Đang tải... (xem toàn văn)
Đồng hành với sự phát triển của kinh tế, khoa học kĩ thuật, đời sống của con người ngày càng được nâng cao thì mức độ tàn phá thiên nhiên ngày càng nghiêm trọng, một trong những ảnh hưởng của con người đến tự nhiên chính là hiện tượng ô nhiễm môi trường. Vì vậy, nhiệm vụ phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm nước và xử lý các chất gây ô nhiễm trong nước, đặc biệt là chất thải hữu cơ độc hại luôn được đặt lên hàng đầu đối với ngành hóa học hiện nay. Ngoài các tác nhân gây ô nhiễm nước thường được biết đến như Thủy ngân, Asen, Chì,…phải kể đến sự có mặt của các hợp chất phenol. Các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày của con người đã, đang thải vào nguồn nước một lượng lớn các chất độc hại trong đó có phenol, ảnh hưởng không nhỏ đến môi sinh và cuộc sống chúng ta. Do đó việc tìm ra các quy trình xử lý nhằm loại bỏ các chất độc hại nói chung, phenol nói riêng ra khỏi môi trường nước có ý nghĩa hết sức to lớn. Với mục đích khai thác tiềm năng ứng dụng của các loại vật liệu tự nhiên và tái sử dụng chất thải trong lĩnh vực xử lý nước, đồ án đã chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các anion đến quá trình xử lý phenol bằng bùn đỏ” Đồ án được thực hiện với nội dung chính sau: Nghiên cứu biến tính bùn đỏ để tìm ra vật liệu có khả năng hấp phụ phenol tốt nhất. Xây dựng đường chuẩn phenol với độ chính xác và tin cậy cao để xác định và theo dõi hàm lượng phenol trong quá trình hấp phụ. Khảo sát các yếu tố (ảnh hưởng của anion, thời gian hấp phụ, nồng độ phenol ban đầu) ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của bùn đỏ thô đối với phenol trong nước. Thiết lập đường đẳng nhiệt hấp phụ của bùn đỏ đối với phenol.
z BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của các anion đến quá trình xử lý phenol bằng bùn đỏ. Họ và tên: Phạm Văn Khính Lớp: Lọc Hóa Dầu B K53 Hà Nội, 6 - 2013 z BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của các anion đến quá trình xử lý phenol bằng bùn đỏ. Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện Chữ ký Chữ ký Tên giáo viên Tên giáo viên Hà Nôi, 6 - 2013 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy tại Bộ môn Lọc Hóa Dầu trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu, bổ ích trong suốt khóa học vừa qua. Đó là những kiến thức vô cùng quan trọng giúp em có cơ sở vững vàng trong suốt quá trình nghiên cứu cũng như hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Tống Thị Thanh Hương – giảng viên Bộ môn Lọc Hóa Dầu – trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, các anh chị phòng Hóa Phân tích – Viện Hóa Học và thầy Đức phòng Hóa Phân tích – trường Đại học Sư Phạm Hà Nội đã hỗ trợ và giúp đỡ em rất nhiều để thực hiện đề tài này. Sinh viên Phạm Văn Khính DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Số hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1 Hình 1.1 Sơ đồ quy trình Bayer 17 2 Hình 1.2 Độ tan của hematite và goethite theo pH 19 3 Hình 1.3 Các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt 20 4 Hình 1.4 Đường cong chuẩn độ của vữa bùn đỏ và dung dịch kiềm 22 5 Hình 2.1 Sơ đồ xử lý thô bùn đỏ 27 6 Hình 2.2 Sơ đồ ổn định pH của bùn đỏ 29 7 Hình 2.3 Sơ đồ hoạt hóa bùn đỏ bằng axit 29 8 Hình 2.4 Quá trình hấp phụ chung 30 9 Hình 2.5 Sơ đồ pha các tia X phản xạ trên tinh thể 33 10 Hình 2.6 Nguyên lý chung của phương pháp hiển vi điện tử 34 11 Hình 2.7 Mô hình cơ bản của HPLC 36 12 Hình 2.8 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 39 13 Hình 2.9 Sự phụ thuộc của C e /q vào C e 39 14 Hình 2.10 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 40 15 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của BĐT 16 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của BĐHH 17 Hình 3.3 Hình ảnh SEM của bề mặt mẫu BĐT 18 Hình 3.4 Phương trình đường chuẩn của phenol DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1 1.1 Giá trị giới hạn cho phép của tổng nồng độ phenol và dẫn xuất 8 2 1.2 So sánh các hằng số hấp phụ đường đẳng nhiệt của phenol bằng các chất hấp phụ khác nhau 11 3 1.3 Phân bố các trữ lượng ở các Châu lục 12 4 1.4 Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit 12 5 1.5 Các công ty sản xuất alumin chủ yếu trên thế giới 13 6 1.6 Thành phần của bùn đỏ sinh ra từ các nhà máy sản xuất nhôm ở các nước trên thế giới 21 7 1.7 Thành phần hóa học của quạng bauxit Lâm Đồng 25 8 2.1 Cách pha nồng độ phenol từ dung dịch chuẩn 29 9 3.1 Cấu trúc pha của các hợp phần trong bùn đỏ thường 42 10 3.2 Cấu trúc pha của các hợp phần trong BĐHH 11 3.3 Kết quả phân tích thành phần chính của bùn đỏ 12 3.4 Sự phụ thuộc nồng độ của phenol vào diện tích pic 13 3.5 Hiệu suất hấp phụ phenol của mẫu bùn đỏ thường và bùn đỏ hoạt hóa bằng axit. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT COD: (Chemical Oxygen Demand) nhu cầu oxy hóa học TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam BVTV: Bảo vệ thực vật DDT: IUPAC: LC 50 : Nồng độ gây chết 50% số cơ thể EC 50 : Nồng độ gây hại 50% quần thể trong điều kiện thực nghiệm quan sát rõ ràng EPA: Cục bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ BĐT: Bùn đỏ thường BĐHH: Bùn đỏ hoạt hóa MỤC LỤC 1 CHƯƠNG 1. PHẦN TỔNG QUAN 2 1.1 Nước thải bị ô nhiễm chất hữu cơ 2 1.1.1 Hóa chất dệt nhuộm [3] 2 1.1.2 Hóa chất bảo vệ thực vật 3 1.1.3 Hợp chất cơ clo [3] 4 1.1.4 Sự độc hại của các hợp chất hữu cơ tồn dư trong môi trường nước [10] 4 1.1.5 Một số phương pháp xử lý nước thải có chứa phenol bằng hấp phụ 8 1.2 Bùn đỏ 10 1.2.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam và Thế giới 10 1.2.2 Quy trình Bayer – Nguồn gốc sinh ra bùn đỏ [1] 14 1.2.3 Thành phần của bùn đỏ 17 1.2.4 Hóa học bề mặt của bùn đỏ 20 1.2.5 Các phương pháp sử lý bùn đỏ 22 1.2.6 Ứng dụng của bùn đỏ [21] 22 1.2.7 Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình 23 2 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 24 2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 24 2.1.1 Mục tiêu 24 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 25 2.2 Hóa chất và thiết bị dụng cụ 25 2.2.1 Hóa chất 25 2.2.2 Thiết bị 25 2.3 Vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ 26 2.3.1 Xử lý thô 26 2.3.2 Ổn định pH của bùn đỏ 26 2.3.3 Hoạt hóa bùn đỏ bằng axit 27 2.4 Thực nghiệm nghiên cứu khả năng hấp phụ của bùn đỏ 28 2.4.1 Chuẩn bị dung dịch phenol 28 2.4.2 Quy trình thực nghiệm chung 28 2.4.3 So sánh khả năng hấp phụ phenol của bùn đỏ thường và bùn đỏ hoạt hóa bằng axit 29 2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của các anion đến khả năng hấp phụ của bùn đỏ đối với phenol 30 2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ bùn đỏ đối với pheno 30 2.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phenol đến khả năng hấp phụ của bùn đỏ đối với phenol 30 2.5 Xử lí số liệu thực nghiệm 31 2.5.1 Hiệu suất hấp phụ phenol 31 2.5.2 Tải trọng hấp phụ của bùn đỏ đối với phenol 31 2.6 Các phương pháp phân tích và đánh giá thực nghiệm 32 2.6.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) phân tích cấu trúc vật liệu [4,6,8,9]32 2.6.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)[7,8] 33 2.6.3 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử (AAS) [4,6,8] 33 2.6.4 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) [8] 35 2.6.5 Phương pháp xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ 37 3 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết quả đo nhiễu xạ tia X (XRD) 40 3.1.1 Kết quả xác định cấu trúc pha của bùn đỏ thường 40 3.1.2 Kết quả xác định cấu trúc pha của bùn đỏ sau khi hoạt hóa bằng axit 41 3.2 Kết quả phân tích ASS 42 3.3 Kết quả đo SEM 43 3.4 Xây dựng đường chuẩn 43 3.5 Khảo sát khả năng hấp phụ phenol của các loại bùn đỏ 45 3.6 Kết quả hấp phụ phenol với bùn đỏ 48 3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của các anion đến khả năng hấp phụ Phenol của bùn đỏ 48 3.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ 51 3.6.3 Ảnh hưởng của nồng độ phenol ban đầu 52 3.6.4 Xác đinh phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ 53 4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 [...]... khai thác tiềm năng ứng dụng của các loại vật liệu tự nhiên và tái sử dụng chất thải trong lĩnh vực xử lý nước, đồ án đã chọn và thực hiện đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của các anion đến quá trình xử lý phenol bằng bùn đỏ” Đồ án được thực hiện với nội dung chính sau: - Nghiên cứu biến tính bùn đỏ để tìm ra vật liệu có khả năng hấp phụ phenol tốt nhất - Xây dựng đường chuẩn phenol với độ chính xác và tin... theo dõi hàm lượng phenol trong quá trình hấp phụ - Khảo sát các yếu tố (ảnh hưởng của anion, thời gian hấp phụ, nồng độ phenol ban đầu) ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của bùn đỏ thô đối với phenol trong nước - Thiết lập đường đẳng nhiệt hấp phụ của bùn đỏ đối với phenol 1 1 CHƯƠNG 1 PHẦN TỔNG QUAN 1.1 Nước thải bị ô nhiễm chất hữu cơ 1.1.1 Hóa chất dệt nhuộm [3] Sự phát triển mạnh mẽ của ngành dệt may... các tác nhân gây ô nhiễm nước thường được biết đến như Thủy ngân, Asen, Chì,…phải kể đến sự có mặt của các hợp chất phenol Các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày của con người đã, đang thải vào nguồn nước một lượng lớn các chất độc hại trong đó có phenol, ảnh hưởng không nhỏ đến môi sinh và cuộc sống chúng ta Do đó việc tìm ra các quy trình xử lý nhằm loại bỏ các chất độc hại nói chung, phenol. .. 1,3-Diclorophenol, 2,3,4,6-Tetraclorophenol… Các dẫn xuất họ Phenol đều rất độc, chỉ một lượng rất nhỏ trong nước (>1 ppb) cũng đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người cũng như các loài sinh vật sống trong môi trường nước Khi nồng độ của Phenol và các dẫn xuất nhỏ hơn 1ppb tuy có độc tính thấp cũng ảnh hưởng nhiều đến mùi vị, màu sắc của nước và đời sống của các loài sinh vật trong nước Các hợp chất hữu cơ... trường của Mỹ - (EPA) hiện có 11 hợp chất Phenol gây ô nhiễm môi trường chủ yếu hiện nay là: 4-Cloro-3-Metylphenol; 2Clorophenol; 2,4-Diclorophenol; 2,4-Dimethylphenol; 2,4-Dinitrophenol; 2Methyl-4,6-Dinitrophenol; 2-Nitrophenol; 4-Nitrophenol; Pentaclorophenol; 2,4,6Triclorophenol và Phenol Ngoài ra, còn nhiều dẫn xuất họ Phenol khác như: Pyrocatechol, Resorcinol, 3NitroPhenol, 1,3-Diclorophenol,... hấp phụ và các nhóm hidroxyl bề mặt trên các oxit sắt Nguyên tử oxy của nhóm hidroxyl bề mặt có thể tương tác với các proton, trong khi các iron kim loại bên dưới đóng vai trò như một axit Lewis và trao đổi nhóm OH - cho ligand khác để hình thành phức bề mặt Sự hấp phụ các anion đơn giản, các anion oxi, các ion hữu cơ trên các oxit sắt đã được nghiên cứu rộng rãi Sự hấp phụ các anion trên các oxit sắt... bãi chứa trở nên quá tải cộng thêm chi phí phải gia cố bảo trì bãi chứa hằng năm đã trở thành gánh nặng cho các nhà sản xuất Vì thế việc nghiên cứu tận dụng bùn thải là một vấn đề hết sức cấp bách và cực kỳ quan trọng 1.2.6 Ứng dụng của bùn đỏ [21] Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu nhằm tìm ra các biện pháp hữu hiệu hơn để sử dụng bùn đỏ Có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ theo nhiều... Giới hạn tối đa cho phép phenol trong cơ thể là 0,6 mg/kg trọng lượng cơ thể Hiện nay chưa có nghiên cứu nào về sự ảnh hưởng của phenol ở nồng độ Các hợp chất Phenol rất dễ bị phân hủy khi để ở nhiệt độ phòng, trong môi trường tự nhiên (từ vài ngày đến 1 tuần) và phân hủy rất nhanh dưới tác dụng của ánh sang mặt trời Do vậy, trong quá trình xác đinh hay cất trữ, các hợp chất phenol cần được bảo quản... tự Tính chất axit/bazơ của bùn đỏ được cho là do các nhóm hydroxyl bề mặt quyết định Diện tích bề mặt đặc trưng và khả năng hấp phụ proton của bùn đỏ đã xử lý axit là 20.7 m 2/g và 2.5 x 10-2 mol/g Santona và đồng sự đã tím thấy diện tích bề mặt của bùn đỏ khác nhau khi không xử lý và có xử lý axit, 18.9 và 25.2 m 2g-1 Việc tăng diện tích bề mặt sau khi xử lý axit cho thấy bùn đỏ đã bị tan một phần... tuệ 1.1.4.3 Nhóm các polyclobiphenyl (PCBs) Hay như các hợp chất của PCBs cũng ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người và động vật như phá huỷ gan,da và thị giác, ảnh hưởng đến hệ miễn dịch, đến khả năng sinh sản, gây ung thư Ngoài ra, PCBs còn là nguyên nhân làm tăng huyết áp, tăng hàm lượng triglyxerit và cholesteron trong máu 7 1.1.5 Một số phương pháp xử lý nước thải có chứa phenol bằng hấp phụ 1.1.5.1Phương . tiêu 24 2. 1 .2 Nội dung nghiên cứu 25 2. 2 Hóa chất và thiết bị dụng cụ 25 2. 2.1 Hóa chất 25 2. 2 .2 Thiết bị 25 2. 3 Vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ 26 2. 3.1 Xử lý thô 26 2. 3 .2 Ổn định pH của bùn đỏ 26 2. 3.3. đỏ 20 1 .2. 5 Các phương pháp sử lý bùn đỏ 22 1 .2. 6 Ứng dụng của bùn đỏ [21 ] 22 1 .2. 7 Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình 23 2 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 24 2. 1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 24 2. 1.1. trên các oxit sắt 20 4 Hình 1.4 Đường cong chuẩn độ của vữa bùn đỏ và dung dịch kiềm 22 5 Hình 2. 1 Sơ đồ xử lý thô bùn đỏ 27 6 Hình 2. 2 Sơ đồ ổn định pH của bùn đỏ 29 7 Hình 2. 3 Sơ đồ hoạt hóa