Nghiên cứu sử dụng diatomite phú yên kết hợp phối liệu cháy chế tạo vật liệu gốm lọc nước ứng dụng xử lý nước nhiễm phèn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DIATOMITE PHÚ YÊN KẾT HỢP PHỐI LIỆU CHÁY CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỐM LỌC NƯỚC ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN Trình độ đào tạo: Đại học Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học Chuyên ngành: Hóa dầu Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Thái Sinh viên thực hiện: Trần Văn Tiến MSSV: 13030153 Lớp: DH13HD Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU VIỆN KỸ THUẬT-KINH TẾ BIỂN PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định việc tổ chức, quản lý hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ tên sinh viên: Trần Văn Tiến Ngày sinh: 18/04/1995 MSSV : 13030153 Lớp: DH13HD Địa : Xuân Bình, Sơng Cầu, Phú n E-mail : tranvantien.009@gmail.com Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học Chun ngành : Hóa dầu Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng Diatomite Phú Yên kết hợp phối liệu cháy chế tạo vật liệu gốm lọc nước ứng dụng xử lý nước nhiễm phèn Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Thái Ngày giao đề tài: 06/02/2017 Ngày hồn thành đồ án/ khố luận tốt nghiệp: 30/06/2017 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Quang Thái Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 12 tháng năm 2017 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) Trần Văn Tiến GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN TRƯỞNG NGÀNH (Ký ghi rõ họ tên) TS Đỗ Ngọc Minh (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG VIỆN (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đề tài nghiên cứu thực Các số liệu kết nghiên cứu trình bày đồ án chưa cơng bố nghiên cứu khác Nội dung đề tài có tham khảo sử dụng số thơng tin, tài liệu từ nguồn sách, tạp chí liệt kê danh mục tài liệu tham khảo Bà Rịa -Vũng Tàu, tháng năm 2017 Sinh viên thực hiên Trần Văn Tiến LỜI CẢM ƠN Tôi chân thành gửi lời cảm ơn đến gia đình anh Nguyễn Hữu Phước tận tình tạo điều kiện, giúp đỡ tơi việc lấy mẫu để tơi hồn thành dề tài Tôi chân thành gửi lời cảm ơn đến ThS Nguyễn Quang Thái tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi để tơi hồn thành đề tài Cảm ơn gia đình, bạn bè động viên đóng góp ý kiến cho tơi để giúp tơi hồn thiện đề tài Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng năm 2017 Sinh viên thực Trần Văn Tiến MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH .vii LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguồn nguyên liệu Diatomite Phú Yên 1.1.1 Phân bố quặng Diatomite Phú Yên 1.1.2 Điều kiện hình thành quặng Diatomite .5 1.1.3 Sản phẩm Diatomite công ty PYMICO 1.1.4 Tính chất cấu trúc Diatomite Phú Yên 10 1.1.5 Ứng dụng Diatomite sản xuất gốm lọc nước 12 1.2 Tình hình nghiên cứu nhu cầu thị trường Diatomite Việt Nam 12 1.2.1 Tình hình nghiên cứu 12 1.2.2 Nhu cầu thị trường Diatomite 15 1.3 Nước nhiễm phèn 15 1.3.1 Thành phần nước nhiễm phèn cách nhận biết .15 1.3.2 Những ảnh hưởng nước nhiễm phèn đến sức khỏe 16 1.4 Các phương pháp xử lý kim loại nặng nước 17 1.4.1 Phương pháp keo tụ 17 1.4.2 Phương pháp hấp phụ 17 1.4.3 Phương pháp trao đổi ion 19 1.4.4 Phương pháp màng lọc 20 1.5 Các hệ thống lọc nước gia đình 22 1.5.1 Hệ thống lọc cát sỏi 22 i 1.5.2 Hệ thống lọc từ vật liệu gốm lọc Diatomite 24 1.6 Các yêu cầu chất lượng nước sinh hoạt 26 Chương THỰC NGHIỆM 28 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu 28 2.1.1 Hóa chất 28 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên cứu 28 2.2 Nguyên liệu Diatomite Phú Yên 29 2.3 Lựa chọn phối liệu .29 2.3.1 Phối liệu trấu nghiền mịn 29 2.3.2 Phối liệu bã cà phê 30 2.3.3 Phối liệu bột mì 31 2.4 Gia công gốm lọc 32 2.4.1 Lựa chọn nhiệt độ nung gốm lọc 33 2.4.2 Gia công gốm lọc làm từ 100% Diatomite 33 2.4.3 Gia công gốm lọc trộn với phố liệu trấu 34 2.4.4 Gia công gốm lọc trộn với phối liệu bã cà phê 35 2.4.5 Gia cơng gốm lọc phối trộn bột mì 36 2.5 Loại bỏ tro gốm bảo quản gốm .36 2.5.1 Loại bỏ tro gốm lọc 36 2.5.2 Bảo quản sản phẩm 36 2.6 Thu thập mẫu nước nhiễm phèn 37 2.6.1 Địa điểm lấy mẫu 37 2.6.2 Thời gian lấy mẫu 37 2.6.3 Vị trí lấy mẫu 37 ii 2.6.4 2.6.5 Dụng cụ chứa mẫu 38 Cách lấy mẫu 38 2.7 Kiểm tra hàm lượng sắt nước nhiễm phèn 38 2.8 Tiến hành lọc nước nhiễm phèn 38 2.9 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến gốm làm từ Diatomite 39 2.10 Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu đến khả lọc gốm 39 2.10.1 Ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu trấu 39 2.10.2 Ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu bã cà phê 39 2.10.3 Ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu bột mì 40 2.11 Phương pháp phân tích sản phẩm 40 2.11.1 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 40 2.11.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 42 2.11.2 Phương pháp đo hấp phụ đa lớp BET 43 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Kết gia công gốm lọc 44 3.1.1 Gia công gốm lọc làm từ 100% Diatomite 44 3.1.2 Gia Công gốm lọc với phối liệu trấu 45 3.1.3 Gia công gốm lọc với phối liệu bã cà phê 47 3.1.4 Gia công gốm lọc với phối liệu bột mì 48 3.2 Kết khảo sát hàm lượng sắt nước nhiễm phèn 49 3.2.1 Kết xây dựng đường chuẩn dung dịch nước nhiễm phèn 49 3.2.2 Kết hàm lượng sắt nước nhiễm phèn 50 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến gốm làm từ 100% Diatomite .50 iii 3.4 Kết ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu tới khả lọc gốm 52 3.3.1 Tỉ lệ phối liệu trấu nghiền mịn 52 3.3.2 Tỉ lệ phối liệu bã cà phê 53 3.3.3 Tỉ lệ phối liệu bột mì 55 3.5 Kết chụp SEM gốm lọc 57 3.6 Kết đo BET gốm lọc 60 3.7 Kết khảo sát hàm lượng sắt nước sau lọc 61 3.7.1 Kết xây dựng đường chuẩn dung dịch nước sau lọc 61 3.7.2 Kết hàm lượng sắt mẫu nước sau lọc mẫu tối ưu 62 3.8 Kết kiểm tra hàm lượng sắt trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 68 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Thành phần hố học Diatomite mỏ Hồ Lộc in bao bì sản phẩm 10 Bảng Bảng giới hạn tiêu chất lượng QCVN 02:2009/BYT .27 Bảng Các hóa chất sử dụng nghiên cứu 28 Bảng 2 Các nguyên liệu sử dụng nghiên cứu 28 Bảng Khối lượng Diatomite cần lấy cho lần gia công 34 Bảng Tỷ lệ trộn phối liệu trấu, áp dụng cho tổng khối lượng 200g .34 Bảng Tỷ lệ phối liệu bã cà phê, áp dụng cho 200g nguyên liệu .35 Bảng Tỷ lệ phối liệu bột mì, áp dụng cho 200g nguyên liệu 36 Bảng Thành phần dung dịch chuẩn 41 Bảng Kết ảnh hưởng nhiệt độ nung đến màu sắc sản phẩm độ cứng gốm làm từ 100% Diatomite 45 Bảng Ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu trấu đến độ cứng gốm .45 Bảng 3 Ảnh hưởng phối liệu bã cà phê đến độ cứng gốm lọc .47 Bảng Ảnh hưởng phối liệu bột mì đến độ cứng gốm lọc 48 Bảng Kết khảo sát đường chuẩn nước nhiễm phèn 49 Bảng Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ tới khả lọc gốm lọc làm từ 100% Diatomite 51 Bảng Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu 10% 52 Bảng Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu 20% 52 Bảng Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu 30% 52 Bảng 10 Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu 35% 52 Bảng 11 Kết lọc nước gốm trộn 10% bã cà phê 54 Bảng 12 Kết lọc nước gốm trộn 20% bã cà phê 54 Bảng 13 Kết lọc nước gốm trộn 30% bã cà phê 54 Bảng 14 Kết lọc nước gốm trộn 35% bã cà phê 54 Bảng 15 Kết khảo sát gốm với tỉ lệ 10% bột mì 55 Bảng 16 Kết khảo sát gốm với tỉ lệ 20% bột mì 56 v Bảng 17 Kết khảo sát gốm với tỉ lệ 30% bột mì Bảng 18 Kết khảo sát gốm với tỉ lệ 35% bột mì Bảng 19 Kết đo BET gốm lọc Bảng 20 Kết khảo sát đường chuẩn cho nước sau lọc Bảng 21 Hàm lượng Fe nước sau lọc Bảng 22 Kết kiểm nghiệm trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Trong đó: + Mẫu mẫu nước nhiễm phèn + Mẫu mẫu nước sau lọc gốm với tỉ lệ 35% trấu nghiền – 65% o Diatomite nung 700 C Phiếu kết kiểm tra hàm lượng sắt nước nhiễm phèn nước sau lọc đính kèm phụ lục E phụ lục F Như vậy, khả loại bỏ sắt gốm làm từ 35% trấu – 65% Diatomite o nhiệt độ nung 700 C cho khả lọc loại bỏ hoàn toàn lượng sắt nước nhiễm phèn 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên sở kết nghiên cứu thu được, rút số kết luận sau: Việc gia công gốm lọc thực hai dạng dạng sỏi dạng ống Đối với việc phối trộn phối liệu cháy vào gốm không phối vượt tỉ lệ 35% Sản phẩm gốm sau nung có màu đỏ gạch Kết đo hàm lượng sắt nước nhiễm phèn sử dụng cho q trình thí nghiệm đạt 33,486 mg/l Tiến hành khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến trình lọc o gốm cho kết 700 C cho thời gian lọc tốt Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ phối liệu đến gốm, kết thu cho thấy 35% phối liệu trấu – 65% Diatomite cho tốc độ lọc cao đạt 3,846 ml/phút hiệu suất lọc đạt 99,865% Kết chụp SEM cho thấy phối liệu trấu cho kết hệ thống mao quản nhiều nên làm giảm thời gian lọc Kết đo BET cho thấy, diện tích bề mặt gốm khơng pha phối liệu cho kết cao đạt 61,9023 m /g Nhưng đường kính lỗ xốp phối liệu trấu cho đường kính khả quan đạt 176,2250 Å Kết khảo sát hàm lượng sắt nước sau lọc, cho thấy mẫu gốm lọc tối ưu điều có hàm lượng sắt sau lọc nhỏ 0,5 mg/l Với mẫu gốm phối liệu 35% trấu hàm lượng sắt nước sau lọc đạt 0,045 mg/l đảm bảo yêu cầu nước sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT Khảo sát hàm lượng sắt nước sau sau lọc trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng với kết khơng phát hàm lượng sắt Ngồi chúng tơi có số kiến nghị sau: Q trình nung cần thực với lị nung tích lớn nhằm tăng lượng sản phẩm nung, rút ngắn thời gian gia công Thiết bị GENESYS™ 10 trường cần thay máy mới, trình đo máy thường xảy trục trặc, đo khơng xác 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Anh Trung, Diatomite – nguồn khoáng sản đa dụng, Technology Space, STinfo 23 March 2011 [2] Bùi Hải Đăng Sơn, Nguyễn Thị Ngọc Trinh, Nguyễn Đăng Ngọc, Đinh Quang Hiếu, So sánh đặc trưng hóa lý hai loại Diatomite Phú Yên Diatomite Merck, Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số (21) – 2015 [3] Cục Y tế dự phịng Mơi trường Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước sinh hoạt Cục Y tế dự phòng, 5/2009/TT - BYT ngày 17 tháng năm 2009 [4] Đỗ Xuân Đồng, Trịnh Tuấn Khanh, Trần Quang Vinh, Vũ Anh Tuấn, Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu đa mao quản khoáng sét Diatomit, Tạp chí Hóa học, T 45 (6A), Tr 83 - 87, 2007 [5] Lê Cơng Nhân, Nguyễn Bá Hồng Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng Diatomite Phú Yên lọc nước chất trợ lọc sản xuất bia Trường Đại Học bách khoa Đà Nẵng [6] Giáo trình thí nghiệm hóa phân tích, Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu [7] Phạm Cẩm Nam , Trần Thanh Tuấn , Lâm Đại Tú - Võ Đình Vũ Xác định đặc tính nguyên liệu Diatomite Phú Yên FT-IR, XRF, XRD kết hợp với phương pháp tính tốn lý thuyết DFT, tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng - số 2(31).2009 [8] Phạm Cẩm Nam, Trần Ngọc Tuyền, Trần Thanh Tuấn, Vai trò Diatomite Phú Yên sản xuất xi măng Porland sở clinker Long Thọ, tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng - SỐ 3(38).2010 [9] Phạm Xuân Yên, Huỳnh Đức Minh, Nguyễn Thu Thủy Kỹ thuật sản xuất gốm sứ, NXBKH & KT Hà Nội 1995 [10] Trần Doãn Minh Đăng, Mai Thanh Phong, Nghiên cứu trình xử lý Diatomite Lâm Đồng để sản xuất chất trợ lọc, Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ 14, no 3K (2012): 54-60 66 [11] Trần Thị Vân, Đoàn Ngọc Thiên Trúc Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu màng lọc nước dùng đời sống Trường Đại Học bách khoa Đà Nẵng Tài liệu tiếng anh [12] Bui Hai Dang Son, Nguyen Hai Phong, Vo Quang Mai, Dang Xuan Du, and Dinh Quang Khieu, A Study on Astrazon Black AFDL Dye Adsorption onto Vietnamese Diatomite, Hindawi Publishing Corporation, Journal of Chemistry, Volume 2016, Article ID 8685437, 11 pages [13] M Al-Ghouti, M.A.M Khraisheh, M.N.M Ahmad, S Allen, Thermodynamic behaviour and the effect of temperature on the remova of dyes from aqueous solution using modified Diatomite: A kinetic studyl, Journal of Colloid and Interface Science 287 (2005) 6–13 [14] Porter, Mark C, Handbook of industrial membrane technology, (1989) [15] Y Al-Degs, M A M Khraisheh and M F Tutunji, Sorption Of Lead Ions On Diatomite And Manganese Oxides Modified Diatomite, Wat Res Vol 35, No 15, pp 3724–3728, 2001 Tài liệu Internet: [16] Bột Diatomite Internet: http://pymico.com.vn/vn/Products/? tn=Detail&tID=5&cID=67, 26/12/2016 [17] Bệnh tật uống nước nhiễm phèn Internet: http://thanhnien.vn/doi-song/benh-tat-vi-uong-nuoc-nhiem-phen-496710.html, 06/03/2012 [18] Tác hại nước nhiễn phèn đến thể Internet: http://xulynuocnhiemphen.vn/chi-tiet/tac-hai-cua-nuoc-nhien-phen-den-co-the.html , 19/08/2015 67 PHỤ LỤC Phụ lục A Kết đo BET mẫu 68 69 70 Phụ lục B Kết đo BET mẫu 71 72 73 Phụ lục C Kết đo BET mẫu 74 75 76 Phụ lục E Kết kiểm tra hàm lướng sắt mẫu nước 77 Phụ lục F Kết kiểm tra hàm lướng sắt mẫu nước 78 ... Nhiệm vụ nghiên cứu: + Sử dụng Diatomite Phú Yên kết hợp với phối liệu cháy chế tạo vật liệu gốm lọc nước nhằm xử lý nước nhiễm phèn + Sử dụng gốm lọc vừa chế tạo để xử lý nước bị nhiễm phèn Phương... ? ?Nghiên cứu sử dụng Diatomite Phú Yên kết hợp phối liệu cháy chế tạo vật liệu gốm lọc nước ứng dụng xử lý nước nhiễm phèn? ?? thực nhằm góp phần xây dựng sở lý thuyết quy trình chế tạo gốm lọc nước. .. từ Diatomite để ứng dụng xử lý nước giếng khoan bị nhiễm phèn Sử dụng Diatomite Phú Yên chế tao vật liệu gốm lọc nước Sử dụng gốm lọc vừa chế tạo để xử lý loại bỏ hàm lượng sắt có nước nhiễm phèn