Hấp phụ trong xử lý môi trường

Hấp phụ trong xử lý môi trường

Bài tiểu luận: Hấp phụ trong

Ô nhiễm môi trường ???

Ảnh: afamily.vn

Đây là cách

xử lý rơm, rạ sau thu

MỘT SỐ VẬT LIỆU HẤP PHỤ

1 Tổng quan về hấp phụ

Khái niệm

Hấp phụ là quá trình chứa

vật chất (các phân tử khí,

hơi hoặc các phân tử, ion

chất tan) lên bề mặt phân

được tụ tập trên bề mặt phân

cách pha được gọi là chất bị

hấp phụ.

Cơ chế của quá trình hấp phụ

QUÁ TRÌNH 1

Sự duy

chuyển chất đến mao quản của vật liệu hấp

phụ

QUÁ TRÌNH 2

Hình thành đơn lớp chất bị hấp phụ lên

bề mặt chất hấp phụ

pH ảnh hưởng đến diện tích bề mặt của VLHP cũng như điện tích bề mặt của chất

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

Chất bị

External film resistance Particle skin resistance

Micropore resistance

and diffusion Macropore resistance

Sơ đồ cấu trúc chung của vật liệu hấp phụ

Quá trình hấp phụ bể thường được tiến hành trong các bể hấp phụ với diện tích lớn và

thường sử dụng cho các quá trình hấp phụ

rắn/lỏng

Vật liêu hấp phụ được cho vào cùng với dung Dịch chất cấn hấp phụ và được khuấy để tăng khảnănghấp phụ

Sau khi quá trình hấp phụ đạt cân bằng thì

tách vật liệu hấp phụ bằng phương pháp li tâm

sa lắng

Hấp phụ bể

Hấp phụ cột có thể được sử dụng cho hấp

phụ các chất khí, lỏng

Vật liệu hấp phụ được cho vào cột dưới dạng viên hoặc cột nhồi

Hấp phụ cột chịu nhiều tác động của các yếu

tố như hấp phụ bể; ngoài ra tác đông dòng

chảy, dạng chất hấp phụ cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất quá trình hấp phụ

Hấp phụ cột

2 Ứng dụng của hấp phụ trong xử lí

môi trường

ĐẤT

KHÔNG KHÍ NƯỚC

Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi trường không khí

Giao thông vận tải; hoạt động sx nông nghiệp; hoạt động sx công

nghiệp…

Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi trường không khí

 Có nhiều phương pháp để xử lí khí thải như: phương pháp sinh học, phương pháp hấp phụ bằng chất lỏng hoặc bằng chất rắn

 Hiệu quả hấp phụ bằng phương pháp hấp phụ

có thể đạt tới 98% và chất ô nhiễm tới 90%

Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi trường không khí

Hơi và khí độc khi đi qua lớp chất hấp phụ bị giữ lại nhờ hiện tượng hấp phụ

Nếu ta chọn được các chất hấp phụ chọn lọc thì có thể loại bỏ được các chất độc hại mà không ảnh hưởng đến thành phần các khí

không có hại khác

Nguyên lý của phương pháp

Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi trường không khí

Qúa trình hấp phụ được áp dụng rất phù hợp cho những trường hợp sau :

và cần thu hồi.

3

Chất khí ô nhiễm

có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí khác không thể

áp dụng.

Vật liệu hấp phụ trong xử lý khí thải

Vật liệu hấp phụ thường dạng hạt có kích thước

từ 6-10 mm xuống đến 2.10 -5 mm và có độ rộng lớn, được hình thành do những mạch mao quản li ti

nằm trên khối vật liệu

Kích thước lỗ rỗng đóng vai trò quan trọng làm cho vật liệu hấp phụ được chất này hoặc chất

khác, tức là có tính chọn lọc

Tính chọn lọc

Nếu đường kính mao quản là 3.10 -6

mm thì vật liệu có thể hấp phụ các chất như SO2, H2S, C2H2, C2H6

,

C2H5OH đều có thể bị hấp phụ.

Nếu đường kính mao quản tăng lên đến 5.10 -6 mm thì vật liệu còn hấp phụ được parafin và các hidrocacbon mạch

Nguyên tắc chủ yếu

của quá trình là bề mặt

của các chất rắn (sử

dụng làm chất hấp

phụ) khi tiếp xúc với

nước thải có khả năng

giữ lại các chất hòa

tan trong nước thải

trên bề mặt của nó do

sự khác nhau của sức

căng bề mặt.

Chất hấp phụ thường được sử dụng hấp phụ có thể là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, keo nhôm một

số chất tổng hợp chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạt sắt…trong số này than hoạt tính dùng phổ biến nhất

2.2 Hấp phụ trong xử lý nước

Tùy theo đặc tính của nước thải mà chúng ta chọn loại than hoạt tính

tương ứng Quá trình hấp phụ có hiệu quả trong việc khử COD, màu phenol.

2.3 Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi

trường đất

 Trong thổ nhưỡng học,phần tử cơ

giới đất có kích thước từ 10-6 – 10-4

mm, được gọi là những hạt keo đất,

các hạt keo thường lơ lửng trong

dung dịch đất tạo thành hệ thống

keo

Một số tính hấp phụ của keo đất

Hấp phụ cơ học.

Hấp phụ sinh học

Hấp phụ phân tử.

Hấp phụ trao đổi ( gồm hấp phụ trao đổi

cation, hấp phụ trao đổi anion )

Trong các kiểu hấp phụ trên thì hấp phụ

trao đổi ion là đặc trưng nhất cho hoạt tính môi trường đất

Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi trường đất

Vai trò của keo đất

Tạo tên khả năng hấp phụ của đất, gắn kết các phần tử cơ giới thành đoàn lạp làm cho đất tơi xốp

Làm thay đổi nhiều đặc tính vật lí, hóa lí của đất

Hấp phụ được một số kim loại có trong đất

góp phần giảm thải ô nhiễm môi trường đất

Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi trường đất

Bên cạnh khả năng hấp phụ của chính keo đất trong đất thì một số vật liệu được sử dụng để hấp phụ các kim loại nặng có trong đất như : Zeolite, khoáng sét, muối nhôm…

Kim loại nặng thường tồn tại trong đất dưới dang bùn thải công nghiệp, bùn ở hai dạng

chính: Linh động, không bền và bền, trơ

trong điều kiện tự nhiên

Hấp phụ trong xử lí ô nhiễm môi trường đất

3 Một số vật liệu hấp phụ

Bùn đỏ

Nhôm và oxit

nhôm

Biomass Bentonit

Zeolit

Silicagel

Vật liệu khác: sét, diatomit Than hoạt

tính

100 – 250 A 0 bề mặt riêng không lớn lắm, khoảng 100 m 2 /gam

.

3

Dạng mao quản lớn có bán kính hiệu dụng khoảng 1.000 - 10.000

A 0 ; dạng này có

bề mặt riêng rất nhỏ, không quá 2

lý nước thải của các công trình có

độ nhiễm bẩn thấp

Than hoạt tính kết cấu khối đặc

3.2 Silicagel

Silicagel là gel của anhydrit axit silisic có cấu trúc lỗ xốp rất phát triển.

Công thức SiO2.nH2O

.

Mạng lưới của gel bao gồm các nguyên tử Si nằm giữa khối tứ diện nối với nhau thông qua các nguyên

tử O phân bố tại các đỉnh

Cấu trúc silicagel Tinh thể silicagel

hấp phụ thông qua liên kết hydro.

Ngoài ra, silicagel còn được sử dụng để tách các hydrocacbon thơm tách sắc ký các hợp chất hữu cơ.

Trong đời sống, thường gặp silicagel trong những gói nhỏ đặt trong lọ thuốc tây, trong sản phẩm điện tử…

Silicagel ứng dụng trong xủ lí nước thải, khí thải

Silicagel

3.3 Zeolit

Zeolit là các hợp chất alumosihcat có cấu trúc

tinh thể

aluminosilicat Zeolit 4a

Tính chất của zeolit phụ thuộc vào tỷ lệ

Si và Al và mức độ tạo tinh thể của sản phẩm cuối cùng

Đồng thời nó còn

chịu ảnh hưởng của các cation kim loại khác được nhận thêm vào trong quá trình hình thành sản phẩm

Zeolit

khó chịu của nước hồ nuôi tôm.

Zeolit

Khả năng “giữ bẩn” của Zeolít lớn,Clenoptiloit

có thể lọc không những hạt huyền phù lớn, hạt keo có nguồn gốc VC

Zeolit

Tính chất hấp phụ

của bentonit là một tính chất quan trọng, được quyết định bởi đặc tính

bề mặt và cấu trúc xốp của chúng.

Betonit

Ứng dụng

Khử trùng nước, nhất là những nguồn nước có

độ đục cao mà các phương pháp khử trùng khác không có hiệu quả

Làm sạch nước khỏi các chất hữu cơ, các chất cao phân tử, những hóa chất thải độc hại của các nhà máy xí nghiệp, các kim loại nặng và phóng xạ.

Dùng còn được sử dụng như một vật liệu xây dựng, phân loại dầu, tẩy sạch dầu mỡ, làm chất mang cho thuốc trừ sâu,…

Bentonit

Biomass là một dạng sinh khối, có có nguồn gốc

từ sinh vật sống trong đó bao gồm thực vật, động vật và sản phẩm phụ của nó.

Loại bỏ phần lớn hàm lượng kim loại nặng trong nước.

Ứng dụng phổ biến trong xử lí ô nhiễm dầu.

Khử mùi hôi, xử lí nước thải chăn nuôi

Ưu điểm nổi bật là sử dụng nguồn sinh khối không ảnh hưởng gì đến lương thực, thực phẩm nuôi sống con người và gia súc đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu, đồng thời còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm.

Mô hình sử dụng Biomass trong

xử lí nước thải chứa kim loại

3.6 Bùn đỏ

Bùn đỏ là sản phẩm (chất thải rắn) của quá trình khai thác

bauxite và tinh chế Alumina

Giảm được lượng chất thải trong quá trình khai thác, chế

biến bauxite.

 Vừa tận dụng chất thải dư thừa trong khai thác, chế biến

quặng tạo ra loại vật liệu có khả năng xử lý các ô nhiễm ion kim loại nặng, các chất độc hại khác trong môi trường nước

3.7 Nhôm và oxit nhôm hoạt hóa

 Nhôm hoạt hóa là dạng oxit nhôm xốp có diện tích bề mặt lớn và có công thức Al2O3.nH2O

 Nhôm hoạt hóa có tính phân cực hơn silicagel

và nó phản ứng tính lưỡng tính của nhôm

Trong thương mại thì nhôm hoạt hóa có thể

được thay thế vật liệu zeolit

Aluminium-hydride

Nhôm và hợp chất của nhôm

Nhôm và oxit nhôm hoạt hóa

Ứng dụng

1

Hấp phụ các khí

như argon, heli,

hydro, clo, ankan

lượng chất rắn hòa tan cao.

3

Sử dụng trong sắc kí khí và làm khô một

số chất như các hydrocacbon thơm, phân đoạn gasolin, hydrocacbon

thơm…

Nhôm và oxit nhôm hoạt hóa

các ion kim loại và hợp

chất hữu cơ trong môi

Chúng thường được sử

dụng để hấp phụ phenol, benzene, toluene, các dẫn xuất clo hữu cơ, PCBs, thuốc trừ sâu…

• Trong tự nhiên có nhiều loại khoáng chất có khả năng hấp phụ như sét, diatomit Các loại khoáng chất này thường được làm tăng khả

năng hấp phụ của chúng lên nhiều sau khi xử

lý bằng các biện pháp phù hợp

• Tính ưu việt nhất của các chất hấp phụ tự

nhiên là chúng có giá thành rất thấp so với các chất hấp phụ nhân tạo