Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải nhuộm bằng khoáng diatomit và phèn nhôm
MỤC LỤC
Mở đầu
Phần I: Tổng quan
Chương I: Nước, nước thải và các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước
I. Nước và sự ô nhiễm nước
1. Nước
2. Tình trạng ô nhiễm nước
II. Nước thải
1. Phân loại nước thải
2. Các tính chất đặc trưng của nước thải
III. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước
III.1 Các chỉ tiêu vật lý
1. Nhiệt độ
2. Độ đục
3. Độ màu
4. Độ phóng xạ
5. Hàm lượng chất thải rắn trong nước
6. Mùi vị
7. Độ dẫn điện
III.2 Các chỉ tiêu hóa học
1. Hàm lượng oxy hòa tan
2. Nhu cầu oxy sinh học BOD
3. Nhu cầu oxy hóa học COD
4. Độ cứng
5. pH
III.3. Các chỉ tiêu vi sinh
Chương II: Các phương pháp xử lý nước thải
I. Giới thiệu chung
II. Phân loại các quá trình và phương pháp xử lý nước thải
II.1. Phần loại
II.2. Các phương pháp xử lý
II.2.1. Các phương pháp cơ học
II.2.1.1. Song chắn và lưới lọc
II.2.1.2. Điều hòa lưu lượng
II.2.1.3. Lắng
II.2.1.4. Lọc
II.2.1.5. Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén
II.2.2. Các phương pháp hóa lý
II.2.2.1. Đông tụ và keo tụ
II.2.2.2. Tuyển nổi
II.2.2.3. Hấp phụ
II.2.2.4. Trao đổi ion
II.2.2.5. Các phương pháp điện hóa
II.2.3. Các phương pháp hóa học
II.2.3.1. Phương pháp trung hòa
II.2.3.2. Phương pháp oxy hóa khử
II.2.4 Các phương pháp sinh học
Phần II: Thực nghiệm
Chương I: Các phương pháp thực nghiệm kiểm tra chất lượng nước
1. Xác định nhu cầu oxy hóa học
2. Xác định độ màu coban
3. Xác định pH
4. Xác định độ dẫn điện
5. Xác định hàm lượng kim loại nặng
5.1. Xác định hàm lượng Niken
5.2. Xác định hàm lượng Mangan
Chương II. Các phương pháp xử lý nước thải
1. Phương pháp keo tụ bằng phèn nhôm (Al2(SO4)3.K2SO4)
1.1. Cơ sở của phương pháp
1.2. Tiến hành và kết quả thảo luận
1.2.1. Ảnh hưởng của pH
1.2.2. Ảnh hưởng của lượng chất keo tụ
1.2.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tpư
1.2.4. Ảnh hưởng của thời gian tạo bông tb (khuấy nhẹ)
1.2.5. Ảnh hưởng của lượng chất trợ keo tụ Polyacrylamit
1.2.6. Thảo luận kết quả
2. Phương pháp hấp phụ dùng khoáng Diatomit
2.1. Biến tính khoáng
2.2. Sử dụng khoáng DA5 xử lý nước thải
3. Sử dụng than hoạt tính trong xử lý kim loại nặng
3.1. Biện pháp biến tính than
3.2. Hấp phụ trao đổi ion Niken trong nước
3.2.1. Cơ sở của phương pháp
3.2.2. Thực nghiệm và kết quả
a. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến độ hấp phụ
b. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Niken đến khả năng hấp phụ
Kết luận
Tài liệu tham khảo
http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_nghien_cuu_cac_yeu_to_anh_huong_den_qua_trinh_xu_ly_nu_kUBWHKE9PX.png /tai-lieu/do-an-nghien-cuu-cac-yeu-to-anh-huong-den-qua-trinh-xu-ly-nuoc-thai-nhuom-bang-khoang-diatomit-va-phen-nhom-87510/ 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:
2 loại: phèn sắt (II) và phèn sắt (III).
Phèn sắt (II) khi cho vào nước bị phân li thành Fe2+ và bị thủy phân thành Fe(OH)2 theo phương trình:
Fe2+ + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+ (1.6)
Fe(OH)2 vừa tạo ra vẫn có khả năng tan trong nước, khi trong nước có oxy hoà tan:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4 Fe(OH)3 (1.7)
Quá trình oxy hóa trên chỉ diễn ra tốt khi nước có pH = 8 ÷ 9 và nước phải có độ kiềm cao.
Phèn sắt (III) khi cho vào nước bị phân li thành Fe3+ và bị thủy phân thành Fe(OH)3:
Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ (1.8)
Vì phèn sắt (III) không bị oxy hóa nên không cần nâng cao độ pH như sắt (II). Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa sẽ hình thành nhanh chóng khi pH = 5,5 ÷ 6,5.
Để tăng cường quá trình tạo thành bông keo hydroxit Al và Fe với mục đích tăng tốc độ lắng, người ta tiến hành keo tụ bằng cách cho thêm vào nước thải các hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ đông tụ. Các chất này có tác dụng làm hạ thấp liều lượng chất đông tụ, giảm thời gian quá trình đông tụ và nâng cao tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ keo tụ thường được sử dụng là: tinh bột, dextrin (C6H10O5)m, các ete, xenlulo, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O), polyacrylamit
Để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiết kiệm phải khuấy trộn đều hóa chất với nước thải. Quá trình làm sạch nước thải bằng đông tụ và keo tụ gồm các giai đoạn: định lượng, khuấy trộn hóa chất với nước thải, tạo thành bông keo va lắng bông keo. Theo như sơ đồ sau:
Nước sạch
1
2
4
Nước
Chất đông tụ
Nước thải
3
Chất lắng
Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị làm sạch nước thải bằng dông tụ
Bể chứa chuẩn bị dung dịch
Thiết bị định lượng
Bể khuấy trộn
Bể tạo bông
Bể lắng trong
Tuyển nổi [1]
Phương pháp tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (các hạt rắn hay lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng bằng phương pháp làm nổi tạp chất lên trên bề mặt dung dịch.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng. Các bọt khí đó sẽ kết dính với các hạt và khi lực đẩy Ácsimét của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn để thắng trọng lực nó sẽ kéo hạt nổi lên trên bề mặt, chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt và được gạt loại đi.
Hấp phụ
Khái niệm
Định nghĩa: Hấp phụ là quá trình hút các chất lên bề mặt vật liệu nhờ các ái lực trên bề mặt. Các vật liệu được gọi là chất hấp phụ, chất bị hút gọi là chất bị hấp phụ.
Hấp phụ được dùng rộng rãi để tách các chất tan (điện ly và không điện ly) khỏi dung dịch. Hấp phụ xảy ra do trường lực hút tồn tại ở trên và gần bề mặt. phát triển nhất là các lực hóa trị, gây nên hấp phụ hóa học, tạo ra các hợp chất khá bền trên bề mặt, khó nhả hay phá phân tử thành các nguyên tử hay gốc gọi là hấp phụ hóa học. Lực hấp phụ do lực hút phân tử Van der Walls tác dụng trong khoảng không gian gần sát bề mặt gọi là hấp phụ vật lý.
Mỗi phân tử chất bị hấp phụ đều giảm độ tự do. Nên hấp phụ luôn kèm theo sự tỏa nhiệt. Nếu hấp phụ vật lý thì nhiệt hấp phụ cỡ bằng nhiệt ngưng tụ, còn hấp phụ hóa học thì nhiệt hấp phụ lớn hơn, có thể bằng nhiệt phản ứng.
Quá trình chuyển chất trong hấp phụ có thể coi như gồm ba giai đoạn:
Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt hạt hấp phụ (vùng khuyếch tán ngoài).
Thực hiện quá trinh hấp phụ
Di chuyển chất bên trong hạt chất hấp phụ (vùng khuyếch tán trong) [4]
b. Chất hấp phụ
Cấu trúc xốp của chất hấp phụ
Các chất hấp phụ cần có bề mặt riêng lớn, các lỗ mao quản đủ lớn để các phân tử hấp phụ đến được bề mặt, nhưng cũng cần đủ nhỏ để loại các phân tử không mong muốn hấp phụ.
Tùy thuộc vào kích thước lỗ mao quản của chất hấp phụ mà người ta phân loại chúng ra thành các loại như sau:
Vi mao quản (Micropore): kích thước từ 5 – 10 Ao. Loại này như là không gian giữa các phân tử, chưa hình thành dạng hình học của mao quản.
Mao quản trung bình (Medopore): kích thước từ 15 đến 1000Ao, cực đại đến 2000Ao. Loại này chiếm nhiều nhất, tạo ra phần chính bề mặt hấp phụ. Trong các mao quản loại này diễn ra cả hấp phụ và ngưng tụ mao quản.
Mao quản lớn (Macropore): kích thước lớn hơn 1000-:-2000Ao
Hiện nay có rất nhiều loại vật liệu hấp phụ như than hoạt tính, silicagel, các polime hoạt tính, các zeolit, đất sét hoạt tính và các oxit kim loại mà điển hinh là oxit nhôm. Cùng với cấu trúc xốp mà mỗi loại sẽ cho ta những vùng ứng dụng hiệu quả riêng, sau đây ta xét một số loại chất hấp phụ chính:
Than hoạt tính
Than này được chế từ các nguyên liệu giàu cacbon như than bùn, than đá, các thực vật (sọ dừa, gỗ, mùn cưa, bã mía, tre), xương động vật.
Quá trình sản xuất than hoạt tính gồm hai giai đoạn chính là: giai đoạn than hóa và giai đoạn hoạt hóa.
Giai đoạn than hóa được thực hiện nhờ quá trình nhiệt phân, nhằm giải phóng cacbon khỏi các liên kết với các nguyên tử khác và các liên kết bền giữa chúng, loại các nguyên tố khác đồng thời nâng cao hàm lượng cacbon. Quá trình nhiệt phân các vật liệu thực vật kết thúc ở 400 – 450oC trong điều kiện không có chất oxy hóa (yếm khí). Đối với một số loại than, nguyên liệu thô còn được tẩm hóa chất trước khi than hóa.
Trong giai đoạn thứ hai, than được oxy hóa chọn lọc ở 800 – 1100oC trong môi trường chứa hơi nước hay khí CO2. Trong quá trình đó, xảy ra phản ứng, ví dụ dùng CO2:
C + CO2 2CO (1.8)
Khi dùng hơi nước:
C + H2O CO + H2 (1.9)
Các phản ứng trên (đốt cháy một phần than đá) đã tạo nên độ xốp với bề mặt chứa các nhóm chức hoạt động và có diện tích bề mặt rất lớn, từ 600 đến 1700m2/g.
Cấu trúc xốp và hoạt độ hoạt động phụ thuộc vào loại nguyên liệu và chế độ hoạt hóa. Do đó than có nhiều loại với phạm vi sử dụng rất khác nhau.
Hình 1.6 Cấu trúc Zeolit
Than hoạt tính thường được dùng ở hai dạng: dạng bột thường dùng khi năng suất nhỏ, đem trộn vào dung dịch cần hấp phụ sau đó lọc; dạng viên (có thể ép bột lại) thuận lợi cho việc hoàn nguyên than và dùng lại nên hay sử dụng cho các hệ thống có năng suất lớn.
Than hoạt tính có khối lượng riêng thực 1,75 – 2,1 g/cm3; khối lượng riêng xốp khoảng 0,1 – 1 g/cm3, còn khối lượng riêng đống khoảng 0,2 – 0,6 g/cm3. Nó được dùng rất sớm và rộng rãi nhờ hoạt tính lớn và tính chọn lọc cao.
Zeolit
Là các aluminosilicat tinh thể có kích thước mao quản (pore) rất đồng đều, cho phép chúng phân chia (rây) các phân tử theo hình dáng và kích thước xác định, thành phần hóa học của chúng như sau:
(M+)x . (AlO2)y . zH2O
Trong đó, M là các cation bù trừ điện tích khung, z là số phân tử nước kết tinh trong zeolit. Người ta đã biết khoảng 40 cấu trúc zeolit tự nhiên khác nhau. Hiện nay có khoảng 200 loại zeolit tổng hợp, nhưng mới chỉ có một số lượng rất nhỏ trong số đó được sử dụng cho kỹ thuật hấp phụ, mà chủ yếu trong công nghệ hóa dầu. Có hai cách phân loại zeolit là theo kích thước mao quản hay theo tỷ lệ Si/Al. Một số loại zeolit tiêu biểu là zeolit loại A, loại X, Y hay zeolit mordelit Các zeolit là những chất xúc tác cực kỳ quan trọng trong lọc dầu. Zeolit có bề mặt riêng lớn, do đó có khả năng hấp phụ cao. Tính chất hấp phụ của zeolit có thể khống chế được tùy thuộc vào tính chất bề mặt ưa nước hay kỵ nước của vật liệu.
Khoáng Bentonit (BE):
Là khoáng sét thuộc loại aluminosilicat, có thành phần hóa học có thể viết chung là Si8(AlxMy)O20 trong đó M là Ca, Mg, Na. Có hai loại chính là bentonit kiềm thổ (Ca, Mg) và bentonit kiềm (Na, K). BE đã được biết đến từ rất lâu và được sử dụng như các loại vật liệu xây dựng. Nhìn chung, bentonit có khả năng hấp phụ như những chât hấp phụ tự nhiên, chúng hấp phụ hiệu quả các chất ô nhiễm nguồn gốc hữu cơ; thường được dùng trong việc phân loại, tẩy dầu mỡ, hay làm chất mang
Khoáng Diatomit (DA):
DA là loại đá trắng, xám hơi vàng rất nhẹ, có cấu trúc gồm các hạt được gắn kết yếu với nhau. Số lớp áo giáp nguyên vẹn của tảo cát (diatome) trong đá rất biến động. Các áo giáp tảo cát là các tiểu thể ôpan vô cùng bé (0,03 ÷ 0,15 mm) làm cho đá nhẹ và xốp. Các kết quả phân tích hóa học, nhiệt động học và phổ hồng ngoại và phổ rơnghen đã chỉ ra rằng: DA là loại SiO2 vô định hình đã hiđrat hóa (hợp nước) có lẫn một ít tạp chất kim loại. Những khoáng chất này được đặc trưng bằng sự có mặt của một số lượng rất lớn các lỗ xốp cỡ nhỏ, thể tích tổng cộng các lỗ xốp của DA là Vx = 0,7 ÷ 2,4 cm3/g với bán kính tổng cộng các lỗ xốp của DA là rh = 0,3 ÷ 1,6 μm. Các tảo giáp hai nguyên tử khi trầm tích, kết đọng lại trong cấu trúc của DA đã chuyển hóa thành những “màng ngăn riêng” của những lỗ xốp lớn; kết quả đã tạo thêm cấu trúc xốp rỗng cho DA. Khối lượng riêng thực dT của khoáng DA thay đổi từ 0,1 ÷ 2,2 g/cm3, khối lượng riêng xốp dx của DA là 0,425 ÷ 1,25 g/cm3, chủ yếu phụ thuộc vào lượng tạp chất sét. Các tạp chất khoáng vật trong DA có thạch anh, glauconit, montmorillonit, tro núi lửa và các vật chất sét[12, 15, 21]
Thành phần hóa học của DA như sau [12]:
[SiO2] = 55,0 ÷ 95,0 %
[Fe2O3 + FeO] = 0,2 ÷ 10,0 %
[Al2O3] = 1,0 ÷ 10,5%
[CaO + MgO] = 0,2 ÷ 4,0%
Nghiên cứu quá trình chuyển hóa khoáng tự nhiên DA thành chất hấp phụ là nghiên cứu công nghệ biến đổi cơ học, lý học và hóa học các khoáng DA đó, để tạo thành các...
