1.3 Tổng quan về nước thải trong quá trình sản xuất chitin-chitosan
1.3.5 Cơ sở lý thuyết xử lý tạp chất v à chất màu của các dịch thải
Thành phần tạp chất trong các dịch thải nh ư protein hòa tan, các cặn bẩn… Để loại trừ các tạp chất này có thể dùng phương pháp lọc để phân tách chúng.
Mặt khác dịch thải NaOH sau công đoạn khử protein có m àu đỏ nâu đậm. các hoạt chất màu có trong các dịch thải là astaxanthin, actacene, carotenoit… Nguyên lý có thể sử dụng phương pháp cơ học, lý học, hóa học hay sinh học để xử lý màu. Thế nhưng dịch thải NaOH có lượng kiềm dư, yêu cầu trong quá trình xử lý màu phải giữ lại lượng kiềm dư để tái sử dụng. Để phù hợp với yêu cầu trên, nên xử lý màu theo phương pháp lý học bằng những chất có khả năng hấp phụ màu mạnh để hấp phụ các chất màu có trong các dịch thải.
Dựa vào đặc tính của các dịch thải, chọn đối t ượng là than hoạt tính để lọc loại trừ các tạp chất và kết hợp xử lý màu cho các dịch thải.
- Lý thuyết xử lý màu của dịch thải bằng than hoạt tính.
Than hoạt tính là dạng vật chất của cacbon, thông th ường được sử dụng làm trong sạch các chất lỏng như: các dung môi hữu cơ, các hóa chất khác…
Hàng năm có khoảng 150 ngàn tấn than hoạt tính bột, 150 ngàn than hoạt tính dạng hat nhỏ và khoảng 30 ngàn tấn than hoạt tính dạng viên, dạng que được sản xuất trên thế giới.
Có nhiều nguyên liệu khác nhau sản xuất than hoạt tính nh ư: gỗ, chất dẻo, đá, vật liệu tổng hợp, miễn là nguyên liệu dùng sản xuất than hoạt tính có thành phần cacbon.
Cấu trúc bên trong của than hoạt tính có nhiều lỗ mao quản đ ược hình thành khi cacbon được hoạt hóa trong quá trình sản xuất. Lỗ mao quản có ba dạng: Mao quản lớn (đường khính mao quản trên 25 nm), mao quản trung bình (đường kính mao quản từ 1 nm – 25 nm) và mao quản nhỏ (đường kính mao quản bé hơn 1 nm).
Khi cho các dịch thải cần xử lý đi qua than hoạt tính, nhờ hệ thống mao quản của than hoạt tính nên chúng có thể giữ lại các chất hòa tan. Ngoài ra than hoạt tính có tính hấp phụ bề mặt mạnh nên có thể hấp thụ các chất màu có trong dịch thải cần xử lý. Vậy nên các dịch thải sau khi đi qua than hoạt tính sẽ được loại trừ chất hòa tan, các chất màu.
- Lý thuyết xử lý tạp chất màu trong dịch thải bằng quá trình lọc.
Mục đích của quá trình lọc là phân tách các tạp chất ra khỏi các dịch thải của quá trình sản xuất chitin-chitosan nhờ vật ngăn lọc trong thiết bị lọc.
Vật ngăn lọc là bộ phận chính trong thiết bị lọc có tác d ụng ngăn các tạp chất cần lọc có trong các dịch thải. Vật ngăn lọc th ường sử dụng là: giấy lọc,vải lọc, than hoạt tính, cát, đá… Vật ngăn lọc phải đạt các yêu cầu sau:
• Chỉ cho ít các hạt rắn nhỏ chui qua.
• Dễ tái sử dụng.
• Có độ bền nhiệt học, hóa học, c ơ học.
• Khó cháy nổ.
Với tính chất của than hoạt tính vừa ngăn cản các hạt rắn có kích th ước nhỏ, vừa hấp phụ được các hợp chất màu. Vậy nên chọn than hoạt tính làm vật ngăn` lọc cho quá trình lọc tinh kết hợp với xử lý màu cho các dịch thải.
- Lý thuyết xửlý khoáng bằng phương pháp oxalat cho dịch thải HCl Khoáng trong vỏ tôm chủ yếu là canxi cacbonat. Trong quá trình sản xuất chitin-chitosan khoáng được khử bằng acid HCl, canxi trong dịch thải HCl tồn tại ở dạng ion Ca2+.
Theo nguyên lý, các ion CO32-, SO32-có thể tác dụng với ion Ca2+ tạo muối kết tủa canxi cacbonat, canxi sunfit trong môi tr ường trung tính.
Ca2+ + CO32- = CaCO3 Ca2+ + SO32- = CaSO3
Nhưng nếu trong môi trường axit HCl thì muối canxi cacbonat, canxi sunfit không bền do tác dụng với ion H+ giải phóng CO2,SO2.
CaCO3 + H+ = Ca2+ + CO2 + H2O
CaSO3 + H+ = Ca2+ + SO2 + H2O
Tính chất của ion C2O42- bền trong môi trường axit, dựa vào tính chất đó chọn axit oxalic để kết tủa ion Ca2+ có trong dịch thải HCl.
Ta có các phương trình phản ứng sau:
H2C2O4 = 2H+ + C2O42- Ca2+ + C2O42- = CaC2O4
Ngoài ra ion Fe2+,Fe3+,Al3+… cũng tạo kết tủa với ion C2O42- nhưng yếu hơn so với Ca2+.
Fe2+ + C2O42- = FeC2O4 Fe3+ + C2O42- = Fe2(C2O4)3 Al3+ + C2O42- = Al2(C2O4)3
Sau khi các muối oxalat kết tủa hình thànhổn định, tiến hành loại trừ tủa bằng phương pháp cơ học.