4. Ý nghĩa
1.3.4.Một số chất hấp phụ đang sử dụng trong xử lý nước
Trên thị trường hiện nay chất hấp phụ được sử dụng phổ biến bao gồm than hoạt tính, và một số các chất khác. Các vật liệu này thường được đưa vào áp dụng trong các quy trình lọc nước lọc khí.
Sau đây là bảng kê một số chất hấp phụ thường được sử dụng
Bảng 1.4. Một số chất hấp phụ đang đƣợc ứng dụng
Chất hấp phụ Ứng dụng Đặc tính Ƣu điểm Nhƣợc điểm
Than hoạt tính
Bề mặt kị nước hấp phụ các chất hữu cơ trong nước và trong không khí Tách các chất ô nhiễm có gốc hữu cơ Giá rẻ dùng trong xử lý môi trường Khó tái sinh nếu bị đóng cặn, dễ bắt cháy khi tái sinh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ silicalite Bề mặt kị nước, hấp phụ tương tự than hoạt tính Tách các chất hữu cơ từ dòng khí Có thể đốt bỏ, dẻ hơn than hoạt tính Giá thành cao hơn than hoạt tính Chất hấp phụ cao phân tử Thường là copolymer của styren/divinyl bên Tách các chất hữu cơ từ dòng khí Không gặp vấn đề đóng cặn như than hoạt tính Đắt hơn than hoạt tính Chất hấp phụ sinh học Bùn hoạt hóa trên chất mang xốp Tách các chất hữu cơ khỏi dòng Không cần tái sinh Tỉ lệ tách thấp hơn các chất hấp phụ khác.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CHƢƠNG 2:
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Đề tài nghiên cứu đánh giá hàm lượng Asen trong nước ngầm ở Hà Nội - Ứng dụng Hyđroxit sắt (III) phế thải trong ngành mạ làm vật liệu hấp phụ Asen .
2.2. Phạm vi và thời gian nghiên cứu * Phạm vi về không gian nghiên cứu: * Phạm vi về không gian nghiên cứu:
Đánh giá Asen trong nước ngầm ở thành phố Hà Nội và sử dụng các phế thải trong nhà máy mạ để làm vật liệu hấp phụ xử lý ô nhiễm Asen.
* Phạm vi về thời gian:
+ Thời gian thu thập tài liệu: Tháng 08/2013->10/2013 + Thời gian lấy mẫu: Từ tháng 9/2013- đến tháng 10/2013
+ Thời gian nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: Từ tháng 01/2014-> tháng 03/2014
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm Hà Nội.
- Xác định thành phần các chất có trong Hydroxyt sắt III bùn thải ngành mạ.
- Chế tạo vật liệu hấp phụ Asen từ Hydroxyt sắt III bùn thải mạ. - Đánh giá khả năng hấp phụ Asen của vật liệu
+ Thực nghiệm xác định thời gian tối ưu để hấp phụ Asen của vật liệu + Thực nghiệm xác định pH tối ưu để hấp phụ Asen của vật liệu + Thực nghiệm tìm phương pháp tối ưu hấp phụ Asen của vật liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
+ Thực nghiệm tổng hợp các điều kiện tối ưu đánh giá hiệu quả hấp phụ Asen của vật liệu
+ Thử nghiệm khả năng hấp phụ Asen vật liệu tối ưu với một số mẫu nước nhiễm Asen thực tế.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu:
2.4.1. Phương pháp kế thừa sử dụng tài liệu thứ cấp ( số liệu thứ cấp)
Thu thập số liệu, tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu bao gồm các thông tin đại chúng về asen ở Hà Nội, các kết quả nghiên cứu sự ô nhiễm Asen và ảnh hưởng của nhiễm Asen ở Hà Nội.
2.4.2. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu:
* Mẫu nƣớc Ngầm:
Đề tài thực hiện lấy 40 mẫu nước giếng khoan trong các gia đình tại các vị trí ô nhiễm như trên bản đồ thực trạng ô nhiễm asen trong địa bàn thành phố Hà Nội. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 2.1. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Đông Anh
STT KH mẫu Vị trí lấy mẫu Quận, huyện
Tọa độ
X Y
1 ĐA1 Nguyễn Văn Tám Đông Anh 585,648.29 2,324,709.06
2 ĐA2 Đinh Văn Lợi Đông Anh 586,151.04 2,324,296.27
3 ĐA3 Nguyễn Thị Ái Đông Anh 585,505.40 2,325,891.84
4 ĐA4 Đinh Bá Tuấn Đông Anh 584,484.02 2,325,087.44
5 ĐA5 Chu Văn Bách Đông Anh 586,193.38 2,323,613.58
6 ĐA6 Nguyễn Đức Tú Đông Anh 587,360.30 2,323,497.15
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 2.2. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Từ Liêm
Bảng 2.3. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Gia Lâm
8 ĐA8 Đỗ Viết Xuân Đông Anh 587,056.00 2,326,487.20
9 ĐA9 Đỗ Thị Tèo Đông Anh 586,542.66 2,326,690.95
10 ĐA10 Nguyễn Văn Cương Đông Anh 585,833.51 2,325,981.81
STT KH mẫu Vị trí lấy mẫu Quận, huyện
Tọa độ
X Y
1 TL1 Lê Văn Tuệ Từ Liêm 580,207.97 2,325,517.42
2 TL2 Nguyễn Thị Minh Từ Liêm 576,718.84 2,328,519.41
3 TL3 Nguyễn Văn Bảo Từ Liêm 575,915.57 2,329,037.22
4 TL4 Nguyễn Văn Thạch Từ Liêm 577,191.83 2,329,439.60
5 TL5 Lý Bá Kiên Từ Liêm 579,120.47 2,329,471.64
6 TL6 Nguyễn Trọng Toản Từ Liêm 581,338.59 2,329,782.39
7 TL7 Ngô Thị Thanh Từ Liêm 580,459.63 2,331,878.77
8 TL8 Nguyễn Hồng Nhung Từ Liêm 575,991.99 2,330,949.74
9 TL9 Nguyễn Thanh Tuân Từ Liêm 576,806.47 2,332,245.74
10 TL10 Trần Văn Vĩ Từ Liêm 578,238.75 2,332,633.27
STT KH mẫu Vị trí lấy mẫu Quận, huyện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tọa độ
X Y
11 GL1 Lý Thị Nhai Gia Lâm 593,280.24 2,329,798.11
12 GL2 Phùng Văn Liêm Gia Lâm 592,760.97 2,330,008.37
13 GL3 Đỗ Văn Tá Gia Lâm 592,014.23 2,329,850.11
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 2.4. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Thanh Trì
STT KH mẫu Vị trí lấy mẫu Quận, huyện
Tọa độ
X Y
21 TT1 Nguyễn Bích Thảo Thanh Trì 583,176.99 2,321,115.39
22 TT2 Nguyễn Văn Công Thanh Trì 585,476.09 2,320,880.89
23 TT3 Lý Thị Tâm Thanh Trì 583,699.92 2,317,204.99
24 TT4 Nguyễn Thị Bích Thanh Trì 584,923.85 2,319,321.28
25 TT5 Nguyễn Hồng
Nhung
Thanh Trì 583,522.36 2,316,344.62
26 TT6 Phi Hoài Nam Thanh Trì 587,022.36 2,316,401.18
27 TT7 Trần Đức Lượng Thanh Trì 587,605.35 2,314,849.93
28 TT8 Nguyễn Bá Đức Thanh Trì 586,331.57 2,313,041.18
29 TT9 Nguyễn Tiến Toàn Thanh Trì 588,812.69 2,313,085.70
30 TT10 Cao Trí Cường Thanh Trì 587,903.57 2,313,308.22
- Mẫu nước được lấy và bảo quản theo TCVN 6000 – 1995
15 GL5 Đinh Thi Nở Gia Lâm 590,722.35 2,327,592.57
16 GL6 Nguyễn Đức Thái Gia Lâm 593,345.74 2,327,715.41
17 GL7 Đỗ Thị Lợi Gia Lâm 594,650.28 2,326,900.34
18 GL8 Nguyễn Trí Tài Gia Lâm 592,415.69 2,325,905.38
19 GL9 Trần Quốc Túy Gia Lâm 594,145.30 2,325,962.52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Chỉ tiêu lấy mẫu Asen - Lượng mẫu lấy 2 lít/ mẫu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Phân tích mẫu: Phân tích Asen bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân.
* Mẫu bùn thải:
- Vị trí lấy mẫu: Mẫu bùn thải được lấy trạm xử lý nước thải nhà máy mạ - Bùn thải được lấy từ trạm xử lý nước thải mạ sau khi bùn được ép bằng máy ép bùn
- Lấy mẫu bùn theo TCVN 6663-13:2000 – Chất lượng nước. Lấy mẫu. Phần 13 hướng dẫn lấy mẫu bùn nước, bùn nước thải và bùn liên quan; TCVN 6663-15:2004 – Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu bùn và trầm tích.
- Bảo quản mẫu: mẫu được bảo quản trong giấy nilon sạch, kín.
- Phân tích mẫu: Tùy từng chỉ tiêu phân tích mà ta dùng sử dụng các phương pháp khác nhau cụ thể:
+ Phân tích Asen trong bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân + Xác định hàm lượng Fe bằng phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1, 10–phenanthroline – áp dụng TCVN 6177:1996
+ Xác định hàm lượng Mn bằng phương pháp trắc quang dùng fomaldoxim. Áp dụng tiêu chuẩn (TCVN 6002:1995)
+ Xác định amoni bằng phương pháp trắc quang phổ thao tác bằng tay. Áp dụng tiêu chuẩn (TCVN6179 – 1:1996/ ISO7150 – 1:1984 (E))
+ Xác định COD bằng phương pháp xác định chỉ số COD: xác định theo TCVN 4565-88.
2.4.3. Phương pháp bố trí các thí nghiệm:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Dụng cụ thí nghiệm:
+ Cốc thủy tinh 500ml, đũa thuy tinh, Nước sạch (nước RO), khay nhựa, ống nhựa, cân điện tử.
- Cách tiến hành:
Cân chính xác 50 gam bột bùn sắt khô + 50 gam thạch cao (CaSO4) khô cho vào cốc trộn đều, thêm từ từ nước sạch vào cốc dùng đũa thủy tinh khuấy đều sau đó đổ hỗn hợp trong cốc ra khay nhựa lấy ống nhựa tròn D21 dát mỏng khoảng 2-3mm sau đó sấy nhẹ hoặc phơi khô 1- 2 ngày. Sau khi phơi khô cắt hoặc bẻ thủ công thành các hạt vật liệu có kích thước 2-5mm.
Với hỗn hợp tỉ lệ bùn thải và thạch cao (50gam:50 gam) ta đem tiến hành phối trộn với nước sạch để tìm ra tỉ lệ tối ưu tức là vật liệu dễ đông cứng tạo thành mảng sau bẻ hoặc cán thành vật liệu, sấy khô nhẹ hoặc phơi khô được vật liệu xốp và bền trong nước.
Tỉ lệ vật liệu 1:
- Cân 50 gam bột bùn sắt khô + 50 gam thạch cao (CaSO4) + 50 ml H2O sạch - > khuấy đều -> kết quả : Hỗn hợp đông cứng ngay vón cục và không liên kết.
Tỉ lệ vật liệu 2:
- Cân 50 gam bột bùn sắt khô + 50 gam thạch cao (CaSO4) + 60 ml H2O sạch - > khuấy đều -> kết quả : Hỗn hợp nhanh đông cứng vón cục và không bền.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Cân 50 gam bột bùn sắt khô + 50 gam thạch cao (CaSO4) + 70 ml H2O sạch - > khuấy đều -> kết quả : Vật liệu dẻo, dễ dát mỏng ra khay, khi để khô dùng hấp phụ bền trong nước.
Tỉ lệ vật liệu 4:
- Cân 50 gam bột bùn sắt khô + 50 gam thạch cao (CaSO4) + 80 ml H2O sạch - > khuấy đều -> kết quả : Vật liệu dẻo ướt, dễ dát mỏng ra khay, để lâu khô
Tỉ lệ vật liệu 5:
- Cân 50 gam bột bùn sắt khô + 50 gam thạch cao (CaSO4) + 90 ml H2O sạch - > khuấy đều -> kết quả : Vật liệu nhão, không xốp, đóng bánh lâu khô.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 2.1. Bố trí thí nghiệm chế tạo vật liệu
*Thí nghiệm 2: Xác định thời gian tối ƣu để hấp phụ Asen của vật liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Dụng cụ thí nghiệm: Cốc thủy tinh, bình nón, ống đong, pipet các
loại, buret, khung giá đỡ…
- Tiến hành: Cho vật liệu vào cốc cho từ từ dung dịch Asen có nồng độ
1 mg/lit sao cho mực nước cao bằng mực vật liệu trong cốc thì ngừng cho nước. Ngâm dung dịch Asen trong các thời gian khác nhau 5’, 10’, 15’, 20’, 25’,30’ 35’, 40’sau đó đưa nước ra ngoài lọc tách kết tủa và tiến hành phân tích Asen.
Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian tối ưu
- Lặp lại các thí nghiệm 3 lần lấy trung bình các kết quả trong 03 lần thí nghiệm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Dụng cụ thí nghiệm: Cốc thủy tinh, bình nón, ống đong, pipet các
loại, buret, khung giá đỡ…
- Tiến hành: Dung dịch Asen nồng độ 1 mg/lit ở các pH khác nhau 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, điều chỉnh pH bằng cách cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch nước chứa Asen và dùng máy đo đến giá trị pH cần thì dừng cho NaOH. - Cho 200 gam vật liệu vào cốc thủy tinh thêm từ từ dung dịch Asen ở các pH khác nhau vào cốc đựng vật liệu sao cho mực nước dâng vừa bằng bề mặt vật liệu để một thời gian bằng thời gian tối ưu ở trên thí nghiệm 4, sau đó lấy nước ra lọc và tiến hành phân tích hàm lượng Asen sau hấp phụ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Lặp lại các thí nghiệm 3 lần lấy trung bình các kết quả trong 03 lần thí nghiệm.
*Thí nghiệm 4: Thử nghiệm vật liệu hấp phụ theo mẻ
+Dụng cụ thí nghiệm: Thiết kế cột lọc như hình vẽ, ống đong, bình nón, pipet, buret…
+ Tiến hành: Cân 200g vật liệu hấp phụ vào ống lọc
- Mẻ 1: Đổ từ từ dung dịch Asen 0,1(mg/l) vào cột lọc đến khi dung dịch
đầy bằng mặt lớp vật liệu tương ngâm 15 phút xả hết lượng nước ra lọc qua giấy lọc và phân tích hàm lượng Asen trong dung dịch.
- Mẻ 2, 3, 4, 5: Làm tương tự như mẻ 1.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Lặp lại các thí nghiệm 3 lần lấy trung bình các kết quả trong 03 lần thí nghiệm.
*Thí nghiệm 5: Thử nghiệm vật liệu hấp phụ theo phƣơng pháp lọc tiếp xúc dòng chảy xuôi trọng lực
+Dụng cụ thí nghiệm: Thiết kế cột lọc như hình vẽ, ống đong, bình nón, pipet, buret…
+ Tiến hành: Cân 200g vật liệu hấp phụ vào ống lọc
-Lần 1: Cho 250 ml dung dịch As 0,1 mg/l vào cột lọc (hình vẽ) ở trên
điều chỉnh van cho nước thoát xuống đáy từ từ bấm thơi gian 15 phút thì nước trong ống hết -> lấy nước sau lọc qua vật liệu hấp phụ đem lọc qua giấy lọc phân tích nồng độ Asen.
- Lần 2,3,4,5: làm tương tự như lần 1 được các kết quả phân tích nồng
độ Asen sau lọc hấp phụ dòng chảy từ trên xuống dưới qua lớp vật liệu lọc hấp phụ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm xác định phương pháp lọc tối ưu
- Lặp lại các thí nghiệm 3 lần lấy trung bình các kết quả trong 03 lần thí nghiệm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Thí nghiệm 6: Thử nghiệm vật liệu hấp phụ theo phƣơng pháp lọc tiếp xúc dòng chảy ngƣợc từ dƣới lên
+Dụng cụ thí nghiệm: Thiết kế cột lọc như hình vẽ, ống đong, bình nón, pipet, buret…
+ Tiến hành thí nghiệm:
Cho dung dịch As 0,1 mg/l vào cột lọc ống D42 ở trên điều chỉnh van cho nước từ trên xuống đáy và đi qua lớp vật liệu lọc lên từ từ bấm thơi gian 15 phút thì nước trong ống hết -> lấy nước sau lọc qua vật liệu hấp phụ đem phân tích Asen.
Lần 2,3,4,5 làm tương tự như lần 1 được các kết quả phân tích As sau lọc hấp phụ dòng chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp vật liệu lọc hấp phụ như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm xác định hời gian tối ưu
+ Lặp lại các thí nghiệm 3 lần lấy trung bình các kết quả trong 03 lần thí nghiệm
2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu
Trên cơ sở những tài liệu, kết quả phân tích thử nghiệm, thí nghiệm thu được ta tiến hành phân tích chọn lọc tổng hợp nên những số liệu cần thiết, hợp lý có cơ sở khoa học, sử dụng phần mềm điện tử excel để thống kê xử lý số liệu và lập biểu đồ.
2.4.5. Phương pháp đối chiếu với quy chuẩn tiêu chuẩn Việt Nam
- So sánh nồng độ ô nhiễm Asen trung bình trong các bản đồ với các tiêu chuẩn quy chuẩn Việt Nam
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- So sánh kết quả phân tích nồng độ Asen trong các mẫu nước trước và sau xử lý hấp phụ vật liệu đem so sánh với các quy chuẩn, tiêu chuẩn Việt Nam.
- So sánh với QCVN 01: 2009/BYT về chất lượng nước ăn uống - So sánh với QCVN 02: 2009/BYT về chất lượng nước sinh hoạt - So sánh với QCVN 09:2008/BTNMT về chất lượng nước ngầm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CHƢƠNG 3:
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Hiện trạng Asen trong nƣớc ngầm ở Hà nội
3.1.1. Thực trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm ở Hà Nội: