Download miễn phí Đề tài Hoàn thiện thiết bị lọc nước khử nitơ liên kết trong nước ăn uống
Mục lục
trang
Mở đầu 3
Phần I : Tổng quan tài liệu
I Sự ô nhiễm các nguồn nước
1 Đặc điểm phân loại nước
2 Các hợp chất hữu cơ
3 Các hợp chất vô cơ
II Các phương pháp khử nitơ liên kết trong nước
1 Phương pháp lý học
2 Phương pháp hoá học
3 Phương pháp sinh học
3.1 Cơ sỏ lý thuyết của phương pháp sinh học
3.2Các phương pháp sinh học loại bỏ nitơ liên kết
Phần II : Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
I Vật liệu
1 Đối tượng nghiên cứu
2 công cụ và hoá chất
II Phương pháp nghiên cứu
1 Phương pháp xác định hàm lượng NH4+
2 Phương pháp xác định hàm lượng NO2-
3Phương pháp xác định hàm lượng NO3-
Phần III Kết quả nghiên cứu
I Những cải tiến mới
II Cấu tạo của thiết bị NIREF
III Lắp đặt thực tế
IV Kết quả đạt được
Phần IV Kết luận và kiến nghị
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-09-26-de_tai_hoan_thien_thiet_bi_loc_nuoc_khu_nito_lien_ket_trong.no1Z5xbqWm.swf /tai-lieu/de-tai-hoan-thien-thiet-bi-loc-nuoc-khu-nito-lien-ket-trong-nuoc-an-uong-77022/ Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn. Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn
Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
3- với Clo ở lớp khuếch tán của hạt nhựa. Kết quả là NO3- bị giữ lại trên bề mặt nhựa và nước sau khi đi qua cột trao đổi ion sẽ có hàm lượng NO3- đạt yêu cầu dùng cho nước ăn uống
Nước vào
Bể chứa trung gian
Bể lọc áp lực
Cột trao đổi
anion
Nước ra
Hình 1: Sơ đồ của quá trình xử lý NO3- cao trong nước ngầm
Ưu điểm
+ Dễ dàng kiểm soát quá trình
+ Điều kiện vận hành đơn giản
+ Đạt hiệu quả cao
+ Có thể tái sử dụng nhựa trao đổi bằng cách ngâm nhựa trong dung dịch muối ăn bão hoà để giải hấp phụ.
Nhược điểm
+ Chi phí vận hành cao
+ Sự tích tụ quá nhiều các cation sẽ làm giảm tốc độ loại bỏ
+ Không áp dụng được cho nguồn nước có nhiều cặn lơ lửng
3. Phương pháp sinh học để loại bỏ nitơ liên kết trong nước
3.1 Cơ sở lý thuyết của các phương pháp sinh học
3.1.1 Chu trình chuyển hoá nitơ trong tự nhiên
Sơ đồ dười đây biểu diễn sự tuần hoàn của nitơ trong tự nhiên dưới tác động của sinh vật
Hình 2: chu trình chuyển hoá nitơ trong tự nhiên
Trong chu trình chuyển hoá này, các cơ thể thực vật, vi khuẩn có khả năng sử dụng(đồng hoá) nhiều dạng nitơ liên kết để sinh trưởng và phát triển. Các vi khuẩn nitrat hoá và phản nitrat hoá trong tự nhiên chuyển hoá các hợp chất nitơ vô cơ thành N2 .Nitơ phân tử(N2) lại được nhiều loại vi khuẩn cố định để chuyển thành NH4+ và như vậy chu trình được khép kín. Chính các cơ thể sống này là một trong những tác nhân làm sạch nguồn nước trong thiên nhiên khỏi hợp chất chứa nitơ.
3.1.2 Quá trình amôn hoá
- Đây là quá trình chuyển hoá hợp chất nitơ dạng hữu cơ sang dạng vô cơ, qúa trình này được thực hiện nhờ các vi sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn , nấm…. Dưới tác dụng của các vi sinh vật, protein sẽ chuyển thành các chuỗi
peptit và các amino acid, các amino acid này sẽ biến đổi và tạo thành acid và NH4 theo cơ chế sau:
R-CH(NH2)-COOH + 0.5O2 R-CO-COOH + NH4+
(amino acid) (keto acid)
R-CH(NH4)-COOH + 2H+ R-CH2-COOH + NH4+
(amino acid) (acid)
3.1.3 Quá trình đồng hoá nitơ liên kết ở thực vật
- Thực vật thủy sinh, đặc biệt là tảo đơn bào sử dụng NH4+, CO2 và các chất
vô cơ khác để tổng hợp sinh khối. Ngoài ra tảo còn tiếp nhận năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp các hợp chất hữu cơ và giải phóng oxy. Quá trình đồng hoá amoni của tảo tiêu tốn cacbon hidrat dự trữ trong tế bào và amoni được chuyển sang dạng các hợp chất hữu cơ chứa nitơ
- Một số enzyme tham gia vào quá trình đồng hoá amôn ở tảo như sau:
+ Enzyme glutamin dehydrogenaza (GDH)
Axit - glutaric + NH3 + NAD(P)H + H+ + GDH Axit glutamic + H2O
+ Enzyme glutamic syntheaza(GS)
Axit glutamic +NH3 + ATP + GS Glutamin + ADP + Pi
3.1.4 Quá trình nitrat hoá
Là quá trình chuyển hoá amoni thành nitrat dưới tác dụng của enzyme
amon monoxygenaza của các vi khuẩn. Quá trình này gồm hai giai đoạn oxy hoá amôn (nitrit hoá)và oxy hoá nitrit (nitrat hoá), do hai nhóm vi khuẩn tự dưỡng hiếu khí bắt buộc thực hiện. Các vi khuẩn này có dạng hình que, hình cầu, hình elip, hay hình xoắn, không sinh bào tử , gram âm và là các vi khuẩn hiếu khí. Các vi khuẩn nitrat hoácó thể phát triển được ở pH từ 5,5 - 9,0, pH tối ưu là 7,5
3.1.4.1 Giai đoạn oxy hoá amôn (Nitrit hoá)
- Do các nhóm vi khuẩn tự dưỡng Nitrosomonas (N. europaea,
N. oligocarbogenes) ; Nitrosospira ; Nitrosococcus ; Nitrosolobus
Phương trình phản ứng như sau
NH4+ + 1.5O2 Nitrosomonas NO2- + 2H+ +H2O + 275kJ
- Nhiệt độ sinh trưởng và phát triển đối với vi khuẩn nitrit hoá là 5 - 400C. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình nitrit hoá là 25 - 300C. Chúng có thể sống
được ở độ mặn từ 0 - 4,4 %.
- Các vi khuẩn có thể sinh trưởng được ở pH: 6,0 - 9,0. Với độ pH dưới 7,0 quá trình phát triển của chúng bị chậm lại. Nếu pH nhỏ hơn 6,5 hay lớn hơn 9,0 thì hoạt tính nitrit hoá sẽ giảm hay không xẩy ra. Bởi vậy, chất đệm trong nước có vai trò rất quan trọng. Nếu pH giảm, hoạt tính nitrit hoá và sự phát triển của các vi khuẩn này sẽ bị ức chế (10, 11, 12, 13).
* Cơ chế hoá học của quá trình oxy hoá amôni
- Cơ chế hoá học của quá trình này đã được nghiên cứu từ lâu. Trong quá
trình oxy hoá amôn thành nitrit có nhiều enzim trong và ngoài màng của tế
bào tham gia. Cơ chế quá trình này được trình bày ở sơ đồ sau :
NH3
NH2OH
NO2-
NO3-
[NOH]
2e-
Chuỗi truyền điện tử trong Nitrosomonas
0.5O2
H2O
P460 red
P460 ox
0.5O2 H2O
0.5O2 H2O
2e-
Chuỗi truyền điện tử trong Nitrobacter
- Trước tiên, NH3 (chứ không phải là ion NH4+) bị oxy hoá bằng oxy phân tử
thành hydroxylamine (NH2OH) nhờ enzim Ammonia monooxygennaza.
NH3 + O2 + NADH + H+ → NH2OH + H2O + NAD+
Quá trình này đòi hỏi phải có nguồn điện tử để tạo ra hydroxylamine. Nguồn điện tử này được sinh ra khi oxy hoá NADH thành NAD+ và truyền qua cytochrom P460. Một phần nguồn điện tử trong quá trình oxy hoá amôni thành hydroxylamine đi vào chuỗi chuyền điện tử trong màng tế bào của
Nitrosomonas. Trong quá trình vận chuyển điện tử này ATP được tạo ra. Phần điện tử còn lại dùng để oxy hoá hydroxylamine thành nitrit theo phản ứng:
NH2OH + O2 → NO2- + H2O + H+
- Quá trình này do enzym hydroxylamine oxydaza xúc tác. Khi oxy hoá NH2OH thành NO2- tạo ra sản phẩm trung gian [NOH] không bền vững, và chuyển thành NO2- ,quá trình này cũng giải phóng điện tử, các điện tử này chuyển đến P460 ox để tạo ra P460 red, và do vậy khép kín chuỗi chuyền điện tử (14, 15)
3.1.4.2 Giai đoạn oxy hoá Nitrit(Nitrat hoá)
Đó là quá trình oxy hoá NO2- thành NO3-. Quá trình này được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn tự dưỡng hoá năng. Đa số các nhóm vi khuẩn này đều có cấu tạo tế bào hình que, hình cầu, hình bầu dục…, đây là nhóm vi khuẩn Gram (-). Tất cả các chủng đều có khả năng sử dụng nitrat làm nguồn năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cacbon (theo chu trình Calvin) cho chúng sinh trưởng. Mỗi phân tử CO2 được cố định 100 phân tử NO2- được oxy hoá. Đó là nguồn năng lượng cần thiết để tổng hợp nên tế bào [13, 16].
NO2- +0.5 O2 Nitrobacter NO3- + 75kJ
Quá trình nitrat hoá có thể mô tả như sau:
NH4+ + 2O2 Amon monoxygenaza NO3- + 2H+ + H2O +Q
- Trong quá trình nitrat hoá, cần cung cấp oxy cho hoạt động hô hấp của các vi sinh vật, để oxy hoá hoàn toàn 1 mg NH4+thành NO3-cần tới 4,32 mg O2 .
Nếu pH của môi trường nhỏ hơn 7.0 thì tốc độ sinh trưởng và khả năng nitrat hoá của các vi khuẩn này bị giảm. Nhiệt độ sinh trưởng của các vi khuẩn nitrat hoá này là từ 5 – 40oC. Nhiệt độ tối ưu cho các vi khuẩn này là 28oC – 30oC
Quá trình nitrat hoá lại bị ức chế bởi nồng độ NH4+cao do NH4+phân ly thành NH3 , H+ và sau đó bị ức chế khi NO2-, NO3- nồng độ cao,vì H+ có thể kết hợp với NO2- tạo ra HNO2 bị tích luỹ l;ại gây ảnh hưởng đến quá trình nitrat hoá. Vì vậy cần loại bỏ H+ ra khỏi môi trường để hạn chế sự tạo thành HNO2và HNO3 .
* Cơ chế của quá trình oxy hoá nitrit (nitrat hoá)
- Quá trình oxy hoá nitrit thành nitrat do enzym nitritoxydaza và Cytochrom oxydaza xúc tác.
NO2- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e
- Trong quá trình oxy hoá nitrit này oxy được lấy từ nước (chứ không phải là từ oxy phân tử). Điện tử sinh ra trong quá trình này lại đi vào mạch truyền điện tử tới Cytochrom a, Cytochrom c đến Cytochrom oxydaza (aa3) và kết hợp với oxy phân tử tạo thành nước trong nguyên sinh chất. Các thành phần mạch truyền điện tử đó được định vị trên màng nguyên sinh chất. Khi proton (H+) chuyển n...
