Nghiên cứu khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt của bùn hoạt tính trong bể Aerotank

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -1-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn




Đề Tài:
Nghiên cứu khả năng xử lý chất hoạt động
bề mặt của bùn hoạt tính trong bể Aerotank


Giáo viên hƣớng dẫn: Phạm Phú Song Toàn
Sinh viên thực hiện: Vƣơng Ngọc Tuấn
Lớp: 08MT

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -2-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………….7
Mục tiêu đề tài 8
Nhiệm vụ 8
Ý nghĩa thực tế và các vấn đề liên quan 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
1.1 Giới thiệu chất hoạt động bề mặt……………………………………………9
1.1.1 Định nghĩa 9
1.1.2 Đặc điểm 9
1.2 Sơ lƣợc về lịch sử chất hoạt động bề mặt 10
1.3 Phân loại chất hoạt động bề mặt 10
1.3.1 CHĐBM Anionic 10
1.3.2 CHĐBM Cationic 11
1.3.3 CHĐBM Non-ionic 12
1.3.4 CHĐBM Amphoteric 12
1.3.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất của chất hoạt động bề mặt 15
1.3.6 Ứng dụng 16
1.4 Tính chất cơ bản của chất hoạt động bề mặt 16
1.4.1 Tính thầm ƣớt 16
1.4.2 Khả năng tạo bọt 17
1.4.3 Khả năng hòa tan 17
1.4.4 Khả năng hoạt động bề mặt 17
1.4.5 Khả năng nhũ hóa 18

1.4.6 Điểm Kraft – điểm đục 18
1.4.7 HLB (tính ƣa nƣớc – tính ƣa dầu – cân bằng) 18
1.5 Ảnh hƣởng của chất hoạt động bề mặt tới sức khoẻ và môi trƣờng 18
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -3-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


1.5.1 SLES 19
1.5.2 LAS 19
1.5.3 ALS 20
1.5.4 Xà Phòng 20
1.6 Các phƣơng pháp xử lý chất hoạt động bề
mặt 21
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BÙN HOẠT TÍNH
2.1 Bùn hoạt tính 22
2.2 Các sinh vật trong bùn hoạt tính 22
2.3 Cách hình thành bùn hoạt tính 22
2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính 23
2.5 Hoạt động của vi sinh vật trong nƣớc thải 23
2.6 Động học sinh trƣởng của vi sinh vật 24
2.7 Các thông số cần quan tâm trong quá trình xử lý nƣớc thải bằng bùn
hoạt tính 25
CHƢƠNG 3: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Nội dung nghiên cứu 26
3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 26
3.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu 26
3.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 26

3.2.3 Mô hình thí nghiệm 27
3.2.4 Tiến trình thí nghiệm 27
3.2.4.1 Xây dựng đƣờng chuẩn 27
3.2.4.2 Cách tiến hành 28
3.2.5 Các thí nghiệm 29
3.3 Phƣơng pháp phân tích 29
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -4-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Xác định hàm lƣợng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm Omo, Surf ,Nƣớc
rửa chén Mỹ Hảo 30
4.2 Thí nghiệm 31
4.2.1 Thí nghiệm với mẫu nƣớc thải sinh hoạt 31
4.2.2 Thí nghiệm với mẫu nƣớc thải công nghiệp 32
4.3 Kết quả sau xử lý bằng bùn hoạt tính 33
4.3.1 Nƣớc thải sinh hoạt 33
4.3.2 Nƣớc thải công nghiệp 33
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận 35
Kiến nghị 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO 36
PHỤ LỤC
Phụ lục 1 37
Phụ lục 2 38
Phụ lục 3 39

Phụ lục 4 40
Phụ lục 5 41
Phụ lục 6 42






ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -5-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


DANH MỤC ĐỒ THỊ


Bảng 4.1: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS có trong Omo, Surf, Nƣớc rửa chén Mỹ
Hảo
Bảng 4.2: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc xử lý của nguồn nƣớc thải sinh hoạt
so với tiêu chuẩn.
Bảng 4.3: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc xử lý của các nguồn nƣớc thải công
nghiệp so với tiêu chuẩn.
Bảng 4.4: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS sau xử lý của các nguồn nƣớc thải sinh
hoạt so với tiêu chuẩn.
Bảng 4.5: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS sau xử lý của các nguồn nƣớc thải công
nghiệp so với tiêu chuẩn.
Bảng 4.6: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc và sau xử lý của các nguồn nƣớc thải

sinh hoạt
Bảng 4.7: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc và sau xử lý của các nguồn nƣớc thải
công nghiệp









ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -6-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


DANH MỤC HÌNH ẢNH


Hình 1: Động học sinh trƣởng của vi sinh vật
Hình 2: Biểu đồ đƣờng chuẩn của LAS
Hình 3: Mô hình xử lý trong phòng thí nghiệm

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -7-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT


CHĐBM : Chất hoạt động bề mặt
VSV : Vi sinh vật
LAS : Lauryl Alkyl Sulfonate
SLES : Sodium lauryl ether sulfate hay Sodium Lauryl Sulfate.
ABS : Ankyl Benzen Sulfonate.

SLS : Sodium lauryl sufate

















ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -8-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


LỜI MỞ ĐẦU

Ở cuộc sống hiện đại, nhu cầu về các chất tẩy rửa ngày càng đƣợc quan tâm và
trở thành một nhu cầu không thể thiếu đƣợc đối với con ngƣời. Ở bất kì đâu ,bất kì ai
cũng đều sử dụng những sản phẩm nhƣ kem đánh răng, sữa tắm, xà phòng tắm ,xà

phòng giặt…Tất cả đã hình thành nên ngành công nghiệp sản xuất các chất tẩy rửa.
Nghành công nghiệp này đặt trên việc sử dụng và phát triển các chất hoạt động bề mặt
và phụ gia cho các chất hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt không những đƣợc
ứng dụng nhiều trong lĩnh vực tẩy rửa mà còn nhiều ứng dụng khác:
- Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm cho vải sợi, chất trợ nhuộm
- Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp
- Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt
- Trong ngành in: Chất trợ ngấm và phân tán mực in
- Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật
- Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đƣờng, tăng cƣờng độ đóng rắn của bê tông
- Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan
- Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt để
làm giàu khoáng sản .
Vấn đề đặt ra ở đây là với việc sử dụng chất hoạt động bề mặt rất nhiều nhƣng
liệu quá trình xử lý chất hoạt động bề mặt tại các trạm xử lý nƣớc thải là có hoàn toàn
và triệt để hay không. Vì vậy tôi thực hiện đề tài “nghiên cứu khả năng xử lý chất
hoạt động bề mặt của bùn hoạt tính” với mục đích nghiên cứu khả năng xử lý chất
họat động bề mặt Anion của hệ bùn hoạt tính trong bể Aerotank và các thông số tối ƣu
vận hành bể aerotank để xử lý chất hoạt động bề mặt đạt hiệu quả nhất.


ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -9-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


Mục tiêu đề tài
- Sử dụng bùn hoạt tính để xử lý chất hoạt động bề mặt.

Nhiệm vụ nghiên cứu
- Thu thập số liệu và tài liệu liên quan đến đề tài.
- Xây dựng mô hình thực nghiệm để xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính.
- Vận hành các mô hình thực nghiệm, đƣa ra đƣa mô hình xử lí đạt yêu cầu.
- Thành phần ,đặc điểm của bùn hoạt tính.
- Một số chất hoạt động bề mặt thƣờng xuất hiện trong nƣớc thải.
- Ảnh hƣởng của các các chất hoạt động bề mặt trong nƣớc thải đến môi trƣờng và
cuộc sống con ngƣời.
- Khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính trong bể Aerotank.
- Tính khả thi của đề tài.
Ý nghĩa đề tài và các vấn đề liên quan.
- Có thể ứng dụng trong các trạm xử lý nƣớc thải của các khu công nghiệp ,các xí
nghiệp sản xuất.











ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -10-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT

1.1 Giới thiệu sơ lƣợc về chất hoạt động bề mặt
1.1.1 Định nghĩa:
- Chất hoạt động bề mặt - CHĐBM (Surfactant, Surface active agent) là chất khi cho
vào dung môi có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng. CHĐBM có
cấu tạo gồm đầu ƣa nƣớc và một đầu kỵ nƣớc và tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc
vào 2 phần này:
+ Đầu kỵ nƣớc phải đủ dài, mạch Cacbon từ 8-21, ankyl thuộc mạch ankal, ankle
mạch thẳng hay có gắn vòng clo hay benzene…
+ Đầu ƣa nƣớc phải là nhóm phân cực mạnh nhƣ Cacboxyl (COO-), Hydroxyl(-OH),
Amin (-NH
2
), Sulfat (-OSO
3
)…
VD : cơ chế tẩy rửa vết bẩn có chất béo:








1.1.2 Đặc điểm:
CHĐBM đƣợc dùng để làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng .Nếu cho nhiều
hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất hoạt động bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc
giữa hai chất lỏng đó. Khi hòa chất hoạt động bề mặt vào trong một chất lỏng thì các

Dầu mỡ
Dầu mỡ
Dung dịch chất tẩy rửa
Sợi
Sợi
Nƣớc
Hình 2: CƠ CHẾ TẨY RỬA CÁC VẾT DẦU MỠ
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -11-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


phân tử của chất hoạt động bề mặt có xu hƣớng tạo đám (micelle). Nồng độ mà tạo đó
các phân tử bắt đầu tạo đám gọi là nồng độ micelle tới hạn.
Nếu chất lỏng là nƣớc thì các phân tử sẽ chụm đuôi kỵ nƣớc lại với nhau và quay đầu
ƣa nƣớc ra tạo nên những hình dạng khác nhau nhƣ hình cầu, hình trụ, màng.
Tính ƣa nƣớc, kỵ nƣớc của một chất hoạt động bề mặt đƣợc đặc trƣng bởi một thông số
là độ cân bằng ƣa nƣớc, kỵ nƣớc (Hydrophilic Lipophilic Balance - HLB), HLB có giá
trị từ 0 đến 40. Giá trị HLP càng cao thì hóa chất càng dễ hoà tan trong nƣớc, ngƣợc
lại, giá trị HLB càng thấp thì hóa chất càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân
cực nhƣ dầu.
1.2 Sơ lƣợc về lịch sử chất hoạt động bề mặt
Khi nói về lịch sử của chất tẩy rửa, không có một ngày rõ ràng để chỉ nguồn gốc của
nó, bởi vì sự thật là việc vệ sinh cá nhân đã bắt đầu cùng với sự khởi đầu của nền văn
minh con ngƣời. Thực ra, nƣớc đƣợc xem nhƣ là chất tẩy rửa lâu đời nhất đƣợc sử
dụng để làm sạch thân thể và quần áo.
Loại xà phòng này đƣợc đựng trong những lọ hình trụ, chúng đƣợc tìm thấy trong
những cuộc khai quật về ngƣời Babylon cổ đại. Vì vậy những nhà sử học cho là chất

tẩy rửa đã bắt nguồn vào thời kỳ này hay nói khác hơn lịch sử ra đời của chất tẩy rửa
bắt nguồn từ “xà phòng”.
Đến thế kỷ 18, xà phòng đƣợc sản xuất trên quy mô lớn. Lúc này ngƣời ta đã phát minh
ra xút ăn da và biết chế tạo ra chất kiềm từ muối ăn để thay thế cho tro từ gỗ. Đồng thời
cũng biết ép dầu từ các loại hạt và quả. Nhiều nhà máy ép dầu ra đời, thay thế mỡ động
vật. Nguyên liệu phong phú và sẵn. Bí mật công nghệ cũng bị khám phá. Chẳng còn trở
ngại nào ngăn đƣợc ngành sản xuất xà phòng đi lên.
1.3 Phân loại:
1.3.1 CHĐBM Anionic:
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -12-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


CHĐBM anionic khi cho vào trong nƣớc sẽ phân ly thành ion âm, chúng có khả năng
hoạt động bề mặt mạnh nhất, khả năng lấy dầu cao, tạo bọt to nhƣng kém bền. Các
CHĐBM này bị thụ động hoá trong môi trƣờng nƣớc cứng (Ca
2+
, Mg
2+
) và các ion kim
loại nặng (Al, Fe). Đây là loại CHĐBM đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong
giặt giũ, nƣớc rửa chén, các chất tẩy rửa gia dụng
+ SDS : Sodium dodecyl sulfate
+ SLS : Sodium lauryl sufate
+ SLES : Sodium lauryl ether sulfate hay Sodium Lauryl Sulfate.
+ LABS: Linear alkyl benzene sulfonate
+ ALS: Amoni Lauryl Sulfat

+ LES : Lauryl Ether Sulfonate.
+ ABS: Ankyl Benzen Sulfonate.
+ LAS: Lauryl Alkyl Sulfonate
+ Xà phòng và các muối của axit béo; các muối ankyl sulfate khác.
1.3.2 CHĐBM Cationic:
CHĐBM Cationic có nhóm phân cực bị phân ly thành ion dƣơng trong dung dịch,
chúng thƣờng là các dẫn xuất của muối amoni bậc 4, có khả năng làm bền bọt, tạo nhũ
tốt, lấy dầu ít nên êm dịu với da, chủ yếu dùng làm mềm, xốp xơ sợi và triệt tiêu tĩnh
điện.
- CTAB: Cetyl trimethylamonium bromide
- CPC : Cetyl pyridinium chloride
- POEA : Polyethoxylated tallow amine
- BAC : Benzalkonium chloride
- BZT : Benzethoium chloride


ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -13-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


1.3.3 CHĐBM Non-ionic:
CHĐBM Non-ionic có nhóm phân cực không bị ion hoá trong dung dịch nƣớc. Phần
ƣa nƣớc chứa những nguyên tử oxy, nitơ hoặc lƣu huỳnh không ion hoá, sự hoà tan là
do cấu tạo những liên kết hydro giữa các phân tử nƣớc và một số chức năng của phần
phân cực bao gồm nhóm alcohol và ester. Phần kỵ nƣớc là mạch hydrocacbon dài.
CHĐBM non- ionic không bị ion hoá nên không tích điện, do đó ít bị ảnh hƣởng bởi
nƣớc cứng và pH của môi trƣờng tuy nhiên vẫn có khả năng tạo phức với các ion của

kim loại nặng, êm dịu với da, lấy dầu ít, tạo bọt kém, thƣờng đƣợc dùng trong những
chất tẩy rửa cho máy rửa chén và giặt giũ.
- Decyl maltoside
- Alkyl poly(ethylen oxit) và Copolymer của poly(ethylen oxit) và poly(ethylen oxit)
(trong thƣơng mại gọi là Poloxamer hay Poloxamin).
- Alkyl polyglucoside bao gồm:
+ Octyl glucoside
+ Các rƣợu béo của cetyl và oleyl.
+ Cocamide MEA, cocamide DEA, cocamide TEA
1.3.4 CHĐBM Amphoteric:
CHĐBM Amphoteric có tính lƣỡng cực, có khả năng tạo thành anionic, cationic hoặc
non-ionic trong dung dịch phụ thuộc vào pH (acid hay kiềm) của nƣớc. Chúng rất thích
hợp cho da nhờ đặc tính lấy dầu nhẹ, ổn định, thƣờng đƣợc dùng trong các sản phẩm
chăm sóc cá nhân và một số sản phẩm làm sạch gia dụng. Imidazoline và betain là
những chất hoạt động bề mặt chiếm đa số.
- Akyl amido propyl betain
- Akyl amido propyl sulfobetain
- Sulfonat betain
- Betain etoxy hoá
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -14-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


- Dodecyl betaine
- Dodecyl dimethylamide oxide
- Coamidopropyl betain
- Coco ampho glycinat.

Một số chất hoạt động bề mặt thƣờng gặp:

Tên
Tên tắt
Công thức
phân tử
Công thức cấu tạo
CHĐBM
Anionic
Sodium Lauryl
Eter Sulfat hay
Sodium Laureth
Sulfat
SLES
C
11+ n
H
23 +
4n
NaO
4+ n
S

Amoni Lauryl
sulfat
ALS
C
12
H
29

NO
4
S
CH
3
(CH
2
)
10
CH
2
OSO
3
NH
4

Linear Alkyl
Sulfonate
LAS


Disodium
laureth
sulfosuccinate
MESD

RO (CH2CH2O) XCOCHCH
(SO3Na) COONa
Alkyl Benzen
Sulfonat

ABS


Sodium Lauryl
Sulfat hay
Sodium Dodecyl
Sulfate
SLS
SDS
SDS
C
12
H
25
NaO
4
S
SLS: C
n
H
2n
+1
SO
4
Na (n
≈ 12)

Hoặc

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -15-

SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


Xà phòng và các
muối của axit
béo



CHĐBM
Cationic
Benzalkonium
Clorua
BAC


Benzethonium
Clorua
BZT


Distearyl
Dimethyl Amoni
Clorua
DSDMAC

Với: n=10 -14
Cetyl
Trimetylammoni
um Bromua
CTAB


Polyethoxylated
Tallow Amin
POEA


Cetyl
Pyridinium
Clorua
CPC


CHĐBM
Ampho
-teric
Dodecyl Betain



Dodecyl
dimetylamin
oxit

Cocamidopropyl
Betain



Coca Ampho
Glycinat



ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -16-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


CHĐBM
Non-
ionic
α-olefin
sulfonate
AOS

R _CH=CH(CH
2
)
n
SO

3
Na

diethanol amin
DEA


Octyl Glucozit



Các rƣợu béo




1.3.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất của chất hoạt động bề mặt
1.3.5.1 Nhiệt độ:
Nhiệt độ càng cao, độ hòa tan của các chất hoạt động bề mặt càng tốt, độ nhớt của các
chất bẩn dạng lỏng càng giảm, độ hòa tan của chất bẩn càng lớn, phản ứng trung hòa
chất bẩn có tính axit và phản ứng xà phòng hóa chất béo xảy ra càng dễ dàng, làm tăng
hiệu suất giặt tẩy.
Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng làm giảm hoạt tính của một số chất hoạt động bề mặt dễ
hòa tan, giảm độ bền của hệ nhũ. Một số loại vải không thể chịu đƣợc nhiệt độ dung
dịch cao.
Đối với các chất hoạt động bề mặt NI, sự hấp phụ tăng theo nhiệt độ và sau điểm đục,
sức căng bề mặt và giao diện của các chất NI có thay đổi.
1.3.5.2 Loại phân tử:
Sức căng bề mặt hay giao diện phụ thuộc vào loại phân tử cấu thành nên
chất hoạt động bề mặt.

Đối với chất hoạt động bề mặt Anion, khi thêm gốc –CH2 vào trong dãy
chất béo, sức căng bề mặt giảm đi (giảm nồng độ). Có thể làm giảm độ hình
thành Micell bằng cách làm mất tính đối xứng trong phân tử bằng cách phân
nhánh hoặc thay thế hai nhánh ngắn hơn thành một nhánh dài duy nhất. Độ hấp
phụ cũng tăng lên theo độ dài của dãy kỵ nƣớc.
Đối với chất hoạt động bề mặt NI, khi tăng dây béo C12 – C14 sức căng
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -17-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


bề mặt giảm vì khi đó khả năng phân cực của đầu phân cực giảm. Sự hấp phụ
giảm khi tăng số oxyetylen ƣa nƣớc.
1.3.5.3 Chất điện ly:
Sự hấp phụ: thêm chất điện ly sẽ làm giảm độ hòa tan của các tác nhân
bề mặt dẫn đến làm tăng sự hấp phụ ở các giao diện.
Các chất điện ly sẽ làm giảm CMC vì các chất điện ly trong dung dich
chất tẩy rửa sẽ ngăn cản khả năng hình thành các Micell.
1.3.6 Ứng dụng:
CHĐBM ứng dụng rất nhiều trong đời sống hằng ngày. Ứng dụng phổ biến nhất
là bột giặt, sơn, nhuộm
Ngoài ra còn có những ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhƣ:
+ Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm sợi vải, chất trợ nhuộm
+ Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhủ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp
+ Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt
+ Trong ngành in: Chất trợ ngấm và chất phân tán mực in
+ Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật
+ Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đƣờng, tăng cƣờng độ đóng rắn của bê

tông
+ Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan
+ Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt
để làm giàu khoáng sản
1.4 Các tính chất cơ bản
1.4.1 Tính thấm ƣớt:
Tính thấm ƣớt tạo điều kiện để vật cần giặt rửa, các vết bẩn tiếp xúc với nƣớc một cách
dễ dàng nên đóng vai trò rất quan trọng. Vải sợi có khả năng thấm ƣớt dễ dàng nhƣng
nƣớc khó thấm sâu vào bên trong cấu trúc vì sức căng bề mặt rất lớn, nhất là khi
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -18-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


vải sợi bị dây bẩn bằng dầu mỡ. Vì thế, dùng xà phòng để làm giảm sức căng bề mặt
của nƣớc và vải sợi – nƣớc.
1.4.2 Khả năng tạo bọt:
- Bọt là một hệ phân tán K/L hay K/R mà pha khí chiếm thể tích lớn, chứa tác nhân ổn
định
- Bọt không có dạng hình cầu, mà là đa diện
- Bọt có 2 dạng là ổn định hay không ổn định
- Chất lỏng nguyên chất không có khả năng tạo bọt
- Hiện tƣợng tạo bọt làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tằng lên.
- Khả năng tạo bọt và độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo của chính chất đó, nồng độ,
nhiệt độ của dung dịch, độ pH và hàm lƣợng ion Ca
2+
Mg
2+

trong dung dịch chất tẩy
rửa.
1.4.3 Khả năng hòa tan:
Tình hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố:
- Bản chất và vị trí của nhóm ƣa nƣớc. Nhóm ƣa nƣớc ở đầu mạch dễ hòa tan hơn
nhóm ở giữa mạch.
- Chiều dài của mạch Hydrocacbon. Nhóm kỵ nƣớc mạch thẳng dễ hòa tan hơn mạch
nhánh.
- Nhiệt độ
- Bản chất của ion kim loại: với ion Na+, K+dễ hòa tan hơn các ion Ca
2+
,Mg
2+
…
1.4.4 Khả năng hoạt động bề mặt:
- Nƣớc có sức căng bề mặt lớn. Khi hòa tan xà phòng vào nƣớc, sức căng bề mặt của
nƣớc giảm. Một lớp hấp thụ định hƣớng hình thành trên bề mặt nhóm ƣa nƣớc hƣớng
vào nƣớc, nhóm kỵ nƣớc hƣớng ra ngoài. Nhờ có lớp hấp thụ đó mà sức căng bề mặt
của nƣớc giảm vì bề mặt nƣớc – không khí đƣợc thay bằng kỵ nƣớc – không khí (giữa
các pha)
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -19-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


1.4.5 Khả năng nhũ hóa:
- Nhũ tƣơng là hệ phân tán không bền vững nên muốn thu đƣợc hệ bền
vững thì phải cho thêm chất nhũ hóa.

-Xà phòng thƣờng đƣợc dùng làm chất ổn định nhũ tƣơng. Tác dụng của
chúng là làm giảm sức căng bề mặt của hai hƣớng dầu – nƣớc. sau đó, làm cho
hệ nhũ tƣơng dễ dàng ổn định.
1.4.6 Điểm Kraft – điểm đục:
- Khả năng hòa tan của các chất hoạt động bề mặt anion tăng lên theo nhiệt độ. Khả
năng hòa tan này tăng trƣởng đột ngột khi tác nhân bề mặt hòa tan đủ để tạo thành
Micell. Điểm Kraft là điểm mà tại nhiệt độ đó các Micell có thể hòa tan đƣợc.
- Độ tan của các chất hoạt động bề mặt NI phụ thuộc vào liên kết hydro
trong nƣớc với chuỗi polyoxyetylen. Năng lƣợng của liên kết hydro rất lớn khi tăng
nhiệt độ ,vì khi đó sự mất nƣớc làm giảm độ tan. Điểm đục là điểm tại nhiệt độ đó
các chất hoạt động bề mặt NI không hòa tan đƣợc.
1.4.7 HLB (tính ƣa nƣớc – tính ƣa dầu – cân bằng)
- HLB là một đơn vị đo lƣờng lƣỡng tính đối cực của phân tử
Giá trị của HLB
1 – 4 không phân tán trong nƣớc
3 – 6 ít phân tán
8 – 10 phân tán đục nhƣng ổn định
13 dung dịch trong
1.5 Ảnh hƣởng của chất hoạt động bề mặt đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời
* Sau đây là một vài chất hoạt động bề mặt gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng và
con ngƣời


ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -20-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn

1.5.1 SLES
- SLES đƣợc sử dụng trong các loại nƣớc rửa xe, lau chùi nhà, và 90% SLES đƣợc sử
dụng làm tác nhân tạo bọt trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân.
 SLES có thể gây kích thích cho da ở nồng độ cao hơn 40 mg/m
3
.
 SLES có tiềm năng gây hại cho con ngƣời khi tiếp xúc. Cụ thể:
+ Kích thích qua da, viêm da hoặc có thể ăn mòn da do tiếp xúc.
+ Ảnh hƣởng đến mắt, nếu trẻ em tiếp xúc có thể bị tật ở mắt.
+ Biến đổi đặc tính của protein trong cơ thể và không cân bằng hormon.
+ Khi ta tiếp xúc với SLES 0,5% trong thời gian dài đó cũng chính là giai đoạn đầu của
bệnh ung thƣ da.Khi kết hợp với hóa chất khác nhƣ CHĐBM Amoni Laureth Sulfate (
Ales) sẽ tạo thành nitroamines, là một trong những chất gây ung thƣ hàng đầu.
1.5.2 LAS
- LAS độc đối với sinh vật thủy sản ở nồng độ từ 1- 10 mg/l trong ngắn hạn vì xảy ra
quá trình chuyển hóa trong cơ thể chúng.
+ LAS có thể xâm nhập vào da và cơ thể khó giải phóng nó ra ngoài.
+ Sản phẩm dành cho tóc khi có LAS có thể gây rụng tóc vì LAS tấn công vào các
nang tóc làm các nang này chết đi.
+ LAS không trực tiếp gây ung thƣ, LAS phản ứng tốt với một số thành phần hóa học
trong cùng sản phẩm tạo thành chất gây ung thƣ.
Khi sử dụng các chất tẩy rửa không nên tiếp xúc trực tiếp mà phải mang bao tay, lau
chùi xong phải rửa lại bằng nƣớc sạch nhiều lần. Nếu tiếp xúc trực tiếp sẽ bị viêm da
kích ứng từ chất tẩy rửa, nhất là đối với trẻ em. Với các triệu chứng nhƣ: đỏ da, sƣng
tấy, ngứa,
Khi sử dụng các chất tẩy rửa vẫn còn lƣu lại trên bề mặt đồ dùng nếu không đƣợc rửa
sạch sẽ rất nguy hại đến sức khỏe ngƣời sử dụng. Và hiện nay xu hƣớng của thế giới là
sử dụng chất hoạt động bề mặt có khả năng phân hủy sinh học. Tuy nhiên, những chất
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -21-

SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


này có giá thành đắt nên ít ngƣời sử dụng.Nhiều sản phẩm tẩy rửa hiện nay có thành
phần độc hại nên khi thải ra môi trƣờng sẽ phá hủy hệ sinh vật. Đối với ngƣời sử dụng
thì bị khô da do bị thẩm thấu, gây đột biến da, da bị mỏng, nặng hơn nữa có thể gây
ung thƣ da (do tế bào da bị phá hủy). Đặc biệt, khi tiếp xúc với ánh sáng quá trình phá
hủy da sẽ nhanh hơn.
1.5.3 ALS
- Ở nồng độ cao (trên 10%) ALS có thể:
+ Gây kích thích mạnh đối với da.
+ Ảnh hƣởng nghiêm trọng đối với mắt
+ Nếu hít phải có thể ảnh hƣởng tới hệ hô hấp
+ Uống vào ảnh hƣởng hệ tiêu hóa.Ngoài ra, khi sử dụng dầu gội có 31% ALS có thể
gây ngứa da đầu, hƣ tóc, sinh nấm,…
1.5.4 Xà Phòng
- Xà phòng là muối kali hay natri của axit béo hoặc xà phòng tổng hợp đều có hai
phần. Một là đầu hiđrocacbon kị nƣớc, còn một đầu là ion kim loại ƣa nƣớc. Đối với
các vết bẩn, dầu mỡ bám trên mặt vải thì đầu kị nƣớc sẽ quay vào trong vết bẩn, đầu ƣa
nƣớc hƣớng ra ngoài. Sau đó sẽ tạo thành mixen là một khối dạng cầu có đầu ƣa nƣớc
quay ra ngoài tách vết bẩn ra khỏi bề mặt vải.
- Ảnh hƣởng của xà phòng:
+Đối với môi trƣờng:
* Tăng độ pH.
*Ảnh hƣởng đến các vi sinh vật trong môi trƣờng nƣớc: Khi các sản phẩm đã
qua quá trình sử dụng và thải ra ngoài làm ô nhiễm môi trƣờng, nhiều sinh vật sống
trong môi trƣờng bị hủy hoại, nếu tiếp xúc trong thời gian kéo dài sẽ gây đột biến gen,
và khi nồng độ cao thì sẽ hủy hoại hoàn toàn hệ vi sinh vật.

+Đối với con ngƣời:
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -22-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


Ảnh hƣởng đến da khi tiếp xúc trực tiếp: làm hại da tay, ăn mòn da,
Gây ra các bệnh về đƣờng ruột nhƣ tiêu chảy, nôn bửa,…
Viêm đƣờng hô hấp cấp tính.
1.6 Các phƣơng pháp xử lý chất hoạt động bề mặt
- Để giảm những tác động của chất hoạt động bề mặt anion đến cơ thể của ngƣời sử
dụng ngƣời ta cho thêm vào thành phần của chúng những chất hoạt động bề mặt lƣỡng
tính .Khi đó sẽ ngăn cản sự hấp thụ của các chất này trên da.
- Để giảm bớt những chất hoạt động bề mặt cation thì ngƣời ta dùng các cation dạng
nhóm chức este dễ phân giải sinh học hơn cho môi trƣờng, và giảm khả năng gây dị
ứng khi xử dụng .
- Xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính .

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -23-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


CHUƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BÙN HOẠT TÍNH
2.1 Bùn hoạt tính
Trong nƣớc thải, sau một thời gian làm quen, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trƣởng,
sinh sản và phát triển. Nƣớc thải bao giờ cũng có các hạt chất rắn lơ lửng khó lắng. Các
tế bào vi khuẩn sẽ dính vào các hạt lơ lửng này và phát triển thành các hạt bông cặn có
hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn nƣớc thể hiện bằng BOD. Các hạt bông
này đƣợc thổi khí và khuấy đảo sẽ lơ lửng trong nƣớc và dần lớn lên do hấp phụ nhiều
hạt chất rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc.
Nhƣng hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc các chất hữu cơ làm cơ chất dinh dƣỡng
cho vi sinh vật trong nƣớc cạn kiệt chúng sẽ lắng xuống đáy bể hoặc hồ thành bùn. Bùn
này đƣợc gọi là bùn hoạt tính
2.2 Các sinh vật trong bùn hoạt tính:
Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành
dạng hạt bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng ở trong nƣớc. Các bông này có
màu vàng nâu dể lắng có kích thƣớc từ 3-150µm. Những bông này gồm các vi sinh vật
sống và cặn rắn. Những vi sinh vật sống ở đây chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra còn có
nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh, dòi, giun… Số lƣợng vi khuẩn
trong bùn hoạt tính dao động trong khoảng 10
8

-10
12
trên 1 mg chất khô. Phần lớn
chúng là Pseudomonas, Achomobacter, Alcaligenes, Bacillus, Micrococus,
Flavobacterium…
2.3 Cách hình thành bùn hoạt tính.
- Lấy mẫu nƣớc thải, lọc nƣớc thải và lấy phần nƣớc trong
- Dùng mẫu nƣớc trong đó cộng với việc bổ sung thêm N và P để cân bằng dinh dƣỡng
- Tiến hành sục khí và thay nƣớc cho hệ thống, cứ liên tục nhƣ vậy cho đến khi đủ
lƣợng bùn hoạt tính cần thiết .
- Quá trình thay nƣớc nƣớc cho hệ thống khoảng từ 4-8h .
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -24-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn


2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình quá trình lắng của bùn hoạt tính.
- Ph
- Tỉ số BOD
5
:N:P phải đảm bảo là 100:5:1
+ Nếu thiếu N lâu dài sẽ làm cho vi sinh vật không sinh sản, tăng sinh khối, ngoài
ra cản trở các quá trình hóa sinh và làm cho bùn hoạt tính khó lắng, trôi theo nƣớc ra
khỏi bể lắng.
+ Nếu thiếu P sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh ra dạng sợi làm quá trình lắng
chậm và giảm hiệu suất oxi hóa các chất hƣu cơ của bùn hoạt tính
- Nồng độ oxi hòa tan trong nƣớc hay là điều kiện hiếu khí
- Nồng độ và tuổi của bùn hoạt tính

- Các chất gây độc cho vi sinh vật nƣớc hay trong bùn hoạt tính
- Nhiệt độ
2.5 Hoạt động của vsv trong nƣớc thải.
Nƣớc thải mới thƣờng ít vi sinh vật, đặc biệt là nƣớc thải công nghiệp qua công đoạn
xử lý nhiệt có khi lúc đầu hầu nhƣ không có vi sinh vật. Nƣớc thải trong hệ thống thoát
nƣớc qua 1 thời gian dù rất ngắn cũng đủ cho vi sinh vật thích nghi, sinh sản và phát
triển tăng sinh khối. Sau 1 thời gian sinh trƣởng chúng tạo thành quần thể vi sinh vật có
ở trong nƣớc. Quần thể vi sinh vật ở các loại nƣớc thải là không giống nhau. Mỗi loại
nƣớc thể có hệ vi sinh vật thích ứng. Song nói chung vi sinh vật trong nƣớc thải đều là
vi sinh vật hoại sinh và dị dƣỡng. Chúng không thể tổng hợp đƣợc các hợp chất hữu cơ
làm vật liệu xây dựng tế bào mới cho chúng, trong môi trƣờng sống của chúng cần phải
có mặt các chất hữu cơ để chúng phân hủy, chuyển hóa thành vật liệu xây dựng tế bào,
đồng thời chúng cũng phân hủy các hợp chất nhiễm bẩn nƣớc đến sản phẩm cuối cùng
là CO
2
và nƣớc hoặc tạo thành các loại khí khác ( CH
4
, H
2
S, Indol, Scatol, N
2
…)
Quá trình làm sạch nƣớc thải gồm giai đoạn sau :
+ Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào vi sinh vật
ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -25-



SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn

+ Khuếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm nƣớc qua màng bán thấm vào trong tế
bào vi sinh vật
+ Chuyển hóa các chất này trong nội bào để sinh ra năng lƣợng và tổng hợp các
vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật
2.6 Động học sinh trƣởng của vi sinh vật.
Gồm 4 giai đoạn:
+ Giai đoạn chậm (lag-phase)
+ Giai đoạn tăng trƣởng (log-growth phase):
+ Giai đoạn cân bằng (stationary phase)
+ Giai đoạn chết (log-death phase)





Hình 1: Động học sinh trƣởng của vi sinh vật