pháp gián đoạn theo mẻ
Quá trình thực nghiệm được tiến hành nhằm đánh giá khả năng hấp phụ màu và COD trong dung dịch nước thải dệt nhuộm tự pha của than trấu thông qua việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ: pH, thời gian, lượng chất hấp phụ (tỷ lệ rắn/lỏng), nồng độ chất ô nhiễm.
Sản phẩm than trấu thu được sau quá trình nhiệt phân được rửa qua nước cất 2 lần, sau đó đem đi sấy ở 1050C trong 10 giờ. Cân một lượng than xác định cho vào các bình tam giác dung tích 250ml có nút nhám, đưa vào mỗi bình 50ml dung dịch nước thải. Hỗn hợp dung dịch và vật liệu được đặt trong máy lắc ổn nhiệt, duy trì tiếp xúc ở nhiệt độ 250C với tốc độ lắc 150 vòng/phút trong thời gian cần thiết đối với các thực nghiệm. pH của dung dịch được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH và H2SO4 loãng. Xác định các yêu tố ảnh hưởng đến khả năng xử lý màu và COD trong dung dịch. Tách 2 pha bằng giấy lọc và đem đi so màu, phân tích COD.
Các mẫu trắng được tiến hành song song với mẫu thực để kiểm tra. Mẫu lặp cũng như mẫu chuẩn được sử dụng để đánh giá sai số.
Hình 2.1: Quy trình thí nghiệm
Bã Nước lọc
Rửa bằng nước cất
Sấy
Nước thải Bình tam giác
Máy lắc/Máy khuấy từ
Phân tích dầu mỡ Đo màu Phân tích COD
Than trấu
Cân than trấu
2.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH
Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu là pH, để khảo sát ảnh hưởng của pH ta tiến hành như sau:
- Chuẩn bị một dãy 7 bình tam giác dung tích 250mL, đánh số thứ tự từ 1 đến 7. Cho vào mỗi bình 50mL dung dịch nước thải tự pha và 2g vật liệu hấp phụ. Điều chỉnh pH theo thứ tự lần lượt các bình từ 4 đến 10 (pH ban đầu được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH và H2SO4 loãng).
- Dung dịch và vật liệu hấp phụ được tiếp xúc với nhau ở nhiệt độ 250C với tốc độ khuấy trộn 150 vòng/phút trong máy lắc ổn nhiệt với thời gian tiếp xúc là 30 phút.
- Tách 2 pha rắn – lỏng, dung dịch sau hấp phụ đem so màu và phân tích COD.
- Trên cơ sở kết quả thực nghiệm, thiết lập đường cong biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý, khoảng giá trị pH của dung dịch mà tại đó hiệu suất xử lý cao nhất theo độ màu và COD được lựa chọn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
2.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
- Chuẩn bị một dãy 6 bình tam giác dung tích 250mL, đánh số thứ tự từ 1 đến 6. Cho vào mỗi bình 50mL dung dịch nước thải tự pha đã điều chỉnh về pH tối ưu và 2g vật liệu hấp phụ.
- Đem tất cả các bình cho vào lắc bằng máy lắc ổn nhiệt với nhiệt độ là 250C và tốc độ khuấy trộn 150 vòng/phút ở các khoảng thời gian khác nhau: 15 phút; 30 phút; 60 phút; 90 phút và 120 phút
- Sau mỗi khoảng thời gian trên, lấy hỗn hợp dung dịch ra khỏi máy lắc và lọc qua giấy lọc để tách 2 pha rắn- lỏng, sau đó đo màu và xác định COD còn lại trong dung dịch sau hấp phụ.
- Thiết lập đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của thời gian đến hiệu suất hấp phụ của vật liệu. Từ đó tìm ra khoảng thời gian tối ưu cho quá trình.
2.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ
- Cho lần lượt 0,5; 1; 1,5; 2 và 3g vật liệu hấp phụ vào 5 bình tam giác dung tích 250mL, chứa 50mL dung dịch nước thải tự pha, điều chỉnh pH tối ưu ( đã được xác định từ thí nghiệm trước )
- Sau đó dung dịch được đem đi lắc với tốc độ khuấy trộn 150 vòng/phút, tại nhiệt độ 250C và lắc trong khoảng thời gian tối ưu
- Lọc lấy dung dịch thu được để đo độ màu và phân tích COD
2.3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất thải đến khả năng xử lý màu, COD của vật liệu
Ảnh hưởng của nồng độ phẩm màu
- Cho lần lượt 50mL các dung dịch nước thải tự pha có nồng độ phẩm màu khác nhau: 50mg/L, 100mg/L, 200mg/L, 300mg/L, 400mg/L và 500mg/L vào 5 bình tam giác có dung tích 250mL, các dung dịch nước thải đều đã được điều chỉnh về pH tối ưu.
- Dung dịch được lắc với tốc độ khuấy trộn 150 vòng/phút, thời gian là thời gian tối ưu đã xác định trong thí nghiệm trước, nhiệt độ 250C
- Dung dịch sau hấp phụ đem lọc và đo độ màu, phân tích COD
Ảnh hưởng của nồng độ COD
- Cho lần lượt 50mL các dung dịch nước thải tự pha đã được điều chỉnh về pH tối ưu có nồng độ phẩm màu 50mg/L và nồng độ COD dao động từ 52mg/L đến 450mg/L vào các bình tam giác dung tích 250mL.
- Sau đó đem dung dịch đi lắc trong máy lắc ổn nhiệt ở 250C và tốc độ khuấy trộn là 150 vòng/phút trong khoảng thời gian tối ưu
- Dung dịch sau hấp phụ được tách khỏi vật liệu bằng giấy lọc sau đó đem đo màu và xác định COD trước và sau hấp phụ.
2.3.2.5. Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu mỡ của than trấu
Mẫu nước thải sinh hoạt được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào hấp phụ: Dùng bông hóa học để lọc sơ bộ mẫu nước đã lấy về với mục đích để loại bỏ các tạp chất có trong mẫu nước.
- Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ: Chuẩn bị 3 cốc thủy tinh dung tích 1000ml đã đánh số thứ tự. Cân vào mỗi cốc một lượng than trấu lần lượt là 1g; 1,5g; 2g. Chuyển vào mỗi cốc 500ml dung dịch nước thải sinh hoạt. Đưa 3 cốc trên lên máy khuấy và khuấy với tốc độ 300 vòng/phút, thời gian 1 giờ. Sau đó, các hỗn hợp dung dịch được lọc qua bông thủy tinh để tách vật liệu than ra khỏi dung dịch. Phần chất lỏng sau lọc được sử dụng để xác định lượng dầu mỡ còn lại.
- Ảnh hưởng của thời gian: Cân 2 g than trấu vào 3 cốc thủy tinh dung tích 1000ml, cho vào mỗi cốc 500ml dung dịch nước thải sinh hoạt đã được xác định hàm lượng dầu mỡ. Vật liệu và dung dịch nước thải tiếp xúc với nhau trong các khoảng thời gian khác nhau 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ ở tốc độ 300 vòng/phút. Sau đó dùng bông thủy tinh để tách 2 pha rắn – lỏng, xác định lượng dầu mỡ còn lại trong dung dịch thu được sau hấp phụ.
- Ảnh hưởng của tốc độ khuấy: Dùng 4 cốc thủy tinh 1000ml được đánh số thứ tự, cho vào mỗi cốc 500ml dung dịch nước thải sinh hoạt có nồng độ dầu mỡ là 23mg/L và 2g than trấu. mỗi cốc được tiến hành khuấy trên máy khuấy ở các tốc độ khác nhau.
Cốc 1: yên tĩnh
Cốc 2: 200 vòng /phút Cốc 3: 250 vòng/phút Cốc 4: 300 vòng/ phút
Sau khoảng thời gian 4 giờ, lọc mẫu qua bông thủy tinh để tách 2 pha rắn, lỏng. chất lỏng thu được sau hấp phụ được đem đi phân tích xác định lượng dầu mỡ còn lại trong nước thải.