Nghiên cứu điều chế chất keo tụ pac polyaluminium chloride

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU BARIA VUNGTAU UNIVERSITY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC (POLYALUM INIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG N G H IỆP GIẤY Trình độ đào tạo : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Ngành CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC Chun ngành HÓA DẦU Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI Sinh viên thực hiện: HOÀNG ANH VŨ MSSV: 13030094 Lớp: DH13HD Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN ĐỘC LẬP - T ự DO - HẠNH PHÚC PH IẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐ T N G H IỆP (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 BRVT) Họ tên sinh viên: HOÀNG ANH VŨ Ngày sinh: 11/09/1995 Lớp: DH13HD : 13030094 MSSV Địa 100/12/17 Đường Xô Viết Nghệ Tĩnh, P Thắng Tam, Vũng Tàu E-mail hoanganhvudk@gmail.com Trình độ đào tạo Đại Học Hệ đào tạo Đại Học Chính Quy Ngành : Cơng Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học Chuyên ngành : Hóa Dầu Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC (POLYALUMINIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP GIẤY Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI Ngày giao đề tài : 06/02/2017 Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 30/06/2017 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 30 tháng năm 2017 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 30 tháng năm 2017 GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tôi xin cam đoan đồ án thực hướng dẫn thầy Nguyễn Quang Thái Các số liệu thực nghiệm tơi thực hồn tồn xác có xác nhận Cơ Quan Phân Tích đính kèm cuối Các số liệu lý thuyết liệt kê đính kèm phần Tài liệu tham khảo ghi rõ đồ án không sử dụng tài liệu khác mà không ghi Tôi xin cam đoan thông tin thật tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm lời cam đoan Sinh Viên Thực Hiện Hoàng Anh Vũ LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp học phần cuối sinh viên trước rời xa giảng đường trường đại học Để hồn thành mơn đồ án sinh viên cần phải trang bị kiến thức q trình hóa lý, q trình thiết bị, mà học suốt trình học tập nghiên cứu Chính kiến thức mà em tiếp thu trình học tập tảng vững giúp em hoàn thành tốt môn đồ án Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô làm việc Khoa Hóa Học Cơng Nghệ Thực Phẩm giảng dạy truyền đạt kiến thức cho em trình học tập Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Quang Thái, thầy giúp em đến với hướng nghiên cứu đồng thời người tận tình bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt mơn đồ án Và em xin gởi lời cảm ơn anh chị Bộ Phân Xử Lý Nước Thải Công Ty Giấy cung cấp môi trường làm việc cho em Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè quan tâm giúp đở động viên suốt trình nghiên cứu đồ án em Tuy nhiên, thời gian có hạn, kinh nghiệm cịn nhiều thiếu sót nên trịn q trình nghiên cứu đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong bảo tận tình, đóng góp ý kiến từ q thầy để em bổ sung sửa đổi sai sót mà phạm phải, nâng cao kiến thức thực tế cho thân chuẩn bị hành trang sau trường Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG .i DANH MỤC HÌNH ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .iv LỜI MỞ ĐẦU c HƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .5 1.1 Tổng quan ngành cơng nghiệp hóa chất 1.1.1 Quá trình phát triển ngành cơng nghiệp hóa chất 1.1.1.1 Vai trị ngành cơng nghiệp hóa chất 1.1.1.2 Đặc điểm kinh tế kỹ thuật 1.1.1.3 Tình hình sản xuất phân b ố 1.1.2 Lịch sử trình phát triển ngành công nghiệp giấy 1.1.2.1 Nguyên liệu sản xuất giấy .10 1.1.2.2 Các sản phẩm từ ngành công nghiệp giấy 13 1.2 Nước thải công nghiệp 15 1.2.1 Khái niệm nước, nước thải nước thải công nghiệp 15 1.2.1.1 Khái niệm nước .15 1.2.1.2 Khái niệm nước thải 16 1.2.1.3 Khái niệm nước thải công nghiệp 18 1.2.2 Khái niệm nước thải giấy 19 1.2.2.1 Thành phần tính chất nước thải giấy 19 1.2.2.2 Ảnh hưởng nước thải giấy đến môi trường 21 1.2.2.3 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp giấy 22 1.2.3 Các tiêu nước thải công nghiệp 24 1.2.3.1 Chỉ tiêu vật lý 24 a Độ pH 24 b Nhiệt độ 24 c Độ m àu 25 d Độ đục 25 e Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) 25 f Tổng hàm lượng chất hòa tan (DS) 25 I.2.3.2 Chỉ tiêu hóa học 26 a Độ kiềm hóa 26 b Hàm lượng oxigen hòa tan (DO) 27 c Nhu cầu oxigen hóa học (COD) 27 d Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD) 28 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 28 1.3.1 Phương pháp xử lý sinh học 28 1.3.1.1 Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo 29 1.3.1.2 Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên 29 1.3.2 Phương pháp xử lý học 30 1.3.3 Phương pháp xử lý hóa lý 30 1.3.3.1 Tuyển 30 1.3.3.2 Hấp phụ 31 1.3.3.3 Trao đổi Ion 31 1.3.3.4 Màng bán thấm 31 1.3.3.5 Trích ly 31 1.3.3.6 Chưng bay 31 1.3.3.7 Phương pháp trung hòa 32 1.3.3.8 Phương pháp oxy hóa khử 32 1.3.3.9 Kết tủa hóa học 32 1.3.3.10 Keo tụ 33 1.4 Chất keo tụ tượng keo tụ 33 1.4.1 Hệ keo cấu tạo tính chất 33 1.4.2 Khái niệm keo tụ 34 1.4.3 Sự cần thiết chất keo tụ 35 1.4.4 Các phương pháp keo tụ 36 1.4.4.1 Tăng lực Ion 36 1.4.4.2 Thay đổi pH 36 1.4.4.3 Đưa vào hệ muối kim loại hóa trị III .37 1.4.4.4 Đưa vào polymer tự nhiên polymer tổng hợp 37 1.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo bơng 37 1.4.5.1 Trị số pH nước 37 1.4.5.2 Lượng dùng chất keo t ụ 38 1.4.5.3 Nhiệt độ nước 38 1.4.5.4 Tốc độ hỗn hợp nước chất keo tụ .38 1.4.5.5 Tạp chất nước 39 1.4.5.6 Môi chất tiếp xúc 39 1.4.6 Một số sản phẩm keo t ụ 39 1.4.7 Các phương pháp điều chế chất keo tụ 42 1.4.7.T Điều chế phèn nhôm truyền thống .42 1.4.7.2 Điều chế Polyaluminium Chloride (PAC) 43 a Quy trình tổng hợp PAC từ nhơm phế thải .43 b Thuyết minh quy trình 44 1.4.7.3 Điều chế Polyaluminium Sulfat (PAS) 45 1.4.7.4 Điều chế Polyferric 45 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 47 2.1 Tiến hành điều chế PA C 47 2.1.1 Các hóa chất trang thiết bị cần thiết .47 2.1 1.1 Các hóa chất cần dùng 47 2.1.1.2 Các trang thiết bị cần dùng 47 2.1.2 Tiến hành điều chế dung dịch AlCl3 49 2.1.2.1 Lắp ráp hệ thống dụng cụ 49 2.1.2.2 Phương pháp thực 49 2.1.3 Tiến hành điều chế PAC 51 2.1.3.L Điều kiện trình điều chế PAC 51 2.1.3.2 Q trình cơng nghệ điều chế PAC từ nhơm phế liệu 52 2.1.3.3 Xác đinh tỷ trọng dung dịch PAC 53 2.1.3.4 Xác định độ ẩm sản phẩm PAC .54 2.2 Ứng dụng chất keo tụ PAC vào xử lý nước thải 54 2.2.1 Thu thập mẫu 54 2.2.1.1 Địa điềm lấy mẫu nước thải 54 2.2.1.2 Thời gian lấy mẫu nước thải 54 2.2.1.3 Vị trí lấy mẫu nước thải 54 2.2.1.4 Dụng cụ cách lấy m ẫu 55 a Dụng c ụ 55 b Cách lấy mẫu 55 2.2.2 Xác định thông số đặc trưng chất lượng nước thải 55 2.2.2.1 Các thông số ban đầu nước thải giấy .55 2.2.2.2 Tiến hành thực nghiệm xử lý nước thải giấy chất keo tụ PAC 55 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Kết điều chế chất keo tụ PAC 58 3.1.1 Kết đo hàm lượng Al2O3 chất keo tụ PAC dạng rắn 58 3.1.2 Kết đo tỷ trọng dung dịch PAC 59 3.1.3 Kết xác định cấu trúc vật liệu PAC 60 3.1.4 Kết xác định độ ẩm .62 3.1.5 Kết xác định cấu trúc siêu hiển v i 63 3.1.6 Kết điều chế dung dịch AlCl3 .64 3.2 Kết khảo sát chất keo tụ PAC nước thải công nghiệp giấy 65 3.2.1 Kết xử lý độ màu nước thải giấy từ PAC rắn 65 3.2.2 Kết xử lý độ đục nước thải giấy từ PAC rắn 66 3.2.3 Kết xử lý nồng độ COD nước thải giấy từ PAC rắn .68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN N G H Ị 70 Kết luận 70 Kiến nghị 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC .74 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Giá trị thông số ô nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép 22 Bảng 1.2 Các loại hạt có mặt mơi trường nước 34 Bảng 1.3 Các sản phẩm keo tụ .40 Bảng 2.1 Bảng hóa chất cần dùng 45 Bảng 2.2 Bảng dụng cụ thiết bị cần dùng 45 Bảng 2.3 Bảng thông số ban đầu nước thải Giấy 53 Bảng 2.4 Bàng thử nghiệm chất keo tụ PAC 54 Bàng 3.1 Thành phần phần trăm cất mẫu rắn PAC 56 Bảng 3.2 Bảng xác định tỷ trọng dung dịch PAC 58 Bảng 3.3 Bảng xác định độ ẩm mẫu rắn PAC 61 Bàng 3.4 Bảng kết xác định nồng độ dung dịch AlCl3 62 Bảng 3.5 Kết xử lý độ màu PAC rắn 63 Bảng 3.6 Kết xử lý độ đục PAC rắn 65 Bảng 3.7 Kết xử lý nồng độ COD PAC rắn 66 r r Bảng 3.6 Kết x lý độ đục PAC răn Độ Đục đầu = 437 NTU Độ Màu Pt-Co đầu = 468 Nồng Độ COD = 5073 mg/L Mầu thử nghiệm Khối Lượng lượng nước thải mầu (ml) (g) Độ đục Độ đục Hiệu suất ban đầu xử lý xử lý (NTU) (NTU) (%) Mầu V1 2000 437 101 76,88 Mầu V2 2000 10 437 69 84,21 Mầu V3 2000 12 437 51 88,33 Mầu V4 2000 15 437 49,3 88,71 Mầu V5 2000 20 437 34,9 92,01 Đồ thị biểu diễn lượng PAC 95 90, 85 X 80 Độ đục ban đầu 75 Độ đục xử lý 70 Hiệu suất xử lý t/3 E 65 Mẫu “7 > ^ Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng x lý độ đục • • o o • o • • Nhận xét: Kết kiểm nghiệm cho thấy với lượng PAC dùng 20g hiệu suất xử lý đạt trạng thái cao 92,01% cho ta thấy khả hạt keo kết dính với nhiều lượng keo tụ cao quang trắc ta nhận thấy rõ rệt ngược lại với độ màu với việc cho nhiều chất keo tụ độ màu giảm chứng tỏ cho ta thấy thời gian hàm lượng chất keo tụ phụ thuộc ảnh hưởng lớn đến trình keo tụ tạo sản phẩm Kết luận: Việc tiến hành thực nghiệm nước thải giấy cho thấy việc xử lý độ đục tiêu quan trọng nước thải giấy, sau tiến hành thực nghiệm đưa nhận xét cho thấy dung dịch có lượng cặn tạp chất lơ lững cao, việc giảm độ đục phương thức tối ưu hiệu việc xử lý nước thải giấy 3.2.3 Kết xử lý nồng độ COD nước thải giấy từ PAC rắn _ r > r Bảng 3.7 Kết x lý nồng độ COD PAC răn Độ Đục đầu = 437 NTU Độ Màu Pt-Co đầu = 468 Nồng Độ COD = 5073 mg/L Mẫu thử nghiệm Lượng nước thải (ml) Khối Nồng độ Nồng độ lượng COD ban COD mẫu đầu xử lý (g) (mg/L) (mg/L) Hiệu suất xử lý (%) Mẫu V1 2000 5073 5194 - Mẫu V2 2000 10 5073 4638 8,5 Mẫu V3 2000 12 5073 4814 Mẫu V4 2000 15 5073 4258 16,06 Mẫu V5 2000 20 5073 4755 6,2 Đồ thị biểu diễn lượng PAC i 5200 18 5000 16 4800 14 ỹ 12 § 4600 10 u «o 4400 s 4200