ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TR Ư Ờ N G ĐH K HO A HỌC T ự NH IÊN
c a — —
NGHIÊN CÚtJ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI LÀNG NGHÈ
C ơ KIM KHÍ TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI M Ở RỘNG
Mã số : QM T.09.02
Chủ trì đề tài: PGS. TS. Nguyễn Đình Bảng
Các cán bộ tham gia: PGS.TS. Nguyễn Văn Nội
ThS. Trịnh Xuân Đại
ThS. Phạm Thanh Hương
CN. Nguyễn M ạnh Hà
CAI HỌC QUỐC GIA HẢ NÔI
TRUNG TẨM THÔNG TIN THƯ VIỆN
0 0 0 6 0 0 0 0 - ^
rlà Nội - 20 í 0
MỞ ĐÀU
MỤC LỰC
Trang
1
PHÀN l TỎNG QUAN 3
1. Hiện trạng sản xuất và tình hình xử lý nước thải tại các làng nghề cơ kim
khí trên địa bàn Hà Nội mở rộng 3
1.1. Hiện trạng sản xuất tại các làng nghề cơ kim khí 3
1.2 Đặc trưng môi trường và tình hình x ử lý nước thải tại các làng nghề cơ 4
kim khi
2. Tình hình nghiên cứu xử lý kim loại nặng trên thế giói và Việt Nam 5
2.1 Tinh hình nghiên cứu trên thế giới 5
2.2 Tinh hình nghiên cứu trong nước 8
3. Một số phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước thải làng nghề cơ 8
kim khí
3.1. Các phương pháp x ử lý kim loại nặng trong nước thải mạ điện 8
3.2. Đ ề xuất quy trình x ử lý kết hợp hai phương pháp: khử- kết tủa và 68
hấp phụ
4. Thử nghiệm xử lý kim loại nặng trong nước thải làng nghề cơ kim khí 71
Phùng Xá-Thạch Thất -H à Nội
4.1. Giới thiệu về cụm công nghiệp cơ khí Phùng Xả-Thạch Thất Hà Nội 71
4.2. Giới thiệu về thiết bị xử lý nước thải mạ điện ^
4.3. Kết quả vận hành thiết bị xử lý nước thải mạ điện tại cụm cõng nghiệp,
làng nghề cơ kim khỉ xã Phùng Xá, Thạch Thất, Hà Nội
PHÀN III. ĐÁNH GIÁ KÉT QUẢ THựC HIỆN NHIỆM v ụ CỦA ĐÈ TÀI 78
1. Những kết quả chính đạt được 78
2. Đánh giá hiệu quả - Khả năng ứng dụng 78
TÀT LIỆU THAM KHẢO 79
PHỤ LỤC 82
M ơ ĐÀU
Hà Nội sau khi mở rộng đã trở thành một trong số các thủ đô có diện tích và
dân số vào loại lớn nhất trên thế giới. Việc mở rộng Hà Nội không chì làm cho dân sô,
diện tích của Hà Nội gia tăng một cách cơ học, mà còn cho ca cấu kinh tế, văn hóa, xã
hội của thủ đô có những thay đổi đáng kể. Một trong những nét thay đổi đó là sô
lượng, tính đa dạng của các làng nghề truyền thống - một nét rât đặc trưng cho cơ câu
kinh tế, văn hóa gắn liền với lịch sử phát triển của cộng đồng người Việt nói chung và
người Tràng An, Hà Nội nói riêng.
Theo số liệu thống kê, khi sát nhập vào Hà Nội, tỉnh Hà Tây - một trong các
tỉnh có số lượng làng nghề lớn nhất Việt Nam, đã đóng góp cho Hà Nội trên 200 làng
nghề truyền thống. Cùng với các làng nghề truyền thống của Hà Nội cũ, hiện nay Hà
Nội mở rộng có khoảng 260 làng nghề truyền thống (trong số gần 2000 làng nghề nói
chung). Như vậy, Hà Nội mở rộng đã trở thành địa phương có số lượng làng nghề
truyền thống lớn nhất cả nước.
Tính đa dạng của các làng nghề Hà Nội cũng là một nét rất đặc trưng. Hiện nay
Hà Nội có gần như đủ các loại làng nghề tiêu biểu cùa Việt Nam như: chế biến nông
sản, thực phẩm, thủ công mỹ nghệ (mây tre đan, thêu, trạm khảm, gốm sứ, đồ gỗ ),
PHẦN I TỎNG QUAN
1. Hiện trạng sản xuất và tình hình xử lý nước thải tại các làng nghề cơ kim khí
trên địa bàn Hà Nội mở rộng
1.1. Hiện trạng sản xuất tại các làng nghề cơ kim khí
Sau khi Hà Nội mở rộng, cùng với một số làng nghề cơ kim khí của Hà Nội cũ
như gò hàn Tây Mỗ, rèn Xuân Phương, Từ Liêm, sắt xây dựng Dục Tú, Đông Anh
Hà Nội còn tiếp nhận thêm các làng nghề cơ khí điển hình của Hà Tây như: rèn Đa Sỹ
- Kiến Hưng, Hà Đông, cơ khí, gia còng kim loại Liễu Nội, Khánh Hà, Thường Tín, tái
chế, chế tạo, gia công, mạ kim loại Phùng Xá, Thạch Thất, gia công chế tạo kim loại
Thanh Thủy, Thanh Oai
Sản xuất tại các làng nghề cơ kim khí rất phong phú, bao gồm từ khâu tái chế
sắt phế liệu như đúc, cán thép đến khâu gia công, chế tạo ra các sản phẩm (rèn, hàn,
cắt, mạ ). Sản phẩm của làng nghề cũng rất đa dạng, bao gồm từ những sản phẩm đơn
giản như các công cụ lao động cày, cuôc, xẻng ; dụng cụ gia đình như dao, kéo, ô
khóa, cửa hoa, cửa xếp ; phụ tùng xe đạp, xe máy ; đến những sản phẩm lớn như: sẳt
thép xây dựng, máy móc công cụ nhỏ Hoạt động sản xuất của các làng nghề cơ kim
khí đã mang lại hiệu quả kinh tế cao cho địa phương, tạo công ăn việc làm và thu nhập
cho người dân, đóng góp đáng kể vào sự tăng trưởng kinh tế của làng nghề.
về quy mô sàn xuất: tíoạt động sản xuất tại các làng nghề chủ yếu là nhỏ lẻ theo
quy mô hộ gia đình. Tuy nhiên, hiện nay do tính chất của ngành nghề cơ kim khí và
nhu cầu của thị trường đòi hòi nên đã xuất hiện một số xưởng sản xuất tư nhân với vài
chục lao động, doanh thu hàng năm của các xưởng cơ khí nhỏ này lên tới hàng chục tỉ
đồng.
về mặt bằng sản xuất: hiện nay tại phần lớn các làng nghề cơ kim khí chú yếu
vẫn sản xuất theo quy mô hộ gia đình, nhỏ lẻ, nên nơi sản xuất thường nằm lẫn trong
khu dân cư. Theo chủ trương của thành phố, hiện nay một vài tàng nghề đã được chọn
làm thí điểm cho việc tập trung sản xuất thành một khu vực riêng, tách khòi khu vực
sinh sống của người dân. Điển hình nhất cho mô hình này là cụm công nghiệp cơ khí
Phùng Xá, Thạch Thất. Hà Nội. Cụm công nghiệp cơ khí này được xây dựng từ năm
2006, đến nay đã quy tụ được trên 300 hộ, cơ sở sản xuất cơ khí của xã với gần 6000
phát sinh từ khâu cán, rèn kim loại, Trong thành phần của nước thải mạ điện chứa hàm
lượng lớn các kim loại nặng như Cr(VI), Cr(III), Zn(II), Ni(II), Fe(III) Ngoài ra còn
có các hóa chất độc hại như CN, dầu mỡ
Mặc dầu mức độ ô nhiễm môi trường tại các làng nghề cơ kim khí trên địa bàn
Hà Nội mở rộng là khá nghiêm trọng, nhưng cho đến nay, hầu như tất cả các làng nghề
đều chưa có một biện pháp xử lý nào (trừ một vài nơi như cụm công nghiệp Phùng Xá,
Thạch Thất đã xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung, nhưng hoạt động cầm chứng,
không ổn định, nước thải sau xử ỉý vẫn chưa đạt được các tiêu chuẩn cho phép). Nước
thài, khí thải, bụi, chất thải rẳn cứ tự do thải ra môi trường xung quanh làm ảnh hưởng
đến sức khỏe cộng đồng. Các bệnh về mắt, về đường hô hấp, đường ruột, bệnh ngoài
da gia tâng trong cộng đồng dân cư sống tại đây. Nhiều dòng sông chảy qua các làng
nghề như sông Nhuệ, sông Đáy cũng bị ô nhiễm nặng nề. Các loại thủy sinh như tóm,
4
cá, không thê sông trong mõi trương nươc cua các dòng sông này. Nguôn nước sông
dùng để tưới tiêu trong nông nghiệp cũng bị ảnh hưởng.
Để giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm môi trường tại các làng nghề cơ kim khí
trên địa bàn Hà Nội mở rộng, cần có những giải pháp đồng bộ, toàn diện như quy
hoạch tập trung các khu vực sản xuất tách rời khỏi khu dân cư, đầu tư thêm trang thiết
bị, đổi mới quy trình sản xuất, giáo dục ý thức bảo vệ môi trường cho người dân, xây
dựng các trạm xừ lý nước thải, khí thải, bã thài rắn, tăng cường biện pháp thanh kiểm
tra môi trường thường xuyên
Trong khuôn khổ cùa một đề tài nghiên cứu khoa học, chúng tôi chỉ tập trung
vào việc nghiên cứu đề xuất một mô hình xử lý các kim loại nặng trong nước thải sản
xuất tại các làng nghề cơ kim khí tại Hà Nội.
2. Tình hình nghiên cứu xử lý kim loại nặng trên thế giói và Việt Nam
2.1 Tinh hình nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy có thể tách loại kim
loại nặng trong nước và nước thải bằng các phương pháp khác nhau như kết tủa, keo
tụ, trao đổi ion, hấp phụ, điện thẩm tách.
Trong các phương pháp trên, phương pháp kết tủa bằng các tác nhân hóa học để
các vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các nguyên liệu tự nhiên hoặc các sản phẩm phế
thải của ngành công-nông nghiệp sẵn có, rẻ tiền để tách loại các kim toại nặng ra khỏi
các nguồn nước bị ô nhiễm [4, 5]. Nhóm các vật liệu hấp phụ này rất đa dạng và phô
biến như rong tảo biển, vỏ trấu, rơm rạ, bã chè, sơ dừa, khoáng sét, than bùn, chitosan,
tro bay
Kết quả nghiên cứu trong công trình [6] và nhiều công trình khác cho thấy có
thể sử dụng than bùn để tách loại nhiều kim loại nặng khác nhau như đồng, kẽm,
niken, crôm, chì, cadimi, thuỷ ngân Hiệu quả xử [ý của các vật liệu chế tạo từ than
bùn đối với các kim loại nặng này là khá cao, có thể đạt khoảng 30 - 100% tuỳ thuộc
vào từng kim loại nặng và qui trình chế tạo vật liệu khác nhau. Theo tác giả Leslie
(1974), nghiên cửu xừ lý các kim loại nặng bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ than bùn,
hiệu suất tách loại là rất cao đạt trên 99% đối với các kim loại nặng như cađimi, crôm,
đồng, sắt, chì, niken và đạt tới 98,9% đối với kẽm. Tương tự các kết quá nghiên cứu
của nhóm tác giả Zhipei (1984) xừ lý kim loại nặng trong nước thải trên các loại than
bùn khác nhau của Trung Quốc cho thấy hiệu suất tách loại cũng khá cao: 30-100%
chì, 34-98% cađimi, 21,2-96,4% niken và 17-96,9% kẽm. Như vậy khả năng sử dụng
than bùn chế tạo vật liệu hấp phụ để xừ lý các nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng là rất
cao. Một mặt do hiệu suất tách loại kim loại nặng cùa vật liệu này là khá cao. Mặt
khác nó ý nghĩa thực tiễn rất lớn do tính phổ biến của nguồn nguyên liệu than bùn ở
các vùng nhiệt đới như Việt Nam.
Trong công trình [7] và nhiều công trình nghiên cứu khác, các tác già đã nghiên
cứu sử dụng rong tảo biển để hấp phụ các kimloại nặng như Cu, Cd. Ni, Pb, Zn Kết
quả cho thấy rong tảo biển sau khi được xử lý hóa học có khả năng hấp phụ rất tổt các
kim loại nặng. Dung lượng hấp phụ rất cao. Hiệu suất xử lý kim loại nặng bằng các vật
liệu chế tạo từ rong tào biển đều đạt trên 95%. Khả nãng hấp phụ các kim loại này
cũng giảm theo thứ tự Pb > Cd > Cu > Ni > Zn. Tuy nhiên, các vật liệu chế tạo từ rone
tảo biển có độ bền cơ học kém. Chính vì thế việc tái sử dụng chúng là khó khăn. Do đó
6
ae co thè sư dụng rong tao biẻn trong việc xư lý các nguồn nước ô nhiễm kim loại
nặng dưới dạng vật liệu hấp phụ, chúng ta cần tiến hành nghiên cứu sâu hơn các qui
liệu rè, khả năng hấp phụ kim loại nặng là khá tốt nếu được xử lý thích hợp. Chúng
có thể hấp phụ đồng thời nhiều kim loại khác nhau với hiệu suất khác nhau. Mặt
khác sau khi hấp phụ có thể tiến hành giải hấp. thu hồi các kim loại nặng. Đồng Thời,
vật liệu hấp phụ cố thể tái sinh lại và được sư dụng nhiều lần. Như vậy sẽ làm giảm
chi phí xử lý đồng thời tránh được ô nhiễm thứ cấp. Hiệu quà kinh tế mà phương
7
pháp hấp phụ sử dụng các vật liệu hâp phụ này là rất lớn và có ý nghĩa thực tiễn cao.
2.2 Tinh hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, các nhà Khoa học tại các Trường, Viện nghiên cứu cũng đã có
nghiên cứu xử lý các kim loại nặng như asen, chì, cadimi, crôm trong nước, nước
thải bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Trong nhiều năm qua, tại Khoa Hóa - ĐHKHTN - ĐHQGHN, chúng tôi đã tiến
hành nghiên cứu phương pháp hấp phụ các kim loại nặng bàng các vật liệu hấp phụ
chế tạo từ nguồn nguyên liệu tự nhiên và phế thài công - nông nghiệp khác nhau như
than bùn, rong tảo biển, vỏ trấu, rơm rạ, lõi ngô, bentonit, tro bay. Những kết quả
nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, bước đẩu đã cho thấy có khả năng sử dụng các vật
liệu hấp phụ này để tách loại các kim loại nặng trong dung dịch nước. Ví dụ như than
bùn được xử lý hóa học bằng axit có khả năng xử lý nhiều kim loại nặng khác nhau
như crom, đồng, niken [31], hiệu suất đạt khoảng 54-95% ở các pH khác nhau. Một
khó khăn khi sử dụng than bùn chế tạo vật liệu để hấp phụ các kim loại nặng trong
thực tế xử lý môi trường đó là phải tạo được vật liệu dạng viên để có thể đưa vào cột
hấp phụ mà vật liệu vẫn đạt được dung lượng hấp phụ cao. Ket quả nghiên cứu hấp
phụ chì bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vò trấu [32] cho thấy dung lượng hấp phụ khá
cao, đạt tới 37 mg/g. Nhìn chung các kết quả khảo sát ban đầu này cũng cho thấy hạn
chế của việc sử dụng các vật liệu này để xử lý kim loại nặng là dung lượng hấp phụ và
độ bền cơ lý của các vật liệu tự nhiên này còn thấp. Vì vậy để có thể sử dụng các vật
liệu tự nhiên này cần phải tiếp tục nghiên cứu xử lý, biến tính chúng để đạt được các
yêu cầu của VLHP: Dung lượng hấp phụ và độ bền cơ lý cao.
3. Một số phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước thải làng nghề cơ kim khí
Các kim loại nặng là tác nhân gây ô nhiễm chính trong nước thải làng nghề cơ kim khí.
dùng để lọc nước sinh hoạt, nước cấp cho sinh hoạt, sản xuất.
- Phương pháp điện thẩm tách: Đây là một phương pháp khá hiện đại. Trong
phương pháp này việc tách các cation và anion dựa trên cơ sở của quá trình điện phân
và kết hợp với việc giữ các cation và anion bằng các màng trao đổi ion (màng trao đổi
cation và màng trao đổi anion) được đặt xen kẽ giữa
2 điện cực của bình điện phân.
Khi các cation, anion chuyển động về các điện cực trái dấu qua các màng trao đổi ion
chúng sẽ bị giữ lại tạo ra các khoang chứa nước sạch và các khoang chứa muối (gồm
các cation và anion). Phương pháp điện thẩm tách được sừ dụng nhiều để làm ngọt
nước biển, hoặc tách các cation và anion với quy mô phòng thí nghiệm.
Trên đây chúng tôi chi nêu ra một số phương pháp cơ bản để xử lý kim loại
nặng trong nước, nước thải. Ngoài các phương pháp trên còn có thể kể đến các phương
pháp khác như: phương pháp tách chất bang màng, phương pháp siêu lọc, phương
pháp vi lọc. phương pháp thẩm thấu ngược tuy nhiên theo chúníỉ tôi thì cả 4 phương
pháp đề cập ở trên là có khả năng ứng dụng ở các mức độ khác nhau trong quá trình xừ
lý kim loại nặng trong nước thải mạ điện. Việc chọn phương pháp nào phụ thuộc vào
yêu cầu xử lý, điều kiện vật chất, kinh phí đầu tư cho quá trình xù lý, tính kinh tế, hiệu
quà cùa quá trình xừ lý.
9
3.2. Lựa chọn phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước thải mạ điện
Việc lựa chọn phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước thải mạ điện dựa
vào các tiêu chí sau:
- Đối tuợng xử lý: Nước thải mạ điện chứa các ion kim loại nặng như Cr(VI),
Ni(II), Zn(II), Cu(II) ngoài ra còn có các hóa chất khác như C N '
- Yêu cầu xử lý: Nước sau khi xừ lý cần đạt quy chuẩn kỹ thuật quổc gia về
nước thải công nghiệp (QCVN 24: 2009/BTNMT). Ngoài ra cần quan tâm thêm đến
khả năng thu hồi, tái sử dụng lại các kim loại nặng có giá trị.
- Thiết bị xử lý không quá phức tạp, chi phí chế tạo thấp, cách vận hành đơn
giàn để người công nhân có thể sử dụng dễ đàng. Khả năng áp dụng vào thực tế cao.
- Các hóa chất, vật liệu sử dụng trong quá trình xử lý không đắt, dễ kiếm, không
- Dùng lượng tác nhân kết tủa (sữa vôi) thừa hay thiếu đều ảnh hường đến hiệu
quả xử lý.
4.2. ưu, nhược điểm của phương pháp hấp phụ
+ Ưu điểm:
- Có thể xử lý tốt các kim loại ở nồng độ thấp.
- Quy trình, thiết bị xử lý đơn giản.
- Vật liệu hấp phụ có thể tái sử dụng lại không gây ô nhiễm thứ cấp.
- Nếu dùng vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên thì giá thành thấp, rẻ
tiền, dễ kiếm.
+ Nhược điếm:
- Không thể xử lý, hoặc xử lý không có hiệu quả khi nồng độ kim loại cao, đặc
biệt khi có mặt đồng thời nhiều ion kim loại khác sẽ tạo ra sự cạnh tranh hấp phụ làm
giảm hiệu quả xử lý.
4.3. Ưu điểm khi kết hợp cả 2 phương pháp: Khử - kết tủa và hấp phụ
- Tận dụng được ưu điểm của cả 2 phương pháp:
Phương pháp khử - kết tủa tho khả nãng xử lý nhanh, tốt khi nồng độ của các
ion kim loại trong nước thải mạ điện ban đẩu lớn (khoảng > 100mg/l).
Phuơng pháp hấp phụ: Xử lý triệt để khi nồng độ ion kim loại thấp < 10mg/l.
- Như vậy đối với nước thải mạ điện, việc xử lý được tiến hành như sau: Đầu
tiên khử Cr(VI) về Cr(III); sau đó lần lượt tiến hành kết tủa các hydroxyt kim loại
nặng Cr(OH)3, Zn(OH)i, Ni(OH)2. Lúc này nồng độ các ion kim loại còn lại trong
nước thải nhô cỡ 1 - 2 mg/l sẽ được hấp phụ nốt trên các vật liệu hấp phụ tự nhiên
khác nhau. Nước sau khi xử lý sẽ đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công
nghiệp (QCVN 24: 2009/BTNMT) được phép chảy vào dòng chảy chung.
Rõ ràng nếu kết hợp cà 2 phuơng pháp theo trình tự trên sẽ phát huy ưu điểm,
hạn chế được nhược điểm cùa từng phương pháp riêng lẻ.
11
PHẦN II NGHIÊN CỬU KÉT HỢP
HAI PHƯƠNG PHÁP: KHỬ - KÉT TỦA VÀ HÁP PHỤ
XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI LÀNG NGHÈ c ơ KIM KHÍ
Trong dung địch nước thải ngoài ion kim loại nặng cần tách còn các ion kim
loại khác cũng có thể tạo kết tủa hydroxyt hoặc các anion có khả năng phản ứng với
các ion kim loại làm sai lệch so với tính toán lý thuyết vì vậy chúng ta cần kiềm chứng
bằng thực nghiệm để điều chỉnh cho phù hợp .
Ngoài ra có một số ion kim loại có thể tạo thành các hydroxyt kim loại
lưỡng tính ví dụ như Cr3+, Al3+ các hydroxyt này có thể tan cả trong môi trường
axit và môi trường kiềm. Vì vậy việc chọn khoảng pH thích hợp cho các kim loại
này là hết sức quan trọng, nó bảo đảm cho việc tách các kim loại dưới dạng
hydroxyt được triệt để.
Trong nước thải mạ điện thường có các ion kim loại nặng như Zn(II), Ni(II),
Cr(III) ngoài ra có thể có Cu(II), Fe(III) và các anion khác như sunfat, clorua,
cyanua Tùy thuộc vào dòng thái của các xưởng mạ khác nhau mà thành phân của
nước thải cũng sẽ khác nhau.
Nước thải cùa xưởng mạ kẽm và mạ niken thường chứa các ion kim loại nặng
như Zn2+, Ni2+ ngoài ra còn Fe3+ Nước thài của xưởng mạ Crom lại chứa chú yếu [à
Cr(VI), ngoài ra có thể có Cr(III), Fe(III) Để tiến hành xừ lý các kim loại nặng trong
nước thải mạ điện, trước hết người ta phải khử Cr(VI) về Cr(III) bàng các chất khử
khác như FeS04 Na2SƠ3 hoặc NaHSC>3 Sau đó tiến hành kết tủa các hydroxyt cùa
Cr(III), Ni(II), Zn(II) bàng cách tăng dần pH của dung dịch do việc thêm vào dung
dịch nước thài các chất tạo kết tủa như NaOH hoặc Ca(OH)2 (sữa vôi) [11,12,13,14, ]
Trong sổ các kết tủa tạo thành cần chú ý có hydroxyt Cr(III), Cr(OH)3 là
hydroxyt lưởng tính điển hình nên cần khống chế pH sao cho độ tan Cr(III) là nhò
nhất, nhưng đồng thời cũng phải kết tủa tốt các hydroxyt niken. kẽm Một điều cần
quan tâm nữa là các kết tủa hydroxyt kim loại nặng thường hay ở trạng thái keo khó
lắng, lọc, do đó chúng ta có thể kết hợp với quá trình đông keo tụ bàng các chất trợ
keo tụ như phèn nhôm. Poly alumin clorua (PAC). .
/. 1.2. Kháo sát quá trình khư Cr(VỊ) về Cr(III) bằng FeSOj
Quá trình khừ Cr(VI) xuống Cr(III) bằng F eS 04 được tiến hành theo
phản ứng sau:
L J Ị Qrt( pW-|4)
2,7
2,8
2,9 3,0
3,1
3,2
3,3
3,4
Nông độ
Cr(VI) còn lại
(mg/1)
21,1
18,4 17,3 5,7 4,5
1,6
1.3
0,5
0,4
0,4
Hiệu suât (%)
78.9 81,6
82,7
94.3 95,5
98.4
98.7
99,5 99.6
99.6
14
Tỷ lệ mol Fe(II)/Cr(VT)
Hĩnh 6. Đồ thị biểu diễn ánh hưởng của tỷ lệ moỉ Fe(II)/Cr(VI) đến hiệu suất khử
Cr(VI) thành Cr(IIỈ)
Nhận xét:
pH
Hình 7. Đồ thị biếu diễn ảnh hưởng của pH dung dịch đến quá trình kết tủa Cr(0H)3
Nhận xét:
- Khi tăng pH của dung dịch từ 8 đến 10 chủng ta thấy: Hiệu suất tách Crom
tăng dần khi tăng đần từ 98,8% ở pH = 8 đến 99,8% ở pH = 9. Sau đó khi tiếp tục tăng
pH của dung dịch lên lớn hơn 9 (từ 9 đến 10) thì hiệu suất tách Crom lại giảm dần
xuống đến 99,2% ờ pH = 10. pH = 9 của dung dịch thi hiệu suất tách Crom đạt hiệu
suất cao nhất bàng 99,6%.
1.1.3. Anh hường của pH đên việc kết tủa các hydroxyt kim loại nặng bằng NaOH
Cách tiến hành:
Lấy lOOml dung dịch Ni(II) có nồng độ 100mg/l vào cốc thủy tinh. Thêm dần
dung dịch NaOH IM vào cho đến các giá trị pH trong khoảng từ 9 đến 11, khuấy dung
dịch trong vòng 30 phút. Đe lắng lọc lấy nước lọc, xác định nồng độ Ni(II) còn lại
trong nước lọc. Kết quả được đưa ra trong bàng 5.và hình 8
Bang 5. Anh hưởng của pH đên việc kêt tua Ni(OH)2 báng NaOH
STT
pH
Nông độ Ni(II) còn lại (mg/1)
1
9
1,5
2
9,5
1,0
3
10
0.8
4
10,5
0.6
Lấy 400ml dung dịch K2Cr04 có nồng độ Cr(VI) bằng I00mg/1. thêm vào dung
dịch 684mg FeS04 .7Hi0 đã được nghiền nhò (đảm bào tv lệ mol Fe(II)/Cr(VI) = 3.2).
Điều chinh pH của dung dịch đến pH = 9 bàng dung dịch NaOH IM, sau đó thêm
nước cất vào đến thể tích chung là 500ml. Thêm vào dung dịch một lượng PAC nhất
định. Khuấy dung dịch trong vòng 30 phút. Đe lấng sau 4 giờ xác định thể tích cặn kết
tủa và phần nước lọc. Kết quả được ghi trong bang
6 .
pH
17 H — -^ Õ C GiA HA NO!
ị ' PƯNG ĨÁM t h ô n g tin thư viện
L OOOỐOOOQ/íny.
Bảng 6. ảnh hưởng của nồng độ PAC đến quá trình lổng tách kết lùa hydroxyt
kim loại nặng
STT
Nồng độ PAC (mg/ỉ)
Thể tích các pha sau 4h (ml)
pH Ghi chú
Pha dung dịch
Pha cặn kêt tủa
1
0
100 400
7,5 Độ đục cao
2
150
350
150
6,9
3 180
370 130 6,9
dạng kết tủa dễ lắng lọc (ít bị keo) nhưng vẫn bảo đảm tốt việc tách loại các kim loại
nặng khỏi dung dịch nước thài chúng ta cần khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình kết tủa kim loại nặng khi sử dụng soda như nồng độ soda, pH của dung dịch
Nước thải mạ điện, đặc biệt là nước thài cùa phân xưởna mạ Crôm. Crôm ở
dạng Cr(VỈ) trong dung dịch có pH thấp khoána pH = 2 ^ 4 vì vậy trước hết người ta
phải khử Cr(VI) xuống Cr(III) bằng các chất khử như NaHSO]. Na2C 0 5 hoặc FeS04
19
Trong chuyên đề này chúng tôi sử dụng Natri hydrosuníit NaHS03 để khử
Cr(VI) về Cr(III) trong môi trường axit theo phản ứng sau:
2Cr042‘ + 3HSO3' + 7HT" = 2Cr3+ + 3S042' + 5H20
hoặc 2Cr042‘ + 3S 032' + 10H+ = 2Cr3+ + 3S042_ + 5H20
Sau khi khử Cr(VI) về Cr(III), chúng tôi tiến hành điều chinh pH cùa dung dịch
nước thải về pH » 9 -ỉ- 9,5 bằng soda để kết tủa cùng với Ni(II) và Zn(II) dưới dạng
cacbonat bazơ hoặc hydroxyt,
1.2.2. Khảo s á t quá trình khử Cr(VI) về Cr(Iỉl) bằng NaHSOJ
Cách tiến hành:
Lấy vào cốc lOOml dung dịch K2Cr04 có nồng độ Cr(VI) là 100mg/l, thêm vào
lượng NaHS03 thích hợp từ 28mg đến 38mg ứng với tỷ lệ mol Sunftt/Cr(VI) từ 1,4
đến 1,9.
Điều chỉnh đến pH = 3,6 khuấy dung dịch trong 15 phút. Xác định nồng độ
Cr(VI) còn lại trong dung dịch. Kết quả được ghi trong bảng 7 và hình 10.
Bảng 7. Anh hường của tỳ lệ mol sunfit/Cr(VI) đến hiệu suất khử Cr(VI) về Cr(III)
Lượng NaHSOí (mg)
28 30 32
34
36 38
Tỷ lệ moi Sunfit/Cr(VI)
1,4
1,5
1,6 1,7
tiến hành trong môi trường axit pH w 3,0
- Khi tăng tỷ lệ mol sunfĩt/Cr(VI) từ 1,4 đến 1,9 thì hiệu suất khừ Cr(VI) và
Cr(III) tăng lên. Tỷ lệ thích hợp nhất là 1,8
1.2.3. Khào sát ành hưởng của pH dung dịch đến quá trình khứ Cr(VI) về Cr(III) bằng
NaHSOỉ
Cách tiến hành:
Lấy lOOml đung địch K2C1O 4 có nồng độ Cr(VI) bằng 100mg/l. Thêm vào
dung dịch 36mg NaHS03 (đảm bảo tỳ lệ mol NaHS03/Cr(VỈ) = 1,8). Điều chinh pH
của dung dịch để có giá trị pH trong khoảng từ 2 đến 4. Khuấy dung dịch khoảng 15
phút. Xác định nồng độ Cr(VI) còn lại trong dung dịch. Kết quả được ghi trong bàng 8.
Bảng 8. Ảnh hưởng cùa pH dung dịch đến quá trình khử Cr(VỊ) vế Cr(IIl)
bằng NaHSO}
pH
2,0 2,5
3,0 3,5
4,0
Nồng độ Cr(VI) còn lại (mg/1)
0,3 0,4
0,4
0,5 0,6
Hiệu suất (%) 99,7
99,6
99,6 99,5 99,4
pH
Hình 11. Đồ thị kháo sát ảnh hưởng cùa pH dung dịch đến quá trình khứ CrCVỊ) về
Cr(ỈII) bằng NaHSO3
Nhận xét:
Trong môi trường axit có pH từ 2 đến 4 hiệu suất khử Cr(VI) về Cr(III) bàno
NaHS03 đều khá cao (>99%) và có tăng lên khi giảm pH từ 4 đên 2, tuy nhiêm sự tăng
21
22
Copyright: Tài liệu đại học ©