III. Cấp độ xử lý
2. Phướng pháp hóa học và hóa lý
2.3. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp thụ được xem là phương pháp ưu việt nhất. Sử dụng phương pháp này sẽ xử lí được triệt để, có thể loại bỏ hầu hết các chất vô cơ và hữu cơ, loại cả màu sắc lẫn mùi vị, không để lại ô nhiễm phụ sau xử lí (ô nhiễm thứ cấp), thu gom và kiểm soát được hoàn toàn chất thải. Tuy nhiên, điều này cũng còn phụ thuộc vào khả năng chất hấp phụ sử dụng và kinh phí cho phép.
2.3.1. Hấp phụ là gì?
Hấp phụ là hiện tượng liên kết các phân tử của một chất lỏng, hoặc khí lên bề mặt của một chất rắn khác bởi lực tương tacsgiuwax các vật thể (lực hấp dẫn Van Der Waals) và lực hút tĩnh điện. Trường hợp này ta gọi là hấp phụ vật lí và sự hấp phụ xảy ra có thể là lớp đơn phân tử hoặc đa lớp đơn phân tử. Trong trường hợp giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ tạo ra một liên kết hóa học thì hiện tượng này được gọi là hấp phụ hóa học và sự hấp phụ chỉ xảy ra duy nhất một lớp đơn phân tử. Các hiện tượng hấp phụ xảy ra cân bằng động và sẽ dẫn đến hiện tượng bão hòa khi bề mặt đã bị choán hết chỗ. Lúc này chất hấp phụ sẽ không còn khả năng hấp phụ và phải thay thế bằng một thể tích chất hấp phụ mới, hoặc tái sinh chất hấp phụ cũ để dùng lại. Khả năng bị hấp phụ đối với một chất nào đó phụ thuộc vào bản chất của chất ấy và các điều kiện của quá trình tiến hành như áp suất, nhiệt độ… Tuy nhiên đối với chất hấp phụ thì điều quan trọng nhất là bề mặt riêng của nó. Điều này có nghĩa là, chất hấp phụ phải rất tơi xốp để có bề mặt riêng lớn. Ví dụ than hoạt tính được xem mà chất hấp phụ đầu bảng, có diện tích bề mặt đạt từ 600 – 1200m2/g than. Trong tự nhiên đất sét hay silic oxit cũng có khả năng hấp phụ. Bentonit là chất hấp phụ được biến tính từ đất sét có bề mặt riêng có thể đạt tới 800m2/g. Các chất tạo bông trong nước như nhôm hidroxit, sắt hidroxit cũng tạo ra được bề mặt riêng từ 300 – 400m2/g nên cũng có khả năng hấp phụ. Điều này giải thích quá trình dùng phèn
không chỉ để thu gom các chất huyền phù, mà còn góp phần thu gom một số chất hòa tan dưới dạng hấp phụ.
2.3.2. Giới thiệu về than hoạt tính.
- Than hoạt tính là chất hấp phụ đầu bảng, có phổ sử dụng rất rộng. Nó có khả năng hấp phụ cả chất vô cơ và hữu cơ, các chất phân cực và không phân cực, đặc biệt là chất hữu cơ có phân tử lớn. Than hoạt tính khử màu, khử mùi rất tốt. Ngoài ra trên bề mặt của than, các vi sinh vật còn có thể tạo màng bám dính như đối với các chất màng khác để tồn tại và phát triển, góp phần phân giải các chất được than hấp phụ. Than hoạt tính sau khi sử dụng có thể được tái sinh bằng một số phương pháp nhưng giá thành cho xử lí than đôi khi ngang với giá than ban đầu. Than sau khi sử dụng, nếu không tái sinh, sẽ được xử lí như đối với chất thải rắn nói chung.
- Than hoạt tính được dùng để:
+ Lọc nước uống hoặc nước công nghiệp với độ tinh khiết cao.
+ Xử lý nước thải công nghiệp khi nước thải này không thể phân hủy ngay bằng vi sinh vật được, hay trong đó có chứa các chất hữu cơ độc hại. Trong những trường hợp này, cần sử dụng than hoạt tính trước để có thể giữu được một cách chọn lọc các chất độc hại, sau đó mới sử dụng phương pháp hóa sinh như nước thải bình thường khác.
+ Xử lí bậc III đối với nước thải đã qua xử lí những vẫn còn các chất trơ với vi sinh vật, dể giảm chỉ số COD xuống đến đạt tiêu chuẩn quy định.
-Than hoạt tính thương phẩm có thể là than bột hoặc than hạt. Than hạt thường có thêm các chất phụ gia và chất kết dính lại được nén ép thành từng viên nên khả năng hấp phụ kém hơn nhiều so với than bột. Giá thành của than bột khác nhau tùy thuộc vào quấ trình chế biến để tạo ra các chất lượng khác nhau.
+ Than hạt chủ yếu được dùng như lớp lọc, có thể lọc ngược hoặc lọc xuôi, Khả năng hấp phụ của than hạt phụ thuộc rất nhiều vào thời gian lưu của nước qua bể lọc.
+Than bột có thể sử dụng theo 2 cách:
*Sử dụng như một lớp lọc. Lớp lọc này thường rất xít và rất khó kiểm soát được tốc độ lọc. song về chất lượng lọc thì rất tốt.
*Sử dụng với sự hỗ trợ của thiết bị bằng cách cho than bột vào ngay bể nước và đảo trộn bằng máy khuấy hoặc máy sục khí. Cách này sẽ nhanh hơn nếu sau một thời gian lưu nhất định được tính toán là than đã hấp phụ bão hòa, lúc đó ta coi than như chất huyền phù trong nước và dùng biện pháp lắng nhanh với các chất tạo bông và keo tụ đã đề cập ở phần trên.
Than hoạt tính qua sử dụng có thể tái sinh bằng các phương pháp sau:
-Tái sinh bằng hơi nước. Phương pháp này chỉ áp dụng với than đã hấp phụ các chất dễ bay hơi . Đương nhiên việc sử dụng hơi nước sẽ làm cho thông thoáng bề mặt của than và diệt trùng cho than.
-Tái sinh bằng hóa chất. Dùng các dung môi hữu cơ, hoặc các dung dịch axit hay kiềm để rửa giải. Than sau xử lí vẫn phải dùng một lượng nước nhất định để rửa lại nhiều lần và sấy khô, đồng thời cũng phải tiến hành xử lí các dung dịch rửa giải.
-Tái sinh bằng nhiệt. Nung than trong điều kiện yếm khí ở 800 độ C, các chất hữu cơ sẽ hát hết và trả lại bề mặt thông thoáng cho than. Vowsu phương pháp này phải đầu tư tốn kém để xây dựng lò đốt và không loại trừ than cũng bị cháy theo, thường hao gijt từ 7-10% và chỉ có thể tái sinh chừng 10-14 lần. Có thể sử dụng lò điên (lò hồng ngoại, lò cảm ứng) cho phép giảm được tổn thất nhưng khá đắt tiền