Các phƣơng pháp điện hĩa
Ngƣời ta s dụng quá trình oxy hĩa cực anot và kh của catot, đơng tụ điện,…để làm sạch nƣớc thải khỏi các tạp chất hịa tan và phân tán lớn.
Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên điện cực khi cho dịng điện một chiều đi qua nƣớc thải.
Các phƣơng pháp điện hĩa cho ph p lấy từ nƣớc thải các sản ph m cĩ giá tr bằng các sơ đồ cơng nghệ tƣơng đối đơn giản, tự động hĩa mà khơng cần s dụng các tác nhân hĩa học. Các phƣơng pháp này cịn đƣợc dùng để x l nƣớc thải chứa nhiều xianua trong cơng nghệ mạ điện.
Nhƣợc điểm ch nh của các phƣơng pháp này là tiêu hao năng lƣợng điện lớn.
Tuy nhiên, việc làm sạch nƣớc thải bằng các phƣơng pháp này cĩ thể tiến hành gián đoạn ho c liên tục [3].
Phƣơng pháp tuyển n i
Phƣơng pháp tuyển n i thƣờng đƣợc s dụng để tách các tạp chất rắn khơng tan ho c tan ho c lỏng cĩ t trọng nhỏ hơn t trọng của chất lỏng làm nền. Nếu sự khác nhau về t trọng đủ để tách, gọi là tuyển n i tự nhiên.
Trong l chất thải, tuyển n i thƣờng đƣợc s dụng để kh các chất lơ l ng và n n bùn c n.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này so với phƣơng pháp lắng là cĩ thể kh hồn tồn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn. Khi các hạt đã n i lên bề m t, chúng cĩ thể đƣợc thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
1.4. Th c trạn vấn đề quản l và x l chất thải TN tr n học
Để nhận đ nh đƣợc một cách khách quan về tình hình quản l và l chất thải PTN trƣờng học, chúng tơi đã khảo sát và phỏng vấn một số giáo viên, cơng nhân viên đang trực tiếp giảng dạy ho c cơng tác tại các PTN hĩa học. Mục đ ch của điều tra phỏng vấn sẽ giúp chúng tơi:
+ Nhận đ nh đƣợc thực trạng nƣớc thải PTN hĩa học trƣờng học đã đƣợc l trƣớc khi thải vào mơi trƣờng hay chƣa?
+ Thái độ quan tâm của các giáo viên, giảng viên giảng dạy hay làm việc tại các phịng th nghiệm hĩa học và học sinh đối với các chất thải nguy hại khi thải vào mơi trƣờng.
+ Việc đ i mới trong phƣơng pháp giảng dạy theo hƣớng tăng cƣờng thực nghiệm minh họa cho học sinh thì giáo viên, giảng viên tại các PTN cĩ suy ngh gì về chất thải tại các PTN hĩa học ở trƣờng học thải ra.
Dƣới đây là nội dung các câu hỏi điều tra và kiến trả lời của một số giáo viên.
- Xin Cơ cho biết hiện nay khi giảng dạy hĩa học thì việc tiến hành các th nghiệm minh họa hay th nghiệm thực hành là cĩ cần thiết hay khơng?
Cơ Văn Th Diễm Trang – Trƣờng THCS Dƣơng Bá Trạc quận 8:
í í l s s d ạo o e
- Vậy các hĩa chất thừa sau khi tiến hành th nghiệm, hay các chất thải sau tiết thực hành Cơ đã l nhƣ thế nào?
H ạ o lý l ổ ạ a tay, r d N o s oạ
- Theo Thầy việc đ r a hĩa chất dƣ hay chất thải sau khi th nghiệm vào hệ thống nƣớc thải sinh hoạt, rồi thải trực tiếp ra mơi trƣờng cĩ ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc khơng?
Thầy Nguyễn Thành Nhân – Trƣờng THCS Nguyễn Minh Hồng Quận 11: ã l í s o sạ ủ N N ủ l
- Là giáo viên trẻ cĩ tâm huyết với nghề, Thầy đã l nhƣ thế nào lƣợng chất thải thải ra sau các tiết dạy hĩa học?
Thầy Nguyễn Ngọc Tuấn – Trƣờng THCS Bình Lợi Trung Quận Bình Thạnh: C s í l í ổ o l ổ o o o ủ .
Cơ Trần Th Hồng Phƣơng – Trƣờng THCS Bình Chánh huyện Bình Chánh: ã lý s l í ủ l ổ o d ạ í o s ổ í N C l o s ổ o o s ổ o dạ s ổ o d o
- Là một trƣờng Trung cấp thì các tiết th nghiệm hĩa học đƣợc thực hiện thƣờng uyên, nhƣ vậy lƣợng hĩa chất dƣ hay chất thải ra sau các tiết thực hành Cơ đã cĩ biện pháp gì để l hay khơng?
Cơ Nguyễn im Ngân – Trƣờng Trung cấp ỹ Thuật Nghiệp Vụ Nam Sài Gịn Quận 8: l í
l ng lý s l í o í o ổ o d í o o
Chúng tơi cũng khảo sát về thức đối với chất thải nguy hại ở các học sinh thuộc một số trƣờng cho thấy 95% học sinh khơng biết về CTNH, 5% học sinh cĩ kiến thức về CTNH nhƣng ch dừng ở khái niệm mà chƣa hiểu về đ c t nh cũng nhƣ tác hại mà CTNH gây ra. Việc khảo sát cũng cho thấy, 99% học sinh khơng biết cách phân loại chất thải nguy hại sau quá trình thực nghiệm, và 90 học sinh chƣa quan tâm đến tác hại chất thải nguy hại. Điều này cho thấy việc giảng dạy kiến thức về chất thải nguy hại nĩi chung và chất thải nguy hại PTN nĩi riêng chƣa đƣợc ph biến tại các trƣờng.
0
20
40
60
80
100
Khơng quan
tâm quan tâm
T lệ Khơng quan tâm
quan tâm
Hình 1.1 qu n tâm c học sinh đến CTNH
Ngồi các kiến trên chúng tơi cũng ghi nhận đƣợc nhiều kiến khác từ các nguồn thơng tin khác nhau nhƣ:
- Thầy Vinh – Phĩ phịng khoa học cơng nghệ ĐH Tự nhiên TP.HCM cho biết: Các phịng th nghiệm trong trƣờng đều tự l chất thải, hĩa chất sau thao tác th nghiệm . Thƣờng mỗi phịng th nghiệm cĩ một quy đ nh riêng để giảm thiểu nguy hiểm trong phịng, nhƣng khâu đƣa rác thải ra
ngồi mơi trƣờng thế nào cho đảm bảo an tồn với mơi trƣờng ung quanh thì gần nhƣ b bỏ trống. Cụ thể là chƣa cĩ một quy trình cụ thể trong việc l rác thải từ phịng th nghiệm. Hiện nay, l rác thải từ phịng th nghiệm ch biết trơng mong vào sự quan tâm của mỗi trƣởng phịng th nghiệm, vì nĩ gắn liền với chuyên mơn của ngƣời nghiên cứu [30].
- Thầy Phạm Hồ – Phĩ Hiệu trƣởng Trƣờng THPT Lê Viết Thuật – Tp Vinh cho biết: Chúng tơi cũng mong muốn các ban, ngành chức năng sớm giúp các nhà trƣờng l chất thải hố học sau giờ th nghiệm, đồng thời tiêu huỷ số lƣợng hố chất tồn dƣ khơng s dụng đƣợc theo đúng quy trình để giữ mơi trƣờng trong sạch và bảo vệ sức khoẻ cộng đồng, mà trƣớc mắt là bảo vệ sức khoẻ của ch nh các em học sinh [29].
Qua đây chúng ta cũng thấy đƣợc thực trạng chất thải phịng th nghiệm chƣa đƣợc quản l và l một cách hợp l . Những giáo viên hay các cán bộ phụ trách phịng th nghiệm đều mong muốn cĩ một hệ thống l lƣợng hĩa chất dƣ, l các chất thải ra sau các giờ th nghiệm một cách hiệu quả, nhằm giảm thiểu khả năng gây ơ nhiễm nguồn nƣớc. Vì cĩ thể lƣợng chất thải theo từng thời điểm, từng khu vực riêng lẻ là khơng nhiều nhƣng t ng lƣợng các chất thải đĩ ở các khu vực và trong cùng một thời điểm sẽ là con số báo động cho tình hình ơ nhiễm mơi trƣờng ở thành phố Hồ Ch Minh nĩi riêng và ở Việt Nam nĩi chung.
CHƯ NG
HƯ NG H NGHI N C U V THU T TH C NGHIỆ . 2.1. h n ph p th n k
Thống kê lƣợng hĩa chất cần dùng mỗi tháng ho c mỗi lần th nghiệm tại một số đơn v : Trƣờng THCS Dƣơng Bá Trạc – Quận 8 8 lớp 8 và 8 lớp 9 , Trƣờng THCS Trƣờng Sơn – Quận Gị Vấp 4 lớp 8 và 3 lớp 9 , Trƣờng THCS Bình Chánh – Huyện Bình Chánh 8 lớp 8 và 8 lớp 9 , nhằm ác đ nh đƣợc lƣợng hĩa chất đã s dụng trong năm.
Chúng tơi đã thống kê đƣợc lƣợng hĩa chất đã s dụng trung bình trong một năm của một lớp 8 và một lớp 9 với học sinh mỗi lớp là 40 đƣợc chia làm 8 nhĩm khi thực hành th nghiệm Bảng 2.1). Số liệu t nh tốn trong bảng 2.1 nhằm đƣa ra con số t ng thể về lƣợng hĩa chất tối thiểu s dụng trong các th nghiệm. Trên thực tế, tuy theo từng đơn v mà số liệu này cĩ thể tăng lên khoảng 1,5 – 2 lần do pha chế hỏng, làm th nghiệm hỏng phải làm lại...
ẢNG .1: Ố LIỆU HĨ CHẤT DỤNG TR NG CHƯ NG TR NH HĨ THCS ( í o ỗ l 8 l 9 o 1 ă ) STT T N HOA CHẤT T NG LƢỢNG DÙNG (gam, ml) LƢỢNG DÙNG TỪNG THÁNG 9 10 11 12 1 2 3 4 1 IM LO Ạ I Al 12 g 12 2 Fe 30,5 g 1 8 20,5 1 3 Zn 16,1 g 1,6 0,5 4 0,5 0,5 9 4 Na 7,4 g 5,4 0,4 1,6 5 Cu 15,7 g 3,2 4,0 8,5 6 PH I K IM P đỏ 3,8 g 1,6 0,2 0,2 0,2 1,6 7 S 25,5 g 7 14 0,5 4 8 C 44 g 40,8 3,2 9 Br 2 ml 2 10 I 2 ml 2 11 O X IT CaO 9,2 g 4,2 0,5 0,5 4 12 CuO 11,2 g 3,2 0,3 1,6 4,5 1,6 13 MnO2 15,8 g 2 3 1 9,8
14 A X IT H2SO4 (98%) (17,8M) 18,5 ml 18 0,5 15 H2SO4 (3M) 84,5 ml 66 18 0,5 16 HCl (36%) (11,6M) 26 ml 16 6 4 17 HCl (3M) 188 ml 66 10 48 2 32 10 20 18 C2H5OH 24 ml 4 4 16 19 CH3COOH 98 ml 34 64 20 B A ZƠ NaOH (3M) 141,5 ml 41 26 48 2 6,5 16 2 21 Ca(OH)2 (0,02M) 80 ml 32 16 32 22 NH4OH (3M) 2 ml 2 23 MU I CuSO4 (0,5M) 115 ml 49 34 32 24 CuCl2 (0,25M) 16 ml 16 25 FeCl3 (0,5M) 16 ml 16 26 FeSO4 (0,5M) 16 ml 16 27 BaCl2 (0,25M) 30 ml 8 20 2 28 KMnO4 7,2 g 3,2 4 29 CaCO3 5,6 g 4 1,6 30 CaCl2 (0,25M) 16 ml 16 31 Na2CO3 15,7g 7,7 4 4 32 NaHCO3 6,8 g 0,8 2 4 33 Na2SO4 (0,25M) 50 ml 32 16 2 34 NaCl 9,2 g 4,2 0,5 4 0,5 35 KClO3 20 g 2 18 36 CaC2 5 g 5 37 AgNO3 (0,5M) 24 ml 18 2 4 38 H Ợ P C H Ấ T H U C Ơ CH3COONa 0,3 g 0,3 39 C6H6 1,5 ml 0,5 1 40 C6H12O6 2 g 2 41 C12H22O11 8 g 2 1 5 42 Tinh bột 4 g 4 43 Parafin 4 g 4 44 Dd Phenolphtalein 0,5 ml 0,5 Ghi chú: Lƣợng dùng thống kê Số lớp T ng số nhĩm TN Số HS/nhĩm T ng số HS Lớp 9 1 8 5 40 Lớp 8 1 8 5 40 2.2. h n ph p tính to n
Dựa trên lƣợng chất s dụng đã thống kê để t nh t ng số mol từng hĩa chất đã s dụng cho các phản ứng th nghiệm nhằm ƣớc t nh lƣợng nào dƣ, ion nào sinh ra đã đƣợc thải vào mơi trƣờng trong từng lần th nghiệm, trong từng tháng.
- Đối với hĩa chất lỏng, dựa vào nồng độ mol, thể t ch hĩa chất đã dùng để t nh cụ thể số mol hĩa chất đĩ đã s dụng trong mỗi lần th nghiệm từng phản ứng.
(2.1)
n: Số mol chất s dụng mol .
CM: Nồng độ mol chất s dụng mol/l t
V: Thể t ch chất s dụng l t
- Đối với hĩa chất rắn: dựa vào khối lƣợng hĩa chất đĩ đã dùng t nh cụ thể số mol hĩa chất đã s dụng trong mỗi th nghiệm.
(2.2)
n: Số mol chất s dụng (mol).
m: hối lƣợng chất đã s dụng (g)
M: hối lƣợng mol chất đã s dụng g .
- hối lƣợng các chất rắn dƣ dạng viên, thanh nhƣ kim loại đƣợc lọc và giữ lại bằng song, lƣới chắn.
- T nh t ng lƣợng H+, lƣợng OH- đã dùng, sinh ra trung hịa với nhau theo các phƣơng trình phản ứng, lƣợng H+ ho c lƣợng OH- dƣ phản ứng với các ion cịn lại trong nƣớc thải. Từ đĩ t nh lƣợng chất thải đã thải vào mơi trƣờng cĩ đ c t nh gì theo từng tháng.
m
n
M
.
MnC V
2.3. h n ph p th c n hiệm x c đ nh hàm l n c c chất nhiễm.
Chúng tơi tiến hành theo d i ác đ nh lƣợng nƣớc thải đã thải ra ở từng
th nghiệm cho từng tháng nhằm ác đ nh t ng lƣợng nƣớc thải.
Các thơng số phân t ch gồm: chất rắn lơ l ng, chất rắn hịa tan, độ axit trong nƣớc thải, pH của nƣớc thải.
2.3.1. ổ l l (Suspension Solid-SS)
Các chất rắn lơ l ng các chất huyền phù là những chất rắn khơng tan trong nƣớc. Việc nghiên cứu chất rắn lơ l ng đ c biệt quan trọng trong nghiên cứu hiện tƣợng ơ nhiễm nƣớc. Hàm lƣợng các chất lơ l ng là lƣợng khơ của phần chất rắn cịn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 l t nƣớc mẫu qua phễu lọc, rồi sấy khơ ở 105oC cho tới khi khối lƣợng khơng đ i. Đơn v t nh là mg/l. Số liệu về chất rắn lơ l ng là một trong những thơng số giúp chúng ta ƣớc lƣợng đƣợc lƣợng c n tạo ra trong quá trình l [6].
Để ác đ nh khối lƣợng chất rắn lơ l ng cĩ trong nƣớc thải chúng tơi đã s dụng phƣơng pháp khối lƣợng: Chu n b giấy lọc, làm khơ ở nhiệt độ 103oC -105oC trong 1giờ, rồi làm nguội giấy lọc trong bình hút m đến nhiệt độ phịng và cân đƣợc giá tr P1 (mg). Sau đĩ lọc mẫu cần ác đ nh khối lƣợng chất rắn lơ l ng qua giấy lọc đã cân. Tiếp theo sấy giấy lọc cĩ chứa lƣợng chất rắn lơ l ng của mẫu trong tủ sấy ở nhiệt độ 103o
C -105oC trong 2giờ. Sau đĩ làm nguội giấy lọc đến nhiệt độ phịng và cân ta đƣợc giá tr P2
(mg). Cơng thức t nh: Chất rắn lơ l ng mg/l = 2 1 .1000
p
P
V
(2.3) Trong đĩ P1 khối lƣợng giấy lọc (mg)
P2 khối lƣợng giấy lọc + mẫu sau khi sấy (mg)
Lƣu : giấy lọc cĩ thể dùng là giấy bằng sợi thủy tinh Whatmann 934AH và 948H Whatmann GF/C cĩ k ch thƣớc các lỗ khoảng 1,2 μm ho c của Đức loại A/E, hay giấy lọc cấu tạo bằng Polycarbonate tuy nhiên các số liệu cĩ thể chênh lệch do cấu trúc của các loại giấy này khác nhau.
2.3.2. ổ (Diluted Solid-DS)
hái niệm TDS th ch hợp hơn cho nƣớc uống, cịn khái niệm độ m n thƣờng dùng trong các ngành trồng trọt, thuỷ sản. Tiêu chu n vệ sinh nƣớc ăn uống do Bộ Y tế ban hành năm 2002 và QCVN 14: 2008/BTNMT về nƣớc cấp sinh hoạt đều quy đ nh TDS nhỏ hơn 1000 mg/l.
Nhằm ác đ nh khối lƣợng chất rắn hịa tan trong nƣớc thải chúng tơi dùng phƣơng pháp trọng lƣợng: sau khi lọc qua giấy lọc 2 µm, hút một thể t ch ch nh ác, làm bay hơi hết từ 95oC - 105oC và đem cân t nh ra phần c n. Cách này tốn thời gian nhƣng cho kết quả đúng hơn đo máy. Phƣơng pháp này mắc sai số nếu mẫu chứa chất hữu cơ phân t lƣợng nhỏ, dễ bay hơi. Tuy nhiên, với nƣớc tự nhiên khơng cần quan tâm đến sai số này. Mẫu nƣớc cĩ hàm lƣợng muối lớn th ì hút m mạnh, địi hỏi thời gian sấy lâu và cân nhanh.
2.3.3. axit o
Độ axit của một loại nƣớc là khả năng nhƣờng proton của nƣớc đĩ. Độ axit đƣợc đo bằng mg/l t nh theo CaCO3. Nguyên nhân gây ra độ axit trong nƣớc là các axit yếu axit carbonic, axit tanic,… , các muối ch u sự thủy phân: FeSO4, Al2(SO4)3,…, các axit mạnh khi pH của nƣớc < 4.5 .
Độ axit của nƣớc là một yếu tố quan trọng trong việc kiểm sốt t nh ăn mịn đối với các loại vật liệu, thành phần ăn mịn trong hầu hết các loại nƣớc là CO2, trong nhiều loại nƣớc thải cơng nghiệp lại là do các axit vơ cơ gây nên. Trong các quá trình l nƣớc độ axit đƣợc dùng làm cơ sở cho việc
t nh tốn lƣợng các hĩa chất th ch hợp cần dùng để diều ch nh pH nằm trong gới hạn cho ph p.
Phƣơng pháp ác đ nh: chu n độ bằng dung d ch NaOH với ch th Phenolphtalein và Metyl cam.
Cách chu n độ: Lấy dung d ch chu n NaOH vào buret. Lấy mẫu nƣớc thải cần ác đ nh nồng độ vào bình tam giác sạch dùng pipet thêm vào đĩ 1- 2 giọt Phenolphtalein. Thêm từ từ dung d ch chu n đến khi dung d ch ch th chuyển từ khơng màu sang màu hồng thì dừng lại [2], [6].
Cách t nh:
(2.4)
2.3.4. H ủ :
Dùng bút đo pH để ác đ nh pH của nƣớc thải PTN trƣờng THCS. hi
