xu ly nuoc thai bang phuong phap flouride1

Dựa vào thành phần, tính chất nước thải phát sinh sau quá trình sản xuất công nghiệp và sự tương đồng trong việc áp dụng phương pháp xử lý. Vì thế, có thể phân loại nước thải sản xuất công nghiệp thành các nhóm sau: Nước thải ngành dệt nhuộm, thuộc da, in ấn. Nước thải ngành xi mạ. Nước thải ngành cao su. Nước thải ngành giấy. Nước thải ngành chế biến thực phẩm (bánh, kẹo, nước giải khát, …) Ngành sản xuất bánh, kẹo, bia, nước giải khát, thức ăn đóng hộp, … Ngành chế biến thủy, hải sản. Ngành chế biến hạt: hạt điều, café, … Nước thải ngành chăn nuôi. Nước thải hệ thống xử lý tập trung, khu công nghiệp.

NGUỒN: JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS TIỂU LUẬN: Môn học: Các trình hoá lý hoá học CNMT CBGD : PGS.TS.Nguyễn Văn Phước SVTH : Đỗ Thị Thuý Phương Lê Thị Thanh Hải Trần Thị Thuỳ Trâm TPHCM, NGÀY 05 THÁNG 11 NĂM 2008 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN KẾT LUẬN GIỚI THIỆU -Diện tích: 1.104.300 km2 -Dân số: 78.254.090 người -Tỷ lệ mặt nước: 0.7% -Nồng độ Flo: 33 mg/l -Theo WHO: 0.5 - mg/l 1.1 KHÁI QUÁT ĐỀ TÀI GIỚI THIỆU 1.1 KHÁI QUÁT ĐỀ TÀI -Ảnh hưởng Flo: + Viêm khớp loãng xương + Ngộ độc cấp tính + Ung thư + Vô sinh + Ảnh hưởng đến gan, thận, não + Rối loạn tuyến giáp 11 GIỚI THIỆU 1.1 KHÁI QUÁT ĐỀ TÀI - Phương pháp: + + + + + Sự kết tủa hóa học Phù hợp xử Trao đổi Ion lý Flo cho Quá trình màng cụm Hấp phụ Kỹ thuật nalgonda dân cư nhoû - Chất hấp phụ: hydroxy apatite, calcite, flourideurspar, quartz, tro bay, silica gel, bone char, spent catalyst, zeolites, buøn đỏ, bentonite Xác định vật liệu có tỉ lệ loại bỏ cao, kinh tế, khả thi kỹ thuật có tính xã hội 11 GIỚI THIỆU 1.1 KHÁI QUÁT ĐỀ TÀI - Cặn thải công nghiệp tạo suốt qui trình sản xuất aluminium sulfate (alum) từ Kaolin acid sulfuric: 4500-5000 - Chất thải có: pH = Ứng dụng cặn thải để khử Flo nước ngầm GIỚI THIỆU 1.2 LÝ THUYẾT HẤP PHỤ a) Khái niệm: -Là trình hút chọn lọc cấu tử pha khí hay lỏng bề mặt chất rắn Quá trình hấp phụ thực cách cho tiếp xúc hai pha không hoà tan pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí pha lỏng Dung chất (chất bị hấp phụ) từ pha lỏng (hoặc khí) đến pha rắn nồng độ dung chất phân bố hai pha đạt cân -Ứng dụng để xử lý chất hữu hòa tan khó phân hủy sinh học như: thuốc diệt cỏ, phenol, thuốc sát trùng, hợp chất nitơ vòng thơm, chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm… GIỚI THIỆU 1.2 LÝ THUYẾT HẤP PHỤ b) Phân biệt: hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học -Dựa vào nhiệt hấp phụ -Dựa vào lực hấp phụ -Dựa vào chọn lọc trình hấp phụ -Dựa vào số lượng chất bị hấp phụ -Dựa vào tốc độ hấp phụ -Dựa vào ảnh hưởng nhiệt độ hấp phụ -Dựa vào trạng thái chất bị hấp phụ GIỚI THIỆU c) Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ: -I: loại vật liệu vi mao quản -II & III: loại vật liệu mao quản lớn có đường kính trung bình d>500 A0 -IV & V: loại vật liệu mao quản trung bình -VI: Loại vật liệu mao quản có vi mao quản không đồng 1.2 LÝ THUYẾT HẤP PHỤ GIỚI THIỆU 1.2 LÝ THUYẾT HẤP PHỤ d) Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ: * Phương trình hấp phụ Fleundlich : log qe log k f  log Ce n Với: - qe lượng flouride bị hấp phụ đạt đến bão hoà khối lượng chất hấp phụ (mg/g) - kf khả hút thấm bề mặt tối thiểu (mg/g) - 1/n mật độ hút thầm bề mặt - Ce nồng độ flouride trạng thái cân (mg/L) KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Xác định hấp phụ bề mặt hay bên dựa vào giả thiết 3.4 ẢNH HƯỞNG THEO NỒNG ĐỘ FLOURIDE Weber Morris cho xác định khếch BAN ĐẦU tán học: Với qt lượng bị hấp phụ (mg/g); 1/ qt k pt thời gian t (s) kp (mg/g.s1/2) số tỉ lệ khuếch tán vào bên Không có đường tuyến tính tăng lượng flouride hấp phụ bậc hai thời gian (giá trị kiểm soát hấp phụ bề mặt) => khuếch tán bên Vì thế, kết cho thấy thới gian cân nhanh Có khúc giảm tức qt tỉ Hình 7: Dung lượng chất hấp phụ cho chất hấp phụ chưa xử lý nồng độ flouride lệ nghịch với t1/2 Cho thấy hai khác theo thời gian (liều lượng chất ba bước xảy hấp phụ hấp phụ 16 g/l, pH = 6,7-7,0) tới hạn Không có đường tuyến tính tăng => lớp film khuếch tán KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.5 ẢNH HƯỞNG THEO pH TRONG NƯỚC Phần trăm flouride loại bỏ không đổi khoảng pH từ 3-8 pH> 10: Hiệu loại bỏ giảm rõ rệt pH < 8: Không ảnh hưởng đến hiệu diện vị trí tích điện dương trung hoà bề mặt chất hấp phụ Hình 8: nh hưởng pH nước thô lên hiệu xử lý flouride dung lượng chất hấp phụ cho chất hấp phụ chưa xử lý (nồng độ flouride ban đầu 10 mg/l, nồng độ chất hấp phụ 16 mg/l, thời gian phản ứng 60 phút) Quá trình hấp phụ flouride giảm pH >8 lực đẫy tónh điện ion flouride lên bề mặt tích điện âm cạnh tranh vị trí hoạt động với lượng lớn nhóm ion KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.5 ẢNH HƯỞNG THEO pH TRONG NƯỚC Kết tương ứng với kết Shimeles et al, lập dãy pH (4-9) cho hấp phụ flouride nhôm hydroxit kết shewangzaw, thí nghiệm với kaolin địa phương, cho thấy ảnh hưởng khử flouride dãy acid pH < Thành phần hoá học chất hấp phụ chủ yếu silica SiO2, nhôm hydroxit sắt Bề mặt nhóm hydroxyl cấu trúc oxít chiụ trách nhiệm lưu giữ flouride tới chỗ khác phụ thuộc vào pH, cấu trúc chất hấp phụ Sự hấp phụ flouride biểu diễn theo hai bước trao    SOH ( s )  H  SOH nhaän proton: SOH 2  F   H   S  F  H 2O S bề mặt rắn silicon, aluminum sắt Hai phương trình xảy thích hợp taïi pH < Taïi pH > 6, ion   SOHchủ ( s ) yếu F   F  trình: HO flouride hấp phụ theo Sphương KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ Phương trình đẳng nhiệt Freundlich: ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT FREUNDLICH qe: lượng flouride bị hấp phụ log q log k  log C e f e cân nmột khối lượng chất hấp phụ (mg/g) Kf: khả hút thấm bề mặt tối thiểu (mg/g) 1/n: mật độ hút thầm bề mặt Ce: nồng độ flouride cân (mg/L) Hình : phương trình đường đẳng nhiệt Freundlich (nồng độ đầu vào 30 mg/l, thời gian phản ứng cân h, pH = 7, nhiệt độ 240C) Hệ số tương quan R2 dạng đường Freundlich 0.93 Đẳng nhiệt Freundlich với khả hấp phụ tối thiểu 0.33mg/g chất hấp phụ Dữ liệu nghiên cứu không phù hợp với dạng đẳng nhiệt Fruendlich Dạng Freundlich áp dụng cho hấp phụ bề mặt KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT LANGMUIR Hình 10: Phương trình đường đẳng nhiệt Langmuir (nồng độ đầu vào 50 mg/l, thời gian phản ứng cân giờ, pH = 7, nhiệt độ 24 0C) KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Phương trình đẳng nhiệt Langmuir: 3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 1 1khối lượng vật liệu qe lượng chất tan bị hấp phụ1  1 đơn vị ( ) qe qm Bqm (mg/g) qm khả hấp phụ tối ưu (mg/g), Ce B số Langmuir, Ce nồng độ chất tan trạng thái cân Độ dốc 1/qe tỷ lệ nghịch với 1/Ce cho thấy liệu hút thấm bề mặt Langmuir phù hợp tốt Giá trị qm 153.8 mg/g hay 8.09×10-3 mol/g số Langmuir B 0.0168 Giá trị RL cho biết loại đẳng nhiệt: đảo ngược (R L = 0), xảy tốt (0< RL < 1) xảy (RL ≥ 1) Giá trị RL tính theo công thức: RL  a  BC0 C0 nồng độ hấp phụ ban đầu (mg/L), Giá trị RL thí nghiệm là: R = 0.862 cho thấy hấp phụ KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT DUBININ VÀ RADUSHKEVICH Hình : Phương trình đường đẳng nhiệt R-D (nồng độ đầu vào 50 mg/l, thời gian phản ứng cân giờ, pH = 7, nhiệt độ 24 0C) KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ Phương trình DUBININ VÀ RADUSHKEVICH qlne:qlượng   bị hấp phụ đơn vị chất hấp phụ (mol/g), e ln qSflouride qm: dung lượng hấp phụ lớp (mol/g) Ce: nồng độ flouride trạng thái cân (mol/L), : hệ số hoạt động liên quan tới lượng hút thấm (mol 2/kJ2) : Polanyi tính theo công thức: ) C Hệ số tương quan đường đẳng nhiệt R-D cao so với đường e  RT ln(1  đẳng nhiệt Freundlich, Langmuir Temkin Vì thế, đẳng nhiệt RD đường đẳng nhiệt phù hợp để hấp phụ flouride thí nghiệm qs =1.75 × 10-2 mol/g Năng lượng hút thấm E tính theo công thức E  2 Trong hấp phụ flouride E = 7.812 kJ/kmol Giá trị E từ – kJ/mol cho hấp phụ vật lý từ – 16 kj/mol cho hấp phụ hóa học Giá trị E gần kJ/mol, cho bao gồm hấp phụ hoá học KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT TEMKIN Phương trình đẳng nhiệt TEMKIN: qe B1 ln KT  B1 ln Ce KT số bắt giữ cân (L/mol) B1 số đẳng nhiệt: RT B1  b Hàm quan hệ qe ln Ce Hình 12:Phương trình đường đẳng nhiệt Temkin (nồng độ đầu vào 50 mg/l, thời gian phản ứng cân giờ, pH = 7, nhiệt độ 24 0C) dùng để nhận biết hấp phụ học KT (L/mg) = 22026.46; B1 = 0.0006; R2 = 0.9689 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ Bảng tóm tắt thông số phương đẳng nhiệt Hằng số Kf (mg/g)/ 1/n=1.098 Freundlich (mg/L)1/n)= 0.33 trình Hằng số Langmuir qm(mg/g)=153.8 B(L/mg)=0.01 68 RL=0.862 R2=0.966 Hằng số Dubnine -adushkevich qs(mg/g)=332.5 E(kJ/mol)=7.8 12 R2=0.983 Hằng số Temkin KT(L/mg)=22026.4 B1=0.0006 R2=0.968 R2=0.929 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.7 ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ FLOURIDE Hình 13: Đường Pseudo-second II động hấp phụ flouride cho chất hấp phụ chưa xử lý với nồng độ đầu vào: 40; 20; 10 mg/l vaø 16; 8; mg/l (Ph 7,0) Hình 14: Đường trung bình Pseudosecond II động hấp phụ flouride cho chất hấp phụ chưa xử lý với nồng độ đầu vào 2,5 mg/g KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Quá trình hấp phụ flouride xảy nhanh, đạt cân 60 phút 3.7 ĐỘNG HỌC HẤP PHỤ FLOURIDE Động hấp phụ phân tích sử dụng phương trình Lagergren biểu dieãn theo: dqt k2 (qe  qt ) dt kiện biên: t=0 tới t=t qt=0 tới qt=qt, tích phân phương trình Với điều thành : t 1   (t ) qt k2 qe qe Phương trình xếp lại thành: 1   k 2t qe  qt qe k2 (g.mg-1.min-1) số tỉ lệ cân cuả định luật Pseudo-2 k xác định cách vẽ t/qt tỉ lệ nghịch t Giá trị k lớn, tỉ lệ hút thấm nhỏ Chất hấp phụ chưa xử lý biểu diễn tốt định luật Pseudo-2 Hệ số tương quan gần đồng với nồng độ flouride ban đầu khác Ba số tỉ lệ chất hấp phụ tính trung bình KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.8 ẢNH HƯỞNG BỞI CÁC ION KHÁC Hình: Hiệu loại bỏ flouride chất hấp phụ chưa xử lý theo nồng độ anion khác (nồng độ đầu vào 10 mg/l, nồng độ chất hấp phụ 16 mg/l, thời gian phản ứng 60 phút) KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Các Cl-, SO42-, NO3-, HCO3- CO32- ảnh hưởng bất lợi lên loại bỏ 3.8 ẢNH HƯỞNG BỞI CÁC ION KHÁC flouride HCO3- CO32- làm giảm hiệu loại bỏ flouride rõ rệt, thay đổi pH cạnh tranh anion Bicarbonate nồng độ cao (100-500mg/l) giảm hiệu loại bỏ flouride anion khác (chloride, sulfate, phosphate nitrate) ảnh hưởng rõ rệt dãy nồng độ nghiên cứu Hiệu loại bỏ flouride giảm từ 85% xuống 68% ion bicarbonate 500mg/l Ảnh hưởng bicarbonate gia tăng pH nước thô lên Dãy lực hấp phụ anion lên chất hấp phụ theo thứ tự bicarbonate, phosphate, sulfate nitrate chloride Khi có diện tất ion anion khác dung dịch, ảnh hưởng bicarbonat lên hấp phụ flouride thấp hơn, ảnh hưởng từ ions khác Cái nhìn chi tiết hấp phụ cạnh tranh tương tác đòi hỏi có nghiên cứu sâu Kết tương thích với kết cuả nghiên cứu khác KẾT LUẬN Kết cho thấy vật liệu thải bỏ từ sản xuất alumium sulfate có giá thành thấp, có giá trị địa phương vật liệu hứa hẹn loại bỏ flouride dư nước Quá trình hấp phụ flouride dư xảy nhanh phút tăng chậm sau để đạt tới trạng thái cân khoảng Dựa kết đạt được, kết luận khoảng 85% flouride bị loại bỏ vòng phút liều lượng chất hấp phụ tối ưu 16 g/l dãy pH thấp cho nồng độ flouride ban đầu 10 mg/l Sự hấp phụ tuân theo động học vận tốc Pseudo, liệu phù hợp với đường đẳng nhiệt dubinin-fadushkevick (D-R) với dung lượng 332.5mg/g chất hấp phụ Hiệu loại bỏ flouride bị ảnh hưởng rõ rệt ion bicarbonate không ảnh hưởng anion phosphates, chlorides, sulfates nitrates Hầu hết dân cư nông thôn vùng thung lũng Rift Ethiopia không đủ khả chi trả cho nước xử lý nước đóng ... sản xu? ??t aluminum sulfate từ kaolin acid sulfuric Cặn thải thu từ nhà máy Awash Melkasa Aluminum Sufate and Sulfuric Acid nằm khu trung tâm thung lũng Rift Ethiopia Mẫu cặn lấy từ 30 mẻ sản xu? ??t... có tính xã hội 11 GIỚI THIỆU 1.1 KHÁI QUÁT ĐỀ TÀI - Cặn thải công nghiệp tạo suốt qui trình sản xu? ??t aluminium sulfate (alum) từ Kaolin acid sulfuric: 4500-5000 - Chất thải có: pH = Ứng dụng cặn... phụ: hydroxy apatite, calcite, flourideurspar, quartz, tro bay, silica gel, bone char, spent catalyst, zeolites, bùn đỏ, bentonite Xác định vật liệu có tỉ lệ loại bỏ cao, kinh tế, khả thi kỹ thuật