ss
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH
XỬ LÝ NƯỚC DƯỚI ĐẤT NHIỄM SẮT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA
SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Cán bộ hướng dẫn:
Thầy Lê Hoàng Việt
Sinh viên thực hiện:
Trần Quốc Trạng
MSSV : 1080834
Lớp: Kỹ thuật môi trường – k34
Cần Thơ, 5/2012
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình làm luận văn, em gặp khó khăn về nhiều mặt. Tuy nhiên,
với sự ủng hộ về mặt tinh thần của cha mẹ và giúp đỡ nhiệt tình của thầy, cô, bạn bè
mọi khó khăn đã sớm được khắc phục và luận văn đã được hoàn thành đúng tiến độ.
Con xin ghi nhớ và gửi lòng biết ơn đến Ba Mẹ và những người thân trong gia
đình đã dành mọi tình cảm thương yêu, đã khuyến khích và động viên con trong
suốt thời gian học cũng như thời gian thực hiện đề tài này.
Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Lê Hoàng Việt đã tận tâm hướng
dẫn, chỉ bảo và truyền đạt những kinh nghiệm quý báo cũng như tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất cho em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong phòng thí nghiệm đã không ngại
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài, hệ thống xử lý đã được hoàn
thành với kết quả như sau:
- Sử dụng thùng nhựa composite thể tích 120lít làm thùng điện phân và lắng
nước.
- Cột lọc bằng nhựa PVC có đường kính 0,14m và chiều cao 0,8m với các lớp
vật liệu lọc gồm: 0,3m cát lọc, 0,1m than hoạt tính, 0,1m sỏi.
- Hệ thống keo tụ điện hóa với: hiệu điện thế 13V, cường độ dòng điện 7,5A,
điện cực nhôm với diện tích S = 180 cm 2, khoảng cách giữa hai điện cực là 1cm,
thời gian keo tụ điện hóa 15 phút, thời gian lắng 30 phút, vận tốc lọc v = 3,25
m3/m 2.h thì nước sau xử lý có nồng độ sắt và nồng độ các chỉ tiêu theo dõi đạt
QCVN 01 – 2009/BYT về nước ăn uống.
Trang ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI................................................................................................... ii
MỤC LỤC................................................................................................................iii
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................... v
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................vi
DANH SÁCH PHỤ LỤC ........................................................................................ vii
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT .................................................................................viii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU....................................................................................... 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................... 3
2.1 Tổng quan về nước dưới đất (nước ngầm)........................................................... 3
2.1.1 Nước dưới đất và sự hình thành ....................................................................... 3
2.1.2 Các loại nước dưới đất ..................................................................................... 4
2.1.3 Trữ lượng, vai trò của nước dưới đất trong đời sống và kinh tế xã hội.............. 4
2.1.3.1 Trữ lượng...................................................................................................... 4
4.3 Lựa chọn vật liệu ............................................................................................... 24
4.4 Tính toán lại....................................................................................................... 25
4.5 Thí nghiệm 1: Xác định khoảng cách hai điện cực ............................................. 32
4.6 Thí nghiệm 2: Xác định diện tích bảng điện cực thích hợp................................. 35
4.7 Thí nghiệm 3: Xác định thời gian keo tụ điện hóa thích hợp để khử sắt.............. 38
4.8 Tính toán giá thành hệ thống.............................................................................. 48
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................... 51
5.1 Kết luận ............................................................................................................. 51
5.2 Đề xuất............................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 52
PHỤ LỤC................................................................................................................ 54
Trang iv
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu................................... 22
Bảng 4.1 Nồng độ các chỉ tiêu phân tích trong mẫu nước sau khi keo tụ điện hóa với
các khoảng cách điện cực......................................................................................... 32
Bảng 4.2 Điện năng tiêu thụ và khối lượng điện cực sau điện phân.......................... 34
Bảng 4.3 Nồng độ các chỉ tiêu phân tích các mẫu nước sau khi keo tụ điện hóa với
các diện tích bảng điện cực ..................................................................................... 36
Bảng 4.4 Điện năng tiêu thụ và khối lượng điện cực sau điện phân.......................... 37
Bảng 4.5 Nồng độ các chỉ tiêu phân tích trong nước sau keo tụ điện hóa với thời
gian keo tụ điện hóa 10phút ..................................................................................... 40
Bảng 4.6 Nồng độ các chỉ tiêu phân tích trong nước sau keo tụ điện hóa với thời
gian keo tụ điện hóa 15phút ..................................................................................... 41
Bảng 4.7 Nồng độ các chỉ tiêu phân tích trong nước sau keo tụ điện hóa với thời
gian keo tụ điện hóa 20phút ..................................................................................... 42
Bảng 4.8 Nồng độ các chỉ tiêu phân tích trong nước sau keo tụ điện hóa với thời
CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĂN UỐNG ........................................................................ 54
PHỤ LỤC 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TỔNG ............... 57
PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ANOVA...................................................... 59
PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 61
Trang vii
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
ĐBSCL
Đồng Bằng Sông Cửu Long
QCVN 01 – 2009/BYT
Quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia về chất lượng
nước ăn uống
EDTA
Ethylene Diamine Tetraacetic Acid
KPH
Không phát hiện
NXB
Nhà xuất bản
CBHD: Thầy Lê Hoàng Việt
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
Nước là nguồn gốc của sự sống, cần thiết không những đối với con người,
động vật mà còn đối với thực vật. Ngày nay, nước được thừa nhận như một nguồn
tài nguyên chiến lược của mỗi quốc gia, và đó là một trong các nguồn tài nguyên
chủ chốt nhất của Trái Đất, bảo đảm sự an toàn thực phẩm, duy trì sự cân bằng của
các hệ sinh thái, và đảm bảo sự hoạt động của con người trong một thế giới đầy
những biến động nhanh chóng về địa lý, xã hội và môi trường (Nguyễn Hữu Phú,
2001).
Theo các số liệu gần đây, lượng nước ngọt có thể sử dụng được trên hành
tinh chúng ta chỉ chiếm 0,26% lượng nước toàn thể, hoặc có khoảng 50.000
km 3/năm trong đó chỉ 1/3 là có khả năng sử dụng vào việc sản xuất nước sạch. Xét
trong phạm vi toàn cầu, tình trạng cung cấp nước sạch trong những năm gần đây là
không đáp ứng: cứ 5 người thì có 1 người thiếu nước uống, cứ 2 người thì có 1
người không được sử dụng hệ thống nước được xử lý hợp vệ sinh và 5 triệu người
chết hàng năm vì dùng nước bị ô nhiễm. Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp,
đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm
dần. Vì thế, con người phải biết xử lý các nguồn nước cấp để có được đủ số lượng
và đảm bảo đạt chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất cho chính mình
(Nguyễn Thị Thu Thủy, 2006).
Một trong những nhiệm vụ trọng điểm của việc khai thác nước là tìm các
nguồn nước để xử lý và cung cấp nước sạch đảm bảo đầy đủ về số lượng và chất
lượng đảm bảo cho người dân sử dụng. Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ
các nguồn nước thiên nhiên là nước mặt, nước biển và nước dưới đất (Trịnh Xuân
Lai, 2003).
Nước dưới đất được ưu tiên khi chọn nguồn nước khai thác, vì nước dưới đất
có những ưu điểm như: nhiệt độ ổn định, vi khuẩn đã được lọc tự nhiên dưới lòng
đất, trong sạch và thành phần hóa học tốt (Ngô Xuân Trường, et al., 2004).
khoan nhiễm sắt bằng phương pháp keo tụ điện hóa sử dụng nguồn năng lượng
mặt trời” được thiết kế với mong muốn sẽ góp phần nhỏ vào công tác cung cấp
nước sạch cho người dân vùng nông thôn.
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 2
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CBHD: Thầy Lê Hoàng Việt
CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về nước dưới đất (nước ngầm)
2.1.1 Nước dưới đất và sự hình thành
Nước mưa, nước mặt và hơi nước trong không khí ngưng tụ lại và thẩm thấu
vào lòng đất tạo thành nước dưới đất. Nước dưới đất được giữ lại hoặc chuyển động
trong các lỗ rỗng hay khe nứt của các tầng đất đá tạo nên tầng ngậm nước (Nguyễn
Lan Phương, 2008) .
Nước dưới đất được chứa trong các lỗ rổng trong lòng đất do cấu tạo của tầng
chứa nước là các phần tử cát, cuội, sỏi,….có cở hạt và thành phần khoáng chất khác
nhau.
Nguồn bổ cập cho nước dưới đất là nước mưa, nước từ hồ, ao, sông ngòi thấm
qua các lớp đất và được giữ lại ở tầng chứa nước.
Theo Lê Dung (2003) nước dưới đất có 5 trạng thái tồn tại:
- Ở thể khí: nước dưới đất cùng với không khí nằm trong các lỗ rỗng của đất
đá.
- Ở thể bám chặt: nước dưới đất bao quanh các hạt đất bằng một lớp rất mỏng,
thấm nước. Đất sét gồm những hạt nhỏ gắn chặt với nhau nên lượng nước chứa
không đáng kể gọi là tầng không thấm.
Theo vị trí, nước dưới đất được phân loại thành nước dưới đất nông, nước dưới
đất trong tầng thổ nhưỡng (tầng đất canh tác), nước dưới đất sâu – trong các tầng
chứa nước.
Nước tầng nông là nước mạch, tính từ mặt đất trở xuống không quá 10m. Trữ
lượng nước nhiều hay ít và chất lượng nước tốt hay xấu là tùy thuộc vào điều kiện
tự nhiên của từng vùng. Ngoài ra, nước tầng nông còn có thể bị nhiễm bẩn do các
chất thải trên mặt đất ngấm vào tầng chứa nước như các chất thải công nghiệp, chất
thải sinh hoạt.
Nước tầng sâu nằm sâu dưới đất từ 20m trở xuống, trữ lượng nước ổn định
quanh năm, chất lượng nước tốt và ít thay đổi. Nhưng muốn sử dụng phải khoan sâu
và dùng bơm tay hay bơm máy để hút nước lên khỏi mặt đất (Nguyễn Võ Châu
Ngân, 2000).
2.1.3 Trữ lượng, vai trò của nước dưới đất trong đời sống và kinh tế xã hội
2.1.3.1 Trữ lượng
Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Thủy quyển có tổng
lượng nước khoảng 1,386x106 km 3, trong đó nước ngọt chỉ chiếm khoảng 3%.
Nhưng trong tổng số 3% nước ngọt thì lại có khoảng 68,7% tồn tại dưới dạng băng
tuyết đóng ở hai cực và trên các ngọn núi, nước ngầm chiếm 30,1%, nước mặt ngọt
chỉ chiếm một phần rất nhỏ 0,3%, các nguồn nước ngọt khác chiếm 0,9%. Như vậy,
nước dưới đất là nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu cho nhu cầu sinh hoạt của con
người [2].
2.1.3.2 Vai trò
Nước luôn luôn giữ một vai trò mang tính sống còn trong lịch sử phát triển của
loài người và sự phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia. Trong thời đại hiện nay
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 4
xuất (Phạm Ngọc Hải – Phạm Việt Hòa, 2004).
Theo ông Nguyễn Đăng Nghĩa, Giám đốc Trung tâm chuyển giao tiến bộ kỹ
thuật nông nghiệp, Viện Khoa học – kỹ thuật nông nghiệp Miền Nam: “Nguồn nước
mặt đang ô nhiễm nghiêm trọng, đến một lúc nào đó nếu không còn sử dụng được
thì chúng ta sẽ lấy nước ở đâu để sống? Hiện nay, nước dưới đất đang đóng một vai
trò quan trọng trong việc cấp nước sinh hoạt và sản xuất...”[3].
Với những lý do trên nguồn nước dưới đất trước mắt cũng như lâu dài đóng
một vai trò rất quan trọng để bổ sung nguồn nước cho nhân loại (Phạm Ngọc Hải –
Phạm Việt Hòa, 2004).
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 5
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CBHD: Thầy Lê Hoàng Việt
2.1.3.3 Nguồn tài nguyên nước dưới đất ở Việt Nam
Việt Nam là quốc gia có nguồn nước dưới đất khá phong phú về trữ lượng và
khá tốt về chất lượng. Nước dưới đất tồn tại trong các lỗ hổng và các khe nứt của
đất đá, được tạo thành trong giai đoạn trầm tích đất đá hoặc do sự thẩm thấu, thấm
của nguồn nước mặt nước mưa…nước dưới đất có thể tồn tại cách mặt đất vài mét,
vài chục mét, hay hàng trăm mét. Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì
nguồn nước dưới đất luôn là nguồn nước được ưa thích. Bởi vì, các nguồn nước mặt
thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phải phụ thuộc vào sự biến động theo
mùa. Nguồn nước dưới đất ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người. Chất
lượng nước dưới đất thường tốt hơn chất lượng nước mặt nhiều. Trong nước dưới
đất hầu như không có các hạt keo hay các hạt lơ lửng, và vi sinh, vi trùng gây bệnh
thấp [4].
2.1.4 Các nguồn gây ảnh hưởng đến chất lượng nước dưới đất
Nước dưới đất có thể nhiễm bẩn do tác động của con người. Các chất thải của
người và động vật, các chất thải hóa học, các chất thải sinh hoạt cũng như việc sử
dụng phân bón hóa học... Tất cả những chất thải đó theo thời gian ngấm dần vào
nguồn nước, tích tụ dần và dẫn đến làm hư hỏng nguồn nước dưới đất. Đã có không
ít nguồn nước dưới đất do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ
khó phân hủy, các vi khuẩn gây bệnh và nhất là các hóa chất độc hại như các kim
loại nặng và không loại trừ cả các chất phóng xạ.
Ion Ca2+
Nước ngầm có thể chứa Ca2+ với nồng độ cao. Trong đất thường chứa nhiều
CO2 do các quá trình trao đổi chất của rễ cây và các quá trình thủy phân các tạp chất
hữu cơ nhờ vi sinh vật tạo khí CO2 , khí CO2 hòa tan trong nước mưa tạo H2CO3.
Axit yếu sẽ thấm sâu xuống đất và hòa tan canxi cacbonat tạo ra ion Ca2+:
H2CO3 + CaCO3 Ca(HCO3)2 Ca2+ + 2HCO3Ion Mg2+
Nguồn gốc của ion Mg2+ trong nước dưới đất chủ yếu từ các muối magie
silicat và CaMg(CO3)2, chúng hòa tan chậm trong nước chứa khí cacbonic. Sự có
mặt của Ca2+ và Mg2+ tạo nên độ cứng của nước.
Ion Na+
Sự hình thành của Na+ trong nước chủ yếu theo phương trình phản ứng sau:
2NaAlSi3O3 + 10H2O Al2Si2(OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO3
Na+ cũng có thể có nguồn gốc từ NaCl, Na2SO4 là những muối có độ hòa tan
lớn trong nước biển.
Ion Fe2+
Các ion Fe2+ từ các lớp đất đá được hòa tan trong nước trong điều kiện yếm
khí như sau:
VSV
+
có mặt khí cacbonic:
CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3Ion sunfat SO42Các ion sunfat có nguồn gốc từ muối CaSO4.7H2O hoặc do quá trình ôxy hóa
FeS2 trong điều kiện ẩm với sự có mặt của O2 như sau:
2FeS2 + 2H2O + 7O2 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+
Các ion clorua ClCác ion clorua có nguồn gốc từ quá trình phân ly muối NaCl hoặc nước thải
sinh hoạt (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2006).
2.1.5 Ảnh hưởng của chất lượng nước dưới đất đến sinh hoạt, sản xuất và sức
khỏe của con người
Đã có không ít nguồn nước dưới đất bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó
phân huỷ và các vi khuẩn như E.coli và Coliform gây ra một số bệnh tật nguy hiểm
đối với con người như: tả, lỵ, thương hàn, tiêu chảy, viêm gan A, bại liệt, các bệnh
về mắt, ngoài da, bệnh phụ khoa...[6].
Một số nguồn nước bị nhiễm arsenic, do sử dụng nguồn nước này, rất nhiều
trường hợp bị các tổn thương như tóc bị sừng hóa, rụng tóc nhiều; các bệnh về da
như khô da bong vẩy, hạt cơm; bệnh tăng sắc tố, bệnh tắc mạch đầu chi, tê tay chân,
rối loạn về thai sản và ung thư...[7].
Đặc biệt, trong nước dưới đất thường có hàm lượng sắt cao và phân bố không
đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đất sâu, sắt thường tồn tại trong nước dưới
đất ở dạng ion, sắt có hoá trị 2 (Fe2+) là thành phần của các muối hoà tan như:
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 8
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CBHD: Thầy Lê Hoàng Việt
Fe(HCO3)2; FeSO4… Nước có hàm lượng sắt cao, làm cho nước có mùi tanh và có
màu vàng, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt [5].
Kiên Giang, Long An với mục tiêu giải quyết khẩn cấp về nước sinh hoạt cho nhân
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 9
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CBHD: Thầy Lê Hoàng Việt
dân vùng kinh tế mới. Ðến năm 1984, dự án được mở rộng đến các tỉnh Thanh Hóa,
Nghệ Tĩnh (cũ), Hà Nam Ninh (cũ). Ðến năm 1990, dự án được triển khai tại 27
tỉnh. Từ năm 1991 đến năm 2000, dự án nước sạch UNICEF được mở rộng đến 53
tỉnh. Chương trình này tập trung giải quyết vấn đề nước sạch vùng nông thôn, và đã
được thủ tướng chính phủ chính thức phê duyệt (Quyết định số 104/2000/QĐ – TTg
ngày 25/8/2000).
Mục tiêu cụ thể của chiến lược là:
- Mục tiêu tới năm 2010: 85% dân cư nông thôn sử dụng nước hợp vệ sinh với
số lượng 60 lít/người.ngày, 70% gia đình và dân cư nông thôn sử dụng hố xí hợp vệ
sinh và thực hiện tốt vệ sinh cá nhân.
- Mục tiêu tới năm 2020: Tất cả cư dân nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu
chuẩn quốc gia với số lượng ít nhất 60 lít/người.ngày, sử dụng hố xí hợp vệ sinh và
thực hiện tốt vệ sinh cá nhân, giữ vệ sinh môi trường, làng, xã.
2.3 Giới thiệu sơ lược về sắt trong nước dưới đất
2.3.1 Vai trò và nguồn gốc của sắt
Sắt trong nước không phải là chỉ tiêu ô nhiễm chính và không có tác dụng độc
hại đối với sức khỏe con người. Tuy nhiên, cần phải hạn chế hàm lượng của sắt
trong nước vì lý do chính là để cải thiện chất lượng cảm quan của nước. Nước chứa
sắt không những gây ra màu và vị xấu cho nước mà còn làm cho các vi sinh vật dễ
phát triển, khơi màu cho các hiện tượng ăn mòn (Nguyễn Hữu Phú, 2001).
váng [8]. Trong sinh hoạt, nước nhiễm sắt không những gây vàng ố quần áo, làm
tiêu tốn thêm xà phòng, gây mùi tanh và vị xấu cho nước (không được chấp nhận
trên quan niệm thẩm mỹ) mà còn làm các vi sinh vật dễ phát triển, khơi màu cho
các hiện tượng ăn mòn (Trần Khưu Tiến, 2008).
2.4 Một số phương pháp xử lý sắt hiện nay
2.4.1 Phương pháp phân tích xác định nồng độ Sắt trong nước
Phương pháp Phenanthrolin là phương pháp tiêu chuẩn thích hợp để xác định
lượng sắt có trong nước trừ khi mẫu có chứa photphat và kim loại nặng. Phương
pháp này dựa trên đặc tính của 1,10-phenanthrolin có khả năng kết hợp với Fe2+ tạo
thành phức có màu đỏ cam. Màu tạo thành được đo bằng quang phổ kế (Nguyễn
Trung Việt, et al., 2011).
2.4.2 Một số phương pháp xử lý Sắt trong nước hiện nay
2.4.2.1 Phương pháp oxy hoá sắt
Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) nguyên lý của phương pháp này là oxy hoá sắt
(II) thành sắt (III) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng hyđroxyt sắt (III). Trong
nước dưới đất, sắt (II) bicacbonat là một muối không bền, nó dễ dàng thuỷ phân
thành sắt (II) hyđroxyt theo phản ứng:
Fe(HCO3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3
Nếu trong nước có oxy hoà tan, sắt (II) hyđroxyt sẽ bị oxy hoá thành sắt (III)
hyđroxyt theo phản ứng:
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 ↓
Sắt (III) hyđroxyt trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách
ra khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc.
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 11
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
tạo ra dạng keo bảo vệ các ion sắt, như vậy muốn khử sắt phải phá vỡ được màng
hữu cơ bảo vệ bằng tác dụng của các chất oxy hoá mạnh. Đối với nước dưới đất, khi
hàm lượng sắt quá cao đồng thời tồn tại cả H2S thì lượng oxy thu được nhờ làm
thoáng không đủ để oxy hoá hết H2S và sắt, trong trường hợp này cần phải dùng
đến hoá chất để khử sắt (Nguyễn Ngọc Dung, 2009).
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 12
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CBHD: Thầy Lê Hoàng Việt
a. Biện pháp khử sắt bằng vôi
Khi cho vôi vào nước, độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giàu ion OH-,
các ion Fe2+ thuỷ phân nhanh chóng thành Fe(OH)2 và lắng xuống một phần, thế
oxy hoá khử tiêu chuẩn của hệ Fe(OH)2/Fe(OH)3 giảm xuống, do đó sắt (II) dễ dàng
chuyển hoá thành sắt (III). Sắt (III) hyđroxyt kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể
lắng và có thể dễ dàng tách ra khỏi nước.
Phương pháp này có thể áp dụng cho cả nước mặt và nước dưới đất. Nhược
điểm của phương pháp này là phải dùng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh, quản lý
phức tạp, cho nên thường kết hợp khử sắt với quá trình xử lý khác như xử lý ổn
định nước bằng kiềm, làm mềm nước bằng vôi kết hợp với sôđa (Nguyễn Ngọc
Dung, 2009).
b. Biện pháp khử sắt bằng Clo
Theo Nguyễn Ngọc Dung (2009) quá trình khử sắt bằng clo được thực hiện
nhờ phản ứng sau:
2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O → 2Fe(OH)3CaCl2 + 6H+ + 6HCO3c. Biện pháp khử sắt bằng Kali Permanganat (KMnO4)
Theo Nguyễn Ngọc Dung (2009) khi dùng KMnO4 để khử sắt, quá trình xảy ra
d. Khử sắt bằng phương pháp keo tụ điện hóa
Giới thiệu về phương pháp
Keo tụ điện hoá là một phương pháp điện hoá trong xử lý nước, trong đó
dưới tác dụng của dòng điện thì các điện cực dương (thường sử dụng là nhôm hoặc
sắt) sẽ bị ăn mòn và giải phóng ra các chất có khả năng keo tụ (cation Al3+ hoặc
Fe3+) vào trong môi trường nước, kèm theo đó là các phản ứng điện phân sẽ tạo ra
các bọt khí ở cực âm (Hold, Barton và Mitchell, 2004).
Đặc điểm của phương pháp keo tụ điện hoá
Theo Ramesh Babu, Bhadrinarayana, Meera Sheriffa Begum Anantharaman
(2006), phương pháp keo tụ điện hóa có các đặc điểm sau đây:
+ Dòng điện được sử dụng trong phương pháp keo tụ điện hóa là dòng điện
một chiều.
+ Các điện cực dương được sử dụng thường là bằng nhôm hoặc sắt. Tùy vào
giá trị pH và đặc tính của nước ở từng trường hợp cụ thể mà xác định xem điện cực
nào là cực dương, điện cực nào là cực âm.
+ Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và hiệu suất vận hành
của bể có mối quan hệ rất chặt chẽ với nhau.
+ Hệ thống điện cực được đặt ngập trong nước, để đảm bảo khả năng tiếp xúc
giữa các bọt khí và các chất ô nhiễm là tốt nhất.
+ Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong điều kiện là nạp nước đầu vào liên
tục hoặc hoạt động trong điều kiện nước chỉ được nạp một lần (theo mẻ).
Theo Hold, Barton và Mitchell (2004), keo tụ điện hóa là phương pháp giao
thoa của ba quá trình: điện hoá học, tuyển nổi điện phân, keo tụ.
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống này dựa trên cơ sở của phương pháp điện
hóa hòa tan anode, nhằm tạo ra hydroxyt kim loại và các gốc tự do. Các phản ứng
oxy hóa và khử xảy ra riêng biệt trên mỗi bề mặt điện cực tương ứng. Sử dụng dòng
điện một chiều để oxy hóa sắt tan thành sắt hydroxit không tan [4].
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 14
- Tạo khí H2, O2 ở điện cực, thân thiện với môi trường.
- Khả năng tự động hóa cao.
Hạn chế
- Điện cực dương sẽ bị ăn mòn.
- Việc sản xuất của các chất khí từ phân hủy ở trên (hydro và oxy) có thể tạo
thành hỗn hợp nổ.
- Việc thiếu kiến thức hoặc hiểu biết về điện có lẽ là trở ngại lớn nhất đối với
việc sử dụng của nó.
SVTH: Trần Quốc Trạng
Trang 15
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CBHD: Thầy Lê Hoàng Việt
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện
Địa điểm thực hiện: đề tài được nghiên cứu và thực hiện tại Khoa Môi Trường
và Tài Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại học Cần Thơ.
Thời gian thực hiện: học kỳ 2 năm học 2011 – 2012.
3.2 Đối tượng thí nghiệm
Nước dùng trong thí nghiệm là nước giếng khoan (lấy tại Khoa Môi Trường và
Tài Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại học Cần Thơ) pha với FeCl2.4H2O để nồng
độ sắt trong nước đầu vào ≈ 2mg/l.
3.3 Các bước tiến hành thí nghiệm
Các bước tiến hành thí nghiệm được trình bày trong hình 3.1:
Xác định công
Trang 16
Copyright: Tài liệu đại học ©