›

Đồ án Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ phế phẩm lõi ngô xử lý nước phục vụ sinh hoạt vùng Đồng Bằng sông Cửu Long

pdf 82 trang thiennha21 12/04/2022 8420
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ phế phẩm lõi ngô xử lý nước phục vụ sinh hoạt vùng Đồng Bằng sông Cửu Long", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_nghien_cuu_che_tao_vat_lieu_hap_phu_tu_phe_pham_loi_ng.pdf

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ phế phẩm lõi ngô xử lý nước phục vụ sinh hoạt vùng Đồng Bằng sông Cửu Long

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ PHẾ PHẨM LÕI NGÔ XỬ LÝ NƯỚC PHỤC VỤ SINH HOẠT VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Ngành: MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : Thạc sĩ Lâm Vĩnh Sơn Sinh viên thực hiện : Lâm Thị Ngọc Huyền MSSV: 1151080104 Lớp: 11DMT02 TP. Hồ Chí Minh, 2015
  2. BM05/QT04/ĐT Khoa: CNSH – TP -MT PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Phiếu này được dán ở trang đầu tiên của quyển báo cáo ĐA/KLTN) 1. Họ và tên sinh viên được giao đề tài: Lâm Thị Ngọc Huyền MSSV: 1151080104 Lớp: 11DMT02 Ngành : Kỹ thuật môi trường Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường 2. Tên đề tài : Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ phế phẩm lõi ngô xử lý nước phục vụ sinh hoạt vùng đồng bằng sông Cửu Long 3. Các dữ liệu ban đầu : Tổng quan về đồng bằng sông Cửu Long. Tổng quan về nước cấp, tình hình về lõi ngô 4. Các yêu cầu chủ yếu : Các yêu cầu cơ bản về nước cấp. Điều chế vật liệu hấp phụ từ lõi ngô. Xây dựng mô hình và vân hành mô hình nghiên cứu trên vật liệu hấp phụ 5. Kết quả tối thiểu phải có: 1) Tổng quan về đồng bằng sông Cửu Long, tổng quan về nước cấp 2) Điều chế được than hoạt tính từ lõi ngô 3) Kết quả phan tích các chỉ tiêu cơ bản của quá trinh hấp phụ từ vật liệu hấp phụ 4) Nhận xét và đưa ra vật liệu hấp phụ tối ưu Ngày giao đề tài: 25/ 05 / 2015 Ngày nộp báo cáo: 22 / 08 / 2015 TP. HCM, ngày tháng năm . Chủ nhiệm ngành Giảng viên hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Giảng viên hướng dẫn phụ (Ký và ghi rõ họ tên)
  3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi thực hiện. Các số liệu thu thập và kết quả phân tích trong đồ án là hoàn toàn trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài nghiên cứu khoa học nào. Tp.Hồ Chí Minh, ngày .tháng .năm . 2015. Sinh viên Lâm Thị Ngọc Huyền
  4. LỜI CẢM ƠN Những ngày tháng dưới mái trường là những ngày tháng vô cùng quý giá và quan trọng đối với chúng em. Ở nơi đó chúng em được trang bị những kiến thức, kinh nghiệm sống vô cùng quý báo; có được những thành quả đó chúng em không thể nào quên công ơn nuôi dưỡng của cha mẹ, sự dạy dỗ tận tình của thầy cô để hướng chúng em tới tương lai mới tốt đẹp hơn. Xuất phát từ những suy nghĩ đó, bản thân em xin được bài tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Cha mẹ, người đã nuôi dưỡng, động viên em trong những lúc khó khăn tạo cho em thêm nhiều niềm tin và nghị lực trong cuộc sống; - Ban Giám hiệu trường Đại học Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo môi trường thuận lợi để chúng em được học tập và trao đổi kinh nghiệm sống. - Cảm ơn sự giảng dạy tận tình của các giảng viên nhà trường đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu giúp em vững bước trên con đường tương lai của mình. - Cám ơn đặc biệt là thầy Lâm Vĩnh Sơn người đã trực tiếp chỉ dẫn và giúp đỡ em tận tình để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp trong suốt thời gian qua. “Ơn dạy dỗ cao dường hơn núi, Nghĩa thầy cô như nước biển khơi. Công cha mẹ con luôn tạc dạ, Lời thầy cô con mãi ghi lòng” Và một lần nữa em xin chúc thầy cô thật nhiều sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp trồng người và là người lái đò đưa đàn em thân yêu qua sông đến bên bờ tri thức mới; đào tạo, bồi dưỡng thêm nhiều nhân tài mới cho đất nước, góp phần từng bước đưa đất nước bước tới đài vinh quang để sánh vai với các cường quốc năm châu. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: LÂM THỊ NGỌC HUYỀN
  5. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 3.1. Đối tượng nghiên cứu 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu 2 3.3. Nội dung nghiên cứu 2 4. Phương pháp nghiên cứu 3 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 3 4.2. Phương pháp thực nghiệm 3 4.3. Phương pháp tính toán, thống kê 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 5.1. Ý nghĩa khoa học 3 5.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 6. Kết cấu của đề tài 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5 1.1. Tổng quan về vùng đồng bằng sông Cửu Long 5 1.1.1. Vị trí địa lý 5 1.1.2. Địa hình 5 1.1.3. Khí hậu 6 1.1.4. Đất đai 6 1.1.5. Thủy văn 7 1.2. Tổng quan về nguồn nước vùng đồng bằng sông Cửu Long 8 1.2.1. Đặc điểm nguồn nước mặt đồng bằng sông Cửu Long 8 1.2.2. Đặc điểm nguồn nước ngầm đồng bằng sông Cửu Long 9 1.3. Tổng quan về vật liệu hấp phụ 10 1.3.1. Nguồn gốc 10 1.3.2. Thành phần 11 1.3.3. Công dụng 12 i
  6. Đồ án tốt nghiệp 1.4. Các phương pháp xử lý nước cấp 13 1.4.1. Phương pháp cơ học 13 1.4.2. Phương pháp hóa học và hóa lý 13 1.4.3. Phương pháp vật lý 13 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1. Đối tượng nghiên cứu 20 2.1.1. Nguồn nước mặt 20 2.1.2. Nguồn nước ngầm 23 2.2. Điều chế vật liệu hấp phụ 28 2.3. Cơ sở nghiên cứu xây dựng mô hình 31 2.3.1. Mô tả mô hình thí nghiệm 31 2.3.2. Tiến hành thí nghiệm 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1. Kết quả nghiên cứu 34 3.1.1. Kết quả nghiên cứu nước mặt 34 3.1.2. Kết quả nghiên cứu nước ngầm 55 3.2. Kết luận thí nghiệm 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 ii
  7. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học NXB: Nhà Xuất Bản SS (Settable Solids): Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù STT: Số thứ tự TCVN: Tiêu Chuẩn Việt Nam VLHP: Vật Liệu Hấp Phụ QCVN: Quy Chuẩn Việt Nam BYT: Bộ Y Tế iii
  8. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Kết quả phân tích độ màu 23 Bảng 2.2: Lập đường chuẩn sắt 25 Bảng 2.3: Kết quả đường chuẩn sắt đầu vào 25 Bảng 2.4: Lập đường chuẩn mangan 27 Bảng 2.5: Kết quả đường chuẩn mangan đầu vào 27 Bảng 3.1: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 34 Bảng 3.2: Hiệu suất xử lý độ màu của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 35 Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý SS của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 36 Bảng 3.4 Hiệu suất xử lý COD của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 37 Bảng 3.5: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 38 Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý độ màu đục của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 39 Bảng 3.7: Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 40 Bảng 3.8 Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 41 Bảng 3.9: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 42 Bảng 3.10: : Hiệu suất xử lý độ màu của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 43 Bảng 3.11: Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 44 Bảng 3.12: : Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 45 iv
  9. Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.13: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 46 Bảng 3.14: Hiệu suất xử lý độ màu của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 47 Bảng 3.15: Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 48 Bảng 3.16: Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 49 Bảng 3.17: Hiệu suất xử lý độ đục của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 50 Bảng 3.18: Hiệu suất xử lý độ màu của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 51 Bảng 3.19: Hiệu suất xử lý SS của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 52 Bảng 3.20: Hiệu suất xử lý COD của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 53 Bảng 3.21:Bảng so sánh các chỉ tiêu các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính nguồn nước mặt. 54 Bảng 3.22: Hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 55 Bảng 3.23: Hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 56 2+ Bảng 3.24: Hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 57 2+ Bảng 3.25: Hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 58 2+ Bảng 3.26: Hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 59 2+ Bảng 3.27: Hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 60 v
  10. Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.28: Hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 61 Bảng 3.29: Hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 62 Bảng 3.30: Hiệu suất xử lý Fe2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 63 Bảng 3.31: Hiệu suất xử lý Mn2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau 64 Bảng 3.32: Bảng so sánh các chỉ tiêu các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính nguồn nước ngầm. 65 vi
  11. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Vị trí địa lý vùng đồng bằng sông Cửu Long 5 Hình 1.2: Cây ngô 11 Hình 1.3: Lõi ngô 11 Hình 1.4: Công thức cấu tạo của lignin và cellulose 12 Hình 2.1: Quá trình lấy mẫu nước mặt 20 Hình 2.2: Giá trị độ đục của mẫu đầu vào 22 Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn phương trình đường chuẩn độ màu 23 Hình 2.4: Quá trình lấy mẫu nước ngầm 24 Hình 2.6: Mẫu đầu vào của Fe2+ 26 Hình 2.5: Đường chuẩn sắt 26 Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn phương trình đường chuẩn sắt 26 Hình 2.8: Dãy chuẩn Mangan 28 Hình 2.9: Mẫu đầu vào của Mn2+ 28 Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn phương trình đường chuẩn mangan 28 Hình 2.11: Quá trình chế tạo lõi H2SO4 nhỏ 29 Hình 2.12: Quá trình chế tạo lõi H2SO4 to 29 Hình 2.13: Quá trình chế tạo lõi đốt tự nhiên 30 Hình 2.14: Quá trình chế tạo lõi ngô tự nhiên không đốt 30 Hình 2.15: Mô hình thí nghiệm 32 Hình 2.16: Mô hình thể hiện khối lượng 10g, 20g, 30g ở cùng thể tích 33 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ đục của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 34 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 35 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 36 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 37 vii
  12. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô đục của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 38 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô màu của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 39 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 40 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 41 Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô đục của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 42 Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô màu của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 43 Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 44 Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 45 Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ đục của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 46 Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 47 Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 48 Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 49 Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ đục của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 50 Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 51 Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 52 viii
  13. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 53 Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý của các chỉ tiêu ở các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính 54 Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 55 Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 56 2+ Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 57 2+ Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 58 2+ Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 59 2+ Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 60 Hình 3.28: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 61 Hình 3.29: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 62 Hình 3.30: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 63 Hình 3.31: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 64 Hình 3.32: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý của các chỉ tiêu ở các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính 65 ix
  14. Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam có trữ lượng nước khá dồi dào, lượng mưa khá cao, hệ thống sông ngòi kênh mương dày đặc. Nguồn nước sông và nước ngầm đóng vai trò quan trọng đối với đời sống của người dân trên mọi miền đất nước, nó là nguồn cấp nước chủ yếu cho các hoạt động sinh hoạt, ăn uống, tưới tiêu và sản xuất hằng ngày. Tuy nhiên hiện nay phần lớn trong số đó đều bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các tác nhân tự nhiên và con người làm cho nguồn nước sạch ngày càng khan hiếm. Trong khi nhiều vùng dân cư phân bố rải rác nên hệ thống cấp nước sạch chưa tới, họ vẫn dùng các kinh nghiệm dân gian để xử lý nước nhiễm phèn như: xử lý bằng vôi, tro để giảm độ chua, song nước uống vẫn có vị mặn chát và gây đau bụng. Một vấn đề khác cũng quan trọng là chất lượng nước ngầm tiếp tục bị xấu đi do các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt làm cho chất lượng nước ngày một xấu đi. Đồng thời do nước ta là một nước nông nghiệp nên mỗi năm ngành sản xuất nông nghiệp thải ra một lượng lớn các chất thải nông nghiệp. Theo số liệu Tổng cục thống kê, hiện cả nước có khoảng 800.000 ha diện tích đất trồng ngô. Quá trình chế biến nông sản đã thải ra môi trường khoảng một triệu tấn lõi ngô mỗi năm. Lượng lõi ngô này mới được người dân sử dụng một phần làm chất đốt, một phần nhỏ được dùng để trồng nấm, còn lại chủ yếu thải bỏ. (Ngọc Khánh (2011). Chất đốt từ lõi ngô: giải pháp góp phần ứng phó tích cực, tu-loi-ngo-giai-phap-gop-phan-ung-pho-tich-cuc.html). Ngày nay con người đã phát hiện ra rất nhiều công dụng của lõi ngô: có thể chế tạo làm thức ăn gia súc, lên men lõi ngô để thu ancol etylic hoặc acid acetic. Bên cạnh về mặt giá trị về dinh dưỡng và kinh tế cao thì lõi ngô còn là một trong những nguyên liệu có tiềm năng để chế tạo vật liệu hấp phụ, ứng dụng hấp phụ một số kim loại trong nước. Vì vậy, với mục đích góp một phần nhỏ tham gia vào công việc bảo vệ môi trường và hướng đến phát triển bền vững nên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo 1
  15. Đồ án tốt nghiệp vật liệu hấp phụ từ phế phẩm lõi ngô xử lý nước phục vụ sinh hoạt vùng đồng bằng sông Cửu Long.” 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ phế phẩm lõi ngô xử lý nước phục vụ sinh hoạt vùng đồng bằng sông Cửu Long. Đề tài được thực hiện với các mục tiêu sau: - Xem xét chất lượng nước của các hộ dân trong khu vực bị nghi ô nhiễm. - Tạo sản phẩm từ lõi ngô thay thế cho than hoạt tính có khả năng xử lý nước sinh hoạt (nước mặt hoặc nước ngầm). 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Sử dụng lõi ngô – như sản phẩm thân thiện với môi trường, làm vật liệu hấp phụ các chất và kim loại trong nước để phục vụ nước sinh hoạt cho người dân vùng đồng bằng sông Cửu Long, thay thế cho than hoạt tính. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu trong khoảng 2 tháng (từ tháng 4 đến tháng 6). Do khoảng thời gian nghiên cứu ngắn nên đề tài tập trung vào than hóa lõi ngô bằng acid H2SO4 (lõi to, lõi nhỏ), lõi ngô tự nhiên không đốt và lõi ngô đốt tự nhiên từ đó xử lý nguồn nước vùng đồng bằng sông Cửu Long (theo hướng xử lý nước mặt hoặc nước ngầm). 3.3. Nội dung nghiên cứu - Điều tra các nguồn nước cần xử lý (nước mặt hoặc nước ngầm). - Đánh giá chất lượng nước thông qua việc phân tích các thông số chất lượng nước trong phòng thí nghiệm. - Khảo sát các dạng sản phẩm hấp phụ từ lõi ngô: lõi tự nhiên không đốt, lõi than hóa bằng acid H2SO4 (to, nhỏ), và lõi đốt tự nhiên. 2
  16. Đồ án tốt nghiệp 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, sách báo trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài. - Xử lý các thông tin lý thuyết để đưa ra các vấn đề cần thực hiện trong quá trình thực nghiệm. 4.2. Phương pháp thực nghiệm - Điều tra, lấy mẫu tại các vị trí nguồn nước được khảo sát với các thông số cần xử lý. - Phân tích các chỉ tiêu đầu vào trong phòng thí nghiệm. - Thực hiện các thí nghiệm trên mô hình đối với nước mặt và nước ngầm, xem xét quá trình khả năng xử lý của vật liệu hấp phụ. 4.3. Phương pháp tính toán, thống kê Dùng phần mềm Excel xử lý thống kê số liệu. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5.1. Ý nghĩa khoa học - Phương pháp giúp tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có trong tự nhiên phục vụ công tác xử lý nước sinh hoạt. - Xây dựng công nghệ xử lý nước đơn giản dễ dàng sử dụng. - Giảm thiểu được các nguy cơ tiềm ẩn các nguồn nước trong tự nhiên. - Thực hiện việc tái sử dụng nguyên liệu phế thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước (nước ngầm hoặc nước mặt) hiện nay theo phương pháp đơn giản, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể cho người dân. - Là nguồn nguyên liệu thân thiện với môi trường và dễ sử dụng. - Ngoài tính năng trên của vật liệu thì có thể nghiên cứu các khả năng xử lý môi trường khác của vật liệu như ô nhiễm không khí, ô nhiễm trong đất. 3
  17. Đồ án tốt nghiệp 6. Kết cấu của đề tài Đề tài gồm có 3 phần: Phần I: - Mở đầu Phần II: - Nghiên cứu và kết quả nghiên cứu - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Phần III: - Kết luận và kiến nghị 4
  18. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về vùng đồng bằng sông Cửu Long 1.1.1. Vị trí địa lý Vùng đồng bằng sông Cửu Long nằm kéo dài từ 8030’ – 11000 vĩ Bắc; 104035’ – 107000 kinh Đông, nằm ở cực Nam đất nước, là phần cuối cùng của lưu vực sông Mekong. Tổng diện tích tự nhiên toàn vùng là 39.747 km2, tương đương 12,25% so với diện tích của cả nước. Diện tích đồng bằng là 39.700km2, bao gồm 12 tỉnh: Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, An Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu, Cà Mau, Sóc Trăng, Vĩnh Long, Trà Vinh, Hậu Giang, Bến Tre và thành phố Cần Thơ. Điều kiện vị trí địa lý thuận lợi nên trên 75% dân số sống dọc theo các kênh rạch, sông đào và vùng ven biển. Khoảng 70% lượng nước cung cấp sinh hoạt cho các thành phố ở đồng bằng sông Cửu Long là từ nguồn nước sông rạch. Hệ thống sông rạch nối liền với hầu hết các vùng đô thị và nông thôn ở khu vực. Với việc sinh sống gần nguồn nước như vậy ngoài thuận lợi cho việc lấy nước phục vụ sinh hoạt, tưới tiêu thì cũng tạo nên nguy cơ gây ô nhiễm rất lớn. Hình 1.1: Vị trí địa lý vùng đồng bằng sông Cửu Long 1.1.2. Địa hình Địa hình của vùng đồng bằng sông Cửu Long tương đối bằng phẳng, độ cao trung bình là 3 - 5m, có khu vực chỉ cao 0,5 - 1m so với mặt nước biển. Các dạng 5
  19. Đồ án tốt nghiệp địa hình đặc trưng rõ nét của vùng là: địa hình trũng khó thoát nước (tập trung ở Long Xuyên, Đồng Tháp Mười); địa hình cao (Đông Bắc Long An ); địa hình trung bình (Tiền Giang). Với địa hình thấp và bằng phẳng, sẽ nhận được nguồn nước mặt khá phong phú. Vùng đồng bằng sông Cửu Long được công nhận là vùng đất ngập nước lớn nhất Việt Nam. Tuy nhiên, do địa hình quá thấp như thế thì vào mùa mưa và dòng chảy lớn tạo nên hiện tượng ngập lụt hằng năm. Ngược lại, vào mùa khô với dòng chảy thấp gây nên hiện tượng xâm nhập mặn khá nghiêm trọng, đồng thời nguồn nước ngầm bị tụt giảm khá lớn. 1.1.3. Khí hậu Nền khí hậu thuộc nhiệt đới ẩm với tính chất cận xích đạo thể hiện rõ rệt. Các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa tuy có thay đổi theo mùa nhưng tương đối ổn định. - Nhiệt độ: trung bình hàng năm 24 – 270C, biên độ nhiệt trung bình năm là 2–300C, chênh lệch nhiệt độ ngày và đêm thấp, ít có bão hoặc nhiễu loạn thời tiết. - Độ ẩm: độ ẩm trung bình trong khoảng 80 – 86%. - Mưa: lượng mưa trung bình hàng tháng vào khoảng 130 – 150mm. Có hai mùa rõ rệt: mùa mưa tập trung từ tháng 5 - tháng 10 (lượng mưa chiếm tới 99% tổng lượng mưa của cả năm); mùa khô từ tháng 11 - tháng 4 năm sau, hầu như không có mưa. Do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, lượng mưa trên lưu vực sông Mekong sẽ tăng vào mùa mưa, thậm chí là kể cả mùa khô ở một số vùng thuộc lưu vực. Do đó, lưu lượng dòng chảy trên sông Mekong sẽ tăng lên trong hầu hết các tháng trong năm, các trận lũ lớn sẽ xuất hiện với tần suất nhiều hơn cũng như với cường độ lớn hơn. Bên cạnh đó, mực nước biển dâng cao, dẫn đến vấn đề xâm nhập mặn, gây ra những tác động bất lợi tới nguồn nước sinh hoạt của người dân sinh sống thuộc vùng này. 1.1.4. Đất đai Các nhóm đất chính bao gồm: 6
  20. Đồ án tốt nghiệp - Đất phù sa nước ngọt: Phân bố chủ yếu ở vùng ven biển và giữa hệ thống sông Tiền và sông Hậu, diện tích 1,2 triệu ha, chiếm 29,7% diện tích đất tự nhiên toàn vùng và khoảng 1/3 diện tích đất phù sa của cả nước. Nhóm đất này có độ phì nhiêu cao và cân đối, thích hợp đối với nhiều loại cây trồng lúa, cây ăn quả, hoa màu, cây công nghiệp ngắn ngày. - Đất phèn: Phân bố chủ yếu ở vùng Đồng Tháp Mười và Hà Tiên, vùng trũng trung tâm bán đảo Cà Mau. Diện tích đất phèn cả nước là 2.140.306 ha, chiếm 6,45% diện tích tự nhiên của cả nước. Vùng đồng bằng sông Cửu Long chiếm 88,11% diện tích đất phèn cả nước. Đất phèn được hình thành do hai yếu tố: một là do đất phèn tiềm tàng bị oxi hóa, hai là do tích tụ ở vùng trũng khi nước mưa mang đến. - Đất xám: Diện tích trên 134.000 ha chiếm 3,4% diện tích toàn vùng. Phân bố chủ yếu dọc biên giới Campuchia, trên các bậc thềm phù sa cổ vùng Đồng Tháp Mười. Đây là nhóm đất nghèo dinh dưỡng nhất trong vùng, hàm lượng chất hữu cơ thấp, đất có tính chất nhẹ, tơi xốp, độ phì thấp, độc tố bình thường, thích hợp cho việc trồng cây công nghiệp, cây họ đậu. - Đất mặn: Diện tích đất mặn của vùng là 703.452 ha, chiếm 70.96% diện tích đất mặn của cả nước. Tính chất đặc trưng của đất mặn là lượng Cl- cao (0.05 – 0.25%) vào mùa khô), pH ít chua đến hơi kiềm, hàm lượng mùn từ thấp đến trung bình, ít thoát nước. Tập trung phân bố nhiều ở Kiên Giang, Cà Mau. - Các loại đất khác như đất cát giông, than bùn, đất đỏ vàng, đất xói mòn chiếm diện tích không đáng kể khoảng 0,9% diện tích toàn vùng. 1.1.5. Thủy văn Với hệ thống hạ lưu sông Mekong ở Việt Nam là hai nhánh sông Tiền và sông Hậu thì tổng lượng nước sông Cửu Long khoảng 500 tỷ m3, trong đó sông Tiền chiếm 79% và sông Hậu chiếm 21%. Chế độ thuỷ văn thay đổi theo mùa: mùa mưa nước sông lớn vào tháng 9, tháng 10 làm ngập các vùng trũng Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên. Về mùa này, nước sông mang nhiều phù sa bồi đắp cho đồng bằng. Về mùa khô, lượng nước giảm nhiều, làm cho thủy triều lấn sâu vào đồng 7
  21. Đồ án tốt nghiệp bằng làm vùng đất ven biển bị nhiễm mặn nghiêm trọng. Chế độ nước ngầm khá phức tạp, phần lớn ở độ sâu 100m. Nếu khai thác quá mức có thể làm nhiễm mặn trong vùng. Mọi sinh hoạt và sản xuất của người dân đều phụ thuộc rất lớn vào điều kiện thủy văn dòng chảy của sông – biển, hình thành một văn minh sông nước đặc trưng. Lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long tạo nên một đặc điểm thủy văn nổi bật của khu vực. 1.2. Tổng quan về nguồn nước vùng đồng bằng sông Cửu Long 1.2.1. Đặc điểm nguồn nước mặt đồng bằng sông Cửu Long Đồng bằng sông Cửu Long lấy nước ngọt từ sông Mekong và nước mưa. Cả hai nguồn này đều đặc trưng theo mùa một cách rõ rệt. Lượng nước bình quân của sông Mekong chảy qua đồng bằng sông Cửu Long khoảng 500 tỷ m3 và vận chuyển khoảng 150-200 triệu tấn phù sa. Chính lượng nước và khối lượng phù sa đó trong quá trình bồi lắp lâu dài đã tạo nên đồng bằng ngày nay. Đồng bằng sông Cửu Long có hệ thống sông kênh rạch lớn nhỏ đan xen nhau, nên rất thuận lợi cung cấp nước ngọt quanh năm. Về mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4, sông Cửu Long là nguồn nước mặt duy nhất. Về mùa mưa, lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 2.400 mm ở vùng phía Tây đồng bằng sông Cửu Long đến 1.300 mm ở vùng trung tâm và 1.600 mm ở vùng phía Đông. Về mùa lũ, thường xảy ra vào tháng 9, nước sông lớn gây ngập lụt. Chế độ thuỷ văn của Đồng bằng sông Cửu Long có 3 đặc điểm nổi bật: - Nước ngọt và lũ lụt vào mùa mưa chuyển tải phù sa, phù du, ấu trùng. - Nước mặn vào mùa khô ở vùng ven biển. - Nước chua phèn vào mùa mưa ở vùng đất phèn. Trạng thái nước bị biến đổi suy giảm mực nước trên các dòng sông chính vào mùa khô, chất lượng nước mặt diễn biến xấu đi do tác động từ các nguồn thải đô thị, sản xuất công nghiệp, canh tác nông-lâm-ngư nghiệp chưa được xử lý triệt để vẫn tiếp tục thải vào sông rạch. Tình trạng mặn hóa, phèn hóa cục bộ ngày càng diễn biến phức tạp, tác động nhiều mặt đến chất lượng nước mặt ở đồng bằng sông Cửu 8
  22. Đồ án tốt nghiệp Long. Việc khai thác, sử dụng hợp lý và bảo vệ nguồn tài nguyên nước mặt ở đồng bằng sông Cửu Long đang trở thành một nhiệm vụ cực kỳ quan trọng trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Trong đó có nhiều vấn đề cần phải giải quyết đồng bộ. 1.2.2. Đặc điểm nguồn nước ngầm đồng bằng sông Cửu Long Nhu cầu của nước sinh hoạt và công nghiệp tồn tại song song với sự phát triển của con người, ở đâu có nước thì ở đó mới có sự sống. Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng thì nguồn nước ngầm luôn là nguồn nước được quan tâm, bởi vì các nguồn nước mặt thường bị ô nhiễm và lưu lượng khai thác phụ thuộc vào sự biến động theo từng mùa. Ngoài ra, nguồn nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi tác động của con người và chất lượng nước ngầm tốt hơn chất lượng nước mặt rất nhiều. Nguồn nước ngầm ở Việt Nam nói chung và vùng đồng bằng sông Cửu Long nói riêng có hàm lượng muối cao, hàm lượng ion kim loại: Fe2+, Mn2+, cũng cao hơn so với thế giới. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay hạt lơ lửng, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh thấp. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm là các tạp chất hoà tan do ảnh hưởng của điều kiện hạ tầng, thời tiết, nắng mưa và các quá trình phong hoá và sinh hoá trong khu vực. Ở những vùng có điều kiện phong hoá tốt, có nhiều chất bẩn và lượng mưa lớn thì chất lượng nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các chất khoáng hoà tan, các chất hữu cơ, mùn lâu ngày theo nước mưa ngấm vào đất. Ngoài ra, nước ngầm còn bị nhiễm bẩn do tác động của con người như các chất thải của con người, động vật, các chất thải sinh hoạt, chất thải hoá học, việc sử dụng phân bón hoá học Tất cả những loại chất thải đó theo thời gian sẽ ngấm vào nguồn nước, tích tụ dần và làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Đã có không ít nguồn nước ngầm do tác động của con người đã bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ, do các vi khuẩn gây bệnh, nhất là các hoá chất độc hại như các kim loại nặng, dư lượng thuốc trừ sâu và không loại trừ cả các chất phóng xạ. Theo Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, toàn vùng đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 100.000 giếng nước ngầm (sâu từ 10 - 300m), nhiều nhất là tại Cà Mau 9
  23. Đồ án tốt nghiệp (178.000 giếng), Bạc Liêu (98.000 giếng) và cùng hàng trăm trạm cấp nước tập trung khai thác nước ngầm có qui mô vài trăm m3/ngày. Các đô thị ở những vùng đồng bằng như: Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh gần như sử dụng 100% nước ngầm. Người dân đồng bằng sông Cửu Long còn sử dụng nước ngầm để tưới lúa, hoa màu và nuôi thủy sản. Ước tính tổng lượng nước ngầm hiện đang khai thác sử dụng toàn vùng khoảng 1 triệu m3/ngày nhưng hầu hết các địa phương trong vùng đều chưa có quy hoạch khai thác, sử dụng, cũng như bảo vệ nguồn nước ngầm. Nhiều nơi, các tầng chứa nước ngọt và nước mặn nằm đan xen nhau. Trong khi đó, việc khai thác, sử dụng nước ngầm tại vùng đồng bằng sông Cửu Long chưa mang tính khoa học, còn rất lãng phí. Do đó, nguy cơ nhiễm mặn và ô nhiễm nguồn nước do khoan giếng rất cao. Hiện có hàng nghìn giếng nước bỏ không chưa được trám, lấp dẫn đến nguy cơ sụp lún ở tầng khai thác sâu từ 75 – 110m. Hiện nước mặn đã xâm nhập tại hàng nghìn giếng nước ngầm, nhiều nhất là ở tầng nông (50m). Cũng do khai thác bừa bãi nên hàng nghìn giếng nước ngầm tại vùng này đã bị ô nhiễm. Để khắc phục tình trạng này và sử dụng tầng nước ngầm hiệu quả, bền vững, các nhà khoa học đã kiến nghị các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long cần gấp rút khảo sát, đánh giá có hệ thống hiện trạng nước ngầm toàn vùng và đưa ra chính sách quản lý thích hợp. Phải tính toán giữa việc nạp vào và việc sử dụng để có đáp án cho bài toán cân bằng sử dụng nước ngầm. Đồng thời, phải ngăn chặn ngay tình trạng. Khai thác quá mức làm sụt giảm tầng nước ngầm, lún mặt đất và tình trạng gây ô nhiễm tại các giếng nước ngầm. Nhưng ở một số địa phương thì thiếu thông tin trầm trọng; vì thế cần nâng cao năng lực của cơ quan chức năng, chính quyền địa phương để quản lý tài nguyên nước ngầm, nâng cao ý thức người dân trong sử dụng, bảo vệ tầng nước ngầm có hiệu quả. 1.3. Tổng quan về vật liệu hấp phụ 1.3.1. Nguồn gốc Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống 10
  24. Đồ án tốt nghiệp canh tác. Cây ngô không chỉ cung cấp lương thực cho người, vật nuôi mà còn là cây trồng xóa đói giảm nghèo tại các tỉnh có điều kiện kinh tế khó khăn. Sản xuất ngô cả nước qua các năm không ngừng tăng về diện tích, năng suất, sản lượng. Theo số liệu của Tổng cục Thống kê: năm 2001 tổng diện tích ngô là 730.000 ha, đến năm 2005 đã tăng gần 1 triệu, năm 2013 hiện cả nước có khoảng gần 1,2 triệu ha diện tích trồng ngô. Bên cạnh đó thì quá trình chế biến nông sản cũng đã thải ra môi trường khoảng 1 triệu tấn lõi ngô mỗi năm. Lượng lõi ngô này mới được người dân sử dụng một phần làm chất đốt, một phần rất nhỏ được dùng để trồng nấm, còn lại chủ yếu thải bỏ ra ngoài đường, dòng suối gây ô nhiễm môi trường. Nguồn lấy vật liệu: ấp Gia Tân, xã Gia Lộc, huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh Hình 1.2: Cây ngô Hình 1.3: Lõi ngô 1.3.2. Thành phần Thành phần chủ yếu của lõi ngô là cellulose (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%), nên rất khó bị vi sinh vật phân hủy. Lõi ngô được nghiên cứu cho thấy có khả năng tách các kim loại nặng hòa tan trong nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polyme như: xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và protein. Các polymer này có thể hấp thụ nhiều chất tan đặc biệt là các ion kim loại hóa trị hai. Các hợp chất polyphenol như: tanin, lignin trong gỗ được cho là những thành phần hoạt động có thể hấp phụ các kim loại nặng. 11
  25. Đồ án tốt nghiệp lignin Hình 1.4: Công thức cấu tạo của lignin và cellulose Các nhóm hydroxyl trên xenluloza cũng đóng một vai trò quan trọng trong khả năng trao đổi ion của các lignocelluloses. Bản thân các nhóm này có khả năng trao đổi yếu vì liên kết O-H ở đây phân cực chưa đủ mạnh. Nhiều biện pháp biến tính đã được công bố như: oxy hóa các nhóm hydroxyl thành các nhóm chức acid hoặc sunfo hóa bằng acid sunfuric. Gần đây nhất là phương pháp este hóa xenluloza bằng acid citric. Quá trình hoạt hóa bao gồm các bước ngâm vật liệu trong dung dịch acid citric sau đó sấy khô, các phân tử acid citric khi đó sẽ thấm sâu vào các mao quản của vật liệu. Tiếp theo đó, nung ở nhiệt độ khoảng 120oC trong 8 giờ. Acid citric đầu tiên sẽ chuyển thành dạng anhydric, tiếp theo là phản ứng ester hóa xảy ra giữa anhydric acid và các nhóm hydroxyl của xenluloza. Tại vị trí phản ứng như vậy đã xuất hiện hai nhóm chức acid có khả năng trao đổi ion. 1.3.3. Công dụng Ngày nay, người ta đã phát hiện ra rất nhiều công dụng của lõi ngô: có thể được chế tạo làm thức ăn cho gia xúc, có thể lên men lõi ngô để thu được ancol etylic hoặc acid lactic; người ta còn phối trộn lõi ngô với bê tông để trở thành bê tông lõi ngô có đặc tính rất nhẹ. Đặc biệt, đã có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô. Lõi ngô cũng được ứng dụng hiệu quả trong việc chế tạo vật liệu hấp phụ trong xử lý môi trường bởi vì có nguồn sẵn trong tự nhiên, giá thành rất rẻ, quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ thì đơn giản, không đưa thêm vào nguồn nước tác nhân gây độc hại nào khác nên việc nghiên cứu và đưa ra quy trình hoàn chỉnh nhằm tận dụng những nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam trong việc xử lý môi trường là rất có ý nghĩa. 12
  26. Đồ án tốt nghiệp 1.4. Các phương pháp xử lý nước cấp 1.4.1. Phương pháp cơ học Ứng dụng các công trình và thiết bị thích hợp để loại bỏ các tạp chất thô trong nước bằng trọng lực: lắng, lọc, sử dụng quá trình làm thoáng tự nhiên hoặc cưỡng bức để khử sắt trong nước ngầm. 1.4.2. Phương pháp hóa học và hóa lý Sử dụng phèn để làm trong và khử màu (quá trình keo tụ) các nguồn nước có độ đục và độ màu cao; sử dụng các tác nhân oxy hoá hoá học để khử sắt, mangan trong nước ngầm, sử dụng clo và các hợp chất của clo để khử trùng nước; sử dụng các vật liệu hấp phụ, hấp thụ như than hoạt tính, xơ dừa, bã chè để xử lý một số kim loại trong nước. Một phương pháp hoá lý khác hiện nay đang trở nên phổ biến là sử dụng các loại nhựa trao đổi ion để làm mềm nước và khử các chất khoáng trong nước. 1.4.3. Phương pháp vật lý Điện phân NaCl để khử muối, dùng các tia tử ngoại để khử trùng, sử dụng các màng lọc chuyên dụng để loại bỏ các ion trong nước. Đối với nước mặt mục đích xử lý chủ yếu là giảm độ đục, độ màu và loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh trong nước, do đó công nghệ xử lý nước mặt thường ứng dụng quá trình keo tụ – tạo bông với việc sử dụng phèn nhôm hay phèn sắt để kết tụ các hạt cặn lơ lửng trong nước tạo nên các bông có kích thước lớn hơn, sau đó lắng lọc và khử trùng trước khi phân phối vào mạng cấp nước (sử dụng). Đối với nước ngầm mục đích xử lý chủ yếu là khử sắt và mangan công nghệ xử lý thường là làm thoáng tự nhiên (giàn mưa) hoặc nhân tạo (quạt gió) để oxy hoá các nguyên tố Fe2+, Mn2+ ở dạng hoà tan trong nước thành Fe3+, Mn4+ ở dạng kết tủa sau đó tách ra bằng quá trình lắng lọc và khử trùng. 1.4.3.1. Quá trình lắng Lắng nước là giai đoạn làm sạch nước sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc. Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ, tạo bông. 13
  27. Đồ án tốt nghiệp Trong công nghệ xử lí nước cấp quá trình lắng được ứng dụng: - Lắng cặn phù sa khi nước mặt có hàm lượng phù sa lớn. - Lắng bông cặn phèn/polyme trong công nghệ khử đục và màu nước mặt. - Lắng bông cặn vôi – magie trong công nghệ khử cứng bằng hoá chất. - Lắng bông cặn sắt và mangan trong công nghệ khử sắt và mangan. Hiệu quả lắng phụ thuộc rất nhiều vào kết quả làm việc của bể tạo bông cặn, để bông cặn tạo ra những hạt cặn to, bền chắc, và càng nặng thì hiệu quả lắng càng cao. Nhiệt độ của nước càng cao, độ nhớt của nước càng nhỏ, sức cản của nước đối với hạt cặn càng giảm làm tăng hiệu quả các quá trình lắng nước. Thời gian lưu nước trong bể lắng là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu qủa của bể lắng. Để đảm bảo lắng tốt thời gian lưu nước trung bình của các phân tử nước trong bể lắng phải đạt từ 70 – 80% thời gian lưu nước trong bể theo tính toán, nếu để cho bể lắng có vùng nước chết, vùng chảy quá nhanh hiệu quả lắng sẽ giảm đi nhiều. 1.4.3.2. Quá trình lọc Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước. Sau một thời gian làm việc, lớp vật liệu lọc bị bịt lại làm giảm tốc độ lọc. Để khôi phục khả năng làm việc của bể lọc phải thổi rửa bể lọc bằng nước hoặc gió hoặc bằng nước gió kết hợp để loại bỏ cặn bẩn ra khỏi lớp vật liệu lọc. Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống và sinh hoạt, lọc là giai đoạn cuối cùng để làm cho nước sạch triệt để. Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép (nhỏ hơn hoặc bằng 3 mg/l). Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản của bể lọc, nó mang lại hiệu quả làm việc và tính kinh tế của quá trình lọc. Vật liệu lọc hiện nay được dùng phổ biến nhất là cát thạch anh tự nhiên. Ngoài ra còn có thể sử dụng một số vật liệu khác như cát thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, than antraxit, polymer, các vật liệu lọc nước cần phải 14
  28. Đồ án tốt nghiệp thoả mãn các yêu cầu sau: có thành phần cấp phối thích hợp, đảm bảo đồng nhất, có độ bền cơ học cao, ổn định về hoá học. Trong quá trình lọc người ta có thể dùng thêm than hoạt tính như là một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc để hấp thu chất mùi và màu của nước. Các bột than hoạt tính có bề mặt hoạt tính rất lớn chúng có khả năng hấp thụ các chất ở dạng lỏng hoà tan trong nước. Bên cạnh đó lọc qua vải cũng được coi là một cách lọc nước: điển hình là ở khu vực Nam Á, người ta dùng một miếng vải sari gập làm 7 hay 8 lần dùng làm tấm lọc. Tấm lọc bằng vải sari có thể làm giảm nguy cơ bị tả nhờ loại bỏ được các cặn. 1.4.3.3. Khử sắt và mangan 3+ Trong nước mặt sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe , thường là Fe(OH)3 không tan ở dạng keo hoặc dạng huyền phù. Hàm lượng sắt trong nước mặt thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước. Trong nước ngầm, sắt tồn ở dạng ion, sắt có hoá trị 2 (Fe2+) là thành phần của các muối hoà tan như: bicacbonat Fe(HCO3)2, sunphat FeSO4. Hàm lượng sắt có trong nguồn nước ngầm thường cao. Các phương pháp khử sắt trong nước ngầm: - Khử sắt bằng phương pháp làm thoáng. - Khử sắt bằng phương pháp dùng hoá chất. - Các phương pháp khử sắt khác. Mangan trong nước ngầm thường tồn tại ở dạng Mn2+ hoà tan hoặc có thể ở dạng keo không tan. Khi Mn2+ bị oxy hoá sẽ chuyển sang dạng Mn3+ và Mn4+ ở dạng hydroxit kết tủa. 2Mn(HCO3)2 + O2 + H2O 2Mn(OH)4 +4H+ + 4HCO3 Trong thực tế việc khử sắt trong nước ngầm thường được tiến hành đồng thời với khử mangan. 1.4.3.4. Làm mềm nước Là khử độ cứng trong nước (khử các muối Ca, Mg có trong nước). Nước cấp cho một số lĩnh vực như công nghiệp dệt, sợi nhân tạo, hoá chất, chất dẻo, giấy, 15
  29. Đồ án tốt nghiệp và nước cấp cho các loại nồi hơi thì phải làm mềm nước. các phương pháp làm mềm nước phổ biến như: phương pháp nhiệt, phương pháp hoá học, phương pháp trao đổi ion 1.4.3.5. Khử trùng nước Để đảm bảo an toàn về mặt vi sinh vật, nước trước khi cấp cho người tiêu dùng phải được khử trùng. Nó là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nước cho sinh hoạt và ăn uống. Có rất nhiều biện pháp khử trùng nước hiệu quả như: khử trùng bằng các chất oxi hoá mạnh, khử trùng bằng các tia vật lý, khử bằng phương pháp siêu âm, khử bằng phương pháp nhiệt, khử bằng phương pháp ion kim loại nặng, Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến nhất là phương pháp khử trùng bằng chất oxi hoá mạnh. Các chất được sử dụng phổ biến nhất là Clo và các hợp chất của Clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành và bảo quản đơn giản. Quá trình khử trùng của Clo phụ thuộc vào: - Tính chất của nước xử lý: số vi khuẩn, hàm lượng chất hữu cơ và chất khử có trong nước. - Nhiệt độ của nước. - Liều lượng Clo. 1.4.3.6. Xử lý nước cấp bằng phương pháp đặc biệt Ngoài các phương pháp xử lý trên, khi chất lượng nước cấp được yêu cầu cao hơn nên trong xử lý nước cấp còn sử dụng một số phương pháp sau: - Khử mùi và vị bằng làm thoáng, chất oxy hóa mạnh, than hoạt tính. - Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học, phương pháp trao đổi ion. Khử mặn và khử muối trong nước bằng phương pháp trao đổi ion, điện phân, lọc qua màng 1.4.3.7. Quá trình hấp phụ 16
  30. Đồ án tốt nghiệp a) Hiện tượng hấp phụ Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí - rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Chất có bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ, còn chất được tích lũy trên bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ. Ngược với quá trình hấp phụ là quá trình giải hấp phụ (giải hấp). Đó là quá trình đi ra của chất bị hấp phụ khỏi lớp bề mặt chất hấp phụ. Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất lực tương tác mà người ta phân biệt hai loại là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. - Hấp phụ vật lý: Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các ion ) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van Der Walls yếu. Đó là tổng hợp của nhiều loại lực hút khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định hướng. Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học), mà chất bị hấp phụ chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn. - Hấp phụ hóa học: xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là những lực liên kết hóa học thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí ). Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol. Trong thực tế sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối, vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. b) Động học hấp phụ Trong môi trường nước, quá trình hấp phụ xảy ra chủ yếu trên bề mặt của chất hấp phụ, vì vậy quá trình động học hấp phụ xảy ra theo một loạt các giai đoạn kế tiếp nhau: 17
  31. Đồ án tốt nghiệp - Giai đoạn khuếch tán: Các chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ. - Giai đoạn khuếch tán màng: Phân tử chất bị hấp phụ chuyển động đến bề mặt ngoài của chất hấp phụ chứa các hệ mao quản. - Giai đoạn khuếch tán trong mao quản: Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp phụ. - Giai đoạn hấp phụ thực sự: Các phân tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ. Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn nào có tốc độ chậm nhất sẽ quyết định khống chế chủ yếu toàn bộ quá trình hấp phụ. c) Cân bằng hấp phụ Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ khi đã hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược lại pha mang. Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược trở lại pha mang càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng. Một hệ hấp phụ khi đạt đến trạng thái cân bằng, lượng chất bị hấp phụ là một hàm của nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ: q = f (T, P hoặc C) Ở nhiệt độ không đổi (T = const), đường biểu diễn sự phụ thuộc của q vào P hoặc Cq= fT (P hoặc C) được gọi là đường đẳng nhiệt hấp phụ. Đường đẳng nhiệt hấp phụ có thể được xây dựng trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm tùy thuộc vào tiền đề, giả thiết, bản chất và kinh nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm.  Dung lượng hấp phụ cân bằng Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định về nồng độ và nhiệt độ. − 푞 = 0 . Trong đó: 18
  32. Đồ án tốt nghiệp q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g) V: Thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (l) m: Khối lượng chất bị hấp phụ (g) C0: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu (mg/l) Ccb: Nồng độ của chất hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)  Hiệu suất hấp phụ Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ dung dịch ban đầu. − = 0 . 100% 0 19
  33. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Nguồn nước mặt 2.1.1.1. Phương pháp và vị trí lấy mẫu Phương pháp lấy mẫu: Dùng bình 20L (can nhựa 20L) được rửa sạch bằng nước cất để loại hết bụi bẩn và các vật liệu đóng gói bám lại. Nạp mẫu vào bình chứa: Theo TCVN – 5993, ta nạp mẫu nước cho đầy bình và đậy nắp cho thật chặt sao cho không có không khí trong bình mẫu. Trong quá trình vận chuyển mẫu hạn chế sự tương tác với pha khí và sự lắc khi vận chuyển. Bảo quản mẫu trong quá trình vận chuyển về bằng cách làm lạnh mẫu với nước đá ở nhiệt độ 20 – 50C và để mẫu ở nơi tối đủ để bảo quản mẫu đến phòng thí nghiệm trong thời gian ngắn nhất. Hình 2.1: Quá trình lấy mẫu nước mặt Vị trí lấy mẫu: tại xã Thới Sơn (dưới chân cầu Rạch Miễu), huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang. 2.1.1.2. Các thông số phân tích đầu vào của nguồn nước mặt a) COD  Nguyên tắc: Hầu hết các chất hữu cơ đều bị phân hủy khi đun sôi trong hỗn hợp chromic và acid sunfuric: 2- + 3+ CnHaOb + cCr2O7 + 8cH nCO2 + (a + 8c) H2O + 2cCr 20
  34. Đồ án tốt nghiệp 2 Với c = 푛 + − 3 6 3 Lượng potassium dichromate biết trước sẽ giảm tương ứng với lượng chất hữu cơ có trong mẫu. Lượng dichromate dư sẽ đucợ định phân bằng dung dịch Fe(NH4)2(SO4)3 và lượng chất hữu cơ bị oxy hóa sẽ tính ra bằng lượng oxy tương 2- đương qua Cr2O7 bị khử, lượng oxy tương đương này chính là COD.  Cách tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Rửa sạch ống nghiệm bằng nước cất, dùng pipet hút 2.5 ml mẫu nước ngầm, thêm vào 1.5 ml dung dịch K2Cr2O7 0.0167M và 3.5 ml dung dịch H2SO4 reagent vào bằng cách cho acid chảy từ từ dọc theo thành của ống nghiệm. Bước 2: Đậy nút vặn lại ngay, lắc kỹ nhiều lần (cẩn thận vì phản ứng sinh nhiệt), sau đó cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 1500C trong 2h. Bước 3: Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ dung dịch vào trong bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thị ferroin và định phân bằng FAS 0.1M đến khi mẫu chuyển từ màu xanh lá cây sang màu nâu đỏ Tương tự làm hai mẫu trắng với nước cất một mẫu gia nhiệt và một mẫu không gia nhiệt.  Kết quả phân tích COD đầu vào mẫu nước mặt Cách tính: (5.5 − 4.8) ∗ 8000 ∗ 0.02564 ( ) = = 57.43 ( ⁄푙) 2 2.5 2 b) Chất rắn lơ lửng (SS)  Cách tiến hành: Bước 1: Chuyển giấy lọc vào tủ sấy ở nhiệt độ 103- 105 0C khoảng 1giờ sau đó làm nguội giấy lọc trong bình hút ẩm và tiến hành cân giấy lọc (m1) Bước 2: Lắc đều mẫu, hút 20 ml mẫu phù hợp qua giấy lọc, sau đó sấy giấy lọc ở nhiệt độ 103 – 1050C trong 2 giờ. Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng. Cuối cùng thu được giấy lọc (m2). 21
  35. Đồ án tốt nghiệp  Kết quả SS đầu vào mẫu nước mặt: ( − ) × 1000 (558.84 − 548.6) ∗ 1000 2 1 = = 490 ⁄푙 ẫ 20 c) Độ đục  Nguyên tắc: nguyên tắc cơ bản của phương pháp này dựa trên sự hấp thu ánh sáng của các cặn lơ lửng có trong dung dịch.  Phương pháp đo: Dùng thiết bị đo độ đục của mẫu, ta được giá trị mẫu đầu vào là 21,68 NTU. Hình 2.2: Giá trị độ đục của mẫu đầu vào d) Độ màu  Nguyên tắc: Phương pháp xác định độ màu dựa vào sự hấp thu ánh sáng của hợp chất màu có trong dung dịch.  Cách tiến hành: Lập đường chuẩn độ màu Hút một lượng dung dịch màu chuẩn vào bình định mức 100ml và định mức với nước cất. Thể tích dung dịch màu chuẩn được rút lần lượt là: 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 6.0, 8.0, 10.0 tương ứng với độ màu sau khi định mức là: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 đơn vị màu Pt – Co. Dung dịch màu có nồng độ cao nhất trong dãy chuẩn được mang đi quét phổ để xác định bước 22ong thích hợp. Bước 22ong được chọn cho trường hợp này là λ = 456nm.  Kết quả phân tích độ màu: 22
  36. Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.1: Kết quả phân tích độ màu STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Mẫu Độ màu 5 10 15 20 25 30 40 50 (Pt – Co) ABS 0.006 0.012 0.017 0.022 0.029 0.035 0.046 0.062 0.046 Đường chuẩn độ màu 0.07 y = 0.0012x - 0.0015 0.06 R² = 0.9962 0.05 0.04 0.03 0.02 Độ hấp thu(A) quang hấp Độ 0.01 0 0 10 20 30 40 50 60 Độ màu (Pt - Co) Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn phương trình đường chuẩn độ màu  Vậy phương trình đường chuẩn độ màu có dạng: y = 0.0012x – 0.0015 y 0.0015 0.046 0.0015 x 39.58 mg / l 0.0012 0.0012  Vậy độ màu của mẫu nước đầu vào là 39.58 mg/l 2.1.2. Nguồn nước ngầm 2.1.2.1. Phương pháp và vị trí lấy mẫu Phương pháp lẫy mẫu: 23
  37. Đồ án tốt nghiệp Dùng bình 20L (can nhựa 20L) được rửa sạch bằng nước cất để loại hết bụi bẩn và các vật liệu đóng gói bám lại. Nạp mẫu vào bình chứa: Dùng bơm hút trực tiếp mẫu nước ngầm vào trong bình. Nhưng lưu ý là ta bơm xả bỏ phần thể tích nước cũ khoảng 5 phút sau khi bơm lên và bơm với tốc độ thấp để đạt ổn định chất lượng nước vào đầy bình chứa. Bảo quản mẫu ở trong tối, làm lạnh ở nhiệt độ từ 2 – 50C trước khi đưa về phòng thí nghiệm trong thời gian nhanh nhất. Bình chứa mẫu không được nạp quá đầy khi đông lạnh Hình 2.4: Quá trình lấy mẫu nước ngầm Vị trí lấy mẫu: tại ấp 7, xã Tân Lợi Thạnh, huyện Giồng Trôm, tỉnh Bến Tre. 2.1.2.2. Các thông số đầu vào của nguồn nước ngầm a) Thông số Fe2+  Nguyên tắc: Ở pH acid (3.2 – 3.3), tất cả sắt trong mẫu ở dạng kết tủa đều hòa tan. Nếu có mặt hydroxylamine làm chất khử và tác nhân nhiệt độ, Fe3+ (hòa tan) bị khử thành Fe2+: + 3+ Fe(OH)3 + 3H Fe + H2O 3+ 2+ + 4Fe + 2NH2OH 4Fe + N2O + H2O + 4H Sau đó, ion Fe2+trong dung dịch phản ứng với 1,10-phenanthroline để tạo thành phức chất màu đỏ cam. Độ hấp thu ánh sáng của phức tạo thành tỉ lệ thuận với nồng độ của sắt dưới tổng tất cả các dạng tồn tại trong dung dịch mẫu ban đầu.  Cách tiến hành: 24
  38. Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.2: Lập đường chuẩn sắt Các bình định mức số Hóa chất 0 1 2 3 4 5 Thể tích sắt chuẩn làm việc (ml) 0 2 4 6 8 10 Vml nước cất 50 48 46 44 42 40 Vml HCl đậm đặc 2 ml Vml dd đệm NH2OH.HCl 1 ml Đun sôi cho đến khi thể tích dung dịch còn khoảng 10-15 ml, để nguội chuyển vào bình định mức 100 ml Vml dung dịch đệm axetat 10 ml Vml dung dịch phenanthroline 5 ml Để yên định mức thành 100 ml bằng nước cất. Lắc đều, để yên 10-15 phút và đo dộ hấp thu  Xác định sắt tổng Xử lý mẫu: - Lắc đều mẫu. - Hút 50ml mẫu ra cốc, thêm vào 2ml HCl đậm đặc và 1ml dung dịch hydroxylamine và đun sôi nhẹ trên bếp đến khi thể tích giảm còn khoảng 15-20ml. - Làm nguội dung dịch đã đun sôi về nhiệt độ phòng rồi trút toàn bộ phần dung dịch đó vào bình định mức 50ml hoặc 100ml (thống nhất chỉ sử dụng 1 loại bình định mức trong suốt quá trình thí nghiệm). - Thêm vào bình định mức có chứa mẫu ở trên 10ml dung dịch đệm acetate và 5ml dung dịch phenanthroline. Định mức tới vạch.  Kết quả đường chuẩn sắt đầu vào: Bảng 2.3: Kết quả đường chuẩn sắt đầu vào STT 0 1 2 3 4 5 Mẫu C(mg/l) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 ABS 0 0.002 0.008 0.016 0.021 0.028 0.189 25
  39. Đồ án tốt nghiệp Hình 2.6: Mẫu đầu Hình 2.5: Đường chuẩn sắt 2+ vào của Fe Đường chuẩn sắt 0.03 0.025 y = 0.0325x - 0.0045 0.02 R² = 0.9965 0.015 0.01 0.005 độ hấp hấp độ thu quang (A) 0 0 0.5 1 1.5 C (mg/l) Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn phương trình đường chuẩn  Vậy phương trình đường chusẩắnt sắt có dạng: y = 0.0325x – 0.0045 y 0.0045 0.189 0.0045 x 5.95 (mg/l) 0.0325 0.0325  Vậy hàm lượng sắt đầu vào là 5.95 mg/l b) Thông số Mn2+  Nguyên tắc: Persulfate là một chất có tính oxy hóa mạnh, đủ để oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ khi có bạc làm chất xúc tác. Sản phẩm cuối cùng mang màu tím 26
  40. Đồ án tốt nghiệp của permanganate bền trong 24 giờ, nếu sử dụng một lượng thừa persulfate và không có mặt chất hữu cơ. Phản ứng xảy ra như sau: 2+ 2- - 2- + 2Mn + 5S2O8 + H2O 2MnO4 + 10SO4 + 10H  Cách tiến hành: Xử lý mẫu - Lấy 100ml mẫu hay một thể tích mẫu thích hợp sao cho hàm lượng Mn khoảng 0.005 – 1.2 mg/l. - Cho vào mẫu 5ml dung dịch xúc tác và 1 giọt H2O2, đun sôi còn khoảng 90ml. - Cho thêm 1g K2S2O8, đun sôi trong một phút. - Để nguội đến nhiệt độ phòng, rồi định mức thành 100 ml Bảng 2.4: Lập đường chuẩn mangan STT 0 1 2 3 4 5 6 Vml dung dịch chuẩn 0 2 4 6 8 10 12 Vml nước cất 100 98 96 94 92 90 88 Dung dịch xúc tác 5 ml H2O2 1giọt, đun sôi đến khi còn khoảng 90ml 1g, đun sôi 1 phút, sau đó chuyển ra bình định mức 100ml, K S O (g) 2 2 8 định mức tới vạch Bảng 2.5: Kết quả đường chuẩn mangan đầu vào STT 0 1 2 3 4 5 6 Mẫu C(mg/l) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 ABS 0 0.009 0.015 0.022 0.031 0.038 0.044 0.134 27
  41. Đồ án tốt nghiệp Hình 2.8: Dãy chuẩn Mangan Hình 2.9: Mẫu đầu vào của Mn2+ Đường chuẩn Mangan 0.05 0.04 0.03 y = 0.0361x + 0.0012 R² = 0.9966 0.02 0.01 0 Độ hấp hấp Độ thu quang (A) 0 0.5 1 1.5 C (mg/l) Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn phương trình đường chuẩn mangan  Vậy phương trình đường chuẩn mangan có dạng: y = 0.0361x - 0.0012 y 0.0012 0.134 0.0012 x 3.75 mg / l 0.0361 0.0361  Vậy hàm lượng mangan đầu vào là 3.75 mg/l 2.2. Điều chế vật liệu hấp phụ Lõi ngô được thái nhỏ, phơi khô tự nhiên và đem rửa nước cất cho sạch. Sau đó, sấy khô ở nhiệt độ 90 – 1000C trong 24h. 28
  42. Đồ án tốt nghiệp Vật liệu hấp phụ : lõi đốt H2SO4 nhỏ (kích thước < 1mm). Sau khi đã sấy khô cho vào bình thủy tinh và được đốt bằng H2SO4 98% tỉ lệ 1:1 về khối lượng, ngâm trong 48h. Sản phẩm sau khi đốt rửa sạch nhiều lần bằng nước cất, rồi ngâm trong dung dịch NaHCO3 trong 24h, sau đó lọc lấy vật liệu và rửa sạch bằng nước cất đến môi trường trung tính. Sấy khô ở nhiệt độ 120 – 1500C, ta thu được vật liệu hấp phụ. Hình 2.11: Quá trình chế tạo lõi H2SO4 nhỏ Vật liệu hấp phụ: lõi đốt H2SO4 to (kích thước 1-3mm). Cách làm tương tự giống như làm đối với vật liệu hấp phụ lõi đốt H2SO4 nhỏ. Hình 2.12: Quá trình chế tạo lõi H2SO4 to Vật liệu hấp phụ: lõi đốt tự nhiên thiếu khí (kích thước 3-5mm). Sau đó rửa sạch bằng nước cất, phơi khô tự nhiên. Cho vào thùng kim loại đậy nắp kín lại tránh tiếp xúc với oxy sau đó đem đốt với nhiệt độ cao khoảng từ 3-5 giờ, và giữ nhiệt như vậy đến khi nguội thì lấy ra, ta thu được vật liệu hấp phụ đốt tự nhiên. 29
  43. Đồ án tốt nghiệp Hình 2.13: Quá trình chế tạo lõi đốt tự nhiên thiếu khí Vật liệu hấp phụ 1: lõi tự nhiên (kích thước > 5mm). Đem phơi khô tự nhiên ngoài ánh nắng mặt trời trong 1 ngày, rửa nước cất cho sạch và sấy khô ta thu được vật liệu. Hình 2.14: Quá trình chế tạo lõi ngô tự nhiên không đốt 30
  44. Đồ án tốt nghiệp 2.3. Cơ sở nghiên cứu xây dựng mô hình Mô hình thí nghiệm Lõi tự nhiên Lõi than hóa bằng Lõi than hóa bằng Lõi đốt tự Than hoạt không đốt H2SO4 (lõi nhỏ) H2SO4 (lõi to) nhiên thiếu khí tính Khảo sát 10g, 20g, 30g trong 4,6,8,24h (nước mặt), 2,4,6h (nước ngầm) Các thông số phân tích Nước mặt Nước ngầm COD, SS, độ màu, độ đục Fe2+, Mn2+ Thí nghiệm được tiến hành nhằm tìm ra hiệu quả trong việc loại bỏ COD, SS, độ màu, độ đục, sắt, mangan của từng loại vật liệu hấp phụ như: lõi tự nhiên không đốt, lõi than hóa bằng acid H2SO4 (lõi nhỏ), lõi than hóa bằng acid H2SO4 (lõi to) và lõi đốt tự nhiên.Và tiến hành so sánh với than hoạt tính với lõi tối ưu nhằm đánh giá được khả năng hấp phụ của vật liệu. 2.3.1. Mô tả mô hình thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành trên các mô hình chai nhựa, hình trụ có thể tích 450ml với kích thước sau: đường kính x chiều cao = 60 x 170mm. Mô hình được vận hành trong phòng thí nghiệm ở điều kiện nhiệt độ từ 30 – 320C. Mô hình chia làm 4 nghiệm thức khảo sát ở khối lượng khác nhau là 10g, 20g, 30g : 31
  45. Đồ án tốt nghiệp Nghiệm thức 1 là lõi tự nhiên không đốt: Ở khối lượng 10g thì chiều cao lớp vật liệu 35mm, khối lượng 20g thì chiều cao là 50mm và ở khối lượng 30g là 70mm. Nghiệm thức 2 là lõi H2SO4 nhỏ: Ở khối lượng 10g thì chiều cao lớp vật liệu 15mm, khối lượng 20g thì chiều cao là 20mm và ở khối lượng 30g là 30mm. Nghiệm thức 3 là lõi H2SO4 to: Ở khối lượng 10g thì chiều cao lớp vật liệu 20mm, khối lượng 20g thì chiều cao là 30mm và ở khối lượng 30g là 35mm. Nghiệm thức 4 là lõi đốt tự nhiên thiếu khí: Ở khối lượng 10g thì chiều cao lớp vật liệu 35mm, khối lượng 20g thì chiều cao là 45mm và ở khối lượng 30g là 60mm. Hình 2.15: Mô hình thí nghiệm Mô tả thí nghiệm Ta chia trình tự thí nghiệm ra làm 2 phần riêng biệt đối với mẫu nước mặt và mẫu nước ngầm.  Đối với mẫu nước mặt Trường hợp 1: Tiến hành thí nghiệm với khối lượng vật liệu hấp phụ thu được là = 10 g và thể tích mẫu nước sử dụng là Vmẫu= 350 ml. 32
  46. Đồ án tốt nghiệp Trường hợp 2: Tiến hành thí nghiệm với khối lượng vật liệu hấp phụ thu được là mvlhp= 20 g và thể tích mẫu nước sử dụng là Vmẫu= 350 ml. Trường hợp 3: Tiến hành thí nghiệm với khối lượng vật liệu hấp phụ thu được là mvlhp= 30 g và thể tích mẫu nước sử dụng là Vmẫu= 350 ml.  Đối với mẫu nước ngầm Cách tiến hành tương tự như nước mặt, sau đó lấy dung dịch sau lọc đi đo chỉ tiêu Fe2+ và Mn2+. Hình 2.16: Mô hình thể hiện khối lượng 10g, 20g, 30g ở cùng thể tích 2.3.2. Tiến hành thí nghiệm Ứng với mỗi trường hợp, ta tiến hành thí nghiệm như sau: Cho than vào trong mô hình, sau đó cho 350 ml mẫu nước vào từng chai trong mô hình. Sau đó để hấp phụ trong 2,4,6,8 và 24h, lấy dung dịch sau lọc đi đo độ màu độ đục,COD và SS. Mỗi trường hợp như trên, ta tiến hành 5 thí nghiệm, mỗi thí nghiệm sẽ ứng với 1 loại vật liệu hấp phụ khác nhau: lõi tự nhiên không đốt, lõi than hóa bằng acid H2SO4 (lõi nhỏ), lõi than hóa bằng acid H2SO4 (lõi to), lõi đốt tự nhiên thiếu khí và than hoạt tính. So sánh hiệu quả xử lý của từng loại vật liệu hấp phụ. Mỗi thí nghiệm cũng được tiến hành với các thời gian hấp phụ khác nhau để chọn ra thời gian hấp phụ tối ưu. 33
  47. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu 3.1.1. Kết quả nghiên cứu nước mặt Thí nghiệm 1: Khảo sát lõi tự nhiên không đốt ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g của VLHP. a) Độ đục Bảng 3.1: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 5.35 28.37 54.15 6h 18.45 36.99 64.21 8h 23.2 73.43 75.83 24h 19.19 68.13 72.23 Hiệu suất xử lý độ đục của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 80 60 40 10g 20g 20 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ đục của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy hiệu suất hấp phụ độ đục của vật liệu lõi tự nhiên không đốt đạt cao nhất ở khối lượng m = 30g chiếm 75.83% tại thời gian t = 8h. 34
  48. Đồ án tốt nghiệp b) Độ màu Bảng 3.2: Hiệu suất xử lý độ màu của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 8.67 12.63 34.51 6h 12.61 21.05 40.22 8h 21.48 48.41 52.63 24h 18.54 40.73 47.73 Hiệu suất xử lý độ màu của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 60 50 40 30 10g 20g 20 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Nhìn biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ màu của vật liệu lõi tự nhiên không đốt đạt hiệu suất cao nhất ở khối lượng m = 30g nhưng chi đạt H = 52.63%.tại thời gian t = 8h. 35
  49. Đồ án tốt nghiệp c) Chỉ tiêu SS Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý SS của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 6.12 28.57 34.69 6h 28.57 40.82 45.92 8h 34.69 42.86 47.96 24h 32.65 42.86 44.9 Hiệu suất xử lý SS của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 60 50 40 30 10g 20g 20 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ SS của vật liệu lõi tự nhiên không đốt đạt hiệu suất cao nhất ở khối lượng m = 30g chiếm H = 47.96% tại thời gian t = 8h 36
  50. Đồ án tốt nghiệp d) Chỉ tiêu COD Bảng 3.4 Hiệu suất xử lý COD của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 0.34 1.55 2.41 6h 5.86 4.14 5.69 8h 4.66 6.03 6.72 24h 3.97 4.31 5.00 Hiệu suất xử lý COD của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 8 7 6 5 4 10g 3 20g 30g 2 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 1 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Qua biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ COD của vật liệu lõi tự nhiên không đốt cho hiệu quả nhất ở khối lượng m = 30g nhưng chỉ đạt H = 6.72% tại thời gian t = 8h. 37
  51. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 2: Khảo sát lõi đốt H2SO4 nhỏ ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g của VLHP. a) Độ đục Bảng 3.5: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 56.83 67.02 74.91 6h 67.71 75.6 76.89 8h 78.55 83.35 75.88 24h 76.8 77.08 85.56 Hiệu suất xử lý độ đục của lõi H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu xuất xử lý (%) lý xử Hiệuxuất 20 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô đục của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ đục của vật lõi H2SO4 nhỏ đạt hiệu suất cao nhất khối lượng m = 30g với H = 85.56% ở tại thời gian t = 24h. 38
  52. Đồ án tốt nghiệp b) Độ màu Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý độ màu đục của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 27.36 39.99 46.77 6h 37.9 44.21 50.53 8h 39.99 51.87 61.04 24h 27.36 42.52 46.31 Hiệu suất xử lý độ màu của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 70 60 50 40 10g 30 20g Hiệu xuất xử lý (%) lý xử Hiệuxuất 20 30g 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô màu của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Nhìn biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ màu lõi H2SO4 nhỏ đạt hiệu suất cao nhất chiếm H = 56.04% ở khối lượng m = 30g tại thời gian t = 8h. 39
  53. Đồ án tốt nghiệp c) Chỉ tiêu SS Bảng 3.7: Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 38.78 40.82 42.86 6h 75.51 76.53 78.57 8h 95.92 96.33 96.94 24h 94.9 95.1 94.9 Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 120 100 80 60 10g 20g 40 30g Hiệu xuất xử lý (%) lý xử Hiệuxuất 20 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ SS của vật liệu lõi H2SO4 nhỏ đạt hiệu suất cao nhất chiếm 96.94% ở khố lượng m = 30g tại thời gian lúc t = 8h.Nhưng biểu đồ cho thấy 3 khối lượng khác nhau lại cho hiệu suất gần bằng nhau nên chọn ở khối lượng m = 10g so sánh. 40
  54. Đồ án tốt nghiệp d) COD Bảng 3.8 Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 23.79 30.34 33.45 6h 49.48 49.48 50.34 8h 83.1 84.14 84.66 24h 78.45 77.24 76.9 Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu xuất xử lý (%) lý xử Hiệuxuất 20 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ COD của vật liệu lõi H2SO4 nhỏ đạt hiệu suất cao nhất chiếm H = 84.66% ở khối lượng m = 30g tại thời gian lúc t = 8h. Ở cả 3 khối lượng thì hiệu suất không chênh lệch nhiều nên khối lượng m = 10g so sánh. 41
  55. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 3: Khảo sát lõi đốt H2SO4 to ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g của VLHP. a) Độ đục Bảng 3.9: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 62.22 71.03 75.69 6h 76.11 77.63 80.86 8h 80.4 85.93 88.7 24h 79.94 81.04 85.38 Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g Hiệu suất xử lý (%) lý xử suất Hiệu 30 30g 20 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô đục của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ đục của vật liệu lõi H2SO4 to có hiệu suất cao nhất chiếm 88.7% ở khối lượng m = 30g tại thời gian lúc t = 8h. 42
  56. Đồ án tốt nghiệp b) Độ màu Bảng 3.10: : Hiệu suất xử lý độ màu của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 44.21 44.21 48.41 6h 46.31 52.63 67.36 8h 54.72 63.37 69.48 24h 46.31 54.72 61.04 Hiệu suất xử lý độ màu của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 80 70 60 50 40 10g 30 20g Hiệu suất xử lý (%) lý xử suất Hiệu 20 30g 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý đô màu của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Xem biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ màu của vật liệu lõi H2SO4 to cho hiệu suất cao nhất ở khối lượng m =30g nhưng chỉ đạt H = 69.48% tại lúc thời gian t = 8h. 43
  57. Đồ án tốt nghiệp c) SS Bảng 3.11: Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 36.73 39.8 55.1 6h 73.47 75.51 77.55 8h 96.02 96.12 96.22 24h 95.1 95.31 95.51 Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 120 100 80 60 10g 20g 40 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ SS của vật liệu lõi H2SO4 to ở các khối lượng khác nhau theo thời gian thì ở khối lượng m =30g có hiệu suất cao nhất H = 96.22% tại thời gian t = 8h. Nhưng ở khối lượng m =10g có hiệu suất tương đương với khối lượng m = 30g nên chọn khối lượng m = 10g so sánh. 44
  58. Đồ án tốt nghiệp d) COD Bảng 3.12: : Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 22.07 28.1 32.41 6h 41.21 47.24 49.48 8h 82.76 83.97 84.48 24h 77.41 75.69 77.93 Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 90 80 70 60 50 10g 40 30 20g 20 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ COD của vật liệu lõi H2SO4 to so sánh các khối lượng với nhau thì hiệu suất cao nhất chiếm 84.48% ở khối lượng m =30g tại thời gian t =8h. Tại khối lượng m =10g thì hiệu suất không chênh lệch với khối lượng m = 30g nên chọn hiệu suất ở khối lượng m = 10g để so sánh. 45
  59. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 4: Khảo sát lõi đốt tự nhiên thiếu khí ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g của VLHP. a) Độ đục Bảng 3.13: Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 69.28 77.26 80.49 6h 76.43 80.95 81 8h 91.08 91.8 94.79 24h 81.69 82.52 86.99 Hiệu suất xử lý độ đục của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 100 80 60 10g 40 20g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 30g 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ đục của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ đục của vật liệu lõi đốt tự nhiên cho hiệu suất cao qua từng thời gian và ở các khối lượng khác nhau nhưng có hiệu suất cao nhất ở khối lượng m = 30g chiếm H = 94.79% tại thời gian t = 8h. Tuy nhiên, ở khối lượng m =10g thì hiệu suất cũng không chênh lệch so với khối lượng m = 30g nên chọn khối lượng m =10g so sánh. 46
  60. Đồ án tốt nghiệp b) Độ màu Bảng 3.14: Hiệu suất xử lý độ màu của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 39.54 50.53 56.85 6h 50.53 65.26 71.58 8h 90.56 91.24 94.74 24h 61.04 69.48 73.27 Hiệu suất xử lý độ màu của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Xem biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ màu của vật liệu lõi đốt tự nhiên qua từng thời gian ở các khối lượng khác nhau cho thấy ở tại thời gian t = 8h thì các khối lượng cho hiệu suất cao nhưng cao nhất là ở khối lượng m = 30g chiếm tới H = 94.74%. Do hiệu suất không chênh lệch nhiều ở khối lượng m = 10g và khối lượng m = 30g nên khối lượng m =10g so sánh. 47
  61. Đồ án tốt nghiệp c) SS Bảng 3.15: Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 62.86 61.22 65.31 6h 86.94 88.78 90.82 8h 96.12 96.94 97.96 24h 94.29 95.51 95.71 Hiệu suất xử lý SS của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 120 100 80 60 10g 20g 40 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ SS của vật liệu lõi đốt tự nhiên cho hiệu suất cao ở các khối lượng qua từng thời gian khác nhau nhưng đạt hiệu suất cao nhất ở khối lượng m = 30g chiếm tới H = 97.96% vào lúc thời gian t = 8h. Chọn khối lượng m =10g để so sánh vì hiệu suất cao gần với khối lượng m = 30g. 48
  62. Đồ án tốt nghiệp d) COD Bảng 3.16: Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 42.93 47.41 48.79 6h 73.02 76.21 78.1 8h 90 93.28 95.38 24h 81 80.52 80.93 Hiệu suất xử lý COD của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 120 100 80 60 10g 20g 40 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 30g 20 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của VLHP lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ COD của vật liệu lõi đốt tự nhiên cho hiệu suất cao qua từng thời gian và ở từng khối lượng khác nhau nhưng đạt hiệu suất cao nhất vào thời gian lúc t = 8h và ở khối lượng m = 30g chiếm tới h = 96.38%.Nhưng khối lượng m =10g cho hiệu suất tương đương với khối lượng m = 30g nên chọn khối lượng m =10g so sánh. 49
  63. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 5: Khảo sát trên than hoạt tính ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g. a) Độ đục Bảng 3.17: Hiệu suất xử lý độ đục của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 42.57 47.42 67.99 6h 77.35 83.21 85.70 8h 90.31 90.36 90.64 24h 91.47 93.22 94.56 Hiệu suất xử lý độ đục của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10 40 20 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 30 30 20 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ đục của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ đục của vật liệu than hoạt tính cao nhất vào thời gian lúc t = 24h ở khối lượng m = 30g đạt H = 94.56%. 50
  64. Đồ án tốt nghiệp b) Độ màu Bảng 3.18: Hiệu suất xử lý độ màu của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 42.14 46.31 54.78 6h 76.00 80.04 80.29 8h 84.21 86.36 88.43 24h 92.67 94.64 94.74 Hiệu suất xử lý độ màu của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10 40 20 30 30 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ màu của vật liệu than hoạt tính cho hiệu suất cao theo từng thời gian khác nhau nhưng cao nhất vào lúc t = 24h ở khối lượng m = 30g chiếm H = 94.74%. 51
  65. Đồ án tốt nghiệp c) SS Bảng 3.19: Hiệu suất xử lý SS của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 62.24 64.29 75.51 6h 78.57 80.61 84.69 8h 94.90 96.12 96.33 24h 94.69 95.31 94.90 Hiệu suất xử lý SS của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 120 100 80 60 10 20 40 30 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý SS của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ SS của vật liệu than hoạt tính cho hiệu suất cao ở các khối lượng nhưng hiệu suất cao nhất ở khối lượng m = 30g đạt H = 96.33% tại thời gian lúc t = 8h. 52
  66. Đồ án tốt nghiệp d) COD Bảng 3.20: Hiệu suất xử lý COD của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 4h 44.83 45.69 46.55 6h 81.38 81.72 82.41 8h 90.17 94.16 94.43 24h 88.97 88.10 87.59 Hiệu suất xử lý COD của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10 40 20 30 30 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 10 0 4h 6h 8h 24h Thời gian (h) Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ trên cho thấy được hiệu suất hấp phụ COD của vật liệu than hoạt tính cho hiệu suất cao ở thời gian t = 8h cho cả 3 khối lượng nhừ hiệu quả cao nhất là ở khối lượng m = 30g đạt H = 94.43%. 53
  67. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 6: Kết quả so sánh thảo luận nguồn nước mặt Bảng 3.21:Bảng so sánh các chỉ tiêu các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính nguồn nước mặt. Hiệu suất xử lý (%) Vật liệu lõi đốt tự lõi tự nhiên lõi đốt lõi đốt than nhiên không đốt H2SO4 nhỏ H2SO4 to hoạt tính Chỉ tiêu thiếu khí Độ đục 75.83 85.56 88.7 91.08 90.31 Độ màu 52.63 61.04 69.48 90.56 84.21 SS 47.96 95.92 96.02 96.12 94.9 COD 6.72 83.1 82.76 90 90.17 Hiệu suất xử lý tối ưu của các sản phẩm 120 100 80 60 Độ đục 40 Độ màu SS Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 COD 0 lõi tự lõi đốt lõi đốt lõi đốt tự than hoạt nhiên H2SO4 H2SO4 to nhiên tính không đốt nhỏ thiếu khí Các sản phẩm Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý của các chỉ tiêu ở các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính Nhận xét: Qua biểu đồ trên, ta thấy ở VLHP lõi tự nhiên không đốt cho hiệu suất thấp nhất so với 3 vật liệu còn lại. Vật liệu hấp phụ lõi đốt H2SO4 nhỏ và to có hiệu suất cũng tương đối cao nhưng so sánh với lõi đốt tự nhiên thì có phần thấp hơn. Vậy VLHP lõi đốt tự nhiên cho hiệu suất cao nhất. Khi so sánh với than hoạt tính thì lõi đốt tự nhiên có hiệu suất cao hơn ở cùng thời gian và khối lượng. 54
  68. Đồ án tốt nghiệp 3.1.2. Kết quả nghiên cứu nước ngầm Thí nghiệm 1: Khảo sát trên lõi tự nhiên không đốt ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g. a) Fe2+ Bảng 3.22: Hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 17.14 27.9 38.15 4h 59.33 70.25 73.25 6h 81.18 87.9 91.93 Hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệu suất 30g 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào đồ thị cho thấy hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng tăng theo thời gian và đạt hiệu suất cao nhất lúc thời gian t = 6h ở khối lượng m = 30g đạt H = 91.93%. 55
  69. Đồ án tốt nghiệp b) Mn2+ Bảng 3.23: Hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 29.87 33.6 43.2 4h 70.67 74.4 77.87 6h 75.73 80.27 86.93 2+ Hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi tự nhiên không đốt ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào đồ thị cho thấy hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi tự nhiên không đốt tăng theo thời gian ở cả 3 khối lượng và đạt hiệu suất cao nhất lúc thời gian t = 6h ở khối lượng m = 30g đạt H = 86.93%. 56
  70. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 2: Khảo sát trên lõi đốt H2SO4 nhỏ ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g. a) Fe2+ 2+ Bảng 3.24: Hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 65.04 70.25 72.27 4h 81.18 85.21 87.9 6h 93.61 94.12 95.12 2+ Hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệu suất 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) 2+ Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 2+ Nhận xét: Dựa vào đồ thị trên cho thấy hiệu suất xử lý Fe vật liệu lõi H2SO4 nhỏ có thời gian xử lý tốt nhất là t = 6h và ở khối lượng m = 30g đạt H = 95.12%. Tuy nhiên, chọn khối lượng m =10g so sánh vì có hiệu suất tương đương với khối lượng m = 30g. 57
  71. Đồ án tốt nghiệp c) Mn2+ 2+ Bảng 3.25: Hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 38.13 46.13 52.27 4h 84 84.53 88.27 6h 89.07 92.8 94.9 2+ Hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) 2+ Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 nhỏ ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào đồ thị cho thấy hiệu suất xử lý Mn2+ của vật liệu lõi H2SO4 nhỏ có thời gian xử lý tốt nhất là t = 6h và ở khối lượng m = 30g đạt H = 94.9%. Do hiệu suất ở khối lượng m = 10g không chênh lệch nhiều so với khối lượng m =30g nên chọn khối lượng m =10g. 58
  72. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 3: Khảo sát lõi đốt H2SO4 to ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g. a) Fe2+ 2+ Bảng 3.26: Hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 58.48 68.24 70.25 4h 73.95 75.97 78.49 6h 93.11 94.12 94.62 2+ Hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu suất xử lý (%) xử lý suất Hiệu 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) 2+ Hình 3.26: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 2+ Nhận xét: Qua đồ thị trên cho thấy hiệu suất xử lý Fe của vật liệu lõi H2SO4 to có thời gian xử lý tốt nhất là t = 6h ở khối lượng m = 30g đạt H = 94.62%. Chọn khối lượng m = 10g vì có hiệu suất cao tương đương với khối lượng m = 30g. 59
  73. Đồ án tốt nghiệp b) Mn2+ 2+ Bảng 3.27: Hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 35.2 41.87 48.53 4h 80.27 81.6 86.93 6h 89.07 91.47 92.27 2+ Hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10g 40 20g 30 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) 2+ Hình 3.27: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn của lõi đốt H2SO4 to ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau 2+ Nhận xét: Qua đồ thị cho thấy hiệu suất xử lý Mn của vật liệu lõi H2SO4 to là có thời gian xử lý tốt nhất là t = 6h ở khối lượng m = 30g đạt H = 92.27%. Nhìn biểu đồ thì khối lượng m =10g có hiệu suất cao và không chênh lệch với khối lượng m =30g nên chọn khối lượng m = 10g. 60
  74. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 4: Khảo sát trên lõi đốt tự nhiên thiếu khí ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g. a) Fe2+ Bảng 3.28: Hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 66.72 71.93 76.47 4h 87.39 88.91 89.41 6h 95.12 95.63 96.64 Hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 120 100 80 60 10g 20g 40 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệu suất 20 0 2h 4h 6h Thời gian (h) Hình 3.28: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Đồ thị cho thấy được hiệu suất xử lý Fe2+ của vật liệu lõi đốt tự nhiên oa hiệu suất cao cho cả 3 khối lượng nhưng cao nhất là khối lượng m = 30g đạt H = 96.64% lúc thời gian t = 6h. Chọn khối lượng m =10g so sánh vì hiệu suất cũng tượng đương với khối lượng m = 30g. 61
  75. Đồ án tốt nghiệp b) Mn2+ Bảng 3.29: Hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 59.47 65.6 72.8 4h 83.2 85.33 89.07 6h 94.4 97.07 98.67 Hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng 120 100 80 60 10g 20g 40 30g Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 0 2h 4h 6h Thời gian (h) Hình 3.29: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn2+ của lõi đốt tự nhiên thiếu khí ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ độ đục của vật liệu lõi đốt tự nhiên cho hiệu suất cao qua từng thời gian nhưng cao nhất vào lúc t = 8h và ở khối lượng m =30g đạt H = 98.67%. Chọn khối lượng m = 10g để so sánh vì không chênh lệch nhiều so với khối lượng m = 30g. 62
  76. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 5: Khảo sát trên than hoạt tính ứng với cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g. a) Fe2+ Bảng 3.30: Hiệu suất xử lý Fe2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 58.49 58.99 60.00 4h 85.55 85.88 86.39 6h 94.96 94.96 95.13 Hiệu suất xử lý Fe2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10 40 20 30 30 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) Hình 3.30: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Fe2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Nhìn vào biểu đồ cho thấy hiệu suất xử lý Fe2+ của vật liệu than hoạt tính có hiệu suất cao ở cả 3 khối lượng theo tùng thời gian nhưng cao nhất là ở khối lượng m = 30g đạt H = 95.13% tại thời gian lúc t = 6h. 63
  77. Đồ án tốt nghiệp b) Mn2+ Bảng 3.31: Hiệu suất xử lý Mn2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 10g, 20g và 30g với các thời gian khác nhau Khối lượng Hiệu suất xử lý (%) Thời gian (h) 10g 20g 30g 2h 38.67 41.33 41.33 4h 69.07 69.07 69.60 6h 92.00 92.53 93.07 Hiệu suất xử lý Mn2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng 100 90 80 70 60 50 10 40 20 Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 30 30 20 10 0 2h 4h 6h Thời gian (h) Hình 3.31: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Mn2+ của than hoạt tính ở cả 3 khối lượng với các thời gian khác nhau Nhận xét: Dựa vào biểu đồ cho thấy được hiệu suất hấp phụ Mn2+ của vật liệu than hoạt cho hiệu suất cao qua từng thời gian ở cả 3 khối lượng nhưng cao nhất là ở khối lượng m =30g dạt H = 93.07% vào lúc t = 6h. 64
  78. Đồ án tốt nghiệp Thí nghiệm 6: Kết quả so sánh thảo luận nguồn nước ngầm Bảng 3.32: Bảng so sánh các chỉ tiêu các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính nguồn nước ngầm. Hiệu suất xử lý (%) Vật liệu lõi tự than lõi đốt lõi đốt lõi đốt tự Chỉ tiêu nhiên hoạt H SO nhỏ H SO to nhiên không đốt 2 4 2 4 tính Fe2+ 91.93 95.12 94.62 95.12 94.96 Mn2+ 86.93 94.9 92.27 94.4 92 Hiệu suất xử lý tối ưu của các sản phẩm 96 94 92 90 88 Fe 86 Mn Hiệu suất xử lý (%) lý xử Hiệusuất 84 82 lõi tự lõi đốt lõi đốt lõi đốt tự than hoạt nhiên H2SO4 H2SO4 to nhiên tính không đốt nhỏ thiếu khí Các sản phẩm Hình 3.32: Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý của các chỉ tiêu ở các vật liệu hấp phụ và than hoạt tính Nhận xét: Dựa vào bảng và hình ở trên ta thấy hiệu suất xử lý Fe2+ và Mn2+ khá cao qua từng vật liệu, trong đó vật liệu thấp nhất là lõi tự nhiên không đốt nhưng cũng chiếm được hiệu suất của Fe2+ = 91.93% và Mn2+ = 86.93%. Vật liệu có hiệu suất cao nhất là lõi đốt tự nhiên có hiệu suất của Fe2+ = 95.12% và Mn2+ = 94.4% khi so sánh với than hoạt tính thì cho thấy được lõi đốt tự nhiên có hiệu qua hơn, tuy nhiên là hiệu suất chênh lệch không cao. 65
  79. Đồ án tốt nghiệp 3.2. Kết luận thí nghiệm - Kết quả nghiên cứu ở các thời gian và khối lượng khác nhau đã xác định được vật liệu lõi ngô đốt tự nhiên phù hợp nhất và có nhiều tính năng vượt trội so với các vật liệu khác như: lõi tự nhiên không đốt, lõi đốt H2SO4 (nhỏ, to). Lõi đốt tự nhiên xử lý hiệu quả nguồn nước mặt và hấp phụ được một số ion kim loại ( Fe2+ , Mn2+ ) trong nước ngầm. - Với khối lượng tăng dần thì hiệu suất hấp phụ vật liệu cũng tăng dần. Thời gian tốt nhất cho lõi đốt tự nhiên khi xử lý các thông số nước mặt là 8h và khối lượng 30g. Ở nước ngầm thời gian xử lý tốt nhất là 6h và khối lượng vật liệu là 30g. Nhưng hiệu quả xử lý độ đục H = 91.08%. COD H = 90%, độ màu H = 90.56%. SS có thể xử lý đến H = 96.12% ở khối lượng m = 10g. Hiệu quả xử lý Fe2+ H = 95.12% và của Mn2+ H = 94.4% ở khối lượng m = 10g Thông số Đầu ra QCVN01:2009/BYT pH 6.8 – 8.2 6.5 – 8.5 Độ đục (NTU) 1.95 2 Độ màu (Pt – Co) 3.73 15 Hàm lượng Fe2+ (mg/l) 0.29 0.3 Hàm lượng Mn2+ (mg/l) 0.21 0.3 - Với các thông số đầu ra đạt QCVN01:2009/BYT thì việc chọn vật liệu hấp phụ lõi đốt tự nhiên ở khối lượng m =10g là tốt nhất để xử lý nguồn nước ở ĐBSCL. - Khi đem so sánh vật liệu hấp phụ với than hoạt tính ở các chỉ tiêu cho cả 3 khối lượng và theo thời gian khác cho thấy rằng lõi đốt tự nhiên có khả năng hấp phụ như than hoạt tính và có thời gian đạt hiệu suất ngắn hơn than hoạt tính. 66
  80. Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu khả năng xử lý hiệu quả nguồn nước mặt và nước ngầm từ vật liệu hấp phụ là lõi ngô, ta thu được kết quả như sau: - Chế tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngô bằng cách: . Đốt tự nhiên ở môi trường không có oxi và nhiệt độ cao. . Hoạt hóa bằng acid H2SO4 - Khảo sát ở bốn nghiệm thức thì kết quả thấy được là lõi ngô đốt tự nhiên có hiệu quả hơn so với lõi tự nhiên không đốt, lõi ngô hoạt hóa bằng H2SO4 (nhỏ, to). - Khảo sát cho thấy ở khối lượng 30g là cho kết quả xử lý hữu hiệu nhất. Với các thông số đầu ra đạt QCVN01:2009/BYT thì ở khối lượng m =10g là tốt nhất để xử lý nguồn nước ở vùng ĐBSCL. - Khảo sát và xác định thời gian tốt nhất là 8h cho COD, độ đục, độ màu, SS ở nguồn nước mặt. - Khảo sát và xác định thời gian tốt nhất xử lý Fe2+ và Mn2+ là 6h cho nguồn nước ngầm. - Khảo sát lõi ngô đốt tự nhiên với than hoạt tính cho thấy kết quả hai vật liệu tương nhau và ở một số chỉ tiêu lõi ngô đốt tự nhiên chiếm ưu thế hơn về mặt thời gian. - Nguyên vật liệu sẵn có và chế tạo đơn giản, vừa xử lý được nước đồng thời giảm thiểu đáng kể lượng rác thải nông nghiệp gây ô nhiễm môi trường cho người dân sinh sống thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long. - Kết quả nghiên cứu cho thấy sử dụng vật liệu hấp phụ than hoạt tính chế tạo từ lõi ngô trong xử lý nước sinh hoạt đạt hiệu quả khả thi. Nhìn chung những kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu trên vật liệu hấp phụ than hoạt tính chế tạo từ lõi ngô trong xử lý nước sinh hoạt đạt hiệu suất khả quan. Từ những kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu trên vật liệu hấp phụ là lõi ngô thì trong quá trình làm vẫn còn những khó khăn nên xin đưa ra một số kiến nghị sau: 67
  81. Đồ án tốt nghiệp - Nên mở rộng nghiên cứu thêm trên mô hình nước thải công nghiệp như: nước thải dệt nhuộm, nước thải chăn nuôi - Thay đổi thời gian xử lý sao cho phù hợp hơn với thực tế mô hình và lưu lượng lớn. - Vì điều kiện phòng thí nghiệm không cho phép nên không mở rộng nghiên cứu thêm về khả năng xử lý As trong nước ngầm. - Vì thời gian làm thí nghiệm ngắn nên không thử nghiệm khả năng thu hồi và tái sinh của các loại vật liệu hấp phụ. 68
  82. Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lý Quỳnh Anh và ctv, (2011). Tổng quan về ô nhiễm Sắt và Mangan trong nguồn nước, công nghệ xử lý phục vụ cấp nước. Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội. [2] Nguyễn Ngọc Dung, (1999). Xử lý nước cấp. NXB Xây Dựng 628.162/D513. [3] GS. TSKH Từ Văn Mặc và Nguyễn Văn Huy. Hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – Bộ môn hóa phân tích. [4] Nguyễn Thị Thanh Phượng và ctv, (2011). Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ lọc sinh học hiếu khí trên các loại vật liệu lọc khác nhau. Viện Môi Trường Và Tài Nguyên, Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh. [5] ThS. Võ Hồng Thi, (2012), Bài giảng thực hành Hóa Môi Trường – phần chất lượng nước, trường Đại học Công Nghệ thành phố Hồ Chí Minh. [6] [7] [8] pho-tich-cuc.html 69