Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thải (Khóa luận tốt nghiệp)

Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thảiNghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thảiNghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thảiNghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thảiNghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thảiNghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thảiNghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thảiNghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu bằng phương pháp oxi hóa và ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý nước thải

I H C DÂN L P H I PHÒNG -

I H C DÂN L P H I PHÒNG -

I H C DÂN L P H I PHÒNG -

tài: Nghiên c u ch t o than ho t tính t v tr u b

oxi hóa và ng d ng làm ch t h p ph trong x c th i

1 N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v tài t t nghi p (v lý lu n, th c ti n, các s li u c n tính toán và các b n v ):

- Ch t o v t li u h p ph t v tr u

ph

2 Các s li u c n thi thi t k , tính toán:

gian h p ph , kh ng v t li u h p ph , t i tr ng h p ph , gi i h

m th c t p t t nghi p

1 Tinh th c tài t t ngi p:

- , ch u khó h c h i, tích c c nghiên c u tài li u ph c v cho quá trình làm khóa lu n t t nghi p

m c a cán b ng d n (ghi c s và ch ):

H

(H tên và ch ký)

ThS Ph m Th Minh Thúy

L I C

V i lòng bi c em xin chân thành c m Th Minh Thúy tài và t ng d n em trong su t quá trình em th c hi n tài khóa lu n này.

i l i c i t t c các th y cô trong khoa K thu t Môi

ng và toàn th các th y em trong su t khóa h c t

H i Phòng.

c g i l i c i b ng viên

và t u ki em trong vi c hoàn thành khóa lu n này.

Do h n ch v th hi u bi tài nghiên

c u này không tránh kh i thi u sót Em r t mong nh c s ch b

góp c a các th b n khóa lu n c hoàn thi

Em xin chân thành c

Sinh viên

Bùi Th Hà

Sinh viên: Bùi Th Hà

M C L C

M U 1

NG QUAN 2

c và s ô nhi m ngu c b i các kim lo i n ng 2

1.1.1 Vai trò c c 2

1.1.2 Tình tr ng ô nhi c b i kim lo i n ng [6] 2

1.1.3 M t s ngu n gây ô nhi m kim lo i n ng [6] 3

1.1.3.1 Ho ng khai thác m 3

1.1.3.2 Công nghi p m , luy n kim 4

1.1.3.3 Công nghi p s n xu t các h p ch 4

1.1.4 Quy chu n k thu t qu c gia v c th i công nghi p (QCVN 40:2011/BTNMT) [17] 5

1.1.4.1 Ph u ch nh 5

1 ng áp d ng 5

1.1.4.3 Gi i thích thu t ng 5

nh k thu t 5

1.2.1 Tác d ng sinh hóa c a kim lo i n i v ng và s c kh i [6] 9

1.2.2 các kim lo i n ng tiêu bi u và ng c a chúng 10

1.2.2.1 Asen [1,16] 10

1.2.2.2 Th y ngân [1,16] 13

1.2.2.3 Chì [1,10,16] 15

1.2.2.4 Cadimium [1,13] 16

1.2.2.5 S t [1,3,13] 18

1.2.2.6 Mangan [1] 19

1.3 M t s lý ngu c b ô nhi m kim lo i n ng 20

1.3.1 t t a [12] 20

1.3.2 i ion [3,12] 20

1.3.3 n hóa [12] 21

1.3.4 [3,12] 21

1.3.5 c [12] 21

1.3.6 p ph [3,12] 21

1.3.6.1 Hi ng h p ph 21

1.3.6.2 H p ph c 23

ng h c h p ph 24

1.3.6.4 Cân b ng h p ph - ng nhi t h p ph 25

1.3.6.5 M t s y u t n quá trình h p ph [4,9] 28

1.3.6.6 ng d ng c p ph trong vi c x c th i 29

1.4 M t s ng kim lo i 29

tích [2,11] 29

1.4.2 c quang [2,7,8] 30

1.4.2.1 Nguyên t c 30

ng b ng tr c quang 31

1.5 T ng quan v than ho t tính [5] 32

1.5.1 Thành ph a than ho t tính 32

t o than ho t tính[4] 33

1.5.3 ng d ng c a than ho t tính [15] 33

1.6 Gi i thi u v v t li u h p ph 34

1.6.1 M t s ng nghiên c u s d ng ph ph m nông nghi p làm v t li u h p ph 34 1.6.2 Gi i thi u v v tr u [4,14] 34

C NGHI M 36

2.1 D ng c và hóa ch t 36

2.1.1 D ng c 36

2.1.2 Hóa ch t 36

Sinh viên: Bùi Th Hà

nh Mangan 36

2.2.1 Nguyên t c 36

2.2.2 Trình t phân tích 37

2.3 Xây d ng chu n c a Mangan 37

2.4 Ch t o v t li u h p ph t v tr u 39

2.5 Kh o sát kh p ph c a nguyên li u và v t li u h p ph 40

2.6 Kh o sát các y u t n kh h p ph c a v t li u h p ph 40 2.6.1 Kh o sát ng c a th t cân b ng h p ph 40

2.6.2 Kh o sát ng c a kh ng v t li n quá trình h p ph 41 2.6.3 Kh o sát ng c n quá trình h p ph 41

2.6.4 Kh o sát s ph thu c tr ng t i h p ph vào n cân b ng 41

2.6.5 Kh o sát kh i h p và tái sinh c a v t li u h p ph 42

2.6.5.1 Kh o sát kh i h p 42

2.6.5.2 Kh o sát kh 42

T QU VÀ TH O LU N 43

3.1 K t qu kh o sát kh p ph c a nguyên li u và v t li u h p ph 43 3.2 K t qu kh o sát ng c a th t cân b ng h p ph n quá trình h p ph 43

3.3 K t qu kh o sát ng c a kh ng v t li n quá trình h p ph 45 3.4 K t qu kh o sát ng c n quá trình h p ph 46

3.5 K t qu kh o sát s ph thu c tr ng t i h p ph vào n cân b ng Mangan 47

3.6 K t qu kh o sát kh i h p và tái sinh c a v t li u h p ph 49

K T LU N 52

TÀI LI U THAM KH O 53

DANH M C B NG

B ng 1.1 Giá tr C c a các thông s ô nhi c th i công nghi p - 7

B ng 1.2 H s K q ng v ng dòng ch y c a ngu n ti p nh c th i - 8

B ng 1.3 H s K q ng v i dung tích c a ngu n ti p nh c th i - 8

B ng 1.4 H s ng ngu n th i K f - 9

B ng 1.5: Thành ph n hóa h c c a v tr u -35

B ng 2.1 K t qu ng chu n s t -38

B ng 3.1 Thông s h p ph c a nguyên li u và v t li u h p ph -43

B ng 3.2 ng c a th n quá trình h p ph -44

B ng 3.3 ng c a kh ng v t li n quá trình h p ph -45

B ng 3.4 ng c n quá trình h p ph -46

B ng 3.5 K t qu kh o sát s ph thu c t i tr ng h p ph vào n cân b ng Mangan -48

B ng 3.6 K t qu h p ph mangan b ng v t li u h p ph -50

B ng 3.7 K t qu gi i h p v t li u h p ph b ng NaOH 1M -50

B ng 3.8: K t qu tái sinh v t li u h p ph b ng NaOH 1M -51

Sinh viên: Bùi Th Hà

DANH M C HÌNH

Hình 1.1.M t s hình nh bi u hi n do nhi c Asen gây ra -12

Hình 1.2 N n nhân c a nhi c th y ngân Minamata -15

ng h p ph ng nhi t Langmuir -27

Hình 1.4 S ph thu c C f /q vào C f -28

a MnO 4 - -37

ng chu n Mangan -38

Hình 2.3 V tr c khi x lý -39

Hình 2.4 V tr u sau x lý tr thành than -40

Hình 3.1 ng c a th n quá trình h p ph -44

Hình 3.2 ng c a kh ng v t li n quá trình h p ph -46

Hình 3.3 ng c n quá trình h p ph -47

Hình 3.4: S ph thu c t i tr ng h p ph q vào n cân b ng C f -48

Hình 3.5 S ph thu c c a C f /q vào n cân b ng C f -49

M U

Cùng v i s phát tri n c a khoa h c công ngh , s phát tri n kinh t và

ô nhi ng do ngu n khí th c th i và ch t th i r n

Các kim lo i n ng này có h i cho s c kh i, gây các b nh hi m nghèo

m ho ng h tiêu hóa, h th n kinh, các b nh v

c áp d ng nh m tách các ion kim lo i n ng

ph m nông nghi p, công nghi ch t o v t li u h p ph các ion kim lo i

NG QUAN1.1 c và s ô nhi m ngu c b i các kim lo i n ng

1.1.1 Vai trò c c

ác

1.1.2 Tình tr ng ô nhi c b i kim lo i n ng [6]

Hi n nay, do s phát tri n m nh m c a các ngành công nghi p, nông

i s ng, s c kh e và sinh ho t c i dân Hi n nay, c b ô nhi m kim

l n và khu v c khai thác khoáng s n Ô nhi m kim lo i n ng bi u hi n n ng cao c a các ion kim lo i n c Trong m t s ng h p, xu t

hi n hi ng ch t hàng lo t cá và sinh v t Ô nhi c b i kim lo i n ng

Trong l ch s nh ng th m h ng do s ô nhi m b i các

- Th m h a Minatama x y ra thành ph Minatama (thu c t nh

b m c b nh v i bi u hi n chân tay b li t ho c run l y b c, m t m , nói

lý t p trung trong các khu công nghi u r t c n thi t

1.1.3 M t s ngu n gây ô nhi m kim lo i n ng [6]

1.1.3.1 Ho ng khai thác m

Vi c khai thác và tuy n d ng qu ng vàng ph i dù n thu c tuy n có

c Vì v y, ô nhi m hóa h c do khai thác và tuy n qu ng vàng là

Các k t qu nghiên c u c a Vi n y h ng và v si ng

ng các khu v c khai thác, ch bi n kim lo i màu

t gi i h n cho phép t 4-10 l n v chì; 2,5-6 l n v Asen; 5-15 l n v k

ng có lúc lên t i 42mg/m3.H u qu là có t i 8-10% công nhân trong khu v c

, vi c x c th i trong ho ng khai thác m là vô cùng c n thi t

1.1.3.2 Công nghi p m , luy n kim

c th i xí nghi p m kim lo i nói chung và m n nói riêng có ch a

xianua, mu i sunphat, Cromat, Ammonium

tr m tr ng ngu c th i t các quá trình xi m kim lo i, n u không

c x lý, qua th i gian tích t và b ng tr c ti p hay gián ti p,

1.1.3.3 Công nghi p s n xu t các h p ch

Các kim lo i n c th i ra h u h t các quá trình s n xu t các h p

lo i n ng th y n u không có bi n pháp x lý thích h p, tri t

1.1.4.Quy chu n k thu t qu c gia v c th i công nghi p (QCVN 40:2011/BTNMT) [17]

1.1.4.1 Ph u ch nh

c th i công nghi p khi x ra ngu n ti p nh n n c th i

1.1.4.2 ng áp d ng

x c th i công nghi p ra ngu n ti p nh c th i

chu n k thu t qu c gia riêng

c th i t p trung

1.1.4.3 Gi i thích thu t ng

c th i công nghi c th i phát sinh t quá trình công ngh c a

Ngu n ti p nh c th i là: h th

1.1.4.4 nh k thu t

Cmax = C * Kq* Kf

- Cmax là giá tr t a thông s ô nhi m trong n c th i công nghi p khi x vào ngu n ti p nh c th i.

i v i các thông s : nhi , màu s c, pH, coliform, t ng ho phóng x

c th i công nghi p x vào h th

c th i t p trung thì áp d ng giá tr Cmax = C ( nh

t i c t B, b ng 1.1)

b Giá tr C (n ) c a các thông s ô nhi c th i công nghi p

nh t i b ng 1.1

B ng 1.1 Giá tr C c a các thông s ô nhi c th i công nghi p

có s li u v dung tích thì áp d ng Kq= 0,6.

c bi n ven b dùng cho m o v thu sinh, th thao và

V m t sinh hóa, các kim lo i n ng có ái l c l n v i các nhóm -SH- và

Kim lo i n ng là nh ng kim lo i có kh ng riêng l g/cm3

a quy n (d ng r n không tan, khoáng, qu ng ) và sinh quy n (

có th c n thi t cho sinh v t cây tr ng ho ng v t ho c không c n thi t

ôxi hóa trioxit asen;

senopyrit

Chile và Peru

c tính

" và Liên minh châu Âu

trioxit asen, pentoxit asen và các asenat

methyl hóa.Ví Scopulariopsis brevicaulis

.Asen gây ra

HAsO42- và asenit H3AsO3

Thu ngân là m t trong các kim lo i n ng r c quan tâm trong môi

d ng sunfit và s c bi i do các vi sinh v t t Hg+2 thành Hg ho c do quá trình metyl hoá ho c dimetyl hoá Trong h th c bão hoà oxy, có th th y

thu ngân d ng Hg+2ho c ph c ch t v i HgS2- 2

i v c c a các h p ch t thu ngân vì các d n xu t thu ngân h

Các h p ch t thu c ng d ng r ng rãi trong các ngành k thu t khác nhau ( n phân, xúc tác, thu c b o v th c v t ) T ng s n

ng thu ngân trên toàn c u kho ng 10.103t n/

c tính

da, các

Hình 1.2.N n nhân c a nhi c th y ngân Minamata

1.2.2.3 Chì [1,10,16]

Chì có màu tr ng b c và sáng, b m t c a nó x n nhanh trong không khí t o màu t i Nó là kim lo i màu tr ng xanh, r t m m, d u n và

phát ra khi chì cháy

th y d ng qu ng cùng v i k m, b ng (ph bi n nh t c thu h i cùng v i các kim lo i này Khoáng chì ch y

Do chì và canxi gi ng nhau v m t hóa h c nên chì có th i ch cho

i b nhi c chì s b r i lo n b ph n t o huy t (t

áp, tai bi n não, nhi c n ng có th gây t c tính n i b t sau khi

Các qu ng ch a Cadimium r t hi m.Greenockit (CdS) là khoáng ch t

vi c khai thác, n u ch y, tinh luy n các qu ng sunfua k m và m th

c s n xu t t các ngu n th c p, ch y u t b i sinh ra khi ch ph th i s t

và thép

c tính

Cadimium là m t trong r t ít nguyên t không có ích l

i Nguyên t này và các dung d ch h p ch t c a nó là nh ng ch t c c

chúng can thi p vào các ph n ng c a các enzym ch a k m K m là m t nguyên

a m t s xí nghi p (ví dnhà máy s n xu t pin).S ti p xúc ngh nghi p v i ch c bi t nguy hi m

nhi u Cadimi (1 u thu c lá ch a 1,5-2 g Cd) i nghi n thu c lá hít

B n H g i tên b nh này là Itai- Itai (hay b n) H i ch

sông Jintsu, con sông b ô nhi m b i qu ng và x t m t nhà máy ch bi n Cadimi Nh i b b nh anbumin ni u và protein ni u là do ti p xúc v i

ngh ph i ti p xúc v i Cadimi kh nh là h b các lo i b nh m n tính này

m chí gây

t áp chu t thí nghi

máy pin Anh

Khi làm vi c v i cadimium ph i s d ng túi ch ng khói trong các phòng thí nghi m b o v , ch ng l i các khói nguy hi m.Khi s d ng các que hàn

pyrolusit (MnO2), braunit, (Mn2+Mn3+6)(SiO12), psilomelan (Ba,H2O)2Mn5O10 và rhodochrosit (MnCO3).

MnO2

c ti n hành trong c t Cationit và Anionit.Các v t

nh trên các g y ion cùng d u có trong dung d ch

ngh ch:

pháp là d a trên s chuy n t d ng này sang d ng khác b ng s có thêm electron (kh ) và m t electron (oxy hóa) m t c c t o b i s cho nh n

c g i là h th ng oxy hóa kh

Hi ng h p ph x y ra do l a ch t h p ph và ch t b

là h p ph v y lý và h p ph hóa h c

H p ph v t lý

Các phân t ch t b h p ph liên k t v i nh ng ti u phân (nguyên t , phân t ,

H p ph hóa h c

H p ph hóa h c x y ra khi các phân t ch t h p ph t o h p ch t hóa h c v i

ng (liên k t ion, liên k t c ng hóa tr , liên k t ph t h p

b n khó b phá v Vì v y h p ph hóa h ng không thu n ngh ch và

Trong h p ph hóa h c, c n t c a các phân t ch t tham gia quá trình

Trong th c t phân bi t h p ph v t lý và h p ph hóa h c ch

i vì ranh gi i gi a chúng không rõ r t

Ngoài ra còn phân theo quá trình h p ph i ta phân bi t gi a hai

- H p ph u ki d ch chuy n c a phân t ch t

l ng (ch a ch t h p ph ) so v i phân t ch t h p ph Bi n pháp th c hi n là cho

thái cân b ng Ti p theo, cho l c ho c l gi a l i ch t ph p ph

ti t ki m th i gian, công tháo g , v n chuy n, không làm v v n ch t h p ph

và có th thu h i ch t h p ph trang thái nguyên v n

khu ch tán trong dung d ch.

- Ch t b h p ph khu ch tán vào bên trong h mao qu n c a ch t h p ph

- Các phân t ch t b h p ph c g n vào b m t ch t h p ph - Giai

n h p ph th c s

Trong t t c n nào có t ch m nh t s quy t

nh hay kh ng ch ch y u toàn b quá trình h p ph

1.3.6.4 Cân b ng h p ph - ng nhi t h p ph

Quá trình h p ph là m t quá trình thu n ngh ch Các ph n t ch t b h p

mang Theo th ng ch t b h p ph tích t trên b m t ch t r n càng

thu c vào hai quá trình khu ch tán T i tr ng h p ph s i theo th i gian

n khi quá trình h p ph t cân b ng

r =

r = i Cf) = k (qmax q)

- k: h ng s t c h p ph

- q: t i tr ng h p ph t i th m t

- qmax: t i tr ng h p ph c i

Các mô hình h p ph ng nhi t

ng nhi t h p ph ng mô t s ph thu c gi a t i tr ng

a Mô hình h p ph ng nhi t Langmuir

- Các ph n t ch t h p ph p trên b m t ch t h p ph

- S h p ph là ch n l c

trên b m t ch t h p ph , không có các trung tâm ho ng

- Gi a các phân t , trên l p b m t và bên trong l p th tích có cân b ng

Khi b.Cf<< 1 thì q = qmax b Cf thì mô t vùng h p ph tuy n tính

Khi b.Cf>> 1 thì q = qmax thì mô t vùng bão hòa h p ph

- n: h ng s ph thu c vào nhi và luôn l

c s li u th c nghi m cho vùng ban

h p ph càng m nh thì dung môi b h p ph càng y u Dung môi có s

ng các ch t phân c c d h p ph lên b m t phân c c và các

pH ng nhi n tính ch t b m t c a ch t h p ph và ch t b

th tích c a dung d ch thu c th t chính xác n (dung d ch chu n)

c ph n ng h t v i ch t c nh có trong dung d ch c n phân

ng ch t c nh có trong dung d ch phân tích

sóng ánh sáng t i, s pha loãng dung d ch, n H+, s có m t c a các ion l )

th c trên có d ng:

ch s d ng vùng n tuy n tính gi a A và C, vùng tuy n tính này r ng hay

quang A c a dãy dung d ch chu các giá tr h p th

ng chu n, pha ch các dung d ch c u

i nó), giá thành s n xu t l i r (do s d ng các nguyên li u t t nhiên)

thu c lá, mi ng ho t tính trong kh u trang), kh mùi trong t l u hòa Than ho t tính trong công nghi p hóa h c là ch t xúc tác và ch t t i các

1.5.2 t o than ho t tính[4]

s n xu t than ho t tính: t nguyên li u ban

Trong k thu t thi t b : than ho t tính là m t thành ph n l c khí (trong

u l c thu c lá, mi ng ho t tính trong kh u trang) t m kh mùi trong t l nh và

Các ngành ch bi n th c ph m, công nghi p hóa d u, s n xu c

axit citric, m t gam v t li u có th tách lo i t ng ( ng v i 108mg/g).

Cd (II) r t cao Ch c ng than ho t tính là 0,7g/l có th h p ph dung

Bã chè, bã café: Nghiên c u s tách lo i Al3+, Cr3+, Cd2+ b ng bã chè, bã café thì Orhan và Buyukgungor ch ra r ng kh p ph i v i Al3+ là r t

t t Khi ti n hành thí nghi n: s d ng 0,3g v t li u khu y v i 100ml

c th i ch a 3 ion kim lo i trên thì Al3+ b tách lo i t i 98% b i bã chè và 96% b i bã café

Bã mía: Các thành ph n chính c a bã mía là nh ng hydratcacbon g m: licnoxenlulozo 40%; hemixenlulozo 25%; licni 23% ng tro, sap,

c Cây lúa g n li n v i s i dân, h t lúa là s n ph m chính