ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI KEO TỤ ĐIỆN HÓA

Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
--------------------

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ
NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM
BẰNG CÔNG NGHỆ KEO TỤ ĐIỆN HÓA
Sinh viên thực hiện:

Ngô Văn Cường
Huỳnh Phạm Dũ
Nguyễn Tấn Thành

Lớp: 03DHMT2
Khoá: 2012 - 2016
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Ngô Thị Thanh Diễm

TP. HCM, tháng 12 năm 2015

Trang 1


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

Trang 2

Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

MỤC LỤC
1.

2.

ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................................4
1.1.

Lý do chọn đề tài:................................................................................................................4

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.........................................................................................4

1.3.

Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................................4

1.4.

Ý nghĩa đề tài.......................................................................................................................4

1.5.

Phạm vi nghiên cứu............................................................................................................4

TỔNG QUAN TÀI LIỆU..........................................................................................................5

2.1

3.

2.1.1

Khái niệm phương pháp điện hóa..............................................................................5

2.1.2

Đặc tính chung của keo tụ điện hóa..........................................................................5

2.1.3

Sự hình thành keo trong quá trình hoà tan nhôm, sắt anode.....................................6

2.1.4

Đông tụ điện hóa (Electro-coagulation – EC)...........................................................6

2.1.5

Tuyển nổi điện hóa (Electronflotation – EF).............................................................7

2.1.6

Oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thải..................................................................7

2.2

Tài liệu nước ngoài.............................................................................................................8

2.3

Tài liệu trong nước.............................................................................................................9

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................................................9
3.1

Nội dung nghiên cứu...........................................................................................................9

3.1.1

Sơ đồ nghiên cứu.......................................................................................................9

3.1.2

Mô hình nghiên cứu:................................................................................................10

3.1.3

Hóa chất sử dụng.....................................................................................................12

3.2

4.

Cơ sở lý thuyết.....................................................................................................................5

Phương pháp nghiên cứu.................................................................................................13

3.2.1

Phương pháp tổng quan tài liệu..............................................................................13

3.2.3

Phương pháp thống kê xử lý số liệu.........................................................................14

3.2.4

Phương pháp đồ thị.................................................................................................15

3.2.5

Phương pháp mô hình hóa.......................................................................................15

DỰ KIẾN KẾT QUẢ..............................................................................................................15
4.1

Kết quả mong muốn đạt được:.......................................................................................15

4.2

Dự kiến cấu trúc báo cáo.................................................................................................15

4.3

Tiến độ nghiên cứu...........................................................................................................15

4.4

Tài liệu tham khảo............................................................................................................16

Trang 3


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

1.
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Lý do chọn đề tài:

Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành xuất hiện sớm nhất và lâu đời ở nước ta.
Hiện nay, ngành này chiếm một vị trí quan trọng, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà
nước và giải quyết việc làm cho một lượng lớn người lao động. Tuy nhiên, bên cạnh việc
thúc đẩy kinh tế phát triển thì các ảnh hưởng đến môi trường từ ngành dệt nhuộm cũng là
một vấn đề đáng được quan tâm, trong đó nước thải ngành dệt nhuộm là vấn đề mang tính
cấp thiết nhất.
Nhìn chung, nước thải ngành dệt nhuộm có giá trị pH, COD, nhiệt độ cũng như độ màu
rất cao. Ngoài ra, nước thải còn chứa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ độc hại như thuốc
nhuộm, chất hoạt động bề mặt, kim loại, muối và các chất hợp chất hữu cơ bền (Persistent
Organic Pollutants – POPs).
Hiện nay, có rất nhiều quá trình khác nhau được áp dụng để xử lý nước thải ngành dệt
nhuộm như: keo tụ - tạo bông, xử lý hiếu khí... Trong đó, đáng chú ý nhất là phương pháp
keo tụ điện hóa do khả năng loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ bền mà không phải bất kì quá
trình oxy hóa thông thường nào cũng có thể thực hiện được. Đồng thời phương pháp này dễ
quản lý, không phức tạp khi vận hành và lượng bùn thải sinh ra ít hơn nhiều so với quá

trình xử lý sinh học hay các quá trình oxy khác.
Trên cơ sở đó, đề tài “NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG
KEO TỤ ĐIỆN HÓA” được thực hiện để tìm ra phương pháp xử lý nước thải mới áp dụng
trong xử lý nước thải dệt nhuộm nói riêng cũng như các loại nước thải khác có đặc tính
tương tự.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xác định giá trị tối ưu của 3 thông số: mật độ dòng điện, pH, khoảng cách giữa hai điện
cực.
1.3.

Đối tượng nghiên cứu

 Nước thải sử dụng: Nước thải dệt nhuộm tại công ty cổ phần dệt may đầu tư Thành
Công.
 Công nghệ xử lý nước thải bằng keo tụ điện hóa.
1.4. Ý nghĩa đề tài
 Ý nghĩa khoa học:
+ Xác định được các yếu tố tối ưu ảnh hưởng đến việc xử lý
+ Phát huy, sáng tạo ra các phương pháp mới tiến bộ và hiệu quả hơn từ các nghiên
cứu sẵn có.
 Ý nghĩa thực tiễn:
+ Giảm thiểu tác tác hại gây ra cho môi trường do nước thải ngành dệt nhuộm
+ Xử lý nước thải đạt QCVN 13-MT:2015/BTNMT, cột B.
1.5. Phạm vi nghiên cứu

Trang 4


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

 Thí nghiệm được thực hiện trong quy mô tại phòng thí nghiệm trường Đại học Công
Nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh.
 Một số yếu tố ảnh hưởng khác ngoài nội dung thí nghiệm được loại trừ.
2.
2.1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Khái niệm phương pháp điện hóa
Keo tụ điện hóa là một phương pháp điện hóa trong xử lý nước thải, trong đó dưới tác
dụng của dòng điện các điện cực dương (thường sử dụng là nhôm hoặc sắt) sẽ bị ăn mòn và
phóng ra các chất có khả năng keo tụ (cation Al 3+ và Fe3+) vào trong môi trường nước thải,
kèm theo đó là các phản ứng điện phân sẽ tạo ra các bọt khí ở cực âm (Hold, Barton và
Mitchell, 2004).
Là phương pháp giao thoa của 3 quá trình: điện hóa học, tuyển nổi, keo tụ.
Keo nhôm, sắt được sử dụng rộng rãi trong công nghệ xử lý nước và nước thải. Hiệu
quả của quá trình phụ thuộc vào tính chất, độ bền của các chất keo trong dung dịch và cơ
chế keo tụ. Sự keo tụ của các huyền phù bằng các phức hydro và hydroxit.
Keo tụ điện hóa là phương pháp hữu hiệu nhất do tạo được Ppy trực tiếp trên bề mặt
vật liệu làm điện cực với độ dẫn điện cao, sạch và có khả năng điều khiển các tính chất
cũng như độ dày của màng bằng các thông số điện hóa. Quá trình polyme hóa pyrol là dạng
điển hình nhất cho các polyme dị vòng. Cơ chế tổng hợp Ppy bằng phương pháp điện hóa
gồm bốn giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Sự oxy hóa monome, hình thành một cation gốc.
- Giai đoạn 2: Cation gốc cặp đôi với một gốc khác tạo ra một đication.
- Giai đoạn 3: Đication này trải qua phản ứng đề proton hóa tạo ra một đime trung
hòa.
- Giai đoạn 4: Đime trung hòa này bị oxy hóa tạo thành một cation gốc. Sau đó, đime
này cặp đôi với các cation gốc khác dẫn đến sự phát triển mạch. Khi đạt đến một độ dài

nhất định, mạch polyme này trở nên không tan và lắng đọng trên bề mặt điện cực tạo thành
lớp phủ.
Quá trình điện hóa cho phép loại bỏ hoặc giảm thiểu các hợp chất ô nhiễm bằng cách
oxy hóa trực tiếp các chất ô nhiễm trên điện cực nhờ dòng điện hoặc tạo ra các tác nhân
oxy hoá trong môi trường có khả năng oxy hóa các hợp chất hữu cơ độc hại.
2.1.2 Đặc tính chung của keo tụ điện hóa
- Hạt keo gồm ba phần:
+ Nhân hạt keo: là tập hợp nhiều phân tử rắn liên kết với nhau, được bao bọc bởi một lớp
vỏ ion. Sự hấp phụ một loại ion nào đó trong dung dịch tạo nên lớp vỏ ion này.
+ Lớp điện tích kép: hình thành bởi các ion trái dấu với lớp vỏ ion.
+ Lớp ion khuếch tán hình thành ở phần ngoài của lớp điện tích kép
- Đặc điểm sau đây:
+ Dòng điện một chiều.
+ Các điện cực dương là kim loại hoà tan có khả năng tạo chất keo tụ.
Trang 5


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

+ Tùy vào pH và đặc tính của nước thải ở từng trường hợp cụ thể mà chọn kim loại làm
điện cực dương.
+ Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và hiệu suất vận hành của bể có
mối quan hệ rất chặt chẽ với nhau.
+ Hệ thống điện cực được đặt ngập trong nước thải, để đảm bảo khả năng tiếp xúc giữa
các bọt khí và các chất ô nhiễm là tốt nhất.
+ Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong điều kiện là nạp nước thải đầu vào liên tục
hoặc hoạt động trong điều kiện nước thải chỉ được nạp một lần (theo mẻ).
+ Sự xáo trộn thích hợp, bọt khí, cánh khuấy điều chỉnh vận tốc.
+ Phản ứng tạo chất keo tụ cần alkalinity, oxy thích hợp
2.1.3 Sự hình thành keo trong quá trình hoà tan nhôm, sắt anode

Đối với dung dịch có pH= 5,0 – 7,0, khi điện phân do sự thoát khí O 2 trên anode, H2
trên cathode, nhôm bị thủy phân nên pH dung dịch thấp, thành phần chủ yếu là Al(OH) 2+ và
Al(OH)2+ . Ngoài ra, còn có Al3+ và Al(OH)3. Nếu dung dịch có tính acid, hàm lượng phức
hydroxyt tích điện dương khá cao, chúng nằm phân tán, chậm liên kết lại để tạo hạt keo lớn
hơn.
Khi tăng pH > 6,0, ion Al3+ vừa hình thành sẽ bị thủy phân hoàn toàn, phức hydroxyt
Al(OH)2+, Al(OH)2+ tiếp tục thủy phân, sản phẩm thủy phân là Al(OH) 3. Đến pH= 7,0 – 8,0
Al(OH)3 đạt nồng độ cực đại. Như vậy khi tăng pH, hàm lượng các hạt keo dương giảm
dần, các sản phẩm thủy phân dễ liên kết với nhau lại tạo thành các hạt keo lớn hơn. Thứ tự
các phản ứng thuỷ phân như sau:
Al3+.6H2O + H2O →Al(OH)2+.5H2O + H3O+
(1)
2+
+
Al(OH) .5H2O +H2O →Al(OH)2 + 4H2O + H3O
(2)
3+
+
Al .6H2O + 2H2O →Al(OH)2 + 4H2O + 2H3O
(3)
Al(OH)2 + 4H2O + H2O →Al(OH)3.3H2O + H2O
(4)
Trong quá trình điện phân, pH của lớp dung dịch sát anode giảm dần do tạo ra keo
nhôm và thoát O2 nên các Hydroxyt tích điện dương có độ phân tán rất cao.
Trong điện trường, H+ chuyển về cathode sẽ trung hòa các ion OH chuyển từ
cathode sang anode, giúp cho quá trình thủy phân hình thành các hydroxyt dễ dàng.
Trong khoảng pH= 5,5 – 7,0 các thành phần chính là Al(OH) 2+, Al(OH)2+ và
Al(OH)3. Tăng pH và thời gian điện phân, các phân tử đó liên kết tạo ra các hạt đa nhân.
2.1.4 Đông tụ điện hóa (Electro-coagulation – EC)
-

Cơ chế:

EC là một phương pháp sử dụng điện cực anode hòa tan nhôm hoặc sắt để tạo ra các
tác nhân keo tụ. Chúng sẽ keo tụ các tạp chất trong dòng thải. Trong bình điện phân, nước
thải đóng vai trò là chất điện phân. Anode và Cathode bằng nhôm hoặc sắt. Khi có dòng
điện một chiều đi qua dịch điện phân, anode nhôm có quá trình hòa tan:
Hòa tan nhôm:
Al – 3e → Al3+
Đồng thời quá trình thoát oxy
Ở pH < 7,0: 2H2O – 4e → O2 + 4H+
Trang 6


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

Ở pH>7,0: 4OH- - 4e → O2 + 2H2O
Ở cathode:
Ở pH<7,0: 2H+ + 2e → H2
Ở pH>7,0: H2O + 2e → H2 + 2H2O
Ion Al3+ vừa mới hình thành trên lớp dung dịch sát anode nhôm, chúng tham gia các
phản ứng thủy phân. Các sản phẩm thủy phân sẽ là Al(OH) 2+, Al(OH)2+ và cuối cùng là
Al(OH)3. Tùy theo giá trị pH mà thành phần các sản phẩm thủy phân này sẽ khác nhau.
Do quá trình keo tụ xảy ra đồng thời với quá trình thoát khí nên dung dịch được
khuấy trộn. Các khí H2, O2 sẽ có tác dụng tuyển nổi các hạt keo sau khi trung hòa điện (hấp
thụ các tạp chất)
- Khả năng của phương pháp:
Ứng dụng của phương pháp EC rất đa dạng, có thể áp dụng cho nhiều loại nước thải,
có thành phần thay đổi lớn. Bằng những nghiêm cứu, các nước tiên tiến trên thế giới đã áp
dụng phương pháp này một cách có hiệu quả. Các lĩnh vực có thể áp dụng phương pháp

này như: làm sạch nước ngầm, xử lý nước thải giặt, xử lý nước cấp, xử lý nước thải sinh
hoạt, tách các đồng vị phóng xạ….
2.1.5 Tuyển nổi điện hóa (Electronflotation – EF)
-

Bản chất của phương pháp:

EF là một quá trình tách các hạt phân tán trong nước thải bằng các bóng khí. Bóng
khí H2, O2 tạo ra do quá trình điện phân nước.
Các điện cực được bố trí ở đáy thùng điên phân. Khi dòng điện một chiều đi qua
dịch điện phân, khí O2 thoát ra ở anode và H2 thoát ra ở cathode. Khi các bóng khí thoát ra,
dính bám vào các hạt lơ lửng trong nước thải, và kéo các hạt này nổi lên mặt nước. Tạp
chất dính bám trong đám bọt nổi lên bề mặt gọi là bùn tuyển nổi (flotosludge). Thiết bị tách
bọt sẽ gạt lớp bùn này khỏi bề điện phân.
- Thuận lợi của phương pháp tuyển nổi điện hóa:
Vì các bóng khí tạo ra từ điện phân nước do vậy không cần vận chuyển, vận hành
các thiết bị tạo khí như máy nén, bình chứa khí. Khí thoát ra ngoài không gây ô nhiễm.
Điều khiển, khống chế quá trình dễ dàng. Khí thoát ra nhiều hay ít phụ thuộc vào
dòng điện vào thùng xử lý.
Thiết bị xử lý đơn giản, dễ chế tạo.
2.1.6 Oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thải
-

Bản chất:

Nước thải nói chung ngoài chứa các chất vô cư như acid, bazo, kim loại nặng… còn
có mặt nhiều chất hữu cơ khác. Chúng cần phải xử lý khi thải ra môi trường.
Xử lý sinh học là phương pháp thông dụng để xử lý các tạp chất hữu cơ. Song với
các chất hữu cơ gây độc hại với vi sinh vật thì phương pháp sinh học không còn mấy hiệu
quả.

Trang 7


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

Bản chất của phương pháp oxi hóa điện hóa là trên anode sẽ xảy ra quá trình oxi
hóa điện hóa, các tạp chất hữu cơ sẽ bị oxi hóa chuyển thành các chất hữu cơ khác hay đến
chất vô cơ như CO2 và H2O (oxi hóa hoàn toàn).
- Oxy hóa điện hóa trực tiếp tại anode tạo gốc hydroxyl:
Phương pháp này cho phép oxy hóa nước tạo gốc hydroxyl hấp thụ trên bề mặt
anode có quá thế oxy cao:
H2O → OH ads + H+ + eGốc hydroxyl tạo ra có khả năng oxy hóa nhiều hợp chất hữu cơ trong dung dịch.
Việc lựa chọn vật liệu điện cực anôt vô cùng quan trọng, quyết định khả năng ứng dụng của
phương pháp này.
Khoảng 20 năm trở lại đây, rất nhiều công trình khoa học tập trung nghiên cứu xử lý
nước thải công nghiệp ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ, các vật liệu điện cực hiệu quả nhất
đều có thế oxy cao.
Trong số các vật liệu nghiên cứu này, các oxit kim loại như oxit thiếc, oxit chì,
dioxit chì pha tạp và platin là các vật liệu điện cực có nhiều triển vọng. Một vật liệu mới,
kim cương pha tạp Bo (BDD - Boron doped diamond) cho quá thế oxy cao nhất từ trước
đến nay đã được nghiên cứu áp dụng.
Hiện nay, điện cực anode BDD được cho là vật liệu tối ưu cho phép hình thành
gốc hydroxyl, mở ra hướng ứng dụng điện cực anôt tạo chất oxy hóa mạnh cho phép
khoáng hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ.
2.2
Tài liệu nước ngoài
- Theo Mr. Kobya, S.Delipinar (2008). Trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm
quy mô, xử lý nước thải sản xuất nấm men bánh mì đã được khảo sát bởi đốt điện (EC) sử
dụng một lò phản ứng hàng loạt. Ảnh hưởng của các yếu tố như pH, vật liệu điện (Fe và
Al), mật độ hiện tại, và thời gian hoạt động được khảo sát về hiệu quả loại bỏ nhu cầu oxy

hóa học (COD), tổng carbon hữu cơ (TOC), độ đục, và chi phí vận hành, tương ứng. Các
hiệu quả loại bỏ tối đa COD, TOC và độ đục trong điều kiện hoạt động tối ưu, tức là, pH
6,5 cho điện cực Al và pH 7 cho điện cực Fe, với mật độ 70 A / m2 và thời gian 50 phút thì
hiệu quả xử lý 71, 53 và 90% cho điện cực Al và 69, 52 và 56% cho điện cực Fe. Hiệu quả
loại bỏ các chất bẩn của điện cực Al cao hơn 4,4 lần điện cực Fe do có màu sắc của sắt hoà
tan.
- Theo nghiên cứu của Erthan Gengec (2011). HIện nay, quá trình keo tụ điện hóa
được dùng để khử màu, COD, TOC từ nước thải sản xuất men bánh mì sử dụng điện cực
nhôm. Có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý màu, COD, TOC là pH, thời gian,
mật độ dòng điện. Hiệu suất xử lý độ màu và COD, TOC của phương pháp kỵ tụ khí – hiếu
khí – keo tụ điện hóa (AAE) với mật độ dòng điện 80A/m 2, pH=4,0, thời gian 30 phút và
phương pháp kỵ khí – keo tụ điện hóa (AE) với mật độ dòng điện 12,5A/m 2, pH=5,0, thời
gian 30 phút lần lượt là 88%, 48%, 49% và 86%, 49%, 43%.
2.3

Tài liệu trong nước
Theo nghiên cứu của Đinh Tuấn (2011) cho thấy:
Trang 8


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

- Dung dịch muối điện ly NaCl cải thiện rõ rệt hiệu quả của quá trình: hiệu suất hòa
tan tốt, lượng keo nhôm mới sinh tạo ra trong một thời gian nhiều, kích thước nhỏ mịn, tốc
độ tương tác cao. Khoảng nồng độ NaOH ≤ 1 g/l thích hợp cho xử lý nước thải dệt nhuộm.
- Khoảng cách điện cực có vai trò quan trọng trong sự phân tán và phân bố của chất
keo tụ trong toàn khối dung dịch, duy trì cơ chế keo tụ điện tích của quá trình keo tụ hệ
màu.
- Mật độ dòng điện 0,5 – 1 A/dm2.
- pH khoảng 6,5 – 8,5.

- Khoảng cách giữa 2 điện cực từ 1 -2 cm.
3.
3.1

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu

3.1.1

Sơ đồ nghiên cứu

Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhộm bằng keo tụ điện hóa

Trang 9


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

3.1.2 Mô hình nghiên cứu:
- Thể tích mẫu là 1L
- Khoảng cách điện cực: 2 – 6 cm
- Thời gian chạy 1 mẻ là 1 giờ với nhiệt độ bình thường hằng ngày của phòng thí
nghiệm
- Hiệu điện thế: U = 5V ÷ 30V
- Vật liệu nghiên cứu:
+ Điện cực bằng nhôm (Al), kích thước: 2cm × 12cm × 0.1cm
+ Điện cực bằng sắt (Fe), kích thước: 2cm × 12cm × 0.1cm.
- Thiết bị nghiên cứu:
+ Thiết bị điện phân
+ Máy khuấy từ

+ Máy đo pH điện tử.
- Các thí nghiệm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý:
+ Thí nghiệm 1: nghiên cứu khả năng điện phân của nước thải đầu vào
+ Thí nghiệm 2: nghiên cứu sự ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý
+ Thí nghiệm 3: nghiên cứu sự ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai điện cực đến
hiệu quả xử lý
+ Thí nghiệm 4: nghiên cứu sự ảnh hưởng của hiệu điện thế đến hiệu quả xử lý.
a) Thí nghiệm 1: nghiên cứu khả năng điện phân của nước thải đầu vào
Tiến hành bố trí các thí nghiệm theo bảng để tìm giá trị U/I tối ưu nhất cho nước thải đầu
vào:
Bảng 3.1. Thí nghiệm khảo sát U/I
Cốc 1

Cốc 2

Cốc 3

Thể tích mẫu, (lít)

1

pH

7

Khoảng cách giữa
hai điện cực, (cm)

2

Hiệu điện thế, (V)
Thời gian, (giờ)

5

10

15

Cốc 4

Cốc 5

Cốc 6

20

25

30

1

Mật độ dòng điện,
(A/mm2)
Tiến hành khảo sát lần lượt cho điện cực nhôm và điện cực sắt.
Đánh giá cảm quan nước sau xử lý: độ trong, độ màu, cặn lơ lửng, bùn nổi, bùn lắng.
Thí nghiệm 2: nghiên cứu sự ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý
Tiến hành bố trí các thí nghiệm theo bảng để tìm giá trị pH tối ưu nhất cho quá trình xử lý:
Bảng 3.2. Thí nghiệm khảo sát pH

b)

Trang 10


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

Cốc 1

Cốc 2

Thể tích mẫu, (lít)
pH

Cốc 3

Cốc 4

Cốc 5

7

8

1
4

5

6

Khoảng cách giữa
hai điện cực, (cm)

2

Hiệu điện thế, (V)

15

Thời gian, (giờ)

1

Mật độ dòng điện,
(A/mm2)
Tiến hành khảo sát lần lượt cho điện cực nhôm và điện cực sắt.
Đo các thông số đầu ra: COD, độ màu, pH
c) Thí nghiệm 3: nghiên cứu sự ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai điện cực
đến hiệu quả xử lý
Tiến hành bố trí các thí nghiệm theo bảng để tìm khoảng cách giữ hai điện cực tối ưu nhất
cho quá trình xử lý:
Bảng 3.3. Thí nghiệm khảo sát khoảng cách giữa hai điện cực
Cốc 1

Cốc 2

Thể tích mẫu, (lít)

Cốc 4

Cốc 5

1

pH
Khoảng cách giữa
hai điện cực, (cm)

Cốc 3

pH tối ưu ở thí nghiệm 2
2

3

4

Hiệu điện thế, (V)

15

Thời gian, (giờ)

1

5

6

Mật độ dòng điện,
(A/mm2)
Tiến hành khảo sát lần lượt cho điện cực nhôm và điện cực sắt.
Đo các thông số đầu ra: COD, độ màu, pH
d) Thí nghiệm 4: nghiên cứu sự ảnh hưởng của hiệu điện thế đến hiệu quả xử lý
Tiến hành bố trí các thí nghiệm theo bảng để tìm giá trị hiệu điện thế tối ưu nhất cho quá
trình xử lý:
Bảng 3.4. Thí nghiệm khảo sát hiệu điện thế

Trang 11


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

Cốc 1

Cốc 2

Cốc 3

Thể tích mẫu, (lít)

Cốc 4

Cốc 5

Cốc 6

1

pH

pH tối ưu ở thí nghiệm 2

Khoảng cách giữa
hai điện cực, (cm)
Hiệu điện thế, (V)

Khoảng cách tối ưu ở thí nghiệm 3
5

10

Thời gian, (giờ)

15

20

25

30

1

Mật độ dòng điện,
(A/mm2)
Tiến hành khảo sát lần lượt cho điện cực nhôm và điện cực sắt.
Đo các thông số đầu ra: COD, độ màu, pH

3.1.3 Hóa chất sử dụng
Bảng 3.5. Hóa chất sử dụng
STT

1

Tên hóa chất
Dung dịch
K2Cr2O7
0,0167 M

Hóa chất sử
dụng
4,913g K2Cr2O7,
33,3g HgSO4,
nước cất 167ml
H2SO4(đđ),

Dung dịch
FAS 0,1N

39,2 g FAS và
20ml H2SO4(đđ)

Ferroin

1,485g 110 Phernan
throline. 0,695g
FeSO4.7H2O
Nước cất

4g NaOH,
nước cất

2

3

NaOH 4%
4
5

Acid H2SO4

3ml

Cách pha

Bảo quản

Cho lần lượt các hóa chất
K2Cr2O7, HgSO4 và nước
cất vào khấy tan, cho 167
ml H2SO4(đđ), vào và định
mức thành 1000ml bằng
nước cất
Cho nước cất vào hòa tan
FAS sau đó thêm 20ml
H2SO4(đđ) và định mức
thành 1000ml bằng nước
cất

Hòa tan hỗn hợp hóa chất
và định mức thành 100ml
bằng nước cất

Trong bình
thủy tinh có
nắp kín

Pha loãng và định mức
thành 100ml với nước cất

Trong bình
thủy tinh có
nắp kín
Trong bình

Định mức thành 100ml

Trong bình
thủy tinh có
nắp kín

Trong bình
thủy tinh có
nắp kín

Trang 12


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

3.2

H2SO4(đđ), nước
cất
Phương pháp nghiên cứu

với nước cất

thủy tinh có
nắp kín

3.2.1 Phương pháp tổng quan tài liệu
 Tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước để xác định nguyên lý của các phản ứng
và các yếu tố ảnh hưởng.
 Tham khảo các bài báo và nghiên cứu để xác định miền quy hoạch của các yếu tố
ảnh hưởng, từ đó loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng không lớn.
3.2.2 Các phương pháp phân tích thực nghiệm
Tiến hành thử nghiệm các nghiệm thức và đo đạc các chỉ tiêu sau: COD, độ màu, pH
a) Phân tích COD
 Phương pháp đun hoàn lưu kín khi COD >50 mg/l (phương pháp dùng K 2Cr2O7 với
phương pháp đun kín theo Standard Methods):
+ Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với H 2SO4 20% trước khi sử dụng. Sau
đó cho 5 ml mẫu vào ống nghiệm, thêm 3ml dung dịch K 2Cr2O7 0,0167M
vào, cẩn thận thêm 7ml acid H 2SO4 regent vào bằng cách cho acid chảy từ từ
dọc theo thành ống nghiệm. Đậy nút vặn ngay và đậy thật kỹ, lắc kỹ nhiều lần
tránh lắc mạnh để dung dịch văng lên nắp ống nghiệm (cẩn thận vì phản ứng
sinh nhiệt), đặt ống nghiệm vào giá inox và cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 150 oC
trong vòng 2h.
+ Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ dung dịch trong ống nghiệm vào bình tam

giác 100 ml, thêm 1-2 giọt chỉ thị ferroin (lúc này mẫu có màu xanh lá) và
định phân bằng FAS 0,1M. Ngừng chuẩn độ khi dung dịch chuyển từ màu
xanh lá cây sang màu nâu đỏ. Làm mẫu trắng với nước cất. Đọc và ghi lại thể
tích FAS tiêu tốn.
+ COD được tính dựa theo công thức dưới đây:

Trong đó:
+ A: Thể tích FAS dùng để định phân mẫu trắng B, ml.
+ B: Thể tích FAS dùng để định Phân mẫu nước thải, ml.
+ M: Nồng độ mol của FAS.
 Phương pháp đun hoàn lưu hở khi COD < 50 mg/l
+ Đong 50 hoặc 100 ml mẫu cho vào bình cầu COD có thể tích 250 ml. Lần
lượt thêm 1 g HgSO4 và vài viên bi thủy tinh, cẩn thận thêm 5 ml
H2SO4 reagent lắc đều cho tan HgSO4. Tiếp tục thêm 25 ml dung dịch
K2Cr2O7 0,00417M.
+ Nối với hệ thống đun hoàn lưu, cẩn thận thêm thật chậm 70 ml H 2SO4 reagent
còn lại qua phễu đặt trên miệng ống làm lạnh. Lắc nhẹ để trộn đều hỗn hợp
trong bình. Bật bếp đun hoàn lưu trong 2 giờ.
Trang 13


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

+ Tắt bếp, để nguội đến nhiệt độ phòng, dùng bình xịt nước cất rửa sạch dung
dịch còn đọng trên thành ống làm lạnh. Tháo rời bình cầu COD khỏi hệ
thống. Định phân bằng dung dịch FAS 0,025M với 3 giọt chỉ thị màu ferroin.
Kết thúc định phân khi dung dịch vừa chuyển sang màu nâu đỏ.
+ Chuẩn lại nồng độ dung dịch FAS 0,1M:

+ COD của mẫu được tính theo công thức sau:

Trong đó:
+
+

: Thể tích K2Cr2O7 đã dùng, (ml).
: Thể tích FAS dùng định phân mẫu nước cất (không đun), (ml).

+ A: Thể tích FAS dùng định phân mẫu nước cất (đun 1500C), (ml).
+ B: Thể tích FAS dùng định phân mẫu (đun 1500C) (ml).
+

: Nồng độ FAS được định chuẩn lại, (M).

+ Vm: Thể tích mẫu, (ml)
b) Phân tích độ màu
- Nguyên tắc xác định độ màu dựa vào sự hấp thu ánh sáng của hợp chất có màu trong
dung dịch phương pháp xác định là phương pháp so màu
- Đo độ hấp thụ của mẫu trên máy Spectrophotometer ở bước sóng 455nm
- Màu biểu kiến: Đo độ hấp thu của mẫu nước chưa xử lý
- Màu thực: Ly tâm mẫu cho đến khi loại bỏ hoàn toàn các hạt huyền phù. Tốc độ và
thời gian ly tâm phụ thuộc vào đặc tính và hàm lượng các hạt huyền phù, thời gian ly tâm
thường không vượt quá 1 giờ. Đo độ hấp thu của mẫu nước sau ly tâm. Đo pH, ghi kết quả
pH cùng độ màu.
- Bên cạnh phương pháp trên, độ màu còn được xác định trực tiếp trên các máy so
màu theo chương trình độ màu đã được cài đặt sẵn trên máy.
- Phương pháp phân tích độ màu theo TCVN 40:2011.
3.2.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu
Sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu là một phương pháp tối ưu hóa để lựa
chọn một đường khớp nhất cho một dải số liệu ứng với cực trị của tổng các sai số thống

kê giữa đường khớp và số liệu

Trang 14


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

Cách thiết lập: tiến hành khảo sát với các cốc, có giá trị pH, lượng hóa chất cho
vào, thời gian thí nghiệm. Đem các cốc đi xác định các thông số cần xác định. Từ các
giá trị đó, ta có một đồ thị phương trình tuyến tính.
3.2.4 Phương pháp đồ thị
Thực hiện khái quát thí nghiệm theo các quan hệ tương quan để so sánh kết quả, kết
luận quá trình thực nghiệm chính xác và thuyết phục.
3.2.5 Phương pháp mô hình hóa
Thực hiện làm mô hình để xử lý nước thải
4.
4.1

DỰ KIẾN KẾT QUẢ
Kết quả mong muốn đạt được:

- Xác định được giá trị tối ưu của 3 thông số: pH, khoảng cách điện cực, mật độ dòng
điện, trong phương pháp keo tụ điện hóa xử lý nước thải dệt nhuộm.
- So sánh được hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của phương pháp với 2 điện cực
sắt và nhôm.
4.2
4.3

Dự kiến cấu trúc báo cáo
LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
CHƯƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Tiến độ nghiên cứu
Các tiến độ thực hiện đề tài dự kiến được thực hiện như sau:
Stt Nội dung
Thời gian thực hiện
9
10 11
12 1
2
1
Viết đề cương
2
Xác định miền giá trị của các yếu tố
ảnh hưởng
3

Xác định pH tối ưu

4

Xác định khoảng cách điện cực tối ưu

5

Xác định mật độ dòng điện tối ưu

3

Trang 15


Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng keo tụ điện hóa”

6
7
4.4

Tổng hợp kết quả
Viết báo cáo

Tài liệu tham khảo

[1] Đinh Tuấn, Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp keo tụ tuyển nổi điện hóa với Anode hòa tan nhôm, sắt, 2011.
[2] Đinh Thị Hồng, Nghiên cứu quá trình xử lý nước thải in bằng phương pháp điện
hóa có màng ngăn, 2009.
[3] Nguyễn Văn Phước, kỹ thuật xử lý nước thải, Đại học Bách Khoa Tp.HCM.
[4] Nguyễn Phước Dân, giáo trình xử lý nước thải, Đại học Bách Khoa Tp.HCM.
[5] Mr. Kobya, S.Delipinar. Treatment of the baker’s yeast wastewater by
electrocoagulation, 2008.
[6] Erthan Gengec, Kadriye Oktor (University of Kocaeli, Department of

Environmemt Protedtion); Mehmet Kobya, Abdurrahman Akylo (Gebze Institute of
Technology, Department of Environment Engineering) và Erhan Demirbas (Gebze Institute
of Technology, Department of Chemistry) năm 2011.

Trang 16