intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu xây dựng mô hình tuyển nổi loại bỏ ion chì trong nước thải

Chia sẻ: Nguyễn Văn H | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

50
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày về kết quả loại bỏ ion chì trong nước thải (mẫu giả) bằng phương pháp hấp phụ sử dụng than hoạt tính dạng bột (ACP) và phương pháp tuyển nổi sử dụng hoá chất sodium lauryl sulfate (SLS). Dựa trên mô hình theo mẻ tại phòng thí nghiệm trong các nghiên cứu trước đây [1, 2], tác giả đã tiến hành thiết kế lắp đặt mô hình tuyển nổi liên tục bao gồm 3 mô-đun chính là mô-đun hấp phụ kết hợp lắng (1), mô-đun lọc (2) và mô-đun tuyển nổi để thu hồi than hoạt tính đã hấp phụ chì (ACP-Pb) (3).

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu xây dựng mô hình tuyển nổi loại bỏ ion chì trong nước thải

64<br /> <br /> Lê Thị Xuân Thùy, Nguyễn Ngọc Huy<br /> <br /> NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH TUYỂN NỔI LOẠI BỎ ION CHÌ<br /> TRONG NƯỚC THẢI<br /> A STUDY OF BUILDING THE MODEL OF REMOVING LEAD IONS<br /> FROM WASTEWATER<br /> Lê Thị Xuân Thùy1, Nguyễn Ngọc Huy2<br /> 1<br /> Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; letxthuy@gmail.com<br /> 2<br /> Công ty TNHH MTV Nước và Môi trường Bình Minh<br /> Tóm tắt - Bài báo trình bày về kết quả loại bỏ ion chì trong nước thải<br /> (mẫu giả) bằng phương pháp hấp phụ sử dụng than hoạt tính dạng<br /> bột (ACP) và phương pháp tuyển nổi sử dụng hoá chất Sodium Lauryl<br /> Sulfate (SLS). Dựa trên mô hình theo mẻ tại phòng thí nghiệm trong<br /> các nghiên cứu trước đây [1, 2], tác giả đã tiến hành thiết kế lắp đặt<br /> mô hình tuyển nổi liên tục bao gồm 3 mô-đun chính là mô-đun hấp phụ<br /> kết hợp lắng (1), mô-đun lọc (2) và mô-đun tuyển nổi để thu hồi than<br /> hoạt tính đã hấp phụ chì (ACP-Pb) (3). Kết quả cho thấy hiệu suất loại<br /> bỏ ion chì trong nước đạt trên 99% trong thời gian 30 phút. Đặc biệt,<br /> khi sử dụng SLS, lượng bọt tạo ra rất nhiều, đây là điểm thuận lợi cho<br /> mô hình tuyển nổi và cũng là điểm mới của bài báo.<br /> <br /> Abstract - This paper presents the result of removing lead ions<br /> from wastewater by absorption method using activated carbon<br /> powder (ACP) and flotation method using Sodium Lauryl Sulfate<br /> (SLS). Based on the laboratory model in previous studies [1, 2], we<br /> design and install a continuous flotation model in combination with<br /> three modulars: sedimentation after absorption (1), filtration (2) and<br /> flotation for separating ACP which adsorbs Pb ions (ACP-Pb) (3).<br /> The results show that the efficiency of pilot scale is over 99%.<br /> Especially when using SLS, a lot of foam forms, which is<br /> advantageous for flotation model and also the new focus of this<br /> article.<br /> <br /> Từ khóa - kim loại nặng; chì; than hoạt tính dạng bột; hấp phụ;<br /> tuyển nổi<br /> <br /> Key words - heavy metals; lead (Pb); activated carbon particles;<br /> absorption; flotation<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước (ao hồ, kênh<br /> rạch đô thị, nước thải công nghiệp…) là vấn đề nan giải đã và<br /> đang được các nhà khoa học quan tâm. Nguyên nhân chủ yếu<br /> gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình xả nước thải sinh hoạt,<br /> nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không được xử lý<br /> hoặc xử lý không đạt yêu cầu vào nguồn tiếp nhận [3].<br /> Dựa trên những thành công thu được từ các nghiên cứu<br /> theo mẻ với quy mô phòng thí nghiệm [4], tác giả đã đề<br /> xuất mô hình liên tục để loại bỏ ion chì ra khỏi nước. Tuy<br /> nhiên với đặc tính nhẹ và kích thước nhỏ nên việc tách ACP<br /> khỏi nước sau hấp phụ là một vấn đề khó khăn. Với bối<br /> cảnh đó, tác giả chọn mô hình xử lý kết hợp sử dụng 4<br /> phương pháp thông dụng hiện nay bao gồm hấp phụ, lắng,<br /> lọc và tuyển nổi cho hiệu suất loại bỏ ACP-Pb lên đến 99%.<br /> Kết quả này sẽ làm cơ sở cho việc tiếp tục nghiên cứu, cải<br /> tiến thiết kế và hoàn thiện quy trình vận hành mô hình pilot.<br /> <br /> ƒ Đĩa thổi khí – Aquarium Air Stone Disk, đường<br /> kính 110mm (hình 1d).<br /> 2.2.2. Hoá chất<br /> ƒ Dung dịch chì chuẩn 1000 mg/L.<br /> ƒ Than hoạt tính dạng bột (ACP).<br /> ƒ Sodium Lauryl Sulfate (SLS).<br /> <br /> a)<br /> <br /> b)<br /> <br /> c)<br /> <br /> d)<br /> <br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> 2.1. Phương pháp nghiên cứu<br /> Nghiên cứu đã sử dụng một số phương pháp cụ thể như:<br /> phương pháp lấy mẫu, phân tích và phương pháp tính toán,<br /> xử lý số liệu.<br /> 2.2. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất<br /> 2.2.1. Thiết bị, dụng cụ<br /> ƒ Máy bơm chìm - Water Pump VipSun VS-680, công<br /> suất 25W, lưu lượng 1500 L/h (hình 1a).<br /> ƒ Máy bơm khí - Air Pump RESUN ACO-001, công suất<br /> 18W, lưu lượng 38L/min (hình 1b).<br /> ƒ Máy khuấy chìm – Wave Marker SOBO WP-800M<br /> công suất 25W, lưu lượng 20.000L/h và SOBO WP400M công suất 15W, lưu lượng 10.000L/h (hình 1c).<br /> <br /> Hình 1. Một số thiết bị chính<br /> <br /> 2.3. Đối tượng nghiên cứu: Nước nhiễm kim loại chì<br /> 2.4. Nguyên lý hoạt động, thiết kế các mô-đun<br /> Trong mô hình xử lý nước theo mẻ tại phòng thí nghiệm<br /> [3, 4], công đoạn loại bỏ hạt than kích thước lớn sử dụng<br /> phương pháp lắng trong vòng 3 giờ và thu hồi phần nước<br /> mặt phía trên cho quá trình tuyển nổi.<br /> Nhằm cải tiến mô hình tuyển nổi theo mẻ thành tuyển<br /> nổi liên tục pilot, tác giả đã thiết kế 2 mô-đun hỗ trợ cho cột<br /> tuyển nổi gồm mô-đun hấp phụ kết hợp lắng và mô-đun lọc.<br /> Như vậy, mô hình tuyển nổi liên tục trong nghiên cứu này<br /> bao gồm 3 mô-đun chính thể hiện qua sơ đồ khối sau đây:<br /> <br /> ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1<br /> <br /> 65<br /> <br /> Hé P THU<br /> Bä T<br /> <br /> Lí P VËT<br /> LIÖU Lä C<br /> <br /> è NG TRé N<br /> CHÊT T¹ O<br /> Bä T<br /> <br /> Mù C N¦ í C<br /> <br /> è NG CH¶ Y<br /> TRµ N<br /> <br /> è NG X¶<br /> Bä T<br /> M¸ Y KHUÊY<br /> VAN<br /> <br /> VAN<br /> <br /> VAN<br /> THï NG KHUÊY<br /> PHô<br /> <br /> VAN<br /> M¸ Y KHUÊY<br /> <br /> § ÜA THæI<br /> KHÝ<br /> <br /> B¥ M<br /> N¦ í C<br /> <br /> B¥ M KHÝ<br /> <br /> THï NG HÊP PHô Vµ L¾NG<br /> <br /> THï NG KHUÊY PHô<br /> <br /> Cé T Lä C<br /> <br /> Cé T TUYÓN NæI<br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ khối mô hình tuyển nổi liên tục<br /> <br /> 2.4.1. Mô-đun hấp phụ kết hợp lắng<br /> ™ Nguyên lý hoạt động<br /> Than hoạt tính dạng bột được châm thủ công vào nước<br /> và được khuấy trộn đều bằng máy khuấy chìm đặt tại đáy<br /> thùng. Sau một khoảng thời gian vừa đủ để các ion Pb2+<br /> hấp phụ tối đa lên ACP, máy khuấy được tắt để quá trình<br /> lắng bắt đầu. Hiệu quả loại bỏ hạt than phụ thuộc vào thời<br /> gian lắng, và thông thường phải mất hơn 3 giờ để độ đục<br /> nước sau lắng giảm xuống hơn 2 lần [3].<br /> ™ Thiết kế<br /> Mô-đun hấp phụ kết hợp lắng sử<br /> dụng thùng nhựa có thể tích 35L với<br /> kích thước: D × H (đường kính × chiều<br /> cao) = 40cm × 35cm (hình 3).<br /> Thùng hấp phụ và lắng có van xả<br /> nước được đặt cách đáy thùng 6cm - là<br /> chiều cao đảm bảo lượng cặn than hoạt<br /> tính kích thước lớn có thể lắng mà<br /> Hình 3. Hình ảnh<br /> không bị chảy trôi khi mở van.<br /> Máy khuấy chìm sử dụng loại WP- thùng hấp phụ và<br /> lắng<br /> 800M.<br /> 2.4.2. Mô-đun lọc<br /> ™ Nguyên lý hoạt động<br /> Nước sau lắng sẽ được dẫn qua cột lọc để loại bỏ lượng<br /> than kích thước lớn còn lại. Trong mô hình này, tác giả sử<br /> dụng thùng khuấy phụ đóng vai trò tuần hoàn nước để đánh<br /> giá hiệu quả của cột lọc. Bơm tuần hoàn dẫn nước đi qua<br /> cột lọc và trở về thùng khuấy phụ, trong khi máy khuấy<br /> chìm làm nhiệm vụ hạn chế lắng đọng hạt than.<br /> ™ Thiết kế<br /> Mô-đun lọc bao gồm 2 thiết bị chính: Thùng khuấy phụ<br /> sử dụng thùng nhựa có thể tích 30Lvới kích thước L × B ×<br /> H (dài × rộng × cao) = 50cm × 35cm × 26cm (hình 4a) và<br /> cột lọc có kích thước D × H (đường kính × chiều cao) =<br /> 114mm × 500mm (hình 4b).<br /> Ngoài ra, để nước sau khi bơm phân bố đều trong cột<br /> lọc, thiết kế sử dụng vòi sen với kích thước xấp xỉ đường<br /> kính trong của cột lọc. Vật liệu lọc chính gồm bông lọc hồ<br /> cá và đá lọc (san hô vụn, sứ lọc). Chiều cao lớp vật liệu xấp<br /> xỉ tương ứng là 20cm và 26cm.<br /> <br /> Cột lọc có van xả<br /> đến mô-đun tiếp theo.<br /> Các thiết bị sử dụng<br /> bao gồm máy khuấy<br /> chìm SOBO WP-400M<br /> và máy bơm chìm<br /> Hình 4. Hình ảnh thùng khuấy phụ<br /> Vipsun VS-680.<br /> (a) và cột lọc (b)<br /> 2.4.3. Mô-đun tuyển nổi<br /> ™ Nguyên lý hoạt động<br /> Sau khi kết thúc quá trình lọc, phần lớn lượng than đã<br /> được tách khỏi nước, chỉ còn lại một lượng rất nhỏ không<br /> thể lọc bằng vật liệu lọc thông thường. Theo kết quả nghiên<br /> cứu trước đây của tác giả thì gần 10% lượng ACP ban đầu<br /> còn sót lại trong dung dịch với kích thước nhỏ hơn 50 ߤ݉.<br /> Nước được dẫn từ cột lọc đi vào cột tuyển nổi. Tại đây,<br /> bọt khí sinh ra từ đáy cột tuyển nổi cùng với sự hỗ trợ của<br /> chất tạo bọt SLS trở nên mịn hơn và bền hơn, đẩy phần lớn<br /> hạt than kích thước nhỏ khó lắng lọc lên khỏi mặt nước.<br /> Mô-đun tuyển nổi làm việc đồng thời với mô-đun lọc.<br /> Nghĩa là chiều dòng chảy của nước: Thùng khuấy phụ →<br /> Cột lọc → Cột tuyển nổi → Thùng khuấy phụ.<br /> <br /> Hình 5. Thiết kế mô hình pilot xử lý nước nhiễm chì<br /> <br /> ™ Thiết kế<br /> Cột tuyển nổi có kích thước D × H (đường kính × chiều<br /> cao) = 114mm × 500mm (hình 4).<br /> <br /> 66<br /> <br /> Lê Thị Xuân Thùy, Nguyễn Ngọc Huy<br /> <br /> Đáy cột tuyển nổi được gắn một đĩa thổi khí với chất<br /> liệu xi măng giúp tăng độ bền, bọt khí sinh ra mịn hơn so<br /> với loại đĩa thổi khí thông thường. Máy bơm khí RESUN<br /> ACO-001 làm nhiệm vụ cấp khí cho đĩa.<br /> Đầu cột tuyển nổi được lắp một ống chuyển tiết diện để<br /> giảm đường kính ống từ 114mm đến 60mm, và một hộp<br /> thu bọt và tách nước. Ống chuyển tiết diện tạo ra một nút<br /> thắt, ép bọt khô đi lên nhiều hơn và giảm lượng nước có<br /> trong bọt khi bị đẩy lên khỏi mặt nước. Hộp thu bọt được<br /> lựa chọn phụ thuộc vào lượng bọt sinh ra nhiều hay ít.<br /> Ngoài ra, có một ống dẫn nước vào cột tuyển nổi và một<br /> ống dẫn nước trở về thùng khuấy phụ. Ống dẫn nước ra<br /> được đặt ở đáy cột tuyển nổi. Còn ống dẫn vào được đặt<br /> cách đỉnh cột khoảng 20cm.<br /> <br /> Hình 6. Lắp đặt các mô-đun trong mô hình pilot<br /> <br /> Phương pháp tuyển nổi có sử dụng hóa chất tạo bọt nên<br /> được xem là phương pháp hóa lý. Trong nghiên cứu này,<br /> chúng tôi chọn phương pháp châm hóa chất thủ công và<br /> trong tương lai sẽ phát triển theo hướng châm hóa chất tự<br /> động. Nước khi đi qua cột tuyển nổi, sẽ đồng thời đi vào<br /> ống trộn chất tạo bọt. Tại đây, nước sẽ mang theo chất tạo<br /> bọt SLS và hỗn hợp này sẽ được dẫn đến cột tuyển nổi.<br /> Ống trộn chất tạo bọt với kích thước D × H (đường kính<br /> × chiều cao) = 90mm × 22mm, ở đáy được đục lỗ để dẫn<br /> nước vào. Thêm vào đó, để tăng tính linh động trong việc<br /> tháo lắp các mô-đun, giữa cột lọc, cột tuyển nổi và ống trộn<br /> chất tạo bọt có lắp khớp nối.<br /> <br /> Việc kết hợp chạy đồng thời hai mô-đun lọc và tuyển<br /> nổi dẫn đến việc thiết kế 2 mô-đun này có sự phụ thuộc<br /> lẫn nhau. Cột lọc, cột tuyển nổi và ống trộn chất tạo bọt<br /> thông với nhau, mực nước sẽ ngang bằng trong 3 ống này.<br /> Đây chính là lý do phải thiết kế một ống chảy tràn nhằm<br /> theo dõi mực nước trong cột lọc, cũng chính là mực nước<br /> trong ống trộn chất tạo bọt và cột tuyển nổi. Qua quan sát<br /> cho thấy, bông lọc có hiệu quả tách chất bẩn cao hơn khi<br /> ở trạng thái không ngâm trong nước. Vì vậy san hô vụn<br /> và sứ lọc được rải dưới đáy cột, bông lọc được đặt vào<br /> phía trên cột để tránh tiếp xúc với nước chứa trong cột lọc.<br /> 2.4.4. Chuẩn bị mẫu nước nhiễm chì<br /> Mẫu nước nhiễm chì có nồng độ 1mg/L và 5mg/L được<br /> pha loãng bằng nước cất từ dung dịch chì chuẩn<br /> 1.000mg/L.pH của dung dịch sau pha loãng khoảng 7,1.<br /> Cách pha loãng như sau:<br /> ƒ Để pha 1L dung dịch chì 1mg/L: lấy 1mL dung dịch chì<br /> chuẩn pha loãng bằng nước cất đến 1L dung dịch.<br /> ƒ Để pha 1L dung dịch chì 5mg/L: lấy 5mL dung dịch chì<br /> chuẩn pha loãng bằng nước cất đến 1L dung dịch.<br /> 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận<br /> 3.1. Đánh giá khả năng hấp phụ ion chì của ACP<br /> Để xác định hiệu suất của quá trình tuyển nổi ứng với<br /> sự thay đổi các dữ liệu đầu vào, cần tiến hành một số thí<br /> nghiệm trước khi triển khai trên mô hình pilot nhằm giảm<br /> chi phí do rủi ro, và tạo cơ sở dữ liệu nền cho các nghiên<br /> cứu về sau. Kết quả thí nghiệm dưới đây là cơ sở để tiến<br /> hành thí nghiệm với mô hình pilot. Trong đó mẫu nước<br /> nhiễm chì được pha từ dung dịch chì chuẩn 1.000mg/L.<br /> Quá trình thí nghiệm tiến hành với sự thay đổi 3 thông<br /> số:<br /> ƒ Thời gian hấp phụ (30, 60, 90 phút);<br /> ƒ Nồng độ ion Pb2+ trong mẫu ban đầu (1mg/L,<br /> 5mg/L);<br /> ƒ Nồng độ ACP châm vào ban đầu (0,1g/L; 1g/L,<br /> 10g/L). Riêng với trường hợp 5mg/L Pb2+ thì tiến<br /> hành bổ sung thêm thí nghiệm với 20g/L ACP.<br /> <br /> Bảng 1. Kết quả phân tích mẫu nước nhiễm chì sau khi hấp phụ bằng ACP<br /> Thí nghiệm<br /> <br /> Thí nghiệm 1<br /> <br /> Thí nghiệm 2<br /> <br /> Thí nghiệm 3<br /> <br /> Mẫu<br /> <br /> Thời gian<br /> hấp phụ<br /> (phút)<br /> <br /> TN1_30<br /> <br /> 30<br /> <br /> TN1_60<br /> <br /> 60<br /> <br /> TN1_90<br /> <br /> Nồng độ<br /> ACP (g/L)<br /> <br /> Nồng độ ion Pb2+ (mg/L)<br /> Trước hấp phụ<br /> <br /> Sau hấp phụ<br /> <br /> Hiệu suất xử lý (%)<br /> <br /> 0,705<br /> <br /> 29,5<br /> <br /> 0,683<br /> <br /> 31,7<br /> <br /> 90<br /> <br /> 0,681<br /> <br /> 31,9<br /> <br /> TN2_30<br /> <br /> 30<br /> <br /> 0,017<br /> <br /> 98,3<br /> <br /> TN2_60<br /> <br /> 60<br /> <br /> 0,03<br /> <br /> 97<br /> <br /> TN2_90<br /> <br /> 90<br /> <br /> 0,04<br /> <br /> 96<br /> <br /> TN3_30<br /> <br /> 30<br /> <br /> 0,031<br /> <br /> 96,9<br /> <br /> TN3_60<br /> <br /> 60<br /> <br /> 0,023<br /> <br /> 97,7<br /> <br /> TN3_90<br /> <br /> 90<br /> <br /> 0,031<br /> <br /> 96,9<br /> <br /> 0,1<br /> <br /> 1<br /> <br /> 10<br /> <br /> 1<br /> <br /> ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(112).2017-Quyển 1<br /> <br /> Thí nghiệm 4<br /> <br /> Thí nghiệm 5<br /> <br /> Thí nghiệm 6<br /> <br /> Thí nghiệm 7<br /> <br /> TN4_30<br /> <br /> 30<br /> <br /> TN4_60<br /> <br /> 60<br /> <br /> TN4_90<br /> <br /> 4,44<br /> <br /> 11,2<br /> <br /> 4,33<br /> <br /> 13,4<br /> <br /> 90<br /> <br /> 4,28<br /> <br /> 14,4<br /> <br /> TN5_30<br /> <br /> 30<br /> <br /> 4,26<br /> <br /> 14,8<br /> <br /> TN5_60<br /> <br /> 60<br /> <br /> 4,048<br /> <br /> 19,04<br /> <br /> TN5_90<br /> <br /> 90<br /> <br /> 3,942<br /> <br /> 21,16<br /> <br /> TN6_30<br /> <br /> 30<br /> <br /> 1,415<br /> <br /> 71,7<br /> <br /> TN6_60<br /> <br /> 60<br /> <br /> 1,365<br /> <br /> 72,7<br /> <br /> TN6_90<br /> <br /> 90<br /> <br /> 1,369<br /> <br /> 72,62<br /> <br /> TN7_30<br /> <br /> 30<br /> <br /> 0,438<br /> <br /> 91,24<br /> <br /> TN7_60<br /> <br /> 60<br /> <br /> 0,432<br /> <br /> 91,36<br /> <br /> TN7_90<br /> <br /> 90<br /> <br /> 0,393<br /> <br /> 92,14<br /> <br /> 0,1<br /> <br /> 1<br /> 5<br /> 10<br /> <br /> 20<br /> <br /> 3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất xử<br /> lý<br /> Qua các thí nghiệm có thể thấy thời gian hấp phụ của<br /> ACP với ion Pb2+khá nhanh. Trong khoảng 30 phút có<br /> khuấy trộn, hiệu suất hấp phụ đạt được gần như không đổi<br /> sau 60 phút hay 90 phút.<br /> Như vậy có thể chọn 30 phút là khoảng thời gian phù<br /> hợp để chì hấp phụ lên ACP.<br /> 1 g/L ACP<br /> <br /> 10 g/L<br /> ACP<br /> <br /> 0,1 g/L<br /> ACP<br /> <br /> T N 1 _T<br /> 3 0N 1 _ T<br /> 6 0N 1 _ 9 0<br /> <br /> 3.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ Pb2+trong mẫu ban đầu đến<br /> hiệu suất xử lý<br /> Theo kết quả phân tích có thể thấy khi nồng độ ion Pb2+<br /> ban đầu 1mg/L thì cần 1g/L ACP để hiệu suất xử lý đạt<br /> 98%. Nhưng khi nồng độ ion Pb2+ tăng lên 5mg/L thì hiệu<br /> suất xử lý giảm xuống, chỉ còn xấp xỉ 15% khi sử dụng<br /> 1g/L ACP.<br /> <br /> Hiệu suất hấp phụ (%)<br /> <br /> Hiệu suất hấp phụ (%)<br /> <br /> 100<br /> 90<br /> 80<br /> 70<br /> 60<br /> 50<br /> 40<br /> 30<br /> 20<br /> 10<br /> 0<br /> <br /> 67<br /> <br /> T N 2 _T<br /> 3 0N 2 _ T<br /> 6 0N 2 _ 9 0<br /> <br /> T N 3 _T<br /> 3 0N 3 _ T<br /> 6 0N 3 _ 9 0<br /> <br /> 100<br /> 90<br /> 80<br /> 70<br /> 60<br /> 50<br /> 40<br /> 30<br /> 20 0,1 g/L<br /> ACP<br /> 10<br /> 0<br /> <br /> Mẫu thí nghiệm<br /> <br /> 20 g/L<br /> ACP<br /> 10 g/L<br /> ACP<br /> <br /> 1 g/L<br /> ACP<br /> <br /> Mẫu thí nghiệm<br /> <br /> Hình 7. Biểu đồ thể hiện hiệu suất hấp phụ chì của ACP với dung dịch chứa 1mg/L Pb2+ (a) và 5mg/l Pb2+ (b)<br /> <br /> 3.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ ACP châm vào ban đầu đến<br /> hiệu suất xử lý<br /> Từ nhận xét trên, có thể thấy rằng nồng độ ACP châm<br /> vào là yếu tố chính quyết định đến hiệu suất xử lý. Với mẫu<br /> nước nhiễm chì có nồng độ ban đầu là 5mg/L thì cần đến<br /> 20g/L ACP để nồng độ ion chì sau xử lý đạt cột B Quy<br /> chuẩn 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về<br /> nước thải công nghiệp. Như vậy, muốn đánh giá chính xác<br /> lượng ACP cần cho quá trình xử lý thì cần làm thêm nhiều<br /> thí nghiệm tăng dần nồng độ ion Pb2+ ban đầu. Từ đó xây<br /> dựng hệ cơ sở dữ liệu, tạo ra một đường chuẩn hấp phụ của<br /> ion Pb2+ lên ACP.<br /> Tuy nhiên, việc thêm vào một lượng lớn ACP để tăng<br /> <br /> hiệu suất xử lý cũng đặt ra một thách thức, đó là lượng nước<br /> sau xử lý có độ đục khá cao, gây khó khăn cho công đoạn<br /> tách và thu hồi hạt than kích thước nhỏ. Thí nghiệm sau<br /> được tiến hành để đánh giá sự thay đổi độ đục theo nồng<br /> độ ACP.<br /> Bảng2. Sự thay đổi độ đục theo nồng độ ACP<br /> Mẫu<br /> <br /> Nồng độ ACP<br /> (g/L)<br /> <br /> T_0,1<br /> <br /> 0,1<br /> <br /> 18,5<br /> <br /> T_1<br /> <br /> 1<br /> <br /> 99,3<br /> <br /> T_10<br /> <br /> 10<br /> <br /> 1.280<br /> <br /> T_20<br /> <br /> 20<br /> <br /> 2.026<br /> <br /> Độ đục (NTU)<br /> <br /> 68<br /> <br /> Lê Thị Xuân Thùy, Nguyễn Ngọc Huy<br /> <br /> Như vậy, nếu pH của dung dịch được điều chỉnh phù<br /> hợp [3] và thời gian hấp phụ đạt khoảng 30 phút thì hiệu<br /> suất xử lý chỉ còn phụ thuộc vào nồng độ ion Pb2+ ban đầu<br /> và lượng ACP được châm vào.<br /> 3.2. Vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình pilot xử<br /> lý nước nhiễm chì<br /> Từ các thí nghiệm trên cho thấy hiệu suất của mô hình<br /> xử lý nước nhiễm chì bằng phương pháp hấp phụ với ACP<br /> phụ thuộc vào độ pH của dung dịch, thời gian hấp phụ,<br /> nồng độ Pb2+ và nồng độ ACP ban đầu.<br /> Thí nghiệm dưới đây nhằm đánh giá hiệu quả của mô<br /> hình pilot. Đầu vào của mô hình là nguồn nước nhiễm chì,<br /> giả định được chuẩn bị bằng cách pha loãng 30mL dung<br /> dịch chì chuẩn 1.000mg/L đến khoảng 30L nước. Sau đó<br /> lấy mẫu M1.<br /> Thêm khoảng 30g ACP vào thùng chứa 30L nước<br /> nhiễm chì (tương ứng khoảng 1g/L ACP). Tiến hành khuấy<br /> trộn trong 30 phút và lấy mẫu M2. Sau đó để lắng trong 60<br /> phút và lấy mẫu M3.<br /> Tiếp theo xả khoảng 80% lượng nước mặt sau lắng vào<br /> thùng trộn. Chạy mô-đun lọc trong 15 phút và lấy mẫu M4.<br /> Mở van dẫn qua mô-đun tuyển nổi, chạy cùng lúc 2 môđun lọc + tuyển nổi. Sau 15 phút, tắt bơm, lấy mẫu M5 và<br /> kết thúc quá trình xử lý.<br /> <br /> Độ đục (NTU)<br /> <br /> 80<br /> <br /> 7,1<br /> <br /> 0,21<br /> <br /> 0,24<br /> <br /> 0,22<br /> <br /> 0,22<br /> <br /> < 0,001<br /> <br /> M1<br /> <br /> 7,1<br /> <br /> 0,34<br /> <br /> 0,37<br /> <br /> 0,28<br /> <br /> 0,33<br /> <br /> 1,27<br /> <br /> M2<br /> <br /> 7,1<br /> <br /> 101,2<br /> <br /> 102,5<br /> <br /> 100,7<br /> <br /> 101,47<br /> <br /> 0,393<br /> <br /> ,1.2<br /> <br /> M3<br /> <br /> 7,1<br /> <br /> 21<br /> <br /> 21,7<br /> <br /> 21,4<br /> <br /> 21,37<br /> <br /> 0,372<br /> <br /> ,1.0<br /> <br /> M4<br /> <br /> 7,1<br /> <br /> 4,78<br /> <br /> 4,64<br /> <br /> 5,15<br /> <br /> 4,86<br /> <br /> 0,058<br /> <br /> M5<br /> <br /> 7,1<br /> <br /> 2,22<br /> <br /> 2,03<br /> <br /> 2,36<br /> <br /> 2,2<br /> <br /> 0,007<br /> <br /> ,0.4<br /> <br /> 20<br /> <br /> ,0.2<br /> <br /> 0<br /> <br /> ,0.0<br /> M0<br /> <br /> M1<br /> <br /> M2<br /> M3<br /> M4<br /> Mẫu thí nghiệm<br /> <br /> M0<br /> <br /> Chì<br /> (mg/L)<br /> <br /> Trung<br /> bình<br /> <br /> ,0.6<br /> <br /> 40<br /> <br /> pH<br /> <br /> Lần 3<br /> <br /> ,0.8<br /> <br /> 60<br /> <br /> Độ đục (NTU)<br /> Mẫu<br /> <br /> Lần 2<br /> <br /> Nồng độ Pb2+ (mg/L)<br /> ,1.4<br /> <br /> 100<br /> <br /> Bảng 3. Kết quả đo pH, độ đục và ion Pb2+ của các mẫu<br /> <br /> Lần 1<br /> <br /> Nồng độ Pb2+ (mg/L)<br /> <br /> 120<br /> <br /> Độ đục (NTU)<br /> <br /> Nhận xét: Với nồng độ ion Pb2+ ban đầu 1,27mg/L,<br /> nồng độ sau xử lý giảm mạnh xuống còn 0,007 mg/L, tức<br /> đạt hiệu suất xấp xỉ 99%. Độ đục cũng giảm khá mạnh từ<br /> 101,47NTU xuống còn 2,2NTU, đạt hiệu suất 97,8%.<br /> Như vậy, mô hình pilot được thực hiện với 1 mẻ nước<br /> nhiễm chì có nồng độ 1,27mg/L trong thời gian xử lý 2<br /> tiếng. Để quá trình diễn ra liên tục thì trong lúc chạy môđun lọc, tại thùng khuấy bổ sung mẻ nước nhiễm chì và tiến<br /> hành khuấy. Nghĩa là trong khi lọc và tuyển nổi mẻ thứ<br /> nhất thì bắt đầu khuấy trộn và lắng mẻ thứ 2.<br /> Qua đó có thể thấy, thời gian khuấy trộn và hấp phụ sẽ<br /> cố định. Còn thời gian lắng, thời gian lọc, và lọc + tuyển<br /> nổi có thể dễ dàng điều chỉnh cho linh động. Căn cứ theo<br /> kết quả đo độ đục của các mẫu trong bảng 3, trong tương<br /> lai, tác giả sẽ đề xuất một số giải pháp giúp tăng hiệu quả<br /> xử lý như cải tiến mô-đun lọc, tuyển nổi để rút ngắn thời<br /> gian lắng, đồng thời nghiên cứu đánh giá và tối ưu lượng<br /> ACP được sử dụng cho mô hình liên tục.<br /> <br /> M5<br /> <br /> Hình 7. Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý của mô hình qua các<br /> giai đoạn<br /> <br /> 4. Kết luận<br /> Nghiên cứu đề xuất đã chứng tỏ được rằng, bằng cách<br /> sử dụng than hoạt tính dạng bột được thêm vào ở nồng độ<br /> phù hợp, thì hiệu suất hấp phụ ion chì trong nước có thể<br /> xấp xỉ 99% trong thời gian 30 phút.<br /> Mô hình tuyển nổi liên tục bao gồm 3 mô-đun hấp<br /> phụ kết hợp lắng, mô-đun lọc và mô-đun tuyển nổi có<br /> hiệu quả cao trong việc loại bỏ lượng than sau hấp phụ<br /> khỏi nước.<br /> Trong tương lai nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục cải tiến<br /> các mô-đun, hoàn thiện mô hình và tối ưu thời gian xử lý<br /> để áp dụng vào việc xử lý nước thải công nghiệp ở quy mô<br /> lớn hơn.<br /> <br /> Trong đó:<br /> Mẫu M0: Mẫu nước sạch<br /> Mẫu M1: Mẫu nước nhiễm chì<br /> Mẫu M2: Sau hấp phụ + khuấy<br /> Mẫu M3: Sau lắng<br /> Mẫu M4: Sau lọc<br /> Mẫu M5: Sau lọc + tuyển nổi<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1] Le Thi Xuan Thuy, Mikito Yasuzawa and Tomoki Yabutani, “Study<br /> of Multielemental Adsorption on Activated Carbon”, International<br /> Journal of Modern Physics: Conference Series, 2011.<br /> [2] Lê Thị Xuân Thùy, Lê Phước Cường, “Nghiên cứu cải tiến kỹ thuật<br /> tuyển nổi sử dụng axit gamma-polyglutamic để tách loại than hoạt<br /> tính và ion chì trong nước”, Tạp chí KHCN, Đại học Đà Nẵng, 12<br /> (73), 2013, p. 59-65.<br /> [3] Lê Thị Xuân Thùy, Lê Phước Cường, Nguyễn Ngọc Huy, “Khảo sát<br /> hiện trạng và đề xuất mô hình xử lý nước nhiễm kim loại nặng tại<br /> khu vực hồ Nam Sân Bay, thành phố Đà Nẵng”, Tạp chí KHCN, Đại<br /> học Đà Nẵng, 3 (100), 2016, p. 136-142.<br /> [4] Le Thi Xuan Thuy, Le Phuoc Cuong, Lam Duy Thong, “Recovery<br /> of Activated Carbon Powder from Aqueous Solution in the Flotation<br /> Method By Using Pine Oil”, International Journal of Advanced<br /> Research in Chemical Science (IJARCS), Vol.2 (9), 2015, p. 32-40.<br /> <br /> (BBT nhận bài: 24/12/2016, hoàn tất thủ tục phản biện: 28/02/2017)<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD


intNumView=50

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2