Xử lý nước thải ô nhiễm màu bằng phương pháp hấp phụ than hoạt tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
- Viện CNSH & MT Họ và tên sinh viên: __________________________________
Lớp: 54 CNMT
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Học phần: Thí nghiệm Mơ hình xử lý chất thải
Bài số 3: XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ô NHIỄM MÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
(THAN HOẠT TÍNH)
Thời gian làm thí nghiệm/nhóm TN/nơi TN: 12-9-2015/ IC/ Tầng 3 TTTNTH
I. MỤC ĐÍCH:
Than hoạt tính là một trong các chất hấp thụ phụ sử dụng trong xử lý nước , nước thải để loại
màu, các chất độc lượng nhỏ… Bài thí nghiệm này giúp sinh viên thực hành làm quen với
vấn đề XLNT bằng phương pháp hấp phụt và đánh giá hoạt tính hấp phụ của than hoạt tính
qua khả năng hấp phụ màu dung dịch xanh metylen. Từ kết quả thí nghiệm, tính tốn các
thơng số q trình hấp phụ.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
1. Khái niệm hấp phụ
Hấp phụ là quá trình tụ tập (chất chứa, thu hút…) các phân tử khí, hơi hoặc các phân tử, ion
của chất tan lên bề mặt phân chia pha. Bề mặt phân chia pha có thể là lỏng – rắn, khí – lỏng,
khí – rắn. Chất mà trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra gọi là chất hấp phụ, còn chất mà
được tụ tập trên bề mặt phân chia pha được gọi là chất bị hấp phụ.
2. Bản chất quá trình hấp phụ:
2.1 Hấp phụ vật lý:
Các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (khơng
hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại
trên bề mặt bằng lực liên kết phân tử yếu (lực vander walls) và liên kết hiđro. Sự hấp phụ vật
lý luôn luôn thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ khơng lớn.
2.2 Hấp phụ hóa học:
Xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo hợp chất hóa học với các phân tử bị hấp phụ và hình
thành trên bề mặt phân chia pha (bề mặt pha hấp phụ). Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên
kết hóa học thơng thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) sự hấp phụ
hóa học ln ln bất thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị

800kJ/mol.
3. Các chất hấp phụ thường dùng
3.1 Than hoạt tính
Là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa có
dạng tinh thể vụn grafit(ngồi carbon thì phần cịn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là các
kim loại kiềm và vụn cát).
Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngồi rất lớn, nếu tính ra đơn vị khối lượng thì là từ 500
đến 2500 m2/g, do vậy mà nó là một chất lý tưởng dùng để lọc hút nhiều loại hóa chất.


3.2 Silicagel
Đó là chất rắn có lỗ xốp nhỏ, dạng cục hoặc viên hình cầu tuỳ thuộc phương pháp tạo hạt khi
điều chế, có loại trong suốt như thuỷ tinh, có loại đục. Độ xốp thay đổi trong giới hạn 20 60%, đường kính lỗ xốp khoảng 3 - 10 nm, bề mặt riêng 200 - 800 m2/g. Hút nước mạnh và
có khả năng hấp phụ chất khí
Được dùng làm chất hấp phụ để làm sạch dầu khoáng và nước, tách các rượu, axit amin,
vitamin, chất kháng sinh, freon, vv.
Cũng dùng làm chất mang xúc tác; chất hút ẩm, làm khơ và chất hấp phụ (pha tĩnh) trong
phân tích sắc kí.
3.3 Zeolite
Zeolite là các aluminosilicat tinh thể có hệ thống mao quản đồng đều chứa các cation nhóm-Ivà-II.
Chế phẩm zeolite làm phụ gia thức ăn cho lợn và gà vì khi được trộn vào thức ăn, chế phẩm
zeolite sẽ hấp phụ các chất độc trong cơ thể vật nuôi, tăng khả năng kháng bệnh, kích thích
tiêu hóa và tăng trưởng.
4. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ
Phương trình tốn học đầu tiên mơ tả q trình hấp phụ đẳng nhiệt của một chất khí được
Freundlich và Küster cơng bố năm 1894

Trong đó: là lượng chất bị hấp phụ (adsorbate),
lượng chất hấp phụ (adsorbent),
là áp suất của chất bị hấp phụ (adsorbate), và là hằng số đặc trưng cho mỗi cặp

adsorbent-adsorbat ở nhiệt độ nhất định.
III. MƠ TẢ THÍ NGHIỆM
1. Pha hóa chất
 Dung dịch Xanh metylen (75 mg/L): cân 0,0751 g định mức bằng nước cất lên 1000
mL.
2. Dựng đường chuẩn:
Ống nghiệm

0

1

2

3

4

5

[dd chuẩn], mg/L

0

15

30

45

60

75

dd Xanh metylen (mL)

0

5

10

15

20

25

Nước cất (mL)

25

20

15

10

5

0

 Lắc đều các ống nghiệm để Xanh metylen lên màu.
3. Xác định khả năng hấp phụ ở các liều khác nhau:
 Lấy vào 6 bình tam giác, thêm vào các bình như bảng sau:
Bình số

1

2

3

4

5

6

dd Xanh Metylen, mL

50

50

50

50

50

50

Lượng than hoạt tính, g

0.0504

0.0984

0.1985

0.2998

0.3996

0.5034


Liều hấp phụ tương ứng, mg/L

1008

1968

3970

5996

7992

10068

 Lắc các bình liên tục trong 60 phút.
 Dùng giấy lọc thường để lọc các mẫu, thu dịch lọc (chỉ cần lọc từ khoảng 25-30 mL để
đủ cho mẫu đo quang).
4. Đem dãy chuẩn cùng với mẫu đi đo quang ở bước sóng 724 nm bằng máy DR-2000.
Cách dùng máy DR-2000 để đo quang:
 Khởi động.
 Chọn chương trình 0 để đo quang (Abs).
 Chỉnh bước sóng bằng núm vặn ở bên phải máy.
 Chọn mẫu trắng là mẫu nước cất.
 Đổ vào curvet ít nhất 25 mL mẫu (qua vạch trên thành curvet), dùng giấy mềm lau 2
mặt bên→nhấn Read để đọc kết quả.
Lưu ý: Curvet dùng đo Xanh Metylen phải được rửa bằng acid H2SO4 loãng để bay hết màu.
Dụng cụ làm thí nghiệm cũng phải được ngâm bằng nước pha acid lỗng để bay hết màu.
IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
1. Kết quả đường chuẩn
Do đường chuẩn của nhóm dựng có R2= 0,5. Nhóm sử dụng đường chuẩn của nhóm bạn
Đoan
Đồ thị đường chuẩn xanh metylen
Nồng độ dd chuẩn (mg/L)

15

30

45

60

75

Độ hấp thụ quang

0.0449

0.1239

0.2145

0.3240

0.4368

Độ hấp t hụ quang

Đường Chuẩn Độ Hấp Thụ Quang
0.5
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0

f(x) = 0.01x - 0.07

R² = 0.99
Độ hấp thụ quang

10

20

30

40

50

Nồng độ dd chuẩn (mg/L)

2. Kết quả thí nghiệm

60

70

80


Bình số

1

2

3

4

5

6

0,0504

0,0984

0,1985

0,2998

0,3996

0,503
4

Liều hấp phụ tương ứng, mg/L

1008

1968

3970

5996

7992

10068

Độ hấp thụ quang

0,105

0,089

0,074

0,056

0,017

0,001

Nồng độ dd metylen sau hấp phụ,
mg/L

25,97

23,55

21,27

18,55

12,64

10,2

Lượng than hoạt tính, g

3. Tính tốn
Từ số liệu thì nghiệm có được, tính:
E (%) 

3.1 Hiệu suất xử lý màu trong từng bình thí nghiệm. :

C0  Ce
*100
Ce
(%)

Bình số

1

2

3

4

5

6

Hiệu suất xử lý màu

63,37
%

68,6%

71,64
%

75,27
%

83,15
%

86,4%

AC  0, 05*

3.2 Hoạt tính hấp phụ của than ở từng bình thí nghiệm: :
Bình số

1

2

Hoạt tính hấp phụ than

0,04864 0,0261
4

3

4

C0  Ce
mc
(mg/mg)

5

6

0,01353 0,00941 0,0078

0,0064
4

3.3 Các hệ số trong phương trình hấp phụ Freundlich
Dãy số liệu thí nghiệm
Ce, mg/L

25,97

23,55

21,27

18,55

12,64

10,2

x/mc, mg/mg

0,04864

0,02614

0,01353

0,00941

0,0078

0,00644

Đồ thị biến thiên E và AC theo liều hấp phụ


ln(CE), mg/L
ln(x/mc), mg/mg

0
-1

2.2 2.4 2.6 2.8

3

ln(CE), mg/L
Linear (ln(CE), mg/L)

-2
-3
-4
-5

3.2 3.4

f(x) = 1.84x - 9.56
R² = 0.75

-6

Từ đồ thị →hệ số góc a = 1/n = 1.8441 => n = 0,54227

V. NHẬN XÉT: