Nghiên cứu sử dụng màng lọc để tách thu hồi thuốc nhuộm dư trong nước thải nhuộm và giảm thiểu bám bẩn màng

Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

Màng được đặt lên tấm đỡ kim loại xốp (4) rồi đặt vào đáy của bình chứa dung dịch tách. Dưới tác động của khí nén, dung dịch trong bình được nén qua màng và dịch lọc đi ra ngoài qua ống (5).

Phương pháp nghiên cứu

Màng nền được chiếu bức xạ tử ngoại trong điều kiện xác định, sau đó ngâm trong các dung dịch monome đồng thời chiếu bức xạ tử ngoại trong những khoảng thời gian khác nhau, sấy khô màng và giữ màng ở nhiệt độ phòng sau khoảng 24 tiếng đồng hồ tiến hành đánh giá khả năng tách của màng. Màng nền được chiếu bức xạ tử ngoại trong điều kiện xác định, sau đó ngâm màng trong các dung dịch monome ở các khoảng thời gian khác nhau, sấy khô màng và giữ màng ở nhiệt độ phòng, sau khoảng 24 tiếng đồng hồ tiến hành đánh giá khả năng tách của màng.

Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ thuốc nhuộm trong dung dịch 1. Xác định bước sóng hấp thụ cực đại của các dung dịch thuốc nhuộm

Kết quả thực nghiệm cho thấy, năng suất lọc của màng tăng khá mạnh theo áp suất dòng qua module, ví dụ, khi áp suất dòng qua module tăng từ 0.5 bar đến 2.5 bar thì năng suất lọc tăng khoảng 2.5 lần, trong khi màng vẫn có thể lưu giữ được gần như hoàn toàn thuốc nhuộm trong dung dịch. Kết quả đo và so sánh năng suất lọc của màng với các loại dung dịch thuốc nhuộm trực tiếp và phân tán được đưa ra ở Hình 3.10 cho thấy, với các dung dịch thuốc nhuộm có nồng độ thấp (50 ppm) năng suất lọc của màng đối với hai loại dung dịch thuốc nhuộm không khác nhau nhiều, nhưng với các dung dịch nồng độ.

Khả năng giảm fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng 1. Làm sạch màng bằng phương pháp rửa

Tiếp tục rửa màng với các tác nhân rửa là dung dịch Na5P3O10 nồng độ 2 % và dung dịch axit xitric nồng độ 2 % ở điều kiện áp suất tương tự, đo lưu lượng dòng nước qua màng sau khi rửa, thu được các giá trị lưu lượng dòng tương ứng (Jw2 và Jw3). Điều đó chứng tỏ, màng có khả năng được làm sạch và tái sử dụng tốt bằng phương pháp rửa với các tác nhân rửa trên. Biến tính bề mặt màng. Tác động bức xạ tử ngoại lên bề mặt màng. Trong thí nghiệm này, bề mặt màng FilmtechTW30 được chiếu bức xạ tử ngoại với cường độ 30W và 60W trong các khoảng thời gian khác nhau, khoảng cách từ nguồn bức xạ đến bề mặt màng là 20 cm. Sau đó, màng được kiểm tra tính năng tách với dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF nồng độ 30 ppm trên thiết bị lọc gián đoạn ở áp suất xác định. 3.20 và Bảng 3.5) cho thấy, sau khi tác động bức xạ tử ngoại lên bề mặt màng, khả năng lưu giữ thuốc nhuộm của màng được duy trì tốt trong khi năng suất lọc của màng tăng mạnh so với màng nền ban đầu. Kết quả đo phổ hồng ngoại phản xạ ngoài (Hình 3.21) cho thấy không có sự thay đổi nhiều về các nhóm chức trên bề mặt màng. Sự tăng nhẹ cường độ tín hiệu trong vùng 1250 cm-1 có thể do sự tương tác của oxi trong không khí lên bề mặt màng sau khi chiếu bức xạ. Trong những điều kiện đã khảo sát, có thể thấy màng được tác động bởi bức xạ cường độ 60W trong thời gian 1 phút cho kết quả tốt nhất, sau khi chiếu bức xạ ở điều kiện này, năng suất lọc tăng lờn rừ rệt so với màng nền trong khi độ lưu giữ của màng vẫn được duy trì tốt. Do đó, chúng tôi đã chọn điều kiện này để thực hiện những khảo sát tiếp theo, nhằm nâng cao hơn nữa năng suất lọc và khả năng chống fouling của màng. Trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng. Axit maleic là một axit hữu cơ không no có nối đôi trong phân tử, sự có mặt của liên kết kép và nhóm chức cacboxylic trong axit maleic là những yếu tố thuận lợi để thực hiện quá trình trùng hợp ghép bề mặt nhằm nâng cao tính ưa nước và giảm mức độ fouling cho quá trình lọc tách thuốc nhuộm qua màng. Chúng tôi đã thực hiện quá trình trùng hợp ghép axit maleic lên bề mặt màng bằng hai phương. pháp khác nhau: Song song và nối tiếp. a) Phương pháp song song: Kích thích bức xạ tử ngoại lên bề mặt màng, sau đó ngâm màng vào dung dịch monome đồng thời chiếu bức xạ tử ngoại.

S, 2 phút

Trong thí nghiệm này, bề mặt màng được kích thích dưới bức xạ tử ngoại 60W trong 1 phút, sau đó ngâm màng vào dung dịch monome axit maleic nồng độ 5% và tiếp tục chiếu bức xạ (60W) trong những khoảng thời gian khác nhau, màng được rửa sạch, sấy khô và tiến hành đánh giá khả năng tách với dung dịch thuốc nhuộm Red 3BF có nồng độ 30ppm trên thiết bị lọc gián đoạn.

S, 3 phút

S, 5 phút

Kết quả thí nghiệm được đưa ra ở Bảng 3.6 và Hình 3.23 cho thấy, trong khoảng thời gian trựng hợp từ 1 đến 5 phỳt, tớnh năng tỏch của màng tăng lờn rừ rệt so với màng nền ban đầu với sự tăng mạnh của năng suất lọc, trong đó thời gian trùng hợp 2 phút cho hiệu quả tốt nhất: Năng suất lọc của màng sau khi trùng hợp ghép tăng gấp hơn 3 lần so với màng nền trong khi độ lưu giữ vẫn được duy trì tốt (99.9 %). Mặt khác, độ giảm năng suất lọc của các màng được trùng hợp ghép đều chậm hơn so với màng nền. Có thể giải thích như sau: Sự trùng hợp ghép các monome axit maleic tạo thành một lớp polyme ghép trên bề mặt làm tăng khả năng lưu giữ đồng thời làm cho bề mặt màng trở nên ưa nước hơn, do đó năng suất lọc của màng tăng, đồng thời lớp polyme trùng hợp ghép cũng làm giảm sự hấp phụ thuốc nhuộm lên trên bề mặt và bên trong các lỗ xốp của màng, do đó, tốc độ giảm năng suất của màng sẽ chậm hơn. b) Phương pháp nối tiếp: Sau khi chiếu bức xạ tử ngoại lên bề mặt, màng được ngâm (không chiếu bức xạ) trong dung dịch monome. Trong thí nghiệm này, chúng tôi đã tiến hành trùng hợp ghép axit acrylic bằng các phương pháp song song và nối tiếp với các điều kiện trùng hợp tương tự như khi tiến hành trùng hợp ghép với axit maleic, các kết quả thực nghiệm được so sánh với thí nghiệm trùng hợp ghép axit maleic ở trên.