Qua những thí nghiệm trên cho thấy hiệu suất hấp phụ 4 loại DMHC trên bằng than hoạt tính và hiệu quả phân hủy các DMHC đó bằng sóng siêu âm là rất cao. Để hiệu quả xử lý cao hơn nên kết hợp với quá trình lắng lọc cơ học tr−ớc khi đ−a vào hấp phụ.
Từ đó đề xuất công nghệ xử lý 4 loại DMHC trong n−ớc thải sơn đó nh− sau: N−ớc từ tháp n−ớc, qua giàn n−ớc dập hơi sơn, các khí không đ−ợc dập xuống, sẽ đ−ợc hút bởi tháp hấp thụ. DMHC sẽ theo n−ớc từ giàn dập chảy vào bể n−ớc thải từ buồng sơn, tiếp đến chảy vào bể chứa qua song chắn rác để loại bỏ các loại rác thô có kích th−ớc lớn. N−ớc từ bể chứa đ−ợc bơm vào bể tuyển nổi để loại bỏ các chất cặn lơ lửng, cặn sẽ đ−ợc vớt lên. Sau đó bơm n−ớc vào tháp lắng xyclon để lắng các chất xuống đáy, bùn thải sẽ đ−ợc bơm hút. N−ớc sau lắng, sẽ cho qua thiết bị lọc hấp phụ bằng than hoạt tính, tại đây 4 loại DMHC nghiên cứu sẽ đ−ợc hấp phụ cùng một số chất khác. N−ớc đã qua xử lý, đ−ợc tái sử dụng quay trở lại tháp n−ớc, tiếp tục dập hơi sơn, tiết kiệm chi phí, tiết kiệm tài nguyên. Than hoạt tính sau khi hấp phụ sẽ bổ sung thêm n−ớc và dùng sóng siêu âm với c−ờng độ 1200W/m2 để xử lý các DMHC trên bề mặt than.
Tháp hấp thụ Phèn nhôm, sữa vôi Giàn n−ớc dập hơi DMHC N−ớc đã qua xử khí Tháp n−ớc
Siêu âm than hoạt tính sau hấp Than hoạt tính đã
qua xử lý Bể chứa
Hầm bơm
Bể tuyển nổi Thiết bị lắng N−ớc thải N−ớc từ ngăn chứa bùn Thiết bị hấp phụ bằng than hoạt tính Xe hút bùn Bể chứa bùn Song chắn rác N−ớc Siêu âm
Kết luận vμ kiến nghị Kết luận
1. Sử dụng than hoạt tính của Hà Lan để hấp phụ đạt hiệu quả khá cao. Hơn nữa giá thành lại thấp, mang lại hiệu quả kinh tế. L−ợng than hấp phụ tối −u cho 100ml n−ớc là 2g. Thời gian hấp phụ là 60 phút, tốc độ lắc 130 vòng/phút. Hiệu quả hấp phụ xylen (100%) và toluen (98%) cao hơn so với Ethyl axetat (94,2%) và Butyl axetat (95%).
2. Thời gian siêu âm tối −u là 80 phút ở tần số 600kHz với c−ờng độ sóng là 1200W/m2. Quá trình siêu âm phân hủy etyl axetat có hiệu suất cao nhất (83,25 %) và xylen có hiệu suất thấp nhất (70,21 %). pH không ảnh h−ởng nhiều tới quá trình siêu âm, khoảng pH axit từ 3 đến 6 sẽ cho hiệu quả tốt hơn.
3. Hiệu quả xử lý tối −u bằng ph−ơng pháp siêu âm đối với mẫu giả đạt: etyl axetat (95,6 %), butyl axetat (90,2 %), toluen (84,6%) và xylen (80,2%). Đối với mẫu n−ớc thải buồng sơn công ty Toyota đạt: etyl axetat (91,5%), butyl axetat (85,6%), toluen (80,9%) và xylen (78,4%).
Kiến nghị
Dựa trên những nghiên cứu đã làm đ−ợc, tôi xin đề ra một số kiến nghị sau:
- Thực hiện tiếp các nghiên cứu, để xác định số lần tái sử dụng than hoạt tính sau khi hấp phụ.
- Thí nghiệm phân hủy 4 loại DMHC bằng sóng siêu âm ở các tần số cao hơn.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ bằng than hoạt tính và phân hủy bằng sóng siêu âm các loại DMHC ngoài 4 loại đã nghiên cứu.
- Xử lý bằng ph−ơng pháp này nên kết hợp với lắng lọc tr−ớc khi hấp phụ, để đạt hiệu quả tốt nhất.
Tμi liệu tham khảo
A. Tài liệu tiếng việt
1. Lê Văn Cát. Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lý n−ớc thải. trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia. Nhà xuất bản thống kê Hà Nội, 2002.
2. Hoàng Kim Cơ. Kỹ thuật môi tr−ờng. Nhà xuất bản Khoa học & kỹ thuật Hà nội, 2001.
3. Lê Đức. Một số ph−ơng pháp phân tích môi tr−ờng. Nhà xuất bản đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004.
4. Phạm Thanh Hà. Nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm các dung môi hữu cơ trong môi tr−ờng không khí khu vực sản xuất sơn và đề xuất biện
pháp giảm thiểu. Khóa luận tốt nghiệp. Tr−ờng đại học Khoa học tự nhiên Hà
Nội, 2004.
5. Võ Bá Hải. Nghiên cứu lựa chọn chất hấp phụ trong sản xuất cồn tuyệt đối. Luận văn thạc sỹ khoa học. Tr−ờng đại học Bách khoa Hà Nội, 2005.
6. Mai Bình Hùng. Nghiên cứu xử lý n−ớc thải sơn tại công ty Xuân Hòa. Khóa luận tốt nghiệp. Tr−ờng đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, 2007.
7. D−ơng Thế Hy. Bài giảng công nghệ sơn vecni, khoa Hóa đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2008
8. Nguyễn Văn Lộc. Kĩ thuật sơn. Nhà suất bản giáo dục, 2007
9. Đinh Thị Ngọ. Hóa học dầu mỏ. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2002 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
10. Nguyễn Đức Nghĩa. Công ty Sơn Tổng Hợp Hà Nội. Báo cáo thực tập. Tr−ờng đại học Bách khoa Hà Nội, 2005
11. Nguyễn Xuân Nguyên. N−ớc thải và công nghệ xử lý n−ớc thải. Nxb khoa học & kỹ thuật Hà Nội, 2003.
12. Nguyễn Thị Thìn, Tuấn Lan. Ô nhiễm và hậu quả. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2001.
13. Trung tâm đào tạo ngành n−ớc và môi tr−ờng dịch và giới thiệu. Sổ tay xử lý n−ớc, tập 1. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2005.
14. Trung tâm đào tạo ngành n−ớc và môi tr−ờng dịch và giới thiệu. Sổ tay xử lý n−ớc, tập 2. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2005.
B. Tài liệu tiếng anh
15. E. G. Richardson, A. E. Brown. Ultrasonic physics. N.Y.: Elsevier Publ. Co., 1962
16. Goskonda,S, Catallo, WJ, Junk, T. Sonochemical degradation of aromatic organic pollutants. Waste Manage 22: 351-356. 2002.
17. Hao H, Chen Y, Wu M, Wang H, Yin Y. Decomposition of 4- chlorophenol in aqueous solution by ultrasound. 2004.
18. Heinrich Sontheimer, Scott Summers R., John C. Crittenden.
Activated carbon for water treatment. Karlsruhe: DVGW-Forschungsstelle,
1988.
19. Koda, S, Kimura, T, Kondo, T, Mitome,H. A standard method to calibrate sonochemical efficiency of an individual reaction system. Ultrason Sonochem 10: 149-156. 2003
20. Nicolas P. Cheremisinoff. Industrial solvents handbook. Basel: Marcel Dekker, 2003.
21. Petrier,C, Jiang,Y, Lamy, MF. Ultrasound and environment: sonochemical destruction of chloroaromatic derivatives. Environ Sci Technol 32: 1316-1318. 1998.
22. Roop Chand Bansal, Meenakshi Goyal, Activated Carbon absorption, Taylor & Francis Group, LLC. 2005.
23. Teresa J. Bandosz. Activated Carbon Surfaces in Environmental Rememediation, Elsevier Science & Technology Vol.7. New York, USA. 2005.
24. http://www.medinet.hochiminhcity.gov.vn/data/news/2009 (Lạm dụng dung môi cảnh báo sức khỏe đối với cộng đồng ) PGS TS Hà Thúc Huy, Khoa Hóa - Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM.
Phụ lục Phụ lục 1
Sắc kí khí khối phổ GC/ MS
• Ph−ơng pháp sắc ký
Sắc kí khí (Gas Chromatography – GC) là một trong những ph−ơng pháp quan trọng để tách các chất có nhiệt độ bay hơi thấp và bền với nhiệt.
Bộ phận bơm mẫu
Nguồn khí mang
Điều chỉnh áp suất
Hình 1 . Sơ đồ lý thuyết thiết bị sắc kí khí
Trung tâm của phép tách sắc kí là cột tách, đây là bộ phận quan trọng nhất quyết định sự thành công của phép tách. Tiếp theo là detector, đây là bộ phận ảnh h−ởng đến độ nhạy của ph−ơng pháp. Các bộ phận tiếp theo là nguồn khí mang, khí phụ trợ và phần xử lý tín hiệu. Sau khi mẫu đ−ợc đ−a vào bộ phận bơm mẫu, mẫu đ−ợc hoá hơi nhờ nhiệt độ phù hợp đặt ở đây. Khí mang - sau khi đ−ợc điều chỉnh áp suất và lọc để loại bỏ các tạp chất - đẩy mẫu đi từ đầu cột đến cuối cột. Tại đây nhiệt độ đ−ợc khống chế theo một ch−ơng trình nhiệt độ chặt chẽ để quá trình tách chất xảy ra có hiệu quả nhất. Sau khi rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau các cấu tử lần l−ợt đi vào detector, tại đó chúng đ−ợc chuyển thành tín hiệu điện gọi là pic.
Tại đây mỗi chất phân tích cho một tín hiệu nhất định, các tín hiệu này đ−ợc khuyếch đại, xử lý và ghi lại nhờ bộ phận xử lý tín hiệu. Tín hiệu đ−ợc ghi lại d−ới dạng các đỉnh (pic) ứng với các cấu tử khác nhau gọi là sắc kí đồ ngoại . Thời gian l−u của pic (thời gian xuất hiện pic đó kể từ khi bơm mẫu) là đại l−ợng
đặc tr−ng định tính của chất cần tách. Diện tích pic hay chiều cao pic là th−ớc đo định l−ợng cho từng chất trong hỗn hợp chất nghiên cứu.
Trong sắc ký khí, mẫu đ−ợc tách ra do s− phân bố giữa pha tĩnh và pha động nhờ cơ chế hấp phụ, phân bố hoặc kết hợp cả hai cơ chế này, pha tĩnh là chất rắn hoặc lỏng có bề mặt rộng th−ờng cố định, pha động là chất khí th−ờng chuyển dịch t−ơng đối trên pha tĩnh này. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pha động (khí mang) th−ờng sử dụng các khí sau: Khí Hidro, khí Hêli, khí Argon, khí Nitơ, không khí và Oxi.
Pha tĩnh: tồn tại ở 2 dạng là chất rắn hoặc lỏng: Nếu pha tĩnh là một chất hấp phụ rắn thì kĩ thuật phân tích đ−ợc gọi là sắc kí khí rắn GSC (Gas Soil Chromatography). Nếu pha tĩnh là một chất lỏng đ−ợc gắn lên bề mặt của chất mang khí trơ hoặc đ−ợc phủ d−ới dạng một lớp fim mỏng lên thành cột mao quản thì kĩ thuật này đ−ợc gọi là sắc kí khí lỏng GLC (Gas Liquid Chromatography)
Ph−ơng pháp sắc kí chỉ có thể tách các cấu tử ra chứ không thể xác định đ−ợc định tính cũng nh− định l−ợng các chất, muốn làm đ−ợc điều này thì các chất sau khi tách đ−ợc đ−a ngay vào những thiết bị xác định cấu trúc và định l−ợng các chất đó (gọi là detector của thiết bị sắc kí). Trong đề tài này chúng tôi sử dụng detector khối phổ (MS)
• Ph−ơng pháp khối phổ
+ Nguyên tắc: Mỗi chất sau khi ion hoá đ−ợc bắn phá thành những mảnh nhỏ, mang điện tích âm, d−ơng nhất định. Dựa vào các mảnh ion chính của từng chất để định tính và định l−ợng chất đó.
Ion hoá Tách ion Thu và xử lý tín hiệu
Bơm hút chân không Hoá khí
mẫu
Hình 2. Sơ đồ các bộ phận của một khối phổ kế
Sự vận hành của khối phổ kế cần áp suất nhỏ hơn 10-6 mm Hg. Mẫu ở dạng khí đ−ợc đ−a vào buồng ion hoá, tại đây mẫu đ−ợc ion hoá bằng nhiều ph−ơng pháp khác nhau nh− ph−ơng pháp va đập electron và ph−ơng pháp ion hoá hoá học. Sau khi hình thành, các ion đ−ợc phân loại theo số khối, các dòng ion sau khi đ−ợc phân loại đi vào detector điện tử có kèm bộ xử lý tín hiệu và thiết bị ghi phổ.
Để đạt đ−ợc những chức năng −u việt của hai thiết bị riêng rẽ, ng−ời ta dùng kĩ thuật ghép nối hai thiết bị thành một hệ liên hợp sắc kí khí-khối phổ. Máy khối phổ là một detector vạn năng dùng cho sắc kí khí, vì một chất bất kỳ nào đi qua máy sắc kí khí đều đ−ợc chuyển hóa thành các ion ở trong máy phổ khối. Đồng thời bản chất đặc tr−ng cao của khối phổ đồ tạo cho máy khối phổ nh− là một detector sắc kí khí đặc tr−ng. Có thể ví sắc kí khí là một máy tách lý t−ởng, còn khối phổ là một detector tuyệt hảo để nhận biết. Hơn nữa giữa sắc kí khí và phổ khối có một sự t−ơng thích cao
• Hệ thiết bị sắc kí khí - khối phổ (GC-MS)
Sắc kí khí khối phổ (GC – MS) là hệ ghép nối giữa sắc kí khí GC và khối phổ MS. Sắc kí khí đ−ợc James và Martin đề cập đến từ năm 1952. Thiết bị cho phép thực hiện sự phân tách các thành phần hỗn hợp mẫu theo thời gian.
Injection port
Instrument contr ol
Control & Data Syst GC Oven Capillary Column Gas Vacuum System Ion Source Mass A Mass Detector Gas supply Analyst Interface Detector of GC Flow controller
Sơ đồ thiết bị GC – MS đ−ợc mô tả nh− sau:
Hình 3: Sơ đồ máy sắc ký khí khối phổ GC-MS
Một đặc điểm của thiết bị này là trong cột sắc kí luôn tồn tại một áp suất lớn hơn môi tr−ờng còn nguồn ion hoá của khối phổ chỉ hoạt động trong môi tr−ờng chân không t−ơng đối cao, áp suất chỉ khoảng 10-6 mmHg. Để thiết bị này hoạt động đ−ợc thì một bộ phận tách khí mang đ−ợc đ−a vào giữa hai thiét bị GCvà MS.
Sự kết hợp giữa 2 bộ phận sắc kí khí và detector khối phổ có độ nhạy và độ phát hiện cao, độ chọn lọc cao có thể tách đ−ợc từng chất ở không gian hơi, loại bỏ đ−ợc yếu tố ảnh h−ởng khi phân tích bằng chế độ SIM cho độ chọn lọc cao hơn.
Phụ lục 2
Phụ lục bảng
Bảng 1: Nồng độ dung dịch dùng trong các thí nghiệm
TT Dung môi Tỷ trọng (g/cm3) V hút chuẩn (μl) V định mức (ml) Nồng độ ban đầu (mg/l) 1 Etyl acetate 0.90 5 100 45 2 Butyl acetate 0.88 5 100 44 3 Toluen 0.87 5 100 43,5 4 m, Xylen 0.86 5 100 43 5 o, Xylen 0.88 5 100 44 6 p, Xylen 0.86 5 100 43
Bảng 2: Pha nồng độ dung dịch chuẩn từ dung dịch gốc
TT Dung môi Tỷ trọng (g/cm3) V hút chuẩn (μl) V định mức (ml) Nồng độ Co (mg/l) 1 Etyl acetate 0.90 50 10 4500 2 Butyl acetate 0.88 50 10 4400 3 Toluen 0.87 50 10 4350 4 m, Xylen 0.86 50 10 4300 5 o, Xylen 0.88 50 10 4400 6 p, Xylen 0.86 50 10 4300
Bảng 3: Nồng độ các điểm chuẩn trong đ−ờng chuẩn có nồng độ thấp
Đơn vị : (mg/l) TT Dung môi Nồng độ Co V định mức CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 1 Etyl acetate 45.00 10 0.05 0.09 0.45 0.90 1.80 2 Butyl acetate 44.00 10 0.04 0.09 0.44 0.88 1.76 3 Toluen 43.50 10 0.04 0.09 0.44 0.87 1.74 4 m, Xylen 43.00 10 0.04 0.09 0.43 0.86 1.72 5 o, Xylen 44.00 10 0.04 0.09 0.44 0.88 1.76 6 p, Xylen 43.00 10 0.04 0.09 0.43 0.86 1.72
Bảng4: Nồng độ các điểm chuẩn trong đ−ờng chuẩn có nồng độ cao Đơn vị (mg/l) TT Dung môi Nồng độ Co V định mức C1 C2 C3 C4 C5 1 Etyl acetate 4500 10 2.25 4.50 9.00 22.50 45.00 2 Butyl acetate 4400 10 2.20 4.40 8.80 22.00 44.00 3 Toluen 4350 10 2.18 4.35 8.70 21.75 43.50 4 m, Xylen 4300 10 2.15 4.30 8.60 21.50 43.00 5 o, Xylen 4400 10 2.20 4.40 8.80 22.00 44.00 6 p, Xylen 4300 10 2.15 4.30 8.60 21.50 43.00
Bảng 5 : Điều kiện tối −u phân tích trên thiết bị GCMS TT Các thông số Phân tích n−ớc Phấn tích than (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1 Cột sắc ký DB Wax 30m x 0.25 mm x 0.25 μm
DB Wax 30m x 0.25 mm x 0.25 μm
2 Thời gian ủ mẫu 20 phút 20 phút
3 Nhiệt độ ủ 80 0C 120 0C
4 Nhiệt độ kim bơm mẫu 85 0C 125 0
C 5 Thể tích bơm mẫu (*) 250 μl, 500 μl 250 μl, 500 μl 6 Điện thế Detector (*) 0.9 Kv, 1.1 Kv 0.9 Kv, 1.1 Kv
7 Số vòng lắc mẫu/phút 400 400
8 áp suất đầu cột 85 Kpa 85 Kpa
9 Tốc độ dòng qua cột 1.5 ml/phút 1.5 ml/phút
Phụ lục hình Etyl axetat Toluen Butyl acetate m, Xylen p, o, Xylen
Hình 1: Sắc đồ chuẩn của 4 dung môi hữu cơ có nồng độ C2
2.0 2.5 3.0 0.5 1.0 1.5 (x100,000) 5.50 5.75 6.00 1.0 2.0 3.0 (x10,000) Etyl acetate m, Xylen O, Xylen p, Xylen 40 phỳt 60 phỳt 40 phỳt 60 phỳt
Hình 2: So sánh peak trên sắc đồ sau khi siêu âm 40 và 60 phút
Phụ lục ảnh
Bể n−ớc thải sơn tr−ớc xử lý công ty Toyota
Siêu âm than ở tần số 40kHz
Hấp phụ DMHC bằng than hoạt tính Máy GC/MS
Máy siêu âm tần số 600kHz Siêu âm than hoạt tính ở tần số 600kHz
Lời cảm ơn
Tr−ớc hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS. TS
Nguyễn Thị Hà - ng−ời đã h−ớng dẫn, cung cấp các ý t−ởng khoa học sâu sắc, định h−ớng và tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của học viên cao
học Phan Quang Thăng- ng−ời đã trực tiếp h−ớng dẫn em thực hiện các thí nghiệm trong suốt quá trình thực hiện đồ án, cùng các cán bộ Viện Môi Tr−ờng – Viện Khoa Học & Công Nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện để em có cơ hội đ−ợc thực hành và bổ sung kiến thức.