ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Tuấn Long Nghiªn cøu biÕn tÝnh mét sè vËt liÖu hÊp phô cã nguån gèc tù nhiªn §Ó xö lý amoni trong n−íc LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÀ NỘI 2011 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Tuấn Long Nghiªn cøu biÕn tÝnh mét sè vËt liÖu hÊp phô cã nguån gèc tù nhiªn §Ó xö lý amoni trong n−íc Chuyªn ngµnh: Khoa Häc M«i Tr−êng M· sè : 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC C¸n bé h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS Đồng Kim Loan HÀ NỘI 2011 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Më ®Çu. 1 Ch−¬ng 1 - tæng quan. Tæng quan vÒ amoni. Amoni trong m«i tr−êng n−íc [5].
T¸c ®éng cña amoni tíi nguån n−íc vµ søc kháe con ng−êi. HiÖn tr¹ng vÒ « nhiÔm amoni trong mét sè nguån n−íc ë Hµ Néi. C¸c ph−¬ng ph¸p hiÖn hµnh cho xö lý amoni trong n−íc. Tæng quan vÒ mét sè vËt liÖu cã nguån gèc tù nhiªn dïng trong nghiªn cøu.
Ph−¬ng ph¸p hÊp phô [9]. C¬ së lý thuyÕt cña qu¸ tr×nh hÊp phô [9]. Mét sè nghiªn cøu sö dông chÊt hÊp phô ®Ó lo¹i bá amoni trong n−íc. 20 Ch−¬ng 2 - ®èi t−îng vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu.
§èi t−îng vµ môc tiªu nghiªn cøu. ThiÕt bÞ, dông cô vµ hãa chÊt. C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. Ph−¬ng ph¸p tæng quan tµi liÖu.
C¸c ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh tÝnh chÊt vËt liÖu. Ph©n tÝch ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ qu¸ tr×nh xö lý. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n t¶i träng hÊp phô cña vËt liÖu [7].
28 Ch−¬ng 3 - KÕt qu¶ vµ th¶o luËn. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®Æc tr−ng cÊu tróc cña c¸c vËt liÖu. 30 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Lùa chän vµ so s¸nh kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña c¸c vËt liÖu.
So s¸nh hiÖu suÊt hÊp phô amoni cña vËt liÖu biÕn tÝnh vµ vËt liÖu th«. HiÖu suÊt hÊp phô amoni cña VL1; VL2; VL3. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp phô cùc ®¹i cña VL1, VL2, VL3. So s¸nh dung l−îng hÊp phô cùc ®¹i cña ba lo¹i vËt liÖu.
Kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh hÊp phô amoni cña VL2. X¸c ®Þnh tæng sè t©m axit cña VL2. Kh¶o s¸t sù ¶nh h−ëng cña pH ®Õn hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh hÊp phô. Kh¶o s¸t sù ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn hiÖu suÊt qu¸ tr×nh hÊp phô.
Kh¶o s¸t sù ¶nh h−ëng cña nång ®é ®Õn hiÖu suÊt qu¸ tr×nh hÊp phô. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña khèi l−îng chÊt hÊp phô ®Õn hiÖu suÊt. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á biÕn tÝnh trªn pha ®éng. ThiÕt kÕ hÖ thèng hÊp phô.
Kh¶o s¸t víi c¸c tèc ®é dßng kh¸c nhau. Kh¶o s¸t víi mÉu n−íc thËt. M« h×nh thÝ nghiÖm tÝnh to¸n kh¶ n¨ng ¸p dông bïn ®á biÕn tÝnh xö lý n−íc nhiÔm amoni quy m« hé gia ®×nh. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng t¸i sinh cña vËt liÖu.
63 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ. 65 Tµi liÖu tham kh¶o. 66 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh môc b¶ng biÓu B¶ng 1. D¹ng tån t¹i cña amoni phô thuéc vµo pH.
Hµm l−îng c¸c hîp chÊt nit¬ tr−íc vµ sau xö lý ë nhµ m¸y n−íc T−¬ng Mai vµ Ph¸p V©n. Thµnh phÇn hãa häc cña bïn ®á. Thµnh phÇn kho¸ng vËt kÕt tinh trong laterit tù nhiªn. Danh môc c¸c thiÕt bÞ, dông cô hãa chÊt sö dông trong thùc nghiÖm.
22 B¶ng 6: So s¸nh hiÖu suÊt hÊp phô amoni cña c¸c lo¹i vËt liÖu th« vµ biÕn tÝnh .34 B¶ng 7: So s¸nh hiÖu suÊt hÊp phô amoni cña ba lo¹i vËt liÖu. 35 B¶ng 8: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cùc ®¹i cña VL1. 37 B¶ng 9: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cùc ®¹i cña VL2. 38 B¶ng 10: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cùc ®¹i cña VL3.
40 B¶ng 11: KÕt qu¶ x¸c ®Þnh t©m axit trªn bÒ mÆt bïn ®á. 43 B¶ng 12: KÕt qu¶ kh¶o s¸t hiÖu suÊt hÊp phô amoni cña bïn ®á theo pH. 45 B¶ng 13: ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh hÊp phô. 47 B¶ng 14: KÕt qu¶ ¶nh h−ëng cña nång ®é amoni ®Õn hiÖu suÊt hÊp phô.
49 B¶ng 15: KÕt qu¶ kh¶o s¸t ¶nh h−ëng l−îng bïn ®á tíi hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh.50 B¶ng 16: KÕt qu¶ x¸c ®Þnh nitrit vµ nitrat tr−íc vµ sau läc. 54 B¶ng 17: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á víi mÉu n−íc pha ë tèc ®é 0,5ml/phót. 55 B¶ng 18: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á víi mÉu n−íc pha ë tèc ®é 1 ml/phót. 56 B¶ng 19: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á víi mÉu n−íc pha ë tèc ®é 1,5 ml/phót.
57 B¶ng 20: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á víi mÉu n−íc pha ë tèc ®é 2 ml/phót. 58 B¶ng 21: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á biÕn tÝnh víi mÉu 2. 60 B¶ng 22: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á biÕn tÝnh víi mÉu 3. 61 B¶ng 23: Kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña bïn ®á biÕn tÝnh víi mÉu 1.
62 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh môc h×nh vÏ H×nh 1. S¬ ®å c«ng nghÖ xö lý n−íc ngÇm t¹i c¸c nhµ m¸y n−íc Hµ Néi. Bïn ®á sinh ra tõ c«ng nghÖ Bayer. VËt liÖu bïn ®á.
CÊu tróc m¹ng kh«ng gian cña Bentonit. VËt liÖu Laterit. 16 H×nh 6: M« t¶ quy tr×nh thÝ nghiÖm kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña vËt liÖu.25 H×nh 7: HÖ thèng cét läc. 26 H×nh 8 : §−êng hÊp phô ®¼ng nhiÖt Langmuir.
28 H×nh 9: §å thÞ x¸c ®Þnh c¸c h»ng sè trong ph−¬ng tr×nh Langmuir. 29 H×nh 10: Phæ nhiÔu x¹ tia X cña VL1. 30 H×nh 11: ¶nh chôp SEM cña VL1. 30 H×nh 12: Phæ nhiÔu x¹ tia X cña VL2.
31 H×nh 13: ¶nh chôp SEM bÒ mÆt cña VL2 ë c¸c ®é phãng ®¹i kh¸c nhau. 32 H×nh 14: Phæ nhiÔu x¹ tia X cña VL3. 33 H×nh 15: ¶nh chôp SEM cña VL3. 33 H×nh 16: So s¸nh hiÖu suÊt hÊp phô amoni cña ba lo¹i vËt liÖu.
35 H×nh 17: §−êng cong hÊp phô amoni cña VL1. 37 H×nh 18: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña Cl/Cr vµo Cl cña VL1. 38 H×nh 19: §−êng cong hÊp phô amoni cña VL2. 39 H×nh 20: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña Cl/Cr vµo Cl cña VL2.
39 H×nh 21: §−êng cong hÊp phô amoni cña VL3. 40 H×nh 22: §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña Cl/Cr vµo Cl cñaVL3. 41 H×nh 23: Dung l−îng hÊp phô amoni cùc ®¹i cña c¸c vËt liÖu. 42 H×nh 24: Nång ®é NaOH cßn l¹i khi c©n b»ng theo thêi gian.
44 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com H×nh 25: Sù ¶nh h−ëng cña pH ®Õn hiÖu suÊt hÊp phô amoni cña bïn ®á. 46 H×nh 26: ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é tíi hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh hÊp phô. 48 H×nh 27: ¶nh h−ëng cña nång ®é amoni ®Õn hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh hÊp phô. 49 H×nh 28: ¶nh h−ëng cña l−îng chÊt hÊp phô tíi hiÖu suÊt.
51 H×nh 29 : Sù thay ®æi h»ng sè ph©n bè khi thay ®æi l−îng chÊt hÊp phô. 51 H×nh 30: §å thÞ hÊp phô amoni ë pha ®éng cña bïn ®á (tèc ®é 0. 55 H×nh 31: §å thÞ hÊp phô amoni ë pha ®éng cña bïn ®á (tèc ®é 1 ml/phót). 56 H×nh 32: §å thÞ hÊp phô amoni ë pha ®éng cña bïn ®á (tèc ®é 1.
57 H×nh 33: §å thÞ hÊp phô amoni ë pha ®éng cña bïn ®á (tèc ®é 2 ml/phót). 58 H×nh 34: §å thÞ hÊp phô amoni ë mÉu 2 cña bïn ®á biÕn tÝnh. 60 H×nh 35: §å thÞ hÊp phô amoni ë mÉu 3 cña bïn ®á biÕn tÝnh. 61 H×nh 36: §å thÞ hÊp phô amoni ë mÉu 1 cña bïn ®á biÕn tÝnh.
62 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Më ®Çu Trong nhiÒu thËp kû qua, c¸c ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ nghiªn cøu xö lý n−íc ®o ®−îc ¸p dông nh− c«ng nghÖ truyÒn thèng: kÕt tña vµ keo tô, l¾ng vµ läc, sinh häc hoÆc c«ng nghÖ hiÖn ®¹i: thÈm thÊu ng−îc, läc nano, trao ®æi ion, oxy hãa.nh−ng nh÷ng nh−îc ®iÓm cña c¸c ph−¬ng ph¸p nµy lµ hiÖu qu¶ xö lý amoni kh«ng cao hoÆc gi¸ thµnh c«ng nghÖ rÊt ®¾t. Thêi gian gÇn ®©y « nhiÔm amoni trong nguån n−íc ®Æc biÖt lµ nguån n−íc cÊp ®ang lµ mét vÊn ®Ò thêi sù ®−îc rÊt nhiÒu ng−êi quan t©m. Do ®ã viÖc nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p ®Ó lo¹i bá amoni lµ mét vÊn ®Ò cÊp thiÕt ®¸p øng c¸c nhu cÇu thùc tÕ. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò bøc xóc nµy, gÇn ®©y trªn thÕ giíi ®o cã c¸c nghiªn cøu øng dông c¸c vËt liÖu hÊp phô cã nguån gèc tù nhiªn ®Ó lo¹i bá amoni trong n−íc.
§©y lµ h−íng ®i rÊt cã triÓn väng ®èi víi c¸c vÊn ®Ò vÒ « nhiÔm amoni, vµ c¶ vÒ khÝa c¹nh kinh tÕ, v× c¸c vËt liÖu hÊp phô cã nguån gèc tù nhiªn cã gi¸ thµnh t−¬ng ®èi rÎ. T¹i ViÖt Nam, cã rÊt nhiÒu má víi tr÷ l−îng lín c¸c vËt liÖu: bentonit, laterit, vµ ®Æc biÖt lµ bïn ®á. C¸c dù ¸n khai th¸c quÆng b«xit ë T©y Nguyªn ®ang ®−îc triÓn khai ®ång thêi còng ®Æt ra mét th¸ch thøc lín ®èi víi viÖc qu¶n lý vµ xö lý bïn ®á, mét chÊt th¶i ®éc h¹i. Bentonit, laterit vµ bïn ®á lµ c¸c vËt liÖu cã nguån gèc tù nhiªn víi c¸c thµnh phÇn chñ yÕu lµ c¸c oxit kim lo¹i nh−: Al2O3, Fe2O3.
vµ chóng cã ®é xèp cao nªn ®o ®−îc nghiªn cøu sö dông lµm vËt liÖu hÊp phô. §Ó t¹o c¬ së cho viÖc øng dông c¸c vËt liÖu trªn lµm vËt liÖu hÊp phô ®Ó xö lý amoni trong n−íc tr−íc tiªn cÇn chøng minh ®−îc hiÖu qu¶ xö lý cña chóng. §ã chÝnh lµ lý do ®Ò xuÊt ®Ò tµi: " Nghiªn cøu biÕn tÝnh mét sè vËt liÖu hÊp phô cã nguån gèc tù nhiªn ®Ó xö lý amoni trong n−íc". Môc tiªn nghiªn cøu cña luËn v¨n : nghiªn cøu c¸c vËt liÖu cã nguån gèc tù nhiªn vµ tËn dông c¸c chÊt th¶i lµm chÊt hÊp phô lo¹i bá amoni trong m«i tr−êng n−íc.
1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Néi dung nghiªn cøu trong luËn v¨n lµ: BiÕn tÝnh c¸c vËt liÖu: Bentonit, bïn ®á, laterit. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng hÊp phô amoni cña c¸c vËt liÖu ®o biÕn tÝnh vµ t×m chän vËt liÖu cã kh¶ n¨ng hÊp phô amoni tèt nhÊt. Nghiªn cøu ®éng häc qu¸ tr×nh hÊp phô amoni trªn vËt liÖu ®o chän. Nghiªn cøu qu¸ tr×nh hÊp phô amoni trªn m« h×nh ®éng víi mÉu n−íc gi¶ vµ mÉu n−íc thËt.