i
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ....................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... ix
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1 - TỔNG QUAN THU HỒI KIM LOẠI TRONG NƯỚC THẢI CÔNG
NGHIỆP SỬ DỤNG ................................................................................................. 4
PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY .................................................................................. 4
1.1. Ý nghĩa của việc thu hồi kim loại trong nước thải công nghiệp ...................... 4
1.2. Các phương pháp xử lý, thu hồi kim loại trong nước thải ............................... 6
1.2.1. Phương pháp kết tủa hóa học ..................................................................... 6
1.2.2. Phương pháp trao đổi ion ........................................................................... 8
1.2.3. Phương pháp hấp phụ ................................................................................ 9
1.2.4. Phương pháp điện hóa (điện phân) .......................................................... 10
1.2.5. Phương pháp màng .................................................................................. 10
1.2.6. Phương pháp nhiệt (cô đặc) ..................................................................... 10
1.2.7. Phương pháp trích ly ................................................................................ 11
1.2.8. Phương pháp sinh học .............................................................................. 12
1.2.9. Kết luận .................................................................................................... 12
1.3.Công nghệ xử lý nước thải và thu hồi kim loại dựa trên phương pháp trích ly
............................................................................................................................... 14
1.3.1.Phương pháp trích ly ................................................................................. 14
1.3.2.Công nghệ xử lý nước thải và thu hồi kim loại dựa trên phương pháp trích
ly ........................................................................................................................ 17
1.3.3.Những vấn đề còn tồn tại của công nghệ thu hồi kim loại dựa trên phương
pháp trích ly truyền thống .................................................................................. 18
1.3.4.Kết luận ..................................................................................................... 19
1.4.Phát triển các phương pháp trích ly tăng cường ............................................. 20
1.4.1. Giới thiệu chung về các phương pháp trích ly tăng cường bằng màng lỏng
(phương pháp màng lỏng) .................................................................................. 20
1.4.1.1. Vận chuyển tăng cường ..................................................................... 20
1.4.1.2. Sự phát triển của công nghệ màng lỏng ............................................ 25
1.4.2. Trích ly – Hoàn nguyên với màng làm thiết bị tiếp xúc pha SLMSD ..... 27
1.4.2.1. Giới thiệu chung về SLMSD ............................................................. 27
1.4.2.1. Tóm tắt các nghiên cứu sử dụng SLMSD để thu hồi kim loại .......... 28
1.4.1.3. Tóm tắt các nghiên cứu thu hồi Indium bằng thiết bị tiếp xúc loại
màng ............................................................................................................... 31
1.4.3.Trích ly – Hoàn nguyên với màng làm thiết bị phân pha ESMS .............. 32
1.5.Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trích ly tăng cường để thu hồi Indium
............................................................................................................................... 33
1.5.1.Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trích ly Indium ............................ 33
1.5.1.1. Lựa chọn chất trích ly ........................................................................ 33
1.5.1.2. Lựa chọn dung môi pha loãng ........................................................... 34
1.5.1.3. Nhiệt độ ............................................................................................. 35
1.5.1.4. Tốc độ khuấy trộn.............................................................................. 35
ii
1.5.1.5. pH của dung dịch đầu ........................................................................ 35
1.5.1.6. Loại dung dịch hoàn nguyên và nồng độ .......................................... 35
1.5.1.7. Sự có mặt của Axit Oxalic (OA) ....................................................... 35
1.5.2.Các thông số ảnh hưởng đến vận chuyển qua màng ................................ 36
1.5.2.1. Chọn màng ........................................................................................ 36
1.5.2.2. Chế độ thủy động ở phía dung dịch đầu và phía dung dịch hoàn
nguyên ............................................................................................................ 38
1.5.2.3. Áp suất tới hạn giữa hai phía của màng ............................................ 38
1.6. Kết luận .......................................................................................................... 39
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 41
2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 41
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 41
2.2.1. Phương pháp thực nghiệm ....................................................................... 41
2.2.1.1. Phương pháp trích ly ......................................................................... 41
2.2.1.2. Phương pháp trích ly tăng cường SLMSD ....................................... 41
2.2.1.3. Phương pháp trích ly tăng cường ESMS .......................................... 44
2.2.2. Phương pháp mô hình .............................................................................. 50
2.2.2.1. Mô hình SLMSD ............................................................................... 50
2.2.2.2. Mô hình ESMS .................................................................................. 51
2.2.3. Phương pháp phân tích ............................................................................ 51
2.2.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS - Atomic Absorption
Spectrometric) ................................................................................................ 52
2.2.3.2. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption
Spectrometer) ................................................................................................. 52
2.2.4. Phương pháp đánh giá sự tương hợp giữa mô hình và thực nghiệm ....... 54
2.2.5. Công thức tính toán.................................................................................. 55
Chương 3. NGHIÊN CỨU THU HỒI INDIUM TỪ DỊCH THẢI CỦA QUÁ
TRÌNH KHẮC AXIT BẰNG CÔNG NGHỆ SLMSD ........................................ 56
3.1. Mở đầu ........................................................................................................... 56
3.2. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 56
3.2.1. Khảo sát khả năng thu hồi Indium bằng SLMSD .................................... 56
3.2.1.1. Ở nồng độ D2EHPA 0,6M ................................................................ 56
3.2.1.2. Ở nồng độ D2EHPA 0,08M .............................................................. 57
3.2.2. Khảo sát SLMSD và SX ở những điều kiện khác nhau .......................... 59
3.2.2.1. Ở nồng độ D2EHPA 0,08M .............................................................. 59
3.2.2.2. Ở nồng độ D2EHPA 0,2M ................................................................ 61
3.2.2.3. Ở nồng độ D2EHPA 0,08M và dung dịch đầu không chứa OA ....... 62
3.2.3. So sánh diện tích tiếp xúc pha tạo ra bởi SLMSD và SX ........................ 63
3.2.4. Phân tích, lựa chọn điều kiện thích hợp để tiến hành thí nghiệm SLMSD
........................................................................................................................... 64
3.3. Kết luận .......................................................................................................... 66
Chương 4. PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ESMS DÙNG ĐỂ THU HỒI INDIUM
TỪ NƯỚC THẢI .................................................................................................... 68
4.1. Mở đầu ........................................................................................................... 68
4.2. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 69
4.2.1. Khả năng thu hồi Indium bằng BESMS .................................................. 69
iii
4.2.1.1. Chế độ cân bằng áp suất (không có dòng đối lưu) ............................ 69
4.2.1.2. Chế độ thay đổi áp suất ..................................................................... 70
4.2.2. Khảo sát thu hồi Indium với ESMS - C ................................................... 72
4.2.3. Thiết lập mô hình cho ESMS - C............................................................. 74
4.2.3.1. Đưa ra hệ phương trình mô tả ........................................................... 74
4.2.3.2. Các giả thiết của mô hình .................................................................. 74
4.2.3.3. Các tham số của mô hình .................................................................. 75
4.2.4. Xác định các tham số của mô hình .......................................................... 75
4.2.4.1. Xác định H, n..................................................................................... 75
4.2.4.2. Xác định k.A...................................................................................... 77
4.2.5. Giải mô hình ............................................................................................ 79
4.2.6. So sánh kết quả tính theo mô hình với thực nghiệm: .............................. 82
4.2.7. Kiểm chứng mô hình ở các điều kiện khác ............................................. 87
4.3. Đề xuất sơ đồ ESMS làm việc liên tục .......................................................... 93
4.4. Kết luận .......................................................................................................... 94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 95
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................ 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 98
iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Tên tiếng Anh
Tên tiếng Việt
ITO
Indium – tin oxide
Indium thiếc oxit
LCD
Liquid Crystal Display
Màn hình tinh thể lỏng
ELM
Emulsion Liquid
Membrane
Màng lỏng loại nhũ tương
SLM
Supported Liquid
Membrane
Công nghệ màng lỏng với sự hỗ trợ
của màng rắn
FSSLM
Flat Sheet Supported
Liquid Membrane
Công nghệ SLM với mô đun màng
phẳng
HFSLM
Hollow Fiber Supported
Liquid Membrane
Công nghệ SLM với mô đun màng
sợi rỗng
SLMSD
Supported liquid
membrane with strip
dispersion
Công nghệ SLM với dung dịch hoàn
nguyên được phân tán trong dung
môi trích ly
ESMS
Extraction – Stripping
with Membrane as oil –
water Separators
Trích ly – Hoàn nguyên với màng
đóng vai trò thiết bị phân riêng dầu –
nước
BESMS
Batch Extraction –
Stripping with
Membrane as oil – water
Separators
ESMS với chế độ hoàn nguyên gián
đoạn
ESMS – E
ESMS cân bằng
ESMS - O
ESMS dao động
ESMS - C
ESMS với chế độ hoàn nguyên liên
tục, còn gọi là ESMS tuần hoàn
SX
Solvent Extraction
Trích ly
D2EHPA
Bis-2,2-ethylhexyl
phosphoric acid
TBP
Tributylphosphate
IPA
Isopropyl alcohol
PLM
Polymer
Polyme
PTFE
Polytetrafluoroethylene
PIM
Polymer Inclusion
Membrane
Màng polyme dạng gel
CTA
Cellulose Triacetate
PP
Polypropylene
PS
Polysulphones
OA
Oxalic acid
Axit oxalic
Cf, mg/L
Nồng độ Indium trong dung dịch đầu
ở thời điểm t
Cs, mg/L
Nồng độ Indium trong dung dịch
hoàn nguyên ở thời điểm t
𝑉𝑓,𝐿
Thể tích dung dịch đầu
v
𝑉𝑠,𝐿
Thể tích dung dịch hoàn nguyên
𝑉𝑜,𝐿
Thể tích dung môi trích ly
P, L/(m2.phút)
Permeability
Hệ số thấm qua màng
k, L/(m2.phút)
Hệ số chuyển khối
A, m2
Area
Diện tích tiếp xúc pha
𝜂𝑇𝐿, %
Hiệu suất trích ly
𝜂𝑇𝐻, %
Hiệu suất thu hồi
%klg
% khối lượng
PTPU
Phương trình phản ứng
NA
Non – available
Không có thông tin