Thu hồi kim loại nặng trong nước thải xi mạ kẽm bằng reactor pellet

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

0.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

0.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

0.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

0.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

0.5. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

0.6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH XI MẠ KẼM

1.1.1. Tổng quan ngành xi mạ kẽm trên thế giới và Việt Nam

1.1.2. Khái niệm về công nghệ mạ kẽm

1.1.3. Giới thiệu công nghệ mạ kẽm

1.1.4. Đặc tính của nước thải xi mạ kẽm

1.1.5. Ảnh hưởng của nước thải ngành xi mạ kẽm đến môi trường và con người

1.2. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG

1.2.1. Khái niệm kim loại nặng

1.2.2. Quy chuẩn quy định nồng độ kim loại nặng trong nước thải

1.2.3. Tác hại của kim loại nặng

1.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG

1.3.1. Phương pháp kết tủa hóa học

1.3.2. Phương pháp hấp phụ

1.3.3. Phương pháp trao đổi ion

1.3.4. Phương pháp điện hóa

1.3.5. Phương pháp sinh học

1.4. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BỂ PHẢN ỨNG TẦNG SÔI (PELLET REACTOR)

1.4.1. Cơ chế của phương pháp

1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ kim loại nặng của Pellet Reactor

1.4.3. Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo tủa trong Pellet Reactor

1.5. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

1.5.1. Các hạt vật liệu hay dùng

1.5.2. Tổng quan nghiên cứu

1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.7. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

1.7.1. Hóa chất và vật liệu

1.8. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.8.1. Nguyên lý hoạt động của Pellet Reactor

1.8.2. Chuẩn bị mô hình

1.9. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT

1.9.1. Ảnh hưởng của lưu lượng

1.9.2. Ảnh hưởng của pH đầu vào

1.9.3. Ảnh hưởng tỉ lệ mol của [CO32-]/[Kim loại nặng]

1.9.4. Ảnh hưởng của khối lượng cát

1.10. PHƯƠNG PHÁP ĐO CÁC CHỈ TIÊU

1.10.1. Phương pháp đo kim loại nặng

1.10.2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

1.10.3. Khảo sát đặc tính của vật liệu

1.11. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1.12. ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA QUÁ TRÌNH THÍCH NGHI HỆ THỐNG CỦA PELLET REACTOR

1.13. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ VẬN HÀNH ĐẾN HIỆU SUẤT XỬ LÝ KLN BẰNG PELLET REACTOR

1.13.1. Ảnh hưởng của lưu lượng đến hiệu suất xử lý

1.13.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý

1.13.3. Ảnh hưởng của [CO32-]/[kim loại nặng] đến hiệu suất xử lý

1.13.4. Ảnh hưởng của khối lượng cát đến hiệu suất xử lý

1.14. XỬ LÝ HẠT VẬT LIỆU

1.15. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thu hồi kim loại nặng trong nước thải xi mạ kẽm

Đề tài tập trung vào thu hồi kim loại nặng, cụ thể là kẽm (Zn), từ nước thải xi mạ kẽm. Đây là vấn đề cấp thiết do ô nhiễm môi trường từ nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải xi mạ kẽm, gây ra. Nghiên cứu sử dụng reactor pellet như một giải pháp xử lý hiệu quả và kinh tế. Kim loại nặng trong nước thải là mối đe dọa lớn đến môi trường và sức khỏe con người. Vì vậy, việc tìm kiếm phương pháp xử lý hiệu quả, đặc biệt là thu hồi kim loại nặng, có ý nghĩa thiết thực và khoa học lớn. Công nghệ xử lý nước thải hiện đại cần được áp dụng để đảm bảo an toàn môi trường.

1.1 Đặc điểm nước thải xi mạ kẽm và ảnh hưởng môi trường

Nước thải xi mạ kẽm chứa hàm lượng kim loại nặng cao, vượt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT. Kim loại nặng trong nước thải gây ô nhiễm nguồn nước, đất và không khí. Ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp là mối lo ngại toàn cầu. Nghiên cứu này tập trung vào xử lý nước thải xi mạ kẽm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Mạng lưới nước thải hiện đại cần quản lý chặt chẽ. Quản lý nước thải hiệu quả là yếu tố quan trọng trong phát triển bền vững. Kỹ thuật môi trường đóng vai trò then chốt trong việc giải quyết vấn đề này. Việc phân tích nước thải chính xác giúp đánh giá mức độ ô nhiễm và lựa chọn giải pháp phù hợp. Tiêu chuẩn nước thải cần được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn môi trường. Hợp chất kim loại nặng trong nước thải cần được loại bỏ triệt để.

1.2 Ứng dụng Pellet Reactor trong xử lý nước thải

Reactor pellet là một công nghệ xử lý nước thải công nghiệp hiệu quả. Cơ chế hoạt động của reactor pellet dựa trên quá trình hấp phụ và kết tủa kim loại nặng lên bề mặt vật liệu hấp phụ (pellet). Pellet hấp phụ có diện tích bề mặt lớn, tăng hiệu quả xử lý nước thải. Hiệu quả xử lý nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: lưu lượng nước thải, pH, tỉ lệ [CO32-]/[Kim loại Zn2+], và khối lượng pellet. Thiết kế reactor cần tối ưu để đạt hiệu suất cao nhất. Vật liệu hấp phụ cần có tính chất lý hóa phù hợp, đảm bảo khả năng hấp phụ và tái sử dụng. Chi phí xử lý nước thải cần được tối ưu hóa. Công nghệ xử lý nước thải bền vững là mục tiêu hướng đến. Sinh học xử lý nước thải cũng là một hướng nghiên cứu quan trọng. Nghiên cứu này tập trung vào pellet hấp phụ, một giải pháp xử lý nước thải hiệu quả và kinh tế.

II. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm trên mô hình Pellet Reactor. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi kim loại nặng được khảo sát, bao gồm: lưu lượng nước thải, pH, tỉ lệ [CO32-]/[Kim loại Zn2+], và khối lượng cát. Phân tích nước thải được thực hiện bằng máy 747 VA. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất thu hồi kim loại nặng đạt được, cùng với phân tích SEM-EDX và XRD của vật liệu hấp phụ sau quá trình xử lý. Điện phân xử lý nước thải cũng là một phương pháp tiềm năng, tuy nhiên chưa được đề cập trong nghiên cứu này. Quy trình xử lý nước thải cần được tối ưu để giảm thiểu chi phí xử lý nước thải. Tái chế kim loại nặng sau xử lý là một hướng đi bền vững.

2.1 Thiết kế thí nghiệm và thu thập dữ liệu

Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình Pellet Reactor với nước thải xi mạ kẽm thực tế. Các thông số vận hành như lưu lượng nước thải, pH, tỉ lệ [CO32-]/[Kim loại Zn2+], và khối lượng cát được điều chỉnh để khảo sát ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi kim loại nặng. Dữ liệu về nồng độ kim loại nặng trước và sau xử lý được thu thập và phân tích. Phương pháp đo kim loại nặng chính xác là yếu tố quan trọng đảm bảo độ tin cậy của kết quả. Xử lý dữ liệu được thực hiện bằng các phương pháp thống kê để đánh giá hiệu quả của reactor pellet. Quá trình tạo tủa trong reactor pellet được quan sát và phân tích. Cát được sử dụng làm vật liệu hấp phụ. Khối lượng cát ảnh hưởng đến hiệu quả hấp phụ. Chất lượng nước thải đầu ra được kiểm tra theo tiêu chuẩn nước thải.

2.2 Phân tích kết quả và đánh giá hiệu quả

Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu suất thu hồi kim loại nặng đạt được. Ảnh hưởng của các yếu tố vận hành đến hiệu suất được phân tích chi tiết. Phân tích SEM-EDX và XRD xác nhận sự tạo thành kết tủa kim loại nặng trên bề mặt cát. Hạt vật liệu hấp phụ sau xử lý được phân tích để đánh giá khả năng tái sử dụng. Hiệu suất xử lý được đánh giá dựa trên sự thay đổi nồng độ kim loại nặng trong nước thải. Chi phí xử lý và khả năng áp dụng thực tiễn được thảo luận. Đồ thị và bảng số liệu được sử dụng để trình bày kết quả một cách trực quan. Nghiên cứu xử lý nước thải này đóng góp vào việc phát triển công nghệ xử lý nước thải bền vững và hiệu quả. Đánh giá vòng đời của vật liệu hấp phụ cần được nghiên cứu thêm.

III. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu chứng minh khả năng thu hồi kim loại nặng trong nước thải xi mạ kẽm bằng reactor pellet. Mô hình Pellet Reactor cho thấy hiệu quả trong việc xử lý nước thải công nghiệp. Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp gây ra. Kiến nghị tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải, giảm chi phí xử lý nước thải, và mở rộng quy mô áp dụng.

Đồ án HCMUTE: Phương pháp thu hồi kim loại nặng từ nước thải xi mạ kẽm