Nghiên cứu sử dụng diatomite phú yên chế tạo vật liệu gốm lọc nước và ứng dụng xử ;ý nước nhiễm phèn

B ộ GĨÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU BARIA VUNGTAU UNIVP.RSITY í 'A P SA U N T | a í < ỊỊJF S NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DIATOMITE PHÚ YÊN CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỐM LỌC NƯỚC VÀ ỨNG DỤNG x LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Thái Sinh viên thực hiện: Trần Văn Tiến MSSV: 13030153 Lớp: DH13HD B Rịa-Vũng Tàu, tháng năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đề tài nghiên cứu thực Các số liệu kết nghiên cứu trình bày đề tài chua đuợc công bố nghiên cứu khác Nội dung đề tài có tham khảo sử dụng số thông tin, tài liệu từ nguồn sách, tạp chí đuợc liệt kê danh mục tài liệu tham khảo Bà Rịa -Vũng Tàu, tháng năm 2017 Sinh viên thục 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 lẩy 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 BẢN G V DANH MỤC H ÌNH vii LỜI MỞ Đ Ầ U Chương TỔNG Q U A N 1.1 Giới thiệu nguồn nguyên liệu Diatomite Phú Y ê n .4 1.1.1 Phân bố quặng Diatomite Phú Yên 1.1.2 Điều kiện hình thành quặng D iatom ite 1.1.3 Sản phẩm Diatomite công ty p YM ICO 1.1.4 Tính chất cấu trúc Diatomite Phú Yên 10 1.1.5 ứ n g dụng Diatomite sản xuất gốm lọc n c 12 1.2 Tình hình nghiên cứu nhu cầu thị trường Diatomite Việt N a m 12 1.2.1 Tình hình nghiên c ứ u 12 1.2.2 Nhu cầu thị trường Diatomite 14 1.3 Nước nhiễm p h è n .15 1.3.1 Thành phần nước nhiễm phèn cách nhận b iế t 15 1.3.2 Những ảnh hưởng nước nhiễm phèn đến sức k h ỏ e 16 1.4 Các phưcmg pháp xử lý kim loại nặng nư ớc 17 1.4.1 Phương pháp keo tụ 17 1.4.2 Phương pháp hấp p h ụ 17 1.4.3 Phương pháp trao đổi io n 19 1.4.4 Phương pháp màng lọ c 20 1.5 Các hệ thống lọc nước gia đình 22 1.5.1 Hệ thống lọc cát sỏ i 22 1.5.2 1.6 Hệ thống lọc từ vật liệu gốm lọc Diatom ite 23 Các yêu cầu chất lượng nước sinh h o ạt 26 Chương TH ựC NGHIỆM 28 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên c ứ u 28 2.1.1 Hóa chất 28 2.1.2 Dụng cụ thiết bị nghiên c ứ u 28 2.2 Nguyên liệu Diatomite Phú Yên 29 2.3 Lựa chọn phối liệu 29 2.3.1 Phối liệu trấu nghiền m ịn .30 2.3.2 Phối liệu bã cà phê 30 2.3.3 Phối liệu bột m ì 31 2.4 Gia công gốm lọc 32 2.4.1 Lựa chọn nhiệt độ nung gốm lọ c 33 2.4.2 Gia công gốm lọc làm từ 100% Diatomite 33 2.4.3 Gia công gốm lọc trộn với phố liệu trấ u 34 2.4.4 Gia công gốm lọc trộn với phối liệu bã cà p h ê 35 2.4.5 Gia cơng gốm lọc phối trộn bột m ì 36 2.5 Loại bỏ tro gốm bảo quản g ố m 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 p hèn 37 2.6.1 Địa điểm lấy m ẫ u 37 2.6.2 Thời gian lấy m ẫu 37 2.6.3 Vị trí lấy m ẫu 37 2.6.4 Dụng cụ chứa m ẫu 38 2.6.5 Cách lấy m ẫu 38 2.7 Kiểm tra hàm lượng sắt nước nhiễm phèn 38 2.8 Tiến hành lọc nước nhiễm p h è n 38 2.9 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến gốm làm từ Diatom ite 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 ph ê 40 2.10.3 Ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu bột m ì 40 2.11 Phưong pháp phân tích sản phẩm 41 2.11.1 Phưong pháp quang phổ hấp thụ phân tử U V -V is 41 2.11.1 Phưong pháp kính hiển vi điện tử quét S E M 42 2.11.2 Phưong pháp đo hấp phụ đa lóp B E T 43 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO L U Ậ N 44 3.1 Ket gia công gốm lọ c 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 p h ê 47 3.1.4 Gia công gốm lọc với phối liệu bột m ì 48 3.2 Ket khảo sát hàm lượng sắt nước nhiễm p h è n 49 3.2.1 Ket xây dựng đường chuẩn dung dịch nước nhiễm p h è n 49 3.2.2 Ket hàm lượng sắt nước nhiễm p h è n 50 3.3 Ket khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến gốm làm từ 100% Diatomite .51 3.4 Ket ảnh hưởng tỉ lệ phối liệu tới khả lọc g ố m 52 3.3.1 Tỉ lệ phối liệu trấu nghiền m ịn 52 3.3.2 Tỉ lệ phối liệu bã cà p h ê 54 3.3.3 Tỉ lệ phối liệu bột m ì 56 3.5 Kết chụp SEM gốm lọ c .57 3.6 Kết đo BET gốm l ọ c 61 3.7 Ket khảo sát hàm lượng sắt nước sau lọc 61 3.7.1 Ket xây dựng đường chuẩn dung dịch nước sau lọc 62 3.7.2 Ket hàm lượng sắt mẫu nước sau lọc mẫu u 63 3.8 Ket kiểm tra hàm lượng sắt trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN N G H Ị 65 TÀI LIỆU THAM K H Ả O 66 PHỤ L Ụ C 68 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hố học Dỉatomỉte mỏ Hồ Lộc ỉn 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 lẩy cho lần gia công 34 Bảng Tỷ lệ trộn phổi liệu trấu, áp dụng cho tổng khối lượng 200g 34 Bảng Tỷ lệ phổi liệu bã cà phê, áp dụng cho 200g nguyên liệu 35 Bảng Tỷ lệ phổi liệu bột mì, áp dụng cho 200g nguyên liệu 36 Bảng Thành phần dung dịch chuẩn 41 Bảng Ket ảnh hưởng nhiệt độ nung đến màu sắc sản phẩm độ cứng gốm làm từ 100% D iatom ite 45 Bảng Ảnh hưởng tỉ lệ phổi liệu trấu đến độ cứng g ố m 45 Bảng 3 Ảnh hưởng phổi liệu bã cà phê đến độ cứng gốm lọc 47 Bảng Ảnh hưởng phổi liệu bột mì đến độ cứng gốm lọc 49 Bảng Ket khảo sát đường chuẩn nước nhiễm phèn 50 Bảng Ket nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ tới khả lọc gốm lọc làm từ 100% D ỉatomỉte 51 Bảng Gốm lọc với tỉ lệ phổi liệu trấu 10% .52 Bảng Gốm lọc với tỉ lệ phổi liệu trấu 20% .52 Bảng Gốm lọc với tỉ lệ phổi liệu trấu 30% .53 Bảng 10 Gốm lọc với tỉ lệ phổi liệu trấu 35% 53 Bảng 11 Ket lọc nước gốm trộn 10% bã cà p h ê .54 Bảng 12 Ket lọc nước gốm trộn 20% bã cà p h ê .54 Bảng 13 Ket lọc nước gốm trộn 30% bã cà p h ê .54 Bảng 14 Ket lọc nước gốm trộn 35% bã cà p h ê .55 Bảng 15 Ket khảo sát gốm với tỉ lệ 10% bột mì 56 Bảng 16 Ket khảo sát gốm với tỉ lệ 20% bột mì 56 Bảng 17 Ket khảo sát gốm với tỉ lệ 30% bột mì 56 Bảng 18 Ket khảo sát gốm với tỉ lệ 35% bột mì 56 Bảng 19 Ket đo BET gốm lọc 61 Bảng 20 Ket khảo sát đường chuẩn cho nước sau lọc 62 Bảng 21 Hàm lượng Fe nước sau lọ c 63 Bảng 22 Ket kiểm nghiệm trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 64 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Phú n .4 Hình M ột sổ hình ảnh Diatomite tự nhiên từ M ỏ Tuy An, Tuy Hòa, Phú Yên Hình Quặng Diatomite mỏ Hịa lộc, Phú Yên Hình Tảo quặng Diatomite Hình Trụ sở chỉnh cơng ty cổ phần khống sản Phú Yên Hình Sản phẩm bột Diatomite .9 Hình Giản đồ phần tích X-ray Dỉatomỉte Phú Yên .11 Hình Giản đồ DTA-TG Diatomite Phú Yên 11 Hình Màu sắc nước nhiễm p h è n 15 Hình 10 Tác hại nước nhiễm phèn đến da 16 Hình 11 Hệ thống lọc cát thô s 23 Hình 12 Cơ chế lọc rửa ngược gốm lọc từ Diatomite 24 Hình 13 Các hình dạng gốm lọc 25 Hình Sản phẩm bột Diatomite công ty PYMICO 29 Hình 2 Phổi liệu trấu nghiền mịn 30 Hình Phổi liệu bã cà phê 31 Hình Phổi liệu bột mì 32 Hình Sơ đồ trình gia công vật liệu gốm lọc 32 Hình Đường cong nung vật liệ u 33 Hình Bể chứa nước gia đình anh Phước mẫu nước nhiễm phèn phịng thỉ nghiệm 37 Hình Sơ đồ lọc mơ hình lọc nước thực tế phịng thỉ nghiệm 38 Hình Thiết bị đo độ hấp phụ GENESYS™ 10 42 Hình 10 Thiết bị kỉnh hiển vi điện tử quét Zeiss EVO L S I 43 Hình 11 Thiết bị Micrmeritics -ASAP 2020 43 Hình Sản phẩm gốm làm từ 100% Diatomite trước n u n g 44 Hình Sản phẩm gốm làm từ 100 % Diatomite sau nung 44 3.8 Kết kiểm tra hàm lượng sắt tru n g tâm Kỹ th u ật Tiêu chuẩn Đo lường C hất lưọìig Chúng tơi tiến hành kiếm ưa mẫu nước nhiễm phèn nước sau lọc trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng với kết sau: Bang 22 Kết kiểm nghiệm trung tâm Kỷ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chat lượng Tên mẫu Tên tiêu Giới hạn phát Ket thử nghiệm Mầu Hàm lượng sắt (Fe) mg/1 0,02 51,5 Mầu Hàm lượng sắt (Fe) mg/1 0,02 Không phát Trong đó: + Mầu mẫu nước nhiễm phèn + Mầu mẫu nước sau lọc gốm với tỉ lệ 35% trấu nghiền - 65% 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 gom làm từ 35% ưấu - 65% Diatomite nhiệt độ nung 700°c cho khả lọc loại bỏ hoàn toàn lượng sắt nước nhiễm phèn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên sở kết nghiên cứu thu đuợc, rút số kết luận sau: Việc gia công gốm lọc thục hai dạng dạng sỏi dạng ống Đối với việc phối trộn phối liệu cháy vào gốm không đuợc phối vuợt tỉ lệ 35% Sản phẩm gốm sau nung có màu đỏ gạch Ket đo hàm luợng sắt nuớc nhiễm phèn sử dụng cho q trình thí nghiệm đạt 33,486 mg/1 Tiến hành khảo sát ảnh huởng nhiệt độ nung đến trình lọc gốm cho kết 700°c cho thời gian lọc tốt Khảo sát ảnh huởng tỷ lệ phối liệu đến gốm, kết thu đuợc cho thấy 35% phối liệu trấu - 65% Diatomite cho tốc độ lọc cao đạt 3,846 ml/phút hiệu suất lọc đạt 99,865% Ket chụp SEM cho thấy phối liệu trấu cho kết hệ thống mao quản nhiều nên làm giảm đuợc thời gian lọc Kết đo BET cho thấy, diện tích bề mặt gốm khơng pha phối liệu cho kết cao đạt 61,9023 m2/g Nhung đuờng kính lỗ xốp phối liệu trấu cho đuờng kính khả quan đạt 176,2250 Ả Ket khảo sát hàm luợng sắt nuớc sau lọc, cho thấy mẫu gốm lọc tối uu điều có hàm luợng sắt sau lọc nhỏ 0,5 mg/1 Với mẫu gốm phối liệu 35% trấu hàm luợng sắt nuớc sau lọc đạt 0,045 mg/1 đảm bảo đuợc yêu cầu nuớc sinh hoạt theo QCVN 02:2009/BYT Khảo sát hàm luợng sắt nuớc sau sau lọc trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo luờng Chất luợng với kết khơng phát hàm luợng sắt Ngồi chúng tơi có số kiến nghị nhu sau: Q trình nung cần đuợc thục với lị nung tích lớn nhằm tăng đuợc luợng sản phẩm nung, rút ngắn đuợc thời gian gia công Thiết bị GENESYS™ 10 truờng cần đuợc thay máy mới, trình đo máy thuờng xảy trục trặc, đo khơng đuợc xác TÀI LIỆU THAM KHẢO r r i » _ !•£. i* r Ạ _ _ _ Tài liệu tiêng việt [1] Anh Trung, Dỉatomỉte - nguồn khoáng sản đa dụng, Technology Space, STiníb 23 March 2011 [2], Bùi Hải Đăng Son, Nguyễn Thị Ngọc Trinh, Nguyễn Đăng Ngọc, Đinh Quang Hiếu, So sánh đặc trưng hóa lý hai loại Dỉatomỉte Phú Yên Dỉatomỉte 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 khống sét Diatomit, Tạp chí Hóa học, T 45 (6A), Tr 83 - 87, 2007 [5] Lê Công Nhân, Nguyễn Bá Hoàng Đồ án tốt nghiệp: n g dụngDiatomite Phú Yên lọc nước chất trợ lọc sản xuất bia Trường Đại Học bách khoa Đà Nằng [6] Giáo trình thỉ 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 tỉnh nguyên liệu Diatomite Phú Yên FT-IR, XRF, XRD kết hợp với phương pháp tỉnh tốn lý thuyết DFT, tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nằng - số 2(31).2009 [8], Phạm cẩm Nam, Trần Ngọc Tuyền, Trần Thanh Tuấn, Vai trò Dỉatomỉte Phú Yên sản xuất xi măng Porland sở clinker Long Thọ, tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nằng - 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 Lãm Đồng để sản xuất chất trợ lọc, Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ 14, no 3K (2012): 54-60 [11] , Trần Thị Vân, Đoàn Ngọc Thiên Trúc Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu màng ỉọc nước dùng đời sổng T rư n g Đ i H ọ c b c h k h o a Đ N ằ n g r r i » _ 1* A r A• A Tài liệu tiêng anh [1 ] , B u i H a i D a n g S o n , N g u y e n H P h o n g , V o Q u a n g M a i, D a n g X u a n D u , a n d D in h Q u a n g K h iê u , A Study on Astrazon Black AFDL Dye Adsorption onto Vietnamese Diatomite, H in d a w i P u b lis h in g C o rp o tio n , J o u rn a l o f C h e m is try , V o lu m e , A rtic le ID 8 , 11 p a g e s [13] M A l-G h o u ti, M A M K h i shell, M N M A h m a d , s A lle n , Thermodynamic behaviour and the effect o f temperature on the rentova o f dyes from aqueous solution using modified Diatomite: A kinetic study!, J o u rn a l o f C o llo id a n d In te rfa c e S c ie n c e 287(2005) 6-13 c, Handbook o f industrial membrane technology, [1 ] P o rte r, M a rk [1 ] Y A l-D e g s , M A M K h is h e h a n d M F T u tu n ji, (1 9 ) Sorption O f Lead Ions On Diatomite A nd Manganese Oxides M odified Diatomite, W a t R e s V o l 35 , N o 15, pp -3 , 2001 Tài liệu Internet: [1 ] B ộ t D ia to m ite In te rn e t: h ttp ://p y m ic o c o m v n /v n /P ro d u c ts /? tn = D e ta il& tID = & c ID = , /1 /2 [1 ] B ệ n h tậ t v ì u ố n g n c n h iễ m p h è n In te rn e t: h ttp ://th a n lm ie n v n /d o i-s o n g /b e n h -ta t-v i-u o n g -n u o c -n liie m -p h e n -4 h tm k /0 /2 [1 ] , T c h i c ủ a n c n h iễ n p h è n đ ế n c th ể In te rn e t: h ttp ://x u lv n u o c n h ie m p h e n v n /c h i- tie t/ta c - h a i-c u a - n u o c - n h ie n -p h e n - d e n - c o - th e h tm k /0 /2 PHU LUC Phu lue A K êt qua BET cüa mâu Tien mâu Summary Report Surface Area Single point surface area at p«'p‘ =0 287565686 61 3090 ring BET Surface Area 61 9023 m’/g t-Pi of Micropore Area 14 9422 m^g t-Plot External Surface Area 46 9601 m*/g BJH Adsorption cumulative surface area of pores between 17.000 A and 3000 000 A width: 43 576 mvg BJH Desorption cumulative surface area ot pores between 17 o o o A and 3000 000 A width 63 4783 nng Pore Volume Single point adsorption total pore volume of pores less than 2966 096 A width at p.'p' = 0.993509624 125185 cm’/g 1-Plot micropore volume 007428 ermg BJH Adsorption cumulative volume of pores between 17.000 A and 3000 000 A width: 114843 cmVg BJH Desorption cumulative volume of pores between 17.000 A and 3000 000 A width 115407 cmVg Pore Size Adsorption average pore width (4VMby BET) 80 8921 A BJH Adsorpllon average pore width (4VM): 105.419 A BJH Desorption average pore width (4V/A) 73 352 A Is o th e rm L in e a r P lo t Quantity Adsortïd terrrffl STP) —i— T iöfi-M - AJ& ûrptiûri B J h D e s o rp tio n JV i'd Iưg6ilM Uy/iuUU m i n » f m a l » o a l * ỉ nt H k io y lU n * '« i r i t l t 'k m t r r w f r l (/Im tst J a t I t r k k t n 4 fH Aw Ạuầẩ* ttM a w k n t I.j *0 I« (1 I) u t n Pwa Tn-Mint ft nail I M tfn I III a I l i u h itin a l / t it l e , Ik-njf N at I d (84 A t ) MU 12 F i n (8 - ) Ỉ ) * K lit ÚMdoi: >1 ,1, O ' II * t 1,1 M ,||| VII-1 \ A \ Ĩ 111!')(OI/ỈUI2) t.1-1‘ 'a t / " |, I:-|| _ «’n V c iw m V» E m a i l qt-dH 'fcvM iniitt|uatcst U o m v a MIIVI 111N0V ... nghiệp ? ?Nghiên cứu sử dụng Diatomite Phú Yên 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. .. nước Sử dụng gốm lọc vừa chế tạo để xử lý loại bỏ hàm lượng sắt có nước nhiễm phèn Nhiệm vụ nghiên cứu: + Sử dụng Diatomite Phú Yên kết họp với phối liệu cháy chế tạo vật liệu gốm lọc nước nhằm xử. .. đích nghiên cứu: 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