Giáo trình xử lý nước thải ths lâm vĩnh sơn

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 1 MỞ ĐẦU Để có được tài liệu như thế này tác giả cố gắng đúc kết những kiến thức đã học cùng tham khảo một số tài liệu thực tập một cách hết sức cô đọng. Để có tài liệu liệu này xuất phát từ những trăn trở của tác giả là làm sao khi tốt nghiệp ra trường sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường có thể tự mình thực hiện những nghiên cứu và cụ thể hóa những gì học lý thuyết bằng thực nghiệm. Tài liệu hướng dẫn kỹ thí nghiệm thuật xử lý chất thải dùng cho sinh viên Khoa Học Môi Trường ngành Kỹ Thuật Môi Trường. Các bài thí nghiệm giới thiệu quá trình cơ bản nhất để xử lý các loại ô nhiễm tiêu biểu gồm: ü Phương pháp cơ học: Phương pháp lắng, lọc ü Phương pháp hoá lý: Trao đổi ion, keo tụ, hấp phụ. ü Phương pháp hoá học: Quá trình oxi hoá khử , chế biến chất thải rắn để sản xuất sản phẩm có ích. ü Phương pháp sinh học: xử lý bằng bùn hoạt tính 1. Nội dung Sinh viên lần lượt thực hiện 7 bài thí nghiệm xử lý ô nhiễm, xử lý và tận dụng chất thải. Bài 1 : Thí nghiệm khử sắt trong nước cấp. Bài 2 : Thí nghiệm trao đổi ion. Bài 3 : Thí nghiệm lắng bông cặn. Bài 4 : Thí nghiệm Jartest. Bài 5 : Xử lý nước thải ô nhiễm phẩm nhuộm bằng phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính . Bài 6 : Xử lý và tái sử dụng xỉ kẽm. Bài 7 : Thực hành xác đònh hiệu xuất xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính 2. Mục đích thí nghiệm. Giúp sinh viên làm quen với các kỹ năng cần thiết cuả một kỹ sư tương lai. Ø Công nghệ xử lý, thiết bò xử lý ô nhiễm và xử lý chất thải. Ø Vận hành các thiết bò xử lý ô nhiễm môi trường . Ø Điều hành một nhóm sinh viên cùng thực hiện một công việc. Ø Luyện tập khả năng viết báo cáo kỹ thuật. 3. Yêu cầu trước khi thí nghiệm. Trước khi thí nghiệm mỗi sinh viên phải đọc trước bài hướng dẫn thí nghiệm, tham khảo các tài liệu liên quan để tìm hiểu các kiến thức cần thiết cho bài thí nghiệm. Xem thiết bò để hiểu cách tiến hành thí nghiệm, lập kế hoạch làm việc và phân công trong nhóm. Ø Yêu cầu khi làm thí nghiệm.: Sau mỗi bài thí nghiệm mỗi sinh viên phải làm một bản báo cáo thí nghiệm để báo cáo kết quả thu được. Báo cáo thí nghiệm gồm các phần sau: ü Trang bìa ghi đầy đủ các thông tin về nhóm thí nghiệm và bài thí nghiệm gồm: v Nhóm thí nghiệm: số nhóm, họ và tên, mã số sinh viên. v Ngày thí nghiệm, nơi thí nghiệm. v Bài thí nghiệm. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 2 ü Nội dung v Trích yếu : trình bày yêu cầu, nội dung tóm tắt và kết quả cuả bài thí nghiệm. v Lý thuyết: trình bày lý thuyết liên quan đến bài thí nghiệm. v Kết quả : trình bày kết quả đo được khi thí nghiệm và kết quả tính toán. v Biện luận : nêu lên các ý liến cuả mình về các vấn đề mà bài thí nghiệm yêu cầu bình luận. v Phụ lục : trình bày các phép xử dụng khi tính toán, các kết quả thí nghiệm. v Tài liệu tham khảo. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 3 Bài 1. KHỬ SẮT KẾT HP LỌC TRONG NƯỚC CẤP 1.1. MỤC ĐÍCH - Nghiên cứu khả năng khử sắt trong nước cấp khi làm thoáng. - Nghiên cứu khả năng khử sắt trong nước cất khi sử dụng các chất oxi hóa mạnh. - Nghiên cứu khả năng lọc sắt sau quá trình khử sắt 1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Trong nước tự nhiên, kể cả nước mặt lẫn nước ngầm đều có chứa sắt. Hàm lượng sắt và dạng tồn tại của chúng tùy thuộc vào từng loại nguồn nước, điều kiện môi trường và nguồn gốc tạo thành chúng. Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất sắt Fe 3+ thông thøng là Fe(OH) 3 không tan, ở dạng keo hay huyền phù, hoặc ở dạng các hợp chất hữu cơ phức tạp khó tan. Hàm lượng sắt có trong nước mặt không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước . Trong nước ngầm sắt tồn tại dạng ion, sắt có hóa trò 2 ( Fe 2+ ) là thành phần của các muối hoà tan như : bicacbonat Fe(HCO 3 ) 2 , sunfat FeSO 4 . Hàm lượng sắt trong nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các trầm tích dưới sâu . Nước có hàm lượng sắt cao, thì có mùi tanh và có nhiều cặn bẩn màu vàng, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước ăn uống và cho sinh hoạt và sản xuất. Vì vậy khi trong nước có hàm lượng sắt lớn hơn giới hạn cho phép thì phải tiến hành khử sắt. Hiện nay có nhiều phương pháp khử sắt của nước ngầm, có thể chia thành các nhóm chính sau: ü Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng . ü Khử sắt bằng phương pháp dùng hoá chất. ü Khử sắt bằng phương pháp khác. 1.2.1. Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng . Thực chất của phương pháp khử sắt bằng phương pháp làm thoáng là làm giàu oxi cho nước tạo điều kiện để oxi hoá Fe 2+ thành Fe 3+ thực hiện quá trình thuỷ phân tạo thành hợp chất ít tan Fe(OH) 3 , rồi dùng bể lọc giữ lại. Làm thoáng có thể là : làm thoáng tự nhiên hay làm thoáng nhân tạo. Sau khi làm thoáng quá trình oxi hoá Fe 2+ và thủy phân Fe 3+ có thể xảy ra trong môi trường tự do. Trong nước ngầm, sắt (II) bicacbonat là muối không bền vững, thường phân ly theo dạng sau : Fe(HCO 3 ) 2 = 2 HCO 3 - + Fe 2+ Nếu trong nước có oxi hoà tan, quá trình oxi hóa diễn ra như sau : 4 Fe 2+ + O 2 + 10 H 2 O = 4 Fe(OH) 3 + 8H + Đồng thời xảy ra phản ứng phụ: H + + HCO 3 - = H 2 O + CO 2 Tốc độ phản ứng oxi hoá được biểu thò theo phương trình sau: [ ] [ ] [ ] [] K H OFe dt Fed v . 2 2 2 2 + + + == Trong đó : + v : Tốc độ oxi hóa PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 4 + [ ] dt Fed +2 : Sự biến thiên nồng độ [Fe 2+ ] theo thời gian t. + [Fe 2+ ]; [ H + ]; [O 2 ] : Nồng độ của các ion Fe 2+ , H + , O 2 tan trong nùc . + K : Hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ và chất xúc tác . Theo phương trình của Just tốc độ oxi hoá của Fe 2+ tỉ lệ thuận với [Fe 2+ ] và [O 2 ], tỉ lệ nghòch với [ H + ]. Như vậy quá trình chuyển hóa Fe2+ thành Fe3+ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: pH, O 2 , hàm lượng sắt trong nước ngầm, CO 2 , độ kiềm, nhiệt độ, thời gian phản ứng. Ngoài ra tốc độ oxi hóa Fe 2+ còn phụ thuộc vào thế oxi hóa khử tiêu chuẩn. Khi tất cả các ion Fe 2+ hoà tan trong nước đã chuyển hóa thành bông cặn Fe(OH) 3 . Việc loại bỏ các bông cặn ra khỏi nước đïc thực hiện ở bể lọc chủ yếu theo cơ chế giữ cặn cơ học . 1.2.2. Khử sắt bằng phương pháp dùng hóa chất. 1.2.1.1.Khử sắt bằng các chất oxi hoá mạnh. Các chất oxi hóa mạnh thường dùng để khử sắt là: Cl2 , KMnO4 , O3… Khi cho các chất oxi mạnh vào nước phản ứng diễn ra như sau : 2Fe 2+ + Cl 2 + 6 H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 2 Cl - + 6H + 3Fe 3+ + KMnO 4 + 7 H 2 O = 3 Fe(OH) 3 + MnO 2 + K + + 5 H + Trong phản ứng, để oxi hóa 1mg Fe2+ cần 0,64 mg Cl2 hoặc 0,94 mg KMnO4 và đồng thời dộ kiềm của nước phải giảm đi 0,018 mgđ/l. So sánh với phương pháp khử sắt bằng làm thoáng ta thấy, dùng chất oxi hoá mạnh phản ứng xảy ra mạnh hơn , pH môi trường thấp hơn ( pH< 6 ). Nếu trong nước có tồn tại các hợp chất như : H2S, NH3 thí chúng sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình khử sắt . 1.2.1.2. Khử sắt bằng vôi. Phương pháp khử sắt bằng vôi thường không đứng độc lập, mà kết hơp với các quá trình làm ổn đònh nước hoặc làm mềm nước . Khi cho vôi vào nước quá trình khử sắt xảy ra theo 2 trường hợp : Trường hợp nước có oxi hoà tan : vôi được coi như là chất xúc tác, phản ứng khử sắt xảy ra như sau: 4Fe(HCO 3 ) 2 + O 2 + 2H 2 O + 4 Ca(OH) 2 Fe(OH) 3 + 4 Ca(HCO 3 ) 2 Sắt (III) hydroxit được tạo thành dễ dàng lắng lại trong bể lắng và giữ lại hoàn toàn trong bể lọc . Trong trường hợp nước không có oxi hoà tan : khi cho vôi vào nước phản ứng diễn ra như sau : Fe(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 FeCO 3 + CaCO 3 + H 2 O Sắt được khử dưới dạng FeCO3 chứ không phải hydroxit sắt 1.2.3. Các phương pháp khử sắt khác. Ø Khử sắt bằng trao đổi Cation. Ø Khử sắt bằng điện phân. Ø Khử sắt bằng phương pháp vi sinh. Ø Khử sắt ngay trong lòng đất. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 5 1.3. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH. 1.3.1. Khử sắt bằng phưong pháp làm thoáng. 1.3.1.1. Mô hình 1.3.1.2. Trình tự thí nghiệm Bước 1: Chuẩn bò ü Rửa sạch mô hình bằng nước máy ü Cân 2,7714g sắt II để pha thành 40 lít nước nhiễm sắt nồng độ 10mg/l (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 .6H 2 O Bước 2: Lập đường chuẩn để xác đònh sắt STT ống 1 2 3 4 5 6 D 2 sắt chuẩn (ml) 0 5 10 15 20 25 Nước cất (ml) 25 20 15 10 0 Dd đệm axetat 5 ml mỗi ống Dd Phenanthroline 2 ml mỗi ống, lắc đều, đợi 10 phút Đo độ hấp thu A của dung dòch ở bước sóng 510 nm Bước 3: Lấy mẫu đã pha ( M 1 ) đi xác đònh sắt tổng và sắt II Ø Sắt tổng a. Mẫu thật - Lấy 50ml mẫu M 1 cho vào bình kín + 1ml NH 2 OH. HCl - Thêm 5ml dd đệm + 2ml Phenanthroline PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 6 - Đậy nut, lắc, đợi 10phút - Đo độ hấp thu A tại bước sóng 510 nm b. Mẫu trắng: Làm tương tự nhưng thay 50 ml mẫu bằng 50 ml nước cất Ø Sắt II a. Mẫu thật: - Lấy 50ml mẫu M 1 cho vào bình kín - Thêm 5ml dd đệm + 2ml Phenanthroline - Đậy nut, lắc đều, đợi 10phút - Đo độ hấp thu A tại bước sóng 510 nm c. Mẫu trắng: Làm tương tự nhưng thay 50 ml mẫu bằng 50 ml nước cất Bước 4: Chạy mô hình Ø Giàn mưa - Bật bơm 1, bơm nước lên giàn mưa - Chỉnh lưu lượng bằng van 3 sao cho Q = 2lit/phút (2 LPM) - Bơm heat 40 lít nước lên giàn mưa. Sau đó lấy mẫu (M2) ở khoang chứa đi xác đònh: ü Sắt II ü Sắt tổng Ø Cột lọc - Đóng : Van 2, 3, 4, hai van lấy mẫu 8, 9 - Mở: Van 1, hai van đo áp 6,7 - Bật bơm, bơm nước từ khoang chứa qua cột lọc. - Chỉnh lưu lượng bằng van 5 sao cho Q = 3 lit/phút ( 3LPM) - Sau 4 đến 5 phút lấy mẫu nước tại van 9, cách quãng 3 phút 1 lần, được 3 mẫu là: M31, M32, M33 - Xác đình : Sắt (II) và sắt tổng 1.3.1.3. Kết quả: - Hiệu quả khử sắt chung - Hiệu quả khử sắt ở các thời gian khác nhau 1.3.2. Khử Sắt Trong Nước Cấp Bằng Phương Pháp Chlorine. 1.3.2.1. Thí nghiệm 3: Xác đònh khả năng khử sắt bằng phương pháp làm thoáng. ü Nước cấp có hàm lượng sắt lớn hơn 30ppm, ở giá trò pH= 7. ü Nước cấp được bơm lên giàn mưa và sục khí làm thoáng. ü Thời gian phản ứng 15 phút để quá trình chuyển hoá Fe 2+ thành Fe 3+ xảy ra . ü Tiếp tục bơm nước qua cột lọc . Xác đònh hàm lượng sắt trong nước cấp đã xử lý. 1.3.2.2. Thí nghiệm 4 :Xác đònh lượng hoá chất tối ưu và khảo sát sự thay đổi pH. ü Nước cấp có hàm lượng sắt lớn hơn 30ppm, ở giá trò pH= 7. ü Cho dung dòch Chlorine 5% vào ở các liều lượng khác nhau. Xác đònh dung dòch Chlorine cần thiết để chuyển hóa Fe2 thành Fe3 . ü Thời gian phản ứng 15 phút để quá trình chuyển hoá Fe2+ thành Fe3+ xảy ra . ü Tiếp tục bơm nước qua cột lọc . Xác đònh hàm lượng sắt trong nước cấp đã xử lý. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 7 1.4. KẾT QUẢ. ü Thí nghiệm1: lập bảng số liệu. Dựng đồ thò, trục hoành biểu thò giá trò pH, trục tung biểu thò giá trò hàm lượng sắt trong mẫu nước cấp đãxử lý. Vẽ đường cong biến thiên. Xác đònh điểm cực tiểu. Từ đó suy ra giá trò pH tối ưu. ü Thí nghiệm 2: lập bảng số liệu. Dựng đồ thò, trục hoành biểu thò thời gian phản ứng, trục tung biểu thò giá trò hàm lượng sắt trong mẫu nước cấp đãxử lý. Vẽ đường cong biến thiên. Xác đònh đường tiệm cận. Từ đó suy ra thời gian phản ứng tối ưu . ü Thí nghiệm 3: ghi nhận kết quả và bàn luận. ü Thí nghiệm 4: lập bảng số liệu. Dựng đồ thò, trục hoành biểu thò liều lượng phản ứng, trục tung biểu thò giá trò hàm lượng sắt trong mẫu nước cấp đãxử lý. Vẽ đường cong biến thiên. Xác đònh đường tiệm cận. Từ đó suy ra lượng hóa chất phản ứng tối ưu . PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 8 Bài 2. TRAO ĐỔI ION 2.1 MỤC ĐÍCH . Ø Nghiên cứu sự biến đổi pH trong quá trình trao đổi ion . Ø Nghiên cứu quá trình trao đổi ion theo chiều dày lớp nhựa trao đổi ion. Ø Xác đònh dung lượng trao đổi làm việc của nhựa trao đổi ion . 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Để khử các tạp chất ở trạng thái ion trong nước, phương pháp được dùng nhiều nhất là trao đổi ion. Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước. Chất lượng nước thu được còn tốt hơn nước cất. Vì vậy , đây là một giai đoạn xử lý nước rất cần thiết để cấp nước cho mục đích sinh hoạt, ăn uống, cho sản xuất và cho các lò hơi ở các nhà máy điện,… Người ta sử dụng nhựa trao đổi ion trong sử lý nước cấp chủ yếu nhằm 2 mục đích khử cứng và khử khoáng . Khử cứng nhằm loại bỏ các ion Ca 2+ , Mg 2+ . Khử khoáng nhằm loại bỏ hầu hết tất cả các ion có trong nước. Khử cứng cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa cation ở dạng RNa 2 RNa + CaSO 4 ↔ R 2 Ca + Na 2 SO 4 2 RNa + MgSO 4 ↔ R 2 Mg + Na 2 SO 4 Khi lớp nhựa cation mất hiệu lực người ta tái sinh bằng dung dòch muối ăn NaCl R 2 Ca + 2 NaCl ↔ 2 RNa + CaCl 2 R 2 Mg + 2 NaCl ↔ 2 RNa + MgCl 2 Khử khoáng : cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa cation và nhựa anion riêng lẽ hay qua một cột kết hợp cả nhựa cation và anion . RSO 3 H + NaCl ↔ RSO 3 Na + HCl 2 RSO 3 H + 2 Na 2 SO 4 ↔ RSO 3 Na + H 2 SO 4 RSO 3 H + NaHCO 3 ↔ RSO 3 Na + CO 2 + H 2 O 2 RSO 3 H + Na 2 CO 3 ↔ 2 RSO 3 Na + CO 2 + H 2 O ROH + HCl ↔ RCl + H 2 O 2ROH + H 2 SO 4 ↔ R 2 SO 4 + H 2 O Khi lớp nhựa cation mất hiệu lực ngưới ta tái sinh bằng dung dòch acid HCl và dung dòch sút NaOH như sau: RSO 3 Na + HCl ↔ RSO 3 H + NaCl RCl + NaOH ↔ ROH + NaCl 2.2.1. Cân bằng trao đổi Ion. Phản ứng trao dổi ion là phản ứng thuận nghòch, giống phản ứng hoá học thông thường, cho nên người ta thường dùng đònh luật tác dụng khối lượng để nghiên cứu cân bằng trao đổi ion. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 9 Dưới đây là ví dụ chất cation tính axit mạnh HR tiếnhành trao đổi NaR trong nước phản ứng như sau: HR + Na + ↔ NaR + H + Theo đònh luật khối lượng tác dụng, khi cho phản ứng trao đổi đạt đến cân bằng [ ] [] [ ] [] + + = Na H HR NaR K Na H Trong đó : ü K H Na :Hằng số cân bằng. ü [NaR] :Khi phản ứng cân bằng, nồng độ Na + trong chất trao đổi ở pha rắn (chính xác gọi là các nồng độ trong công thức trên đều là hoạt độ) ion/l. ü [RH] :Khi phản ứng cân bằng, nồng độ H + trong chất trao đổi pha rắn, ion/l. ü [H + ] :Khi phản ứng cân bằng, nồng độ H + trong dung dòch, ion/l. ü [Na + ] :Khi phản ứng cân bằng, nồng độ Na + trong dung dòch, ion/l. Mức độ lớn nhỏ của hằng số cân bằng K H Na thể hiện ra mức độ khó dễ của H + trên chất trao đổi ion trao đổi thành Na + , như K H Na > 1 biểu thò chất trao đổi ion hấp phụ Na + dễ hơn H + . Trò số K H Na càng lớn năng lực hấp thụ Na + càng mạnh. Hằng số này có thể biểu thò mức độ lớn nhỏ tính lựa chọn trao đổi ion, nên gọi là hệ số lựa chọn hay hệ số phân phối. Cũng như vậy, khi ion hoá trò 2 và ion hoá trò 1 tiến hành trao đổi, như phản ứng sau: NaR + Ca + ↔ CaR 2 + 2Na + [ ] [] [ ] [] + + = 2 2 2 2 Ca Na NaR CaR K Ca Na Trong đó : ü KNaCa : Hằng số cân bằng. ü [CaR2] : Khi phản ứng cân bằng, Ca2+ trong chất trao đổi pha rắn, ion/l. ü [Ca2+] : Khi phản ứng cân bằng,nồng độ Ca2+ trong dung dòch, ion/l. ü Các ký hiệu khác như trên . Hằng số cân bằng của chất trao đổi với các loại ion, có thể qua thực nghiệm tìm thấy, trong bảng là hằng số cân bằng của nhựa Cationit tính axit mạnh dạng HR đối với mấy loại cation trong nước ( đây là loại nhựa amberlit IR –120). Loại cation Li + H + Na + NH 4 + K + Mg + Ca ++ Hằng số cân bằng 0.8 1.0 2.0 3.0 3.0 26 42 Từ trong bảng tên ta thấy sự khác biệt về năng lực hấp phụ của các loại ion, tức là quan hệ tính lựa chọn lớn hay nhỏ . Quan hệ cân bằng trao đổi ion trong công nghệ xử lý nước đóng vai trò quan trọng như đã trình bày ở trên. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 10 Để hoá mềm nước người ta đem nước cứng có chứa Ca 2+ , hay Mg 2+ liên tục dẫn vào chất trao đổi ion NaR hấp phụ Ca 2+ trong nước đồng thời phân ly ra Na làm cho phản ứng trao đổi ion (5-14) chuyển dòch về phía phải, như vậy đã khử đi Ca 2+ trong nước. Vì hằng số cân bằng của phản ứng ion lớn hơn 1 cho nên phản ứng này tiến hành tương đối dễ dàng. Khi hàm lượng Ca 2+ trong nước ra bắt đầu tăng lên, biểu thò lớp nhựa đã mất hiệu lực. Để làm cho nhựa phục hồi lại năng lực rao đổi với Ca 2+ phải đem nhựa dạng CaR tái sinh thành dạng NaR thông thường dung dòch NaCl tiến hành tái sinh. Khi đó do K Na Ca lớn hơn 1, tái sinh nhựa không thuận lợi, nhưng cần làm cho nồng độ NaCl trong dung dòch tái sinh tương đối lớn, nồng độ Ca 2+ rất nhỏ phản ứng (5-14) chuyển dòch về phía trái, làm cho nhựa được tái sinh. Trong quá trình xử lý nước, người ta ứng dụng chuyển dòch cân bằng trao đổi ion được lặp đi lặp lại như vậy để khử đi các ion có hại trong nước. 2.2. 2. Dung lượng trao đổi. Dung lượng trao đổi là biểu thò mức độ nhiều ít của lượng ion có thể trao đổi trong một loại chất trao đổi ion, đó là một chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng của chất trao đổi ion. Có hai phương pháp biểu thò dung lượng trao đổi :một là phương pháp biểu thò khối lượng, tức là năng lực hút bám của một đơn vò khối lượng chất cần trao đổi ion, thông thường biểu thò bằng số mgđl/g. Hai là phương pháp biểu thò thể tích ( thể tích đóng của chất trao đổi ion ở trạng thái ẩm ), tức là năng lượng hút bám của một đơn vò thể tích chất trao đổi ion, thông thường dùng đlg/m 3 biểu thò. Do hình thái của chất trao đổi ion khác nhau, khối lượng và thể tích cũng khác nhau, khi biểu thò dung lượng trao đổi ion, để thống nhất, nói chung dùng cationit dạng HR và anionit dạng RCl làm chuẩn, khi cần thiết, phải ghi rõ trạng thái nào. Dung lượng trao đổi thường dùng có mấy loại sau : ü Tổng dung lượng trao đổi (E) : Sau khi đem toàn bộ gốc hoạt tính trong chất trao đổi, tái sinh thành ion, có thể trao đổi, xác đònh toàn bộ dung lượng trao đổi của nó gọi là tổng dung lượng trao đổi. Chỉ tiêu này biểu tò lượng gốc hoạt tính có trong chất trao đổi. Đối với cùng một loại chất trao đổi ion, nó là một hằng số. Dung lượng trao đổi này chủ yếu để nghiên cứu chất trao đổi ion . ü Dung lượng trao đổi cân bằng (B): Sau khi tái sinh hoàn toàn chất trao đổi, tìm dung lượng trao đổi của nó, tác dụng với dung dòch nước có thành phần nhất đònh đến trạng thái cân bằng gọi là dung lượng trao đổi cân bằng. Chỉ tiêu này biểu thò dung lượng trao đổi lớn nhất của chất trao đổi ion trong một loại dung dòch nào đó đã đònh, nên không phải là hằng số, có quan hệ đến thành phần hợp thành dung dòch cân bằng của nó. Dung lượng trao đổi cân bằng có quan hệ với tổng dung lượng trao đổi. Tổng dung lượng trao đổi là cực hạn lớn nhất của dung lượng trao đổi cân bằng. Giả thiết rằng một loại chất trao đổi HR tác dụng với dung dòch NaR, khi đạt đến cân bằng lượng Na + chứa trong chất trao đổi là BNa mgđl/g , thì dung lượng trao đổi cân bằng là BNa, nếu khi này dạng HR còn dư lại trong chất trao đổi BH mgđl/g , thì tổng BNa và BH bằng tổng dung lượng trao đổi của chất trao đổi ion này, có nghóa là E = BNa + BH . PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com