Download miễn phí Đồ án Thăm dò khả năng xử lý kim loại nặng trong nước thải (Ni(II) và Zn(II)) bằng đá ong



Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion ), chúng hoàn toàn không tan trong nước.
Các chất có khả năng hút ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit. Những chất này mang tính axit. Các chất có khả năng hút ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi đó là các ion lưỡng tính.
Khả năng hút của các ionit được đặc trưng bởi các dung lượng thể tích và đại lượng này được xác định bằng số ion tương đương được hút bởi 1 đơn vị khối lượng hay 1 thể tích ionit. Người ta phân biệt dung lượng thể tích toàn phần, dung lượng thể tích tĩnh và dung lượng thể tích động.
- Dung lượng thể tích toàn phần: là lượng các chất được hút khi bão hoà của 1 đơn vị thể tích hay khối lượng ionit.
- Dung lượng thể tích tĩnh: Là dung lượng thể tích của ionit khi cân bằng ở điều kiện làm việc cho trước và nhỏ hơn dung lượng thể tích toàn phần.
- Dung lượng thể tích động: Là dung lượng của ionit trước khi đạt trạng thái dừng trao đổi của ion trong nước lọc. Đại lượng này được xác định trong điều kiện lọc qua ionit. Giá trị đại lượng này nhỏ hơn dung lượng tĩnh.
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_tham_do_kha_nang_xu_ly_kim_loai_nang_trong_nuoc_thai_n_phOPQMxc0g.png /tai-lieu/do-an-tham-do-kha-nang-xu-ly-kim-loai-nang-trong-nuoc-thai-niii-va-znii-bang-da-ong-87492/


Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

tham số ảnh hưởng đến cân bằng chất hấp phụ là bản chất của chất tan. độ phân cực) , nhiệt độ, pH và sự hiện diện của các chất tan khác.
Động học quá trình.
Quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt trong của chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếp nhau :
Khuyếch tán của các chất bị hấp phụ tới bề mặt ngoài
Khuyếch tán bên trong hạt hấp phụ
Giai đoạn hấp phụ thật sự.
Trong tất cả giai đoạn đó, bước nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết định hay khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình động học hấp phụ. Với hệ hấp phụ trong môi trường nước, quá trình khuyếch tán thường là chậm và đóng vai trò quyết định.
Quá trình chuyển khối.
Chuyển khối là sự dịch chuyển của một thành phần vật chất trong hỗn hợp từ một vị trí này tới một vị trí khác .Có hai loại cơ chế chuyển khối chính là :
Khuyếch tán phân tử
Khuyếch tán dòng xoáy
Trong đó, khuyếch tán phân tử là sự chuyển động ngẫu nhiên tự thân của các phần tử trong các môi trường dạng vi mô do nguyên nhân chuyển động nhiệt. Khuyếch tán dòng xoáy là sự chuyển động vĩ mô của khối vật chất linh động. Khuyếch tán phân tử chậm hơn nhiều so với khuyếch tán dòng xoáy. Nếu đồng thời tồn tại cả hai loại khuyếch tán thì chúng xảy ra độc lập với nhau và có tính cộng hợp. Nếu một quá trình chuyển khối xảy ra trong một hệ có nhiều pha ví dụ giữa chất lỏng và chất rắn mà ranh giới giữa các pha ít xảy ra dòng xoáy thì tổng thể quá trình sẽ bị khống chế bởi khuyếch tán phân tử.
Khuyếch tán phân tử là cơ chế chuyển khối có vai trò quan trọng trong động học hấp phụ và trao đổi ion vì vậy nó luôn là thông số không thể thiếu khi thiết kế các hệ thống xử lý nước bằng kỹ thuật hấp phụ và trao đổi ion.
Động lực của quá trình khuyếch tán phân tử là sự chênh lệch nồng độ theo vị trí không gian hay nói cách khác yếu tố động lực khuyếch tán là gradient nồng độ c theo hướng x tức là sự biến đổi nồng độ trên một đơn vị đường đi.
Định luật Fick được sử dụng rộng rãi nhất để mô tả quá trình này, bao gồm hai định luật: định luật 1 mô tả khuyếch tán ở trạng thái ổn định, định luật Fick 2 mô tả ở trạng thái không ổn định.
Theo định luật Fick 1, lượng chất khuyếch tán dn qua một tiết diện A vuông góc với hướng khuyếch tán với chênh lệch nồng độ của chất khuyếch tán là dc trên một khoảng cách là dx, trong một thời gian dt là:
Trong đó :
D là hệ số khuyếch tán ( cm2/s ).
Dấu ( - ) chỉ ra rằng nồng độ giảm theo chiều khuyếch tán.
Trong trường hợp quá trình khuyếch tán không ổn định nồng độ chất khuyếch tán thay đổi theo cả không gian và thời gian thì phương trình mô tả là
Chuyển khối trong hệ hấp phụ.
Để đạt trạng thái cân bằng hệ hấp phụ cần có thời gian để các chất tan khuyếch tán tới các bề mặt chất rắn, khuyếch tán trong hệ mao quản của chất hấp phụ và giai đoạn hấp phụ thật sự.
Tốc độ hấp phụ được đặc trưng bởi sự suy giảm nồng độ chất tan trong dung dịch hay sự tăng nồng độ chất bị hấp phụ trong chất rắn theo thời gian và bằng 0 khi quan hệ đạt cân bằng. Tốc độ hấp phụ trong nước thường bị khống chế bởi các quá trình chuyển khối qua màng và chuyển khối trong hạt chất hấp phụ, nó phụ thuộc vào cả bản chất chất hấp phụ, bị hấp phụ và điều kiện thủy động học trong hệ.
Chuyển khối qua màng
Trong nước hay trong bất cứ chất lỏng nào xung quanh một hạt chất rắn tồn tại một lớp vỏ mỏng (độ dày ~ 10-3 – 10-2 cm) nước, màng này gắn khá bền ít bị biến động dưới tác động cơ học như khuấy. Khi khuấy do lực cưỡng bức nồng độ chất tan phân bố trong dung dịch khá đều nhưng chỉ tới phía ngoài của lớp màng. Lớp màng này được xem là một pha riêng biệt, khác hẳn pha dung dịch và pha rắn.
Chuyển khối trong hạt chất hấp phụ :
Giai đoạn tiếp theo chuyển khối màng là quá trình khuyếch tán vào sâu trong hạt đến các vùng hấp phụ là bề mặt trong của chất hấp phụ. Khuyếch tán trong hạt có thể xảy ra trong môi trường nước đang lấp đầy các mao quản hay dọc theo thành mao quản của những phân tử đã ở trạng thái hấp phụ. Khuyếch tán theo hai cơ chế trên gọi là khuyếch tán mao quản và khuyếch tán bề mặt.
Mô hình khuyếch tán bề mặt: Trong đó các phân tử chuyển chỗ ở trạng thái bị hấp phụ từ tâm này đến tâm khác, được đặc trưng bởi hệ số khuyếch tán Ds.
Mô hình khuyếch tán mao quản: Trong đó phân tử khuyếch tán trong pha lỏng nằm trong mao quản đến một tâm hấp phụ.
Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ.
Bản chất của chất hấp phụ
a. Diện tích bề mặt và cấu trúc lỗ của chất hấp phụ
Diện tích bề mặt là một trong những đặc tính chủ yếu ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của chất hấp phụ. Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ rắn thường tỷ lệ với diện tích bề mặt riêng, có nghĩa là sự hấp phụ tăng nếu tăng diện tích bề mặt. Tuy nhiên, nếu chỉ có diện tích bề mặt riêng thì không đủ để giải thích khả năng hấp phụ của các chất rắn xốp như cacbon hoạt tính. Sự phân bố kích thước lỗ trong cacbon hoạt tính cho thấy các lỗ nhỏ tạo ra diện tích bề mặt riêng lớn. Một số lỗ nhỏ quy định chiều phân tử. Vì thế, phân tử dung dịch sẽ thẩm thấu qua lỗ có đường kính lớn và không lọt qua các lỗ có kích thước nhỏ hơn.
b. Kích thước hạt
Diện tích bề mặt của chất hấp phụ xốp tăng cùng với sự giảm kích thước hạt. Dẫn đến khả năng hấp phụ tăng cùng với sự giảm đường kính hạt. Tuy nhiên, đối với những chất hấp phụ có độ xốp cao như cacbon hoạt tính, hầu hết diện tích bề mặt ở bên trong của lỗ và khả năng hấp phụ độc lập với kích thước hạt.
c. Hoá học bề mặt
Sự có mặt của nhóm chức đặc trưng trên bề mặt của chất hấp phụ liên quan tới đặc tính nhất định mà ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ.
Sự hình thành nhóm bề mặt có lực của gốc oxi hoá học trong quá trình hấp phụ cacbon hoạt tính ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của một số dung dịch. Sự hấp phụ được tăng cường do tác động qua lại của electron π vòng thơm với nhóm carbonyl nhờ cơ chế cho - nhận trong đó oxi của carbonyl là chất cho và vòng thơm là chất nhận.
Bản chất của chất bị hấp phụ
Độ hoà tan: Khả năng hoà tan cao thì sự tương tác giữa dung môi-hạt trong dung môi cao, mức độ hấp phụ giảm do phải phá vỡ liên kết lưỡng cực dung môi - hạt trong dung môi trước khi hấp phụ.
Khối lượng và kích thước phân tử của chất bị hấp phụ cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ. Khả năng hấp phụ tăng theo chiều từ sunfonat akin benzen đến sunfonat tetradecylbenzen. Sự tăng độ dài mạch nhánh làm tăng khả năng háo nước của phân tử làm quá trình hấp phụ của phân tử xảy ra mạnh hơn.
Độ phân cực có ảnh hưởng mạnh đến sự hấp phụ. Sự tăng độ phân cực làm tăng độ hoà tan, làm tăng độ hấp phụ.
Ảnh hưởng của [ H3O+ ]
Ảnh hưởng của nồng độ [ H3O+ ] đối với quá trình hấp phụ chất điện ly yếu là tương đối lớn. Dạng không phân ly bị hấp phụ mạnh hơn dạng ion hoá.
Các chất không phân ly ( benzen, toluen,...) bị hấp phụ như nhau với bất kỳ giá trị pH nào của dung dịch. .
Đặc biệt đáng chú ý là khi hấp phụ các axit và kiềm hữu cơ yếu, vì ta đã biết khi có axit mạnh hay kiềm mạnh thì việc phân ly các axit yếu và kiềm yếu sẽ không diễn ra. Do đó việc hấp phụ các axit yếu sẽ diễn ra rất mạnh và hoàn toàn khi giá trị pH của nước thấp và tương ứng với kiềm yếu khi pH cao.
Nói chung đa số các chất bẩn, khi hấp phụ có thể xác định giá trị pH tối ưu. Nếu các loại nước thải có giá trị pH tối ưu khác nhau thì hay là phải thực hiện hấp phụ ở những thùng hấp phụ riêng biệt để tạo pH tối ưu cho từng loại nước thải hay là cho hỗn hợp nước thải nối tiếp qua các thùng hấp phụ với điều kiện lần lượt tạo khoảng pH tối ưu tương ứng cho từng loại nước thải. Nếu không tạo được giá trị pH tối ưu khi hấp phụ các chất bẩn hữu cơ phân ly yếu trong nước thì sẽ hao tổn nhiều lượng vật liệu hấp phụ mà vẫn không đạt được hiệu quả mong muốn.
Ảnh hưởng của ion trong dung dịch
Các thành phần vô cơ có ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của chất hữu cơ. Ví dụ, sau 70 ngày, nếu hấp phụ bằng GAC dạng cột thì gần như bão hoà axit fulvic. Nếu thêm CaCl2 vào thì làm tăng độ hấp phụ axit fulvic do ion Ca2+ tạo phức với axit fulvic và bề mặt cacbon làm cho nó dễ hấp phụ hơn. Các ion khác cũng có ảnh hưởng tương tự.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Quá trình hấp phụ là tự phát xảy ra kèm theo với sự giảm năng lượng tự do. Entropy giảm do sự mất mật độ tự do của các chất. Nó tuân theo mối quan hệ:
∆G = ∆H – T∆S
∆H phải có giá trị dương không phụ thuộc bản chất lực tương tác.
Entanpy thay đổi thì ∆H đối với hấp phụ vật lý bằng 2 – 15 Kcal/mol. Nhiệt độ tăng làm giảm khả năng hấp phụ. Trong khi đó khi nhiệt độ thấp hơn lại làm tăng khả năng hấp phụ.
Các loại vật liệu hấp phụ
Một hệ hấp phụ có dung lượng cao hay thấp trước hết phụ thuộc vào lực tương tác giữa chất hấp phụ và bị hấp phụ. Ngoài lực tương tác do bản chất của hệ quyết định có thể dễ dàng nhận thấy một chất hấp phụ có diện tích bề mặt lớn sẽ có khả năng hấp phụ cao hơn so với chất hấp phụ cùng bản chất nhưng có diện tích bề mặt thấp hơn. Diện tích bề mặt của chất hấp phụ tăng theo độ phân tán, độ phân tán càng lớn thì diện tích bề mặt tính theo đơn vị khối lượng (diện tích riêng) càng cao.
Với các biện pháp cơ học (đập nghiền) chỉ có thể tạo được một mức độ...

---