NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÁCH TỪ TÍNH SỬ DỤNG HẠT γ-PGM TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM KIM LOẠI NẶNG. Chủ nhiệm đề tài: TS Lê Thị Xuân Thùy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÁCH TỪ TÍNH SỬ DỤNG HẠT γ-PGM TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM KIM LOẠI NẶNG MÃ SỐ: B2016-ĐN02-16 Chủ nhiệm đề tài: TS Lê Thị Xuân Thùy Đà Nẵng, 2018 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bên cạnh tăng trưởng kinh tế, phát triển xã hội, ô nhiễm môi trường phát triển bền vững trở thành mối quan tâm thách thức lớn quốc gia nói chung, thành phố nói riêng Bởi lẽ, chất thải cơng nghiệp không ngày gia tăng khối lượng, mà đa dạng chủng loại chứa đựng lượng lớn độc hại cho môi trường sinh vật Đối với số ngành sản xuất công nghiệp đặc thù khai thác khoáng sản, tinh chế quặng, sản xuất kim loại, xi mạ, dệt nhuộm, luyện kim thành phần nước thải chứa kim loại nặng với nồng độ cao Kim loại nặng xem chất độc thầm lặng tính chất khơng phân hủy sinh học, khả tồn bền vững bên thể sống với thời gian dài mà không gây nhiễm độc biểu bên ngồi Sau thời gian tích lũy lâu dài, chúng trở thành tác nhân gây bệnh hiểm nghèo quái ác Ở số quốc gia phát triển, ô nhiễm nguồn nước kim loại nặng ảnh hưởng kèm đến hệ sinh thái sức khỏe, tính mạng người nỗi ám ảnh lớn, điển thảm họa Minamata Nhật Bản Ở Việt Nam nói chung thành phố Đà Nẵng nói riêng, trình tăng trưởng phát triển ngành cơng nghiệp mang lại lợi ích to lớn, đóng góp đáng kể vào nguồn ngân sách quốc gia địa phương Thế nhưng, hậu mà phát triển gây khơng nhỏ, đặc biệt mơi trường sống Tình trạng ô nhiễm môi trường vấn đề nhức nhối xã hội, mà chủ yếu ô nhiễm nguồn nước Mỗi ngành công nghiệp xả thải vào nguồn nước chất độc hại đặc thù tương ứng với q trình sản xuất nó, kim loại nặng ngành xi mạ điển hình Ảnh hưởng kim loại nặng không nhỏ đến môi trường, sinh vật người tính chất độc hại, khó phân hủy khả tích lũy bền vững Do đó, việc xử lý kim loại nặng nước thải vấn đề cấp thiết cần quan tâm mức Hơn nữa, phương pháp xử lý kim loại nặng nghiên cứu ứng dụng thời gian dài, cịn nhiều nhược điểm sử dụng nhiều hóa chất tiêu hao lượng lớn, xây dựng nhiều hạng mục cơng trình, chưa xử lý bùn thải Vì vậy, việc nghiên cứu tìm phương pháp giải pháp hữu ích để khắc phục hạn chế vấn đề xử lý Những năm gần đây, phương pháp từ tính nhiều nhà khoa học quan tâm, đáp ứng nhu cầu loại bỏ chất gây ô nhiễm môi trường nước cách đơn giản, nhanh chóng tiết kiệm lượng, cách sử dụng nam châm điện từ trường mà khơng phải dùng hệ thống bơm hay lọc phức tạp Hạt hấp phụ từ tính poly gamma glutamic acid coated magnetite particle (γ-PGM) sử dụng đề tài hạt có lõi mang từ tính Fe3O4 phủ lên lớp poly gamma glutamic axit (γ-PGA) - loại polyme có khả tự phân huỷ chiết xuất từ thực phẩm, thương mại hoá thị trường Nhật Bản công ty Nippon PolyGlu xem vật liệu an tồn với người, thân thiện với mơi trường Đặc biệt, việc ứng dụng γ-PGM phương pháp tách từ tính Việt Nam chưa nhiều người biết đến Do đó, đề tài “Nghiên cứu áp dụng phương pháp tách từ tính sử dụng hạt γ-PGM xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng” mà nhóm chúng tơi đề xuất hướng hoàn toàn mới, kết ứng dụng mới, lựa chọn việc giải vấn đề môi trường nhức nhối Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Đánh giá trạng chất lượng nguồn nước thải nhiễm kim loại nặng công ty cụ thể thành phố Đà Nẵng vùng lân cận, đề xuất phương pháp tách từ tính để xử lý kim loại nặng nước thải sản xuất nhà máy 2.2 Mục tiêu cụ thể - Khảo sát, đánh giá khả xử lý kim loại nặng nước thải công nghiệp vật liệu từ tính γ-PGM - Đề xuất khả áp dụng vật liệu từ tính cơng nghệ xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng, đưa thông số kỹ thuật tối ưu để xử lý kim loại nặng cho nước thải sản xuất cơng ty (pH, lượng hóa chất cần thiết, thời gian phản ứng, tốc độ khuấy) - Thiết kế vận hành mơ hình tách từ tính Cách tiếp cận - Kế thừa kết nghiên cứu nước liên quan đến lĩnh vực đề tài - Tiếp cận thơng qua thí nghiệm khảo sát thực nghiệm, quan sát ghi chép đánh giá - Tiếp cận phân tích tổng hợp Đối tượng nghiên cứu - Nước thải sản xuất nhiễm kim loại nặng Chi nhánh Công ty TNHH Lixil Việt Nam Quảng Nam - Mơ hình tách từ tính sử dụng hạt γ-PGM Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lấy mẫu trường - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp phân tích hóa học - Phương pháp kế thừa, tổng hợp xử lý số liệu Nội dung nghiên cứu - Nội dung 1: Khảo sát trạng đánh giá chất lượng nước thải sản xuất nhiễm kim loại nặng công ty địa bàn thành phố Đà Nẵng vùng lân cận - Nội dung 2: Nghiên cứu thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến khả xử lý kim loại nặng độ pH, hàm lượng hoá chất cần thiết, thời gian phản ứng - Nội dung 3: Đánh giá hiệu tái sử dụng vật liệu hấp phụ từ tính γ-PGM - Nội dung 4: Thiết kế đề xuất mơ hình xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng cho công ty địa bàn thành phố Đà Nẵng vùng lân cận Ý nghĩa đề tài - Giải vấn đề ô nhiễm kim loại nặng khu công nghiệp - Tăng cường lực nghiên cứu khoa học lĩnh vực bảo vệ mơi trường chăm sóc sức khỏe cộng đồng, nâng cao nhận thức cho cộng đồng bảo vệ môi trường Cấu trúc luận văn Luận văn có bố cục sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Đối tượng, phương pháp nội dung nghiên cứu Chương 3: Kết thảo luận Kết luận kiến nghị CHƯƠNG – TỔNG QUAN 1.1 KIM LOẠI NẶNG 1.1.1 Sơ lược kim loại nặng 1.1.2 Kim loại nặng môi trường nước 1.1.3 Liên kết kim 1.1.4 Tác dụng sinh hóa kim loại nặng người 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC 1.2.1 Phương pháp kết tủa 1.2.2 Phương pháp đông tụ - keo tụ 1.2.3 Phương pháp trao đổi ion 1.2.4 Phương pháp tuyển 1.2.5 Quá trình tách màng 1.2.6 Phương pháp điện hóa 1.2.7 Phương pháp hấp phụ 1.2.8 Phương pháp tách từ tính 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG ĐIỂN HÌNH TRONG NƯỚC THẢI XI MẠ 1.3.1 Niken (Ni) 1.3.2 Đồng (Cu) 1.3.3 Kẽm (Zn) 1.3.4 Chì (Pb) 1.3.5 Cadimi (Cd) 1.3.6 Crom (Cr) 1.4 VẬT LIỆU TỪ TÍNH γ-PGM 1.4.1 Gamma poly glutamic axit (γ-PGA) Gamma poly glutamic axit (γ-PGA) polymer tự nhiên phản ứng trùng ngưng đơn vị L-glutamic axit, D-glutamic axit hai γ-PGA tạo từ vi khuẩn, đặc biệt loại vi khuẩn Bacillus γ-PGA khác với protein, glutamate polymer hóa bên tế bào theo liên kết γ-amide tổng hợp ribosme Do đó, chất khó chuyển hóa protein chloramphenicol khơng ảnh hưởng đến q trình tổng hợp γ-PGA Do liên kết γ có thành phần bã glutamate, γ-PGA bền vững với enzyme proteaza có khả phân hủy protein peptit γ-PGA tồn mơi trường axit tự không tan muối tan chúng với cation khác Na+, Mg2+, K+, NH4+ hay Ca2+ Với thuộc tính phân hủy, ăn không độc hại với người, γ-PGA chất quan trọng khai thác ứng dụng rộng rãi bảng Năm 2013, nhà khoa học tìm khả hạt từ tính oxit sắt phủ γ-PGA để tách kim loại nặng Cr3+, Cu2+, Pb2+ Ni2+ Hạt từ tính phủ γ-PGA cho thấy khả tách kim loại bật hiệu suất cao so với hạt từ tính γ-PGA đơn chất, khắc phục nhược điểm loại vật liệu Điều chứng tỏ γ-PGA có khả ứng dụng để xử lý nước thải 1.4.2 Hạt sắt từ Fe3O4 Hạt từ tính ứng dụng lĩnh vực như: - Tách từ gradient cao - Chất lỏng sắt - Chụp cắt lớp cộng hưởng từ tính - Dẫn truyền thuốc từ tính - Ứng dụng điện 1.4.3 Vật liệu từ tính Fe3O4 phủ gamma poly glutamic axit (γ-PGA) Ưu điểm hạt sắt từ khả khuếch tán mạnh, tách nhanh hiệu thời gian ngắn cách sử dụng nam châm, hạt sắt từ có xu hướng tập hợp lại với dung dịch tính lưỡng cực, kị nước lực Van der Waals, làm hạn chế ứng dụng chúng lĩnh vực khác Không thế, hạt từ tính Fe3O4 dễ bị ăn mịn hịa tan mơi trường có pH thấp nước thải chứa kim loại nặng Để khắc phục vấn đề này, hạt oxit sắt thường phủ loạt nhóm chức vật liệu chất hoạt động bề mặt hay polymer Do đó, vật liệu γ-PGM được nhà khoa học nghiên cứu, tổng hợp ứng dụng lĩnh vực nghiên cứu khả loại bỏ kim loại nặng nước thải Việc phủ lớp γPGA lên hạt từ tính khơng khắc phục nhược điểm hạt sắt từ, phát huy khả hấp phụ kim loại nặng γ-PGA mà đạt hiệu suất xử lý cao, nhanh chóng có khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ nhiều lần 1.5 TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.5.1 Nhà máy sản xuất sen vịi thiết bị phịng tắm – Chi nhánh Cơng ty TNHH Lixil Việt Nam Quảng Nam a) Vị trí địa lý b) Hoạt động sản xuất d) Quy trình xử lý nước thải sản xuất Nước rửa axit Nước thải niken Bồn trung hòa Nước thải crom Nước thải cyanua Bể oxy hóa Bể oxyhóa cyanua Bể oxyhóa cyanua Bể thu gom Bể phản ứng Bể phản ứng Bể lắng Bể xử lý Bể điều chỉnh Bể trung gian Bể lọc áp lực Bể trung hòa Bể giám sát Thải nguồn tiếp nhận Hình Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sản xuất Nhà máy sản xuất sen vòi thiết bị phịng tắm - Chi nhánh Cơng ty TNHH Lixil Việt Nam Quảng Nam Nước thải từ nguồn nước rửa axit, nước rửa niken thu gom dẫn bồn trung hịa Sau nước dẫn bể thu gom Nước thải crom thu gom dẫn bể oxyhóa Tại dung dịch NaHSO4 bơm vào để thực phản ứng chuyển từ Cr6+ sang Cr3+ độc Nước thải cyanua dẫn bể oxy hóa cyanua Tại đưa NaClO vào để thực phản ứng phân giải CN- thành CNO- Nước sau qua bể oxy hóa cyanua dẫn bể thu gom Từ bể thu gom dẫn nước bể phản ứng Tại bể phản ứng muối CaCl2 muối FeCl3 bơm vào, trộn lẫn Tiếp theo bể phản ứng thứ hai bơm NaOH điều chỉnh pH thích hợp để xử lý kim loại Nước dẫn vào bể lắng để lắng thành phần M(OH)n Phần nước sau lắng kết tủa (ở bể lắng) điều chỉnh trung hịa pH thích hợp axit bể điều chỉnh pH với dung dịch kiềm Phần bùn cặn dẫn đến bể tách bùn Tiếp theo dẫn dung dịch từ bể điều chỉnh pH sang bể trung gian, dẫn nước sang bể lọc áp lực để loại bỏ triệt để thành phần cặn lơ lửng có nước Sau khử cặn nước trung hòa Trong bồn xử lý nước cuối giám sát chất lượng nước như: độ kiềm, dùng UV hấp thu độ ánh sáng kiểm soát nồng độ chất nước trước thải nguồn tiếp nhận hệ thống xử lý nước thải KCN Điện Nam – Điện Ngọc, đạt TCVN 5945:2005 – cột B Còn phần bùn cặn phát sinh trình kết tủa bể lắng dùng máy tách nước theo dạng ép lọc Ép bùn dơ dùng lọc tách nước cặn Phần nước dẫn đến bồn điều chỉnh pH, phần cặn thu hồi kết hợp với Công ty Môi trường Đô thị Đà Nẵng xử lý chất thải nguy hại theo qui định 1.5.2 Nhà máy Cơ khí – Mạ thuộc Cơng ty TNHH MTV Cơ khí – Mạ Đà Nẵng [42] a) Vị trí địa lý b) Hoạt động sản xuất d) Quy trình xử lý nước thải Nước thải đầu vào Sục khí Bể điều hịa NaOH Bể keo tụ trợ lắng Polymer Bể ổn định Sân phơi bùn Bơm bùn Bùn khô Công ty MT Đô thị thu gom Bể lắng Bể nước Trạm XLNT tập trung KCN Hình Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải tập trung Cơng ty TNHH MTV Cơ khí – Mạ Đà Nẵng Hiện nay, Cơng ty TNHH MTV Cơ khí – Mạ sử dụng phương pháp trung hòa, keo tụ lắng để xử lý kim loại nặng Để khử crom nước thải sản xuất, nhà máy khử Cr6+ bể trợ dung trước thải vào hệ thống xử lý nước thải chung Sau khử crom, nước thải thải hệ thống xử lý nước thải chung để xử lý với kim loại nặng khác cách điều chỉnh pH cho kết tủa kim loại dạng hydroxit khơng tan tạo muối khó tan Tại bể phản ứng, nước thải cung cấp dung dịch NaOH Ca(OH)2 khơng khí để khuấy trộn tạo điều kiện tốt cho trình phản ứng Nước thải sau trung hòa pH xút chảy vào bể keo tụ Tại polymer polyacrylamit bổ sung để tăng hiệu lắng hydroxit kim loại Sau đó, nước thải chảy qua bể lắng để lắng lượng bùn keo tụ, đấu nối vào hệ thống xử lý tập trung Khu công nghiệp Hòa Khánh Lượng bùn thu gom phơi sân phơi bùn Nồng độ kim loại nặng sau xử lý Công ty đạt QCVN 40:2011/BTNMT – cột B CHƯƠNG – ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu - Ion kim loại nặng nước thải sản xuất Nhà máy sản xuất sen vòi thiết bị phịng tắm - Chi nhánh Cơng ty TNHH Lixil Việt Nam Quảng Nam - Vật liệu hấp phụ γ-poly glutamic acid coated magnetic nanoparticles (γ-PGM) Công ty TNHH Nippon Poly-Glu - Nhật Bản sản xuất 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu - Nước thải sản xuất nhiễm kim loại nặng Nhà máy sản xuất sen vòi thiết bị phịng tắm - Chi nhánh Cơng ty TNHH Lixil Việt Nam Quảng Nam 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.2.1 Khảo sát trạng đánh giá chất lượng nước thải sản xuất nhiễm kim loại nặng công ty địa bàn thành phố Đà Nẵng vùng lân cận 2.2.2 Nghiên cứu thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến khả xử lý kim loại nặng độ pH, hàm lượng hoá chất cần thiết, thời gian phản ứng tốc độ khuấy 2.2.3 Đánh giá hiệu tái sử dụng vật liệu từ tính γ-PGM 2.2.4 Thiết kế đề xuất mơ hình xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng cho công ty địa bàn thành phố Đà Nẵng vùng lân cận 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.4 MƠ HÌNH TÁCH TỪ TÍNH 2.4.1 Cơ sở lý thuyết Mơ hình tách từ tính thực dựa trình q trình hấp phụ, dính bám trình tách Các trình cụ thể sau: a Q trình hấp phụ, dính bám - Dựa sở lý thuyết trình hấp phụ đặc điểm, tính chất, cấu trúc hạt γ-PGM, ion kim loại nặng nước thải di chuyển đến tiếp xúc với γPGM nhờ khuếch tán đối lưu Các nhóm chức -COOH hạt γ-PGM có khả trao đổi ion H+ với ion kim loại nước thải hình thành phức chất - Bên cạnh đó, q trình dính bám hạt keo hydroxit ion kim loại lên mạng lưới ba chiều γ-PGM đồng thời diễn Ni Cu Zn HIỆU SUẤT XỬ LÝ (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 THỜI GIAN HẤP PHỤ (phút) Hình Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử lý kim loại nặng * Nhận xét: Nồng độ Ni nước thải giảm mạnh 20 phút đầu tiên, hiệu suất đạt 69,54 % Khi tăng thời gian tiếp xúc từ 20 đến 150 phút hàm lượng Ni hấp phụ tăng không đáng kể, hiệu suất dao động từ 70,43 % đến 72,14 % Hiệu suất xử lý Cu đạt đến 97,95 % sau 10 phút thực trình hấp phụ, nồng độ giảm 48,76 lần so với ban đầu Càng tăng thời gian hấp phụ, nồng độ Cu giảm đạt giá trị cho phép cột B - QCVN 40:2011/BTNMT Nồng độ Zn giảm mạnh sau 60 phút thực q trình hấp phụ, cịn 0,39 mg/L, hiệu suất 99,37% Khi tăng thời gian tiếp xúc từ 60 đến 150 phút nồng độ Zn giảm khơng đáng kể xem đạt trạng thái cân từ phút thứ 60 Theo thuyết hấp phụ đẳng nhiệt, phân tử chất bị hấp phụ hấp phụ bề mặt chất hấp phụ di chuyển ngược lại Liên quan đến yếu tố thời gian tiếp xúc chất hấp phụ chất bị hấp phụ, thời gian ngắn chưa đủ để trung tâm hoạt động bề mặt chất hấp phụ “lấp đầy” ion kim loại Ngược lại, thời gian dài lượng chất bị hấp phụ tích tụ bề mặt chất hấp phụ nhiều, tốc độ di chuyển ngược lại vào nước lớn, nên hiệu hấp phụ gần không tằng dần đạt trạng thái cân So sánh hiệu suất hấp phụ khoảng thời gian khảo sát đề tài hiệu hấp phụ tốt sau 30 phút 3.2.2 Ảnh hưởng pH Sự ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ tiến hành thí nghiệm sau: 14 - Nồng độ đầu vào kim loại Ni, Cu, Zn tương ứng 143,73 mg/L, 17,76 mg/L, 10,80 mg/L - Thể tích mẫu: 50 mL - Lượng γ-PGM: 0,5 g - Thời gian hấp phụ: 30 phút - Giá trị pH thay đổi qua mẫu: 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10 HIỆU SUẤT XỬ LÝ (%) Ni Cu Zn 100 80 60 40 20 0 10 11 pH Hình Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý kim loại nặng * Nhận xét: Hiệu suất xử lý kim loại Ni, Cu Zn thể rõ qua thí nghiệm thay đổi giá trị pH mẫu nước thải Đối với trình hấp phụ Ni, nồng độ ban đầu giảm dần giá trị pH từ đến 7, dẫn đến hiệu suất tăng từ 69,35 % đến 74,13 % Khi pH mẫu nước thải tăng từ đến 10, nồng độ Ni giảm xuống rõ rệt, 6,04 mg/L, hiệu suất đạt đến 95,8 % Điều chứng tỏ Ni hấp phụ tốt khoảng pH từ - 10 Kết tài liệu số [19] số [47] có xu hướng với kết nghiên cứu đề tài Đối với Ni, môi trường nước có pH nhỏ 8, Ni tồn chủ yếu dạng Ni(H2O)62+ Lúc này, bề mặt vật liệu hấp phụ tích điện dương khơng hấp phụ ion Ni2+ vào mặt rỗng chúng Khi pH lớn 8, Ni kết tủa thành Ni(OH)2 có mặt anion hydroxit Lúc này, bề mặt hạt γ-PGM tích điện âm proton hóa nhóm chức đạt đến mức tối đa, dễ dàng hấp phụ Ni lực hút tĩnh điện Quá trình thủy phân hấp phụ xảy trái ngược mặt tiếp xúc vật liệu hấp phụ dung dịch Quá trình hấp phụ Ni diễn nhanh chóng giai đoạn trở nên ổn định theo thời gian Kết giải thích 15 nguyên nhân hiệu suất xử lý Ni không cao thí nghiệm khảo sát lượng γ-PGM thời gian hấp phụ mục 3.2.1 a) b), thí nghiệm thực giá trị pH ban đầu nước thải, tức pH Vì nồng độ Ni sau hấp phụ cịn cao, hiệu suất cao mơi trường pH 74,67% Khi giá trị pH nồng độ Cu nước thải giảm mạnh, giảm xuống 494 lần so với nồng độ ban đầu, hiệu suất đạt đến 99,8 % Khi tăng dần pH mẫu nước thải hiệu suất xử lý không thay đổi đáng kể Xu hướng xác nhận lại thông qua tài liệu số [36] Tương tự, hàm lượng Zn hấp phụ tăng mạnh pH với hiệu suất đến 99,68 % chênh lệch không nhiều tăng dần giá trị pH đến 10 Một cách tổng quan, kim loại Ni có khả hấp phụ tốt mơi trường kiềm pH từ trở lên Cu có khả hấp phụ tốt mơi trường có pH từ trở lên Zn có khả hấp phụ tốt mơi trường có pH từ trở lên Vì vậy, thí nghiệm đề cập đến khả xử lý kim loại Ni, Cu Zn mơi trường có pH 9, vừa đảm bảo hiệu suất xử lý, vừa nằm ngưỡng pH cho phép QCVN 40:2011/BTNMT 3.2.3 Ảnh hưởng lượng γ-PGM Các thí nghiệm tiến hành với thông số sau: - Nồng độ đầu vào kim loại Ni, Cu, Zn tương ứng 143,73 mg/L, 17,76 mg/L, 10,80 mg/L - pH: - Thể tích mẫu: 50 mL - Thời gian hấp phụ: 30 phút - Lượng γ-PGM thay đổi qua mẫu: 0,05 g; 0,1 g; 0,5 g; g; 1,5 g; g; 2,5 g; g 16 Ni Cu Zn HIỆU SUẤT XỬ LÝ (%) 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 LƯỢNG γ-PGM (g) Hình Ảnh hưởng lượng γ-PGM đến hiệu suất xử lý Ni, Cu, Zn * Nhận xét: Từ bảng kết hình trên, thấy sau 60 phút hấp phụ, với lượng γ-PGM sử dụng nhiều hiệu suất xử lý có xu hướng tăng lên Cụ thể sau: Đối với Ni, với lượng γ-PGM 0,05 g nồng độ Ni ban đầu giảm xuống lần, hiệu suất đạt 69,05% Tuy nhiên, tăng dần lượng γ-PGM từ 0,1 g đến g nồng độ hiệu suất xử lý tăng không đáng kể cao đạt 74,67% tương ứng với nồng độ Ni thấp 36,41 mg/L Đối với Cu, cho γ-PGM 0,5 g, hiệu suất xử lý đạt đến 98,02%, tương ứng nồng độ sau hấp phụ 0,35 mg/L Càng tăng lượng γ-PGM hàm lượng Cu hấp phụ cao, không đáng kể gần đạt trạng thái cân Đối với Zn, nồng độ bắt đầu giảm mạnh 2,14 mg/L với 0,5 g γ-PGM tăng lên g γ-PGM nồng độ cịn 0,31 mg/L Hiệu suất xử lý Zn tăng cao lượng γPGM lớn chênh lệch không đáng kể so với lượng γ-PGM g gần đạt trạng thái cân Nhìn chung, lượng γ-PGM trung bình cần dùng đủ để hấp phụ bốn kim loại nặng Ni, Cu, Zn 50 mL nước thải sản xuất Nhà máy sen vòi thiết bị phòng tắm 0,5 g 3.2.4 Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến trình hấp phụ kim loại nặng Thí nghiệm thực với thơng số sau: - Nồng độ đầu vào kim loại Ni, Cu, Zn tương ứng 143,73 mg/L, 17,76 mg/L, 10,80 mg/L - pH: 17 - Thể tích mẫu nước thải: 50 mL - Lượng γ-PGM: 0,5 g - Thời gian hấp phụ: 30 phút - Tốc độ khuấy trộn thay đổi qua mẫu: 100 vòng/phút, 200 vòng/phút, 400 vòng/phút, 600 vòng/phút, 800 vòng/phút, 1000 vòng/phút Ni Cu Zn Hiệu suất xử lý (%) 100 99 98 97 96 95 200 400 600 800 1000 Tốc độ khuấy (vịng/phút) Hình Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất xử lý * Nhận xét: Đối với Ni, thay đổi tốc độ khuấy trộn nồng độ sau hấp phụ có chênh lệch Với tốc độ khuấy 100 200 vòng/phút, nồng độ Ni lại thấp so với tốc độ khuấy 400 vòng/phút, 600 vòng/phút 800 vòng/phút, hiệu suất xử lý đạt cao 99,34% Đối với Cu Zn, hiệu suất xử lý không thay đổi tốc độ khuấy tăng dần từ 400 đến 800 vòng/ phút Nồng độ Cu Zn sau trình hấp phụ đạt mức cho phép QCVN 40:2011 - cột B Vì vậy, để tiết kiệm lượng đảm bảo hiệu suất xử lý, chọn tốc độ khuấy trộn trung bình 200 vòng/phút 3.3 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG VẬT LIỆU γ-PGM 3.3.1 Khảo sát thời gian giải hấp vật liệu γ-PGM Thí nghiệm giải hấp hạt γ-PGM thực sau lần tiến hành hấp phụ kim loại nặng Các hạt γ-PGM sau rửa nước cất ngâm 20 mL dung dịch axit HCl 0,1 N Để làm tăng hiệu suất giải hấp, hạt γ-PGM lắc với tốc độ 60 - 70 vịng/phút Q trình giải hấp thí nghiệm ba mốc thời gian 1h, 6h 24h để tìm 18 thời gian giải hấp thích hợp Các thơng số q trình giải hấp đề xuất dựa theo kết từ tài liệu tham khảo số [18, 36, 47] 3.3.2 Khảo sát số lần tái sử dụng vật liệu γ-PGM Sau giải hấp phụ, hạt γ-PGM rửa nước cất, tiếp tục cho vào mẫu nước thải để thực thí nghiệm tái hấp phụ - Nồng độ đầu vào kim loại Ni, Cu, Zn tương ứng 143,73 mg/L, 17,76 mg/L, 10,80 mg/L - Thể tích mẫu nước thải: 50 mL - pH: - Thời gian hấp phụ: 30 phút Dung dịch HCl sau trình giải hấp sử dụng để phân tích hàm lượng Fe bị tan rã lõi sắt từ vật liệu γ-PGM HIỆU SUẤT XỬ LÝ (%) Ni Cu Zn 100 99 98 10 SỐ LẦN TÁI HẤP PHỤ (lần) Hình Hiệu suất xử lý kim loại nặng sau 10 lần tái hấp phụ - thời gian giải hấp 1h Ni Cu Zn HIỆU SUẤT XỬ LÝ (%) 100 99 98 SỐ LẦN TÁI HẤP PHỤ (lần) Hình Hiệu suất xử lý kim loại nặng sau lần tái hấp phụ - thời gian giải hấp 6h 19 ... việc ứng dụng γ-PGM phương pháp tách từ tính Việt Nam chưa nhiều người biết đến Do đó, đề tài ? ?Nghiên cứu áp dụng phương pháp tách từ tính sử dụng hạt γ-PGM xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng”... cận, đề xuất phương pháp tách từ tính để xử lý kim loại nặng nước thải sản xuất nhà máy 2.2 Mục tiêu cụ thể - Khảo sát, đánh giá khả xử lý kim loại nặng nước thải cơng nghiệp vật liệu từ tính γ-PGM. .. Đối tượng nghiên cứu - Nước thải sản xuất nhiễm kim loại nặng Chi nhánh Công ty TNHH Lixil Việt Nam Quảng Nam - Mơ hình tách từ tính sử dụng hạt γ-PGM Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lấy mẫu