Bao cao thi nghim moi trng

Ý nghĩa môi trường của phương pháp keo tụ Trong kỹ thuật xử lý nước thải sử dụng rộng dãi những chất điện ly có khảnăng liên kết với những chất bẩn bằng lực hút tĩnh điện, cho phép tách

Bài 1 XÁC ĐỊNH LƯỢNG CHẤT KEO TỤ TỐI ƯU

I Mục đích thí nghiệm

- Hướng dẫn sinh viên xác định lượng chất keo tụ tối ưu

- Nắm vững bản chất của phương pháp keo tụ

- Nhận biết khả năng ứng dụng để phân hủy nước thải khó phân hủy sinh học

II Giới thiệu chung

1 Ý nghĩa môi trường của phương pháp keo tụ

Trong kỹ thuật xử lý nước thải sử dụng rộng dãi những chất điện ly có khảnăng liên kết với những chất bẩn bằng lực hút tĩnh điện, cho phép tách chúng rakhỏi nước dễ dàng bằng các phương pháp lắng, lọc hay quay ly tâm.Những chấtđiện ly này gọi là các chất keo tụ

Phương pháp keo tụ trong xử lý nước thải có nhiều ưu điểm so với các phươngpháp khác như đơn giản, rẻ, cho phép làm sạch nước thải ở mức sơ cấp và thânthiện với môi trường.Việc xác định hàm lượng tối ưu chất keo tụ cho phép giảmthời gian, chi phí, đồng thời tăng hiệu suất làm sạch

2 Nguyên tắc của phương pháp keo tụ

Bản chất của quá trình là hấp phụ.Các hạt chất bẩn trong nước là các hạt rắnhữu cơ, vô cơ mang điện Lực hấp phụ phụ thuộc vào lực tương tác tĩnh điện củacác chất trong dung dịch Các hiđroxit tạo ra trở thành các trung tâm hút bắt chấtbẩn trong nước.Các trung tâm này lớn dần lên tạo thành các bông Các bông này vachạm với nhau và với các hạt chất bẩn khác trong dung dịch, kích thước tăng lên

và lắng xuống đáy

Để quá trình xử lý đạt hiệu quả cao nhất, keo tụ phải được tiến hành ở nhữngvùng pH tối ưu.Ngoài ra, hiệu suất xử lý bằng keo tụ còn có thể được nâng lênbằng cách sử dụng sữa vôi hoặc các chất trợ keo

3 Phạm vi áp dụng của phương pháp keo tụ

Phương pháp keo tụ được ứng dụng để xử lý nước thải khó phân huỷ sinhhọc, đặc biệt là nước thải ngành dệt nhuộm, ngoài ra còn được sử dụng để xử lýnước cấp.

Đối tượng tiến hành xử lý là dung dịch phẩm nhuộm màu đỏ nồng độ 0,1g/l:Hòa tan 0,1g phẩm nhuộm màu đỏ vào trong 1 lít nước cất

IV Cách tiến hành

- Xác định COD ban đầu của dung dịch phẩm nhuộm

- Cho 100 ml dung dịch phẩm nhuộm lần lượt vào 5 cốc thủy tinh (dung tích 200ml) Bổ sung dung dịch keo tụ Al3+ vào từng cốc với hàm lượng lần lượt ; 1; 2; 3;4ml khuấy nhanh trong 5 phút rồi khuấy chậm trong 2 phút

- Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng 15 phút và quan sát quá trình tạo bông

- Lấy mẫu trong từng cốc của thiết bị khuấy trộn để xác định COD

* Xác định COD:

- Lấy 2,5 ml mẫu trong từng cốc vào bộ phá mẫu COD

- Sau đó cho thêm 2 ml dung dịch K2Cr2O7 0,1N

- Cho thêm 3,5 ml hỗn hợp dung dịch Ag2SO4 + H2SO4

- Cuối cùng đem đi phá mẫu trong 1h30 phút để xác định COD

V Tính toán kết quả

* Đo COD bằng phương pháp chuẩn độ:

- Sau khi xác định được COD ta tiến hành chuẩn độ

- Sử dụng dung dịch Fe2+ 0,01N để tiến hành chuẩn độ lượng COD xác địnhđược trên thiết bị đo.

- Đổ từng dung dịch trong ống đo COD vào bình tam giác, tráng rửa ống đo vàbình tam giác bằng nước cất

- Cho 2 giọt chỉ thị feroin vào bình tam giác, lắc đều

- Chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ cam thì dừnglại Ghi thể tích dung dịch Fe2+ 0,01N tiêu tốn

* Tính toán:

Nồng độ muối sắt đem chuẩn độ: 0,01 N

Thể tích mẫu: 2,5 ml

Công thức tính toán:

V1: thể tích muối sắt (II) chuẩn độ môi trường sau khi phá mẫu

V2: thể tích muối sắt (II) chuẩn độ mẫu trắng sau khi phá mẫu

Hiệu suất xử lý:

COD1: COD mẫu trước xử lý, mg/lCOD2: COD mẫu sau khi xử lý, mg/l

* Kết quả thí nghiệm:

V2=19,2 ml: thể tích muối sắt (II) chuẩn độ mẫu trắng sau khi phá mẫu

(ml)

VFe2+ 0,01N(ml)

-VII Trả lời câu hỏi

Câu 1: Dựa trên lượng hóa chất sử dụng (axit hoặc kiềm, phèn), tính lượng hóa

chất cần thiết để xử lý 1m3 nước thải?

TL:

* Dựa vào thực nghiệm, xét trên 100 ml nước thải:

Hiệu suất sử lý COD đạt cao nhất là 77,14% khi hàm lượng Al3+ tối ưu là 32,40 mg/l Vậy khối lượng phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O cần dùng là:

Lượng NaOH 1M cần dùng để chỉnh pH là 1ml tương ứng với 40 (mg)

* Xét trên 1m3 nước thải:

Lượng phèn nhôm cần dùng là: 0,3996 104 = 3,996 (kg)

m phèn = 666 = 0,3996 (g)

- Thực tế cho thấy khi nhiệt độ nước tăng lượng phèn cần để keo tụ giảm, thờigian và cường độ khuấy trộn cũng giảm theo

- Nhiệt độ của nước thích hợp khi dùng phèn nhôm là: 20 – 40oC, tốt nhất là 35– 45oC Phèn Fe khi thủy phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ, vì vậy nhiệt độ củanước ở 0oC vẫn có thể dùng phèn Fe làm chất keo tụ

 Lượng và tính chất của cặn

- Khi hàm lượng cặn trong nước tăng lên, lượng phèn cần thiết cũng tăng lên,nhưng hiệu quả keo tụ lại phụ thuộc vào tính chất của cặn tự nhiên như kích thước,diện tích và mức độ phân tán …

 pH:

- Đối với phèn Al: Khi pH < 4,5 thì không xảy ra phản ứng thủy phân Khi pH >7,5 làm cho muối kiềm kém tan và hiệu quả keo tụ bị hạn chế Phèn nhôm đạt hiệuquả cao nhất khi pH = 5,5 – 7,5

- Đối với phèn Fe: Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa

trong nước thải Nhưng nếu mật độ các hạt thấp, quá trình keo tụ sẽ diễn ra rất chậm, vì các hạt keo sẽ ít có cơ hội tiếp xúc với nhau

- Làm giảm đáng kể độ pH,phải dùng NaOH để hiệu chỉnhlại độ pH dẫn đến chi phí sảnxuất tăng

-Phải dùng thêm một số phụgia trợ kéo tụ và trợ lắng

- Khi quá liều lượng cần thiếtthì hiện tượng keo tụ bị phá hủylàm nước đục trở lại

- Hàm lượng Al dư trongnước lớn hơn so với khi dùngchất keo tụ khác và có thể lớnhơn tiêu chuẩn với (0,2mg/lít)

- Khả năng loại bỏ các chấthữu cơ tan và không tan cùngcác kim loại nặng thường hạnchế

- Ngoài ra có thể làm tănglượng SO42- trong nước thải sau

sử lý là loại có độc tính đối vớiVSV

Phèn sắt

Fe2(SO4)3.nH2O hoặc

FeCl3.nH2O

- Liều lượng phèn sắt(III) dùng để kết tủa chỉbằng 1/3 - 1/2 liều lượngphèn nhôm

- Phèn sắt ít bị ảnhhưởng của nhiệt độ vàgiới hạn pH rộng

- Có thể ăn mòn đường ốngmạnh hơn phèn nhôm

- Nhôm Cloride cótrong hợp chất PAC đã cómột phần phản ứng vớikiềm do đó khi hòa tanvào nước thì PAC sẽ cótính acid thấp hơn nghĩa

là độ pH sẽ không bịgiảm đột ngột thuận tiệncho việc điều chỉnh pH,tiết kiệm được hóa chấtdùng để tăng độ kiềm vàcác thiết bị đi kèm nhưbơm định lượng và thùnghóa chất so với khi sửdụng phèn nhôm

- PAC hoạt động tốtnhất trong khoảng PH từ6.5 - 8.5, lúc này các ionkim lại nặng đều bị kếttủa và chìm xuống đáyhoặc bám vào các hạt keotạo thành

ổn định của hạt keo

- Lượng Cloride trong hóachất keo tụ PAC sẽ thúc đẩyquá trình ăn mòn ở những nơiđóng cặn bùn

Câu 4: Trong xử lý nước cấp bằng phương pháp keo tụ thường sử dụng phèn sắt

hơn là phèn nhôm Giải thích?

TL:

Trong xử lý nước cấp bằng phương pháp keo tụ thường sử dụng phèn sắt hơnphèn nhôm vì độ hòa tan của keo Fe(OH)3 trong nước nhỏ hơn Al(OH)3 Tỉ trọngcủa Fe(OH)3 = 1,5Al(OH)3 do vậy keo sắt tạo thành vẫn lắng được khi trong nước

có ít chất huyền phù (mà nước cấp sẽ ít chất bẩn hơn rất nhiều so với nước thải) Mặt khác, với những nhược điểm của phèn nhôm được nêu ở câu trên, sau khi sử

lý bằng phen nhôm sẽ gây ô nhiễm thứ cấp và việc sử lý ô nhiễm thứ cấp này khókhăn hơn rất nhiều so với việc sử lý ô nhiễm thứ cấp do phèn sắt gây ra

Bài 2 XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA pH LÊN HIỆU SUẤT KEO TỤ

I Mục đích thí nghiệm

- Hướng dẫn sinh viên xác định sự ảnh hưởng của pH lên hiệu suất keo tụ

- Nắm vững bản chất của phương pháp keo tụ

- Nhận biết khả năng ứng dụng để phân hủy nước thải khó phân hủy sinh học

II Giới thiệu chung

1 Ý nghĩa môi trường của phương pháp keo tụ

Trong kỹ thuật xử lý nước thải sử dụng rộng dãi những chất điện ly có khảnăng liên kết với những chất bẩn bằng lực hút tĩnh điện, cho phép tách chúng rakhỏi nước dễ dàng bằng các phương pháp lắng, lọc hay quay ly tâm.Những chấtđiện ly này gọi là các chất keo tụ

Phương pháp keo tụ trong xử lý nước thải có nhiều ưu điểm so với cácphương pháp khác như đơn giản, rẻ, cho phép làm sạch nước thải ở mức sơ cấp vàthân thiện với môi trường.Việc xác định hàm lượng tối ưu chất keo tụ cho phépgiảm thời gian, chi phí, đồng thời tăng hiệu suất làm sạch

2 Nguyên tắc của phương pháp keo tụ

Bản chất của quá trình là hấp phụ.Các hạt chất bẩn trong nước là các hạt rắnhữu cơ, vô cơ mang điện Lực hấp phụ phụ thuộc vào lực tương tác tĩnh điện củacác chất trong dung dịch Các hiđroxit tạo ra trở thành các trung tâm hút bắt chấtbẩn trong nước.Các trung tâm này lớn dần lên tạo thành các bông Các bông này vachạm với nhau và với các hạt chất bẩn khác trong dung dịch, kích thước tăng lên

và lắng xuống đáy

Để quá trình xử lý đạt hiệu quả cao nhất, keo tụ phải được tiến hành ở nhữngvùng pH tối ưu.Ngoài ra, hiệu suất xử lý bằng keo tụ còn có thể được nâng lênbằng cách sử dụng sữa vôi hoặc các chất trợ keo

3 Phạm vi áp dụng của phương pháp keo tụ

Phương pháp keo tụ được ứng dụng để xử lý nước thải khó phân huỷ sinhhọc, đặc biệt là nước thải ngành dệt nhuộm, ngoài ra còn được sử dụng để xử lýnước cấp

Chất keo tụ sử dụng ở đây là phèn nhôm: Hoà tan 25g Al2(SO4)3.18H2Otrong bình định mức 250 ml với 100 - 200 ml nước cất, định mức thành 250ml.Dung dịch thu được có nồng độ Al3+ 0,3M.

Đối tượng tiến hành xử lý là dung dịch phẩm nhuộm màu đỏ nồng độ 0,1g/l:Hòa tan 0,1g phẩm nhuộm màu đỏ vào trong 1 lít nước cất

IV Cách tiến hành

- Xác định COD ban đầu của dung dịch phẩm nhuộm

- Cho100 ml dung dịch phẩm nhuộm lần lượt vào 4 cốc thủy tinh (dung tích 200ml) Bổ sung dung dịch keo tụ 3ml dung dịch Al3+ vào từng cốc sử dụng dung dịch

H2SO4 1M và dung dịch NaOH 1M để điều chỉnh dung dịch trong các cốc cho đếncác giá trị pH lần lượt là 4; 6; 8 và CODo, khuấy nhanh trong 5 phút rồi khuấychậm trong 2 phút

- Ngừng khuấy trộn, để dung dịch lắng 15 phút và quan sát quá trình tạo bông

- Lấy mẫu trong từng cốc của thiết bị khuấy trộn để xác định COD

- Riêng mẫu CODo không cho dung dịch Al3+

* Xác định COD:

- Lấy 2,5 ml mẫu trong từng cốc vào bộ phá mẫu COD

- Sau đó cho thêm 2 ml dung dịch K2Cr2O7 0,1N

- Cho thêm 3,5 ml hỗn hợp dung dịch Ag2SO4 + H2SO4

- Cuối cùng đem đi phá mẫu trong 1h30 phút để xác định COD

V Tính toán kết quả

* Đo COD bằng phương pháp chuẩn độ:

- Sau khi xác định được COD ta tiến hành chuẩn độ

- Sử dụng dung dịch Fe2+ 0,01N để tiến hành chuẩn độ lượng COD xác địnhđược trên thiết bị đo

- Đổ từng dung dịch trong ống đo COD vào bình tam giác, tráng rửa ống đo vàbình tam giác bằng nước cất

- Cho 2 giọt chỉ thị feroin vào bình tam giác

- Chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ cam thìdừng lại Ghi thể tích dung dịch Fe2+ 0,01N tiêu tốn

* Tính toán:

Nồng độ muối sắt đem chuẩn độ : 0,01 N

Thể tích mẫu: 2,5 ml

Công thức tính toán:

V1: thể tích muối sắt (II) chuẩn độ môi trường sau khi phá mẫu

V2: thể tích muối sắt (II) chuẩn độ mẫu trắng sau khi phá mẫuHiệu suất xử lý:

COD1: COD mẫu trước xử lý, mg/lCOD2: COD mẫu sau khi xử lý, mg/l

* Kết quả thí nghiệm:

STT Tên mẫu pH VFe2+ 0,01N

(ml)

COD(mg/l)

* Đồ thị sự phụ thuộc hiệu xuất xử lý vào pH:

* Nhận xét kết quả thí nghiệm:

Từ đồ thị ta thấy, pH tối ưu bằng 6 cho hiệu suất sử lý COD cao nhất 97,14% Khitiếp tục tăng pH của nước thải tải thấy hiệu suất sử lý có xu hướng giảm rõ rệt.Nguyên nhân là do trị số pH trong nước quá cao hay quá thấp đều làm cho Al(OH)3

hòa tan, làm tăng hàm lượng nhôm dư trong nước

VII Trả lời câu hỏi

Câu 1: pH ảnh hưởng thế nào đến quá trình keo tụ?

TL:

pH của nước có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình keo tụ

Trị số pH trong nước quá cao hay quá thấp đều làm cho Al(OH)3 hòa tan, làmtăng hàm lượng nhôm dư trong nước

pH < 5,5 Al(OH)3 có tác dụng như một chất kiềm làm tăng hàm lượng Al3+

trong nước

Al(OH)3 +3H+  Al3+ + 3H2O

Khi pH > 7,5, Al(OH)3 đóng vai trò như một axit làm cho gốc AlO2- , lúc này

Al3+ giảm dẫn đến hiệu suất sử lý giảm

Nên vậy, đối với phèn nhôm thì độ pH= 6 - 6,5 là tối ưu

Câu 2: pH càng lớn thì hiệu suất keo tụ càng cao có đúng không? Tại sao?

TL:

Khi pH càng lớn thì hiệu suất keo tụ càng giảm do hàm lương Al3+ trong nướcgiảm mà Al(OH)3 hình thành chủ yếu gốc AlO2- làm tăng hàm lượng nhôm dưtrong nước.

Bài 3 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG HẤP PHỤ ĐỘNG

I Mục đích thí nghiệm

- Hướng dẫn sinh viên xây dựng đường cong hấp phụ động

- Nắm vững bản chất của phương pháp hấp phụ động

- Nhận biết khả năng ứng dụng để phân hủy nước thải khó phân hủy sinh học

II Giới thiệu chung

1 Ý nghĩa môi trường của phương pháp hấp phụ

Phẩm màu nhuộm hữu cơ là một trong những hóa chất gây độc môi trườngsống của sinh vật dưới nước làm ô nhiễm nặng nguồn nước Các ngành côngnghiệp dệt nhuộm, giấy, chất dẻo, da, thực phẩm, mỹphẩm thường sử dụng cácphẩm màu Do vậy, nước thải công nghiệp từ các xí nghiệp nhà máy này thườngchứa ít nhiều các hóa chất phẩm màu nhuộm Hấp phụ là một trong những phươngpháp hóa lý phổ biến và hiệu quả để khử màu nhuộm Nhiều loại chất hấp phụkhác nhau được biết đến trong ứng dụng này như than hoạt tính, zeolit, tro than,chitin và chitosan

2 Nguyên tắc của phương pháp hấp phụ động

Hấp phụ là quá trình lưu giữ các chất trên bề mặt phân chia giữa hai pha:pha rắn (chất hấp phụ) và pha lỏng hoặc pha khí (chứa chất bị hấp phụ) Chất hấpphụ thường là chất có diện tích bề mặt lớn, trên đó có các trung tâm hoạt động cókhả năng giữ các phân tử của chất bị hấp phụ Hấp phụ động là quá trình hấp phụxảy ra khi cho dung dịch chứa chất bị hấp phụ chảy qua cột chứa chất hấp phụ (cộthấp phụ)

Trong thí nghiệm này chất hấp phụ được sử dụng là than hoạt tính Chất bịhấp phụ là chất có trong pha lỏng hoặc pha khí có khả năng bị giữ trên bề mặt củachất hấp phụ Trong thí nghiệm này chất bị hấp phụ là xanh metylen.

3 Phạm vi áp dụng của phương pháp hấp phụ động

Phương pháp phương pháp hấp phụ động được ứng dụng để xử lý nhiều loạinước thải khác nhau chứa các chất hữu cơ hòa tan khó bị phân hủy sinh học tựnhiên, các chất vi ô nhiễm, các chất định mùi vị, kim loại nặng,

- Máy đo quang

- Bình chứa dung dịch dung tích khoảng 2 L

- Cho 25g than vỏ dừa vào cột, vỗ nhẹ cho than xếp khít nhau

- Nối cột hấp phụ với bình chứa chất bị hấp phụ và mở khóa bình cho dung dịchchảy vào cột Mở khóa cột, đợi khi dung dịch bắt đầu chảy ra khỏi cột thì đóngkhóa cột, chờ trong 2-3 phút, mở khóa cột và bắt đầu hứng dung dịch chảy ra từcuối cột Tốc độ dòng chảy là 15 mL/phút Khi nào nồng độ chất màu đi ra từ cuốicột có nồng độ xấp xỉ bằng nồng độ đầu vào thì dừng thí nghiệm

- Ghi số thể tích dung dịch thu được từ cuối cột tương ứng với các giá trị hấp thụquang đo được trên máy.

V Tính kết quả

* Tính toán:

Co = 50, d= 4cm, h = 5cm , v = 15ml/phút, m = 25g , 15 phút hứng đo 1 lần

Tính lượng xanh metylen đã bị hấp phụ:

C0 và C là nồng độ xanh metylen lúc trước và lúc sau khi đạt cân bằng hấp phụ

m= 25g là khối lượng than hoạt tính

- Lượng hấp phụ động của than trên cột (mg xanh metylen / g than)

- Khả năng ứng dụng của loại hình hấp phụ này trong nghiên cứu khoa học vàtrong thực tế: để sử lý nhiều loại nước thải khác nhau chứa các chất hữu cơ hòa tankhó bị phân hủy sinh học tự nhiên, các chất vi ô nhiễm, các chất định mùi vị, kimloại nặng,

* Lượng xanh metylen đã bị hấp phụ trên than hoạt tính: