Nghiên cứu điều chế chất keo tụ pac (Polyaluminium Chloride) ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp giấy (Đồ án tốt nghiệp)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

BARIA VUNGTAU
UNIVERSITY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC
(POLYALUM INIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CÔNG N G H IỆP GIẤY

Trình độ đào tạo :

ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Ngành

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Chuyên ngành

HÓA DẦU

Giảng viên hướng dẫn:

Th.S NGUYỄN QUANG THÁI

Sinh viên thực hiện:

HOÀNG ANH VŨ

MSSV: 13030094

Lớp: DH13HD

Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 5 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

ĐỘC LẬP - T ự DO - HẠNH PHÚC

PH IẾU GIAO ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐ T N G H IỆP
(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm
theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BRVT)

Họ và tên sinh viên: HOÀNG ANH VŨ

Ngày sinh: 11/09/1995
Lớp: DH13HD

: 13030094

MSSV
Địa chỉ

100/12/17 Đường Xô Viết Nghệ Tĩnh, P Thắng Tam, Vũng Tàu

E-mail



Trình độ đào tạo

Đại Học

Hệ đào tạo

Đại Học Chính Quy

Ngành

: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

Chuyên ngành

: Hóa Dầu

1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC
(POLYALUMINIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ
LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP GIẤY.
2. Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI
3. Ngày giao đề tài : 06/02/2017
4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 30/06/2017
Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 30

tháng 6 năm

2017

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG BỘ MÔN

(Ký và ghi rõ họ tên)

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên)


Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 30 tháng 6 năm 2017
GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN


Tôi xin cam đoan đồ án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy
Nguyễn Quang Thái. Các số liệu trong bài thực nghiệm do chính tôi thực hiện
là hoàn toàn chính xác và có sự xác nhận của các Cơ Quan Phân Tích được đính
kèm ở cuối bài. Các số liệu lý thuyết đã được tôi liệt kê đính kèm trong phần Tài
liệu tham khảo và ghi rõ dưới bài đồ án và không sử dụng bất cứ tài liệu nào
khác mà không được ghi.
Tôi xin cam đoan những thông tin trên là đúng sự thật và tôi xin chịu hoàn

toàn trách nhiệm về lời cam đoan này.

Sinh Viên Thực Hiện

Hoàng Anh Vũ


LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là học phần cuối cùng của sinh viên trước khi rời xa
giảng đường trường đại học. Để hoàn thành môn đồ án này sinh viên cần phải
trang bị những kiến thức về quá trình hóa lý, quá trình thiết bị, mà mình đã được
học trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Chính vì vậy những kiến thức
mà em đã tiếp thu trong quá trình học tập là nền tảng vững chắc giúp em hoàn
thành tốt môn đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đang làm
việc tại Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm đã giảng dạy và truyền đạt
kiến thức cho em trong quá trình học tập tại Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu.
Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Quang Thái,
thầy đã giúp em đến với hướng nghiên cứu này đồng thời cũng là người tận tình
chỉ bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em
có thể hoàn thành tốt môn đồ án. Và em xin gởi lời cảm ơn các anh chị trong Bộ
Phân Xử Lý Nước Thải Công Ty Giấy đã cung cấp môi trường làm việc cho em.
Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm giúp đở động viên
trong suốt quá trình nghiên cứu đồ án của em.
Tuy nhiên, do thời gian có hạn, và cũng như kinh nghiệm còn nhiều thiếu
sót nên tròn quá trình nghiên cứu đồ án em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì
vậy, em rất mong sự chỉ bảo tận tình, đóng góp ý kiến từ quý thầy cô để em có
thể bổ sung cũng như sửa đổi các sai sót mà mình đã phạm phải, nâng cao kiến
thức thực tế cho bản thân chuẩn bị hành trang sau khi ra trường.
Em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG.................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................iv
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................1
c HƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT.........................................................5
1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp hóa chất....................................................5
1.1.1. Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa chất...................................5
1.1.1.1. Vai trò của ngành công nghiệp hóa chất..........................................5
1.1.1.2. Đặc điểm kinh tế kỹ thuật............................................................... 6
1.1.1.3. Tình hình sản xuất và phân b ố ........................................................ 7
1.1.2. Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp giấy..................8
1.1.2.1. Nguyên liệu sản xuất giấy...............................................................10
1.1.2.2. Các sản phẩm từ ngành công nghiệp giấy......................................13
1.2. Nước thải công nghiệp................................................................................ 15
1.2.1. Khái niệm nước, nước thải và nước thải công nghiệp..........................15
1.2.1.1. Khái niệm nước...............................................................................15
1.2.1.2. Khái niệm nước thải........................................................................16
1.2.1.3. Khái niệm nước thải công nghiệp..................................................18
1.2.2. Khái niệm nước thải giấy..................................................................... 19
1.2.2.1. Thành phần và tính chất của nước thải giấy..................................19
1.2.2.2. Ảnh hưởng của nước thải giấy đến môi trường.............................21
1.2.2.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy........22
1.2.3. Các chỉ tiêu về nước thải công nghiệp..................................................24
1.2.3.1. Chỉ tiêu vật lý ................................................................................ 24
a. Độ pH................................................................................................... 24
b. Nhiệt độ............................................................................................... 24
c. Độ m àu................................................................................................ 25
d. Độ đục................................................................................................. 25

e. Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS)................................................ 25


f. Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS).............................................25
I.2.3.2. Chỉ tiêu hóa học............................................................................ 26
a. Độ kiềm hóa........................................................................................ 26
b. Hàm lượng oxigen hòa tan (DO)........................................................27
c. Nhu cầu oxigen hóa học (COD)..........................................................27
d. Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD)........................................................ 28
1.3. Các phương pháp xử lý

nước thải công nghiệp..................................... 28

1.3.1. Phương pháp xử lý

sinh học........................................................ 28

1.3.1.1. Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo............................................ 29
1.3.1.2. Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên............................................ 29
1.3.2. Phương pháp xử lý

cơ học........................................................... 30

1.3.3. Phương pháp xử lý

hóa lý ........................................................... 30

1.3.3.1 Tuyển nổi......................................................................................... 30
1.3.3.2. Hấp phụ.......................................................................................... 31
1.3.3.3. Trao đổi Ion.................................................................................... 31

1.3.3.4. Màng bán thấm............................................................................... 31
1.3.3.5. Trích ly ........................................................................................... 31
1.3.3.6. Chưng bay hơi................................................................................ 31
1.3.3.7. Phương pháp trung hòa.................................................................. 32
1.3.3.8. Phương pháp oxy hóa khử ............................................................. 32
1.3.3.9. Kết tủa hóa học............................................................................... 32
1.3.3.10. Keo tụ ........................................................................................... 33
1.4. Chất keo tụ và hiện tượng keo tụ ................................................................ 33
1.4.1. Hệ keo cấu tạo và tính chất.................................................................. 33
1.4.2. Khái niệm về keo tụ .............................................................................. 34
1.4.3. Sự cần thiết của các chất keo tụ ............................................................35
1.4.4. Các phương pháp keo tụ........................................................................ 36
1.4.4.1. Tăng lực Ion................................................................................... 36
1.4.4.2. Thay đổi pH.................................................................................... 36
1.4.4.3. Đưa vào hệ một muối kim loại hóa trị III.......................................37


1.4.4.4. Đưa vào một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợp............. 37
1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo bông......................................37
1.4.5.1. Trị số pH của nước........................................................................ 37
1.4.5.2. Lượng dùng chất keo t ụ ................................................................ 38
1.4.5.3. Nhiệt độ nước................................................................................. 38
1.4.5.4. Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ .......................................38
1.4.5.5. Tạp chất trong nước...................................................................... 39
1.4.5.6. Môi chất tiếp xúc........................................................................... 39
1.4.6. Một số sản phẩm keo t ụ ....................................................................... 39
1.4.7. Các phương pháp điều chế chất keo tụ ................................................42
1.4.7.T Điều chế phèn nhôm truyền thống.................................................42
1.4.7.2. Điều chế Polyaluminium Chloride (PAC)....................................43
a. Quy trình tổng hợp PAC từ nhôm phế thải.........................................43

b. Thuyết minh quy trình......................................................................... 44
1.4.7.3. Điều chế Polyaluminium Sulfat (PAS)..........................................45
1.4.7.4. Điều chế các Polyferric.................................................................. 45
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM...........................................................................47
2.1. Tiến hành điều chế PA C............................................................................. 47
2.1.1. Các hóa chất và trang thiết bị cần thiết.................................................47
2.1..1.1. Các hóa chất cần dùng................................................................. 47
2.1.1.2. Các trang thiết bị cần dùng........................................................... 47
2.1.2. Tiến hành điều chế dung dịch AlCl3.................................................... 49
2.1.2.1. Lắp ráp hệ thống dụng cụ.............................................................. 49
2.1.2.2. Phương pháp thực hiện................................................................. 49
2.1.3. Tiến hành điều chế PAC....................................................................... 51
2.1.3.L Điều kiện của quá trình điều chế PAC...........................................51
2.1.3.2. Quá trình công nghệ điều chế PAC từ nhôm phế liệu...................52
2.1.3.3. Xác đinh tỷ trọng của dung dịch PAC...........................................53
2.1.3.4. Xác định độ ẩm của sản phẩm PAC...............................................54
2.2. Ứng dụng chất keo tụ PAC vào xử lý nước thải..........................................54


2.2.1. Thu thập mẫu......................................................................................... 54
2.2.1.1. Địa điềm lấy mẫu nước thải...........................................................54
2.2.1.2. Thời gian lấy mẫu nước thải..........................................................54
2.2.1.3. Vị trí lấy mẫu nước thải................................................................ 54
2.2.1.4. Dụng cụ và cách lấy m ẫu.............................................................. 55
a. Dụng c ụ ............................................................................................... 55
b. Cách lấy mẫu....................................................................................... 55
2.2.2. Xác định các thông số đặc trưng của chất lượng nước thải..................55
2.2.2.1. Các thông số ban đầu của nước thải giấy.......................................55
2.2.2.2. Tiến hành thực nghiệm xử lý nước thải giấy bằng chất keo tụ
PAC.................... ............... ..... ............ .......... ........ ........... .......... ......... 55

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................58
3.1. Kết quả điều chế chất keo tụ PAC............................................................... 58
3.1.1. Kết quả đo hàm lượng Al2O3 của chất keo tụ PAC dạng rắn ............... 58
3.1.2. Kết quả đo tỷ trọng dung dịch PAC......................................................59
3.1.3. Kết quả xác định cấu trúc vật liệu PAC................................................60
3.1.4. Kết quả xác định độ ẩm.........................................................................62
3.1.5. Kết quả xác định cấu trúc siêu hiển v i..................................................63
3.1.6. Kết quả điều chế dung dịch AlCl3.........................................................64
3.2. Kết quả khảo sát chất keo tụ PAC trên nước thải công nghiệp giấy............65
3.2.1 Kết quả xử lý độ màu nước thải giấy từ PAC rắn..................................65
3.2.2. Kết quả xử lý độ đục nước thải giấy từ PAC rắn...................................66
3.2.3. Kết quả xử lý nồng độ COD của nước thải giấy từ PAC rắn.................68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN N G H Ị..............................................................................70
Kết luận............................................................................................................... 70
Kiến nghị............................................................................................................ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................72
PHỤ LỤC...............................................................................................................74


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho
phép....................................................................................................................... 22
Bảng 1.2. Các loại hạt có mặt trong môi trường nước..........................................34
Bảng 1.3. Các sản phẩm keo tụ mới.......................................................................40
Bảng 2.1. Bảng hóa chất cần dùng....................................................................... 45
Bảng 2.2. Bảng dụng cụ và thiết bị cần dùng......................................................... 45
Bảng 2.3. Bảng thông số ban đầu của nước thải Giấy........................................... 53
Bảng 2.4. Bàng thử nghiệm chất keo tụ PAC.......................................................... 54
Bàng 3.1. Thành phần phần trăm các cất trong mẫu rắn PAC.............................. 56
Bảng 3.2. Bảng xác định tỷ trọng của dung dịch PAC........................................... 58

Bảng 3.3. Bảng xác định độ ẩm của mẫu rắn PAC................................................ 61
Bàng 3.4. Bảng kết quả xác định nồng độ dung dịch AlCl3.................................... 62
Bảng 3.5. Kết quả xử lý độ màu của PAC rắn........................................................ 63
Bảng 3.6. Kết quả xử lý độ đục của PAC rắn......................................................... 65
Bảng 3.7. Kết quả xử lý nồng độ COD của PAC rắn............................................. 66


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hình

ảnh Công Ty Giấy Việt Trì......................................................... 9

Hình 1.2. Hình

ảnh về một sốt loại cây lấy gỗ.................................................. 11

Hình 1.3. Hình

ảnh nguyên liệu từ giấy loại..................................................... 12

Hình 1.4. Hình

ảnh về các sản phẩm từ giấy.................................................... 14

Hình 1.5. Hình

ảnh về nước thải sinh hoạt....................................................... 15

Hình 1.6. Hình

ảnh về nước thải công nghiệp.................................................. 16

Hình 1.7. Hình ảnh về nước thấm qua...................................................................16
Hình 1.8. Hình

ảnh về nước thải dô thị............................................................. 17

Hình 1.9. Hình

ảnh về nước thải Giấy.............................................................. 19

Hình 2.1. Lắp ráp hệ thống điều chế AlCl3............................................................47
Hình 2.2. Mâu nhôm đã được nung ở 900oC .........................................................48
Hình 2.3. Dung dịch AlCl3 sau khi điều chế..........................................................49
Hình 2.4. Phản ứng xảy ra giữa NaOH và AlCl3................................................... 51
Hình 2.5. Dung dịch nước thải trước và sau khi xử lý........................................... 54
Hình 2.6. Nước thải Giấy trước và sau khi xử lý................................................... 55
Hình 3.1. Sản phẩm PAC ( Polyaluminium chloride)dạng rắn............................. 57
Hình 3.2. Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế
PAC” của Chuyên Viên Lưu Thị Kiều Hương.......................................................58
Hình 3.3. Cấu trúc XRD của phổ chuẩn quốc tế PAC qua các tỉ lệ ................59
Hình 3.4. Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế
PAC” của Th.SHoàng Thị Đinh Trâm.................................................................59
Hình 3.5. Cấu trúc XRD của mâu rắn PAC được điều chế...................................60
Hình 3.6. Ánh chụp SEM của vật liệu PAC trích từ Luận Văn Thạc Sĩ “ Nghiên
Cứu Quá Trình Tổng Hợp Polyaluminium Silicate Chloride” của Chuyên Viên
Hoàng Thị Đinh Trâm........................................................................................... 61


Hình 3.7. Ảnh chụp SEM của vật liệu PAC điều chế từ nhôm phế liệu................. 62

Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý độ màu............................. 64
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý độ đục.............................. 65
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý nồng độ COD................. 67


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TS
SS

Total s olids - Tổng hàm lượng các chất rắn
Suspended s lids - Tổng hàm lượng các chất lơ lửng

QCVN/TCVN

Quy chuẩn/Tiêu chuẩn Việt Nam

DS

Dissolved s olids - Tổng hàm lượng các chất hòa tan

DO

Dissolved Oxygen - Hàm lượng oxigen hòa tan

COD

Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen hóa học

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trường

BOD

B iochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen sinh hóa

FC

s ắt III Clorua.

AS

Nhôm III Sunfur.

PFC

Polyferic Cloride.

PAC

Polyaluminium Chloride.

PAS

Poly aluminium sulfat.

PASS

Poly aluminium silicat sulfat.

PFS

Poly ferric sulfat.

PAFS

Poly alumino ferric sulfat.

PHAS

Pre-Hydrolized Aluminium Sulfat.

PASSC

Poly Aluminium Cloride Silica Sulfat.

AOX

Lượng halogen hữu cơ có khả năng hấp thụ được

NTU

Nephelometric Turbidity Unit

DAF

Dissolved Air Flotation

SEM

Scanning Electron Microscope

XRD

X-ray diffraction: Nhiễu xạ tia X

XRF

X-Ray Fluorescence: Phát xạ huỳnh quang tia X


LỜI MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài: Cùng với sự phát triển của các ngành công
nghiệp ở Việt Nam nói chung và Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng thì các
ngành công nghiệp cũng nhanh chóng gây ảnh hưởng đến hoạt động sinh thái
của môi trường, các nguồn khí thải, các chất thải rắn, trong đó nước thải là một
trong những vấn đề cấp bách được đưa lên hàng đầu, và nó đang xảy ra trên một
chiều hướng xấu đi, gây ảnh hưởng đến vấn đề sức khỏe con người.
Hiện nay trên cả nước có rất nhiều khu công nghiệp và khu chế
xuất hoạt động đã và đang giải quyết được vấn đề việc làm và góp phần vào sự
tăng trưởng nền kinh tế của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, bên cạnh đó, môi trường
cũng đang bị đe dọa và ô nhiễm trầm trọng bởi chất thải từ các Khu Công
Nghiệp và các Khu Chế Xuất thải trực tiếp ra môi trường không qua xử lý.
Đối với môi trường: Các hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý
mà xả trực tiếp ra môi trường sẽ làm ảnh hưởng đến môi trường sống của các
loài thực vật, vi sinh vật, động vật dưới nước. Nếu những loài sinh vật, động thực vật không được cung cấp đầy đủ các dưỡng chất cần thiết thì quá trình sống
của chúng không được duy trì và ảnh hưởng lớn đến môi trường sống của con
người.
Đối với sức khỏe: Những hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý
sẽ là mầm mống của các dịch bệnh nguy hiểm như: nhiễm khuẩn, viêm da, biến

đổi gen, ung thư... xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường chính là bảo vệ
sức khỏe của mọi người và của chính chúng ta.
Đối với khía cạnh kinh tế: Nước thải không có nghĩa là không thể xử
dụng được nữa, nếu doanh nghiệp có hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn thì có thể tái
sử dụng chúng như một nguồn nước sạch khác. Điều này sẽ giúp tiết kiệm và
bảo vệ nguồn nước sạch đang ngày một khan hiếm.
Trong chương trình giới hạn đồ án này, tôi đã chọn xử lý nước thải công
nghiệp giấy trên địa bàn Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, một nguồn thải tương đối phổ


biến ở Việt Nam hiện nay và đang có xu hướng tăng lên do nhu cầu của thị
trường. Hiện nay, công nghiệp sản xuất giấy chiếm vị trí quan trọng trong nền
kinh tế nước ta, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp, dịch vụ khác nhu
cầu về sản xuất giấy ngày càng tăng. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt
được ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề về môi trường. Đặc
biệt trong nước thải nhà máy giấy thường chứa nhiều lignin, chất này khó hòa
tan và khó phân hủy, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp
chất Clo hữu cơ. Nguồn nước thải này nếu không xử lý triệt để và thải trực tiếp
ra ngoài môi trường sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của sinh vật và
sức khỏe của con người. Do đó ô nhiễm nước thải tại các nhà máy giấy đang
được các nhà khoa học và cơ quan quản lý nhà nước về môi trường đặc biệt
quan tâm. Nhất là nước thải từ các quá trình sản xuất bột giấy do đó việc xây
dựng và phát triển ngành công nghiệp phải đi đôi với xử lý ô nhiểm và thay đổi
công nghệ theo hướng thân thiện với môi trường. Góp phần hạn chế và khắc
phục tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp nói chung và
nước thải giẩy nói riêng.
Hiểu được các vấn đề đề này nên tôi xin nghiên cứu một giải pháp giúp xử
lý nguồn nước thải trước khi thải ra môi trường, bằng biện pháp dùng chất có
hoạt tính keo tụ nhằm giảm lượng chất có hại cho môi trường có trong nước thải
và hướng đến việc có thể xử lý một các triệt để nhất để đưa vào xử dụng phục vụ

cho cuộc sống.
Trong đề tài này tôi sẽ trình bày nghiên cứu về phương pháp xử lý nước
thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ tạo bông của hợp chất PAC xuất
phát từ nguồn nhôm phế thải. Nguyên tắc của phương pháp keo tụ là dùng hợp
chất PAC hòa tan vào nước thải để keo tụ, tạo bông các hợp chất gây ô nhiễm
trong nước thải, đặt biệt là chất màu hữu cơ.
Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu điều chế PAC từ nguồn nhôm phế thải
để xử lý nước thải công nghiệp.


Đánh giá hiệu suất xử lý của hợp chất PAC, thông qua các nhu cầu tiêu
chuẩn của nước thải ra môi trường.
Xây dựng mô hình điều chế thí nghiệm từ văn phòng thí nghiệm và các
thông số nghiên cứu điều chế.
Ý nghĩa khoa học của đề tài: Về mặt khoa học thực tiễn, việc xử lý
ngước thải bằng chất keo tụ PAC được các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều.
Vì công nghệ này an toàn và triệt để, có hiệu quả xử lý cao. Đảm bảo các tiêu
chuẩn đầu ra của nước thải khi thải vào môi trường, góp phần bảo vệ môi
trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng trong sạch hơn. Hạn chế việc xả
nước thải làm suy thoái và ô nhiễm nguồn nước. Ý nghĩa thực tiễn trong xử lý
nước thải là vô cùng quan trọng trong đời sống. Vừa mang lại lợi ích cho kinh tế
do giá thành sản xuất rẻ, vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫn môi trường.
Nội dung nghiên cứu tập trung các vấn đề sau:
• Nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ, phương pháp
Fenton, trên cơ sở phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
trên trong việc xử lý nước thải nước mặt.
• Từ thực nghiệm xác định được các yếu tố thích hợp nhất cho quá trình
keo tụ để xử lý nước thải.
• Áp dụng và quy hoạch hóa thực nghiệm đẻ xác định các thông số tối ưu
của các quá trình sản xuất chất keo tụ để xử lý nước.

• Đề xuất quy trình công nghệ hợp lý cho quá trình xử lý nước.
Kết quả của quá trình nghiên cứu điều chế hợp chất keo tụ PAC
• Điều chế thành công hợp chất keo tụ trợ lắng PAC từ lon nhôm phế thải.
• Xác đinh được điều kiện tối ưu để tiến hành điều chế hợp chất keo tụ.
• Khảo sát trực tiếp chất keo tụ trên môi trường nước thải công ghiệp cụ thể
là nước thải công nghiệp giấy.


• Đánh giá hiện trạng và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình keo tụ nhằm
xác định được hiệu suất xử lý của sản phẩm được điều chế.
Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm có 3 chương:
• Chương 1: Tổng Quan Lý Thuyết.
• Chương 2: Thực Nghiệm.
• Chương 3: Kết Quả Và Thảo Luận.


c HƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
2

>

r

.1. Tông quan vê ngành công nghiệp hóa chât
1.1.1. Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa chât [22,23,24]
1.1.1.1. Vai trò của ngành công nghiệp hóa chât
Công nghiệp hoá chất là một ngành công nghiệp nặng tương đối trẻ, phát
triển nhanh từ cuối thế kỉ XIX do nhu cầu cung cấp nguyên liệu cho các ngành
kinh tế và do sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật. Hiện nay công
nghiệp hoá chất được coi là ngành mũi nhọn trong hệ thống các ngành công

nghiệp trên thế giới.
Công nghiệp hoá chất sử dụng tổng hợp các nguồn nguyên vật liệu tự
nhiên, các phế liệu và chất thải của các ngành sản xuất và đời sống để tạo ra
nhiều sản phẩm mới mà các đặc tính của chúng nhiều khi lại không có trong tự
nhiên, góp phần vừa bổ sung cho các nguồn nguyên liệu tự nhiên, vừa có giá trị
sử dụng cao trong đời sống xã hội trên cơ sở sử dụng tài nguyên hợp lý và tiết
kiệm hơn. Công nghiệp hoá chất có vai trò quan trọng trong nền kinh tế cũng
như trong đời sống của nhân dân. Nó cung cấp nguyên liệu ban đầu hoặc bán
thành phẩm phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp nhẹ.
Đối với nông nghiệp, công nghiệp hoá chất là đòn bẩy để thực hiện quá trình
hoá học hoá, góp phần tăng trưởng sản xuất với năng suất cao, chất lượng sản
phẩm tốt. Công nghiệp hoá chất cung cấp những vật tư chiến lược cho nông
nghiệp như phân hoá học, thuốc trừ sâu, các loại thuốc chống dịch bệnh, kích
thích sự tăng trưởng và phát triển của cây trồng, vật nuôi...
Ngành công nghiệp hoá chất Việt Nam bắt đầu được xây dựng trên quy
mô lớn từ năm 1954. Trải qua hơn một thập kỷ phát triển nhanh chóng, công
nhiệp Việt Nam đã trở thành một nhành kinh tế kỹ thuật độc lập. Năm 1969,
Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng cục Hóa chất Việt Nam. Những năm
1980 - 1985 công nghiệp hoá chất là một trong những ngành thể hiện rõ tính


chủ đạo của công nghiệp quốc doanh. Các doanh nghiệp nhà nước đảm bảo 70%
tổng giá trị sản lượng toàn ngành. Năm 1985, công nghiệp hoá chất chiếm tỉ
trọng cao trong toàn ngành công nghiệp Việt Nam (10,6%). Thời kỳ đổi mới, từ
1986 công nghiệp hoá chất nước ta phát triển ổn định. Tốc độ tăng trưởng của
ngành cao nhất là thời kỳ 1991-1995, đạt mức 20%/năm, cao hơn tốc độ tăng
trưởng của toàn ngành công nghiệp.
Đến tháng 12/1995, Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng Công ty Hoá
chất Việt Nam thuộc B ộ Công Nghiệp theo mô hình tổng công ty mạnh. Năm
năm cuối thế kỷ XX, ngành công nghiệp hoá chất cũng có tăng trưởng ở tất cả

các thành phần kinh tế. Tổng sản lượng toành ngành hoá chất phân bố như sau:
quốc doanh địa phương chiếm 24%, quốc doanh trung ương chiến 44,8%, doanh
nghiệp có vốn nước ngoài chiếm 20,9%, các thành phần kinh tế khác chiếm
10,3%. ( s ố liệu năm 1998)
1.1.1.2. Đặc điểm kinh tế kỹ thuật
Công nghiệp hoá chất sử dụng nhiều loại nguyên liệu, khoáng sản, kể cả
phế liệu của các ngành sản xuất khác để chế tạo ra nhiều loại hoá phẩm. Chẳng
hạn như từ muối ăn có thể sản xuất xút và clo, từ vôi và than đá chế tạo ra
cacbua canxi, từ apatít, phôtphoric sản xuất ra phân lân, tận dụng xỉ lò cao để
sản xuất benzen, phenol, hay từ cành, ngọn cây có thể chế ra rượu... Do vậy,
ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố ở nhiều nơi.
Công nghiệp hoá chất có nhu cầu rất lớn về nhiên liệu, năng lượng và
nguồn nước. Ví dụ để sản xuất ra 1 tấn sợi nhân tạo, phải cần từ 7 đến 10 tấn
nhiên liệu, 8.000 đến 15.000 kwh điện và từ 1.200 đến 2.000 m3 nước. Việc sản
xuất cao su nhân tạo, amôniắc cũng tương tự như thế. Một số sản phẩm của
ngành công nghiệp hoá chất là những chất độc hại, chuyên chở xa nguy hiểm và
bất tiện (như H2SO4, xút, Clo) thì cần được phân bố ngay tại vùng tiêu thụ. Bên
cạnh đó, ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố gần các trung tâm


công nghiệp cơ khí, công nghiệp nhẹ vì một số ngành này tiêu thụ nhiều hoá
phẩm. Các xí nghiệp công nghiệp hoá chất có mối liên hệ rất khăng khít với
nhau trong việc sử dụng thành phẩm và sản phẩm phụ của nhau. Ví dụ như nhà
máy phân lân sử dụng H2SO4 của nhà máy sản xuất H2SO4, nhà máy sơn sử
dụng xỉ quặng pyrit của nhà máy phân lân... Trong nhiều trường hợp, các nhà
máy hoá chất này sử dụng hoá phẩm của các nhà máy hoá chất khác để sản xuất
ra hàng trăm sản phẩm mới. Các xí nghiệp hoá chất nói chung, ít nhiều đều gây
ô nhiễm và độc hại cho môi trường (không khí, nguồn n ư ớ c.). Vì vậy, khi xây
dựng các nhà máy cần chú ý hệ thống xử lí các chất độc hại để bảo đảm vệ sinh,
sức khoẻ cho cộng đồng dân cư.

1.1.1.3. Tình hình sản xuất và phân bố
Công nghiệp hoá chất là tập hợp của nhiều phân ngành mà quy trình công
nghệ chủ yếu dựa trên các phản ứng hoá học phân tích và tổng hợp. Nó bao gồm
3 phân ngành chính với rất nhiều các sản phẩm khác nhau.
Nhuộm, các chất tẩy rửa (được sử dụng rộng rãi trong các ngành công
nghiệp, nhất là công nghiệp dệt), phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật được phân
bố ở cả các nước phát triển và đang phát triển.
Phân ngành hoá tổng hợp hữu cơ bao gồm các sản phẩm chính là sợi hoá
học, cao su tổng hợp, các chất dẻo, nhựa PVC, các chất thơm, phim ả n h . s ợi
hoá học được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt để thay thế một phần nguyên
liệu sợi tự nhiên. Cao su tổng hợp chủ yếu để sản xuất săm lốp xe máy, ô tô,
máy b a y . Về sản xuất cao su tổng hợp, so với sản lượng của thế giới (9,5 triệu
tấn), Hoa Kỳ chiếm 25%, Nhật 16,7%, Nga 7,8%, Trung Quốc 7,7%, CHLB
Đức 7 ,6 % .
Việc sản xuất chất dẻo đạt được nhiều tiến bộ với tính năng ngày càng cao
nhờ cải tiến phương pháp chế biến. Hiện nay trên thế giới, nhiều nước đã tạo ra
các loại chất dẻo có độ xốp cao để làm màn lọc, các chất dẻo không thấm để bao


gói hàng hoá, các chất dẻo có tính năng giữ nước tốt để lót các hệ thống làm ẩm
trong sa mạc, các vật liệu tương hợp sinh học để làm các bộ phận giả của cơ thể
con người. Vật liệu composit, một dạng của vật liệu chất dẻo có độ bền cơ học
cao, đang được sử dụng ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp, giao
thông vận tải và xây dựng. Phân ngành hóa tổng hợp hữu cơ tập trung ở các
nước công nghiệp phát triển và một số nước công nghiệp mới (Braxin, Ân Độ,
Trung Quốc...).
Phân ngành hoá dầu bao gồm các sản phẩm hoá lọc dầu từ dầu thô như
xăng, dầu hoả, dầu bôi trơn, các loại dược phẩm, mỹ phẩm. Nói chung phân
ngành này tập trung chủ yếu ở các nước phát triển có trình độ kỹ thuật công
nghệ cao và có vốn đầu tư lớn như Hoa Kỳ, Nhật, LB Nga, Anh, Pháp, CHLB

Đức...Ở nước ta, ngành hoá chất được coi là một trong những ngành công
nghiệp mũi nhọn cho giai đoạn đến năm 2010 với tỉ trọng 8,1% tổng giá trị sản
xuất của toàn ngành công nghiệp. Cơ cấu của ngành là hoá chất cơ bản, cao su,
thuốc chữa bệnh dựa trên các thế mạnh về nguyên liệu, cơ sở vật chất - kỹ thuật,
nhu cầu thị trường trong nước và khả năng liên doanh với nước ngoài. Năm
2003, nước ta đã sản xuất gần 1,3 triệu tấn phân hoá học, gần 400 nghìn tấn xà
phòng giặt, trên 18 nghìn tấn thuốc trừ sâu, gần 44 nghìn tấn H2SO4, trên 80
nghìn tấn xút (N aO H ).
1.1.2. Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp giấy
[3,13,14,25]
Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt
Nam, khoảng năm 284. Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng
phương pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng
m ã.
Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công
nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn giấy/năm tại Việt Trì. Trong


thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có
công suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì, Nhà máy bột
giấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai ... Năm 1975,
tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng do
ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên
sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm.

Hình 1.1. Hình ảnh công ty giấy Việt Trì

Năm 1982, Nhà máy giấy B ãi B ằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi
vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn
giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự động

hóa. Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ
trợ như điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất.
Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung bình
11%/năm trong giai đoạn 2000 - 2006, tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉ
đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn lại vẫn phải
nhập khẩu. Mặc dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng góp
của ngành trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ.
Sản lượng bột giấy sản xuất trong nước năm 2010 đạt 345,9 nghìn tấn,
năm 2011 đạt 373,4 nghìn tấn. Năm 2012, sản lượng bột giấy nước ta thiết lập
mức tăng trưởng khủng, cao hơn 30% so với năm 2011, đạt tới 484,3 nghìn tấn.
Tuy nhiên, với khối lượng này còn xa mới đáp ứng được nhu cầu cho ngành sản


xuất giấy, bởi vậy hàng năm nước ta vẫn còn phải nhập khẩu lượng bột giấy và
các sản phẩm giấy với lượng gần tương đương sản lượng trong nước. Để đối phó
với tình trạng thiếu nguyên liệu, ngành sản xuất giấy của Việt Nam phát triển
mạnh ở lĩnh vực tái chế giấy. Tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng dùng làm
nguyên liệu trong tổng nguyên liệu sản xuất giấy ở Việt Nam là 70%. Các loại
giấy thu hồi gồm giấy carton (OCC), giấy báo (NP) và tạp chí (OMG), giấy lề
(phế thải trong gia công)... được nhập vào Việt Nam từ nhiều nước, chủ yếu từ
Mỹ, Nhật, New z ealand. Gần 100% giấy bao bì, 90% giấy tissue và 60% giấy in
báo đều làm từ giấy tái chế.
Tái sử dụng giấy tối đa là mục tiêu nhiều nước đang nhắm đến để tận
dụng nguồn nguyên liệu, giảm giá thành, giảm phá rừng và bảo vệ môi trường.
Năng lực tái chế giấy của Việt Nam đã tăng trưởng rất nhanh. Năm 2000 sản
lượng giấy tái chế tiêu thụ là 240 nghìn tấn, bao gồm tái chế trong nước 121
nghìn tấn, nhập khẩu 120 nghìn tấn, tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng đạt 24%.
Năm 2010, tổng lượng giấy tái chế tiêu thụ 1.004 nghìn tấn, trong đó thu hồi
trong nước đạt 734,2 nghìn tấn, nhập khẩu 269,7 nghìn tấn. Năm 2011, tổng
lượng giấy tái chế được tiêu thụ đạt 1.193,2 nghìn tấn, bao gồm 883,6 nghìn tấn

thu hồi trong nước và 309,6 nghìn tấn nhập khẩu. Năm 2012, tổng lượng giấy tái
chế được tiêu thụ 1.450,4 nghìn tấn, bao gồm 987,1 nghìn tấn thu hồi trong nước
và 463,2 nghìn tấn nhập khẩu.
1.1.2.1. Nguyên liệu sản xuất giấy
Người ta có thể sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu mới là gỗ, hoặc cũng
có thể sử dụng giấy đã sử dụng làm nguyên liệu.
Trong sản xuất mới, nguyên liệu chính để làm giấy là sợi cellulose từ gỗ
hoặc rơm rạ. Ngoài ra còn cần dùng đến keo và các chất độn, độ dài của các sợi
cellulose thay đổi tùy theo nguyên liệu làm giấy và có ảnh hưởng lớn đến chất
lượng và độ bền về thời gian của giấy. Không phải loại gỗ nào cũng có thể dùng


làm giấy trong công nghiệp được. Gỗ từ các loại cây trong bảng dưới đây được
coi là thích hợp để dùng làm giấy:
rụng lá
c ây lá rộng (c ây gỗ cứng):
c ây lá kim (C ây gỗ mềm):

• s ồi

• Vân sam

• Dương

• Linh sam

• Cáng lò (Cây bulô)

• Thông

• B ạch đàn (Cây khuynh diệp)

•T

a. C
ây Vân Sam

c. Cây Bạch Đàn


b. Cây Thông

d. Cây Sồi

Hình 1.2. Hình ảnh về một sốt loại cây lấy g ỗ

• Bột giấy từ nguyên liệu nguyên thủy (gỗ hay phi gỗ):
Nguyên liệu từ gỗ là các loại cây lá rộng hoặc lá kim.
Nguyên liệu phi gỗ như các loại tre nứa, phế phẩm sản xuất Công - Nông
nghiệp như rơm rạ, bã mía và giấy loại. Nguyên liệu để sản xuất bột giấy từ các
loại phi gỗ có chi phí sản xuất thấp nhưng không phù hợp với nhà máy có công
suất lớn do nguyên liệu loại này được cung cấp theo mùa vụ và khó khăn trong
việc cất trữ.
• Bột giấy từ giấy loại:
Giấy loại ngày càng được sử dụng nhiều làm nguyên liệu cho ngành giấy do
ưu điểm tiết kiệm được chi phí sản xuất. Giá thành bột giấy từ giấy loại luôn
thấp hơn các loại bột giấy từ các loại nguyên liệu nguyên thủy vì chi phí vận
chuyển, thu mua và xử lý thấp hơn. Tính trung bình sản xuất 1 tấn giấy từ giấy
loại tiết kiệm được 17 cây gỗ và 1.500 lít dầu so với sản xuất giấy từ nguyên liệu
nguyên thủy.