Đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên tham gia cuộc thi sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2014 2015xét giải thưởng tài năng khoa học trẻ đại học thủ dầu mộtnăm 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNGBÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2014-2015 XÉT GIẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA

CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2014-2015 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT"

NĂM 2015

TÊN ĐỀ TÀIỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG CHẤT KEO TỤ HÓA HỌC KẾT HỢP TRỢ KEO TỤ SINH HỌC ĐIỀU CHẾ TỪ

HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN

(DUMSTRICK TREE)

Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học ứng dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA

CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2014-2015 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT"

NĂM 2015

TÊN ĐỀ TÀIỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG CHẤT KEO TỤ HÓA HỌC KẾT HỢP TRỢ KEO TỤ SINH HỌC ĐIỀU CHẾ TỪ

HẠT CÂY MUỒNG HOÀNG YẾN

(DUMSTRICK TREE)

Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học ứng dụng

Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Ngọc Trâm Nam, Nữ: NữDân tộc: Kinh

Năm thứ: 3 /Số năm đào tạo: 4

Ngành học: Khoa học môi trường

Người hướng dẫn: ThS Đào Minh Trung

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ hóa học kết hợp với

chất trợ keo tụ sinh học điều chế từ hạt cây Muồng Hoàng Yến (Dumstrick tree)

- Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Ngọc Trâm

- Lớp: D12MT02 Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Năm thứ: 3 Số năm đào tạo: 4

- Người hướng dẫn: ThS Đào Minh Trung

4 Kết quả nghiên cứu:

Để đánh giá hiệu quả quá trình keo tụ chất màu và tạp chất trong nước thải dệtnhuộm, thí nghiệm được thực hiện lặp lại để xác định độ chính xác Kết quả được đượcnêu ở bảng sau:

Bảng Kết quả đánh giá hiệu quả quá trình keo tụ bằng PAC và trợ keo tụ

điều chế từ Muồng Hoàng Yến.

(mg)

Độ màu (Theo độ hấp thụ quang)

H %

xử lý màu

SS (mg/l )

H % xử

lý SS

COD (mgO2/l )

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ họ tên tác

giả, nhan đề và các yếu tố về xuất bản nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện

đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

1 Để tài mang tính khoa học, với kết quả là bước đầu có thể khẳng định chất trợ keo tự lytrích từ thực vật, hạt muồng hoàng yến có thể sử dụng trong xử lý nước thải

2 Với thời gian và kinh phí có hạn đề tài cần có số lần thí nghiệm nhiều để khẳng địnhkết luận một cách khách quan

3 Đề tài có thể mở rộng với nhiều đối tượng nước thải khác nhau, từ đó xác định đốitượng nước thải phù hợp với chất trợ keo tụ sinh học này

4 Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã bước đầu có khả năng tổngquan tài liệu, kế hoạch cũng như bố trí thí nghiệm, bên cạnh đó nhóm chưa biết phân tích

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Phạm Thị Ngọc Trâm

Sinh ngày: 12 tháng 04 năm 2014

Nơi sinh: Sông Bé

Lớp: D12MT02

Khoa: Tài Nguyên Môi Trường

Địa chỉ liên hệ: 18B, ấp Phú Thứ, xã Phú An, TX Bến Cát, Bình Dương

Điện thoại: 01889900368 Email: trampham140494@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm

Xác nhận của lãnh đạo khoa

(ký, họ và tên) Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

Ảnh 4x6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc , ngày tháng năm

Kính gửi: Ban tổ chức Giải thưởng “Tài năng khoa học trẻ Đại học Thủ Dầu Một”

Tên tôi (chúng tôi) là: Phạm Thị Ngọc Trâm Sinh ngày 12 tháng 04 năm 1994

Nguyễn Trà Phương Nhung Sinh ngày 22 tháng 09 năm 1994Ngụy Hoàng Sinh ngày 06 tháng 04 năm 1994Chiêm Thị Mỹ Nhi Sinh ngày 07 tháng 06 năm 1994

Lê Thanh Tùng Sinh ngày 13 tháng 10 năm 1994Sinh viên năm thứ: 3 Tổng số năm đào tạo: 4 năm

Ngành học: Khoa học môi trường

Thông tin cá nhân của sinh viên chịu trách nhiệm chính:

Địa chỉ liên hệ: 18B, ấp Phú Thứ, xã Phú An, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương

Số điện thoại (cố định, di động): 01889900368

Địa chỉ email: trampham140494@gmail.com

Tôi (chúng tôi) làm đơn này kính đề nghị Ban tổ chức cho tôi (chúng tôi) được gửi

đề tài nghiên cứu khoa học để tham gia xét Giải thưởng “Tài năng khoa học trẻ Đại họcThủ Dầu Một” năm 2015

Tên đề tài: Ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ hóa học kết hợpvới chất trợ keo tụ sinh học điều chế từ hạt cây Muồng Hoàng Yến (Dumstrick tree)

Tôi (chúng tôi) xin cam đoan đây là đề tài do tôi (chúng tôi) thực hiện dưới sự

hướng dẫn của ThS Đào Minh Trung; đề tài này chưa được trao bất kỳ một giải thưởng nào khác tại thời điểm nộp hồ sơ và không phải là luận văn, đồ án tốt nghiệp.

Nếu sai, tôi (chúng tôi) xin chịu trách nhiệm trước khoa và Nhà trường

Xác nhận của lãnh đạo khoa Người làm đơn

(ký, họ và tên) (Sinh viên chịu trách nhiệm

chính thực hiện đề tài

ký và ghi rõ họ tên)

DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

S

T

T

1 Phạm Thị Ngọc Trâm 1220510166 D12MT02 Tài Nguyên Môi Trường

2 Nguyễn Trà Phương Nhung 1220510117 D12MT02 Tài Nguyên Môi Trường

4 Chiêm Thị Mỹ Nhi 1220510112 D12MT02 Tài Nguyên Môi Trường

5 Lê Thanh Tùng 1220510161 D12MT02 Tài Nguyên Môi Trường

TÓM TẮT

Dệt nhuộm là một trong những ngành đòi hỏi sử dụng nhiều đến nước và hóa chất.Nước thải công nghiệp dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp Thành phần nước thải dệtnhuộm không ổn định và đa dạng, thay đổi theo từng nhà máy khi nhuộm và các loại vảikhác nhau, môi trường nhuộm là axit hay kiềm hoặc trung tính Ngành dệt nhuộm đanggây ra những vấn đề to lớn cho môi trường vì trong nước thải chứa nhiều chất độc hại.Ngày nay, phương pháp xử lý với các chất xúc tác như phèn nhôm, sắt và PAC được ứngdụng rất rộng rãi Ở đề tài này, đối tượng nghiên cứu là nước thải dệt nhuộm có thông sốđầu vào COD = 903mg/l, độ màu =1,720 Pt-co, SS =162mg/l và tất cả các thí nghiệmđược tiến hành trong phòng thí nghiệm khoa Tài Nguyên- Môi Trường Qua quá trìnhnghiên cứu về khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ hóa học kết hợp vớitrợ keo tụ sinh học điều chế từ hạt của cây Muồng Hoàng Yến cho thấy khả năng xử lýnước thải của loại chất này có hiệu quả rất tốt, cho hiệu quả xử lý tối ưu với hiệu xuất xử

lý độ màu 86,4%, SS là 94,4% và COD là 70,2% Với kết quả xử lý như vậy chúng ta có

thể thấy rằng khả năng xử lý của chất keo tụ hóa học khi có mặt chất trợ keo tụ sinh họcnày là rất tốt và có thể áp dụng cho việc xử lý nước thải trong nhà máy dệt nhuộm

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH 3

DANH MỤC BẢNG 4

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 5

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 6

1.1 Đặt vấn đề 6

1.2.Lý do chọn đề tài 7

1.4 Đối tượng nghiên cứu: 8

1.5 Phạm vi nghiên cứu: 8

1.6 Thời gian nghiên cứu: 8

1.7 Phương pháp nghiên cứu 8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 10

2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 10

2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 10

2.3 Tổng quan nước thải dệt nhuộm 11

2.4 Phương pháp keo tụ tạo bông : 13

2.4.1 Cấu tạo của hạt keo 14

2.4.2 Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông 16

2.4.3 Cơ chế tạo cầu nối 17

2.4.4 Động học của quá trình keo tụ 19

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông 19

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 30

3.1 Phương tiện nghiên cứu 30

3.1.1 Hóa chất 30

3.1.2 Thiết bị 34

3.2 Phương pháp thực hiện 35

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

4.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm 40

4.2 Xác định liều lượng PAC tối ưu 41

4.3 Lựa chọn loại chất trợ keo tụ sử dụng trong quá trình nghiên cứu 42

4.4 Xác định pH tối ưu 44

4.5 Xác liều lượng Muồng Hoàng Yến tối ưu 45

4.6 Kết quả thí nghiệm đối với liều lượng PAC tối ưu và hàm lượng Muồng Hoàng Yến tối ưu 45

4.7 Đánh giá hiệu quả xử lý màu nước thải dệt nhuộm tại điêu kiện tối ưu 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Cấu tạo hạt keo 14

Hình 3.1.Các loại PAC hiện có trên thị trường 33

Hình 3.2.Polymer Anion và Polymer Cation 34

Hình 3.3 Máy Jartest 34

Hình 4.1 Thí nghiệm xác định chất trợ keo tụ thích hợp 43

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Một số xí nghiệp dệt nhuộm có công suất lớn 12

Bảng 2.2 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm 12

Bảng 2.3: Ưu nhược điểm của một số hóa chất thông dụng 24

Bảng 2.4: Liều lượng phèn nhôm để xử lý nước đục lấy theo TCXD – 33:1985 25

Bảng 3.1 Một số máy móc sử dụng cho việc nghiên cứu 35

Bảng 4.1 Các loại chất keo tụ và trợ keo tụ dùng trong nghiên cứu 40

Bảng 4.2 Kết quả phân tích các thông số đầu vào của mẫu nước thải 40

Bảng 4.3 Liều lượng PAC tối ưu 41

Bảng 4.4 Kết quả xác định chất trợ keo tụ phù hợp cho nước thải nghiên cứu 42

Bảng 4.5 Kết quả xác định pH tối ưu 44

Bảng 4.6 Liều lượng Muồng Hoàng Yến tối ưu 45

Bảng 4.7 Bảng kết quả thí nghiệm đối với liều lượng Muồng Hoàng Yến tối ưu 45

Bảng 4.8 Kết quả đánh giá hiệu quả quá trình keo tụ bằng PAC và trợ keo tụ điều chế từ Muồng Hoàng Yến 46

Bảng 4.9 So sánh hiệu suất xử lý với nghiên cứu trước đây 47

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU.

1.1 Đặt vấn đề.

Trước năm 1986, kinh tế Việt Nam là kinh tế bao cấp, trong thời kì này, không tồntại kinh tế tư nhân, không có các hoạt động thương mại buôn bán tự do trên thị trường.Kinh tế bao cấp hoạt động theo kiểu toàn dân làm cho nhà nước và nhà nước bao cấp chotoàn dân, mọi người làm theo năng lực và hưởng theo nhu cầu Điều này khiến tình trạngkinh tế ngày càng chậm phát triển, đời sống người dân ngày càng trở nên khó khăn và trởthành một trong những quốc gia nghèo nhất trên thế giới với thu nhập bình quân đầungười dưới 100 đô la Mỹ

Năm 1986, do nhận thấy những bất cập của nền kinh tế bao cấp, Đại hội Đảngtoàn quốc lần thứ VI đã quyết định nước Việt Nam chuyển từ nền kinh tế bao cấp sangnền kinh tế thị trường, mở cửa cho các doanh nghiệp, mở rộng giao lưu kinh tế và hợp tácquốc tế Từ 1986 đến nay, nền kinh tế ở Việt Nam đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc Năm

1990 Việt Nam có 500 đô thị, đến năm 2000 thì Việt Nam đã có 694 đô thị các loại, năm

2003 Việt Nam đã có trên 800 cơ sở sản xuất công nghiệp với gần 70 khu chế xuất – khucông nghiệp tập trung Trong vòng 10 năm qua, tỉ lệ tăng trưởng kinh tế Việt Nam đạt6,4%/năm và thu nhập đầu người lên tới 1.960 USD năm 2013

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, đời sống người dân không ngừngnâng cao thì tình tình ô nhiễm môi trường của nước ta cũng gia tăng Nguyên nhân xuấtphát từ việc điều kiện kinh tế của các công ty còn khó khăn, chi phí xử lý cao cho cácchất ô nhiễm, mặt khác nước ta là một nước đông dân, trình độ nhận thức của người dâncòn hạn chế và thiếu sự quản lý về môi trường chặt chẽ của nhà nước Điều đó dẫn đếnmôi trường càng bị ô nhiễm trầm trọng hơn, ảnh hưởng đến đời sống người dân, mỹ quankhu vực, cản trở sự phát triển bền vững của đất nước

Bình Dương là tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, là cửa ngõ giaothương với Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế - văn hóa của cả nước, có các trục

lộ giao thông huyết mạch của quốc gia Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởngkinh tế luôn ở mức cao, GDP tăng bình quân khoảng 14,5% năm Đến nay, toàn tỉnh có

28 khu công nghiệp và 8 cụm công nghiệp (tổng diện tích khoảng 10.000 ha) với nhiềungành công nghiệp phát triển thúc đẩy sự phát triển kinh tế của tỉnh Trong đó có ngànhdệt nhuộm đã và đang góp phần tạo nên sự phát triển của tỉnh Tuy nhiên, các ngành nàytạo ra một lượng lớn chất thải gây ô nhiễm (chất thải rắn, khí thải, nước thải,…), điểnhình là nước thải với các thông số như chất rắn lơ lửng, coliform, BOD, COD, pH, TN,TP,…cao là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường tại khu vực.Vì vậy,việc xử lí nước thải dệt nhuộm là một vấn đề cách bách hiện nay

Hiện nay công nghệ xử lý nước sử dụng chất keo tụ hóa học kết hợp với trợ keo tụhóa học là chủ yếu, tuy nhiên gây ra không ít trở ngại như hiệu quả khử màu phụ thuộcmạnh vào độ pH và sau khi sử lý sẽ để lại một lượng chất thải nguy hại cho môi trườngvới chi phí xử lý cao Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển thế hệ chất trợ keo tụ mới thânthiện với môi trường với chi phí thấp hơn để xử lý nước thải là một điều quan trọng vàcấp thiết

Trên cơ sở đó nhóm chúng tôi đề xuất thực hiện đề tài “Ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng chất keo tụ hóa học kết hợp với chất trợ keo tụ sinh học điều chế từ hạt cây Muồng Hoàng Yến (Dumstrick tree).”

1.3.Mục tiêu nghiên cứu.

Nghiên cứu khả năng xử lý độ màu, SS, COD của nước thải dệt nhuộm bằng chấtkeo tụ hóa học kết hợp với chất trợ keo tụ sinh học được điều chế từ hạt cây MuồngHoàng Yến

1.4 Đối tượng nghiên cứu:

Nước thải dệt nhuộm có thông số đầu vào như sau: COD = 800 mg/l; độ màu

1.7 Phương pháp nghiên cứu.

 Phương pháp lấy mẫu.

- Lấy mẫu theo TCVN 4556-88

- Mẫu nước thải dệt nhuộm được đựng trong chai thủy tinh có nút mài hoặc nútbấc đã tráng paraphin hoặc chai polyetylen, dung tích 250; 500; 1000 ml

 Phương pháp bảo quản mẫu.

- Bảo quản mẫu theo TCVN 4556-88

- Thời gian vận chuyển từ nơi lấy mẫu đến phòng thí nghiệm càng ngắn càng tốt.Phải giữ mẫu ở chổ tối và nhiệt độ thấp

- Khi vận chuyển mẫu phải, chèn lót giữa các chai bằng giấy mềm cho an toàntránh đổ vỡ.

- Hóa chất bảo quản mẫu là hóa chất tinh khiết

 Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp phân tích

+ Phương pháp phân tích pH theo TCVN 6492:1999

+ Phương pháp phân tích COD theo tiêu chuẩn SM 5220C

+ Phương pháp phân tích độ màu theo TCVN 6185:2008

Phương pháp xử lý số liệu

Phương pháp phân tích tổng hợp

Cách tiến hành lấy mẫu

- Bước 1 : Lấy mẫu lấy 500ml mẫu nước thải cho vào cốc 1000ml

- Bước 2: Cho phèn cho 1,5ml phèn vào 500ml

- Bước 3: Khuấy nhanh: 30 phút có tốc độ 120 vòng/phút

- Bước 4: Khuấy chậm : 10 phút có tốc độ 30 vòng/ phút

- Bước 5: Đề lắng sau khi khuấy nhanh: 30 phút

- Bước 6: Phân tích đánh giá:

+ Quan sát hiện tượng

+ Phân tích các thông số ô nhiễm, pH, nhiệt độ, COD, màu,TSS

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.

2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước.

Ngô Kim Định, Đào Minh Trung, Phan thị Tuyết San, Nghiên cứu khả năng ứngdụng hiệu quả xử lý nước thải của hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt bằng phương pháphóa lí, Năm 2013, NXB: Tạp Chí Thủ Dầu Một số 3(10)-2013

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÒ GIẾT MỔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤQUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ MÔ HÌNH BỂ KEO TỤ TẠO BÔNG KẾT, năm

2014, NXB : Tạp chí ĐH Cần Thơ, số 34 Các kết quả của các thí nghiệm Jartest cho thấyFeCl3.6H2O có hiệu quả keo tụ cao hơn Al2(SO4)3.18H2O; liều lượng chất keo tụ là 400mg/L FeCl3.6H2O kết hợp 600 mg/L vôi là liều lượng khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế.Kết quả vận hành mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng ở liều lượng 400 mg/LFeCl3.6H2O kết hợp 600 mg/L vôi cho hiệu suất loại bỏ SS, BOD, COD, TKN, TP lầnlượt là 79,54%, 64,75%, 70,61, 68,69%, 71,33%; cao hơn nhiều so với hiệu quả khi vậnhành không sử dụng chất keo tụ Các thông số của nước thải sau quá trình keo tụ - lắngđều đảm bảo điều kiện để tiếp tục đưa vào công đoạn xử lý sinh học

2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước.

Ứng dụng hạt cây chùm ngây hay ba đậu dại làm bột keo tụ sinh học làm trongnguồn nước ở Nigeria Hạt cây chùm ngây chiết xuất đã được thử nghiệm ở các nướckhác nhau và phát hiện rất thành công trong keo tụ các chất lơ lửng trong nước Nigeriamặc dù cây này được trồng ở nhiều hộ gia đình, giới hạn sử dụng của nó là cho việcchuẩn bị thực phẩm và ứng dụng dược liệu Đối với xử lý nước, hiệu quả phụ thuộc vào

độ đục của nước thô, theo báo cáo của Katayon et al, (2004, 2006)

Vỏ quả Lablab purpureus cũng được sử dụng như chất làm đông tụ tự nhiên trong

xử lý nước với hiệu quả 77%

Khả năng hoạt động của chiết xuất hạt giống của Trigonella foenumgraecum (T.foenum-graecum) và Cuminum cyminum (C cyminum) để hoạt động như chất keo tụ tựnhiên đã được thử nghiệm bằng cách sử dụng nước đục tự nhiên.

Knock et.al (1986) đã xử lý màu nước thải công đoạn tẩy của quá trình dệt nhuộmbằng phèn sắt FeCl3 và FeSO4 Kết quả nghiên cứu cho thấy khi sử dụng 300 mg/l FeCl3thì hiệu quả xử lý màu là 95 – 99% Khi sử dụng 500 mg/l thỉ hiệu quả xử lý màu là100%

Smith et.al (1975) đã sử dụng chất keo tụ Al2(SO4)3 để xử lý nước thải côngđoạn trước tẩy của quá trình dệt nhuộm Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng phèn sử dụng

là 70 – 100 mg/l, hiệu quả xử lý đạt được so với SS là 95% và BOD5 là 38%

2.3 Tổng quan nước thải dệt nhuộm.

Ngành dệt nhuộm nước ta đã những bước phát triển mạnh mẽ, tạo ra nhiều sảnphẩm đa dạng, đa màu sắc, chất lượng cao đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạngcủa thị trường Ngành cũng là nơi thu hút nhiều lao động, thúc đẩy tăng trưởng nhanhkim ngạch xuất khẩu cho đất nước Tuy vậy, ô nhiễm môi trường do nước thải ngành dệtnhuộm là một thực tế cần có giải pháp xử lý và là nhiệm vụ rất cần thiết

Dệt nhuộm là một trong những ngành đòi hỏi sử dụng nhiều nước và hóa chất.Nước thải công nghiệp dệt nhuộm rất đa dạng và phức tạp Thành phần nước thải dệtnhuộm không ổn định và đa dạng, thay đổi theo từng nhà máy khi nhuộm và các loại vảikhác nhau, môi trường nhuộm là axit hay kiềm hoặc trung tính Hiệu quả hấp phụ thuốcnhuộm chỉ đạt 60-70%, các phẩm nhuộm thừa còn lại ở dạng nguyên thủy hay ở dạngphân hủy khác Ngoài ra, một số chất điện ly, chất hoạt động bề mặt, chất tạo môitrường… cũng tồn tại trong nước thải [1, 2, 3, 5] Đó là nguyên nhân gây độ màu rất cao trongnước thải dệt nhuộm

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành dệt nhuộm cũng đã có những bước tiếnvượt bậc với khoảng 900 nhà máy, xí nghiệp Có thể nêu một số xí nghiệp có qui mô lớnnhư sau:

Bảng 2.1 Một số xí nghiệp dệt nhuộm có công suất lớn

TT Tên công ty Khu vực Nhu cầu (tấn sợi/năm) Hóa chất

Nguồn: Tổng công ty Dệt may Việt Nam (Kế hoạch 1997 - 2010)

Nguồn nước thải của công nghệ dệt nhuộm phát sinh chủ yếu từ các công đoạnnấu tẩy, nhuộm và hoàn tất vải sợi, trong đó lượng nước thải phát sinh chủ yếu do quátrình giặt sau mỗi công đoạn Bảng 2 cho biết một số thông số ô nhiễm của nước thải dệtnhuộm

Bảng 2.2 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm

pHCOD (mg/L)BOD (mg/L)

2.4 Phương pháp keo tụ tạo bông :

Keo tụ là hiện tượng các hạt lơ lửng kết dính lại với nhau thành tập hợp lớn hơn

hay bị lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực Khi hai hạt keo tiến lại gần nhau, có hailực đối lập nhau đồng thời xuất hiện: lực hút phân tử và lực đẩy tĩnh điện Lực hút phân

tử tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai hạt keo Lực đẩy tĩnh điện chỉ xuất hiện ở khoảngcách gần khi lớp khuếch tán của các hạt keo bắt đầu phủ lên nhau, phụ thuộc vào khoảngcách giữa hai hạt keo, hiệu thế φo và điện thế ξ của hệ Hiệu số giữa năng lượng đẩy vànăng lượng hút được gọi là thế năng tương tác của hệ Ngoài ra, trong chuyển độngBrown, các hạt keo mang năng lượng xác định và va chạm vào nhau ứng với một xác suấtnào đó Như vậy, muốn hiện tượng keo tụ xảy ra phải làm giảm thế năng tương tác của hệ

và tăng xác suất va chạm hiệu quả của các hạt keo [12]

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phântán, kích thước các hạt thường dao động từ 0,1 – 10 micromet Các hạt này không nổicũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích

bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quantrọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hútVander Waals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khikhoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra nhờ chuyển độngBrown và do tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên trong trường hợp phân tán cao, các hạtduy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể

là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịchhoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờlực đẩy tĩnh điện Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt củachúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích cóthể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn vàlắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông [4]

2.4.1 Cấu tạo của hạt keo.

Định nghĩa hạt keo: hạt keo là các hạt có kích thước rất nhỏ ( lớn hơn nguyên tử

và ion nhưng không thể thấy bằng mắt thường) khoảng 0.001μm ≤ d ≤ 10μm [7]

Hạt keo có cấu tạo rất phức tạp gồm [9]:

- Nhân keo: là tập hợp có thể bằng hàng trăm hoặc hàng ngàn tùy thuộc vào

độ phân tán, kích thước nguyên tử hay phân tử

- Lớp hấp phụ: được tạo ra do nhân keo có khả năng hấp phụ mạnh và hấpphụ chọn lọc những ion có trong thành phần nhân hạt keo

- Lớp khuyết tán: tạo ra do các hạt keo còn hút những ion ngược dấu ở xahơn

Hình 2.1: Cấu tạo hạt keo.

Trong đó:

1 Là nhân keo 2 Lớp hấp phụ

3 Là lớp khuyếch tán 4 Lớp điện tích kép

Đặc tính của hạt keo:

Khả năng lắng rất chậm (chuyển động Brown gây cản trở quá trình lắng do trọnglực).

Đặc tính bề mặt (điện thế, ái lực ) là yếu tố quan trọng

- Có xu hướng kết hợp với các chất môi trường xung quanh (tỉ lệ diện tích bề mặt:khối lượng cao hơn)

- Có xu hướng tăng điện tích

Hầu hết chất keo tụ ở dạng Fe(III), Al(III); Al2(SO4)3.14H2O, FeCl3 Tuy nhiêntrong thực tế người ta thường sử dụng phèn sắt hơn do chúng có ưu điểm nhiều hơn phènnhôm Trong quá trình keo tụ người ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tính chất lắngnhanh và đặc chắc do đó sẽ hình thành bông lắng nhanh và đặc chắc như sét, silicat hoạttính và polymer

Keo kỵ nước: hạt keo không kết hơp với các phân tử nước của môi trường để tạo ra

vỏ bọc hydrat, các hạt keo riêng biệt mang điện tích lớn, và khi điện tích này được trunghòa thì độ bền của hạt keo bị phá vỡ [7]

Quá trình keo tụ hệ keo kỵ nước thường là không thuận nghịch, quá trình diễn ratới khi keo tụ hoàn toàn các hạt keo tụ[7]

Keo háo nước: có khả năng kết hợp với các phân tử nước tạo thành vỏ bọc hydrat,

các hạt keo riêng biệt mang điện tích bé và dưới tác dụng của các chất điện phân không bịkeo tụ[6]

Các hạt cặn làm bẩn nước thiên nhiên chủ yếu tạo ra hệ keo kỵ nước gồm các hạtmang điện tích âm còn các hạt keo kỵ nước tạo ra do sản phẩm thủy phân phèn nhôm,phèn sắt mang điện tích dương[6]

Trong kỹ thuật xử lý nước bằng quá trình keo tụ, keo kỵ nước đóng vai trò chủ

- Keo phân tử là những phân tử lớn (polymer) tạo thành hạt keo.

- Keo phân tán gồm nhiều phần tử phân tán (cát, đất sét) tạo thành hạt keo

- Keo liên kết gồm nhiều phần tử khác nhau kiên kết với nhau tạo thành hạtkeo

Keo kỵ nước hình thành sau quá trình thủy phân các chất xúc tác như phèn nhôm,phèn sắt Ban đầu các phân tử mới hình thành liên kết với nhau thành các khối đồng nhất.Nhờ có điện tích bề mặt lớn, các khối này có khả năng hấp thụ chọn lọc các ion nào đó,hoặc có trong thành phần các ion của khối hoặc gần giống một trong các ion trong khối

về tính chất và kích thước, tạo thành lớp vỏ bọc ion Lớp vỏ ion này cùng với khối phân

tử bên trong tạo thành hạt keo Bề mặt nhân keo mang điện tích của lớp ion gắn chặt trên

đó, có khả năng hút một số ion tự do mang điện tích trái dấu để bù lại một phần điện tích.Như vậy, quanh khối liên kết phần tử ban đầu có 2 lớp ion man điện tích trái dấu bao bọc,gọi là lớp điện tích kép của hạt keo Lớp ion ngoài cùng do lực liên kết yếu nên thườngkhông có đủ điện tích trung hòa với lớp điện tích bên trong và do vậy hạt keo lun mangmột điện tích nhất định Để cân bằng điện tích trong môi trường, hạt keo lại thu hútquanh mình một số ion trái dấu ở dạng khuếch tán[12]

2.4.2 Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông [12] :

Quá trình nén các điện tích kép: Quá trình nồng độ cao của các ion trái dấu chovào đề giảm thế điện động zeta Sự tạo bông nhờ trung hòa điện tích, giảm thế điện độngzeta làm cho lực hút mạnh hơn lực đẩy và tạo ra sự kết dính của các hạt keo

Quá trình keo tụ do hấp phụ, trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng điện zeta bằng0: Các hạt keo hấp phụ ion trái dấu lên bề mặt song song với cơ chế nén lớp điện tích képnhưng cơ chế hấp thụ mạnh hơn Vì dụ, kết tủa Al(OH)3 hoặc Fe(OH)3 lên bề mặt, làmgiàu lớp điện tích kép trong sản phẩm thủy phân mono hoặc dime Hấp thụ ion trái dấulàm trung hòa điện tích, giảm thế điện động zeta tạo ra khả năng kết dính giữa các hạtkeo

Quá trình keo tụ do hấp phụ tỉnh điện thành từng lớp các hạt keo đều tích điện,nhờ lực tỉnh điện chúng có xu hướng kết hợp với nhau.

Quá trình keo tụ do hiện tượng bác cầu Các polymer vô cơ hoặc hữu cơ (khôngphải Al hoặc Fe) có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa các hạtkeo Điều cần lưu ý ở đây là tính toán đủ lượng tối ưu để tránh hiện tượng tái ổn định của

hệ keo

Quá trình keo tụ ngay trong quá trình lắng, hình thành các tinh thể Al(OH)3,Fe(OH)3, các muối không tan, polyelectrolit Cơ chế này không phụ thuộc vào quá trìnhtạo bông, không có hiện tượng tái ổn định hệ keo Khi lắng, chúng hấp thụ cuốn theo cáchạt keo khác, các cặn bẩn, các chất vô cơ, hữu cơ lơ lửng và hòa tan trong nước

2.4.3 Cơ chế tạo cầu nối.

Phản ứng 1: phân tủ polymer kết dính với hạt keo (tích điện trái dấu)

Phản ứng 2: phần còn lại của polymer ở trên liên kết với những vị trí hoạt tính trên

bề mặt các hạt keo khác

Phản ứng 3: hiện tượng tái bền hạt keo

Phản ứng 4: nếu quá thừa polymer.

Phản ứng 5: nếu khuấy trộn quá mạnh hoặc quá lâu, liên kết giũa hạt keo vàpolymer sẽ bị phá vỡ

Phản ứng 6: tái bền hạt keo

2.4.4 Động học của quá trình keo tụ.

Khi hệ keo trong nước đã bị các chất keo tụ làm mất đi trạng thái ổn định của nótốc độ tạo bông keo quyết định bởi sự chuyển động tạo ra sự tiếp xúc giữa các hạt keo vớinhau nhờ sự khuếch tán và chuyển động có hướng Khuếch tán chỉ có tác dụng hìnhthành bông keo nhỏ, để hình thành bông keo có kích thước lớn phải có chuyển động địnhhướng của các hạt keo để chúng tiếp xúc với nhau

Dưới tác động của chuyển động nhiệt, ban đầu các hạt cặn có kích thước nhỏ vachạm và kết dính tạo thành hạt có kích thước lớn cho đến khi chúng không không cònkhả năng tham gia vào chuyển động nhiệt nữa Lúc này tác động khuấy trộn tham gia vàoquá trình tạo bông cặn lớn hơn

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông[12].

Phương pháp keo tụ bằng các chất điện ly hay các hợp chất cao phân tử đều ítđược sử dụng rộng rãi mà chủ yếu là phương pháp keo tụ bằng hệ keo ngược dấu hay gọiđơn giản là keo tụ bằng phèn nhôm

Trị số pH của nước:

Nước thiên nhiên sau khi đã cho Al2(SO4)3 vào, trị số pH của nó bị giảm thấp, vì

Al2(SO4)3 là một loại muối tạo thành từ acid mạnh và bazo yếu Sự thủy phân có thể làmtăng tính acid của nước Hiệu quả keo tụ ảnh hưởng chủ yếu là trị số pH của nước sau khicho phèn vào

Trị số pH của nước có ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ

- Ảnh hưởng của pH đối với độ hòa tan của nhôm hydroxit.

Là một hydroxit lưỡng tính điển hình, trị số pH của nước quá cao hoặc quá thấpđều ảnh hưởng đến quá trình hòa tan

Môi trường acid yếu:

Al(OH)2 là ion tạo thế, OH- là ion đốihạt keo (+)

Môi trường acid mạnh (pH thấp):

Kết quả dung dịch keo chuyển thành dung dịch thật

Trong môi trường kiềm:

Môi trường bazo yếu:

Al(OH)2O- là ion taọ thế, H+là ion đốihạt keo (-)Môi trường bazo mạnh:

Khi OH- cao hơn nữa, Al(OH)3 tan trong dung dịch bazo tạo nên aluminat và dungdịch keo trở thành dung dịch thật Trong nước có ion SO42-, ở phạm vi pH 5,5 - 7 trongvật kết tủa có muối sunfat kiềm rất ít hòa tan Khi giá trị pH biến đổi cao muối sunfatkiềm ở hình thái Al2(OH)4SO4, khi giá trị pH biến đổi thấp thì ở hình thái Al(OH)SO4.Tóm lại trong phạm vi pH 5,5 - 7, lượng nhôm dư trong nước đều rất nhỏ

- Ảnh hưởng của pH đối với điện tích hạt keo nhôm hydroxit

Điện tích của hạt keo trong dung dịch nước có quan hệ thành phần với ioncủa nước, đặc biệt là với nồng độ ion H+ Cho nên trị số pH đối với tính năng mang điệncủa hạt keo có ảnh hưởng rất lớn Khi 5<pH<8, hạt keo mang điện dương Cấu tạo của