so sánh sự keo tụ của chitosan và pac trên nước thảo chế biến thức ăn gia súc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

SO SÁNH SỰ KEO TỤ CỦA CHITOSAN VÀ PAC
TRÊN NƯỚC THẢO CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV31 - 2008

S KC 0 0 2 2 6 4

Tp. Hồ Chí Minh, 2008

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

SO SÁNH SỰ KEO TỤ CỦA CHITOSAN
VÀ PAC TRÊN NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN
THỨC ĂN GIA SÚC
MÃ SỐ: SV31-2008

THUỘC NHÓM NGÀNH : CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI CHỦ TRÌ
: KS.NGUYỄN MỸ LINH
NGƯỜI THAM GIA
: LÊ TRUNG TÍNH
MSSV: 05115070
NGUYỄN DUY THANH MSSV: 05115068
ĐƠN VỊ
: KHOA CNHH & TP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 12/2008


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm chúng tôi nhận được nhiều sự giúp
đỡ quí giá của Nhà trường, các phòng ban và đặc biệt từ Khoa công nghệ Hóa
học và thực phẩm.
Trước tiên chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Mỹ Linh – Bộ

môn Công nghệ môi trường. Là giáo viên hướng dẫn đề tài của nhóm, cô đã tận
tình giúp đỡ suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn đến các thầy cô của bộ môn Công nghệ môi trường và phòng
thí nghiệm đã tạo điều kiện trang thiết bị, hóa chất để thực hiện nghiên cứu.
Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới phòng Quản lý khoa học – Quan hệ
quốc tế - Sau đại học, phòng Kế hoạch tài chính đã cung cấp tài chính tạo điều
kiện thực hiện đề tài.
Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến
của quí vị để khắc phục thiếu sót và hoàn thiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh tháng 12 năm 2008
Nhóm thực hiện đề tài


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

PHẦN 1:

ĐẶT VẤN ĐỀ

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 1


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

I. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
1.1. Chitosan và Bentonite
Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải chế biến thức ăn gia súc của chitosan và
trợ keo tụ của Bentonite đối với chitosan.
1.2. PAC và polyme
Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải chế biến thức ăn gia súc của PAC và trợ
keo tụ của polyme đối với PAC.
1.3. Nƣớc thải chế biến thức ăn gia súc
Nƣớc thải nghiên cứu là nƣớc thải từ nhà máy của công ty Lê Phú chuyên sản
xuất thức ăn gia súc chế biến từ lông gà, lông vịt. Thành phần chủ yếu của nƣớc thải
này là chất hữu cơ và một phần là nƣớc thải lò hơi. Lƣợng nƣớc thải ra có nguy cơ
gây hại cho môi trƣờng cao và hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung của KCN khó xử
lý do hàm lƣợng chất ô nhiễm quá cao, nƣớc thải rất nóng (khoảng 5000C).

II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC
2.1. Nghiên cứu trong nƣớc
 Nghiên cứu tìm giá trị tối ƣu lƣợng trợ lắng PAC (Polyalminum Hydroxy
Clorua) trong xử lý nƣớc thải dệt huộm, ThS. Lâm Vĩnh Sơn.
 Nghiên cứu chế tạo PAC dùng xử lý nƣớc và nƣớc thải trong điều kiện Việt
Nam, TS. Bùi Trung, năm 2004.
 Sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis, kết hợp với vật liệu hấp phụ để xử lý nƣớc
thải giết mổ gia súc và chế biến phân hữu cơ, PGS-TS Nguyễn Hữu Hiệp,
Trƣờng Đại học Cần Thơ.
 Tổng hợp và khảo sát một số tính chất của N-(2-Furylmetyl)chitosan,Nguyễn
Thị Huệ, Khiếu Thị Tâm, Nguyễn Thị Hồng Anh _Khoa Hóa, Trƣờng Đại học
Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.2. Nghiên cứu ngoài nƣớc
 Vật liệu hấp phụ sinh học mới và khả năng xử lý kim loại từ nƣớc thải, Theo

Environ. Sci. Techno.

III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI
Nƣớc thải chế biến thức ăn gia súc từ lông là, lông vịt chủ yếu chứa các chất
hữu cơ ít độc có nguồn gốc động vật. Chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật chứa
thành phần chủ yếu là protein và chất béo khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật. Loại
nƣớc thải này còn gây ô nhiễm mùi đối với môi trƣờng xung quanh. Vì vậy các

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 2


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

thông số chính gây ô nhiễm cần xử lý là: Dầu mỡ béo, chắn rắn lơ lửng, BOD,
COD, vi khuẩn gây tai hại.
Giới thiệu một vài công nghệ hay đƣợc sử dụng trong ngành chế biến thức ăn
gia súc:
Xử lý hiếu khí:
Một sơ đồ công nghệ xử lý bùn hoạt tính hay đƣợc sử dụng trong xử lý nƣớc thải
chế biến thức ăn gia súc:

Hình 3.1.1. Sơ đồ công nghệ xử lý hiếu khí
Xử lý yếm khí
Xử lý yếm khí thƣờng đƣợc áp dụng đối với nƣớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao.
Lọc sinh học
Mô hình đƣợc thể hiện qua hình vẽ dƣới đây:

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 3


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

Hình 3.1.2. Sơ đồ công nghệ lọc sinh học
Thực tế xử lý sinh học nói chung rất phù hợp đối với các loại nƣớc thải công
nghiệp chế biến thức ăn gia súc do bản chất dễ thối rữa và dễ phân huỷ của chất ô
nhiễm. Vấn đề là nên sử dụng hệ thống thiết bị xử lý hiếu khí - yếm khí đồng bộ hay
tự nhiên bằng các hồ sơ sinh học phụ thuộc rất nhiều vào quy mô thải và quy mô đầu
tƣ. Với các xí nghiệp quy mô nhỏ nên sử dụng các hồ xử lý yếm khí tự nhiên. Với các
xí nghiệp quy mô lớn nên xử lý yếm khí kết hợp với các chất thải rắn hữu cơ sinh ra từ
trong quá trình sản xuất. Khi đó cần thiết kế hệ thống thiết bị đồng bộ. Phƣơng pháp
này cần đầu tƣ kinh phí và kỹ thuật cao.
Ban Quản lý KCX-KCN TPHCM công bố (năm 2008) công ty Lê Phú thuộc
KCN Lê Minh Xuân nằm trong danh sách “đen” 26 doanh nghiệp vi phạm trong
lĩnh vực môi trƣờng đang hoạt động trên địa bàn. Qua đây ta thấy nƣớc thải chế
biến thức ăn gia súc chƣa đƣợc quan tâm xử lý đúng mức.
Từ những tồn tại trên, chúng tôi lựu chọn phƣơng pháp xử lý hóa lý, dùng các
chất: chitosan,PAC và các chất trợ keo tụ bentonite, polyme để xử lý nƣớc thải chế
biến thức ăn gia súc.

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 4

Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

PHẦN 2:

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 5


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

I. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
 Giảm tải lƣợng chất ô nhiễm đến tiêu chuẩn xả thải loại C về nƣớc thải công
nghiệp. Tạo tiền đề cho xử lý bậc cao hơn.
 So sánh hiệu quả xử lý nƣớc thải chế biến thức ăn gia súc của chitosan và
PAC.
 Giúp các nhà quản lý môi trƣờng cũng nhƣ doanh nghiệp giải quyết một
phần tình trạng ô nhiễm nƣớc.

II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Lựa chọn phƣơng pháp
 Phƣơng pháp thu thập thông tin.

 Phƣơng pháp nghiên cứu mô hình thực nghiệm.
Nghiên cứu mô hình thực nghiệm trên hệ thống Jartest dựa vào quá trình keo
tụ, kết bông.
2.2. Keo tụ, kết bông
Độ đục và độ màu của nƣớc chủ yếu do các phần tử keo gây nên. Các hạt
keo ở trạng thái lơ lửng trong một thời gian dài và vì nồng độ của chúng ổn định
nên các phần tử này không có xu hƣớng kết dính lại với nhau. Để loại bỏ các phần
tử keo làm trong nƣớc ngƣời ta dùng phƣơng pháp keo tụ và kết bông.
Hai quá trình keo tụ và kết bông đan xen với nhau trong quá trình phản ứng,
hoán đổi cho nhau, trên thực tế chúng là các quá trình tách biệt.
Các hóa chất đƣợc trộn lẫn vào nƣớc thải để đẩy mạnh quá trình tập hợp các
chất rắn lơ lửng. Keo tụ kết bông có thể là giai đoạn tiền xử lý đối với quá trình
trao đổi ion, lọc...

2.2.1. Bản chất của quá trình
Keo tụ là làm cho các phần tử lơ lửng mất tính ổn định, nghĩa là làm cho
chúng kết dính lại với nhau dễ dàng hơn.
Kết bông là tạo điều kiện cho các phần tử đã mất ổn định tiếp xúc với nhau
nhờ bộ khuấy chậm để chúng kết dính tạo thành bông cặn và đƣợc loại bỏ bằng
phƣơng pháp lắng hoặc lọc.

2.2.2. Keo tụ
 Các phƣơng pháp keo tụ

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 6


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

 Phƣơng pháp keo tụ sử dụng các chất điện ly đơn giản.
 Phƣơng pháp keo tụ dùng hệ keo ngƣợc dấu nhƣ các muối nhôm hoặc sắt.
 Phƣơng pháp keo tụ dùng các chất cao phân tử ( chitosan, polyme).
 Cơ chế của keo tụ
Diện tích và lớp nƣớc bao quanh các phần tử ƣa nƣớc có xu hƣớng làm các phần
tử này xa cách so với phần tử kia và kết quả là làm cho chúng ổn định trong dung dịch.
Mục đích chính của kết tụ là làm mất ổn định các phần tử này để tạo điều kiện cho
chúng kết tụ. Ngƣời ta có thể thực hiện điều đó bằng cách:
 Nén hai lớp lại.
 Hấp thụ và trung hòa diện tích.
 Giữ các phần tử trong chất kết tủa.
 Hấp thụ bắc cầu.
i. Nén hai lớp
Khi ngƣời ta đƣa hai phần tử keo giống nhau lại gần nhau, các lớp khuếch tán của
chúng tác dụng tƣơng hỗ và sinh ra một lực đẩy. Cũng giống nhƣ thế năng tĩnh điện,
thế năng đẩy giảm rất nhanh khi lực ion lớn.
Mặt khác sự tồn tại một thế năng hút hoặc lực hút Ea giữa các phân tử. Các lực này
gọi là lực Vander Waal, phụ thuộc vào các nguyên tử tạo ra các phần tử và tỉ trọng của
chúng. Ngƣợc với lực đẩy, các lực Vander Waal không bị ảnh hƣởng bởi các đặc tính
của dung dịch.
Kết quả là giữa hai phân tử có hợp lực E của hai lực này. Khi khoảng cách giữa các
phân tử lớn hơn một khoảng cách giới hạn L nào đó, lực đẩy thắng thế: các phân tử
keo lơ lửng tiếp tục chuyển động. Các phần tử mà động năng của chúng đủ lớn để
thắng thế năng đẩy thì kết tụ trong khi các phần tử khác vẫn phân tán. Để tạo điều kiện
cho các phần tử kết tụ, ngƣời ta có thể hoặc tăng động năng của các phần tử hoặc giảm
thế năng đẩy giữa các phần tử.
Để giảm thế năng đẩy giữa các phần tử, ngƣời ta có thể tăng lực ion trong dung

dịch. Ngƣời ta đã quan sát thấy rằng thêm ion điện tích trái dấu với điện tích ban đầu
thì càng hiệu quả khi diện tích của các ion này càng lớn. Chính vì vậy nồng độ của
Na+, Ca2+, và Al3+ cần thiết để phá vỡ sự ổn định lơ lửng của một phần tử keo điện tích
âm thay đổi gần nhƣ theo các tỉ lệ 1: 10-2: 10-3. Mặt khác bằng cách tăng lực ion của
nƣớc, ngƣời ta nén đƣợc lớp khuếch tán về phía phần tử. Trong vùng ở gần phần tử
các lực Vander Waal khi đó khá lớn để trung hòa lực đẩy.
ii. Giữ các phần tử trong một chất kết tủa
Một cách khác để phá vỡ sự ổn định của các phần tử keo là có thể giữ chúng trong
phần tử kết bông. Khi thêm một lƣợng vừa đủ các chất keo tụ, thông thƣờng là các
muối kim loại hóa trị ba, Al2(SO4)3 hoặc FeCl3, nhận đƣợc một chất kết tủa gọi là bông

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 7


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

cặn. Khi độ pH của nƣớc nằm trong khoảng của axit hoặc trung tính, bông cặn – bao
gồm các phân tử Al(OH)3 hoặc Fe(OH)3 – thƣờng có điện tích dƣơng. Sự có mặt một
vài anion và các phần tử keo làm tăng sự tạo thành chất kết tủa. Các phần tử keo đóng
vai trò là nhân trong quá trình ttaoj thành bông cặn. Hiện tƣợng này có thể tạo ra một
quan hệ nghịch đảo giữa độ đục và lƣợng chất keo tụ yêu cầu. Hay nói cách khác,
nồng độ các phần tử lơ lửng lớn có thể làm cho lƣợng chất keo tụ cần thiết giảm.
iii. Hấp thụ bắc cầu
Trong một vài trƣờng hợp ngƣời ta nhận đƣợc cách xử lý kinh tế nhờ việc sử dụng
một polyme anion khi các phần tử có điện tích âm. Hiện tƣợng này không giải thích
đƣợc bằng lý thuyết điện. Tuy nhiên, có thể giải thích bằng sự “bắc cầu”. Các phân tử

polyme rất dài, chứa một nhóm các chất hóa học có thể hấp thụ các phần tử keo. Nhƣ
vậy phân tử polyme có thể hấp thụ phần tử keo ở một trong hai đầu trong khi những vị
trí khác tự do hấp thụ các phần tử khác. Khi đó ta nói các phân tử polyme tạo thành
những “cái cầu” nối giữa các phần tử keo. Ở đây có thể có sự lơ lửng ổn định lại. Sự
ổn định lại do nồng độ polyme quá cao. Trong điều kiện đó, một phần tử keo dính với
nhiều phân tử polyne làm cho các phân tử polyme không thể hấp thụ các phần tử keo
khác. Điều đó đi ngƣợc với mục đích cần đạt đến.

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 8


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

Hạt lơ lửng tiếp xúc với phân tử polyme tạo thành khối các hạt

Hạt lơ lửng không tan tiếp xúc các hạt polyme tạo thành chuỗi
hạt

Các hạt tiếp xúc với nhau theo một chuỗi hỗn tạp, không quy
tắc
Hình 2.1. Cơ chế keo tụ
 Các yếu tố ảnh hƣởng keo tụ
Để tối ƣu hóa sự keo tụ cần tính đến nhiều tham số có quan hệ mật thiết với
nhau nhƣ: độ pH, các muối hòa tan, nhiệt độ của nƣớc, chất keo tụ sử dụng, điều
kiện trộn, độ đục, và độ màu. Các mối liên hệ lẫn nhau này vẫn chƣa tìm đƣợc một
sự tiếp cận bằng con đƣờng lý thuyết cho phép dự đoán nồng độ tối ƣu của chất keo

tụ là bao nhiêu.
Ảnh hƣởng của độ pH
Độ pH là yếu tố quan trọng nhất phải tính đến trong quá trình keo tụ. Đối với
mỗi một loại nƣớc thô có một vùng pH mà trong vùng này keo tụ xảy ra nhanh.
Vùng pH này phụ thuộc vào chất keo tụ đƣợc sử dụng, vào nồng độ của chúng và

Mã đề tài SV 31-2008

Trang 9


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

vào thành phần của nƣớc thô. Khi sự keo tụ hoặc xảy ra ngoài vùng tối ƣu, cần phải
hoặc là tăng liều lƣợng chất keo tụ hoặc là chấp nhận nƣớc có chất lƣợng thấp.
Đối với các muối sắt và nhôm, các vùng pH tối ƣu nằm trong khoảng theo thứ
tự 4 đến 6 và từ 5 đến7.
Đối với một vài loại nƣớc thô, đôi khi cần phải hiệu chỉnh độ pH nhờ các chất
khác nhau nhƣ các axit, vôi hoặc natri hidroxit. Để giảm độ pH, trong một vài
trƣờng hợp, cho tăng lƣợng chất keo tụ sẽ tốt hơn.
Ảnh hƣởng của các muối hòa tan
Các muối trong nƣớc có các ảnh hƣởng đến sự keo tụ và sự kết bông cặn nhƣ
sau:






Thay đổi vùng pH tối ƣu
Thay đổi thời gian yêu cầu cho sự kết bông.
Thay đổi lƣợng chất keo tụ yêu cầu.
Thay đổi lƣợng chất keo tụ sƣ trong nƣớc đầu ra.
Ngƣời ta nhận thấy rằng nếu thêm các ion SO42- sẽ làm mở rộng vùng pH
tối ƣu về phía axit, trong khi đó nếu thêm octophotphat thì không mở rộng
vùng pH tối ƣu về phía axit. Từ các quan sát thực nghiệm ngƣời ta có thể
khẳng định rằng:
 Các anion ảnh hƣởng đến sự keo tụ nhờ các muối nhôm hoặc muối sắt
nhiều hơn so với các cation. Cũng tƣơng tự, các ion natri, canxi và magiê
có ảnh hƣởng ít đến sự keo tụ.
 Khi các anion mở rộng vùng pH tối ƣu về phía axit, ảnh hƣởng này càng rõ
nét khi hóa trị của các anion cao.
Ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc
Có ít thông tin về sự ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc đến sự keo tụ. Tuy nhiên,
theo kinh nghiệm chỉ ra rằng: trong mùa đông khi nhiệt độ nƣớc gần 00C, các bông
cặn lắng khó khăn và có xu hƣớng chui sâu hơn vào trong các bộ lọc.Ngoài ra
ngƣời ta thấy rằng vùng pH tối ƣu bị thu hẹp lại. Có thể khắc phục các hiện tƣợng
này bằng các cách khác nhau:
 Thực hiện keo tụ trong vùng pH rối ƣu ở nhiệt độ cho trƣớc.
 Tăng lƣợng chất keo tụ với mục đích tăng khả năng va chạm giữa các
phần tử và mở rộng vùng pH tối ƣu.
 Tăng độ đục của nƣớc ( bằng cách cho thêm đất sét) để làm các cặn nặng
thêm hoặc cho thêm một chất trợ keo tụ ( silic hoạt tính hoặc chất đa điện
cực) để làm nặng và ổn định các bông cặn.
Ảnh hƣởng của chất keo tụ
Mã đề tài SV 31-2008
10

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

Việc lựa chọn chất keo tụ có thể ảnh hƣởng đến các đặc tính keo tụ. Vì vậy,
thậm chí nếu phèn nhôm là chất keo tụ đƣợc sử dụng rộng rãi nhất, thì nhiều trƣờng
hợp có thể có lợi hơn nếu thay nó bằng sunfat sắt ba. Sunfat sắt ba dùng đƣợc cho
nhiều loại nƣớc mà vùng pH tối ƣu rộng hơn khi dùng phèn nhôm. Hơn nữa đối với
cùng chỉ số pH cao, sunfat sắt ba ít tan hơn khi dùng phèn nhôm. Nhƣ vậy chỉ sau
khi thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, mới có thể chọn đƣợc chất
keo tụ và xác định nồng độ tối ƣu của nó cho một loại nƣớc xác định.
Ảnh hƣởng của việc khuấy:
Trong quá trình keo tụ và kết bông cặn ngƣời ta tiến hành trộn chitosan, PAC
theo hai giai đoạn:
 Giai đoạn thứ nhất: Trộn mạnh thời gian ngắn ( lâu nhất là 120 giây). Việc
trộn này có mục đích chính là khuếch tán nhanh các hóa chất trong toàn bộ
thể tích nƣớc cần xử lý. Ngƣời ta thực hiện trộn nhanh bằng cách phun các
hóa chất vào vùng có xoáy lớn hoặc dùng các thiết bị trộn cơ khí. Nếu trộn
nhanh không thích đáng sẽ kéo theo phải tăng lƣợng chitosan,PAC.
 Ở giai đoạn hai: Trộn chậm với mục đích làm cho các phần tử kết bông cặn,
phần tử gây đục, gây màu nƣớc có điều kiện tiếp xúc nhau tốt hơn. Tuy
nhiên việc trộn phải đủ mạnh để gây ra các vận tốc của nƣớc khác nhau trong
bể nhƣng không quá mạnh. Nếu quá mạnh, các lực trƣợt sẽ tác dụng lên các
phần tử kết bông cặn và có nguy cơ làm nó vỡ ra, thậm chí thời gian trộn
trong bể kết bông cặn có thể chỉ 10 phút ( thƣờng thay đổi 30 đến 60 phút).
Ảnh hƣởng của độ đục
Độ đục của nƣớc bề mặt phần lớn là do các phần tử đất sét với đƣờng

kính từ 0.2 đến 5 µm.vì thế các hạt keo lớn có thể lắng một cách tự nhiên. Keo
tụ các phần tự này là khá dễ dàng khi duy trì độ pH trong vùng tối ƣu. Mặt khác
có thể nhận thấy nhƣ sau:
 Chỉ cần cho một nồng độ tối thiểu chất keo tụ vào để có đƣợc một vài kết
bông cặn.
 Khi độ đục tăng, cần phải tăng nồng độ chất kết tụ. Tuy nhiên sự tăng lƣợng
chất keo tụ không thay đổi tuyến tính với sự tăng độ đục.
 Khi độ đục rất cao thì lƣợng chất keo tụ cần thiết tƣơng đối thấp vì khả năng
va chạm giữa các phần tử rất lớn. Ngƣợc lại khi độ đục bé việc keo tụ là khó
khăn.
 Các chất hữu cơ bám trên các phần tử rắn có kích thƣớc khác nhau thì dễ
thực hiện việc keo tụ hơn so với khi các phần tử keo có kích thƣớc gần bằng
nhau.
 Việc keo tụ các phần tử đất sét nồng độ thấp phụ thuộc chủ yếu vào chất keo
tụ và thành phần hóa học của nƣớc.

Mã đề tài SV 31-2008
11

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

 Việc keo tụ nƣớc bị ô nhiễm bởi nƣớc thải sinh hoạt hoặc công nghiệp là
luôn luôn khó khăn vì đòi hỏi nồng độ chất keo tụ lớn hơn so với nƣớc
không bị ô nhiễm

2.2.3. Kết bông
Các vật liệu polime cho vào nhằm tạo ra các cầu nối cho các hạt bông
(flocs).Cầu nối đƣợc hình thành khi các đoạn của chuỗi polime bám dính vào các
phân tử chất keo.
Các tác nhân bông tụ đƣa vào dung dịch từ từ và nhẹ nhàng cho phép chúng
tiếp xúc với hạt flocs nhỏ tạo thành các hạt lớn hơn để lắng đọng.
Bản chất: Chất tủa bông âm phản ứng chống lại các phần tử chất keo mang
điện tích trái dấu gây ra sự mất bền vững hoặc bởi cầu nối hoặc bởi trung hòa các
điện tích.

III. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.1. Tổng quan về Chitosan và trợ keo tụ Bentonite.

3.1.1. Tổng quan Chitosan
 Cấu tạo của Chitosan
Chitosan là một polysaccarit đƣợc tạo ra do quá trình đề axetyl hóa chitin tự
nhiên. Cấu tạo hình học đƣợc mô phỏng nhƣ hình dƣới

Hình 3.1. Cấu tạo hình học của chitosan

Chitosan là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ
khác nhau. Có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị, không tan trong nƣớc, dung
dịch kiềm và a-xít đậm đặc nhƣng tan trong a-xít loãng (pH6), tạo dung dịch keo
trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309-3110C, trọng lƣợng phân
tử trung bình: 100 -1.200 kDa tùy loại.

Mã đề tài SV 31-2008
12

Trang

Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

 Tính chất vật lý
Khi nung Chitin trong dung dịch sodium hydroxide (>40%) ở nhiệt độ 90120 C sẽ tạo thành Chitosan. Quá trình này nhằm loại bỏ nhóm acetylic trong gốc
amine để tạo ra sản phẩm (chitosan) có khả năng hòa tan. Ít nhất phải loại bỏ 65%
nhóm acetylic trong mỗi liên kết monomer của Chitin thì mới có khả năng tạo thành
dung dịch.
0

 Một số đặc tính chính của Chitosan
Chitosan có một số đặc tính chính nhƣ: Khối lƣợng phân tử, Mức độ khử
acetylic, Độ tinh khiết, Độ nhớt, Độ màu , Tính chất kháng khuẩn, Khả năng tạo
phức,.... Chúng tôi chỉ trình bày một số đặc tính cơ bản có liên quan đến đề tài
nghiên cứu.
 Mức độ khử acetylic
Vì Chitosan đƣợc tạo thành do quá trình khử acetylic của Chitin nên mức độ
khử acetylic đƣơng nhiên sẽ ảnh hƣởng đến đặc tính của Chitosan. Mức độ khử
acetylic đƣợc tính dựa trên tỷ lệ giữa các liên kết mono trong đó acid acetylic bị loại
bỏ với nhóm amino tự do ( khi hòa tan vào dung dịch acid yếu) trong phân tử
polymer. Mức độ khử acetylic khoảng từ 70 – 100% tuỳ theo công nghệ sản xuất.
Thông số này rất quan trọng vì nó cho biết khả năng trao đổi cation của phân tử sau
khi hòa tan trong dung dịch acid yếu. Độ khử acetylic ảnh hƣởng đến độ hòa tan,
khả năng phân hủy sinh học, khả năng kháng khuẩn của sản phẩm.
 Độ tinh khiết
Độ tinh khiết của sản phẩm là đặc tính quan trọng để đánh giá giá trị của sản
phẩm (đặc biệt đối với lĩnh vực sinh học và mỹ phẩm). Ngay cả trong các lĩnh vực

cần giá trị chitosan thấp nhƣ xử lý nƣớc thải đang nghiên cứu mà độ tinh khiết cũng
đóng vai trò quan trọng vì độ tro và protein có khả năng hạn chế mức độ hoạt hóa
của các nhóm amine
 Tính chất kháng khuẩn
Nhiều nghiên cứu cho thấy Chitosan hiệu quả trong việc ngăn cản sự phát triển
của vi khuẩn. Khả năng kháng khuẩn của Chitosan phụ thuộc vào khối lƣợng phân
tử, nồng độ, loại vi khuẩn, độ nhớt.
0,1% Chitosan có khả năng diệt khuẩn hiệu quả đối với những vi khuẩn gram
dƣơng (Listeria monocytogenes, Bacillus megaterium, B. cereus, Staphylococcus
aureus, Lactobacillus plantarum, L. brevis, and L. bulgaris) hơn trên vi khuẩn gram
âm (E.coli, Pseudomonas fluorescens, Salmonella typhymurium, and Vibrio
parahaemolyticus).
Mã đề tài SV 31-2008
13

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

0.1% chitosan có khối lƣợng 746 KDa rất hiệu quả trong việc kháng E.coli.
Ngoài ra, Chitosan có khối lƣợng phân tử 40 kDa có khả năng ngăn cản vi khẩn
S.aureus và E.coli ở nồng độ 0.5%
 Khả năng tạo phức
Chitosan có khả năng tạo phức với kim loại. Trong thời gian gần đây, khi
chitin và chitosan đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều thì ngƣời ta cũng phát hiện ra
những tính chất phối hợp đặc biệt nhƣ cƣờng độ co giãn cao, có hoạt tính sinh học
và có khả năng phân hủy sinh học cao của chitosan.

Trong môi trƣờng axit, chitosan là chất điện ly cao phân tử có mật độ nhóm
NH3+ cao, điều này làm chitosan linh hoạt hơn chitin. Những vật liệu mang điện
tích âm nhƣ protein, anion polysacrit, axit nucleic sẽ tƣơng tác và dính chặt vào
chitosan.
Chitosan có khả năng kết hợp với các ion kim loại bằng cách hấp thụ vào vòng
chelat, trao đổi ion hoặc bằng liên kết phối trí, mức độ quan trọng của các quá trình
này là khác nhau đối với mỗi kim loại. Cho nên chitosasn là một polyme rất đặc
trƣng để hấp thụ kim loại nặng, các sản phẩm nhuộm, các sắc tố, các hợp chất hữu
cơ,...
 Tốc độ hấp phụ ion kim loại trên chitosan
Tốc độ hấp phụ ion kim loại của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Quan
trọng nhất là kích thƣớc hạt polyme, nhiệt độ,, tốc độ khuấy, sự có mặt của ion
khác, pH của dung dịch...








Kích thƣớc hạt polyme: tốc độ hấp phụ ion kim loại lên chitosan nhanh
hơn, nhiều hơn, nhiều hơn chitosan vẩy do bề mặt tiếp xúc của dạng bột
lớn hơn.
Nhiệt độ: đóng vai trò quan trọng trong sự hấp phụ ion kim loại,tuy nhiên
không có nguyên tắc chung để dự đoán ảnh hƣởng của nhiệt độ trên sự
hấp phụ của ion kim loại. Ngƣời ta quan sát thấy sự hấp phụ ở 40C tốt
hơn ở nhiệt độ phòng.
Tốc độ khuấy: sự khuấy siêu âm cho kết quả hấp phụ ion kim loại tốt hơn
sự khuấy từ.

Sự có mặt của các ion khác: khi hai hoặc nhiều ion kim loại chuyển tiếp
cùng hiện diện trong dung dịch, nếu lƣợng polyme không đủ để hấp phụ
hoàn toàn tất cả ccs ion kim loại thì polyme sẽ hấp phụ những cation nào
tạo phức bền nhất với polyme và để lại các cation khác trong dung dịch.
Tuy nhiên cũng có sự cạnh tranh hấp phụ giữa một số ion kim loại trên
chitosan.

Mã đề tài SV 31-2008
14

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học




Ngành Công nghệ môi trƣờng

Bản chất của các anion có mặt trong dung dịch có những ion kim loại
chuyển tiếp hấp phụ trên bột chitosan rất quan trọng. Chloride và
thiocianate làm giảm sự hấp phụ, trong khi sulphat làm tăng sự hấp phụ..
pH: chitosan bị hòa tan nhẹ trong môi trƣờng axit có chứa các anion nhƣ
axetat, format, chloride. Chitosan không hòa tan trong dung dịch kiềm
và trung tính.

 Ứng dụng của chitosan trong lĩnh vực môi trƣờng
 Xử lý nƣớc thải
Chitosan có rất nhiều ứng dụng trong xử lý môi trƣờng nhƣ: xử lý kim loại

nặng, keo tụ (protein, nƣớc thải dệt nhuộm, …), xử lý chất thải phóng xạ,… Đó là
các ứng dụng rộng rãi và có giá trị kinh tế nhất của chitosan. Do chitosan có khuynh
hƣớng tích điện tích dƣơng và hấp dẫn các ion kim loại, do đó các kim loại nặng
trong nƣớc thải công nghiệp bị tách ra dễ dàng hơn. Hơn nữa, xét về phƣơng diện
tái chế, sản xuất chitosan lại tận dụng một lƣợng lớn phế phẩm trong ngành sản xuất
thủy hải sản. Một ứng dụng lớn khác của chitosan là xử lý độ đục của nƣớc thải các
ngành sản xuất thực phẩm, ứng dụng này dựa vào khả năng trích tách các hợp chất
hữu cơ ra khỏi nƣớc thải. Nguồn nƣớc thải từ các nhà máy chế biến thực phẩm chứa
một lƣợng lớn protein, chitosan có thể lấy lại phần lớn lƣợng đạm này và sau khi
qua một số công đoạn sấy, tiệt trùng, lƣợng protein này lại có thể đƣợc dùng làm
thức ăn bổ sung cho gia súc.
Ngoài ra, chitosan còn có khả năng điều hòa bùn rất tốt, cả bùn thải ra từ quá
trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt lẫn công nghiệp, giúp bùn phân hủy sinh học cực
nhanh chóng trong môi trƣờng đất và giảm chi phí khi thực hiện tách nƣớc ra khỏi
bùn bằng phƣơng pháp ly tâm.
 Hấp thụ kim loại nặng
Hấp thụ một Cu, Fe, Pb
Chitin và Chitosan chiết suất từ sinh khối nấm Cunningghamella elegens (C.
elegans) có ái lực lớn đối với một số kim loại nặng nhƣ đồng, sắt, nên nó đƣợc xem
là nguồn xử lý ô nhiễm kim loại nặng.
Hấp thụ Fe3+ bằng Chitosan khô
Phân tích khả năng hấp phụ Fe3+ của Chitosan trên bề mặt hạt chitosan không
hòa tan cho thấy ảnh hƣởng của thời gian hấp phụ, độ khử acetylic, pH.
CHI - NH2 + Fe3+



[CHI – NH2 – Fe - ]3+

 Keo tụ/ đông tụ

Mã đề tài SV 31-2008
15

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

Thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm trong nƣớc thải ngành dệt nhuộm rất khó bị phân hủy bởi các
tác nhân hóa lý nhƣ ánh sáng, chất hóa học và các đối với quá trình sinh học, do đó,
nó tạo nên nhiều độc chất trong môi trƣờng nƣớc. Nhƣng ngƣời ta lại thấy rằng
chitosan lại có ái lực rất lớn đối với thuốc nhuộm. Hiệu quả của việc hấp phụ thuốc
nhuộm phụ thuộc vào pH, khi pH càng giảm thì hiệu quả hấp phụ càng cao. Khối
lƣợng phân tử thuốc nhuộm càng lớn thì hiệu quả hấp phụ càng tốt.
Xử lý Phenol trong nƣớc thải
Một số nghiên cứu cho thấy khi cho Chitosan là chất trợ đông tụ kết hợp với
Tyrosinase (chiết suất từ nấm Agaricus bispora) sẽ xử lý hiệu quả lƣợng Phenol có
trong nƣớc thải, đồng thời còn giảm 58%COD.

3.1.2. Tổng quan chất trợ keo tụ Bentonite
 Nguồn gốc
Bentonite là khoáng sét. Nguồn gốc của khoáng sét khác nhau nên thành phần
hóa học của chúng cũng khác nhau. Nhƣng sét là hỗn hợp chứa nhiều khoáng vật,
trong đó chứa trên 70% là khoáng sét.
 Thành phần hóa học
Bentonite là khoáng sét tự nhiên, thành phần chính là montmorillonit. Ngoài ra
trong thành phần Bentonite còn có chứa một số loại khoáng khác nhƣ Hectorit,

Saponit và một số khoáng phi sét nhƣ: Canxi, Pirit, Manhetit ..., các muối kiềm
khác và một số hợp chất hữu cơ.
 Tính chất lý hóa
- Tính chất trƣơng nở.
- Tính chất trao đổi ion: đây là đặc trƣng cơ bản của Bentonite
Có hai nguyên nhân gây khả năng trao đổi ion của Bentonite:
 Thứ nhất, sự thay thế đồng hình Si4+ bằng Al3+ trong mạng lƣới tứ diện và
Al3+ bằng Mg2+ trong mạng lƣới bát diện làm xuất hiện điện tích âm trong
mạng lƣới cấu trúc.
 Thứ hai, trong mạng lƣới tinh thể của Bentonite tồn tại nhóm OH-.

Mã đề tài SV 31-2008
16

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

- Tính chất hấp phụ : đây là tính chất quan trọng của Bentonite. Nhờ đặc tính
này mà ngày nay việc sử dụng Bentonite rộng rãi khắp các ngành công nghiệp và
các ngành kinh tế khác.
 Ứng dụng của Bentonite
Trong thực tế hiện nay, Bentonite đƣợc ứng dụng hết sức rộng rãi trong đời
sống nhƣ: lắng trong rƣợu Vang, hấp thụ vi sinh vật trong quá trình làm sạch nƣớc.
3.2. Tổng quan PAC và trợ keo tụ Polyme.

3.2.1. Tổng quan PAC (Poly Aluminium Chloride)

Từ trƣớc tới nay , ở nƣớc ta chất keo tụ vô cơ đƣợc sử dụng để lắng trong
nƣớc sinh hoạt là nhôm sunfat (thƣờng gọi là phèn đơn) hoặc nhôm kali, nhôm
amon sunfat (thƣờng gọi chung là phèn kép) hoặc dung dịch phèn nƣớc (thông
thƣờng là dung dịch (phèn nhôm sắt). Nhằm phòng chống một số bệnh tật, bệnh
dịch ngƣời ta còn sử dụng một số hóa chất khác nhƣ clo (clo lỏng, nƣớc javen, bột
tẩy) có tác dụng diệt khuẩn; vôi để hiệu chỉnh độ pH; natri silicofluorua chống bệnh
sâu răng; polyacrylat để hoàn thiện quá trình lắng trong nƣớc.
Hiện nay, PAC đƣợc sản xuất lƣợng lớn và sử dụng rộng rãi ở các nƣớc tiên
tiến để thay thế cho phèn nhôm sunfat trong xử lý nƣớc sinh hoạt và nƣớc thải. PAC
(Poly Aluminium Chloride) là loại phèn nhôm thế hệ mới tồn tại ở dạng cao phân tử
(polyme) thuộc dạng muối nhôm kiềm tính.


Thành phần của PAC:

Theo các ehuyên gia nghiên cứu trong lĩnh vực này thì việc áp dụng PAC có
nguồn gốc từ Trung Quốc không phù hợp với điều kiện Việt Nam, do đó đã sản
xuất một loại PAC mới có tên gọi là mới PACN-95 mà thành phần phối liệu của nó
nhƣ sau:
- Poly nhôm clorua Trung Quốc (Al2O3 28%) -75% .
- Xanthan gum biến tính 7-10%.
- Chitosan biến tính 2-3%.
- Các chất phụ trợ 12-16%.


Ƣu điểm của PAC

PAC có nhiều ƣu điểm so với phèn nhôm sunphat đối với quá trình keo tụ
lắng. Nhƣ hiệu quả lắng trong cao hơn 4-5 lần, thời gian keo tụ nhanh, ít làm biến
động độ PH của nƣớc, không cần hoặc dùng rất ít chất hỗ trợ, không cần các thiết bị

và thao tác phức tạp, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thừa phèn. PAC có khả năng
loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan cùng kim loại nặng tốt hơn phèn
sunfat. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong việc tạo ra nguồn nƣớc chất lƣợng cao,
Mã đề tài SV 31-2008
17

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

kể cả xử lý nƣớc đục trong mùa lũ lụt thành nƣớc sinh hoạt. Do vậy, các nƣớc phát
triển đều sử dụng PAC trong các nhà máy cấp nƣớc sinh hoạt.
Theo các chuyên gia Viện Hóa học - TKHTN&CNQG đã kết luận (tài liệu Hội
thảo chuyên đề trang 214-215) : " PAC có rất nhiều ƣu điểm so với phèn nhôm
trong quá trình keo tụ: ít tác động pH, liều lƣợng thấp, ít gây ăn mòn thiết bị, đặc
biệt đối với nƣớc có độ đục và độ kiềm cao ".


Phân loại

Nguồn PAC xuất sứ rất đa dạng, có nguồn gốc từ Trung Quốc là chủ yếu.
Nhƣng ở đây chúng tôi giới thiệu nguồn PAC trong nƣớc do Viện công nghệ hóa
học nghiên cứu và sản xuất gồm hai loại:
- PAC rắn và PAC dạng lỏng. Dạng rắn là bột mầu trắng ngà ánh vàng, tan
hoàn toàn trong nƣớc. Ngƣời sử dụng chỉ cần pha PAC bột thành dung dịch 10%
hoặc 20% bằng nƣớc trong, cho lƣợng dung dịch tƣơng ứng với chất keo tụ vào
nƣớc cần xử lý, khuấy đều và để lắng trong. Ở điều kiện bảo quản thông thƣờng

(bao kín, để nơi khô ráo, nhiệt độ phòng) có thể lƣu giữ lâu dài.
- PAC dạng lỏng có mầu nâu vàng, có thể đựng trong chai hoặc can nhựa để
bảo quản lâu dài.


Liều lƣợng PAC dùng

Theo TS.Bùi Trung thì trong xử lý nƣớc liều lƣợng dùng nhƣ sau Liều lƣợng
PAC sử dụng cho 1m3 nƣớc sông, ao, hồ là 1- 4 g PAC đối với nƣớc đục thấp (50400 mg/l), là 5-6 g PAC đối với nƣớc đục trung bình (500- 700 mg/l) và là 7- 10 g
PAC đối với nƣớc đục cao (800-1.200 mg/l).
PAC có thể dùng xử lý nƣớc thải chứa cặn lơ lửng nhƣ nƣớc thải công nghiệp
ngành gốm sứ, gạch, giấy, nhuộm, nhà máy chế biến thủy sản, xí nghiệp giết mổ gia
súc, PAC dùng xử lý 1 m3 nƣớc thải trong khoảng 15-30 gram, tùy thuộc vào hàm
lƣợng cặn lơ lửng và tính chất của mỗi loại nƣớc thải. Liều lƣợng chính xác cần xác
định thông qua thử trực tiếp với đối tƣợng cần xử lý.

3.2.2. Tổng quan chất trợ keo tụ polyme
Polyme trợ keo tụ cho PAC có 3 loại chính là polyme anion mang điện tích
dƣơng, polyme cation mang điện tích âm và polyme không mang điện tích.
Từng loại chất keo tụ này đƣợc sử dụng cùng với PAC tùy tính chất nƣớc thải.
Chẳng hạn nƣớc thải có thành phần là chất hữu cơ đang nghiên cứu mang điện tích
âm thì cần dùng polyme anion để gắn kết các bông cặn mang điện tích âm lại và
lắng dễ dàng hơn. Và tƣơng tự cho hai loại chất polyme còn lại.
Mã đề tài SV 31-2008
18

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

Nhƣng cũng có nhiều trƣờng hợp nƣớc thải chủ yếu là thành phần chủ yếu là
các hợp chất mang điện tích âm nhƣng vẫn dùng polyme cation để keo tụ triệt để
các thành phần gây ô nhiễm còn lại trong nƣớc thải nhƣ các kim loại nặng chẳng
hạn.
3.3. Nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu đƣợc tiến hành trên mô hình Jartest. Cấu tạo một hệ thống
Jartest:
 Gồm 6 beaker, mỗi beaker có cánh khuấy riêng, các cánh khuấy cấu tạo
giống nhau, vận tốc cánh khuấy điều chỉnh đƣợc với đơn vị vòng/phút.
 Mỗi beaker có dung tích 1000ml, đƣờng kính 100 mm, cao 170 mm. Cánh
khuấy là lá thép hình chữ nhật không gỉ có bề rộng 75 mm, cao 25 mm.
Các công đoạn chuẩn bị trƣớc khi tiến hành nghiên cứu
Pha dung dịch chitosan nồng độ 4g/l:
Chitosan đƣợc điều chế từ Chitin đƣợc xử lý 1 hoặc 2 giờ trong dung dịch
NaOH 50% ở 100oC trong 30 phút, sau đó rửa bằng nƣớc ở 80oC đến 96oC từ 15
phút đến 30 phút tuỳ thuộc vào độ nhớt yêu cầu. Dƣới đây là sơ đồ điều chế
chitosan từ chitin:
Chitin

NaOH (50%); 30
phút, 100oC
Đề acetyl hóa

Rửa và sấy khô ở 80oC

Chitosan
Mã đề tài SV 31-2008

19

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

Quá trình chiết xuất chitosan gồm 4 bƣớc cơ bản nhƣ trình bày trong sơ đồ bao
gồm công đoạn khử protein, khử khoáng để loại bỏ canxi cacbonat, tẩy màu và khử
acetyl để loại bỏ các nhóm acetyl có trong vỏ giáp xác.
Điều chế dung dịch chitosan nồng độ 4g/l: Lấy 4g chitosan dạng vẩy nghiền
thành bột và cho vào cốc. Hòa tan bằng 10  15 ml dung dịch CH3COOH 10% cho
đến khi tạo thành dạng gel. Cho nƣớc cất vào cốc sau đó chuyển sang bình định
mức và định mức đến 1000ml.
Pha dung dịch Bentonite 10g/l:
Lấy 10g bentonite dạng bột cho vào cốc với lƣợng vừa phải nƣớc cất và đùng
đũa thủy tinh khuấy cho đến khi thành dung dịch đồng nhất. Chuyển sang bình định
mức và định mức đến 1000ml.
Pha dung dịch PAC 4g/l:
Lấy 4g PAC cho vào cốc với lƣợng vừa phải nƣớc cất và đùng đũa thủy tinh
khuấy cho đến khi thành dung dịch đồng nhất. Chuyển sang bình định mức và định
mức đến 1000ml.
Pha dung dịch polyme 1g/l:
Lấy 1g polyme cho vào cốc với lƣợng vừa phải nƣớc cất và đùng đũa thủy tinh
khuấy cho đến khi thành dung dịch đồng nhất. Chuyển sang bình định mức và định
mức đến 1000ml.
Chuẩn bị mẫu nƣớc nghiên cứu:
Lấy mẫu nƣớc trƣớc những buổi làm thí nghiệm.

Vị trí lấy mẫu: tại hồ chứa nƣớc thải của công ty sản xuất thức ăn gia súc Lê
Phú thuộc khu công nghiệp Lê Minh Xuân, quận Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí
Minh.
Thời gian lấy mẫu: khoảng 17 giờ ngày hôm trƣớc.
Đặc điểm tại vị trí lấy mẫu: nguồn nƣớc thải của cơ sở sản xuất dẫn trực tiếp ra
hồ chứa để chuẩn bị đƣa về hệ thống xử lý chung của khu công nghiệp. Nƣớc trong
hồ khá nóng, khoảng 5000C và có mùa hôi nồ ng nă ̣c. Nƣớc thải có nhiệt độ khá cao
nên hiện gặp khó khăn trong việc dùng hệ thống bơm đẩy nƣớc thải về trạm xử lý
chung của khu công nghiệp.

Mã đề tài SV 31-2008
20

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

3.3.1. Nghiên cứu sự keo tụ của Chitosan trên nƣớc thải.
3.3.1.1. Nghiên cứu ảnh hƣởng của pH đến quá trình keo tụ của Chitosan.
Để khảo sát khoảng pH tối ƣu thì ta giữ nguyên một lƣợng chitosan nhất định
và thay đổi khoảng pH. Khảo sát thông số tải lƣợng chất ô nhiễm (COD) tại khoảng
pH nào nhỏ nhất chính là khoảng pH tối ƣu.
Thông số đầu vào: pH=8.02, COD= 20400 mg/l
Mẫu nƣớc sau khi lấy về đƣợc phân phối đều cho các beaker và cho vào mỗi
beaker 5ml dung dịch chitosan 4g/l
Beaker 1: 600ml nƣớc thải, điều chỉnh pH  8.
Beaker 2: 600ml nƣớc thải, điều chỉnh pH  7.

Beaker 3: 600ml nƣớc thải, điều chỉnh pH  6.
Beaker 4: 600ml nƣớc thải, điều chỉnh pH  5.
Beaker 5: 600ml nƣớc thải, điều chỉnh pH  4.
Beaker 6: 600ml nƣớc thải, điều chỉnh pH  3.
Vận hành cánh khuấy ở vận tốc 100 vòng/phút, trong thời gian 2 phút. Sau đó
vận hành cánh khuấy chậm lại ở vận tốc 20 vòng/phút trong thời gian 30 phút. Theo
dõi hình thành bông cặn, bỏ cánh khuấy ra khỏi beaker cho lắng tĩnh trong thời gian
10 phút ( có thể là 10 phút, 20 phút hoặc 30 phút). Phân tích lƣợng nƣớc sau khi
lắng (sử dụng ống hút) lấy dƣới bề mặt nƣớc khoảng 1cm.
Kết quả đo:
Beaker
pH
COD(mg/l)
 (%)

1
8.02
6300
69.1

Mã đề tài SV 31-2008
21

2
7.10
2950
85.5

3
6.30

5200
74.5

4
5.34
3600
82.4

5
4.70
1000
95.1

6
3.42
2850
86.0

Trang


Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngành Công nghệ môi trƣờng

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của nồng độ COD theo pH:
KHẢO SÁT pH
7000
6000

COD(mg/l)

5000
4000
3000
2000
1000
0
0

2

4

pH

6

8

10

Hình 3.3.1. Biế n thiên của COD theo pH với chất keo tụ Chitosan
Bàn luận:
Khi chỉnh pH ở các beaker 3(pH = 6.30), beaker 4(pH = 5.34), beaker 5(pH =
4.70), beaker 6(pH = 3.42) xuống thấp thì trong mẫu nƣớc thải có một lƣợng lớn chất
hữu cơ tạo thành các bông cặn lớn và có màu đen rõ nét. Hiện tƣợng này xuất hiện là
do protein bị kết tủa khi tiếp xúc với lƣợng axit H2SO4 cho vào.
Giải thích cơ chế kết tủa protein bằng phƣơng pháp điểm đẳng điện:
Khi thay đổi pH của môi trƣờng, mức độ tủa của protein cũng thay đổi. Ở pH thấp,

protein tích điện dƣơng vì nhóm amide bị proton hóa (thu nhận proton). Ở giá trị pH
cao, protein tích điện âm vì các nhóm carbocyl trong phân tử protein bị mất đi proton
(mất H+). Tại giá trị pI (Isoelectrics point - điểm đẳng điện), protein không tích điện.
Điều này làm giảm tính tan của protein vì protein không còn khả năng tƣơng tác với
môi trƣờng, khi đó, các phân tử protein sẽ tách ra khỏi môi trƣờng. Hiện tƣợng này
đƣợc giải thích bằng phƣơng trình Cohn.

Mã đề tài SV 31-2008
22

Trang