Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
oOo
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC–Al
13
(POLYALUMINIUM CHLORIDE) TỪ NGUỒN NHÔM
PHẾ LIỆU ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ
NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC THẢI
Chuyên ngành: Môi Trường
Mã số ngành: 108
GVHD: TS.NGUYỄN ĐÌNH THÀNH
SVTH : LƯU THỊ KIỀU HƯƠNG
Tp.Hồ Chí Minh
Tháng 12 năm 2006
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 1

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐẠI HỌC KTCN TP.HCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA:Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học
BỘ MÔN : Môi Trường NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: Lưu Thò Kiều Hương MSSV: 02ĐHMT095
NGÀNH: Môi Trường LỚP : 02MT4


Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
Ngày bảo vệ:
Điểm tổng kết
Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


Điểm bằng số ________________ Điểm bằng chữ_________________________

Ngày…………tháng…………năm……………
Chữ ký của GVHD

2. Mục tiêu đề tài 3
3. Đòa điểm thực hiện đề tài 4
4. Giới hạn đề tài 4
5. Phương pháp nghiên cứu đề tài 4
6. Ý nghóa khoa học đề tài 5
7. Đánh giá kết quả 5
A.TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1 : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 5

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
1.1 Phương pháp xử lý cơ học 7
1.2 Phương pháp xử lý hóa lý 7
1.2.1 Keo tụ 8
1.2.2 Tuyển nổi 8
1.2.3 Hấp phụ 9
1.2.4 Trao đổi ion 9
1.2.5 Màng bán thấm 9
1.2.6 Trích ly 9
1.2.7 Chưng bay hơi 10
1.2.8 Phương pháp trung hòa 10
1.2.9 Phương pháp oxy hóa khử 10
1.2.10 Kết tủa hóa học 11
1.3 Phương pháp xử lý sinh học 11
1.3.1 Phương pháp sinh học nhân tạo 11
1.3.2 Phương pháp sinh học tự nhiên 12
CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ CHẤT KEO TỤ VÀ HIỆN TƯNG
KEO TỤ
2.1 Hệ keo và hiện tượng keo tụ 13

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
2.2.4.2 Điều chế polyaluminium chloride (PAC) 30
2.2.4.3 Điều chế polyaluminium sulfat (PAS) 31

2.2.4.4 Điều chế các polyferric 32
CHƯƠNG 3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Phương pháp phân tích 33
3.1.1 Phương pháp Complexon (phương pháp chuẩn độ ngược) 33
3.1.1.1 Xác đònh tổng Al
3+
, Fe
3+
bằng phương pháp chuẩn độ ngược 33
3.1.1.2 Xác đònh Al
3+
bằng phương pháp chuẩn độ thay thế 34
3.1.2 Thực hành phương pháp Complexol 34
3.1.2.1 Xác đònh nồng độ Zn
2+
34
3.1.2.2 Xác đònh lượng tổng Al
3+
và Fe
3+
34
4.1.2.3 Xác đònh lượng Al
3+
35
3.2 Phương pháp Jar – Test 36
3.2.1 Cơ sở lý thuyết 36

46
5.4 Xác đònh độ ẩm của sản phẩm PAC-Al
13
47
C.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ ĐIỀU CHẾ HP CHẤT KEO TỤ PAC-Al
13
6.1 Kết quả điều chế dung dòch AlCl
3
48
6.2 Kết quả điều chế chất keo tụ PAC-Al
13
49
6.2.1 Kết quả đo hàm lượng Al
2
O
3
của PAC-Al
13
dạng dung dòch 49
6.2.2 Kết quả đo tỷ trọng dung dòch PAC-Al
13
49
6.2.3 Kết quả đo hàm lượng Al
2
O
3
của PAC-Al
13
dạng rắn 50

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

 EDTA: Ethylene diamine tetra acetic acid.
 dd: dung dịch.
 FC : Sắt III Clorua.
 AS : Nhôm III Sunfur.
 PFC : Polyferic Cloride.
 PAC: Polyaluminium Chloride.
 PAS : Poly aluminium sulfat.
 PASS : Poly aluminium silicat sulfat.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 11

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
 PFS : Poly ferric sulfat.
 PAFS : Poly alumino ferric sulfat.
 PHAS: Pre-Hydrolized Aluminium Sulfat.
 PASSC: Poly Aluminium Cloride Silica Sulfat.
 Phương pháp Complexon : Phương pháp chuẩn độ ngược.
 r = 2.2: tỷ lệ mol
+
−
3
nAl
nOH
.
DANH MỤC BẢNG

 Bảng 2.1: Các loại hạt có mặt trong môi trường nước.

 Hình 5.3: Quy trình điều chế PAC-Al
13
.
 Hình 6.1: Sản phẩm PAC-Al
13
dạng rắn.
 Hình 6.2: Cấu trúc phổ các mẫu PAC
CNHH
, PAC
thường
và PAC-Al
13.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 13

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
 Hình 6.3: Phổ chuẩn PAC
thường
và PAC-Al
13
qua các tỷ lệ.
 Hình 6.4: Đồ thò biểu diễn lượng phèn (môi trường nước đục).
 Hình 6.5: Đồ thò biểu diễn lượng PAC
CNHH
(môi trường nước đục).
 Hình 6.6: Đồ thò biểu diễn lượng PAC-Al
13
(môi trường nước đục).
 Hình 6.7: Đồ thò biểu diễn lượng phèn (môi trường nước chứa huyền phù).
 Hình 6.8: Đồ thò biểu diễn lượng PAC

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
 Hình 6.17: Đồ thò biểu diễn lượng PAC
CNHH
( nước thải sản xuất giấy Vónh
Huê).
 Hình 6.18: Đồ thò biểu diễn lượng PAC-Al
13
( nước thải sản xuất giấy Vónh
Huê).
LỜI MỞ ĐẦU

Keo tụ nước bằng phèn nhôm (phèn đơn hoặc phèn kép) là phương pháp
thông dụng để làm trong nước bề mặt, nguồn nước xử lý chủ yếu nhằm cung cấp
cho sinh hoạt theo các hộ gia đình, mặt khác phương pháp keo tụ cũng thường
được áp dụng để xử lý nước thải tại các nhà máy. Phèn nhôm được sản xuất trong
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 15

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
nước chủ yếu từ nguồn khoáng sét – kaolinite (hay quặng bauxite,…) và acid
sulfuric nên giá thành hạ, việc cung ứng khá chủ động. Tuy vậy, hạn chế của
phèn nhôm là liều dùng tương đối cao, trung bình khoảng 30g/m
3
và khoảng pH
thích hợp của nước tương đối hẹp (pH từ 6 – 7.5). Vì tính acid của phèn nhôm cao,
liều lượng dùng lớn nên pH của nước đã xử lý có độ pH thấp gây ăn mòn thiết bò,
đường ống dẫn và lượng ion nhôm tồn dư cao gây bệnh đãng trí cho người sử
dụng. Để khắc phục những nhược điểm kể trên, người ta đã chế tạo và hiện đang
sử dụng ở một số nước là loại chế phẩm PAC. Sản phẩm thương mại loại này đã
được lưu hành vào cuối những năm của thập kỷ 60. Nó đang dần được thay thế

Trang 16

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ TÀI
Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng về số lượng và chất lượng thì
ngành công nghiệp Việt Nam cũng nhanh chóng gây ảnh hưởng xấu đđến môi
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 17

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
trường sinh thái, có nhiều nhà máy làm ảnh hưởng đến môi trường qua nhiều hình
thức như : khí thải, bụi công nghiệp, nước thải, chất thải rắn,…Trong đó, nước thải
sản xuất đang là một vấn đề lớn, gây tác động xấu cho môi trường sống và ít
nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó, ở nhiều vùng quê trên cả
nước hiện đang khan hiếm nguồn nước sạch, nhất là bà con vùng lũ ở đồng bằng
Sông Cửu Long. Mặt khác, xã hội ngày càng phát triển thì tài nguyên khoáng sản
cũng dần dần khan hiếm và khuynh hướng ngày nay của thế giới là tận dụng tối
đa nguồn phế thải sản suất và sinh hoạt vào các hoạt động sản xuất có ích, cho
nên việc tận dụng tối đa các nguồn phế thải để chế tạo nên loại vật liệu hữu ích
được ứng dụng trong xử lý môi trường là vấn đề đang được quan tâm.
Đề tài nghiên cứu đã đưa ra vấn đề tận dụng lại nguồn nhôm phế thải làm
nguồn nguyên liệu điều chế chất keo tụ nhằm giải quyết được các vấn đề : tiết
kiệm chi phí cho nguyên liệu đầu vào, tạo ra một loại sản phẩm có giá trò kinh tế,
được ứng dụng phổ biến trong xử lý nước và có ý nghóa trong công tác bảo vệ môi
trường sống.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
 Tận dụng nguồn nhôm phế liệu hiện có và dung dòch acid chlohydric
công nghiệp để nghiên cứu điều chế chất keo tụ PAC-Al
13

truyền thống nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu cho quá trình nghiên cứu.
 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm :
Tiến hành điều chế vật liệu, xác đònh thành phần hóa học về nồng
độ phần trăm Al
3+
của dung dòch AlCl
3
sau điều chế (dùng phương pháp
chuẩn độ Complexon), xác đònh độ ẩm, tỷ trọng và thử tính năng keo tụ
của sản phẩm PAC-Al
13
(dùng phương pháp Jar-Test).
Gửi mẫu tại các trung tâm phân tích để xác đònh thành phần hóa học
về nồng độ phần trăm Al
2
O
3
của chế phẩm keo tụ PAC-Al
13
dạng lỏng
(dùng phương pháp so màu UV-VIS ở bước sóng
581=
λ
nm), nồng độ phần
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 19

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
trăm Al
2

 Xác đònh nồng độ phần trăm Al
2
O
3
của PAC-Al
13
sau khi điều chế ở
dạng dung dòch (phương pháp so màu UV-VIS ở bước sóng
581
=
λ
nm)
và dạng rắn (phương pháp chuẩn độ Complexon).
 Phân tích cấu trúc vật liệu sau khi điều chế (phương pháp nhiễu xạ
tia X – XRD).
 Thử nghiệm hiệu quả lắng trong nước mặt và nước thải của vật liệu
điều chế được ở qui mô phòng thí nghiệm bằng phương pháp Jar-Test.
 Đánh giá hiệu quả xử lý nước mặt và nước thải của chế phẩm so với
phèn truyền thống và PAC
CNHH
.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 20

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
A.TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 21


dính kết các hạt lơ lửng trong nước, tạo thành các bông cặn có trọng lượng đáng
kể. Do đó, các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống. Để thực hiện quá
trình keo tụ, người ta thøng cho vào trong nước thải các chất keo tụ thích hợp
như phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
, phèn sắt loại FeSO
4,
Fe
2
(SO
4
)
3
hoặc loại FeCl
3
. Các
loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dòch hòa tan.
1.2.2 Tuyển nổi
Bể tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán
không tan, tự lắng kém ra khỏi nước. Ngoài ra cũng còn dùng để tách các hợp
chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt và bể còn được gọi là bể tách bọt hay
làm đặc bọt.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha
lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập
hợp bọt khí và cặn nhỏ lớn hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi
lên bề mặt. Tuỳ theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi

dung môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ
hòa tan chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 24

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
1.2.7 Chưng bay hơi
Phương pháp này là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay
lên theo hơi nước. Ví dụ, người ta chưng nước thải của nhà máy hóa cốc cho
phenol bay đi theo hơi nước.
1.2.8 Phương pháp trung hòa
Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho
các quá trình xử lý hóa lý và sinh học.
Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra
một số vấn đề trong thực tế như : giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh
nhiệt, làm gỉ sét thiết bò máy móc. Vôi Ca(OH)
2
thường được sử dụng rộng rãi
như một baz để xử lý nước thải có tính acid, trong khi acid sulfuric là một chất
tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính baz.
1.2.9 Phương pháp oxy hóa khử
Phương pháp này được dùng để :
 Khử trùng nước.
 Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa
tan sang thể khí.
 Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn
giản hơn, có khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn.
 Loại bỏ các kim loại nặng như : Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As, và một số
chất độc như cyanua.
Các chất oxy hóa thông dụng như : O