- = H2O + CO2 (3) Tốc độ phản ứng biểu diễn theo phương trình Just sau: V d [ Fe 2 ] [ Fe 2 ][O2 ]  K dt [ H  ]2 Trong đó: v : vận tốc oxi hoá d [ Fe 2 ] : biến thiên [Fe2+] theo thời gian t dt [Fe2+]; [H+]; [O2]: nồng độ ion Fe2+, H+ oxi K : số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ chất xúc tác Như vậy, q trình chuyển hố Fe2+ thành Fe3+ phụ thuộc vào nhiều yếu tố pH; O2; hàm lượng sắt nước ngầm; CO2; độ kiềm, nhiệt độ, thời gian phản ứng Khi tất ion Fe2+ hoà tan nước chuyển hóa thành bơng cặn Fe(OH)3, việc loại bỏ cặn khỏi nước thực bể lắng/lọc theo chế giữ cặn học Khử sắt phương pháp dùng hóa chất a Khử sắt chất oxi hóa mạnh Các chất oxi hóa mạnh thường sử dụng để khử sắt Cl2, KMnO4, O3, … Khi cho chất oxi hóa mạnh vào nước, phản ứng diễn sau: Fe2+ + Cl2 + H2O = Fe(OH)3  + Cl- + H+ Fe2+ + KMnO4 + H2O = Fe(OH)3  + MnO2 + K+ + H+ (4) (5) Ghi chú: Trong phản ứng, để oxi hóa mg Fe2+ , cần 0.64 mg Cl2 0.94 mg KMnO4 đồng thời độ kiềm nước giảm 0.018 mgđl/l So sánh với phương pháp khử sắt làm thoáng ta thấy, dùng chất oxi hóa phản ứng xảy nhanh hơn, pH mơi trường thấp (pH