• Không có kết quả nào được tìm thấy

3. Phương pháp tuyển nổi

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Chia sẻ "3. Phương pháp tuyển nổi"

Copied!
146
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Văn bản

(1)
(2)

Thành viên nhóm 2 Thành viên nhóm 2

Nguyễn Thị Ngọc Bích Nguyễn Thị Ngọc Bích Nguyễn Đại Cường

Nguyễn Đại Cường Hứa Đinh Yến Hằng Hứa Đinh Yến Hằng Phạm Thị Thu Hằng Phạm Thị Thu Hằng Phan Thị Ngọc Huyền Phan Thị Ngọc Huyền Phan Thị Lanh

Phan Thị Lanh

Phạm Thị Kim Mai Phạm Thị Kim Mai Trần Huỳnh Phương Trần Huỳnh Phương Trần Bá Phan

Trần Bá Phan Ừng Sập

Ừng Sập

Lê Thị Út Trang Lê Thị Út Trang

(3)

• 1. Keo Tụ Tạo Bông (Keo Tụ và Đông Tụ)

• 2.Trung Hòa

• 3.Tuyển Nổi

• 4. Hấp Phụ

• 5. Trích

• 6. Trao Đổi

• 7.Thẩm Thấu Ngược

(4)

I.PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG

I.1. cơ sở lý thuyết

Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hóa chất gọi là chất keo tụ có thể đủ làm cho các hạt rất nhỏ

biến thành những hạt lớn lắng xuống.

Nhưng quá trình keo tụ tạo bông gồm 2 quá trình chính:

• - Quá trình keo tụ : dựa trên cơ chế phá bền hạt keo.

• - Quá trình tạo bông : tiếp xúc /kết dính giữa ác hạt keo đã bị phá bền. Cơ chất tiếp xúc giữa các hạt này bao gồm:

+ Tiếp xúc do chuyển động nhiệt ( chuyển động Brown) tạo thành các hạt có kích thước nhỏ .

+ Tiếp xúc do quá trình chuyển động của lưu chất được thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo thành những bông cặn có kích thước lớn hơn.

+ Tiếp xúc do quá trình lắng của các hạt.

(5)

• Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (Coagulation).

• Quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là keo tụ (flocculation).

• Theo thành phần cấu tạo người ta chia ra 2 loại keo:

• Keo kỵ nước (hydropholic) là loại chống lại các phân tử nước như vàng, bạc, silic …

• Keo háo nước (hydrophilic) là loại hấp thụ các phân tử nước như vi khuẩn, virus, lòng

trắng trứng … Trong đó keo kỵ nước đóng vai trò chủ yếu trong công nghệ xử lý nước và

nước thải.

(6)

Nước, chất keo tụ •

Bể khuấy trộn

Nước đã được làm trong Nước thải

Bể lắng trong Bể tạo bông

Thiết bị định lượng Bể hòa trộn

Cặn lắng

(7)

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối nhôm và muối sắt như:

•  Al2(SO4)3, Al2(SO4)3 . 18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O,NH4Al(SO4)2.12H2O.

. Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):

• FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O

Phèn Fe (II) :

• khi cho phèn sắt (II) vào nước thải Fe(II) sẽ bị thuỷ phân thành Fe(OH)2.

Fe2+ + 2H2O  Fe(OH)2 + 2H+

(8)

• Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3

• pH thích hợp là 8 – 9 => cú kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn.

• Phốn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4.

b. Phèn Fe (III):

• Fe3+ + 3H2O  Fe(OH)3 + 3H+

• Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5

• Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 - 6.5

(9)

c. So sánh phèn sắt và phèn nhôm:

• Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3

• Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3

• Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6

• Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù.

• Lượng phèn FeCl3 dựng = 1/3 –1/2 phèn nhôm

• Phèn sắt ăn mòn đường ống.

 Trong xử lý nước thải, sử dụng hỗn hợp muối nhôm và muối sắt với tỷ lệ từ 1:1 đến 1:2 thì kết quả đông tụ tốt hơn là sử dụng riêng lẻ.

(10)

• Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau:

• Me3+ + HOH  Me(OH)2+ + H+

• Me(OH)2+ + HOH  Me(OH)+ + H+

• Me(OH)+ + HOH  Me(OH)3 + H+

• --- Me3+ + HOH  Me(OH)3 + 3H+

(11)

• Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân:

• Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:

• pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân.

• pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất.

• pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt.

• Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20-40oC, tốt nhất 35-40oC.

• Ngoài ra còn yếu ảnh hưởng khác như : thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng…

(12)

• Trong qua trình đông tụ (Al2(SO4)3 tác dụng với canxibicacbonat như sau:

• Al2(SO4)3 +3Ca(HCO3)2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

• 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 +12H2O 8Al(OH)3+3Na2SO4

• Đối với các Muối sắt việc tạo thành bông keo như sau:

• FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + HCl

• Fe(SO4)3 + 6H2O 2Fe(OH)3 + 3H2SO4

• Trong điều kiện kiềm hóa:

• 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaCl2

• FeSO4 + 3Ca(OH)2 Fe(OH)3 + 3CaSO4

(13)

• Quá trình kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủa carbonate canxi và hydroxyd kim loại. Ví dụ như ứng dụng quá trình kết tủa làm mềm nước theo các phương pháp sau:

+ Sử dụng vôi: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2H2O

+ Sử dung natri carbonat: Na2CO3 + CaCl2 2NaCl + CaCO3

+ Sử dụng xút : 2NaOH + Ca(HCO3)2 Na2CO3 + Ca CO3 + 2H2O

Bên cạn đó, quá trình kết tủa còn được ứng dụng trong quá trình khử SO42- , F- , PO43- như sau:

• SO42- + Ca2+ + 2H2O Ca SO4 . 2H2O

• F- + Ca2+ CaF2

• 2H3PO4 + Ca(OH)2 Ca(HPO4)2 + 2H2O ở pH = 6-7

• Ca(HPO4)2 + Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 2H2O ở pH = 9-12

(14)

Quá trình tạo bông cặn có thể đơn giản hoá trong hình dưới đây

(15)

Tăng cường quá trình keo tụ bằng các hợp chất cao phân tử: ( Chất trợ đông tụ Flocculant)

Các chất cao phân tử tan trong nước có cấu tạo mạch dài, phân tử lượng từ 10- 10g/mol và đường kính dung dịch trong phân tử khoảng 0.1-1 µm. Sử dụng cùng với phèn nhôm hay sắt làm hạ thấp liều lượng phèn sử dụng, giảm thời gian quá trình đông tụ, nâng cao tốc độ lắng

bông keo, làm tăng sự bền vững của hạt bông keo trong quá trình hoà trộn và lắng cặn.

Chất trợ đông tụ có nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin , các ete, cellulose và dioxide silic hoạt tính (x).

(16)

• Chất trợ đông tụ tổng hợp thường dùng là

polyacrylamit: . Tuỳ thuộc vào nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đông tụ có ion dương hoặc âm:

polyacrylic acid hoặc polydiallyldimetyl-amon.

• Liều lượng chất keo tụ tối ưu sử dụng trong thực tế được xác định bằng thí nghiệm Jartest.

• Nhược điểm là không bảo quản được lâu, đặc biệt khi đã hoà tan trong nước, công nghệ sản xuất tốn kém, giá thành cao.

(17)

I. Bể hoà trộn phèn: lắng cặn, hoà tan phèn cục.

Dùng khí nén hoặc cánh khuấy hoà tan phèn Cấu tạo bể pha phèn hạt với cánh khuấy thẳng”

(18)
(19)

II. Bể tiêu thụ: pha loãng phèn về nồng độ phèn 4 –10%. Dùng không khí nén hoặc máy khuấy,

cường độ sục 3 –5 l/s.m2

(20)

Cấu tạo phao Khavanshi

III. Thiết bị định lượng phèn: điều chỉnh tự động lượng phèn cần thiết đưa vào nước cần xử lý.

Thường dùng thiết bị phao Khavanshi .

(21)

IV. Thiết bị hòa trộn chất phản ứng: dùng để trộn dung dịch chất đông tụ với nước thải có thể bằng máy trộn thủy lực và cơ khí.

(22)

THIẾT BỊ KEO TỤ TẠO BÔNG

V. Bể phản ứng tạo bông kết tủa: sau khi trộn với tác chất, nước thải được đưa vào bể tạo bông. Sự tạo bông diễn ra chậm sau 10-30 phút. Có các loại bể như sau:

1. Bể phản ứng xoáy: hình trụ hoặc hình phễu

2. Bể phản ứng kiểu vách ngăn: dùng các vách ngăn để tạo ra sự đổi chiều liên tục của dòng nước.

3. Bể phản ứng cơ khí: bể được chia thành nhiều ngăn, mỗi ngăn có bộ cánh khuấy riêng bịêt.

(23)

1.Ống dẫn nước từ ngăn tách khí vào bể phản ứng 2.Bể phản ứng xoáy hình phễu 3. Ống thu nước sang bể lắng

4.Máng vòng có lỗ chảy ngập

(24)

1. Mương dẫn nước

2.Mương xả cặn

3. Cửa đưa nước vào 4. Cửa đưa nước ra 5.Van xả cặn

6.Vách ngăn hướng dòng Bể phản ứng cơ khí

Bể phản ứng kiểu vách ngăn

(25)
(26)
(27)

VI. Bể lắng trong:

Sau khi quá trình keo tụ tạo bông đã xảy ra trong bể phản ứng, các hạt lơ lửng sẽ kết dính trên bông, lắng xuống đáy và được lấy ra khỏi thiết bị. Nước sạch

chảy qua các lỗ vào máng thu nước.

(28)

Ứng Dụng

• Nhằm loại bỏ các hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu suất lắng của bể lắng

• Khử màu

• Giảm lượng cặn lơ lửng

• Hiệu quả cao và ổn định

• Có thể thu hồi các chất có giá trị

(29)

2. Phương Pháp Trung Hòa 2.1. Khái quát

Nước thải của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. Đề ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh ảnh hưởng cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn

nước không bị phá hoại, nước thải cần phải trung hòa. Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương

pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6.6 – 7.6

(30)

• Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải.

• Một số hóa chất dùng để trung hòa: CaCO3,

CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, CaO0.6MgO0.4, (Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4), NaOH, Na2CO3,

H2SO4, HCl, HNO3,…

• Ngoài ra cách tiếp cận ưu tiên là xem xét khả năng tự trung hòa lẫn nhau giữa các dòng

nước thải có tính đối lập để đỡ tốn kém.

(31)

• Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy

thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá

thành của các tác nhân hóa học. Lượng bùn cặn sinh ra từ quá trình trung hòa phụ thuộc vào nồng độ và thành phần nước thải cũng

như liều lượng và tác nhân sử dụng. Tùy theo đặc điểm nước thải ta có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau như:

1. Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm.

2. Bổ xung tác nhân hóa học

3. Lọc nước thải có tính axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa.

4. Trung hòa nước thải kiềm bằng các khí axit.

(32)

2.2. Trung hòa bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm.

Phương pháp này cho xử lý nước thải chứa axit hoặc chứa kiềm trong khu công nghiệp được tập trung lại để xử lý vì chế độ thải của các nhà máy không giống nhau. Nước thải chứa axit thường được thải một cách điều hòa ngày đêm và có nồng độ nhất định. Nước

thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, một hoặc hai lần trong một ca tùy thuộc vào chế độ công nghệ.

Hai nguồn nước thài có tính axit và bazo được hòa trộn với nhau ở bể trộn 2 tại bể trộn phải đặt thêm hệ thống bổ sung hóa chất phòng trường hợp pH vẫn chưa được trung hòa đến mức độ cần thiết. Sau đó nước hổn hợp được đưa qua bể lắng 3 và ra ngoài.

(33)

1

1 Dòng thải acid

Bổ sung hóa chất khi cần

Dònh thải đã trung hòa

Hình 2.1. Sơ đồ trung hòa bằng cách trộn 2 nguồn thải acid và kiềm

2 3

(34)

2.3. Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải.

Nước thải axit được trung hòa bằng tác nhân kiềm.

Nước thải kiềm được trung hòa bằng tác nhân axit.

Liều lượng hóa chất thêm vào được xác định theo

điều kiện trung hòa hoàn toàn lượng axit hoặc kiềm có trong nước thải và lấy lớn hơn so với tính toán một ít.

Hóa chất thêm vào có thể dùng ở dạng dung dịch hay dạng bột.

Đưa hóa chất vào nước thải bằng bơm định lượng hóa chất có đầu dò pH.

Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất trong bể trung hòa thường nhỏ hơn 5 phút. Nếu trong nước

thải có các ion kim loại thì có thể tăng thời gian tiếp xúc lên đến 30 phút.

(35)

• Để trung hòa nước thải axit có thể sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH, KOH, Na2CO3,

NaHCO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômit

(CaCO3.MgCO3). Song tác nhân rẻ tiền nhất là sữa vôi 5% - 10% Ca(OH)2, tiếp đến là sôđa và NaOH công nghiệp.

• Trong nước thải axit và kiềm thường chứa các ion kim loại. Vì vậy liều lượng tác nhân tham gia phản ứng trung hòa cần tính đến cả yếu tố tạo thành cặn muối các kim loại nặng.

(36)

Hóa chất trung hòa

Dòng thải ra

Dòng thải vào

Hình 2.2. Sơ đồ bể trung hòa nước thải

(37)

2.4. Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa.

• Nước thải chứa axit với hàm lượng lớn hơn 5 mg/l và không chứa muối kim loại nặng có thể trung hòa bằng cách lọc liên tục qua bể lọc.

• Vật liệu lọc: đá vôi, magietit, đôlômit, đá hoa cương, … với cỡ hạt 3 – 8 mm.

• Tốc độ lọc tính toán phụ thuộc vào loại vật liệu nhưng không quá 5m/h và thời gian tiếp xúc không quá 10 phút.

• Trong các bể lọc, nước có thể chuyển động theo phương ngang hoặc thẳng đứng.

(38)

• Người ta thường dùng các vật liệu lọc như

magietit (MgCO3), đôlômit, đá vôi, đá phấn, đá hoa và các chất thải rắn như xỉ tro làm lớp vật liệu lọc. Các vật liệu trên được sử dụng ở dạng cục với kích thước 30 – 80 mm. Quá trình có

thể được tiến hành trong thiết bị lọc đặt nằm ngang hay thẳng đứng.

• Khi lọc nước thải chứa HCl và HNO3 qua lớp đá vôi, thường chọn vận tốc lọc từ 0.5 – 1 m/h.

Trong trường hợp lọc nước thải chứa 0.5%

H2SO4 qua lớp đôlômit, tốc độ lọc lấy từ 0.6 – 0.9 m/h, nếu nồng độ 2% H2SO4 thì tốc độ lọc lấy bằng 0.35 m/h.

(39)

Nước thải vào

Nước thải ra Vật liệu trung hòa

Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo thiết bị trung hòa bằng vật liệu lọc

(40)

2.5. Trung hòa nước thải chứa kiềm bằng khói thải lò hơi.

• Để trung hòa nước thải kiềm, trong những năm gằn đây người ta đã sử dụng các khí thải chứa CO2, SO2, NO2, N2O, … Việc sử dụng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu suất làm sạch chính khí

thải khỏi các cấu tử độc hại.

(41)

• Trung hòa nước thải kiềm bằng khói thải lò hơi là biện pháp rất kinh tế và hợp lý về mặt môi

trường (giải quyết đồng thời cả về ô nhiễm nước và ô nhiễm không khí)

• Thành phần khói thải lò hơi chứa 14% CO2 và 1 hổn hợp các khí SOx, NOx, CO, bụi có tính axit và có thể dùng để trung hòa kiềm.

• Các phản ứng xảy ra khi trung hòa:

CO2 + H2O H2O

H2CO3 + 2NaOH Na2CO3 + 2H2O H2CO3 + Na2CO3 2NaHCO3 + H2O

(42)

3. Phương pháp tuyển nổi

3.1. Giới thiệu chung

Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn

khi các hạt đã nổi lên bề mặt,chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt .Quá trình này

còn được sử dụng để tách các loại xơ sợi bột giấy, khử mực, quặng sunfit, cacbonat và các ôxit

(43)

3.1. Giới thiệu chung

Quặng phosphat, apatit và than cũng được tách bằng công nghệ tuyển nổi. Quá trình tuyển nổi cũng được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý chất thải công nghiệp, các chất

béo, dầu mỡ và các chất rắn phân tán trong nước thải.

(44)

3.1. Giới thiệu chung

Các quá trình này được gọi là quá trình tuyển nổi khí hòa tan (Dissolved Air

Flotation-DAF). Thực chất, quá trình DAF

được sử dụng để loại bỏ dầu mỡ trong nước thải của các nhà máy lọc dầu, hóa dầu, các nhà máy hóa chất, các nhà máy xử lý khí thiên nhiên và các cơ sở công công nghiệp khác.

(45)

3.2. Nguyên tắc

Tuyển nổi là quá trình tách các tạp chất rắn không tan hoặc tan có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ

trọng của chất lỏng làm nền bằng cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt hoặc các

chất thấm ướt. Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách gọi là tuyển nổi tự nhiên

(46)

3.3. Cơ sở khoa học

Những cơ sở lý thuyết cơ bản về tuyển nổi dựa trên thành tựu nghiên cứu hóa lý hiện đại. Ngày nay, người ta dựa trên cơ sở lý thuyết để điều khiển quá trình công nghệ tuyển nổi cũng như có thể điều chỉnh tỷ lệ thành phần các cấu tử tạo ra chất tuyển nổi phù hợp với tính chất của từng hỗn hợp cần tuyển.

(47)

3.3. Cơ sở khoa học

Ðể giải thích sự bám dính của thành phần cần tuyển nổi lên bề mặt bọt khí tạo ra bởi chất tuyển nổi vả nổi lên bề mặt hỗn hợp.

Người ta đưa ra nhiều giả thuyết giải thích bằng hoá học lượng tử giữa mức năng

lượng của các orbital đầy điện tử của tác nhân tuyển nổi với orbital trống của thành phần cần tuyển nổi, hoặc là giải thích bằng mô hình orbital phân tử.

(48)

3.3. Cơ sở khoa học

Tóm lại, ngày nay người ta phân biệt 3 loại cơ chế cơ bản về sự bám dính của các tác nhân tuyển nổi lên bề mặt thành phần tuyển nổi:

Sự hấp phụ do lực tĩnh điện

Sự hấp phụ hoá học

Sự hấp phụ vật lý

(49)

3.3. Cơ sở khoa học

Trong đó sự hấp phụ hoá học là quan trọng hơn cả vì nó quyết định tính chọn riêng và

tính tập hợp của chất tuyển nổi với một thành phần cần tuyển nổi nhất định mà những tính chất này được quyết định bởi độ dài, cấu trúc của hidrocabon, cấu tạo của nhóm chức và thành phần tỉ lệ của các cấu tử có mặt trong hệ thống chất tuyển nổi.

(50)

3.3. Cơ sở khoa học

Sự hấp phụ hoá học được xảy ra do sự hình thành có liên kết phối trí giữa chất tuyển nổi và thành phần cần tuyển nổi. Mối liên kết

phối trí này được tạo nên trong phần lớn các trường hợp có sự tác dụng của tác nhân

chất tuyển nổi (trong thành phần có chứa

những nguyên tử có đôi điện tử tự do như N, S, O, P hoặc là

các liên kết đôi) với thành phần cần tuyển nổi, mà nó chứa các cation có số lượng tử chính n ≥2.

(51)

3.3. Cơ sở khoa học

Sự bám dính của các phân tử tác nhân chất tuyển nổi có chứa các nguyên tử cho điện tử có thể xảy ra trên bất kỳ vị trí nào của bề mặt thành phần tuyển mà ở đó có chứa các

orbital trống được hình thành trong quá trình đập vỡ hoặc nghiền quặng.

Ðiều kiện cần thiết để có sự tác dụng giữa thành phần tuyển và tác nhân chất tuyển nổi dạng ion (Y-) (ngoại trừ trường hợp xảy ra phản ứng dị thể) là sự thủy phân hoặc oxi hoá thành phần tuyểntạo nên liên kết phân cực trên lớp bề mặt. Kết quả sự tách và đẩy hạt tích điện âm xảy ra dễ dàng

(52)

3.3. Cơ sở khoa học

Dạng liên kết phối trí này có tính đối xứng δ và π. Như vậy, sự bám dính giữa các tác

nhân chất tuyển nổi và bề mặt thành phần tuyển nổi xảy ra chặt chẽ hơn và chọn lọc

hơn khi mối liên kết của chúng có những tính chất cơ bản (như: độ dài, năng lượng, số

phối trí) gần với liên kết trong mạng tinh thể của thành phần tuyển nổi. Hạn chế của quan điểm này là không xem xét về bản chất liên kết tác nhân - thành phần tuyển nổi. Không có sự nhìn nhận nhất quán về sự tác dụng của tác nhân ion và non - ion.

(53)

3.3. Cơ sở khoa học

Trong quá trình hấp phụ phần lớn các chất

tuyển nổi trong phân tử của nó có chứa O, N, P biểu hiện các tính chất theo những quy luật sau:

Tính axit của các chất tuyển nổi càng yếu thì nó càng bám chặt lên bề mặt hạt khoáng,

phù hợp với quy luật của sự hình thành phức chất trong dung dịch.

Lgβ = a(-LgKa)+b Trong đó:

Ka là hằng số proton hoá β là hằng số tạo phức

(54)

3.3. Cơ sở khoa học

Khi có sự hình thành liên kết π hoặc có sự tác dụng tĩnh điện thì xảy ra quy luật ngược lại. Giá trị hằng số phức của chất tuyển nổi với các cation kim loại có trong mạng tinh thể của các thành phần tuyển nổi cần tách càng lớn thì chất tuyển nổi càng có tính chọn lọc cao. Giá trị hằng số tạo phức K và tính hoạt hoá Khh đặc trưng cho sự bám dính của chất tuyển nổi ion liên hệ với nhau theo phương trình sau:

Khh = S/K Trong đó:

S là nồng độ phân tử của các hợp chất ít tan.

(55)

3.3. Cơ sở khoa học

Dựa vào đây người ta có thể đánh giá được ảnh hưởng về tính chất axit bazơ của chất tuyển nổi, kim loại và pH của dung dịch lên sự hấp phụ tối đa của chất tuyển nổi. Sự hấp phụ tối đa của chất

tuyển nổi bị dịch chuyển vào vùng pH thấp hơn khi ta tăng tính axit của chất tuyển nổi và các cation trong mạng tinh thể. Ðể tính toán giá trị pH tối đa (pHopt) sử dụng mối tương quan sau:

(H+)opt = KHRKW/KMeOH)1/2 Trong đó:

KHR là hằng số ion hoá chất tuyển nổi KW là tích số ion của nước

KMeOH là hằng số không bền của phức hidroxo kim loại

(56)

3.4. Phân loại

Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học

Các trạm tuyển nối với phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin hướng trục)

được sữ dụng rộng rãi trong việc khai khóng củng như trong lĩnh vực xử lý nước thải. Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá

nhỏ.

(57)

3.4. Phân loại

Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén(qua các vòi phun ,qua các tấm xốp).

Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun: thường được sử dụng để xử lý

nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới

(bơm,tuabin) với các chi tiết chuyển động.

(58)

3.4. Phân loại

Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén(qua các vòi phun ,qua các tấm xốp).

Tuyển nổi phân tán không khí qua các tấm xốp,chụp xốp.

Tuyển nổi phân tán không khí qua các tấm xốp, chụp hút có ưu điểm so với các biện pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo cuả aoreton, ít tốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử lý nước thải có tính xâm thực cao.

Khuyết điểm của phương pháp tuyển nổi này là: các lổ của các tấm xốp, chụp xốp chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu về kích thước các hạt bọt khí.

(59)

3.4. Phân loại

Tuyển nổi với tách không khí từ nước(tuyển nổi chân không; tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).

Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với chất bẩn chứa chất thải có kích thước nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ.thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung dịch (nước thải) bão hòa không khí. Sau đó không khí tự tách ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo các chất bẩn.

Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành: tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước.

(60)

3.4. Phân loại

Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học.

Tuyển nổi điện

Khi dòng diện một chiều đi qua nước thải, ở một trong các điện cực(catot)sẽ tạo ra khí hydro.

Kết quả nước thải được bão hòa bởi các bọt khí và khi nổi lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo

thành ván bọt bề mặt. Ngoài ra nếu trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hóa học và tính chất của nước, trạng thái các chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hóa khử xảy ra.

(61)

3.4. Phân loại

Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:

•Thành phần hóa học nước thải

•Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)

•Các thông số của dòng điện; điện thế….

Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học

Tuyển nổi sinh học và hóa học

Dùng để cô đặc từ bể lắng đợt 1. Cặn từ bể lắng đợt 1 được tập trung vào một bể đặc biệt và được đun nóng tới nhiệt độ 35-55OC trong vài ngày. Do sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùn nổi lên bề mặt, sau đó gạt bớt lớp bọt. Kết quả cặn giảm được độ ẩm tới 80%.

(62)

3.5. Thiết bị

Bể tuyển nổi

Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp nước thải và cô đặc bùn sinh học. Không khí được thổi vào bể tạo nên các bọt khí, các bọt khí này kết với các hạt và nổi lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ bằng các thiết bị

gạt bọt. Một số loại hóa chất như phèn nhôm, muối ferric, silicat hoạt tính có thể được thêm vào nước thải để kết dính các hạt lại làm cho nó dể kết với các bọt khí để nổi lên bề mặt hơn. Một chỉ số quan trọng để tính toán cho bể tuyển nổi là tỉ lệ A/S

(air/solid ratio), theo thực nghiệm tỉ lệ tối ưu nằm trong khoảng 0,005 - 0,060 [mL (air)/mg (solid)].

(63)

Hình 3.1. Sơ đồ bể tuyển nổi kết hợp với cô bùn

3.5. Thiết bị

(64)

Hình 3.2. Các chất rắn được đưa lên mặt bể tuyển nổi

3.5. Thiết bị

(65)

Hình 3.3. Một bể tuyển nổi điển hình

3.5. Thiết bị

(66)

Hình 3.4. Mặt cắt một máy tuyển nổi

3.5. Thiết bị

(67)

Hình 3.5. Máy tuyển nổi trong xử lý bột giấy

3.5. Thiết bị

(68)

3.5. Thiết bị

Hình 3.6. Máy tuyển nổi

(69)

3.6. Ứng dụng

Quá trình tuyển nổi đuợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:

xử lý nước thải nhiểm dầu

xử lý nước thải ở các làng nghề sản xuất giấy

Ở Việt Nam, phương pháp tuyển nổi đã được đưa vào nghiên cứu thí nghiệm và áp dụng triển khai để chế biến khoáng sản và một số lĩnh vực khác. Các loại khoáng sản hiện nay đã và đang được làm giàu và tận thu bằng công nghệ tuyển nổi là: quặng chì kẽm, apatit, đồng, than, pyrit...

(70)

4. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

Đây là phương pháp được ứng dụng rộng rãi để làm sạch triệt để nước khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau xử lý hóa sinh,nếu nồng độ các chất này không cao, khó phân hủy sinh học và độc

(71)

44..11 NGUYÊNNGUYÊN LÝLÝ

+ Hấp phụ là một quá trình xải ra trên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha dị thể (rắn-khí, rắn-lỏng, lỏng- khí )

+ Các phần tử trên bề mặt khối vật chất tác dung lên các phần tử của pha tiếp xúc với nó, tạo thành những lực hướng về phía mình nhằm cân bằng về lực theo mọi hướng  Đây là nguyên nhân quá trình hấp phụ.

(72)

4.2. PHÂN LOẠI Hấp

Hấp phụphụ gồmgồm haihai loạiloại::

+ Hấp phụ vật lý: là loại hấp phụ gây ra do tương tác yếu giữa các phần tử;nó giống như tương tác trong hiện tượng ngưng tụ.Lực tương tác là lực Van Der Wall

+ Hấp phụ hóa học: là loại hấp phụ gây ra do tương tác mạnh giữa các phần tử và tạo ra hợp chất bề mặt giữa bề mặt chất hấp phụ và các phần tử bị hấp phụ

(73)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN

1. Chất hấp phụ

2. Quá trình hấp phụ 3. Hệ thống hấp phụ

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp phụ

(74)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1.. Chất hấp phụ

+ Than hoạt tính + Silicagel

+ Các chất hấp phụ vô cơ khác + Chất hấp phụ tự nhiên

(75)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1. Chất hấp phụ

Than hoạt tính

Than hoạt tính: đây là một chất hấp phụ rắn, xốp, không phân cực và có bề mặt riêng rất lớn. Các lỗ xốp có bán kính hiệu dụng từ vài chục đến hàng chục nghìn anstron

Than hoạt tính có tác dụng hấp phụ tốt đối với các chất không hoặc kém phân cực ở dạng khí và dạng lỏng

(76)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1. Chất hấp phụ

Than hoạt tính có ba dạng chủ yếu:

Dạng bột cám ( Powered_PAC )

Dạng hạt ( Gramalated_GAC )

Dạng khối đặc ( Extraded Solid Block_SB)

Ngày nay than hoạt tính được coi là một chất hấp phụ chủ yếu trong công nghệ xử lý và làm sạch môi trường : Làm sạch nước để uống, Xử nước thải công nghiệp Xử “cấp ba” nước

(77)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1. Chất hấp phụ

Than hoạt tính

Tái sinh than hoạt tính

• Đại đa số các chất hấp phụ trên than hoạt tính đều có thể giải hấp bằng nhiệt. Đối với mỗi chất sẽ có một nhiệt độ xử lý phù hợp

• Riêng đối với các hợp chất của kim loại thì thông thường phải giải hấp bằng axit sau đó rửa bằng nước và sấy để tái sinh.

(78)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1. Chất hấp phụ

Silicagen Silicagen

• Là gel của anhydric axit silisic có cấu trúc lỗ xốp rất phát triển

• Silicagel dễ dàng hấp phụ các chất phân cực cũng như các chất có thể tạo với nhóm hydroxyl các liên kết kiểu cầu hydro

• Đối với các chất không phân cực, sự hấp phụ trên silica gel chủ yếu do tác dụng của lực mao quản trong các lỗ xốp nhỏ

(79)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1. Chất hấp phụ

Silicagen Silicagen

Tái sinh Silicagel

• Cũng như than hoạt tính silica gel có thể tái sinh bằng khí khô ở nhiệt độ dưới 2000C

• Giải hấp bằng khí nóng ẩm hay bằng hơi nước nhưng cần lưu ý thời gian thực hiện để tránh làm giảm hoạt tính của silicagen.

(80)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1.Chất hấp phụ ::

Chất hấp phụ kháckhác

• Keo nhôm,hydroxit kim loại: ít sử dụng vì lực tương tác lớn

• Chất hấp phụ tự nhiên: sét, bentonit, diatonit… song khả năng hấp phụ của chúng thường được làm tăng lên nhiều sau khi được xử lý bằng các biện pháp phù hợp.

 Tính ưu việt nhất của các chất hấp phụ tự nhiên là chúng có giá thành rất thấp so với

(81)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 22. Quá trình hấp phụ. Quá trình hấp phụ

Quá trình hấp phụ gồm ba giai đoạn:

• Chuyển vật chất từ nước thải đến bề mặt hạt hấp phụ( khuếch tán ngoài )

• Hấp phụ

• Chuyển vật chất vào trong hạt hấp phụ (khuếch tán trong)

(82)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 22. Quá trình hấp phụ. Quá trình hấp phụ

Quá trình thực hiện Quá trình thực hiện

• Vận tốc quá trình hấp phụ phụ thuộc nồng độ, cấu trúc của chất hòa tan, nhiệt độ nước, hình dạng và tính chất chất hấp phụ.

• Quá trình hấp phụ diễn ra nhanh nên giai đoạn xác định vận tốc quá trình hấp phụ chỉ là quá trình khuếch tán ngoài và khuếch tán trong.

(83)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 22. Quá trình hấp phụ. Quá trình hấp phụ

Quá trình thực hiện Quá trình thực hiện

• Trong vùng khuếch tán ngoài, vận tốc truyền khối được xác định chủ yếu bằng cường độ rối của dòng, phụ thuộc vào vận tốc chất lỏng.

• Ở vùng khuếch tán trong, cường độ truyền khối phụ thuộc hình dạng và kích thước lỗ xốp, hạt, kích thước phân tử chất cần hấp phụ và hệ số truyền khối.

(84)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 33. Hệ thống hấp phụ. Hệ thống hấp phụ

• Quá trình xử lý nước bằng hấp phụ tiến hành với sự khuấy trộn mãnh liệt chất hấp phụ với nước, lọc nước qua lớp chất hấp phụ ở trạng thái đứng yên hoặc giả lỏng,

• Khi trộn chất hấp phụ với nước, người ta sử dụng than hoạt tính ở dạng hạt 0,1 mm và nhỏ hơn

(85)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 33. Hệ thống hấp phụ. Hệ thống hấp phụ

Hệ thống hấp phụ

Hệ thống hấp phụ gồm một hoặc nhiều bậc :

• Hấp phụ một bậc được ứng dụng khi chất hấp phụ rất rẻ hoặc là chất thải của sản xuất

• Hấp phụ nhiều bậc sẽ đạt hiệu quả cao hơn:than sau hấp phụ bậc 1 được tách ra bằng phương pháp lắng hoặc lọc, còn nước thải đi vào bậc hai để được tiếp tục xử lý bằng than mới.

(86)
(87)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 33. Hệ thống hấp phụ . Hệ thống hấp phụ

• Trong sơ đồ ngược chiều, chất hấp thụ được cho một lần vào bậc cuối cùng và nó chuyển động ngược chiều nước thải

• Theo sơ đồ này, quá trình xử lý tiến hành liên tục với lượng chất hấp phụ ít hơn rất nhiều so với sơ đồ hấp phụ liên tiếp

• Tuy nhiên thiết bị loại này đắt hơn và vận hành phức tạp hơn

(88)
(89)

sơ đồ tháp hấp phụ sơ đồ tháp hấp phụ

(90)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 33. Hệ thống hấp phụ . Hệ thống hấp phụ

• Xử lý trong điều kiện động được tiến hành khi lọc nước thải qua lớp chất hấp phụ.

• Vận tốc lọc phụ thuộc nồng độ chất tan dao động từ 24 đến 5m3/m2h

• Nước trong tháp chuyển động từ dưới lên trên

(91)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 33. Hệ thống hấp phụ . Hệ thống hấp phụ

Điều kiện thúc đẩy quá trình hấp phụ :

Tiến hành với chế độ chảy sao cho gia đoạn khuếch tán trong quyết định vận tốc quá trình

Trở lực giai đoạn này có thể giảm bằng cách thay đổi cấu trúc và kích thước hạt.

(92)

4.3. QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 44. Các yếu tố ảnh hưởng. Các yếu tố ảnh hưởng

• Độ hòa tan: những chất ít hòa tan dễ hấp phụ hơn chất hòa tan

• Cấu trúc phân tử: chất hữu cơ mạch nhánh dễ hấp phụ hơn chất hữu cơ mạch thẳng

• Khối lượng phân tử: nhìn chung phân tử lớn dễ hấp phụ hơn.

• Độ phân cực: chất hữu cơ ít phân cực được hấp phụ dễ hơn chất hữu cơ no

(93)

4.4. ƯU ĐIỂM QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ

• Phương pháp hấp phụ có khả năng làm sạch cao. Chất hấp phụ sau khi sử dụng đều có khả năng tái sinh; điều này đã làm hạ giá thành xử lý và đây cũng là ưu điểm lớn nhất của phương pháp này

• Hiệu quả xử lý của phương pháp này đạt khoảng 80 ÷ 95% , đây là hiệu quả làm sạch rất cao

(94)

4.5. ỨNG DỤNG

• Hấp phụ được sử dụng để làm sạch triệt để các chất thải hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học, thường là các chất không thể phân hủy bằng con đường sinh học và có tính độc

• khử thuốc diệt cỏ, phenol, thuốc sát trùng, các hợp chất hữu cơ có vòng thơm, các chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm, các kim loại nặng, màu hoạt tính khỏi nước thải công nghiệp

(95)

5. PHƯƠNG PHÁP TRÍCH 5.1. Giới thiệu

Trích ly là một trong những phương pháp hoá lý được sử rộng rãi trong các ngành hoá học, công nghệ thực phẩm,lọc dầu…

(96)

5.2. Nguyên tắc

Trích ly là dùng những dung môi hữu cơ hòa tan các chất khác, sau khi hòa tan, ta được hỗn hợp gồm dung môi và chất cần tách, đem hỗn hợp này tách dung môi ta sẽ thu

được chất cần thiết. Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly là dựa vào sự khác nhau về

hằng số điện môi của dung môi và chất cần trích ly. Những chất có hằng số điện môi gần nhau sẽ dễ hòa tan vào nhau.

(97)

5.2. Nguyên tắc

Như vậy trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào trong dung môi theo đúng quy luật phân bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi.tiếp đó tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như

được làm sạch.

(98)

5.3. Phân loại

Tháp trích ly với vòng tiếp xúc (vòng đệm):

tháp trích ly với vòng đệm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và cho hiệu

suất cao. Biện pháp này dùng để khử phenol bằng benzen hoặc dầu than đá hay bằng

butylaxetat hoặc bằng ete điisopropyl. Dung môi dẫn vào tháp qua các vòi phun. Chiều cao tháp thương lấy bằng 6m.

(99)

5.3. Phân loại

Tháp trích ly kiểu vòi phun tia.

Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung môi nhờ các vòi phun là yếu tố quyết định. Nếu chọn đúng loại vòi phun, kích thướt và điều kiện công tác của nó có thể đạt được mức độ phân tán cao.

(100)

5.3. Phân loại

Tháp trích ly với đĩa roto quay

Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thành nhiều ngăn bằng các

vách có thể trích ly được các chất bẩn dạng nhũ tương trong nước thải.

Hiệu suất và khả năng vận chuyển của thiết bị trích ly này tuỳ thuộc vào kích thứơc bên trong: đừơng kính tháp, đường kính đĩa,

đường kính các vòng stato và chiều cao mỗi ngăn.

(101)

5.3. Phân loại

Tháp trích ly kiểu rung

Tháp trích ly kiểu rung tạo ra trong tháp các pha nước – dung môi được phân tán và

khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp.

Tháp trích ly kiều lắng – trộn.

Tháp trích ly kiểu lắng trộn được dùng với lưu lượng lớn và số bậc khá cao. Theo cấu tạo, có thể là loại đứng hoặc loại ngang.

(102)

5.4. Quá trình thực hiện

Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành như sau: cho dung môi vào trong nước thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng. Tiếp đó cho qua bể lắng. Do sự chênh lệch về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễ tách biệt chúng ra bằng

phương pháp cơ học. Nếu trích ly một lần mà

không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nước thải thì phải trích ly nhiều lần. Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước thải thì dẫn nước thải từ trên xuống và dung môi từ dưới lên. Ngược lại nếu

dung môi có tỉ trọng từ dưới lên, dung môi từ trên xuống.

(103)

5.4. Quá trình thực hiện

Để tăng hiệu quả của quá trình trích ly, các nghiên cứu đã được đưa ra để cải thiện

phương pháp trích ly bằng dung môi bằng cách áp dụng các biện pháp hỗ trợ như vi sóng, siêu âm, áp dụng các kĩ thuật trích ly bằng CO2 siêu tới hạn, trích ly pha rắn (SPE – solid phase extraction) hoặc kỹ thuật trích ly bằng cách nén chất lỏng.

(104)

5.4. Quá trình thực hiện

Yêu cầu đối với dung môi:

• Hoà tan chọc lọc

• Không tác dụng hoá học

• Khối lượng riêng khác

• Không phá hủy thiết bị

• Không biến đổi khi bảo quản

• Không gây độc, rẻ, dễ kiếm

• Dễ tách và thu hồi

(105)

Hình 5.1. Thiết bị trích ly kiểu thùng quay có sơ đồ

5.5. Thiết bị

(106)

6.1. Giới thiệu

Trao đổi ion: trao đổi ion là quá trình ứng dụng nguyên tắc trao đổi ion thuận nghịch

của chất rắn và chất lỏng mà không làm thay đổi cấu trúc của chất rắn. Quá trình này ứng dụng để loại bỏ các cation và anion trong

nước thải. Các cation sẽ trao đổi với ion

hydrogen hay sodium, các anion sẽ trao đổi với ion hydroxyl của nhựa trao đổi ion

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Khoa Hóa kỹ thuật

6. PHUƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION

(107)

6.1. Giới thiệu

Hầu hết các loại nhựa trao đổi ion là các hợp chất tổng hợp. Nó là các chất hữu cơ hoặc vô cơ cao phân tử đính kết với các nhóm chức.

Các nhựa trao đổi ion dùng trong xử lý nước

thải là các hợp chất hữu cơ cao phân tử có cấu trúc không gian 3 chiều và có lổ rỗng. Các nhóm chức được đính vào cấu trúc cao phân tử bằng cách cho hợp chất này phản ứng với các hóa chất chứa nhóm chức thích hợp. Khả năng trao đổi ion được tính bằng số nhóm chức trên một đơn vị trọng lượng nhựa trao đổi ion.

(108)

6.1. Giới thiệu

Hoạt động và hiệu quả kinh tế của phương pháp này phụ thuộc vào khả năng trao đổi ion và lượng chất tái sinh cần sử dụng.

Nước thải được cho chảy qua nhựa trao đổi ion cho tới khi các chất ion cần loại bỏ biến mất. Khi nhựa trao đổi ion đã hết khả năng trao đổi ion, nó sẽ được tái sinh lại bằng các chất tái sinh thích hợp. Sau quá trình tái sinh các chất tái sinh sẽ được rửa đi bằng nước và bây giờ nhựa trao đổi ion đã sẳn sàng để sử dụng cho chu trình kế

(109)

6.1. Giới thiệu

Trong xử lý nước thải, phương pháp trao đổi ion được sử dụng để loại ra khỏi nước các kim loại (kẽm, đồng, crom, nikel, chì, thuỷ ngân, cadimi, vanadi, mangan,…),các hợp chất của asen,

photpho, xianua và các chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị với độ làm sạch nước cao

.

(110)

• Ưu điểm của phương pháp là rất triệt để và xử lý có chọn lựa đối tượng.

• Nhược điểm chính của phương pháp này là chi phí đầu tư và vận hành khá cao nên ít được sử dụng cho các công trình lớn và thường sử dụng cho các trường hợp đòi hỏi chất lượng xử lý cao

6.1. Giới thiệu

(111)

6.2. Cơ sở của phương pháp

Là quá trình trao đổi ion dựa trên sự tương tác hoá học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn .Trao đổi ion là một quá trình gồm các phản ứng hoá học đổi chỗ (phản

ứng thế ) giữa các ion trong pha lỏng và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi). Sự ưu tiên hấp thu của nhựa trao đổi dành cho các ion trong pha lỏng nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chổ các ion có trên khung mang của nhựa trao đổi. Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác nhau

(112)

Có hai phương pháp sử dụng trao đổi ion:

Trao đổi ion với lớp nhựa chuyển động , vận hành và tái sinh liên tục

Trao đổi ion với lớp nhựa trao đổi đứng yên ,vận hành và tái sinh gián đoạn. Trong đó trao đổi ion với lớp nhựa tĩnh là phổ biến

6.3. phân loại

(113)

6.3. phân loại

Nhựa trao đổi ion

Nhựa trao đổi ion còn gọi là ionit ,các ionit có khả năng hấp thu các ion dương gọi là cationit, ngược lại các ionit có khả năng hấp thu các ion âm gọi là anionit. Còn các ionit vừa có khả

năng hấp thu cation ,vừa có khả năng hấp thu anion thì được gọi là ionit lưỡng tính.

Về cấu tạo : trong cấu tạo của chất trao đổi ion, có thể phân ra hai phần .Một phần gọi là gốc

của chất trao đổi ion, một phần khác gọi là nhóm ion có thể trao đổi (nhóm hoạt tính ).

Chúng hoá hợp trên cốt cao phân tử.

(114)

6.3. phân loại

Dùng phương pháp tổng hợp hoá học ,người ta chế tạo được chất trao đổi ion hữu cơ gọi là

nhựa trao đổi ion (resin). Resin được tạo ra bởi sự trùng ngưng từ styren vàdivinylbenzen

(DVB). Phân tử styren tạo nên cấu trúc cơ bản của Resin. DVB là những cầu nối giữa các

polime có tính không hoà tan và giai bền. Cầu nối trong Resin là cầu nối 3 chiều. Trong Resin có cấu trúc rỗng

Phân loại : có 4 loại Resin - Resin Cation acid mạnh - Resin Cation acid yếu - Resin Anion bazơ mạnh - Resin Anion bazơ yếu

(115)

6.3. phân loại

Tính chất vật lý

Màu sắc : vàng, nâu, đen, thẩm. Trong quá trình sử dụng nhựa , màu sắc của nhựa mất hiệu lực thường thâm hơn một chút.

Hình thái : nhựa trao đổi ion thường ở dạng tròn

Độ nở : khi đem nhựa dạng keo ngâm vào trong nước ,thể tích của nó biến đổi lớn.

Độ ẩm : là % khối lượng nước trên khối lượng nhựa ở dạng khô (độ ẩm khô) , hoặc ở dạng ướt (độ ẩm ướt).

Tính chịu nhiệt : các loại nhựa bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đều có giới hạn nhất định , vượt quá giới hạn này nhựa bị nhiệt phân giải không sử dụng được . Nhiệt độ hoạt động tốt từ 20-50o C

(116)

6.3. phân loại

Tính dẩn điện: chất trao đổi ion ẩm dẩn điện tốt, tính dẫn điện của nó phụ thuộc vào dạng ion.

Kích thước hạt: Resin có dạng hình cầu d=

0,04-1,00 mm.

Tính chịu mài mòn : trong vận hành các chất trao đổi ion cọ sát lẫn nhau và nở ngót , có khả năng dể vỡ vụn . Đây là một chỉ tiêu ảnh hưởng đến tính năng thực dụng của nó.

Tính chịu oxy hoá: chất oxy hoá mạnh có thể làm cho nhựa bị lão hoá (trơ)

(117)

6.3. phân loại

Tính năng hoá học:

Dung lượng trao đổi

Dung lượng trao đổi là biểu thị mức độ nhiều ít của lượng ion có thể trao đổi trong một loại chất trao đổi ion. Có 2 phuơng pháp biểu thị dung lượng trao đổi .Theo thể tích đlg/m3; theo khối lượng mgđl/g.

-Tổng dung lượng trao đổi : chỉ tiêu này biểu thị lượng gốc hoạt tính có trong chất trao đổi.

Dung lượng trao đổi cân bằng : biểu thị dung lượng trao đổi lớn nhất của chất trao đổi ion trong một loại dung dịch nào đó đã định ,nên không phải là hằng số

Tài liệu tham khảo

Đề cương

Tài liệu liên quan

Chú ý: Không được lấy các kim loại kiềm (Na, K, ...) và kiềm thổ (Ca, Sr, Ba) mặc dù chúng đứng trước nhiều kim loại nhưng khi cho vào nước thì sẽ tác dụng với nước

Dao động duy trì ℓà dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại ℓực vào vật dao động cùng chiều với chiều chuyển động trong một phần của từng chu kỳ.. Dao động duy

Biện pháp được dùng để bảo vệ các đồ vật bằng kim loại không bị ăn mòn là:A. Ngâm vào

Trong moät soá phöông phaùp chuùng toâi neâu ra laø nhaèm taïo ra moät chuoãi thöùc aên sinh thaùi trong trong heä thuûy sinh, taïo ra moät söï caân baèng trong heä

Trong moät soá phöông phaùp chuùng toâi neâu ra laø nhaèm taïo ra moät chuoãi thöùc aên sinh thaùi trong trong heä thuûy sinh, taïo ra moät söï caân baèng trong heä

Tổng lượng chất thải phát sinh từ chăn nuôi ước tính khoảng 1600 tấn/năm, trong đó chỉ khoảng 20% được xử lý và tái sử dụng, còn lại 80% thải ra môi trường, gây

Điều này đã chứng tỏ rằng vật liệu chế tạo được như một chất hấp phụ hiệu quả mà có thể sử dụng để xử lý các ion kim loại nặng ra khỏi môi trường nước..

Các hạt kim loại từ Co với kích thước và hình thái khác nhau đã được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng kết hợp chất trợ nghiền