Trong giới hạn của luận văn chúng tôi tiến hành nghiên cứu tương tác của các polyme ưa nước: poly(acrylamit), poly(acrylic axit), poly(hydroxamic axit) với các ion kim loại: Pb2+, Cu2+, Ni2+. Với các nội dung chính như sau:• Nghiên cứu, kiểm tra tương tác giữa polyme ưa nước và ion kim loại.• Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến tương tác polyme ưa nước – kim loại, rút ra các điều kiện tối ưu cho quá trình tương tác này•Áp dụng thử nghiệm xử lý mẫu nước thải có chứa kim loại nặng của một cơ sở sản xuất với tác nhân xử lý là polyme ưa nước.
Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trường trở thành mối quan tâm toàn cầu Nguyên nhân phụ thuộc người vào môi trường tự nhiên nhằm đáp ứng nhu cầu sống Sự tương tác tác động tiêu cực đến môi trường tài nguyên thiên nhiên Đồng thời phát triển nhanh chóng nghành kinh tế, cơng nghiệp, nơng nghiệp dịch vụ … vượt khả phục hồi mơi trường Hơn nữa, phát triển tồn cầu làm tăng thách thức bảo vệ môi trường bảo tồn tài nguyên thiên Nước nguồn phổ biến bị ô nhiễm hoạt động khác người Một vấn đề môi trường quan trọng liên quan đến ô nhiễm nguồn nước tồn giới nhiễm ion kim loại nặng Việt Nam nước có kinh tế nông nghiệp hoạt động công nghiệp đem lại 20% GDP Nhịp độ phát triển công nghiệp nhanh Sự phát triển hoạt động công nghiệp vượt phát triển sở hạ tầng Do vậy, nhu cầu cấp thiết đặt cần có phương pháp xử lý kim loại đảm bảo hiệu xử lý, chi phí, thời gian vấn đề môi trường Một số phương pháp cho hiệu phát triển năm gần sử dụng polyme ưa nước làm tác nhân cố định ion kim loại nặng môi trường nước Để khảo sát hiệu phương pháp, luận văn “Nghiên cứu khả tương tác số polyme ưa nước với kim loại nặng” nhằm sử dụng số polyme ưa nước để hấp phụ số ion kim loại nước thải công nghiệp Trong giới hạn luận văn tiến hành nghiên cứu tương tác polyme ưa nước: poly(acrylamit), poly(acrylic axit), poly(hydroxamic axit) với ion kim loại: Pb2+, Cu2+, Ni2+ Với nội dung sau: • Nghiên cứu, kiểm tra tương tác polyme ưa nước ion kim loại • Khảo sát điều kiện ảnh hưởng đến tương tác polyme ưa nước – kim loại, rút điều kiện tối ưu cho trình tương tác Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên • Áp dụng thử nghiệm xử lý mẫu nước thải có chứa kim loại nặng sở sản xuất với tác nhân xử lý polyme ưa nước Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ô nhiễm kim loại phương pháp xử lý 1.1.1 Ơ nhiễm kim loại nước thải cơng nghiệp [1,8] Kim loại nặng bao gồm số loại như: As, Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Hg, Se, Zn, chúng có nguồn gốc từ nguồn nước thải công nghiệp, nông nghiệp tự nhiên như: cadimi có nguồn gốc từ chất thải cơng nghiệp, chất thải khai thác quặng Crôm xuất cơng nghiệp mạ hay chì cơng nghiệp than, dầu mỏ Thuỷ ngân chất thải công nghiệp khai thác khống sản, thuốc trừ sâu Chúng có tác hại định As gây ung thư, Cd gây huyết áp cao, đau thận phá huỷ mơ tế bào máu, chì độc ảnh hưởng tới thận thần kinh hay thuỷ ngân kim loại độc Các kim loại thải vào nước làm cho nước bị nhiễm bẩn số tính chất hố lý đặc biệt tính chất thành phần thay đổi làm ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái sức khoẻ người Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng trình đổ vào môi trường nước nước thải công nghiệp nước thải độc hại không xử lý xử lý không đạt yêu cầu Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp lưu vực nước gần khu công nghiệp, thành phố lớn khu vực khai thác khống sản Ơ nhiễm kim loại nặng biểu nồng độ cao kim loại nặng nước Hầu hết kim loại nặng tồn nước dạng ion Chúng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, chủ yếu từ hoạt động công nghiệp Khác với chất thải hữu tự phân hủy đa số trường hợp, kim loại nặng phóng thích vào mơi trường tồn lâu dài Chúng tích tụ vào mô sống qua chuỗi thức ăn mà người mắt xích cuối Q trình bắt đầu với nồng độ thấp kim loại nặng tồn Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên nước cặn lắng, sau tích tụ nhanh động vật thực vật sống nước Tiếp đến động vật khác sử dụng thực vật động vật làm thức ăn, dẫn đến nồng độ kim loại nặng tích lũy thể sinh vật trở nên cao Cuối sinh vật cao chuỗi thức ăn, nồng độ kim loại đủ lớn để gây độc hại Con người, xét theo quan điểm sinh thái, thường có vị trí cuối chuỗi thức ăn, họ vừa thủ phạm vừa nạn nhân ô nhiễm kim loại nặng 1.1.2 Một số phương pháp xử lý kim loại nước thải [4,7] Hàm lượng ngày tăng kim loại nặng môi trường nguyên nhân gây nhiễm độc đất, không khí nước Việc loại trừ thành phần chứa kim loại nặng độc khỏi nguồn nước, đặc biệt nước thải công nghiệp mục tiêu môi trường quan trọng phải giải Đã có nhiều giải pháp đưa nhằm loại bỏ kim loại nặng nước thải trước thải môi trường Tuy nhiên nước thải cơng nghiệp có thành phần đa dạng, nồng độ ion kim loại thay đổi rộng, giá trị pH biến động từ axit đến trung tính kiềm Để xử lý thu hồi chúng dùng nhiều phương pháp khác nhau, phù hợp để đạt liệu cao Dưới trình bày số phương pháp để xử lý thu hồi ion kim loại nước thải công nghiệp 1.1.2.1 Xử lý ô nhiễm kim loại nặng phương pháp hóa lý Bằng đường xử lý hóa học người ta loại trừ kim loại nặng khỏi nước thải Với nguồn nước thải cơng nghiệp có nồng độ kim loại nặng cao pH cực đoan việc xử lý chúng phương pháp hóa lý ưu Các phương pháp thường sử dụng là: - Phương pháp đông keo tụ - Phương pháp kết tủa hóa học - Phương pháp trao đổi ion Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên - Phương pháp điện hóa - Phương pháp điện thẩm tách - Phương pháp hấp phụ a Phương pháp đông keo tụ Các chất lơ lửng nước xử lý nhiều phương pháp khác để cung cấp nước có chất lượng phù hợp cho sinh hoạt yêu cầu công nghiệp định Các chất lơ lửng bao gồm chất rắn lớn lắng nhờ tác dụng trọng lực, chất rắn lắng thường hạt keo tự nhiên Để loại bỏ chúng người ta thường sử dụng phương pháp đơng keo tụ Đơng tụ q trình trung hòa điện tích, q trình tạo thành bơng lớn từ hạt nhỏ gọi trình keo tụ Đơng tụ thực thơng qua việc bổ sung muối vô nhôm sắt Các muối vơ trung hòa điện tích hạt lơ lửng nước, thủy phân để tạo thành kết tủa Q trình đơng tụ thực việc bổ sung polyme hữu hòa tan nước với nhiều vị trí bị ion hóa để trung hồ điện tích Q trình keo tụ tăng cường việc bổ sung hợp chất cao phân tử polyme hữu hòa tan Các polyme có tác dụng làm tăng kích thước hạt keo để tạo thành keo Nguyên tắc phương pháp Khi ta đưa vào nước muối kim loại hóa trị III thủy phân, ví dụ như: muối sắt muối nhôm Việc thêm vào trước hết gây tăng nhẹ lực ion, đồng thời làm biến đổi pH xảy acid hóa mơi trường (do thủy phân) liều lượng thích hợp muối này, thủy phân diễn hoàn toàn tạo kết tủa hydroxyd kim loại vơ định hình dạng kết tủa bơng Chúng “bẫy” “bắt” hạt keo để lắng gạn chúng Sử dụng muối kim loại thủy phân hóa trị III biện pháp thường hay ứng dụng việc xử lý nước Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Khi đưa vào hợp chất polyme tự nhiên tổng hợp, nói chung polyme hữu (amidon, alginate, polyelectronlyte tổng hợp) polyme vô (silic) vào hệ keo xảy hấp thụ bề mặt hạt keo làm cho hạt keo bị phá vỡ trạng thái cân Các polyme với mạch dài có khả liên kết hạt keo lại với tạo thành keo tạo điều kiện hình thành tập hợp lớn hơn, nên hàm lượng polyme cao dẫn đến tái tạo tính bền cho hệ keo Cơ chế q trình đông tụ keo Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Một số chất keo tụ vô cơ: Các muối nhôm: NH 4Al(SO4)2.12H2O, KAl(SO4)2.12H2O, NaAlO2, Al2(SO4)3.18H2O, AlCl3.6H2O muối sắt: Fe2(SO4)3.nH2O, FeCl.6H2O, FeClSO4 Tuy nhiên muối nhôm sắt cho trực tiếp bị thủy phân tạo thành oxo-hydroxid tan không tan đồng thời kèm theo giải phóng proton làm giảm pH mơi trường, để khắc phục hạn chế người ta tìm loại polyme vơ để thay như: Đầu tiên PAC (polyaluminium chloride) PEC (polyferric chloride) Các thử nghiệm cho thấy PAC PFC đạt hiệu xử lý cao độ đục, kim loại nặng, COD cho thấy khả xử lý trội nhiệt độ thấp việc xử lý nước thải Sau đời số sản phẩm như: PAS (polyaluminium sulfat), PASS (polyaluminium silicate sulfat), PFS (polyferric sulfat), PAFS (polyaluminium ferric sulfat) Một số chất keo tụ hữu (Polyelectrolytes): gồm hai loại polyme tổng hợp polyme tự nhiên Polyme tự nhiên: tinh bột, xenlulozo Polyme tổng hợp: polyme mạch thẳng, tan nước có dạng cation, anion, khơng ion như: polyacrylamit, polyacrylic, polystiren Trong hai loại polyme tổng hợp polyme tự nhiên sử dụng polyme tổng hợp có hiệu cao nhiều so với polyme tự nhiên khả Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên kết nối polyme tổng hợp với chất nước hiệu hơn, dễ kiểm soát trọng lượng phân tử, chất hàm lượng ion polyme Đây phương pháp khả thi mặt kinh tế Tuy nhiên khơng xử lí tất loại chất rắn lơ lửng mà khả keo tụ không tốt, không kết lắng dễ dàng, cặn chất lượng thấp, chất rắn lơ lửng mà có hoạt tính khó xử lý tác nhân keo tụ thơng thường ngiên cứu Bên cạnh phương pháp keo tụ tạo lượng bùn thải lớn không làm giảm tổng chất rắn hòa tan nên gây khó khăn cho tuần hoàn nước b Phương pháp kết tủa Xử lý kim loại phương pháp kết tủa phương pháp phổ biến thông dụng Việt Nam Với ưu điểm rẻ tiền, khả xử lí nhiều kim loại dòng thải lúc hiệu xử lý kim loại nặng mức chấp nhận phương pháp lựa chọn số cho nhà máy công nghiệp Việt Nam Nguyên tắc phương pháp Mn+ +Am =MmAn↓ (kết tủa) Kết tủa tạo thành khi: [M] m.[A] n ≥ Tt MA Trong : Mn+ : ion kim loại Tt Am- : tác nhân gây kết tủa : tích số tan Trong phương pháp người ta sử dụng nhiều tác nhân để tạo kết tủa như: S2-, SO42-, PO43-, Cl-, OH- S2-, OH- sử dụng nhiều tạo kết tủa dễ dàng với hầu hết kim loại, ion PO43-, SO42-, Cl- tạo kết tủa với số ion kim loại định Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên chúng dùng dòng thải chứa đơn kim loại vài kim loại định Đối với kim loại khác có pH thích hợp để kết tủa khác tùy thuộc vào khả tạo kết tủa M(OH) n tùy thuộc vào nồng độ kim loại có nước thải cần xử lý Trong nước thải kim loại thường tồn dạng ion nhiều dạng khác nhau, có hợp chất chất dễ kết tủa có chất khó kết tủa cực độc hại hợp chất Cr6+ ta phải tiến hành xử lý biến đổi chất dạng độc dễ kết tủa Ngoài để xử lý kim loại nặng nước phương pháp kết tủa có hiệu ta cần phải chuyển kim loại khó có khả kết tủa với tác nhân kết tủa đồng thời có tính cực độc dạng dễ kết tủa độc cách sử dụng tác nhân oxi hóa-khử M (hóa trị n) + tác nhân oxi hóa (khử) = M (hóa trị m) + chất (nếu có) M: kim loại dạng hợp chất ion Một số tác nhân oxi hóa hay dùng : clo, oxi, peoxit, tác nhân khử như: Na2SO3, FeSO4,… để oxi hóa - khử chất nhiễm thành dạng nhiễm khơng nhiễm Ưu nhược điểm phương pháp * Ưu điểm: + Đơn giản, dễ sử dụng + Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm + Xử lý lúc nhiều kim loại + Áp dụng cho nhà máy có quy mô lớn * Nhược điểm: Lớp KTMT 2012B Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên + Với nồng độ kim loại cao phương pháp xử lý khơng triệt để + Tạo bùn thải kim loại + Tốn kinh phí vận chuyển, chơn lấp đưa bùn thải xử lý + Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa OH - khó điều chỉnh pH nước thải có chứa kim loại nặng lưỡng tính Zn c Phương pháp trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion phương pháp phổ biến để xử lý ion kim loại nặng nước thải : Ni 2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+ Phương pháp hiệu việc xử lý kim loại nặng đặc biệt thu hồi hiệu số kim loại có giá trị Quá trình trao đổi ion diễn hai pha lỏng - rắn, ion có dung dịch ion có pha rắn Nguyên tắc phương pháp Trao đổi cation RA + B+ = RB + A+ Đối với trao đổi kim loại B+ ion kim loại như: Ni2+, Cu2+, Cr3+, Fe2+ Trao đổi anion RA + B- = RB + AĐối với trao đổi kim loại nặng B- là: Cr2O72- , MoO42- Khi kim loại nặng tiếp xúc với chất trao đổi ion xảy trình trao đổi ion dung dịch chất trao đổi ion Quá trình tái sinh Các cation tái sinh dung dịch kiềm, sau nạp điện tích muối ăn NaCl, lúc ion Cl - thay ion OH - đẩy ion OH- vào dung dịch Lớp KTMT 2012B 10 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên - Ảnh hưởng pH đến trình tương tác ion kim loại với poly(acrylic axit) thể điều kiện: nhiệt độ 300C, thời gian 50 phút, nồng độ ion kim loại 800ppm, , nồng độ polyme 0,2g/50ml có KLPT 6.105 - Ảnh hưởng pH đến trình tương tác poly(hydroxamic axit) với ion kim loại nghiên cứu điều kiện sau:, nhiệt độ 40 0C, thời gian 60 phút, nồng độ PHA 0,2g/50ml có KLPT 5.106, nồng độ ion kim loại 800mg/l Hình 3.12: Ảnh hưởng pH tới khả tương tác với ion kim loại poly(acrylamit) Lớp KTMT 2012B 49 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.13: Ảnh hưởng pH tới khả tương tác với ion kim loại poly(acrylic axit) Lớp KTMT 2012B 50 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.14: Ảnh hưởng pH tới khả tương tác với ion kim loại poly(hydroxamic axit) Theo nghiên cứu trước đây, pH yếu tố quan trọng, định lớn đến khả tương tác ion kim loại có tác động trực tiếp đến diện tích bề mặt mức độ ion hóa Ảnh hưởng pH đến trình tương tác với ion kim loại nặng Pb2+, Cd2+, Ni2+ polyme nghiên cứu giá trị pH khác từ 1-7 kết thể hình 3.12; 3.13; 3.14 Từ hình 3.12 cho thấy, khoảng pH từ 3- 4,5 mức độ tương tác PAM với ion kim loại tăng dần đạt giá trị lớn giá trị pH = 4.5 giảm dần tiếp tục tăng pH từ 4,5 – mức độ tương tác lớn pH 4,5 Trong khoảng pH mức độ tương tác giảm Từ hình 3.13 cho thấy, mức độ tương tác PAA với ion kim loại tăng khoảng pH từ – mức độ tương tác lớn pH = 5, khoảng pH tăng tiếp từ 5- khả tương tác polyme với ion kim loại không tăng mức độ tương tác giảm dần Từ hình 3.14 cho thấy, khoảng pH thấp từ 1-3 trình tương tác PHA với ion kim loại thấp Khi pH tăng dần khoảng từ 3- mức độ tương tác lớn pH = 6, khoảng pH từ 6- có giảm dần mức độ tương tác Điều giải thích do, khoảng pH thấp dung dịch chứa nhiều ion H+ dẫn đến trình thủy phân làm trình phân ly RCONHO- dung dịch q ít, q trình tương tác polyme với ion kim loại thấp Khi pH tăng dần theo ngun lý chuyển dịch cân q trình hòa tan polyme tăng nên bề mặt polyme điện âm (vì RCONHO - nhiều hơn) tạo điều kiện hiệu cho việc tương tác với cation kim loại thuận lợi để hình thành liên kết phức cua bền Khi pH tiếp tục tăng có giảm dần mức độ tương tác nguyên nhân có thủy phân liên kết phức, đồng thời Lớp KTMT 2012B 51 Viện Khoa học Công nghệ Mơi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên trình thủy phân hình thành nhóm – COOH tăng, làm giảm trình tương tác polyme với ion kim loại 3.5.3 Ảnh hưởng thời gian tới trình tương tác polyme với ion kim loại - Đối với poly(acrylamit) ảnh hưởng pH đến trình tương tác polyme với ion kim loại nghiên cứu điều kiện sau: nhiệt độ 25 0C, nồng độ polyme 0.2g/50ml, KLPT 1,5.106, nồng độ ion kim loại 800mg/l, pH = - Ảnh hưởng pH đến trình tương tác ion kim loại với poly(acrylic axit) thể điều kiện: nhiệt độ 300C, nồng độ ion kim loại 800ppm, nồng độ polyme 0,2g/50ml có KLPT 6.105, pH = - Ảnh hưởng pH đến trình tương tác poly(hydroxamic axit) với ion kim loại nghiên cứu điều kiện sau:, nhiệt độ 40 0C, nồng độ PHA 0,2g/50ml có KLPT 5.106, nồng độ ion kim loại 800mg/l, pH = Hình 3.15: Mức độ tương tác với ion kim loại theo thời gian PAM Lớp KTMT 2012B 52 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.16: Mức độ tương tác với ion kim loại theo thời gian PAA Lớp KTMT 2012B 53 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.17: Mức độ tương tác với ion kim loại theo thời gian PHA Mức độ tương tác polyme với ion kim loại theo thời gian thông số quan trọng hỗn hợp phức polyme kim loại Từ hình 3.15; 3.16; 3.17 cho thấy, khả tương tác polyme với ion kim loại tăng theo thời gian cân Thời gian để tương tác PAM PHA với ion kim loại đạt đến trạng thái cân 40 phút, PAA 50 phút Ta thấy, thời gian để đạt trạng thái cân ion kim loại tương đối giống điều giải thích lực ion kim loại với polyme không khác nhiều 3.5.4 Ảnh hưởng nồng độ polyme tới trình tương tác với ion kim loại - Đối với poly(acrylamit) ảnh hưởng nồng độ đến trình tương tác polyme với ion kim loại nghiên cứu điều kiện sau: nhiệt độ 250C, nồng độ ion kim loại 800mg/l, pH = 5, thời gian 40 phút - Ảnh hưởng nồng độ đến trình tương tác ion kim loại với poly(acrylic axit) thể điều kiện: nhiệt độ 300C, nồng độ ion kim loại 800ppm, pH = 5, thời gian 50 phút - Ảnh hưởng nồng độ đến trình tương tác poly(hydroxamic axit) với ion kim loại nghiên cứu điều kiện sau:, nhiệt độ 40 0C, nồng độ ion kim loại 800mg/l, pH = 6, thời gian 40 phút Lớp KTMT 2012B 54 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.18: Mức độ tương tác PAM với ion kim loại nồng độ khác Hình 3.19: Mức độ tương tác PAA với ion kim loại nồng độ khác Lớp KTMT 2012B 55 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.20: Mức độ tương tác PHA với ion kim loại nồng độ khác Từ hình 3.18; 3.19; 3.20 cho thấy, mức độ tương tác polyme với ion kim loại tăng tăng hàm lượng polyme Sự biến đổi theo nguyên lý chuyển dịch cân tăng nồng độ polyme trình phân ly tăng tạo điều kiện thuận lợi cho khả tương tác polyme với ion kim loại trình thủy phân đạt đến trạng thái cân dù có tiếp tục tăng nồng độ polyme mức độ tương tác không tăng Mặt khác, tăng hàm lượng polyme nhiều làm cho độ nhớt dung dịch tăng làm cản trở trình tương tác từ hình 3.18; 3.19; 3.20 cho thấy hàm lượng poly(acrylamit) tối ưu cho trình tương tác 0,25g/50ml, poly(acrylic axit) 0,3g/50ml, poly(hydroxamic axit) 0,3g/50ml Lớp KTMT 2012B 56 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên 3.5.5 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trình tương tác polyme với ion kim loại - Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình tương tác poly(acrylamit) với ion kim loại nghiên cứu điều kiện sau: nồng độ polyme 0.25g/50ml, nồng độ ion kim loại 800mg/l, pH = 5, thời gian 40 phút - Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình tương tác ion kim loại với poly(acrylic axit) thể điều kiện: nồng độ polyme 0.3g/50ml, nồng độ ion kim loại 800ppm, pH = 5, thời gian 50 phút - Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình tương tác poly(hydroxamic axit) với ion kim loại nghiên cứu điều kiện sau: nồng độ polyme 0.3g/50ml, nồng độ ion kim loại 800mg/l, pH = 6, thời gian 40 phút Hình 3.21: Quá trình tương tác PAM với ion kim loại theo nhiệt độ Lớp KTMT 2012B 57 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.22: Quá trình tương tác PAA với ion kim loại theo nhiệt độ Lớp KTMT 2012B 58 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Hình 3.23: Quá trình tương tác PHA với ion kim loại theo nhiệt độ Từ hình 3.21; 3.22; 3.23 cho thấy, độ hấp phụ tăng nhiệt độ tăng cân đạt Khi nhiệt độ thấp khả hòa tan polyme nước thấp khả hấp phụ với kim loại thấp Khi tăng nhiệt độ khả hòa tan polyme tăng dẫn đến quà trình hấp phụ kim loại tăng đến đạt trạng thái cân tiếp tục tăng nhiệt độ monome mạch polyme trở nên linh động khả phân ly tăng trình hấp phụ kim loại giảm Vì khảo sát nhiệt độ tốt ta chọn lựa nhiệt độ tối ưu cho q trình tìm nhiệt độ mà độ hấp phụ đạt trạng thái cân Từ hình 9,9,13 ta thấy nhiệt độ 300C nhiệt độ tối ưu cho polyme ion kim loại trình hấp phụ 3.6 Ứng dụng polyme ưa nước để loại kim loại nặng nước thải nhà máy ngành công nghiệp gia công, sản xuất thiết bị điện tử tỉnh Bắc Giang Ngành công nghiệp xuất chưa lâu nước ta có bước tiến dài phát triển mạnh mẽ quy mô chất lượng Nó thu hút vốn đầu tư nhiều doanh nghiệp lớn nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Phần Lan, Các mặt hàng ngành công nghiệp đa dạng phong phú bao gồm sản phẩm viễn thông, thông tin liên lạc, hàng gia dụng như: điện thoại, ti vi, tủ lạnh, lò vi sóng, máy vi tính, nhiều linh phụ kiện kèm theo Nguyên vật liệu ngành sử dụng lượng lớn loại kim loại dạng hợp kim hợp chất hóa học với vật liệu cacbon có tác dụng truyền dẫn điện tử làm khung, chi tiết điện tử, chi tiết phụ cách điện, bao nhựa, cao su Do nguồn nước thải, phát sinh ngành cơng nghiệp có nguy chứa nhiều thành phần kim loại nặng Pb, As, Cd, Ni, Để khảo sát tính ứng dụng polyme ưa nước xử lý nước thải công nghiệp chúng tơi lựa chọn mẫu phân tích là: Cơng ty TNHH điện tử Yesun Mẫu nước thải lấy khu xử lý nước thải tập chung công ty, đưa phòng thí nghiệm phân tích tiêu kim loại nặng Pb, Cu, Ni Lớp KTMT 2012B 59 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên Kết phân tích mẫu nước thải công ty TNHH điện tử Yesun trình bày bảng Bảng 3.1: Đặc tính bùn thải cơng ty TNHH điện tử Yesun Stt Kết Chỉ tiêu Đơn vị Pb mg/l 15,91 Ni mg/l 27,89 Cu mg/l M1 PAM PAA 2,38 5,09 PHA 5,57 4,18 8,92 9,76 0,84 1,79 1,96 QCVN 07: 2009/BTNM T (cột B) 15 70 5,6 ?? Kết thu cho thấy khả xử lý kim loại nặng tác nhân polyme hiệu quả, hiệu suất PAM 85%, PAA 68%, Ni 65%, hiệu xử lý tăng dần theo thứ tự PAM > PAA > PHA tương ứng với kim loại Pb > Cu > Ni Kết hoàn toàn phù hợp với lý thuyết nghiên cứu tương tác polyme ưa nước kim loại nặng Lớp KTMT 2012B 60 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Quá trình hấp phụ ion kim loại lên polyme PAM, PAA, PHA nghiên cứu phương pháp gián đoạn Đã bước đầu nghiên cứu trình tương tác polyme với ion kim loại (Pb2+, Cu2+, Ni2+) Tương tác chủ yếu chúng liên kết phức tương tác tĩnh điện Đã kháo sát trình tương tác polyme với ion kim loại chứng minh phổ hồng ngoại IR, nhiệt trọng lượng TGA Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tương tác PAM với ion kim loại từ đưa điều kiện tối ưu cho trình tương tác Thời gian tối ưu polyme tiếp xúc với ion kim loại trình tương tác với PAM 40 phút, nhiệt độ 300C, pH tối ưu cho trình tương tác với dung dịch ion Cu(II), Pb(II), Ni(II), 5,5; 4,5; 4,5 tương ứng, nồng độ polyme tối ưu 0,25g/50ml Khối lượng phân tử (KLPT) polyme tối ưu cho trình tương tác với ion kim loại 1,5.106 Khảo sát thành công yếu tố ảnh hưởng đến trình tương tác poly(acrylic axit) với ion kim loại như: Khối lượng phân tử, độ pH, nhiệt độ, nồng độ polyme, thời gian Từ đưa điều kiện tối ưu trình tương tác: pH = 5, nhiệt độ 300C , thời gian 30 phút , KLPT polyme 6.104, hàm lượng polyme 0,2g/50ml Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tương tác NaPHA Độ pH tối ưu trình tương tác ion kim loại pH = Nhiệt độ 400C nhiệt độ tối ưu cho ion kim loại trình tương tác KLPT polyme tối ưu cho qua trình tương tác với ion kim loại 5.106 Kiến nghị Nghiên cứu chế tạo ứng dụng polyme ưa nước lĩnh vực khoa học lý thú đầy tiềm phạm vi ứng dung chúng rộng lớn Chính vậy, năm qua có nhiều cơng trình nghiên cứu, ứng dụng polyme ưa Lớp KTMT 2012B 61 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên nước ngồi nước cơng bố Các kết nghiên cứu, ứng dụng nhóm nghiên cứu thời gian qua tiếp tục triển khai vào thực tế sản xuất Một số sản phẩm ứng dụng rộng rãi phạm vi nước đem lại hiệu kinh tế- xã hội Vấn đề nghiên cứu ứng dụng polyme ưa nước nhiều tiềm năng, cần có quan tâm, đầu tư thích đáng Nhà nước, nhà khoa học, doanh nghiệp Thơng qua đó, vừa nâng cao trình độ khoa học, vừa làm chủ công nghệ, thúc đẩy sản xuất phát triển, tạo sản phẩm có chất lượng giá thành cạnh tranh, hạn chế nhập khẩu, đem lại hiệu kinh tế, đáp ứng nhu cầu phát triển đất nước Lớp KTMT 2012B 62 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Lớp KTMT 2012B Trần Thị Liên 63 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường ... liên kết khác trình tương tác Các liên kết có thề xảy polyme tương tác với ion kim loại 1.2.4.1 Liên kết Hydro Lớp KTMT 2012B 24 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên. .. trường Luận văn thạc sỹ Trần Thị Liên - Ion kim loại liên kết với phối tử mạch nhánh chuỗi polyme Phối tử có nhiều vị trí liên kết, có 1,2,3,4 nhiều Hơn nữa, polyme hình thành liên kết ngang chuỗi... hình thành phối tử polyme liên kết với ion kim loại có dạng liên kết sau • Phức tạo thành polyme liên kết với kim loại mạch Trong trường hợp này, phối tử đồng thời liên kết với hai nhiều kim