BÁO CÁO THỰC TẬP Đề tài Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 1 MỤC LỤC BÁO CÁO THỰC TẬP 1 Đề tài 1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 1 MỤC LỤC 2 LỜI MỞ ĐẦU Nước là nguồn tài nguyên quý giá và cần được bảo vệ. Ngày nay, hoạt động công nghiệp đang diễn ra mạnh mẽ và nhanh chóng, dân số gia tăng … làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường và đặc biệt là nuồn tài nguyên nước. Do đó, cần bảo vệ, sử dụng hợp lý nguồn nước hiện có. Phương pháp xử lý cuối đường ống vẫn là phương pháp được nhiều doanh nghiệp chấp nhận. Có nhiều phương pháp xử lý nước trong đó có phương pháp hóa học. Phương pháp hóa học làm sạch nguồn nước bao gồm trung hóa, oxy hoá-khử và kết tủa. Tất cả đều liên quan đến tác chất do đó chi phí lớn.Vì thế phương pháp này để loại các chất hòa tan và trong hệ thống cấp nước khép kín. 2 NỘI DUNG A- Xử lý nước bằng phương pháp trung hòa Mục đích: nước thải chứa các axit vô cơ hay kiềm như nước thải của nhiều lĩnh vực thì cần trung hòa để đưa độ pH của dung dịch nước thải về pH 6.5-8.5. Việc lựa chọn các chất hòa trộn phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy vào thể tích và nồng độ nước thải 1. Trung hòa bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải kiềm Ứng dụng: sử dụng khi trên KCN có nước thải của 1 số nhà máy chứa axit và một số nhà máy có nước thải chứa kiềm. Người ta trộn nước axit và kiềm vào bình có cánh khuấy hoặc không có cánh khuấy ( khuấy trộn bằng không khí ). Ví dụ : xử lý nước thải xi mạ 3 2. Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải Ứng dụng : trung hòa nước thải có tính axit. Hóa chất sử dụng là : NaOH, KOH, sữa vôi, đôlômit. Tuy nhiên tác chất rẻ nhất là sữa vôi Ca(OH) 2 5-10%. Đôi khi trung hòa người ta sử dụng các chất thải khác nhau. Ví dụ : xử lý nước thải có axit sunfuaric người ta dùng xỉ của hợp kim sắt – crom, luyên thép và luyện gang. Tác chất được chọn phụ thuộc vào thành phần và nồng độ nước thải. Có 3 dạng nước thải có tính axit: - Nước thải có tính axit yếu : axit cacbonic - Nước chứa axit mạnh và muối kim loại này dễ tan trong nước như : HCl, HNO 3 … - Nước chứa axit mạnh nhưng muối khó tan trong nước như : H 2 SO 4 … Khi trung hòa nước thải chứa axit sunfuric bằng sữa vôi dễ gây lắng cặn làm tắc nghẽn thành ông , nên cần rửa chúng bằng nước sạch và cho thêm vào nước thải chất làm mềm nước hoặc tăng vận tốc dòng nước. Để trung hòa nước thải có tính kiềm người ta sử dụng các axit hoặc khí axit, ví dụ xử lý nước thải nhà máy bia… 3. Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa Vật liệu lọc : đá vôi, magiezit, đá hoa cương, đôlômit…Dùng thiết bị lọc đứng có kích thước hạt CaCO 3 , hoặc đôlômit kích thước 30-80mm, chiều cao lớp lọc 0,85-1,2m, 4 vận tốc không được lớn hơn 5m/s và thời gian tiếp xúc không nhỏ hơn 10 phút.Vận tốc trong thiết bị nằm ngang là 1-3 m/s. 4. Trung hòa nước thải chứa kiềm bằng cách dùng khí thải-khói từ lò đốt Ứng dụng : để trung hòa nước thải chứa kiềm,có thể dùng khí thải chứa CO 2 ,SO 2 … Việc dùng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại Ưu điểm : - Độ hòa tan CO 2 kém nên mức độ nguy hiểm do oxy hóa quá mức các dd được trung hòa cũng giảm xuống - Tác động ăn mòn và độc hại nhỏ hơn ion khác - Giảm chi phí cho quá trình trung hòa Ví dụ : sử dụng khói lò hơi để trung hòa nước thải dệt nhuộm CO 2 + H 2 O + 2NaOH => Na 2 CO 3 + 2H 2 O (pH~11) Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O => 2NaHCO 3 (pH~8) B- Xử lý nước bằng phương pháp oxy hóa Mục đích : trong quá trình oxy hóa, các chất ô nhiễm độc hại chứa trong nước thải sẽ chuyển thành chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước Ưu điểm : làm sạch nước Khuyết điểm : Phương pháp này yêu cầu chi phí hóa chất lớn, vì thế nó chỉ được ứng dụng khi chất ô nhiễm không thể loại được bằng phương pháp khác. Ví dụ xử lý xianua, hợp chất tan của Asen… Chất oxy hóa mạnh nhất là flo nhưng tính ăn mòn mạnh nên không sử dụng trong thực tế Thế oxy hóa của một số chất oxy hóa Chất oxy hóa Thế oxy hóa Chất oxy hóa Thế oxy hóa F 3.0 KMnO 4 1.7 OH - 2.8 ClO 2 1.5 O 3 2.1 Cl 2 1.4 H 2 O 2 1.8 5 Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa Chất oxy hóa Loại chất thải Ozone - Không khí (oxy khí quyển) Sulfite (SO 3 -2 ), Sulfide (S -2 ), Fe +2 Khí Chlor Sulfide, Mercaptans Khí chlor và xút Cyanide (CN - ) Chloride dioxide Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat) Hypochlorite natri Cyanide, chì Hypochlorite canxi Cyanide Permanganate kali Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu cơ có lưu huỳnh, Rotenone, formaldehyde Permanganate Mn Hydrogen peroxide Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì Năng lực oxy hóa tương đối của các chất oxy hóa của các chất oxy hóa ( so với Cl2) Chất oxy hóa Năng lực oxy hóa Chất oxy hóa Năng lực oxy hóa 6 tương đối tương đối F 2.23 HbrO 1.17 Gốc OH - 2.06 Cl 2 O 2 1.15 Nguyên tử oxy 1.78 HClO 1.10 H 2 O 2 1.31 Cl 2 1.00 Gốc perhyroxyl 1.25 Br 2 0.80 MnO 4 - 1.24 I 2 0.54 1- Oxy hóa bằng Clo và các hợp chất của Clo Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly: Cl 2 + H 2 O H + + OCl - + Cl - Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau: Ca(OCl) 2 + H 2 O CaO + 2HOCl 2HOCl 2H+ + 2OCl - Mật độ Clo : 3.17g/l dung dịch. Theo TCXD –33: 1985: Lượng Clo dư ở đầu mạng lưới tối thiểu 0,5 mg/l Theo TCXD –33: 1985:Lượng Clo dư ở cuối mạng lưới tối thiểu 0,05mg/l và không lớn hơn mức có mùi khó chịu. Dùng thiết bị Clorato để định lượng và pha chế Clo a- Phạm vi ứng dụng Thiết bị dữ trữ clo lỏng phải được kiểm tra và đảm bảo tùy theo số lượng sản phẩm dữ trữ, do vậy phải tôn trọng quy định hướng dẫn cho thiết bị đã phân loại. 7 Nước Javel ( hypoclorit natri ) đặc biệt được dùng khi có lý do an toàn dự trữ, ta có thể dùng khí Clo. Hypoclorit canxi có một hàm lượng Clo hoạt tính rất cao và được dùng trước hết ở vùng không có nguồn cấp khí Clo, cũng không có dung dịch hyporit natri b- Bể tiếp xúc Thời gian tiếp xúc chủ yếu liên quan đến mục đích sử dụng, cần đạt tới 2h. Điều quan trọng là trộn dung dịch chứa clo với nước xử lý nước một cách nhanh chóng và hoàn hảo Các bể tiếp xúc cần phải sắp xếp để tránh tất cả nối tắt dòng chảy do 1 phần nước chảy qua bể quá nhanh không đủ tiếp xúc cần thiết nhỏ nhất 2- Oxy hóa bằng hydroperoxit Hydroperoxit H 2 O 2 là một chất lỏng không màu và có thể trộn lẫn với nước ở bất kỳ tỉ lệ nào. Được ứng dụng để oxy hóa các nitrit, andehit, phenol, xianua, chất thải chứa lưu huỳnh, thuốc nhuộm hoạt hóa…Nồng độ giới hạn cho phép trong nước là 0.1 mg/l Trong môi trường axit và kiềm,H 2 O 2 được phân hủy 2H + + H 2 O 2 + 2e  2H 2 O 2OH - + H 2 O 2 + 2e  H 2 O + 2O 2- Trong môi trường axit, H 2 O 2 chyển muối sắt II thành muối sắt III, HNO 2 thành HNO 3 , CN - thành CNO - trong môi trường kiềm. Trong dung dịch loãng , quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra chậm, nên cần có xúc tác kim loại có hóa trị thay đổi ( Fe 2+ ,Cu 2+ ,…) để tăng tốc độ phản ứng. Nếu sử dụng H 2 O 2 một cách độc lập thì hiệu quả phân hủy các CHC rất hạn chế. Hiệu quả đó tăng rất mạnh khi kết hợp H 2 O 2 với một số tác nhân khác như: Fe 2+ , Fe 3+ , ozone hoặc bức xạ cực tím ( ultraviolet - UV). Tổ hợp Fe 2+ / H 2 O 2 được gọi là tác nhân Fenton; còn Fe 3+ /H 2 O 2 – tác nhân tương tự Fenton. Xúc tác Fe 2+ có thể dùng ở dạng muối tan (xúc tác đồng thề) hoặc ở dạng hấp phụ trên chất mang rắn (xúc tác dị thể). Hệ chất Fenton ( dung dịch H 2 O 2 ,xúc tác Fe) dùng để xử lý các chất hữu cơ độc hại.Quá trình oxy hóa bằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH khoảng 3-5 với có mặt xúc tác Fe,Mn 2+, Cr 3+ và H 2 O 2 . Cơ chế và động học của phương pháp oxy hóa với tác nhân Fenton như sau: Đầu tiên xảy ra phản ứng tạo gốc OH Fe 2+ + H 2 O 2 → Fe 3+ + HO¯ + OH với k 2 = 76 mol -1 s - 1 8 Sau đó xảy ra phản ứng phục hồi Fe 2+ Fe 3+ + H 2 O 2 → Fe 2+ + H + + HO 2  với k 3 < 3x10 -3 mol -1 s - 1 Gốc OH tạo thành ở phản ứng 1 sẽ đóng vai trò chính trong việc oxy hóa CHC. Ở nhiệt độ bình thường, phản ứng thường xảy ra với tốc độ nhanh, hằng số tốc độ khoảng 10 7 -10 10 . Ở pH thấp, phản ứng 1sẽ thuận lợi hơn, và phản ứng oxy hóa CHC sẽ tốt hơn do số lượng gốc OH tăng hơn. Nói chung, phản ứng Fenton xảy ra tốt ở pH < 4. Với tác nhân tương tự Fenton (H 2 O 2 / Fe 3+ ), trước tiên xảy ra phản ứng khử Fe 3+ thành Fe 2+ sau đó sẽ xảy ra phản ứng Fenton như ở trên. So sánh đặc điểm của một số hóa chất sử dụng cho quá trình oxy hóa Đặc diểm Đặc điểm mong muốn đạt được Chlorine Sodium hypochloride Calcium hypochloride Chlorine dioxide Bromine chloride Ozone UV Độc tính đối với vi sinh vật Độc tính cao ở nồng độ cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Độ hòa tan Phải hòa tan trong nước hoặc mô Thấp Cao Cao Cao Thấp Cao N/A Độ bền Ít giảm tính diệt khuẩn theo thời gian Bền Hơi không ổn định Tương đối bền không bền sx khi cần Hơi không ổn định không bền sx khi cần sx khi cần Không độc đối với sv bậc cao Độc đối với vsv, không độc với người và động vật Rất độc với sv bậc cao Độc Độc Độc Độc Độc Độc Tính đồng nhất trong dung dịch - Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất N/A Tác dụng với cá chất khác Chỉ tác dụng với vi khuẩn không tác dụng với chất hữu cơ Oxy hóa chất hữu cơ Chất oxy hóa mạnh Chất oxy hóa mạnh Cao Oxy hóa chất hữu cơ Oxy hóa chất hữu cơ - Độc tính ở các nhiệt độ khác nhau Giữ được độ độc ở khoảng biến thiên của nhiệt độ môi trường Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Độ ăn Không ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn N/A 9 mòn kim loại mạnh mạnh mạnh Khả năng khử mùi Có khả năng khử mùi khi khử trùng Cao Trung bình Trung bình Cao Trung bình Cao - 3- Oxy hóa bằng piroluzit MnO 2 Quá trình tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu này hoặc phản ứng trong thiết bị khuấy trộn. Piroluzit là vật liệu tự nhiên, chứa chủ yếu dioxit mangan. Được sử dụng rộng rãi để oxy hóa As III thành hóa trị V. 4- Ozon hóa Oxy hóa nước bằng ozon cho phép khử màu ,vị lạ và tiệt trùng nước.Bằng phương pháp này ta có thể xử lý sản phẩm dầu mỏ, sunfuahydric, các hợp chất Asen, chất hoạt hóa bề mặt, xianua, thuốc nhuộm… Ozon là khí màu tím nhạt, tồn tại ở tầng thượng quyển, ở nhiệt độ - 119, ozon hóa lỏng và có màu xanh đậm. Ozon rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0.25mg/l, cực độc ở 1mg/l , nồng độ tối đa cho phép trong khu vực làm việc là 0.0001 mg/m3. Trong dung dịch axit, nó có dộ bền cao, trong không khí, nó phân ly rất chậm, trong nước nó phân ly nhanh và trong dung dịch kiềm yếu nó phân ly rất nhanh. Ozon phân hủy chất hữu cơ và tiệt trùng nhanh hơn sử dụng Clo, axit làm tăng độ hòa tan của ozon và kiềm làm giảm độ hòa tan của nó. Tác động của Ozon diễn ra theo 3 hướng khác nhau : - Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của phân tử oxy - Liên kết toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxy hóa với sự hình thành ozonua - Tác động xúc tác cho quá trình oxy hóa bằng oxy, có trong không khí chứa ozon a- Ozone phản ứng trực tiếp với chất tan 10 [...]... sau : Chỉ tiêu chất lượng nước Phương pháp xử lý hóa học Hóa chất sử dụng Nước có độ đục cao Đánh phèn ,xử lý bằng Phèn Al,phèn Fe,chất phụ trợ keo chất phụ trợ keo tụ tụ… Nước có độ màu cao Clo hóa trước,đánh Clo,phèn,chất trợ keo tụ,ozon phèn ,xử lý bằng chất phụ trợ,keo tụ,ozon hóa Có nhiều chất hữu Kiềm hóa nước Vơi,soda,xut cơ và phù du sinh vật Độ kiềm thấp Các bon hóa, clo hóa Than hoạt tính,clo trước,kèm... sinh ra từ đèn chứa hơi thủy ngân, ứng dụng trong xử lý nước uống ở mạng ống ngắn và bảo dưỡng tốt - Bức xạ ion : dùng bảo quản thực phẩm, dùng chủ yếu phóng xạ Coban C- Xử lý nước thải bằng phương pháp khử Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý các chất Hg, Cr, As 1- Khử bằng hydroperoxit Khơng chỉ oxy hóa, người ta còn dùng H2O2 để khử clo trong nước 13 2- Khử Thủy ngân Thủy ngân trong các hợp... lỏng,kalipermanganat,amoniac,ozon hóa ,xử lý bằng kali Nước có nhiều muối Khử cacbon,làm mềm Vơi,xoda,phèn,muối ăn,axit 22 cứng Hàm lượng muối cao hơn tiêu chuẩn Có hydro sunfua Có nhiều oxy hòa tan Nước khơng ổn định bằng vơi,xoda,trao đổi ion Trao đổ ion,điện phân,chưng cất Axit hóa ,làm thống,clo hóa, đánh phèn Liên kết bằng các chất khử Trị số bão hòa thấp Permanganat ,ozon hóa, kiềm hóa, photphat hóa Axit hóa, photphat hóa Nước. .. để con cháu chúng ta hay thậm chí chúng ta phải gánh chịu những hậu quả do chúng ta gây nên TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 1 Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung 2 Sổ tay xử lý nước – tập 1 – Trung tâm đào tạo ngành nước và mơi trường 3 Xử lý nước thải – PGS.TS Hồng Văn Huệ 4 Kỹ thuật xử lý chất thải cơng nghiệp – Nguyễn Văn Phước- Dương Thị ThànhNguyễn Thị Thanh Phượng 24 ... tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thơng qua q trình lắng cặn Kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủ caconat canxi và kết tủa hydroxit Trước đây người ta thường dùng q trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một... phép giảm nồng độ kim loại nặng đến giá trị cho phép thải vào hệ thống nước thải sinh hoạt Tuy nhiên khi u cầu cao hơn thì phương pháp này khơng đạt u cầu Nhược điểm của phương pháp này là hình thành cặn khó tách nước Ngồi ra nước sau khi xử lý chứa lượng lớn muối canxi khó sử dụng lại trong hệ thống nước tuần hồn 2- Kết tủa cacbonatcanxi a- Làm mềm bằng vơi Mục đích là khử độ cứng bicabonat hay độ cứng... thống cưỡng bức 12 Khi hàm lượng sắt cao ,phương pháp sục khí khơng cho phép loại chúng hồn tồn , vì thế cần dùng phương pháp hóa học Chất phản ứng có thể là Clo, clorat, soda… 6- Các phương pháp oxy hóa khác - Kali permangannat , chất này tương đố đắt dùng xử lý sơ bộ để loại bỏ mangan, sắt hòa tan trong nước - Brom có tính chất sát trùng và diệt tảo, dùng khử trùng nước bể bơi, liều lượng dư nhỏ nhất là... thải có chứa thủy ngân NaBH4 Tetra-alkyl-lead NaBH4 Bạc NaBH4 5- Loại Mangan Loại mangan bằng pemanganat kali Mn2+ + MnO4-  MnO2 + H+ 15 Hiệu quả cao nhất khi dùng 2 mg KMnO4 cho 1 mg Mn2+,q trình phụ thuộc vào pH Khi pH =9.5 mangan được loại bỏ hồn tồn D- Loại bỏ chất oxy hóa dư Việc khử có thể dùng phương pháp hóa học hay vật lý 1- Phương pháp hóa học Thường dùng đioxit lưu huỳnh dưới dạng khí hóa. .. amin 2- Phương pháp vật lý Than hoạt tính khử Clo, tác động do hiệu ứng xúc tác, thời gian tiếp xúc trong tháp khoảng vài phút, hiệu quả khử clo của than hoạt tính giảm với thời gian sau khi bị nhiễm độc Kỹ thuật này khơng được dùng trước khi thẩm thấu ngược và được dùng nhiều trong sản xuất đồ uống E- Xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa Cơ chế của q trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất... quang hóa trực tiếp CHC; hệ số thứ hai thể hiện phản ứng ozon hóa trực tiếp CHC; hệ số cuối cùng thể hiện phản ứng theo cơ chế gốc Ví dụ ozon hóa các hợp chất kim loại Ozon hóa H2S H2S + O3  H2O + SO2 3H2S + 4O3 3H2SO4 Ozon hóa amoniac 5- Oxy hóa bằng oxy trong khơng khí Oxy hóa bằng oxy trong khơng khí dùng để tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng sau: Q trình oxy hóa được tiến hành làm thống bằng dàn . tài Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 1 MỤC LỤC BÁO CÁO THỰC TẬP 1 Đề tài 1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 1 MỤC LỤC 2 LỜI MỞ ĐẦU Nước. chấp nhận. Có nhiều phương pháp xử lý nước trong đó có phương pháp hóa học. Phương pháp hóa học làm sạch nguồn nước bao gồm trung hóa, oxy hoá-khử và