CHƢƠNG 2: HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ ỨNG DỤNG CHẤT KEO TỤ TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢ
2.2.2.4 Một số công trình điều chế chất keo tụ
Điều chế phèn nhôm truyền thống
Đầu tiên là sản xuất nhôm sulfat từ acid sulfuric và vật liệu chứa nhôm như: đất sét, quặng bauxite hay đi trực tiếp từ nhôm hydroxid. Khi dùng nhôm hydroxid thì sản phẩm thu được có chất lượng tốt nhất với hàm lượng Al2O3 có thể đạt tới 17%, đồng thời hàm lượng sắt có thể ít hơn 0.04%. Công thức của nhôm sulfat là Al2(SO4)3.nH2O với loại thường gặp có n =18 và hàm lượng Al2O3 = 15%.
Khi cho thêm muối sulfat của các nguyên tố hóa trị I như: K+, NH4+, vào quá trình phản ứng ta thu được phèn kép Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O hay
Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24H2O.
Ở miền Bắc nước ta thì sản xuất phèn đi từ kaolinite.
Al2O3.2SiO2.2H2O + 2KOH = 2KAlO2 + 3H2O + 2SiO2
2KAlO2 + 4H2SO4 + 20H2O = Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O Tại miền Nam sử dụng nguyên liệu là nhôm hydroxid.
2Al(OH)3 + 3H2SO4 + 12H2O = Al2(SO4)3.18H2O Điều chế poly aluminium chloride (PAC)
Có thể điều chế PAC từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như: từ nhôm hydroxid, từ oxid nhôm, từ nhôm chlorua,…
Công trình của Viện Công nghệ Hóa học Tp.HCM đã nghiên cứu – chế tạo thành công và đã đưa ra sử dụng sản phẩm PAC có hàm lượng Al2O3 đạt 30%. Sản phẩm này đã có mặt kịp thời để giải quyết vấn đề nước sinh hoạt cho bà con vùng lũ ở đồng bằng Sông Cửu Long.
PAC này được điều chế đi từ nguồn nhôm hydroxid và acid chlohydric ở điều kiện áp suất hơi quá nhiệt là 5atm (nhiệt độ khoảng 155oC) trong thời gian 3 giờ.
Nguyên tắc điều chế theo phương trình cơ bản :
nAl(OH)3 + (3n-m)HCl = Aln(OH)mCl3n-m + (3n-m)H2O
Hiện nay Viện vẫn còn đang tiếp tục nghiên cứu nhằm nâng cao hàm lượng nhôm oxit trong sản phẩm và tìm các hướng đi từ các nguồn nguyên liệu có sẵn
trong tự nhiên như : quặng bauxite, đất sét hoặc đi từ các chất thải công nghiệp và sinh hoạt như: bùn đỏ, phôi nhôm, vỏ lon nhôm,…
Điều chế polyaluminium sulfat (PAS)
Công trình của Jia Negyou, Lu Zhu và Xiang Quan ở Trung Quốc đã điều chế hợp chất keo tụ polyaluminium sulfat, đi từ nguyên liệu đầu là nhôm sulfat.
Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Al2(SO4)3 ở 70oC với tỷ lệ: Al2(SO4)3 : Ca(OH)2 : H2O = 5:1:12
Giữ tỷ lệ này không đổi trong suốt thời gian phản ứng 12 giờ. Đem hỗn hợp đi lọc lấy dung dịch qua lọc, cho thêm lượng nhỏ acid hữu cơ để ổn định sản phẩm. Hàm lượng nhôm oxit đạt được 10.8%, sản phẩm dạng lỏng. Sau đó đi xác định cấu trúc của PAS bằng phổ IR, nhiễu xạ tia X – XRD, NMR cho thấy PAS là một hợp chất kiềm được tạo thành từ các loại : polymer Al13(SO4)2.(OH)5,…monomer và một lượng nhỏ ion.
Điều chế các polyferric
Theo các tài liệu cho biết, các công trình nghiên cứu điều chế các polyferric đi từ dung dịch của sắt 3 hoặc sắt 2 được oxit hóa, sau đó duy trì ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao và để già hóa trong một thời gian. Kiểm tra sản phẩm thu được bằng phổ Raman cho thấy ngoài các pick của liên kết Fe-OH, Fe-SO4 còn thu được pick của liên kết Fe-O, chứng tỏ có tạo thành polymer.
Các polymer cô cơ tan trong nước trên cơ sở nhôm và sắt cùng làm chất keo tụ là đề tài mới mẻ và rất được các nhà nghiên cứu khoa học quan tâm.
Tóm lại, công việc nghiên cứu về các phương pháp điều chế, cấu trúc, cơ chế keo tụ của các sản phẩm này ngày càng được quan tâm và đầu tư phát triển đạt hiệu quả cao.