3.3. Tiến hành thí nghiệm
3.3.7. Tiến hành kiểm nghiệm than sinh học
3.3.7.2 Xác định độ ẩm toàn phần của than sinh học
Độ ẩm của than được xác định theo TCVN 5335:2009 về xác định độ ẩm của than sinh học đạng bột
Sấy mẫu ở nhiệt độ 105 oC ± 5 oC đến khối lượng không đổi, hao hụt khối lượng trong quá trình sấy là độ ẩm.
Cách tiến hành:
Cân khoảng 10 g mẫu, chính xác đến 0,0002 g, cho vào chén cân thủy tinh hoặc nhôm có nắp đậy đã được sấy ở nhiệt độ 100 oC ± 5 oC đến khối lượng không đổi.
Trang 28 Chuyển chén chứa mẫu vào tủ sấy và sấy ở nhiệt độ 100 oC ± 5 oC trong 3 giờ.
Lấy chén ra và để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và cân. Tiếp tục sấy 30 phút nữa, để nguội rồi cân.
Độ ẩm, W, của mẫu được tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức [15]:
W (%) = (m2 - m1) x 100
m (3.2) Trong đó:
m1 là khối lượng chén cân có chứa mẫu trước khi sấy, tính bằng gam.
m2 là khối lượng chén cân có chứa mẫu sau khi sấy, tính bằng gam.
m là khối lượng mẫu, tính bằng gam.
Chênh lệch giữa các kết quả hai lần xác định song song không lớn hơn 0,3 %.
3.3.7.3 Xác định hàm lượng tro của than sinh học
Hàm lượng tro của than sinh học tạo ra được tính theo TCVN 5335:2009 Cân khoảng 1 g mẫu, chính xác đến 0,0001g, cho vào chén sứ [chén đã được nung ở 815 oC ± 25 oC đến khối lượng không đổi]. Cho chén chứa mẫu vào lò nung và nâng nhiệt độ đến khoảng 815 oC ± 25 oC và nung ở nhiệt độ này trong 2 giờ. Lấy chén chứa tro ra và để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng, cân. Tiến hành nung, cân đến khối lượng không đổi.
Hàm lượng tro, A, tính bằng phần trăm khối lượng theo công thức [15]
A (%) = (m2 - m1) x 100
m (3.3) Trong đó:
m2 là khối lượng của chén và tro, tính bằng gam.
m1 là khối lượng của chén không, tính bằng gam.
m là khối lượng mẫu thử, tính bằng gam.
Chênh lệch giữa hai phép xác định song song không lớn hơn 0,3%.
3.3.7.4 Xác định chỉ số hấp phụ cua than sinh học( chỉ số Iodine)
Iodine là chỉ số cơ bản của than hoạt tính, đặc trưng cho diện tích bề mặt của các lỗ xốp than hoạt tính và khả năng hấp phụ của than. Chỉ số iodine càng cao thì mức độ hấp phụ, ứng dụng vào việc xử lý nước càng cao. Vì vậy các mẫu than sinh học do nhóm nghiên cứu tạo ra được gữi mẫu kiểm nghiệm tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu Chuẩn Đo lường Chất lượng 3 (QUATEST 3) để xác định các chỉ số của than sinh học có phù hợp cho việc xử lý nước giếng.
Trang 29 3.3.7.5 Xác định hình thái bề mặt than sinh học bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Sau khi kiểm nghiệm, xác định được mẫu có chỉ số iodine cao nhất, nhóm nghiên cứu tiến hành gửi mẫu đo tại Trung tâm Nghiên cứu Triển khai - khu Công nghệ cao, Thành phố Hồ Chí Minh để xác định đặc điểm hình thái bề mặt của than sinh học bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) với thiết bị đo: FE SEM S4800, Hitachi, Nhật Bản.
3.3.7.6 Xác định chỉ số Permanganate của nước giếng
Nước giếng được lấy trực tiếp trên khu vực Đồng Nai, 2 mẫu nước được cho vào hấp phụ nhờ TSH cà phê nhóm đang nghiên cứu và TSH gáo dừa đang bán trên thị trường, kết quả thu được mẫu nước cuối cùng. 2 mẫu nước được gửi đo kiểm nghiệm để xác định giá trị chỉ số Permanganate tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu Chuẩn Đo lường Chất lượng 3 (QUATEST 3).
3.3.7.7 Xác định chỉ số TSS của nước giếng
Chỉ số TSS (Total Suspended Solids) trong nước giếng thường được đo lường để đánh giá mức độ chất rắn lơ lửng không tan trong nước. Đây là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá sự trong suốt của nước và ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh khác nhau của nước giếng.
Nước giếng được lấy trực tiếp trên khu vực Đồng Nai, 2 mẫu nước được cho vào hấp phụ nhờ TSH cà phê nhóm đang nghiên cứu và TSH gáo dừa đang bán trên thị trường, kết quả thu được mẫu nước cuối cùng. 2 mẫu nước được gửi đo kiểm nghiệm để xác định giá trị chỉ số TSS tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu Chuẩn Đo lường Chất lượng 3 (QUATEST 3).
3.3.7.8 Xác định độ cứng của nước giếng
Nước giếng được lấy trực tiếp trên khu vực Đồng Nai, 2 mẫu nước được cho vào hấp phụ nhờ TSH cà phê nhóm đang nghiên cứu và TSH gáo dừa đang bán trên thị trường, và 2 mẫu nước được cho vào hấp phụ nhờ TSH cà phê nhóm đang nghiên cứu và TSH gáo dừa đang bán trên thị trường và sau đó cho lọc qua cốc lọc 6 lớp do nhóm nghiên cứu tạo ra, kết quả thu được mẫu nước cuối cùng. Mẫu nước được gửi đo kiểm nghiệm để xác định giá trị chỉ số độ cứng tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu Chuẩn Đo lường Chất lượng 3 (QUATEST 3).
Trang 30 3.3.7.9 Quy trình xử lý nước qua bộ lọc thô và chuẩn bị mẫu gữi kiểm nghiệm tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu Chuẩn Đo lường Chất lượng 3 (QUATEST 3)
Bước 1: Pha than sinh học vào nước giếng và khuấy đều trong thời gian nhất định để than hấp phụ các chất trong nước.
Thông thường, cần sử dụng từ 0,1 đến 1 gam TSH để lọc 1 lít nước, tùy thuộc vào loại chất cần than hấp phụ mà linh hoạt tăng hoặc giảm số lượng TSH cho 1 lít nước, ở đây nhóm cần nghiên cứu lọc các chỉ số TSS, Permanganate và xử lý độ cứng là chỉ số lần đầu tìm hiểu nên chọn sử dụng 1 gam TSH hấp phụ 1 lít nước để xử lý và đánh giá các chỉ số và thời gian khuấy được chọn là 10 phút.
Hình 3. 26. Than hấp phụ xử lý nước Bước 2: Cho nước được TSH hấp phụ lọc qua giấy lọc
Vì TSH dạng bột có kích thước quá nhỏ nên len lẫn với nước, dễ đi xuyên qua lớp xốp cuối cùng của cốc lọc 6 lớp do nhóm chế tạo, khó xử lý, đảm bảo chất lượng nước sau lọc nên cần cho lượng nước này được lọc qua giấy lọc để thu lại hết lượng TSH trong nước, thu duy nhất nước đã được hấp phụ nhờ TSH để chuẩn bị cho các bước sau
Hình 3. 27. Nước lọc qua giấy lọc để giữ lại TSH
Bước 3: Cho nước lọc qua cốc lộc thô 6 lớp mà nhóm chế tạo sau đó nhận lại và có được kết quả
Trang 31 Nhóm đánh giá, để lọc 1 lít nước qua cốc lọc thô 6 lớp của nhóm nghiên cứu thì phải mất 6 phút, thời gian lọc nhanh hay chậm cũng phụ thuộc 1 phần vào áp suất nén và sự bố trí của các lớp lọc trong cốc lọc, lượng nước ảnh hưởng đến áp suất cũng là 1 yếu tố ảnh hưởng đến khả năng và thời gian lọc của cốc lọc.
3.3.7.10 Cấu tạo và công dụng của cốc lọc thô 6 lớp tự chế
Dựa vào cấu tạo của cột lọc nước COMPOSITE và cấu tạo hệ thống lọc nước giếng khoan và nhóm lựa chọn vật liệu lọc và thứ tự các lớp vật liệu lọc trong cốc lọc thô tự chế.
Cát thạch anh: Cát thạch anh có cấu trúc hạt nhỏ, có khả năng loại bỏ các hạt bẩn, cặn bẩn, và các chất rắn lơ lửng trong nước bằng quá trình lọc cơ học, khả năng loại bỏ màu sắc và mùi hôi không mong muốn trong nước, hấp phụ hiệu quả asen trong nước bị ô nhễm
Sỏi thạch anh: có tác dụng lọc bỏ các thành phần lơ lửng, loại bỏ Asen bị nhiễm trong nguồn nước, giúp giữ lại những kết tủa dạng bông và những loại nhớt khó lọc và là vật liệu đỡ các lớp vật liệu khác và tạo không gian để lọc nước dễ dàng
Cát Mangan: Cát mangan có khả năng hấp phụ và oxy hóa sắt (Fe) và mangan (Mn) có trong nước, còn có tác dụng cái thiện mùi và vị của nước, cải thiện nước bị nhiễm phèn.
Hạt aluwat: hạt aluwat thường được sử dụng để loại bỏ phosphat nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm và làm giảm oxy hóa của nước, nâng pH, cải thiện độ tinh khiết, giảm tắt nghẽn cột lọc, khử sắt, kẽm, nike trong nguồn nước
Hạt nhựa cation: Công dụng làm mềm nước, khử khoáng, nhựa cation axit mạnh loại bỏ các ion gây ra độ cứng nước là Ca2+, Mg2+
Cấu tạo cốc lọc thô gồm các lớp vật liệu được sắp xếp theo thứ tự với các chức năng khác nhau góp phần vào việc xử lý nước trong cốc lọc. Để tối ưu, các lớp vật liệu sẽ được chia đều nhau về thể tích cốc lọc, 70% thể tích cốc lọc sẽ chia đều cho các lớp vật, 30% còn lại để tạo khoảng trống chứa nước cần lọc .
Trang 32 Hình 3. 28. Hệ thống lọc thô giếng khoan [21]
Hình 3. 29. Hệ thống cột lọc nước [22]
Hình 3. 30. Cốc lọc 6 lớp tự chế của nhóm nghiên cứu với 6 lớp vật liệu
Trang 33 Hình 3. 31. Cốc lọc thô nhóm tự chế sử dụng
Bảng 3. 1. Bảng thông số TSH trong quá trình nhiệt phân Thông số
Mẫu
Nhiệt độ (oC)
Thời gian (phút)
A 450 30
B 450 60
C 500 30
D 500 60
E 550 30
F 550 60