Tạp chất trong nước thiên nhiên thường đa dạng phong phú về chủng loại kích thước, chúng có thể là các hạt sét, cát mù sinh vật phù du, sản phẩm hữu cơ dễ bị phân hủy.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
- TRƯỜNG ĐAI HOC AN GIANG
̣ ̣
KHOA KỸ THUÂT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG
̣
BAO CAO CHUYÊN ĐỀ
́ ́
PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TRONG XỬ
LÝ NƯỚC THẢI
MÔN HOC HOA KỸ THUÂT MÔI TRƯỜNG
̣ ́ ̣
An Giang , 02/2011
LOGO
- ́
NHOM 1
Hồ Văn Thăng
́
̃ ́
Nguyên Khăc Duy
Võ Minh Đức
Võ Trương Khanh Duy
́
Nguyên Văn Trường
̃
Trân Hữu Hoai
̀
- QUÁ TRINH KEO TỤ
̀
̣
NÔI DUNG
́ ̣
1. KHAI NIÊM
́ ̣ ̣
2. CÂU TAO HAT KEO
3. CAC PHƯƠNG PHAP KEO TỤ
́ ́
4. CƠ CHẾ QUÁ TRINH KEO TỤ TAO BÔNG
̀ ̣
5. CAC BƯỚC THỰC HIÊN TRONG QUÁ TRINH KEO TỤ
́ ̣ ̀
- 1. Khái niệm
Tạp chât trong nước thiên nhiên thường đa dang phong phú về
́ ̣
chung loai và kich thước, chung có thể là cac hat cat, set, mù
̉ ̣ ́ ́ ́ ̣́ ́
sinh vât phù du, san phâm hữu cơ dễ bị phân huy kich thước
̣ ̉ ̉ ̉́
cac hat dao đông từ vai phân triêu milimet đên vai milimet .
́ ̣ ̣ ̀ ̀ ̣ ́ ̀
Băng cac biên phap hoa hoc như tuyên nôi ,lăng loc chỉ có thể
̀ ́ ̣ ́ ́ ̣ ̉ ̉́ ̣
loai bỏ được cac hat có kich thước lớn hơn 104 mm , vơi cac
̣ ́ ̣ ́ ́́
hat có kich thước nhỏ hơn 104 mm , nêu dung quá trinh lăng
̣ ́ ́ ̀ ̀ ́
tinh thì phai mât rât nhiêu thời gian và cung rât khó có thể đat
̃ ̉ ́́ ̀ ̃ ́ ̣
dược hiêu quả cao, do vây cân phai ap dung phương phap xử lí
̣ ̣ ̀ ̉́ ̣ ́
hoa hoc ,đó là phương phap keo tụ
́ ̣ ́
- 1. Khái niệm
Cac chât keo tụ thường được sử dung là phen nhôm ,
́ ́ ̣ ̀
phen săt với dang dung dich hoa tan , cac chất điên li
̀ ́ ̣ ̣ ̀ ́ ̣
hoăc cac chât cao phân tử …
̣ ́ ́
Băng cach sử dung quá trinh keo tụ người ta con có
̀ ́ ̣ ̀ ̀
thể tach được hoăc làm giam đi thanh phân có trong
́ ̣ ̉ ̀ ̀
nước như kim loai năng, cac chât bân lơ lửng, cac
̣̣ ́ ́̉ ́
anion PO43 …và có thể cai thiên được độ đuc và mau
̉ ̣ ̣ ̀
săc cua nước.
́ ̉
- 1. Khái niệm
Bảng: Tac dung cua quá trinh keo tụ trong xử lí nước câp
́ ̣ ̉ ̀ ́
Cac thanh phân trong nước
́ ̀ ̀ Khả năng tach tôi đa nhờ quá trinh keo
́ ́ ̀
tụ
Cac chât vô cơ
́ ́
Độ đuc chât răn lơ lửng
̣ ́́ +++
Photphat, PO43 +++
Nitrat (NO3 ), Amon (NH4+ )
clorua(Cl ),Sunfat (SO42) 0
Florua ( F) ++
Fe,Al,Cu,As,Cd,Pb,Se +++
Zn,Cr,Hg ++
Mn,Ba +
Co,Ni,CN 0
Cac chât hữu cơ
́ ́
̀
Mau,COD,TOC,BOD +++
̣ ̀ ́ ́
Cacbon mach vong , hoa chât
bao vệ thực vât (parathon,dieldrin)
̉ ̣ ++
- ́ ̣ ̉ ̣
2. Câu tao cua hat keo
Tuy thuôc vao nguôn gôc , xuât xứ , cac hat căn trong nước đêu
̀ ̣ ̀ ̀ ́ ́ ́ ̣̣ ̀
có thể mang điên tich âm hoăc dương . Khi thế cân băng điên
̣́ ̣ ̀ ̣
đông bị phá vỡ, cac thanh phân mang điên tich sẽ kêt dich với
̣ ́ ̀ ̀ ̣́ ́́
nhau nhờ lực liên kêt phân tử và lực điên từ, tao thanh môt tổ
́ ̣ ̣ ̀ ̣
hơp cac phân tử, nguyên tử hoăc cac ion tự do , cac tổ hợp tao
̣ ́ ̣ ́ ́ ̣
thanh thường được goi là cac hat keo.
̀ ̣ ́ ̣
Tuy thuôc vao thanh phân câu tao, cac hat keo có tinh chât khac
̀ ̣ ̀ ̀ ̀ ̣́ ́ ̣ ́ ́ ́
nhau .
Hạt keo thường được chia làm hai loại.
keo kỵ nước
keo háo nước
- ́ ̣ ̉ ̣
2. Câu tao cua hat keo
i. Keo kỵ nước (hydropholic) không tan , phân chia thanh cac
̀ ́
hat nhỏ , không ngâm dâu, nước . ví dụ như cac kim loai
̣ ̣ ̀ ́ ̣
như vang ,bac, silic.
̀ ̣
ii. Keo ngâm nước (hydrophilic) có khả năng hâp phụ cac phân
̣ ́ ́
tử nước . ví dụ như vi trung , virus, cac polime hoa tan ,
̀ ́ ̀
long trăng trứng …
̀ ́
Ngoai ra cac hat keo con được phân loai theo cac dang sau :
̀ ́ ̣ ̀ ̣ ́ ̣
Keo phân tử là cac phân tử lớn (polime)
́
Keo phân tan gôm nhiêu phân tử phân tan (cat, đât set)
́ ̀ ̀ ́ ́ ́́
Keo liên kêt gôm nhiêu phân tử khac nhau liên kêt với
́̀ ̀ ́ ́
nhau
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
Phương phap keo tụ dung cac chât điên ly đơn gian .
́ ̀ ́ ́ ̣ ̉
Phương phap keo tụ dung hệ keo ngược dâu.
́ ̀ ́
Phương Phap keo tụ dung cac chât polimer .
́ ̀ ́ ́
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
• Phương phap keo tụ dung cac chât điên ly đơn
́ ̀ ́ ́ ̣
̉
gian.
Quá trinh keo tụ băng cac chât điên ly đơn gian được xem như
̀ ̀ ́ ́ ̣ ̉
môt cơ chế keo tụ tôi ưu vì nó giai thich qua sự nen điên tich
̣ ́ ̉ ́ ́ ̣́
trong lơp khuêch tan vao lớp điên tich kep để phá vỡ trang thai
́ ́ ́ ̀ ̣́ ́ ̣ ́
ôn đinh cua hệ keo trong nước.
̉ ̣ ̉
Keo tụ dung cac chât điên ly đơn gian đoi hoi liêu lượng chât
̀ ́ ́ ̣ ̉ ̀̉ ̀ ́
điên ly cho vao nước thai phai thât chinh xac.
̣ ̀ ̉ ̉ ̣ ́ ́
Phương phap keo tụ dung chât điên ly đơn gian rât it khi hâu
́ ̀ ́ ̣ ̉ ́́ ̀
như không được sử dung .
̣
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
• Keo tụ băng hệ keo ngược dâu.
̀ ́
Trong quá trinh nay người ta sử dung muôi nhôm hoăc săt hoa
̀ ̀ ̣ ́ ̣ ́́
trị 3, con goi là phen nhôm hoăc phen săt lam chât keo tu.
̀ ̣ ̀ ̣ ̀ ́̀ ́ ̣
Cac muôi nay được đưa vao nước dưới dang dung dich hoa
́ ́̀ ̀ ̣ ̣ ̀
tan, trong dung dich chung phân ly thanh cac cation và anion
̣ ́ ̀ ́
theo phan ứng sau :
̉
Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42
FeCl3 Fe3+ + 3Cl
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
Tuy thuôc vao giá trị pH cua môi trường mà chung có khả năng tôn tai ở
̀ ̣ ̀ ̉ ́ ̣̀
́ ̀ ̣ ́
cac điêu kiên khac nhau.
Khi tăng pH:
Me(H2O)63+ + H2O Me(H2O)5OH2+ + H3O+
Tăng axit
Me(H2O)5 2+ + H2O Me(H2O)4(OH)2+ + H3O+
Tăng kiêm
̀
Me(H2O)4(OH)2+ H2O Me(H2O)3+ + H3O+ + 3H2O
Me(H2O)3+ + OH Me(OH)4
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
Nhôm khi pH băt đâu từ 6 trở lên và với săt khi pH băt đâu từ
́̀ ́ ́̀
5 trở lên, cac phan ứng dừng lai ở trang thai hydroxit Me(OH)3
́ ̉ ̣ ̣ ́
́̉́ ́
kêt tua lăng xuông.
Quá trinh tao thanh Me(OH)4 chỉ xay ra khi pH ≥ 7,5 đôi với
̀ ̣ ̀ ̉ ́
nhôm và pH ≥ 10 đôi với săt .
́ ́
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
Quan sat quá trinh keo tụ dung phen nhôm và săt thây có khả
́ ̀ ̀ ̀ ́ ́
năng tao ra cac loai bông căn như sau :
̣ ́ ̣ ̣
Tổ hợp cac hat keo tự nhiên bị phá vỡ thế điên đông zeta,
́ ̣ ̣ ̣
loai nay chiêm số it .
̣̀ ́ ́
Cac hat keo mang điên tich trai dâu nên kêt hợp với nhau
́ ̣ ̣́ ́́ ́
trung hoa về điên tich. vì vây số lượng cung không đang kê.
̀ ̣́ ̣ ̃ ́ ̉
Cac hat keo đươc hinh thanh do thuy phân chât keo tụ
́ ̣ ̀ ̀ ̉ ́
vơi cac anion có trong nước nên bông căn có hoat tinh bê
́́ ̣ ̣́
măt cao, có khả năng hâp thụ cac chât bân trong khi lăng, tao
̣ ́ ́ ́̉ ́ ̣
thanh cac bông căn lớn hơn.Loai nay được quan tâm nhiều
̀ ́ ̣ ̣̀
nhất.
Cac loai phen nhôm, săt thường được sử dung: nhôm sunfat
́ ̣ ̀ ́ ̣
Al2(SO4)3.14H2O; nhôm clorua AlCl3.6H2O : nhôm policlorua
[Al(OH)1.5(SO4)0.125Cl1.25]n ; aluminat NaAlO2…
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
• Keo tụ tăng cường quá trinh keo tụ băng cac hợp chât cao
̀ ̀ ́ ́
phân tử.
Quá trinh nay đươc sử dung cac chât cao phân tử tan trong nước,
̀ ̀ ̣ ́ ́
chung có câu tao mach dai, với phân tử lượng từ 103 107 g/mol và
́ ̣́ ̣ ̀
đường kinh phân tử trong dung dich vao khoang 0.11µm.
́ ̣ ̀ ̉
Chung giup quá trinh keo tụ xay ra nhanh hơn và tao ra cac bông keo
́ ́ ̀ ̉ ̣ ́
có kich thước lớn hơn để có thể tach ra khoi nước môt cach dễ dang.
́ ̉ ̣́ ̀
Dưa vao hoa tri, chia làm 3 loại:
̣ ̀ ́ ̣
̣
loai anion.
cation.
̣
loai không ion.
Dựa câu tao hoa hoc, phân tử lượng và độ tich điên cua chung.
̣́ ́ ̣ ́ ̣ ̉ ́
- 3. Cac phương phap keo tụ
́ ́
Cac chât cao phân tử được dung là Ndimetylamino
́ ́ ̀
propylmethacrylat ( trung hợp từ acrylamit ); polynatriacrylat
̀
( san phâm trung hợp cua acrylamit ).
̉ ̉ ̀ ̉
Cac polime câu tao mach dai, phân tử lượng cao. khi phân ly
́ ̣́ ̣ ̀
trong nước chung keo tụ thanh cac hat bân trong nươc dưới
́ ̀ ́ ̣̉
̣ ́ ̃
dang liên kêt chuôi.
Lượng polyme thường dung tôi đa đên 0,5mg/l
̀ ́ ́
Tuy nhiên, cac loai polyme nay có nhược điêm là không bao
́ ̣ ̀ ̉ ̉
quan được lâu, đăc biêt khi hoa tan trong nước, công nghệ san
̉ ̣ ̣ ̀ ̉
xuât tôn kem, giá thanh cao.
́́ ́ ̀
- . Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông
Các quá trình keo tụ và tạo bông.
a. Quá trình nén lớp điện tích kép.
Quá trình đòi hỏi nồng độ cao của các ion trái dấu cho vào
để giảm thế điện động zeta. Sự tạo bông nhờ trung hòa
điện tích, giảm thế điện động zeta làm cho lực làm cho lực
hút mạnh hơn lực đẩy và tạo ra sự kết dính giữa các hạt
keo.
b. Quá trình keo tụ do hấp thụ trung hòa điện tích. Các hạt keo
hấp thụ ion trái dấu lên bề mặt song song với cơ chế nén
lớp điện tích kép nhưng cơ chế hấp thụ nhạnh hơn. Hấp
thụ ion trái dấu làm trung hòa điện tích, giảm thế điện
động zeta tạo ra khả năng kết dính giữa các hạt keo.
- 4. Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông
c. Quá trình keo tụ do hiện tượng bắc cầu.
Các polyme vô cơ hoặc hữu cơ (không phải Al hoặc Fe) có
thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa
các hạt keo.(lưu ý cần tính đủ lượng tối ưu để tránh hiện
tượng tái ổn định của hệ keo).
d. Quá trình keo tụ ngay trong quá trình lắng.
Hình thành các tinh thể Al(OH)3, Fe(OH)3, các muối không
tan, các polyelectrolit. Cơ chế này không phụ thuộc vào quá
trình tạo bông, không có hiện tượng tái ổn định hệ keo. Khi
lắng, chúng hấp thụ cuốn theo các hạt keo khác, các cặn bẩn,
các chất vô cơ, hữu cơ lơ lững và hòa tan trong nước.
- 4. Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông
Cơ chế của quá trình keo tụ tao bông.
(a). Cơ chế nén lớp điện tích kép.
Khi bổ sung các ion trái dấu vào nước với nồng độ cao,
các ion sẽ chuyển dịch từ lớp khuếch tán vào lớp điện
tích kép và làm tăng điện tích trong điên tích kép, giảm
thế điện động zeta và giảm lực tĩnh điện.
Mức giảm điện thế phụ thuộc vào nồng độ và hóa trị
của các ion trái dấu đưa vào.
Nồng độ và hóa trị của ion bổ sung vào càng cao, quá
trình trung hòa điện tích càng nhanh, lực đẩy tĩnh điện
càng giàm. Đến một lúc nào đó, lực hút Wan der Walls
(lực hấp dẫn) thắng lực đẩy tĩnh điện, các hạt keo xích
lại gần nhau, kết dính với nhau và tạo thành bông keo.
- . Các cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông
(b). Cơ chế hấp thụ - trung hòa điện tích.
Các hạt keo cũng hấp phụ lên bề mặt các ion trái dấu, làm
thay đổi điện tích bề mặt hạt keo. Các ion ngược dấu, đặc
biệt là các ion tích cao được hấp phụ tạo nên sự trung hòa
điện tích. Các nhóm này phá vỡ trạng thái bề của hệ keo nhờ
cơ chế nén điện tích kép và cơ chế hấp phụ ion trái dấu trên
bề mặt hạt keo, làm giảm thế điện động zeta, giảm lực đẩy
tĩnh điện, tăng lực hút, tạo điều kiện cho các hạt keo kết dính
vào nhau, trong đó cơ chế hấp phụ trung hòa điện tích đóng
vai trò đáng kể.
Tuy nhiên, lượng ion trái dấu đưa vào chỉ có được hiệu quả
tối ưu ở một giá trị nào đó.
Thứ nhất: nếu lượng ion trái dấu dưa vào đạt già trị tối ưu
sẽ làm tăng hiệu quả của quá trình keo tụ.
Thứ hai: nếu lượng ion trái dấu dưa vào không đạt già trị
tối ưu sẽ làm giãm hiệu quả của quá trình keo tụ.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
