Nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời vào việc tách muối khỏi nước biển thành nước ngọt

Sau đây là một số đặc tính của nhựa polyestekh ông no: Chât xúc tác 6%hàm lưọug Cobalt 0,5% Độ ôn định trong bóng tối ỏ’ 25uc 6 thárig 1.2.1.2 ứ n g dụng N hựa này được sủ dụng để làm cá

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G I A H À N Ộ I

T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H I Ê N

iýc ĩfc

TÊN ĐỂ TÀI NGHIÊN CỨU ÚNG DỤNG NÂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

MÃ SỐ : QT - 02-10

CHỦ TRÌ ĐỂ T À I : KS HÀ SỸ UYÊN

CÁC CÁN BỘ THAM GIA : Củ nhân Vũ Mai Huơng, Củ nhân Trịnh Ngọc Thành

và một sô cộng tác viên của Viện nghiên cứu sử dụng năng lưọng mặt tròi - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

HÀ NỘI - 2005

B Á O C Á O T Ó M T Ắ T

a T ên đề tài: N g h iên cứu ứng d ụ n g n ă n g lượng m ặt tròi và o việc tách

m uối khỏi nước biển th ành nước ngọt

M Ã SỐ : Q T - 02-10

b Chủ trì đề tài: KS Hà Sỹ Uyên

c C á c c á n b ộ t h a m gia: Cử n hân V ũ M ai H ương, C ử nhân T rịnh N gọ c Thành và m ột số cộng tác viên của V iện n ghiên cứu sử d ụ n g nâng lượng m ặt trời - Trường Đ ại học Bách k hoa H à Nội

d M ụ c tiêu và nội d u n g n gh iên cứu

- Tính toán, tìm các loại vật liệu chịu được nước biển để thiết kế, c h ế tạo thiết bị ở dạng pilot ứng dụng năng lượng m ặt trời trong việc tách loại m uố i khỏi nước biển

- Tìm các điều kiện tối ưu trong các quá trình tách n h ư nhiệt độ diện tích lóp kính q uang học, k h ả năng bốc hơi và n g ư n s tụ của nước, các đườ ng thu gom nước n s ọ t, đường dẫn nước biển

- Tiến hành thực nghiệm trên thiết bị pilot để tính toán được hiệu suất tách theo các thô ng số đ ã k h ảo sát, so sánh với các phương p háp tách khác

- Xây dựng được cơ sở tính toán, để thiết kế, c h ế tạo thiết bị ở qui m ô vừa

và nhỏ cho hộ sia đình

e C ác kết qu ả đã đạt được

Sản ph ẩm kh oa học

1 Đ ã nghiên cứu khảo sát và tính toán tìm được các điều kiện tối ưu để

c h ế tạo thiết bị tách ở dạng 3 pilot có diện tích l m 2, 2 m2 với s ó c mái phù họp, với các loại kính quang học, tấm thu nhiệt b ằng các loại vật liệu khác nhau

2 Đ ã k hảo sát trên các thiết bị c h ế tạo về nhiệt độ tronơ b u ồ n s nghiên cứu tăng lên trên 45° đến 6 7 ° c tronơ khi nhiệt độ ngoài trời là 20 nc ,

3 0"c K h ả n ăn g bốc hơi và nơưng tụ hơi nước sản p h ẩ m đạt từ 2 L đến 4L/1 m2/n°;ày so sánh với tiêu chuẩn c h u n s cúa th ế giới là tư ơ n s đối tốt

3 Đ ộ dẫn điện

- N ước biển m ẫu có độ dẫn là 43 đế n 5 0m S /cm

- Sản p h ẩ m nước thu được có độ d ẫn là 0 ,06 6 đ ế n 0 ,3 8m S /cm Theo tiêu c h u ẩn nước sinh h oạt có độ dẫn < 0 ,5 m S /cm là loại rất tốt.

Sẽ tiếp tục n ghiên cứu c á c 'lo ạ i vật liệu c h ế tạo tấm thu nhiệt dễ kiếm , giá thành hạ để có thể ứng d ụ n g cho việc cấp nước sinh h o ạ t ở vùng hải đảo, ven

bờ m à có khó k h ă n n g u ồ n điện lưới

H iệu q u ả k in h t ế

Là phương pháp tách m u ối từ nước biển thành nước n g ọ t đơn siản, rẻ tiền và công nghệ sạch k hô n g bị ô nhiễm m ôi trường, kh ô n g phải đầu tư chi phí cho nãng lượng, độ bền của thiết bị từ 5-10 năm V ở n h àn h sử dụ n g thiết bị đơn giản, k h ô ng đòi hỏi cao trong việc bảo h à n h bảo dưỡng

Đ à o tạo

Đã hướng dẫn thành cô n g 3 sinh viên ng ành C ông ng h ệ H ó a học làm khóa luận theo các hướng :

- C h ế tạo vật liệu cho tấm thu nhiệt

- Tách nước biển trực tiếp và gián tiếp

- Phân tích các tiêu chuẩn nước của sản p h ẩ m tách ra

- ứ n g d ụ n g nước thải ra để làm m u ối

T riển vọn g ứ ng d ụ n g thực tê

Việt N am là nước nhiệt đới có nhiều ánh n ắn g (khoảng 2 5 0 -3 00 ngày/năm ), nhũng vùng như biển đảo, vùng lũ không có hoặc rất hạn c h ế n g u ồ n điện lưới

và vận chuyển nước sinh hoạt kh ó khăn có thể ứng dụn g và lắp đặt thiết bị

mà không cần đào tạo, bảo hành, bảo dưỡng phức tạp, tốn kém N g u ồ n năng lượng m ặt trời vô tận, thiết bị lại k hô n g gây ô n h iễ m cho con người

f Tình h ìn h k in h phí của đề tài

1 M u a hóa chất, d ụ n g cụ thủy tinh (có hóa đơn kèm ) 4 5 0 0 0 0 0 đ

2 Hợp đồng n g h iê n cứu k h o a học

- Cho n g h iê n cứu, đo, p h ân tích m ẫu 1.600 0 00 đ

T ổ n g cộ n g 8 0 0 0 0 0 0 đ

K H O A Q U Ả N LÍ C H Ủ T R Ì Đ Ể T À I

KS H À S Ỹ U Y Ê N

C ơ Q U A N C H Ủ T R Ì Đ Ể T À I

S U M M A R Y

a Subject: D e sa ltin g d evice for sea w a ter by utilizin g so la r heat

Code : Q T - 02-10

b H ead o f subject: Engineer Hà Sỹ U yên

c P a r t i c i p a n t s : BSc V ũ M ai Hương, BSc T rịnh N g ọ c T h à n h and some scientists o f Institute for Solar E n ergy R ese arch - H anoi U niversity o f Polytechnic

d P u rp o se an d co n ten t o f research

- Calculation and research for new m aterial that can persist under seawater condition D esign and produce the pilot instrum en ts for desalting of seawater using solar energy

- R esearch for o p tim u m conditions o f separation process such astemperature, optical glass area, evaporation and con d en se d ability of seawater, collection pipelines o f fresh w ater and transportation pipelines of seawater

- Carry out the ex perim ents on pilot instrum ents for calculation of separation yield, param eters, com pare with oth er separation m ethods

- Building o f calculation m ethod for design and produce pilotsinstruments for families

e T h e o b ta in ed results

Scientific p rod u cts

1 R esearch fo r survey and calculation o f o p tim u m conditions for pilot instrum ents w ith three sizes o f l m 2, 2m2 and suitable roofs with optical glass, differencial materials

2 The o btained results have show ed that the tem perature o f w orking

c h am b e r increased till above 45° to 6 7 ° c w hile outside am bienttem perature o f 20° and 30°c Evaporation and cond ense abilities of

w ater p rod uct from 2 L to 4L / l m2/ciay T hese are rather good if

co m p are with in ternational standard

3 C onductivity

- Conductivity o f seaw ater is 43 to 50m S/cm

- O btained w ater sample had a conductivity o f 0,066 to0,3 8m S/cm

Base on standard, the conductivity o f fresh w ater is less than 0,5m S/cm It is very good quality

Continue to research on this m atter to obtaine a good m aterial, reduce thecost for application o f water supply at rem ote areas such as islands

E co n o m ic a l effect

The desalting m ethod from seaw ater to produce fresh w ater is a very cheap, simple and clean method The investm ent cost is low The instrum ents can work for 5-10 years It is very easy for operation and m aintainance

E d u ca tio n and T raining

Thee bachelor thesis in the field o f C hem ical T echno lo gy have been com pleted as:

- Produce the m aterial for heat absorption layer

- Directly and indirectly seaw ater separation

- W ater analysis for o b tain ed product

- A pplication o f waste w ater to p ro du ce salt

A p p licab le p ro sp ect in fact

V ietnam is a tropical country with plenty o f solar e nergy (about 250-300 days/year), fresh w ater is produced by a very cheap, sim ple and clean way The investment cost is low The instrum ents can w ork for 5-10 years It is very easy for operation and m aintainance T h e solar e n ergy is endless and available

o AI HOC Qu Or '■> <- ' ĨRUNG ĨAM THONG- TIf\j [Vti

- N hựa polyeste không no.

Đây là loại nhựa có trọng lượng phân tử thấp( 1000-2000) có chứa những nối

c = c trong chuỗi cho phép liên kết chéo bàng sự trùng hợp phân tử gốc tự do một vinyl, thường là styren Loại nhựa đa dụng được làm từ glycol propylen và hỗn hợp hai axit hai chức Đây là axit maleic cung cấp nối đôi không bão hòa và axit phthalic có công dụn kiểm soát quá trình liên kết phân tử và trons; nhiều trường hợp tránh tạo liên kết phân tử quá lớn

Trong thực tế để tạo ra chất nhựa ngưới ta dùng anhidride chứ không dùng axit Thay thế anhidrit người ta dùng axit fumaric.

Mỗi chuồi có chừng 10 đến 20 mát xích este

Nhựa polyeste sau khi đóng rẳn có cấu trúc liên kết chéo

Nhựa polyeste không no làm vật liệu hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời

có một sô đặc điểm sau:

1.2.1.1 Đặc điểm

Tên thương mại là SHCP 268 BQT , có ưu điểm là đóng rẳn nhanh, chống chảy thuộc loại nhựa orthophthalic Mục đích là tẩm thấm các sản phẩm thông thường Nó có chứa sáp và chất xúc tác, thích hợp cho cả hai phương pháp đắp tay

và súng phun, những loại nhựa khác có cùng mục đích sử dụng cũng có sẵn trên thị

C h ế tạo tấm thu nhiệt m ặt trời bàng vật liệu c o m p o z it để c h ư n g cất nư ớ c biển thành 19

n ư ớ c ngọt.

trường , bao gồm 28 B Q TN ( chưa bỏ thêm sáp ), 268 QT ( chưa cho chất xúc tác )

và 268 Q TN ( chưa bỏ thêm sáp và chưa có chất xúc tác ) Loại nhựa chưa thêm sáp để tẩm thấm nhựa ở giữa phần đỉnh và đáy Với loại nhựa chưa có chất xúc tác

và tùy theo yêu cầu của mình

Loại nhựa SHCP 268 LSÈ cơ bản thì giống SHCP 268 thông thường nhưng

có một tính năng đặc biệt Đó là độ thoát monome rất thấp ( 15 +_ 5 g/m2

ở 23° c trong vòng 30 p h ú t ) làm nồng độ styren trong không khí trong phân xưởng thâp hơn Sau đây là một số đặc tính của nhựa polyestekh ông no:

Chât xúc tác (6%hàm lưọug Cobalt) 0,5%

Độ ôn định trong bóng tối ỏ’ 25uc 6 thárig

1.2.1.2 ứ n g dụng

N hựa này được sủ dụng để làm các sản phẩm với cốt là sợi thủy tinh như là thuyền, cano, kệ xe buýt, buồng điện thoại, ghế sân vận động, các mô hình bồn dự trữ chứa nước sinh hoạt, tháp làm lạnh, chậu trồng cây, phòng tắm, thùng chứa, thùng rác mũ an toàn, đường ống dầu hoặc nước, hố đựng rác tự hoại, sườn xe hơi, dụng cụ thể thao, bàn các sản phẩm gia dụng khác N hựa 268 B Q T và các loại nhựa đồng loại với nó được chứng nhận bởi hãng Register's Lloyd ngành hàng hải chứng nhận để đóng tàu

1.2.2 CH ẤT KHƠI MÀO BUTANOX

Đây là hỗn hợp metvl etyl ketone peoxit trong dimetyl phthalat

Việc cho hàm lượng chất khơi mào vào nhựa chủ yếu phụ thuộc vào kinh nghiệm Với hàm lượng chất đóng răn càng lớn tốc dộ đóng rắn càng nhanh, luợng đóng rắn chất dóng rắn nhiều hay ít phụ thuộc vào thời gian vật liệu phải gia công

1.2.3 SỢI T H Ủ Y TINH

Là chuỗi silicat trùng hợp được giữ với nhau bằng những ion kim loại

C hế tạo tấm thu nh iệt m ặ t trời bằng vật liệu c o m p o z it để c h ư n g cất n ư ớ c b iể n thành 20

n ư ớ c ngọt.

Thủy tinh được điều chế bàng cách nấu chảy silicat với những oxit kim loại khác nhau N eu thủy tinh nấu chày được kéo qua lỗ nhỏ người ta tạo ra được sợi thủy tinh Đ ường kính sợi thủy tinh nằm trong khoảng 9- 15 micromet Viêc sử dụng oxit kim loại với số lượng khác nhau tao ra thủy tinh có sổ lượng khác nhau Loại hay được dùng là loại E Những loại có thể được sử dụng khác là loại c, có tính chống ăn mòn, dùng được trong môi trường hóa chất; loại s và loại R có modul cao hơn loại E được sử dụng vật liệu cần có tính năng cơ lý cao hơn như trong lĩnh vực không gian Sợi thủy tinh đuợc sử dụng để làm vật liệu compozit trong bản khóa luận này là loại thủy tinh R.

1.3 C Ô N G N G H Ệ CHÉ TẠO VẬ T LIỆU C O M PO ZIT

Ở đây ta chế tạo sản phẩm bằng khuôn tiếp xúc Đây là quy trình đắp lên khuôn đom giản những lớp sợi và nhựa cho đủ độ dày Vật liệu được đắp băng tay hay bắn súng phun Khi đắp bằng tay nhựa được quét lên bằng cọ hay băng con lăn lên lớp sợi lụa Trong trường hợp sử dụng súng phun, người ta phun lên lớp thảm sợi đã được đưa lên bề mặt khuôn bằng tay hay có thể dùng súng phun hai nòng phun nhựa và sợi cùng một lúc và sợi được băm nhỏ khi làm việc Thông thường người ta thực hiện những bước sau: khuôn được bôi chât chông dính(release agent), phủ m ột lớp nhụa áo có độ dày 0,25- 0,4 mm Lớp nhựa này chứa chất màu và chất độn khoáng nếu cần Độ dày của lớp này cần thiết phải đảm bảo độ cứng, độ dày và

vẻ đẹp của sản phẩm Khi sờ thấy khộ người ta phù lớp nhựa chính lên tiêp theo là thảm sợi Thêm một lớp nhựa nữa được phủ lên sau đó người ta đè hoặc lăn cho nhựa thấm sợi và để loại trừ các chất khí ra Những lớp nhựa và sợi có thê được đưa liên tiếp cho đén khi đạt đến độ dày cần thiết N ếu cần láng mịn, lớp đầu tiên người

ta đưa lên 1 loại giấy sợi vì loại này mịn hơn loại bình thường khác Khi dùng cách phun cùng một lúc người ta cũng hay dùng cách trên từng lớp để lo ạ rtrừ không khí

và để hai chất liệu quện vào nhau trước khi phun tiếp lớp thứ hai Sau khi đắp song người ta để sản phẩm tự cứng ở nhiệt độ phòng Thời gian cứng có thể vài giờ hay vài ngày trước khi có thê tháo khỏi khuôn N êu sản phâm nhỏ có thê gia tăng tôc độ đóng rắn tới nhiệt ở nhiệt độ 40- 50°c Sản phẩm sẽ có được tính năng tối ưu

Thuận lợi của phương pháp khuôn tiếp xúc là khá đơn giản, có thể làm những sản phẩm có kích thước lớn, không đòi hỏi những thiết bị mắc tiền, thuận lợi cho việc sản xuất với số luơng nhỏ, hoặc số luợng đơn lẻ Điều bất lợi lớn đó là sản phẩm phụ thuộc rất nhiều tài nghệ của người thợ, áp suất nhỏ, dung sai sản phẩm lớn và bề mặt sản phẩm phang một phía Điều kiện làm việc phai thông thoáng

1.4 PH Ư Ơ N G PHÁP XÁC ĐỊNH M ỘT SÓ TÍNH CH Á T CỦA VẬT L IỆ U [10]

Do tầm quan trọne của việc xác định khả năng chống chịu hóa chất của nhựa,

vì nhựa được ứng dụng trong một số trường hợp: làm ông dẫn dâu, chuyên chở các thiêt bị và các vật liệu được đặt ngoài môi truờng nơi phải tiếp xúc với nhiều hóa chất Để kiểm tra các ảnh hưởng trên dối với vật liệu người ta thưởng sử dụng tiêu chuẩn A STM D

1.4.1 P H Ư Ơ N G P H Á P N G Â M T R O N G D U N G D ỊC H ( A S T M D 543)

Đây là phương pháp đơn giản nhất và được sử dụng nhiều nhất nhằm xác dịnh ảnh hưởng của một chất hóa học lên vật liệu nhựa Quá trình được tiến hành như sau:

Xác định khối lượng và kích thước của vật mẫu trước khi ngâm

C hế tạo tấm thu nhiệt m ặt trời bàng vật liệu c o m p o z it đê c hưng cất nư ớ c biển thành 22

n ư ớ c ngọt.

Sau đó ngâm vật mẫu vào trong dung dịch hóa chất cần xem xét

Sau bảy ngày vật mẫu được nhấc ra và xác định lại khối lượng và kích thước

Tiếp tục xem xét sự thay đổi kích thước và khối lượng trước v à sau khingâm

Ngoài sự thay đổi về khối lượng và kích thước, vật liệu còn được xem xét các ảnh hưởng khác như là độ cong vênh, độ trương, độ giòn, ảnh hường của axit,

độ rạn nứt và những thay đổi khác Kết quả được ghi lại và xem xét, đánh giá, phân tích

1.4.2 K H Ả N Ă N G N H I Ễ M B Ả N V À s ự M A T M À U

N hựa còn hay được dùng trong các dụng cụ, hay đồ vật trong gia đình như bàn ghế, thảm, chúng thường để ở những nơi thường xuyên tiếp xúc với tác nhân màu Vật liệu nhựa được đưa vào trong bình kín để khoảng l ổ g i ờ / g i ữ ở nhiệt độ 50°c Sau đó dung dịch màu bị loại bỏ, vật liệu nhựa được kiểm tra về khả năng chịu thấm màu Ngoài ra còn kiểm tra độ mất màu của vật liệu nhựa

1.4.3 Đ ộ H Ấ P T H Ụ N Ư Ớ C

Vật liệu nhựa có xu hướng hấp thụ tạp chất, điều này gây ảnh hưởng đến quá trình gia cône và các tính chất như độ dẫn điện, độ trone; hoặc cơ tính Khả năng hấp thụ nước phụ thuộc vào tính chất hóa học tự nhiên của vật liệu Polyme ( ví dụ:

PE, PP PS) có khả năng chống chịu nước rất tốt Polyme có nhóm phân cực, đặc biệt polvme có chứa oxy ở phía ngoài, x ó khả năng hấp thụ nước rất tốt Quy trình xác định độ hấp thụ nước được tiến hành theo các bước sau:

Điều kiện: vật liệu phải được đặt trong moi trường khô khí khô ít nhất trong

24 eiờ , ở nhiệt độ xác định

Sau đó vật mẫu được là mát trong thiết bị sấy và cân vật mẫu

Sau đó vật mẫu được ngâm vào trong nước trong khoảng thời gian nhất định( thông thường là khoảng 24 giờ), ờ nhiệt độ xác định( thường là ờ nhiệt độ phòne hoặc nhiệt độ sôi)

Sau đó vật mẫu được nhấc ra và cân lại Chất bẩn hấp thụ được xác định bàng cách so sánh sự sai khác giữa khối lượng ban dầu của vật liệu và khối lượng sau khi ngâm

2 CÁCH TIẾN HÀNH CHƯNG CÁT

C hế tạo tấm thu nhiệt m ặt trời bàng vật liệu c o m p o z it đề c hưng cất n ư ớ c b iể n thành 23

n ư ớ c ngọt.

Chọn ngày có năng to nhiệt độ ngoài trời khoảng hơn 25 °c , ta đưa thiêt bị ra ngoài ừời chọn nơi nào có nắng, đặt thiết bị tại đó.

D o điều kiện có hạn nên quá trình chưng cất chỉ có thể thử nghiệm tại H à Nội

vì vậy chỉ đánh giá được một phần nhỏ của thiết bị Thiết bị được sử dụng tối ưu nhất

là ở miền N am , tại một số đảo như Hoàng xa, Trường xa (nơi có nắng quanh năm

và gió mạnh) Tại Hà Nội trời bắt đầu nắng vào khoảng 8h sáng và hét nắng vào lúc 5h chiều

Xác định chất lượng nước đầu vào và ra của thiết bi

Đo nhiệt độ ngoài trời nắng và nhiệt độ trong thiết bị

Xác định năng suất của thiết bị trên một m2 vật liệu thu nhiệt( lượng nước thu được l/m2/ngày)

3 XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CỦA NƯỚC[2]

3.1 Màu sẳc

N ước sạch không màu Nước có màu biểu hiện sự ô nhiễm Neu bề đáy nước rất lớn ta có cảm giác nước màu xanh nhẹ đó là do nước hấp thụ chọn lọc một số bước sóng nhất định của ánh sáng mặt trời Nước có màu xanh đậm chứng tỏ trong nước có phủ dường hoặc các thực vật nổi phát triển quá mức và sản phẩm phân hủy thực vật đã chêt

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ sẽ làm suất hiện axít humic hòa tan làm cho nước có màu vàns Nước thải của nhà máy, côn tỉ xưởng lò mổ có nhiều màu sắc khác nhau

N ước có màu tác động đến khả năng xuyên qua của ánh sáng mặt trời đi qua nước do đó 2,ây ảnh hưởns đến hệ sinh thái của nước

Màu do hóa chất gây nên rất độc với sinh vật trong nưóc.Cường độ màu thường được xác định bằng phương pháp so màu sau khi đã lọc bỏ chất vẩn đục

3.2 Mùi vị

Nước sạch không mùi, không vị Neu nước có mùi vị là triệu chứng của nước

ô nhiễm Mùi vị trong nước gây ra do hai nguyên nhân chủ yếu:

- Do sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ trong nước

- Do nước thải có chứa những chât khác nhau, màu của mùi vị của nước đặc trưng cho từng loại

C h ế tạo tấm thu nhiệt mặt trời bàng vật liệu c o m p o z it để c h ư n g cất nướ c biển thành 2 4

n ư ớ c ngọt.

Mùi vi của nước được xác định theo cường độ tương đối quy ước, ví dụ nước

có mùi nhẹ và pha loãng bằng nước sạch đến thể tích bằng 1:1 m à mùi biến mất thì chỉ số ngưỡng có mùi (TON) bằng 1, còn nếu pha loãng gấp đôi mùi mới biến mất thì chỉ số mới bàng 2 Nếu pha loãng gấp 4, 5,8,10, 100 mùi mới biển mất thì chỉ

số ngưỡng mùi tương ứng 4,5, 8

3.3 Đô đuc• •

N ước tự nhiên: thường bị vẩn đục đo những hạt keo lơ lửng trong nước , các hạt keo này có thể là mùn, vi sinh vật, sét Nước đục làm giảm sự chiếu sáng của ánh sáng mặt trời qua nước Độ đục của nước được xác định bằng phương pháp so

độ đục của một thang chuẩn

3.4 Nhiệt độ

Nguồn gốc gây ra ô nhiễm chính là nguồn nước thải từ các bộ phận làm nguội ở các nhà máy nhiệt điện, do việc đốt các vật liệu bên bờ sông,"hồ Nhiệt độ trong nước này thường cao hơn 10-25°c so với nước thường

Tùy theo màu và v ĩ độ địa lý mà nước nóng có thể gây ô nhiễm hoặc có lợi

Ở vùng khí hậu ôn đới nước nóng có tác động đén sự phát triển của vi sinh vật và quá trình phân hủy Nhưng ờ vùng ôn đới như ở nước ta, nhiệt độ nước thải vào sông, hô tăne sẽ làm giảm lượne; oxy hòa tan trong nước và tăng nhu cầu oxy của cá lên 2 lần, tăng nhiệt độ còn xúc tiến sự phát triển của sinh vật phù du Nhiệt độ của nước thường đo bằne nhiệt kế

3.5 Chất rắn trong nưóc

Nước có hàm lượng chất rắn cao là nước kém chất lượng Chất rắn trone; nước gồm 2 loại: chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan, kết hợp hai chất rắn trên là tống các loại chất rắn

Chất rắn lơ lửng thường làm cho nước bị đục là một phần của chất rắn trong nước ở dạng không hòa tan Căn cứ vào tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước, ta có có thê xét đoán hàm lượng mùn, sét và những phân tử nhỏ trong nước Chúne có hại vì làm giảm tầm nhìn của các động vật sống trong nước và độ rọi của ánh sáng mặt trời xuyên qua nước Tuy nhiên nước có chất thải rắn lơ lửng là dất mùn thì dùng làm nước tưới cho nông nghiệp rất tốt

Chất rắn hòa tan : mắt thường không nhìn thấy được, thường làm cho nước

có mùi, vị khó chịu, đôi khi cũng làm cho nước có màu Các chất rắn tan trong nước thường là các chât khoáng vô cơ và đôi khi cả chất rắn hữu cơ như muối clorua, cacbonat, hidrocacbonat, nitrat, sunfat, phôtphat của một số kim loại như Na, K,

Ca, Mg, Fe các phân bón

C h ế tạo tấm thu nhiệt mặt trời b ằ n g vật liệu c o m p o z it để c hưng cất n ư ớ c b iể n thành 25

n ư ớ c ngọt.

N ước có hàm lượng chất ran hòa tan cao không dùng cho nước sinh hạot được và cũng không thê tưới tiên được vì sẽ gây độ mặn cho đất trong một thời gian

dài Nước có chưa nhiều chất rắn sẽ làm vi sinh vật trong nước bị hoại sinh Oxi bị tiêu thụ nhiều v à nước trờ nên kị khí, dẫn tới hậu quà cá bị chết và do quá trình kị

khí nên giải phỏng các bọt khí như CO2, N H3, H2S, làm cho nước có mùi Nước

có hàm lượng chất tan lớn cũng không dùng cho nước công nghiệp được vì chất rắn đống cặn trong các bể chứa, nồi hơi, máy móc, gây ăn mòn kim loại

Độ cứng của nước do các kim loại kiềm thổ, chủ yếu là canxi và magie gây

nên Nước cứng thường không gọi là ô nhiễm vì không gây hại đến sức khỏe con

người N hưng nước cứng gây nên các hậu quả: xà phòng không tạo bọt Nước cứng

có hai dạng :

- Độ cứng tạm thời do muối hidrocacbonat cùa canxi và magie tạo nên Độ cứng sẽ

mất khi đun sôi nước vì các muối sẽ phân hủy tạo thành các muối này bị phân hủy

tạo thành kết tủa, đó là các cặn ở đáv và thành ấm đun nước

- Độ cứns vĩnh : do các muối clorua sunfat, nitrat của canxi và magiê tạo nên

3.8 Oxi hòa tan trong nưó'c(DO)

Oxi hòa tan trong nước rất ít Độ tan bão hòa của oxi trong nước ở 0 ° c vào

khoảng 1 4 -1 5 ppm Thông thường nước ít khi bão hòa Oxi mà chỉ có 70- 80% so

với mức bão hòa Đôi khi do các thực vật nổi và các loại thực vật sống trong nước

thực hiện quá trình quang hợp mạnh nên giải phóng ra Oxi nhiều làm cho Oxi trong

nước đạt đén mức bão hòa

ở các hệ sinh thái, trừ ban ngày có quá trình quang hợp xảy ra mạnh còn nói

chung DO là nhân tố hạn chế và đôi khi gây nên tình trạng thiếu oxi và làm chết các

sinh vật nước

DO của nước được điều chinh bởi:

- Sự trao đổi giữa không khí và nước Hai quá trình này làm cho độ hòa tan của Oxi đạt bão hòa hoặc siêu bão hòa

C hế tạo tấm thu nhiệt m ặt trời bằng vật liệu c o m p o z it để c h ư n g cất nướ c biển thành 2 6

n ư ớ c ngọt.

- Được giải phóng bởi quá trình quang hợp

- Do động vật, thực vật và các vi sinh vật phân hủy tiêu thụ quá trình làm giảm DO

DO biến đổi theo nhịp độ ngày đêm cực đại vào giữa trưa và cực tiểu vào ban đêm

DO cũng biến đổi theo chiều sâu của nước Oxi thường hòa tan nhiều ỏ- lớp nước mặt( tầng quang hợp)

Trị số DO cho biết ìnức dộ ô nhiễm của nguồn nước, ví dụ khi có nhiều chất hữu cơ trong nước thì D O giảm đáng kể Nước bình thường có giá trị DO là 14- 16 ppm, nếu thấp hơn giá trị này là nước ô nhiễm

Để xác định DO, người ta thường dùn2 phương pháp Winkler: Phương pháp này dựa vào nguyên tắc oxi hóa ion Mn(IV) trong môi trường kiềm bởi oxi tan trong nước Sau đó hòa tan M n 02 bàng axít có mặt chất khử r thì Mn(IV) sẽ oxi hóa I' thành I2

Chuẩn độ lượng I? thoát ra bằng dung dịch N a2S?03 ta sẽ tính được lượnơDO:

Mn2+ + 2 0 H ' + 1/2 0 2 — M n 0 2 + H 20 MnƠ2 + 4 H+ + 21 —> Mn2+ + Ỉ2 + 2 H->0

I2 + 2 N a: s 20 3 —• 2 Nai + N a2s 40 6

3.9 Nhu cầu oxi sinh hóa( BOD)

Đây là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác dịnh mức độ ô nhiễm của nước, nó đặc trưng cho lượng các chất hữu cơ có trong nước

BOD là lượne Oxi vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình 0X1 hóa chất hữu cơ

Chất hữu cơ + O2 —* C O2 + H 20 + Sản phẩm cố định

Trong môi trường nước, khi quá trình oxi hóa sinh học xảy ra thì các sinh vật

sử đ ụn s cả Oxi hòa tan(DO) Quá trình oxi hóa sinh học xảy ra rất chậm và kéo dài Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxi cần thiết để vi sinh vật oxi hóa hoàn toàn chất hữu cơ có trong nước, mà chỉ cần xác định lượng oxi hóa cần thiết khi ủ ở 2 0° c trong năm ngày trong phòng tôi để tránh quá trình quang hợp; khi đó khoảng 70 - 80% nhu câu Oxi được sử và kết quả được biểu thị bằng B O D5 ( 5

C h ế tạo tẩm thu nhiệt mặt trời bàng vật liệu c o m p o z it dể chưniỉ cất n ư ớ c biể n thành 27

n ư ớ c ngọt.

ngày ủ, nêu 25 ngày ủ 25 ngày thì cũng chỉ có khoảng 95- 99% nhu cầu oxi sinh

hóa được sử dụng)

3.10 Nhu cầu oxi hóa học(COD)

COD là lượng oxi cần thiết 'cho quá trình Oxi hóa hóa học các chất hữu cơ có trong nước thành CƠ2 và H20

COD là chi tiêu quan trọng để đánh giá sự ô nhiêm nước vì nó cho biêt hàm lượng hữu cơ trong nước

COD tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thê bị oxi hóa và được xácđịnh bằng việc sử dụng chất oxi hóa mạnh ( như K2Cr20 7) trong môi trường axít

Ngoài BOD và COD, người ta còn dùne chỉ số khác đo hàm lượng các chất hữu cơ trong nước như: tốn£ lượng cầcbon hữu cơ ( TOC - Total Organic Cacbon)

và nhu câu Oxi theo lý thuyết ( ThOD: Theoretical Oxygen Demand) TOC chỉ dùng được khi hàm lượng chất hữu cơ trons nước rất nhỏ ThOD chính là lượns Oxi cần thiết để oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải tạo thành C 02 +

H20 nhưng đại lượng này chỉ tính được khi biết công thức hóa học của các chất hữu cơ, mà các chất hữu cơ có trong nưó'c rất phức tạp nên không thể tính được nhu cầu oxi hóa theo lý thuyết nhưng chắc chắn là:

ThÓ D >C O D >B O D cuối> B O D5

C h ế tạo tấm thu nhiệt m ặt trời bằng vật liệu c o m p o z it để c h ư n e cất n ư ớ c biển thành 28

n ư ớ c ngọt.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

l.Tính chất của vật liệu compozit

1.1 Tính chất của vật liệu compozit trưóc và sau khi đóng rắn

Đ ộ h ấ p thụ n ư ó c sau 24 giò’(% ) 0,192 0 ,3 5 % ( Iso - 6 2 - 1980)

K h ố i lư ọ n g riên g (kg/I) 1,41 1,13 ( A S T M D 1 4 7 5 )

Đ ộ bền khi k é o (M P a ) 130,4 30 ( A S T M D 6 3 8 )

Đ ộ bền khi u ố n (M P a ) 190,3 8,4 ( A S T M D 7 9 0 )

M o d u l u ố n (G P a ) 8,7 5 ,3 6 1 ( A S T M D 7 9 0 )

Thảo luân: Qua bảng so sánh ta thấy dược vật liệu compozit có cơ, hóa tính hơn

hẳn vật liệu nhựa ban đầu Vật liệu compozit đã được hãng Regitir's Lloy ngành hàng hải chửng nhận nên ta có thể hoàn toàn yên tâm về cơ tính của vật liệu Vả lại vật liệu compozit được ứng dụng trong thiết bị chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời không phải là môi trường làm việc khắc nghiệt ( áp suất cao, ăn mòn mạnh, nhiệt độ cao ) nên cơ tính cùa vật liệu là hoàn toàn đảm bảo

1.2 Vật liệu compozit, so vói* một số vật liệu hấp thụ ánh sáng măt tròi đã sử dung• • ©

Vật liệu Tính chất

C o m p o z it p oly ety len C a o su

ỏ- 50uc bị hòa tan bỏi m ộ t

số d u n g môi

kém

C hế tạo tấm thu nhiệt m ặt trời băng vật liệu c o m p o z it để c h ư n ” cất nướ c b iể n thành 29

n ư ớ c ngọt.