Đề tài Quá trình keo tụ tạo bông quá trình kết tủa quá trình tuyển nổi hóa học

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 16-Mar-14 ‹#› Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 16-Mar-14 ‹#› Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 16-Mar-14 ‹#› Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP. Hồ Chí Minh Khoa CNSH & KTMT ĐỀ TÀI QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG QUÁ TRÌNH KẾT TỦA QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI HÓA HỌC GVHD: TRẦN THỊ NGỌC MAI Nhóm: 5 TP. HCM_THÁNG 3 NĂM 2014 1 DANH SÁCH NHÓM HỌ VÀ TÊN MSSV Phân công công việc 1. Lê Thị Thúy An 2009120177 Tổng hợp tài liệu, trình bày Word, Powerpoint 2. Lê Thị Tuyết Linh 2009120140 Tìm lại liệu quá trình keo tụ tạo bông : Khái niệm và mục đích, Hạt keo, Cơ chế quá trình 3. Đoàn Thị Thu Hằng 2009120116 Tìm tài liệu quá trình keo tụ tạo bông: động học quá trình. Quá tình kết tủa, Quá trình tuyển nổi hóa học 2 QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG QUÁ TRÌNH KẾT TỦA QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI HÓA HỌC I II III 3 Quá trình keo tụ tạo bông Động học quá trình keo tụ tạo bông Khái niệm và mục đích của quá trình keo tụ tạo bông Hạt keo Cơ chế quá trình keo tụ tạo bông Cơ sở lý thuyết Các yếu tố ảnh hưởng quá trình KTTB 4 1. Cơ sở lý thuyết: Các quá trình cơ học (lắng, lọc , ly tâm) chỉ tách hiệu quả các hạt lơ lửng có đường kính hạt >10-4 mm (bùn, tảo, cát…). Đối với các hạt lơ lửng rất nhỏ và dạng keo đường kính hạt 10-6 -10-4 mm (sét, đại phân tử hữu cơ…), thường rất khó lắng, lọc. Vì vậy để đạt hiệu quả trước khi lắng lọc người ta sử dụng quá trình keo tụ - tạo bông. 5 2. Khái niệm và mục đích. 2.1 Khái niệm. Keo tụ: là sự phá vỡ tính bền vững của các hạt keo bằng cách đưa thêm một chất phản ứng- gọi là chất keo tụ. Kết bông: là sự dính kết các hạt “đã phá vỡ độ bền” thành các cục bông nhỏ, sau đó thành cụm to hơn và lắng được. Quá trình này có thể cải thiện được bằng cách thêm vào chất phản ứng gọi là tác nhân kết bông hay chất phụ gia kết bông. 6 7 2.2 Mục đích quá trình keo tụ tạo bông Tách các hạt cặn có kích thước 0,001 μm < φ < 1 μm. Chuyển các hạt keo thành các hạt có thể lắng. Giảm đi các thành phần có trong nước như: chất bẩn lơ lửng, các anion PO4 3-… và có thể cải thiện độ đục và màu sắc của nước. 8 3. Hạt keo. Đối tượng xử lí chủ yếu của quá trình keo tụ tạo bông là hạt keo. Hạt keo có kích thước khoảng 0,001 μm < φ < 1 μm, khả năng lắng rất chậm. Các hạt keo thường mang điện tích tương ứng với môi trường xng quanh và có thể phân loại thành 2 dạng chính: Keo kỵ nước Keo háo nước 9 Keo kỵ nước (hydropholic): - Không có ái lực với môi trường nước - Dễ keo tụ, không tan - Phân chia thành các hạt nhỏ - Đa số là những hạt keo vô cơ. VD: đất sét, oxit kim loại,… 10 Keo háo nước (hydrophilic): - Thể hiện ái lực đối với nước , - Có khả năng hấp phụ các phân tử nước làm chậm quá trình keo tụ, Đa số là những hạt hữu cơ. VD: vi trùng,protein, các polyme hòa tan, lòng trắng trứng,… 11 Cấu tạo của hạt keo Các hạt keo có thể mang Hạt keo âm ( - ) hút các cation đến gần bề mặt để trung hòa điện tích, phân bố thành 2 lớp: điện tích âm ( chiếm đa số: như cặn gốc silic, các tạp chất hữu cơ…) điện tích dương (hydroxit sắt, hydroxit nhôm…) 12 Ion dương Ion âm Cấu tạo hạt keo 13 14 15 4. Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông. Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm thế điện động zeta nhờ ion trái dấu. Quá trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt, trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng điện zeta bằng 0. 16 Cơ chế hấp phụ - tạo cầu nối : Các polymer vô cơ hoặc hữu cơ có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu nối giữa các hạt keo Quá trình keo tụ hấp phụ cùng lắng trong quá trình lắng: tác nhân keo tụ là phèn nhôm và phèn sắt cho vào dung dịch sẽ tạo thành Al(OH)3 hoặc Fe(OH)3 và lắng xuống, kéo theo các bông keo, các cặn bẩn hữu cơ và vô cơ, các hạt keo khác cùng lắng. 4. Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông. 17 Cơ chế hấp phụ và tạo cầu nối Phân tán polymer Vận chuyển polymer đến bề mặt hạt Hấp thụ polymer lên bề mặt hạt. Liên kết giữa các hạt polymer đã hấp phụ với nhau hoặc với các hạt khác. 18 19 20 5.Động học quá trình keo tụ tạo bông:  Gồm hai quá trình chính: Quá trình keo tụ: dựa trên cơ chế phá bền hạt keo. Quá trình tạo bông: tiếp xúc/ kết dính giữa các hạt keo đã bị phá bền. 21   22 23 6.Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình KTTB:  Đối với quá trình keo tụ: Điều kiện khuấy trộn(càng nhanh càng đều càng tốt) Nhiệt độ nước (nhiệt độ càng cao càng tốt) pH của nước Đối với quá trình tạo bông: Điều kiện khuấy trộn( chậm, thời gian dài) Độ đục của nước thô và nồng độ cặn đã được dính kết từ trước. QUÁ TRÌNH KẾT TỦA 24 1. Phương pháp kết tủa và mục đích sử dụng hóa chất để biến đổi trang thái của các chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan sang trạng thái kết tủa. Loại bỏ chất rắn lơ lửng ,chất rắn hòa tan,các kim loại Mục đích Phương pháp kết tủa 25  2. Cơ sở quá trình kết tủa: Sử dụng nhiều tác nhân để tạo kết tủa với kim loại như: S2 -, SO42-,Cl-…. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thông thường nếu tính toán tốt quá trình này có thể loại được 80 ¸ 90% TSS, 40¸ 70% BOD5, 30¸ 60% COD và 80¸ 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thông thường chỉ loại được 50 ¸ 70% TSS, 30 ¸ 40% chất hữu cơ. 26 3.Ứng dụng Quá trình kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủa carbonate canxi and hydroxyt kim loại. Ví dụ : Ứng dụng quá trình kết tủa làm mềm nước Sử dụng vôi: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O Sử dụng natri carbonate : Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3↓ Sử dụng xút: 2NaOH + Ca(HCO3)2 → Na2CO3 + CaCO3↓ + H2O 27 Quá trình kết tủa còn được ứng dụng trong quá trình khử SO42-, F-, PO43- như sau: SO42- + Ca2+ + 2H2O → CaSO4.2H2O ↓ 2F- + 2Ca2+ → CaF2↓ 2H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca(HPO4)2↓ + 2H2O (pH = 6 – 7) 2Ca(HPO4)2 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)3↓ + 2H2O (pH = 9 – 12) 28 4.Ưu và nhược điểm: Ưu điểm: Đơn giản,dễ sử dụng Rẻ tiền,nguyên vật liệu dễ kiếm Hiệu quả cao,xử lý được nhiều kim loại Áp dụng được cho các nhà máy có quy mô lớn Nhược điểm: Tạo ra bùn thải kim loại Tốn kinh phí trong việc vận chuyển ,chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để 29 30 QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI HÓA HỌC 31 quá trình hóa học sinh ra các khí (O2,CO2,Cl2..), dòng khí phân tán ở dạng bọt rất nhỏ,kết dính với các hạt lơ lửng không thấm ướt. Tách các hạt lơ lửng ra khỏi chất lỏng, Những hạt chất bẫn ở trong nước (dầu,sợi khí,cellulose,len…) sẽ dính vào các bọt không khí và cùng các bọt không khí nổi lên mặt nước,rồi được loại khỏi nước. Phương pháp tuyển nổi hóa học Mục đích 1. Phương pháp TNHH và mục đích 32 Cho vào nước chất tuyển nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặt nước. Bọt khí có thể tạo bằng cách sục khí,phương pháp hóa học,phương pháp sinh học. Hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào kích thước,số lượng bong bóng khí Để có kích thước bọt ổn định ngưới ta sử dụng các chất tạo bọt: fenol,ankyl.. Để tăng độ kết dính giữa các hạt lơ lửng người ta cho thêm hóa chất như: phèn nhôm,silicat.. 2. Cơ sở quá trình tuyển nổi hóa học: 33 Ưu điểm: có thể thu hồi những kim loại quý Khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ,lắng chậm Thiết bị cấu tạo đơn giản,dễ thực hiện thi công,lắp đặt sửa chữa. Nhược điểm: Tiêu hao hóa chất Không thân thiện với môi trường. 3. Ưu và nhược điểm: 34 35 36