COD
Từ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả khử kim loại nặng trong nước thải COD ở kết quả Bảng 4.3 cho thấy với giá trị pH = 7.5 cho hàm lượng KLN còn lại trong nước thải COD sau xử lý tốt nhất, do đó trong thí nghiệm này chọn pH bằng 7.5 để trung hòa nước thải COD sau khi đã tiến hành cho hoá chất khử vào mẫu để tách các ion Hg, Ag ở dạng kết tủa và khử Cr (VI) thành Cr (III).
Thí nghiệm sử dụng hai hóa chất kết tủa có tính khử mạnh là Na2S và KI.
Hoá chất khử Na2S
Cho lần lượt 25 ml thể tích mẫu vào 6 cốc thủy tinh 250ml, sau đó cho vào từng cốc thể tích Na2S 50% lần lượt là 1 ml, 3 ml, 5 ml, 7 ml, 9 ml, 11 ml (lưu ý vì phản ứng sinh ra khí độc, có mùi hôi nên ta phải làm trong tủ hút và lắc đều). Tiếp đó, ta trung hòa từng mẫu về pH bằng 7.5, khuấy đều, quan sát hiện tượng, màu sắc, mùi, khí sinh ra.
Để lắng 15 phút, đem lọc. Quan sát từng mẫu về thể tích cặn kết tủa, thời gian lắng, màu sắc nước và chọn mẫu tốt nhất đem xác định lại các giá trị pH, hàm lượng kim loại nặng của mẫu sau xử lý.
Bảng 4.4: Thể tích hoá chất cần sử dụng trong thí nghiệm với Na2S.
Ký hiệu mẫu Cốc1 Cốc 2 Cốc 3 Cốc 4 Cốc 5 Cốc 6
Dung dịch Na2S 50%( ml) 1 ml 3 ml 5 ml 7 ml 9 ml 11 ml
Dung dich NaOH 40%( ml) 31.5 30.7 30,1 29.5 28.9 28.0
Hình 4.7: Mẫu nước thải khi cho Na2S sau khi lọc.
Quá trình quan sát thực tế các mẫu thí nghiệm cho thấy mẫu nước thải ban đầu có màu xanh ngọc, khi cho dung dich Na2S vào mẫu xuất hiện kết tủa màu đen do kết tủa HgS↓, Ag2S↓ tạo thành bám một phần vào thành cốc và lắng dưới đáy cốc đồng thời sinh ra khí H2S có mùi thối và là nguyên nhân làm cho mẫu chuyển sang màu đen nâu. Cr6+ bị khử về Cr3+ ở dạng Cr2O3 có màu đỏ sẫm nhưng do lượng kết tủa HgS, Ag2S nhiều nên ta không thấy rõ màu của Cr2O3. Dự đoán phản ứng xảy ra như sau:
Na2S + Cr6+ + Hg2+ + Ag+ HgS↓ + Ag2S↓ + Cr3+ + H2S↑ + Na+ + H2O
Sau khi trung hòa nước thải bằng dung dịch NaOH về pH = 7.5, tất cả các mẫu đều chuyển sang màu nâu đậm do kết tủa Cr(OH)3↓ tạo thành kết hợp với màu của các kết tủa HgS↓, Ag2S↓, phản ứng tỏa nhiệt.
Cr3+ + OH- Cr(OH)3↓( màu nâu) Lượng bông bùn tạo thành ở mỗi cốc khác nhau:
Cốc 1: bùn tạo thành có màu nâu, thể tích bùn lắng lớn, bông bùn xốp, không chắc, lắng chậm, nước sau lắng trong.
Cốc 2: bùn tạo thành có màu nâu, thể tích bùn lắng ít, bông bùn to, chắc,lắng nhanh, nước sau lắng trong.
Cốc 3: bông bùn tạo thành có màu đen nâu, thể tích bùn lắng ít, bông bùn to, chắc, lắng nhanh, nước sau lắng trong.
Cốc 4: bông bùn tạo thành có màu đen nâu, thể tích bùn lắng nhiều, bông bùn to, lắng nhanh, ít ván nổi, nước sau lắng trong.
Cốc 5: bông bùn tạo thành có màu nâu, thể tích bùn lắng nhiều, bông bùn xốp, lắng chậm, có ván nổi, nước sau lắng trong.
Cốc 6: bông bùn tạo thành có màu nâu, thể tích bùn lắng nhiều, bông bùn xốp, lắng chậm, có ván nổi, nước sau lọc trong.
Dựa vào kiến thức đã học và kết quả trên, nước thải khi xử lý bằng Na2S kết hợp với NaOH cho mẫu tốt nhất ở cốc 3 có giá trị pH = 7.5 và thể tích Na2S sử dụng là 5ml. Do điều kiện kinh phí đề tài giới hạn, do đó nhóm chỉ tiến hành xác định hàm lượng KLN của nước thải COD sau xử lý ở cốc 3 và giá trị hàm lượng KLN nước sau xử lý bằng Na2S kết hợp hiệu chỉnh pH bằng NaOH được thể hiện trong bảng 4.5.
Hình 4.8: Mẫu xử lý bằng Na2S cho kết quả tốt nhất.
Bảng 4.5: Hàm lượng KLN nước sau xử lý bằng Na2S kết hợp hiệu chỉnh pH bằng NaOH Thể tích mẫu (ml) Thể tích Na2S 50% (ml) Thể tích NaOH 40% (ml) Kết quả (mg/l) pH Hg Ag Cr(VI) Cr(III) 25 5 30,1 7.5 KPH 0.1 KPH KPH QCVN 40:2009/BTNMT, cột A 5,5 -9 0,01 - 0,1
Kết quả bảng trên cho thấy hiệu quả khử KLN bằng dung dịch Na2S kết hợp với hóa chất trung hòa cho kết quả đầu ra hàm lượng KLN đạt chuẩn theo qui định của BTNMT đưa ra, với thể tích chất khử Na2S so với thể tích nước thải theo tỉ lệ 1 : 5 nhưng khử được hầu như triệt để hàm lượng KLN xử lý nước thải COD. Tuy vẫn còn hàm lượng Ag nhưng hàm lượng rất thấp có thể chấp nhận vì đa phần trong QCVN giới hạn cho phép hàm lượng Ag không qui định và nếu so sánh theo QCVN 07:2009/BTNMT quy định về ngưỡng chất thải nguy hại đối với hàm lượng Ag là 5 mg/L thì hàm lượng Ag trong báo cáo thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng nguy hại.
Hoá chất khử KI
Thí nghiệm được thực hiện tương tự như với chất khử Na2S.
Cho lần lượt 25 ml thể tích mẫu vào 7 cốc thủy tinh 250ml, sau đó cho vào từng cốc thể tích KI 50% lần lượt là 1 ml, 3 ml, 5 ml, 7 ml, 9 ml, 11 ml, 13ml. Vì phản ứng không sinh khí, mùi nên ta không cần làm trong tủ hút.
Trung hòa từng mẫu về pH bằng 7.5, khuấy đều, quan sát hiện tượng, màu sắc, mùi, khí sinh ra.
Bảng 4.6: Thể tích dung dịch NaOH 40% khi hiệu chỉnh pH bằng 7.5
Cốc 1 Cốc 2 Cốc 3 Cốc 4 Cốc 5 Cốc 6 Cốc 7
Thể tich KI 50%( ml) 1 3 5 7 9 11 13
Thể tích NaOH 40%( ml) 31.1 31.0 30.9 30.6 30.4 30.1 29.85
Sau đó, ta để lắng 15 phút, đem lọc. Quan sát từng mẫu về thể tích bùn lắng, thời gian lắng, màu sắc nước của từng mẫu và sau đó chọn ra mẫu tốt nhất đem xác định pH, hàm lượng kim loại nặng của mẫu sau xử lý.
Hình 4.9: mẫu nước thải khi cho KI.
Hình 4.10: Mẫu nước thải khi cho KI sau lắng 15 phút.
Hình 4.11: Mẫu nước thải khi cho KI sau khi lọc.
Quá trình quan sát thực tế các mẫu thí nghiệm cho thấy khi cho dung dịch KI vào mẫu xuất hiện kết tủa màu vàng đậm và màu đỏ đồng thời dung dịch có màu đỏ cam là do kết tủa AgI↓ và HgI2↓ tạo thành. Lượng kết tủa ngày càng giảm khi thể tích dung dịch KI cho vào càng tăng, lúc này màu của mẫu chuyển từ đỏ cam sang màu đỏ sẫm. Dự đoán phản ứng hoá học xảy ra:
KI + Hg2+ + Ag+ + Cr6+ HgI2↓ (đỏ)+ AgI↓(vàng đậm)+ Cr3+ + H2O
Sau khi trung hòa mỗi mẫu về pH = 7.5, kết tủa xuất hiện càng nhiều có màu, lượng kết tủa mỗi cốc khác nhau: từ cốc 1 đến cốc 5 có kết tủa màu vàng nâu, bùn sinh ra nhiều, kích thước bông bùn to, chắc, nhưng thời gian lắng ở cốc 5 nhanh hơn các cốc khác. Cốc 6, cốc 7 tạo kết tủa màu đỏ đậm, bùn sinh ra nhiều, kích thước bông bùn nhỏ, xốp, không chắc, đễ vỡ, thời gian lắng lâu.
Dựa vào kiến thức đã học và kết quả trên, ta thấy nước thải khi xử lý bằng KI kết hợp với NaOH cho mẫu tốt nhất ở cốc 5 có giá trị pH = 7.5 và thể tích KI sử dụng là 9mL. Do điều kiện kinh phí đề tài giới hạn, do đó nhóm chỉ tiến hành xác định hàm lượng KLN của nước thải COD sau xử lý ở cốc 5 và giá trị hàm lượng KLN nước sau xử lý bằng KI kết hợp hiệu chỉnh pH bằng NaOH được thể hiện trong bảng 4.6.
Hình 4.12: Mẫu xử lý bằng KI cho kết quả tốt nhất.
Bảng 4.7: Hàm lượng KLN nước sau xử lý bằng KI kết hợp hiệu chỉnh pH bằng NaOH Thể tích mẫu (ml) Thể tích KI 50% (ml) Thể tích NaOH 40% (ml) Kết quả (mg/l) pH Hg Ag Cr(VI) Cr(III) 25 9 30,4 7.5 1114 329 KPH KPH QCVN 40:2009/BTNMT, cột A 5,5 -9 0,01 - 0,1
Kết quả phân tích hàm lượng KLN trong nước thải sau xử lý bằng KI kết hợp với NaOH cho hiệu quả khử Cr6+ và Cr3+ tốt nhất tuy nhiên với Hg, Ag thì nồng độ rất cao so với quy chuẩn cho phép.
So sánh hiệu quả khử KLN xử lý nước thải COD từ các thí nghiệm trên cho ta thấy rõ hiệu quả khử KLN rất cao khi dùng kết hợp hóa chất khử Na2S với NaOH, khử được tất cả các KLN trừ Ag vẫn còn nhưng nồng độ rất thấp, thấp hơn giới hạn nguy hại được quy định tại ngưỡng nguy hại QCVN 07/2009/BTNMT không được
vượt quá 5 mg/L. Với hoá chất khử KI khử triệt tiêu nồng độ Cr6+ và Cr3+, nhưng nồng độ Hg, Ag vẫn còn ở nồng độ rất cao so với tiêu chuẩn xả thải. Từ nhận xét trên, nước thải xử lý bằng dung dịch Na2S kết hợp với NaOH cho hiệu quả xử lý KLN tốt nhất, tốt hơn cả hiệu quả xử lý bằng phương pháp trung hòa khi chỉ dùng NaOH.