Thuyết trình bài keo tụ tạo bông

1


CÁC QUÁ TRÌNH HÓA LÝ TRONG KTMT
TS. BÙI THỊ THU HÀ

QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
II. KHÁI NIỆM, ỨNG DỤNG, HẠT KEO
III. CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH KTTB
IV. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH KTTB
V. THIẾT BỊ QUÁ TRÌNH KTTB
VI. NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH KTTB
VII. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
QUÁ TRÌNH KTTB
3


I. Cơ sở lý thuyết
Trong nước thường tồn tại rất nhiều các dạng
chất ô nhiễm như các chất hữu cơ, chất rắn lơ
lửng, cặn bẩn chúng tồn tại ở trạng thái
khác nhau.
- Các quá trình cơ học (lắng, lọc, ly tâm) chỉ tách hiệu quả
các hạt lơ lửng có đường kính hạt >10-4 mm (bùn, tảo,
cát…).
- Đối với các hạt lơ lửng rất nhỏ và dạng keo đường kính hạt
10-6 -10-4 mm (sét, đại phân tử hữu cơ…), thường rất khó
lắng, lọc. Vì vậy để đạt hiệu quả trước khi lắng lọc người ta

sử dụng quá trình keo tụ - tạo bông.
4


II. Khái niệm và mục đích
1. Khái niệm
- Keo tụ: là sự phá vỡ tính bền vững của các hạt keo bằng
cách đưa thêm một chất phản ứng - gọi là chất keo tụ.
- Kết bông: là sự dính kết các hạt “đã phá vỡ độ bền”
thành các cục bông nhỏ, sau đó thành cụm to hơn và
lắng được.
- Quá trình này có thể cải thiện được bằng cách thêm vào
chất phản ứng gọi là tác nhân kết bông hay chất phụ gia
kết bông.

5


6


7


2. Ứng dụng quá trình keo tụ tạo bông
 Tách các hạt cặn có kích thước 0,001 μm < φ < 1 μm.
 Chuyển các hạt keo thành các hạt có thể lắng.
 Giảm đi các thành phần có trong nước như: chất bẩn lơ
lửng, các anion PO4 3-… và có thể cải thiện độ đục và
màu sắc của nước.

8


9


3. Hạt keo
- Đối tượng xử lí chủ yếu của quá trình KTTB là hạt keo.
- Hạt keo có kích thước khoảng 0,001 μm < φ < 1 μm, khả
năng lắng rất chậm.
- Các hạt keo thường mang điện tích tương ứng với môi
trường xung quanh và có thể phân loại thành 2 dạng chính:
+ Keo kỵ nước
+ Keo háo nước

10


Keo kỵ nước (hydropholic)

Keo háo nước (hydrophilic):

- Không có ái lực với môi
trường nước

- Thể hiện ái lực đối với nước

- Dễ keo tụ, không tan
- Phân chia thành các hạt

nhỏ
- Đa số là những hạt keo
vô cơ.
VD: đất sét, oxit kim loại,…

- Có khả năng hấp phụ các
phân tử nước làm chậm quá
trình keo tụ
- Đa số là những hạt hữu cơ.
VD: vi trùng, protein, các
polyme hòa tan, lòng trắng
trứng,…


Cấu tạo của hạt keo

*Các hạt keo có thể mang

điện tích âm ( chiếm đa số:
như cặn gốc silic, các tạp
chất hữu cơ…)
điện tích dương (hydroxit
sắt, hydroxit nhôm…)

*Hạt keo âm ( - ) hút các cation đến gần bề mặt để trung hòa
điện tích, phân bố thành 2 lớp:
12


Cấu tạo hạt keo

Ion dương
Ion âm
13


Tập hợp hai lớp trên gọi
là lớp kép, thế điện động
xuất hiện giữa hai lớp
gọi là thế zeta.
Lớp thứ hai: dày hơn là
hỗn hợp của các ion (hầu
hết cation), liên kết lỏng
lẻo gọi là lớp khuếch tán.
Lớp thứ nhất: rất mỏng, mang
điện tích(+) và liên kết chặt chẽ
với hạt keo gọi là lớp Stern.

14


III. Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông
- Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm thế điện động
zeta nhờ ion trái dấu.
- Quá trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt,
trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng điện zeta bằng 0.

15

III. Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông (tt)
- Cơ chế hấp phụ - tạo cầu nối : Các polymer vô cơ
hoặc hữu cơ có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài
chúng tạo ra cầu nối giữa các hạt keo
- Quá trình keo tụ hấp phụ cùng lắng trong quá trình
lắng: tác nhân keo tụ là phèn nhôm và phèn sắt cho vào
dung dịch sẽ tạo thành Al(OH)3 hoặc Fe(OH)3 và lắng
xuống, kéo theo các bông keo, các cặn bẩn hữu cơ và
vô cơ, các hạt keo khác cùng lắng.
16


III. Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông (tt)
Phân tán polymer

Cơ chế
hấp phụ
và tạo
cầu nối

Vận chuyển polymer đến bề mặt hạt
Hấp thụ polymer lên bề mặt hạt.
Liên kết giữa các hạt polymer
đã hấp phụ với nhau hoặc với
các hạt khác.
17


18

IV. Động học quá trình KTTB
Gồm hai quá trình chính:
• Quá trình keo tụ: dựa trên cơ chế phá bền hạt keo.
• Quá trình tạo bông: tiếp xúc/ kết dính giữa các hạt
keo đã bị phá bền.

19


IV. Động học quá trình KTTBB (tt)
Giá trị gradient vận tốc G và thời gian t phụ thuộc vào:
Thành phần hóa học của nước.
Bản chất và nồng độ keo trong nước.
G = P1/2. -1/2. V-1/2
Trong đó: P là năng lượng tiêu hao trong bể phản ứng
tạo bông (W.kg.m2.m-3)
V là thể tích bể phản ứng
là độ nhớt động học
20


V. Thiết bị quá trình KTTB
Những thiết bị cần cho quá trình keo tụ:
- Cánh khuấy: nó có chức năng rất quan trọng trong quá
trình này, cánh khuấy có tác dụng khuấy các chất keo tụ
hòa tan vào chất lỏng

21

V. Thiết bị quá trình KTTB (tt)
- Máy đo pH: quá trình keo tụ chịu sự ảnh hưởng của pH.
Do đó máy đo pH giúp chúng ta biết và ổn định được
độ pH cho quá trình keo tụ xảy ra hiệu quả nhất.
- Thiết bị châm hóa chất:  Thiết bị châm hóa chất sử dụng
để đưa hóa chất xử lý vào quá trình keo tụ

22


VI. Nguyên liệu cho quá trình KTTB
- Các hoá chất gây keo tụ thường là các
loại muối vô cơ Thường sử dụng phèn
nhôm, phèn sắt, PAC... để làm chất
keo tụ.
- Phương pháp keo tụ- kết bông sử dụng
Poly Aluminium Chloride ( PAC) Chất
keo tồn tại dưới dạng polime vô cơ là
poli nhôm clorua (polime aluminium
chloride) chúng được sử dụng rộng rãi
trong quá trình xử lý nước.

23


VI. Nguyên liệu cho quá trình KTTB (tt)
-PAC thường ở dạng bột thô màu vàng nhạt hoặc vàng
đậm, dễ tan trong nước và kèm tỏa nhiệt, dung dịch trong
suốt, có tác dụng khá mạnh về tính hút thấm.

-Không làm đục nước,không ăn mòn thiết bị, không phát
sinh SO42-, có khả năng keo tụ tốt.
-So với khối lượng nước thì lượng PAC cho vào rất nhỏ
nhưng phản ứng lại diễn ra rất nhanh ngay sau khi tiếp
xúc với nước
-Giá thành rẻ.
 

24


VII.Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình KTTB
* Đối với quá trình keo tụ:
- Điều kiện khuấy trộn (càng nhanh càng đều càng tốt)
- Nhiệt độ nước (nhiệt độ càng cao càng tốt), pH của nước
ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thủy phân.
* Đối với quá trình tạo bông:
- Điều kiện khuấy trộn (chậm, thời gian dài)
- Độ đục của nước thô và nồng độ cặn đã được dính kết từ
trước.
* Ngoài ra còn có các ảnh hưởng khác như: thành phần
ION, chất hữu cơ, liều lượng chất keo tụ, độ đục ban đầu...
25