TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG & TNTN
-oOo-

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Chuyên ngành: Môi trƣờng đất và nƣớc
Mã ngành: 62440303

ĐÀO MINH TRUNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU KEO TỤ
SINH HỌC CHẾ TẠO TỪ HẠT MUỒNG HOÀNG
YẾN (CASSIA FISTULA L.) ĐỂ CẢI THIỆN
CHẤT LƢỢNG NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

Cần Thơ, Năm 2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TNTN
-oOo-

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Chuyên ngành: Môi trƣờng đất và nƣớc
Mã ngành: 62440303

ĐÀO MINH TRUNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU KEO TỤ
SINH HỌC CHẾ TẠO TỪ HẠT MUỒNG HOÀNG
YẾN (CASSIA FISTULA L.) ĐỂ CẢI THIỆN CHẤT

ứng đạt đƣợc là 92,93%; 97,17%; 94,97% (nƣớc giả định) và 89,10%;
94,51%; 94,92% (NMXM). Tính khả thi khi tái sử dụng vật liệu Biogum cải
tiến cho thấy qua kết quả sau: sau lần thu hồi 2 và 3 hiệu suất loại màu đạt
đƣợc là 96,60% và 93,27% (đối với mẫu nƣớc thải RR có độ màu 1052
Pt/Co); 96,73% và 92,50% (đối với mẫu nƣớc thải NMDN có độ màu 1378 PtCo). Với nƣớc thải xi mạ hiệu quả cải thiện kim loại sau lần thu hồi 2 và 3 đạt
lần lƣợt 82,49% và 76,37% (Ni2+); 81,72% và 76,73% (Cu2+); 83,79% và
76,69% (Zn2+).
Khi so sánh với chất keo tụ hóa học PAC, với nƣớc thải dệt nhuộm giả định
RR, vật liệu Biogum cải tiến cho hiệu suất loại màu tốt hơn PAC. Hiệu suất
loại màu PAC, Biogum và Biogum cải tiến tƣơng ứng là 99,97% (RR);
91,20% (RR); 99,97% (RR); và 94,10% (NMDN); 82,30% (NMDN); 99,03%
(NMDN) cho thấy Biogum cải tiến đạt hiệu suất loại màu cao hơn PAC và
Biogum. Bên cạnh đó khi vận hành trên mô hình Pilot, PAC, Biogum cải tiến
cho kết quả cao hơn Biogum, kết quả loại màu RR và NMDN tƣơng ứng đạt
đƣợc nhƣ sau: 94,64% và 94,04% (Biogum cải tiến); 92,77% và 93,83%

i


(Biogum); 94,90% và 93,83% (PAC). Đối với nƣớc thải xi mạ Ni2+, Cu2+,
Zn2+, kết quả nghiên cứu cho thấy Biogum cải tiến cho hiệu quả cao nhất,
Biogum và PAC cho hiệu quả cải thiện thấp hơn, tƣơng ứng là Biogum cải
tiến (92,93% Ni2+; 97,17% Cu2+; 94,97% Zn2+); Biogum (79,26% Ni2+;
83,11% Cu2+; 82,96% Zn2+) và PAC (59,77% Ni2+; 68,93% Cu2+; 66,13%
Zn2+). Khi khảo sát trên mô hình Pilot cũng cho kết quả tƣơng tự, Biogum cải
tiến cho hiệu quả cải thiện tốt nhất, kết quả thu đƣợc tƣơng ứng với 3 ion kim
loại Ni2+, Cu2+ và Zn2+ trong mẫu nƣớc thải giả định nhƣ sau: Biogum cải tiến
(99,15% Ni2+; 91,88% Cu2+; 86,97% Zn2+), Biogum (98,88% Ni2+; 89,45%
Cu2+; 86,37% Zn2+).
Các kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu có nguồn gốc sinh học Biogum và

94,92% (NMXM). The ability to reuse improved Biogum after the second and
the third recovery to remove color achieves 96,60% and 93,27% (RR
wastewater with 1052 Pt-Co color); 96,73% and 92,50% (NMDN wastewater
with 1378 Pt-Co color). In dyeing wastewater, removing of heavy metals after
the second and the third recovery achieves 82,49% and 76,37% (Ni2+); 81,72%
and 76,73% (Cu2+); 83,79% and 76,69% (Zn2+).
In hypothetical wastewater RR, improved Biogum coagulant showed a better
improvement than the PAC coagulant. The efficiency to remove color in
improved biogum is higher than PAC and Biogum (99,97% (RR); 91,20%
(RR); 99,97% (RR); And 94,10% (NMDN); 82,30% (NMDN); 93,03%
(NMDN). In Pilot experiments, PAC and improved Biogum also showed a
better color removal than Biogum (94,64% and 94,04% (improved Biogum);
92,77% and 93,83% (Biogum); 94,90% and 93,83% (PAC). In dyeing
wastewater, improved Biogum showed better efficiency to remove heavy
metals Ni2+, Cu2+, Zn2+ than Biogum and PAC (improved Biogum (92,93%
Ni2+; 97,17% Cu2+; 94,97% Zn2+); Biogum (79,26% Ni2+, 83,11% Cu2+,
82,96% Zn2+) and PAC (50,95% Ni2+, 67,73% Cu2+, 60,13% Zn2+). The results

iii


are similar in Pilot experiments in which improved Biogum showed a better
heavy metal removal in Ni2+, Cu2+ and Zn2+ than Biogum (Improved biogum
(99,15% Ni2+; 91,88% Cu2+; 86,97% Zn2+), Biogum (98,88% Ni2+, 89,45%
Cu2+, 86,37% Zn2+).
Results from this study indicate that materials containing Biogum and
improved Biogum materials have the same water quality improvement
properties as chemical PACs. In addition, Biogum is also capable of
biodegradation without causing chemical residues in the natural environment;
while improved Biogum can be used, recovered, and reused in improving

CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................... 5

2.1. Tổng quan về keo tụ.................................................................................. 5
2.1.1. Bản chất của các hạt keo trong nước ...................................................... 5
2.1.2. Cơ chế của quá trình keo tụ ..................................................................... 6
2.1.3. Các phương pháp keo tụ .......................................................................... 7
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ và tạo bông cặn.................. 7
2.2. Vật liệu PAC trong cải thiện chất lƣợng nƣớc thải công nghiệp ....... 10
2.2.1. Đặc điểm ................................................................................................ 10
2.2.2. Một số kết quả nghiên cứu..................................................................... 10
2.3. Tổng quan về vật liệu keo tụ có nguồn gốc từ sinh học....................... 11
2.3.1. Phương pháp chế tạo vật liệu sinh học Biogum .................................... 12
v


2.3.2. Phương pháp chế tạo vật liệu nguồn gốc sinh học (Biogum cải tiến)... 12
2.4. Tổng quan về nƣớc thải dệt nhuộm và các phƣơng pháp xử lý ......... 13
2.4.1. Thành phần ô nhiễm .............................................................................. 14
2.4.2. Một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm ................................... 15
2.4.3. Một số nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm ...................................... 18
2.5. Tổng quan về nƣớc thải xi mạ và các phƣơng pháp xử lý .................. 19
2.5.1. Thành phần ô nhiễm trong nước thải xi mạ........................................... 19
2.5.2. Các phương pháp xử lý nước thải xi mạ ................................................ 20
2.5.3. Một số nghiên cứu xử lý nước thải xi mạ............................................... 23
CHƢƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 25
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu và hóa chất keo tụ ............................................. 25

3.1.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 25
3.1.2. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................ 25
3.2. Thiết bị nghiên cứu ................................................................................. 27

nghiên cứu vận hành trên thiết bị Pilot ........................................................... 79
4.3. Kết quả nghiên cứu vật liệu ................................................................... 93
4.3.1. Thành phần cấu trúc vật liệu Biogum.................................................... 93
4.3.2. Đánh giá khả năng phân hủy của Biogum............................................. 95
4.3.3. Xác định dư lượng nhôm (Al3+) còn lại trong nước thải dệt nhuộm và xi
mạ khi sử dụng vật liệu keo tụ hóa học PAC ................................................... 96
4.3.4. Thành phần cấu trúc vật liệu Biogum cải tiến....................................... 97
4.4. Thảo luận chung.................................................................................... 101
4.5. Đề xuất quy trình cải thiện độ màu của nƣớc thải dệt nhuộm và kim
loại nặng của nƣớc thải xi mạ ứng dụng vật liệu Biogum cải tiến .......... 103

4.5.1. Quy trình cải thiện độ màu của nước thải dệt nhuộm ứng dụng vật liệu
Biogum cải tiến .............................................................................................. 103
4.5.2. Quy trình cải thiện độ màu của nước thải xi mạ ứng dụng Biogum cải
tiến.................................................................................................................. 105
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT.................................................. 108

5.1. Kết luận.................................................................................................. 108
5.2. Đề xuất ................................................................................................... 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 111
PHỤ LỤC...................................................................................................... 122

vii


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGs. Ts. Nguyễn Võ
Châu Ngân và PGs. Ts. Ngô Kim Định, ngƣời thầy đã tận tình hỗ trợ, hƣớng
dẫn, chỉ bảo cho những bài học trong nghiên cứu cũng nhƣ tạo mọi điều kiện

MHY
NMDN
NMXM
QCVN
VLHP

Tên tiếng Việt
Gum sinh học Muồng Hoàng Yến ly trích từ hạt MHY
Vật liệu kết hợp giữa Gum sinh học ly trích từ hạt MHY và
nano oxit sắt từ
Bộ Tài nguyên Môi trƣờng
Công nghiệp dệt may
Công nghiệp dệt
Nồng độ mẫu đầu vào
Không phát hiện
Muồng Hoàng Yến
Nƣớc thải nhà máy dệt nhuộm
Nƣớc thải nhà máy xi mạ
Quy chuẩn Việt Nam
Vật liệu hấp phụ

Từ viết tắt
CMC
EC
Emu
FT-IR
HDPE
MAPE
MB
MCM



DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: pH thích hợp cho hoạt động của các chất keo tụ ............................. 10
Bảng 2.2: Một số thành phần ô nhiễm trong nƣớc thải dệt nhuộm ................. 15
Bảng 2.3: Các chỉ số ô nhiễm kim loại nặng của nƣớc thải xi mạ .................. 19
Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật của mô hình Jartest...................................... 28
Bảng 3.2: Phƣơng pháp phân tích các thông số ô nhiễm nghiên cứu.............. 29
Bảng 3.3: Lƣợng chất keo tụ trong thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH ... 31
Bảng 3.4: Bố trí thí nghiệm xác định pH tối ƣu của reactive red 3BS (RR) cho
Biogum............................................................................................................. 32
Bảng 3.5: Thí nghiệm xác định lƣợng Biogum tối ƣu trên mẫu nƣớc thải RR 33
Bảng 3.6: Lƣợng chất keo tụ dùng cho nƣớc thải RR theo các nồng độ đầu vào
.......................................................................................................................... 34
Bảng 3.7: Bảng giá trị D, xác định tƣơng quan giữa nồng độ đầu vào và lƣợng
Biogum cải thiện độ màu của nƣớc thải RR .................................................... 35
Bảng 3.8: Bố trí thí nghiệm xác định mối tƣơng quan giữa nồng độ đầu vào
với lƣợng Biogum trên mẫu nƣớc RR ............................................................. 35
Bảng 3.9: Lƣợng các chất keo tụ sử dụng trong thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng
của pH .............................................................................................................. 38
Bảng 3.10: Bố trí thí nghiệm xác định pH tối ƣu của Ni2+ cho Biogum. ........ 39
Bảng 3.11: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng Biogum trên mẫu
nƣớc thải Ni2+................................................................................................... 39
Bảng 3.12: Lƣợng của các chất keo tụ theo từng loại nƣớc thải xi mạ ........... 41
Bảng 3.13: Bố trí thí nghiệm xác định mối tƣơng quan giữa nồng độ đầu vào
với lƣợng Biogum trên mẫu nƣớc Ni2+ ............................................................ 42
Bảng 4.1: Kết quả tính toán lƣợng PAC sử dụng vận hành cải thiện độ màu
nƣớc thải RR .................................................................................................... 60
Bảng 4.2: Kết quả tính toán lƣợng Biogum theo lý thuyết sử dụng vận hành cải
thiện độ màu nƣớc thải RR .............................................................................. 62



Luận án đủ ở file: Luận án full