1. Vai trò của Crom
3.12. Mô hình xử lý nƣớc thải mạ điện
Kết quả thí nghiệm đã cho thấy hiệu quả xử lý nƣớc thải chứa Cr(VI) của VLHP. Qua đó đã mở ra một hƣớng mới trong việc sử dụng nguồn phế phẩm này góp phần làm giảm ô nhiễm chất thải rắn và cải thiện chất lƣợng nƣớc thải công nghiệp mạ điện. Do đó, em xin đề xuất áp dụng mô hình xử lý nƣớc sử dụng VLHP nhƣ sau: Sơ đồ công nghệ tổng quát đƣợc đề xuất nhƣ hình 3.27. Nƣớc thải đƣợc thu gom về các hố gom, qua song chắn rác để tách các vật trôi nổi, rác sạn lớn. Sau đó nƣớc thải tiếp tục đến bể điều hòa, cát sạn nhỏ cũng đƣợc lắng lại ở đây. Vì nƣớc thải mạ điện có các chất hoạt động bề mặt, dẫu mỡ, chất tạo bông nên đƣợc tiếp tục qua bể tách dầu. Phần dầu tách ra đƣợc đƣa đến bể chứa. Nƣớc tách dầu đƣợc đƣa đến bể axit hóa, tại đây nếu pH >1 phải axit hóa bằng dung dịch H2SO4. Tháp hấp phụ chứa VLHP. Có thể thiết kế quy trình hấp phụ một bậc hay nhiều bậc tùy theo tính chất, lƣu lƣợng nƣớc thải đầu vào. Tại đây Cr(VI) đƣợc tách ra khỏi nƣớc thải. Nƣớc qua bể chứa sau xử lý và trung hòa bằng NaOH. Tiêu chuẩn nƣớc đầu ra đạt loại A QCVN 2011/BTNMT.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ NaOH trung hòa Axít H2SO4 điều chỉnh pH = 1 Nƣớc thải
Nƣớc thải đạt tiêu chuẩn loại A QCVN 24:2009/BTNMT Hố gom Tháp hấp phụ bằng bã chè biến tính Hấp phụ 1 bậc hay nhiều bậc Bể điều hòa Song chắn rác Bể axit hóa Bể chứa nƣớc sau xử lý Bể chứa dầu Bể tách dầu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN
Dựa vào kết quả thực nghiệm, chúng tôi rút ra một số kết luận nhƣ sau: 1. Đã bƣớc đầu chế tạo thành công vật liệu hấp phụ bã chè biến tính KOH. 2. Đã xác định đƣợc đặc điểm bề mặt, tính chất vật lý của VLHP qua ảnh hiển vi điện tử quét, phổ hồng ngoại. Kết quả cho thấy VLHP chế tạo đƣợc có hình thái học bề mặt thay đổi đáng kể so với bã chè chƣa biến tính. Cụ thể là đã có sự phát triển lố xốp, tạo nên các khoảng trống bề mặt, chính điều này đã làm thay đổi đáng kể diện tích bề mặt, tăng hiệu suất hấp phụ của VLHP.
3. Đã xác định đƣợc điểm đẳng điện của VLHP bằng 6,38.
4. Khảo sát đƣợc một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ Cr(VI) theo phƣơng pháp hấp phụ tĩnh cho kết quả:
+ Thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 120 phút. + pH hấp phụ tốt nhất là 1,0.
+ Trong khoảng khối lƣợng vật liệu hấp phụ đã khảo sát thì khối lƣợng vật liệu tối ƣu cho sự hấp phụ là 0,15g.
+ Khi tăng nhiệt độ từ 25 - 550C (± 10C ) thì hiệu suất hấp phụ giảm. + Kích thƣớc VLHP là nhỏ hơn 0,2mm là hấp phụ tốt nhất.
+ Các anion Cl , 2 4
SO , NO3 đều ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ Cr(VI) của VLHP. Khi nồng độ của các anion tăng thì hiệu suất hấp phụ giảm.
+ Các cation Na , K cũng ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ Cr(VI) của VLHP. Khi nồng độ của các cation tăng thì hiệu suất hấp phụ giảm.
+ Khi tăng nồng độ Cr(VI) trong khoảng nồng độ khảo sát thì hiệu suất hấp phụ giảm, dung lƣợng hấp phụ tăng
5. Xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại đối với Cr(VI), qmax= 52,08mg/g.
6. Từ kết quả tính toán theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich, động học và một số thông số nhiệt động lực học cho phép kết luận quá trình hấp phụ Cr(VI) của VLHP tuân theo phƣơng trình động học bậc hai biểu kiến của Lagergren, quá trình hấp phụ là quá trình tự xảy ra và tỏa nhiệt. Sự hấp phụ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Cr(VI) trên VLHP là hấp phụ khuếch tán hay cơ chế hấp phụ là hấp phụ vật lý xảy ra đơn lớp.
7. Nghiên cứu hấp phụ bằng phƣơng pháp động trên cột, với sự thay đổi của chiều cao cột hấp phụ và các hằng số là thông số nồng độ Cr(VI) ban đầu, lƣu lƣợng đã xác định đƣợc các thông số cho mô hình thiết kế tháp hấp phụ xử lý Cr(VI) với khối lƣợng vật liệu (kích thƣớc 200 - 450μm). Tại thời điểm C = 0,1%C0 thì dung lƣợng hấp phụ là 1472,69 mg/L (7,36 mg/g), thời gian chết là 0,65 h. Tại thời điểm C = 5%Co thì dung lƣợng hấp phụ là 3917,86 mg/L (19,56 mg/g), thời gian chết là 0,64h.
8. Nghiên cứu khả năng giải hấp VLHP chứa ion Cr(VI) bằng axit HN03 cho kết quả tốt.
9. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng VLHP sau khi hấp phụ các ion Cr(VI) cho thấy VLHP tái sinh 2 lần vẫn còn khả năng hấp phụ, hiệu suất hấp phụ của VLHP sau hai lần tái sinh giảm không nhiều so với VLHP mới.
10. Áp dụng xử lý thử nghiệm nƣớc thải chứa Crom của Nhà máy Khóa Việt Tiệp - Hà Nội theo phƣơng pháp động cho kết quả gần với tính toán, cho thấy có thể đề xuất mô hình ứng dụng vào thực tiễn để xử lý nƣớc thải mạ điện chứa Cr(VI). Nƣớc thải sau khi xử lý theo phƣơng pháp tĩnh và động, nồng độ Cr(VI) đều dƣới tiêu chuẩn loại A QCVN 2011/BTNMT.
Việc sử dụng VLHP để hấp phụ Cr(VI) cho kết quả tốt. Các kết quả thu đƣợc sẽ là cơ sở cho định hƣớng nghiên cứu nhằm tìm kiếm ứng dụng VLHP trong việc xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1]. Đặng Đình Bạch (2000), Giáo trình hóa học môi trường, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[2]. Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và nước thải, NXB Thống Kê.
[3]. Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học và kĩ thuật xử lí nước thải, NXB Thanh Niên Hà Nội.
[4]. Đặng Kim Chi (2005), Hóa học môi trường, NXB Khoa học và Kỹ thuật- Hà Nội. [5]. Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích Lý Hóa,
NXB Đại học Sƣ phạm Hà Nội.
[6]. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
[7]. Đỗ Trà Hƣơng, Lê Xuân Quế (2014), ”Nghiên cứu hấp phụ Cr(VI), Ni(II) bằng vật liệu hấp phụ oxit từ tính nano Fe3O4 phân tán trên bã chè”. Tạp chí Hóa học, tập 52, số 5A, tr 41-46.
[8]. Đỗ Trà Hƣơng, Lê Xuân Quế, Đặng Xuân Thành (2014). ”Nghiên cứu hấp phụ màu phẩm đỏ hoạt tính ĐH 120 bằng vật liệu bã chè”. Tạp chí Hóa học, tập 52, số (6ABC), tr 46-52.
[9]. Đỗ Trà Hƣơng, Dƣơng Thị Tú Anh (2014). “Chế tạo vật liệu hấp phụ oxit từ tính nano Fe3O4 phân tán trên bã chè”. Tạp chí phân tích Hóa, lý và sinh học, tập 19, số 3, tr 79-85.
[10]. Đỗ Trà Hƣơng, Trần Thúy Nga (2014). “Nghiên cứu hấp phụ màu metylen xanh bằng vật liệu bã chè”, Tạp chí phân tích Hóa, lý và sinh học, tập 19, số 4, tr 27-32. [11]. Trần Văn Nhân (chủ biên) (1999), Hóa lý tập II, NXB GD, HN.
[12]. Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga, (2005), Giáo trình công nghệ xử lí nước thải,
NXB Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội.
[13]. Nhan Hồng Quang (2009), “Xử lý nƣớc thải mạ điện chrome bằng vật liệu biomass”. Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số 3(32), tr 1-9.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Tài liệu tiếng Anh
[15]. A. Gurses, S. Karaca, C.Dogar, R. Bayrak, M. Acıkyıldız, M. Yalcın, (2004) “Determination of adsorptive properties of clay/water system: methylene blue sorption”, J.Colloid Interf. Sci, 269, pp 310-314.
[16]. D. Ghosh, K.G. Bhattacharyya, (2002), “Adsorption of methylene blue on kaolinite”, Appl. Clay Sci, 20, pp 295-300.
[17]. H. El Harmoudi, L. El Gaini , E. Daoudi, M. Rhazi, Y. Boughaleb, M.A. El Mhammedi, A. Migalska-Zalas, M. Bakasse, (2014) “Removal of 2,4-D from aqueous solutions by adsorption processes using two biopolymers: chitin and chitosan and their optical properties”, Optical Materials, xxx, pp 1-7.
[18]. J.M. Salmana, V.O. Njokua,b, B.H. Hameeda; (2011), “Adsorption of pesticides from aqueous solution onto banana stalk activatedcarbon”, Chemical Engineering Journal, 174, pp 41– 48
[19]. K.V. Kumar, V. Ramamurthi, S. Sivanesan, (2005),“Modeling the mechanism involved during the sorption of methylene blue onto fly ash”, J. Colloid Interf. Sci, 284, pp 14-21.
[20]. K.G. Bhattacharyya, A. Sharma, (2005),“Kinetics and thermodynamics of methylene blue adsorption on Neem (Azadirachta indica) leaf powder”, Dyes Pigments, 65, pp 51-59.
[21]. Maryam Khoshnood, Saeid Azizian (2012), “Adsorption of 2,4- dichlorophenoxyacetic acid pesticide by graphitic carbon nanostructures prepared from biomasses”. Journal of Industrial and Engineering Chemistry,
18, pp 1796-1800.
[22]. Md. Tamez Uddin, Md. Akhtarul Islam, Shaheen Mahmud, Md. Rukanuzzaman, (2009), “Adsorptive removal of methylene blue by tea waste”.
Journal of Hazardous Materials, 164, pp 53–60.
[23]. N. Dizadji; N. Abootalebi Anaraki, (2011), “Adsorption of chromium and copper in aqueous solutions using tea residue”. Int. J. Environ. Sci. Tech, 8 (3), pp 631-638.
[24]. P. Panneerselvam, Norhashimah Morad, Kah Aik Tan, (2011)“Magnetic nanoparticle (Fe3O4) impregnated onto tea waste for the removal of nickel(II) from aqueous solution”, Journal of Hazardous Materials, 186, pp 160-168
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
[25]. R N. Nasuha, B.H. Hameed, Azam T. Mohd Din, (2010),“Rejected tea as a potential low-cost adsorbent for the removal of methylene blue”. Journal of Hazardous Materials, 175, pp 126-132.
[26]. Rajesh Madhu, Kalimuthu Vijaya Sankar, Shen-Ming Chen, Ramakrishnan Kalai Selvan, (2014), “Eco-friendly synthesis of activated carbon fromdead mango leaves for the ultra high sensitive detection of toxic heavy metal ions and energy storage applications”, RSC Advance, 4, pp 1225-1233.
[27]. S. Senthilkumaar, P.R. Varadarajan, K. Porkodi, C.V. Subbhuraam, (2005), “Adsorptionof methylene blue onto jute fiber carbon: kinetics and equilibrium studies”, J.Colloid Interf. Sci, 284, pp 78-82.
[28]. T Celal Durana, Duygu Ozdesa, Ali Gundogdub, Mustafa Imamogluc, Hasan Basri Senturk, (2011) “Tea- industry waste activated carbon, as a novel adsorbent for separation, preconcentration and speciation of chromium”.
Analytica Chimica Acta , 688, pp 75-83.
[29]. V. Vadivelan, K.V. Kumar, (2005),“Equilibrium, kinetics, mechanism, and process designfor the sorption of methylene blue onto rice hush”, J. Colloid Interf. Sci, 286, pp 90–100.
[30]. Xiaoping Yang, Xiaoning Cui, (2013) “Adsorption characteristics of Pb(II) on alkali treated tea residue”. Water Resourcesand Industry, 3, pp 1-10.
[31]. http://www.osha.gov/dts/chemicalsampling/data/CH_228697.html. [32]. http://www.moitruong.com.vn/Home/Default.
[33]. http://vietnamnet.vn/khoahoc.
[34]. http://www.fibersource.com/F-TUTOR/cellulose.htm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
PHỤ LỤC
Kết quả hấp phụ trên cột Z = 44 mm, thể tích của VLHP = 5 mL, C0 = 52,25 mg/L
V(mL) 15 25 40 72 100 175 225 250 275 300 t(h) 0,13 0,21 0,33 0,60 0,83 1,46 1,88 2,08 2,29 2,50 C0 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 C 0,0000 0,0000 0,0300 0,0520 0,4560 0,8350 1,2340 1,4560 2,0350 2,6210 C0/C 0,0000 0,0000 0,0006 0,0010 0,0087 0,0160 0,0236 0,0279 0,0389 0,0502 V(mL) 320 350 400 450 500 550 600 700 800 900 t(h) 2,67 2,92 3,33 3,75 4,17 4,58 5,00 5,83 6,67 7,50 C0 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 C 2,8210 3,0890 3,7540 4,3210 5,3420 6,5750 9,6750 11,6750 13,4560 16,7540 C0/C 0,0540 0,0591 0,0718 0,0827 0,1022 0,1258 0,1852 0,2234 0,2575 0,3207
Kết quả hấp phụ trên cột Z = 70,5 mm, thể tích của VLHP = 8 mL, C0 = 52,25 mg/L
V(mL) 16 32 48 80 128 176 224 256 304 352 384 t(h) 0,13 0,27 0,40 0,67 1,07 1,47 1,87 2,13 2,53 2,93 3,20 C0 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 C 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0523 1,0159 1,5028 1,5405 1,6262 1,8540 2,0450 C0/C 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0010 0,0194 0,0288 0,0295 0,0311 0,0355 0,0391 V(mL) 400 440 512 560 600 640 680 760 840 920 1000 t(h) 3,33 3,67 4,27 4,67 5,00 5,33 5,67 6,33 7,00 7,67 8,33 C0 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 C 2,2350 2,4100 2,6100 3,4560 4,5450 5,5450 6,8020 8,5840 10,4550 12,4560 13,8500 C0/C 0,0428 0,0461 0,0500 0,0661 0,0870 0,1061 0,1302 0,1643 0,2001 0,2384 0,2651
Kết quả hấp phụ trên cột Z = 105 mm, thể tích của VLHP = 12 mL, C0 = 52,25 mg/L
V(mL) 36 60 96 264 420 600 672 720 816 900 t(h) 0,30 0,50 0,80 2,20 3,50 5,00 5,60 6,00 6,80 7,50 C0 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 Ccb 0,0000 0,0000 0,0000 0,0530 0,1909 1,2177 1,7061 2,1000 2,6100 3,0810 C0/Ccb 0,0000 0,0000 0,0000 0,0010 0,0037 0,0233 0,0327 0,0402 0,0500 0,0590 V(mL) 960 1080 1140 1200 1260 1380 1500 1620 1740 1860 t(h) 8,00 9,00 9,50 10,00 10,50 11,50 12,50 13,50 14,50 15,50 C0 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 52,25 Ccb 3,2500 4,5340 5,2450 6,5420 7,5450 9,4500 11,4500 12,5500 13,4500 14,7500 C0/Ccb 0,0622 0,0868 0,1004 0,1252 0,1444 0,1809 0,2191 0,2402 0,2574 0,2823 Kết quả hấp phụ trên cột Z = 0,045m; pH = 1,0, C0 = 64,575 mg/L; F = 1,0616 m3/m2/h V(ml) 5 10 15 20 50 75 100 125 150 175 190 200 t(h) 0,04 0,08 0,13 0,17 0,42 0,63 0,83 1,04 1,25 1,46 1,58 1,67 C0 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 Ccb 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0646 0,0850 0,1150 0,1450 0,1700 0,3500 0,58 1,4500 C0/Ccb 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0010 0,0013 0,0018 0,0022 0,0026 0,0054 0,0090 0,0225 V(mL) 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 t(h) 1,83 1,92 2,00 2,08 2,17 2,25 2,33 2,42 2,50 2,58 2,67 2,75 C0 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 64,575 Ccb 2,2400 2,5500 2,9500 3,2500 4,0000 4,5230 5,3500 5,8500 6,4500 7,25 8,15 9,23 C0/Ccb 0,0347 0,0395 0,0457 0,0503 0,0619 0,0700 0,0828 0,0906 0,0999 0,1123 0,1262 0,1429
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/