NGHIÊN CỨU XỬ LÚ BÙN ĐỎ VÀ TRO BAY LÀM VẬT LiỆU HẤP PHỤ VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ ION Zn2+ TRONG NƯỚC THẢI

LOGO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
BỘ MÔN LỌC - HÓA DẦU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giáo viên hƣớng dẫn:
TS. TỐNG THỊ THANH HƢƠNG
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÚ BÙN ĐỎ VÀ TRO BAY LÀM VẬT LiỆU HẤP
PHỤ VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ ION Zn
2+
TRONG NƢỚC THẢI
Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN TƢƠI
Lớp : Lọc – Hóa dầu B K53
HÀ NỘI, 6/2014
1
LOGO
NỘI DUNG
2
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
THỰC NGHIỆM
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
TỔNG QUAN
KẾT LUẬN
LOGO
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
3
Nguyên liệu bùn đỏ
đã qua xử lý bằng
quá trình trung hòa
CO
2

Nƣớc ô
nhiễm
chứa ion
Zn
2+
Môi trƣờng
nƣớc sạch
hơn
Tro bay
Vật liệu
tổng
hợp
LOGO
GIỚI THIỆU VỀ BÙN ĐỎ
1. Thành phần hóa học pha rắn của bùn đỏ
4
STT
Thành phần
%
1
Al
2
O
3
5 - 25
2
SiO
2
1 – 20
3

Fe
2
O
3
25 - 60
4
TiO
2
1 - 10
5
H
2
O (liên kết)
5 - 15
6
CaO
2 - 8
7
Na
2
O
1 - 10
LOGO
GIỚI THIỆU VỀ BENTONIT
2. Tính chất
5
BENONIT
HẤP PHỤ
TRAO ĐỔI ION
TRƢƠNG NỞ

LOGO
BENTONIT HỮU CƠ
Bentonit hữu cơ là sản phẩm đƣợc tạo thành bởi sự thay thế cation vô
cơ trong bentonit có thể trao đổi với cation hữu cơ của nhiều dạng khác
nhau. Cation hữu cơ sử dụng nhƣ các cation amoni hữu cơ (bậc 1, bậc 2,
bậc 3, bậc 4, mạch vòng, nhánh…)
6
Quá trình trao đổi cation Na
+
với cation hữu cơ
LOGO
2. Thành phần hóa học của tro bay
7
Thành phần hóa học
%
SiO
2
40 – 60
Al
2
O
3
20 - 30
Fe
2
O
3
10 - 40
CaO
5 – 30

MgO
0 - 5
SO
3
0 - 4
Na
2
O
0 - 4
K
2
O
0 - 3
Than chƣa cháy
0 - 3
LOGO
BENTONIT HỮU CƠ
7
Bentonit
hữu cơ
LOGO
Ô NHIỄM ION Zn
2+
TRONG NƢỚC
1. Nguồn gốc gây ô nhiễm Zn
2+
trong nƣớc:
 Chất thải từ các cơ sở sản xuất có sử dụng phenol nhƣ là nguyên liệu
hay dung môi của quá trình sản xuất.
 Phenol đƣợc sử dụng trong thành phần thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm

mốc…
 Các nhà máy sản xuất dƣợc phẩm có các mặt hàng thuốc giảm đau
aspirin, acid salicylic…trong nƣớc thải vệ sinh thiết bị, dụng cụ sẽ thải ra
phenol.
9
LOGO
Ô NHIỄM HỢP CHẤT PHENOL TRONG NƢỚC
10
LOGO
BENTONIT
Bentonit Úc có thành phần hóa học:
11
Tên hợp chất
Thành phần (%)
SiO
2
63,8
Al
2
O
3
13,6
Fe
2
O
3
2,8
Na
2
O

2,3
MgO
2,0
CaO
0,2
K
2
O
0,2
TiO
2
0,3
LO
14,8
LOGO
XỬ LÝ BENTONIT THÔ
Quá trình điều chế sét tinh gồm 2 giai đoạn chính:
 Xử lý bằng phƣơng pháp rửa nƣớc
12
Nƣớc cất
Bentonit nguyên
khai
Khuấy, ngâm cho tới
trƣơng nở tối đa
Ly tâm, tách phần không
tan trong nƣớc
Bentonit sạch
LOGO
XỬ LÝ BENTONIT THÔ
 Xử lý bằng phƣơng pháp hóa học

13
32 g Bentonit
sạch
Khuấy để lắng, gạn bỏ
nƣớc trong
20 g
Na
2
S
2
O
4
Rửa bằng HCl 0,5 N
200 ml
Nƣớc cất
500 ml Dung
dịch đệm
citrat
Rửa bằng NaCl 0,5 N
Dung dịch
huyền phù
450 ml + 150 ml
CH
3
COONa
0.5N, H
2
O
2
30%

Rửa bằng NaCl
0,5 N
Rửa bằng nƣớc
cất
Sấy
Bentonit Na
LOGO
ĐIỀU CHẾ BENTONIT HỮU CƠ
Quá trình tổng hợp bentonit hữu cơ (bentonit-CTAB)
CTAB Cetyl Trimetyl Amoni Bromua (C
16
H
33
)N(CH
3
)Br
14
200 ml
Nƣớc cất
10 g Bentonit
Na
Khuấy, dung dịch
huyền phù
3 g CTAB hòa tan
trong dung môi
(DMF, etanol)
Khuấy,Trao đổi
ion, 60
o
C 4h

Rửa bằng nƣớc
cất
Sấy 80
o
C
Bentonit hữu cơ
LOGO
HÌNH ẢNH MẪU BENTONIT THU ĐƢỢC
15
a) Mẫu bentonit thô
b) Mẫu bentonit sạch
c) Mẫu bentonit Na
d) Mẫu bentonit - CTAB (DMF)
LOGO
QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ PHENOL TRONG NƢỚC BẰNG
BENTONIT HỮU CƠ
 Quy trình xử lý chung phenol trong nƣớc thải bằng bentonit – CTAB (DMF)
16
100 ml Dung dịch
phenol
0,25 g Bentonit –
CTAB (DMF)
Pha với C
0
xác
định
Điều chỉnh pH
thay đổi
Khuấy 400
vòng/phút,

25
o
C
Thời
gian t
thay
đổi
Lọc tách chất rắn
Dung dich còn lại
Phân tích HPLC
Xác định nồng độ
phenol còn lại
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
 Đặc trƣng nhiễu xạ tia X mẫu bentonit
thô
 Đặc trƣng nhiễu xạ tia X mẫu bentonit
Na
17
Xác định cấu trúc bằng phƣơng pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD)
112,47
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Đặc trƣng XRD mẫu bent - CTAB (DMF) Đặc trƣng XRD mẫu bent - CTAB (etanol)
18
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent-CTAB
00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 34.56 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91340 - b 4.91340 - c 5.40530 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - 3 - 113.
00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 6.32 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 -
File: Thuy mau Bent-CTAB.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00
Lin (Cps)

0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
2-Theta - Scale
1 10 20 30 40
d=19.099
d=4.460
d=4.234
d=4.021
d=3.329
d=2.450
d=2.275
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample Bent CTAB thuy
00-033-1161 (D) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 6.34 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91340 - b 4.91340 - c 5.40530 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - 3 - 113.0
00-003-0014 (D) - Montmorillonite - MgO·Al2O3·5SiO2·xH2O - Y: 5.56 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 -
File: KinhDH Mo mau Bent-CTAB thuy.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° -
Lin (Cps)
0
100
200
300
400

500
600
700
800
900
1000
2-Theta - Scale
1 10 20 30 40
d=21.264
d=4.496
d=4.269
d=4.049
d=3.353
d=2.568
d=2.483
221,264
119,099
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh SEM mẫu bentonit Na
Ảnh SEM mẫu bent - CTAB (DMF)
19
Đặc trƣng hình thái học (SEM)
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Đánh giá khả năng hấp phụ phenol trên mẫu bent – CTAB (DMF)
Ảnh hƣởng của pH đến quá trình hấp phụ:
20
Đồ thị ảnh hưởng dung lượng hấp phụ theo pH
0

1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10 12
q
e
(mg/g)
pH
4,76 mg/g
pH
t (h)
m
sét
(g)
C
e
(mg/l)
q
e
(mg/g)
3
6
0,25
25,5
3,8
5
6
0,25

23,1
4,76
7
6
0,25
27,1
3,16
9
6
0,25
29,6
2,16
11
6
0,25
31,8
1,28
m
V
C
C
q
e
e
)
(
0


C

0
= 35 mg/l
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình hấp phụ:
21
0
1
2
3
4
5
6
0 2 4 6 8 10 12 14
q
e
(mg/g)
t (h)
Đồ thị dung lượng hấp phụ theo thời gian
66 (h)
t (h)
m
sét
(g)
pH
C
e
(mg/l)
q
e

(mg/g)
2
0,25
5
31,2
1,52
4
0,25
5
28,7
2,52
6
0,25
5
23,1
4,76
8
0,25
5
23,2
4,72
12
0,25
5
23,2
4,72
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
22
Ảnh hƣởng nồng độ phenol ban đầu

Cách xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ:
Phƣơng trình Langmuir mô tả bởi phƣơng trình:
Để xác định các hằng số trong phƣơng trình ta có thể viết pt này dƣới dạng:
Phƣơng trình Freundlich mô tả bởi phƣơng trình:
Phƣơng trình trên đƣợc tuyến tính hóa bằng cách lấy logarit của hai vế phƣơng trình:
log q
e
= log k + 1/n log C
e
Trong đó: q
e
, Q
0
: dung lƣợng hấp phụ, dung lƣợng hấp phụ cực đại (mg/g)
C
0
, C
e
: nồng độ phenol ban đầu, còn lại (mg/l)
b: hệ số pt Langmuir ( xác định từ thực nghiệm)
k, n: hằng số Freundlich
C
C
Qq
e
e
e
b
b



1
.
0
Q
C
Qq
C
e
e
e
b
00
1

C
q
n
e
e
k
/1
.
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ
23
C
0
(mg/l)

C
e
(mg/l)
q
e
(mg/g)
C
e
/q
e
Log C
e
Log q
e
5
0,49
1,804
0,2716
-0,3098
0,2562
25
13,3
4,68
2,821
1,1239
0,6702
30
18,2
4,72
3,856

1,2601
0,6739
35
23,1
4,76
4,853
1,3636
0,6776
60
46,1
5,56
8,291
1,6637
0,7451
100
84,6
6,16
13,734
1,9274
0,7895
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ:
24
y = 0.156x + 0.788
R² = 0.993
0
2
4
6

8
10
12
14
16
0 50 100
C
e
∕q
e
C
e
(mg/l)
Langmuir
y = 0.242x + 0.350
R² = 0.979
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
-1 0 1 2 3
Log q
e
Log C

e
Freundlich
Mô hình hóa theo phương trình Langmuir và Feundlich
LOGO
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Các hệ số
Freundlich
1/n
0,242
K
2,23
R
2
0,979
Các hệ số
Langmuir
b
0,198
Q
0
6,41
R
2
0,993
25
Bảng các hệ số phƣơng trình Langmuir và Freundlich