Nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu điều chế chất keo tụ pac (polyalum inium chloride) từ nguồn nhôm phế liệu ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp

Chia sẻ: Hoàng Lê Khanh Phong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu điều chế PAC từ nguồn nhôm phế thải để xử lý nước thải công nghiệp. Đánh giá hiệu suất xử lý của hợp chất PAC, thông qua các nhu cầu tiêu chuẩn của nước thải ra môi trường. Xây dựng mô hình điều chế thí nghiệm từ văn phòng thí nghiệm và các thông số nghiên cứu điều chế. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu điều chế chất keo tụ pac (polyalum inium chloride) từ nguồn nhôm phế liệu ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU B A R IA V U N G TA U UNIVEHSITY C ap sa in t | ac;(\ ịjfv NGHIÊN CỨU KKHOA HỌC N G H IÊ N CỨ U Đ IỀ U CHẾ CH ẤT KEO TỤ PAC (PO LY A LU M IN IU M C H LO RIDE) T Ừ N G U Ồ N N H Ô M PH Ế LIỆU Ứ N G D Ụ N G TR O N G X Ử LÝ N Ư Ớ C TH Ả I C Ô N G N G H IỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI Sinh viên thực hiện: HOÀNG ANH VŨ MSSV: 13030094 Lớp: DH13HD Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 5 năm 2017
Tôi xin cam đoan nghiên cứu này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Quang Thái. Các số liệu trong bài thực nghiệm do chính tôi thực hiện là hoàn toàn chính xác và có sự xác nhận của các Cơ Quan Phân Tích được đính kèm ở cuối bài. Các số liệu lý thuyết đã được tôi liệt kê đính kèm trong phần Tài liệu tham khảo và ghi rõ dưới nghiên cứu và không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi. Tôi xin cam đoan những thông tin trên là đúng sự thật và tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này. Sinh Viên Thực Hiện Hoàng Anh Vũ
LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu khoa học là một phần đi cùng của sinh viên trước khi rời xa giảng đường trường đại học. Để hoàn thành nghiên cứu này sinh viên cần phải trang bị những kiến thức về quá trình hóa lý, quá trình thiết bị, mà mình đã được học trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Chính vì vậy những kiến thức mà em đã tiếp thu trong quá trình học tập là nền tảng vững chắc giúp em hoàn thành tốt môn đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đang làm việc tại Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho em trong quá trình học tập tại Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu. Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Quang Thái, thầy đã giúp em đến với hướng nghiên cứu này đồng thời cũng là người tận tình chỉ bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tốt môn đồ án. Và em xin gởi lời cảm ơn các anh chị trong Bộ Phân Xử Lý Nước Thải Công Ty Giấy đã cung cấp môi trường làm việc cho em. Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm giúp đở động viên trong suốt quá trình nghiên cứu đồ án của em. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, và cũng như kinh nghiệm còn nhiều thiếu sót nên tròn quá trình nghiên cứu đồ án em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong sự chỉ bảo tận tình, đóng góp ý kiến từ quý thầy cô để em có thể bổ sung cũng như sửa đổi các sai sót mà mình đã phạm phải, nâng cao kiến thức thực tế cho bản thân chuẩn bị hành trang sau khi ra trường. Em xin chân thành cảm ơn
DANH MỤC BẢNG........................................................................................................ i DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................ iv LỜI MỞ Đ Ầ U .................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT............................................................. 5 1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp hóa chất........................................................5 1.1.1. Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa ch ất..................................... 5 1.1.1.1. Vai trò của ngành công nghiệp hóa chất.............................................5 1.1.1.2. Đặc điểm kinh tế kỹ th u ật.................................................................... 6 1.1.1.3. Tình hình sản xuất và phân b ố .............................................................7 1.1.2. Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp g iấy................... 8 1.1.2.1. Nguyên liệu sản xuất giấy....................................................................10 1.1.2.2. Các sản phẩm từ ngành công nghiệp giấy.........................................13 1.2. Nước thải công nghiệp.......................................................................................14 1.2.1. Khái niệm nước, nước thải và nước thải công nghiệp............................14 1.2.1.1. Khái niệm nước.....................................................................................14 1.2.1.2. Khái niệm nước thải............................................................................. 15 1.2.1.3. Khái niệm nước thải công nghiệp..................................................... 17 1.2.2. Khái niệm nước thải giấy...........................................................................18 1.2.2.1. Thành phần và tính chất của nước thải g iấ y .................................... 18 1.2.2.2. Ảnh hưởng của nước thải giấy đến môi trường...............................20 1.2.2.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy........ 21 1.2.3. Các chỉ tiêu về nước thải công nghiệp..................................................... 23 1.2.3.1. Chỉ tiêu vật lý ...................................................................................... 23 a. Độ pH...........................................................................................................23 b. Nhiệt đ ộ .......................................................................................................24 c. Độ m à u ........................................................................................................24 d. Độ đ ụ c.........................................................................................................24 e. Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS).................................................... 24
f Tổng hàm lượng các chất hòa tan (D S ).................................................. 25 1.2.3.2. Chỉ tiêu hóa h ọ c ..................................................................................25 a. Độ kiềm h ó a ............................................................................................... 25 b. Hàm lượng oxigen hòa tan (D O )............................................................26 c. Nhu cầu oxigen hóa học (COD).............................................................. 27 d. Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD).............................................................27 1.3. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp............................................ 28 1.3.1. Phương pháp xử lý sinh học..................................................................... 28 1.3.1.1. Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo ................................................ 28 1.3.1.2. Phương pháp xử lý sinh học tự n h iên ................................................ 28 1.3.2. Phương pháp xử lý cơ học........................................................................ 29 1.3.3. Phương pháp xử lý hóa l ý ........................................................................ 29 1.3.3.1 Tuyển nổi................................................................................................ 29 1.3.3.2. Hấp p h ụ ................................................................................................. 30 1.3.3.3. Trao đổi Ion...........................................................................................30 1.3.3.4. Màng bán thấm ..................................................................................... 30 1.3.3.5. Trích ly .................................................................................................. 30 1.3.3.6. Chưng bay h ơ i.......................................................................................31 1.3.3.7. Phương pháp trung h ò a ........................................................................31 1.3.3.8. Phương pháp oxy hóa k h ử .................................................................. 31 1.3.3.9. Kết tủa hóa học..................................................................................... 32 1.3.3.10. Keo t ụ .................................................................................................. 32 1.4. Chất keo tụ và hiện tượng keo t ụ ..................................................................... 32 1.4.1. Hệ keo cấu tạo và tính ch ất........................................................................32 1.4.2. Khái niệm về keo t ụ .................................................................................... 33 1.4.3. Sự cần thiết của các chất keo t ụ ................................................................ 34 1.4.4. Các phương pháp keo tụ .............................................................................. 35 1.4.4.1. Tăng lực Io n ..........................................................................................35 1.4.4.2. Thay đổi pH...........................................................................................36 1.4.4.3. Đưa vào hệ một muối kim loại hóa trị I II..........................................36
1.4.4.4. Đưa vào một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợ p.............. 36 1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo b ô n g .........................................36 1.4.5.1. Trị số pH của nước.............................................................................. 36 1.4.5.2. Lượng dùng chất keo t ụ ..................................................................... 37 1.4.5.3. Nhiệt độ nước........................................................................................37 1.4.5.4. Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo t ụ ..........................................37 1.4.5.5. Tạp chất trong n ư ớ c............................................................................38 1.4.5.6. Môi chất tiếp xúc................................................................................. 38 1.4.6. Một số sản phẩm keo t ụ ............................................................................. 38 1.4.7. Các phương pháp điều chế chất keo t ụ ................................................... 41 1.4.7.1. Điều chế phèn nhôm truyền thống.................................................... 41 1.4.7.2. Điều chế Polyaluminium Chloride (PA C)...................................... 42 a. Quy trình tổng hợp PAC từ nhôm phế th ả i............................................42 b. Thuyết minh quy trình............................................................................... 43 1.4.7.3. Điều chế Polyaluminium Sulfat (PA S).............................................44 1.4.7.4. Điều chế các Polyferric........................................................................44 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................45 2.1. Tiến hành điều chế P A C ................................................................................... 45 2.1.1. Các hóa chất và trang thiết bị cần th iết.................................................... 45 2.1..1.1. Các hóa chất cần d ù n g .......................................................................45 2.1.1.2. Các trang thiết bị cần dùng................................................................45 2.1.2. Tiến hành điều chế dung dịch AlCl3........................................................ 47 2.1.2.1. Lắp ráp hệ thống dụng cụ................................................................... 47 2.1.2.2. Phương pháp thực h iệ n .......................................................................47 2.1.3. Tiến hành điều chế PAC.............................................................................49 2.1.3.1. Điều kiện của quá trình điều chế PA C ..............................................49 2.1.3.2. Quá trình công nghệ điều chế PAC từ nhôm phế liệ u .................... 50 2.1.3.3. Xác đinh tỷ trọng của dung dịch P A C ..............................................51 2.1.3.4. Xác định độ ẩm của sản phẩm PAC.................................................. 52 2.2. Ứng dụng chất keo tụ PAC vào xử lý nước th ải.............................................52
2.2.1. Thu thập mẫu................................................................................................ 52 2.2.1.1. Dụng c ụ ................................................................................................. 52 2.2.1.2. Cách lấy mẫu.........................................................................................52 2.2.2. Xác định các thông số đặc trưng của chất lượng nước th ải................... 53 2.2.2.1. Các thông số ban đầu của nước thải giấy..........................................53 2.2.2.2. Tiến hành thực nghiệm xử lý nước thải giấy bằng chất keo tụ PAC ......................................................................................................................53 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................... 55 3.1. Kết quả điều chế chất keo tụ PAC.................................................................... 55 3.1.1. Kết quả đo hàm lượng Al2O3 của chất keo tụ PAC dạng r ắ n ................55 3.1.2. Kết quả đo tỷ trọng dung dịch PA C ..........................................................56 3.1.3. Kết quả xác định cấu trúc vật liệu PA C ................................................... 57 3.1.4. Kết quả xác định độ ẩm ............................................................................... 59 3.1.5. Kết quả xác định cấu trúc siêu hiển v i ..................................................... 59 3.1.6. Kết quả điều chế dung dịch AlCl3..............................................................61 3.2. Kết quả khảo sát chất keo tụ PAC trên nước thải công nghiệp g iấ y .............61 3.2.1 Kết quả xử lý độ màu nước thải giấy từ PAC rắn.................................... 61 3.2.2. Kết quả xử lý độ đục nước thải giấy từ PAC rắn..................................... 63 3.2.3. Kết quả xử lý nồng độ COD của nước thải giấy từ PAC rắn.................. 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN N G H Ị.................................................................................... 67 Kết lu ậ n ........................................................................................................................67 Kiến n ghị......................................................................................................................68 TÀI LIỆU THAM K H Ả O .......................................................................................... 69 PHỤ L Ụ C ....................................................................................................................... 71
Bảng 1.1. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho p h é p ................................................................................................................................ 22 Bảng 1.2. Các loại hạt có mặt trong môi trường nước............................................. 34 Bảng 1.3. Các sản phẩm keo tụ mới............................................................................ 40 Bảng 2.1. Bảng hóa chất cần dùng.............................................................................45 Bảng 2.2. Bảng dụng cụ và thiết bị cần dùng............................................................. 45 Bảng 2.3. Bảng thông số ban đầu của nước thải G iấy.............................................. 53 Bảng 2.4. Bàng thử nghiệm chất keo tụ PAC...............................................................54 Bàng 3.1. Thành phần phần trăm các cất trong mẫu rắn P A C .................................55 Bảng 3.2. Bảng xác định tỷ trọng của dung dịch P A C .............................................. 56 Bảng 3.3. Bảng xác định độ ẩm của mẫu rắn P A C ....................................................59 Bàng 3.4. Bảng kết quả xác định nồng độ dung dịch AlCl3....................................... 61 Bảng 3.5. Kết quả xử lý độ màu của PAC rắn............................................................ 61 Bảng 3.6. Kết quả xử lý độ đục của PAC rắ n............................................................. 63 Bảng 3.7. Kết quả xử lý nồng độ COD của PAC rắ n .................................................64
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hình ảnh Công Ty Giấy Việt Trì..............................................................9 Hình 1.2. Hình ảnh về một sốt loại cây lấy gỗ...................................................... 11 Hình 1.3. Hình ảnh nguyên liệu từ giấy loại......................................................... 12 Hình 1.4. Hình ảnh về các sản phẩm từ giấy........................................................ 14 Hình 1.5. Hình ảnh về nước thải sinh hoạt............................................................15 Hình 1.6. Hình ảnh về nước thải công nghiệp...................................................... 16 Hình 1.7. Hình ảnh về nước thấm qua........................................................................16 Hình 1.8. Hình ảnh về nước thải dô thị.................................................................. 17 Hình 1.9. Hình ảnh về nước thải G iấy................................................................... 19 Hình 2.1. Lắp ráp hệ thống điều chế AlCl3.................................................................47 Hình 2.2. Mâu nhôm đã được nung ở 900°C............................................................. 48 Hình 2.3. Dung dịch AlCl3 sau khi điều c h ế .............................................................. 49 Hình 2.4. Phản ứng xảy ra giữa NaOH và AlCl3.......................................................51 Hình 2.5. Dung dịch nước thải trước và sau khi xử lý.............................................. 53 Hình 2.6. Nước thải Giấy trước và sau khi xử lý .......................................................54 Hình 3.1. Sản phẩm PAC ( Polyaluminium chloride)dạng rắ n ................................56 Hình 3.2. Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ [9]........................................... 57 Hình 3.3. Cấu trúc XRD của phổ chuẩn quốc tế PAC qua các tỉ lệ ........................ 57 Hình 3.4. Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ [10]......................................... 58 Hình 3.5. Cấu trúc XRD của mâu rắn PAC được điều c h ế ...................................... 58 Hình 3.6. Ánh chụp SEM của vật liệu PAC trích từ [1 0 ]........................................60 Hình 3.7. Ánh chụp SEM của vật liệu PAC điều chế từ nhôm p h ế liệu.................. 60 Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý độ màu............................... 62 Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý độ đục................................ 64 Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý nồng độ CO D ..................65
iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TS Total Solids - Tổng hàm lượng các chất rắn SS Suspended Slids - Tổng hàm lượng các chất lơ lửng QCVN/TCVN Quy chuẩn/Tiêu chuẩn Việt Nam DS Dissolved Solids - Tổng hàm lượng các chất hòa tan DO Dissolved Oxygen - Hàm lượng oxigen hòa tan COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen hóa học BTNMT Bộ tài nguyên môi trường BOD Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen sinh hóa FC Sắt III Clorua. AS Nhôm III Sunfur. PFC Polyferic Cloride. PAC Polyaluminium Chloride. PAS Poly aluminium sulfat. PASS Poly aluminium silicat sulfat. PFS Poly ferric sulfat. PAFS Poly alumino ferric sulfat. PHAS Pre-Hydrolized Aluminium Sulfat. PASSC Poly Aluminium Cloride Silica Sulfat. AOX Lượng halogen hữu cơ có khả năng hấp thụ được NTU Nephelometric Turbidity Unit DAF Dissolved Air Flotation SEM Scanning Electron Microscope XRD X-ray diffraction: Nhiễu xạ tia X XRF X-Ray Fluorescence: Phát xạ huỳnh quang tia X
Tính cấp thiết của đề tài: Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp ở Việt Nam nói chung và Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng thì các ngành công nghiệp cũng nhanh chóng gây ảnh hưởng đến hoạt động sinh thái của môi trường, các nguồn khí thải, các chất thải rắn, trong đó nước thải là một trong những vấn đề cấp bách được đưa lên hàng đầu, và nó đang xảy ra trên một chiều hướng xấu đi, gây ảnh hưởng đến vấn đề sức khỏe con người. Hiện nay trên cả nước có rất nhiều khu công nghiệp và khu chế xuất hoạt động đã và đang giải quyết được vấn đề việc làm và góp phần vào sự tăng trưởng nền kinh tế của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, bên cạnh đó, môi trường cũng đang bị đe dọa và ô nhiễm trầm trọng bởi chất thải từ các Khu Công Nghiệp và các Khu Chế Xuất thải trực tiếp ra môi trường không qua xử lý. Đối với môi trường: Các hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý mà xả trực tiếp ra môi trường sẽ làm ảnh hưởng đến môi trường sống của các loài thực vật, vi sinh vật, động vật dưới nước. Nếu những loài sinh vật, động - thực vật không được cung cấp đầy đủ các dưỡng chất cần thiết thì quá trình sống của chúng không được duy trì và ảnh hưởng lớn đến môi trường sống của con người. Đối với sức khỏe: Những hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý sẽ là mầm mống của các dịch bệnh nguy hiểm như: nhiễm khuẩn, viêm da, biến đổi gen, ung th ư ... xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường chính là bảo vệ sức khỏe của mọi người và của chính chúng ta. Đối với khía cạnh kinh tế: Nước thải không có nghĩa là không thể xử dụng được nữa, nếu doanh nghiệp có hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn thì có thể tái sử dụng chúng như một nguồn nước sạch khác. Điều này sẽ giúp tiết kiệm và bảo vệ nguồn nước sạch đang ngày một khan hiếm. Trong chương trình giới hạn đồ án này, tôi đã chọn xử lý nước thải công nghiệp giấy trên địa bàn Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, một nguồn thải tương đối phổ
biến ở Việt Nam hiện nay và đang có xu hướng tăng lên do nhu cầu của thị trường. Hiện nay, công nghiệp sản xuất giấy chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế nước ta, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp, dịch vụ khác nhu cầu về sản xuất giấy ngày càng tăng. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt được ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề về môi trường. Đặc biệt trong nước thải nhà máy giấy thường chứa nhiều lignin, chất này khó hòa tan và khó phân hủy, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất Clo hữu cơ. Nguồn nước thải này nếu không xử lý triệt để và thải trực tiếp ra ngoài môi trường sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của sinh vật và sức khỏe của con người. Do đó ô nhiễm nước thải tại các nhà máy giấy đang được các nhà khoa học và cơ quan quản lý nhà nước về môi trường đặc biệt quan tâm. Nhất là nước thải từ các quá trình sản xuất bột giấy do đó việc xây dựng và phát triển ngành công nghiệp phải đi đôi với xử lý ô nhiểm và thay đổi công nghệ theo hướng thân thiện với môi trường. Góp phần hạn chế và khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp nói chung và nước thải giẩy nói riêng. Hiểu được các vấn đề đề này nên tôi xin nghiên cứu một giải pháp giúp xử lý nguồn nước thải trước khi thải ra môi trường, bằng biện pháp dùng chất có hoạt tính keo tụ nhằm giảm lượng chất có hại cho môi trường có trong nước thải và hướng đến việc có thể xử lý một các triệt để nhất để đưa vào xử dụng phục vụ cho cuộc sống. Trong đề tài này tôi sẽ trình bày nghiên cứu về phương pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ tạo bông của hợp chất PAC xuất phát từ nguồn nhôm phế thải. Nguyên tắc của phương pháp keo tụ là dùng hợp chất PAC hòa tan vào nước thải để keo tụ, tạo bông các hợp chất gây ô nhiễm trong nước thải, đặt biệt là chất màu hữu cơ. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu điều chế PAC từ nguồn nhôm phế thải để xử lý nước thải công nghiệp.
Đánh giá hiệu suất xử lý của hợp chất PAC, thông qua các nhu cầu tiêu chuẩn của nước thải ra môi trường. Xây dựng mô hình điều chế thí nghiệm từ văn phòng thí nghiệm và các thông số nghiên cứu điều chế. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Về mặt khoa học thực tiễn, việc xử lý ngước thải bằng chất keo tụ PAC được các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều. Vì công nghệ này an toàn và triệt để, có hiệu quả xử lý cao. Đảm bảo các tiêu chuẩn đầu ra của nước thải khi thải vào môi trường, góp phần bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng trong sạch hơn. Hạn chế việc xả nước thải làm suy thoái và ô nhiễm nguồn nước. Ý nghĩa thực tiễn trong xử lý nước thải là vô cùng quan trọng trong đời sống. Vừa mang lại lợi ích cho kinh tế do giá thành sản xuất rẻ, vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫn môi trường. Nội dung nghiên cứu tập trung các vấn đề sau: • Nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ, phương pháp Fenton, trên cơ sở phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trên trong việc xử lý nước thải nước mặt. • Từ thực nghiệm xác định được các yếu tố thích hợp nhất cho quá trình keo tụ để xử lý nước thải. • Áp dụng và quy hoạch hóa thực nghiệm đẻ xác định các thông số tối ưu của các quá trình sản xuất chất keo tụ để xử lý nước. • Đề xuất quy trình công nghệ hợp lý cho quá trình xử lý nước. Kết quả của quá trình nghiên cứu điều chế hợp chất keo tụ PAC • Điều chế thành công hợp chất keo tụ trợ lắng PAC từ lon nhôm phế thải. • Xác đinh được điều kiện tối ưu để tiến hành điều chế hợp chất keo tụ. • Khảo sát trực tiếp chất keo tụ trên môi trường nước thải công ghiệp cụ thể là nước thải công nghiệp giấy.
• Đánh giá hiện trạng và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình keo tụ nhằm xác định được hiệu suất xử lý của sản phẩm được điều chế. Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm có 3 chương: • Chương 1: Tổng Quan Lý Thuyết. • Chương 2: Thực Nghiệm. • Chương 3: Kết Quả Và Thảo Luận.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2 > r .1. Tông quan vê ngành công nghiệp hóa chât 1.1.1. Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa chât [22’23’24] 1.1.1.1. Vai trò của ngành công nghiệp hóa chât Công nghiệp hoá chất là một ngành công nghiệp nặng tương đối trẻ, phát triển nhanh từ cuối thế kỉ XIX do nhu cầu cung cấp nguyên liệu cho các ngành kinh tế và do sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật. Hiện nay công nghiệp hoá chất được coi là ngành mũi nhọn trong hệ thống các ngành công nghiệp trên thế giới. Công nghiệp hoá chất sử dụng tổng hợp các nguồn nguyên vật liệu tự nhiên, các phế liệu và chất thải của các ngành sản xuất và đời sống để tạo ra nhiều sản phẩm mới mà các đặc tính của chúng nhiều khi lại không có trong tự nhiên, góp phần vừa bổ sung cho các nguồn nguyên liệu tự nhiên, vừa có giá trị sử dụng cao trong đời sống xã hội trên cơ sở sử dụng tài nguyên hợp lý và tiết kiệm hơn. Công nghiệp hoá chất có vai trò quan trọng trong nền kinh tế cũng như trong đời sống của nhân dân. Nó cung cấp nguyên liệu ban đầu hoặc bán thành phẩm phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp nhẹ. Đối với nông nghiệp, công nghiệp hoá chất là đòn bẩy để thực hiện quá trình hoá học hoá, góp phần tăng trưởng sản xuất với năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt. Công nghiệp hoá chất cung cấp những vật tư chiến lược cho nông nghiệp như phân hoá học, thuốc trừ sâu, các loại thuốc chống dịch bệnh, kích thích sự tăng trưởng và phát triển của cây trồng, vật nuôi... Ngành công nghiệp hoá chất Việt Nam bắt đầu được xây dựng trên quy mô lớn từ năm 1954. Trải qua hơn một thập kỷ phát triển nhanh chóng, công nhiệp Việt Nam đã trở thành một nhành kinh tế kỹ thuật độc lập. Năm 1969, Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng cục Hóa chất Việt Nam. Những năm 1980 - 1985 công nghiệp hoá chất là một trong những ngành thể hiện rõ tính
chủ đạo của công nghiệp quốc doanh. Các doanh nghiệp nhà nước đảm bảo 70% tổng giá trị sản lượng toàn ngành. Năm 1985, công nghiệp hoá chất chiếm tỉ trọng cao trong toàn ngành công nghiệp Việt Nam (10,6%). Thời kỳ đổi mới, từ 1986 công nghiệp hoá chất nước ta phát triển ổn định. Tốc độ tăng trưởng của ngành cao nhất là thời kỳ 1991-1995, đạt mức 20%/năm, cao hơn tốc độ tăng trưởng của toàn ngành công nghiệp. Đến tháng 12/1995, Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam thuộc Bộ Công Nghiệp theo mô hình tổng công ty mạnh. Năm năm cuối thế kỷ XX, ngành công nghiệp hoá chất cũng có tăng trưởng ở tất cả các thành phần kinh tế. Tổng sản lượng toành ngành hoá chất phân bố như sau: quốc doanh địa phương chiếm 24%, quốc doanh trung ương chiến 44,8%, doanh nghiệp có vốn nước ngoài chiếm 20,9%, các thành phần kinh tế khác chiếm 10,3%. (Số liệu năm 1998) 1.1.1.2. Đặc điểm kinh tế kỹ thuật Công nghiệp hoá chất sử dụng nhiều loại nguyên liệu, khoáng sản, kể cả phế liệu của các ngành sản xuất khác để chế tạo ra nhiều loại hoá phẩm. Chẳng hạn như từ muối ăn có thể sản xuất xút và clo, từ vôi và than đá chế tạo ra cacbua canxi, từ apatít, phôtphoric sản xuất ra phân lân, tận dụng xỉ lò cao để sản xuất benzen, phenol, hay từ cành, ngọn cây có thể chế ra rượu... Do vậy, ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố ở nhiều nơi. Công nghiệp hoá chất có nhu cầu rất lớn về nhiên liệu, năng lượng và nguồn nước. Ví dụ để sản xuất ra 1 tấn sợi nhân tạo, phải cần từ 7 đến 10 tấn nhiên liệu, 8.000 đến 15.000 kwh điện và từ 1.200 đến 2.000 m3 nước. Việc sản xuất cao su nhân tạo, amôniắc cũng tương tự như thế. Một số sản phẩm của ngành công nghiệp hoá chất là những chất độc hại, chuyên chở xa nguy hiểm và bất tiện (như H2SO4, xút, Clo) thì cần được phân bố ngay tại vùng tiêu thụ. Bên cạnh đó, ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố gần các trung tâm
công nghiệp cơ khí, công nghiệp nhẹ vì một số ngành này tiêu thụ nhiều hoá phẩm. Các xí nghiệp công nghiệp hoá chất có mối liên hệ rất khăng khít với nhau trong việc sử dụng thành phẩm và sản phẩm phụ của nhau. Ví dụ như nhà máy phân lân sử dụng H2SO4 của nhà máy sản xuất H2SO4, nhà máy sơn sử dụng xỉ quặng pyrit của nhà máy phân lân... Trong nhiều trường hợp, các nhà máy hoá chất này sử dụng hoá phẩm của các nhà máy hoá chất khác để sản xuất ra hàng trăm sản phẩm mới. Các xí nghiệp hoá chất nói chung, ít nhiều đều gây ô nhiễm và độc hại cho môi trường (không khí, nguồn n ư ớ c .) . Vì vậy, khi xây dựng các nhà máy cần chú ý hệ thống xử lí các chất độc hại để bảo đảm vệ sinh, sức khoẻ cho cộng đồng dân cư. 1.1.1.3. Tình hình sản xuất và phân bố Công nghiệp hoá chất là tập hợp của nhiều phân ngành mà quy trình công nghệ chủ yếu dựa trên các phản ứng hoá học phân tích và tổng hợp. Nó bao gồm 3 phân ngành chính với rất nhiều các sản phẩm khác nhau. Nhuộm, các chất tẩy rửa (được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp dệt), phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật được phân bố ở cả các nước phát triển và đang phát triển. Phân ngành hoá tổng hợp hữu cơ bao gồm các sản phẩm chính là sợi hoá học, cao su tổng hợp, các chất dẻo, nhựa PVC, các chất thơm, phim ả n h . Sợi hoá học được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt để thay thế một phần nguyên liệu sợi tự nhiên. Cao su tổng hợp chủ yếu để sản xuất săm lốp xe máy, ô tô, máy b a y . Về sản xuất cao su tổng hợp, so với sản lượng của thế giới (9,5 triệu tấn), Hoa Kỳ chiếm 25%, Nhật 16,7%, Nga 7,8%, Trung Quốc 7,7%, CHLB Đức 7 ,6 % . Việc sản xuất chất dẻo đạt được nhiều tiến bộ với tính năng ngày càng cao nhờ cải tiến phương pháp chế biến. Hiện nay trên thế giới, nhiều nước đã tạo ra các loại chất dẻo có độ xốp cao để làm màn lọc, các chất dẻo không thấm để bao
gói hàng hoá, các chất dẻo có tính năng giữ nước tốt để lót các hệ thống làm ẩm trong sa mạc, các vật liệu tương hợp sinh học để làm các bộ phận giả của cơ thể con người. Vật liệu composit, một dạng của vật liệu chất dẻo có độ bền cơ học cao, đang được sử dụng ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp, giao thông vận tải và xây dựng. Phân ngành hóa tổng hợp hữu cơ tập trung ở các nước công nghiệp phát triển và một số nước công nghiệp mới (Braxin, Ân Độ, Trung Quốc...). Phân ngành hoá dầu bao gồm các sản phẩm hoá lọc dầu từ dầu thô như xăng, dầu hoả, dầu bôi trơn, các loại dược phẩm, mỹ phẩm. Nói chung phân ngành này tập trung chủ yếu ở các nước phát triển có trình độ kỹ thuật công nghệ cao và có vốn đầu tư lớn như Hoa Kỳ, Nhật, LB Nga, Anh, Pháp, CHLB Đ ức...Ở nước ta, ngành hoá chất được coi là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn cho giai đoạn đến năm 2010 với tỉ trọng 8,1% tổng giá trị sản xuất của toàn ngành công nghiệp. Cơ cấu của ngành là hoá chất cơ bản, cao su, thuốc chữa bệnh dựa trên các thế mạnh về nguyên liệu, cơ sở vật chất - kỹ thuật, nhu cầu thị trường trong nước và khả năng liên doanh với nước ngoài. Năm 2003, nước ta đã sản xuất gần 1,3 triệu tấn phân hoá học, gần 400 nghìn tấn xà phòng giặt, trên 18 nghìn tấn thuốc trừ sâu, gần 44 nghìn tấn H2SO4, trên 80 nghìn tấn xút (N a O H ). 1.1.2. Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp giấy [3 , 13,14,25] Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt Nam, khoảng năm 284. Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng phương pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng m ã. Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn giấy/năm tại Việt Trì. Trong
thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có công suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/năm) như N hà máy giấy Việt Trì, Nhà máy bột giấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai ... Năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng do ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm. Hình 1.1. Hình ảnh công ty giấy Việt Trì Năm 1982, Nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự động hóa. Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ trợ như điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất. Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung bình 11%/năm trong giai đoạn 2000 - 2006, tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉ đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn lại vẫn phải nhập khẩu. Mặc dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng góp của ngành trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ. Sản lượng bột giấy sản xuất trong nước năm 2010 đạt 345,9 nghìn tấn, năm 2011 đạt 373,4 nghìn tấn. Năm 2012, sản lượng bột giấy nước ta thiết lập mức tăng trưởng khủng, cao hơn 30% so với năm 2011, đạt tới 484,3 nghìn tấn. Tuy nhiên, với khối lượng này còn xa mới đáp ứng được nhu cầu cho ngành sản