Nghiên cứu xử lí toluen, etyl axetat, butyl axetat, xylen trong nước thải sơn bằng than hoạt tính kết hợp với siêu âm
Më ®Çu
Ngµnh c«ng nghiÖp s¬n ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn theo nhÞp ®é ph¸t triÓn
chung cña nÒn kinh tÕ quèc d©n. Trong qu¸ tr×nh x©y dùng, hÇu hÕt c¸c nhµ
x−ëng, thiÕt bÞ c¬ khÝ, c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng vËn t¶i; c¸c ®å dïng hµng
ngµy lµ kim lo¹i, gç…®Òu cÇn cã c¸c lo¹i s¬n b¶o vÖ ®Ó chèng sù ¨n mßn, t¨ng
tuæi thä s¶n phÈm vµ ®Ó trang trÝ bÒ mÆt.
Tuy nhiªn, ngµnh c«ng nghiÖp nµy sö dông rÊt nhiÒu hãa chÊt, ®Æc biÖt lµ
DMHC [4, 8]. Ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt s¬n sö dông 40% ®Õn 70% DMHC
trong thµnh phÇn nguyªn liÖu [4]. C¸c DMHC nµy lu«n tiÒm Èn g©y « nhiÔm m«i
tr−êng mµ ®Æc tr−ng lµ nguy c¬ g©y h¹i ®Õn søc kháe con ng−êi. NhiÒu DMHC
®−îc biÕt ®Õn lµ t¸c nh©n g©y ung th− vµ cã t¸c ®éng tíi hÖ thÇn kinh [4].
Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt còng nh− sö dông s¬n vµo c¸c môc ®Ých kh¸c
nhau, l−îng DMHC nµy sÏ ph¸t t¸n vµo m«i tr−êng, g©y « nhiÔm m«i tr−êng ®Æc
biÖt lµ « nhiÔm nguån n−íc. V× vËy viÖc lo¹i bá c¸c DMHC ra khái thµnh phÇn
n−íc th¶i s¬n lµ rÊt quan träng. §¶m b¶o nguån n−íc ®¹t tiªu chuÈn tr−íc khi
th¶i ra m«i tr−êng.
§Ó ®ãng gãp vµo h−íng nghiªn cøu nµy, khãa luËn thùc hiÖn ®Ò tµi:
“Nghiªn cøu xö lÝ toluen, etyl axetat, butyl axetat, xylen trong n−íc th¶i s¬n
b»ng than ho¹t tÝnh kÕt hîp víi siªu ©m”.
Víi môc ®Ých
-
Nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p xö lÝ mét sè lo¹i dung m«i h÷u c¬ trong
n−íc th¶i chøa s¬n.
-
Nghiªn cøu kh¶ n¨ng hÊp phô mét sè lo¹i dung m«i h÷u c¬ b»ng
than ho¹t tÝnh
-
Nghiªn cøu kh¶ n¨ng xö lý dung m«i h÷u c¬ b»ng than ho¹t tÝnh kÕt
hîp víi siªu ©m.
Tõ ®ã ®−a ra m« h×nh c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i s¬n.
1
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
Ch−¬ng I: Tæng Quan Tμi LiÖu
1.1.
C«ng nghiÖp s¶n xuÊt s¬n
1.1.1. Quy tr×nh s¶n xuÊt s¬n
S¬n lµ hÖ ph©n t¸n gåm nhiÒu thµnh phÇn (chÊt t¹o mµng, chÊt
mµu…trong m«i tr−êng ph©n t¸n). Sau khi phñ lªn bÒ mÆt vËt liÖu nÒn nã t¹o
thµnh líp mµng ®Òu ®Æn, b¸m ch¾c, b¶o vÖ vµ trang trÝ bÒ mÆt vËt liÖu cÇn s¬n.
S¶n xuÊt s¬n b¾t ®Çu b»ng c«ng ®o¹n tæng hîp nhùa alkyl. KÕt thóc qu¸
tr×nh, nhùa gèc ®−îc pha lo·ng s¬ bé råi b¬m sang thiÕt bÞ pha khuÊy ®Ó pha
lo·ng tiÕp ®Õn khi ®¹t yªu cÇu. T¹i ph©n x−ëng pha s¬n, nhùa ®−îc trén víi bét
mµu vµ hãa chÊt, khuÊy ®Òu t¹o d¹ng bét nh·o (past) b»ng m¸y khuÊy ®Üa. Thùc
hiÖn xong qu¸ tr×nh khuÊy sÏ ®em ñ trong 24-48 giê do ®é ngÊm dÇu cña c¸c bét
mµu kh¸c nhau. Sau ®ã, chuyÓn sang nghiÒn mÞn. Past ®¹t ®é mÞn cÇn thiÕt th×
chuyÓn sang c«ng ®o¹n pha chÕ. S¬n ®−îc t¹o thµnh b»ng c¸ch trén past s¬n ®¹t
tiªu chuÈn víi mét sè thµnh phÇn kh¸c (dung m«i, chÊt lµm kh«, bét lithopo,
BaSO4. Qua qu¸ tr×nh kiÓm tra chÊt l−îng, s¬n chuyÓn sang qu¸ tr×nh ®ãng hép
bao gãi, sau ®ã chuyÓn vµo kho chøa s¶n phÈm.
Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt gåm 6 c«ng ®o¹n chÝnh.
- C«ng ®o¹n 1: ChuÈn bÞ nguyªn nhiªn liÖu: tr−íc khi ®−a nguyªn liÖu
vµo sö dông, ph¶i kiÓm tra l¹i chÊt l−îng
- C«ng ®o¹n 2: tæng hîp nhùa alkyl b»ng ph−¬ng ph¸p ®¼ng phÝ dïng
xylen t¸ch n−íc. Qua hai giai ®o¹n trong nåi tæng hîp nhùa kÝn víi c¸c thiÕt bÞ
phô trî lµ khuÊy, sinh hµn.
- C«ng ®o¹n 3: khuÊy trén nguyªn liÖu láng (chÊt t¹o mµng) víi nguyªn
liÖu r¾n( bét mµu, bét ®én) t¹o b¸n thµnh phÈm d¹ng past b»ng m¸y khuÊy ®Üa.
- C«ng ®o¹n 4: Dïng m¸y nghiÒn bi h¹t ngäc nghiÒn b¸n thµnh phÈm ë
c«ng ®o¹n 3 cho ®Õn ®¹t chØ tiªu vÒ ®é mÞn vµ ®é phñ.
TrÇn ThÞ Anh
2
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
- C«ng ®o¹n 5: Pha chÕ, ®iÒu chØnh past s¬n(d¹ng bét nh·o) ®· nghiÒn ë
c«ng ®o¹n 4 ®Ó ®¹t c¸c chØ tiªu kü thuËt vÒ mµu s¾c, ®é nhít, ®é phñ,..b»ng thiÕt
bÞ khuÊy trong bÓ ch×m hoÆc bÓ di ®éng.
- C«ng ®o¹n 6: §ãng hép, bao gãi b»ng ph−¬ng ph¸p thñ c«ng.
Nguyªn liÖu ban ®Çu
1
Tæng hîp nhùa alkyl
2
3
Muèi ñ, khuÊy trén
DMHC
ChÊt phô
gia DMHC
DMHC
4
NghiÒn c¸n
DMHC
Pha chÕ, khuÊy trén,
®iÒu chØnh c¸c chØ
tiªu kü thuËt
Th¶i vµo
m«i tr−êng
5
DMHC
6
§ãng hép, bao gãi
DMHC
H×nh 1-1: S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ s¶n xuÊt s¬n vµ nguån th¶i
mét sè lo¹i DMHC
Tõ s¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ trªn cho thÊy, h¬i DMHC ph¸t sinh t¹i hÇu
hÕt c¸c c«ng ®o¹n s¶n xuÊt, tõ nhËp nguyªn liÖu tíi qu¸ tr×nh ®ãng gãi s¶n phÈm.
Nguån g©y « nhiÔm DMHC: nhËp kho dung m«i, thiÕt bÞ tæng hîp alkyl,
rãt n¹p dung m«i, khuÊy, trén, ñ, nghiÒn c¸n nguyªn liÖu, läc vµ ®ãng gãi s¶n
phÈm, kho chøa dung m«i vµ nguyªn liÖu.
TrÇn ThÞ Anh
3
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
Nh− ®· nãi ë trªn, s¬n ®−îc øng dông trong rÊt nhiÒu ngµnh, trong ®ã cã
ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt « t«. S¬n tham gia vµo c«ng ®o¹n phun s¬n cho xe,
®Ó b¶o vÖ cho xe khái sù ¨n mßn vµ t¨ng tÝnh thÈm mü. Qu¸ tr×nh s¬n xe còng
th¶i ra mét l−îng DMHC g©y ®éc h¹i cho c«ng nh©n. T¹i buång s¬n, xe ®−îc
phun s¬n, c¸c h¬i DMHC trong s¬n bay lªn và ®−îc dËp xuèng bëi giµn n−íc.
L−îng n−íc nµy sau khi dËp sÏ chøa mét l−îng DMHC, cÇn xö lý l−îng n−íc
nµy tr−íc khi th¶i vµo nguån n−íc th¶i chung cña c«ng ty.
1.1.2. Nguyªn vËt liÖu dïng trong s¶n xuÊt s¬n
1.1.2.1.
Nguyªn vËt liÖu
+ DÇu th¶o méc: DÇu ®Ëu, dÇu lanh, dÇu trÈu, dÇu cao su,..
+ Bét mµu v« c¬, h÷u c¬ víi 15 lo¹i kh¸c nhau: TiO2, Fe2O3, Cr2O3,
phthalocyanyne xanh, bét ®á Naphthol…(kh«ng tÝnh ®éc).
+ DMHC víi 30 lo¹i kh¸c nhau ®−îc ph©n thµnh:
•
Hydrocarbon th¼ng: x¨ng tr¾ng, dÇu ZA1
•
Hydrocarbon vßng: xylen, toluen
•
Este: butyl acetate, etyl axetat
+ Hãa chÊt kh¸c: anhydricphtalic (AP), pentacrithriol, axeton, butanon,…
+ C¸c phô gia: chÊt lµm kh«, chÊt l¾ng, chÊt t¹o mµng,…
1.1.2.2.
Mét sè lo¹i DMHC trong n−íc th¶i s¶n xuÊt s¬n [20]
Trong s¬n, dung m«i lµ hîp phÇn chÝnh nã th−êng chiÕm khèi l−îng lín
h¬n so víi chÊt t¹o mµng. Mét sè lo¹i s¬n, dung m«i chiÕm ®Õn 80%, chØ cã
20% lµ chÊt t¹o mµng nh−: s¬n nitro xenlulo, clo cao su,…[7]
Dung m«i lµ chÊt láng dÔ bay h¬i dïng ®Ó hßa tan c¸c chÊt t¹o mµng, chÊt
hãa dÎo…chuyÓn hÖ s¬n vµo tr¹ng th¸i thuËn lîi cho viÖc chÕ biÕn vµ sö dông vµ
sÏ bay h¬i hÕt trong qu¸ tr×nh t¹o thµnh mµng s¬n.
C¸c dung m«i th−êng sö dông trong s¬n nh− toluen, xylen, etyl axetat,
butyl axetat, benzen, axeton, metanol ... trong sè ®ã cã benzen ®−îc cho lµ
nguyªn nh©n g©y ung th− nªn Ýt ®−îc sö dông ngµy nay, mét sè kh¸c th× do gi¸
thµnh cao nªn còng Ýt ®−îc sö dông trong c«ng nghiÖp. Qua tham kh¶o tµi liÖu vµ
TrÇn ThÞ Anh
4
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
kh¶o s¸t thùc tÕ cã 4 lo¹i dung m«i ®−îc sö dông nhiÒu trong ngµnh c«ng nghiÖp
s¬n ®ã lµ etyl axetate, butyl axetate, toluen vµ xylen.
B¶ng 1-1: Tæng hîp tÝnh chÊt ho¸ lý cña 4 dung m«i ®Æc tr−ng
trong n−íc th¶i s¬n
Dung m«i
Butyl
m-
axetat
Xylen
92,14
116,16
C4H8O2
C7H8
C6H12O2
83 g/l
0.47 g/l
7 g/l
(20 °C)
(20÷25°C)
(20°C)
77
110,6
91;106;
Etyl axetat
Toluen
o-Xylen
p- Xylen
88,11
106,17
106,17
106,17
C8H10
C8H10
C8H10
0.2 g/l
0.2 g/l
0.2 g/l
124÷127
139
144,4
138,4
91; 92;
43; 56;
91;106;
91;106;
91;106;
51
65
41
105
105
105
0,90
0,87
0,88
0,86
0,88
0,86
TÝnh chÊt
Khèi l−îng
ph©n tö
C«ng thøc
ph©n tö
§é tan
NhiÖt ®é bay
h¬i
M¶nh phæ
khèi ®Æc tr−ng
Tû träng
Nguån [20]
a.
Tolene
Toluen lµ tªn th−êng gäi cña metyl benzen, ®−îc h×nh thµnh do sù g¾n 1
nhãm metyl thay thÕ cho 1 hydrogen cña benzen.
Tªn toluen b¾t nguån tõ tªn toluol - nhùa c©y balsam ë vïng Nam Mü. Tªn
do Jons Jakob Berzelius ®Æt.
Toluen lµ mét chÊt kh«ng ¨n mßn, dÔ bay h¬i vµ dÔ ch¸y. lµ mét chÊt láng
trong suèt, kh«ng hßa tan trong n−íc. Lµ mét hy®rocacbon th¬m, toluen cã kh¶
n¨ng tham gia ph¶n øng thÕ ¸i ®iÖn tö. Nhê cã nhãm metyl mµ ®é ho¹t ®éng hãa
TrÇn ThÞ Anh
5
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
häc cña toluen trong ph¶n øng nµy lín gÊp 25 lÇn so víi benzen.V× vßng th¬m
kh¸ bÒn nªn cÇn ¸p suÊt cao khi tiÕn hµnh ph¶n øng hy®ro hãa toluen thµnh
metylcyclohexan. Giíi h¹n tiÕp xóc nghÒ nghiÖp quèc tÕ quy ®Þnh cho toluen lµ
d−íi 100 ppm cho 8 giê tiÕp xóc.
H×nh 1-2: CÊu tróc Toluen
Toluen ®−îc ®iÒu chÕ tõ benzen, theo ph−¬ng tr×nh ph¶n øng:
C6H6 + Cl2 --> C6H6Cl + HCl
C6H6Cl + CH3Cl + 2Na --> C7H8 + 2NaCl
HoÆc
C6H6 + CH3Cl/AlCl3-->C7H8
Toluen cã thÓ tinh chÕ b»ng c¸ch sö dông c¸c hîp chÊt nh− CaCl2, CaH2,
CaSO4, P2O5 hay natri ®Ó t¸ch n−íc. Ngoµi ra, kü thuËt ch−ng cÊt ch©n kh«ng
còng ®−îc sö dông phæ biÕn. Trong kü thuËt nµy, th−êng sö dông benzophenon
vµ natri ®Ó t¸ch kh«ng khÝ vµ h¬i Èm trong toluen
Toluen lµ mét hy®rocacbon th¬m ®−îc sö dông lµm dung m«i réng r·i
trong c«ng nghiÖp.Toluen chñ yÕu ®−îc dïng lµm dung m«i hßa tan nhiÒu lo¹i
vËt liÖu nh− s¬n, chÊt hãa häc, cao su, mùc in, chÊt kÕt dÝnh,...Trong ngµnh hãa
sinh, ng−êi ta dïng toluen ®Ó t¸ch hemoglobin tõ tÕ bµo hång cÇu.
§éc tÝnh cña Toluen: NÕu tiÕp xóc víi toluen trong thêi gian ®ñ dµi, cã thÓ
bÞ bÖnh ung th−, ®iÕc nghÒ nghiÖp. Toluen lµ chÊt dÔ bay h¬i, dÔ ch¸y næ. ChØ
cÇn mét nång ®é nhá 1/1000, toluen ®· g©y c¶m gi¸c mÊt th¨ng b»ng, lo¹ng
TrÇn ThÞ Anh
6
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
cho¹ng, ®au ®Çu; nÕu nång ®é cao h¬n cã thÓ lµm n¹n nh©n cã ¶o gi¸c hoÆc ngÊt
xØu.
b.
Xylen
Xylen lµ tªn gäi mét nhãm 3 dÉn xuÊt cña benzen lµ 3 ®ång ph©n octo-,
meta-, vµ para- cña dimetyl benzen. C¸c ®ång ph©n o-, m- vµ p- ®−îc ®Æc tr−ng
bëi vÞ trÝ c¸c nguyªn tö cacbon (cña vßng benzen) mµ 2 nhãm metyl ®Ýnh vµo.
C¸c ®ång ph©n o, m vµ p cã danh ph¸p IUPAC lÇn l−ît lµ 1,2-®imetylbenzen,
1,3-®imetylbenzen vµ 1,4-®imetylbenzen.
H×nh 1-3: CÊu tróc cña xylen
Xylen Kh«ng hoµ tan trong n−íc, nh−ng hoµ tan trong c¸c dung m«i
kh«ng ph©n cùc nh− c¸c hy®rocacbon th¬m, lµ chÊt láng kh«ng mµu. Cã nguån
gèc tõ qu¸ tr×nh ®èt ch¸y vµ bay h¬i cña nhiªn liÖu, ®Æc biÖt lµ khÝ th¶i tõ c¸c
lo¹i xe, kÓ c¶ tõ ®un nÊu trong sinh ho¹t. Xylen ¶nh h−ëng tíi c¬ quan thÝnh gi¸c
[12]
c.
Butyl axetat
Lµ este cña axit axetic vµ ancol butylic (n - butanol cho n - BA
CH3COO(CH2)3 – CH3, iso - butanol cho iso - BA CH3COOCH2CH(CH3)2.
TrÇn ThÞ Anh
7
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
H×nh 1-4: CÊu tróc cña butyl axetat
Butyl axetat lµ chÊt láng: n - BA cã tnc = -73,3oC, ts = 126oC; iso - BA cã
tnc = -98,9oC, ts = 116,5oC. Cã mïi th¬m cña hoa qu¶; nhÑ h¬n n−íc; rÊt Ýt tan
trong n−íc, tan trong dung m«i h÷u c¬; h¬i BA cã thÓ g©y næ.
§iÒu chÕ b»ng c¸ch dïng axit axetic este ho¸ n - butanol vµ iso - butanol,
víi xóc t¸c lµ axit v« c¬ nh− H2SO4.
Dïng lµm dung m«i ®Ó chiÕt xuÊt hoÆc dung m«i cho cao ph©n tö nh−
nitroxenluloz¬, peclovinyl, s¬n poliacrylic, vv...; lµ thµnh phÇn cña c¸c tinh dÇu
cã mïi hoa qu¶.
d.
Etyl axetat
Etyl axetat lµ mét hîp chÊt h÷u c¬ víi c«ng thøc CH3CH2OC(O)CH3
H×nh 1-5: CÊu tróc cña etyl axetat
§©y lµ mét chÊt láng kh«ng mµu cã mïi dÔ chÞu vµ ®Æc tr−ng, t−¬ng tù
nh− c¸c lo¹i s¬n mãng tay hay n−íc tÈy s¬n mãng tay.
Lµ mét lo¹i este thu ®−îc tõ etanol vµ axit axetic, nã th−êng ®−îc viÕt t¾t
lµ EtOAc, vµ ®−îc s¶n xuÊt ë quy m« kh¸ lín ®Ó lµm dung m«i.
Etyl axetat lµ mét dung m«i ph©n cùc nhÑ, dÔ bay h¬i, t−¬ng ®èi kh«ng
®éc h¹i vµ kh«ng hót Èm. Nã lµ chÊt nhËn còng nh− cho liªn kÕt hidro yÕu. Etyl
axetat cã thÓ hßa tan tíi 3% n−íc vµ nã cã ®é hßa tan trong n−íc lµ ~8% ë nhiÖt
®é phßng. Khi nhiÖt ®é t¨ng cao th× ®é hßa tan trong n−íc cña nã ®−îc t¨ng lªn.
Nã cã thÓ trén lÉn víi mét sè dung m«i kh¸c nh− etanol, benzen, axeton hay
dietyl ete. Nã kh«ng æn ®Þnh trong dung dÞch cã chøa axÝt hay baz¬ m¹nh.
Etyl axetat ®−îc tæng hîp th«ng qua ph¶n øng este hãa tõ axit axetic vµ
etanol, th«ng th−êng víi sù hiÖn diÖn cña xóc t¸c lµ axit nh− axit sulfuric.
CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O
TrÇn ThÞ Anh
8
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
Do ph¶n øng lµ thuËn nghÞch vµ t¹o ra c©n b»ng ®éng nªn hiÖu suÊt lµ kh¸
thÊp nÕu nh− kh«ng lo¹i bá n−íc ®−îc t¹o ra tõ ph¶n øng.
Qu¸ tr×nh thñy ph©n etyl axetat lµ qu¸ tr×nh ng−îc l¹i víi ph¶n øng trªn:
H+
Etyl axetat + N−íc
Axit axetic + Etanol
ë ®©y, H+ chØ ®ãng vai trß nh− lµ chÊt xóc t¸c vµ nång ®é cña nã kh«ng
thay ®æi trong suèt ph¶n øng. Ngoµi ra, n−íc lu«n cã sè d− thõa v× thÕ thùc tÕ
nång ®é cña nã còng gÇn nh− kh«ng thay ®æi. Tèc ®é ph¶n øng cã thÓ ®−îc coi
nh− lµ chØ cña etyl axetat
Tèc ®é ph¶n øng = k[etyl axetat]
MÆc dï ph¶n øng nµy còng lµ thuËn nghÞch, nh−ng ng−êi ta cã thÓ ®¹t
®−îc ®iÒu ®ã b»ng c¸ch dïng d− thõa etyl axetat ®Ó chuyÓn dÞch ph¶n øng sang
bªn ph¶i.
Etyl axetat ®−îc dïng réng r·i lµm dung m«i cho c¸c ph¶n øng hãa häc
còng nh− ®Ó thùc hiÖn c«ng viÖc chiÕt c¸c hãa chÊt kh¸c. T−¬ng tù, nã còng
®−îc dïng trong s¬n mãng tay vµ thuèc tÈy s¬n mãng tay hay dïng ®Ó khö
cafein cña c¸c h¹t cµ phª hay l¸ chÌ.
Etyl axetat còng cã mÆt trong mét sè lo¹i kÑo, hoa qu¶ hay n−íc hoa do
nã bay h¬i rÊt nhanh vµ ®Ó l¹i mïi n−íc hoa trªn da. Nã còng t¹o ra h−¬ng vÞ
t−¬ng tù nh− cña c¸c lo¹i qu¶ ®µo, m©m x«i hay døa. §©y lµ mét ®Æc tr−ng cña
phÇn lín c¸c este.
Etyl axetat còng cã mÆt trong r−îu vang. Nã ®−îc coi lµ mét chÊt g©y «
nhiÔm khi ë nång ®é cao, khi c¸c lo¹i r−îu vang ®Ó l©u trong kh«ng khÝ. ë nång
®é cao trong r−îu vang, nã ®−îc coi lµ chÊt t¹o ra mïi vÞ l¹, lµ vÞ chua bÊt th−êng
do bÞ thñy ph©n dÇn dÇn ®Ó trë thµnh axÝt axetic
Etyl axetat lµ mét chÊt ®éc cã hiÖu lùc ®Ó sö dông trong thu thËp vµ
nghiªn cøu c«n trïng. Trong c¸c lä chøa etyl axetat, h¬i cña nã sÏ giÕt chÕt c«n
trïng rÊt nhanh mµ kh«ng lµm háng h×nh d¹ng cña chóng. Do kh«ng hót Èm nªn
etyl axetat còng gi÷ cho c«n trïng ®ñ mÒm ®Ó cã thÓ thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc Ðp
x¸c tiÕp theo.
TrÇn ThÞ Anh
9
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
Etyl axetat lµm da kh«, nøt nÎ, cã thÓ g©y thiÕu m¸u vµ nguy hiÓm cho
thËn, gan.
1.2.
HiÖn tr¹ng « nhiÔm n−íc th¶i s¬n
Theo tæ chøc Y tÕ thÕ giíi (WHO) th× víi s¶n l−îng s¬n 25.000 tÊn/n¨m sÏ
ph¸t th¶i ra l−îng VOCs t−¬ng øng lµ 375 tÊn/n¨m. Cïng víi sù gia t¨ng cña s¶n
l−îng lµ sù gia t¨ng cña nguyªn, nhiªn liÖu sö dông vµ c¸c chÊt th¶i d¹ng r¾n,
láng, khÝ mµ ®iÓn h×nh lµ DMHC.
Theo D©n trÝ (b¸o ®iÖn tö cña TW héi khuyÕn häc ViÖt Nam) ®−a tin, gÇn
1.000 nh©n khÈu cña h¬n 200 hé d©n ®ang sinh sèng t¹i tæ 8, thÞ trÊn CÇu DiÔn,
Tõ Liªm, Hµ Néi ®ang ph¶i ®èi mÆt víi nguån n−íc sinh ho¹t ë ®©y qu¸ «
nhiÔm. T¹i khu vùc nµy cã 2 x−ëng s¶n xuÊt s¬n cña hai c«ng ty: Cæ phÇn
Th−¬ng m¹i An T©m vµ Cæ phÇn Th−¬ng m¹i vµ X©y dùng Trung Dòng. Trong
qu¸ tr×nh s¶n xuÊt s¬n tõ n¨m 2003, hai x−ëng nµy ®· trùc tiÕp ®æ n−íc th¶i ra
m−¬ng n−íc mµ kh«ng qua hÖ thèng xö lý n−íc th¶i. DÉn ®Õn, nguån n−íc th¶i
nµy ngÊm vµo ®Êt, thÈm thÊu vµo hÖ thèng giÕng khoan cña c¸c hé d©n n¬i ®©y.
Ng−êi d©n n¬i ®©y ®· mang mÉu n−íc giÕng khoan cña gia ®×nh ®Õn Tæng côc
tiªu chuÈn ®o l−êng chÊt l−îng lµm thö nghiÖm. KÕt qu¶ hµm l−îng cacbuahydro
th¬m v−ît qu¸ tiªu chuÈn cho phÐp 18,3 lÇn.
Kh«ng chØ cã nh÷ng x−ëng s¶n xuÊt s¬n g©y « nhiÔm m«i tr−êng. Nh÷ng
hé d©n tæ 57 phè Phan §×nh Giãt, ph−êng Ph−¬ng LiÖt, Hµ Néi lu«n ph¶i chÞu
mïi s¬n nång nÆc tõ x−ëng s¶n xuÊt cña C«ng ty ThiÕt bÞ gi¸o dôc I. T×nh tr¹ng
« nhiÔm ngµy cµng trÇm träng h¬n khi ®¬n vÞ nµy n©ng c«ng suÊt s¶n xuÊt ®å
dïng cho n¨m häc míi. C«ng ty còng ®· cã nhiÒu biÖn ph¸p nh− kh«ng phun s¬n
trùc tiÕp vµo s¶n phÈm mµ dïng s¬n n−íc song viÖc « nhiÔm lµ bÊt kh¶ kh¸ng,
kh«ng thÓ xö lý triÖt ®Ó mïi s¬n vµ dung m«i.
T¹i th«n BÕn Trung, x· B¾c Hång, huyÖn §«ng Anh (Hµ Néi) cã nhiÒu
èng khãi cña c¸c x−ëng phun s¬n ®å gç. X−ëng phun s¬n ®å gç ë ®©y g©y «
nhiÔm m«i tr−êng, ¶nh h−ëng ®Õn ®êi sèng søc khoÎ vµ s¶n xuÊt cña nhiÒu gia
®×nh trong khu vùc. Ng−êi d©n bÞ ¶nh h−ëng søc khoÎ do mïi s¬n nång nÆc vµ
TrÇn ThÞ Anh
10
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
bôi s¬n lan to¶ xuèng c¸c hé xung quanh x−ëng s¶n xuÊt, c¸c triÖu chøng m¾c
ph¶i nh− tøc ngùc, khã thë, ho ra m¸u. C©y cèi trong v−ên, gia sóc, gia cÇm bÞ
chÕt. Kh«ng chØ kh«ng khÝ, x−ëng phun s¬n cßn th¶i n−íc g©y « nhiÔm n−íc,
®Æc biÖt víi bÓ n−íc trªn nhµ tÇng cña c¸c hé gia ®×nh trong khu vùc tr−íc ®©y
kh«ng cã n¾p kiªn cè bÞ bôi s¬n r¬i xuèng l¾ng ®äng kh«ng thÓ dïng ®−îc, mét
sè hé kh¸c cã giÕng khoan n−íc ng¶ mµu do « nhiÔm nguån n−íc th¶i cña x−ëng
phun thÊm qua.
1.3.
Ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc th¶i s¬n
1.3.1. Ph−¬ng ph¸p hãa lý
Trong c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i, ph−¬ng ph¸p hãa lý hoÆc hãa lý kÕt hîp
®−îc sö dông kh¸ phæ biÕn. C¸c c«ng ty s¶n xuÊt s¬n còng nh− c¸c ngµnh sö
dông s¬n ®· ¸p dông ph−¬ng ph¸p nµy vµo c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i s¬n cña
m×nh.
Mét sè c«ng nghÖ ®· ®−îc ¸p dông nh−:
-
C«ng nghÖ xö lý cÆn b· trong n−íc th¶i s¬n
Nguyªn t¾c: xö lý hãa lý t¸ch riªng c¸c chÊt cÆn b· nh− dÇu, s¬n, sau ®ã
cho bay h¬i. CÆn sau khi ®−îc läc Ðp kh« sÏ ®−îc ®èt cïng víi r¸c th¶i sinh ho¹t
ë nhiÖt ®é cao, b¶o ®¶m ph©n hñy hÕt chÊt th¶i, kh«ng th¶i khãi ®éc h¹i ra m«i
tr−êng.
-
C«ng nghÖ xö lý c¸c chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i s¬n.
Nguyªn t¾c: N−íc th¶i dïng ®Ó t¹o mµn n−íc xö lý khÝ trong c¸c buång
phun s¬n ®−îc xö lý s¬ bé t¹i chç b»ng tuyÓn næi ®Ó lo¹i bá c¸c chÊt cÆn l¬ löng.
CÆn ®−îc vít lªn, n−íc ®−îc läc s¬ bé vµ sö dông ®Ó tiÕt kiÖm n−íc, tiÕt kiÖm tµi
nguyªn. Sau mét thêi gian, n−íc th¶i t¹i c¸c buång phun s¬n ph¶i x¶ ra ngoµi
®−îc thu gom vµo bÓ ®iÒu hoµ. Trong bÓ ®iÒu hoµ nu«i cÊy c¸c chñng vi sinh
ph©n huû chÊt h÷u c¬ vµ ph¸ vì c¸c chÊt h÷u c¬ sinh mïi. Khi bÓ ®iÒu hoµ ®Çy
®Õn møc quy ®Þnh, n−íc th¶i ®−îc b¬m vµo th¸p ph¶n øng keo tô ch×m ®Ó lo¹i bá
c¸c chÊt cÆn l¬ löng vµ ®iÒu chØnh pH. N−íc ®−îc ch¶y qua th¸p l¾ng ®øng kiÓu
cyclon ®Ó l¾ng c¸c chÊt xuèng ®¸y. N−íc trong ®−îc ch¶y vµo bÓ aeroten ®Ó tiÕp
TrÇn ThÞ Anh
11
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
tôc oxy ho¸ vµ b·o hoµ oxy b»ng m¸y thæi khÝ cã c¸c bé phËn ph©n phèi khÝ. Tõ
bÓ aeroten n−íc ®−îc tiÕp tôc b¬m vµo th¸p läc cã chøa than ho¹t tÝnh ®Ó lo¹i bá
c¸c chÊt h÷u c¬ ch−a ph¶n øng hÕt. N−íc th¶i sau khi xö lý ®¹t tiªu chuÈn m«i
tr−êng (TCVN 5945-2005, B).
M«
C«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i hÖ quy m« nhá cho ph©n x−ëng s¬n
t¶ qui tr×nh: BÓ l¾ng c¸t - BÓ ®iÒu hoµ - BÓ sôc khÝ - BÓ l¾ng - BÓ läc
chËm - BÓ chøa. C«ng suÊt: 1,5 m3/giê.Tiªu chuÈn ViÖt Nam, chÊt l−îng n−íc
sau khi qua hÖ thèng xö lý ®−îc héi l−u hoµn toµn trë l¹i buång s¬n, ®¹t giíi h¹n
cho phÐp (TCVN 5945 – 2005, B).
1.3.2. Ph−¬ng ph¸p hÊp phô DMHC trong n−íc th¶i s¬n b»ng than
ho¹t tÝnh
a.
Than ho¹t tÝnh.
Ngµy nay, than ho¹t tÝnh ®−îc sö dông lµm vËt liÖu hÊp phô mét c¸ch phæ
biÕn, bªn c¹nh ®ã cßn cã rÊt nhiÒu lo¹i vËt liÖu hÊp phô kh¸c nh−: oxit nh«m,
silicagen, zeolit, ®¸ ong…
Than ho¹t tÝnh (Activated Carbon) lµ
mét chÊt gåm chñ yÕu lµ
nguyªn tè carbon ë d¹ng v«
®Þnh h×nh (bét), mét phÇn n÷a
cã d¹ng tinh thÓ vôn grafit
(ngoµi carbon th× phÇn cßn l¹i
th−êng lµ tµn tro, mµ chñ yÕu
H×nh 1-6: than ho¹t tÝnh
lµ c¸c kim lo¹i kiÒm vµ vôn
c¸t).
Lµ lo¹i than xèp chøa 88-98% than, tïy ®iÒu kiÖn chÕ t¹o. §−îc xö lý tõ
nhiÒu nguån vËt liÖu nh− than ®¸, than bïn, than n©u, c¸c chÊt cã nguån gèc
xenlulo: gç, tre nøa, mïn c−a, b· mÝa, g¸o dõa, lâi ng«, vá trÊu, vá l¹c (®Ëu
phéng), x−¬ng,...Nh÷ng nguyªn liÖu nµy ®−îc nung nãng tõ tõ trong m«i tr−êng
ch©n kh«ng, sau ®ã ®−îc ho¹t tÝnh hãa b»ng c¸c khÝ cã tÝnh «xi hãa ë nhiÖt ®é
cùc cao (800-9000C) [1, 11].
TrÇn ThÞ Anh
12
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
Trong thµnh phÇn than ho¹t tÝnh, carbon chiÕm 85-95%; 0,6-7,8% hydro;
0,3-0,5% nit¬; 3-11% oxy; 1% s¾t; 2% l−u huúnh; 0-30% photphat; 0-1 CaO; 00,5% clo; 3% natri; 0-2% ®ång,..[11]
Than ho¹t tÝnh cã mét cÊu tróc m¹ng l−íi phøc hÖ bao gåm c¸c lç xèp mÞn
víi c¸c kÝch th−íc vµ h×nh thÓ kh¸c nhau. C¸c lç nµy cã ®−êng kÝnh giíi h¹n tõ
1-10.000nm. Lç cã ®−êng kÝnh tõ 1-100nm gäi lµ lç vi m«, tõ 100-10.000nm gäi
lµ lç vÜ m«. C¸c lç cña than ho¹t tÝnh nµy cã diÖn tÝch bÒ mÆt ®Æc biÖt, kho¶ng
60-1800m2/g vµ kh¶ n¨ng hÊp phô c¸c chÊt tan cña chóng rÊt lín.
Tïy vµo môc ®Ých sö dông, ng−êi ta sÏ lùa chän c¸c d¹ng than phï hîp.
Than ho¹t tÝnh th−¬ng phÈm th−êng ®−îc ph©n chia theo c¸c d¹ng sau:
1. D¹ng bét c¸m (Powdered - PAC) ®©y lµ lo¹i ®−îc chÕ t¹o theo c«ng
nghÖ cò, nay th−êng ®−îc sö dông trong s¶n xuÊt pin, ac-quy. Nã cã ®Æc ®iÓm
chung nhÊt lµ hÊp phô trong pha láng, diÖn tÝch bÒ mÆt kh«ng lín l¾m, ®é xèp
cao t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh khuÕch t¸n [1]. Cã mét sè nhµ s¶n xuÊt dïng lo¹i
nµy trén víi keo ®Ó ®óc thµnh nh÷ng èng than nh×n gièng nh− d¹ng khèi ®Æc
d−íi ®©y.
2. D¹ng h¹t (Granulated - GAC) lµ nh÷ng h¹t than nhá, rÎ tiÒn, thÝch hîp
cho viÖc khö mïi, hÊp phô khÝ. §é bÒn c¬ häc cao, diÖn tÝch bÒ mÆt vµ dung
l−îng hÊp phô lín [1]. Tuy nhiªn, n−íc th−êng cã xu h−íng ch¶y xuyªn qua
nh÷ng kho¶ng trèng gi÷a nh÷ng h¹t than thay v× ph¶i chui qua nh÷ng lç nhá.
3. D¹ng khèi ®Æc (Extruded Solid Block – SB) lµ lo¹i hiÖu qu¶ nhÊt ®Ó läc
cÆn, khuÈn Coliform, ch×, ®éc tè, khö mÇu vµ khö mïi clorine. Lo¹i nµy ®−îc
lµm tõ nguyªn mét thái than, ®−îc Ðp ®Þnh d¹ng d−íi ¸p xuÊt tíi 800 tÊn nªn rÊt
ch¾c ch¾n.
B¶ng sau liÖt kª mét sè lo¹i than th−¬ng phÈm cña mét vµi n−íc dïng
trong xö lý n−íc vµ n−íc th¶i nh»m môc ®Ých lo¹i bá chÊt h÷u c¬.
TrÇn ThÞ Anh
13
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
B¶ng 1- 2: Than ho¹t tÝnh sö dông trong xö lý n−íc, n−íc th¶i
Tªn
TW1, TW2,
TW3
CAL 12x40
Nhµ s¶n xuÊt
Trµ B¾c, Trµ Vinh,
Ph−¬ng
øng dông trong
liÖu
ph¸p ho¹t
Sä dõa
H¬i n−íc
c«ng nghÖ
N−íc cÊp, n−íc
th¶i, ®å uèng
ViÖt Nam
Calgon, Pitts- burg
USA
Acticarbone
Nguyªn
Charbon actif corp.
Than non
H¬i n−íc
(bitum)
Than gç
®−êng
H¬i n−íc
New Yord
Cliffchar
Cliffs – Dow Chem.
Matschapp Activit
Than gç
N−íc, tÈy mµu
Axit
®−êng
Than gç
Kh«ng khÝ
Amsterdam
Hydraffin
Carbo – Norit – Un.
N−íc, r−îu, dÇu
thùc vËt, ®−êng
Co USA
Dusarit
N−íc, ®å uèng,
N−íc, tinh chÕ
®−êng
Gç
Clorua kÏm
N−íc
Lignit
H¬i n−íc
N−íc
Than gç
H¬i n−íc
N−íc, khö mïi
Gç th«ng
H¬i n−íc
Czech + §øc
Hdro darco
Darco Corp. New
Yord
Klearit
Fennison Wright
Corp. Toledo, Ohio
Norit
Amer. Norit-Comp
USA
Norit
All. Norit-gesell. Hµ
N−íc, tÈy mµu
thùc phÈm, hãa
Gç
H¬i n−íc
N−íc, tÈy mµu
Lan
Nuchar
West Virginia pulp.
Co. New Yord
Sylvac
Gray chem. Comp.
B· th¶i
H¬i n−íc
c«ng
N−íc, tÈy mµu,
khö mïi khÝ
Gç cøng
Photphoric
Lignit
H¬i n−íc
N−íc
Roullet. USA
Weschar
Western Fillter Co.
N−íc, t¸ch dÇu
kho¸ng khèi n−íc,
Dewver
Nguån [18]
TrÇn ThÞ Anh
14
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
Do cã rÊt nhiÒu lo¹i than ®ang l−u hµnh nªn viÖc chän lùa cho mét môc
®Ých sö dông cô thÓ nªn theo khuyÕn c¸o cña nhµ s¶n xuÊt. NÕu kh«ng cã ®−îc
khuyÕn c¸o cô thÓ th× tr−íc khi sö dông cÇn ph¶i ®−îc thö ®Ó ®¸nh gi¸. Mét sè
chØ tiªu nh− thµnh phÇn hãa häc, mét sè chØ sè mang tÝnh chÊt tiªu chuÈn chØ nªn
xem xÐt lµ yÕu tè tham kh¶o. B¶ng sau cho thÊy sù kh¸c biÖt rÊt lín vÒ thµnh
phÇn hãa häc cña mét sè lo¹i than ho¹t tÝnh.
B¶ng1-3: Thµnh phÇn hãa häc cña mét sè lo¹i than ho¹t tÝnh
Thµnh phÇn
Than
Tro (%)
Tan trong
C (%)
pH tr−íc
HCl
chiÕt
Norit
93-96
4.5-6.5
2-3
7.8-8.3
Darco
65-70
25-30
0.5
4.5-6.0
Suchar
97-99
2.0-3.5
1.2-2.4
6.3-7.0
Nuchar W
95-98
2.0-3.5
1.3-2.5
7.5
Nuchar 2
90-95
5-10
3-7
7-8
Bonchar
9-10
90
-
-
Cliffchar
89-90
3-4
-
9.5-10.5
TW 2
92.5
2.6
-
-
89
7
-
-
Cal 12x40
Nguån [1]
b.
C¬ chÕ hÊp phô dung m«i h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh
Qu¸ tr×nh hÊp phô dung m«i h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh diÔn ra trong m«i
tr−êng n−íc. N−íc lµ m«i tr−êng ph©n cùc m¹nh, trong tr¹ng th¸i láng c¸c ph©n
tö kh«ng tån t¹i ë tr¹ng th¸i biÖt lËp mµ chóng t−¬ng t¸c, g¾n kÕt víi nhau th«ng
qua cÇu liªn kÕt hydro. Than ho¹t tÝnh (chÊt hÊp phô) vµ dung m«i h÷u c¬ (chÊt
bÞ hÊp phô) ®Òu lµ chÊt kh«ng ph©n cùc [1]. ë ®©y x¶y ra sù t−¬ng t¸c gi÷a than
ho¹t tÝnh, dung m«i h÷u c¬ vµ m«i tr−êng n−íc. Cã Ýt nhÊt ba cÆp t−¬ng t¸c: than
ho¹t tÝnh-dung m«i h÷u c¬, than ho¹t tÝnh-dung m«i n−íc, dung m«i h÷u c¬dung m«i n−íc. Do sù cã mÆt cña n−íc, nªn trong hÖ sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh hÊp phô
c¹nh tranh gi÷a dung m«i h÷u c¬ vµ n−íc lªn trªn bÒ mÆt cña than ho¹t tÝnh. CÆp
than ho¹t tÝnh-dung m«i h÷u c¬ cã lùc t−¬ng t¸c m¹nh nªn qu¸ tr×nh hÊp phô x¶y
TrÇn ThÞ Anh
15
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
ra cho cÆp ®ã: do than ho¹t tÝnh vµ dung m«i h÷u c¬ lµ chÊt kh«ng ph©n cùc
n»m trong dung m«i n−íc lµ chÊt ph©n cùc nªn chóng ®Èy nhau, vµ do sè l−îng
cña n−íc so víi dung m«i h÷u c¬ ¸p ®¶o nªn dung m«i h÷u c¬ bÞ “chÌn Ðp”, nÕu
nång ®é dung m«i ®ñ lín th× chóng t×m c¸ch co côm l¹i víi nhau. Do b¶n chÊt
gièng nhau, cïng kh«ng ph©n cùc nªn chóng t−¬ng t¸c tèt, nhÊt lµ khi mµ c¸c
dung m«i n−íc kh«ng −a c¸c dung m«i h÷u c¬.
Qu¸ tr×nh hÊp phô dung m«i h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh theo thø tù sau: §Çu
tiªn, dung m«i h÷u c¬ ®−îc khuÕch t¸n trong n−íc vµ ®i tíi bÒ mÆt ngoµi cña
than ho¹t tÝnh. Sau ®ã, dung m«i ®−îc khuÕch t¸n tõ mÆt ngoµi ®Õn mÆt trong
cña mçi lç cña than ho¹t tÝnh, n¬i mµ nã ®−îc hÊp phô (®©y gäi lµ “sù khuÕch
t¸n mÆt trong cña h¹t”), vµ sù hÊp phô x¶y ra chØ khi dung m«i h÷u c¬ cã mÆt ë
chç hÊp phô [11].
Kh¶ n¨ng hÊp phô cña than than ho¹t tÝnh phô thuéc vµo ®é xèp, diÖn tÝch
bÒ mÆt riªng, hÖ mao qu¶n vµ cÊu tróc cña bÒ mÆt.
DiÖn tÝch bÒ mÆt riªng: lµ diÖn tÝch bÒ mÆt tÝnh cho mét ®¬n vÞ khèi l−îng,
bao gåm tæng diÖn tÝch bÒ mÆt bªn trong mao qu¶n vµ bªn ngoµi c¸c h¹t. DiÖn
tÝch cµng lín th× kh¶ n¨ng hÊp phô cµng cao.
KÝch th−íc cña mao qu¶n: Than ho¹t tÝnh cã hÖ mao qu¶n lín th× diÖn tÝch
bÒ mÆt kh«ng cao nªn dung l−îng hÊp phô thÊp, nh−ng tèc ®é hÊp phô lo¹i than
nµy cao.
Mao qu¶n lín: d > 50mm
Mao qu¶n trung b×nh: 2 < d < 50mm
Mao qu¶n nhá: d < 2mm.
Dùa trªn nguyªn t¾c hÊp phô, ng−êi ta ®· ®−a ra c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i
s¬n, ®ã lµ: Dïng chÊt hÊp phô ®Ó hÊp phô c¸c chÊt « nhiÔm hoµ tan trong n−íc
nh− chÊt h÷u c¬, kim lo¹i nÆng, dÇu mì, phèt ph¸t... sau ®ã kÕt hîp víi t¹o b«ng
vµ keo tô ®Ó kÐo toµn bé c¸c chÊt l¬ löng cïng víi chÊt hÊp phô sau khi ®· hÊp
phô c¸c chÊt « nhiÔm xuèng kÕt tña. N−íc trong bªn trªn lµ n−íc ®· ®−îc xö lý
®¶m b¶o ®¹t tiªu chuÈn th¶i vµ sÏ ®−îc th¶i ra ngoµi hoÆc tuÇn hoµn l¹i ®Ó t¸i sö
TrÇn ThÞ Anh
16
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
dông. Bïn l¾ng sÏ ®−îc ®−a vµo m¸y Ðp bïn ®Ó Ðp thµnh b¸nh, sau ®ã sÏ ®−îc
cho vµo bao t¶i ®Ó xö lý hoÆc ch«n lÊp theo qui ®Þnh. C«ng suÊt (tÝnh theo ca):
12-18m3.
c.
C¸c ph−¬ng ph¸p gi¶i hÊp than ho¹t tÝnh
Gi¶i hÊp than ho¹t tÝnh nh»m t¸i sinh than ho¹t tÝnh khi mµ than ho¹t tÝnh
®· hÊp phô b·o hßa, thay vµo viÖc thay thÕ bëi than míi. Gi¶i hÊp phô lµ qu¸
tr×nh ng−îc víi hÊp phô, t¸ch chÊt bÞ hÊp phô (dung m«i h÷u c¬) trªn bÒ mÆt chÊt
r¾n (than ho¹t tÝnh) ra ngoµi dung dÞch.
Dùa trªn nguyªn t¾c gi¶i hÊp phô ®ã, ng−êi ta ®−a ra ba ph−¬ng ph¸p t¸i
sinh than ho¹t tÝnh cã hiÖu qu¶ [1, 13].
- T¸i sinh b»ng h¬i: Ph−¬ng ph¸p nµy h¹n chÕ sù t¸i sinh than chØ cè ®Þnh
nh− mét s¶n phÈm dÔ bay h¬i. ViÖc sö dông h¬i n−íc chØ thÝch hîp lµm th«ng bÒ
mÆt h¹t vµ diÖt trïng cho than.
- T¸i sinh nhiÖt: b»ng nhiÖt ph©n vµ ®èt c¸c chÊt h÷u c¬ hÊp phô. Lß nung
nãng ®Õn 800oC víi ¸p suÊt ®iÒu khiÓn ®−îc tr¸nh lµm ch¸y than. Ph−¬ng ph¸p
nµy cho phÐp t¸i sinh rÊt tèt than ho¹t tÝnh. Tuy nhiªn nã cã hai nh−îc ®iÓm lín
•
Lß ph¶i cã thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é, mét hÖ thèng lµm
kh« n−íc ë cöa vµo vµ lµm Èm than ë cöa ra.
•
Tæn thÊt than lín (7-10% do t¸i sinh). NghÜa lµ sau 10-14 lÇn t¸i
sinh theo thèng kª, ng−êi ta ph¶i thay toµn bé khèi l−îng than ho¹t tÝnh.
-
T¸i sinh hãa häc: Degremont ®· ph¸t triÓn mét ph−¬ng ph¸p dùa
trªn t¸c dông cña mét chÊt dung m«i ë nhiÖt ®é gÇn 100oC, cã pH cao.
•
−u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ tæn thÊt than ho¹t tÝnh nhá
(kho¶ng 1% khèi l−îng ®· xö lý).
•
Nh−îc ®iÓm: do dïng c¸c chÊt ph¶n øng ®Ó t¸i sinh (kiÒm vµ dung
m«i) t¹o ra c¸c dung dÞch röa gi¶i mµ cÇn ph¶i thu håi dung m«i b»ng ch−ng cÊt.
TiÕp theo ng−êi ta ph¶i lo¹i bá « nhiÔm b»ng ®èt c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng thu håi.
TrÇn ThÞ Anh
17
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
-
Khoa CNSH - MT
T¸i sinh b»ng dung dÞc axÝt – baz¬: Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc øng
dông phô thuéc vµo c¸c chÊt h÷u c¬ ®· bÞ hÊp phô trªn than. §èi víi chÊt bÞ hÊp
phô lµ hä phenol vµ axit th× cã thÓ t¸i sinh b»ng dung dÞch NaOH 4%, ng−îc l¹i
víi chÊt bÞ hÊp phô mang tÝnh baz¬ nh− hä anilin cã thÓ t¸i sinh b»ng dung dÞch
HCl 5%. Trong thùc tÕ ph−¬ng ph¸p nµy chØ ®−îc øng dông ®Ó t¸i sinh phôc håi
nhanh kh¶ n¨ng hÊp phô cña than bëi v× hiÖu suÊt t¸i sinh kh«ng cao. Than ho¹t
tÝnh cÇn ph¶i ®−îc ho¹t hãa nhiÖt sau vµi lÇn t¸i sinh víi dung dÞch axÝt vµ baz¬.
d.
øng dông trong xö lý m«i tr−êng
Ph−¬ng ph¸p hÊp phô b»ng than ho¹t tÝnh ®· cã lÞch sö rÊt l©u ®êi. Cho
®Õn nay, c¸c nhµ khoa häc ®· t×m thÊy b»ng chøng, chøng minh r»ng tõ tr−íc
c«ng nguyªn ng−êi Hy L¹p cæ ®¹i ®· biÕt dïng than cñi ®Ó lµm gi¶m l−îng kÏm
vµ quÆng thiÕc trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ luyÖn ®ång. øng dông ®Çu tiªn cña
than ho¹t tÝnh ®−îc ghi nhËn lµ n¨m 1794 t¹i n−íc Anh, hä ®· dïng than ho¹t
tÝnh ®Ó lo¹i mÇu trong ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt mÝa ®−êng.
Mohammad Mainul Karim (2006) ®· nghiªn cøu sù hÊp phô c¸c hîp chÊt
mµu trong n−íc th¶i ngµnh thuéc da t¹i Bangladesh sö dông cacbon ho¹t tÝnh
d¹ng bét ®−îc s¶n xuÊt tõ mét sè nguån thùc vËt b¶n ®Þa qua qu¸ tr×nh ho¹t ho¸
víi ZnCl2. NhiÖt ®é tèi −u (500C), thêi gian tiÕp xóc tèi −u (30-40 phót) vµ hµm
l−îng chÊt hÊp phô (2g/l), cacbon ho¹t tÝnh tõ mïn c−a vµ c©y d¹ lan n−íc cho
hiÖu suÊt lo¹i bá c¸c hîp chÊt mµu trong n−íc ®¸ng kÓ. HiÖu suÊt hÊp phô ®èi
víi thuèc nhuém ho¹t tÝnh cao h¬n so víi thuèc nhuém ph©n t¸n.
Souvik Banerjee vµ M.G. Dastidar (2005) ®· nghiªn cøu kh¶ n¨ng sö dông
chÊt th¶i tõ qu¸ tr×nh chÕ biÕn ®ay (JPW) ®Ó xö lý n−íc th¶i nhiÔm thuèc nhuém
vµ c¸c chÊt h÷u c¬ kh¸c th¶i ra tõ c¸c ho¹t ®éng liªn quan tíi trång ®ay vµ s¶n
xuÊt v¶i. HiÖu suÊt lo¹i bá cao nhÊt lµ 81,7% ®¹t ®−îc ®èi víi methylen xanh khi
sö dông JPW so víi 61% khi sö dông cacbon ho¹t tÝnh d¹ng bét PAC (powdered
activated carbon) vµ 40% khi sö dông cacbon ho¹t tÝnh d¹ng h¹t GAC (granular
activated carbon) trong cïng ®iÒu kiÖn.
TrÇn ThÞ Anh
18
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
V. K. Gupta, Suhas vµ Dinesh Mohan (2003) ®· biÕn ®æi than bïn tõ c¸c
nhµ m¸y s¶n xuÊt ph©n bãn vµ xØ lß h¬i trong c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt thÐp thµnh
c¸c chÊt hÊp phô cã chi phÝ thÊp. Nh÷ng chÊt hÊp phô nµy ®−îc sö dông ®Ó lo¹i
bá chÊt h÷u c¬, thuèc nhuém trong n−íc th¶i.
Rengaraj (2002) ®· chÕ t¹o cacbon ho¹t tÝnh tõ vá c©y cao su, mét lo¹i
chÊt th¶i n«ng nghiÖp, ®Ó hÊp phô phenol trong dung dÞch. So víi cacbon ho¹t
tÝnh trªn thÞ tr−êng cã kh¶ n¨ng hÊp phô cao h¬n kho¶ng 2,25 lÇn.
§Õn cuèi thÓ kû 19 ®Çu thÕ kû 20 than ho¹t tÝnh ®−îc øng dông phæ biÕn ë
hÇu hÕt c¸c n−íc trªn thÕ giíi vµ ®· xuÊt hiÖn thuËt ng÷ míi “ngµnh khoa häc
c«ng nghÖ than ho¹t tÝnh”. §Õn nay, cã rÊt nhiÒu s¸ch vµ tµi liÖu cña c¸c nhµ
khoa häc trªn thÕ giíi c«ng bè nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu øng dông vµ s¶n
xuÊt than ho¹t tÝnh, gÇn ®©y nhÊt n¨m 2008 t¹p chÝ khoa häc næi tiÕng thÕ giíi
ElSEVIER ®· c«ng bè c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ than ho¹t tÝnh cña trªn 200
nhµ khoa häc næi tiÕng thÕ giíi vÒ lÜnh vùc nµy [22,23].
T¹i ViÖt Nam ®· cã nhiÒu nhµ khoa häc nghiªn cøu vÒ kh¶ n¨ng hÊp phô
cña than ho¹t tÝnh, trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn ViÖn hãa häc, ViÖn C«ng nghÖ M«i
tr−êng, ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam, §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi, §¹i
häc B¸ch Khoa Thµnh phè Hå ChÝ Minh, §¹i Häc Khoa häc Tù Nhiªn Hµ Néi…
C¸c nghiªn cøu nµy tËp trung vµo øng dông xö lý m«i tr−êng nh− xö lý khÝ th¶i,
n−íc th¶i dÖt nhuém, chÊt h÷u c¬ vµ c¶ n−íc dïng cho sinh ho¹t. Lª V¨n C¸t
cïng céng sù (2001) nghiªn cøu víi c«ng tr×nh “®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng hÊp phô chÊt
h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh trong c«ng nghÖ xö lý n−íc” ®−îc ®−a ra t¹i b¸o c¸o
khoa häc, héi nghÞ xóc t¸c vµ hÊp phô toµn quèc lÇn thø hai....
Cho ®Õn nay, c«ng nghÖ xö lý khÝ th¶i dung m«i trong buång s¬n ®−îc ¸p
dông phæ biÕn nhÊt vÉn lµ dïng n−íc ®Ó dËp h¬i s¬n, sau ®ã míi ®Õn xö lý thø
cÊp b»ng c¸c lo¹i vËt liÖu hÊp phô, vÝ dô nh− than ho¹t tÝnh. D−íi ®©y lµ s¬ ®å
kh¸i qu¸t c«ng nghÖ.
TrÇn ThÞ Anh
19
MSSV: 505303001
§å ¸n tèt nghiÖp
Khoa CNSH - MT
HÚT KHÍ
H×nh 1.7: S¬ ®å c«ng nghÖ buång s¬n vµ hÖ thèng dËp n−íc
1.3.3. Ph−¬ng ph¸p ph©n hñy hîp chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i s¬n
b»ng siªu ©m
Ngµy nay, mäi ng−êi ®Òu biÕt ®Õn siªu ©m lµ mét øng dông trong y tÕ, ®Ó
nh×n râ cÊu tróc néi t¹i cña c¬ thÓ, chÈn ®o¸n chÝnh x¸c khèi u, lo¹i bá nh÷ng
s¹n trong thËn mµ kh«ng cÇn ph¶i lµm phÉu thuËt, ch÷a trÞ nh÷ng tæn th−¬ng vÒ
s−¬ng sôn (nh− ë khuûu tay), vµ chôp nh÷ng h×nh ¶nh ph¸t triÓn cña thai nhi
trong thêi kú mang thai. Bªn c¹nh gi¸ trÞ ®ã, siªu ©m cßn cã rÊt nhiÒu nh÷ng øng
dông kh¸c. §Æc biÖt lµ kh¶ n¨ng ph©n hñy c¸c HCHC trong n−íc th¶i, ®ãng gãp
vµo c«ng cuéc b¶o vÖ m«i tr−êng, lµm s¹ch nguån n−íc.
a.
Kh¸i niÖm
Siªu ©m lµ sãng c¬ häc cã tÇn sè lín h¬n tÇn sè ©m nghe thÊy (trªn
20kHz). ThÝnh gi¸c cña con ng−êi rÊt nh¹y c¶m víi d¶i tÇn sè tõ ©m trÇm (vµi
TrÇn ThÞ Anh
20
MSSV: 505303001
- Xem thêm -