Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng than hoạt tính từ quả phượng trong xử lý nước thải

Vùng chữ xảy ra su hp phụ Lˆ

~ Vùng 2 (Vùng chuyển khối): Nông độ chất bị hấp phụ thay đổi từ giá tị nding độ ban. đầu tới không. độ chất bj hấp phụ bằng không,. Khi thời gian thực hiện quá trình hip phụ tăng lên thi vùng hip phụ địch chuyển theo mg chuyển khối. 1g độ của chất bị. chiều dai của cột hấp phụ, Chất hap phụ sẽ xuất hiện ở lối ra khi. chạm tới đấy cột. Đây là thời im cần dùng quá tình hip phụ dé. ra không vượt quá giới hạn cho phép. Tiếp theo cột hap phụ được giải. hấp tục thực hiện quá tình hấp phụ. Tei cuối của cột hip phụ. ning độ của chất bị hắp phụ xuất hiện và tang dẫn theo thời gian. Đồ thi biểu diễn sự biển đổi nông độ của chất bị hip phụ trên cột hip phụ theo thời gian được gọi là đường cong. Đường cong thoát. Hình 1.2 Dạng đồ thị đường cong thoát của quả tinh hắp phụ. Quá trình chuyên khi trên cột. Đặc trumg cho quả tình này là đường cong thoát. Đường cong này đạt được từ thực. nghiệm, cho dòng chất bị hắp phụ chảy qua cột vật liệu có kích thước và lưu lượng. biết trước cho đến khi lớp chất hip phụ bị bão hòa. Ning độ của chất tan đồng vào, Có,. sau khi qua cột, giảm xuống nông độ có giá trị nhỏ hơn Cs, Ban đầu, khi chất hip phụ vẫn còn mới, nồng độ chất tan trong dòng ra thấp hơn mức nồng độ cho phép Ci. "Nhưng sau một thời gian vận hành, thì chất hap phụ đạt bao hỏa, khi đó nồng độ chất tan ở đồng ra tăng lên đến một giá tị Comio đó, gọi đồ điểm uốn. Chiễu cao x của lớp chit hip phụ tai đô nông độ của chất bị hip phụ giảm từ Co đến 0 trên đường cong được gọi là tang trao đổi chất. Sau khi chat 6 nhiễm trong nước thải bj hip phụ vào ting trao đối chất và di xuống phía dưới, ning độ chất ô nh giảm đến giá tị tối thiểu và không có hip phụ xảy ra thêm phía dưới ting tao đổi chất. Khi lớp trên cùng đã bão hòa chất bị hấp phụ, ting trao đổi chất s& di chuyển xuống pha dưới cho đến khi điểm uốn xay ra. Điểm uốn xảy ra khi nồng độ chất 6 nhiễm trong nước rửa đạt 5% giá trị của nồng độ dòng vào. Khi nồng độ chất ô nhiễm trong nước. rửa bằng 95% nông độ chit ô nhiễm trong dòng vào, qui trình đạt bão hòa. Hip phụ tong cật nhằm mục đích loại bd một tạp chất nào đó tong nước, nồng độ tạp chất trong nước đầu ra phải bằng 0 hoặc một gi tị Csnio 46, Trên mức Co quá tình hip phụ phải dũng lại dé chuyển sang cột mới. Độ lớn của ting chuyển khối ứng với sự suy giảm nông độ từ Co xuống Cr không có giá trì sử dụng nên được gọi à ing chết. “Thời gian từ đầu quá trình đến thời diém nồng độ đầu ra tăng lên C là thời gian bảo vệ ¢ 1. Các phương tình đẳng nhiệt hấp phụ. Bảng 1.1 Một số đường đẳng nhiệt hip phụ thông dụng,. a Phương trình Bản chất sự hấp. Đường đẳng nhiệt hấp phụ phụ. Langmuir Vit ly và hóa học. Henry yoke Vat lý và hóa hoe Freundlich vekp sn) Vat ly và hóa học. “Trong thực tế các vật liệu có hệ thống mao quan với kích thước trung binh đường đẳng nhiệt hấp phụ và khử bắp phụ không trùng nhau, mà thường lầy một vòng khuyết (hiện. tượng trễ) đặc trưng cho hiện tượng ngưng tụ mao quản của vật liệu mao quản trùng bình.

During dng nhiệt pp Hình 1.7 D8 thị sự phụ thuộc

Ha chất sử dụng rong quá tinh thí nghiệm gdm: Dung dịch axit H.PO, KOH, axit HCI, dung dich xanh metylen, Cu(NO,)s, KI, KCNS, tốt, NauS,O,. Dụng cụ cần cho quá trình thực nghiệm bao gồm. = Bình định mức, pipet, buret, bình nón, ống dong, cốc đong. Hình 2.1a Lò nung nhiệt độ cao. Ché tạo than từ quả phượng. Hoa chắt sử dung dé hoạt ha than hoại tinh. Phuong pháp biển tính là một trong các phương pháp quan trọng và phổ biế. cao khả năng hấp phụ của các vật hip phụ - than hoạt tính. Quá trình biển. hoạt tinh được tiến hành bằng phương pháp ngâm tim với dung dịch của một số hóa chất biến tinh khác nhau như NH.CI, AICl,, ZnCl, CuCh, FeCl, HsPO,, NaOH, KOH, HCI, H;SO, Sau khi ngâm tim đều với hóa chất biễn tính mẫu nguyên liệu được .đưa vào trong thiết bị than hóa trong mỗi trường yém khí. Kết qua tạo thành loại than hoạt tinh có tỉnh năng cao hơn hẳn so với loại than hoạt tinh không được biển tính bởi các phụ gia hóa chất nêu trên. Hau hết các hóa chất nêu trên đều có tác dụng nâng cao độ bền của than hoạt tinh ngoài trừ ZnCl Tuy nhiên các muối clorua đặc biệt là mudi ZnCl; lại rit thích hợp cho việc phát triển kích thước các lỗ mao quản nhỏ, H;§O, và HPO, thích hợp cho việc phát triển các lỗ mao quản trung, riêng KOH, NaOH và. NasHPO, có tác dụng là tăng số lượng các mao quả có kích thước lớn hơn. Trong thí nghiệm này quả phượng được hoạt hóa bằng H;PO, và KOH. Phương pháp chế tạo tien. Than hoạt tinh được chế tạo từ quả phượng. được tiến hành như sau: Quả phượng sau. Sau đồ quả phường được ngâm tim với hóa chất để hoạt hóa. Su Mới ngâm mẫu với bó cất theo Đi Hình 22 Quả phượng sau khí được gian nhất định, cho các mẫu vào nung rửa sạch. Sau khi nung, than được dé nguội tự nhiên tới nhiệt độ phòng,. sau đồ giã nhỏ cho đồng đều kich thước và. Than sau khi ngâm với HCI rửa bằng nước cất. cho đến kh pH đạt trung tinh, sấy khô ở. Mẫu than sau khi sấy khô __ Hình 2.3 Quả phượng sau khi nung được bảo quản trong tù hút Ẩm trong suốt. quá trình sử dụng,. Ảnh hưởng cia thời gan ngâm hóa chất. tehiệm quan trọng nhằm. Khao sát thời gian ngâm v6 quả phượng với hóa chất là. tìm ra khoảng thoi gian phù hợp để hóa chất đủ ngắm vào trong vật liệu, tạo các liên. Kết hóa học trên bE mặt vật liệu, nhưng không phá vỡ cắt trúc cacbon của vật liệu Cách tiến hành thí nghiệm được thé hiện trong bảng sau:. Bảng 2.1 Thông số thí nghiệm khảo sit ảnh hưởng thời gian ngâm hóa chất. Nhiệt độ nung than là một yêu t quan trọng quyết định đến chất lượng tha tạo thành. Nhiệt độ quá cao có thé làm vt iệu bị cháy thành tro và phá vỡ các mach cacbon của. vat liệu, nhiệt độ quá thấp không đủ nhiệt cung cắp cho qué tình cháy để tạo thành than. Vi thể nhiệt độ trong lò nung phải đủ đảm bảo để loại bỏ các tạp chất ma vẫn giữ nguyên được khung cacbon, hình thành hệ mao quản với hệ thống các lỗ rỗng có diện tích bé mặt phát iển. Do đó cần phải tin hành khảo sắt ảnh hưởng của nhiệt độ đến. ‘chit lượng than được tạo thành. Bang 2.2 Các thông số thí nghiệm khảo sát nhiệt độ nung than. Tad pian oe Nhiệt độ ŒC) | Thờigian nung. Xác định thành phần hóa học của chit rắn bằng phổ tín xạ năng lượng tin X (EDX) là. kỹ thuật dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ chat rắn khi có sự tương tác với các bức xạ là chùm tia điện tử cổ năng lượng. Thành phin nguyên tổ của các mẫu vật liệu chế tạo trong nghiên cứu này được xác định trên Thiết bị. lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).

Mẫu than ngâm trong 12h Hình 3.1b Mẫu than ngâm trong 24h

PO,I0% KOHIO%

‘Qua kết quả thụ được tinh bày trong hình 3.10 ta thấy trong khoảng thời gian hip phụ,. <dung lượng hấp phụ của tắt cả mẫu than đều ting din theo thời gian, ting mạnh ở 30.

Mẫu than ngâm trong 24h ` tình 3,11 Mẫu than ngâm trong 48h

Kết qua xác định thành phần của các nguyên tổ trong các mẫu than hoạt tính bằng kỹ thuật EDX được thể hiện trong các hình và bảng s liệu trên cho thấy các vạch phổ đặc trưng cho than hoạt tính là nguyên tổ C, © xuất hiện với cường độ rắt mạnh, ngoài ra con một số thành phần khác xuất hiện với cường độ yếu trong đó: mẫu biển tính bằng HPO, 10% (hình 3.19) có xuất hiện vạch phổ của nguyên tổ P còn mẫu biến tính bằng KOH 10% (hình 3.18) có xuất hiện vạch phổ cũn nguyên tổ K. Điều này chỉ mà ring quá tình hoạt hóa than đã tạo ra ác liên kết hóa học trên bề mặt than tạo điều kiện cho quá tình hip phụ đt hiệu quả tốt hơn. Bảng 35 Thành phần phần trăm về khối lượng và nguyén từ có rong mẫu than biến. tính bing H.PO,. Nguyên '% Khối lượng Se Nguyên tử. Bảng 3.6 Thình phần phần trim về khối lượng và nguyên từ có tong mẫu than biển. tính bằng KOH. Nguyên % Khối lượng Ge Nguyên tử tố. Phân tích phỗ hing ngoại. Các nhóm chức trên bé mặt than hoạt tinh trước và sau khi ip phụ xanh metylen được thể hiện rừ trờn kết quả phõn tớch phổ hồng ngoại trỡnh bay trong bỡnh 3.21, 3.22,. Kết quá cho thấy có cc pic cơ bản đặc trưng cho than hoại tinh đều xuất. Như vậy sau quá trình hấp phụ xanh metylen. của than hoạt tính đã xuất hiện thêm các nhóm chức mới chứng tỏ xanh metylene đã bị hp phụ trong than hoạt tính. Dinh giá các yếu tổ ảnh hưởng tới quá trình hắp phụ xanh metylen 3.3.1, Đường chuẩn dung dịch xanh metylen. Các thí nghiệm khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng tới khả năng hắp phụ của các mẫu than được tiến hành với dung dịch đại điện là dung dịch xanh metylene. Kết quả thiết lập. đường chuẩn của dung dịch xanh metylene được thé hiện trong hình 3.25 dưới day:. Hình 3.25 Đường chuẩn dung dich xanh metylen. 3.3.2, Ảnh hưởng của thôi gian tiếp xúc tối quá trình hắp phụ. "Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với vật liệu của quá. hấp phụ được. 0.2g vật liệu hắp phụ với mẫu ngâm HPO, ngâm bằng. chính đến pH=7. Kết quả thí. nghiệm như sau;. Dung lượng q mg/g). Sau một thời gian tiếp xúc, các phân tữ ô nhiễm bị giữ lại trên bề mặt VLHP càng nhiều, dẫn đến bề mặt trồng còn li rt mặt khác, quá trình hấp phụ diễn ra chậm do lực day tinh điện giữa các phân tử chất tan trong dung địch cũng như các phân tử chất tan đã hấp phụ trên bề mặt VLHP, nên {qué tình hắp phụ xảy ra chậm và dần đạt đến cân bằng, nên dù thời gian có kéo đài thêm nữa thì hiệu suất hấp phụ tăng lên không đáng kể.