Luận văn thạc sĩ hóa học: Nghiên Cứu Áp Dụng Phương Pháp Hấp Phụ Và Điện Keo Tụ Để Xử Lý Nước Nhiễm Bẩn

Nước là tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố không thể thiếu được cho mọi hoạt động sống trên Trái Đất. Nước tham gia vào thành phần cấu trúc sinh quyển và điều hoà yếu tố khí hậu, đất đai và sinh vật thông qua chu trình vận động của nó. Nước còn chứa đựng những tiềm năng khác đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người . Hiện nay, nước ta tuy là xứ sở nhiệt đới, mưa gió tương đối thuận hoà, nhưng các nguồn nước thiên nhiên ngày càng cạn kiệt vì nhiều lý do khác nhau. Quá trình đô thị hoá và nông nghiệp thâm canh ngày càng phát triển thì vấn đề ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm ở nước ta ngày càng trở lên nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và sức khoẻ con người

Bộ giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hµ néi luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu áp dụng phương pháp hấp phụ ®iƯn keo tơ ®Ĩ xư lý n­íc nhiƠm bÈn nghµnh: hoá lý thuyết hoá lý Tô thị chuyên Người hướng dẫn khoa học : ts trần thị thuỷ Hà nội 2005 Lời cảm ơn Luận án hoàn thành khoa Công nghệ Hoá học trường Đại học Bách khoa Hà nội Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc Tiến sĩ Trần Thị Thanh Thuỷ đà hướng dẫn tận tình chu đáo, đạo sâu sắc mặt khoa học suốt thời gian học tập làm việc để hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn ủng hộ giúp đỡ mặt thầy, cô khoa Công nghệ Hoá học, đặc biệt tổ môn Hoá lý trung tâm Đào tạo Bồi dưỡng Sau đại học trường Đại học Bách khoa Hà nội đà tạo điều kiện cho hoàn thành nhiệm vụ học tập làm luận án Xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo toàn thể bạn bè đồng nghiệp đà giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho hoàn thành luận án Hà Nội ngày 25 tháng 10 năm 2005 Học viên Tô Thị Chuyên Mục lục Trang Lời cảm ơn Môc lôc Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Tổng quan Chương 1: Tổng quan tài liệu 1.1.Nước nước thải 1.2.Các phương pháp xử lý n­íc th¶i 17 Thực nghiệm kết chương 2:Các phương pháp thực nghiệm 42 2.1.Các phương pháp kiểm tra chất lượng nước 42 2.2.Các phương pháp làm nước 48 chương 3:Kết thảo luận 60 3.1 Kết kiểm tra chất lượng nước 60 3.2.KÕt xử lý nước thải phương pháp điện keo tơ 62 3.3.KÕt qu¶ xư lý n­íc thải phương pháp hấp phụ sử dụng khoáng Diatomit ®· biÕn tÝnh 69 3.4.KÕt qu¶ xư lý n­íc phương pháp hấp phụ sử dụng than hoạt tính 82 KÕt luËn 91 Tài liệu tham khảo 92 Danh mục CáC BảNG Số bảng 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 TÊN BảNG Trang Lượng nước thải khu công nghiệp Độ đục theo thang silic theo chiều cao lớp nước Bảng độ màu chuẩn Coban Giá trị mật độ quang đo từ dung dịch màu chuẩn Bicromat Coban Các thông số cấu trúc khoáng Diatomit Mối liên hệ mật độ quang nồng độ Niken dung dịch chuẩn Mối liên hệ mật độ quang nồng độ Mangan dung dịch chuẩn Kết kiểm tra mẫu nước hồ Bảy Mẫu (năm 2005) Kết kiểm tra mẫu nước Sông Sét (năm 2005) Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt đô thị công nghiệp ảnh hưởng mật độ dòng đến hiệu xử lý ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến hiệu xử lý ảnh hưởng thời gian điện phân đến hiệu xử lý ảnh hưởng pH môi trường đến hiƯu qu¶ xư lý ¶nh h­ëng thêi gian hÊp phơ đến độ hấp phụ khoángDa5(HCl) ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến độ hấp phụ khoáng Da5(H2O) ảnh hưởng nhiệt độ nung tới độ hấp phụ khoáng Da5(HCl) ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ hấp phụ khoáng Da5(H2O) Độ hấp phụ khoáng nồng độ H2C2O4 khác Độ hấp phụ khoáng nồng độ Niken khác Độ hấp phụ khoáng nồng độ Mangan khác 46 47 ảnh hưởng khối lượng khoáng đến nồng độ cân Niken Sự thay đổi độ hấp phơ Niken theo thêi gian xư lý than b»ng HNO3 Sù phơ thc ®é hÊp phơ Niken than Ht1 theo thêi gian hÊp phơ Sù phơ thc ®é hÊp phơ Niken than Ht6 theo thêi gian hÊp phơ §é hÊp phụ than nồng độ H2C2O4 khác Độ hấp phụ than nồng độ Niken kh¸c 53 57 58 60 60 61 62 64 66 67 72 72 74 74 77 79 81 82 83 85 85 87 89 Danh mục hình vẽ đồ thị Số hình 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 TÊN HìNH Sơ đồ thiết bị làm nước thải đông tụ Hệ thống hấp phụ làm việc liên tục Hệ thống thiết bị điện phân anôt tan Phổ hấp thụ ánh sáng dung dịch chất mầu Đường chuẩn A theo độ mầu Đường chuẩn mật độ quang theo nồng độ Niken Đường chuẩn mật độ quang theo nồng độ Mangan ảnh hưởng mật độ dòng điện đến hiệu xử lý TOC ảnh hưởng mật độ dòng đến TOC/i ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến hiệu qu¶ xư lý ∆ TOC ¶nh h­ëng cđa thêi gian điện phân đến độ khử TOC ảnh hưởng pH môi trường đến độ khử TOC Phổ hồng ngoại mẫu khoáng Da Phổ hồng ngoại mẫu khoáng Da5 Phổ hồng ngoại mẫu khoáng Da6 ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến độ hấp phụ khoáng ảnh hưởng nhiệt độ nung khoáng đến độ hấp phụ Sự phụ thuộc độ hấp phụ khoáng vào nồng độ H2C2O4 Sự phụ thuộc độ hấp phụ khoáng vào nồng ®é Niken Sù phơ thc ®é hÊp phơ cđa kho¸ng vào nồng độ Mangan Sự phụ thuộc độ hấp phụ cđa than vµo thêi gian xư lý b»ng HNO3 3.15 Sự phụ thuộc độ hấp phụ than vào thời gian hÊp phơ 3.16 Sù phơ thc ®é hÊp phơ than vào nồng độ H2C2O4 3.17 Sự phụ thuộc ®é hÊp phơ cđa than vµo nång ®é Niken Trang 26 28 40 46 47 57 59 63 63 65 66 68 69 70 70 73 75 78 80 81 84 86 88 90 Mở đầu Nước tài nguyên thiên nhiên quý giá, yếu tố thiếu cho hoạt động sống Trái Đất Nước tham gia vào thành phần cấu trúc sinh điều hoà yếu tố khí hậu, đất đai sinh vật thông qua chu trình vận động Nước chứa đựng tiềm khác đáp ứng nhu cầu đa dạng người Hiện nay, nước ta xứ sở nhiệt đới, mưa gió tương đối thuận hoà, nguồn nước thiên nhiên ngày cạn kiệt nhiều lý khác Quá trình đô thị hoá nông nghiệp thâm canh ngày phát triển vấn đề ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm nước ta ngày trở lên nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sức khoẻ người Sự ô nhiễm nước không đơn ô nhiễm vi sinh vật chất hữu dễ phân huỷ mà nhiều loại chất hữu khác, chất vô độc hại, sản phẩm dầu, chất tẩy rửa, chất phóng xạ Đó chất độc hại, gây huy hiểm sức khoẻ người sinh vật Do việc cung cấp nước cho sinh hoạt, cho công nghiệp, nông nghiệp ngành kinh tế quốc dân khác trở lên khó khăn phức tạp nước ta, trước nhu cầu lớn nước sinh hoạt cho người, đặc biệt khu dân cư xa thành phố đà tiến hành nghiên cứu xử lý nước bị ô nhiễm, nước thải phương pháp điện keo tụ phương pháp hấp phụ Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Xây dựng phương pháp xác định tiêu chất lượng nước - Xây dựng mô hình thực nghiệm xử lý nước thải phương pháp điện keo tụ phương pháp hấp phụ - Nghiên cứu phương pháp hoạt hoá than hoạt tính sử dụng làm chất hấp phụ - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình điện keo tơ, hÊp phơ Tỉng quan Ch­¬ng Tổng quan tài liệu 1.1.Nước nước thải 1.1.1- Nước tình trạng ô nhiễm nước: Nước nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, nguồn gốc sống, môi trường diễn trình sống Nước chiếm 3/4 diện tích bề mặt trái đất, chiếm gần 70% thể người, yếu tố thiếu để trì sống Phân tử nước phân tử có độ phân cực mạnh với mômen lưỡng cực : = 1,870 O H H Do tính phân cực mạnh nước nên dung môi tốt để hoà tan nhiều chất Chính nước dễ bị nhiễm bẩn chất vô cơ, vi sinh vật, gây ảnh hưởng xấu đến vấn đề sử dụng nước cho sinh hoạt sản xuất Sự ô nhiễm nước có mặt hay nhiều chất lạ môi trường nước dù chất có hại hay không Khi vượt ngưỡng chịu đựng thể sinh vật chất trở lên độc hại Nguồn gốc gây ô nhiễm nước tự nhiên nhân tạo - Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên mưa, tuyết tan Nước mưa rơi xuống kéo theo chất bẩn xuống sông hồ, sản phẩm hoạt động phát triển vi sinh vật, sinh vật kể xác chết chúng - Sự ô nhiễm nhân tạo: chủ yếu xả nước sinh hoạt, công nhiệp, giao thông vận tải, thuốc trừ sâu diệt cỏ nước ta tình trạng ô nhiễm nước ngày trở lên nghiêm trọng có nguy gia tăng Do cần đặt vấn đề quản lý nước bề mặt, kiểm tra thành phần hoá học, kết hợp với biện pháp công nghệ xử lý nước thải trước thải môi trường 1.1.2- Phân loại nước ô nhiễm nước thải: Nước tự nhiên nước hình thành số lượng chất lượng ảnh hưởng trình tự nhiên, tác động nhân sinh Nước thải chất lỏng thải sau trình sử dụng người đà bị thay đổi tính chất ban đầu chúng Thông thường người ta phân loại nước thải theo nguồn gốc phát sinh chúng bao gồm[24]: - Nước thải sinh hoạt - Nước thải công nghiệp (nước thải sản xuất) - Nước thải tự nhiên - Nước thải đô thị: tht ng÷ chung chØ chÊt láng hƯ thèng cèng thoát thành phố Đó hỗn hợp loại nước thải đổ vào môi trường 1.1.2.1- Nước thải sinh hoạt: Lượng nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào mức sống người dân Nước thải sinh hoạt chứa nhiều tạp chất khác khoảng 52% chất hữu cơ; 48% chất vô vi sinh vật Các vi sinh vật nước thải thường dạng virut vi khuẩn gây bệnh như: tả, thương hàn đồng thời chứa vi khuẩn hại, có tác dụng phân huỷ chất thải Nước thải sinh hoạt có thành phần với giá trị điển sau[24]: COD = 500mg/l; BOD5 = 250mg/l; Nitơ (NH3) Nitơ hữu = 40mg/l; pH = 6,8; TS = 750mg/l Nh­ nước thải sinh hoạt có chất dinh dưỡng cao, phần chất hữu bị phân huỷ hết vi sinh vật vượt yêu cầu cho trình xử lý sinh học 1.1.2.2- Nước thải công nghiệp: Do ngành công nghiệp ngày phát triển kéo theo lượng nước thải công nghiệp tăng lên mạnh Hàng năm, lượng nước thải từ nhà máy thải trực tiếp vào hệ thống sông ngòi lớn, hầu hết chưa qua xử lý xử lý sơ trước thải môi trường Theo thống kê, lượng nước thải trung bình khu công nghiệp nước ta sau [36]: Bảng 1.1: Lượng nước thải khu công nghiÖp STT Khu công nghiệp Hà Nội TP Hồ Chí Minh Hải Phòng Đà nẵng Nam Định Hải Dương Việt Trì Lượng nước thải (m3/ngày) 300.000-330.000 500.000 137.000 30.000 30.000-35.000 24.000 60.000 Lưu lượng nước thải công nghiệp xác định chủ yếu đặc tính sản phẩm sản xuất Việc xử lý nước thải công nghiệp phải dựa vào đặc điểm thành phần nước thải sản xuất nhà máy Do vào thành phần khối lượng nước thải mà lựa chọn biện pháp công nghệ thích hợp để xử lý cho hiệu chi phí mức thấp 1.1.3- Các thông số đánh giá chất lượng nước: Nước thải hệ dị thể phức tạp nên việc nghiên cứu nước nước thải, nước bị ô nhiễm cần xem xét toàn diện thành phần lẫn tính chất biến đổi đặc tính lý hoá - sinh học nước loại tạp chất có nước gây nước giíi cịng nh­ ë n­íc ta ®· sư dơng tiêu chất lượng nước bao gồm tiêu vật lý, tiêu hoá học tiêu vi sinh nước Sau số tiêu bản[35] 1.1.3.1- Độ đục: Nước tự nhiên thường bị vẩn đục hạt keo lơ lửng Các hạt lơ lửng đất sét, mùn, vi sinh vật Độ đục làm giảm cường độ ánh sáng chiếu qua khả sử dụng nước Dựa nguyên tắc đó, người ta xác định độ đục nước Theo tiêu chuẩn Việt Nam độ đục xác định chiều sâu lớp nước thấy gọi độ Tại độ sâu người ta đọc hàng chữ tiêu chuẩn Đối với nước sinh hoạt độ đục phải lớn 30cm.Đơn vị ®é ®ơc theo thang ®ơc silic vµ thang ®o ®é ®ơc theo chiỊu cao líp n­íc thÊy ®­ỵc thĨ hiƯn bảng 1.2 Bảng 1.2: Đơn vị độ đục theo thang đục silic theo chiều cao lớp nước Thang ®o theo chiỊu s©u líp n­íc (cm) 10 15 30 45 80 Độ đục theo thang ®ôc silic (mg/l) 1000 360 190 130 100 65 30 18 10 Ghi chó Nhanh t¾c bĨ läc Nhanh t¾c bĨ läc Nhanh t¾c bĨ läc Nhanh t¾c bĨ läc Nhanh tắc bể lọc Vận hành bể lọc khó khăn Vận hành bể lọc có điều kiện Vận hành riêng Giới hạn nước đưa vào 1.1.3.2- Độ màu nước: Màu sắc nước biểu ô nhiễm Nước tự nhiên không màu nhìn sâu vào bề dày nước cho ta cảm giác màu xanh nhẹ hấp thụ chọn lọc bước sóng định ánh sáng mặt trời Quá trình phân huỷ chất hữu làm xuất axit humic hoà tan nước có màu vàng bẩn Nhiều loại nước thải nhà máy, 82 Để tăng khả xử lý hàm lượng Niken, Mangan ta tiến hành tăng khối lượng khoáng cho vào dung dịch Để đơn giản ta xét khả hấp phụ Niken lượng khoáng khác (1, 2, 3, 4, gam khoáng) lượng 100 ml dung dịch Ni 17,5.10-4 mg/ml 20.10-4 mg/ml.Lặp lại thí nghiệm tương tự Kết nêu bảng 3.15: Bảng 3.15:ảnh hưởng khối lượng khoáng đến nồng độ cân b»ng Niken Khèi l­ỵng(g) [Ni]tr (mg/ml) [Ni]tr (mg/ml) [Ni]tr (mg/ml) [Ni]tr (mg/ml) 17,5.10-5 13,7.10-5 20.10-5 16,2.10-5 17,5.10-5 11,0.10-5 20.10-5 13,1.10-5 17,5.10-5 9,0.10-5 20.10-5 10,9.10-5 17,5.10-5 9,0.10-5 20.10-5 9,5.10-5 9,0.10-5 20.10-5 9,4.10-5 17,5.10-5 Khi nång ®é ion niken có mẫu có giá trị khoảng 17,5.10-5 đến 20.10-5 ta tăng khối lượng khoáng lên gam, nồng độ Niken lại đạt tiêu chuẩn nước Nếu nồng độ Niken, Mangan ban đầu lớn việc tăng khối lượng khoáng lên, xử lý kết hợp với phương pháp khác 3.4.Kết xử lý nước phương pháp hấp phụ sử dụng than hoạt tính đà biến tính Trong phương pháp hấp phụ, sử dụng khoáng Diatomit sử dụng than hoạt tính để hấp phụ ion kim loại nặng, chất hữu để làm nước thải Than hoạt tính sau xử lý axit đun nhiệt độ khác phương pháp phần thực nghiệm đà nêu Ta tiến hành sử dụng than hoạt tính để hấp phụ xử lý chất hữu cơ, ion kim loại nặng như:Ni2+ mẫu nước Tiến hành nghiên cứu khả hấp phụ than hoạt tính nêu phần thực nghiệm Sau kết quả: 83 3.4.1.ảnh hưởng cđa thêi gian xư lý b»ng axit nitric tíi kh¶ hấp phụ than Khi xử lý than hoạt tÝnh b»ng axit nitric ta thay ®ỉi thêi gian ®un khác nhau: 20, 40, 60, 70, 100 phút ta than hoạt tính ký hiệu là: Ht2, Ht4, Ht6, Ht7, Ht10 (Lấy lượng than, lượng chất bị hấp phụ, thời gian khuấy) Kết nêu bảng 3.16: Bảng 3.16: Sự thay đổi độ hấp phụ Niken theo thêi gian xư lý than b»ng HNO3 ®é hÊp phơ a (mg/g) 0,456 Tr­íc hÊp phơ [Ni2+] pH (mg/ml) 35.10-5 3,62 Sau hÊp phô [Ni2+] pH (mg/ml) 12,2.10-5 3,62 Ht2 20 35.10-5 3,62 10,0.10-5 3,58 0,500 Ht4 40 35.10-5 3,62 6,90.10-5 3,42 0,562 Ht6 60 35.10-5 3,62 4,80.10-5 3,25 0,604 Ht7 70 35.10-5 3,62 4,85.10-5 3,28 0,603 Ht10 100 35.10-5 3,62 5,20.10-5 3,40 0,596 MÉu than Ht1 Thêi gian 84 a (mg/g) 0.60 0.58 0.56 0.54 0.52 0.5 0.48 0.46 20 40 60 80 100 t (phút) Hình 3.14: Sự phụ thuộc độ hấp phụ than vµo thêi gian xư lý b»ng H NO3 Qua đồ thị cho thấy ảnh hưởng thời gian xử lý than axit nitric đến khả hấp phụ than hoạt tính Độ hấp phụ than tăng nhanh thời gian xử lý tăng lên, độ hấp phụ đạt cưc đại xử lý khoảng 60 phút sau giảm xuống tiếp tục tăng thêi gian 3.4.2 Sù phơ thc cđa ®é hÊp phơ vào thời gian hấp phụ Để khảo sát ảnh hưởng cđa thêi gian hÊp phơ ®Õn ®é hÊp phơ ta chọn mẫu than đun 60 phút(Ht6) chưa xử lý(Ht1) Quá trình hấp phụ tiến hành sau: Cân 0,5g bột than cho sẵn vào bình nón 250ml, cho 100ml mẫu nước vào bình Tiến hành lắc khuấy bình khoảng thời gian 10 phút Lặp lại tương tự thí nghiệm với khoảng thời gian 20; 30; 40; 50 phút Sau để lắng nhẹ lọc qua phễu đưa mẫu 85 nước sang bình nón khác để kiểm tra nồng độ Ni2+ kiểm tra pH kết thu bảng 3.17; 3.18: Bảng 3.17: Sự phụ thuộc ®é hÊp phơ Niken cđa than Ht1 vµo thêi gian hÊp phơ Thêi gian hÊp phơ (phót) [Ni2+] (mg/ml) pH [Ni2+] (mg/ml) PH §é hÊp phơ a (mg/g) 10 35.10-5 3,62 17,8.10-5 3,54 0,334 20 35.10-5 3,62 16,4.10-5 3,48 0,372 30 35.10-5 3,62 15,8.10-5 3,46 0,384 40 35.10-5 3,62 15,0.10-5 3,41 0,400 50 35.10-5 3,62 15,0.10-5 3,41 0,400 60 35.10-5 3,62 15,0.10-5 3,41 0,400 Tr­íc hÊp phơ Sau hÊp phơ Bảng 3.18: Sự phụ thuộc độ hấp phụ Niken than Ht6 vµo thêi gian hÊp phơ Tr­íc hÊp phơ Sau hÊp phơ [Ni2+] (mg/ml) pH [Ni2+] (mg/ml) PH §é hÊp phô a (mg/g) 10 35.10-5 3,62 5,8.10-5 3,42 0,584 20 35.10-5 3,62 5,4.10-5 3,34 0,592 30 35.10-5 3,62 5,3.10-5 3,30 0,594 40 35.10-5 3,62 4,8.10-5 3,25 0,604 50 35.10-5 3,62 4,8.10-5 3,25 0,604 60 35.10-5 3,62 4,8.10-5 3,25 0,604 Thêi gian hÊp phơ (phót) 86 Tõ kÕt qu¶ thu ta tiến hành dựng đồ thị mối quan hệ độ hấp phụ thời gian tiến hành hấp phô a (mg/g) 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 10 20 30 40 50 60 t (phót) H×nh 3.15: Sù phơ thc ®é hÊp phơ Niken cđa than vào thời gian hấp phụ Ht1 Ht6 Qua bảng 20, 21 đồ thị ta thấy than xử lý axit nitric có độ hấp phụ tốt than xử lý sơ bộ.Độ pH dung dịch trước sau hấp phụ than hoạt tính Ht1, Ht6 gần không đổi So với than hoạt tính chưa biến tính (Ht1), than hoạt tính đà biến tính(Ht6) cïng thêi gian hÊp phơ cã ®é hÊp phơ tèt nhiều Khi kéo dài thời gian hấp phụ than Ht1và Ht6 lúc đầu độ hấp phụ tăng dần Quá trình hấp phụ đạt cân khoảng thời gian 40 phút Sau đó, tăng thêm thời gian hấp phụ độ hấp phụ không tăng Do chọn thời gian hÊp phơ tèi ­u lµ 40 Sau thêi gian hÊp phơ 40 phót, n­íc sau xư lý b»ng than Ht6 có hàm lượng Ni2+ lại nước ít, đạt tiêu chuẩn chất lượng nước Nếu dùng than Ht1 để hấp phụ, đạt tới trạng thái cân hàm lượng Ni2+ lại không đạt tiêu chuẩn nước 87 3.4.3 Nghiên cứu phụ thuộc độ hấp phụ vào nồng độ chất bị hấp phụ Để khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất bị hấp phụ tới độ hấp phơ, ta chän mÉu than cã ®é hÊp phơ lín than Ht6.ở ,chúng khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất hữu ( H2C2O4) nồng độ kim loại nặng (Ni2+) đến độ hấp phụ than hoạt tính 3.4.3.1 Sự phụ thuộc độ hấp phụ H2C2O4 than theo nồng độ Để xét ảnh h­ëng cđa nång ®é H2C2O4 ®Õn ®é hÊp phơ ta chuẩn bị mẫu nước tiến hành sau: Lấy 20, 25, 30, 35, 40 ml dung dÞch axit H2C2O4 0,02 (N) cho vào bình định mức 200 ml, đổ nước cất tới vạch định mức, lắc Ta thu mẫu nước sau: Mẫu số Vaxit oxalic(ml) 20 25 30 35 40 Vn­íc cÊt(ml) 180 175 170 165 160 LÊy 100 ml mẫu nước cho vào bình nón đánh số tương ứng đà có sẵn mẫu than Quá trình hấp phụ tiến hành thời gian 40 phút để hấp phụ đạt cân Ta thu kết bảng 3.19: Bảng 3.19: Độ hấp phụ than nồng độ H2C2O4 khác Mẫu số [H2C2O4]tr (mg/ml) [H2C2O4]sau (mg/ml) 9,00.10-3 11,25.10-3 13,50.10-3 15,75.10-3 18,00.10-3 7,2.10-3 9,2.10-3 11,4.10-3 11,0.10-3 15,2.10-3 §é hÊp phô lg a [H2C2O4]sau (mg/g) 0,180 -2,14 0,205 -2,04 0,210 -1,94 0,275 -1,89 0,280 -1,82 Lg(a) -0,745 -0,688 -0,678 -0,556 -0,552 Từ xây dựng đồ thị quan hệ nồng độ chất bị hấp phụ độ hấp phụ nh­ sau: Gi¶ sư quy lt hÊp phơ cđa than Ht6 nước tuân theo định luật Freundlick: 88 a = K.C 1/n Trong đó: a độ hấp phụ (mg/g) C nồng độ chất bị hấp phụ (mg/ml) Khi ta logarit hoá hai vế phương trình trªn: lga = lg C + lg K (*) n ta cã sù phơ thc lga = f(lgC) lµ đường thẳng Từ số liệu thu trên, ta tiến hành vẽ đồ thị biểu diễn phô thuéc lga = f(lg(C)): lga -0.55 -0.6 α -0.65 -0.7 -0.75 -2.25 -2.0 -1.75 -1.5 lg[H2C2 O] Sau Hình 3.16:Sự phụ thuộc độ hấp phụ than vào nồng độ H2C2O4 Từ đồ thị thấy đường biểu diễn lga = f(lg(C)) có dạng đường thẳng : lga = 0,756 lgC +0,873 Tõ ®ã ta tÝnh n = 1,322 K = 7,465 Như nồng độ H2C2O4 không lớn phụ thuộc a=f(C) có dạng phương trình Freundlick sau: a = 7,465 C0.756 89 3.4.3.2 Sù phơ thc cđa ®é hÊp phụ Niken than theo nồng độ Để tiến hành nghiên cứu nồng độ ion Ni2+ tới độ hấp phụ than, ta chuẩn bị mẫu nước ta tiến hành sau: Lấy 3,5;7;10;12;15; ml dung dịch axit Ni2+ 0,1(mg/ml) hoà thêm nước 200 ml dung dịch, sau cho100 ml hấp phụ Các mẫu pha với thĨ tÝch nh­ b¶ng sau: MÉu sè VNi(ml) 3,5 10 12 15 Vn­íc cÊt(ml) 196,5 193 190 188 175 LÊy 100ml c¸c mÉu n­íc cho vào bình nón (đánh số) đà có sẵn 1g mẫu than Ht6 Quá trình hấp phụ tiến hành thời gian 40 phút để hấp phụ đạt cân Ta thu kết bảng 3.20: Bảng 3.20: Độ hấp phụ than nồng độ Niken khác Mẫu số [Ni]tr (mg/ml) [Ni]sau (mg/ml) 17,5.10-5 0,5.10-5 §é hÊp phơ a (mg/g) 0,345 35.10-5 4,8.10-5 50.10-5 lg [Ni]sau Lg(a) -5,60 -0,642 0,604 -4,30 -0,219 11,8.10-5 0,764 -3,93 -0,117 60.10-5 18,2.10-5 0,836 -3,75 -0,078 70.10-5 24,6.10-5 0,909 -3,60 -0,041 Tõ xây dựng đồ thị quan hệ nồng độ chất bị hấp phụ độ hấp phụ sau: Giả sư quy lt hÊp phơ cđa than Ht6 n­íc tuân theo định luật Freundlick: a = K.C 1/n Trong ®ã: a lµ ®é hÊp phơ (mg/g) C lµ nång ®é chÊt bÞ hÊp phơ (mg/ml) 90 Khi ta logarit hoá hai vế phương trình trên: lga = lg C + lg K (*) n ta cã phụ thuộc lga = f(lgC) đường thẳng Từ số liệu thu trên, ta tiến hành vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc lg = f(lg(C)) : lga -0.0 -0.1 -0.2 -0.3 α -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -6 -5 -4 -3 lg[Ni] Sau H×nh 3.17:Sự phụ thuộc độ hấp phụ than vào nồng ®é Niken Tõ ®å thÞ chóng ta thÊy r»ng ®­êng biểu diễn lga = f(lg(C)) có dạng đường thẳng : lga = 0,21 lgC +0,716o Từ ta tính được: n = 4,76 vµ K = 5,2 Nh­ vËy ë nồng độ Ni không lớn phụ thuộc a=f(C) có dạng phương trình Freundlick sau: a = 5,2 C0.21 91 Kết luận Khảo sát ô nhiễm nguồn nước bề mặt dựa tiêu hàm lượng chất hữu cơ, độ màu, độ pH nước Qua việc nghiên cứu trình xử lý nước phương pháp điện keo tụ tìm điều kiện làm nước tối ưu: thời gian điện phân 20 phút, mật độ dòng 1,68 mA/cm2, nồng độ NaCl thêm vào 0.0015 N pH môi trường ữ 3.Nghiên cứu quy trình biến tính khoáng thiên nhiên diatomit thành chất có khả hấp phụ cao Các kết thực nghiệm cho thấy mẫu khoáng biến tính axit HCl nung 5000C khoáng có độ hấp phụ tạp chất hữu tốt Khảo sát khoảng nồng độ chất không lớn lắm, phụ thuộc độ hấp phụ theo nồng độ chất tuân theo định luật Freundlick 4.Nghiên cứu quy trình biến tính than hoạt tính để tăng độ hấp phụ Các kết thực nghiệm cho thấy mẫu than Ht6 biến tính b»ng axit nitric ®un håi l­u 60 cã độ hấp phụ Ni2+ tốt Trong khoảng nồng độ chất bị hấp phụ không lớn lắm, phụ thuộc độ hấp phụ theo nồng chất tuân theo định luật Freundlick Sử dụng phương pháp điện keo tụ, phương pháp hấp phụ khoáng diatomit,than hoạt tính biến tính đà thu kết khả quan.Phương pháp điện keo tụ để hấp phụ hợp chất hữu (H2C2O4) ion kim loại nặng (Ni2+) kết thu tốt.Phương pháp hấp phụ dùng than hoạt tính để hấp phụ ion kim loại nặng, phương pháp hấp phụ dùng khoáng diatomit để hấp phụ hợp chất hữu thu kết tốt.Nước thải sau xử lý đà đạt tiêu chuẩn chất lượng nước cung cấp cho sinh hoạt công nghiệp nồng độ hợp chất hữu cơ, nồng độ ion kim loại nặng, độ mầu, pH, độ dẫn điện Ngoài ra, để đạt hiệu cao kết hợp phương pháp để làm nước Tuỳ theo ®Ỉc ®iĨm cđa ngn n­íc, chóng ta cã thĨ chän phương pháp làm nước cho phù hợp 92 Tài liệu tham khảo Hà thị An, Mai Xuân Kỳ (1997), Tuyển tập hội nghị khoa học toàn quốc lÇn thø 2, Héi hãa häc ViƯt Nam, Héi Kü Thuật công nghệ Hóa Học, Hà Nội, 14-05-1997, tr 129-135 Hà Thị An, Mai Xuân Kỳ (1996), Tuyển tập Hội nghị Khoa học lần thứ XVIII, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội,10-1996, tr 224-229 Nguyễn Văn Bảo (2002), Hóa nước, Nxb Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Ngọc Bích, Nguyễn Hồng Đức, Trần Thanh Giám (1996), Địa kĩ thuật thực hành, Nxb Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Thị Bình (1995), Nghiên cứu cấu trúc tập hợp hạt nghiền diatomit xác định thông số phương trình lọc, Luận án PTS, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Thị Bình, Hà Thị An, Ngun Minh Tun (1995), T¹p chÝ hãa häc, T.33, sè 1, trang 50-52 Nguyễn Thị Bình ,Hà Thị An, Nguyễn Minh Tuyển (1995), Tạp chí Hóa học Công nghiệp hóa chất, số 3, tr 16-18 La Văn Bình ,Trần Thị Hiền (2001), Khảo sát ảnh hưởng môi trường đến chế hoạt động số vật liệu điện cực, Tuyển tập công trình khoa học Bộ khoa học Công nghệ Môi trường Cục Môi trường (1999), Tuyển tập báo cáo Khoa học Hội nghị Môi trường toàn quốc năm 1998, Nxb KH & KT, Hà Nội 93 10 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion xử lý nước nước thải, Nxb KH & KT, Hà Nội 11 Ngun Ngäc Dung (2003), Xư lý n­íc cÊp, N xb Xây dựng, Hà Nội 12 Phạm Ngọc Đăng (2000), Quản lý môi trường đô thị khu công nghiệp, Nxb Xây Dựng Hà Nội 13 Phùng Ngọc Đỉnh (1997), Địa chất Đại cương, Nxb Đại học Quốc gia, Hà Nội 14 Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu phân tử, Nxb Giáo dục 15 Trần Thanh Giám, Lê Huy Cử (1994), Khoáng vật thạch học công trình, Nxb Xây Dựng, Hà Nội 16 Hội thảo Khoa Học Quốc gia về: Nghiên cứu Bảo vệ môi trường Phát triển bền vững (1993), Tuyển tập Báo cáo Khoa học Chương trình KT-02, Hà Nội 07-09.10.1993 17 Alan E Kehew (1998), Địa chất học cho kĩ sư xây dựng cán kỹ thuật môi trường,(2tập), Nxb Giáo dục Hà Néi 18 Ngun Ngäc Khang (1995), Nghiªn cøu xư lÝ nước thải nước tự nhiên phương pháp hóa lí-hấp phụ, luận án Thạc sĩ, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 19 Nguyễn Ngọc Khang (2001), Nghiên cứu xử lí nước ô nhiễm khoáng Diatomit biến tính, luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 94 20 Nguyễn Ngọc Khang (2002), Nghiên cứu ứng dụng khả hấp phụ số khoáng tự nhiên vào việc xử lí nước nhiễm dầu, T¹p chÝ Hãa häc, T.38, sè 3, tr.32-35 21 V.X.Kraxulin(1981), Sách tra cứu nhà kĩ thuật địa chất, Nxb KH& KT, Hà Nội 22.Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hoá lý - Phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu tróc ph©n tư, Nxb KH& KT 23 Tõ Väng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu (2002), Phân tích nước, Nxb KH & KT, Hà Nội 24 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình công nghệ xử lí nước thải, Nxb KH & KT, Hà Nội 25 Trần Văn Nhiên (1996), Tính chất hấp phụ khả làm nước thải Diatomit, Tạp chí Khoa học Công nghệ, số 11, tr 37-40 26 Trần Hiếu Nhuệ (2001), Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, Nxb KH & KT, Hà Nội 27 Trần Văn Niêm (2002), Bài giảng Hoá Lý tượng bề mặt, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 28 Trần Văn Niêm (1996), Tính chất hấp phụ khả làm nước thải Diatomit, Tạp chí Khoa Học Công NghƯ sè 11, tr 37-40 29 Ngun H÷u Phó (1998), Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học Quốc gia Hóa học công nghệ Hóa học với chương trình nước vệ sinh môi trường, Ban đạo 95 quốc gia cung cấp nước vệ sinh môi trường, Viện Hoá học TTKHTN & CNQG, Hà Nội 19.01.1998, tr 197-203 30 Nguyễn Hữu Phú, Phạm Ngọc Thanh, Đinh văn Hoan,(1997) Giáo trình Hóa Lý Hóa Keo, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 31 Đặng Tuyết Phương, (1995) Nghiên cứu cấu trúc ,tính chất hóa lí số ứng dụng bentonit Thuận Hải, ViƯt Nam, Ln ¸n PTS, ViƯn Hãa häc,TTKHTN & CNQG, Hà Nội 32 Tây Nguyên- Các điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên, (1985), Nxb KH & KT, Hà Nội 33 Nguyễn Thị Thu Thủy, (2000) Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, Nxb KH& KT, Hà Nội 34 Phạm Văn Thưởng, (2000) Cơ sở hóa học môi trường, Nxb KH& KT, Hà Nội 35 Tổng cục địa chất,Viện địa chất khoáng sản, (1982), Địa chất khoáng sản, Nxb KH& KT, Hà Nội 36 Trần Mạnh Tiến, (2001) Thảm họa công nghiệp Việt Nam, Tuyển tập công trình khoa học, Phân ban CN Hóa học, Quyển 1, Đại Học Bách Khoa Hà Nội 37 Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý hoá lý, tập Nxb KH& KT, Hà Nội 38 Trần Hữu Uyển, Trần Đức Hạ , (1996) Bảo vệ nguồn nước chống ô nhiễm cạn kiệt, Nxb Nông nghiệp 39 Trần Hữu Uyển, Trần Việt Nga, (2000) Bảo vệ sử dụng nguồn nước, Nxb N«ng nghiƯp 96 40 A.Dyer An Introduction to Zeolite Molecular Sieves,John Wiley Sons 41 BaBenkob (E.D) Otriska vat coagulian t¹i Moskava-1977 42 Kulskiy (L.A) Otriska vatuw Electro coaguliasieey, Kiev-1978 43 Kulskiy (L.A) Teoretitrieskie osnobv,Tekhnoloria, Kongision hirovanhia vodu.Kiev-1980 ... trình phân tích phương pháp trên, nhận thấy để xử lý nước thải dùng phương pháp hấp phụ, phương pháp điện keo tụ keo tụ phù hợp Vì chọn phương pháp hấp phụ, điện keo tụ keo tụ để xử lý nước thải cho... nghiệm xử lý nước thải phương pháp điện keo tụ phương pháp hấp phụ - Nghiên cứu phương pháp hoạt hoá than hoạt tính sử dụng làm chất hấp phụ - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình điện keo tụ, hấp. .. ô nhiễm xử lý phương pháp 1.2.1.3- Các phương pháp hoá học xử lý nước thải Các phương pháp hoá học để xử lý nước thải gồm phương pháp trung hoà phương pháp ôxy hoá khử Tất phương pháp dùng tác