Nghiên cứu loại bỏ các cation kim loại cu2 ni2 pb2 zn2 trong dung dịch mạ chromium thải bằng phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ

Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ DÒNG THẢI MẠ ĐIỆN CHỨA CROM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ I.1 Đặc tính chung nước thải công nghiệp mạ điện I.1.1 Đặc điểm trình mạ Crom I.1.2 Thành phần dung dịch mạ Crom I.1.3 Nước thải công nghiệp mạ điện 10 I.1.4 Ảnh hưởng nước thải mạ điện đến môi trường người 13 I.2 Các phương pháp xử lý nước thải mạ điện 14 I.2.1 Phương pháp khử - kết tủa hóa học 14 I.2.2 Phương pháp điện hoá 16 I.2.3 Phương pháp hấp phụ 16 I.2.4 Phương pháp sinh học 17 I.2.5 Phương pháp trao đổi ion 17 I.2.5.1 Một số khái niệm trao đổi ion 17 I.2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình trao đổi ion 20 I.3 Lựa chọn phương pháp loại bỏ tạp chất Cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải nhằm thu hồi dung dịch mạ 22 CHƢƠNG II QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 24 II.1 Nước, hóa chất, dụng cụ, thiết bị, vật liệu 24 II.1.1 Nước hóa chất 24 II.1.2 Dụng cụ thiết bị 24 II.1.3 Vật liệu 25 II.1.4 Đối tượng nghiên cứu 26 II.2 Thực nghiệm 26 II.2.1 Hoạt hóa nhựa cationit 26 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ II.2.2 Phương pháp nghiên cứu theo mẻ 27 II.2.2.1 Xác định ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý 28 II.2.2.2 Xác định ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 28 II.2.2.3 Xác định ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng 28 II.2.2.4 Khảo sát trao đổi đẳng nhiệt 29 II.2.2.5 Thực nghiệm tái sinh nhựa 29 II.2.2.6 Thực nghiệm khả trao đổi nhựa sau tái sinh 30 II.2.3 Thực nghiệm liên tục cột 30 II.2.3.1 Ảnh hưởng lưu lượng dòng vào 30 II.2.3.2 Thực nghiệm tái sinh tái sử dụng nhựa 31 CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 III.1 Nhựa Cationit 32 III.2 Thực nghiệm gián đoạn theo mẻ 32 III.2.1 Ảnh hưởng pH 32 III.2.2 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc 35 III.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn – lỏng 36 III.2.4 Khảo sát trao đổi đẳng nhiệt 37 III.2.5 Tái sinh nhựa sau trao đổi 41 III.2.6 Khả trao đổi nhựa tái sinh 42 III.3 Thực nghiệm liên tục cột 43 III.3.1 Ảnh hưởng lưu lượng dòng vào 43 III.3.2 Thực nghiệm khả tái sinh tái sử dụng vật liệu 45 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC SỐ LIỆU 50 PHỤ LỤC ẢNH 61 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ DANH MỤC BẢNG ảng 1.1 Thành phần tối ưu dung dịch nhiệt độ mạ 10 ảng 1.2 Đặc tính nước thải công đoạn mạ 11 ảng 1.3 Đặc trưng ô nhiễm kim loại nặng nước thải mạ điện 12 ảng 2.1 Đặc tính hóa lý nhựa trao đổi ion 25 ảng 2.2 Thành phần cation kim loại dung dịch mạ thải lấy 01 công ty sản suất phụ tùng ôtô xe máy thuộc KCN Phố nối Hưng Yên năm 2010 26 Bảng 3.1 Kết thực nghiệm ảnh hưởng pH ban đầu đến khả trao đổi nhựa IR 124 NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 50 ảng 3.2 Kết thực nghiệm ảnh hưởng pH ban đầu đến khả trao đổi nhựa 200CT NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 50 ảng 3.3 Giá trị pH50 IR124 NA 200CT NA 33 ảng 3.4 Kết thực nghiệm ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến trình trao đổi nhựa IR124 NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 51 ảng 3.5 Kết thực nghiệm ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến trình trao đổi nhựa 200CT NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 51 ảng 3.6 Kết thực nghiệm ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến trình trao đổi nhựa IR 124 NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 52 ảng 3.7 Kết thực nghiệm ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến trình trao đổi nhựa 200CT NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 52 ảng 3.8 Đẳng nhiệt trao đổi Pb2+ nhựa IR 124NA 200CT NA 53 ảng 3.9 Đẳng nhiệt trao đổi Fe3+ nhựa IR 124NA 200CT NA 53 ảng 3.10 Đẳng nhiệt trao đổi Cu2+ nhựa IR 124NA 200CT NA 54 ảng 3.11 Đẳng nhiệt trao đổi Zn2+ nhựa IR 124NA 200CT NA 54 ảng 3.12 Đẳng nhiệt trao đổi Ni2+ nhựa IR 124NA 200CT NA 55 ảng 3.13 Hằng số đẳng nhiệt Langmuir sử dụng nhựa IR 124NA 200CTNA 39 ảng 3.14 Hằng số đẳng nhiệt Freundlich sử dụng nhựa IR 124 NA (a) 200CT NA (b) 40 ảng 3.15 Khả nhả hấp phụ ion kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ nhựa IR124 NA 55 ảng 3.16 Kết trao đổi nhựa trước sau tái sinh Pb2+ 56 ảng 3.17 Nồng độ thoát ion kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 57 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ nhựa IR 124 NA giai đoạn trao đổi, v = 100 mL/h 57 ảng 3.18 Nồng độ thoát ion kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ giai đoạn trao đổi nhựa IR124 NA, v = 200 mL/h 58 ảng 3.19 Nồng độ thoát ion kim loại Pb2+ nhựa IR124 NA giai đoạn trao đổi sau tái sinh, v = 100 mL/h 59 ảng 3.20 Nồng độ ion kim loại Pb2+ dung dịch rửa giải nhựa 60 IR124 NA , v = 200 mL/h 60 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quy trình cơng nghệ mạ điện kèm dịng thải Hình 1.2 iểu đồ dạng tồn Cr(VI) phụ thuộc vào pH 15 Hình 2.1 Sơ đồ khối biểu diễn qui trình thực nghiệm 27 Hình 3.1 Ảnh hưởng pH ban đầu pH cân đến hiệu suất trao đổi Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ IR 124NA 32 Hình 3.2 Ảnh hưởng pH ban đầu pH cân đến hiệu suất trao đổi Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ 200CT NA 33 Hình 3.3 Ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến hiệu suất trao đổi Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ (a) IR 124NA (b) 200CT NA 35 Hình 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến hiệu suất trao đổi Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ (a) IR 124NA (b) 200CT NA 36 Hình 3.5 Đẳng nhiệt trao đổi nhựa (a) IR 124NA (b) 200CT NA 37 Hình 3.6 Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir IR 124 NA (a) 200CT NA (b) 38 Hình 3.7 Đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich IR 124 NA (a) 200CT NA (b) 40 Hình 3.8 Ảnh hưởng nồng độ HCl đến trình nhả hấp phụ nhựa 41 Hình 3.9 Khả trao đổi nhựa ban đầu nhựa sau tái sinh với (Fe3+, Pb2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+) 42 Hình 3.10 Đường cong thoát trao đổi Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ nhựa IR124 NA v = 100 mL/h (20 V/h) (a) 200 mL/h (40 V/h) (b) 43 Hình 3.11 Hấp phụ (a) giải hấp phụ Pb2+ (b) tái sử dụng IR124 NA 45 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ MỞ ĐẦU Công nghiệp mạ điện ngành công nghiệp quan trọng kinh tế quốc dân Tuy nhiên, chất thải ngành c ng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt nước thải dung dịch mạ thải Thông thường hai loại nước thải lưu lượng không lớn so với nước thải ngành công nghiệp khác mức độ độc hại lại cao nhiều có pH thấp chứa nhiều kim loại nặng Crom, Niken, Đồng, Chì, Kẽm… chất độc khác Xianua Để xử lý dịng thải địi hỏi phải bổ sung nhiều hóa chất làm phát sinh bùn thải chất thải nguy hại c ng lãng phí lượng Crom ên cạnh phải tn thủ Luật mơi trường, nhiều doanh nghiệp mạ xây dựng hệ thống xử lí chất độc Tuy nhiên, hệ thống vận hành khơng hiệu vận hành đối phó d n đến tình trạng nước thải sau xử lý thải môi trường v n chưa đạt tiêu chu n gây hậu ô nhiễm môi trường nặng nề Để v a đảm bảo lợi ích mơi trường c ng lợi ích kinh tế doanh nghiệp, biện pháp nêu thu hồi trực tiếp Crôm dung dịch mạ thải loại bỏ tạp chất dung dịch mạ thải sau tuần hồn lại dung dịch mạ Với đối tượng tạp chất cation kim loại có dung dịch mạ crom thải Đề tài: Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Fe3+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+) dung dịch mạ crom thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ có ý nghĩa khoa học c ng thực tiễn nhằm bảo vệ môi trường tiết kiệm tài nguyên Đề tài tiến hành với nội dung sau: - Tổng quan dòng thải mạ điện chứa Crom phương pháp xử lý - Thực nghiệm loại bỏ tạp chất cation kim loại dung dịch mạ Crom thải (Fe3+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+) 01 công ty sản suất phụ tùng ôtô xe máy thuộc Khu công nghiệp Phố nối Hưng Yên phương pháp trao đổi ion - Kết thảo luận Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ DÒNG THẢI MẠ ĐIỆN CHỨA CROM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ I.1 Đặc tính chung nƣớc thải công nghiệp mạ điện Các thành phần nguồn phát sinh nước thải công nghiệp mạ điện trình bày hình 1.1 Vật cần mạ Làm học ụi, gỉ Mài nhẵn, đánh bóng ụi kim loại ọc T ysạch dầu, mỡ Làm học Dung môi Hơi dung môi Nước thải chứa dầu mỡ Làm hoá NaOH, HCl, học điện hố H2SO4 Hơi axit Axit, kiềm Chất làmbóng ZnCl2 NaOH H2SO4 CuSO4 Axit, NiSO4 ZnO H3BO3 NaCN Cu(CN)2 muội Au muội Ag Mạ crôm Mạ Niken Mạ kẽm Cr6+ Ni2+, axit Zn2+, axit Mạ đồng Mạ vàng Cu2+, axit, CN- CN-, axit Hình 1.1 Quy trình cơng nghệ mạ điện kèm dòng thải [7] Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ Theo sơ đồ công nghệ ta tổng qt q trình mạ điện chia thành cơng đoạn như: Cơng đoạn xử lý bề mặt: gồm bước t y gỉ, t y dầu mỡ, … nhằm làm hết dầu mỡ, lớp gỉ oxit làm nhẵn bề mặt vật cần mạ Sau vật mạ treo lên gá, đưa qua bể xử lý sơ t y dầu nóng, t y gỉ điện phân, …rồi qua bể rửa nước Các chất thường sử dụng công đoạn HCl, H2SO4, HNO3 Công đoạn mạ: q trình chủ yếu cơng nghệ mạ, vật cần mạ đưa qua bể mạ, sau rửa lại nước, cơng đoạn phát sinh nhiều chất thải độc hại nước Cơng đoạn hồn thành sản phẩm: gồm bước tháo sản ph m khỏi gá, thụ động hoá, sấy sản ph m, đóng gói sản ph m, … Cơng đoạn rửa: diễn dải rộng bể dây chuyền mạ điện, rửa để loại dung dịch bám bề mặt vật mạ sau m i công đoạn để ngăn ng a loại bỏ chất cặn vào bể Dung dịch trình mạ bám vào bề mặt chi tiết, chi tiết mạ nhúng vào bể rửa để loại bỏ hóa chất Sau chi tiết làm sạch, rửa để tránh trung hòa bể t y gỉ Sau chi tiết mạ khỏi bể t y gỉ rửa để tránh xuất vết bề mặt vật mạ đổi màu Đây cơng đoạn phát sinh lượng nước thải lớn gần chiếm tồn q trình I.1.1 Đặc điểm q trình mạ Crom Mạ điện crôm khác cách so với trình mạ điện khác, kết tủa crôm kim loại t dung dịch axit crômic (H2CrO4), khơng phải t dung dịch muối hịa tan kim loại [6] Lý thuyết trình mạ điện crơm v n chưa xác định hồn tồn Một lý thuyết cho rằng, trình diễn catot theo t ng nấc, t crơm có số oxy hóa 6+ (CrO3) chuyển thành crơm có số oxy hóa 3+ (trong Cr2O3) crơm 2+ (CrO) cuối thành crôm kim loại 2CrO3 + 6H+ + 6e → Cr2O3 + 3H2O Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ 2Cr2O3 + 4H+ + 4e → 4CrO + 2H2O CrO + 2H+ + 2e → Cr↓ + H2O 2H+ + 2e → H2↑ Thuyết Muller cho khoảng khơng gian sát catot có hình thành hợp chất Cr(OH)CrO4 bị khử theo trình Cr(OH)CrO4 + H+ + e → CrCrO4 + H2O CrCrO4 + 2e → Cr↓ + CrO42Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà người ta sử dụng dung dịch Cr6+ có nồng độ khác I.1.2 Thành phần dung dịch mạ Crom Anhidrit cromic: thành phần dung dịch mạ Tùy thuộc vào loại dung dịch mà nồng độ CrO3 giới hạn khoảng t 150 – 400g/l Nó phản ứng với nước để tạo thành axit cromic H2CrO4, người ta thường gọi axit cromic [6] CrO3 + H2O ↔ H2CrO4 2H2CrO4 ↔ H2Cr2O7 + H2O Axit sulfuric H2SO4 kali flosilicat K2SiF6: (anion xúc tác) thường SO 42-, F-, SiF62-, chúng khơng thể điện kết tủa crom Tỉ lệ H 2SO4 CrO3 nằm khoảng : 0,8% < [H2SO4] : [CrO3] < 1,2 , tỉ lệ tối ưu 1% Nằm giới hạn lớp mạ bóng tính chất khí lớp mạ đạt tối ưu Nếu tỉ lệ nhỏ 0,8 1,2 lớp mạ thu xám, tối, dễ bong Nếu tỉ lệ lớn lớp mạ dễ bong, giịn, bám [6] Ion Crom hóa trị (Cr3+ ): dung dịch mạ crom ln có chứa lượng ion Cr3+ giới hạn khoảng 3-10g/l tính quy lượng Cr2O3 Nồng độ tối ưu Cr2O3 khoảng 5-8g/l, khoảng lớp mạ thu rắn có độ bóng cao Nếu nồng độ Cr2O3 nhỏ 3g/l, lớp mạ thu có màu xám nâu, mềm, khả phủ sâu dung dịch giảm Nếu nồng độ Cr2O3 vượt 10g/l, lớp mạ mờ, giịn xù xì Nếu thiếu hồn tồn Cr3+ dung dịch, lớp mạ khơng hình thành [6] Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ Thành phần tối ưu dung dịch nhiệt độ mạ đưa bảng 1.1 ảng 1.1 Thành phần tối ưu dung dịch nhiệt độ mạ CrO3, g/l H2SO4, g/l Nhiệt độ, oC Dung dịch loãng 150 – 175 1,5 – 1,75 55 – 65 Dung dịch vạn 220 – 250 2,2 – 2,5 45 – 55 Dung dịch đặc 275 – 300 2,75 – 3,0 35 – 45 Trường hợp dung dịch bị nhiễm Fe3+, Cu2+, Zn2+ lớp mạ chất lượng, màu sắc thường xám tối, dễ bong tróc… mức độ nhẹ ta khắc phục cách lấy bớt dung dịch c bù dung dịch vào Cách khác loại bỏ tạp chất phương pháp hợp lý I.1.3 Nƣớc thải công nghiệp mạ điện Hiện vấn đề dung dịch mạ thải nhận quan tâm công ty mạ điện nói riêng tồn xã hội nói chung Nói dung dịch mạ thải chứa chất độc hại gây ảnh hưởng đến môi trường người Thành phần chủ yếu dung dịch mạ thải kim loại nặng, axit, bazơ khơng xử lý có tác động xấu đến môi trường người Nguồn nước thải t khâu sản xuất xí nghiệp đa dạng phức tạp, phụ thuộc vào loại hình sản xuất, dây chuyền cơng nghệ, thành phần nguyên vật liệu, chất lượng sản ph m Nước thải t khâu sản xuất xí nghiệp thường chia làm loại: nguồn thải t trình mạ trình làm bề mặt chi tiết Chúng khác lưu lượng nồng độ Nước thải t trình mạ: dung dịch bể mạ bị rị rỉ, rơi vãi bám theo gá mạ chi tiết Các bể mạ sau thời gian vận hành cần phải vệ sinh thải chất b n, cặn Do đó, phát sinh lượng nước thải khơng nhiều chất ô nhiễm đa dạng, nồng độ chất ô nhiễm cao (Cu2+, Pb2+, Zn2+, Cr6+, Ni2+, CN-) Nước t trình làm bề mặt chi tiết: bề mặt kim loại thường có dầu mỡ bám vào giai đoạn bảo dưỡng đánh bóng học Để đảm bảo chất 10 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1 ộ tài nguyên môi trường (2011), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước thải công nghiệp QCVN 40:2011 [2 Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion k thuật xử lý nước nước thải, NX Thống kê, Hà Nội, tr 150- 268 [3 Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kỹ thuật xử lý nước, NXB Thanh Niên [4] Trần Minh Hoàng - Nguyễn Văn Thanh – Lê Đức Trí (2002), Sổ tay mạ điện, NXB KH&KT [5] Đặng Đình Kim, Lê Văn Cát (2000), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng (Pb, Hg, Ni, Cr, Cu) phương pháp hóa học sinh học, NX Thống Kê, Hà Nội [6 Nguyễn Khương (2006), Mạ điện, NX Khoa học & Kĩ thuật [7] Trần Lệ Minh, Huỳnh Trung Hải, Mikiya Tanaka (2008), “Nghiên cứu xử lý kim loại nặng nước dương xỉ”, Tạp chí Hóa học, 46(5A), 458 – 462 [8 Trần Văn Nhân - Ngơ Thị Nga (2006), Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, NXB KH&KT [9 Trần Hiếu Nhuệ (2001), Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, NXB KH&KT [10 Sở khoa học, công nghệ mơi trường Tp Hồ Chí Minh (1998), Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm công nghiệp sản xuất tiểu thủ công nghiệp, Tập (8), Xử lý ô nhiễm ngành mạ điện [11] Lâm Minh Triết (2000), Các phương pháp phân tích kim loại nước nước thải, NX Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [12 A Wojtowicz, A.Stoklosa, “Removal of heavy metal ions on Smectite, Ion – Exchange Column”, Polish journal of Environmental Studies Vol.11.No.1 (2002), 97-101 48 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ [13] H.T Hai T.L Minh M Tanaka (2004) “Ability of a Natural Fiber to Remove Lead and Zinc from an Aqueous Nitrate Medium”, In the Proceedings of the International Symposium on Green Technology for Resources and Materials Recycling, Seoul, Korea, 479 – 486 [14 Hai T Huynh and Mikiya Tanaka, “ Removal of Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Ni, Pb and Zn from an Aqueous Nitrate Medium with Bis (2-ethylhexyl)phosphoric Acid impregnated Kapok Fiber”, Volume 42, Number 17, Pages 4050 – 4054 [15] Inglezakis J Vassilis, “Ion exchange and adsorption fixed bed operations for wastewater treatment – part I: Modeling fundamentals and hydraulics analysis", Journal of Engineering Studies and Research – Volume 16 ( 2010) No.3 [16] Inglezakis J Vassilis, “Ion exchange and adsorption fixed bed operations for wastewater treatment – part II: Scale – up and approximate design methods", Journal of Engineering Studies and Research – Volume 16 ( 2010) No.3 [17] S, Kocaoba (2007), “Comparison of Amberlite IR 120 and dolomite’s performances for removal of heavy metals”, Journal of Hazardous Materials, Vol 147, 488 – 496 [18] J.A.S Tenório, C.R spinosa, “Treatment of chromium plating process effluents with ion exchange resins”, Waste management 21 (2001) 637-642 ` Internet [19] Dionex (1996), “Determination of Cr(VI) in water, wastewater and solid waste extracts”, Technical Note 26 LPN 34398-011M7/96, Dionex Corporation, http://www1,dionex,com/en-us/webdocs/4428 tn26,pdf [20] http://ier,organo,co,jp/product/amberlite,html 49 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ PHỤ LỤC SỐ LIỆU ảng 3.1 Kết thực nghiệm ảnh hưởng pH ban đầu đến khả trao đổi nhựa IR 124 NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ Hiệu suất (%) pH vào pH cb 0,8 Pb2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Fe3+ 0,6 42,58 38,95 45,86 37,32 48,17 1,1 0,8 48,01 46,78 50,52 44,23 57,46 1,5 1,3 77,70 75,80 79,12 75,37 82,36 2,0 1,7 99,28 98,44 97,78 98,47 99,54 2,5 2,2 99,22 98,41 98,29 98,50 99,61 3,0 2,3 99,31 98,38 98,33 98,49 99,59 4,0 2,3 99,29 98,41 98,40 98,61 99,68 ảng 3.2 Kết thực nghiệm ảnh hưởng pH ban đầu đến khả trao đổi nhựa 200CT NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ Hiệu suất (%) pH vào pH 0,8 Pb2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Fe3+ 0,6 41,97 40,05 45,86 38,82 48,21 1,1 0,9 49,04 47,05 50,48 43,74 56,92 1,5 1,3 77,79 75,11 78,55 71,86 81,72 2,0 1,8 99,13 98,65 98,03 98,35 98,78 2,5 2,2 99,07 98,81 98,32 98,48 99,58 3,0 2,3 99,26 98,76 98,47 98,45 99,71 4,0 2,3 99,22 98,78 98,44 98,42 99,79 50 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.4 Kết thực nghiệm ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến trình trao đổi nhựa IR124 NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ Thời gian tiếp xúc Hiệu suất (%) Pb2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Fe3+ 42,37 40,88 50,81 32,07 57,21 62,64 54,98 87,03 48,34 83,7 10 76,26 72,75 94,51 63,17 93,89 15 84,11 80,58 94,98 76,62 94,18 20 89,13 85,89 95,79 82,21 95,86 30 90,52 94,69 99,54 87,58 99,52 60 98,03 94,07 99,56 90,43 99,55 90 98,98 98,15 99,78 97,67 99,87 120 99,84 99,03 99,79 97,76 99,86 (phút) ảng 3.5 Kết thực nghiệm ảnh hưởng thời gian tiếp xúc đến trình trao đổi nhựa 200CT NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ Thời gian Hiệu suất (%) tiếp xúc (phút) Pb2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Fe3+ 51,23 46,24 54,95 34,35 60,21 60,57 52,17 80,11 44,92 87,7 10 74,28 67,34 87,51 62,01 93,89 15 81,97 79,81 93,91 75,98 94,18 20 88,68 83,46 95,18 79,87 95,86 30 90,34 89,57 99,31 86,96 98,99 60 98,54 98,38 99,52 90,05 99,55 90 98,74 98,32 99,69 97,58 99,87 120 99,01 99,03 99,82 97,61 99,86 51 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.6 Kết thực nghiệm ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến trình trao đổi nhựa IR 124 NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ Hiệu suất (%) Tỉ lệ rắn/lỏng (g/l) Pb2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Fe3+ 0,5 42,93 39,97 50,1 35,99 54,32 1,5 63,51 60,28 71,42 54,35 78,11 2,3 76,86 70,32 80,76 67,88 83,01 3,1 85,37 82,74 98,61 78,91 98,91 94,41 92,08 99,37 83,55 99,48 99,37 99,42 99,57 99,01 99,85 99,46 99,27 99,56 99,27 99,87 ảng 3.7 Kết thực nghiệm ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến trình trao đổi nhựa 200CT NA cation kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ Hiệu suất (%) Tỉ lệ rắn/lỏng (g/l) Pb2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Fe3+ 0,5 42,86 39,97 50,76 31,66 55,02 1,5 62,94 59,85 70,22 50,77 74,92 2,3 77,91 72,53 79,98 65,8 80,15 3,1 85,36 82,58 98,41 74,87 98,94 95,01 93,12 99,33 87,61 99,58 99,21 99,35 99,99 99,12 99,84 99,38 99,28 99,41 99,19 99,87 52 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.8 Đẳng nhiệt trao đổi Pb2+ nhựa IR 124NA 200CT NA IR124 NA TT C0 (mg/l) 200CT NA Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce (mg/l) qe (mg/g) 0,04 1,24 0,02 1,25 10 0,05 2,48 0,04 2,49 20 0,12 4,97 0,11 4,97 40 0,33 9,92 0,29 9,93 60 0,61 14,85 0,79 14,80 80 1,34 19,66 1,69 19,58 100 2,06 24,48 3,23 24,19 120 7,99 28,00 9,21 27,69 140 19,50 30,12 28,70 27,82 10 150 29,10 30,22 38,20 27,95 ảng 3.9 Đẳng nhiệt trao đổi Fe3+ nhựa IR 124NA 200CT NA IR124 NA TT C0 (mg/l) 200CT NA Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce (mg/l) qe (mg/g) 0,02 1,24 0,01 1,25 10 0,14 2,46 0,03 2,49 20 0,32 4,92 0,10 4,97 40 0,49 9,88 0,19 9,95 60 0,54 14,86 0,67 14,83 80 1,02 19,75 1,28 19,68 100 1,18 24,71 2,84 24,29 120 5,39 28,65 8,35 27,91 140 11,50 32,12 23,11 29,22 10 150 19,10 32,72 30,86 29,78 53 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.10 Đẳng nhiệt trao đổi Cu2+ nhựa IR 124NA 200CT NA IR124 NA TT C0 (mg/l) 200CT NA Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce (mg/l) qe (mg/g) 0,51 1,12 0,59 1,10 10 0,98 2,25 1,03 2,24 20 2,13 4,47 2,27 4,43 40 4,97 8,76 5,12 8,72 60 8,11 12,97 8,64 12,84 80 12,98 16,75 13,65 16,59 100 17,40 20,65 20,11 19,97 120 28,71 22,83 30,60 22,35 140 43,32 24,17 50,23 22,45 10 150 51,87 24,53 59,84 22,55 ảng 3.11 Đẳng nhiệt trao đổi Zn2+ nhựa IR 124NA 200CT NA IR124 NA TT C0 (mg/l) 200CT NA Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce (mg/l) qe (mg/g) 0,53 1,12 0,57 1,11 10 1,04 2,24 1,22 2,19 20 2,33 4,42 2,55 4,36 40 5,34 8,66 5,56 8,61 60 9,01 12,75 9,47 12,63 80 15,05 16,24 15,54 16,11 100 22,13 19,47 23,17 19,21 120 38,36 20,41 38,76 20,31 140 51,52 22,12 59,01 20,25 10 150 60,61 22,35 68,89 20,28 54 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.12 Đẳng nhiệt trao đổi Ni2+ nhựa IR 124NA 200CT NA IR124 NA TT C0 (mg/l) 200CT NA Ce (mg/l) qe (mg/g) Ce (mg/l) qe (mg/g) 0,57 1,11 0,63 1,09 10 1,31 2,17 1,39 2,15 20 2,67 4,33 3,07 4,23 40 5,99 8,50 6,38 8,41 60 10,68 12,33 11,76 12,06 80 22,04 14,49 24,22 13,94 100 30,01 17,49 36,17 15,95 120 49,12 17,72 57,23 15,69 140 60,63 19,84 70,57 17,35 10 150 70,06 19,98 80,15 17,46 ảng 3.15 Khả nhả hấp phụ ion kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ nhựa IR124 NA Nồng độ HCl (M) Pb2+ Cu2+ Ni2+ Zn2+ Fe3+ C0=1,14mg/l C0=175,8mg/l C0=7,35mg/l C0=40,19mg/l C0=34,6mg/l Nồng độ sau nhả mg/L Hiệu suất (%) Nồng độ sau nhả mg/L 3,6 Hiệu suất (%) 2,07 Nồng độ sau nhả mg/L 0,1 0,026 2,32 0,35 0,5 0,725 63,61 114,9 65,35 3,83 1,0 1,006 88,26 151,2 1,5 1,051 2,0 Hiệu suất (%) độ sau nhả mg/L 1,48 Hiệu suất (%) 3,69 Nồng độ sau nhả mg/L Hiệu suất (%) 2,349 6,79 52,14 23,90 59,48 14,71 42,53 86,02 5,83 79,31 33,01 82,14 22,92 66,27 92,16 161,4 91,79 6,47 87,97 35,81 89,11 25,24 72,95 1,073 94,11 165,1 93,89 6,75 91,77 37,08 92,28 27,83 80,46 2,5 1,112 97,53 171,5 97,58 6,93 94,32 38,77 96,48 30,64 88,57 3,0 1,113 97,61 171,6 97,64 6,93 94,31 38,78 96,51 30,61 88,49 55 4,83 Nồng Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.16 Kết trao đổi nhựa trước sau tái sinh Pb2+ Nồng độ Pb2+ cân bằng, Nồng độ Vật liệu (mg/L) 2+ Pb ban đầu, (mg/L) IR124NA Hiệu suất xử lý, ( ) 1,14 Chu Chu Chu kỳ Chu Chu Chu kỳ I kỳ II III kỳ I kỳ II kỳ III 0,006 0,071 0,113 99,5 97,3 94,1 56 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.17 Nồng độ thoát ion kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ nhựa IR 124 NA giai đoạn trao đổi, v = 100 mL/h V, mL dung dịch mạ thải qua thể tích tầng nhựa ( V) Pb2+ Ni2+ Cu2+ Fe3+ C/Co Zn2+ Co=1,14 C0=7,35 Co=175,8 Co=34,6 Co=40,19 Pb2+ (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Ni2+ Cu2+ Fe3+ Zn2+ 105 105 105 105 105 0,003 0 0,018 0,001 155 155 155 155 155 0,004 0 0,015 0,003 255 255 255 255 255 0,013 0 0,008 0,002 305 305 305 305 305 0,017 0,003 0,002 0,011 0,006 355 355 355 355 355 0,025 0,016 0,001 0,018 0,003 405 405 405 405 405 0,002 0,005 0,003 0,012 0,005 455 455 455 455 455 0,003 0,012 0,007 0,016 0,009 505 460 570 505 505 0,017 0,086 0,017 0,022 0,114 585 500 605 605 530 0,014 0,215 0,098 0,010 0,197 620 570 655 655 605 0,020 0,347 0,195 0,010 0,395 690 595 680 705 640 0,022 0,482 0,336 0,019 0,561 750 630 695 805 685 0,099 0,624 0,433 0,015 0,774 755 640 745 855 705 0,194 0,751 0,576 0,024 0,87 795 645 755 905 730 0,274 0,807 0,658 0,082 0,943 835 670 805 940 750 0,379 0,855 0,788 0,143 0,998 845 675 835 980 - 0,563 0,932 0,927 0,276 - 860 715 855 1000 - 0,756 0,999 0,997 0,368 - 870 - - 1045 - 0,839 - - 0,558 - 875 - - 1075 - 0,910 - - 0,666 - 880 - 1080 - 0,965 - - 0,779 - 905 - - 1088 - 0,998 - - 0,859 - - - - 1100 - - - - 0,932 - - - - 1125 - - - - 0,996 - - 57 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.18 Nồng độ thoát ion kim loại Ni2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe3+ giai đoạn trao đổi nhựa IR124 NA, v = 200 mL/h V, mL dung dịch mạ thải qua thể C/Co tích tầng nhựa ( V) Pb2+ Ni2+ Cu2+ Fe3+ Zn2+ 2+ Co=1,14 C0=7,35 Co=175,8 Co=34,6 Co=7,35 Pb (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 55 55 55 55 55 0,006 Ni2+ Cu2+ Fe3+ Zn2+ 0,004 0,009 0,011 0,002 110 110 110 110 110 0,007 0,001 0,029 0,017 0,002 165 165 185 165 165 0,006 0,002 0,062 0,007 0,002 200 200 205 175 200 0,006 0,003 0,107 0,032 0,003 230 230 225 190 230 0,007 0,005 0,189 0,0022 0,004 260 260 250 260 309 0,008 0,008 0,302 0,013 0,005 290 290 265 290 290 0,023 0,009 0,388 0,011 0,007 320 320 280 320 355 0,011 0,015 0,542 0,015 0,081 350 385 285 415 361 0,013 0,096 0,632 0,029 0,133 380 435 300 490 400 0,055 0,193 0,781 0,051 0,201 445 465 310 545 425 0,098 0,313 0,894 0,118 0,291 475 505 315 595 444 0,148 0,377 0,961 0,189 0,381 525 560 320 670 470 0,242 0,519 0,995 0,355 0,531 565 585 - 705 520 0,366 0,605 - 0,482 0,632 675 630 - 785 525 0,519 0,691 - 0,572 0,755 700 640 - 845 530 0,632 0,837 - 0,684 0,860 725 670 - 870 535 0,763 0,890 - 0,785 0,947 755 675 - 895 545 0,841 0,954 - 0,883 0,984 765 685 - 915 555 0,924 0,954 - 0,942 0,999 770 690 - 945 - 0,962 0,991 - 0,999 - 785 - - - - 0,995 - - - - 58 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.19 Nồng độ thoát ion kim loại Pb2+ nhựa IR124 NA giai đoạn trao đổi sau tái sinh, v = 100 mL/h V, mL dung dịch mạ thải qua thể C/Co, ( C0 = 1,14 mg/l) tích tầng nhựa ( V) Chu kỳ I Chu kỳ II Chu kỳ III Chu kỳ I Chu kỳ II Chu kỳ III 155 155 155 0,001 0,002 0,002 255 255 255 0,001 0,001 0,004 305 305 305 0,017 0,018 0,005 355 355 355 0,001 0,003 0,003 405 405 405 0,002 0,005 0,004 455 455 455 0,003 0,007 0,009 505 545 465 0,017 0,024 0,007 585 595 520 0,014 0,044 0,023 650 625 530 0,023 0,032 0,021 695 665 605 0,017 0,038 0,021 740 725 630 0,088 0,137 0,044 755 760 640 0,194 0,253 0,044 795 780 645 0,274 0,358 0,096 835 820 695 0,379 0,452 0,187 845 825 720 0,563 0,598 0,313 860 825 730 0,756 0,632 0,407 870 840 770 0,839 0,703 0,508 875 845 775 0,910 0,841 0,662 880 855 780 0,965 0,939 0,774 905 865 810 0,998 0,972 0,871 - 875 820 - 0,991 0,935 - - 835 - - 0,976 59 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ ảng 3.20 Nồng độ ion kim loại Pb2+ dung dịch rửa giải nhựa IR124 NA , v = 200 mL/h Nồng độ rửa giải Pb2+, (mg/l) V,mL HCl 2,5M Chu kỳ I Chu kỳ II Chu kỳ III 2,5 0,06 0,78 0,61 1836,95 1717,367 1685,24 7,5 3909,37 3493,28 3211,42 10 1218,71 1124,23 1014,832 15 616,096 515,455 417,303 27,5 9,96 6,87 5,37 37,5 6,47 4,65 2,42 50 4,66 2,61 2,12 75 2,68 1,74 1,49 100 2,02 0,98 0,24 110 1,52 0,57 0,86 125 1,81 0,13 0,33 145 1,66 0,75 0,64 175 1,09 0,35 0,59 190 0,92 0,23 0,65 200 0,96 0,78 0,61 60 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ PHỤ LỤC ẢNH Hình 1: Nhựa trước hoạt hóa Hình 2: Hoạt hóa nhựa Hình 3: Nhựa sau hoạt hoá 61 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ Hình 4: Quy trình thực nghiệm 62 ... nước, gắn cation hay anion trao đổi Các ion 17 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+ , Cu2+ , Zn2+ , Ni2+ ) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ trao đổi tương... hấp 40 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+ , Cu2+ , Zn2+ , Ni2+ ) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ phụ cation kim loại Ni2+ , Zn2+ , Cu2+ , Pb2+ , Fe3+... đoạn trao đổi dung lượng trao đổi nhựa đạt bão 30 Nghiên cứu loại bỏ cation kim loại (Pb2+ , Cu2+ , Zn2+ , Ni2+ ) dung dịch mạ Chromium thải phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi dung dịch mạ hòa