Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH
Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 21
Baøi 5
XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI OÂ NHIEÃM PHAÅM NHUOÄM BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP
HAÁP PHUÏ TREÂN THAN HOAÏT TÍNH
5.1 MUÏC ÑÍCH.
• Ñeå sinh vieân laøm quen vôùi vaán ñeà xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp haáp phuï .
• Ñaùnh giaù khaû naêng haáp phuï phaåm maøu treân than hoaït tính qua :
1. Ñaïi löôïng haáp phuï a(g phaåm maøu / g than hoaït tính).
2. Heä soá phaân phoái phaåm maøu trong caùc pha k.
• Kieåm tra hieäu quaû xöû lyù cuaû quaù trình moät baäc vaø nhieàu baäc giöõa lyù thuyeát vaø thöïc
nghieäm.
5.2 CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT .
Phöông phaùp haáp phuï ñöôïc öùng duïng roäng raõi ñeå laøm saïch nöôùc thaûi khoûi caùc chaát höõu cô
hoaø tan sau xöû lyù baèng phöông phaùp sinh hoïc cuõng nhö khi noàng ñoä cuûa chuùng khoâng cao vaø
chuùng khoâng bò phaân huûy sinh hoïc, hoaëc coù tính ñoäc haïi cao. Öu ñieåm cuaû phöông phaùp laø
hieäu quaû cao ( 80 – 95% ), coù khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi chöùa vaøi chaát oâ nhieãm cuõng nhö khaû
naêng thu hoài caùc chaát naøy. Chaát haáp phuï phoå bieán nhaát laø than hoaït tính .
Quaù trình haáp phuï coù theå tieán haønh 1 baäc hay nhieàu baäc. Haáp phuï moät baäc ñöôïc öùng duïng khi
chaát haáp phuï coù giaù reû hoaëc laø chaát thaûi cuû saûn suaát. Quaù trình haáp phuï nhieàu baäc seõ thu ñöôïc
hieäu quaû cao hôn.
5.2.1 Quaù trình haáp phuï 1 baäc.
Quaù trình haáp phuï moät baäc thöïc hieän trong thieát bò khuaáy troän hoaøn toaøn vaän haønh giaùn ñoaïn.
Caùc ñaïi löôïng ñaët tröng cho quaù trình haáp phuï ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc nhö sau :
Ñaïi löôïng haáp phuï.
(
)
m
CCV
ac
_
0
= (5.1)
Vôùi
+ a : ñaïi löôïng haáp phuï, g chaát oâ nhieãm/ g chaát haáp phuï.
+ V : theå tích nöôùc oâ nhieãm trong thieát bò haáp phuï m3.
+ C0: noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong nöôùc ban ñaàu, g/lit.
+ Cc: noàng ñoä chaát oâ nhieãm sau khi haáp phuï g/lit.
+ M : löôïng chaát haáp phuï, g
Heä soá phaân phoái chaát oâ nhieãm trong caùc pha:
c
C
a
k= (5.2)
Vôùi k: heä soá phaân phoái chaát oâ nhieãm ôû caùc pha( g chaát oâ nhieãm/ g chaát haáp phuï)/( g chaát oâ
nhieãm / lit nöôùc).
5.2.2. Quaù trình haáp phuï nhieàu baäc.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH
Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 22
Quaù trình haáp phuï nhieàu baäc ñöôïc thöïc hieän treân heä thoáng caùc thieát bò khuaáy troän maéc noái
tieáp vaän haønh lieân tuïc.
Löôïng than cho vaøo moãi baäc ñöôïc tính theo coâng thöùc sau :
g
C
C
k
V
mn
c
.
0
= (5.3)
Vôùi
+ C0
: Noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong nöôùc ban ñaàu
+ Cc : Noàng ñoä chaát oâ nhieãm sau khi haáp phuï
+ k : Heä soá phaân boá chaát oâ nhieãm ôû caùc pha
+ m : Löôïng chaát haáp phuï, g.
+ n : Soá baäc haáp phuï trong heä thoáng .
+ V : Theå tích nöôùc oâ nhieãm trong thieát bò haáp phuï, m3.
Noàng ñoä chaát oâ nhieãm ôû caùc baäc theo lyù thuyeát ñöôïc tính theo coâng thöùc sau:
litgC x
kV
V
Ci/,
0
i
+
=m x (5.4)
Vôùi
+ C0 : Noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong nöôùc ban ñaàu
+ Ci : Noàng ñoä chaát oâ nhieãm sau quaù trình haáp phuï ôû baäc thöù i, g/l.
+ k : Heä soá phaân boá chaát oâ nhieãm ôû caùc pha
+ V : Theå tích nöôùc oâ nhieãm trong thieát bò haáp phuï, m3.
5.3 MOÂ HÌNH THÍ NGHIEÄM, DUÏNG CUÏ, HOAÙ CHAÁT
5.3.1 Moâ hình thí nghieäm.
5.3.1.1 Quaù trình haáp phuï 1 baäc
Thöïc hieän thí nghieäm khaûo saùt quaù trình haáp phuï 1 baäc treân moâ hình thieát bò khuaáy troän hoaøn
toaøn vaän haønh giaùn ñoaïn. Moâ hình thí nghieäm bình haáp phuï theå tích chöùa 1000ml, coù gaén cô
caáu khuaáy.
5.3.1.2 Quaù trình haáp phuï nhieàu baäc .
Thöïc hieän thí nghieäm khaûo saùt quaù trình haáp phuï nhieàu baäc treân moâ hình moâ phoûng daõy thieát
bò khuaáy troän maéc noái tieáp hoaït ñoäng lieân tuïc. Moâ hình thí nghieäm laø daõy 3 bình haáp phuï theå
tích chöùa cuaû moãi bình laø 1000ml, coù gaén cô khuaáy maéc noái tieáp nhau. Ñeå moâ phoûng quaù
trình hoaït ñoäng lieân tuïc, nöôùc thaûi ñöôïc löu taïi moãi bình khuaáy troän vôùi thôøi gian baèng nhau,
sau khi haáp phuï ôû bình thöù nhaát, nöôùc thaûi ñöôïc loïc vaø ñoå vaøo bình thöù ba……
5.3.2. Duïng cuï
v OÁng nghieäm 20 caùi
v Pheåu loïc 1 caùi
v Giaáy loïc / boâng loïc
v Ñuõa thuyû tinh 1 caùi
v Coác 1000ml 1 caùi
v Maùy traéc quang ( streptophotometer) 1 caùi
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH
Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 23
v Caân phaân tích 1 caùi
5.3.3. Hoaù chaát.
v Phaåm nhuoäm hoaø tan.
v Than hoaït tính daïng boät.
5.4. CAÙC BÖÔÙC THÖÏC HIEÄN.
Thöïc hieän vôùi nöôùc thaûi nhieãm phaåm thuoäc hoaø tan. Chaát haáp phuï ñöôïc söû duïng laø than hoaït
tính .
5.4.1 Thí nghieäm 1 : haáp phuï 1 baäc
Thí nghieäm vôùi caùc löôïng than hoaït tính khaùc nhau.
ü Laáy V = 1 lít nöôùc thaûi oâ nhieãm phaåm maøu cho vaøo bình khuaáy.
ü Môû van ñaùy, laáy khoaûng 5 ml nöôùc ñem ño ñoä truyeàn suoát (T0) cuûa nöôùc thaûi ban
ñaàu ôû böôùc soùng laø λ = 470nm
ü Caân chính xaùc m1 = 0,5 g than hoaït tính, ñoå vaøo bình khuaáy.
ü Môû maùy khuaáy. Baét ñaàu tính thôøi gian haáp phuï ( t = 0) .
ü Sau moãi thôøi gian ∆t = 30 giaây, môû van ñaùy laáy nöôùc vaøo oáng nghieäm, ñem loïc
qua giaáy loïc thu dung dòch vaø ño ñoä truyeàn suoát (T).
ü Thöïc hieän laáy maãu vaø ño ñoä truyeàn suoát ñeán khi ñoä truyeàn suoát khoâng ñoåi( Tc)
Laëp laïi thí nghieäm vôùi löôïng than m2 = 1,0 g : m3 = 1,5 g.
5.4.2.Thí nghieäâm 2: haáp phuï nhieàu baäc
Thöïc hieän thí nghieäm treân moâ hình haáp phuï 3 baäc moâ phoûng quaù trình haáp phuï lieân tuïc.
Töø löôïng than thích hôïp xaùc ñònh ñöôïc ôû quaù trình haáp phuï 1 baäc trong thí nghieäm 1, ta xaùc
ñònh löôïng than cho vaøo moãi baäc cuûa quaù trình haáp phuï nhieàu baäc nhö sau :m1= m2 = m3
=
m/3, g.
Ñeå moâ phoûng quaù trình lieân tuïc, ta thöïc hieän thí nghieäm vôùi thôøi gian löu ôû moãi baäc laø baèng
nhau. Töø thôøi gian thích hôïp xaùc ñònh ñöôïc ôû quaù trình haáp phuï 1 baäc trong thí nghieäm 1, ta
xaùc ñònh thôøi gian löu nöôùc ôû moãi baäc cuûa quaù trình haáp phuï nhieàu baäc nhö
sau:,
3
321
t
ttt === giaây.
v Baäc 1 :
• Laáy V1 = 1 lít nöôùc thaûi oâ nhieãm phaåm maøu vaøo bình khuaáy .
• Môû van ñaùy, laáy khoaûng 5ml nöôùc ñem ño ñoä truyeàn suoát (T0) cuaû nöôùc thaûi ban ñaàu
vôùi böôùc soùng λ= 470nm.
• Caân chính xaùc m1 g than hoaït tính , ñoå vaøo bình khuaáy.
• Môû maùy khuaáy. Baét ñaàu tính thôøi gian haáp phuï ( t = 0 ).
• Sau moãi thôøi gian ∆t = 30 giaây, môû van laáy nöôùc vaøo oáng nghieäm ñem loïc qua giaáy
loïc thu dung dòch vaø ño ñoä truyeàn suoát( T) .
• Thöïc hieän laáy maãu vaø ño ñoä truyeàn suoát ñeán hki t = t1.
v Baäc 2:
• Laáy toaøn boä löôïng dung dòch coøn laïi trong bình khuaáy thöù nhaát, loïc nhanh qua boâng .
• Laáy V= 900ml dung dòch vaøo bình khuaáy thöù hai.
Thöïc hieän thí nghieäm nhö treân vôùi löôïng than töông öùng vôùi löôïng nöôùc laø
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH
Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 24
g , x
m
1000
900
3
(5.5)
v Baäc 3:
• Laáy toaøn boä löôïng dung dòch coøn laïi trong bình khuaáy thöù hai, loïc nhanh qua boâng.
• Laáy V2 = 800ml dung dòch vaøo bình khuaáy.
Thöïc hieän thí nghieäm nhö treân vôùi löôïng than töông öùng vôùi löôïng nöôùc laø
g , x
m
1000
800
3
(5.6)
5.5. TÍNH TOAÙN KEÁT QUAÛ.
Töø ñoä truyeàn suoát ( T) ño ñöôïc, ta coù theå tính ñöôïc maät ñoä quang(D) theo coâng thöùc :
D= 2 – lg T. (5.7)
Vôùi D : maät ñoä quang hay ñoä haáp thuï.
T : ñoä truyeàn suoát, %.
Maät ñoä quang tæ leä vôùi noàng ñoä phaåm maøu trong dung dòch neân ta coù theå tính ñaïi
löôïng haáp thuï theo coâng thöùc:
Ñaïi löôïng haáp thuï:
(
)
m
DDV
ac
_
0
= (5.8)
Vôùi :
a : ñaïi löôïng haáp thuï.
V : theå tích nöôùc oâ nhieãm trong thieát bò haáp phuï, m3.
D 0 : maät ñoä quang cuaû dung dòch ban ñaàöùng duïng, g/lit.
D c : maät ñoä quang cuaû dung dòch sau khi haáp phuï, g/lit.
m : löôïng chaát haáp phuï, g.
Töông töï heä soá phaân phoái chaát oâ nhieãm ôû caùc pha cuõng tính theo coâng thöùc sau:
c
D
a
k= (5.9)
Vôùi k : heä soá phaân phoái chaát oâ nhieãm ôû caùc pha ,( g phaåm maøu/ g chaát haáp phuï)/( g phaåm
maøu / lit nöôùc).
5.5.1. Thí nghieäm 1: haáp phuï moät baäc.
• Tính maät ñoä quang ( Di
) öùng vôùi giaù trò ñoä truyeàn suoát ( Ti
) ño ñöôïc ôû caùc thí
nghieäm theo coâng thöùc ( 5.7 ).
• Tính ñaïi löôïng haáp phuï ( a ) theo coâng thöùc ( 5.8 ).
• Tính heä soá phaân phoái chaát oâ nhieãm ôû caùc pha ( k1 ) theo coâng thöùc (5.9 )
5.5.2. Thí nghieäm 2 : haáp phuï nhieàu baäc.
• Tính maät ñoä quang ( Di
) öùng vôùi giaù trò ñoä truyeàn suoát ( Ti
) ño ñöôïc ôû caùc thí
nghieäm theo coâng thöùc ( 5.7 ).
• Tính ñaïi löôïng haáp phuï ( a ) theo coâng thöùc ( 5.8 ).
• Tính heä soá phaân phoái chaát oâ nhieãm ôû caùc pha ( k1) theo coâng thöùc (5.9 ).
• So saùnh hieäu suaát haáp phuï giöõa caùc quaù trình haáp phuï 1 baäc vaø nhieàu baäc.
5.6 KEÁT QUAÛ .
5.6.1 Thí nghieäm1 : haáp phuï moät baäc
• Ñieàn caùc soá lieäu tính toaùn treân vaøo baûng keát quaû .
m
1
m
1
m
1
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH
Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 25
Thôøi
gian
Ñoä
truyeàn
suoát
Maät
ñoä
quang
D1 YI Ñoä
truyeàn
suoát
Maät
ñoä
quang
D1 YI Ñoä
truyeàn
suoát
Maät
ñoä
quang
D1 YI
T,
giaây
T, % D % T, % D % T, % D %
• Veõ ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä maät ñoä quang theo thôøi gian öùng vôùi caùc khoái
löôïng than khaùc nhau.
• Xaùc ñònh löôïng than thích hôïp cho quaù trình haáp phuï. Taïi sao choïn giaù trò naøy.
5.6.1. Thí nghieäm 2 : haáp phuï 3 baäc.
m = g than hoaït tính .
v Baäc 1 :
Thôøi gian laáy
maãu
Ñoä truyeàn
suoát Ñoä haáp phuï D
1
Y
1
%
t T D
v Baäc 2:
Thôøi gian laáy
maãu
Ñoä truyeàn
suoát Ñoä haáp phuï D
1
Y
1
%
t T D
5.7 NHAÄN XEÙT KEÁT QUAÛ.
5.8 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO.
1 . Traàn Vaên Nhaân, Ngoâ Thò Nga, Giaùo trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi, Nhaø xuaát baûn
Khoa Hoïc vaø Kyõ Thuaät Haø Noäi 1999.
2 . Leâ Xuaân Mai, Nguyeãn Baïch Tuyeát, Giaùo trình phaân tích ñònh löôïng, Tröôøng Ñaïi hoïc
Baùch Khoa TPHCM.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com