Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới TS. Tống Thị Thanh
Hương, người đã định hướng, giao đề tài, hướng dẫn và giúp em hoàn thành đồ án
này.
Em xin gửi lời cảm ơn các thầy , cô giáo trong bộ môn Lọc Hóa Dầu –
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong
suốt thời gian em học tập tại trường, chính những kiến thức mà thầy cô truyền đạt
cho em cùng với sự góp ý và giúp đỡ của thầy cô đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Trong thời gian thực hiện nghiên cứu đề tài, do còn hạn chế về kiến thức và
hạn chế về thời gian cũng như thiết bị máy móc thí nghiệm nên đồ án của em không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được những đóng góp quí báu của
thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 06 năm 2013
Sinh viên
Cao Xuân Kháng
SV: Cao Xuân Kháng i Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iv
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT vii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I – TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm và vấn đề ô nhiễm môi trường của
nước thải dệt nhuộm 3
1.1.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm 3
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm môi trường của nước thải dệt nhuộm 6
3.1. Xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp phụ quang
(Abs) vào nồng độ màu 41
3.2. Khảo sát các điều kiện biến tính tro bay 43
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của NaOH đến khả năng hấp
phụ RC của tro bay biến tính 44
3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính tro bay với NaOH
đến khả năng hấp phụ Red Congo của tro bay 45
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian biến tính với NaOH đến khả
năng hấp phụ chất màu của tro bay 46
3.3. Phân tích, đánh giá tro bay trước và sau biến tính 47
3.4. Khảo sát khả năng xử lý chất màu Red Congo của tro bay đã biến tính
51
3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ 51
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất màu Red Congo 52
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH trong dung dịch chất màu ban đầu 53
KẾT LUẬN 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1
SV: Cao Xuân Kháng iii Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
PHỤ LỤC 3
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
TT
Số hiệu
hình ảnh
Tên hình ảnh Trang
1 Hình 1.1 Hình dạng và màu sắc của tro bay Phả Lại 19
2 Hình 1.2
Bãi chứa phế thải tro bay ở nhà máy nhiệt điện Phả
Lại
21
15 Hình 3.2
Đường chuẩn độ hấp thụ quang phụ thuộc vào nồng
độ
43
16 Hình 3.3
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
nồng độ NaOH khác nhau
45
17 Hình 3.4
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
nhiệt độ khuấy khác nhau
46
18 Hình 3.5
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các thời
gian khuấy khác nhau
48
19 Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ tia X tro bay trước biến tính 49
20 Hình 3.7 Phổ nhiễu xạ tia X tro bay sau biến tính 50
21 Hình 3.8
Kết quả đo BET của tro bay trước (a) và sau (b) biến
tính
51
22 Hình 3.9 Ảnh SEM của tro bay trước (a) và sau (b) biến tính 51
23 Hình 3.10
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các thời
gian hấp phụ khác nhau
53
24 Hình 3.11
Dung lượng hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
nồng độ RC khác nhau
bay biến tính với nồng độ NaOH khác nhau
44
10 Bảng 3.3
Hiệu suất hấp phụ Red Congo của các mẫu tro
bay biến tính với nhiệt độ khuấy khác nhau
46
11 Bảng 3.4
Hiệu suất hấp phụ Red Congo của các mẫu tro
bay biến tính với các thời gian khuấy khác nhau
48
12 Bảng 3.5
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
thời gian hấp phụ khác nhau
53
13 Bảng 3.6
Dung lượng hấp phụ RC của tro bay biến tính ở
các nồng độ chất màu khác nhau
54
SV: Cao Xuân Kháng vi Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
14 Bảng 3.7
Hiệu suất hấp phụ RC của tro bay biến tính ở các
pH khác nhau
55
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT
Viết tắt Ý nghĩa
DO Lượng oxi hòa tan
BOD Nhu cầu oxy sinh hoá
COD Nhu cầu oxi hóa học
ASTM Tiêu chuẩn kiểm nghiệm của Mỹ
sản phẩm), có pH biến thiên trong một dải rộng (phụ thuộc vào loại phẩm và phụ
gia sử dụng), thường chứa nhiều phẩm màu, các chất hữu cơ và muối, làm giảm khả
năng truyền ánh sáng vào nước, gây cản trở quá trình quang hợp, thường có độc
tính cao và khó bị phân hủy sinh học [1]; gây ảnh hưởng trầm trọng tới sự sống của
các loài thủy sinh và con người ở gần nguồn nước tiếp nhận. Vì lí do đó, nhiều
nghiên cứu trên thế giới đã được tiến hành nhằm xử lí, hạn chế ảnh hưởng của nước
thải dệt nhuộm tới môi trường và sức khỏe con người.
Về mặt nguyên lý và kỹ thuật, để xử lý thuốc nhuộm trong nước thải dệt
nhuộm, người ta có thể dùng nhiều kĩ thuật khác nhau, trong đó phương pháp hấp
phụ là phương pháp xử lý thuốc nhuộm trong nước thải có hiệu suất khá cao. Than
hoạt tính được sử dụng rộng rãi nhất để hấp phụ các chất hữu cơ, kể cả thuốc
nhuộm, do đặc tính hấp phụ của nó cao. Tuy nhiên, cacbon hoạt tính là nguyên liệu
rất đắt. Do đó, một số nhà khoa học đã nghiên cứu ra chất hấp phụ thay thế có hiệu
quả cao để loại bỏ thuốc nhuộm với chi phí hợp lý. Tro bay là một vật liệu thải ra từ
các nhà máy sản xuất điện bằng các nguyên liệu cháy khác nhau, như than đá, sinh
khối thực vật và chất thải đô thị rắn. Kể từ khi nhu cầu về năng lượng tăng cao, tro
bay có xu hướng được sản xuất với số lượng ngày càng tăng và đã nhận được nhiều
quan tâm trong việc ứng dụng và quá trình xử lý môi trường, điển hình ở đây là một
chất hấp phụ để loại bỏ thuốc nhuộm trong nước thải dệt nhuộm [2]. Tuy nhiên khả
năng hấp phụ của tro bay ban đầu đối với việc loại bỏ thuốc nhuộm là tương đối
SV: Cao Xuân Kháng 1 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
thấp. Vì vậy việc nghiên cứu biến tính tro bay thành một sản phẩm có đặc tính hấp
phụ cao hơn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Trên cơ sở này dưới sự hướng dẫn của
TS. Tống Thị Thanh Hương, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu biến tính tro bay
làm vật liệu xử lý chất màu Red Congo trong nước”.
Trong đề tài này em thực hiện quá trình biến tính tro bay bằng dung dịch
NaOH và hấp phụ thuốc nhuộm Red Congo bằng tro bay sau biến tính, tập trung ở
các vấn đề sau:
- Nghiên cứu biến tính tro bay ở các điều kiện khác nhau:
lượng kiềm rất lớn, các tạp chất thiên nhiên từ sơ sợi khó phân hủy màu.
Làm bóng vải: mục đích làm cho sợi cotton trương nở, làm tăng kích thước
các mao quản giữa các phần tử làm cho xơ sợi trở nên xốp hơn, dễ thấm nước hơn,
bóng hơn, tăng khả năng bắt màu thuốc nhuộm.
Tẩy trắng: mục đích tẩy màu tự nhiên của vải, làm sạch các vết bẩn, làm
cho vải có độ trắng đúng yêu cầu chất lượng. Các chất tẩy thường dùng là natri
clorit NaClO
2
, NaOCl hoặc H
2
O
2
cùng với các chất phụ trợ. Trong đó đối với vải
bông có thể dùng các loại chất tẩy H
2
O
2
, NaOCl hay NaClO
2
.
Nhuộm vải: là quá trình gia công nhằm đưa thuốc nhuộm tổng hợp, cùng
nhiều hóa chất trợ khác tạo điều kiện cho sự bắt màu của thuốc nhuộm vào sợi vải.
Vải sau khi nhuộm được giặt sạch để tách phần thuốc nhuộm và các hóa chất dư ra
khỏi sợi vải. Lượng thuốc nhuộm dư sau khi nhuộm khá lớn tùy thuộc vào độ đậm
SV: Cao Xuân Kháng 3 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
nhạt của màu cần nhuộm. Màu càng đậm lượng hóa chất dư càng lớn, với màu nhạt
lượng này khoảng 10-20%, với màu đậm lượng này lên đến 30-50%.
Trong nguồn phát sinh nước thải của nhà máy dệt nhuộm thì nước thải của
quá trình nhuộm là gây ô nhiễm nặng nhất và khó xử lý nhất.
,
OH−
… đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang
màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử [6].
Khái quát về một số loại thuốc nhuộm
- Thuốc nhuộm hoạt tính
Các loại thuốc nhuộm thuộc nhóm này có công thức cấu tạo tổng quát là:
S-F-T-X
Trong đó:
- S: là nhóm làm cho thuốc nhuộm có tính tan
SV: Cao Xuân Kháng 4 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
- F: là phần mang màu, thường là các hợp chất Azo (-N=N),
antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxiamin
- T: là gốc mang nhóm phản ứng
- X: là nhóm phản ứng
Loại thuốc nhuộm này khi thải vào môi trường có khả năng tạo thành các
amin thơm được xem là tác nhân gây ung thư.
- Thuốc nhuộm trực tiếp
Đây là loại thuốc nhuộm bắt màu trực tiếp với xơ sợi không qua giai đoạn xử
lý trung gian, thường sử dụng để nhuộm sợi 100% cotton, sợi protein (tơ tằm) và sợi
poliamid, phần lớn thuốc nhuộm trực tiếp có chứa azo và một số là dẫn xuất của
dioxazin. Ngoài ra, trong thuốc nhuộm còn có chứa các nhóm làm tăng độ bắt màu
như triazin và salicylic axit có thể tạo phức với các kim loại để tăng độ bền màu.
- Thuốc nhuộm hoàn nguyên
Thuốc nhuộm hoàn nguyên gồm 2 nhóm chính: nhóm đa vòng có chứa nhân
antraquinon và nhóm indigoit có chứa nhân indigo. Công thức tổng quát là R=C-0;
trong đó R là hợp chất hữu cơ nhân thơm, đa vòng. Các nhân thơm đa vòng trong
loại thuốc nhuộm này cũng là tác nhân gây ung thư, vì vậy khi không được xử lý,
thải ra môi trường, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
( N=N )− −
trong phân tử và các nhóm trợ
màu tuỳ theo đặc tính của nhóm trợ màu. Nếu nhóm trợ màu mang tính bazơ có các
nhóm đẩy electron mạnh như –NH
2
, –NR
2
… gọi là thuốc nhuộm azo-bazơ. Nếu
nhóm trợ màu có tính axit do các nhóm thế – OH, –COOH, –SO
3
H gọi là thuốc
nhuộm azo-axit. Đây là họ thuốc nhuộm quan trọng nhất và có số lượng lớn
nhất chiếm khoảng 60-70% số lượng các thuốc nhuộm tổng hợp.
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm môi trường của nước thải dệt nhuộm
Nước thải được sinh ra trong chính quá trình sản xuất và là một thành phần
tham gia sản xuất. Do vậy nước thải chứa nguyên liệu hóa chất, phụ gia của quá
trình sản xuất với nồng độ từ thấp đến cao, trong nhiều trường hợp chúng có thể
được thu gom và tái sử dụng.
Trong công nghệ dệt nhuộm công các đoạn in, nhuộm phát sinh ô nhiễm
đáng chú ý nhất vì công đoạn này chứa nhiều hóa chất dệt nhuộm và tẩy rửa. Nếu
dùng nhiều sợi tổng hợp thì khi xử lý phải dùng nhiều chất hữu cơ thuộc nhóm
COD, có nghĩa là hóa chất và thuốc nhộm càng khó xử lý bấy nhiêu. Các đặc trưng
cơ bản của nước thải dệt nhuộm như sau:
Thứ nhất: nước thải dệt nhuộm có chỉ số BOD, COD rất cao so với mức cho
phép COD có khi lên đến 1000-3000 mg/L.
Thứ hai: nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm có độ pH cao trong môi
trường kiềm khoảng 9-11. Môi trường này không thích hợp để sử dụng vi sinh vật.
Thứ ba: ô nhiễm kim loại nặng do sử dụng các hóa chất thuốc nhuộm, phụ
gia, chất tẩy dưới dạng các hợp chất với kim loại.
Thứ tư: độ màu trong đó độ ô nhiễm phụ thuộc vào khả năng gắn màu của
Các loại thuốc nhuộm,
axitaxetic và các muối kim
loai.
Độ màu rất cao, BOD khá cao
(6% tổng BOD), TS cao.
In
Chất màu, tinh bột, dầu, đất
sét, muối kim loại,axit
Độ màu cao, BOD cao và dầu
mỡ.
Hoàn thiện
Vệt tinh bột, mỡ động vật,
muối.
Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng
nhỏ.
1.1.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ ô nhiễm của nước thải
1.1.3.1. Màu sắc
Nước sạch là nước không có màu. Nước có màu là biểu hiện của sự ô nhiễm.
Màu sắc của nước thường do các chất hữu cơ và hợp chất của sắt gây nên. Trong
nước thải, màu của nước còn có thể do các vi sinh vật, các loài thủy sinh, các hợp
chất hữu cơ lơ lửng… gây ra.
1.1.3.2. Mùi vị
Nước sạch là nước không có mùi. Nước bị ô nhiễm có mùi do sự phân hủy
của các chất hữu cơ có trong nước.
SV: Cao Xuân Kháng 7 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
1.1.3.3. Độ đục
Độ đục của nước gây ra bởi các chất rắn lơ lửng có trong nước. Độ đục của
nước làm giảm khả năng truyền qua của ánh sáng vào nước, dẫn đến làm hạn chế
quá trình quang hợp của các loài thực vật trong nước và do đó, làm giảm DO của
2
và nước (mg/L). Lượng oxi này tương đương với hàm
lượng các chất hữu cơ có thể bị oxi hóa bởi các tác nhân oxi hóa mạnh như K
2
Cr
2
O
7
hay KmnO
4
trong môi trường axit.
1.1.3.7. Nhu cầu oxi sinh học BOD
BOD là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của
vi sinh vật (sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh
học).
SV: Cao Xuân Kháng 8 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
BOD là thông số rất quan trọng để tính toán cho các thiết bị xử lý các loại
nước thải cần xử lý sinh học.
1.1.4. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm đến
nguồn tiếp nhận
• Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với
thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thong xử lý nước
thải.
• Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác hại
đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến
quá trình trao đổi của tê bào.
• Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại
đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước.
• Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho
Xử lý cơ học nhằm mục đích
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như
nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nước thải.
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát.
- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
1.2.1.1. Song chắn rác
Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hình tròn, hình chữ
nhật hoặc hình bắu dục. Song chắn rác được chia làm 2 loại, loại di động và loại cô
định. Song chắn rác được đặt nghiêng mộr góc 60
o
- 90° theo hướng dòng chảy.
Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau
cỏ, rác
1.2.1.2. Lưới chắn rác
Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị,
thường sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – l mm. Khi tang trống quay,
thường với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay
ngoài, tùy thuộc vào sự bô trí đường ống dẫn nước vào. Các vật thải được cào ra
khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào.
1.2.1.3. Bể điều hòa
Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một sô ngành công nghiệp, lưu lượng
và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày, sự dao động lớn
về lưu lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến những công trình xử lý phía sau. Để
duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự
cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao
hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học người ta sẽ thiết kế bể điều hòa. Thể tích
bể phải tương đương 6 – 12h lưu nước trong bể với lưu lượng xử lý trung bình. Bể
điều hòa được phân loại như sau:
SV: Cao Xuân Kháng 10 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
Oxi hóa bằng clo
Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất. Người
ta sử dụng chúng để tách H
2
S, hydrosiinfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol,
xyanua ra khỏi nước thải.
Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng
Cl
2
+ H
2
O = HOC1 + HC1
HOCl H
+
+ OCl
-
Tổng clo, HOC1 và OCl
-
được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính.
Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl
2
), hypoclorit,
clorat, dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng
Ca(OH)
2
+ Cl
2
= CaOCl
2
dưỡng của môi trường nước.
- Đơn giản, giá thành thấp và thân thiện với môi trường.
Tuy nhiên phương pháp này tốn thời gian, hiệu quả chậm, tốc độ phản ứng
chậm, thể tích để sử dụng lớn.
Lượng nước thải trong công nghệ dệt nhuộm thường rất lớn mặt khác chứa
rất nhiều các hợp chất, ion kim loại tạo màu vì vậy yêu cầu cần được xử lý trong
một khoảng thời gian ngắn.
1.2.4. Phương pháp O
3
/UV/H
2
O
2
Phương pháp sử dụng O
3
/UV là sự kết hợp giữa UV và ozon để tạo ra một
sản phẩm có khả năng oxi hóa diễn ra triệt để. Tại bước sóng 254 nm thì O
3
được
hấp phụ cũng như phân hủy tốt nhất [3,4].
Đối với ngành dệt nhuộm O
3
/UV khiến các photon UV tấn công các phân tử
ozon tạo thành các gốc tự do OH
*
làm tăng hiệu quả xử lý.
Do mình bức xạ UV không có khả năng làm giảm COD và TOC (tổng lượng
cacbon hữu cơ, là thước đo để theo dõi toàn bộ lượng chất hữu cơ trong nước) của
nước thải nhiễm chứa chất hữu cơ (Theo Beltrán và Malato). Nhưng khi kết hợp
UV với ozon hoặc H
kéo theo các hạt lơ lửng và tạp chất khác làm giảm màu của nước. Ngoài khử màu,
phương pháp này còn làm giảm 60 – 70% COD. Các chất keo tụ thường dùng là các
muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc lựa chọn chất keo tụ phụ thuộc vào
tính chất hoá lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH, thành phần muối trong
nước. Trong thực tế, người ta thường dùng các chất keo tụ sau: Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O,
NaAlO
2
, Al
2
(OH)
5
Cl, KAl(SO
4
)
2
.12H
2
O, PAC (là loại phèn nhôm tồn tại ở dạng cao
phân tử , có công thức phân tử [Al
2
(OH)
n
thải lớn hơn 3 - 4g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình
trích.
Làm sạch nước bằng trích ly gồm 3 giai đoạn
- Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ) trong điều
kiện bể mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha
lỏng, một pha là chất trích ly với chất được trích ly, một pha là nước
thải với chất trích ly.
- Phân riêng hai pha lỏng nói trên.
- Tái sinh chất trích ly.
Để giảm nồng độ chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng
chất trích ly và vận tốc của nó khi cho vào nước thải.
1.2.5.3. Phương pháp hấp phụ
a) Hiện tượng hấp phụ
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí-rắn, lỏng-rắn,
khí-lỏng, lỏng-lỏng). Chất có bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp
phụ; còn chất được tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ goi là chất bị hấp phụ.
Bản chất của của hiện tượng hấp phụ là sự tương tác giữa các phân tử chất
hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân
biệt hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [5].
Hấp phụ vật lý
Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân
tử, các ion ) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van Der Walls yếu. Đó là tổng
hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định hướng.
Lực liên kết này yếu nên dễ bị phá vỡ. Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị
hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các
liên kết hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị
giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý nhiệt hấp phụ không lớn [5].
SV: Cao Xuân Kháng 15 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
Hấp phụ hóa học
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội
c) Động học hấp phụ
Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của
chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn
kế tiếp nhau:
- Các chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt chất hấp phụ - Giai
đoạn khuếch tán trong dung dịch.
- Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp
phụ chứa các hệ mao quản - Giai đoạn khuếch tán màng.
- Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp
phụ - Giai đoạn khuếch tán vào trong mao quản.
- Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ - Giai
đoạn hấp phụ thực sự.
Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết
định hay khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình hấp phụ [5].
d) Cân bằng hấp phụ
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch. Các phân tử chất bị hấp phụ
khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang.
Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc
độ di chuyển ngược lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp
phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng.
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị
khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng ở điều kiện xác định về nồng độ và
nhiệt độ.
Dung lượng hấp phụ cân bằng được tính theo công thức:
0 cb
(C C ).V
q
m
: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L)
- C
cb
: nồng độ dung dịch khi đạt đến trạng thái cân bằng hấp phụ
(mg/L)
1.3. Tổng quan về tro bay và chất màu Red Congo
1.3.1. Tổng quan về tro bay
1.3.1.1. Khái niệm và tính chất của tro bay
Tro bay (tên tiếng Anh là Fly Ash), là phần mịn nhất của tro xỉ than. Tro bay
được sản xuất từ việc đốt than cám trong lò hơi đốt than của nhà máy nhiệt điện
than đá ở dạng bột mịn, những hạt bụi được đưa ra qua các đường ống khói sau đó
được thu hồi bằng phương pháp kết sương tĩnh điện học hoặc nhà kín hoặc máy thu
chuyên dụng bằng phương pháp lốc xoáy. Gọi là tro bay vì người ta dùng các luồng
khí để phân loại tro: khi thổi một luồng khí nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước
và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn. Tro bay là một loại puzzolan nhân tạo, là tro đốt của than
cám nên bản thân nó đã rất min, có cỡ hạt từ 1 – 10µm, trung bình 9 - 15µm; diện
tích bề mặt từ 3000 – 6000 cm
2
/g khối lượng riêng khoảng 2,1g/cm
3
; màu sắc thay
đổi từ xám tới đen. Phụ thuộc vào nguồn và đặc điểm của than được đốt cháy mà
thành phần của tro bay thay đổi đáng kể, nhưng tất cả tro bay đều chứa một hàm
lượng lớn Silic đioxit (SiO
2
) ở trạng thái vô định hình.
SV: Cao Xuân Kháng 18 Lớp: Lọc Hóa Dầu A-K53
Copyright: Tài liệu đại học ©