zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Công nghệ - Môi trường

Luận văn : MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM part 6

Chia sẻ: Asdfadf Adgsg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Báo xấu

122
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các chất có khả năng trao đổi ion được gọi là các ionit. Tùy theo loại trao đổi mà nhựa có tên là cationit hay anionit. Ngoài ra do khả năng trao đổi với các ion H+ hay có nhóm OH- mà nó sẽ có tính axit hay bazơ. Nhìn chung cấu tạo của các chất trao đổi ion gồm hai phần: phần gốc và phần mang nhóm ion được trao đổi. Một số chất trao đổi ion: zeolic, silicagen, than đá,

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn : MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM part 6

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào 7. Chuyển ion B qua bề mặt phân chia pha đến mặt trong màng biên. 8. Khuếch tán ion B qua màng. 9. Khuếch tán ion B vào trong dòng lỏng. ( trang 103, [11]). • Các chất trao đổi ion (nhựa trao đổi ion ): Các chất có khả năng trao đổi ion được gọi là các ionit. Tùy theo loại trao đổi mà nhựa có tên là cationit hay anionit. Ngoài ra do khả năng trao đổi với các ion H+ hay có nhóm OH- mà nó sẽ có tính axit hay bazơ. Nhìn chung cấu tạo của các chất trao đổi ion gồm hai phần: phần gốc và phần mang nhóm ion được trao đổi. Một số chất trao đổi ion: zeolic, silicagen, than đá,…( trang 37, [3]). II.8. Thẩm thấu ngược: Là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới một áp suất cao hơn áp suất thẩm thấu ( trang 153, [13]). • Cơ chế của quá trình: Có nhiều cơ chế giải thích quá trình thẩm thấu ngược. Một trong những cơ chế đó giải thích như sau: màng bán thấm không có khả năng hòa tan. Nếu như chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ bằng hoặc lớn hơn một nửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác dụng của áp suất chỉ có nước sạch đi qua, mặc dù kích thước của nhiều ion nhỏ hơn kích thước cuả phân tử nước. Lớp hiđrat của các ion này cản trở không cho chúng đi qua mao quản của màng. Kích thước màng hiđrat của các ion khác nhau sẽ khác nhau. Nếu chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ nhỏ hơn nửa đường kính mao quản thì các chất hòa tan sẽ chui qua màng cùng với nước. Ưu điểm của phương pháp thẩm thấu ngược là: _ Không có pha chuyển tiếp trong tách tạp chất cho phép tiến hành quá trình với chi phí năng lượng thấp. _ Có thể tiến hành quá trình ở nhiệt độ phòng không có bổ sung hoặc bổ sung ít hóa chất. _ Đơn giản trong kết cấu ( trang 159, [13]). Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 47
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Nhược điểm của phương pháp thẩm thấu ngược: _ Năng suất, hiệu quả làm sạch và thời gian làm việc của màng lọc giảm khi nồng độ chất tan trên bề mặt màng lọc tăng (trang 105, [11]). _ Quá trình hoạt động dưới áp suất cao, do đó cần có vật liệu đặc biệt làm kín thiết bị. Thẩm thấu ngược được ứng dụng rộng rãi để tách muối khỏi nước trong hệ thống cấp nước nhà máy nhiệt điện và các ngành công nghiệp khác ( như công nghiệp bán dẫn, đèn hình, dược…). Những năm gần đây, phương pháp này được sử dụng để làm sạch một số nước thải công nghiệp và đô thị (trang 159, [13]). II.9. Siêu lọc: _ Cả siêu lọc và thẩm thấu ngược đều phụ thuộc vào áp suất, động lực của quá trình và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua, giữ lại một số cấu tử khác. _ Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ ( như vi khuẩn, tinh bột, protêin, đất sét,…). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liệu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất thẩm thấu cao. _ Siêu lọc thường được sử dụng để khử đất sét, vi sinh vật, các chất thực vật, tách nước cho bùn . _ Cơ chế của quá trình siêu lọc hoàn toàn khác so với cơ chế của quá trình thẩm thấu ngược. Chất tan bị giữ trên màng lọc vì kích thước phân tử của chúng lớn hơn đường kính lỗ xốp hoặc do ma sát phân tử với thành lỗ xốp của màng. Quá trình này phức tạp hơn nhiều. Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm đặc và phân tách các chất hòa tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Ví dụ theo sơ đồ dưới đây, thì sau quá trình siêu lọc ta nhận được phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ, còn trong quá trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc của các chất vô cơ và nước sạch. Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 48
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Nước thải Phần đậm đặc chứa Siêu lọc Nước chứa các các chất hữu cơ chất vô cơ Phần đậm đặc chứa Thẩm thấu ngược Các chất vô cơ Nước không có muối Sơ đồ kết hợp siêu lọc và thẩm thấu ngược ( trang 159-160, [13]). II.10. Thẩm tách và điện thẩm tách ( TT và ĐTT ): Phép thẩm tách là quá trình phân tách chất rắn bằng sử dụng khuếch tán không bằng nhau qua màng. Điện thẩm tách được thực hiện bằng cách đặt các màng có tính chọn lọc với cation và anion luân phiên nhau dọc theo dòng điện. Khi đưa dòng điện vào, các cation được gắn điện đi qua màng trao đổi cation về một hướng, còn các anion sẽ đi qua màng trao đổi ion về một hướng khác. Kết quả là muối giảm trong khoang của một cặp màng và tăng trong khoang bên cạnh. Nước khi đó có thể đi qua một số màng cho đến khi đạt đến độ mặn cần thiết theo yêu cầu. Phương pháp thẩm tách đã được dùng để thu hồi axit, muối kim loại và các hydroxit. Phương pháp điện thẩm tách đã được nghiên cứu như một phương pháp khử nitơ trong nước thải nông nghiệp, nó cũng được ứng dụng rộng rãi để làm ngọt nước. Phương pháp này cũng đã được dùng để thu hồi các axit, lignin từ nước thải của sản xuất giấy, crôm từ nước thải của mạ điện ( trang 161-162, [13]). II.11. Các phương pháp điện hóa : Người ta sử dụng quá trình oxy hóa cực anot và khử của catot, đông tụ điện,…để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và phân tán lớn. Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 49
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào _Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải. _ Các phương pháp điện hóa cho phép lấy từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằng các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, tự động hóa mà không cần sử dụng các tác nhân hóa học. Các phương pháp này còn được dùng để xử lý nước thải chứa nhiều xyanua trong công nghệ mạ điện. _ Nhược điểm chính của các phương pháp này là tiêu hao năng lượng điện nặng lớn. Tuy nhiên, việc làm sạch nước thải bằng các phương pháp này có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục. II.11.1. Oxy hóa của anot và khử của catot: _ Trong thùng điện phân, trên điện cực dương diễn ra quá trình oxy hóa điện hóa ( các ion cho anot điện tử ), còn trên catot điện cực âm diễn ra sự kết hợp các điện tử ( phản ứng khử ), ( trang 106, [11] ). _ Các quá trình này được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất xyanua, sunfoxyanua, các amin, alcol, các alđêhit, hợp chất nitơ, thuốc nhuộm azo, sunfit, mecaptan,…. Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các chất trong nước thải bị phân rã hoàn toàn thành CO2 , NH3 và nước hay tạo thành các chất không độc và đơn giản hơn để có thể tách bằng các phương pháp khác. _ Anot được làm từ các vật liệu không hòa tan khác nhau ( Pt, titan, thép không gỉ, than,….). _ Catot được làm bằng Mo, hợp kim của Vonfram với sắt hay niken, graphit, thép không gỉ,… • Cơ chế oxy hóa của anot ( oxy hóa điện hóa ): + Oxy hóa anot của xyanua xảy ra theo phản ứng : CNO- NH4+ CO32- + 2H2O → + hay quá trình oxy hóa có thể dẫn đến sự tạo thành nitơ: 2CNO- 4OH- - 6e + → 2CO2 + N2 + 2H2O. + Quá trình phá hủy xyanua xảy ra do sự oxy hóa điện hóa ở anot và oxy hóa bằng clo được giải phóng ở anot từ sự phân tách NaCl được mô tả như sau : Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 50
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Cl- - 2e → Cl2 CN- 2OH- CNO- + 2Cl- + Cl2 + → + H2O 2CNO- + 4OH- + 6Cl- 3Cl2 + → 2CO2 + N2 + 2H2O + Các sunfoxyanua được phân hủy theo sơ đồ sau : CNS- + 10OH- CNO- SO42- - 8e → + + 5H2O _ Các ion sunfit ở pH=7 bị oxy hóa tới sunfit. Khi pH nhỏ hơn lưu huỳnh có thể được tạo thành. Oxy hóa phenol khi có clorua trong nước ( khi hàm lượng phenol không lớn ) xảy ra theo các phản ứng sau: 4 OH- - 4e → 2 H2O + O2 2 H+ + 2e → H2 2 Cl- - 2e → Cl2 Cl2 + H2O → HClO + HCl OH- ClO- HClO + → H2O + 12 ClO- → 4 HCO3- + 6 H2O - 12e + 8HCl + 3 O2 C6H5OH + 14 O → 6 CO2 + 3 H2O • Cơ chế khử điện hóa: Người ta ứng dụng quá trình khử điện khóa để loại các ion kim loại ra khỏi nước thải với sự tạo thành cặn, nhằm chuyển các cấu tử gây ô nhiễm thành các hợp chất ít độc hơn hoặc về dạng dễ tách khỏi nước như cặn, khí. Qúa trình này có thể được sử dụng để làm sạch nước thải ra khỏi các ion kim loại nặng như: Pb2+, Sn2+, Hg2+, Cu2+, As2+ và Cr2+. Quá trình khử của catot đối với các kim loại nặng xảy ra như sau: Men+ + ne → Me Ở đây các kim loại bám trên catot và có thể thu hồi chúng. _ Phản ứng khử hợp chất Crom: Cr2O72- + 14 H+ + 12e → 2 Cr + 7 H2O Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 51
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào _ Để xử lý nước thải chứa một số, kim loại nặng, người ta tiến hành quá trình làm sạch nước thải khỏi các ion Pb2+, Cd2+, Hg2+, Cu2+ bằng quá trình khử trên catot được làm từ hỗn hợp cacbon và lưu huỳnh. Các ion này lắng trên cực ở dạng sunfua hoặc bisunfua và có thể tách chúng bằng phương pháp cơ học. _ Quá trình khử NH4NO3 trên điện cực than chì xảy ra như sau: 2 H+ NH4NO3 + + 2e → NH4NO2 + H2O NH4NO2 → N2 + 2 H2O ( trang 162-165, [13] ). II.11.2. Tuyển nổi điện: Trong quá trình làm sạch nước thải bằng phương pháp này, việc tách các hạt lơ lửng là nhờ các bọt khí tạo thành trong điện phân nước. Ở anot là nhờ các bóng khí oxy, còn ở catot là hyđro. Khi sử dụng các điện cực tan ( sắt hoặc nhôm ) thì ở catot sẽ diễn ra quá trình hòa tan kim loại. Kết quả là sẽ có các cation ( sắt hoặc nhôm ) chuyển vào nước cùng với nhóm hyđroxyl tạo thành hyđroxit là những chất keo tụ phổ biến trong thực tế xử lý nước thải. Do đó, không gian các điện cực sẽ đồng thời diễn ra quá trình tạo bông keo tụ và tạo bọt khí, tạo điều kiện để bọt khí bám vào bông cũng như quá trình keo tụ chất bẩn, quá trình hấp phụ, dính kết,…, diễn ra mạnh, hiệu suất tuyển nổi cao hơn ( trang 78-79, [10] ). II.11.3. Đông tụ điện: Để làm sạch nước thải công nghiệp chứa các tạp chất phân tán trong nước có độ bền cao, người ta tiến hành quá trình điện phân với việc sử dụng điện cực bằng Al. Dưới tác dụng của dòng điện xảy ra quá trình hòa tan các điện cực, dẫn đến các cation nhôm chuyển vào nước gặp nhóm hydrôxyl tạo thành hydrôxit của các kim loại đó ở dạng bông và quá trình đông tụ xảy ra mãnh liệt. Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị gọn và điều khiển đơn giản không sử dụng tác nhân hóa học, ít nhạy cảm với sự thay đổi điều kiện tiến hành quá trình làm sạch, không có các chất độc; bùn cặn có tính chất hóa học và cấu trúc tốt. Nhưng phương pháp này có nhược điểm là tiêu tốn kim loại và chi phí điện năng cao. Phương pháp đông tụ điện được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm, hóa chất, giấy, bột giấy, lọc nước phù sa, phẩm màu phân tán. III. Các phương pháp hóa học: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 52
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Các phương pháp hóa học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hóa học nên là phương pháp đắt tiền. Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước ( trang169, [13] ). III.1. Phương pháp trung hòa: Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa pH về khoảng 6,5 ÷ 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hòa nước thải có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau: _Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm: Phương pháp này được sử dụng khi nước thải của xí nghiệp là axit còn xí nghiệp gần đó có nước thải là kiềm: Cả hai loại nước thải này đều không chứa các cấu tử gây ô nhiễm khác ( trang 169, [13]). _ Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học: Để trung hòa nước axit , có thể sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH, KOH, Na2 CO3 , nước amoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3 , đolomit ( CaCO3 . MgCO3 ) và xi măng. Tác nhân rẻ nhất là sữa vôi 5 đến 10% Ca(OH)2 , tiếp đó là sođa và NaOH ở dạng phế thải . Đôi khi người ta sử dụng các chất thải khác nhau của sản xuất để trung hòa nước thải. Để trung hòa nước thải kiềm người ta sử dụng các axit khác nhau hoặc khí thải mang tính axit như CO2 ,SO2, NO2,…(trang 169, [13] ). _ Trung hòa nước thải bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa: Người ta thường dùng các vật liệu như manhêtit (MgCO 3 ), đolomit , đá vôi, đá hoa,…và các chất thải rắn như xỉ, xỉ tro làm vật liệu lọc. Quá trình trung hòa được tiến hành trong các thiết bị lọc - trung hòa đặt nằm ngang hoặc đứng. Các thiết bị lọc này dùng để trung hòa nước axit có nồng độ không vượt quá 1,5mg/l và không chứa muối của kim loại nặng. _ Trung hòa bằng các khí axit : Để trung hòa nước thải kiềm, trong những năm gần đây, người ta đã dùng khí thải chứa CO2 ,SO2, NO2,… Việc sử dụng khí axit không những cho Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 53
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại. Việc sử dụng CO2 để trung hòa nước thải kiềm có nhiều ưu điểm với việc dùng H2SO4 hay HCl và cho phép giảm rất đáng kể chi phí cho quá trình trung hòa. Do độ hòa tan CO2 kém nên mức nguy hiểm do oxy hóa quá mức các dung dịch được trung hòa cũng giảm xuống, các ion CO32- được tạo thành có ứng dụng nhiều hơn so với ion SO42- , Cl- , ngoài ra tác động ăn mòn và độc hại của ion CO32- trong nước nhỏ hơn các ion SO42- , Cl- (trang 174,[13]). III.2. Phương pháp oxy hóa và khử: Để làm sạch nước tự nhiên và nước thải người ta có thể dùng các chất oxy hóa như Clo dạng khí và dạng lỏng, điclooxit, CaOCl2, Ca(ClO)2 và Na, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O2 , O3 ,MnO2 … Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó oxy hóa hóa học chỉ được dùng để loại các tạp chất gây nhiểm bẩn trong nước mà không thể tách bằng phương pháp khác như khử xyanua hay hợp chất hòa tan của As (trang 175,[13]). III.2.1. Oxy hóa bằng Clo : Clo và các chất chứa Clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất, thường được dùng để tách hydrosunfua, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi chất thải. Ví dụ: Quá trình tách xyanua ra khỏi nước thải được tiến hành ở môi trường kiềm (pH = 9 ). Xyanua có thể bị oxy hóa tới N2 và CO2 theo phương trình sau: CN- + 2 OH- + Cl2 → CNO- + 2Cl- + H2O 2CNO- + 4 OH- 6Cl- + N2 + H2O + Cl2 → CO2 + ( trang 176,[13]) III.2.2. Oxy hóa bằng hydro peoxit: H2O2 được dùng để oxy hóa các nitrit, xyanua, phenol, các chất thải chứa lưu huỳnh và các chất nhuộm mạnh. Trong môi trường axit, H2O2 thể hiện rõ chức năng oxy hóa, còn trong môi trường kiềm là chức năng khử. Trong môi trường axit, H2O2 chuyển Fe2+ thành Fe3+ , HNO2 thành HNO3, SO32- thành SO42-, CN- bị oxy hóa trong môi trường kiềm ( pH= 9÷12 ) thành CNO-. Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 54
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Ngoài tính oxy hóa, người ta còn dùng tính khử của H2O2 để loại Clo ra khỏi nước: H2O2 + Cl2 → O2 + 2 HCl H2O2 + NaClO → O2 + NaCl + H2O III.2.3. Oxy hóa bằng oxy không khí: _ O2 trong không khí được dùng để tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng: 4 Fe2+ 4 Fe3+ 4 OH- + O2 + 2 H2O → + Fe3+ 3 H+ Fe(OH)3 ↓ + + 3 H2O → _ O2 trong không khí còn được dùng để oxy hóa sunfua trong nước thải của các nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ và hóa dầu. Quá trình oxy hóa hydrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra như sau: S-2 → S → SnO62-→ S2O32- → SO32- → SO42- Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng và mức oxy hóa sunfua và hydrosunfua tăng ( trang 177, [13] ). III.2.4. Oxy hóa bằng MnO2: MnO2 được dùng để oxy hóa As3+ đến As5+ theo phản ứng sau: H3AsO3 + M n O2 + H2SO4 → H3AsO4 + MnSO4 + H2O Khi tăng nhiệt độ ( nhiệt độ tối ưu 70-800 ) thì mức oxy hóa tăng. Quá trình oxy hóa này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2 hoặc trong thiết bị có khuấy trộn với vật liệu đó ( trang 178, [13] ). III.2.5. Ozon hóa: Oxy hóa bằng ozon cho phép các tạp chất nhiễm bẩn, màu, mùi vị lạ đối với nước, hay có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp chất của As, chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm, hiđrocacbon thơm, thuốc sát trùng. Trong xử lý nước bằng ozon, các hợp chất hữu cơ bị phân hủy và xảy ra sự khử trùng đối với nước. Các vi khuẩn chết nhanh hơn so với xử lý nước thải bằng Clo vài nghìn lần. Ozon có thể oxy hóa tất cả các chất vô cơ và hữu cơ. Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 55

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học

207 tài liệu

1470 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.