Nghiên cứu điều chế chất keo tụ PAC-Al13 (Polyaluminium Chloride) từ guồn nhôm phế liệu ứng dụng trong xử lý nước mặt và nước thảin

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
oOo
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC–Al
13
(POLYALUMINIUM CHLORIDE) TỪ NGUỒN NHÔM
PHẾ LIỆU ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ
NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC THẢI
Chuyên ngành: Môi Trường
Mã số ngành: 108
GVHD: TS.NGUYỄN ĐÌNH THÀNH
SVTH : LƯU THỊ KIỀU HƯƠNG
Tp.Hồ Chí Minh
Tháng 12 năm 2006
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 1

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐẠI HỌC KTCN TP.HCM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA:Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học
BỘ MÔN : Môi Trường NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: Lưu Thò Kiều Hương MSSV: 02ĐHMT095
NGÀNH: Môi Trường LỚP : 02MT4

1. Đầu đề Đồ án tốt nghiệp:
Nghiên cứu điều chế chất keo tụ PAC-Al
13
(polyaluminium chloride) từ
nguồn nhôm phế liệu ứng dụng trong xử lý nước mặt và nước thải.
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
- Nghiên cứu điều chế chất keo tụ PAC-Al
13
từ nguồn nhôm phế liệu và acid
chlohydric công nghiệp.
- Khảo sát tính năng keo tụ của PAC-Al
13
trong xử lý nước mặt và nước thải.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước mặt và nước thải của PAC-Al
13
so với
PAC Viện Công nghệ Hóa học và phèn nhôm truyền thống.
3. Ngày giao Đồ án tốt nghiệp : Ngày 01 tháng 10 năm 2006.
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày 27 tháng 12 năm 2006.
5. Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn :
1/ TS.Nguyễn Đình Thành
Nội dung và yêu cầu ĐATN đã được thông qua Bộ môn.
Ngày tháng năm 2006
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Người duyệt (chấm sơ bộ):
Đơn vò:
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 2

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
Ngày bảo vệ:
Điểm tổng kết
Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN




















Điểm bằng số ________________ Điểm bằng chữ_________________________

Ngày…………tháng…………năm……………
Chữ ký của GVHD

SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 3

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
LỜI CẢM ƠN

Sau hơn bốn năm học tập tại Trường ĐH Kỹ Thuật Cơng Nghệ Tp.Hồ Chí
Minh, em đã tiếp thu được những kiến thức q giá từ thầy cơ Khoa Mơi Trường
và Cơng Nghệ Sinh Học và đó cũng chính là hành trang giúp em bước vào đời.
Và nay, sau thời gian thực tập tốt nghiệp và làm Đồ án tại Viện Khoa Học
Vật Liệu Ứng Dụng trực thuộc Viện Khoa Học và Cơng Nghệ Việt Nam, dưới sự
hướng dẫn tận tình của TS.Nguyễn Đình Thành tại phòng Vật Liệu Xúc Tác Ứng
Dụng, em đã tích luỹ được những kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tiễn thật
hữu ích.
Với tất cả sự kính trọng và biết ơn, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành
đến các q thầy cơ Khoa Mơi Trường và Cơng Nghệ Sinh Học, TS.Nguyễn Đình
Thành cùng với cơ Hà, anh Q, anh Thiện ở Viện Khoa Học Vật Liệu Ứng
Dụng và anh Q, anh Triết, anh Đạt bên Viện Cơng Nghệ Hóa Học đã tạo mọi
điều kiện giúp đỡ em hồn thành Đồ án tốt nghiệp này với kết quả tốt nhất.
Tp.Hồ Chí Minh tháng 12/2006
SV: Lưu Thị Kiều Hương
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 4

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU Trang 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Cơ sở khoa học đề tài 3

2. Mục tiêu đề tài 3
3. Đòa điểm thực hiện đề tài 4
4. Giới hạn đề tài 4
5. Phương pháp nghiên cứu đề tài 4
6. Ý nghóa khoa học đề tài 5
7. Đánh giá kết quả 5
A.TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1 : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 5

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
1.1 Phương pháp xử lý cơ học 7
1.2 Phương pháp xử lý hóa lý 7
1.2.1 Keo tụ 8
1.2.2 Tuyển nổi 8
1.2.3 Hấp phụ 9
1.2.4 Trao đổi ion 9
1.2.5 Màng bán thấm 9
1.2.6 Trích ly 9
1.2.7 Chưng bay hơi 10
1.2.8 Phương pháp trung hòa 10
1.2.9 Phương pháp oxy hóa khử 10
1.2.10 Kết tủa hóa học 11
1.3 Phương pháp xử lý sinh học 11
1.3.1 Phương pháp sinh học nhân tạo 11
1.3.2 Phương pháp sinh học tự nhiên 12
CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ CHẤT KEO TỤ VÀ HIỆN TƯNG
KEO TỤ
2.1 Hệ keo và hiện tượng keo tụ 13

2.1.1 Chất phân tán trong môi trường nước 13
2.1.2 Hệ keo – cấu tạo và tính chất 14
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 6

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
2.1.3 Độ bền của hệ keo và hiện tượng keo tụ 15
2.1.4 Phá bền của các huyền phù keo 17
2.1.5 Sự cần thiết của các chất keo tụ 17
2.1.6 Các biện pháp hóa học dùng để keo tụ 19
2.1.6.1 Tăng lực ion 19
2.1.6.2 Thay đổi pH 19
2.1.6.3 Đưa vào hệ một muối kim loại hóa trò III 19
2.1.6.4 Đưa vào một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợp 20
2.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông 20
2.1.7.1 Trò số pH của nước 20
2.1.7.2 Lượng dùng chất keo tụ 20
2.1.7.3 Nhiệt độ nước 21
2.1.7.4 Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ 21
2.1.7.5 Tạp chất trong nước 21
2.1.7.6 Môi chất tiếp xúc 22
2.2 Các chất keo tụ vô cơ 22
2.2.1 Cơ sở lý thuyết chất keo tụ 22
2.2.2 Sản phẩm truyền thống 23
2.2.3 Sản phẩm keo tụ mới 25
2.2.4 Một số công trình điều chế chất keo tụ 29
2.2.4.1 Điều chế phèn nhôm truyền thống 29
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 7

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
2.2.4.2 Điều chế polyaluminium chloride (PAC) 30
2.2.4.3 Điều chế polyaluminium sulfat (PAS) 31

2.2.4.4 Điều chế các polyferric 32
CHƯƠNG 3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Phương pháp phân tích 33
3.1.1 Phương pháp Complexon (phương pháp chuẩn độ ngược) 33
3.1.1.1 Xác đònh tổng Al
3+
, Fe
3+
bằng phương pháp chuẩn độ ngược 33
3.1.1.2 Xác đònh Al
3+
bằng phương pháp chuẩn độ thay thế 34
3.1.2 Thực hành phương pháp Complexol 34
3.1.2.1 Xác đònh nồng độ Zn
2+
34
3.1.2.2 Xác đònh lượng tổng Al
3+
và Fe
3+
34
4.1.2.3 Xác đònh lượng Al
3+
35
3.2 Phương pháp Jar – Test 36
3.2.1 Cơ sở lý thuyết 36

3.2.2 Cách sử dụng 36
B.THỰC NGHIỆM
CHƯƠNG 4 : HÓA CHẤT – DỤNG CỤ – THIẾT BỊ
4.1 Hóa chất 38
4.1.1 Hóa chất 38
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 8

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
4.1.2 Chuẩn bò các dung dòch 39
4.2 Dụng cụ 40
4.3 Thiết bò 41
CHƯƠNG 5 : TIẾN HÀNH ĐIỀU CHẾ HP CHẤT KEO TỤ TỪ
NHÔM PHẾ LIỆU
5.1 Điều chế dung dòch AlCl
3
từ nhôm phế liệu 42
51.1 Hệ thống dụng cụ 42
5.1.2 Phương pháp tiến hành 43
5.2 Điều chế hợp chất keo tụ PAC-Al
13
44
5.2.1 Điều kiện thực nghiệm chế tạo PAC-Al
13
44
5.2.2 Quy trình công nghệ chế tạo PAC-Al
13
từ nhôm phế liệu 44
5.3 Xác đònh tỷ trọng của dung dòch PAC-Al
13

46
5.4 Xác đònh độ ẩm của sản phẩm PAC-Al
13
47
C.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ ĐIỀU CHẾ HP CHẤT KEO TỤ PAC-Al
13
6.1 Kết quả điều chế dung dòch AlCl
3
48
6.2 Kết quả điều chế chất keo tụ PAC-Al
13
49
6.2.1 Kết quả đo hàm lượng Al
2
O
3
của PAC-Al
13
dạng dung dòch 49
6.2.2 Kết quả đo tỷ trọng dung dòch PAC-Al
13
49
6.2.3 Kết quả đo hàm lượng Al
2
O
3
của PAC-Al
13
dạng rắn 50

SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 9

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
6.2.4 Kết quả xác đònh cấu trúc vật liệu PAC-Al
13
50
6.2.5 Kết quả xác đònh độ ẩm của PAC-Al
13
51
6.3 Ứng dụng chất keo tụ PAC-Al
13
trong xử lý nước 52
6.3.1 Ứng dụng trong xử lý nước mặt 52
6.3.1.1 Nguyên tắc thử nghiệm 52
6.3.1.2 Môi trường nước đục 53
6.3.1.3 Môi trường nước chứa huyền phù 56
6.3.1.4 Môi trường nước sông 59
6.3.2 Ứng dụng trong xử lý nước thải 62
6.3.2.1 Nước thải dệt nhuộm 62
6.3.2.2 Nước thải sản xuất giấy Vónh Huê 65
D.TỔNG KẾT
CHƯƠNG 7 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
7.1 Kết luận 69
7.2 Kiến nghò 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 10

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

 EDTA: Ethylene diamine tetra acetic acid.
 dd: dung dịch.
 FC : Sắt III Clorua.
 AS : Nhôm III Sunfur.
 PFC : Polyferic Cloride.
 PAC: Polyaluminium Chloride.
 PAS : Poly aluminium sulfat.
 PASS : Poly aluminium silicat sulfat.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 11

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
 PFS : Poly ferric sulfat.
 PAFS : Poly alumino ferric sulfat.
 PHAS: Pre-Hydrolized Aluminium Sulfat.
 PASSC: Poly Aluminium Cloride Silica Sulfat.
 Phương pháp Complexon : Phương pháp chuẩn độ ngược.
 r = 2.2: tỷ lệ mol
+
−
3
nAl
nOH
.
DANH MỤC BẢNG

 Bảng 2.1: Các loại hạt có mặt trong môi trường nước.

 Bảng 2.2: Các sản phẩm thủy phân của sắt và nhôm trong nước.
 Bảng 2.3: Các sản phẩm keo tụ mới.
 Bảng 6.1: Kết quả phân tích Al
3+
bằng phương pháp Complexol.
 Bảng 6.2: Bảng kết quả đo tỷ trọng dung dòch PAC-Al
13
.
 Bảng 6.3: Kết quả xác đònh độ ẩm của PAC-Al
13
.
 Bảng 6.4: Kết quả keo tụ lắng trong nước đục.
 Bảng 6.5: Kết quả keo tụ lắng trong nước chứa huyền phù.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 12

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
 Bảng 6.6: Kết quả keo tụ lắng trong nước sông Sài Gòn.
 Bảng 6.7: Kết quả keo tụ lắng trong nước thải dệt nhuộm.
 Bảng 6.8: Kết quả keo tụ lắng trong nước thải sản xuất giấy Vónh Huê.
DANH MỤC HÌNH

 Hình 2.1: Quy trình điều chế PAC.
 Hình 3.1: Máy Jar-Test.
 Hình 5.1: Mô hình điều chế AlCl
3
.
 Hình 5.2: Quy trình điều chế dung dòch AlCl
3
.

 Hình 5.3: Quy trình điều chế PAC-Al
13
.
 Hình 6.1: Sản phẩm PAC-Al
13
dạng rắn.
 Hình 6.2: Cấu trúc phổ các mẫu PAC
CNHH
, PAC
thường
và PAC-Al
13.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 13

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
 Hình 6.3: Phổ chuẩn PAC
thường
và PAC-Al
13
qua các tỷ lệ.
 Hình 6.4: Đồ thò biểu diễn lượng phèn (môi trường nước đục).
 Hình 6.5: Đồ thò biểu diễn lượng PAC
CNHH
(môi trường nước đục).
 Hình 6.6: Đồ thò biểu diễn lượng PAC-Al
13
(môi trường nước đục).
 Hình 6.7: Đồ thò biểu diễn lượng phèn (môi trường nước chứa huyền phù).
 Hình 6.8: Đồ thò biểu diễn lượng PAC

CNHH
(môi trường nước chứa huyền
phù).
 Hình 6.9: Đồ thò biểu diễn lượng PAC-Al
13
(môi trường nước chứa huyền
phù).
 Hình 6.10: Đồ thò biểu diễn lượng phèn (môi trường nước sông Sài Gòn).
 Hình 6.11: Đồ thò biểu diễn lượng PAC
CNHH
(môi trường nước sông Sài
Gòn).
 Hình 6.12: Đồ thò biểu diễn lượng PAC-Al
13
(môi trường nước sông Sài
Gòn).
 Hình 6.13: Đồ thò biểu diễn lượng phèn (môi trường nước thải dệt nhuộm)
 Hình 6.14: Đồ thò biểu diễn lượng PAC
CNHH
(môi trường nước thải dệt
nhuộm).
 Hình 6.15: Đồ thò biểu diễn lượng PAC-Al
13
(môi trường nước thải dệt
nhuộm).
 Hình 6.16: Đồ thò biểu diễn lượng phèn (nước thải sản xuất giấy Vónh
Huê).
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 14

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
 Hình 6.17: Đồ thò biểu diễn lượng PAC
CNHH
( nước thải sản xuất giấy Vónh
Huê).
 Hình 6.18: Đồ thò biểu diễn lượng PAC-Al
13
( nước thải sản xuất giấy Vónh
Huê).
LỜI MỞ ĐẦU

Keo tụ nước bằng phèn nhôm (phèn đơn hoặc phèn kép) là phương pháp
thông dụng để làm trong nước bề mặt, nguồn nước xử lý chủ yếu nhằm cung cấp
cho sinh hoạt theo các hộ gia đình, mặt khác phương pháp keo tụ cũng thường
được áp dụng để xử lý nước thải tại các nhà máy. Phèn nhôm được sản xuất trong
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 15

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
nước chủ yếu từ nguồn khoáng sét – kaolinite (hay quặng bauxite,…) và acid
sulfuric nên giá thành hạ, việc cung ứng khá chủ động. Tuy vậy, hạn chế của
phèn nhôm là liều dùng tương đối cao, trung bình khoảng 30g/m
3
và khoảng pH
thích hợp của nước tương đối hẹp (pH từ 6 – 7.5). Vì tính acid của phèn nhôm cao,
liều lượng dùng lớn nên pH của nước đã xử lý có độ pH thấp gây ăn mòn thiết bò,
đường ống dẫn và lượng ion nhôm tồn dư cao gây bệnh đãng trí cho người sử
dụng. Để khắc phục những nhược điểm kể trên, người ta đã chế tạo và hiện đang
sử dụng ở một số nước là loại chế phẩm PAC. Sản phẩm thương mại loại này đã
được lưu hành vào cuối những năm của thập kỷ 60. Nó đang dần được thay thế

phèn nhôm truyền thống. Hiện nay ở Việt Nam, chế phẩm này cũng được nhập
(chủ yếu từ Trung Quốc, Ấn Độ,…) và đang được sử dụng trong một số nhà máy
cấp nước.
Theo đó, một sản phẩm PAC do Liên hiệp Khoa học sản xuất – Viện Công
nghệ Hóa học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thành
công và đưa vào ứng dụng rộng rãi ở nhiều nhà máy kể từ năm 2000 đến nay.
Từ hướng đi tiến bộ đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu điều chế PAC có
hàm lượng Al
13
cao (PAC-Al
13
), đi từ nguồn nguyên liệu nhôm phế thải và dung
dòch acid chlohydric công nghiệp của nhà máy hóa chất Biên Hòa. Chế phẩm tạo
thành ở dạng dung dòch và được phơi khô tự nhiên ngoài không khí để chuyển
thành dạng rắn, đồng thời thử tính năng keo tụ của sản phẩm PAC-Al
13
điều chế
được so với phèn Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O (Trung Quốc) và sản phẩm PAC
CNHH
(PAC
Viện Công nghệ Hóa học) đang sử dụng phổ biến tại thò trường Việt Nam.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương

Trang 16

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ TÀI
Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng về số lượng và chất lượng thì
ngành công nghiệp Việt Nam cũng nhanh chóng gây ảnh hưởng xấu đđến môi
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 17

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
trường sinh thái, có nhiều nhà máy làm ảnh hưởng đến môi trường qua nhiều hình
thức như : khí thải, bụi công nghiệp, nước thải, chất thải rắn,…Trong đó, nước thải
sản xuất đang là một vấn đề lớn, gây tác động xấu cho môi trường sống và ít
nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó, ở nhiều vùng quê trên cả
nước hiện đang khan hiếm nguồn nước sạch, nhất là bà con vùng lũ ở đồng bằng
Sông Cửu Long. Mặt khác, xã hội ngày càng phát triển thì tài nguyên khoáng sản
cũng dần dần khan hiếm và khuynh hướng ngày nay của thế giới là tận dụng tối
đa nguồn phế thải sản suất và sinh hoạt vào các hoạt động sản xuất có ích, cho
nên việc tận dụng tối đa các nguồn phế thải để chế tạo nên loại vật liệu hữu ích
được ứng dụng trong xử lý môi trường là vấn đề đang được quan tâm.
Đề tài nghiên cứu đã đưa ra vấn đề tận dụng lại nguồn nhôm phế thải làm
nguồn nguyên liệu điều chế chất keo tụ nhằm giải quyết được các vấn đề : tiết
kiệm chi phí cho nguyên liệu đầu vào, tạo ra một loại sản phẩm có giá trò kinh tế,
được ứng dụng phổ biến trong xử lý nước và có ý nghóa trong công tác bảo vệ môi
trường sống.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
 Tận dụng nguồn nhôm phế liệu hiện có và dung dòch acid chlohydric
công nghiệp để nghiên cứu điều chế chất keo tụ PAC-Al
13

.
 Khảo sát tính năng keo tụ của PAC-Al
13
trong xử lý nước mặt và nước
thải.
 Đánh giá hiệu quả xử lý nước mặt và nước thải của loại vật liệu này so
với PAC
CNHH
và phèn nhôm truyền thống.
3. ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 18

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
Đề tài được thực hiện tại phòng Vật liệu Xúc tác Ứng dụng – Viện Khoa
học Vật liệu Ứng dụng và Phòng Công nghệ các Hợp chất Vô cơ – Viện Công
nghệ Hóa học.
4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
 Giới hạn về thời gian:
Đề tài được nghiên cứu và thực hiện trong 12 tuần.
 Giới hạn về nội dung:
Chỉ tiến hành nghiên cứu điều chế PAC-Al
13
ở qui mô phòng thí
nghiệm và thử tính năng keo tụ lắng trong nước của sản phẩm bằng phương
pháp Jar-Test qua các mẫu nước mặt và nước thải.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
 Phương pháp thu thập thông tin, các thông số :
Thu thập các tài liệu về các phương pháp xử lý nước, các chất keo
tụ và quá trình keo tụ, quy trình điều chế các polymer vô cơ và phèn

truyền thống nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu cho quá trình nghiên cứu.
 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm :
Tiến hành điều chế vật liệu, xác đònh thành phần hóa học về nồng
độ phần trăm Al
3+
của dung dòch AlCl
3
sau điều chế (dùng phương pháp
chuẩn độ Complexon), xác đònh độ ẩm, tỷ trọng và thử tính năng keo tụ
của sản phẩm PAC-Al
13
(dùng phương pháp Jar-Test).
Gửi mẫu tại các trung tâm phân tích để xác đònh thành phần hóa học
về nồng độ phần trăm Al
2
O
3
của chế phẩm keo tụ PAC-Al
13
dạng lỏng
(dùng phương pháp so màu UV-VIS ở bước sóng
581=
λ
nm), nồng độ phần
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 19

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
trăm Al
2

O
3
của chế phẩm keo tụ PAC-Al
13
dạng rắn (dùng phương pháp
chuẩn độ Complexon) và xác đònh cấu trúc vật liệu keo tụ PAC
thường
,
PAC-Al
13
, PAC
CNHH
(dùng phương pháp nhiễu xạ tia X – XRD).
 Phương pháp thống kê, so sánh, đối chiếu số liệu :
Dùng phương pháp toán học để tính toán trong thực nghiệm và dùng
phương pháp tin học (phần mềm Excel) để biểu diễn các đồ thò nhằm đánh
giá hiệu quả của việc ứng dụng các chất keo tụ trong xử lý nước.
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC ĐỀ TÀI
Tận dụng được nguồn nhôm phế liệu hiện có để nghiên cứu điều chế chất
keo tụ PAC-Al
13
và sản phẩm này có thể ứng dụng trong xử lý nước, góp phần cải
thiện môi trường sống và mang lại lợi ích kinh tế.
7. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
 Xác đònh nồng độ phần trăm Al
3+
(phương pháp chuẩn độ
Complexon) đạt được sau khi điều chế dung dòch AlCl
3
.

 Xác đònh nồng độ phần trăm Al
2
O
3
của PAC-Al
13
sau khi điều chế ở
dạng dung dòch (phương pháp so màu UV-VIS ở bước sóng
581
=
λ
nm)
và dạng rắn (phương pháp chuẩn độ Complexon).
 Phân tích cấu trúc vật liệu sau khi điều chế (phương pháp nhiễu xạ
tia X – XRD).
 Thử nghiệm hiệu quả lắng trong nước mặt và nước thải của vật liệu
điều chế được ở qui mô phòng thí nghiệm bằng phương pháp Jar-Test.
 Đánh giá hiệu quả xử lý nước mặt và nước thải của chế phẩm so với
phèn truyền thống và PAC
CNHH
.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 20

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
A.TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 21

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
[4]
1.1 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC
Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bò và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá
trình xử lý hóa học và sinh học.
Được sử dụng nhằm mục đích:
 Tách các chất không hòa tan, những chất lơ lửng có kích thước lớn (rác,
nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh, các chất
tạp nổi,…) và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
 Điều hòa lưu lượng và các chất ô nhiễm trong nước thải.
Đôi khi người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng
dưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hay máy ly tâm.
1.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA LÝ
Các phương pháp hoá lý thường ứng dụng để xử lý nước thải là keo tụ,
trích ly, bay hơi,…
Căn cứ vào các điều kiện đòa phương và yêu cầu vệ sinh mà phương pháp
hóa lý là giải pháp cuối cùng hoặc là giai đoạn xử lý sơ bộ cho các giai đoạn xử
lý tiếp theo.
1.2.1 Keo tụ
Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10
-4
mm thường không thể tự lắng được
mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 22

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử
lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và

dính kết các hạt lơ lửng trong nước, tạo thành các bông cặn có trọng lượng đáng
kể. Do đó, các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống. Để thực hiện quá
trình keo tụ, người ta thøng cho vào trong nước thải các chất keo tụ thích hợp
như phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
, phèn sắt loại FeSO
4,
Fe
2
(SO
4
)
3
hoặc loại FeCl
3
. Các
loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dòch hòa tan.
1.2.2 Tuyển nổi
Bể tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán
không tan, tự lắng kém ra khỏi nước. Ngoài ra cũng còn dùng để tách các hợp
chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt và bể còn được gọi là bể tách bọt hay
làm đặc bọt.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha
lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập
hợp bọt khí và cặn nhỏ lớn hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi
lên bề mặt. Tuỳ theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi

bao gồm các dạng sau :
 Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation).
 Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation).
 Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved Air Flotation).
1.2.3 Hấp phụ
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 23

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt
để khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, được
dùng khi nồng độ của chúng không cao và chúng không bò phân hủy bởi vi sinh
vật hay chúng rất độc. Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu quả cao (80 –
90%), có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải và đồng thời có khả năng thu
hồi các chất này.
Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không
hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) sẽ đi từ pha lỏng (hay pha khí) đến pha rắn cho
đến khi nồng độ dung chất trong dung dòch đạt cân bằng, các chất hấp phụ thường
sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạc cưa, silicagel, keo nhôm,…
1.2.4 Trao đổi ion
Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion
trong nước như : Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn,… cũng như các hợp chất của asen,
photpho, cyanua, chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất giá
trò và đạt được mức độ làm sạch cao nên được dùng nhiều trong việc tách muối
trong xử lý nước thải.
1.2.5 Màng bán thấm
Phương pháp này có thể tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng
các màng bán thấm. Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua.
1.2.6 Trích ly
Phương pháp này có thể tách các chất bẩn hòa tan khỏi nước thải bằng

dung môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ
hòa tan chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 24

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS.Nguyễn Đình Thành
1.2.7 Chưng bay hơi
Phương pháp này là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay
lên theo hơi nước. Ví dụ, người ta chưng nước thải của nhà máy hóa cốc cho
phenol bay đi theo hơi nước.
1.2.8 Phương pháp trung hòa
Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho
các quá trình xử lý hóa lý và sinh học.
Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra
một số vấn đề trong thực tế như : giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh
nhiệt, làm gỉ sét thiết bò máy móc. Vôi Ca(OH)
2
thường được sử dụng rộng rãi
như một baz để xử lý nước thải có tính acid, trong khi acid sulfuric là một chất
tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính baz.
1.2.9 Phương pháp oxy hóa khử
Phương pháp này được dùng để :
 Khử trùng nước.
 Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa
tan sang thể khí.
 Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn
giản hơn, có khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn.
 Loại bỏ các kim loại nặng như : Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As, và một số
chất độc như cyanua.
Các chất oxy hóa thông dụng như : O

3
, Cl
2
, H
2
O
2
, KMnO
4
.
SVTH : Lưu Thò Kiều Hương
Trang 25