Hình 2.5. Hai cột vật liệu tiến hành đánh giá khả năng xử lý asen của mơ hình quy mơ phịng thí nghiệm
Mơ hình Thomas
Mơ hình Thomas dựa trên giả thiết cho rằng quá trình hấp phụ tn theo mơ hình động học bậc 2 và mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, đồng thời Thomas cũng bỏ qua quá trình chuyển khối bên trong và bên ngồi của chất hấp phụ. Do đó tốc độ q trình khuếch tán đƣợc quyết định bởi phản ứng trên bề mặt giữa chất bị hấp phụ và dung lƣợng chƣa bị sử dụng của chất hấp phụ.
Phƣơng trình có dạng tuyến tính: Ln(Ce Co - 1) = KTqoM Q - KTCoV Q (1) Hoặc: Ln(Ce Co - 1) = KTqoM Q - KTCot (2) (với t = V/Q) Trong đó:
Co, Ce: Nồng độ đầu vào và đầu ra của dung dịch hấp phụ (mg/l) qo : dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg/g)
M: khối lƣợng chất hấp phụ (g) Q: tốc độ dịng chảy (ml/phút)
V: lƣợng thể tích chảy qua cột hấp phụ (ml) KT: hằng số tốc độ Thomas (ml/phút/mg)
Xây dựng đồ thị biểu sự phụ thuộc của ln[(Co/Ce) - 1) và V (theo phƣơng trình 1) hoặc ln[(Co/Ce) – 1] vào t (theo phƣơng trình 2), ta sẽ xác định đƣợc các hệ số trong phƣơng trình.
Mơ hình Yoon - Nelson
Mơ hình này dựa trên giả thiết cho rằng độ giảm tốc độ của quá trình hấp phụ tỉ lệ với tỉ số giữa nồng độ sau khi hấp phụ và nồng độ ban đầu của chất chƣa hấp phụ. Phƣơng trình Yoon – Nelson có dạng:
Ce Co =
1
1 + exp[KYN(τ - t)] (3) Phƣơng trình có dạng tuyến tính:
ln Ce
Co - Ce = KYNt – τKYN (4) Trong đó:
Co, Ce: nồng độ đầu vào và đầu ra của dung dịch hấp phụ (mg/l) KYN: hệ số tốc độ (phút-1)
τ: Thời gian để hấp phụ 50% chất bị hấp phụ (phút) t: thời gian (phút)
Mơ hình Yoon – Nelson không chỉ đơn giản hơn các mô hình khác mà các tham số trong mơ hình cũng khơng địi hỏi chi tiết về các tính chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, cũng nhƣ các tham số của mơ hình hấp phụ dạng tĩnh. Từ phƣơng trình (4), xây dựng đồ thị phụ thuộc ln[Ce/(Co – Ce)] vào (t) ta xác định
đƣợc các hệ số trong phƣơng trình động học Yoon – Nelson.
2.3.5 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
Tại phịng thí nghiệm và hiện trƣờng thực tế, các mẫu phân tích đƣợc lấy và bảo quản theo đúng TCVN 6663-3 : 2008.
Tại khu vực khảo sát để lắp đặt hệ thống xử lý, các mẫu phân tích đƣợc lấy tại các địa điểm khác nhau. Các địa điểm đƣợc lấy mẫu là những nơi sử dụng nƣớc giếng khoan, không đƣợc tiếp cận với nguồn nƣớc sạch để tiến hành đánh giá, lựa chọn địa điểm lắp đặt phù hợp.
Tại địa điểm lắp đặt hệ thống xử lý, các mẫu phân tích đƣợc lấy tại 2 vị trí gồm mẫu nƣớc giếng khoan và mẫu nƣớc sau khi qua hệ thống xử lý.
Mỗi mẫu nƣớc đƣợc lấy có kí hiệu riêng để dễ dàng phân biệt. Sau khi lấy mẫu phân tích, dùng axit HClaxit hóa mẫu tại chỗ, sau đó mẫu đƣợc đem đi phân tích chất lƣợng về các chỉ tiêu As, Fe, Mn, PO43- tại Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
Phƣơng pháp phân phân tích đƣợc sử dụng là phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử. Nồng độ các ion kim loại trong dung dịch đƣợc xác định bằng phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử OES sử dụng Plasma cao tần cảm ứng ICP trên thiết bị ICP– OES (Inductive Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy).
ICP là nguồn năng lƣợng đƣợc dùng làm nguồn kích thích cho phƣơng pháp phân tích phổ phát xạ đang đƣợc ứng dụng phổ biến và có hiệu quả cao. Nguồn năng lƣợng này sử dụng khí argon và có thể đạt tới nhiệt độ 8000ºC. Với plasma này, mọi nguyên tố kim loại đều bị kích thích để tạo ra phổ phát xạ của nó, đảm bảo phép phân tích có độ nhạy rất cao. Bên cạnh đó, ICP có độ ổn định cao nên cho sai số rất nhỏ, tốc độ phân tích cao và có thể định lƣợng đƣợc đồng thời nhiều nguyên tố. Nguyên tắc của phép đo phổ phát xạ nguyên tử (OES):
- Mẫu phân tích cần đƣợc chuyển thành hơi (khí) của nguyên tử trong môi trƣờng kích thích, dùng nguồn năng lƣợng phù hợp để kích thích đám hơi đó để chúng phát xạ.
- Thu và ghi các tín hiệu cƣờng độ phổ phát xạ của mẫu nhờ máy quang phổ. - Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính, định lƣợng theo yêu cầu.
2.3.6 Phương pháp tính tốn thiết kế mơ hình
a. Thiết kế mơ hình hệ xử lý thực tế