Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xử lý và thu hồi crôm, niken từ nước thải bể mạ

• Tác giả: Vũ Thị Thuỷ
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Hùng
• Trường học: Trường đại học khoa học tự nhiên
• Chuyên ngành: Hoá học
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý tách loại và thu hồi Crom, Niken từ nước thải bể mạ một số xí nghiệp mạ Crom, Niken
• Loại tài liệu: Luận án thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2000
• Địa điểm: Hà nội

• MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Vai trò của nước và ảnh hưởng độc hại của các kim loại nặng trong nước
• 1.1.1. Vai trò của nước
• 1.1.2. Vai trò sinh hoá và độc tính của các nguyên tố hoá học
• 1.2. Đại cương về crom và niken
• 1.2.1. Giới thiệu chung về crom
• 1.2.2. Giới thiệu chung về niken
• 1.2.3. Độc tính của crom
• 1.2.4. Độc tính của niken
• 1.3. Giới thiệu khoáng sét
• 1.3.1. Khoáng nhóm caolinit
• 1.3.2. Khoáng nhóm montmorilonit
• 1.4. Một số phương pháp xử lý và thu hồi crom, niken từ nước thải công nghiệp
• 1.4.1. Phương pháp trung hoà
• 1.4.2. Phương pháp điện hoá
• 1.4.3. Phương pháp hấp phụ
• 1.4.3.1. Nguyên lý chung của phương pháp hấp phụ
• 1.4.3.2. Qui luật chung của phương pháp hấp phụ
• 1.4.3.3. Chọn chất hấp phụ
• 1.4.3.4. Kỹ thuật hấp phụ
• 1.4.4. Phương pháp sắc ký trao đổi ion
• 1.4.4.1. Thu hồi kim loại bằng nhựa cationit
• 1.4.4.2. Thu hồi kim loại bằng nhựa anionit
• 1.5. Các phương pháp phân tích crom, niken
• 1.5.1. Phương pháp hấp phụ nguyên tử
• 1.5.2. Phương pháp phân tích thể tích
• 1.5.3. Phương pháp trắc quang
• 2. PHẦN 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. DỤNG CỤ VÀ HOẢ CHẤT
• 2.1.1. Dụng cụ
• 2.1.2. Hoá chất
• 2.1.3. Pha hoá chất
• 2.2. NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ THU HỒI CROM
• 2.2.1. Phân tích crom
• 2.2.1.1. Cách tiến hành xác định trắc quang crom bằng thuốc thử diphenylcacbazit
• 2.2.1.2. Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu
• 2.2.1.3. Lập đường chuẩn
• 2.2.2. Tách crom bằng phương pháp hyđroxit
• 2.2.2.1. Nghiên cứu độ tan của hyđroxit lưỡng tính
• 2.2.2.1.1. Bài toán về độ tan của crom (ni) hyđroxit
• 2.2.2.1.2. Lập trình trên máy tính và nghiên cứu pH tối ưu
• 2.2.2.2. Khảo sát độ tan của crom (III) hyđroxit
• 2.2.2.3. Kết tủa Cr3+ bằng natri hyđroxit
• 2.2.2.4. Kết tủa Cr3+ bằng canxi hyđroxit
• 2.2.2.5. Kết tủa Cr3+ bằng natri cacbonat
• 2.2.3. Tách crom bằng phương pháp hấpphụ trên Na-bentonit
• 2.2.3.1. Hoạt hoá và tinh chế Na-bentonit
• 2.2.3.1.1. Hoạt hoá bentonit bằng NaCI
• 2.2.3.1.2. Tinh chế Na-bentonit
• 2.2.3.2. Khảo sát khả năng hấp phụ của CrJ+ trên Na-bentonil
• 2.2.3.2.1. Xác định dung lượng hấp phụ
• 2.2.3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung Na-bentonit
• 2.2.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
• 2.2.4. Thu hồi crom bang phương pháp sác ký trao dổi ion trẽn nhựa cationit axit mạnh
• 2.2.4.1. Giới thiệu phương pháp sắc ký traođối ion
• 2.2.4.1.1. Cơ sở của phương pháp
• 2.2.4.1.2. Chuẩn bị nhựa
• 2.2.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình thu hổi crom báng nhựa cationit axit mạnh
• 2.2.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
• 2.2.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời ụian rửa giải
• 2.2.4.2.3. Khảo sát ánh hường cùa nống độ H ,( ) 2 của dung dịch rữa giải
• 2.2.4.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH tìuno dịch rỉra giải
• 2.2.5. Thu hói crom bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion trên nhựa cationit axit yêu
• 2.2.5.1. Giới thiệu phương pháp
• 2.2.5.2. Chuẩn bị nhựa
• 2.2.5.3. Kháo sát các yếu lô' ảnh hưởng dến quá trình thu hồi crom bằng nhựa calionit axil yếu
• 2.2.5.3.1. Khảo sál ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
• 2.2.5.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian rửa giái
• 2.2.5.3.3. Khảo sát ánh hưởng của pH dung dịch rửa giải
• 2.2.5.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H 20 2 trong dung dịch rửa giải
• 2.2.5.3.5. Khảo sát ảnh hường của tốc độ hấp phụ
• 2.2.5.3.6. Kháo sát ánh hường của tốc độ rửa giải
• 2.2.5.3.7. Khảo sát lượng crom giải hấp theo các phân đoạn
• 2.2.6. Xử lý và thu hổi crom từ nước thai bè mạ quân đội Z121
• 2.2.6.1. Tách C rtf bằng NaOH
• 2.2.6.2. Tách C ru bàng Na-benlonit
• 2.2.6.3. Thu hối Cr,+ bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion trên cationit axit yếu
• 2.3. NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ THU HỒI N1KEN
• 2.3.1. Phân tích niken
• 2.3.1.1. Chuán hi dung dịch nghiên cứu
• 2.3.1.2. Phân lích niken bằng phưưnụ pháp trác quang với thuốc thử Jim etylglioxim
• 2.3.1.3. Lập đường chuẩn
• 2.3.2. rách niken bang phương pháp hyđroxit
• 2.3.2.1. N ghiên cứu lý Ihuyết
• 2.3.2.1.1. Xác định nồng độ nikcn trong mẫu nước thải
• 2.3.2.1.2. Bài toán tìm pH cho Ni(OH )2 kết tủa lối ưu
• 2.3.2.2. N iihiên cứu thực nghiêm
• 2.3.2.2.1. Kết lúa Ni2+bằng NaOH
• 2.3.2.2.2. Kết lúa N i2+ bằng Ca(OH)2
• 2.3.2.2.3. Kết tủa N i2+ bằng Na2COj
• 2.3.3. rách niken bàng phưoTig pháp hấp phụ trên Na-bentonit
• 2.3.3.1. Xác định dung lượng hấp phụ
• 2.3.3.2. Kháo sát khả năng hấp phụ cùa N i2+ trên Na-hentonit
• 2.3.3.2.1. Khải) sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung Na-bentonit
• 2.3.3.2.2. Kháo sál ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
• 2.3.4. Xử lý tách loạỉ niken từ nước thải bể mạ nhà máy quân đội Z121
• 2.3.4.1. Tách niken bàng phưimu pháp hyđroxit
• 2.3.4.2. Tách nikcn bằng phương pháp hấp phụ trôn Na-bentonit
• 2.3.5. riiu hói niken bàng phương pháp điện phân
• 2.3.5.1. Khảo sát sự ánh hưởng của diện thế
• 2.3.5.2. Khảo sát sự ánh hường của thời ui an diện phán
• 2.3.5.3. Kháo sát sự ảnh hướng của pH dung dịch diện phân
• 2.3.5.4. Kháo sát sự ảnh hưởng của nổnu độ d llI U dịch điện phân
• 2.3.6. Thu hoi niken bảng phương pháp điện phán
• 3. PHẤN 3: KẾT LUẬN
• PHÀN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu thu hồi crôm và niken từ nước thải bể mạ

Nước thải từ các quá trình mạ kim loại, đặc biệt là mạ crôm và niken, chứa nhiều kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường. Việc thu hồi các kim loại này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn mang lại giá trị kinh tế. Nghiên cứu này tập trung vào các phương pháp thu hồi hiệu quả crôm và niken từ nước thải bể mạ, nhằm bảo vệ môi trường và tài nguyên nước.

1.1. Vai trò của nước và tác động của kim loại nặng

Nước là nguồn tài nguyên quý giá, nhưng nước thải chứa kim loại nặng như crôm và niken có thể gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các ion kim loại nặng này có thể tích tụ trong cơ thể sinh vật, gây ra các bệnh lý nghiêm trọng.

1.2. Tình hình ô nhiễm nước thải bể mạ hiện nay

Ô nhiễm nước thải bể mạ đang trở thành vấn đề nghiêm trọng tại nhiều khu công nghiệp. Nồng độ crôm và niken trong nước thải thường vượt quá giới hạn cho phép, ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt và sức khỏe cộng đồng.

II. Thách thức trong việc thu hồi crôm và niken từ nước thải

Việc thu hồi crôm và niken từ nước thải bể mạ gặp nhiều thách thức, bao gồm tính chất hóa lý của các ion kim loại, sự biến đổi của chúng trong môi trường nước, và hiệu quả của các phương pháp xử lý hiện có. Các yếu tố này cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để tìm ra giải pháp tối ưu.

2.1. Tính chất hóa lý của crôm và niken trong nước thải

Crôm và niken tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau trong nước thải, ảnh hưởng đến khả năng thu hồi. Crôm thường xuất hiện dưới dạng Cr(III) và Cr(VI), trong khi niken chủ yếu tồn tại dưới dạng Ni(II). Sự chuyển đổi giữa các dạng này có thể làm giảm hiệu quả thu hồi.

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thu hồi

Nồng độ, pH, và nhiệt độ của nước thải là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi crôm và niken. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là cần thiết để đạt được kết quả tốt nhất trong quá trình xử lý.

III. Phương pháp thu hồi crôm và niken hiệu quả từ nước thải

Có nhiều phương pháp thu hồi crôm và niken từ nước thải, bao gồm phương pháp hóa học, hấp phụ, và điện phân. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của nước thải.

3.1. Phương pháp hấp phụ trong thu hồi kim loại

Phương pháp hấp phụ sử dụng các chất hấp phụ như bentonit hoặc than hoạt tính để thu hồi crôm và niken. Nghiên cứu cho thấy rằng khả năng hấp phụ của các chất này có thể được cải thiện bằng cách điều chỉnh các điều kiện như pH và nhiệt độ.

3.2. Phương pháp điện phân trong thu hồi kim loại

Phương pháp điện phân là một trong những cách hiệu quả để thu hồi crôm và niken từ nước thải. Quá trình này sử dụng dòng điện để tách các ion kim loại ra khỏi dung dịch, giúp thu hồi chúng dưới dạng kim loại nguyên chất.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu thu hồi kim loại

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc thu hồi crôm và niken từ nước thải bể mạ không chỉ giúp giảm ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn tài nguyên kim loại có giá trị. Các kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu suất thu hồi có thể đạt trên 90% với các phương pháp phù hợp.

4.1. Kết quả thu hồi crôm từ nước thải

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp hấp phụ có thể thu hồi đến 95% crôm từ nước thải bể mạ. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của phương pháp này trong việc xử lý nước thải công nghiệp.

4.2. Kết quả thu hồi niken từ nước thải

Phương pháp điện phân đã cho kết quả khả quan trong việc thu hồi niken, với hiệu suất đạt khoảng 90%. Việc áp dụng phương pháp này có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng niken trong sản xuất.

V. Kết luận và triển vọng tương lai trong nghiên cứu thu hồi kim loại

Việc thu hồi crôm và niken từ nước thải bể mạ là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc xử lý nước thải công nghiệp, đồng thời tạo ra nguồn tài nguyên kim loại có giá trị. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ thu hồi hiệu quả hơn.

5.1. Tương lai của công nghệ thu hồi kim loại

Công nghệ thu hồi kim loại từ nước thải đang ngày càng được cải tiến. Các nghiên cứu mới về vật liệu hấp phụ và phương pháp xử lý tiên tiến hứa hẹn sẽ mang lại hiệu quả cao hơn trong việc thu hồi crôm và niken.

5.2. Tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường

Bảo vệ môi trường là trách nhiệm của tất cả mọi người. Việc thu hồi kim loại từ nước thải không chỉ giúp giảm ô nhiễm mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và tài nguyên thiên nhiên.