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



DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1: Cấu tạo mô hình Jartest ................................................................... 27
Hình 3.2: Thiết bị Pilot keo tụ tạo bông .......................................................... 29
Hình 3.3: Thí nghiệm với nƣớc thải dệt nhuộm trên thiết bị Jartest và Pilot .. 32
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH tối ƣu của Biogum, Biogum cải
tiến và PAC ...................................................................................................... 33
Hình 3.5: Bố trí thí nghiệm xác định lƣợng tối ƣu của Biogum, Biogum cải
tiến và PAC ...................................................................................................... 34
Hình 3.6: Sơ đồ thí nghiệm xác định mối tƣơng quan giữa lƣợng chất keo tụ
với nồng độ đầu vào......................................................................................... 35
Hình 3.7: Bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu quả thu hồi của Biogum cải tiến ... 37
Hình 3.8: Thí nghiệm vận hành nƣớc thải xi mạ trên thiết bị Jartest và Pilot. 37
Hình 3.9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH tối ƣu của Biogum, Biogum cải
tiến và PAC ...................................................................................................... 38
Hình 3.10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lƣợng tối ƣu của Biogum, Biogum
cải tiến và PAC ................................................................................................ 40
Hình 3.11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định mối tƣơng quan giữa lƣợng chất
keo tụ với nồng độ đầu vào.............................................................................. 41
Hình 3.12: Bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu quả thu hồi của Biogum cải tiến . 42
Hình 4.1: Xác định pH tối ƣu của PAC trên nƣớc thải RR ............................. 44
Hình 4.2: Xác định pH tối ƣu của PAC trên nƣớc thải NMDN ...................... 45
Hình 4.3: Xác định pH tối ƣu của Biogum trên nƣớc thải RR ........................ 46
Hình 4.4: Xác định pH tối ƣu của Biogum trên nƣớc thải NMDN ................. 46
Hình 4.5: Xác định pH tối ƣu của Biogum cải tiến trên nƣớc thải RR............ 49
Hình 4.6: Xác định pH tối ƣu của Biogum cải tiến trên nƣớc thải NMDN..... 49
Hình 4.7: Xác định liều lƣợng tối ƣu của PAC trên nƣớc thải RR.................. 50
Hình 4.8: Xác định liều lƣợng tối ƣu của PAC trên nƣớc thải NMDN ........... 51
Hình 4.9: Xác định liều lƣợng tối ƣu của Biogum trên nƣớc thải RR ............. 52

Hình 4.26: Mối tƣơng quan giữa hiệu quả loại màu nƣớc thải NMDN với hàm
lƣợng Biogum .................................................................................................. 67
Hình 4.27: Mối tƣơng quan giữa hiệu quả loại màu nƣớc thải NMDN với hàm
lƣợng Biogum cải tiến ..................................................................................... 68
Hình 4.28: Xác định pH tối ƣu của PAC trên nƣớc thải xi mạ giả định.......... 70
Hình 4.29: Xác định pH tối ƣu của Biogum trên nƣớc thải xi mạ giả định .... 71
Hình 4.30: Xác định pH tối ƣu của Biogum cải tiến trên nƣớc thải xi mạ giả
định .................................................................................................................. 71
Hình 4.31: Xác định liều lƣợng PAC tối ƣu trên nƣớc thải xi mạ giả định..... 73
Hình 4.32: Xác định liều lƣợng tối ƣu PAC trên nƣớc thải NMXM............... 73
Hình 4.33: Xác định liều lƣợng tối ƣu Biogum trên nƣớc thải xi mạ giả định 74
Hình 4.34: Xác định liều lƣợng tối ƣu Biogum trên nƣớc thải xi mạ nhà máy74
Hình 4.35: Xác định liều lƣợng tối ƣu Biogum cải tiến trên nƣớc thải xi mạ giả
định .................................................................................................................. 76
Hình 4.36: Xác định liều lƣợng tối ƣu Biogum cải tiến trên nƣớc thải ........... 76
Hình 4.37: Xác định hiệu suất cải thiện của các vật liệu nghiên cứu trên nƣớc
thải xi mạ giả định ........................................................................................... 77
Hình 4.38: Xác định hiệu suất cải thiện của các vật liệu nghiên cứu trên nƣớc
thải NMXM...................................................................................................... 77
Hình 4.39: Hiệu suất loại bỏ kim loại của Biogum cải tiến ở các lần thu hồi . 79
Hình 4.40: Mối tƣơng quan giữa nồng độ nƣớc thải Ni2+ với hàm lƣợng
Biogum............................................................................................................. 80
xiv


Hình 4.41: Mối tƣơng quan giữa hiệu quả loại bỏ Ni2+ với hàm lƣợng Biogum
.......................................................................................................................... 80
Hình 4.42: Mối tƣơng quan giữa nồng độ nƣớc thải Cu2+ với hàm lƣợng
Biogum............................................................................................................. 82
Hình 4.43: Mối tƣơng quan giữa hiệu quả loại bỏ Cu2+ với hàm lƣợng Biogum

Hình 4.63. Hình (a) PAC và (b) Biogum không bị hút bởi từ nam châm ..... 101
Hình 4.64: Quy trình công nghệ cải thiện độ màu của nƣớc thải dệt nhuộm 104
Hình 4.65: Quy trình công nghệ loại bỏ ion kim loại nặng trong nƣớc thải xi
mạ ................................................................................................................... 106
xv


CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây với sự phát triển của thế giới về mọi mặt,
trong đó các ngành công nghiệp đã có những bƣớc phát triển mạnh mẽ, tạo ra
nhiều sản phẩm đa dạng có chất lƣợng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng
của thị trƣờng và con ngƣời. Bên cạnh những thành tựu to lớn đó, con ngƣời
đang dần hủy hoại môi trƣờng sống của mình do nguồn chất thải phát sinh từ
các công đoạn sản xuất không đƣợc xử lý hoặc xử lý không triệt để.
Sử dụng hóa chất có nguồn gốc hóa học trong quá trình vận hành để cải
thiện chất lƣợng nƣớc thải công nghiệp, xi mạ, dệt nhuộm, thủy sản… đƣợc
ứng dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên trong quá trình xử lý dƣ lƣợng của chúng
gây ô nhiễm trực tiếp hoặc gián tiếp qua chất ô nhiễm thứ cấp đến môi trƣờng
tiếp nhận (Vijayaraghavan, 2011). Ngoài ra ô nhiễm thứ cấp còn làm thay đổi
tính chất vật lý, hóa học, sinh học của hệ sinh thái của nƣớc theo chiều hƣớng
xấu đi và đây là thực trạng cấp thiết cần có giải pháp thay đổi vật liệu trong
quá trình vận hành để cải thiện chất lƣợng môi trƣờng tiếp nhận (Nguyễn Thị
Phƣơng Loan, 2011).
Hiện nay, đã có một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về việc ứng dụng
các loại chất có nguồn gốc tự nhiên trong đó có các gum sinh học trong xử lý
nƣớc thải để loại bỏ màu và COD ra khỏi nƣớc thải một số ngành công nghiệp
dệt nhuộm, xi mạ (Mangale Sapanda, 2012; Muhammad Asif Hanif, 2008).
Theo Đoàn Thị Thúy Ái (2013), Nguyễn Văn Cƣờng và Huỳnh Thị Kim Ngọc
(2014); Luciano Carlos et al. (2013) có thể ứng dụng vật liệu nano trong xử lý

trong cải thiện chất lƣợng nƣớc thải một số ngành công nghiệp và đề xuất một
quy trình công nghệ cải thiện chất lƣợng nƣớc thải công nghiệp, tập trung vào
hai dạng ô nhiễm kim loại nặng và màu.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Chế tạo vật liệu keo tụ sinh học từ cây Muồng Hoàng Yến (MHY).
- Phát triển vật liệu keo tụ sinh học với nano từ tính.
- Tối ƣu hóa quá trình loại bỏ màu (trong nƣớc thải dệt nhuộm) và kim
loại nặng (trong nƣớc thải xi mạ) ra khỏi nƣớc thải.
1.3. Nội dung nghiên cứu
- Chế tạo vật liệu keo tụ sinh học từ hạt MHY từ đó phát triển vật liệu
keo tụ sinh học kết hợp với nano từ tính.
+ Trích ly vật liệu keo tụ sinh học từ hạt MHY.
+ Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu.
+ Chế tạo vật liệu nano từ tính kết hợp với chất keo tụ sinh học MHY.
+ Nghiên cứu cấu trúc vật liệu mới.
- Nghiên cứu loại bỏ màu trong nƣớc thải dệt nhuộm.
+ Nghiên cứu tối ƣu hóa các điều kiện keo tụ (pH, lƣợng vật liệu sử
dụng) trong quy mô phòng thí nghiệm.
+ Nghiên cứu hiệu quả loại bỏ màu trên mô hình pilot công suất 30 lít.
+ Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu chế tạo từ nano từ tính kết
hợp với vật liệu sinh học MHY.
+ Đánh giá hiệu quả kinh tế và đề xuất quy trình cho áp dụng vào thực
tiễn.

2


- Nghiên cứu loại bỏ kim loại nặng (Ni2+, Cu2+, Zn2+) trong nƣớc thải xi
mạ.
+ Nghiên cứu tối ƣu hóa các điều kiện keo tụ (pH, lƣợng vật liệu sử

- Công trình nghiên cứu là các số liệu khoa học cơ bản sử dụng cho
giảng dạy và nghiên cứu các đề tài tƣơng tự.
- Kết quả có thể dùng tham khảo cho các nhà máy có thành phần và tính
chất ô nhiễm tƣơng tự.
3


1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Luận án cung cấp những thông tin khoa học hiệu quả cải thiện chất lƣợng
nƣớc thải của một số ngành công nghiệp ô nhiễm kim loại nặng và ô nhiễm
màu. Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khuyến khích sử dụng vật liệu
sinh học trong cải thiện chất lƣợng môi trƣờng nƣớc thải vừa thân thiện môi
trƣờng vừa có khả năng tái sử dụng từ đó tạo ra một môi trƣờng sinh thái bền
vững.

4


CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về keo tụ
2.1.1. Bản chất của các hạt keo trong nước
Hạt keo là các hạt có kích thƣớc rất nhỏ biến thiên từ 0,001 mm đến 10
mm. Tỉ lệ giữa khối lƣợng và diện tích bề mặt hạt keo rất nhỏ nên tác động của
diện tích bề mặt chiếm ƣu thế hơn so với tác động của trọng lực. Mặc khác, do
diện tích bề mặt lớn và có mang điện tích nên hạt keo có khuynh hƣớng hấp
thụ ion vào môi trƣờng xung quanh nó. Một yếu tố quan trọng tạo nên tính ổn
định của hạt keo là sự hiện diện của điện tích bề mặt. Tùy theo thành phần hóa
học của nƣớc thải và các hạt keo mà điện tích bề mặt đƣợc hình thành bằng
nhiều cách khác nhau (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).
Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) cho rằng tùy thuộc vào nguồn gốc xuất xứ,

nƣớc luôn là hạt keo mang điện tích (Trịnh Xuân Lai, 2005).
2.1.2. Cơ chế của quá trình keo tụ
Kết quả nghiên cứu của Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (2006) cho thấy
trong quá trình keo tụ tạo bông diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo
của các hạt nhờ trung hòa điện tích. Hiệu quả keo tụ phụ thuộc vào hóa trị của
ion, chất keo tụ mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt. Hóa trị càng lớn
thì hiệu quả keo tụ càng cao.
Thực chất cơ chế làm mất ổn định và trung hòa điện tích bề mặt của các
hạt keo là do các hoạt chất trung gian tạo ra trong quá trình thủy phân của các
chất keo tụ. Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) trích dẫn
từ tài liệu của Wang et al. (2005) cho thấy quá trình làm mất ổn định của các
hạt keo có thể diễn ra theo 4 cơ chế chính:
Làm giảm độ dày 2 lớp điện tích của hạt keo: khi cho chất điện phân
với nồng độ cao vào trong nƣớc thải nó sẽ phân ly tạo thành các ion. Các ion
trái dấu sẽ len lỏi vào trong khu vực các ion làm phân tán và điện tích ở khu
vực này bị giảm đi hay thậm chí là bị mất hẳn, do đó các hạt keo bị mất lực
đẩy và có thể tiến gần nhau, kết lại với nhau để hình thành các bông cặn.
Hấp phụ và trung hòa điện tích bề mặt của hạt keo: các ion dƣơng
trái dấu bị hấp phụ bởi các hạt keo mang điện tích âm. Điện tích của hạt keo sẽ
bị trung hòa, lực đẩy tĩnh điện của nó sẽ giảm hoặc mất hẳn, phá vỡ trạng thái
bền vững của hạt keo. Tuy nhiên khi sử dụng ở liều lƣợng vƣợt mức cần thiết
nó có thể đảo điện tích bề mặt của các hạt keo và các hạt keo trở về trạng thái
ổn định.
Kết dính các hạt keo và các chất kết tủa: khi cho chất keo tụ vào trong
nƣớc thải sẽ tạo thành các chất có độ hòa tan kém, độ nhờn cao và tỉ trọng hơi
lớn hơn nƣớc. Các chất này sẽ lắng chậm xuống, trên đƣờng đi nó sẽ kết dính
các hạt keo và đƣa các hạt keo này lắng xuống.
Hấp phụ và tạo cầu nối giữa các hạt keo: các chất cao phân tử
(Polymer) với cấu trúc mạch dài và các nhóm chức có khả năng giữ các hạt
keo lại sẽ tạo ra các cầu nối liên kết các hạt keo lại với nhau, làm mất tính ổn

Nhờ hóa trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nƣớc tạo
thành phức chất Me(H2O)63+ (Me3+ có thể là Al3+ hoặc Fe3+). Tùy thuộc vào
pH và các điều kiện của quá trình, các hydroxit nhôm hoặc sắt đƣợc tạo thành
khác nhau, song chúng đều là những hợp chất mang điện dƣơng và có hoạt
tính tạo bông keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn. Các bông keo này khi lắng
xuống sẽ hấp thụ, cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn chất hữu cơ, chất mang mùi
vị… tồn tại ở trạng thái hòa tan hoặc lơ lửng trong nƣớc.
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ và tạo bông cặn
Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ và tạo bông cặn. Lê
Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) trích dẫn tài liệu của Wang et
al. (2005) các yếu tố sau:
a) Mật độ hạt keo
Mật độ các hạt keo ảnh hƣởng đến liều lƣợng và hiệu quả keo tụ. Mật độ
hạt keo cao kéo theo liều lƣợng chất keo tụ cần sử dụng cao. Tuy nhiên ở mật

7


độ hạt keo thấp, tốc độ keo tụ sẽ diễn ra rất chậm do bị hạn chế cơ hội tiếp xúc
với nhau. Trong trƣờng hợp này không nên tăng liều lƣợng chất keo tụ mà nên
thêm chất trợ keo tụ hoặc hoàn lƣu bùn về cho bể keo tụ.

b) Liều lƣợng chất keo tụ
Ảnh hƣởng của liều lƣợng phèn nhôm và phèn sắt sử dụng có thể chia ra
làm 4 trƣờng hợp sau:
Trƣờng hợp 1: liều lƣợng quá thấp, không đủ để làm mất tính ổn định
của hạt keo.
Trƣờng hợp 2: liều lƣợng đủ để làm mất tính ổn định của hạt keo.
Trƣờng hợp 3: liều lƣợng cao hơn mức cần thiết có thể làm tái ổn định
của hạt keo.