2.7.1. Chuẩn bị cột hấp phụ
Dụng cụ thí nghiệm là cột bằng thủy tinh cao 35cm, kích thước đường kính trong
1,2 cm, van điều chỉnh lưu lượng và bình chứa dung tích lớn. Kích thước VLHP trong cột hấp phụ là cỡ hạt 200 - 450 μm, vì cỡ hạt quá nhỏ dễ gây hiện tượng tắt nghẽn trong cột và làm tăng trở lực lọc.
Khối lượng VLHP đem đi hấp phụ lần lượt là 1g, 1,5g và 2g, tương ứng với các chiều cao được trình bày trong bảng. Dung dịch Cr(VI) nồng độ 50mg/L pha từ dung dịch gốc, điều chỉnh pH = 1,0. Thiết lập hệ liên tục, lưu lượng 2mL/phút cho đến khi nồng độ Cr(VI) trong nước đầu ra bằng 0,05mg/L theo yêu cầu QCVN 2011/BTNMT (C = 0,001Co) và bằng 5% nước thải đầu vào (C/Co=0,05), đó là điểm uốn. Thời điểm giá trị C = 0,001Co và C = 0,05Co được áp dụng để tính toán các thông số của mô hình cột hấp phụ.
Thể tích tầng chất rắn V được tính bằng tích chiều cao của lớp vật liệu đo được với tiết diện cột hoặc bằng tỷ số giữa khối lượng và khối lượng riêng của VLHP. Mỗi thể tích nước chảy qua cột có thể tích bằng thể tích lượng vật liệu là kết thúc một giai
đoạn xử lý và được đem đi đo nồng độ Cr(VI). Thời gian tiếp xúc tầng rỗng được tính bằng cách lấy thể tích tầng chất rắn V chia cho lưu lượng Q.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -
ĐHTN tnu.edu. v n/
Bảng 2.1: Các thông số của cột hấp phụ
Thông số thiết kế Cột 1 Cột 2 Cột 3
Khối lượng VLHP, m(g) 1 1,5 2
Chiều cao cột, Z (mm) 44 70,5 105
Đường kính trong của cột, D (mm) 12 12 12
Thể tích của VLHP (mL) 5 8 12
Lưu lượng, Q (mL/phút) 2 2 2
Thời gian tiếp xúc tầng rỗng, tr (phút) 2,5 4,0 6,0
Dựng đồ thị đường cong thoát từ các giá trị nồng độ Cr(VI) sau khi xử lý ứng với thời gian bảo vệ t của mỗi cột. Ứng với các thời điểm C = 0,05mg/L và C
= 2,5mg/L, dựng đồ thị t-Z thể hiện mối quan hệ tuyến tính giữa sự thay đổi chiều cao tầng vật liệu Z và sự thay đổi thời gian bảo vệ t. Hệ số góc và tung độ gốc của đường thẳng t-Z là tham số để xác định hệ số bảo vệ, dung lượng hấp phụ, thời gian chết của cột.
Sau khi tính toán mô hình dựa trên số liệu thí nghiệm từ mẫu pha, tiến hành khảo sát trên mẫu nước thải lấy từ nhà máy Khóa Việt Tiệp - Hà Nội để kiểm tra mức độ phù hợp và khả năng áp dụng của mô hình so với lý thuyết.
Bảng 2.2: Một số thông số của nước thải nhà máy Việt Tiệp – Hà Nội
Thông số Giá trị
pH 1,75
Nồng độ Cr(VI) (mg/L) 64,58
2.7.2. Giải hấp vật liệu sau khi hấp phụ Cr(VI)
Chúng tôi tiến hành giải hấp các ion trên các cột đã hấp phụ ở tốc độ dòng 2,0 mL/phút bằng dung dịch HNO3 có nồng độ 1M. Liên tục lấy dung dịch giải hấp theo từng Bed-volume cho đến hết Bed-volume thứ 15. Xác định nồng độ trước và sau khi hấp phụ của Cr(VI) trong dung dịch tương ứng với các điều kiện tối ưu như đã làm khi xây dựng đường chuẩn.
Bed-volume (đơn vị thể tích cơ sở): là thể tích dung dịch được dội qua cột có giá trị đúng bằng thể tích VLHP nhồi trong cột.
Ct 0
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -
ĐHTN tnu.edu. v n/
2.7.3. Tái sử dụng vật liệu
VLHP sau khi giải hấp được rửa sạch axit tới môi trường trung tính, sấy khô.
Tiến hành sự hấp phụ đối với dung dịch Cr(VI) như VLHP mới với tốc độ dòng 2,0 mL/phút. So sánh khả năng hấp phụ của VLHP tái sinh này với VLHP mới trong cùng điều kiện về nồng độ đầu.
- Hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức:
1
C 1 n C0
.100
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -
ĐHTN tnu.edu. v n/
H n i 0
Trong đó:
0 (2.1) C0: Nồng độ đầu của ion kim loại (mg/L)
Ct: Nồng độ của ion kim loại khi ra khỏi cột hấp phụ tại thời điểm t (mg/L) n: Số BV trong mỗi lần thí nghiệm.