Nghiên cứu hiệu quả và đề xuất giải pháp công nghệ xử lý nước thải chứa crôm bằng phương pháp hóa học tại Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.61 MB, 82 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Đinh Thị Huyền Nhung
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHỨA CRÔM
BẰNG PHƢƠNG PHÁP HĨA HỌC TẠI CƠNG TY
TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN TAE YANG VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2012
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Đinh Thị Huyền Nhung
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHỨA CRÔM
BẰNG PHƢƠNG PHÁP HĨA HỌC TẠI CƠNG TY
TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN TAE YANG VIỆT NAM
Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 608502
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VĂN QUY
Hà Nội – Năm 2012
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành chƣơng trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận đƣợc
sự hƣớng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của q thầy cô trƣờng Đại học Khoa học
Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Trần Văn Quy, Khoa Môi
trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều
kiện, tận tình giúp đỡ và hƣớng dẫn tơi trong suốt q trình hồn thành luận văn
thạc sĩ.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới:
- Các thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ Môi trƣờng và Khoa Môi trƣờng đã
trang bị cho tôi nhiều kiến thức khoa học quý báu trong suốt khóa học. Những kiến
thức này đã góp phần quan trọng, khơng thể thiếu khi thực hiện luận văn thạc sĩ và
công tác sau này;
- Ban lãnh đạo, cán bộ, công nhân viên Công ty Cổ phần kĩ thuật và phân
tích mơi trƣờng đã tạo điều kiện, giúp đỡ tơi trong suốt q trình lấy mẫu, phân tích
và thực nghiệm phục vụ luận văn;
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã khích lệ, động viên
và giúp đỡ tơi hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 12 năm 2012
Học viên cao học
Đinh Thị Huyền Nhung
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................3
1.1.
Giới thiệu về ngành công nghiệp mạ điện ....................................................3
1.2.
Các thành phần đặc trƣng của nƣớc thải công nghiệp mạ điện ....................4
1.3. Các kiểu mạ crôm …………………………………………………………5
1.3.1. Mạ crôm bảo vệ trang sức…………………………………………..5
1.3.2. Mạ crôm cứng………………………………………………………7
1.4.
Hiện trạng nƣớc thải mạ tại Việt Nam .......................................................11
1.5.
Ảnh hƣởng của nƣớc thải công nghiệp mạ điện đối với môi trƣờng .........13
1.6.
Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải cơng nghiệp mạ điện ............................14
1.6.1. Phƣơng pháp hóa học .............................................................................15
1.6.2. Phƣơng pháp điện hóa ............................................................................18
1.6.3. Phƣơng pháp hấp phụ .............................................................................19
1.6.4. Phƣơng pháp trao đổi ion........................................................................20
1.6.5. Phƣơng pháp sinh học.............................................................................21
1.7. So sánh ƣu điểm và hạn chế của các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải công
nghiệp mạ điện .......................................................................................................22
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................25
2.1.
Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................25
2.2.
Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................26
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập, hệ thống hóa tài liệu ..........................................26
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực địa.................................................26
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích ...........................................................................26
2.2.4. Phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm ......................................................27
2.2.5. Phƣơng pháp thống kê xử lý số liệu…………………………………...27
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................30
3.1. Quy mơ sản xuất và hiện trạng, đặc tính nƣớc thải của Công ty TNHH Tae
Yang Việt Nam ......................................................................................................30
3.1.1. Quy mô sản xuất của Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam……………28
3.1.2. Hiện trạng xử lý và đặc tính nƣớc thải của Công ty TNHH Tae Yang
Việt Nam ............................................................................................................32
3.2.
Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình khử - kết tủa crơm .36
3.2.1. Các yếu tố ảnh đến quá trình khử Cr6+ ...................................................36
3.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 ......................46
3.3. Đề xuất giải pháp cơng nghệ khả thi có thể áp dụng xử lý nƣớc thải mạ
chứa crôm tại Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam ..............................................51
3.3.1. Các thông số của dòng thải và lựa chọn phƣơng pháp khả thi ...............51
3.3.2. Sơ đồ chung của hệ thống xử lý nƣớc thải .............................................54
3.3.3. Tính tốn lựa chọn các thiết bị ...............................................................56
3.3.4. Tính tốn lựa chọn thiết bị hịa trộn hóa chất keo tụ tạo bông. ..............59
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...........................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................64
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Lƣu lƣợng thải của một số cơ sở sản xuất cơ khí có phân xƣởng mạ ......12
Bảng 1.2. Bảng tóm tắt ƣu điểm và hạn chế của một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
ngành mạ điện thƣờng dùng ......................................................................................23
Bảng 3.1. Quy mô sản xuất của công ty TNHH Tae Yang Việt Nam ......................30
Bảng 3.2. Nhu cầu nguyên liệu phụ cho sản xuất/năm .............................................31
Bảng 3.3. Kết quả phân tích nƣớc thải trƣớc hệ thống xử lý của Công ty TNHH Tae
Yang Việt Nam .........................................................................................................33
Bảng 3.4. Kết quả phân tích nƣớc thải sau hệ thống xử lý của Công ty TNHH Tae
Yang Việt Nam .........................................................................................................35
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình khử Cr6+ ..............................................37
với chất khử Na2S......................................................................................................37
Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình khử Cr6+ với ........................................38
chất khử NaHSO3 ......................................................................................................38
Bảng 3.7. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình khử Cr6+ với ........................................39
chất khử FeSO4..........................................................................................................39
Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất khử Na2S đến ........................................40
quá trình khử Cr6+......................................................................................................40
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất khử NaHSO3 đến...................................42
quá trình khử Cr6+......................................................................................................42
Bảng 3.10. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất khử FeSO4 đến quá trình khử Cr6+ ......43
Bảng 3.11. Nghiên cứu lựa chọn chất khử tối ƣu .....................................................44
Bảng 3.12. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến quá trình khử Cr6+ ...................45
Bảng 3.13. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 ...........................46
Bảng 3.14. Ảnh hƣởng hàm lƣợng chất kết tủa đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 ..47
Bảng 3.15. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy chậm đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3
...................................................................................................................................49
Bảng 3.16. Ảnh hƣởng của thời gian lắng đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 ..........50
Bảng 3.17. Nồng độ của nƣớc thải trƣớc khi xử lý ...................................................52
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ với các dịng thải của q trình mạ điện .........................6
Hình 2.1. Hình ảnh một số sản phẩm của Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam…..23
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt và sản xuất của Công ty TNHH
Tae Yang Việt Nam ..................................................................................................32
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình khử Cr6+ với .........................................37
chất khử Na2S ............................................................................................................37
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình khử Cr6+ với .........................................38
chất khử NaHSO3 ......................................................................................................38
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình khử Cr6+ về Cr3+ với ............................39
chất khử FeSO4..........................................................................................................39
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất khử Na2S đến quá trình khử Cr6+ ..........41
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất khử NaHSO3 đến ..................................42
quá trình khử Cr6+......................................................................................................42
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất khử FeSO4 đến quá trình khử Cr6+ .......43
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến quá trình khử Cr6+ về Cr3+ .........45
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 .............................47
Hình 3.10. Ảnh hƣởng hàm lƣợng chất kết tủa đến ..................................................48
quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 ....................................................................................48
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy chậm đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3
...................................................................................................................................49
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của thời gian lắng đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3 ..........50
Hình 3.13. Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải mạ .........................................................54
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
M U
Bo v mụi trƣờng ngày nay đã trở thành một vấn đề vô cùng cấp bách của
mọi quốc gia vì nó liên quan đến vấn đề sống cịn của tồn nhân loại. Việt Nam
cũng khơng nằm ngồi xu thế đó. Cơng nghệ mạ điện có đóng góp rất quan trọng
đối với ngành cơng nghiệp. Ứng dụng của mạ điện trong các ngành sản xuất là rất
rộng rãi, trong lĩnh vực sản xuất hàng tiêu dùng và trong ngành cơ khí chế tạo máy,
chế tạo phụ tùng xe máy, ô tô,…Tuy nhiên, nƣớc thải sinh ra từ quá trình mạ điện
đang là vấn đề rất đáng lo ngại, do chứa nhiều ion kim loại nặng ( Cr, Ni ,Zn, Cu )
là độc chất đối với sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con ngƣời. Nhiều cơng
trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị chết hoặc thối
hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hƣởng
đến sự sống của sinh vật về lâu dài.
Hiện nay, tại hầu hết các cơ sở mạ điện, đặc biệt là các cơ sở tiểu thủ công
nghiệp, nƣớc thải sinh ra thƣờng đổ trực tiếp vào môi trƣờng không qua xử lý hoặc
xử lý có tính chất hình thức, nồng độ ơ nhiễm vƣợt xa so với tiêu chuẩn dòng thải
cho phép gây tác hại nghiêm trọng đến hệ sinh thái khu vực cũng nhƣ đối với sức
khỏe cộng đồng dân cƣ xung quanh. Vì vậy, nghiên cứu khả năng xử lý đồng thời
có đƣợc một hệ thống xử lý nƣớc thải thích hợp là rất cần thiết đối với một cơ sở mạ
điện. Điều đó khơng chỉ phát huy đƣợc vai trị quan trọng của cơng nghiệp mạ điện
trong nền kinh tế quốc dân mà cịn góp phần bảo vệ đƣợc môi trƣờng và phát triển
bền vững.
Việc chọn đề tài “Nghiên cứu hiệu quả và đề xuất giải pháp công nghệ xử
lý nước thải chứa crơm bằng phương pháp hóa học tại Công ty Trách nhiệm
Hữu hạn Tae Yang Việt Nam” nhằm có đƣợc các điều kiện tối ƣu và đề xuất giải
pháp công nghệ khả thi xử lý nƣớc thải mạ chứa crôm tại Công ty Trách nhiệm Hữu
hạn (TNHH) Tae Yang Việt Nam (Khu công nghiệp Phố Nối A – Hƣng Yên).
K18 (2010 - 2012)
1
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
Ni dung nghiờn cu của đề tài bao gồm:
Tìm hiểu quy mơ, hiện trạng và công nghệ sản xuất tại Công ty TNHH Tae
Yang Việt Nam
Đặc tính nƣớc thải và hiện trạng xử lý
Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình khử Cr6+ về Cr3+
Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo kết tủa Cr(OH)3
Đề xuất giải pháp cơng nghệ khả thi có thể áp dụng xử lý nƣớc thải chứa crôm
tại Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam
K18 (2010 - 2012)
2
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
CHNG 1: TNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về ngành công nghiệp mạ điện
Phƣơng pháp mạ điện đƣợc phát hiện lần đầu tiên vào năm 1805 bởi nhà hóa
học Luigi V. Brugnatelli để tạo một lớp phủ bên ngoài kim loại khác. Tuy nhiên lúc
đó ngƣời ta khơng quan tâm lắm đến phát hiện của Luigi Brungnatelli mà mãi sau
này, đến năm 1840, khi các nhà khoa học Anh đã phát minh ra phƣơng pháp mạ với
xúc tác xyanua và lần đầu tiên phƣơng pháp mạ điện đƣợc đƣa vào sản xuất với
mục đích thƣơng mại thì cơng nghiệp mạ chính thức phổ biến trên thế giới. Sau đó
là sự phát triển của các công nghệ mạ khác nhƣ: mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, …
Những năm 1940 của thế kỷ XX đƣợc coi là bƣớc ngoặc lớn đối với ngành mạ điện
bởi sự ra đời của công nghiệp điện tử [19].
Công nghệ mạ điện là một trong những lĩnh vực công nghệ bề mặt quan
trọng làm thay đổi bề mặt vật liệu. Mạ điện dùng để bảo vệ kim loại, chống ăn mòn
kim loại làm cho chi tiết có đƣợc tính chất cơ lý tốt hơn: Tăng độ cứng bề mặt
chống ăn mòn, tăng tính thẩm mỹ…
Trong những năm gần đây, trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc, nhu cầu về mạ
điện ngày càng tăng cao. Sản phẩm mạ có mặt trong hầu hết các ngành: Công nghệ
chế tạo máy, thiết bị vô tuyến viễn thông, thiết bị y tế và đồ dùng sinh hoạt…
Năng suất chất lƣợng, giá thành và các chất thải của cơng nghệ mạ nói chung
rất khác nhau phụ thuộc vào từng quy trình cơng nghệ riêng biệt. Muốn nâng cao
năng suất mạ điện thƣờng ngƣời ta tập trung vào các hƣớng sau:
-
Tăng cƣờng độ của quá trình mạ;
-
Dùng chất mạ bóng để giảm bớt nhân cơng, tiết kiệm kim loại;
-
Thay thế các dung dịch rẻ hơn hoặc ít gây độc hại;
-
Chế tạo các lớp mạ đặc biệt;
-
Cơ khí hóa và tự động hóa.
Tại Việt Nam, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, ngành cơng nghiệp
mạ điện đƣợc hình thành từ khoảng 40 năm trƣớc và đặc biệt phát triển mạnh trong
giai đoạn những năm 1970 – 1980. Các cơ sở mạ của Việt Nam hiện nay tồn tại một
cách độc lập hoặc đi liền với các cơ sở cơ khí, dƣới dạng cơng ty cổ phần, cơng ty
K18 (2010 - 2012)
3
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
t nhõn v cụng ty liên doanh với nƣớc ngoài. Phần lớn các cơ sở mạ điện ở nƣớc ta
đều có quy mơ nhỏ tập trung ở các thành phố lớn, sản phẩm chủ yếu đƣợc mạ là
crơm, đồng, niken, bạc…Ngồi ra các loại hình mạ điện đặc biệt nhƣ mạ cađimi, mạ
thiếc, mạ chì, mạ sắt và mạ hợp kim cũng đƣợc phát triển để đáp ứng nhu cầu của
các ngành công nghiệp hiện đại.
1.2. Các thành phần đặc trƣng của nƣớc thải công nghiệp mạ điện
Căn cứ vào sơ đồ công nghệ của một phân xƣởng mạ điện (Hình 1.1) ta thấy
ơ nhiễm nƣớc thải do nhiều nguyên nhân xuất phát từ những cơng đoạn khác nhau.
Do vậy nƣớc thải nói chung bao gồm rất nhiều thành phần hỗn hợp nhƣ: xianua,
crôm, niken, đồng, kẽm…và các hợp chất của kẽm, dầu mỡ cũng là loại nƣớc thải
độc hại. Trong đó độc nhất phải kể đến Cr (VI).
Muốn xử lý có hiệu quả cao ngƣời ta phải thu gom, tách dòng theo từng công
đoạn, từng trƣờng hợp cụ thể mà lựa chọn phƣơng pháp xử lý thích hợp nhất.
Thành phần xyanua (CN-) ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống con ngƣời, thậm
chí ở nồng độ rất thấp trong nƣớc cũng gây ảnh hƣởng rất lớn đến tính mạng.
Phƣơng pháp mạ có chứa xyanua rất độc, do đó có thể khử bỏ trực tiếp sau khi thải.
Ngày nay ngƣời ta thƣờng không dùng hợp chất xyanua khi mạ vì nó có tính độc hại
cao. Trong dây chuyền của Công ty TNHH Tae Yang Việt Nam cũng khơng dùng
xyanua khi mạ.
Nƣớc thải có tính axit trong quá trình tẩy rửa kim loại thì xử lý bằng phƣơng
pháp trung hịa.
Nƣớc thải chứa crơm từ các bể mạ kim loại giống nhƣ xyanua, crơm có tính
độc cao thậm chí nồng độ thấp cũng đọng lại trong cơ thể gây các bệnh viêm da,
loét dạ dày, nhiễm độc mãn tính. Do đó cần đƣợc tách riêng và xử lý triệt để.
Thông thƣờng độ pH của nƣớc thải là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá nƣớc
thải sản xuất. Theo độ ăn mòn ngƣời ta phân ra các loại nƣớc thải nhƣ sau:
+ Ít ăn mịn: Có tính axit yếu pH= 6÷6,5, tính kiềm yếu pH từ 8÷9
+ Ăn mịn mạnh: Có tính axit mạnh pH <6, tính kiềm mạnh pH>9
Ngồi ra ngƣời ta cịn xét đến các yếu tố nhiệt độ, tốc độ nƣớc di chuyển trong
quá trình mạ ảnh hƣởng trực tiếp đến thành phần nƣớc thải cơng nghiệp mạ điện.
K18 (2010 - 2012)
4
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Vt cn m
Luận văn thạc sỹ
Co lp sơn mạ
cũ, cạo rỉ
Mài nhẵn đánh
bóng
Xăng, dung mơi
Bụi rỉ
Bụi kim loại
Hơi dung mơi
Khử dầu mỡ
Nƣớc thải chứa dầu mỡ
Níc th¶i chøa dÇu mì.
HCl, H2SO4,
NaOH
Làm sạch bằng
phƣơng pháp
hóa học, điện
Hơi axit
Nƣớc thải có tính axit, kiềm
Mạ đồng
Chất mạ bóng
NiSO4, H3BO3
CN-, muối
đồng
H2SO4, CrO3
Mạ Crơm
Mạ Niken
Ni2+,axit
Nƣớc thải có chứa axit, CN-, kim loại nặng
K18 (2010 - 2012)
5
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
Hỡnh 1.1. S cơng nghệ với các dịng thải của q trình mạ điện
Trong công nghệ mạ điện về cơ bản bao gồm: q trình xử lý bề mặt, q
trình mạ và hồn thành sản phẩm. Sơ đồ công nghê ̣ ma ̣ điê ̣n điể n hình kèm theo
dịng thải đƣợc trình bày nhƣ sau:
Công đoa ̣n xƣ̉ lý bề mă ̣t:
Trƣớc khi chi tiế t đƣơ ̣c ma ̣ , vâ ̣t cầ n đƣơ ̣c cắ t , tiê ̣n hà n theo đúng hin
̀ h da ̣ng
sản phẩm yêu cầu của khách hàng . Sau đó chi tiế t ma ̣ cầ n phải ca ̣o lớp gỉ bám trên
bề mă ̣t mu ̣c đích làm sa ̣ch gỉ ta ̣o mă ̣t phẳ ng thƣờng dùng các bánh mài , vâ ̣t liê ̣u mài
cỡ ha ̣t to hoă ̣c dùng phớt mài… Sau đó các chấ t bẩ n nhƣ dầ u mỡ và bu ̣i bám trên bề
mă ̣t đƣơ ̣c loa ̣i bỏ . Các giai đoạn của quá trình xử lý bề mặt thƣờng là làm sạch bằng
biê ̣n pháp cơ ho ̣c nhƣ kiề m , tẩ y gỉ và các phƣơng pháp hoa ̣t hóa bề mă ̣t khác
. Sƣ̣
sắ p xế p các công đoa ̣n tƣ̀ gia công bề mă ̣t đế n tẩ y dầ u mỡ , tẩ y axit, đánh bóng hóa
học và điện hóa theo hệ thống quá trình riêng biệt dựa vào yêu cầu cơ bản của các
chấ t nế u đƣơ ̣c ma ̣ và các quá trin
̀ h ma ̣ tiế p theo . Dầ u mỡ của các chất hữu cơ đƣợc
loại bỏ bằng q trình xà phịng hóa với kiềm . Dầ u mỡ , khống và xăng khơng thể
loại bỏ bằng phƣơng pháp này mà phải dùng các
dung môi để thƣ̣c hiê ̣n nhƣ
:
tricloretylen, benzen, xăng và cacbon tetrachloride nhƣng hầ u hế t phƣơng pháp thƣ̣c
hiê ̣n tẩ y dầ u mỡ là phƣơng pháp điê ̣n hóa ..
Tẩ y gỉ đƣơ ̣c thƣ̣c hiê ̣n sau tẩ y dầ u mỡ do trên bề mă ̣t kim loa ̣i có mơ ̣t lớp
mỏng phủ bên ngồi và vì vậy , phải tẩy bỏ trƣớc khi mạ làm cho lớ p ma ̣ bám trên
bề mă ̣t tố t hơn, có thể tẩy bằng phƣơng pháp hóa học hay điện hóa . Các chất thƣờng
đƣơ ̣c sƣ̉ du ̣ng trong công đoa ̣n này là : HCl, H2SO4, HNO3.
Cơng đoa ̣n ma ̣:
Q trình mạ là q trình chủ yếu nhất trong cơng nghệ m ạ, đây là công đoa ̣n
phát sinh ra nhiều chất thải độc hại trong nƣớc . Các bể mạ axit thƣờng chứa HCl ,
H2SO4, HNO3, các bƣớc mạ kiềm thƣờng chứa sunfat, cacbonat, xianua và hydroxit.
K18 (2010 - 2012)
6
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
Tựy theo tớnh cht của dung dịch mạ mà phân ra các loại mạ khác nhau : mạ
axit, mạ kiềm và mạ xianua.
Công đoa ̣n sau ma ̣:
Q trình chính đƣợc thực hiện ở q trình sau mạ là làm khơ vật mạ và
kiể m soát chấ t lƣơ ̣ng sản phẩ m . Trong mô ̣t vài trƣờng hơ ̣p , các sản phẩm mạ có thể
đƣơ ̣c yêu cầ u thêm nhƣ thu ̣ đô ̣ng hóa , sơn phủ bề mă ̣t hoă ̣c làm bóng cho sản phẩ m
đƣơ ̣c bảo vê ̣ tố t hơn.
Công đoa ̣n rƣ̉a:
Rƣ̉a là quá trình diễn ra trong mô ̣t dải rô ̣ng các bể trong dây chuyề n ma ̣ điê ̣n ,
rƣ̉a để loa ̣i các dun g di ̣ch bám trên bề mă ̣t vâ ̣t ma ̣ sau mỗi công đoa ̣n để ngăn ngƣ̀a
và loại bỏ các chất cặn vào trong các bể tiếp theo . Dung dich
̣ quá trình ma ̣ sẽ bám
vào bề mặt chi tiết , chi tiế t ma ̣ sẽ đƣơ ̣c nhúng vào các bể rƣ̉a để loa ̣i bỏ
hóa chất.
Sau khi chi tiế t đƣơ ̣c làm sa ̣ch , đƣơ ̣c rƣ̉a để tránh sƣ̣ trung hò a trong bể tẩ y gỉ . Chi
tiế t ma ̣ đi ra khỏi bể tẩ y gỉ sẽ đƣơ ̣c rƣ̉a để tránh sƣ̣ xuấ t hiê ̣n vế t trên bề mă ̣t và vâ ̣t
mạ có thể đổi màu. Đây là công đoa ṇ phát sinh lƣơ ̣ng nƣớc thải lớn nhấ t và gầ n n hƣ
chiế m toàn bô ̣ quá trình [16].
1.3.
Các kiểu mạ crôm
1.3.1. Mạ crôm bảo vệ trang sức
Mạ crôm thông thường:
Mạ crơm thơng thƣờng dùng dung dịch axit cromic có chất súc tác sunfut,
hiệu suất dòng điện là 8-13%. Lớp mạ bóng, dễ đánh bóng, độ cứng tế vi 600 –
900HV, dung dịch ăn mịn thiết bị ít. So với mạ crôm phức hợp, khả năng phân bố
kém nhƣng ảnh hƣởng của tạp chất nhỏ, dễ duy trì bảo vệ dung dịch, vì vậy mạ
crơm thơng thƣờng đƣợc sử dụng rộng rãi. Hàm lƣợng CrO3 trong dung dịch mạ
crôm thông thƣờng trong khoảng 150 – 400g/L, CrO3 trong dung dịch tồn tại ở dạng
Cr2O72- [30].
K18 (2010 - 2012)
7
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
M crụm phc hợp:
Dung dịch mạ crôm dùng chất xúc tác gốc sunphat và ion flo gọi là dung
dịch mạ crôm phức hợp. Gốc SiF62- có tác dụng tƣơng tự gốc F-, nhƣng dễ khống
chế hơn, đƣợc sử dụng nhiều hơn. Mạ crôm phức hợp, sử dụng dòng điện cao, hiệu
suất dòng điện 18 – 25%, phạm vi bóng rộng, tốc độ kết tủa nhanh, khả năng phân
bố tốt, độ cứng lớp mạ 800 – 1000HV, nhƣng tính ăn mịn dung dịch mạnh, điều
chỉnh và phân tích khó khăn. Dung dịch nhạy với tạp chất, khi hàm lƣợng vƣợt quá
3g/l, phạm vi bóng thu hẹp, khả năng phân bố giảm độ bóng lớp mạ giảm. Vì vậy,
mạ crơm phức hợp khơng đƣợc sử dụng rộng rãi.
Mạ crơm có chất phụ gia:
Để làm giảm ô nhiễm môi trƣờng, ngƣời ta nghiên cứu công nghệ mạ crơm
nồng độ lỗng, có chứa flo, mục đích làm giảm lƣợng CrO3 trong dung dịch mạ
crôm, nhằm khống chế nồng độ CrO3 trong khoảng 50 – 100g/l. Nhƣng cơng nghệ
mạ crơm nồng độ thấp có flo, vì điện thế cao, nhiệt độ tăng nhanh, khả năng phân
bố kém nên không đƣợc sử dụng rộng rãi.
Phƣơng pháp mới nhất là cho thêm chất phụ gia để hàm lƣợng CrO3 trong dung
dịch này khoảng 150 – 250g/l, có nơi sử dụng 50 – 100g/l. Trong thực tế sản xuất
thấy rằng: nồng độ CrO3 quá thấp không thể thực hiện mạ đƣợc, thậm chí lớp mạ
hình thành có váng màu vàng. Ở điều kiện bình thƣờng, lớp mạ thu đƣợc khác với
mạ thơng thƣờng, độ bóng lớp mạ nằm giữa độ bóng lớp mạ crơm thơng thƣờng và
độ bóng thép khơng gỉ.
Chất phụ gia thƣờng dùng là hỗn hợp nhiều chất trong đó: hợp chất flo thƣờng
dùng nhiều nhất: NH4F, H2SiF6, K2SiF6, HBF4, hỗn hợp halogen khác nhƣ KClO3,
KBrO3, KIO3, hỗn hợp của Bo, Mg hoặc hợp chất hữu cơ… Thông thƣờng, chất
phụ gia dùng phối hợp với H2SO4 nhƣng hàm lƣợng H2SO4 thấp hơn hàm lƣợng
dung dịch mạ crôm tiêu chuẩn.
K18 (2010 - 2012)
8
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
M crụm khụng có vết nứt và có vết nứt:
Mạ crơm khơng có vết nứt và có vết nứt nhỏ để nâng cao độ bền chống gỉ
của lớp mạ. Loại đầu nhờ làm giảm vết nứt để chống sự ăn mòn chỗ vết nứt, loại
sau nhờ sự phân tán dòng điện ăn mòn để nâng cao tính ăn mịn. Nếu mang 2 loại
này kết hợp với nhau gọi là crôm mạ kép. Mạ crơm khơng có vết nứt sử dụng nhiệt
độ cao và tỉ số CrO3/SO42- cao.
Mạ crôm nhanh:
Dung dịch dùng trong mạ crôm nhanh chủ yếu là CrO3 với hàm lƣợng 180 –
250g/l đƣợc kết hợp với H2SO4 (1,8 – 2,5g/l), H3BO3 (8 – 10g/l) và MgO (4 – 5g/l).
Mạ crơm từ dung dịch tetracromat:
CrO3 trong dung dịch kiềm hình thành muối Na2Cr4O13, mạ crôm từ dung dịch
tetracromat đƣợc lớp mạ khơng bóng , nhƣng khả năng phân bố tốt, hiệu quả dòng
điện cao, tốc độ kết tủa nhanh. Dung dich này chỉ ổn định ở nhiệt độ thƣờng, nếu
dùng mật độ dòng điện cao phải làm lanh, nhiệt độ làm việc dƣới 230C. Nồng độ
dung dịch CrO3 sử dụng khoảng 280 – 400g/l.
Mạ crôm quay:
Mạ crôm quay dùng dung dịch mạ crôm phức hợp, mạ crôm quay rất nhạy
với ion clo, dung dịch CrO3 dùng trong mạ crôm quay với nồng độ 180 – 350g/l.
Mạ crơm hóa trị ba:
Ƣu điểm mạ crơm hóa trị ba là ít độc, xử lí nƣớc thải đơn giản, mạ ở nhiệt
độ thƣờng, khả năng phân bố tốt. Lớp mạ có màu vàng , giống nhƣ màu thép khơng
gỉ . Do tính ổn định dung dịch chƣa hoàn toàn giải quyết đƣợc nên trong cơng
nghiệp mạ crơm hóa trị ba đang ở giai đoạn sản xuất thử. Hàm lƣợng Cr3+ sử dụng
dạng Cr2(SO4)3 hoặc CrCl3 với nồng độ 0,38 – 0,45 mol/l.
K18 (2010 - 2012)
9
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
M crụm en:
Dung dịch mạ crơm khơng có gốc SO42-, thêm một chút chất phụ gia có thể
mạ crơm đen, trong đó hàm lƣợng crơm kim loại vào khoảng 75%, cịn lại là hợp
chất oxy hóa crơm. Pha chế dung dịch crơm đen cần dùng nƣớc cất, dùng BaCO3 để
kết tủa toàn bộ gốc sunfat. Dung dịch CrO3 dùng trong mạ crôm đen với hàm lƣợng
200 – 400g/l.
1.3.2. Mạ crôm cứng
Mạ crôm cứng là lớp mạ crôm dày trên các vật liệu nền, độ dày từ vài micro
đến vài milimet, thông thƣờng trên 20µm. Mạ crơm cứng chỉ thực hiện đƣợc khi lớp
mạ tƣơng đối dày, lúc đó lớp mạ có độ cứng cao, chịu mài mịn tốt.
Mạ crơm cứng có thể sử dụng các loại dung dịch mạ nhƣng thƣờng dùng
nhất là các loại dung dịch mạ crôm thông thƣờng. Mạ crôm cứng sử dụng rộng rãi
trong công nghiệp với các dụng cụ cắt gọt, khuôn, trục, dụng cụ đo, xi lanh… Mạ
crơm cứng có thể gọi chung là mạ crơm cơng nghiệp hoặc mạ crôm kĩ thuật.
Mạ crôm cứng thƣờng dùng dung dịch mạ crôm tiêu chuẩn với hàm lƣợng
khoảng 150 – 400g/l tùy theo từng chế độ công nghệ với chất xúc tác là H2SO4 hoặc
H3PO4.
Trong công nghiệp mạ kim loại , mục đích của của mạ kim loại là bao phủ
một vật kim loại với một kim loại khác để bảo vệ vật đó khỏi sự ăn mịn hoặc mạ để
trang trí cho vật thể đó. Ví dụ, một sản phẩm mạ điển hình là một bu lơng kim loại,
trƣớc tiên bao phủ lớp mạ kẽm và bề mặt kẽm đƣợc phủ lên với lớp mạ crôm. Mạ
kẽm ngăn chặn sự ăn mịn theo 2 cách: máy móc và hóa học, mạ crơm tránh oxi hóa
đối với lớp mặt kẽm.
Nhƣ vậy, cơng nghiệp mạ kim loại nói chung và mạ crơm nói riêng, theo
quy trình sản xuất và ngun liệu tiêu dùng đều tạo ra một lƣợng chất thải nguy hại.
K18 (2010 - 2012)
10
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
Trong ú, nc thi là nguồn ơ nhiễm nghiêm trọng khơng chỉ có kim loại nặng mà
cịn có nhiều các hợp chất vơ cơ, hữu cơ độc hại khác nhau.
1.4. Hiện trạng nƣớc thải mạ tại Việt Nam
Theo các số liệu thống kê cho ta thấy, hầu hết các nhà máy, cơ sở xi mạ có
quy mơ nhỏ và vừa đều tập trung ở các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Hải Phòng,
Thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hịa…Trong q trình sản xuất, nƣớc thải của các
nhà máy xí nghiệp này đều bị ơ nhiễm bởi các kim loại nặng, nhƣng vấn đề xử lý
nƣớc thải còn chƣa đƣợc quan tâm, xem xét đầy đủ hoặc việc xử lý chỉ mang tính
hình thức vì đầu tƣ cho một quy trình xử lý nƣớc thải khá tốn kém và việc thực thi
Luật Bảo vệ môi trƣờng chƣa đƣợc nghiêm minh, chỉ cịn mang tính đối phó [1].
Đặc trƣng chung của nƣớc thải ngành mạ điện là chứa hàm lƣợng cao các
muối vô cơ và kim loại nặng nhƣ đồng, kẽm, crôm, niken…Trong nƣớc thải xi mạ
thƣờng có sự thay đổi pH rất rộng từ rất axit (pH = 2-3) đến rất kiềm (pH = 10-11).
Các chất hữu cơ thƣờng có rất ít trong nƣớc thải xi mạ, phần đóng góp chính là các
chất tạo bóng, chất hoạt động bề mặt…nên chỉ số COD, BOD5 của nƣớc thải mạ
điện thƣờng nhỏ và không thuộc đối tƣợng cần xử lý. Đối tƣợng cần xử lý chính
trong nƣớc thải là các muối kim loại nặng nhƣ crôm, đồng, kẽm, sắt, photpho…[7].
Nƣớc thải có thể tách riêng thành ba dòng riêng biệt dựa theo thành phần và
nồng độ chất ô nhiễm :
-
Dung dịch thải đặc biệt từ các bể nhúng, bể ngâm;
-
Nƣớc rửa thiết bị có hàm lƣợng chất bẩn trung bình (muối kim loại, dầu mỡ
và xà phịng,…);
-
Nƣớc rửa lỗng.
Chất gây ơ nhiễm tồn tại trong nƣớc thải xi mạ có thể chia làm các nhóm sau:
-
Chất ơ nhiễm độc nhƣ CN-, Cr6+, F-,…;
-
Chất ô nhiễm làm thay đổi pH nhƣ dịng thải axit và kiềm;
-
Chất ơ nhiễm hình thành cặn lơ lửng nhƣ hydroxit, cacbonat và photphat;
-
Chất ô nhiễm hữu cơ nhƣ dầu mỡ,…
K18 (2010 - 2012)
11
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
Nc thi sinh ra trong quá trình mạ kim loại chứa hàm lƣợng độc chất cao
nên mức độ ảnh hƣởng đến môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng là đáng kể.
Với các kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc thải của các nhà máy, cơ sở xi mạ
tại thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dƣơng, Đồng Nai đều thấy hàm lƣợng chất hữu
cơ cao, kim loại nặng vƣợt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép, COD dao động trong
khoảng 320-885mg/lít, nƣớc thải chứa dầu nhớt…Hơn nữa, khoảng 80% nƣớc thải
của các nhà máy, cơ sở xi mạ khơng đƣợc xử lý. Chính nguồn thải này đã và đang
gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trƣờng nƣớc mặt, ảnh hƣởng đáng kể chất lƣợng
nƣớc sông Sài Gịn, sơng Đồng Nai. Ƣớc tính, lƣợng chất thải các loại phát sinh
trong công nghiệp xi mạ trong những năm tới sẽ lên đến hàng ngàn tấn mỗi năm
[16].
Trên địa bàn Hà Nội, ngành cơ khí tập trung vào lĩnh vực gia cơng kim loại,
chế tạo máy móc, chi tiết phụ tùng máy nên quá trình liên quan đến mạ khá phong
phú. Theo số liệu thống kê, các cơ sở mạ lớn của cơng ty xe đạp Lixeha, kim khí
Cầu Bƣơu, cơng ty khóa Minh Khai, cơng ty Dụng cụ cơ khí xuất khẩu, cơng ty kim
khí Thăng long hàng ngày thải ra môi trƣờng khoảng 8,6kg Cu, 14kg Ni, 7kg Cr,
20kg Zn và 5kg CN- [19]. Lƣu lƣợng thải tại một số cơ sở sản xuất cơ khí có phân
xƣởng mạ đƣợc đƣa ra trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Lưu lượng thải của một số cơ sở sản xuất cơ khí có phân xưởng mạ
STT
Cơ sở sản xuất
Nƣớc thải từ
Tổng lƣợng nƣớc
phân xƣởng mạ
thải (m3/ngày)
(m3/ngày)
1
Cơng ty khóa Minh Khai
70
120
2
Nhà máy cơ khí chính xác
10
80
3
Cơng ty dụng cụ cơ khí xuất khẩu
120
240
4
Xí nghiệp kim khí Cầu Bƣơu
20
-
5
Cơ khí Cổ Loa
ít
50
6
Cơng ty xe đạp Lixeha
ít
80
K18 (2010 - 2012)
12
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
7
Luận văn thạc sỹ
Nh mỏy ct thộp Huyndai
153
-
Nguồn: Đặng Đình Kim - 2002
Lƣợng nƣớc thải của mạ điện không phải là lớn so với các ngành công
nghiệp khác nhƣ nƣớc thải của ngành công nghiệp giấy, dệt…song thành phần và
các chất độc hại trong đó khá lớn. Hơn nữa, các chất độc hại này lại có những biến
thiên hết sức phức tạp và phụ thuộc vào quy trình cơng nghệ cũng nhƣ từng cơng
đoạn trong quy trình đó. Vì vậy, muốn xử lý đạt hiệu quả cao thì chúng ta cần phải
thu gom, tách dịng theo từng công đoạn, từng trƣờng hợp cụ thể và lựa chọn
phƣơng án xử lý thích hợp.
1.5. Ảnh hƣởng của nƣớc thải công nghiệp mạ điện đối với môi trƣờng
Nƣớc thải công nghiệp mạ điện do có độc tính cao nếu khơng xử lý tốt sẽ gây
tác hại đối với môi trƣờng nói chung và con ngƣời nói riêng.
Những tác nhân chính gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt.
+ Kim loại nặng (Cd, Zn, Pt, Hg, Cu, Cr, Ni…);
+ Chất hữu cơ tổng hợp (bảo vệ thực vật, dầu mỡ, dung môi…);
+ Loại khí độc (H2S, NH3, Cl2, NO, SO2…);
+ Anion độc hại (xyanua, sunfua, florua, photphat…);
+ Axit, kiềm.
Các chất gây độc hại ở trên không những chỉ ảnh hƣởng trực tiếp mà chúng
cịn gián tiếp gây độc thơng qua chu trình chuyển hóa trong tự nhiên.
Nƣớc thải mạ điện có nồng độ các chất độc hại khá lớn gây ô nhiễm môi
trƣờng chủ yếu trên các mặt sau:
Ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe con ngƣời: Các ion kim loại nặng Pt, Cu,
Cr, Ni…có thể gây bệnh viêm loét dạ dày, viêm đƣờng hô hấp, bệnh eczema, ung
thƣ…
Ảnh hƣởng đến hệ sinh thái: Các thành phần kim loại nặng ảnh hƣởng rất lớn
tới quá trình sinh trƣởng phát triển của con ngƣời, động và thực vật. Với nồng độ đủ
K18 (2010 - 2012)
13
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
ln sinh vt cú thể bị chết hoặc bị thối hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc
mãn tính hoặc tích tụ sinh học.
Ảnh hƣởng trực tiếp đối với cá và thức ăn, đầu độc các sinh vật làm cho các
nguồn phù du để nuôi cá, gây bệnh cho cá và biến đổi các tính chất hóa lý của nƣớc.
Khi phân tích thành phần cơ thể của sinh vật có tiếp xúc với nƣớc thải chứa kim loại
nặng, các nhà khoa học đã khẳng định mức nƣớc tích tụ đáng kể của các chất độc
hại. Nhƣ vậy, có thể nói nƣớc thải mạ điện ảnh hƣởng tới cả hệ sinh thái [18].
Ảnh hƣởng tới hệ thống cống thoát nƣớc, nƣớc ngầm, nƣớc mặt. Nƣớc thải
cơng nghiệp có tính axit, ăn mịn các đƣờng ống dẫn bằng kim loại, bêtông. Mặt
khác, do các q trình xà phịng hóa tạo thành váng ngăn của q trình thốt nƣớc
và thâm nhập của oxi khơng khí vào nƣớc thải, cản trở quá trình tự làm sạch. Các
ion kim loại nặng khi thâm nhập vào bùn trong các mƣơng thốt nƣớc cịn ức chế
hoạt động của các vi sinh vật kị khí làm mất khả năng hoạt động hóa của bùn.
Ơ nhiễm nƣớc ngầm và nƣớc bề mặt có thể xảy ra do q trình ngấm và chảy
tràn của nƣớc thải mạ điện. Ngồi ra, cịn ảnh hƣởng tới sản xuất, chất lƣợng nhƣ:
làm giảm năng suất cây trồng và vật nuôi, làm hỏng đất, giảm chất lƣợng sản phẩm,
biến đổi đến hệ sinh vật, tăng mầm bệnh.
1.6. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải công nghiệp mạ điện
Vấn đề xử lý mơi trƣờng nói chung cũng nhƣ xử lý nƣớc thải nói riêng mang
lại lợi ích nhiều mặt cho xã hội và cộng đồng nhƣng tự đơn vị sản xuất kinh doanh
lại phải bỏ tiền ra chi phí cho việc xử lý này và tất cả đều phải tính vào giá thành
sản phẩm. Do đó, phƣơng pháp xử lý nào đƣa ra công nghệ và thiết bị xử lý phù
hợp, chi phí ít, dễ điều khiển các thơng số cơng nghệ thì sẽ đƣợc chấp nhận. Cịn lại
đó là phƣơng pháp chỉ dùng trong nghiên cứu, thử nghiệm, chƣa có tính khả thi cao,
nhất là đối với những nƣớc đang phát triển nhƣ nƣớc ta. Hiện nay, ngƣời ta đã và
đang sử dụng nhiều phƣơng pháp xử lý khác nhau nhƣng nhìn chung có thể tổng kết
lại một số phƣơng pháp chính nhƣ: phƣơng pháp hóa học, điện hóa, hấp phụ, trao
đổi ion, cơ học, sinh học.
K18 (2010 - 2012)
14
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
1.6.1. Phng phỏp húa học
Phƣơng pháp này dựa trên các phản ứng oxy hóa khử, trung hòa, keo tụ, kết
tủa…làm cho các chất độc hại bị biến đổi thành chất ít độc hay khơng độc và tách
khỏi dòng nƣớc thải. Tùy thuộc vào lƣu lƣợng nƣớc thải mà tiến hành xử lý ngay tại
chỗ hay cho cả phân xƣởng hoặc cả nhà máy. Cũng nhƣ chọn thiết bị tuần hoàn hay
gián đoạn.
Phƣơng pháp này có hiệu quả cao khi nồng độ tạp chất trong nƣớc thải lớn từ
200-1000mg/l.
Có khả năng khử hết các chất độc hại phức tạp nhất, ít nhậy với hợp chất hữu
cơ, dầu mỡ, chất cơ học…
Phƣơng pháp hóa học bao gồm: phƣơng pháp đơng tụ, trung hịa và khử kết tủa.
Trong đó, có phƣơng pháp trung hịa và kết tủa đƣợc ứng dụng thực tế cịn phƣơng
pháp đơng tụ chƣa đƣợc ứng dụng rộng rãi, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cịn thấp,
triển khai cơng nghệ khó khăn, có nhiều thơng số nên khó điều khiển, phƣơng pháp
này chỉ tiến hành để thí nghiệm. Ở Hà Nội hầu nhƣ các cơng ty khơng dùng đến vì
vậy ở đây ta cũng khơng trình bày một cách chi tiết [19].
1.6.1.1. Phương pháp trung hòa
Nƣớc thải sản xuất của nhiều lĩnh vực cơng nghiệp có chứa axit hoặc kiềm.
Để ngăn chặn hiện tƣợng xâm thực và tránh cho các quá trình sinh hóa trong bể mạ,
ngƣời ta phải tiến hành trung hịa các loại nƣớc thải đó, làm cho một số muối kim
loại lắng xuống hoặc tách ra. Trong các loại nƣớc thải nếu pH=6,5÷8,5 thì đƣợc coi
là đã trung hịa. Có nhiều phƣơng pháp trung hòa nhƣ: trung hòa bằng cách trộn trực
tiếp nƣớc thải chứa axit và kiềm. Trong bể mạ chủ yếu là có chứa axit nên khi trung
hịa cần cho thêm kiềm, để trung hòa các loại axit vơ cơ có thể dùng bất kỳ loại
kiềm nào có ion OH-, để trung hòa các loại axit hữu cơ thƣờng dùng vơi tơi (từ
5÷10%) hoặc dung dịch vơi tơi với nƣớc amoniac NH4OH 25% sẽ tạo thêm điều
kiện cho q trình sinh hóa giảm đƣợc lƣợng cặn vơi.
K18 (2010 - 2012)
15
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
Trong b m in sau khi khử các ion kim loại nặng thì nƣớc thải còn lại
chứa axit mạnh (H2SO4, HNO3), các phản ứng đặc trƣng là:
H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2H2O
H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 + CO2 + H2O
H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O
Phƣơng pháp trung hịa hầu nhƣ áp dụng rộng rãi và có tính khả thi cho xử lý
nƣớc thải của các phân xƣởng mạ điện. Đa số dung dịch mạ điện đều có tính axit
hoặc bazơ. Vì vậy, trƣớc khi thải ra hệ thống thốt nƣớc thì phải trung hịa axit hoặc
bazơ đậm đặc.
1.6.1.2. Phương pháp khử kết tủa
Trong các bể mạ thƣờng tạo ra nƣớc thải chứa Cr6+, mà nồng độ cho phép
của Cr6+ là 0,1mg/l, Cr3+ là 0,5mg/l (vì Cr6+ độc hơn Cr3+). Để xử lý nƣớc thải ngƣời
ta phải khử Cr6+ về Cr3+, sau đó tách Cr3+ ở dạng axit kết tủa. Phƣơng pháp này gồm
ba giai đoạn:
+ Giai đoạn điều chỉnh pH
+ Giai đoạn khử
+ Giai đoạn kết tủa
Giai đoạn điều chỉnh pH đƣợc thực hiện bằng cách bổ sung axit vào nƣớc
thải sao cho pH = 2-3. Ở điều kiện này sự khử Cr6+ thành Cr3+ có hiệu quả rất cao.
Thực tế thƣờng dùng nƣớc thải có nồng độ axit cao để trung hòa với dòng thải cần
xử lý crôm để giảm giá thành xử lý, thƣờng dùng các chất khử: natrisunfua (Na2S),
natrisunfit (Na2SO3), natribisunfit (NaHSO3), FeSO4, khí sunfurơ SO2, khói chứa
SO2, Na2S2O3.
2H2CrO4 + 3SO2 = Cr2(SO4)3 + 2H2O
8H2CrO4 + 3Na2S2O3 + 12H2SO4= 4Cr2(SO4)3 +6NaHSO4 +17H2O
2H2Cr2O7 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 +3Na2SO4 +8H2O
K18 (2010 - 2012)
16
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
Dung dch Na2S b thủy phân rất mạnh tạo ra OH- và sau đó tạo thành
Cr(OH)3↓ do đó khơng cần cho thêm vơi.
Dùng NaHSO3 và FeSO4 thì phải cho thêm vơi sữa (hoặc kiềm)
Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3↓
Hay Cr6+ khử thành Cr3+ nhờ FeSO4 sau đó trung hịa bằng vơi
H2Cr2O7 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O
Ngƣời ta tính đƣợc nếu giảm một phần trọng lƣợng Cr6+ thành Cr3+ thì cần 16
phần trọng lƣợng FeSO4.7H2O
Dùng Ca(OH)2:
Fe2(SO4)3 +3Ca(OH)2 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4
Để kết tủa phù hợp nhất là pH = 8-9. Quá trình kết tủa thực hiện bằng cách
dùng NaOH hoặc Ca(OH)2 tùy theo điều kiện cho phép
Cr2(SO4)3 +6NaOH = 2Cr(OH)3↓ +3Na2SO4
Cr2(SO4)3 +3Ca(OH)2 = 2Cr(OH)3↓ +3CaSO4
Để tiết kiệm trong công đoạn kết tủa ngƣời ta thƣờng trộn lẫn dịng thải có
chứa niken với nƣớc tẩy rửa là dung dịch kiềm ở công đoạn khác để đƣa pH =
10÷11. Ở điều kiện này kết tủa Ni sẽ đạt hiệu quả cao hơn
NiSO4 + Ca(OH)2 = Ni(OH)2 + CaSO4
Việc xử lý các ion kim loại nặng Cr, Ni…đều có chung giai đoạn kết tủa các
hidroxit kim loại ở pH = 9÷11. Nhƣ vậy, để đảm bảo pH của dịng thải ra mơi
trƣờng, ngƣời ta điều chỉnh độ pH của nƣớc thải sau xử lý bằng cách tận dụng dung
dịch trong công đoạn tẩy rửa chi tiết bằng dung dịch axit để tính đến chỉ tiêu kinh
tế.
Trong nƣớc thải mạ điện cịn có hợp chất xyanua (CN-), ngƣời ta dùng chất
oxi hóa hypoclorit (ClO), clo lỏng trong mơi trƣờng kiềm, dùng pemanganat
(MnO4), ơzơn…để oxi hóa xyanua độc thành không độc. Ngày nay, ở phân xƣởng
K18 (2010 - 2012)
17
Khoa häc M«i tr-êng
Đinh Thị Huyền Nhung
Luận văn thạc sỹ
m khụng dựng hp chất CN- vì độc tính cao ảnh hƣởng nghiêm trọng tính mạng
con ngƣời và mơi trƣờng.
Phƣơng pháp khử - kết tủa rất phổ biến trong xử lý nƣớc thải mạ điện vì khử
trực tiếp các ion kim loại độc hại đặc biệt với ion crơm có hiệu quả làm sạch từ
98%÷99%. Chỉ tiêu kinh tế phù hợp, triển khai cơng nghệ khá đơn giản và đạt hiệu
quả công suất cao, cho phép tái sử dụng nƣớc đã xử lý. Các thơng số cơng nghệ ít
nên rất dễ điều khiển.
1.6.2. Phương pháp điện hóa
Mục đích: phân hủy (khử độc) các chất độc trong nƣớc thải hoặc thu hồi các
kim loại trên điện cực anơt.
Đây là phƣơng pháp tiến hành q trình oxi hóa khử để tách kim loại trên
điện cực trong nƣớc thải mạ dƣới tác dụng của dòng điện một chiều. Quá trình này
đƣợc tiến hành theo chế độ liên tục hoặc gián đoạn, hiệu suất của quá trình phụ
thuộc vào một số yếu tố:
Mật độ dòng điện – tỷ số giữa cƣờng độ dịng điện và điện tích bề mặt điện
cực (A/m2 hoặc A/cm2).
Điện áp trong thiết bị điện phân (von): gồm điện thế phân cực, độ sụt áp, hệ
số sử dụng hữu ích điện áp.
Hiệu suất theo dịng điện: Điện lƣợng cần thiết tính theo lý thuyết và điện
lƣợng chi phí thực tế tính theo %.
Trong thiết bị điện phân, vật liệu làm các điện cực rất quan trọng, quyết định
giá thành của thiết bị. Thông thƣờng cực dƣơng ( anơt) làm bằng grafit hoặc dioxit
chì, cực âm (catôt) làm bằng thép molipden hoặc hợp kim volfram – sắt – niken.
Quá trình khử các cation xảy ra tại các catôt là sự nhận điện tử, tại đây ion
kim loại bị khử thành ion ít độc hơn (Cr6+ thành Cr3+) hoặc tạo thành kim loại bám
vào điện cực Ni2+ thành Ni.
K18 (2010 - 2012)
18
Khoa häc M«i tr-êng
