intTypePromotion=1

Luận văn: Nghiên cứu khả năng sử dụng than bùn xử lí Ni2+ trong nước thải của công ty khoá Việt Tiệp

Chia sẻ: Phạm Tiến Lâm Hoàng | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:32

0
91
lượt xem
18
download

Luận văn: Nghiên cứu khả năng sử dụng than bùn xử lí Ni2+ trong nước thải của công ty khoá Việt Tiệp

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chưa bao giờ vấn đề môi trường lại được nhắc đến nhiều như hiện nay sự ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước, đang trở thành vấn đề nhức nhối không chỉ của riêng một quốc gia nào mà là mối quan tâm của toàn thế giới. Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ, nhất là khi mà nước ta đang ngày càng đổi mới trên con đường Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn: Nghiên cứu khả năng sử dụng than bùn xử lí Ni2+ trong nước thải của công ty khoá Việt Tiệp

  1. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trường: ĐHQG HÀ NỘI Trường ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA: HÓA HỌC TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng sử dụng than bùn xử lí Ni2+ trong nước thải của công ty khoá Việt Tiệp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HỆ CHÍNH QUY Ngành: Hoá Học Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Đình Bảng Sinh Viên: Phạm Thị Hường Hà nội tháng 05 năm 2008
  2. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Bảng đã giao đề tài và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khoá luận. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa đã tạo mọi điều kiện tốt nhất trong quá trình em học tập và làm khoá luận Em xin chân thành cảm ơn tới các anh, các chị trong phòng hoá môi trường cũng tất cả các bạn sinh viên đã giúp đỡ và đồng hành với em trong suốt quá trình học tập tại khoa Hoá - Trường ĐHKT Tự Nhiên Hà nội ngày 02 tháng 05 năm 2008
  3. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 CHƯƠNG I - MỞ ĐẦU Chưa bao giờ vấn đề môi trường lại được nhắc đến nhiều như hiện nay sự ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước, đang trở thành vấn đề nhức nhối không chỉ của riêng một quốc gia nào mà là mối quan tâm của toàn thế giới. Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ, nhất là khi mà nước ta đang ngày càng đổi mới trên con đường Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước. Chính vì mức độ ô nhiễm trầm trọng của nó cũng như vì vị trí to lớn không thể thiếu của nước sạch không chỉ trong nhu cầu sinh hoạt mà vấn đề sử dụng, bảo vệ nước sạch đã, đang và cần được quan tâm thoả đáng. Nhưng cần thiết hơn, cấp bách hơn là việc tìm ra các biện pháp xử lí nước thải nhằm cung cấp nước sạch đảm bảo cho đời sống và sức khoẻ cộng đồng. Có rất nhiều các biện pháp cũng như các vật liệu dùng để xử lí nước tương ứng với các nguồn gây ô nhiễm. Ví dụ: Phương pháp kết tủa, phương pháp chiết, phương pháp hấp phụ với các vật liệu như than hoạt tính, than xoan, quặng…. Trong đó đang được ứng dụng nhiều nhất hiện nay là phương pháp hấp phụ. Than bùn cũng là một loại vật liệu hấp phụ đã được nghiên cứu sử dụng nhiều trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam nó chưa được đánh giá và quan tâm xứng đáng. Do vậy trong bản luận văn này chúng tôi xin được giới thiệu về than bùn - Một vật liệu hấp phụ đầy tiềm năng thông qua việc dùng than bùn để sử lí Cu2+ trong nước thải bằng phương pháp hấp phụ. Dựa trên cơ sở đó, em chia luận văn làm ba phần: Phần I: Tổng quan: Giới thiệu chung về sự ô nhiễm nước bởi Cu2+, về than bùn và đại cương về nguyên tố Cu
  4. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 CHƯƠNG II : Thực nghiệm: Tiến hành các nghiên cứu khảo sát về than tối ưu, ảnh hưởng của pH, thời gian hấp phụ, lượng Cu2+, lượng than đến hiệu suất hấp thụ Cu2+ của than bùn. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ với mẫu nước thải chứa đồng cùa nhà máy khoá Việt Tiệp Hà Nội Phần III: Thực nghiệm: Từ các kết quả thí nghiệm em rút ra kết luận và những nhận xét thích hợp Do trong quá trình tiến hành nghiên cứu còn nhiều hạn chế về thời gian, điều kiện nghiên cứu cũng như kiến thức nên có thể có những sai sót không trành khỏi, em mong thầy cô và cácn bạn thông cảm đồng thời xem xét giúp đỡ em hoàn thiện hơn nữa việc nghiên cứu này để mong có thể góp một phần nhỏ bé của chúng em vào công cuộc bảo vệ môi trường. MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời mở đầu mục lục Chương I – Tổng quan I. Tầm quan trọng của nước và tình hình nước hiện nay II. Nước ô nhiễm III. Nước và các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước Phân loại nước bị ô nhiễm và nước thải Một số chỉ tiêu chất lượng nước ảnh hưởng của kim loại nặng đối với môi trường một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng Khai thác mỏ Các ngành công nghiệp khác Một số phương pháp xử lí kim loại nặng Phương pháp trao đổi ion Phương pháp kết tủa Phương pháp thẩm thấu ngược Phương pháp hấp phụ Kỹ thuật hấp phụ dùng các vật liệu tự nhiên Nhóm vật liệu có nguồn gốc vô cơ Kỹ thuật hấp phụ dùng vật liệu hấp phụ chế tạo từ than bùn Giới thiệu về than bùn Cơ chế hấp phụ của than bùn Động học của quá trình hấp phụ Ái lực của kim loại đối với than bùn Thu hồi kim loại từ than bùn và tái tạo vật liệu hấp phụ
  5. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Nguồn than bùn ở Việt Nam Kết luận chung về than bùn Nội dung và phương pháp nghiên cứu Cơ sở lý thuyết của phương pháp hấp phụ Khái niệm chung Hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học Cân bằng hấp phụ và tải trong hấp phụ Phương trình cơ bản của quá trình hấp phụ Phương trình động lực hấp phụ Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ và giải hấp Quá trình hấp phụ đồng trên cột Đại cương về đồng và sự ô nhiễm đồng Chương II. Thực nghiệm Dụng cụ, hoá chất Dụng cụ Hoá chất Lập đường chuẩn và chọn điều kiện phân tích theo phương pháp AAS Nguyên tắc Chọn điều kiện đo Lập đường chuẩn đo đồng theo phương pháp AAS Thực nghiệm Sơ chế vật liệu hấp phụ, khảo sát và so sánh với vật liệu hoạt hoá Sơ chế vật liệu hấp phụ Quy trình tạo viên từ vật liệu hấp phụ và quá trình chạy cột Chạy cột và thông số liên quan đến cột Phân tích xác định nồng độ Cu2+ có trong nước thải mạ điện và quy trình xử lý Chương I - Tổng quan 1.1.a. Tầm quan trọng của nước và tình hình nước hiện nay Tất cả chúng ta đều biết rằng, nước có vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống. Tất cả mọi hoạt động từ sinh hoạt đến sản xuất công nghiệp, nông nghiệp… đều không thể tồn tại nếu thiếu nước. Mặt khác nước còn là một trong các chỉ tiêu xác định mức độ phát triển của nền kinh tế xã hội.
  6. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Ví Dụ: Để có được một tấn sản phẩm, lượng nước cần tiêu thụ như sau: Than cần 3÷ 5 tấn nước, dầu mỏ từ 30 ÷ 50 tấn nước, giấy từ 200 ÷ 300 tấn, gạo từ 5000 ÷ 10.000 tấn nước…. Bên cạnh đó, nước còn tham gia vào nhiều quá trình hoá học quan trọng trong cơ thể người và sinh vật…. Nhìn chung, khối lượng nước tiêu thụ trên thế giới được phân phối như sau: + 3 ÷ 9% cho nhu cầu sinh hoạt + 15% ÷ 17% để sản xuất công nghiệp + 80% cho sản xuất nông nghiệp Lượng nước trên thế giới rất lớn (chiếm 71% diện tích bề mặt trái đất) nhưng theo các nhà nghiên cứu thì 97,3% là nước mặn. Như vậy tức là lượng nước ngọt còn lại rất ít. Ngày nay vấn đề khan hiếm nước ngọt đã thực sự trở thành mối lo ngại của toàn thế giói, ngay cả ở những vùng có điều kiện thuận lợi nhất về sông ngòi. Bên cạnh đó nước ngọt lại đang bị đe doạ bởi sự ô nhiễm nghiêm trọng. Với nhu cầu cuộc sống ngày càng cao, xã hội ngày càng phát triển thì nước ngọt ngày càng trở nên quan trọng và cần thiết không chỉ cho sinh hoạt mà còn cho cả sảc xuất kinh tế. 1.1.b. Nước ô nhiễm 1.1.1. Nước và các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường Nước là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho sự sống trên trái đất. Nước luôn luôn tuần hoàn trong thế giới tự nhiên. Các chất gây ô nhiễm khi đi vào môi trường nước, dưới tác động của các yếu tố tự nhiên sẽ biến đổi, tồn lưu và tác động đến môi trường, có nhiều tác nhân gây ô nhiễm, tuy nhiên trong nghiên cứu ta chia 10 nhóm cơ bản: - Các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học - Các chất hữu cơ bền (không bị phân huỷ sinh học) - Các kim loại nặng - Các ion vô cơ vô cơ khác - Các khí hoà tan - Dầu mỡ và các sản phẩm của dầu mỏ - Các chất phóng xạ - Các loại vi trùng (vi khuẩn, vi sinh vật độc hại) - Các chất có mầu, mùi - Các chất rắn dưới dạng huyền phù, keo…
  7. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Ở nước ta mức độ đô thị hoá còn thấp nhưng do cơ sở hạ tầng còn yếu kém nên môi trường nước một số nơi bị ô nhiễm và hầu hết các hệ thống nước thải công nghiệp, lẫn đô thị chưa qua xử lí đã thải vào hệ thống thoát nước chung và nhiều vùng nguồn nước ngầm bị đe doạ ô nhiễm, đặc biệt là các điểm gần tập trung như: rác thải đô thị, công nghiệp, các nghĩa trang… Chính vì vậy mà đã có nhiều hội nghị khoa học quan tâm đến những biện pháp cụ thể bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm môi trường nước. 1.1.2. Phân loại nước bị ô nhiễm và nước thải Để đảm bảo cho biện pháp công nghệ cụ thể được thực thi và lựa chọn giải pháp ta phân chia thành các loại nước thải sau đây: - Nước thải sinh hoạt - Nước thải công nghiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuất) - Nước thải tự nhiên - Nước thải đô thị (nước thải đô thị là thuật ngữ chung để chỉ chất lỏng trong hệ thống thoát nước của một thành phố, một khu đô thị; đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên ) 1.1.3. Một số chỉ tiêu chất lượng nước Như đã biết, nước thải là một hệ dị thể phức tạp, nên việc nghiên cứu về nước và nước thải, nước bị ô nhiễm cần được xem xét toàn diện cả về thành phần lẫn tính chất cũng như sự biến đổi đặc điểm lý – hoá – sinh học của nước, do các loại tạp chât có trong nước gây ra. Tuy nhiên, trong những điều kiện cho phép, ta có thể sử dụng một số chỉ tiêu chính để đánh giá chất lượng của nước và nước thải, nước bị ô nhiễm, từ đó có thể đưa ra các phương pháp thích hợp. Một số chỉ tiêu. * Hàm lượng hợp chất hữu cơ trong nước được xét thông qua các chỉ số - Tổng lượng các bon hữu cơ TOC - Chỉ số COD – Nhu cầu ô xi hoá học * Chỉ tiêu vi sinh vật của nước, được xét thông qua các chỉ số. - Chỉ số E.coli và độ chuẩn coli (E.coli; Đ.C.coli) - Tổng số vi khuẩn hiếu khí trong nước (VKHK) * Độ pH của nước * Độ cứng của nước, hàm lượng các ion Canxi (Ca), Magie (Mg) * Độ dẫn điện của nước, EC * Hàm lượng một số kim loại trong nước như Fe, Pb, Cu, Zn, Cd…
  8. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 * Độ trong Sneller Trong bản luận văn này, chúng tôi chọn mẫu nước thải công nghiệp mạ điện nhằm mục đích nghiên cứu xử lí kim loại nặng của nhà máy mạ điện 1.2. Ảnh hưởng của kim loại nặng với môi trường [4] Các kim loại nặng tồn tại trong cơ thể sống với hàm lượng rất nhỏ nhưng đóng vai trò quan trọng, chúng có thể được xem như vi chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Tuy nhiên, nếu tồn tại với hàm lượng lớn thì chúng là những chất có hại. Các kim loại nặng nói chung là những chất kìm hãm tính xúc tác của enzym, chúng có ái lực lớn với nhóm – SH hay – SCH3 của các enzym và dần dần làm mất hoạt tính của enzym. Cơ chế kìm hãm hoạt tính enzym có thể mô tả trong sơ đồ sau SH S [Enzym] + Me2+ →[Enzym] Me + 2H+ SH S (Me là các ion kim loại, Cd2+, Ni2+, Zn2+…) Khi các ion kim loại trong cấu trúc metalloenzym bị thế chỗ bởi các ion kim loại khác có cùng điện tích và kích thước tương đương, hoạt tính sinh học của enzym sẽ bị biến đổi 1.3.Một số nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng Có nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước, song các chất thải công nghiệp được xem là nguyên nhân chính [2]. Các nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng do hoạt động công nghiệp bao gồm: 1.3.1. Khai thác mỏ Hoạt động khai thác mỏ là một nguồn quan trọng gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường đặc biệt với các nước đang phát triển. 1.3.2. Các ngành công nghiệp khác Kim loại nặng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, điều này đã làm tăng sự có mặt của chúng trong môi trường. + Công nghiệp sản xuất các hợp chất vô cơ Các kim loại nặng được thải ra ở hầu hết các quá trình sản xuất hoá chất vô cơ như quá trình sản xuất xút – clo, HF, thuốc nhuộm, NiSO4, CuSO4…. Trước đây, thuỷ ngân được thải ra với lượng lớn trong quá trình sản xuất xút – clo vì công nghệ sản xuất xút – clo sử dụng điện cực thuỷ ngân. Dòng nước thải từ bể điện phân có thể có nồng độ thuỷ ngân lên tới 35mg/ lít nồng độ Niken cao tới 390mg/lít được phát hiện trong
  9. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 nước thải từ một nhà máy sản xuất NiSO4. Khi hàm lượng kim loại nặng thải ra cao như vậy, nếu không có biện pháp xử lí thích hợp, triệt để thì ô nhiễm nguồn nước là hậu quả tất yếu. Vì vậy vấn đề xử lí tách loại chúng được đặt ra hết sức cấp bách. + Mạ điện Nước thải của quá trình mạ điện có chứa một hàm lượng kim loại khá cao. Môt nghiên cứu tại một nhà máy mạ Crôm ở Mỹ chỉ ra rằng trong nước thải rửa nồng độ Crôm là 1,84mg/lít và Ni là 4,1mg/lít. Nước rửa từ quá trình mạ đồng có hàm lượng Crôm lên tới 0,84mg/lít và đồng là 0,44mg/lít. Số lượng các cơ sở mạ điện là rất lớn, do vậy ô nhiễm kim loại nặng do mạ điện là một nguồn đáng kể. Theo một số liệu thống kê, trên địa bàn thành phố Hà Nội (2003), tại 31 xưởng mạ, có tới 22/31 cơ sở mạ điện quy mô gia đình mà nước thải bể mạ hầu như đổ trực tiếp ra mương thoát nước chung hoặc được pha loãng trước khi đổ ra mương thoát nước mà không qua khâu xử lí nào. Trong tổng số 31 cơ sở điều tra có 13/31cơ sở sử dụng Niken; 21/31 cơ sở sử dụng kẽm; 24/31cơ sở có sử dụng Crôm. Bên cạnh các kim loại sử dụng phổ biến trên, Chì, Đồng, và nhiều hoá chất khác được sử dụng trong quy trình mạ cũng là những nguyên nhân gây ô nhiễm nước. Để hiểu rõ về quy trình mạ điện sau đây chúng tôi xin giới thiệu khái quát lên quy trình mạ điện của công ti khoá Việt Tiệp, nơi chúng tôi tiến hành nghiên cứu xử lí nước thải. Quy trình mạ điện của công ti khoá Việt Tiệp được nhập ngoại từ Đài Loan để đáp ứng nhu cầu về sản phẩm trong giai đoạn phát triển bùng nổ của đất nước. Quy trình công nghệ mạ Cu – Ni – Cr được thực hiện theo sơ đồ được nêu ở dưới đây
  10. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Phôi Phôi cần sau mạ mạ Bể ngâm tẩy Bể tẩy siêu âm Bể tẩy điện phân Bể trung hoà Bể axít mạ Cu Thu hồi
  11. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 + Quá trình sản xuất sơn, mực, thuốc nhuộm Qua phân tích nước thải của các quá trình sản xuất sơn, mực, thuốc nhuộm, người ta phát hiện thấy nồng độ một số kim loại nặng rất cao. Ví dụ như Al là 100mg/lít, Pt là 0,8mg/lít, Zn là 10mg/lít…. Qua các số liệu thống kê, có thể thấy tình trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam khá phổ biến và đang là vấn đề cần giải quyết cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội. Việc kiểm soát, bảo vệ các nguồn nước cũng như hệ sinh thái là việc làm
  12. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 có ý nghĩa chiến lược quốc gia. Vì vậy, bên cạnh các biện pháp kiểm soát ô nhiễm với những chính sách bảo vệ môi trường của nhà nước, nghiên cứu các phương pháp xử li ô nhiễm nước hiệu quả, kinh tế là một việc làm thiết thực và có ý nghĩa. 1.4. Một số phương pháp xử lí kim loại nặng 1.4.1. Phương pháp trao đổi ion [5] Cơ sở của phương pháp dựa trên qúa trình trao đổi ion của bề mặt chất rắn với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các chất iônít (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các chất có khả năng trao đổi ion dương từ dung dịch điện li gọi là các cationít, những chất này mang tính axít. Các chất có khả năng trao đổi ion âm gọi là các aniônít và chúng mang tình kiềm. Các ion có khả năng trao đổi cả anion và cation thì được gọi là iônít lưỡng tính. Chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay được tổng hợp: * Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên: zeolít, đất sét, fespat…. * Các chất trao đổi ion có nguồn gốc vô cơ tổng hợp: sillicagen, các ôxít và hidrôxít khó tan của một số kim loại: Al, Zn, Cr…. * Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên: Axít humíc của đất (chất mùn) * Các chất trao đổi ion tổng hợp gồm các khung pôlime hữu cơ được gắn với các nhóm có khả năng trao đổi anion, cation như RSO3H, RCOOH, ROH, RPO3H…. Phương pháp này có lợi thế về nhiều mặt: - Cho phép thu hồi chất có giá trị với mức độ làm sạch cao - Thiết bị vận hành đơn giản - Vật liệu có thể tái sinh được nhiều lần Song, trong thực tế nhựa trao đổi ion cần đến 60% thể tích bình chứa và 40% còn lại là thể tích dung dịch đi vào do vậy phương pháp này phù hợp cho quy trình sản xuất nhỏ, còn với quy trình sản xuất lớn bị hạn chế 1.4.2 Phương pháp kết tủa [5] Kỹ thuật kết tủa kim loại dưới dạng hiđrôxit được sử dụng phổ biến nhất để thu hồi kim loại từ dung dịch. Phản ứng tổng quát như sau: Mn+ + nOH- →M(OH)n↓ Các tác nhân kết tủa thông dụng là xút và vôi. Tuy nhiên, kết tủa hiđrôxit khá phân tán nên khó thu hồi bằng cách lọc hay sa lắng. Để tách loại thuận tiện người ta thêm vào tác nhân keo tụ, tuyển nổi dạng pôlime điện li. Nhược điểm của kỹ thuật này là: Quá
  13. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 trình kết tủa hiđrôxit chỉ là khâu xử lí sơ bộ vì không thể xử lí triệt để, lượng bùn thải sinh ra lớn và khó quay vòng, giai đoạn làm khô lâu và khá đắt. So với kỹ thuật kết tủa hyđrôxit, kết tủa dưới dạng muối cacbonát thu được kết tủa đồng nhất hơn khi tiến hành ở pH = 8 – 9, do đó dễ thu hồi kết tủa bằng cách lọc hay gạn. Phương pháp này bị hạn chế bởi một số muối cacbônat kim loại có tích số tan lớn nên hiệu quả tách loại thấp. Vì vậy, kỹ thuật kết tủa cácbonat ít thông dụng hơn kết tủa dạng hyđroxit. Hiện tượng quá bão hoà và tạo phức cũng làm giảm mạnh hiệu quả xử lí. Để khắc phục người ta làm tăng số mầm kết tủa bằng cách đưa cát mịm hoặc CaCO3 dạng huyền phù vào trong dòng thải cần xử lý. Nhờ vậy kết tủa thu được dễ dàng hơn. Kỹ thuật kết tủa dưới dạng sunfua cũng thường được sử dụng bởi kết tủa sunfua kim loại có độ tan nhỏ. Kỹ thuật này có thể sử dụng khi dòng thải chứa phức chất, thậm chí ngay khi dòng thải chứa các axit có tính ôxi hoá. Muối sunfua kim loại kiềm thổ có độ tan khá lớn nên kỹ thuật kết tủa sunfua cho phép thu hồi chọn lọc các kim loại nặng. Nhược điểm của phương pháp này là khó thu hồi toàn bộ kết tủa sunfua vì đôi khi chúng tồn tại ở dạng huyền phù keo, giá thành của tác nhân kết tủa (Na 2S, H2S) cao. Ngoài các kỹ thuật kể trên, người ta cũng sử dụng một số cách khác nhằm làm giảm nồng độ còn lại của kim loại. Đó là các kỹ thuật đồng kết tủa với các tác nhân trợ kết tủa hay tạo phức vòng càng, kết tủa dưới dạng sunfua hữu cơ…. những kỹ thuật này thường dẫn đến việc sử dụng nhiều hoá chất, giá thành cao và cần có bước xử lý thứ cấp. 1.4.3 Phương pháp thẩm thấu ngược [6] Phương pháp thẩm thấu được dùng để tách dung môi khỏi chất tan. Nguyên tắc của phương pháp là: Nếu có một dung dịch và một dung môi nguyên chất hoặc hai dung dịch có nồng độ khác nhau ngăn cách nhau bởi một màng bán thấm thì dùng môi sẽ khuếch tán từ dung dịch có nồng độ thấp sang phía dung dịch có nồng độ cao hơn. Hiện tượng này xảy ra cho tới khi màng bán thấm phía dung dịch chịu một áp suất thuỷ tĩnh bằng với áp suất thẩm thấu của dung dịch. p = ∆C.R.T ∆C: Nồng độ (mol/lít), p: áp suất thẩm thấu , R hằng số khí , T nhiệt độ tuyệt đối Nếu đặt dung dịch dưới một áp suất thuỷ tĩnh lớn hơn áp suất thẩm thấu thì dung môi sẽ khuyếch tán từ dung dịch qua màng bám thấm sang phía dung môi nguyên chất cho tới khi đạt cân bằng mới trong đó áp suất thuỷ tĩnh bằng áp suất thẩm thấu bên ngoài. Đó là quá trình thẩm thấu ngược. Người ta dựa vào nguyên tắc này để chế tạo các
  14. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 thiết bị tách chất bằng màng. Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, điều kiện thuỷ động, kết cấu thiết bị, bản chất và nồng độ nước thải. Áp suất sử dụng nhiều nhất cho quá trình thẩm thấu ngược có thể đạt tới 150bar. Nếu màng bán thấm chỉ giữa lại những phân tử lớn có nghĩa là ấp suất thẩm thấu thấp thì nó gọi là phương pháp siêu lọc. Thẩm thấu ngược và siêu lọc hiện nay là những phương pháp tách qua màng bán thấm quan trọng nhất. 1.4.4. Phương pháp hấp phụ Khi xem xét các qui trình công nghệ xử lí nước, người ta chú ý nhiều đến phương pháp hoá – lí; và phương pháp hấp phụ là một phương pháp hoá – lí thông dụng, được biết từ xa xưa, như việc lọc nước bằng than, cát, dá sỏi….mà trước đây con người đã xây dựng thành nền kĩ thuật lọc nước sạch phục vụ đời sống chính mình. Nước bị ô nhiễm thường chứa nhiều loại chất tan khác nhau, khó tách lọc bằng những phương pháp thông thường, nếu dùng phương pháp oxi hoá - khử để loại bỏ chúng thì khá tốn kém và gặp nhiều khó khăn; nhưng dùng phương pháp hoá lí - hấp phụ thì có thể đạy hiệu quả xử lí cao hơn. người ta thường sử dụng những loại chất hấp phụ như than hoạt tính, than củi, than xương…để xử lí; còn đối với các chất tan phân cực như các ion kim loại, cation kim loại kiềm thổ ( Ca2+, Mg2+,…), anion gốc axit (Cl-, SO2-4, …) thì dúng các chất hấp phụ có khả năng hấp phị hoá học các chất phân cực như các hợp chất phụ vô cơ, chất hấp phụ vật liệu tổng hợp như polyurethane, sợi polistiren… Trong nhiều giai đoạn của qui trìnớccong nghê xử lí nước, ta có thể thấy, không thể thiếu được vai trò của hấp phụ, bởi vì, muốn xử lí triệt để các chất ô nhiễm trong nước thì việc dùng các chất hấp phụ thường cho hiệu quả cao; đồng thời, có nhiều kiểu loại chất hấp phụ (CHP) cho phép tách loại các chất tan gây ô nhiễm ở hai dạng: các chất vô cơ và các chất hữu cơ ( hay là chất phân cực và không phân cực) Điều này cho thấy tính ưu việt của phương pháp hấp phụ và vai trò của các CHP là rất quan trọng, rất cần thiết trong các quá trình làm sạch nước, xử lí nước; từ đó, tìm kiếm và nghiên cứu chế tạo các chất hấp phụ thích hợp dùng trong phương pháp xử lí. 1. 4. 5. Kĩ thuật hấp phụ dùng các vật liệu tự nhiên Phương pháp hấp phụ được sử dụnh rộng rãi trong xử lí nược thải công nhiệp vì nó cho phép tách loại đồng thời nhiều chất bẩn( bao gồm cả chất hữu cơ và vô cơ) từ một nguồn nước ô nhiễm và tách loại tốt ngay khi chúng ở nồng độ thấp. Bên cạnh đó, sử dụng phương pháp hấp phụ còn tỏ ra có ưu thế hơn các phương pháp khác và giá thành xử lí thấp. Vật liệu hấp phụ có thể chế tạo từ nhiều nguồn nguyên liệu
  15. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 khác nhau, theo những phương pháp khác nhau, đặc biệt nó co thể chế tạo bằng cách biến tính các chất thải gây ô nhiễm môi trường như: tro bay, than bùn hay các phế thải nông nghiệp như: vỏ trấu, vỏ đậu, bã mía, lõi ngô, vỏ dừa…Điều này rất có ý nghĩa khi đem chất có khả năng gây ô nhiễm môi truờng để xử lí ô nhiễm môi trường. Các loại vật liệu hấp phụ thường sử dụng có thể kể đến một số nhóm chất như sau: 1.4.5.1. Nhóm vật liệu có nguồn gốc tự nhiên [12, 13, 14] Trên thế giới, việc nghiên cứu các kĩ thuật chế tạo và sử dụng vật liệu hấp phụ tự nhiên để tách loại kim loại nặng từ nguồn nước bị ô nhiễm đã phát triển trong những năm gần đây. Vật liệu hấp phụ chế tạo từ nguồn tự nhiên: vỏ trấu, bã mía, lõi ngô, bã xhè, vỏ đậu, cám gạo, rau câu, rơm rạ…hầu hết đều có khả năng tách loại, thu hồi tốt các kim loại nặng, giá thành thấp lại không đòi hỏi những khâu xử lí vật liệu phức tạp, Vì vạy, loại vật liệu này được các nhà khoa học ngày càng quan tâm [12] + Vỏ lạc (peanut hulls) Periasamy và Namasivayam đã sử dụng vỏ lạc để chế tạo than hoạt tính với khả năng tách loại Cd2+ rất cao. Chỉ cần với hàm lượng than hoạt tính là 0.7g/lít có thể hấp phụ dung dịch chứa Cd2+ nồng độ 20m/lít. Nếu so sánh với các loại than hoạt tính(dạng viên) có trên thị trường thì khả năng hấp phụ của nó cao gấp 31 lần[13] + Vỏ đậu tương (soybean hulls) Có khả năng hấp phụ tốt đối với nhiều kim loịa nặng như đồng, kẽm và các hợp chất hữu cơ. Trong sự so sánh với một số vật liệu tự nhiên khác (bã mía, vỏ trấu) vỏ đậu thể hiện tiềm năng hấp thụ cao hơn hẳn đặc biệt đối với các ion kim loại nặng. Vỏ đậu sau khi được xử lý với NaOH và lưới hoá bằng axit citric, một gram vật liệu có thể tách loại tới 1,7mmol đồng (ứng với 180mg/g). [14] + Bã mía (sugarcane bagasse) Được đánh giá như phương tiện lọc chất bẩn từ dung dịch nước và được ví như than hoạt tính trong việc loại bỏ các kim loại nặng: Cr6+, Ni2+ , Cu2+ … Bên cạnh khả năng tách loại kim loại nặng, bã mía còn thể hiện khả năng hấp phụ tốt đối với dầu + Bã chè(waste tea), bã café (exhausted coffee) Nghiên cứu sự tách loại Al3+ , Cr3+ , Cd2+ bằng bã chè, bã café , Orhan và Buyukgungor chỉ ra rằng khả năng hấp phụ của Al3+ là rất tốt. Khi tiến hành thí nghiệm gián đoạn: sử dụng 0,3g vật liệu khuấy vưói 100ml nước thải chứa 3 ion kim loại trên thì Al3+ bị tách loại tới 98% bởi bã chè và 96% bởi bã café [12] 1.4.5.2. Nhóm vật liệu có nguồn gốc vô cơ [1] + Diatomit:
  16. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Là một loại khoảng vật tự nhiên có thành phần chủ yếu là SiO2 ngoài ra còn có Al2O3 cùng một số oxit khác với hàm lượng nhỏ hơn. Diatomit là một loại khoáng có cấu trúc xốp thường ở trạng thái phân tán cao. Do có độ xốp lớn nên diatomit có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau vật liệu cách điện, cách âm, bê tông nhẹ , dung dịch khoan. Khi diatomit chứa không ít hơn 90% SiO2, không quá 2%Fe2O3, 3% các hợp chất hữu cơ và độ ẩm khoảng 2% thì nó được sử dụng dùng làm chất trợ lắng, trợ lọc và làm trong nước, làm giảm độ cứng của nước sinh hoạt, dùng để loại bỏ chất phóng xạ trong nước thải + Khoáng bentonit: Bentonit là khoáng sét phi kim thuộc loại alumino silicat, thành phần hoá học có thể viết chung là Si8(AlxMy)O20 trong đó M là Ca, Mg, Na. Có 2 loại bentonit là bentonit kiềm (Na, K) và bentonit kiềm thổ (Mg, Ca). Nhìn chung bentonit xử lý hiệu quả đối với nước thải chứa chất không tan như các chất hữu cơ, dầu, vi sinh vật. Để xử lý các muối tan chứa ion kim loại, người ta sử dụng bentonit đã hoạt hoá biến tính + Sử dụng tro bay làm vật liệu xử lí môi trường Tro bay được thoát ra từ ống khói các nhà máy nhiệt điện, nó được giữ lại bằng các bộ lọc cơ học hay xiclon tĩnh điện. Lượng tro bay thải ra hàng năm của các nhà máy rất lớn và đó là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường quan trọng. Theo số liệu của cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ thì năm 2000 lượng tro bay thải ra từ các nhà máy nhiệt điện của Brazil và có thể đạt đến 4 triệu tấn vào năm 2005 [15]. Ở Việt Nam, tuy số nhà máy nhiệt điện không nhiều (Phả Lại, Ninh Bình, Uông Bí, Thủ Đức) nhưng lượng tro bay thải ra hàng năm đã có ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường, với lượng tro tồn khoảng 90 triệu tấn [16] vì vậy việc nghiên cứu, sử dụng phế thải này trong việc làm sạch môi trường đang được quan tâm rộng rãi. Hiện tại, nó được sử dụng như phụ gia trong sản xuất xi măng, bê tông nhẹ, vật liệu làm đường. Và đặc biệt, trong lĩnh vực xử lý môi trường, việc chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro bay ra ứng dụng để xử lý các ion kim loại nặng (Cu2+ , Pb2+, Ni2+….) trong các nguồn nước bị ô nhiễm đang là hướng nghiên cứu rất được quan tâm. 1.4.6. Kĩ thuật hấp phụ dùng vật liệu chế tạo từ than bùn 1.4.6.1. Giới thiệu về than bùn Than bùn là loại than trẻ nhất trong các loại than mỏ. Nó được xem là dạng đầu tiên của hình thành than đá. Quá trình này được bắt đầu bằng sự phân huỷ của cây cối và loại thực vật khác trong môi trường ngập nước của các đầm lầy và các bãi nước thải.
  17. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Sau đó chúng bị oxi hoá chậm bởi các vi sinh vật để tạo thành than bùn ở độ sâu từ 2 – 5m, và phải mất đến 10.000năm mới hoàn thành được quá trình này Thành phần của than bùn được hình thành phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Loại cây, điều kiện tự nhiên, khí hậu vùng , thành phần của nước Than bùn thường có mầu hung, xốp, có diện tích bề mặt riêng lớn (>200m2/g) và khỉa năng thấm nước cao. Thành phần nguyên tố nó rất giống với thành phần nguyên tố của gỗ, bao gồm: 75 – 78% là nước, 55 – 60% C, 0,5% tro, 6%H, 35 – 40% O Nói cách khác than bùn là một loại vật liệu phức tạp, trong đó than non và xenlulo là thành phần chủ yếu. Những thành phần này, đặc biệt là than non và axit humic chứa những nhóm chức phân cực như: ancol, andehit, xeton, ete, axit caboxylic và phenol. Đây là những nhóm chức dễ tham gia vào liên kết hoá học Do cấu trúc xốp và tính phân cực mà than bùn có khả năng hấp phụ đặc trưng với các chất như kim loại, chất hữu cơ…. Đặc tính này đã đưa đến một kết quả : than bùn được coi như là một tác nhân hữu hiệu cho quá trình làm sạch nước thải có chứa kim loại hoà tan, đặc biệt là các kim loại nặng. Rất nhiều nghiên cứu đã xác nhận khả năng này của than bùn và nó cũng được ứng dụng ở Hungary với việc sử dụng bãi than bùn để xử lí nước thải và sình lầy chứa chất thải công cộng. Người ta thấy rằng: 99,2% - 99,4% P, 40,5% K cùng các kim loại nặng khác trong nước thải đã được giữ lại ổn định trong than bùn. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát hiện ra rằng không chỉ Hg và các chất hữu cơ mà các kim loại khác như: Cd, Cu, Ni, Cr …. đều có thể được loại bỏ khi cho nước thải có chứa khim loại tiếp xúc với than bùn. Bên cạnh đó, than bùn còn có ưu điểm về kinh tế. Đó là vật liệu rất phong phú. Rẻ tiền và sẵn có. Mặt khác phương pháp xử lí lại dễ dàng, đơn giản và ít tốn kém. Chính vì vậy than bùn có một sức hút mạnh mẽ của các nhà nghiên cứu khoa học 1.4.6.2. Cơ chế hấp phụ của than bùn Cơ chế hấp phụ của các ion kim loại lên bền mặt than bùn vẫn là một vấn đề đang gây nghiều tranh cãi, nó đã trở thành chủ để của các hội thảo lớn. Những nghiên cứu khác nhau đã đi đến những kết luận khác nhau. Sự khác nhau trong từng loại than bùn, quá trình chuẩn bị than bùn, phương pháp nghiên cứu và kim loại nghiên cứu đã làm cho quá trình so sánh kết quả trở lên khó khăn. Cơ chế tách kim loại nặng bởi than bùn được đưa ra bởi bao gồm: sự trao đổi ion, quá trình hấp phụ bề mặt, hấp phụ hoá học, sự tạo phức và quá trình hấp phụ tạo phức trong đó cơ chế trao đổi ion được nhiều người chấp nhận nhất.
  18. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Như chúng ta đã biết, axit humic và axit fluvic là những thành phần của than bùn. Các kim loại phản ứng với nhóm Cacboxylic và phenolic của các axit giải phóng ra các proton, hoặc ở giá trị pH đủ lớn, chúng phản ứng với các anion cúa các axit và thaty thế vị trí của các kim loại đanh tồn tại. Trong quá trình nghiên cứu về Ni2+, năm 1995 Ho cùng các cộng tác đã lưu ý rằng khi nồng độ ban đầu của Ni2+ tăng thì giá trị pH tại trạng thái cân bằng hấp phụ sẽ giả. Điều này rất hợp nguyên lý của các quá trình trao đổi ion, bởi vì càng có nhiều ion Ni2+ được hấp phụ lên bề mặt than bùn thì số ion H+ được giải phóng tăng lên, do vậy pH sẽ giảm. Một số nhà nghiên cứu khác lại tìm ra bằng chứng chứng tỏ rằng, than bùn lưu giữ các kim loại bởi quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học. Gosset cùng các cộng tác năm 1996 đã nghiên cứu và thấy rằng, đối với một số kim loại thì số prôton được giải phóng khi cation liên kết với bề mặt than bùn luôn thấp hơn 0,25. Họ đã đi đến kết luận là, ở đây quá trình hấp phụ và tạo phức có ý nghĩa tốt hơn quá trình trao đổi ion. Năm 1996 Ho cùng các cộng sự cùng nghiên cứu về Ni đã rút ra kết luận cả sự tạo phức và trao đổi ion đều giữ vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ. Tuy nhiên, chưa có sự thống nhất với nhau giữa các quan điểm về sự tạo phức giữa các axit Humic và các ion kim loại. Nó xảy ra như thế nào? Một số quan điểm cho rằng có sự tạo phức cầu nội (phức vòng càng) nhưng một số khác lại cho đó là phức cầu ngoại. Một số quan điểm chung đã được đưa ra qua một vài nghiên cứu cho rằng phản ứng của các ion kim loại như Cu, Fe với axit Humic sẽ tạo lên phức vòng. Trong khi đó, năm 1976 bằng việc nghiên cứu cộng hưởng từ, Gembe cùng các cộng tác đã tìm ra những bằng chứng rằng Mn2+ tạo phức cầu ngoại với axit fulvic, chúng liên kết với nhau bằng lực liên kết tĩnh điện. Điều này sau đó, năm 1979 đã được Bloon và McBride làm rõ thêm. Sau khi nghiên cứu tổng quát về các axit trong than bùn, các ông đã đưa ra kết luận là: Than bùn và axit Humic có thể liên kết khá tốt với các ion kim loại đa hoá trị sau khi phần lớn các ion đã được hidrat hoá. Một cơ chế khác cũng được đưa ra, đó là hấp phụ vật lí. Tuy nhiên nó lại là cơ chế khác hẳn: Các ion kim loại được gắn kết với than bùn bằng một phản ứng bề mặt mà trong đó, các ion tích điện dương, bề mặt than bùn tích điện âm, ở đây không hề xảy ra sự trao đổi ion hay electron. Quá trình hấp phụ tăng khi điện tích bề mặt chứa các hợp chất hữu cơ. Nói cách khác, khả năng hấp phụ phụ thuộc vào điện tích bề mặt than
  19. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Chen cùng các cộng tác (1990) đã nghiên cứu khả năng lưu giữ của than bùn đối với Cu(NO3)2 và phát hiện ra rằng: Lượng ion Cu2+ đã được lưu giữ ổn định hơn nhiều so với lượng cation Cu2+ được giải phóng, tức là, ở đây ngoài cơ chế trao đổi ion còn có cơ chế khác nữa và ông đã tìm thấy một lượng không đáng kể NO3- cũng được giữ ổn định trên than bùn để cân bằng với một lượng điện tích điện âm đã có ở đó. Đây chính là cơ chế hấp phụ tạo phức, tức là có sự ổn định một lượng tương đương cation và anion trên than bùn mà không có sự giải phóng ion. Cả hai cơ chế trao đổi ion và hấp phụ tạo phức, đều phụ thuộc vào nồng độ ion kim loại, pH, và dạng than bùn. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra hệ số tương quan 0,98 – 0,99 khi dùng phương trình Langmua để mô tả phản ứng trao đổi ion và phương trình Frendlic đối với phản ứng hấp phụ tạo phức. Dựa trên những căn cứ đó, người ta kết luận: ở đây cơ chế chính là hấp phụ hoá học, một dạng hấp phụ khá mạnh trong đó các ion không bị thay đổi nhưng lại có sự thay đổi về cấu truc electron. Liên kết trong hấp phụ hoá học có thể bao gồm các liên kết giữa kim loại và các nhóm chức có trên than bùn. Năm 1993, Shanma và Foster tiến hành nghiên cứu đối với Cr(VI) và đã nhận thấy rằng: Quá trình hấp phụ đạt hiệu quả cao ở pH thấp và ở đó liên kết Cr(VI) – than bùn mạnh tới mức mà dùng dung dịch NOH 1M cũng không thể giải phóng ra quá 50% số kim loại được hấp phụ, và họ cũng đi đến một kết luận tương tự là ở đay có sự tạo thành liên kết hoá học. Trước đó, năm 1966, Ong và Swanson đã nghiên cứu để thực hiện những điều mà họ còn nghi ngờ về lý thuyết. Đó là: axit Humic chủ yếu tạo ra liên kết kim loại với than bùn và than non. Những khảo nghiệm của họ tập trung vào sự hấp phụ của Cu2+ trên than bùn và than non. Họ phát hiện ra rằng, axit Humic có thể tạo phức với Cu2+ trong dung dịch, và bằng nghiên cứu phổ hồng ngoại IR, họ đã chỉ ra rằng, đó có thể được coi là phức vòng càng của Cu2+ với nhóm COO của axit Cacboxylic. Bởi vậy, người ta đã đồng ý với quan điểm: axit Humic đã gây ra sự hấp phụ của Cu2+. Dựa trên rất nhiều những nghiên cứu xác thực từ trước tới nay, người ta rút ra rằng: sự lưu giữ của Cu2+ trên than bùn không phải là kết quả của một cơ chế, mà làcủa rất nhiều cơ chế khác nhau trong đó, các cơ chế đều phụ thuộc vào bản chất vật liệu và phương pháp sử dụng vật liệu đó. 1.4.6.3. Động học của quá trình hấp phụ Việc so sánh các kết quả nghiên cứu về tốc đọ hấp phụ cũng trở nên khó khăn bởi những khác nhau về kim loại, dạng than bùn, phương pháp nghiên cứu…
  20. Luận Văn Tốt Nghiệp - Đại học chính Quy - Trường ĐHKHTN - ĐHQGHN - Khoa Hóa SV thực hiện: Phạm Thị Hường - Hà Nội - Tháng 5 năm 2008 Bunzl cùng các cộng sự đã tiến hành khảo sát sự hấp phụ kim loại của than bùn trong nhiều năm (1974- 1976) để nghiên cứu động học của liên kết ion kim loại trên than bùn và xác định được thời gian đạt cân bằng hấp ohụ của Cr (IV) trên than bùn là 10- 30(s). Trong khi đó, năm 1989 Buolanger cúng nghien cứu vấn đề trên và đưa ra kết quả là: phải mất hàng giò mới đạt được cân bằng hấp phụ. Tuy nhiên, phần lớn các tác giả( Ong- Swanson, Gossett cùng các cộng tác…) lại đồng ý với khoảng thời gian là: 20 – 60 phút. Tương tự, Lanbancette và Cuopal (1972) cũng tiến hành thí nghiệm với Hg2+ và thấy rằng, thời gian đạt cân bằng hấp phụ của thuỷ ngân là 33s. Điều này trái ngược với khẳng định của Viavaghavan và Capoor (1995) phải mất 5h thì thuỷ ngân mới đạt hấp phụ trên bề mặt của than bùn. Năm 1995, sau khi nghiên cứu một cách độc lập về động học hấp phụ của Cu2+, Ni2+ và Zn2+ trên than bùn Viavaghavan và Dronamju đã xác định được thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 2h. Tuy nhiên họ cũng lưu ý đến bản báo cáo của Ong và Swanson năm 1996 rằng: Thời gian đó chỉ là 20s. Những nghiên cứu, kiểm tra cuối cùng đã đưa ra lời giải thích rằng: Có sự khác nhau trong hai kết quả trên là do hai yếu tố: + Thứ nhất: Đó là Ong và Swanson dùng than bùn đã qua xử lý axit, trong khi đó thì Viavaghavan và Dronamju lại dùng than chưa xử lý. + Thứ hai: Ong và Swanson đã dùng dung dịch CuSO4, Viavaghavan cùng cộng sự lại dùng nước thải thô. Vì vậy để xác định chính xác thời gian đạt cân bằng là rất khó khăn vì nó còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như là: Kim loại, loại than bùn, phương pháp chuẩn bị than, điều kiện tự nhiên của nguồn nước được xử lý. 1.4.6.4. Ái lực của kim loại đối với than bùn. Nhiều thí nghiệm khác nhau đã chỉ ra rằng: Khả năng lưu giữ của các ion kim loại của than bùn không giống nhau. Gosset cùng các cộng tác năm 1996 đã nghiên cứu liên kết của Ni(II), Cu(II), Zn(II) và Cd(II) với bề mặt than bùn và phát hiện ra: Khả năng hấp phụ của kim loại là tương đương nhau (180 – 200mmol/kg). Tuy nhiên ở những giá trị pH khác nhau thì phần trăm của các kim loại được loại bỏ cũng khác nhau. Ở pH = 4 thì 90% Cu2+ được loại bỏ, còn với Ni2+ thì pH> 4 trong khi Zn2+ thì pH = 6,7. Năm 1995 Ho cùng các cộng tác đã nghiên cứu sự hấp phụ của Ni2+ và tìm thấy được sự khác nhau giữa khả năng hấp phụ của kim loại khi dùng những lượng than khác nhau. Đối với Cr(VI), than bùn có khả năng hấp phụ lớn nhất là 119mg/g than (= 2,28mmol/g) với Cu là 16,4mg/g (0,26mmol/g), với Ni2+ là 9,18mg/g (0,16mmol/g). Đối

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản