Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải in và nước thải hồ văn bằng phương pháp keo tụ

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o

Tr­êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi ----------------------------------------------------

LuËn v¨n th¹c sÜ hãa c¬ b¶n

Nghiªn cøu mét sè yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh

xö lý n­íc th¶I in vµ n­íc th¶I hå v¨n

b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô

ngµnh: hãa lý-hãa lý thuyÕt

m· sè: 62 44 31 01

bïi thÞ thanh v©n

Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: ts. TrÇn thÞ thanh thñy

Hµ Néi 2008

1 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

LêI Më §ÇU

N­íc ®ãng vai trß rÊt quan träng ®èi víi mäi sù sèng trªn tr¸i ®Êt. N­íc

s¹ch rÊt cÇn thiÕt ®èi víi con ng­êi ®Ó sö dông víi môc ®Ých ¨n uèng, sinh

ho¹t.

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, do t¸c ®éng cña “c¬ chÕ thÞ tr­êng” nªn t×nh

tr¹ng “®« thÞ hãa” ®ang diÔn ra rÊt nhanh chãng trong ph¹m vi c¶ n­íc. Cïng

víi sù ph¸t triÓn c«ng nghiÖp, sù gia t¨ng d©n sè mét c¸ch bïng ph¸t kÐo theo

nhiÒu vÊn ®Ò v« cïng phøc t¹p, m«i tr­êng sèng ngµy cµng trë nªn « nhiÔm

nÆng nÒ, ®Æc biÖt lµ nguån cung cÊp n­íc s¹ch cho sinh ho¹t vµ hÖ thèng xö lý

n­íc th¶i - hai nh©n tè ¶nh h­ëng trùc tiÕp vµ l©u dµi ®Õn søc kháe con ng­êi.

V× thÕ, con ng­êi ph¶i biÕt xö lý c¸c nguån n­íc cÊp ®Ó cã ®­îc ®ñ sè l­îng

vµ ®¶m b¶o ®¹t chÊt l­îng cho mäi nhu cÇu sinh ho¹t, s¶n xuÊt c«ng nghiÖp vµ

gi¶i quyÕt mäi hËu qu¶ cña « nhiÔm m«i tr­êng. §©y lµ mét vÊn ®Ò mang tÝnh

cÊp b¸ch vµ l©u dµi.

§Ó xö lý n­íc th¶i vµ c¸c nguån n­íc bÞ « nhiÔm cã rÊt nhiÒu nh÷ng

ph­¬ng ph¸p xö lý kh¸c nhau. Nh­ng vÊn ®Ò ®Æt ra ®Ó chän ph­¬ng ph¸p nµo

mang tÝnh kh¶ thi nh»m qu¶n lý vµ c¶i t¹o m«i tr­êng sèng ngµy cµng tèt

h¬n.

ChÝnh v× nh÷ng vÊn ®Ò ®ã nªn t«i ®· lùa chän ®Ò tµi cho luËn v¨n tèt

nghiÖp nh­ sau:

“ Nghiªn cøu c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc

th¶I in vµ n­íc th¶I hå v¨n b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô”

Néi dung chÝnh bao gåm:

PhÇn I : Tæng quan tµi liÖu

PhÇn II: C¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu

PhÇn III: KÕt qu¶ vµ th¶o luËn

PhÇn IV: KÕt luËn

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

2 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

PHÇN I . TæNG QUAN TµI LIÖU

-------    -------

CH¦¥NG I. N¦íC, Sù ¤ NHIÔM NGUåN N¦íC

Vµ N¦íC TH¶I

I. N­íc vµ sù « nhiÔm nguån n­íc

I.1. N­íc trong tù nhiªn

N­íc lµ m«i tr­êng ph¸t sinh sù sèng còng lµ nh©n tè ®Æc biÖt quan

träng ®Ó duy tr× sù sèng.

Trong sù ph¸t triÓn cña loµi ng­êi, n­íc ®ãng vai trß then chèt trong

c¸c ngµnh n«ng nghiÖp, c«ng nghiÖp còng nh­ ®êi sèng hµng ngµy. §iÒu kiÖn

®Æc biÖt quan träng cho sù tån t¹i cña sù sèng trªn tr¸i ®Êt ®Æc biÖt lµ sù sèng

cña con ng­êi ®ã lµ n­íc s¹ch. N­íc lµ nguån gèc cña sù sèng, lµ m«i tr­êng

®Ó sù sèng diÔn ra vµ ph¸t triÓn nªn n­íc rÊt cÇn thiÕt, lµ tµi s¶n chung cña

nh©n lo¹i.

Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n khoa häc th× 75% diÖn tÝch bÒ mÆt cña Tr¸i §Êt

®­îc bao phñ bëi n­íc. Trong ®ã 97,5% n­íc trªn tr¸i ®Êt n»m ë §¹i D­¬ng

vµ nhiÔm mÆn. Trong 2,5% n­íc kh«ng nhiÔm mÆn th× 3/4 tån t¹i ë d¹ng b¨ng

ë hai cùc cña tr¸i ®Êt vµ nói cao. 1/4 cßn l¹i th× 96% tån t¹i d­íi bÒ mÆt n­íc

(n­íc ngÇm) chØ cã 4% ë s«ng ngßi, ao, hå. Nh­ vËy tæng thÓ n­íc mÆt chiÕm

1% vµ n­íc ngÇm chiÕm 24% cña l­îng n­íc kh«ng bÞ nhiÔm mÆn[3].

Do ®ã l­îng n­íc ngät cã thÓ dïng ®­îc lµ rÊt Ýt.

N­íc lµ ph©n tö ph©n cùc víi ®é dµi l­ìng cùc lµ 0,39Ao vµ cã cùc tÝnh

lín víi m«men l­ìng cùc M= 1,87D. Do ®ã n­íc ®ãng vai trß lµ dung m«i

cho hÇu hÕt c¸c lo¹i dung dÞch, nh­ng ®ã còng lµ nguyªn nh©n chÝnh lµm cho

n­íc th­êng chøa c¸c t¹p chÊt bÈn.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

3 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

NhiÖt dung riªng cña n­íc lµ 4184 J/kg.oC, lín nhÊt so víi c¸c chÊt

láng vµ chÊt r¾n nªn ®un nãng hoÆc lµm nguéi còng l©u h¬n, v× thÕ n­íc gi÷

cho sù sèng diÔn ra trong n­íc kh«ng bÞ biÕn ®æi ®ét ngét v× nhiÖt. MÆt kh¸c,

nhiÖt ho¸ h¬i cña n­íc lµ 2258 kJ/kg còng lµ lín nhÊt so víi c¸c chÊt láng

kh¸c lªn h¬i n­íc ®· tÝch luü mét l­îng nhiÖt lín vµ gi¶i phãng khi ng­ng tô

v× thÕ n­íc lµ yÕu tè chÝnh ¶nh h­ëng ®Õn khÝ hËu toµn cÇu.

H×nh häc cña ph©n tö n­íc

H

H

104,45o

O 0,9684 Ao

TÝnh l­ìng cùc

¤xy cã ®é ©m ®iÖn cao h¬n hi®r«. ViÖc cÊu t¹o thµnh h×nh ba gãc vµ

viÖc tÝch ®iÖn tõng phÇn kh¸c nhau cña c¸c nguyªn tö ®· dÉn ®Õn cùc tÝnh

d­¬ng ë c¸c nguyªn tö hi®r« vµ cùc tÝnh ©m ë nguyªn tö «xy, g©y ra sù l­ìng

cùc.

N­íc lµ mét dung m«i tèt nhê vµo tÝnh l­ìng cùc. C¸c hîp chÊt ph©n cùc

hoÆc cã tÝnh ion nh­ axÝt, r­îu vµ muèi ®Òu dÔ tan trong n­íc. TÝnh hßa tan

cña n­íc ®ãng vai trß rÊt quan träng trong sinh häc v× nhiÒu ph¶n øng hãa

sinh chØ xÈy ra trong dung dÞch n­íc.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

4 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

N­íc tinh khiÕt kh«ng dÉn ®iÖn. MÆc dï vËy, do cã tÝnh hßa tan tèt, n­íc

hay cã t¹p chÊt pha lÉn, th­êng lµ c¸c muèi, t¹o ra c¸c ion tù do trong dung

dÞch n­íc cho phÐp dßng ®iÖn ch¹y qua.

VÒ mÆt hãa häc, n­íc lµ mét chÊt l­ìng tÝnh, cã thÓ ph¶n øng nh­ mét axit

hay baz¬. ë pH=7 (trung tÝnh) hµm l­îng c¸c ion (OH-) c©n b»ng víi hµm

l­îng cña c¸c ion (H3O+). Khi ph¶n øng víi mét axit m¹nh h¬n thÝ dô nh­

HCl, n­íc ph¶n øng nh­ mét chÊt kiÒm:

HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl-

+ + OH-

Víi ammoniac n­íc l¹i ph¶n øng nh­ mét axit:

NH3 + H2O ↔ NH4

N­íc lµ nguån tµi nguyªn quan träng vµ quý gi¸ cña loµi ng­êi, song hiÖn

nay nguån n­íc l¹i ®ang ngµy cµng bÞ « nhiÔm nghiªm träng cïng víi sù ph¸t

triÓn cña x· héi.

I.2. Sù « nhiÔm n­íc hiÖn nay.

Sù « nhiÔm n­íc lµ sù cã mÆt cña mét hay nhiÒu chÊt l¹ trong n­íc. Khi

v­ît qu¸ ng­ìng chÞu ®ùng cña c¬ thÓ sinh vËt th× chÊt ®ã trë nªn ®éc h¹i.

Do ho¹t ®éng nh©n t¹o hay tù nhiªn mµ thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt cña

n­íc cã thÓ bÞ thay ®æi bëi nhiÒu t¹p chÊt ®­a vµo. Thùc ra, n­íc cã kh¶ n¨ng

tù lµm s¹ch th«ng qua c¸c qu¸ tr×nh biÕn ®æi lý - hãa, sinh häc, hÊp phô, l¾ng,

läc, t¹o b«ng keo, oxy hãa khö, trao ®æi chÊt… C¬ së ®Ó qu¸ tr×nh nµy ®¹t

hiÖu qu¶ cao lµ ph¶i ®ñ oxy hßa tan. Khi l­îng chÊt th¶i ®­a vµo n­íc qu¸

nhiÒu, v­ît qu¸ kh¶ n¨ng tù lµm s¹ch cña n­íc th× kÕt qu¶ lµ tÝnh chÊt cña

n­íc bÞ thay ®æi. Sù thay ®æi tÝnh chÊt vµ thµnh phÇn cña n­íc cã ¶nh h­ëng.

C¸c khuynh h­íng thay ®æi chÊt l­îng n­íc bao gåm:

2- vµ NO3

- trong n­íc.

- Gi¶m ®é PH cña n­íc ngät do « nhiÔm bëi H2SO4, HNO3 tõ khÝ quyÓn

vµ n­íc th¶i c«ng nghiÖp, lµm t¨ng hµm l­îng SO3

- T¨ng hµm l­îng c¸c ion Ca , Mg , Si... trong n­íc ngÇm vµ n­íc s«ng.

- T¨ng hµm l­îng c¸c ion kim lo¹i nÆng trong n­íc tù nhiªn, t¨ng hµm

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

5 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

l­îng c¸c muèi, c¸c hîp chÊt h÷u c¬, gi¶m nång ®é oxy hßa tan trong n­íc tù

nhiªn, gi¶m ®é trong cña n­íc.

T×nh tr¹ng « nhiÔm n­íc ë n­íc ta hiÖn nay ngµy cµng nghiªm träng vµ

cã nguy c¬ gia t¨ng. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ ph¶i cã biÖn ph¸p qu¶n lý n­íc bÒ mÆt,

n­íc th¶i do c¸c nhµ m¸y ph¶i ®­îc xö lý tr­íc khi th¶i ra m«i tr­êng.

II. Ph©n lo¹i vµ ®Æc tÝnh cña n­íc th¶i

N­íc th¶i lµ chÊt ®­îc th¶i ra trong qu¸ tr×nh sö dông cña con ng­êi ®·

biÕn ®æi tÝnh chÊt ban ®Çu cña chóng.

II.1. Ph©n lo¹i n­íc th¶i

Th«ng th­êng n­íc th¶i ®­îc ph©n lo¹i theo nguån gèc ph¸t sinh ra

chóng. Theo c¸ch ph©n lo¹i nµy ta cã c¸c lo¹i n­íc th¶i sau ®©y:

- N­íc th¶i sinh ho¹t. - N­íc th¶i c«ng nghiÖp. - N­íc th¶i ®« thÞ. - N­íc th¶i tù nhiªn.

II.1.1. N­íc th¶i sinh ho¹t

N­íc th¶i sinh ho¹t lµ n­íc th¶i ra tõ c¸c khu d©n c­, khu vùc ho¹t

®éng th­¬ng m¹i, c«ng së, tr­êng häc vµ c¸c c¬ së t­¬ng tù kh¸c. Do ®ã

l­îng n­íc th¶i sinh ho¹t dao ®éng trong kho¶ng rÊt lín. Tïy thuéc vµo møc

sèng vµ c¸c thãi quen cña ng­êi d©n, cã thÓ ­íc tÝnh b»ng 80% l­îng n­íc

®­îc cÊp. N­íc th¶i sinh ho¹t chøa nhiÒu t¹p chÊt kh¸c nhau trong ®ã kho¶ng

52% lµ chÊt h÷u c¬, 48% lµ chÊt v« c¬ vµ c¸c vi sinh vËt[1]. C¸c vi sinh vËt

cña n­íc th¶i th­êng ë d¹ng virót vµ vi khuÈn kh«ng cã h¹i cã t¸c dông ph©n

hñy c¸c chÊt th¶i.

II.1.2. N­íc th¶i c«ng nghiÖp

Lµ n­íc th¶i ra tõ c¸c nhµ m¸y ®ang ho¹t ®éng, cã c¶ n­íc th¶i sinh

ho¹t nh­ng trong ®ã n­íc th¶i c«ng nghiÖp lµ chñ yÕu. C«ng nghiÖp ngµy

cµng ph¸t triÓn m¹nh kÐo theo l­îng n­íc th¶i tõ c¸c nhµ m¸y th¶i trùc tiÕp

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

6 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

vµo c¸c hÖ thèng s«ng ngßi lµ rÊt lín, hÇu hÕt ch­a qua xö lý hoÆc xö lý s¬ bé

tr­íc khi th¶i ra m«i tr­êng.

ViÖc xö lý n­íc th¶i c«ng nghiÖp ph¶i dùa vµo ®Æc ®iÓm thµnh phÇn cña

n­íc th¶i s¶n xuÊt tõng nhµ m¸y. Do ®ã c¨n cø vµo thµnh phÇn cña khèi l­îng

n­íc th¶i mµ lùa chän c¸c biÖn ph¸p c«ng nghÖ thÝch hîp ®Ó xö lý sao cho

hiÖu qu¶ vµ chi phÝ ë møc thÊp nhÊt.

II.1.3. N­íc th¶i ®« thÞ

N­íc th¶i ®« thÞ gåm kho¶ng 50 % lµ n­íc th¶i sinh ho¹t, 14% lµ c¸c

lo¹i n­íc thÊm, vµ 36 % lµ n­íc th¶i s¶n xuÊt. L­u l­îng n­íc th¶i ®« thÞ phô

thuéc rÊt nhiÒu vµo ®iÒu kiÖn khÝ hËu vµ c¸c ®iÒu kiÖn ®Æc tr­ng cña thµnh

phè. Kho¶ng 65 % ®Õn 85 % l­îng n­íc cÊp cho mét ng­êi trë thµnh n­íc

th¶i. L­u l­îng vµ hµm l­îng c¸c chÊt th¶i trong n­íc th¶i ®« thÞ th­êng giao

®éng trong mét ph¹m vi rÊt lín.

II.2. C¸c ®Æc tr­ng cña n­íc th¶i

Tr­íc tiªn ®Ó thiÕt kÕ, lùa chän c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i hîp lý ta cÇn

ph¶i hiÓu c¸c tinh chÊt vËt lý, thµnh phÇn hãa häc vµ sinh häc cïng nguån gèc

ph¸t sinh cña chóng ®­îc liÖt kª trong b¶ng[1].

B¶ng 1.1: C¸c tÝnh chÊt vËt lý, hãa häc vµ sinh häc ®Æc tr­ng cña n­íc th¶i

vµ nguån gèc cña chóng.

TÝnh chÊt • C¸c tÝnh chÊt vËt lý: - Mµu - Mïi - ChÊt r¾n - NhiÖt ®é

Nguån gèc ph¸t sinh - ChÊt th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp, sù ph©n r· tù nhiªn chÊt h÷u c¬. - Sù thèi r÷a chÊt th¶i vµ c¸c chÊt th¶i c«ng nghiÖp. - CÊp n­íc cho sinh ho¹t, c¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt, sãi mßn ®Êt, dßng thÊm, ch¶y vµo hÖ thèng cèng. - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt. - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t, th­¬ng m¹i vµ s¶n xuÊt • Thµnh phÇn hãa häc • Nguån gèc h÷u c¬: - Cacbonhydrat

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

7 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- C¸c chÊt th¶i c«ng nghiÖp - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ th­¬ng m¹i - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt - N­íc th¶i, cÊp n­íc th¶i sinh ho¹t, qu¸ tr×nh thÊm cña n­íc ngÇm - CÊp n­íc sinh ho¹t, c¸c chÊt th¶i sinh ho¹t, qu¸ tr×nh thÊm cña n­íc ngÇm, c¸c chÊt lµm mÒm n­íc - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ n«ng nghiÖp - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp - Ph©n hñy c¸c chÊt th¶i sinh ho¹t - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp - C¸c dßng n­íc th¶i hë vµ nhµ m¸y xö lý - C¸c dßng n­íc th¶i hë vµ nhµ m¸y xö lý - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t vµ nhµ m¸y xö lý - C¸c chÊt th¶i sinh ho¹t - Mì, dÇu, dÇu nhên - Thuèc trõ s©u - Phenol - C¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt - C¸c chÊt kh¸c • Nguån gèc v« c¬ - Clorua - C¸c kim lo¹i nÆng - Nit¬ - pH - L­u huúnh - C¸c chÊt khÝ H2S CH4 • Thµnh phÇn sinh häc - C¸c ®éng vËt - Thùc vËt - Sinh vËt nguyªn sinh - Virót

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

8 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

CH¦¥NG II. C¸C CHØ TI£U §¸NH GI¸

CHÊT L¦îNG N¦íC

Mçi quèc gia ®Òu ®­a ra nh÷ng tiªu chuÈn chÊt l­îng m«i tr­êng th«ng

qua giíi h¹n vµ nång ®é cho phÐp cña c¸c chØ tiªu vÒ chÊt l­îng n­íc ®Ó cã

thÓ kiÓm so¸t vµ ®¸nh gi¸ chÊt l­îng nguån n­íc vµ n­íc th¶i.

Tiªu chuÈn chÊt l­îng n­íc mÆt ®­îc x©y dùng ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é «

nhiÔm cña nguån n­íc mÆt (ao, hå, s«ng, biÓn). §èi víi tiªu chuÈn nµy, mét

sè c¸c chØ tiªu ®­îc quan t©m nh­ :

• C¸c chØ tiªu vËt lý: NhiÖt ®é, ®é ®ôc, ®é mµu, ®é phãng x¹, hµm l­îng

chÊt r¾n, ®é dÉn ®iÖn, mïi vÞ.

• C¸c chØ tiªu hãa häc: DO, BOD, COD, ®é cøng cña n­íc, ®é pH, c¸c

kim lo¹i nÆng trong n­íc.

• C¸c chØ tiªu vi sinh.

I. C¸c chØ tiªu vËt lý

I.1. NhiÖt ®é

NhiÖt ®é lµ ®¹i l­îng phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn m«i tr­êng vµ khÝ hËu.

NhiÖt ®é cã ¶nh h­ëng kh«ng nhá ®Õn qu¸ tr×nh xö lý vµ nhu cÇu tiªu thô

n­íc[1]. N­íc mÆt th­êng cã nhiÖt ®é thay ®æi theo m«i tr­êng vµ dao ®éng

rÊt lín tõ 40C - 400C, n­íc ngÇm cã nhiÖt ®é t­¬ng ®èi æn ®Þnh tõ 170C - 270C,

cßn n­íc th¶i chØ phô thuéc vµo nguån ph¸t sinh ra nã.

I.2. §é ®ôc

§é ®ôc cña n­íc g©y ra bëi sù cã mÆt cña c¸c chÊt kh«ng tan. C¸c chÊt

kh«ng tan cã nguån gèc h÷u c¬, v« c¬ vµ thùc vËt, vi sinh, cã kÝch th­íc th«ng

th­êng tõ 0.1 - 10μm. Cã thÓ ®o ®é ®ôc b»ng nhiÒu ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau.

Ph­¬ng ph¸p quan s¸t lµ b»ng dông cô thÝch hîp x¸c ®Þnh ®é s©u cña

líp n­íc, t¹i ®ã cã thÓ quan s¸t ®­îc. §é ®ôc cµng thÊp chiÒu s©u cña líp

n­íc cßn nh×n thÊy ®­îc cµng lín. Nã chØ cã tÝnh chÊt ®Þnh tÝnh.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

9 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Ph­¬ng ph¸p ®o quang dùa trªn hiÖn t­îng ¸nh s¸ng t¸n x¹ khi gÆp c¸c

h¹t huyÒn phï trªn ®­êng ®i, ®é ®ôc cµng lín th× c­êng ®é ¸nh s¸ng t¸n x¹

cµng cao. Trªn c¬ së so s¸nh víi nång ®é chÊt chuÈn lµ polyme fomazin cã thÓ

x¸c ®Þnh ®­îc ®é ®ôc, ®¬n vÞ ®o lµ NTU hay FTU.

N­íc ®­îc gäi lµ trong khi møc ®é nh×n s©u tíi líp n­íc lín h¬n 1m,

hay ®é ®ôc nhá h¬n 10NTU, n­íc ®ôc kh«ng nh×n s©u h¬n ®­îc 10cm, hay ®é

®ôc lín h¬n 20NTU.

§¬n vÞ ®o ®é ®ôc biÓu thÞ qua thang Silic: mét ®¬n vÞ ®é ®ôc b»ng 1mg

SiO2 /1lit n­íc [2].

( §¬n vÞ ®o ®ôc th­êng lµ mg SiO2 /1lit, NTU (nephelometric turbidity

units))

B¶ng 1.2. §é ®ôc theo thang Silic vµ theo chiÒu cao líp n­íc

nh×n thÊy ®­îc[2]

ChiÒu s©u líp §é ®ôc theo thang Ghi chó n­íc (cm) Silic(mg/l)

Nhanh t¾c bÓ läc 1000 2

Nhanh t¾c bÓ läc 360 4

Nhanh t¾c bÓ läc 190 6

Nhanh t¾c bÓ läc 130 8

Nhanh t¾c bÓ läc 100 10

VËn hµnh bÓ läc khã kh¨n 65 15

VËn hµnh bÓ läc cã ®iÒu kiÖn 30 30

VËn hµnh riªng 18 45

Giíi h¹n trªn cña n­íc ®­a vµo 10 80

I.3. §é mµu cña n­íc

N­íc nguyªn chÊt kh«ng mµu. Mµu s¾c cña n­íc lµ do chÊt bÈn trong

n­íc g©y nªn. Mµu s¾c cña n­íc cã ¶nh h­ëng nhiÒu tíi thÈm mü khi sö dông,

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

10 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

lµm ¶nh h­ëng tíi chÊt l­îng s¶n phÈm khi sö dông n­íc cã mµu trong s¶n

xuÊt.

VÝ dô: c¸c hîp chÊt s¾t kh«ng hßa tan lµm cho n­íc cã mµu n©u ®á; c¸c

chÊt humic lµm cho n­íc cã mµu vµng; c¸c lo¹i thñy sinh t¹o cho n­íc cã

mµu xanh l¸ c©y; n­íc th¶i c«ng nghiÖp vµ n­íc th¶i sinh ho¹t l¹i cã mµu ®en

hoÆc x¸m do c¸c chÊt h÷u c¬ bÞ ph©n hñy, thèi r÷a…

Dùa vµo tÝnh chÊt mµu nµy ng­êi ta ®­a ra thang mµu chuÈn Co vµ n­íc

®¹t chØ tiªu lµ n­íc s¹ch khi cã ®é mµu < 5 ®é Co.

§¬n vÞ ®o ®é mµu th­êng dïng lµ ®é theo thang mµu Platin – Coban.

N­íc tù nhiªn th­êng cã ®é mµu thÊp h¬n 200 ®é (Pt-Co).

I.4. §é phãng x¹ cña n­íc

N­íc nhiÔm phãng x¹ lµ do sù ph©n hñy phãng x¹ trong n­íc, th­êng

cã nguån gèc tõ c¸c nguån n­íc th¶i phãng x¹ g©y ra. ChÊt phãng x¹ hñy ho¹i

c¬ thÓ sèng bëi nã kh¬i mµo c¸c ph¶n øng hãa häc ®éc h¹i víi c¸c m« tÕ bµo.

VÝ dô: c¸c liªn kÕt trong c¸c cÊu tróc cao ph©n tö sÏ bÞ bÎ gÉy; trong c¸c

tr­êng hîp ngé ®éc phãng x¹ cÊp tÝnh th× tñy sèng, n¬i t¹o ra c¸c hång cÇu

m¸u bÞ hñy ho¹i vµ dÉn ®Õn sè l­îng hång cÇu trong m¸u sÏ bÞ gi¶m sót…

Nh­ vËy chÊt phãng x¹ cã nhiÒu ¶nh h­ëng nguy h¹i cho sù sèng nªn ®é

phãng x¹ trong n­íc th­êng ®­îc xem nh­ lµ mét trong nh÷ng chØ tiªu quan

träng ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng n­íc.

I.5. Hµm l­îng chÊt r¾n trong n­íc

Hµm l­îng chÊt r¾n trong n­íc gåm cã chÊt r¾n v« c¬ (c¸c muèi hßa

tan, chÊt r¾n kh«ng tan nh­ huyÒn phï, ®Êt c¸t…), c¸c chÊt r¾n h÷u c¬ (gåm

c¸c vi sinh vËt, vi khuÈn, ®éng vËt nguyªn sinh, c¸c chÊt h÷u c¬ v« sinh nh­

ph©n r¸c, chÊt th¶i c«ng nghiÖp…). Trong xö lý n­íc, khi nãi ®Õn hµm l­îng

chÊt r¾n ng­êi ta th­êng ®­a ra c¸c kh¸i niÖm sau:

Tæng hµm l­îng chÊt r¾n l¬ löng TSS (Total Suspended Solid): lµ träng

l­îng kh« tÝnh b»ng mg cña phÇn cßn l¹i khi lµm bay h¬i 1 lit mÉu n­íc trªn

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

11 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

nåi c¸ch thñy råi sÊy kh« ë 103oC cho tíi khi träng l­îng kh«ng ®æi (mg/l).

Hµm l­îng c¸c chÊt r¾n l¾ng ®­îc lµ nh÷ng h¹t r¾n sÏ l¾ng xuèng ®¸y b×nh

h×nh c«n (gäi lµ phÔu Imhop) trong 60 phót(ml/g).

• L­îng chÊt r¾n l¬ löng SS (Suspended Solid): lµ träng l­îng kh« cña phÇn chÊt r¾n cßn l¹i trªn giÊy läc sîi thñy tinh khi läc 1 lit mÉu n­íc qua

phÔu läc råi sÊy kh« ë 103-105oC cho tíi khi träng l­îng kh«ng ®æi (mg/l).§Ó

x¸c ®Þnh hµm l­îng chÊt r¾n l¬ löng th­êng dïng giÊy läc Whatman GF/C,cã

kÝch th­íc lç kho¶ng 1,2μm.

• L­îng chÊt r¾n hßa tan DS (Dissolved Solid): lµ hiÖu gi÷a tæng hµm

l­îng chÊt r¾n vµ hµm l­îng chÊt r¾n l¬ löng DS = TSS - SS

• L­îng chÊt r¾n bay h¬i VS (Volatile Solid): lµ träng l­îng mÊt ®i khi

nung l­îng chÊt r¾n l¬ löng ë 550oC ®Õn träng l­îng kh«ng ®æi (mg/l).

I.6. §é dÉn ®iÖn

N­íc cã tÝnh dÉn ®iÖn kÐm. N­íc tinh khiÕt ë 200C cã ®é dÉn ®iÖn lµ

4.2μS/cm (t­¬ng øng víi ®iÖn trë 23,8μΩ/cm). §é dÉn ®iÖn cña n­íc t¨ng

theo hµm l­îng c¸c chÊt kho¸ng, c¸c chÊt ®iÖn li hßa tan trong n­íc, th­êng

dïng ®¸nh gi¸ tæng hµm l­îng c¸c chÊt kho¸ng hßa tan trong n­íc.

I.7. Mïi vÞ cña n­íc

C¸c chÊt khÝ vµ c¸c chÊt hßa tan trong n­íc lµm cho n­íc cã mïi vµ vÞ.

N­íc thiªn nhiªn cã thÓ cã mïi ®Êt, mïi tanh, mïi thèi hoÆc mïi ®Æc tr­ng

cña c¸c hãa chÊt hßa tan trong nã nh­ mïi Clo, mïi Amoniac, H2S… n­íc cã

thÓ cã vÞ mÆn, ch¸t, ngät… tïy theo thµnh phÇn vµ hµm l­îng muèi hßa tan

trong n­íc.

C¸c chÊt g©y mïi, vÞ trong n­íc cã thÓ chia lµm ba nhãm:

• C¸c chÊt g©y mïi vÞ cã nguån gèc v« c¬ nh­ NaCl, MgSO4 g©y vÞ

mÆn; muèi ®ång g©y vÞ tanh; mïi clo do Cl2, ClO2; mïi trøng thèi cña H2S…

• C¸c chÊt g©y mïi vÞ cã nguån gèc h÷u c¬ trong chÊt th¶i c«ng nghiÖp,

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

12 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

chÊt th¶i dÇu m¹, phenol, dÇu mì…

• C¸c chÊt g©y mïi tõ qu¸ tr×nh sinh hãa, c¸c ho¹t ®éng cña vi khuÈn,

rong t¶o….[3]

II. C¸c chØ tiªu hãa häc

II.1. §é pH

§é pH dïng ®Ó ®¸nh gi¸ tÝnh kiÒm hay axit cña mét mÉu n­íc. §¹i

l­îng pH cã gi¸ trÞ ®Þnh nghÜa nh­ sau: pH = -lg[H+]

TÝnh chÊt cña n­íc ®­îc x¸c ®Þnh theo c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau cña pH.

Khi pH = 7 ta cã n­íc trung tÝnh, khi pH >7 n­íc cã tÝnh kiÒm cßn pH < 7

n­íc cã tÝnh axit.

§é pH cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng giÊy chØ thÞ mµu hoÆc b»ng dông cô

®o pH ®iÖn cùc Hydro hoÆc ®iÖn cùc thñy tinh (dïng khi kh«ng cÇn x¸c ®Þnh

chÝnh x¸c ®é pH).

ViÖc x¸c ®Þnh c¸c mÉu n­íc ®­îc tiÕn hµnh thuËn tiÖn víi dông cô ®o

®é pH ®iÖn tö hiÖn sè: pH-metre HANNA vµ pH-metre Mettler Delta-320.

II.2. Hµm l­îng oxy hßa tan DO (Dissolve Oxygen)

DO lµ l­îng oxy (mg) cã trong 1ml n­íc t¹i mét ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh vÒ

nhiÖt ®é, ¸p suÊt… §©y lµ mét trong c¸c chØ tiªu quan träng nhÊt cña n­íc v×

oxy kh«ng thÓ thiÕu ®­îc ®èi víi tÊt c¶ c¸c sinh vËt sèng d­íi n­íc.

§Ó x¸c ®Þnh nång ®é oxy hßa tan trong n­íc, ng­êi ta th­êng dïng

ph­¬ng ph¸p Ièt (hay cßn gäi lµ ph­¬ng ph¸p Winkler). Ph­¬ng ph¸p ph©n

tÝch nµy dùa vµo qu¸ tr×nh oxy hãa Mn2+ thµnh Mn4+ trong m«i tr­êng kiÒm vµ

Mn4+ l¹i cã kh¶ n¨ng oxy hãa I- thµnh I2 tù do trong m«i tr­êng axit, vËy

l­îng I2 ®­îc gi¶i phãng t­¬ng ®­¬ng víi l­îng oxy hßa tan cã trong n­íc.

L­îng Ièt nµy ®­îc x¸c ®Þnh b»ng ph­¬ng ph¸p chuÈn ®é víi dung dÞch Natri

thiosunfat Na2S2O3.

II.3. Nhu cÇu oxy hãa sinh häc BOD (Biochemical Oxygen Demand).

Nhu cÇu oxy sinh hãa lµ chØ tiªu th«ng dông nhÊt ®Ó x¸c ®Þnh møc ®é «

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

13 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

nhiÔm cña n­íc th¶i ®« thÞ vµ chÊt th¶i trong n­íc th¶i c«ng nghiÖp.

BOD lµ l­îng oxy cÇn thiÕt ®Ó vi khuÈn ph©n hñy c¸c hîp chÊt h÷u c¬ ë

®iÒu kiÖn hiÕu khÝ. §iÒu kiÖn hiÕu khÝ lµ qu¸ tr×nh cung cÊp ®Çy ®ñ c¸c khÝ

cÇn thiÕt cho vi khuÈn.

Vi khuÈn

Hîp chÊt h÷u c¬ + O2 CO2 + H2O + tÕ bµo míi + s¶n phÈm cè ®Þnh

BOD biÓu thÞ l­îng c¸c chÊt h÷u c¬ trong n­íc cã thÓ bÞ ph©n hñy

b»ng c¸c vi sinh vËt. Trong kü thuËt m«i tr­êng, chØ tiªu BOD ®­îc sö dông

réng r·i.

II.4. Nhu cÇu oxy hãa hãa häc COD (Chemical Oxygen Demand)

COD lµ l­îng oxy cÇn thiÕt ®Ó oxy hãa hãa häc tÊt c¶ c¸c hîp chÊt h÷u

c¬ trong n­íc t¹o thµnh CO2 vµ H2O. L­îng oxy nµy t­¬ng ®­¬ng víi hµm

l­îng chÊt h÷u c¬ cã thÓ bÞ oxy hãa ®­îc x¸c ®Þnh khi sö dông mét t¸c nh©n

oxy hãa hãa häc m¹nh trong m«i tr­êng axit.

ChØ sè COD biÓu thÞ c¶ l­îng c¸c chÊt h÷u c¬ kh«ng thÓ bÞ oxy ho¸

b»ng vi sinh vËt, do ®ã nã cã gi¸ trÞ cao h¬n BOD. PhÐp ph©n tÝch COD cã ­u

®iÓm lµ cho kÕt qu¶ nhanh (hÕt kho¶ng 3 giê) nªn ®· kh¾c phôc ®­îc nh­îc

®iÓm cña phÐp ®o BOD. §èi víi nhiÒu lo¹i chÊt th¶i, gi÷a chØ sè COD vµ BOD

cã mèi t­¬ng quan nhÊt ®Þnh víi nhau. COD vËn hµnh kiÓm so¸t ho¹t ®éng

cña c¸c nhµ m¸y xö lý n­íc th¶i.

II.5. §é cøng cña n­íc

N­íc cøng lµ do trong n­íc cã chøa c¸c cation Mg2+ hoÆc Ca2+. Khi

ph©n lo¹i n­íc cøng theo c¸c anion kÕt hîp ta cã:

• §é cøng cacbonat: lµ ®é cøng cña n­íc do c¸c muèi cacbonat (CO3

2-) -) cña canxi vµ magie g©y nªn. §é cøng nµy cã thÓ xö

hoÆc bicacbonat (HCO3

lý dÔ dµng khi ®un s«i, nªn cã tªn gäi lµ ®é cøng t¹m thêi.

2-) hoÆc clorua (Cl-) cña Canxi vµ Magiª g©y nªn. §é cøng nµy cßn l¹i sau khi

• §é cøng phi cacbonat: lµ ®é cøng cña n­íc do c¸c muèi sunfat (SO4

®un s«i n­íc, nªn cã tªn gäi lµ ®é cøng vÜnh cöu.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

14 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

N­íc cøng kh«ng cã lîi trong s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t. N­íc cã ®é cøng

cao dïng trong s¶n xuÊt dÔ g©y ra viÖc ®ãng cÆn dÉn ®Õn ph¸ thñng c¸c nåi

h¬i, c¸c ®­êng èng dÉn… Cßn trong sinh ho¹t nã dÔ dµng ph¶n øng víi axit bÐo t¹o ra c¸c hîp chÊt khã hßa tan. Vµ dùa trªn hµm l­îng CaCO3 trong

n­íc, ng­êi ta chia lµm ba lo¹i n­íc cøng nh­ sau: - N­íc mÒm cã chøa Ýt h¬n 50mg CaCO3/l. - N­íc th­êng cã chøa ®Õn 150mg CaCO3/l. - N­íc cøng cã chøa trªn 300mg CaCO3/l. II.6. Hµm l­îng kim läai nÆng trong n­íc[20]

Nh÷ng ¶nh h­ëng cña kim lo¹i cã trong n­íc vµ n­íc th¶i n»m trong

d¶i réng tõ cã Ých ®Õn g©y khã chÞu cho tíi ®éc h¹i nguy hiÓm. Mét vµi kim

lo¹i lµ cÇn thiÕt, nh÷ng kim lo¹i kh¸c cã thÓ ¶nh h­ëng kh¸c nhau ®Õn ng­êi

dïng n­íc, hÖ thèng xö lý n­íc th¶i vµ chøa n­íc. Mét vµi kim lo¹i cã thÓ cã

Ých hoÆc ®éc h¹i tïy theo nång ®é cña nã.

III. C¸c chØ tiªu vi sinh

C¸c vi sinh vËt hiÖn diÖn trong n­íc th¶i bao gåm c¸c vi khuÈn, vi rót,

nÊm, t¶o, nguyªn sinh ®éng vËt, c¸c loµi ®éng vµ thùc vËt bËc cao.

1. C¸c vi khuÈn

Cã hai lo¹i vi khuÈn chÝnh th­êng ®­îc dïng ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng n­íc

lµ E.coli vµ Coliform.

Vi khuÈn coliform – c¸c vi sinh vËt (vi khuÈn) cã kh¶ n¨ng t¹o thµnh c¸c khuÈn l¹c ë 350C ± 0,50C hoÆc 370C ± 0,50C trong ®iÒu kiÖn hiÕu khÝ trong

mét m«i tr­êng lactoza nu«i cÊy chän läc kÌm theo viÖc t¹o thµnh axit (vµ

andehyt) trong vßng 24 giê.

C¸c vi khuÈn coliform chÞu nhiÖt: c¸c vi khuÈn coliform nh­ ®· nªu trªn cã

cïng ®Æc tÝnh lªn men trong vßng 24 giê, hoÆc ë 440C ± 0,250C, hoÆc ë 44,50C

± 0,250C

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

15 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Escherichia coli (E.coli gi¶ ®Þnh): c¸c vi khuÈn coliform chÞu nhiÖt nh­ m«

t¶ trªn chóng còng sinh khÝ tõ lactoza (vµ manitol) còng nh­ sinh indol tõ

tryptophan trong vßng 24 giê hoÆc ë 440C ± 0,250C, hoÆc ë 44,50C ± 0,250C.

C¸c vi khuÈn cã kh¶ n¨ng ph©n hñy c¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong tù nhiªn

còng nh­ trong c¸c bÓ xö lý. Do ®ã ®Æc ®iÓm, chøc n¨ng cña nã ph¶i ®­îc t×m

hiÓu kü. Ngoµi ra c¸c vi khuÈn cßn cã kh¶ n¨ng g©y bÖnh vµ ®­îc sö dông lµm

th«ng sè chØ thÞ cho viÖc « nhiÔm nguån n­íc bëi ph©n.

2. NÊm

NÊm cã cÊu t¹o c¬ thÓ ®a bµo, sèng hiÕu khÝ, kh«ng quang hîp vµ lµ loµi hãa

dÞ d­ìng. Chóng lÊy d­ìng chÊt tõ c¸c chÊt h÷u c¬ trong n­íc th¶i. Cïng víi vi

khuÈn, nÊm chÞu tr¸ch nhiÖm ph©n hñy c¸c chÊt h÷u c¬ cã trong n­íc th¶i. VÒ

mÆt sinh th¸i häc nÊm cã hai ­u ®iÓm so víi vi khuÈn: nÊm cã thÓ ph¸t triÓn

trong ®iÒu kiÖn Èm ®é thÊp vµ pH. Kh«ng cã sù hiÖn diÖn cña nÊm, chu tr×nh

carbon sÏ chËm l¹i vµ c¸c chÊt th¶i h÷u c¬ sÏ tÝch tô trong m«i tr­êng.

3. T¶o

T¶o g©y ¶nh h­ëng bÊt lîi cho c¸c nguån n­íc mÆt v× ë ®iÒu kiÖn thÝch hîp

nã sÏ ph¸t triÓn nhanh bao phñ bÒ mÆt ao hå vµ c¸c dßng n­íc g©y nªn hiÖn

t­îng "t¶o në hoa". Sù hiÖn diÖn cña t¶o lµm gi¶m gi¸ trÞ cña nguån n­íc sö

dông cho môc ®Ých cÊp n­íc bëi v× chóng t¹o nªn mïi vµ vÞ.

4. Nguyªn sinh ®éng vËt

Nguyªn sinh ®éng vËt cã cÊu t¹o c¬ thÓ ®¬n bµo, hÇu hÕt sèng hiÕu khÝ hoÆc yÕm khÝ kh«ng b¾t buéc chØ cã mét sè loµi sèng yÕm khÝ. C¸c nguyªn

sinh ®éng vËt quan träng trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i bao gåm c¸c loµi

Amoeba, Flagellate vµ Ciliate. C¸c nguyªn sinh ®éng vËt nµy ¨n c¸c vi khuÈn

vµ c¸c vi sinh vËt kh¸c do ®ã, nã ®ãng vai trß quan träng trong viÖc c©n b»ng

hÖ vi sinh vËt trong c¸c hÖ thèng xö lý sinh häc. Mét sè nguyªn sinh ®éng vËt

g©y bÖnh cho ng­êi nh­ Giardalamblia vµ Cryptosporium.

5. §éng vËt vµ thùc vËt

Bao gåm c¸c loµi cã kÝch th­íc nhá nh­ rotifer ®Õn c¸c loµi gi¸p x¸c cã kÝch

th­íc lín. C¸c kiÕn thøc vÒ c¸c loµi nµy rÊt h÷u Ých trong viÖc ®¸nh gi¸ møc ®é «

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

16 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

nhiÔm cña c¸c nguån n­íc còng nh­ ®éc tÝnh cña c¸c lo¹i n­íc th¶i.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

17 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

CH¦¥NG III. C¸C PH¦¥NG PH¸P Xö Lý N¦íC TH¶I

N­íc th¶i th­êng chøa rÊt nhiÒu t¹p chÊt cã b¶n chÊt kh¸c nhau. V× vËy, môc ®Ých cña xö lý n­íc th¶i lµ khö c¸c t¹p chÊt ®ã sao cho n­íc sau khi xö lý ®¹t chÊt l­îng ë møc chÊp nhËn ®­îc, theo c¸c chØ tiªu ®· ®Æt ra. C¸c tiªu chuÈn chÊt l­îng ®ã th­êng phô thuéc vµo môc ®Ých vµ c¸ch thøc sö dông: n­íc sÏ ®­îc t¸i sö dông hay th¶i th¼ng vµo c¸c nguån tiÕp nhËn n­íc. §Ó ®¹t ®­îc môc ®Ých trªn, trong c«ng nghÖ xö lý n­íc th¶i ®· sö dông nhiÒu qu¸ tr×nh kh¸c nhau[1]. ViÖc ph©n lo¹i c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i cã thÓ dùa vµo ®Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh.

Theo b¶n chÊt cña ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i, ng­êi ta cã thÓ chia chóng thµnh ph­¬ng ph¸p c¬ häc, ph­¬ng ph¸p hãa häc, ph­¬ng ph¸p sinh häc, ph­¬ng ph¸p hãa lý. Mét hÖ thèng xö lý hoµn chØnh th­êng kÕt hîp ®ñ c¸c thµnh phÇn kÓ trªn. Tuy nhiªn tïy theo tÝnh chÊt cña n­íc th¶i, møc ®é tµi chÝnh vµ yªu cÇu xö lý mµ ng­êi ta cã thÓ c¾t bít mét sè c¸c c«ng ®o¹n.

• Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p c¬ häc nh­ l¾ng cÆn, läc qua l­íi

läc, läc qua líp vËt liÖu läc, läc qua mµng, khuÊy trén vµ pha lo·ng…

• Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p hãa häc nh­ trung hßa, oxy hãa

khö, kÕt tña…

• Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p sinh häc yÕm khÝ hay hiÕu khÝ.

• Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p hãa lý nh­ tuyÓn næi, ®«ng tô vµ

keo tô, hÊp phô, trao ®æi ion…

Sau ®©y lµ c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i phæ biÕn:

I. Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p c¬ häc

Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p c¬ häc lµ qu¸ tr×nh kh«ng lµm biÕn

tÝnh n­íc th¶i vÒ ph­¬ng diÖn hãa häc vµ sinh häc. Xö lý c¬ häc cã môc ®Ých

n©ng cao chÊt l­îng vµ hiÖu qu¶ cho c¸c b­íc xö lý tiÕp theo. Nh­ ®· tr×nh

bµy ë trªn th× trong n­íc th¶i nãi chung th­êng chøa c¸c t¹p chÊt r¾n, láng…

ë d¹ng l¬ löng, t¹o víi n­íc thµnh hÖ huyÒn phï. §Ó t¸ch c¸c h¹t l¬ löng nµy

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

18 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

ra khái n­íc th¶i, ng­êi ta sö dông c¸c qu¸ tr×nh thñy c¬ (gi¸n ®o¹n hoÆc liªn

tôc).

Tïy vµo yªu cÇu mµ ng­êi ta sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p c¬ häc ®Ó xö lý

n­íc th¶i mét c¸ch thÝch hîp, sau ®©y lµ mét sè ph­¬ng ph¸p tiªu biÓu:

• Song ch¾n: cã t¸c dông gi÷ l¹i c¸c t¹p chÊt nh­ giÎ, r¸c, vá ®å hép,

c¸c mÈu ®¸ gç vµ c¸c vËt th¶i kh¸c.

• L­íi ch¾n: dïng ®Ó lo¹i bá c¸c vËt cøng, vËt næi cã kÝch th­íc lín

tr­íc khi ®Õn m¸y b¬m.

• L­íi läc: lµ c¸c l­íi cã kÝch th­íc lç tõ 0.5 ®Õn 1mm dïng ®Ó lo¹i c¸c

chÊt l¬ löng cã kÝch th­íc nhá hoÆc gi÷ l¹i c¸c s¶n phÈm cã gi¸ trÞ.

• BÓ l¾ng c¸t, bÓ l¾ng cÆn gióp lo¹i bá cÆn nÆng g©y c¶n trë cho qu¸

tr×nh xö lý sinh häc trong bÓ aerotank hay bÓ läc sinh häc.

• BÓ tuyÓn næi, vít bät gióp lo¹i bá dÇu mì hoÆc c¸c chÊt ho¹t ®éng bÒ

mÆt g©y c¶n trë cho qu¸ tr×nh oxy hãa vµ khö mµu.

II. Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p hãa häc

Ph­¬ng ph¸p hãa häc lµ ph­¬ng ph¸p dïng c¸c t¸c nh©n hãa häc vµ bÓ

ph¶n øng ®Ó xö lý n­íc th¶i, ta cã c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i c¬ b¶n lµ

ph­¬ng ph¸p trung hßa, oxy hãa khö vµ kÕt tña hãa häc.

• Ph­¬ng ph¸p trung hßa: môc ®Ých cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ ®­a ®é

pH cña n­íc th¶i vÒ gi¸ trÞ 6.5 ÷ 8 tr­íc khi th¶i vµo tù nhiªn hoÆc tr­íc khi

chuyÓn sang ph­¬ng ph¸p xö lý tiÕp theo. Cã thÓ cã c¸c c¸ch:

- Trén lÉn n­íc th¶i axit víi n­íc th¶i kiÒm. - Bæ xung t¸c nh©n hãa häc. - Läc n­íc th¶i axit qua vËt liÖu trung hßa. - HÊp phô khÝ axit b»ng n­íc th¶i kiÒm hoÆc hÊp phô amoniac b»ng

n­íc th¶i axit.

Ph­¬ng ph¸p trung hßa ®­îc ¸p dông víi c¸c dßng n­íc th¶i cã mang

tÝnh axit hoÆc kiÒm nh­ n­íc th¶i cña ngµnh c«ng nghiÖp c¸n thÐp, thuèc

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

19 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

nhuém…

ViÖc lùa chän ph­¬ng ph¸p trung hßa tïy thuéc vµo thÓ tÝch vµ nång ®é

cña n­íc th¶i, chÕ ®é th¶i n­íc th¶i, kh¶ n¨ng s½n cã vµ gi¸ thµnh cña t¸c

nh©n hãa häc.

Trong qu¸ tr×nh trung hßa, mét l­îng bïn cÆn ®­îc t¹o thµnh. L­îng

bïn nµy phô thuéc vµo nång ®é vµ thµnh phÇn cña n­íc th¶i còng nh­ lo¹i vµ

l­îng t¸c nh©n sö dông cho qu¸ tr×nh[1].

• Ph­¬ng ph¸p oxy hãa khö: trong qu¸ tr×nh oxy hãa c¸c t¹p chÊt ®éc

h¹i trong n­íc th¶i cã thÓ ®­îc chuyÓn thµnh c¸c chÊt Ýt ®éc h¬n, dÔ lo¹i bá ra

khái n­íc th¶i; song qu¸ tr×nh nµy tiªu tèn mét l­îng lín c¸c chÊt hãa häc.

Do ®ã ng­êi ta rÊt h¹n chÕ sö dông ph­¬ng ph¸p nµy, trõ khi trong n­íc cã

c¸c t¹p chÊt kh«ng thÓ bÞ lo¹i bá b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c. VÝ dô khö

Xyanua hay hîp chÊt hßa tan Asen.

C¸c lo¹i hãa chÊt th­êng ®­îc sö dông trong ph­¬ng ph¸p nµy lµ Cl2

(láng hoÆc khÝ), n­íc Javen, Kali penmanganat...

Ho¹t ®é cña c¸c chÊt oxy hãa ®­îc x¸c ®Þnh bëi ®¹i l­îng thÕ oxy hãa.

Trong c¸c chÊt ®­îc biÕt trong tù nhiªn, Flo lµ chÊt oxy hãa m¹nh nhÊt, nh­ng

còng chÝnh v× vËy mµ nã còng kh«ng ®­îc øng dông trong thùc tÕ. ThÕ oxy

hãa cña mét sè chÊt hãa häc nh­ sau: [1]

ChÊt oxy hãa O3 Cl2 H2O2 KMnO4

ThÕ oxy hãa 2.07 0.94 0.68 0.59

• Ph­¬ng ph¸p kÕt tña hãa häc: ph­¬ng ph¸p nµy dùa trªn ph¶n øng

hãa häc gi÷a chÊt ®­a vµo n­íc th¶i víi kim lo¹i cÇn t¸ch, ë pH thÝch hîp sÏ

t¹o thµnh hîp chÊt kÕt tña; hoÆc dùa trªn dùa trªn ®é hßa tan cña kim lo¹i

trong dung dÞch phô thuéc vµo pH, ë mét gi¸ trÞ pH nhÊt ®Þnh cña dung dÞch

nång ®é kim lo¹i v­ît qu¸ nång ®é b·o hßa th× sÏ cã kÕt tña, nhÊt lµ m«i

tr­êng kiÒm hoÆc kiÒm yÕu.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

20 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Ph­¬ng ph¸p kÕt tña th­êng dïng ®Ó xö lý n­íc th¶i cña ngµnh c«ng

nghiÖp luyÖn kim vµ gia c«ng kim lo¹i.

III. Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p sinh häc

C¬ së cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ sö dông ho¹t ®éng cña vi sinh vËt ®Ó

ph©n hñy c¸c chÊt h÷u c¬ g©y nhiÔm bÈn trong n­íc th¶i. C¸c vi sinh vËt sö

dông c¸c chÊt h÷u c¬ vµ mét sè chÊt kho¸ng lµm nguån dinh d­ìng vµ t¹o

n¨ng l­îng. Trong qu¸ tr×nh dinh d­ìng chóng nhËn c¸c chÊt dinh d­ìng ®Ó

x©y dùng tÕ bµo, sinh tr­ëng vµ sinh s¶n nªn sinh khèi cña chóng ®­îc t¨ng

lªn.Qu¸ tr×nh ph©n hñy c¸c hîp chÊt h÷u c¬ nhê vi sinh vËt gäi lµ qu¸ tr×nh

oxy hãa sinh hãa.

Thùc chÊt cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ qu¸ tr×nh lªn men – lµ sù ph©n hñy

mét sè chÊt h÷u c¬, chóng th­êng kÌm theo sù tho¸t khÝ d­íi t¸c dông cña c¸c

enzym do vi sinh tiÕt ra.

C¸c ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i b»ng sinh häc nh×n chung th­êng

®­îc chia thµnh hai lo¹i c¬ b¶n: ph­¬ng ph¸p hiÕu khÝ vµ ph­¬ng ph¸p yÕm

khÝ.

• Ph­¬ng ph¸p hiÕu khÝ: lµ ph­¬ng ph¸p sö dông c¸c nhãm vi sinh vËt

hiÕu khÝ. §Ó ®¶m b¶o ho¹t ®éng sèng cña chóng, cÇn cung cÊp oxy liªn tôc vµ

duy tr× nhiÖt ®é trong kho¶ng tõ 20 ®Õn 40oC.

• Ph­¬ng ph¸p yÕm khÝ: ph­¬ng ph¸p nµy sö dông c¸c vi sinh vËt yÕm

khÝ.

Ph­¬ng ph¸p sinh häc ®Ó xö lý n­íc th¶i rÊt thÝch hîp cho viÖc lo¹i bá chÊt

« nhiÔm tù nhiªn trong thiªn nhiªn vµ víi l­u l­îng xö lý lín, cã thÓ x©y dùng c¸c

kiÓu hå sinh häc tù nhiªn nh­: hå oxy hãa cÊp ba, hå th«ng khÝ nh©n t¹o (hå ®­îc

th«ng khÝ), hå oxy hãa hiÕu khÝ hay yÕm khÝ (hå oxy hãa tïy tiÖn)…

IV. Xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p hãa lý

§©y lµ nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®­îc dïng kh¸ phæ biÕn, cã thÓ lµm gi¶m 80

÷ 90% sè l­îng t¹p chÊt, ®¶m b¶o sù thÝch øng víi sù thay ®æi ®ét ngét cña

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

21 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

n­íc th¶i nh­ ®é nhiÔm bÈn… Nh­ng c¸c ph­¬ng ph¸p nµy còng cã nh­îc

®iÓm lµ gi¸ thµnh cao do ph¶i sö dông nhiÒu hãa chÊt vµ t¹o ra l­îng cÆn

nhiÒu. C¸c ph­¬ng ph¸p hãa lý ®Ó xö lý n­íc th¶i gåm ®«ng tô, keo tô, tuyÓn

næi, hÊp phô, trao ®æi ion, t¸ch b»ng mµng hay ph­¬ng ph¸p ®iÖn hãa…

IV.1. Ph­¬ng ph¸p ®«ng tô vµ keo tô

B»ng c¸c biÖn ph¸p xö lý c¬ häc nh­ ®· tr×nh bµy ¬ phÇn trªn cã thÓ

t¸ch ®­îc c¸c h¹t r¾n d¹ng huyÒn phï cã kÝch th­íc lín h¬n 10-4mm, nh­ng

nã kh«ng thÓ t¸ch ®­îc c¸c t¹p chÊt « nhiÔm d¹ng keo vµ hßa tan v× chóng cã

kÝch th­íc qu¸ nhá. NÕu dïng ph­¬ng ph¸p l¾ng ®¬n gi¶n ®Ó xö lý n­íc th¶i

d¹ng nµy th× hiÖu qu¶ kh«ng cao. Nh­ vËy ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ cña ph­¬ng ph¸p

l¾ng th× ph¶i t¨ng kÝch th­íc cña c¸c h¹t nµy; vµ ng­êi ta ®· lîi dông sù t¸c

dông t­¬ng hç gi÷a c¸c h¹t ph©n t¸n ®Ó liªn kÕt chóng thµnh tËp hîp.

§«ng tô lµ sù ph¸ vì tÝnh bÒn v÷ng cña c¸c h¹t keo b»ng c¸ch ®­a thªm

vµo hÖ mét chÊt ph¶n øng nh­ c¸c chÊt ®iÖn ly, muèi nh«m hay c¸c chÊt

polyme (trung hßa ®iÖn tÝch cña c¸c h¹t r¾n). Cßn keo tô lµ sù tÝch tô c¸c h¹t

nhá ®· bÞ ph¸ vì ®é bÒn v÷ng thµnh c¸c tËp hîp nhá, sau ®ã thµnh c¸c côm to

h¬n vµ l¾ng xuèng.

Khi thÕ c©n b»ng ®iÖn ®éng bÞ ph¸ vì, c¸c thµnh phÇn mang ®iÖn sÏ kÕt

hîp hoÆc kÕt dÝnh víi nhau b¾ng lùc liªn kÕt ph©n tö vµ t¹o thµnh mét tæ hîp

c¸c ph©n tö, nguyªn tö hoÆc ion tù do; c¸c tæ hîp nµy ®­îc gäi lµ c¸c h¹t b«ng

keo. Theo thµnh phÇn cÊu t¹o ng­êi ta chia thµnh keo kþ n­íc vµ keo ­a n­íc:

• Keo kþ n­íc lµ c¸c h¹t keo kh«ng ngËm n­íc, vÝ dô keo cña c¸c kim

lo¹i vµng, b¹c…

• Keo ­a n­íc lµ keo hÊp thô c¸c ph©n tö n­íc, vÝ dô nh­ vi khuÈn,

virut…[1]

Trong kü thuËt xö lý n­íc b»ng ®«ng tô vµ keo tô th× keo kþ n­íc ®ãng

vai trß chñ ®¹o. Keo kþ n­íc h×nh thµnh sau qu¸ tr×nh thñy ph©n c¸c chÊt xóc t¸c,

ban ®Çu c¸c ph©n tö míi h×nh thµnh liªn kÕt l¹i víi nhau t¹o thµnh khèi ®ång

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

22 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

nhÊt; c¸c khèi nµy cã kh¶ n¨ng hÊp phô chän läc mét lo¹i ion nµo ®ã t¹o thµnh

líp vá bäc ion. Líp vá bäc ion nµy cïng víi khèi ph©n tö bªn trong t¹o thµnh h¹t

keo. Nh­ vËy cÊu t¹o cña h¹t keo gåm cã nh©n keo vµ ®iÖn tÝch h¹t keo:

• Nh©n keo: gåm mét sè nguyªn tö hoÆc ph©n tö trung hßa kÕt hîp l¹i

thµnh tr¹ng th¸i r¾n, sè ph©n tö cµng lín th× kÝch th­íc h¹t keo cµng lín.

• §iÖn tÝch h¹t keo: bÒ mÆt nh©n keo cã thÓ hÊp phô chän läc ion cña

dung dÞch t¹o ra líp ion t¹o thÕ (cßn cã mét sè l­îng nhá ion tr¸i dÊu còng

hÊp phô lªn bÒ mÆt nh©n keo). Xung quanh líp ion nµy lµ líp ion bªn ngoµi

mµ hÇu hÕt lµ c¸c ion tr¸i dÊu ®­îc hót b¸m mét c¸ch láng lÎo t¹o thµnh líp

khuyÕch t¸n. §©y lµ cÊu t¹o mixen cña keo.

VÝ dô, ®Ó ®iÒu chÕ keo AgI nh­ sau:

AgNO3 + KI → AgI ↓ + KNO3

-. Nh©n keo sÏ hÊp phô ion I- lµm ion t¹o thÕ; ta cã keo ©m vµ cÊu

Khi l­îng KI d­ so víi AgNO3 th× trong hÖ ngoµi AgI cßn cã c¸c ion

K+, I-, NO3

t¹o mixen cña keo cã d¹ng:[7]

{mAgI.nI-.(n-x)K+}.xK+

Trong tù nhiªn, tïy theo nguån gèc xuÊt xø hay b¶n chÊt hãa häc, c¸c

h¹t cÆn l¬ löng ®Òu mang ®iÖn tÝch ©m hoÆc d­¬ng. VÝ dô nh­ c¸c h¹t r¾n cã

nguån gèc silic, c¸c hîp chÊt h÷u c¬ ®Òu mang ®iÖn tÝch ©m, ng­îc l¹i c¸c

hydroxyt cña nh«m vµ s¾t mang ®iÖn tÝch d­¬ng. Do vËy, khi lùa chän chÊt

®«ng tô ph¶i c¨n cø vµo hÖ keo ®ang xÐt vµ cÇn chó ý tíi tÝnh kh«ng ®éc h¹i

vµ hiÖu qu¶ mµ nã mang l¹i. §Ó xö lý n­íc th¶i ng­êi ta th­êng sö dông c¸c

lo¹i chÊt keo tô cã nguån gèc thiªn nhiªn hoÆc tæng hîp.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

23 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 1.1. CÊu t¹o líp ®iÖn tÝch trªn h¹t r¾n l¬ löng

Nh÷ng h¹t r¾n l¬ löng mang ®iÖn tÝch ©m trong n­íc sÏ hót c¸c ion tr¸i

dÊu, mét sè ion tr¸i dÊu bÞ hót chÆt ®Õn møc chuyÓn ®éng cïng h¹t r¾n nªn t¹o

thµnh mét mÆt tr­ît, xung quanh líp ion tr¸i dÊu bªn trong lµ líp ion bªn

ngoµi gåm hÇu hÕt c¸c ion tr¸i dÊu bÞ hót b¸m mét c¸ch láng lÎo vµ dÔ dµng bÞ

tr­ît ra. Líp ion d­¬ng lµm gi¶m ®iÖn tÝch ©m cña h¹t r¾n, gióp c¸c h¹t dÝnh

kÕt vµo víi nhau.

C¸c chÊt keo tô v« c¬ th­êng dïng lµ c¸c muèi nh«m, s¾t hoÆc hçn hîp

cña chóng. Mét sè muèi nh«m tiªu biÓu ®­îc dïng lµm chÊt ®«ng tô nh­:

Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)5.Cl, Ca(OH)2, Fe2(SO4)3.xH2O ... C¸c chÊt

keo tô h÷u c¬ tæng hîp nh­: Melaminfocmandehyt, hydrin

metylamin(EPLDAM), poly clorua-dialyldimetylamoni(POLYAMAC). Qu¸

tr×nh lµm s¹ch n­íc b»ng ®«ng tô vµ t¹o b«ng bao gåm c¸c giai ®o¹n ®Þnh

l­îng, khuÊy trén hãa chÊt víi n­íc th¶i, t¹o thµnh b«ng keo vµ l¾ng b«ng

keo.

Ph­¬ng ph¸p keo tô dïng ®Ó xö lý ®é mµu, ®é ®ôc cña n­íc vµ n­íc

th¶i cã chøa c¸c kim lo¹i nÆng[1].

IV.2. Ph­¬ng ph¸p ®iÖn hãa

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

24 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Ng­êi ta sö dông c¸c qu¸ tr×nh oxy hãa anod vµ khö catod ®Ó lµm s¹ch

n­íc th¶i khái c¸c t¹p chÊt hßa tan vµ ph©n t¸n. TÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh nµy ®Òu

x¶y ra trªn c¸c ®iÖn cùc khi cho dßng ®iÖn mét chiÒu ®i qua n­íc th¶i. Ph­¬ng

ph¸p ®iÖn hãa ®¹t hiÖu suÊt cao nh­ng chi phÝ cao do tiªu tèn ®iÖn n¨ng lín.

Trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n th× t¹i cùc d­¬ng (anod) c¸c ion cho ®iÖn tö

nghÜa lµ cã ph¶n øng oxy hãa x¶y ra; cßn trªn cùc ©m (catod) x¶y ra qu¸ tr×nh

nhËn ®iÖn tö nghÜa lµ cã ph¶n øng khö. C¸c qu¸ tr×nh nµy thÝch hîp ®Ó lµm

s¹ch n­íc khái c¸c t¹p chÊt nh­ xyanua, sunfoxyanua, c¸c amin, alcol, hîp

chÊt nit¬, thuèc nhuém… Trong c¸c qu¸ tr×nh nµy c¸c t¹p chÊt bÞ ph©n hñy

hoµn toµn thµnh CO2, NH3 vµ H2O cïng c¸c s¶n phÈm kh«ng ®éc kh¸c thuËn

lîi cho c¸c b­íc xö lý tiÕp theo.

• Anod: th­êng ®­îc lµm tõ c¸c vËt liÖu kh«ng hßa tan kh¸c nhau cã tÝnh chÊt ®iÖn ph©n nh­: grafit, manetit (Fe3O4), dioxyt mangan vµ dioxyt

rutendi… phñ trªn nÒn Titan.

• Catod: ®­îc lµm b»ng molipden, hîp kim cña vonfram víi s¾t hay

niken, than ch×, thÐp kh«ng rØ...

§«ng tô ®iÖn: tiÕn hµnh ®iÖn ph©n víi viÖc sö dông anod hßa tan b»ng

nh«m hoÆc thÐp. D­íi t¸c dông cña dßng ®iÖn x¶y ra qu¸ tr×nh hßa tan cña

kim lo¹i dÉn ®Õn c¸c cation cña s¾t hoÆc nh«m chuyÓn vµo n­íc gÆp nhãm

hydroxyl t¹o thµnh c¸c hydroxit cña c¸c kim lo¹i ®ã ë d¹ng b«ng vµ qu¸ tr×nh

®«ng tô x¶y ra m·nh liÖt. Ph­¬ng ph¸p nµy thÝch hîp ®Ó lo¹i bá c¸c t¹p chÊt

cã ®é bÒn cao…

Trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n (víi tr­êng hîp anod lµ ®iÖn cùc nh«m) x¶y

ra c¸c ph¶n øng sau:

Trong dung dÞch:

NaCl → Na+ + Cl-

H2O ⇔ H+ + OH-

Qu¸ tr×nh Oxy hãa khö ë c¸c ®iÖn cùc:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

25 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

• T¹i cùc d­¬ng (anod), x¶y ra qu¸ tr×nh oxy hãa: Al - 3e = Al3+

Al3+ thñy ph©n t¹o thµnh c¸c hîp chÊt

Al3+ + H2O = Al(OH)2+ + H+

+ + H+

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)2

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3 + H+

- + H+

Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4

...

Ngoµi ra cã c¸c ph¶n øng ë Anot

pH < 7: 2H2O - 4e = O2 + 4H+

pH > 7: 4OH- - 4e = O2 ↑ + 2H2O

2Cl- - 2e → Cl2 ↑

• T¹i cùc ©m (catod), x¶y ra qu¸ tr×nh khö: 2H+ + 2e → H2 ↑ Ph¶n øng khö c¸c hîp chÊt h÷u c¬ RO + 4e + 4H+ → RH2 + H2O R + 2e + 2H+ → RH2

Khi tan vµo dung dÞch Al3+ t¸c dông ngay víi n­íc t¹o thµnh keo nh«m

theo ph­¬ng tr×nh sau:

Al3+ + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3H+

Qu¸ tr×nh nµy x¶y ra nhanh, Al(OH)3↓ t¹o thµnh mang ®iÖn tÝch

d­¬ng, cã ®é hßa tan nhá, hót c¸c ion ©m trong dung dÞch lªn bÒ mÆt t¹o

thµnh dung dÞch keo. Qu¸ tr×nh thñy ph©n t¹o thµnh c¸c monome vµ cã thÓ t¹o

thµnh c¸c polyme m¹ch dµi qua qu¸ tr×nh trïng ng­ng. Trong qu¸ tr×nh thñy

ph©n, c¸c tinh thÓ míi h×nh thµnh hÊp phô c¸c ph©n tö hîp chÊt h÷u c¬ hoÆc

c¸c hîp chÊt cao ph©n tö trªn bÒ mÆt t¹o ra cÇu nèi gi÷a c¸c h¹t, h×nh thµnh

m¹ng kh«ng gian gäi lµ b«ng keo. C¸c b«ng keo cuèn theo c¸c t¹p chÊt l¬

löng cã trong n­íc bÞ « nhiÔm. C¸c tinh thÓ Hydroxit nh«m Al(OH)3 ®­îc

h×nh thµnh hÊp phô ®Æc biÖt c¸c ion ®Ó h×nh thµnh c¸c h¹t keo.

VÝ dô: {[Al(OH)3]m.n. Al3+(3n - x)Cl-}xCl-

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

26 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

C¸c h¹t keo sÏ hÊp phô, hót c¸c h¹t keo, c¸c ion tÝch ®iÖn tr¸i dÊu dÉn

tíi keo tô. Trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh c¸c h¹t keo vµ keo tô cã thÓ kÐo theo

kÕt tña c¸c t¹p chÊt l¬ löng trong n­íc th¶i, sa l¾ng xuèng d­íi t¸c dông träng

lùc.

Bªn c¹nh ®ã, khÝ H2, Cl2, O2 tho¸t ra ë c¶ hai ®iÖn cùc cßn cã t¸c dông

khuÊy trén dung dÞch vµ lµm t¨ng thªm hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh. §Æc biÖt qu¸

tr×nh ®«ng tô ®iÖn cßn cã t¸c dông tÈy mµu cho c¸c n­íc th¶i mang mµu trong

NaCl

H2O

3

2

N­íc th¶i

4

1

5 Bïn cÆn

6

nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp nh­ ngµnh dÖt nhuém, ngµnh bia…

H×nh 1.2. HÖ thèng thiÕt bÞ ®iÖn ph©n Anod tan

1. BÓ ®iÒu hoµ 4. BÓ ®iÖn ph©n

2. BÓ chuÈn bÞ dung dÞch 5. BÓ l¾ng

3. Nguån ®iÖn 1 chiÒu 6. ThiÕt bÞ t¸ch n­íc

¦u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p lµ thiÕt bÞ gän vµ ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n, kh«ng

sö dông c¸c t¸c nh©n hãa häc, Ýt nh¹y c¶m víi sù thay ®æi ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh

qu¸ tr×nh, kh«ng cã chÊt ®éc, bïn cÆn cã tÝnh chÊt c¬ häc tèt vµ cã thÓ nghiªn

cøu ®Ó sö dông ®­îc.

IV.3. Ph­¬ng ph¸p tuyÓn næi

Ph­¬ng ph¸p tuyÓn næi th­êng ®­îc sö dông ®Ó t¸ch c¸c t¹p chÊt (c¸c

h¹t r¾n hoÆc láng) ph©n t¸n kh«ng tan, tù l¾ng kÐm ra khái pha láng b»ng c¸ch

lµm næi t¹p chÊt lªn bÒ mÆt dung dÞch. Trong xö lý n­íc th¶i, vÒ nguyªn t¾c,

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

27 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

tuyÓn næi th­êng ®­îc sö dông ®Ó khö c¸c chÊt l¬ löng vµ lµm ®Æc bïn sinh

häc. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ cã thÓ lo¹i bá ®­îc hoµn toµn c¸c t¹p

chÊt nhá vµ nhÑ, l¾ng chËm trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n. Khi c¸c h¹t ®·

næi lªn bÒ mÆt, chóng cã thÓ ®­îc thu gom b»ng bé phËn vít bät.

H×nh 1 : S¬ ®å mét bÓ tuyÓn næi

Qu¸ tr×nh tuyÓn næi ®­îc tiÕn hµnh b»ng c¸ch sôc c¸c bät khÝ nhá

(th­êng lµ kh«ng khÝ) vµo trong pha láng. C¸c bät khÝ ®ã sÏ kÕt dÝnh víi c¸c h¹t

vµ khi lùc næi cña tËp hîp c¸c bãng khÝ vµ h¹t ®ñ lín sÏ kÐo theo h¹t næi lªn bÒ

mÆt, chóng tËp hîp nhau t¹o thµnh c¸c líp bät vµ ®­îc g¹t lo¹i ®i. Nguyªn t¾c

cña ph­¬ng ph¸p lµ dùa trªn sù kÕt dÝnh mµng máng cña bät khÝ vµ c¸c t¹p

chÊt, c¸c chÊt bÈn cã tÝnh kþ n­íc th× dÔ dµng næi theo c¸c bät khÝ. Trong

tr­êng hîp cÇn t¸ch c¸c h¹t r¾n kþ n­íc, khi bong khÝ dÝnh chÆt vµo chóng sÏ

t¹o thµnh mét ®­êng bao lµ biªn giíi cña pha r¾n – láng – khÝ giíi h¹n diÖn tÝch

dÝnh cña bät khÝ. §­êng tiÕp tuyÕn víi mÆt bät khÝ t¹i ®iÓm tiÕp xóc vµ bÒ mÆt

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

28 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

cña h¹t r¾n t¹o thµnh mét gãc θ gäi lµ gãc biªn cña sù thÊm ­ít.

Bãng khÝ

θ H¹t r¾n

H×nh 3. Sù kÕt dÝnh gi÷a h¹t r¾n vµ bãng khÝ trong tuyÓn næi

Kh¶ n¨ng t¹o thµnh tæ hîp tuyÓn næi cña c¸c h¹t – bät khÝ, vËn tèc cña

qu¸ tr×nh, ®é bÒn v÷ng cña mèi dÝnh kÕt vµ thêi gian tån t¹i cña tæ hîp trªn

phô thuéc vµo b¶n chÊt cña h¹t, vµo ®Æc tÝnh t¸c dông t­¬ng hç cña c¸c t¸c

nh©n víi bÒ mÆt h¹t vµ kh¶ n¨ng thÊm ­ít cña bÒ mÆt h¹t. N¨ng l­îng t¹o

thµnh tæ hîp bät khÝ – h¹t b»ng : A σ.(1- cosθ)

Trong ®ã θ lµ søc c¨ng bÒ mÆt cña n­íc trªn biªn giíi víi khÝ. §èi víi

1, do ®ã ®é bÒn v÷ng cña sù kÕt dÝnh lµ nhá 0, cosθ h¹t thÊm ­ít tèt θ

nhÊt, ng­îc l¹i ®èi víi h¹t kh«ng thÊm ­ít ®é bÒn v÷ng ®ã lµ lín nhÊt.

§èi víi c¸c h¹t ­a n­íc th× th× ph¶i dïng chÊt tuyÓn næi – lµ tËp hîp cña

nhiÒu chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt. C¸c chÊt nµy hÊp phô lªn bÒ mÆt chÊt r¾n vµ

chuyÓn bÒ mÆt cña nã thµnh bÒ mÆt kþ n­íc. VÝ dô:

R – O – C – SH

\\

S

ChÊt nµy lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt r¾n láng.

Bªn c¹nh ph­¬ng ph¸p tuyÓn næi th«ng th­êng ng­êi ta cßn sö dông

ph­¬ng ph¸p tuyÓn næi b»ng ®iÖn. Nguyªn t¾c cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ sö

dông c¸c bät khÝ ®­îc t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n ®Ó lo¹i bá c¸c h¹t

l¬ löng. T¹i anod lµ c¸c bãng khÝ oxy cßn trªn catod lµ hydro. Khi sö dông

®iÖn cùc hßa tan th× x¶y ra ®ång thêi qu¸ tr×nh ®«ng tô ®iÖn vµ tuyÓn næi dÉn

®Õn sù t¨ng hiÖu suÊt xö lý n­íc th¶i[1].

IV.4. Ph­¬ng ph¸p hÊp phô

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

29 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

HÊp phô lµ qu¸ tr×nh tÝch tô c¸c ph©n tö khÝ hoÆc láng lªn bÒ mÆt cña

chÊt r¾n (chÊt hÊp phô). Qu¸ tr×nh hÊp phô lµ tù x¶y ra do chÊt hÊp phô lµ

nh÷ng chÊt cã bÒ mÆt riªng lín; v× thÕ nã cã xu h­íng hÊp phô c¸c chÊt kh¸c

lªn bÒ mÆt ®Ó lµm gi¶m n¨ng l­îng tù do bÒ mÆt.

C¸c chÊt sö dông lµm chÊt hÊp phô lµ c¸c chÊt cã bÒ mÆt riªng lín, cÊu

tróc xèp vµ cã ®é ph©n t¸n cao. Mét sè chÊt hÊp phô th­êng dïng nh­ than

ho¹t tÝnh, silicagel, zeolit, keo nh«m, ®Êt sÐt…

Ph­¬ng ph¸p hÊp phô ®­îc dïng réng r·i ®Ó lµm s¹ch n­íc th¶i hoµn

toµn khái c¸c hîp chÊt h÷u c¬ hßa tan sau khi xö lý b»ng ph­¬ng ph¸p sinh

häc còng nh­ xö lý côc bé. VÝ dô: qu¸ tr×nh hÊp phô ®­îc sö dông ®Ó t¸ch c¸c

chÊt h÷u c¬ nh­ phenol, alkyl benzen-sunfonic axit, thuèc nhuém, c¸c hîp

chÊt th¬m tõ n­íc.

Sau ®©y xin giíi thiÖu qua vÒ c¸c chÊt ®­îc sö dông lµm chÊt hÊp phô

nh­ kho¸ng Bentonit, kho¸ng Diatomit, than ho¹t tÝnh…

IV.4.1. Kho¸ng Bentonit (Bt)

Kho¸ng Bt lµ kho¸ng sÐt thuéc lo¹i aluminosilicat, cã thµnh phÇn hãa

häc cã thÓ viÕt chung lµ Si8(AlxMy)O20 trong ®ã M lµ Ca, Mg, Na. Cã hai lo¹i

chÝnh lµ bentonit kiÒm thæ (Ca, Mg) vµ bentonit kiÒm (Na, K). Bt ®­îc sö

dông réng r·i trong nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp: lµm c¸c lo¹i vËt liÖu x©y dùng,

c¸c ngµnh vËt liÖu chÞu löa, gèm giÊy cao su, chÊt dÎo, chÊt xóc t¸c, chÊt

mang vËt liÖu häc, chÊt hÊp phô trong c¸c lÜnh vùc d­îc phÈm, chÊt ho¹t ®éng

bÒ mÆt vµ trong b¶o vÖ m«i tr­êng...

Kho¸ng Bt sau khi ho¹t hãa còng cã nh÷ng ®Æc tÝnh ­u viÖt nh­ tÝnh

chÊt trao ®æi ion, tÝnh tr­¬ng në, vµ tÝnh hÊp phô. Nguyªn nh©n t¹o nªn ®Æc

tÝnh trao ®æi ion lµ do sù thay thÕ ®ång h×nh vµ sù cã mÆt cña nhãm OH trong

m¹ng l­íi tinh thÓ cña kho¸ng bentonit.

C¸c chÊt kho¸ng sau khi ho¹t hãa ®­îc sö dông víi vai trß nh­ mét chÊt

hÊp phô. Qu¸ tr×nh lµm s¹ch n­íc th¶i b»ng hÊp phô ®­îc tiÕn hµnh ë ®iÒu

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

30 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

kiÖn khuÊy trén m·nh liÖt chÊt hÊp phô víi n­íc cÇn xö lý hÊp phô.

IV.4.2. Zeolit

Zeolit lµ c¸c aluminosilicat tinh thÓ cã kÝch th­íc mao qu¶n (pore) rÊt

®ång ®Òu, cho phÐp chóng ph©n chia c¸c ph©n tö theo h×nh d¸ng vµ kÝch th­íc

x¸c ®Þnh. Thµnh phÇn hãa häc cña chóng nh­ sau:

(M+)x.(AlO2)x.(SiO2)y.zH2O

Trong ®ã: M lµ c¸c cation bï trõ ®iÖn tÝch khung

Z lµ sè ph©n tö n­íc kÕt tinh trong Zeoit

Ng­êi ®· biÕt kho¶ng 40 cÊu tróc Zeolit tù nhiªn kh¸c nhau. HiÖn nay

cã kho¶ng 200 lo¹i Zeolit tæng hîp, nh­ng míi chØ cã mét l­îng rÊt nhá trong

sè ®ã ®­îc sö dông cho kü thuËt hÊp phô, mµ chñ yÕu trong c«ng nghÖ läc –

hãa dÇu.

Cã hai c¸ch ph©n lo¹i Zeolit, ®ã lµ theo kÝch th­íc mao qu¶n hoÆc theo

tØ lÖ Si/Al. Mét sè lo¹i Zeolit tiªu biÓu lµ Zeolit lo¹i A; Zeolit lo¹i B; Zeolit

lo¹i X hay Y ,v.v… C¸c Zeolit lµ nh÷ng chÊt xóc t¸c cùc kú quan träng trong

läc – hãa dÇu. Zeolit cã bÒ mÆt riªng lín, do ®ã cã kh¶ n¨ng hÊp phô cao.

TÝnh chÊt hÊp phô cña Zeolit cã thÓ ®­îc khèng chÕ vµ thay ®æi tïy thuéc vµo

tÝnh chÊt bÒ mÆt ­a n­íc hay kÞ n­íc cña vËt liÖu[9].

IV.4.3. Kho¸ng Diatomit

Lµ lo¹i kho¸ng tù nhiªn cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ SiO2 vµ cã thªm

Al2O3 cïng mét sè c¸c «xÝt kh¸c víi hµm l­îng nhá h¬n n­íc. §©y lµ lo¹i

kho¸ng cã cÊu tróc xèp, th­êng ë tr¹ng th¸i ph©n t¸n cao (hoÆc cã thÓ chuyÓn

vÒ d¹ng bét mÞn). Do cã ®é xèp lín nªn Diatomit cã thÓ ®­îc sö dông réng r·i

trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau nh­: vËt liÖu c¸ch ®iÖn, c¸ch ©m, bª t«ng nhÑ,

dung dÞch khoan… Khi Diatomit chøa lín h¬n 90% SiO2, trªn 2% Fe2O3, 3%

chÊt h÷u c¬ vµ cã ®é Èm 2% th× nã ®­îc dïng lµm chÊt trî läc, trî l¾ng, lµm

trong n­íc, lµm gi¶m ®é cøng cña n­íc sinh ho¹t.

Diatomit cßn gäi lµ ®Êt th¶o méc, mµu tr¾ng, x¸m s¸ng hay h¬i vµng,

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

31 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

rÊt nhÑ, gåm c¸c h¹t ®­îc g¾n kÕt yÕu víi nhau. Diatomit cã nguån gèc tõ

nh÷ng hãa th¹ch cña nh÷ng ®éng vËt nguyªn sinh h÷u c¬ d¹ng ®¬n bµo

(protozoa ®¬n bµo - nh÷ng lo¹i rong biÓn, t¶o gi¸p) hai nguyªn tö. L­îng chøa

c¸c m¶nh x¸c hãa th¹ch trong 1 cm3 Diatomit cña c¸c má kh¸c nhau, dao

®éng tõ 2 ®Õn 50 triÖu m¶nh; sè m¶nh hãa th¹ch cã trong Diatomit rÊt biÕn

®éng. C¸c m¶nh gi¸p x¸c t¶o (diatome) hãa th¹ch lµ c¸c tiÓu thÓ opan v« cïng

nhá 0,03÷0,15 mm), lµm cho kho¸ng Diatomit rÊt nhÑ vµ xèp.

Thµnh phÇn hãa häc cña kho¸ng diatomit nh­ sau:[SiO2] = 55,0÷95,0

%, [Al2O3] = 1,0÷10.5%, [Fe2O3 + FeO] = 0,2÷10,0%, [CaO + MgO] = 0,2÷

nc = 1150 ÷ 16000C.

4,0%, nhiÖt ®é nãng ch¶y cña Diatomit lµ T0

Nghiªn cøu qu¸ tr×nh chuyÓn hãa kho¸ng tù nhiªn Diatomit thµnh chÊt

cã kh¶ n¨ng hÊp phô tèt lµ nghiªn cøu biÕn ®æi c¬ häc, lý häc vµ hãa häc cña

c¸c kho¸ng ®ã, ®Ó t¹o thµnh c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng hÊp phô cao h¬n so víi

kho¸ng nguyªn khai. NghÜa lµ lµm cho ®é xèp, bÒ mÆt riªng vµ ho¹t tÝnh hÊp

phô cña kho¸ng ®· ho¹t hãa t¨ng lªn.

IV.4.4. Than ho¹t tÝnh

Than ho¹t tÝnh ®­îc chÕ t¹o theo ph­¬ng ph¸p lo¹i trõ víi nguyªn liÖu

®Çu chøa thµnh phÇn cacbon nh­: than, xenluloz¬, gç, sä dõa, b· mÝa, tre, mïn

c­a… Cã thÓ xuÊt ph¸t tõ c¸c nguån nguyªn liÖu cã nguån gèc kh¸c nhau, khi

chÕ t¹o ng­êi ta cã thÓ quy vÒ 2 ph­¬ng ph¸p chÝnh trong giai ®o¹n ho¹t ho¸

lµ: ho¹t ho¸ ho¸ häc vµ ho¹t ho¸ vËt lý.

Th«ng th­êng than ®­îc s¶n xuÊt theo ph­¬ng ph¸p ho¹t ho¸ ho¸ häc,

b»ng c¸ch trén nguyªn liÖu víi c¸c ho¸ chÊt vµ ®èt yÕm khÝ tõ 500 ÷ 9000C.

C¸c chÊt v« c¬ khi ®èt sÏ ph©n huû ra c¸c khÝ cã tÝnh oxy ho¸ hoÆc ph©n huû

c¸c chÊt h÷u c¬ qua ph¶n øng dehydrat ho¸.

Ph­¬ng ph¸p ho¹t ho¸ vËt lý th­êng tiÕn hµnh theo 2 giai ®o¹n: than

ho¸ vµ ho¹t ho¸.

• Giai ®o¹n than ho¸ lµ giai ®o¹n ®èt yÕm khÝ t¹i 400 ÷ 5000C nh»m

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

32 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

lo¹i bá c¸c thµnh phÇn bay h¬i trong nguyªn liÖu, ®ång thêi mét sè chÊt h÷u

c¬ cã thÓ trïng hîp polyme t¹o ra khung cacbon ch­a hoµn chØnh.

• Giai ®o¹n ho¹t ho¸ lµ ®Ó ph¸t triÓn ®é xèp cña nguyªn liÖu th«ng qua

ph¶n øng oxy ho¸ ë nhiÖt ®é cao (800 ÷ 11000C). Trong qu¸ tr×nh oxy ho¸,

mét sè nguyªn tö cacbon bÞ ®èt thµnh khÝ (CO, CO2), khÝ nµy bay h¬i ®Ó l¹i lç

trèng, ®ã chÝnh lµ c¬ chÕ t¹o nªn ®é xèp. T¸c nh©n oxy ho¸ cã thÓ dïng lµ: h¬i

n­íc, kh«ng khÝ, khÝ cacbonic, khÝ th¶i…

Kh¶ n¨ng hÊp phô tèt c¸c chÊt trong dung dÞch cña than ho¹t tÝnh ®­îc

sö dông rÊt nhiÒu trong c«ng nghÖ thùc phÈm, lµm s¹ch n­íc th¶i vµ lµm s¹ch

n­íc uèng (vÝ dô: dïng than ho¹t tÝnh ®Ó khö ®éc cña n­íc th¶i khái c¸c hîp

chÊt h÷u c¬ th¬m)[4].

IV.4.5. Ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion

B¶n chÊt cña qu¸ tr×nh trao ®æi ion lµ qu¸ tr×nh trong ®ã c¸c ion trªn bÒ

mÆt cña chÊt r¾n trao ®æi víi ion cã cïng gi¸ trÞ ®iÖn tÝch nh­ng tr¸i dÊu trong

dung dÞch khi chóng tiÕp xóc víi nhau.

Ph¶n øng tæng qu¸t:

mA + R.mB ⇔ mA.R + B

A,B: cation (anion)

R: gèc anion (cation)

R-SO3 + NaCl  R-SO3-Na + HCl

R-OH + NaCl  R-Cl + NaOH Cationit :

Anionit:

C¸c cationit lµ c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng trao ®æi c¸c ion d­¬ng víi dung

dÞch. Nh÷ng chÊt nµy mang tÝnh axit, khi tiÕp xóc víi n­íc th× c¸c ion H+ cña

cationit sÏ trao ®æi víi c¸c ion kim lo¹i trong n­íc. Cét cationit ®Ó xö lý c¸c

kim lo¹i nÆng.

C¸c anionit lµ c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng trao ®æi c¸c ion ©m víi dung dÞch.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

33 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Nh÷ng chÊt nµy mang tÝnh baz¬, khi tiÕp xóc víi n­íc th× c¸c ion OH- cña

anionit sÏ trao ®æi víi c¸c anion trong n­íc. Cét anionit ®Ó xö lý c¸c gèc nh­

Cl- , S2-…

C¸c ionit sau khi ®­îc sö dông cã thÓ ®­îc t¸i sinh l¹i. C¸c cationit

®­îc t¸i sinh b»ng c¸ch sö dông dung dÞch axit cã nång ®é tõ 2 ÷ 8%, cßn c¸c

anionit ®­îc t¸i sinh b»ng dung dÞch kiÒm. Nhê qu¸ tr×nh nµy mµ c¸c ionit sÏ

®­îc t¸i sö dông, ®ång thêi cã thÓ dïng ®Ó thu håi c¸c s¶n phÈm cã gi¸ trÞ.

Ng­êi ta th­êng dïng ph­¬ng ph¸p trao ®æi ion ®Ó lµm s¹ch n­íc hoÆc

n­íc th¶i cã chøa c¸c kim lo¹i nh­: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn… còng

nh­ c¸c hîp chÊt cña asen, photpho, xyanua vµ chÊt phãng x¹. Ph­¬ng ph¸p

nµy cho ta thu håi ®­îc c¸c chÊt cã gi¸ trÞ vµ ®¹t møc ®é lµm s¹ch cao, v× vËy

nã lµ mét ph­¬ng ph¸p ®­îc sö réng r·i ®Ó t¸ch muèi trong xö lý n­íc th¶i[1].

IV.4.6. Ph­¬ng ph¸p khö trïng.

Khö trïng kh¸c víi tiÖt trïng, qu¸ tr×nh tiÖt trïng sÏ tiªu diÖt hoµn toµn c¸c

vi sinh vËt cßn qu¸ tr×nh khö trïng th× kh«ng tiªu diÖt hÕt c¸c vi sinh vËt.

Qu¸ tr×nh khö trïng dïng ®Ó tiªu diÖt c¸c vi khuÈn, virut, amoeb g©y ra c¸c

bÖnh th­¬ng hµn, phã th­¬ng hµn, lþ, dÞch t¶, sëi, viªm gan...

C¸c biÖn ph¸p khö trïng bao gåm sö dông hãa chÊt, sö dông c¸c qu¸ tr×nh c¬ lý, sö dông c¸c bøc x¹. C¸c hãa chÊt th­êng sö dông cho qu¸ tr×nh khö trïng lµ chlorine vµ c¸c hîp chÊt cña nã, bromine, ozone, phenol vµ c¸c phenolic, cån, kim lo¹i nÆng vµ c¸c hîp chÊt cña nã, xµ b«ng vµ bét giÆt, oxy giµ, c¸c lo¹i kiÒm vµ axÝt.

C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh lµ kh¶ n¨ng diÖt khuÈn cña c¸c hãa chÊt nµy, qu¸ tr×nh khuÊy trén ban ®Çu, ®Æc tÝnh cu¶ n­íc th¶i, thêi gian tiÕp xóc gi÷a n­íc th¶i vµ chÊt khö trïng, ®Æc ®iÓm cña c¸c vi sinh vËt.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

34 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

PhÇn II. C¸C PH¦¥NG PH¸P NGHI£N CøU

-------    -------

§Ó øng dông c¸c ph­¬ng ph¸p xö lý c¸c nguån n­íc th¶i, n­íc bÞ

nhiÔm bÈn cã rÊt nhiÒu c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau (nh­ ®· tr×nh bµy ë phÇn

I). Trong b¶n ®å ¸n nµy t«i ®· nghiªn cøu vµ øng dông ph­¬ng ph¸p hãa lý ®Ó

xö lý n­íc th¶i, n­íc bÞ nhiÔm bÈn sö dông c¸c chÊt keo tô nh­ sau:

1. Ph­¬ng ph¸p keo tô b»ng phÌn s¾t(III) Sunfat [Fe2(SO4)3.xH2O. 2. Ph­¬ng ph¸p keo tô b»ng dung dÞch Canxi Hidroxit [Ca(OH)2]b·o

hßa.

3. Ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông quÆng Bauxit.

4. Ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông hÖ phÌn s¾t(III) Sunfat [Fe2(SO4)3.xH2O

- Canxi Hidroxit [Ca(OH)2] b·o hßa.

5. Ph­¬ng ph¸p keo tô kÕt hîp quÆng Bauxit - Canxi Hidroxit

[Ca(OH)2] b·o hßa.

§Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng cña n­íc sau xö lý, cã ®¹t tiªu chuÈn cho môc

®Ých sö dông ch­a ph¶i tiÕn hµnh x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè, chØ tiªu chÊt l­îng

n­íc th¶i.

Sau ®©y chóng ta t×m hiÓu mét sè biÖn ph¸p x¸c ®Þnh mét sè chØ tiªu:

§é mµu, ®é ®ôc, COD, PH, …

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

35 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

CH¦¥NG I. C¸C PH¦¥NG PH¸P THùC NGHIÖM

KIÓM TRA CHÊT L¦îNG N¦íC

Thùc tÕ cã rÊt nhiÒu chØ tiªu ®Ó kiÓm tra chÊt l­îng n­íc. D­íi ®©y lµ

mét sè ph­¬ng ph¸p c¬ b¶n ®Ó kiÓm tra chÊt l­îng n­íc th¶i In, n­íc Hå V¨n

sau khi ®· xö lý, ®­îc xö dông trong ®å ¸n vµ tham kh¶o.

I. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh nhu cÇu oxy hãa hãa häc COD

(Chemical Oxygen Demand)

I.1. C¬ së ph­¬ng ph¸p

COD lµ l­îng oxy cÇn thiÕt ®Ó oxy hãa hãa häc tÊt c¶ c¸c hîp chÊt h÷u

c¬ trong n­íc t¹o thµnh CO2 vµ H2O.

Nguyªn t¾c x¸c ®Þnh COD lµ cho mÉu n­íc t¸c dông víi mét l­îng d­

KMnO4 ë nhiÖt ®é s«i trong 10 phót, sau ®ã chuÈn l­îng d­ cña KMnO4 b»ng

H2C2O4. Tõ ®ã suy ra sè KMnO4 mÊt ®i t­¬ng ®­¬ng víi l­îng chÊt h÷u c¬ cã

trong mÉu n­íc.

Ph¶n øng s¶y ra theo ph­¬ng tr×nh:

2KMnO4 +5H2C2O4 + 3H2SO4 = 2KMnO4+ K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

I.2. Dông cô - Hãa chÊt

- Buret 25 ml - Dung dÞch Kali Pemanganat (KMnO4) 0,02N

- B×nh nãn 250ml - Dung dÞch Oxalic (H2C2O4) 0,02N

- Pipet 2, 5, 10 ml - Dung dÞch Axit Sunfuaric ®Æc

- GiÊy läc, phÔu thñy tinh

I.3. C¸ch tiÕn hµnh x¸c ®Þnh

X¸c ®Þnh COD dïng ph­¬ng ph¸p pemanganat ®­îc tiÕn hµnh nh­

sau:

Cho mÉu vµo b×nh nãn dung tÝch 250 ml (l­îng mÉu sao cho nång ®é

chÊt h÷u c¬ trong ®ã kh«ng v­ît qu¸ 100 mg trong 1lÝt), cã thÓ lÊy mét thÓ

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

36 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

tÝch nhá råi thªm n­íc cÊt ®Õn ®ñ 100ml. Thªm vµo ®ã 2ml axit sunfuric

H2SO4 ®Æc, 10ml kali pemanganat 0,1N. §un s«i dung dÞch trong b×nh nãn

®óng 10 phót, cã ®Ëy n¾p. Sau ®ã ®Ó nguéi ®Õn kho¶ng 80oC råi cho thªm

10ml H2C2O4 0.1N vµo. L¾c m¹nh b×nh dung dÞch chuyÓn thµnh kh«ng mµu

®Ó h¹ nhiÖt ®é xuèng kho¶ng 65-70oC råi chuÈn ®é, nhá tõ tõ KMnO4 0.1N tõ

buret vµo b×nh nãn ®Õn khi dung dÞch trong b×nh chuyÓn sang mµu phít hång,

kh«ng mÊt mµu trong 30 gi©y. Ghi l¹i thÓ tÝch KMnO4 0.1N tiªu tèn (a).

Lµm song song mét mÉu tr¾ng nh­ ®· lµm víi thuèc thö. Ghi thÓ tÝch

kali pemanganat dïng cho mÉu tr¾ng (b).

TÝnh to¸n kÕt qu¶ :

L­îng oxy cÇn thiÕt ®Ó oxy hãa c¸c chÊt h÷u c¬ trong 1000 ml n­íc

th¶i (x) tÝnh b»ng mgO2/l, theo c«ng thøc:

(8.

)

N

− ba

KMnO 4

=

.

100

COD

(mgO2/l)

. Đ O 2 V

−

)

02,0

=

.

100

COD

(mgO2/l)

(8. baN 100

Trong ®ã:

N – Nång ®é cña dung dÞch kali pemangannat

a – L­îng kali pemanganat dïng cho mÉu n­íc th¶i, ml

b - L­îng kali pemanganat dïng cho mÉu tr¾ng, ml

S – §­¬ng l­îng gam cña oxy(S = 8000)

V – ThÓ tÝch n­íc th¶i lÊy ®Ó ph©n tÝch, ml

II. Ph­¬ng ph¸p ®o ®é mµu cña n­íc

II.1. C¬ së ph­¬ng ph¸p

Mµu cña n­íc ®­îc biÓu thÞ b»ng ®é Coban vµ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng

ph­¬ng ph¸p so mµu. Mµu cña n­íc tû lÖ víi nång ®é chÊt t¹o ra mµu trong

trong n­íc theo ®Þnh luËt Lamber – Beer: khi chiÕu chïm ¸nh s¸ng ®¬n s¾c

qua dung dÞch chÊt mµu cã bÒ dµy l (cm) vµ nång ®é C (mol/l), khi ®ã ta cã

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

37 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

gi¸ trÞ mËt ®é quang A:

A = log

I O = ε.l.C I

Trong ®ã ε lµ hÖ sè hÊp thô ph©n tö (hÖ sè t¾t ph©n tö).

Io, I1 lÇn l­ît lµ c­êng ®é ¸nh s¸ng tíi vµ lã ra khái cuvet.

II.2. Dông cô vµ hãa chÊt

- K2Cr2O7 (Kali Bicromat) - CoSO4.7H2O (Coban Sunfat) - H2SO4 ®Æc - Pipet - B×nh ®Þnh møc 1000ml - M¸y ®o quang

II.3. C¸c b­íc tiÕn hµnh

ChuÈn bÞ dung dÞch Coban Bicromat CoCr2O7 tõ hai dung dÞch sau:

• Dung dÞch D1 - 0.0875g K2Cr2O7 (Kali Bicromat) - 2g CoSO4.7H2O (Coban Sunfat) - 1ml H2SO4 ®Æc Cho vµo b×nh ®Þnh møc 1000ml vµ ®Þnh møc b»ng n­íc cÊt.

• Dung dÞch D2 - LÊy 1ml H2SO4 ®Æc b»ng pipet vµo b×nh sau ®ã ®Þnh møc b»ng n­íc cÊt. TiÕn hµnh pha c¸c dung dÞch nh­ b¶ng sau vµ øng víi mçi l­îng thÓ

tÝch chÊt mÇu Coban Bicromat ta cã mét gi¸ trÞ vÒ ®é mµu:

B¶ng 2.1. B¶ng ®é mµu chuÈn

§é mµu MÉu

MÉu 0 1 2 3 VD1 0 5 10 15 VD2 100 95 90 85 0 50 100 150 8 9 10 11 VD1 60 70 80 85 VD2 40 30 20 15 §é mµu 600 700 800 850

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

38 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

20 30 40 50 4 5 6 7 80 70 60 50 200 300 400 500 12 13 14 90 95 100 10 5 0 900 950 1000

Dung dÞch trèng dïng ®Ó so s¸nh lµ mÉu sè 0.

§o mËt ®é quang b»ng m¸y ®o quang 722 trong vïng ¸nh s¸ng nh×n

thÊy. C¸c thao t¸c nh­ sau:

- Ng©m cuvet vµ röa b»ng n­íc cÊt. - Më n¾p m¸y ®o quang vµ cho mÉu cÇn ®o vµ dung dÞch trèng vµo

®óng vÞ trÝ.

- §ãng n¾p m¸y, chØnh chÕ ®é T vÒ 100. - ChuyÓn chÕ ®é T → A. - KÐo cÇn dÞch chuyÓn tíi vÞ trÝ cÇn ®o. - Ghi kÕt qu¶. - ChuyÓn chÕ ®é A → T.

- §Èy cÇn dÞch chuyÓn vÒ vÞ trÝ ®Çu tiªn. - Më n¾p vµ lÊy mÉu ra.

Víi mçi gi¸ trÞ b­íc sãng λ kh¸c nhau sÏ cho ta gi¸ trÞ mËt ®é quang

kh¸c nhau. TiÕn hµnh kh¶o s¸t sù hÊp thô ¸nh s¸ng cña dung dÞch chÊt mµu

thep b­íc sãng λ ta x©y dùng ®­îc ®å thÞ hÊp thô ¸nh s¸ng cña dung dÞch chÊt

mµu. Tõ ®ã ta t×m ®­îc b­íc sãng λmax mµ t¹i ®ã dung dÞch chÊt mµu hÊp thô

¸nh s¸ng cùc ®¹i Amax.

B¶ng 2.2. Kh¶o s¸t b­íc sãng cùc ®¹i

428 432 436 444 448 452 456 460 440 λ(nm) 420 424

A 0.182 0.181 0.183 0.184 0.184 0.185 0.183 0.181 0.179 0.176 0.170

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta x©y dùng ®­îc ®å thÞ kh¶o s¸t b­íc sãng hÊp thô

cùc ®¹i:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

39 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

§­êng th¼ng x¸c ®Þnh b­íc sãng cùc ®¹i

MËt ®é quang

0.186 0.184 0.182 0.18 0.178 0.176 0.174 0.172 0.17 0.168

410

420

430

440

450

460

470 B­íc sãng nm

H×nh 2.1. Kh¶o s¸t b­íc sãng cùc ®¹i cña dung dÞch chÊt mµu

Tõ c¸c kÕt qu¶ thu ®­îc ta t×m thÊy gi¸ trÞ b­íc sãng λmax = 440nm.

TiÕn hµnh ®o mËt ®é quang cña c¸c dung dÞch ®· chuÈn bÞ ë trªn t¹i

b­íc sãng λmax = 440nm trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é kh«ng ®æi. Ta thu ®­îc b¶ng

sau:

B¶ng 2.3. Sè liÖu ®o quang ë b­íc sãng 440 nm

§é mµu Co §é mµu Co A A

0 0.038 600 0.129

50 0.053 700 0.146

100 0.056 800 0.158

150 0.065 850 0.164

200 0.072 900 0.172

300 0.088 950 0.181

400 0.099 1000 0.185

500 0.116

Tõ hai b¶ng sè liÖu trªn, ta thÊy ®é mµu (theo thang Co) vµ mËt ®é

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

40 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

quang ®o ®­îc phô thuéc tuyÕn tÝnh víi thÓ tÝch dung dÞch chÊt mµu. V× vËy ta

x©y dùng ®­îc ®å thÞ thÓ hiÖn sù quan hÖ cña mËt ®é quang vµo ®é mµu (theo

thang Co).

§­êng chuÈn mËt ®é quang - ®é mµu Coban

o C u µ m é §

1200 y = 6919.1x – 262.9 1000

800

600

400

200

0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 MËt ®é quang A

H×nh 2.2. Quan hÖ gi÷a mËt ®é quang - ®é mµu Co

Ta cã: §é mµu Coban: y = 6919.1×A – 262.9. Hay dùa vµo ®å thÞ, khi mÉu n­íc cÇn nghiªn cøu cã gi¸ trÞ mËt ®é quang ®o ®­îc lµ Ax, dïng ph­¬ng

ph¸p néi suy theo ®­êng chuÈn ta sÏ x¸c ®Þnh ®­îc ®é mµu cña mÉu n­íc cÇn

nghiªn cøu Cx.

III. Ph­¬ng ph¸p ®o ®é ®ôc

III.1. C¬ së ph­¬ng ph¸p

§é ®ôc cña n­íc phô thuéc vµo sè l­îng vµ møc ®é ph©n t¸n cña nh÷ng

chÊt l¬ löng trong n­íc. §é trong cña n­íc ®­îc biÓu diÔn b»ng sè cm cét

n­íc, qua ®ã cã thÓ nh×n thÊy râ ®­êng kÎ dµy 1cm.

• Trong tr­êng hîp hµm l­îng chÊt l¬ löng trong n­íc nhá h¬n 2g/l ta

x¸c ®Þnh ®é ®ôc cña n­íc b»ng c¸ch so s¸nh víi nh÷ng mÉu n­íc chuÈn ®ôc

®­îc chuÈn bÞ tõ SiO2. Muèn vËy ta ph¶i tiÕn hµnh x©y dùng ®­êng chuÈn ®é

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

41 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

®ôc b»ng c¸ch sö dông ph­¬ng ph¸p ®o mËt ®é quang.

III.2. Dông cô - hãa chÊt.

- B×nh ®Þnh møc 100ml - Kalibicromat(K2Cr2O7), sÊy trong 2 giê

- C©n - SiO2, sµng vµ sÊy trong 2 giê

- Tñ sÊy - M¸y ®o quang

III.3. C¸ch tiÕn hµnh.

C©n 100mg SiO2 pha trong 500 ml n­íc cÊt, sau ®ã ®o mËt ®é quang ë

b­íc sãng kh¸c nhau trong kho¶ng λ = 580 ÷ 620nm. Pha dÇn b»ng b×nh ®Þnh

møc 100ml sao cho hµm l­îng SiO2 b»ng:1mg/l; 2mg/l; …200mg/l. (Tr­íc

khi ®o mÉu n­íc phai ®­îc khuÊy m¹nh hoÆc quay li t©m 3.000v/phót trong

vßng 15 phót, sau ®ã ®­a ngay lªn m¸y ®o mËt ®é quang).

III.4. TÝnh to¸n kÕt qu¶.

Ta cã kÕt qu¶ kh¶o s¸t nh­ sau:

B¶ng 2.4. KÕt qu¶ x©y dùng ®­êng chuÈn ®é ®ôc b»ng SiO2

§é ®ôc 1 2 3 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 100 120 Sè ml mÉu 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 7.5 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 50.0 60.0 N­íc 99.5 99.0 98.5 97.5 95.0 92.5 90.0 85.0 80.0 75.0 70.0 65.0 60.0 50.0 40.0 Tæng 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 A 0.0050 0.0060 0.0070 0.0070 0.0110 0.0184 0.0193 0.0280 0.0369 0.0461 0.0553 0.0600 0.0733 0.0872 0.1120

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta x©y dùng ®­îc ®­êng chuÈn ®é ®ôc SiO2 nh­ sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

42 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

§­êng chuÈn ®é ®ôc SiO2

140

y = 1147x – 43.6

c ô ® é §

120

100

80

60

40

20

0

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12 MËt ®é quang A

H×nh 2.3. §­êng chuÈn ®é ®ôc SiO2

§Ó x¸c ®Þnh ®é ®ôc cña mÉu xÐt nghiÖm ta ®o mËt ®é quang cña dung

dÞch mÉu ë b­íc sãng λ = 530nm.

Ta cã: §é ®ôc : y = 1146.8×A – 3.3697. Hay dùa vµo ®å thÞ, khi mÉu n­íc cÇn nghiªn cøu cã gi¸ trÞ mËt ®é quang ®o ®­îc lµ Ax, dïng ph­¬ng ph¸p

néi suy theo ®­êng chuÈn ta sÏ x¸c ®Þnh ®­îc ®é ®ôc cña mÉu n­íc cÇn

nghiªn cøu.

III.5. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh pH

§é pH cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng giÊy chØ thÞ mµu hoÆc b»ng dông cô

®o pH ®iÖn cùc Hydro hoÆc ®iÖn cùc thñy tinh (dïng khi kh«ng cÇn x¸c ®Þnh

chÝnh x¸c ®é pH).

ViÖc x¸c ®Þnh c¸c mÉu n­íc ®­îc tiÕn hµnh thuËn tiÖn víi dông cô ®o

®é pH ®iÖn tö hiÖn sè: pH-metre HANNA vµ pH-metre Mettler Delta-320.

§Ó m¸y ®o cho kÕt qu¶ chÝnh x¸c ph¶i röa b»ng n­íc cÊt vµ lau b»ng

giÊy läc tr­íc khi ®o, Khi ®o ph¶i nhóng ngËp ®Çu m¸y.

III.6. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é dÉn ®iÖn

§é dÉn ®iÖn lµ mét ®¹ l­îng ®Æc tr­ng cho hµm l­îng muèi kim lo¹i

hßa tan trong mÉu khi muèi nµy ph©n ly thµnh c¸c ion. §é dÉn ®iÖn ®­îc ®o

b»ng m¸y ®o ®é dÉn ®iÖn Conductivity metre OK – 102/1.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

43 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

CH¦¥NG II. C¸C PH¦¥NG PH¸P THùC NGHIÖM

Xö Lý N¦íC TH¶I

Nh­ trªn ®· nãi cã rÊt nhiÒu ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc th¶i trong thùc tÕ.

Trong b¶n ®å ¸n nµy t«i tr×nh bµy ph­¬ng ph¸p ®«ng tô vµ keo tô ®Ó xö lý

n­íc th¶i nhµ m¸y in ®­îc lÊy t¹i c¬ së in Hoµng Kim, khu c«ng nghiÖp Gia

L©m - Hµ Néi vµ n­íc Hå V¨n (Hå V¨n MiÕu Quèc Tö Gi¸m-Hµ Néi).

N­íc th¶i In: sö dông chÊt keo tô: Fe2(SO4)3.xH2O, dung dÞch

Ca(OH)2, quÆng Bauxit, kÕt hîp Fe2(SO4)3.xH2O - Ca(OH)2, quÆng Bauxit -

Ca(OH)2, cã sö dông chÊt trî keo tô PA (polyacrylamit).

N­íc th¶i Hå V¨n: Sö dông chÊt keo tô Fe2(SO4)3.xH2O, dung dÞch

Ca(OH)2, kÕt hîp Fe2(SO4)3.xH2O - Ca(OH)2 cã sö dông chÊt trî keo tô PA

(polyacrylamit).

I . Keo tô sö dông phÌn s¾t (III) sunfat [Fe2(SO4)3.xH2O]

I.1. C¬ së cña ph­¬ng ph¸p

Khi cho phÌn s¾t vµo dung dÞch, chóng sÏ bÞ thñy ph©n thµnh s¾t(III)

hydroxit Fe(OH)3 kÕt tña ®ãng vai trß lµ c¸c nh©n keo hÊp phô lªn bÒ mÆt

nh÷ng ion ®ång h×nh vµ c¸c ion tr¸i dÊu h×nh thµnh c¸c mixen keo.

C¸c mÇm Fe(OH)3 ®­îc h×nh thµnh sÏ hÊp phô c¸c ion ®Ó t¹o thµnh c¸c

2-]3x+.3xSO4

2-.

h¹t keo [mFe(OH)3.2nFe3+(3n-3x)SO4

Qu¸ tr×nh t¹o mixen keo phô thuéc chñ yÕu vµo ph¶n øng thñy ph©n

cña Fe3+. Ph¶n øng nµy phô thuéc vµo pH cña m«i tr­êng, do ®ã trong qu¸

tr×nh tiÕn hµnh ph¶i kh¶o s¸t m«i tr­êng råi ®iÒu chØnh pH thÝch hîp. Qu¸

tr×nh nµy cÇn ph¶i khuÊy m¹nh ®Ó trén nhanh vµ ®Òu chÊt keo tô víi n­íc ®Ó

c¸c nh©n keo tô t¹o thµnh ®­îc nhiÒu vµ ph©n phèi ®Òu trong thÓ tÝch n­íc

[10].

HiÖn t­îng keo tô tiÕp theo lµ t¹o thµnh tËp hîp lín tõ c¸c tËp hîp nhá

do nhiÒu c¬ chÕ kh¸c nhau cã thÓ chia thµnh hai giai ®o¹n chÝnh lµ khö tÝnh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

44 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

bÒn cña h¹t keo vµ t¹o ra liªn kÕt gi÷a chóng. §Ó khö tÝnh bÒn cña hÖ th­êng

quy vÒ 4 c¬ chÕ sau:[3]

• NÐn Ðp lµm gi¶m ®é dµy cña líp ®iÖn tÝch kÐp;

• HÊp phô vµ trung hßa ®iÖn tÝch;

• L«i cuèn, quÐt cïng chÊt kÕt tña;

• HÊp phô vµ t¹o cÇu liªn kÕt gi÷a c¸c h¹t keo;

Giai ®o¹n sau lµ giai ®o¹n c¸c Mixen keo t¹o thµnh cïng víi c¸c "t¹p chÊt" cã

trong n­íc hÊp phô vµ trung hßa ®iÖn tÝch t¹o thµnh b«ng keo, ®ång thêi l«i

cuèn quÐt cïng c¸c chÊt kÕt tña lµm b«ng keo dÔ l¾ng h¬n. Mixen keo t¹o

thµnh: {mAl(OH)3. n.OH-(n-x)Na+}xNa+.

Giai ®o¹n nµy phô thuéc nhiÒu vµo yÕu tè nh­ nång ®é t¹p chÊt vµ b¶n chÊt

cña t¹p chÊt cã trong n­íc th¶i, l­îng chÊt keo tô ®­a vµo, ®Æc biÖt lµ chÕ ®é

khuÊy trén (chØ ®­îc khuÊy nhÑ, nÕu khuÊy trén m¹nh sÏ lµm ph¸ vì b«ng

keo).

Do ®ã qu¸ tr×nh keo tô cÇn ph¶i tiÕn hµnh kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng

®Ó t×m ra ®­îc ®iÒu kiÖn tèi ­u cho qu¸ tr×nh xö lý keo tô.

I.2. Dông cô vµ hãa chÊt

• Dông cô:

- Cèc thñy tinh dung tÝch 100ml, 500ml, pipet.

- M¸y khuÊy tõ.

- M¸y ®o pH, m¸y ®o quang 722.

- B×nh ®Þnh møc, phÔu thñy tinh, ®ång hå bÊm gi©y, c©n ®iÖn tö.

• Hãa chÊt:

- ChÊt keo tô Fe2(SO4)3.xH2O, pha thµnh d¹ng dung dÞch 250mg/l;

500mg/l; 100g/l.

- Dung dÞch H2SO4 ®Æc, NaOH 4M, ®Ó ®iÒu chØnh pH.

- ChÊt trî keo tô polyacrylamit m¹ch th¼ng còng ®­îc pha thµnh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

45 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

1mg/ml;2mg/ml; 5mg/ml.

I.3. C¸ch tiÕn hµnh xö lý n­íc th¶i.

N­íc th¶i dïng ®Ó nghiªn cøu lµ n­íc th¶i In (pha lo·ng 5 lÇn). LÊy

kho¶ng 200ml n­íc th¶i cho vµo b×nh nãn 250ml, chØnh pH thÝch hîp råi cho

chÊt keo tô vµo d­íi d¹ng dung dÞch, sau ®ã khuÊy m¹nh b»ng m¸y khuÊy tõ

trong thêi gian x¸c ®Þnh. Cho chÊt trî keo tô sau ®ã tiÕn hµnh khuÊy nhÑ mét

thêi gian x¸c ®Þnh, ®Ó l¾ng b«ng keo, sau ®ã läc t¸ch b«ng keo ®em phÇn n­íc

trong ®i x¸c ®Þnh c¸c chØ sè: pH, ®é mµu, ®é ®ôc, COD.

II. Keo tô sö dông s÷a v«i.

II.1. C¬ së cña ph­¬ng ph¸p.

S÷a v«i cã c«ng thøc hãa häc: Ca(OH)2 sö dông lµm chÊt keo tô ë d¹ng

dung dÞch Ca(OH)2 qu¸ b·o hßa. ë ®iÒu kiÖn pH = 2 sö dông dung dÞch HCl

(1:1), khi cho dung dÞch Ca(OH)2 vµo sÏ t¹o ra CaCO3 kÕt tña:

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + H2O

Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3↓ + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O

Qu¸ tr×nh l¾ng cña CaCO3 sÏ kÐo theo c¸c chÊt r¾n l¬ löng, c¸c t¹p chÊt,

c¸c chÊt mµu tån t¹i d­íi d¹ng keo cã trong n­íc th¶i t¹o thµnh c¸c b«ng keo,

c¸c b«ng nhá kÕt tô víi nhau t¹o thµnh c¸c b«ng keo to h¬n, dÔ l¾ng h¬n khi

2- ]2x+.2xCO3

2-

®ã h¹t keo cã d¹ng: [mCaCO3.2nCa2+(2n-2x)CO3

Quy tr×nh keo tô víi s÷a v«i (dung dÞch Ca(OH)2 qu¸ b·o hßa) t­¬ng tù

nh­ ®èi víi phÌn s¾t. Qu¸ tr×nh còng bÞ ¶nh h­ëng bëi ®iÒu kiÖn m«i tr­êng

pH, l­îng chÊt keo tô, l­îng chÊt trî keo tô PA. Do ®ã cÇn ph¶i tiÕn hµnh

kh¶o s¸t mét sè yÕu tè ¶nh h­ëng c¬ b¶n vµ t×m ra ®iÓm tèi ­u.

II.2. Dông cô vµ hãa chÊt

• Dông cô:

- Cèc thñy tinh dung tÝch 100ml, 500ml, pipet.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

46 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- M¸y khuÊy tõ.

- M¸y ®o pH, m¸y ®o quang 722.

- B×nh ®Þnh møc, phÔu thñy tinh, ®ång hå bÊm gi©y, c©n ®iÖn tö.

• Hãa chÊt:

- Dung dÞch Ca(OH)2 qu¸ b·o hßa (s÷a v«i) cã nång ®é lµ 33,3mg/l

- Dung dÞch HCl 1:1, ®Ó ®iÒu chØnh pH.

- ChÊt trî keo tô polyacrylamit m¹ch th¼ng còng ®­îc pha thµnh

1mg/ml; 2mg/ml; 5mg/ml.

II.3. C¸ch tiÕn hµnh xö lý n­íc th¶i

N­íc th¶i dïng ®Ó nghiªn cøu lµ n­íc th¶i In (pha lo·ng 5 lÇn). LÊy

kho¶ng 200ml n­íc th¶i cho vµo b×nh nãn 250ml sau ®ã dïng dung dÞch HCl

1:1 ®Ó ®iÒu chØnh pH =2, råi cho chÊt keo tô lµ s÷a v«i vµo, sau ®ã khuÊy

m¹nh b»ng m¸y khuÊy tõ trong thêi gian x¸c ®Þnh. Cho chÊt trî keo tô sau ®ã

tiÕn hµnh khuÊy nhÑ mét thêi gian x¸c ®Þnh, ®Ó l¾ng b«ng keo, sau ®ã läc t¸ch

b«ng keo ®em phÇn n­íc trong x¸c ®Þnh c¸c chØ sè: pH, ®é mµu, ®é ®ôc,

COD.

III. Ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông quÆng Bauxit

III.1. Thµnh phÇn cÊu t¹o QuÆng Bauxit

QuÆng Bauxit cã c«ng thøc cÊu t¹o Al(OH)3, Fe(OH)3 thuéc nhãm

Hydracgilit ( hay cßn gäi Gibssit), nhãm nµy gåm cã nh÷ng Trihydrat cña mét

vµi kim khÝ tam hãa trÞ. Phæ biÕn nhÊt trong tù nhiªn lµ Al(OH)3. Hydrat oxyt

s¾t Fe(OH)3 t¹o thµnh trong giai ®o¹n ®Çu cña sù thñy ph©n kh«ng v÷ng bÒn

vµ dÔ bÞ khö n­íc[19].

§­îc ph©n bè chñ yÕu ë phÝa Nam víi tr÷ l­îng rÊt lín chñ yÕu ë vïng

§¾c N«ng, §¾c N¾c, Nam Trung Bé vµ khu vùc T©y Nguyªn ….ë phÝa B¾c

ph©n bè d¶i r¸c ë c¸c tØnh Cao B»ng, B¾c C¹n, Tuyªn Quang, Hµ Giang.

Thµnh phÇn chñ yÕu lµ Al2O3, Fe2O3, ngoµi ra cßn cã mét sè nguyªn tè kh¸c

cã hµm l­îng rÊt nhá nh­ SiO2 CaO, MgO, SO3, P, K2O, Na2O…

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

47 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

• KÕt qu¶ ph©n tÝch hãa vµ ph©n tÝch kho¸ng vËt ®­îc ph©n tÝch nh­

sau: (KÕt qu¶ ®­îc ph©n tÝch t¹i phßng hãa Kh«ng Kim Lo¹i - Trung

t©m ph©n tÝch thÝ nghiÖm ®Þa chÊt - Km9+300 ®­êng NguyÔn Tr·i -

Thanh Xu©n - Hµ Néi).

Thµnh phÇn hãa häc

Thµnh SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO TiO2 CaO MgO K2O Na2O MKN phÇn

Hµm 2.12 48.55 18.63 0.29 3.25 0.05 0.08 0.02 0.03 26.29 l­îng

Hµm l­îng Al, Fe, lµ chñ yÕu cho nªn khi ng©m vµo n­íc ë d¹ng huyÒn

phñ hµm l­îng SiO2 rÊt thÊp. Khi kh¶o s¸t quÆng ®Ó ®­a vµo øng dông lµm

chÊt keo tô kh«ng cÇn ph¶i ho¹t hãa vµ nung ë nhiÖt ®é cao.

Thµnh phÇn kho¸ng vËt (Ph­¬ng ph¸p R¬nghen nhiÔu x¹- QT KV , 01

RG/08, m¸y STA – PT 1600)

STT Ký hiÖu mÉu Thµnh phÇn kho¸ng vËt Hµm l­îng (%)

54 Gipxit –Al(OH)3

14 G¬tit – Fe(OH)3

1 DT 114 10 Kaolinit – Al2(SiO5)(OH)4

5 Monmorillonit

5 Clorit

C¸c gi¸ trÞ pic r¬nghen vµ c«ng thøc ®Æc tr­ng cho c¸c kho¸ng vËt trªn

gi¶n ®å r¬nghen thÓ hiÖn ë b¶ng sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

48 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

III.2. Sö dông quÆng bauxit vµo xö lý n­íc th¶i In

QuÆng bauxit ®­îc nghiÒn nhá cì h¹t <0,07mm. §­îc sÊy ë nhiÖt ®é

100-1100C gi÷ trong b×nh hót Èm.

III.2.1. C¬ së ph­¬ng ph¸p

ë ®iÒu kiÖn pH = 2 sö dông dung dÞch HCl (1:1), khi cho quÆng bauxit

vµo khi ®ã Al(OH)3 vµ Fe(OH)3 sÏ t¹o ra FeCl3, AlCl3 theo ph­¬ng tr×nh sau:

+ H3O+ Al+3 + 2 H2O <=> Al (OH)+2 + H3O+ Al (OH)+2 + 2 H2O <=> Al(OH) 2 + + + 2 H2O <=> Al (OH)3 + H3O+

Al (OH) 2

------------------------------------------------------------------------------------

Al(OH)3 + 3HCl <=> AlCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl <=> FeCl3 + 3H2O Sau ®ã: • Al+3 bÞ thñy ph©n trong n­íc t¹o thµnh Al(OH)3 kÕt tña.

Al +3 + 6 H2O <=> Al(OH)3 ↓ + 3 H3O+

Ngoµi ra c¸c phøc chÊt Al(OH2) +, Al(OH)+2, Al(OH)3 cã t¸c dông nh­ c¸c

nh©n keo.

+ H3O+ Fe+3 + 2 H2O <=> Fe(OH)2+ Fe(OH) 2+ + 2 H2O <=> Fe(OH2)+ + H3O+ Fe(OH2)+ + 2 H2O <=> Fe(OH)3 + H3O+

---------------------------------------------------------------------------------------

{(Al(OH)3)m.n.Al3+.(3n - x)Cl-}xCl- • Fe3+ bÞ thñyph©n trong n­íc t¹o thµnh Fe(OH)3 kÕt tña.

Fe+3 + 6H2O <=> Fe(OH)3↓ + 3 H3O+

-, ë vïng pH<6 th× d¹ng T¹i vïng pH > 10 d¹ng tån t¹i chñ yÕu lµ Fe(OH)4 tån t¹i chñ yÕu lµ Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH)2 + mang ®iÖn tÝch d­¬ng. S¾t III cã nång ®é cùc tiÓu ë pH = 8. Do vËy kho¶ng tèi ­u cho qu¸ tr×nh keo tô ®èi víi S¾t réng h¬n ®èi víi Nh«m. Trong tr­êng hîp dïng QuÆng Bauxit cã ®ång thêi c¶ Nh«m vµ S¾t khi ®iÒu chØnh m«i tr­êng thÝch hîp th× Al(OH)3 kÕt tña vµ t¹o thµnh keo tr­íc, sau ®ã t¹o thµnh keo Fe(OH)3:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

49 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

{(Fe(OH)3)m.n.Fe3+.(3n - x)Cl-}xCl- Trong c¸c qu¸ tr×nh thñy ph©n pH cña n­íc gi¶m, do ®ã nÕu ®é kiÒm cña

n­íc thÊp ta ph¶i thªm chÊt kiÒm hãa vµo n­íc, nh­ Ca(OH)2, NaOH… Khi pH thÝch hîp c¸c keo d­¬ng ng­îc dÊu víi c¸c chÊt r¾n l¬ löng, c¸c chÊt

bÈn cã trong n­íc th¶i dÉn ®Õn trung hßa ®iÖn tÝch, thÕ ζ gi¶m (ζ=0) gi¶m lùc

®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng lùc hót, t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c h¹t keo dÝnh kÕt vµo nhau.

Khi ®ã t¹o thµnh c¸c b«ng keo vµ l¾ng xuèng ®¸y. Mixen keo t¹o thµnh:

{mAl(OH)3. n.OH-(n-x)Na+}xNa+.

Vµ: {mFe(OH)3. n.OH-(n-x)Na+}xNa+.

Qu¸ tr×nh còng bÞ ¶nh h­ëng bëi ®iÒu kiÖn m«i tr­êng pH, l­îng chÊt

keo tô, l­îng chÊt trî keo tô PA. Do ®ã cÇn ph¶i tiÕn hµnh kh¶o s¸t mét sè

yÕu tè ¶nh h­ëng c¬ b¶n vµ t×m ra ®iÓm tèi ­u.

4.2.1. Dông cô - hãa chÊt:

- M¸y khuÊy tõ - Axit HCl 1:1

- B×nh tam gi¸c 250 ml - NaOH 4M

- Pipet 2, 5, 10

- PhÔu, giÊy läc, c©n.

- ChÊt trî keo tô polyacrylamit m¹ch th¼ng còng ®­îc pha thµnh

1mg/ml; 2mg/ml; 5mg/ml.

4.2.2 C¸ch tiÕn hµnh

LÊy 50ml n­íc th¶i nhµ m¸y In ®­îc pha lo·ng 5 lÇn. Thªm HCl 1:1 ®Ó

®iÒu chØnh pH, thªm chÊt keo tô lµ quÆng Bauxit ®· ®­îc sÊy kh« ë 100-1100C

vµo b×nh tam gi¸c 250ml, khuÊy kho¶ng 1 phót. Sau ®ã thªm 1ml NaOH 4M,

khuÊy thªm 2 phót n÷a. Thªm chÊt trî keo tô polyacrylamit khuÊy nhÑ 10

phót. §Ó l¾ng trong läc, ®o kiÓm tra c¸c chØ tiªu nh­: §é mµu, COD, ®é ®ôc,

PH, c¸c nguyªn tè hãa häc cho phÐp theo tiªu chuÈn vÒ xö lý n­íc th¶i tr­íc

khi th¶i ra m«i tr­êng...

IV. Keo tô sö dông hÖ phÌn S¾t – S÷a v«i

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

50 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

IV.1. C¬ së ph­¬ng ph¸p

ë kho¶ng pH = 2, khi cho dung dÞch Ca(OH)2 vµo x¶y ra c¸c ph¶n øng sau:

Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3 ↓ + 2H2O

C¸c mÇm CaCO3 võa t¹o thµnh sÏ hÊp phô c¸c ion cã trong dung dÞch

h×nh thµnh c¸c h¹t keo. C¸c b«ng keo nµy khi l¾ng xuèng sÏ hÊp phô,

cuèn theo c¸c h¹t keo, chÊt bÈn h÷u c¬, chÊt mang mµu… tån t¹i ë

tr¹ng th¸i hßa tan hoÆc l¬ löng trong dung dÞch. C¸c mixen keo t¹o

thµnh:

2- ]2x+.2xCO3

2-

[mCaCO3.2nCa2+(2n-2x)CO3

TiÕp tôc cho chÊt keo tô Fe2(SO4)3 vµo m«i tr­êng pH =13, trong dung

dÞch sÏ x¶y ra c¸c ph¶n øng sau:

Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 = 3CaSO4 ↓ + Fe(OH)3↓

Khi CaSO4, Fe(OH)3 l¾ng xuèng nã sÏ kÐo theo c¸c chÊt r¾n l¬ löng,

c¸c chÊt mµu vµ chÊt h÷u c¬ t¹o thµnh b«ng keo vµ l¾ng xuèng ®¸y.

C¸c Mixen keo ®­îc t¹o thµnh:

2-]3x+.3xSO4

2-

2-

2-]2x+.2xSO4

[mFe(OH)3.2nFe3+(3n-3x)SO4

[mCaSO4.nCa2+(n-x)SO4

VI.2. Dông cô - Hãa chÊt

- Cèc thñy tinh dung tÝch 100ml, 500ml, b×nh tam gi¸c250ml, pipet

- M¸y khuÊy tõ, m¸y ®o pH, m¸y ®o qang 722.

- B×nh ®Þnh møc, phÔu thñy tinh, ®ång hå bÊm gi©y, c©n ®iÖn tö.

- ChÊt keo tô Fe2(SO4)3.xH2O pha thµnh d¹ng dung dÞch 250mg/l;

500mg/l; 1000mg/l.

- Dung dÞch Ca(OH)2 b·o hßa .

- Dung dÞch HCl 1:1 ®Ó ®iÒu chØnh pH.

- ChÊt trî keo tô polyacrylamit m¹ch th¼ng còng ®­îc pha thµnh

1mg/ml; 2mg/ml; 5mg/ml.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

51 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

IV.3. C¸ch tiÕn hµnh

N­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ n­íc th¶i In (pha lo·ng 5 lÇn). LÊy kho¶ng

200ml sau ®ã dïng dung dÞch HCl 1:1 ®Ó ®iÒu chØnh pH, råi cho chÊt keo tô lµ

s÷a v«i vµo ®ång thêi khuÊy m¹nh, sau ®ã tiÕp tôc cho phÌn s¾t d­íi d¹ng

dung dÞch vµo, sau ®ã khuÊy m¹nh b»ng m¸y khuÊy tõ 3 phót. Cho chÊt trî

keo tô sau ®ã khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng b«ng keo, sau ®ã läc t¸ch b«ng keo

®em phÇn n­íc trong x¸c ®Þnh c¸c chØ sè: pH, ®é mµu, ®é ®ôc, COD.

V. Keo tô kÕt hîp quÆng Bauxit – S÷a v«i

V.1. C¬ së ph­¬ng ph¸p

Keo tô sö dông hÖ quÆng Bauxit – S÷a v«i t­¬ng tù nh­ quÆng

Bauxit.. Qu¸ tr×nh x¶y ra nh­ sau:

Al(OH)3 + 3HCl <=> AlCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl <=> FeCl3 + 3H2O Sau ®ã Al3+ thñy ph©n t¹o thµnh; Al3+ + H2O ↔ Al(OH)3 ↓ + H+ Fe3+ + H2O ↔ Fe(OH)3 ↓ + H+ Qu¸ tr×nh nµy t¹o thµnh c¸c nh©n keo Al(OH)3 ↓ , Fe(OH)3 ↓ . Khi thªm s÷a v«i Ca(OH)2 b·o hßa ngoµi t¸c dông lµm kiÒm hãa, Ca2+ còng ®ãng vai trß lµm chÊt keo tô trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i. Khi ®ã CaCO3, Fe(OH)3 l¾ng xuèng nã sÏ kÐo theo c¸c chÊt r¾n l¬ löng, c¸c chÊt mµu vµ chÊt h÷u c¬ t¹o thµnh b«ng keo vµ l¾ng xuèng.

C¸c Mixen keo ®­îc t¹o thµnh:

[mAl(OH)3.nOH-(n-x)Na+]xNa+ vµ

[mFe(OH)3.n.OH-(n-x)Na+]xNa+

VI.2. Dông cô - Hãa chÊt

- Cèc thñy tinh dung tÝch 100ml, 500ml, b×nh tam gi¸c250ml, pipet

- M¸y khuÊy tõ, m¸y ®o pH, m¸y ®o qang 722

- B×nh ®Þnh møc, phÔu thñy tinh, ®ång hå bÊm gi©y, c©n ®iÖn tö

- ChÊt keo tô quÆng Bauxit

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

52 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- Dung dÞch Ca(OH)2 b·o hßa

- Dung dÞch HCl 1:1 ®Ó ®iÒu chØnh pH

- ChÊt trî keo tô polyacrylamit m¹ch th¼ng còng ®­îc pha thµnh

1mg/ml; 2mg/ml; 5mg/ml.

IV.3 C¸ch tiÕn hµnh

N­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ n­íc th¶i In (pha lo·ng 5 lÇn). LÊy kho¶ng

200ml sau ®ã dïng dung dÞch HCl 1:1 ®Ó ®iÒu chØnh pH = 2, råi cho chÊt keo

tô lµ quÆng Bauxit vµo ®ång thêi khuÊy m¹nh b»ng m¸y khuÊy tõ 3phót, sau

®ã tiÕp tôc cho s÷a v«i b·o hßa d­íi d¹ng dung dÞch vµo sau ®ã khuÊy nhÑ.

Cho chÊt trî keo tô sau ®ã khuÊy nhÑ10 phót, ®Ó l¾ng b«ng keo, sau ®ã läc

t¸ch b«ng keo ®em phÇn n­íc trong x¸c ®Þnh c¸c chØ sè: pH, ®é mµu, ®é ®ôc,

COD.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

53 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

PHÇN III. KÕT QU¶ THùC NGHIÖM Vµ TH¶O LUËN

-------    -------

KÕT QU¶ NGHI£N CøU Xö Lý N¦íC TH¶I IN

I. KÕt qu¶ nghiªn cøu xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông

chÊt keo tô lµ phÌn s¾t (Fe2(SO4)3.xH2O)

• PhÌn s¾t lµ chÊt keo tô ®· ®­îc sö dông réng r·i trong xö lý n­íc «

nhiÔm, d­íi ®©y lµ kÕt qu¶ qu¸ tr×nh kh¶o s¸t xö lý n­íc th¶i In b»ng phÌn s¾t.

• C¸c th«ng sè cña n­íc th¶i In tr­íc khi xö lý (n­íc th¶i ®· pha lo·ng

5 lÇn):

• §é mµu Coban = 916 ( Pt-Co); • §é ®ôc = 231.77( mgSiO2/l);

• pH = 7.12 • COD = 264 (mgO2/l);

I.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn);

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 17.5 mg/l;

- M«i tr­êng pH = 11(sö dông dung dÞch NaOH 4M);

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- Kh¶o s¸t lÇn l­ît víi hµm l­îng chÊt keo tô: 70, 85, 100, 115, 130,

145mg/l;

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ c¸c th«ng sè

kh¶o s¸t nh­ sau :

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

54 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

B¶ng 3.1: KÕt qu¶ xö lý n­íc th¶i In theo hµm l­îng phÌn s¾t

NhËn xÐt b«ng keo

COD mgO2/ l L­îng phÌn S¾t (mg/l) §é mµu Pt-Co §é gi¶m ®é mµu (%) §é ®ôc SiO2 (mg/l) §é gi¶m ®é ®ôc ( %) §é gi¶m COD (%)

70 125.3 86.3 24.1 89.6 131.47 50.20

85 103.8 88.7 18.6 92.0 103.75 60.70

100 90.0 90.2 12.8 94.5 78.06 70.43

115 69.2 92.4 8.4 96.4 75.20 71.52

130 186.8 79.6 22.9 90.1 99.26 62.4

145 256.0 72.1 28.7 87.6 101.64 61.5 B«ng nhá, l¾ng chËm, n­íc ®ôc B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng nhá, l¾ng chËm

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn

s¾t xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô nh­ sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

55 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn hiÖu qu¶

xö lý n­íc th¶i In

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn ta thÊy hµm l­îng phÌn tèi ­u

cho qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc th¶i In lµ 100 - 120 mg/l.

Tõ kÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc

nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau:

ë ®iÒu kiÖn pH cao, c¸c ion kim lo¹i vµ c¸c nhãm hidroxit kim lo¹i tÝch

®iÖn ©m, ®­îc h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh thñy ph©n ®· Ðp líp ®iÖn tÝch cña c¸c

h¹t keo ©m (cÆn bÈn, chÊt mµu tån t¹i d­íi d¹ng keo h÷u c¬), ®ång thêi c¸c

ion nµy ®­îc hÊp phô lªn bÒ mÆt h¹t keo lµm h¹t keo trung hßa ®iÖn tÝch, lµm

gi¶m thÕ ®iÖn ®éng ζ , lµm gi¶m lùc ®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng lùc hót, t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c h¹t keo kÕt dÝnh l¹i víi nhau. NÕu sö dông l­îng phÌn s¾t Ýt sÏ kh«ng

®ñ ®Ó t¹o b«ng keo (ch­a ®¹t tr¹ng th¸i qu¸ b·o hßa) hoÆc l­îng b«ng keo

Fe(OH)3 sinh ra Ýt sÏ kh«ng ®ñ ®Ó kÐo c¸c chÊt bÈn cã trong n­íc, b«ng t¹o ra

nhá, qu¸ tr×nh l¾ng chËm, hiÖu qu¶ xö lý thÊp. NÕu l­îng phÌn s¾t t¨ng v­ît

qua giíi h¹n, l­îng b«ng keo Fe(OH)3 t¹o ra nhiÒu vµ nhanh, b«ng keo rÊt

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

56 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

nhá, víi cÊu tróc ®Æc chÆt kh«ng thÝch hîp cho qu¸ tr×nh t¹o b«ng keo, dÉn

®Õn kÝch th­íc b«ng keo gi¶m. MÆt kh¸c c¸c h¹t keo ©m tiÕp tôc hÊp phô c¸c

ion tr¸i dÊu lµm ®æi dÊu h¹t keo, lµm thÕ ®iÖn ®éng ζ t¨ng lªn, lùc ®Èy tÜnh ®iÖn t¨ng lªn, kÕt qu¶ lµm gi¶m kh¶ n¨ng kÕt dÝnh vµo nhau cña c¸c h¹t keo.

NÕu l­îng chÊt keo tô nhiÒu qu¸ g©y mµu cho n­íc th¶i do ¶nh h­ëng cña

l­îng phÌn s¾t d­ g©y mµu vµng n©u cho n­íc sau xö lý.

I.2. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In, sö

dông chÊt keo tô phÌn s¾t.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn); - L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 17.5 mg/l; - Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 115 mg/l;

- Thay ®æi pH m«i tr­êng : 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13;

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau ®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o s¸t trong b¶ng sau: B¶ng 3.2: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In, sö

dông chÊt keo tô phÌn s¾t.

pH

§é mµu NhËn xÐt b«ng keo COD (mgO2/l)

§é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) (Pt-Co) §é gi¶m ®é mµu (%)

7 346 62.2 37.8 83.7 132.79 49.7

8 304.5 66.8 35.5 84.5 103.22 60.9

9 145.3 84.1 24.1 89.6 100.05 62.1

10 103.8 88.7 17.2 92.3 80.41 69.55

Keo tô chËm, b«ng nhá, l¾ng chËm B«ng nhá, t¶n m¸t, l¾ng chËm B«ng keo võa, cßn h¹t l¬ löng, l¾ng chËm B«ng to, mµu n©u, n­íc trong, l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

57 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

11 69.2 92.4 6.9 97.0 75.12 71.50

12 103.8 88.7 10.3 95.6 88.12 66.62

13 159.2 82.6 13.8 94.0 96.09 63.6

B«ng to, mµu n©u, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, keo tô vµ l¾ng nhanh Keo tô chËm, b«ng nhá, l¾ng chËm

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH

®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In :

H×nh 3.2. ¶nh h­ëng cña pH ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt

keo tô phÌn s¾t

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn ta thÊy m«i tr­êng pH thÝch

hîp cho qu¸ tr×nh keo tô b»ng phÌn s¾t xö lý n­íc th¶i In lµ pH= 10 - 12.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

58 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH trong qu¸ tr×nh xö

lý n­íc nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông phÌn S¾t III ta cã thÓ

gi¶i thÝch nh­ sau:

Khi cho Fe2(SO4)3.xH2O vµo phÌn s¾t sÏ bÞ thñy ph©n theo ph¶n øng:

Fe+3 + 2 H2O <=> Fe(OH)2 + H+ + + H+ Fe(OH) 2+ + 2 H2O <=> Fe(OH) 2

+ + 2 H2O <=> Fe(OH)3↓ + H+

Fe(OH) 2

ë pH thÊp <6 c¸c h¹t keo tån t¹i chñ yÕu ë d¹ng monome Fe(OH)2+,

+, Fe(OH)3 ↓ . C¸c monome nµy cã thÓ t¹o c¸c Polyme m¹ch dµi qua

Fe(OH)2

ph¶n øng trïng ng­ng. Trong qu¸ tr×nh thñy ph©n, c¸c tinh thÓ míi h×nh thµnh

hÊp phô c¸c ph©n tö t¹p chÊt lªn bÒ mÆt t¹o ra cÇu nèi gi÷a c¸c h¹t h×nh thµnh

m¹ng l­íi kh«ng gian gäi lµ b«ng keo. C¸c b«ng keo khi l¾ng sÏ kÐo theo c¸c

tap chÊt l¬ löng trong n­íc. Khi t¨ng pH th× l­îng ion OH- nhiÒu t¸c dông víi

c¸c ion Fe3+ t¹o thÕ lµm t¨ng nh©n keo vµ lµm gi¶m ψ, lµm gi¶m thÕ ®iÖn ®éng

ζ cña h¹t keo Fe(OH)3, lµm gi¶m lùc ®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng lùc hót, t¹o ®iÒu kiÖn

cho c¸c h¹t keo kÕt dÝnh vµo nhau.

MÆt kh¸c tõ pH cao c¸c ph¶n øng thñy ph©n t¹o thµnh c¸c Oxy-

Hydroxit kim lo¹i dõng l¹i ë tr¹ng th¸i t¹o thµnh Hidroxit kim lo¹i v« ®Þnh

h×nh, kÕt tña t¹o b«ng vµ l¾ng xuèng. Trong qu¸ tr×nh l¾ng chóng hÊp phô vµ

l«i cuèn c¸c h¹t keo, c¸c chÊt bÈn, chÊt mµu cïng l¾ng xuèng.

ë kho¶ng pH cao, khi cho phÌn s¾t d­íi d¹ng dung dÞch sÏ x¶y ra ph¶n

øng sau: Fe3+ + 3OH¯ → Fe(OH)3 ↓

C¸c mÇm Fe(OH)3 ®­îc h×nh thµnh sÏ hÊp phô c¸c ion ®Ó t¹o thµnh c¸c

2-]3x+.3xSO4

2-.

h¹t keo [mFe(OH)3.2nFe3+(3n-3x)SO4

Khi pH cao qu¸ cã thÓ lµm ®æi dÊu c¸c h¹t keo hydroxit kim lo¹i lµm

gi¶m kh¶ n¨ng keo tô t¹o b«ng. MÆt kh¸c ë pH qu¸ lín cã thÓ t¹o thµnh c¸c

phøc kim lo¹i Me(OH)n tÝch ®iÖn ©m lµm gi¶m kh¶ n¨ng hÊp phô chÊt bÈn,

chÊt mµu.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

59 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

I.3. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc

th¶i In

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn);

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 115 mg/l;

- M«i tr­êng pH = 11;

- L­îng chÊt trî keo tô thay ®æi: 2.5; 5; 7.5; 10; 15; 17.5; 20; 25mg/l;

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch bá phÇn kÕt tña ë d­íi,

sau ®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o s¸t

trong b¶ng sau:

B¶ng 3.3: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh

xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô phÌn s¾t .

§é ®ôc mgSiO2/l PA (mg/l) COD mgO2/l NhËn xÐt b«ng keo §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%)

2.5 166.1 81.9 19.5 91.6 105.6 60.0

5 98.2 89.3 14.9 93.6 102.43 61.2

10 58.6 93.6 11.5 95.0 100.05 62.1

15 48.5 94.7 9.8 95.8 79.92 69.73

17.5 55.4 94 10.3 95.6 79.0 70.08

20 83.1 90.9 12.4 94.6 100.84 61.8 B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

60 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt

trî keo tô PA xö lý n­íc th¶i In nh­ sau:

H×nh 3.3. ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô PA ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i

In, sö dông chÊt keo tô lµ phÌn s¾t

Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy hµm l­îng chÊt trî keo tô thÝch hîp cho qu¸

tr×nh xö lý n­íc th¶i In lµ 10 - 17.5mg/l.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô PA

trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶I In ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau:

ChÊt trî keo tô PA khi cho vµo, hÖ keo tô thùc hiÖn c¬ chÕ hÊp phô vµ

t¹o cÇu nèi. Nªn muèn cã hiÖu qu¶ cao th× mçi ph©n tö PA ph¶i ®­îc hÊp phô

lªn hai hay nhiÒu h¹t huyÒn phï, ®Ó thùc hiÖn vai trß lµ cÇu nèi. NÕu sö dông

PA qu¸ nhiÒu th× mét ph©n tö PA chØ hÊp phô trªn mét h¹t keo hoÆc qu¸ nhiÒu

ph©n tö polyme hÊp phô lªn mét h¹t keo, lóc ®ã sÏ kh«ng cßn chç nµo cho h¹t

keo kh¸c hÊp phô vµo. Do ®ã sö dông qu¸ nhiÒu PA sÏ lµm ®é nhít cña n­íc

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

61 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

t¨ng vµ lµm gi¶m hiÖu qu¶ vÒ kinh tÕ.

PA(polyacrylamit) lµ polymer m¹ch dµi, khi ph©n ly trong n­íc nã sÏ

keo tô c¸c h¹t cÆn bÈn trong n­íc d­íi d¹ng liªn kÕt chuçi, t¹o ®iÒu kiÖn

thuËn lîi cho viÖc h×nh thµnh vµ l¾ng tña b«ng keo.

II. Ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông chÊt keo tô lµ S÷a v«i (dung dÞch

Ca(OH)2 qu¸ b·o hßa).

• C¸c th«ng sè cña n­íc th¶i In tr­íc khi xö lý (n­íc th¶i ®· pha lo·ng

5 lÇn):

• §é mµu Coban = 892 ( Pt-Co); • §é ®ôc = 241 ( mgSiO2/l);

• COD = 258 (mgO2/l); • pH = 7.20

II.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In

b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn);

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 20 mg/l;

- M«i tr­êng pH = 2 (sö dông dung dÞch HCl 1:1);

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- Kh¶o s¸t lÇn l­ît víi hµm l­îng chÊt keo tô: 100; 150; 200; 250; 300;

350; 400 mg/l.

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót råi ®em t¸ch bá phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD.

• KÕt qu¶ kh¶o s¸t trong b¶ng sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

62 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

B¶ng 3.4 : KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶ xö lý

n­íc th¶i In.

NhËn xÐt b«ng keo §é ®ôc (mgSiO2/l) COD (mgO2/l) L­îng s÷a v«i (mg/l) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é mµu (Pt- Co)

100 435.35 51.19 99.29 58.8 226.52 12.2

150 321.83 63.92 73.74 69.4 172.85 33.0

200 221.26 75.2 46.03 80.9 92.88 64.0

250 30.32 96.6 13.96 94.4 75.14 70.88

300 126.64 85.8 25.54 89.4 97.78 62.1

350 217.65 75.6 54.70 77.3 152.48 40.9

400 309.52 65.3 107.97 55.2 182.92 29.1

B«ng keo nhá, n­íc ®ôc, l¾ng chËm B«ng keo to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng cùc nhanh Keo tô nhanh, b«ng to, l¾ng nhanh B«ng keo to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng keo to, n­íc trong, l¾ng nhanh

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a

v«i xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô nh­ sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

63 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.4. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶

xö lý n­íc th¶i In

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn ta thÊy hµm l­îng s÷a v«i tèi

­u cho qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc th¶i In lµ 200 - 250 mg/l.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i trong qu¸

tr×nh xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau:

Ở điều kiện pH = 2 (sử dụng dung dịch HCl 1:1), khi cho dung dịch

Ca(OH)2 vào sẽ tạo ra CaCO3 kết tủa.

Qu¸ tr×nh l¾ng cña CaCO3 sÏ kÐo theo c¸c chÊt r¾n l¬ löng, c¸c t¹p chÊt, c¸c chÊt mµu tån t¹i d­íi d¹ng keo cã trong n­íc th¶i t¹o thµnh c¸c b«ng keo, c¸c b«ng nhá kÕt tô víi nhau t¹o thµnh c¸c b«ng keo to h¬n, dÔ l¾ng h¬n.

Qu¸ tr×nh kÕt tña vµ l¾ng cña CaCO3 sÏ kÐo theo c¸c chÊt r¾n l¬ löng, c¸c t¹p chÊt, c¸c chÊt mµu cã trong n­íc th¶i. NÕu sö dông l­îng dung dÞch Ca(OH)2 Ýt kh«ng ®ñ t¹o keo (ch­a ®¹t tr¹ng th¸i qu¸ b·o hßa) hoÆc l­îng

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

64 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

b«ng keo CaCO3 t¹o ra Ýt, kh«ng kÐo hÕt ®­îc c¸c chÊt bÈn, b«ng t¹o ra nhá, qu¸ tr×nh l¾ng chËm hiÖu qu¶ xö lý thÊp. T¨ng dÇn l­îng chÊt keo tô hiÖu qu¶ t¨ng dÇn do t¹o ®­îc cµng nhiÒu nh©n keo thùc hiÖn qu¸ tr×nh hÊp phô trung hßa ®iÖn tÝch, lµm gi¶m lùc ®Èy tÜnh ®iÖn gi÷a c¸c h¹t keo dÉn ®Õn l«i cuèn c¸c h¹t keo ©m chÊt bÈn cïng l¾ng nh­ng nÕu l­îng dung dÞch Ca(OH)2 t¨ng qu¸ nhiÒu l­îng b«ng keo CaCO3 t¹o ra å ¹t b«ng keo rÊt nhá, c¸c b«ng keo nµy dÔ kÕt tô nhanh víi nhau t¹o thµnh côc b«ng keo ch¾c lµm gi¶m ®é xèp, dÉn ®Õn lµm gi¶m kh¶ n¨ng hÊp phô c¸c t¹p chÊt, hiÖu qu¶ xö lý gi¶m, nÕu l­îng chÊt keo tô qu¸ nhiÒu sÏ lµm cho m«i tr­êng n­íc sau khi xö lý cã ®é pH rÊt cao, g©y ra ®é cøng cao cho n­íc.

II.2. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In, sö

dông chÊt keo tô phÌn s¾t.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn);

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 20 mg/l;

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 250 mg/l;

- Thay ®æi pH m«i tr­êng : 1; 1.5; 2.5; 3; 4; 5; (sö dông dung dÞch HCl

1:1)

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót råi ®em t¸ch bá phÇn kÕt tña bªn

d­íi, sau ®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o

s¸t trong b¶ng sau:

B¶ng 3.5: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH tíi qu¸ tr×nh keo tô

xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i.

pH NhËn xÐt b«ng keo §é ®ôc (mgSiO2/l) COD (mgO2/l) §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%)

1 272.95 69.4 91.82 61.9 202.58 21.5

1.5 160.56 82.0 48.44 79.9 97.78 62.1 B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng rÊt nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

65 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

2 61.55 93.1 33.98 85.9 76.23 70.45

2.5 85.63 90.4 37.35 84.5 100.10 61.2

3 198.02 77.8 58.08 75.9 157.63 38.9

4 306.84 65.6 94.71 60.7 184.98 28.3

5 536.98 39.8 113.03 53.1 211.30 18.1

B«ng to, keo tô vµ l¾ng rÊt nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng nhá, mµu n©u, l¾ng chËm B«ng nhá, nhiÒu h¹t l¬ löng, l¾ng chËm B«ng t¶n m¸t, keo tô chËm, n­íc ®ôc

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH

®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In :

H×nh 3.5. ¶nh h­ëng cña pH hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

66 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn ta thÊy m«i tr­êng pH thÝch

hîp cho qu¸ tr×nh keo tô b»ng s÷a v«i xö lý n­íc th¶i In lµ pH= 2.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH trong qu¸ tr×nh xö

lý n­íc nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau:

NÕu pH cao th× khi cho chÊt keo tô lµ s÷a v«i vµo sÏ kh«ng x¶y ra hiÖn

t­îng keo tô, do ®ã kh«ng thÓ t¹o ra h¹t keo CaCO3 kÕt tña, l¾ng xuèng vµ l«i

cuèn c¸c t¹p chÊt, c¸c chÊt mµu cã trong n­íc.

Trong m«i tr­êng pH thÊp th× x¶y ra c¸c ph¶n øng hãa häc sau:

Ca(OH)2 + HCl = CaCl + H2O

Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 ↓ + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3 ↓ + 2H2O

C¸c mÇm CaCO3 võa t¹o thµnh sÏ hÊp phô c¸c ion cã trong dung dÞch

h×nh thµnh c¸c h¹t keo. Khi hµm l­îng s÷a v«i thÝch hîp th× m«i tr­êngpH

=13. C¸c b«ng keo h×nh thµnh l¾ng xuèng chóng sÏ hÊp phô vµ l«i cuèn c¸c

h¹t keo, c¸c chÊt bÈn, chÊt mµu…tån t¹i ë tr¹ng th¸i hßa tan, l¬ löng trong

2-

dung dÞch cïng l¾ng xuèng.

2-]2x+.2xCO3

Mixen keo t¹o thµnh: [mCaCO3.2nCa2+(2n-2x)CO3

II.3. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô PA ®Õn hiÖu qu¶ xö lý

n­íc th¶i.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc ;

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 250 mg/l;

- M«i tr­êng pH =2 ;

- L­îng chÊt trî keo tô thay ®æi : 5; 10; 15; 20; 25; 30; 35mg/l;

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót råi ®em t¸ch bá phÇn kÕt tña bªn

d­íi, sau ®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o

s¸t trong b¶ng sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

67 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

B¶ng 3.6: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô trong qu¸ tr×nh keo

tô xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i.

NhËn xÐt b«ng keo PA (mg/l) §é ®ôc mgSiO2/l COD mgO2/l §é mµu Pt-Co §é gi¶m ®é mµu % §é gi¶m ®é ®ôc % §é gi¶m COD %

5 279.19 68.7 99.05 58.9 175.95 31.8

10 137.04 80.6 50.36 79.1 157.06 43.0

15 60.66 93.2 22.17 90.8 118.16 54.2

20 32.11 96.4 10.12 95.8 72.36 71.95

25 66.01 92.6 16.14 93.3 74.69 71.05

30 166.80 81.3 22.65 90.6 95.46 62.1

35 266.70 70.1 41.21 82.9 123.58 52.1 B«ng nhá, t¶n m¸t, l¾ng chËm B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, gän, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to,gän,keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng nhá, t¶n m¸t, l¾ng chËm

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo

tô PA xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô nh­ sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

68 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.6. ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô PA ®Õn hiÖu qu¶

xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i

Tõ kÕt qu¶ ë b¶ng vµ ®å thÞ trªn ta thÊy hµm l­îng chÊt trî keo tô thÝch

hîp cho qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In lµ 15 ÷ 25 mg/l.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô PA

trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô ta cã thÓ gi¶i

thÝch nh­ sau:

PA(polyacrylamit) lµ polymer m¹ch dµi, khi ph©n ly trong n­íc nã sÏ

keo tô c¸c h¹t cÆn bÈn trong n­íc d­íi d¹ng liªn kÕt chuçi, t¹o ®iÒu kiÖn

thuËn lîi cho viÖc h×nh thµnh vµ l¾ng tña b«ng keo.

Polyacrylamit (PA) lµ s¶n phÈm cña qu¸ tr×nh trïng hîp acrylamit:

[CH2CH]1/n

|

C – NH2

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

||

69 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

§©y lµ hîp chÊt cao ph©n tö kh«ng ion, m¹ch th¼ng, ph©n tö l­îng rÊt

cao vµ lµ mét trong nh÷ng chÊt keo tô tèt [2].

Khi sö dông chÊt trî keo tô ta cã thÓ nhËn thÊy qu¸ tr×nh keo tô cã

nhiÒu ®iÓm kh¸c biÖt: qu¸ tr×nh keo tô x¶y ra nhanh, c¸c b«ng keo h×nh thµnh

víi kÝch th­íc lín vµ tèc ®é l¾ng cña h¹t keo t¨ng (gi¶m ®­îc kho¶ng 2/3 thêi

gian l¾ng, chØ cßn kho¶ng 20 phót). Khi sö dông l­îng PA v­ît qu¸ giíi h¹n

hiÖu qu¶ xö lý mµu gi¶m, ®é nhít dung dÞch t¨ng g©y khã kh¨n cho qu¸ tr×nh

läc vÒ sau. §iÒu ®ã ®­îc gi¶i thÝch theo [2]: keo tô vµ t¹o b«ng víi polyme

x¶y ra theo c¬ chÕ hÊp phô vµ t¹o cÇu nèi nªn muèn cã hiÖu qu¶ th× mçi ph©n

tö polyme ph¶i ®­îc hÊp phô lªn hai hay nhiÒu h¹t huyÒn phï ®Ó thùc hiÖn vai

trß cÇu nèi; nÕu l­îng chÊt trî keo tô cho vµo qu¸ nhiÒu th× cã thÓ mét ph©n tö

polyme chØ ®­îc hÊp phô trªn mét h¹t keo hay qu¸ nhiÒu ph©n tö polyme hÊp

phô trªn mét h¹t keo sÏ ng¨n c¶n c¸c ®u«i polyme (®· ®­îc hÊp phô trªn h¹t

huyÒn phï kh¸c) hÊp phô vµo; t¸c dông t¹o cÇu nèi kh«ng cßn nªn hiÖu qu¶ xö

lý mµu gi¶m.

III. Keo tô sö dông quÆng Bauxit

III.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng quÆng Bauxit

QuÆng bauxit nguyªn khai ®­îc nghiÒn mÞn cì h¹t kho¶ng <0,07mm.

Sau ®ã sÊy ë nhiÖt ®é 100-1100C gi÷ trong b×nh hót Èm.

• C¸c th«ng sè cña n­íc th¶i In tr­íc khi xö lý (n­íc th¶i ®· pha

lo·ng 5 lÇn):

• §é mµu Coban = 916 (Pt-Co) • §é ®ôc = 231.77 (mgSiO2/l)

• COD = 264(mgO2/l) • pH = 7.12

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn).

- ChÊt trî keo tô lµ 12 mg/l.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

70 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- M«i tr­êng pH = 11.

- L­îng Bauxit thay ®æi 25; 75; 100; 125; 150; 175; 200 mg/l.

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch bá phÇn kÕt tña ë d­íi, sau ®ã

®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o s¸t trong b¶ng

sau:

B¶ng 3.7: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng quÆng Bauxit trong qu¸

tr×nh keo tô xö lý n­íc th¶i In.

NhËn xÐt b«ng keo COD mgO2/l

§é ®ôc mgSiO2/l (mg/l) QuÆng Bauxit (mg) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%)

§é mµu (Pt- Co)

25 364.56 60.2 88.07 62.0 126.72 52.0

50 272.05 70.3 74.16 68.0 94.77 64.1

75 159.38 82.6 25.12 89.16 26.13 70.1

100 66.86 92.7 8.11 96.5 66.00 75.0

125 90.68 90.1 10.66 95.4 67.84 74.4

150 196.02 78.6 22.7 90.2 24.28 60.8

175 287.6 68.6 29.2 87.4 47.52 52.0

200 366.4 60.0 63.5 72.6 132.0 50.0 B«ng nhá,mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng nhá, mµu n©u, l¾ng nhanh

Tõ kÕt qu¶ trªn ta x©y dùng ®å thÞ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng Bauxit

trong qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc th¶i In nh­ sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

71 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.7: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng quÆng Bauxit trong qu¸ tr×nh keo tô

xö lý n­íc th¶i In

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn ta thÊy hµm l­îng quÆng

Bauxit thÝch hîp cho qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In lµ 100 - 125mg/l.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng Bauxit trong qu¸ tr×nh

xö lý n­íc nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau:

C¸c ion kim lo¹i vµ c¸c nhãm Hydroxit kim lo¹i, tÝch ®iÖn d­¬ng h×nh

thµnh trong qu¸ tr×nh thñy ph©n nÐn Ðp líp ®iÖn tÝch kÐp cña c¸c h¹t keo ©m

(cÆn bÈn, chÊt mµu). C¸c ion nµy ®­îc hÊp phô lªn bÒ mÆt h¹t keo dÉn ®Õn

trung hßa ®iÖn tÝch lµm ζ gi¶m tíi xÊp xØ b»ng 0, gi¶m lùc ®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng

lùc hót, t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c h¹t keo kÕt dÝnh vµo nhau.

Khi t¨ng l­îng chÊt keo tô ®Õn mét giíi h¹n nµo ®ã th× ζ xÊp xØ b»ng 0,

dÉn ®Õn keo tô (ζ<0.03V dÉn tíi keo tô).

Khi l­îng chÊt keo tô v­ît qu¸ giíi h¹n trªn c¸c h¹t keo vÉn tiÕp tôc

hÊp phô c¸c ion tr¸i dÊu d­¬ng, dÉn ®Õn ®æi dÊu h¹t keo vµ ζ l¹i t¨ng dÇn lªn,

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

72 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

t¨ng lùc ®Èy tÜnh ®iÖn dÉn ®Õn gi¶m kh¶ n¨ng kÕt dÝnh vµo nhau.

C¸c ion bÞ thñy ph©n t¹o thµnh c¸c Hydroxit kim lo¹i, c¸c phøc tÜnh

®iÖn d­¬ng m¹nh (tïy thuéc vµo pH vµ ®iÒu kiÖn qu¸ tr×nh) cã h¹t tÜnh bÒ mÆt

lín, dÔ kÕt hîp víi h¹t keo cÆn bÈn, chÊt mµu tÜnh ®iÖn ©m t¹o thµnh b«ng cÆn

(keo tô t­¬ng hç), cã kh¶ n¨ng hÊp phô c¸c chÊt bÈn trong khi l¾ng t¹o thµnh

c¸c b«ng cÆn lín h¬n. Khi t¨ng l­îng chÊt keo tô qu¸ tr×nh thñy ph©n t¹o

thµnh c¸c Hydroxit kim lo¹i, c¸c monome vµ polyme. Khi nång ®é ë tr¹ng

th¸i b·o hßa, c¸c monome vµ polyme kÕt l¹i thµnh tËp hîp lín b«ng keo.

Trong qu¸ tr×nh l¾ng, chóng hÊp phô vµ l«i cuèn kÐo theo c¸c h¹t keo, c¸c

chÊt bÈn, chÊt mµu… còng l¾ng theo. Khi l­îng chÊt keo tô qu¸ lín th× l­îng kÕt tña t¹o ra nhiÒu vµ nhanh

víi cÊu tróc ®Æc, chÆt, kh«ng thÝch hîp cho qu¸ tr×nh t¹o b«ng keo. MÆt kh¸c,

dung dÞch sÏ qu¸ b·o hßa ®èi víi kÕt tña, dÉn ®Õn qu¸ nhiÒu l­îng chÊt keo tô

lµm gi¶m kÝch th­íc b«ng keo.

III.2. ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ®Õn kh¶ n¨ng keo tô cña quÆng

Bauxit

QuÆng Bauxit ®­îc nghiÒn thµnh kÝch cì h¹t kh¸c nhau, sÊy kh« ë nhiÖt ®é100-110oC . Sau ®ã kh¶o s¸t ë c¸c ®iÒu kiÖn tèi ­u ta ®­îc kÕt qu¶

sau:

B¶ng 3.8: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc

th¶i In, sö dông chÊt keo tô quÆng Bauxit.

§é mµu (Pt-Co) NhËn xÐt b«ng keo COD (mgO2/l) KÝch th­íc h¹t (mm) §é ®ôc (mg SiO2/l)

d<0.05 201.52 §é gi¶m ®é mµu (%) 78.0 72.77 §é gi¶m ®é ®ôc (%) 68.6 105.6

0.05

trong, l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

73 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

0.10

0.15

nhanh

0.20

0.25

50.6 B«ng nhá, mµu n©u, l¾ng nhanh 48.12 B«ng nhá, mµu n©u, l¾ng nhanh

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ®Õn qu¸

tr×nh xö lý n­íc th¶i nh­ sau:

H×nh 3.8: ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ®Õn qu¸ tr×nh keo tô, sö dông chÊt

keo tô lµ quÆng Bauxit.

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ ta thÊy kÝch th­íc h¹t tèi ­u cho qu¸ tr×nh lµ:

0.05-0.10mm. Víi cì h¹t <0.05mm kh¶ n¨ng keo tô kÐm, ng­îc l¹i cì h¹t

>0.10mm ®é mµu cã gi¶m nh­ng kh«ng nhiÒu l¾m do h¹t to, diÖn tÝch bÒ mÆt

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

74 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

gi¶m, dÉn ®Õn kh¶ n¨ng keo tô kÐm h¬n.

III.3. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn);

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- ChÊt trî keo tô 12mg/l;

- Hµm l­îng bauxit lµ 100mg/l;

- Thay ®æi pH m«i tr­êng: 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13;

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o s¸t trong

b¶ng sau:

B¶ng 3.9: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH tíi qu¸ tr×nh keo tô

xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô quÆng Bauxit.

pH NhËn xÐt b«ng keo COD (mgO2/l) §é ®ôc (mgSiO2/l ) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é mµu (Pt- Co)

7 361.45 60.54 69.06 70.2 137.17 48.04

8 311.07 66.04 44.9 80.6 124.76 52.74

9 218.55 76.14 24.1 89.6 104.38 60.46

10 106.07 88.42 17.8 92.3 84.30 68.07

11 67.18 92.6 9.27 96.0 66.53 74.8

12 117.6 87.16 10.19 95.6 66.79 74.7

13 177.7 80.6 12.9 94.43 105.6 60.00 Keo tô chËm, b«ng nhá, l¾ng chËm B«ng nhá, t¶n m¸t, l¾ng chËm B«ng keo võa, cßn h¹t l¬ löng, l¾ng chËm B«ng to, mµu n©u,n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to,mµu n©u,keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, keo tô vµ l¾ng nhanh Keo tô chËm, b«ng nhá, l¾ng chËm

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH

®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In :

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

75 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.9: ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In,

sö dôngchÊt keo tô quÆng Bauxit .

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn ta thÊy m«i tr­êng pH thÝch

hîp cho qu¸ tr×nh keo tô b»ng quÆng Bauxit xö lý n­íc th¶i In lµ pH= 11

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH trong qu¸ tr×nh xö

lý n­íc nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông quÆng Bauxit ta cã thÓ

gi¶i thÝch nh­ sau:

NÕu pH thÊp, c¸c h¹t keo mµu cÆn bÈn tÝnh ®iÖn cïng dÊu víi c¸c h¹t

keo Hydroxit, dÉn ®Õn kh«ng keo tô.

Khi t¨ng pH l­îng OH- nhiÒu t¸c dông víi c¸c MZ+ (ion kim lo¹i) t¹o

thÕ lµm t¨ng nh©n keo vµng, gi¶m ζ cña h¹t keo, Hydroxit kim lo¹i, gi¶m lùc

®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng lùc hót, t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c h¹t keo dÝnh vµo nhau.

Khi pH cao qu¸, ®æi dÊu c¸c h¹t keo Hydroxit, kh¶ n¨ng keo tô, t¹o b«ng

kÐm.

III.4. ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

76 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn);

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

- Hµm l­îng Bauxit lµ 100 mg/l

- M«i tr­êng pH = 11

- ChÊt trî keo tô thay ®æi 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16.

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o s¸t trong

b¶ng sau:

B¶ng 3.10 : KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô tíi qu¸ tr×nh xö lý n­íc

th¶i In.

PA (mg/l) §é mµu (Pt-Co) NhËn xÐt b«ng keo §é ®ôc (mgSiO2/l) COD (mgO2/l) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m COD (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%)

291.29 68.2 94.56 59.2 152.85 42.1 2

196.94 78.5 69.60 70.15 119.86 54.6 4

177.70 80.6 48.12 79.24 109.0 58.71 6

158.47 82.7 41.72 82.0 104.96 60.24 8

10 107.17 88.3 33.37 85.6 78.11 70.41

12 86.1 90.6 26.19 88.7 74.35 71.84

14 96.18 89.5 64.66 72.1 79.17 70.01

16 158.46 82.7 82.46 60.42 83.85 68.24 B«ng nhá, mµu n©u, l¾ng chËm B«ng to, mµu n©u, l¾ng chËm B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u,l ¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

77 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta x©y dùng ®å thÞ biÓu diÔn ¶nh h­ëng cña hµm l­îng

chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In :

H×nh 3.10: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö lý

n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô lµ quÆng Bauxit.

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn, ta thÊy hµm l­îng chÊt trî

keo tô (PA) thÝch hîp cho qu¸ tr×nh keo tô b»ng quÆng Bauxit xö lý n­íc th¶i

In lµ PA = 10 - 12mg/l.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô trong

qu¸ tr×nh xö lý n­íc nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông quÆng

Bauxit ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau:

Keo tô vµ t¹o b«ng keo víi polyme, x¶y ra theo c¬ chÕ hÊp phô vµ t¹o

cÇu nèi. Nªn muèn cã hiÖu qu¶ th× mçi ph©n tö polyme (chÊt trî keo tô) ph¶i

hÊp phô lªn mét hay nhiÒu h¹t huyÒn phï ®Ó thùc hiÖn vai trß cÇu nèi. NÕu

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

78 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

l­îng chÊt trî keo tô nhiÒu qu¸ th× mét ph©n tö polyme chØ hÊp phô lªn mét

h¹t keo hoÆc qu¸ nhiÒu ph©n tö polyme hÊp phô lªn mét h¹t keo, do ®ã sÏ

kh«ng cßn chç cho c¸c chÊt bÈn hÊp phô vµo.

ViÖc sö dông PA trong qu¸ tr×nh keo tô ®­a ®Õn nhiÒu hiÖu qu¶: b«ng

keo lín, tèc ®é l¾ng nhanh, xö lý ®é mµu triÖt ®Ó h¬n. X¸c ®Þnh ®óng l­îng

PA tèi ­u lµ rÊt cÇn thiÕt v× nÕu cho PA qu¸ nhiÒu kh«ng nh÷ng t¨ng ®é nhít

dung dÞch g©y khã kh¨n cho qu¸ tr×nh läc vÒ sau mµ cßn cã thÓ cã tr­êng hîp

mét ph©n tö polyme chØ ®­îc hÊp phô trªn mét h¹t keo hay qu¸ nhiÒu ph©n tö

polyme hÊp phô trªn mét h¹t keo sÏ ng¨n c¶n c¸c ®u«i polyme (®· ®­îc hÊp

phô trªn h¹t huyÒn phï kh¸c) hÊp phô vµo; t¸c dông t¹o cÇu nèi cña PA gi÷a

c¸c h¹t keo kh«ng cßn nªn hiÖu qu¶ xö lý mµu gi¶m. Tõ ®ã sÏ lµm gi¶m t¸c

dông cña chÊt trî keo tô. MÆt kh¸c l­îng chÊt trî keo tô qu¸ nhiÒu sÏ g©y l·ng

phÝ ho¸ chÊt, lµm gi¶m hiÖu qu¶ kinh tÕ.

IV. KÕt qu¶ nghiªn cøu xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô kÕt

hîp sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn s¾t (Fe2(SO4)3.xH2O) – s÷a v«i Ca(OH)2.

Trong phÇn nµy chóng t«i gi÷ nguyªn c¸c ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc

nghiÖm kh«ng xÐt ¶nh h­ëng cña pH, chÊt trî keo tô PA v× khi sö dung riªng

tõng chÊt keo tô ®· xÐt råi. Nªn chóng t«i chØ xÐt ¶nh h­ëng cña hµm l­îng

PhÌn S¾t (hµm l­îng s÷a v«i kh«ng ®æi), vµ hµm l­îng s÷a v«i (hµm l­îng

phÌn s¾t kh«ng ®æi).

• C¸c th«ng sè cña n­íc th¶i In tr­íc khi xö lý( n­íc th¶i ®· pha lo·ng

5 lÇn):

• §é mµu Coban = 897 ( Pt-Co); • §é ®ôc = 251( mgSiO2/l);

• COD = 270 (mgO2/l); • pH = 7.06

IV.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i Ca(OH)2, hµm l­îng phÌn s¾t

kh«ng ®æi ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

79 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn);

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 15 mg/l;

- M«i tr­êng pHbd = 2(tr­íc khi cho dung dÞch Ca(OH)2);

- M«i tr­êng pHsau = 13(sau khi cho dung dÞch Ca(OH)2);

- Hµm l­îng chÊt keo tô phÌn s¾t kh«ng ®æi 50mg/l

- Hµm l­îng dung dÞch Ca(OH)2 thay ®æi: 20, 40, 60, 80, 100, 120mg/l;

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ c¸c th«ng sè

kh¶o s¸t nh­ sau :

B¶ng 3.11: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña s÷a v«i, hµm l­îng phÌn s¾t kh«ng ®æi

®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn s¾t - s÷a v«i

NhËn xÐt b«ng keo L­îng s÷a v«i (mg/l) §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l)

20 391.99 56.3 101.40 59.6 201.96 25.20

40 208.76 68.7 70.28 72.0 154.71 42.70

60 177.61 80.2 38.91 84.5 127.4 52.80

80 68.17 92.4 9.36 96.4 73.69 72.71

100 93.29 89.6 24.84 90.1 101.52 62.4

120 250.26 72.1 56.24 77.6 130.95 51.5 B«ng nhá, l¾ng chËm, n­íc ®ôc B«ng to, mµu n©u, l¾ng chËm B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, l¾ng nhanh

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn

s¾t xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô nh­ sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

80 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.11. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i

In, sö dông chÊt keo tô lµ hÖ phÌn s¾t - s÷a v«i

Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy hµm l­îng phÌn s¾t thÝch hîp cho qu¸ tr×nh xö

lý n­íc th¶i sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn S¾t - S÷a v«i lµ 80mg/l

Tõ kÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng S÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc

th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông hÖ phÌn S¾t - S÷a v«i ta cã thÓ gi¶i

thÝch nh­ sau:

Khi cho s÷a v«i vµo m«i tr­êng pH = 2 (sö dông dung dÞch HCl) t¹o ra

c¸c kÕt tña CaCO3. Khi t¨ng l­îng s÷a v«i ®Õn khi thÝch hîp, c¸c kÕt tña nµy

kÕt hîp víi c¸c chÊt bÈn cã trong n­íc th¶i vµ l¾ng xuèng (pH = 13). V× vËy

cÇn ph¶i kh¶o s¸t l­îng s÷a v«i thÝch hîp cho qu¸ tr×nh.

IV.2. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t hµm l­îng s÷a v«i kh«ng ®æi.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn).

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 15 mg/l.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

81 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- M«i tr­êng pHbd = 2(tr­íc khi cho dung dÞch Ca(OH)2).

- M«i tr­êng pHsau =13(sau khi cho dung dÞch Ca(OH)2).

- Hµm l­îng dung dÞch Ca(OH)2 kh«ng ®æi.

- Hµm l­îng chÊt keo tô phÌn s¾t thay ®æi: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70,

80mg/l.

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót.

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ c¸c th«ng sè

kh¶o s¸t nh­ sau :

B¶ng 3.12: KÕt qu¶ xö lý n­íc th¶i In theo hµm l­îng phÌn s¾t, hµm l­îng

Ca(OH)2 kh«ng ®æi, sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn s¾t -S÷a v«i.

NhËn xÐt b«ng keo L­îng phÌn S¾t (mg/l) §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2 /l) COD (mg O2/l)

10 391.98 56.3 104.4 59.6 188.46 30.20

20 191.06 78.7 70.28 72.0 160.11 40.70

30 144.81 87.2 38.91 84.5 127.44 52.8

40 86.11 90.4 24.10 90.4 93.96 65.20

50 66.37 92.6 9.79 96.1 75.32 72.10

60 132.75 85.2 31.12 87.6 130.95 51.5 B«ng nhá, l¾ng chËm, n­íc ®ôc B«ng to, mµu n©u, l¾ng chËm B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, l¾ng nhanh

70 186.8 79.6 49.95 80.1 155.52 42.4

80 339.96 62.1 81.32 67.6 184.95 31.5 B«ng to vµ l¾ng nhanh B«ng to, l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

82 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn

s¾t xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô nh­ sau:

H×nh 3.12. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t xö lý n­íc th¶i In b»ng

ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông hÖ PhÌn S¾t - S÷a V«i

Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy hµm l­îng phÌn S¾t thÝch hîp cho qu¸ tr×nh xö

lý n­íc th¶i In khi sö dông hÖ phÌn S¾t - S÷a v«i lµ 50mg/l.

Tõ kÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc

nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­ sau:

Khi thªm chÊt keo tô phÌn s¾t vµo dung dÞch n­íc th¶i ®· cã s½n hµm

l­îng s÷a v«i ë trªn, víi l­îng chÊt keo tô lµ phÌn s¾t thÝch hîp, c¸c ion kim

lo¹i vµ c¸c nhãm hidroxit kim lo¹i tÝch ®iÖn d­¬ng, ®­îc h×nh thµnh trong qu¸

tr×nh thñy ph©n ®· Ðp líp ®iÖn tÝch cña c¸c h¹t keo ©m (cÆn bÈn, chÊt mµu tån

t¹i d­íi d¹ng keo h÷u c¬), ®ång thêi c¸c ion nµy ®­îc hÊp phô lªn bÒ mÆt h¹t

keo lµm h¹t keo trung hßa ®iÖn tÝch, lµm gi¶m thÕ ®iÖn ®éng ζ , lµm gi¶m lùc

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

83 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng lùc hót, t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c h¹t keo kÕt dÝnh l¹i víi nhau.

Qu¸ tr×nh keo tô x¶y ra rÊt nhanh, b«ng keo to n­íc trong, hµm l­îng chÊt keo

tô gi¶m rÊt nhiÒu.

NÕu sö dông l­îng phÌn s¾t Ýt sÏ kh«ng ®ñ ®Ó t¹o b«ng keo (ch­a ®¹t

tr¹ng th¸i qu¸ b·o hßa) hoÆc l­îng b«ng keo Fe(OH)3 sinh ra Ýt sÏ kh«ng ®ñ

®Ó kÐo c¸c chÊt bÈn cã trong n­íc, b«ng t¹o ra nhá, qu¸ tr×nh l¾ng chËm, hiÖu

qu¶ xö lý thÊp.

NÕu l­îng chÊt keo tô nhiÒu qu¸ g©y mµu cho n­íc th¶i do ¶nh h­ëng

cña l­îng phÌn s¾t d­ g©y mµu vµng n©u cho n­íc sau xö lý.

V. Keo tô kÕt hîp sö dông quÆng Bauxit - s÷a v«i Ca(OH)2 b·o hßa.

Trong phÇn sö dông chÊt keo tô lµ quÆng Bauxit, S÷a V«i ë trªn chóng

t«i ®· xÐt c¸c ®iÒu kiÖn tèi ­u cña pH, chÊt trî keo tô. Nªn phÇn nµy chóng

t«i chØ xÐt ¶nh h­ëng cña hµm l­îng quÆng Bauxit (hµm l­îng s÷a v«i kh«ng

®æi), vµ hµm l­îng s÷a v«i(hµm l­îng Bauxit kh«ng ®æi).

• C¸c th«ng sè cña n­íc th¶i In tr­íc khi xö lý (n­íc th¶i ®· pha lo·ng 5 lÇn):

• §é mµu Coban = 900 (Pt-Co); • §é ®ôc = 245 (mgSiO2/l);

• COD = 234(mgO2/l); • pH = 7.12;

V.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng quÆng Bauxit hµm l­îng Ca(OH)2 kh«ng

®æi

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn)

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 12 mg/l

- M«i tr­êng pHbd = 2(tr­íc khi cho dung dÞch Ca(OH)2)

- M«i tr­êng pHsau = 13(sau khi cho dung dÞch Ca(OH)2)

-Hµm l­îng chÊt keo tô Ca(OH) kh«ng ®æi 100mg/l

- Hµm l­îng quÆng Bauxit thay ®æi: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80mg/l

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

84 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ c¸c th«ng sè

kh¶o s¸t nh­ sau :

B¶ng 3.13: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng quÆng Bauxit, hµm l­îng Ca(OH)2 kh«ng

®æi trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In, sö dông hÖ Bauxit- s÷a v«i .

NhËn xÐt b«ng keo §é ®ôc (mgSiO2/l) COD (mgO2/l) QuÆng Bauxit (mg) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é mµu (Pt- Co)

10 484.2 46.2 117.6 52.0 112.32 52.0

20 357.3 60.3 78.4 68.0 84.00 64.1

30 264.6 70.6 51.06 79.16 69.96 70.1

40 155.7 82.7 28.17 88.5 58.50 75.0

50 62.1 93.1 11.27 95.4 50.54 78.4

60 111.6 87.6 24.01 90.2 68.32 70.8

70 201.6 77.6 30.87 87.4 88.92 62.0

80 360 60.0 67.13 72.6 117.0 50.0 B«ng nhá, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to,n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng to, mµu n©u, l¾ng nhanh B«ng nhá, mµu n©u, l¾ng nhanh

Tõ kÕt qu¶ trªn ta x©y dùng ®å thÞ kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña hµm l­îng bauxit

trong qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc th¶i.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

85 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.13. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng Bauxit trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc

th¶i In sö dông chÊt keo tô hÖ Bauxit - S÷a V«i

Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn ta thÊy hµm l­îng Bauxit tèi ­u cho qu¸ tr×nh lµ 50mg/l.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng Bauxit trong qu¸ tr×nh

xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông hÖ Bauxit - S÷a V«i ta cã thÓ

gi¶i thÝch nh­ sau:

M«i tr­êng pH =2, cho chÊt keo tô Bauxit vµo t¹o ra c¸c ion kim lo¹i,

c¸c ion kim lo¹i nµy thuû ph©n trong n­íc t¹o thµnh c¸c monome vµ polyme

cã t¸c dông nh­ c¸c nh©n keo. V× vËy khi hµm l­îng Bauxit thÝch hîp th× c¸c

ion kim lo¹i ®­îc hÊp phô lªn bÒ mÆt h¹t keo dÉn ®Õn trung hßa ®iÖn tÝch lµm

ζ gi¶m tíi xÊp xØ b»ng 0, gi¶m lùc ®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng lùc hót, t¹o ®iÒu kiÖn

cho c¸c h¹t keo kÕt dÝnh vµo nhau.

NÕu l­îng chÊt keo tô qu¸ Ýt, kh«ng ®ñ ®Ó t¹o thµnh c¸c h¹t keo ®Ó hÊp

phô c¸c chÊt chÊt bÈn, chÊt r¾n l¬ löng cã trong n­íc th¶i.

Khi l­îng chÊt keo tô qu¸ lín th× l­îng kÕt tña t¹o ra nhiÒu vµ nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

86 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

víi cÊu tróc ®Æc, chÆt, kh«ng thÝch hîp cho qu¸ tr×nh t¹o b«ng keo. MÆt kh¸c,

dung dÞch sÏ qu¸ b·o hßa ®èi víi kÕt tña, dÉn ®Õn qu¸ nhiÒu l­îng chÊt keo tô

lµm gi¶m kÝch th­íc b«ng keo.

V.2. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng Ca(OH)2, hµm l­îng quÆng Bauxit (kh«ng

®æi)

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 5 lÇn)

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 12 mg/l

- M«i tr­êng pHbd = 2(tr­íc khi cho dung dÞch Ca(OH)2)

- M«i tr­êng pHsau = 13(sau khi cho dung dÞch Ca(OH)2)

- Hµm l­îng chÊt keo tô Bauxit kh«ng ®æi 100mg/l

- Hµm l­îng quÆng Ca(OH) thay ®æi: 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140mg/l

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót ®em t¸ch phÇn kÕt tña ë d­íi, sau

®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ c¸c th«ng sè

kh¶o s¸t nh­ sau :

B¶ng 3.14: KÕt qu¶ xö lý n­íc th¶i In theo hµm l­îng Ca(OH)2 hµm l­îng

quÆng Bauxit kh«ng ®æi.

NhËn xÐt b«ng keo L­îng S÷a v«i (mg/l) §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l)

20 393.3 56.3 74.48 69.6 163.33 30.20

40 281.7 68.7 68.6 72.0 118.63 50.70

60 178.2 80.2 37.98 84.5 91.14 62.8

80 158.4 82.4 33.32 86.4 69.73 70.20 B«ng nhá, l¾ng chËm, n­íc ®ôc B«ng to, mµu n©u, l¾ng chËm B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

87 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

100 93.6 89.6 24.25 90.1 64.58 72.4 B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh

120 251.1 72.1 30.38 87.6 73.71 68.5 B«ng to, l¾ng nhanh

140 251.1 72.1 30.38 87.6 104.13 55.5 B«ng to, l¾ng nhanh

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn

s¾t xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô nh­ sau:

H×nh 3.14. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i

In, sö dông chÊt keo tô hÖ Bauxit -S÷a V«i

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng Bauxit trong qu¸ tr×nh

xö lý n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông hÖ Bauxit - S÷a V«i ta cã thÓ

gi¶i thÝch nh­ sau:

Khi cho Ca(OH) vµo t¹o ra m«i tr­êng pH=13 c¸c nh©n keo kÕt hîp víi

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

88 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

chÊt bÈn, chÊt r¾n l¬ löng cã trong n­íc th¶i t¹o thµnh c¸c b«ng keo vµ l¾ng

xuèng, ngoµi ra ion Ca2+cßn ®ãng vai trß nh­ chÊt keo tô. V× vËy cÇn ph¶i

kh¶o s¸t hµm l­îng s÷a v«i tèi ­u cho qu¸ tr×nh. Víi hµm l­îng s÷a v«i Ýt qu¸

kh«ng ®ñ ®Ó keo tô.

NÕu lượng chất keo tụ qu¸ nhiều sẽ làm cho m«i trường nước sau khi xử lý

cã độ pH rất cao, g©y ra độ cứng cao cho nước.

Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn ta thÊy khi kÕt hîp sö dông chÊt keo tô lµ hÖ QuÆng

Bauxit - S÷a V«i hµm l­îng chÊt Bauxit, S÷a V«i gi¶m ®i rÊt nhiÒu lÇn khi

dïng riªng rÏ. MÆt kh¸c, ion Ca2+ cã t¸c dông lµm chÊt keo tô, ngoµi ra s÷a

v«i Ca(OH)2 cßn ®ãng vai trß trong qu¸ tr×nh lµm kiÒm hãa. Nªn qu¸ tr×nh xö

lý n­íc th¶i kh«ng cÇn thªm chÊt lµm kiÒm hãa NaOH nh­ ®· sö dông.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

89 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

KÕT QU¶ NGHI£N CøU Xö Lý N¦íC TH¶I Hå V¡N

I. Xö lý n­íc th¶i Hå V¨n b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô lµ (Fe2(SO4)3.xH2O).

• C¸c th«ng sè cña n­íc Hå V¨n tr­íc khi xö lý (n­íc th¶i ®· pha lo·ng

2 lÇn):

• §é mµu Coban = 3860.5 • §é ®ôc = 636.6

• COD = 348 • pH = 7.12

I.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc Hå V¨n

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc Hå dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc (pha lo·ng 2 lÇn);

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 30 mg/l;

- M«i tr­êng pH = 13

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót.

- Kh¶o s¸t lÇn l­ît víi hµm l­îng chÊt keo tô : 1350; 1500; 1650; 1800;

1950; 2100 .

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót råi läc qua giÊy läc, sau ®ã ®em x¸c

®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD.

B¶ng 3.15: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc

th¶i Hå V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn S¾t.

§é mµu (Pt-Co) NhËn xÐt b«ng keo

L­îng phÌn s¾t (mg/l) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l)

§é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%)

1350 3427.68 11.2 463.44 27.2 263.43 24.3

1500 1690.68 56.2 112.68 82.3 127.37 63.4

1650 393.72 89.8 29.28 95.4 72.47 79.18

1800 447.76 88.4 35.65 94.4 101.27 70.9 B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm B«ng nhá, nhiÒu h¹t l¬ löng B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

90 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

1950 1030.62 73.3 55.38 91.3 123.89 64.4

2100 1123.26 70.9 64.93 89.8 167.39 51.9 B«ng to, n­íc trong,l¾ng nhanh B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng

phÌn s¾t xö lý n­íc Hå V¨n nh­ sau :

H×nh 3.15. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc

Hå V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn s¾t

Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn ta thÊy hµm l­îng chÊt keo tô thÝch hîp cho n­íc

th¶i Hå V¨n lµ 1650 mg/l. N­íc th¶i hå V¨n cã ®Æc ®iÓm lµ: n­íc mµu xanh

lôc, nhiÒu rong t¶o, chÊt th¶i, cho nªn hµm l­îng phÌn s¾t tèi ­u cho qu¸ tr×nh

nhiÒu h¬n so víi n­íc th¶i In. Hµm l­îng Ýt qu¸ kh«ng ®ñ ®Ó qu¸ tr×nh keo tô.

Ng­îc l¹i, hµm l­îng nhiÒu qu¸ g©y cho n­íc cã mµu n©u, tèn hãa chÊt,

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

91 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

kh«ng hiÖu qu¶ kinh tÕ.

I.2. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH tíi qu¸ tr×nh keo tô qu¸ tr×nh xö lý n­íc

Hå V¨n .

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm :

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200 ml n­íc - L­îng chÊt trî keo tô lµ 30 mg/l - Thêi gian khuÊy m¹nh lµ 3 phót , khuÊy nhÑ 10 phót , ®Ó l¾ng 20 phót . - Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 1650 mg/l - Kh¶o s¸t ë m«i tr­êng pH thay ®æi : 10; 11; 12; 12.5; 13; 13.5. N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót, t¸ch bá phÇn kÕt tña bªn d­íi sau ®ã

mang x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu : §é mµu, ®é ®ôc,COD.

B¶ng 3.16: ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH tíi qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc

Hå V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn S¾t .

NhËn xÐt b«ng keo

pH §é mµu (Pt-Co)

§é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l)

10 2123.27 45.0 335.81 47.2 208.10 40.2

11 841.48 78.2 239.77 62.3 147.55 57.6

12 586.72 84.8 92.94 85.4 130.15 62.6

12.5 370.61 90.4 61.05 90.4 85.96 75.3

13 258.66 93.3 36.25 94.3 74.47 78.6

13.5 737.37 80.9 64.87 89.8 103.35 70.3 B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm B«ng nhá, nhiÒu h¹t l¬ löng B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH

®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc Hå V¨n nh­ sau :

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

92 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.16. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc Hå

V¨n sö dông chÊt keo tô lµ phÌn S¾t.

Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn ta thÊy: pH tèi ­u cho qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i hå

V¨n lµ pH=13.

NÕu pH thÊp, c¸c h¹t keo mµu cÆn bÈn tÝnh ®iÖn cïng dÊu víi c¸c h¹t

keo Hydroxit, dÉn ®Õn kh«ng keo tô.

Khi t¨ng pH l­îng OH- nhiÒu t¸c dông víi c¸c MZ+ (ion kim lo¹i) t¹o

thÕ lµm t¨ng nh©n keo, gi¶m ζ cña h¹t keo, gi¶m lùc ®Èy tÜnh ®iÖn, t¨ng lùc

hót, t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c h¹t keo dÝnh vµo nhau.

Khi pH cao qu¸, ®æi dÊu c¸c h¹t keo Hydroxit, kh¶ n¨ng keo tô, t¹o

b«ng kÐm.

I.3. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc

Hå V¨n

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

93 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm :

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lÝ lµ 200 ml n­íc - Thêi gian khuÊy m¹nh lµ 3 phót , khuÊy nhÑ 10 phót , ®Ó l¾ng 20 phót . - Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 1650 mg/l

- M«i tr­êng pH = 13 - Kh¶o s¸t l­îng chÊt trî keo tô thay ®æi lµ 10, 20, 30, 40, 50, 60.mg/l N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót råi mang t¸ch bá phÇn kÕt tña bªn d­íi

sau ®ã mang x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu : §é mµu, ®é ®ôc,COD.

B¶ng 3.17. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö lý

n­íc Hå V¨n

§é mµu (Pt-Co) NhËn xÐt b«ng keo L­îng PA (mg/l) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%)

10 1841.22 52.3 197.35 69.0 220.98 36.5

20 953.54 75.3 63.02 90.1 150.68 56.7

30 451.62 88.3 47.11 92.6 79.39 77.19

40 860.78 77.7 53.47 91.6 116.23 66.6

50 1269.94 67.1 140.05 78.0 120.05 56.4

60 1354.8 64.9 201.16 68.4 187.22 46.2 B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm B«ng nhá, nhiÒu h¹t l¬ löng B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, l¾ng nhanh B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt

trî keo tô thÝch hîp cho qu¸ tr×nh xö lÝ n­íc Hå V¨n nh­ sau :

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

94 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.17. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö lý

n­íc Hå V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn s¾t

Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy: Hµm l­îng chÊt trî keo tô tèi ­u cho qu¸ tr×nh

xö lý n­íc hå V¨n PA= 30mg/l.

NÕu sö dông PA qu¸ nhiÒu th× mét ph©n tö PA chØ hÊp phô trªn mét h¹t

keo hoÆc qu¸ nhiÒu ph©n tö polyme hÊp phô lªn mét h¹t keo, lóc ®ã sÏ kh«ng

cßn chç nµo cho h¹t keo kh¸c hÊp phô vµo. Do ®ã sö dông qu¸ nhiÒu PA sÏ

lµm ®é nhít cña n­íc t¨ng vµ lµm gi¶m hiÖu qu¶ vÒ kinh tÕ.

PA(polyacrylamit) lµ polymer m¹ch dµi, khi ph©n ly trong n­íc nã sÏ

keo tô c¸c h¹t cÆn bÈn trong n­íc d­íi d¹ng liªn kÕt chuçi, t¹o ®iÒu kiÖn

thuËn lîi cho viÖc h×nh thµnh vµ l¾ng tña b«ng keo.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

95 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

II. KÕt qu¶ nghiªn cøu xö lý n­íc th¶i hå V¨n, sö dông chÊt keo tô S÷a

V«i.

• C¸c th«ng sè cña n­íc Hå V¨n tr­íc khi xö lý (n­íc th¶i ®· pha lo·ng 2

lÇn):

• §é mµu Coban = 3795 (pt –Co) • §é ®ôc = 642.3 mg SiO2/l)

• COD = 352 (mgO2/l) • pH = 7.0

II.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i Hå

V¨n

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm :

L­îng chÊt trî keo tô lµ 35 mg/l

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200 ml n­íc - - Thêi gian khuÊy m¹nh lµ 3 phót , khuÊy nhÑ 10 phót , ®Ó l¾ng 20 phót . - M«i tr­êng pH = 4 ( sö dông dung dÞch HCl 1: 1) - Kh¶o s¸t lÇn l­ît víi hµm l­îng chÊt keo tô: 2975; 4250; 5950; 6800;

7650; 8500; 9000.

- N­íc sau khi xö lý®Ó l¾ng 20 phót råi mang t¸ch bá phÇn kÕt tña bªn d­íi

sau ®ã mang x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu : §é mµu, ®é ®ôc,COD.

B¶ng 3.18: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh keo tô xö lý

n­íc Hå V¨n.

§é mµu (Pt-Co) NhËn xÐt b«ng keo

L­îng s÷a v«i (mg/l) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%0 §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l)

2975 1601.49 57.8 204.25 68.2 195.71 44.4

4250 1123.32 70.4 135.53 78.9 151.36 57.0

5950 573.05 84.9 79.0 87.7 101.02 71.3

6800 352.94 90.7 25.05 96.1 78.0 77.84 B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm B«ng nhá, nhiÒu h¹t l¬ löng B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

96 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

7650 474.37 87.5 43.03 93.3 105.6 70.0

8500 1039.83 72.6 69.37 89.2 117.57 66.6

9000 180.58 60.2 125.25 80.5 126.72 64.0 B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm B«ng nhá, n­íc ®ôc, l¾ng chËm

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn

qu¸ tr×nh xö lý n­íc Hå V¨n, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i nh­ sau:

H×nh 3.18. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc Hå

V¨n, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn ë trªn ta thÊy hµm l­îng s÷a v«i tèi

­u cho qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc Hå V¨n lµ 6800 -7650 mg/l.

Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i trong qu¸

tr×nh xö lý n­íc nhiÔm bÈn b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô ta cã thÓ gi¶i thÝch nh­

sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

97 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

ë ®iÒu kiÖn pH =2 (sö dông dung dÞch HCl 1:1), khi cho dung dÞch

Ca(OH)2 vµo sÏ t¹o ra CaCO3 kÕt tña:

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + H2O

Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3↓ + 2H2O

2- ]2x+.2xCO3

2-

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O Mixen keo t¹o thµnh: [mCaCO3.2nCa2+(2n-2x)CO3

Qu¸ tr×nh l¾ng cña CaCO3 sÏ kÐo theo c¸c chÊt r¾n l¬ löng, c¸c t¹p chÊt,

c¸c chÊt mµu tån t¹i d­íi d¹ng keo cã trong n­íc th¶i. NÕu sö dông l­îng

dung dÞch Ca(OH)2 Ýt kh«ng ®ñ t¹o keo (ch­a ®¹t tr¹ng th¸i qu¸ b·o hßa) hoÆc

l­îng b«ng keo CaCO3 t¹o ra Ýt, kh«ng kÐo hÕt ®­îc c¸c chÊt bÈn, b«ng t¹o ra

nhá, qu¸ tr×nh l¾ng chËm hiÖu qu¶ xö lý thÊp. T¨ng dÇn l­îng chÊt keo tô hiÖu

qu¶ t¨ng dÇn do t¹o ®­îc cµng nhiÒu nh©n keo thùc hiÖn qu¸ tr×nh hÊp phô

trung hßa ®iÖn tÝch, lµm gi¶m lùc ®Èy tÜnh ®iÖn gi÷a c¸c h¹t keo dÉn ®Õn l«i

cuèn c¸c h¹t keo ©m chÊt bÈn cïng l¾ng.Nh­ng nÕu l­îng dung dÞch Ca(OH)2

t¨ng qu¸ nhiÒu, l­îng b«ng keo CaCO3 t¹o ra nhiÒu vµ nhanh, b«ng keo rÊt

nhá, víi cÊu tróc ®Æc chÆt kh«ng thÝch hîp cho qu¸ tr×nh t¹o b«ng keo. DÉn

®Õn kÝch th­íc b«ng keo gi¶m. KÕt qu¶ lµm gi¶m kh¶ n¨ng kÕt dÝnh vµo nhau

vµ do ®ã gi¶m kh¶ n¨ng hÊp phô c¸c t¹p chÊt cña b«ng keo, hiÖu qu¶ xö lý

gi¶m. NÕu l­îng chÊt keo tô qu¸ nhiÒu sÏ lµm cho m«i tr­êng n­íc sau khi xö

lý cã ®é pH rÊt cao, g©y ra ®é cøng cao cho n­íc.

I.2. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i hå V¨n

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm :

- ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lÝ lµ 200 ml n­íc - L­îng chÊt trî keo tô lµ 35 mg/l - Thêi gian khuÊy m¹nh lµ 3 phót , khuÊy nhÑ 10 phót , ®Ó l¾ng 20 phót . - Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 6800 mg/l - Thay ®æi pH m«i tr­êng 1,5; 2; 3; 4; 5; 6

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

98 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- N­íc sau khi xö lÝ ®Ó l¾ng 20 phót råi mang t¸ch bá phÇn kÕt tña bªn d­íi

sau ®ã mang x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu : §é mµu, ®é ®ôc, COD.

B¶ng 3.19. ¶nh h­ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i hå V¨n, sö

dông chÊt keo tô S÷a V«i.

pH NhËn xÐt b«ng keo §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%)

1.5 2758.9 27.3 269.0 51.2 214.37 39.1

2 1157.58 53.7 181.77 71.7 141.86 59.7

3 508.53 86.6 102.77 84.0 105.95 69.9

4 178.56 95.3 36.61 94.3 73.48 79.12

5 535.1 85.9 61.01 90.5 108.77 69.1

6 1722.93 54.6 106.62 83.4 159.81 54.6 B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm B«ng nhá, nhiÒu h¹t l¬ löng B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng to, keo tô vµ l¾ng nhanh B«ng to, n­íc trong, l¾ng nhanh B«ng nhá, keo tô vµ l¾ng chËm

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta x©y dùng ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng

pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lÝ n­íc Hå V¨n

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

99 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.19. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc Hå

V¨n sö dông chÊt keo tô S÷a V«i

Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy pH tèi ­u cho qu¸ tr×nh pH = 4.

Ở điều kiện pH = 4 (sử dụng dung dịch HCl 1:1), khi cho dung dịch Ca(OH)2 vào sẽ tạo ra CaCO3 kết tủa, ®èi víi n­íc th¶i hå V¨n rÊt nhiÒu rong t¶o cã h¹i, c¸c lo¹i chÊt th¶i g©y cho n­íc cã mµu xanh ®Ëm, mïi h«i thèi. Cho nªn m«i tr­êng pH ®iªu chØnh tr­íc khi cho l­îng s÷a v«i vµo pH = 4. M«i tr­êng pH thÊp h¬n khi cho s÷a v«i vµo kh«ng t¹o ra qu¸ tr×nh keo tô. Sau khi cho s÷a v«i vµo m«i tr­êng pH = 13, t¹o ra c¸c nh©n keo Hydroxit Caxi, c¸c nh©n keo nµy kÕt hîp cïng c¸c chÊt bÈn vµ l¾ng xuèng. Khi kÕt hîp cïng chÊt trî keo tô qu¸ tr×nh l¾ng nhanh h¬n.

I.3. ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô ®Õn hiÖu qu¶ xö lÝ n­íc Hå V¨n

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm : - ThÓ tÝch n­íc th¶i dïng ®Ó xö lý lµ 200 ml n­íc

- Thêi gian khuÊy m¹nh lµ 3 phót , khuÊy nhÑ 10 phót , ®Ó l¾ng 20

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

100 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

phót .

- Hµm l­îng chÊt keo tô lµ 6800 mg/l

- M«i tr­êng pH = 4

- L­îng chÊt trî keo tô lµ thay ®æi : 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50 mg/l

- N­íc sau khi xö lÝ ®Ó l¾ng 20 phót råi mang t¸ch bá phÇn kÕt tña

bªn d­íi sau ®ã mang x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu : §é mµu, ®é ®ôc,COD.

B¶ng 3.20: ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô PA ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i

hå V¨n, sö dông chÊt keo tô lµ S÷a V«i

PA (mg/l) NhËn xÐt b«ng keo §é ®ôc (mgSiO2/l) COD (mgO2/l) §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%)

20 1476.25 61.1 256.92 60.0 179.52 49.0

25 1256.14 66.9 237.37 64.6 142.91 59.4

30 648.95 82.9 191.41 70.2 122.50 65.2

35 352.93 90.7 125.25 80.5 72.43 79.42

40 417.45 89.0 128.46 80.0 138.69 60.6

45 584.43 84.6 158.0 75.4 141.15 59.9

50 834.9 78.0 177.92 72.3 179.17 49.1

B«ng to, mµu xanh, l¾ng nhanh. B«ng to, mµu xanh, l¾ng nhanh. B«ng to, mµu xanh, l¾ng nhanh. B«ng to,n­íc trong, keo tô vµ l¾ng nhanh. B«ng to,n­íc trong, keo tô vµ l¾ng nhanh. B«ng to , mµu xanh, l¾ng nhanh. B«ng to , mµu xanh, l¾ng nhanh.

Tõ b¶ng sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt

trî keo tô PA nh­ sau :

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

101 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.20. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô PA ®Õn qu¸ tr×nh xö

lý n­íc th¶i hå V¨n, sö dông chÊt keo tô S÷a V«i.

Hµm l­îng chÊt trî keo tô cña n­íc th¶i hå V¨n nhiÒu h¬n so víi n­íc th¶i In,

hµm l­îng chÊt trî keo tô PA = 35 mg/l

III. KÕt qu¶ nghiªn cøu xö lý n­íc Hå V¨n b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö

dông hÖ chÊt keo tô: PhÌn s¾t – s÷a v«i.

Khi kÕt hîp sö dông hÖ phÌn S¾t - S÷a v«i chóng t«i chØ tiÕn hµnh

nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña phÌn s¾t vµ hµm l­îng s÷a v«i, cßn c¸c th«ng sè

PA, pH gi÷ nguyªn.

• C¸c th«ng sè cña n­íc Hå V¨n tr­íc khi xö lý (n­íc th¶i ®· pha lo·ng

2 lÇn):

• §é mµu Coban = 3850 • §é ®ôc = 652

• COD = 365 • pH = 7.12

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

102 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

III.1. Kh¶o s¸t sù biÕn thiªn hµm l­îng cña Fe2(SO4)3, hµm l­îng dung

dÞch Ca(OH)2 kh«ng ®æi.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc Hå dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc(pha lo·ng 2 lÇn);

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 35 mg/l;

- M«i tr­êng pHb® = 2 (tr­íc khi cho dung dÞch Ca(OH)2).

- M«i tr­êng pHsau = 13 (sau khi cho dung dÞch Ca(OH)2).

- Hµm l­îng cña dung dÞch Ca(OH)2 kh«ng ®æi : 2497.5 mg/l

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót.

- Kh¶o s¸t lÇn l­ît víi hµm l­îng chÊt keo tô Fe2(SO4)3: 200; 250; 300;

350; 400; 450 mg/l.

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót råi läc qua giÊy läc, sau ®ã ®em x¸c

®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD.

• KÕt qu¶ kh¶o s¸t trong b¶ng sau:

B¶ng 3.21: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng hÖ chÊt keo tô phÌn s¾t- s÷a v«i

trong qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc Hå V¨n.

NhËn xÐt b«ng keo §é mµu (Pt-Co) L­îng phÌn S¾t (mg/l) §é gi¶m ®é mµu (%) §é gi¶m ®é ®ôc (%) §é gi¶m COD (%) §é ®ôc (mg SiO2/l) COD (mg O2/l)

200 881.65 77.1 81.5 87.5 236.16 35.3

250 180.95 95.3 40.42 93.8 73.58 79.84

300 419.65 89.1 61.29 90.6 118.99 67.4

350 812.35 78.9 134.96 79.3 170.09 53.4

400 839.3 78.2 137.57 78.9 193.09 47.1

450 1270.5 67.0 206.03 68.4 194.18 46.8 Keo t¶n m¸t, nhiÒu h¹t l¬ löng B«ng to, l¾ng cùc nhanh(35 gi©y) B«ng keo to, mµu xanh, l¾ng nhanh B«ng keo to, gän, l¾ng nhanh B«ng to, mµu xanh, l¾ng nhanh B«ng to, nhiÒu h¹t l¬ löng

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

103 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng hÖ

chÊt keo tô phÌn s¾t vµ s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc Hå V¨n nh­

sau:

H×nh 3.21. ¶nh h­ëng cña hÖ chÊt keo tô PhÌn S¾t - S÷a V«i tíi qu¸ tr×nh

xö lý n­íc th¶i hå V¨n

IV.2. Kh¶o s¸t sù biÕn thiªn hµm l­îng cña Ca(OH)2, hµm l­îng dung

dÞch Fe2(SO4)3 kh«ng ®æi.

• §iÒu kiÖn tiÕn hµnh thùc nghiÖm:

- ThÓ tÝch n­íc Hå dïng ®Ó xö lý lµ 200ml n­íc(pha lo·ng 2 lÇn);

- L­îng chÊt trî keo tô sö dông lµ 35 mg/l;

- M«i tr­êng pHb® = 2 (tr­íc khi cho dung dÞch Ca(OH)2);

- M«i tr­êng pHsau = 13 ( sau khi cho dung dÞch Ca(OH)2);

- Hµm l­îng cña dung dÞch Fe2(SO4)3 kh«ng ®æi : 250 mg/l;

- Thêi gian khuÊy m¹nh 3 phót, khuÊy nhÑ 10 phót, ®Ó l¾ng 20 phót;

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

104 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

- Kh¶o s¸t lÇn l­ît víi hµm l­îng chÊt keo tô Ca(OH)2 :1665; 1998;

2331; 2497.5; 2664; 2997 mg/l;

N­íc sau khi xö lý ®Ó l¾ng 20 phót råi ®em t¸ch bá phÇn kÕt tña bªn

d­íi, sau ®ã ®em x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu: ®é mµu, ®é ®ôc, COD. KÕt qu¶ kh¶o

s¸t trong b¶ng sau:

B¶ng 3. 22: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t, hµm l­îng s÷a v«i kh«ng

®æi trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc hå V¨n sö dông hÖ phÌn S¾t -S÷a V«i.

NhËn xÐt b«ng keo §é ®ôc (mgSiO2/l) COD (mgO2/l) L­îng s÷a v«i (mg/l) §é mµu (Pt-Co) §é gi¶m COD (%)

§é gi¶m ®é mµu (%) 0 §é gi¶m ®é ®ôc (%) 0 Ban ®Çu 3860.5 636.6 348 0

1665 1667.05 56.7 230.81 64.6 229.95 37.0

1998 916.3 76.2 130.83 78.4 156.59 57.1

2331 446.6 88.4 73.68 88.7 118.99 67.4

2497.5 142.45 96.3 40.42 93.8 45.26 87.6

2664 358.05 90.7 72.37 88.9 120.09 67.1

2997 950.95 75.3 143.44 78.0 157.68 56.8 B«ng nhá, nhiÒu h¹t l¬ löng B«ng keo to, mµu xanh,l¾ng nhanh B«ng keo to, gän, l¾ng nhanh B«ng to,l¾ng cùc nhanh(35 gi©y) B«ng to,mµu vµng xanh, l¾ng nhanh B«ng to,nhiÒu h¹t l¬ löng

Tõ sè liÖu trªn ta cã ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña hµm l­îng hÖ chÊt

keo tô phÌn s¾t vµ s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc Hå V¨n nh­ sau:

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

105 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.22. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc hå

V¨n sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn s¾t - s÷a v«i

Tõ b¶ng sè liÖu vµ ®å thÞ biÓu diÔn sù ¶nh h­ëng cña l­îng chÊt keo tô khi sö

dông hÖ phÐn s¾t vµ s÷a v«i ta thÊy hµm l­îng tèi ­u lµ: 250mg/l Fe2(SO4)3 vµ

2497,5mg/l Ca(OH)2

§iÒu nµy ®­îc gi¶i thÝch nh­ sau:

• ë kho¶ng pH = 2, khi cho dung dÞch Ca(OH)2 vµo x¶y ra c¸c ph¶n

øng sau:

Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O

C¸c mÇm CaCO3 võa t¹o thµnh sÏ hÊp phô c¸c ion cã trong dung dÞch

h×nh thµnh c¸c h¹t keo. C¸c b«ng keo nµy khi l¾ng xuèng sÏ hÊp phô, cuèn

theo c¸c h¹t keo, chÊt bÈn h÷u c¬, chÊt mang mµu… tån t¹i ë tr¹ng th¸i hßa

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

106 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

2- ]2x+.2xCO3

2-

tan hoÆc l¬ löng trong dung dÞch. C¸c mixen keo t¹o thµnh:

[mCaCO3.2nCa2+(2n-2x)CO3

• Sau khi cho dung dÞch Ca(OH)2 vµo th× m«i tr­êng pH = 13, khi ®ã

tiÕp tôc cho chÊt keo tô Fe2(SO4)3 vµo, trong dung dÞch sÏ x¶y ra c¸c ph¶n øng

sau:

Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 = 3CaSO4↓ + Fe(OH)3↓

Khi CaSO4, Fe(OH)3 l¾ng xuèng sÏ kÐo theo c¸c chÊt r¾n l¬ löng, c¸c

chÊt mµu vµ chÊt h÷u c¬ t¹o thµnh b«ng keo vµ l¾ng xuèng ®¸y.

2-]3x+.3xSO4

2-

2-]2x+.2xSO4

C¸c Mixen keo ®­îc t¹o thµnh: [mFe(OH)3.2nFe3+(3n-3x)SO4

Vµ: [mCaSO4.nCa2+(n-x)SO4

Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn ta thÊy, khi sö dông hÖ chÊt keo tô th× hµm l­îng

chÊt keo tô gi¶m ®i rÊt nhiÒu lÇn. §Æc biÖt lµ n­íc th¶i hå V¨n khi l­îng chÊt

th¶i vµ rong t¶o cã h¹i qu¸ lín, cÇn ph¶i kÕt hîp sö dông hÖ chÊt keo tô. Khi

®ã gi¶m rÊt nhiÒu hµm l­îng chÊt keo tô khi sö dông riªng rÏ, hiÖu qu¶ vÒ

kinh tÕ khi tiÕn hµnh xö lý n­íc th¶Ø.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

107 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu n­íc tr­íc vµ sau khi xö lý

(KÕt qu¶ ®­îc ph©n tÝch trªn m¸y quang phæ ®ång thêi ICP - OES)

C¸c kÕt qu¶ ®­îc ph©n tÝch tr­íc vµ sau khi sö lý víi c¸c chÊt keo tô

kh¸c nhau. Cét B lµ tiªu chuÈn cho phÐp ¸p dông víi n­íc th¶i tr­íc khi th¶i

ra m«i tr­êng(TCVN - 2005)

B¶ng III.23: KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu n­íc th¶i In tr­íc vµ sau khi xö lý.

Cét B KÕt qu¶ sau khi xö lý víi c¸c chÊt keo tô(mg/l) TCVN Nguyªn tè

Ban ®Çu(mg/l) S÷a v«i QuÆng Bauxit PhÌn s¾t Bauxit- s÷a v«i PhÌn s¾t-S÷a v«i

As 0.026 0.005 0.012 0.006 0.00 0.001 0.10

Pb 0.093 0.016 0.005 0.012 0.007 0.009 0.50

Cd 0.007 0.001 0.000 0.000 0.00 0.000 0.01

Cr 0.0042 0.0018 0.0014 0.0024 0.0004 0.006 0.10

Cu 0.0034 0.000 0.0010 0.0011 0.002 0.000 2.00

Zn 1.754 0.092 0.0062 0.072 0.060 0.008 3.00

Ni 0.006 0.003 0.00 0.000 0.000 0.00 0.50

Mn 0.165 0.019 0.014 0.008 0.002 0.004 1.00

Fe 0.502 0.039 0.020 0.032 0.04 0.016 5.00

Sn 0.021 0.006 0.007 0.0012 0.001 0.008 1.00

Co 0.011 0.002 0.006 0.002 0.004 0.008 0.1

Ba 0.042 0.026 0.007 0.013 0.012 0.002 4

Mg 11.49 0.128 0.092 0.076 0.013 0.012

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

108 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

B¶ng III.24: KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu n­íc hå V¨n tr­íc vµ sau khi xö lý.

Nguyªn tè Cét B

Ban ®Çu(mg/l) KÕt qu¶ sau khi xö lý víi c¸c chÊt keo tô(mg/l) TCVN

PhÌn s¾t S÷a v«i

PhÌn s¾t- S÷a v«i

0.005 0.00 0.00 0.01 As 0.10

0.005 0.001 0.00 0.00 Pb 0.50

0.003 0.000 0.00 0.00 Cd 0.01

0.047 0.002 0.012 0.004 Cr 0.10

0.043 0.001 0.00 0.00 Cu 2.00

0.057 0.015 0.002 0.016 Zn 3.00

0.069 0.022 0.011 0.020 Ni 0.50

0.185 0.082 0.054 0.076 Mn 1.00

0.577 0.557 0.263 0.423 Fe 5.00

0.004 0.001 0.00 0.000 Sn 1.00

0.012 0.008 0.003 0.005 Co 0.1

0.040 0.014 0.011 0.006 Ba 4

22.29 6.05 5.03 2.76 Mg

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

109 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

PHÇN IV. KÕT LUËN

-------    -------

1. Nghiªn cøu xö lÝ n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông PhÌn S¾t

(III) sunfat xö lý tèt ®é mµu ®é ®ôc, x¸c ®Þnh ®­îc ®iÒu kiÖn tèi ­u: hµm

l­îng chÊt keo tô 115mg/l; m«i tr­êng pH = 11; hµm l­îng chÊt trî keo tô PA

= 15 - 17.5mg/l. KÕt qu¶ øng dông xö lý n­íc th¶i In gi¶m 95% ®é mµu; 97%

®é ®ôc; 71% COD. N­íc th¶i Hå V¨n x¸c ®Þnh ®­îc ®iÒu kiÖn tèi ­u: PA=

1650mg/l; pH = 13; PA = 30 mg/l. KÕt qu¶ xö lý n­íc Hå V¨n gi¶m 93 ®é

mµu; 96 % ®« ®ôc; 78% COD.

2. Nghiªn cøu xö lý b»ng ph­¬ng ph¸p keo tô sö dông s÷a v«i b·o hßa

Ca(OH)2 xö lý n­íc th¶i In x¸c ®Þnh ®­îc ®iÒu kiÖn tèi ­u: PA = 250mg/l;

m«i tr­êng pHb® = 2; pHsau = 13, PA = 15 - 25mg/l. KÕt qu¶ øng dông xö lý

n­íc th¶i In gi¶m 96% ®é mµu; 94% ®é ®ôc; 71% COD. N­íc th¶i Hå V¨n

x¸c ®Þnh ®­îc ®iÒu kiÖn tèi ­u: hµm l­îng chÊt keo tô 6800mg/l; pH = 4; PA

= 35 mg/l. KÕt qu¶ øng dông xö lý n­íc Hå V¨n gi¶m 95% ®é mµu; 94 % ®«

®ôc; 77% COD.

3. Nghiªn cøu vµ øng dông quÆng Bauxit lµm chÊt keo tô xö lýn­íc th¶i In

cho kÕt qu¶ tèt vÒ ®é mµu, ®é ®ôc x¸c ®Þnh ®­îc nh÷ng ®iÒu kiÖn tèi ­u ho

qu¸ tr×nh xö lý hµm l­îng chÊt keo tô 100mg/l , kh¶o s¸t kÝch th­íc h¹t ¶nh

h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh keo tô, kÝch th­íc h¹t tèi ­u lµ 0.05

tr­êng pH =11 , PA = 12mg/l,. KÕt qu¶ øng dông gi¶m 92 % ®é ®ôc, 96%

®é mµu , 71%COD.

4. Nghiªn cøu xö l ý n­íc th¶i In vµ n­íc th¶i Hå V¨n b»ng chÊt keo tô kÕt

hîp sö dông hÖ phÌn s¾t (III) Sunfat - S÷a V«i. X¸c ®Þnh ®­îc ®iÒu kiÖn tèi

­u: ChÊt keo tô phÌn s¾t = 50 mg/l, s÷a v«i = 80mg/l, pHb®= 2, pHsau =13, PA

= 15. KÕt qu¶ øng dông xö lý n­íc th¶i In gi¶m 93 % ®é ®ôc, 95% ®é mµu,

78%COD. N­íc th¶i Hå V¨n víi s÷a v«i lµ 2497.5 mg/l, phÌn S¾t lµ 250mg/l,

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

110 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

pHb®= 2, pHsau =13, PA = 35 mg/l. KÕt qu¶ øng dông xö lý n­íc th¶i Hå V¨n

gi¶m 95 % ®é ®ôc, 93% ®é mµu, 77%COD. Qua c¸c qu¶ trªn ta thÊy khi kÕt

hîp sö dông hÖ PhÌn S¾t - s÷a v«i lµm chÊt keo tô th× hµm l­îng chÊt keo tô

gi¶m ®i rÊt nhiÒu so víi sö dông riªng biÖt.

5. Nghiªn cøu xö lý n­íc th¶i In b»ng chÊt keo tô lµ quÆng Bauxit kÕt

hîp s÷a v«i Ca(OH)2 cho kÕt qu¶ rÊt tèt, l­îng Bauxit gi¶m 2 lÇn, l­îng s÷a

v«i gi¶m 3 lÇn so víi dïng riªng biÖt. MÆt kh¸c, l­îng s÷a v«i lµm chÊt kiÒm

hãa thay thÕ cho NaOH khi sö dông bauxit riªng biÖt, ngoµi ra Ca2+ cã t¸c

dông nh­ chÊt keo tô. KÕt qu¶ thu ®­îc ®èi víi n­íc th¶i In . §é ®ôc

gi¶m93%, COD gi¶m 78%, ®é mµu gi¶m 95% .

KÕt qu¶ nghiªn cøu t­¬ng ®èi míi vµ kh¶ quan ®Æc biÖt lµ quÆng Bauxit

vµ S÷a V«i khi nghiªn cøu lµm chÊt keo tô dÔ kiÕm, vµ hiÖu qu¶ vÒ kinh tÕ. §Ó

øng dông vµo thùc tÕ cÇn ph¶i nghiªn cøu s©u h¬n.

V× thêi gian nghiªn cøu cã h¹n nªn rÊt khã tr¸nh khái c¸c sai sãt, rÊt

mong ®­îc sù gãp ý cña c¸c thÇy c« vµ bÌ b¹n ®Ó hoµn thiÖn thªm b¶n luËn

v¨n nµy.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

111 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

TµI LIÖU THAM KH¶O

I. tµi liÖu tiÕng viÖt

1. TrÇn V¨n Nh©n – Ng« ThÞ Nga, Gi¸o tr×nh c«ng nghÖ xö lý n­íc

th¶i, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ Néi, 2002.

2. NguyÔn ThÞ Thu Thñy, Xö lý n­íc cÊp sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp,

NXB Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ Néi, 2000.

3. Lª V¨n C¸t, C¬ së hãa häc vµ kü thuËt xö lý n­íc, NXB Thanh niªn

Hµ Néi, 1999.

4. Lª V¨n C¸t, HÊp phô vµ trao ®æi ion trong kü thuËt xö lý n­íc vµ

n­íc th¶i, NXB Thèng Kª, Hµ Néi, 2002.

5. TrÇn HiÕu NhuÖ, Tho¸t n­íc vµ xö lý n­íc th¶i c«ng nghiÖp, tËp I,

NXB Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ Néi, 1992.

6. TrÇn HiÕu NhuÖ, Tho¸t n­íc vµ xö lý n­íc th¶i c«ng nghiÖp, tËp II,

NXB Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ Néi, 1992.

7. NguyÔn H÷u Phó, Ph¹m Ngäc Thanh, §inh V¨n Hoan, Gi¸o tr×nh

hãa lý vµ hãa keo, Tr­êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi, 2002.

8. TrÇn HiÕu NhuÖ, Tho¸t n­íc vµ xö lý n­íc th¶i c«ng nghiÖp, NXB

Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ Néi, 1998.

9. NguyÔn Ngäc Khang, Nghiªn cøu xö lý n­íc « nhiÔm b»ng kho¸ng Diatomit biÕn tÝnh, luËn ¸n TiÕn sÜ Hãa häc,Tr­êng §H B¸ch Khoa Hµ Néi,

2001.

10. TrÞnh Xu©n Lai, Xö lý n­íc cÊp cho sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp, NXB

X©y Dùng Hµ Néi, 2004.

11. NguyÔn Sinh Hoa, Gi¸o tr×nh Hãa keo, Tr­êng §HXD Hµ Néi,

1998.

12. Tõ Väng Nghi, Huúnh V¨n Trung, TrÇn Tø HiÕu, Ph©n tÝch n­íc,

NXB Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ Néi, 2002.

13. §Æng Kim Chi, Hãa häc m«i tr­êng, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

112 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Hµ Néi, 2001.

14. TrÇn HiÕu NhuÖ, CÊp tho¸t n­íc, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ

Néi, 1996.

15. Hoµng HuÖ, Xö lý n­íc th¶i, NXB X©y dùng Hµ Néi 1996.

16. TrÇn HiÕu NhuÖ, L©m Minh TriÕt, Xö lý n­íc th¶i, NXB X©y dùng

Hµ Néi, 1978.

17. TrÇn HiÕu NhuÖ, Tho¸t n­íc vµ xö lý n­íc th¶i c«ng nghiÖp, NXB

Khoa häc vµ Kü thuËt Hµ Néi, 1998.

18. A. G. BE -CHECH - CHIN, Gi¸o tr×nh kho¸ng vËt häc, NguyÔn

V¨n ChiÓn dÞch, Hµ Néi, 1960.

19. GS. TS L©m Minh TriÕt, TS. DiÖp Ngäc S­¬ng, C¸c ph­¬ng ph¸p

ph©n tÝch kim lo¹i nÆng trong n­íc, Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt.

20. Tiªu chuÈn viÖt nam chÊt l­îng n­íc TCVN, 2005 21. Mark. J. Hammer, Water and Waste Water Technology, Prentice

Hall International Inc. 1996

22. Veestra Ir. S., Waste Water Treatment, ZHE-DELF 1995.

Degremont, Water Treatment Handbook, Paris, 1979

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

113 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

II. tµi liÖu n­íc ngoµi

1. Alan E.Kehew, Địa chất học cho kỹ sư x©y dựng và c¸n bộ kỹ thuật

m«i trường, Tập 1, 2, NXB Gi¸o dục Hà Nội, 1998.

2. V.X.Kraxulin, S¸ch tra cứu của nhà kỹ thuật địa chất, NXB Khoa học

và Kỹ thuật Hà Nội, 1981.

3. Kim TH, Park C, Yang J, Kim S. Comparison of disperse and reactive dye removals by chemical coagulation and Fenton oxidation.J.Hazard

Mater, 2004 Aug 9; 112(1-2): 95-103.

4. Andre Aguiar, Andre Ferraz. Fe3+ and Cu2+ reduction by phenol derivatives associated with Azure B degradation in Fenton-like

reactions. Chemosphere 2007; 66; 947-954.

5. Shyh-Fang Kang, Chih-Hsiang Liao, Hung – Pin Hung. Peroxidation

treatment of dye manufacturing wastewater in the presence of

ultraviolet light and ferrous ions. Journal of Hazadous Materials.1999;

B65, 317-333.

6. Kang SF, Liao CH, Chen MC. Pre-oxidation and coagulation of textile wastewater by the Fenton process. Chemosphere.2002; 46(6); 923-928.

7. Kharaisheh MA, Al-Ghouti MA, Allen SJ, Ahmad MN. The effect of PH, temperature, and molecular size on removal of dyes from textile

effluent using manganese oxides-modified diatomite. Water Environ.

Res.2004; 76(7); 2655-2663.

8. http://www.nea.gov.vn/TCVNMT/

9. http://elsevier.com/locate/chemosphere

10. http://www.google.com.vn

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

114 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Tãm t¾t luËn v¨n

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, nguån n­íc bÞ « nhiÔm lµ mét trong nh÷ng

vÊn ®Ò m«i tr­êng mang tÝnh thêi sù. Nh÷ng ¶nh h­ëng to lín cña nã ®Õn ®êi

sèng, søc kháe céng ®ång ®· ®Æt ra nh÷ng yªu cÇu xö lý cÊp b¸ch. §øng tr­íc

thùc tr¹ng ®ã viÖc xö lý n­íc th¶i tr­íc khi th¶i ra m«i tr­êng tù nhiªn hay t¸i

sö dông lµ mét vÊn ®Ò cÊp thiÕt. Trong khu«n khæ cña luËn v¨n nµy, chóng t«i

®· tiÕn hµnh xö lý n­íc th¶i c«ng nghiÖp cña nhµ m¸y in t¹i c¬ së in Hoµng

Kim-khu c«ng nghiÖp Gia L©m - Hµ Néi, vµ n­íc th¶i hå V¨n (hå V¨n MiÕu -

Quèc Tö Gi¸m). N­íc th¶i tr­íc khi xö lý vµ sau khi xö lý ®· ®­îc kiÓm ®Þnh

nh­: ®é mµu, ®é ®ôc, COD, pH, vµ ph©n tÝch mét sè nguyªn tè hãa häc trong

n­íc. Chóng t«i ®· x¸c ®Þnh ®­îc c¸c ®iÒu kiÖn tèi ­u trong qu¸ tr×nh xö lý

c¸c nguån n­íc th¶i trªn b»ng ph­¬ng ph¸p hãa lý, cô thÓ lµ ph­¬ng ph¸p keo

tô.

C¸c kÕt qu¶ xö lý ®¹t ®­îc ®èi víi n­íc th¶i In, khi dïng chÊt keo tô lµ

phÌn s¾t (III) Sunfat ®iÒu kiÖn tèi ­u cho hµm l­îng phÌn s¾t lµ 100 - 115mg/l,

m«i tr­êng pH= 11, PA= 17.5mg/l. Trong tr­êng hîp dïng Ca(OH)2 ®iÒu kiÖn

tèi ­u víi l­îng Ca(OH)2 lµ 250 mg/l, pHb® = 2, sau khi cho Ca(OH)2 vµo m«i

tr­êng pH = 13, PA = 20 mg/l. Khi sö dông quÆng Bauxit lµm chÊt keo tô ®iÒu

kiÖn tèi ­u víi hµm l­îng Bauxit lµ 100 mg/l, pH =11, PA = 10 -12 mg/l. Khi

kÕt hîp dïng chÊt keo tô lµ hÖ PhÌn S¾t - S÷a V«i ®iÒu kiÖn tèi ­u cho qu¸

tr×nh víi s÷a v«i lµ 80 mg/l, phÌn S¾t lµ 50mg/l, pHb®= 2, pHsau =13, PA = 15

mg/l. KÕt hîp dïng QuÆng Bauxit - S÷a V«i ®iÒu kiÖn tèi ­u víi l­îng Bauxit

lµ 50mg/l, l­îng Ca(OH)2 lµ 80 mg/l, pHb®= 2, pHsau =13, PA = 12mg/l.

C¸c kÕt qu¶ xö lý ®¹t ®­îc ®èi víi n­íc th¶i hå V¨n, khi dïng chÊt keo

tô phÌn s¾t (III) Sunfat ®iÒu kiÖn tèi ­u cho hµm l­îng phÌn s¾t lµ 1650mg/l,

pH= 13, PA= 30mg/l. Trong tr­êng hîp dïng s÷a v«i ®iÒu kiÖn tèi ­u víi

l­îng Ca(OH)2 lµ 6800 mg/l, pHb®= 4, sau khi cho s÷a v«i vµo m«i tr­êng

pHsau = 13, PA = 35 mg/l. Khi kÕt hîp dïng chÊt keo tô lµ hÖ PhÌn S¾t - S÷a

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

115 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

V«i ®iÒu kiÖn tèi ­u cho qu¸ tr×nh víi Ca(OH)2 lµ 2497.5 mg/l, phÌn S¾t lµ

250mg/l, pHb®= 2, pHsau =13, PA = 35 mg/l. C¸c kÕt qu¶ xö lý kÕt hîp phÌn

s¾t vµ s÷a v«i, quÆng Bauxit - s÷a v«i cho kÕt qu¶ gi¶m 85-95% ®é mµu, 90 -

97% ®é ®ôc, 60 - 71% COD vµ hµm l­îng nhiÒu nguyªn tè ho¸ häc sau xö lý

®¹t lo¹i B theo tiªu chuÈn n­íc th¶i c«ng nghiÖp TCVN 5945-2005.

C¸c nghiªn cøu thu ®­îc cña b¶n luËn v¨n ®· chØ ra ®­îc kh¶ n¨ng øng

dông tèt cña c¸c ph­¬ng ph¸p keo tô cho xö lý n­íc th¶i in vµ n­íc th¶i hå

V¨n. Nh÷ng nghiªn cøu s©u h¬n lµ rÊt cÇn thiÕt ®Ó ¸p dông vµo thùc tÕ xö lý

c¸c nguån n­íc th¶i c«ng nghiÖp.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

116 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

Summary

In recent years, water pollution has been a topical environment

problem.Its directly influences on the ecosystem, human health required

urgently for treatment. The pollution is due to waste from many untreated

sources including industrial waste. For this purpose, our thesis describes the

treatment of waste water released from the printing factory at Hoang Kim

printing enterprise - Gia Lam Industrial Zone - Hanoi, and Van lake (Van

Mieu lake- Quoc Tu Giam). Before treatment and after treatment waste water

have been evaluated such as turbidity, colorimetry, Chemical Oxygen

Demand ( COD), pH… and have analysed some chemical elements in water.

We defined and optimized treament conditions by physicochemical methods:

coagulation methods.

The results with printing waste water are obtained from coagulation

method using Fe2(SO4)3.xH2O, the optimal condition for this method is

determined with 100-115mg/l, pH = 11, PA = 17.5mg/l. By using Ca(OH)2,

the optimal conditon is 250mg/l, pHbđ =2, after putting Ca(OH)2 into pH = 13,

PA = 20mg/l. When using “Bauxit” ore as coagulant, optimal condition is

100mg/l, pH =11, PA =10-12mg/l. When using Fe2(SO4)3.xH2O and Ca(OH)2

together, optimal condition is 80mg/l with Ca(OH)2 and 50mg/l with

Fe2(SO4)3.xH2O, pHbđ =2, pHsau = 13, PA = 15mg/l. When using “Bauxit” ore

and Ca(OH)2 together, the optimal condition is 50mg/l with Bauxit and 80mg/l

with Ca(OH)2, pHbđ =2, pHsau = 13, PA = 12mg/l.

The results with Van lake waste water are obtained from coagulation

method using Fe2(SO4)3.xH2O, the optimal conditon for this method is

determined with 1650mg/l, pH =13, PA = 30mg/l. By using Ca(OH)2, the

optimal condition for Ca(OH)2 is 6800mg/l, pHbđ = 4, after putting Ca(OH)2

into pHsau = 13, PA =35mg/l. When using Fe2(SO4)3.xH2O and Ca(OH)2, the

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

117 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

optimal condition is 2479.5mg/l with Ca(OH)2 and 250mg/l with

Fe2(SO4)3.xH2O, pHbđ =2, pHsau = 13, PA = 35mg/l. The treatment results has

colorimentry, turbiduty and COD values reduced to 85-95%, 90-97%, 60-

71%, respectively. Especially, all chemical elements attained B column in

waste water standard before eliminating environment.

The results in this thesis indicated that the potential of the coagulation

method in the treatment of printing and Van lake waste water. Futher studies

are need for applications of treatment industrial effluent .

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

118 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

DANH MôC C¸C B¶NG BIÓU

B¶ng 1.1: C¸c tÝnh chÊt vËt lý, hãa häc vµ sinh häc ®Æc tr­ng cña n­íc th¶i vµ

nguån gèc cña chóng.

B¶ng 1.2: §é ®ôc theo thang Silic vµ theo chiÒu cao líp n­íc nh×n thÊy ®­îc

B¶ng 2.1: B¶ng ®é mµu chuÈn

B¶ng 2.2: Kh¶o s¸t b­íc sãng cùc ®¹i

B¶ng 2.3: Sè liÖu ®o quang ë b­íc sãng 440 nm

B¶ng 2.4: KÕt qu¶ x©y dùng ®­êng chuÈn ®é ®ôc b»ng SiO2

B¶ng 3.1: KÕt qu¶ xö lý n­íc th¶i In theo hµm l­îng phÌn s¾t

B¶ng 3.2: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In, sö

dông chÊt keo tô phÌn s¾t.

B¶ng 3.3: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö

lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô phÌn s¾t .

B¶ng 3.4 : KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn keo tô xö lý n­íc

th¶i In.

B¶ng 3.5: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH tíi qu¸ tr×nh keo tô xö lý

n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i.

B¶ng 3.6: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô trong qu¸ tr×nh keo tô xö

lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i.

B¶ng 3.7: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña hµm l­îng quÆng Bauxit trong qu¸ tr×nh

keo tô xö lý n­íc th¶i In.

B¶ng 3.8: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i

In, sö dông chÊt keo tô quÆng Bauxit.

B¶ng 3.9: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH tíi qu¸ tr×nh keo tô xö lý

n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô quÆng Bauxit.

B¶ng 3.10 : KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô tíi qu¸ tr×nh xö lý n­íc

th¶i In.

B¶ng 3.11: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng cña s÷a v«i, hµm l­îng phÌn s¾t kh«ng ®æi ®Õn

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

119 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn s¾t - s÷a

v«i

B¶ng 3.12: KÕt qu¶ xö lý n­íc th¶i In theo hµm l­îng phÌn s¾t, hµm l­îng

Ca(OH)2 kh«ng ®æi, sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn s¾t -S÷a v«i.

B¶ng 3.13: KÕt qu¶ ¶nh h­ëng quÆng Bauxit, hµm l­îng Ca(OH)2 kh«ng ®æi

trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In, sö dông hÖ Bauxit- s÷a v«i.

B¶ng 3.14: KÕt qu¶ xö lý n­íc th¶i In theo hµm l­îng Ca(OH)2 hµm l­îng

quÆng Bauxit kh«ng ®æi.

B¶ng 3.15: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i

Hå V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn S¾t.

B¶ng 3.16: ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH tíi qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc Hå

V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn S¾t .

B¶ng 3.17: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc

Hå V¨n

B¶ng 3.18: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc

Hå V¨n.

B¶ng 3.19: ¶nh h­ëng cña pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i hå V¨n, sö dông

chÊt keo tô S÷a V«i.

B¶ng 3.20: ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô PA ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i hå

V¨n, sö dông chÊt keo tô lµ S÷a V«i

B¶ng 3.21: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng hÖ chÊt keo tô phÌn s¾t- s÷a v«i trong

qu¸ tr×nh keo tô xö lý n­íc Hå V¨n.

B¶ng 3. 22: ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t, hµm l­îng s÷a v«i kh«ng ®æi

trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc hå V¨n sö dông hÖ phÌn S¾t -S÷a V«i.

B¶ng 3.23: KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu n­íc th¶i In tr­íc vµ sau khi xö lý

B¶ng 3.24: KÕt qu¶ ph©n tÝch n­íc hå V¨n tr­íc vµ sau khi xö lý.

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

120 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

DANH MôC C¸C H×NH VÏ

H×nh 1.1. CÊu t¹o líp ®iÖn tÝch trªn h¹t r¾n l¬ löng

H×nh 1.2. HÖ thèng thiÕt bÞ ®iÖn ph©n Anod tan

H×nh 2.1. Kh¶o s¸t b­íc sãng cùc ®¹i cña dung dÞch chÊt mµu

H×nh 2.2. Quan hÖ gi÷a mËt ®é quang - ®é mµu Co

H×nh 2.3. §­êng chuÈn ®é ®ôc SiO2

H×nh 3.1. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In

H×nh 3.2. ¶nh h­ëng cña pH ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In, sö dông chÊt

keo tô phÌn s¾t

H×nh 3.3. ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô PA ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In

H×nh 3.4. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In

H×nh 3.5. ¶nh h­ëng cña pH hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In

H×nh 3.6. ¶nh h­ëng cña chÊt trî keo tô PA ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc th¶i In,

sö dông chÊt keo tô s÷a v«i

H×nh 3.7. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng quÆng Bauxit trong qu¸ tr×nh keo tô xö

lý n­íc th¶i In

H×nh 3.8. ¶nh h­ëng cña kÝch th­íc h¹t ®Õn qu¸ tr×nh keo tô, sö dông chÊt

keo tô lµ quÆng Bauxit

H×nh 3.9. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In, sö

dông chÊt keo tô quÆng Bauxit

H×nh 3.10. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô trong qu¸ tr×nh xö lý

n­íc th¶i In, sö dông chÊt keo tô lµ quÆng Bauxit

H×nh 3.11. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In,

sö dông chÊt keo tô lµ hÖ phÌn s¾t - s÷a v«i

H×nh 3.12. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t xö lý n­íc th¶i In b»ng ph­¬ng

ph¸p keo tô sö dông hÖ PhÌn S¾t - S÷a V«i

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

121 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

H×nh 3.13. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng Bauxit trong qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i

In sö dông chÊt keo tô hÖ Bauxit - S÷a V«i

H×nh 3.14. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc th¶i In,

sö dông chÊt keo tô hÖ Bauxit -S÷a V«i

H×nh 3.15. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng phÌn s¾t ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc Hå

V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn s¾t

H×nh 3.16. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc Hå V¨n sö

dông chÊt keo tô lµ phÌn S¾t

H×nh 3.17. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc

Hå V¨n, sö dông chÊt keo tô phÌn s¾t

H×nh 3.18. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn hiÖu qu¶ xö lý n­íc Hå

V¨n, sö dông chÊt keo tô s÷a v«i

H×nh 3.19. ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng pH ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc Hå V¨n sö

dông chÊt keo tô S÷a V«i

H×nh 3.20. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng chÊt trî keo tô PA ®Õn qu¸ tr×nh xö lý

n­íc th¶i hå V¨n, sö dông chÊt keo tô S÷a V«i

H×nh 3.21. ¶nh h­ëng cña hÖ chÊt keo tô PhÌn S¾t-S÷a V«i tíi qu¸ tr×nh xö lý

n­íc th¶i hå V¨n

H×nh 3.22. ¶nh h­ëng cña hµm l­îng s÷a v«i ®Õn qu¸ tr×nh xö lý n­íc hå V¨n

sö dông chÊt keo tô hÖ phÌn s¾t - s÷a v«i

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n

122 Tr­êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi Khoa C«ng nghÖ Hãa Häc

LêI C¶M ¥N

Để hoàn thành bản luận văn này, ngoài nỗ lực của bản thân, cùng với

sự hướng dẫn tận tình của TS Trần Thị Thanh Thủy, các thầy cô giáo trong

bộ môn Hóa Lý-trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện và giúp

đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp

này.

Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Lý, đặc biệt là TS.

Trần Thị Thanh Thủy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, tận tình giúp đỡ, chỉ

bảo tôi trong suốt thời gian hoàn thành bản luận văn này.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trung tâm PTTN Địa Chất,

đồng nghiệp đã tạo điều kiện, ủng hộ, giúp đỡ về mọi mặt để tôi có thời gian

nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này.

Do trình độ hiểu biết còn hạn chế nên bản luận văn này không tránh

khỏi những thiếu sót. Rất mong các thầy cô cùng các bạn nhận xét, góp ý để

bản luận văn này hoàn thiện hơn.

Hà Nội, tháng 10 năm 2008

Học viên

Bùi Thị Thanh Vân

Bïi ThÞ Thanh V©n

Cao häc hãa c¬ b¶n