Xử Lý Ô Nhiễm Amoni Bằng Phương Pháp Vi Sinh Và Trao Đổi Ion

Phương pháp sinh học

Vi khử tham gia vào quá trình khử nitrat bao gồm:Bacilus, Pseudômnas, Methanomonas, Paracocas, Spiritum, Thiobacilus, …Chỉ có Thiobaciluc denifrifcans là.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TRONG ĐỒ ÁN

Trao đổi ion là một phương pháp mà trong một số điều kiện, một chất không tan (nhựa) hút một ion dương hay âm của một dung dịch và nhả ra một ion khác cùng dấu.

VẬT LIỆU TRAO ĐỔI ION[13]

MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NHỰA TRAO ĐỔI ION .1 Dung lượng trao đổi

Cân bằng trao đổi ion

Nồng độ ion trong dung dịch: trong trạng thái cân bằng trao đổi ion với dung dịch, nhựa có độ trương nở cao khi dung dịch càng loãng vì khả năng trao đổi trong hạt nhựa tăng. Đẳng nhiệt mô tả tương quan giữa nồng độ của ion trao đổi trong nhựa và ngoài dung dịch tại một nhiệt độ không đổi và có thể bao quát cả các điều kiện ngoài ảnh hưởng lên nó (ví dụ pH, nhiệt độ, nồng độ các ion lạ…). Trong một hệ mà chất trao đổi ion có độ chọn lọc của ion A và B là như nhau thì mol phần của A có cùng giá trị ở cả hai pha, khi đó đẳng nhiệt là đường thẳng đi qua góc toạ độ.

Các đường đẳng nhiệt đều xuất phát từ điểm gốc và kết thúc ở góc phải của hình vuông, vì trong trạng thái cân bằng sự vắng mặt của một loại ion trao đổi trong dung dịch thì đồng thời ion đó cũng không có mặt trong chất trao đổi ion. Tính chọn lọc của chất trao đổi ion đối với một ion trao đổi được thể hiện qua hệ số tách, nó thuận lợi trong ứng dụng thực tiễn, ví dụ trong tính toán công suất của cột trao đổi ion. Từ đường đẳng nhiệt trao đổi và biểu thức (2.2) cho thấy mối quan hệ giữa đường đẳng nhiệt và hệ số tách: nó là tỷ lệ diện tích hình chữ nhật nằm trên và nằm dưới hình chữ nhật cắt nhau tại điểm của đường đẳng nhiệt ứng với nồng độ của ion trao đổi trong dung dịch.

Ngoài các đại lượng đặc trưng đã nêu người ta còn sử dụng một số đại lượng khác như hằng số cân bằng, hệ số phân bố để đặc trưng cho khả năng trao đổi và tính chọn lọc trao đổi của một hệ.

CỘT TRAO ĐỔI ION

Đến một lúc nào đó, chất trao đổi ion ở vùng đó hết khả năng trao đổi vì tất cả đã chuyển thành dạng B, vùng đó dịch chuyển dần theo dòng chảy và tới một lúc nào đó đạt tới vị trí cuối cột, toàn bộ cột đã được sử dụng hết, thành phần hoá học của dung dịch tại đầu vào và ra giống nhau. Trục tung biểu diễn tỷ lệ nồng độ đầu ra so với đầu vào (C/Co ≤ 1), trục hoành là đại lượng thời gian (biết tốc độ thể tích của dòng) hoặc thể tích của dung dịch đã chảy qua cột (tích số của tốc độ thể tích với thời gian) hoặc là thể tích tính theo thể tích của tầng chất trao đổi ion (tỉ lệ thể tích dung dịch chảy qua và thể tích của tầng hạt nhựa). Hiệu suất sử dụng cột cao nếu bề rộng của đường cong thoát hoặc giải phân bố nồng độ hẹp, hiệu suất sử dụng cột là 100% nếu đường cong thoát có dạng thẳng đứng vuông góc với trục hoành, ứng với trường hợp lý tưởng, mọi quá trình động học trong đó xảy ra rất nhanh.

Tuy vậy điều kiện thuận lợi về tốc độ lại gây khó khoăn khác: hạt nhựa kích thướt nhỏ làm tăng trở lực của cột, nhựa có độ liên kết ngang thấp thì độ trương nở lớn làm giảm hiệu suất sử dụng thể tích của cột, dễ tạo ra rãnh trống và dung lượng trao đổi tính theo thể tích thấp. Do cột trao đổi hoạt động chủ yếu sau những lần tái sinh nên dung lượng hoạt động của nó khó đạt được giá trị ghi trong các nhãn hàng hoá mà phụ thuộc vào chế độ tái sinh, tái sinh kỹ sẽ tăng được dung lượng hoạt động nhưng hao nhiều chất tái sinh, vì vậy người ta chọn một chế độ tái sinh vừa phải, hài hoà giữa hai yếu tố đó. Trong tái sinh cùng chiều lớp nhựa tốt nhất nằm ở phía đầu cột vì nó liên tục tiếp xúc với dung dịch tái sinh còn mới trong suốt chu trình, đoạn cột quan trọng ở phía đầu ra luôn tiếp xúc với dung dịch đã tiếp xúc với hầu hết chiều dài của tầng nhựa nên lẫn tạp chất (ion trao đổi của dung dịch) khả năng tái sinh kém.

Dung dịch tái sinh luôn tiếp xúc với tầng chất trao đổi mà ở chu trình trao đổi ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của sản phẩm, phần đầu cột (của chu trình trao đổi) có mức độ tái sinh kém hơn nhưng ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm do dòng trao đổi còn có cả một đoạn cột dài cần dịch chuyển.

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

─ Nước sử dụng cho các thí nghiệm là nước máy được bổ sung các thành phần NH4Cl, CaCl2 cho phù hợp với nồng độ cần khảo sát. ─ Phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm: thực hiện các thí nghiệm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trao đổi ion của nhựa C100 (Mỹ) với ion NH4+. và phân tích một số chỉ tiêu cần thiết. a) Phương pháp xác định amoni (phương pháp so màu dùng thuốc thử Nessler). Thuốc thử Nessler là K2HgI4 trong dung dịch kiềm có khả năng phản ứng với một lượng nhỏ amoni tạo thành phức chất dạng keo màu vàng nâu.

+ Dung dịch Nessler: Hoà tan 10 g HgI2 và 7 g KI trong một ít nước deion, để thật nguội sau đó thêm từ từ đồng thời khuấy dung dịch HgI2 vào dung dịch NaOH đã nguội và định mức thành 100 ml ta được dung dịch Nessler có màu vàng rơm, gạt bỏ kết tủa, cho vào bình tối màu. + Dung dịch muối Roch (dùng để loại bỏ ảnh hưởng của các chất gây nhiễu do tạo thành kết tủa hyđroxit không tan với xút trong dung dịch Nessler như: Canxi, Magie, sắt,…): Hoà tan 5 g KNaC4H4O6.4H2O trong 10 ml nước cất, đun sôi cạn bớt đi 3 ml để đuổi amoni trong muối sau đó để nguội và định mức thành 10 ml. ─ Phân tích amoni trong mẫu: Cho vào bình định mức 50 ml dung dịch cần phân tích, cho thêm 2 giọt dung dịch muối Roch, lắc đều cho thêm vào 1 ml dung dịch Nessler. Cho phát triển màu đem so màu với mẫu trắng ở bước sóng 410 nm. b) Phương pháp xác định độ cứng tổng (phương pháp chuẩn độ với EDTA trong môi trường kiềm với chỉ thị Eriochrome blackT). Tại pH=10 EDTA tạo phức với Ca2+, Mg2+ chuẩn độ Ca2+, Mg2+ trong nước với EDTA chỉ thị màu là Eriochrome blackT, tại điểm kết thúc màu sẽ chuyển từ màu đỏ sang màu xanh.

Trong đó: VEDTA: thể tích dung dịch EDTA dùng chuẩn mẫu, ml NEDTA: nồng độ của dung dịch EDTA chuẩn độ, MCaCO3: phân tử lượng của CaCO3,.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU