Nghiên cứu khả năng xử lý Amoni trong nước thải sản xuất thuốc nổ nhũ tương bằng phương pháp kết tủa Struvite (MAP)

Bài viết giới thiệu kết quả nghiên cứu khả năng xử lý Amoni trong nước thải từ quá trình sản xuất thuốc nổ nhũ tương bằng phương pháp hóa học kết tủa Struvite (MAP).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng xử lý Amoni trong nước thải sản xuất thuốc nổ nhũ tương bằng phương pháp kết tủa Struvite (MAP) Hóa học & Kỹ thuật môi trường NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THUỐC NỔ NHŨ TƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA STRUVITE (MAP) Dương Thị Thanh Loan*, Đỗ Bình Minh Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu khả năng xử lý Amoni trong nước thải từ quá trình sản xuất thuốc nổ nhũ tương bằng phương pháp hóa học kết tủa Struvite (MAP). Kết quả thử nghiệm cho thấy tại các điều kiện tối ưu là tỉ lệ mol Mg2+:NH4+:PO43- = 1,4:1:1, pH môi trường ban đầu =9; thời gian phản ứng = 25 phút thì lượng Amoni được xử lý triệt để nhất. Hàm lượng Amoni và pH môi trường sau khi xử lý bằng phương pháp kết tủa Struvite đáp ứng được điều kiện cho công đoạn xử lý tiếp theo bằng giải pháp công nghệ sinh học. Từ khoá: Thuốc nổ nhũ tương; Amoni; Struvite. 1. MỞ ĐẦU Hoạt động sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ là công việc đặc thù của các nhà máy sản xuất quốc phòng. Vào thời gian gần đây người ta đã nghiên cứu phát triển các loại thuốc nổ mới thân thiện với môi trường và an toàn hơn các loại thuốc nổ truyền thống, một trong số đó là thuốc nổ nhũ tương. Thuốc nổ nhũ tương là loại thuốc nổ có khả năng chịu nước cao, tỷ trọng lớn, không nhạy nổ với các xung cơ học, tia lửa; không chứa các thành phần độc hại, thể tích khí độc sinh ra sau nổ không đáng kể, an toàn trong quá trình sản xuất và sử dụng. Quá trình sản xuất loại thuốc nổ này sử dụng nguyên liệu chính là muối Amoni nitrat nên phát sinh một lượng nước thải có chứa các thành phần Amoni và Nitrat với hàm lượng cao trong khoảng 150 – 300 mg/l. Các nhà máy chưa có hệ thống xử lý loại nước thải này riêng biệt, chủ yếu là thải thẳng ra môi trường sau khi pha loãng hoặc chuyển vào các hồ chứa để sử dụng phương pháp lọc sinh học, vì thế cần phải có giải pháp xử lý thích hợp để nồng độ Amoni giảm xuống 7, rất dễ rửa sạch và được dùng làm phân bón nhả chậm vì khi pH môi trường nhỏ hơn 7 nó mới tan dần và cây mới hấp thụ được. Với phương pháp mới này, bằng phản ứng hóa học kết tủa magie amoni photphat (MAP) diễn ra rất nhanh giảm được amoni mà không làm ô nhiễm không khí. Chất magie amoni photphat kết 112 D. T. T. Loan, Đ. B. Minh, “Nghiên cứu khả năng xử lý Amoni … kết tủa Struvite (MAP).” Nghiên cứu khoa học công nghệ tủa hoàn toàn rất dễ dàng dưới dạng tinh thể ngậm nước trong môi trường trung tính và kiềm, rất dễ lắng trong nước. Vì vậy, nếu bổ xung thêm các ion trên theo tỉ lệ nhất định vào nước thải sẽ xuất hiện kết tủa MAP và thu hồi dễ dàng. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Thiết bị hóa chất dùng cho nghiên cứu 2.1.1. Thiết bị đo - Cân phân tích PA214, Ohaus (USA), độ chính xác ± 0,0002 g. - Máy đo pH để bàn HI 2211, Hanna instrument. - Thiết bị quang phổ tử ngoại khả kiến Agilent 8453 (Mỹ) sử dụng detector chuỗi (DAD) 2.1.2. Vật liệu, hóa chất thí nghiệm - MgCl2.6H2O, loại có độ sạch phân tích (Merck) - NH4Cl, loại có độ sạch phân tích (Merck) - H3PO4, loại có độ sạch phân tích (Merck) - HCl, loại có độ sạch phân tích (Merck) - NaOH có độ sạch phân tích, nồng độ 30 % (Merck). - Nước cất 2 lần. 2.2. Phương pháp thực nghiệm 2.2.1. Phương pháp chuẩn bị mẫu nghiên cứu Nước thải chứa amoni tại các dây chuyền sản xuất thuốc nổ nhũ tương có nồng độ amoni nằm trong khoảng 150-200 mg/l. Chuẩn bị mẫu nước thải tự tạo có thành phần như sau: + Dung dịch Mg2+ 0,025M: Hòa tan 5,180 g MgCl2.6H2O 98% trong 1 lít nước cất. + Dung dịch NH4+ 0,025M: Hòa tan 1,338 g NH4Cl 99,5% trong 1 lít nước cất. + Dung dịch PO43- 0,025M: Hòa tan 3,125 g NaOH 96% và 1,7 ml H3PO4 85% (d = 1,685 g/ml) trong 1 lít nước cất. 2.2.2. Phương pháp xác định nồng độ Amoni trong nước Nồng độ Amoni được xác định theo phương pháp EPA Method 350.2 sử dụng thiết bị trắc quang Agilent 8453. 2.2.2. Phương pháp thử nghiệm khảo sát điều kiện tối ưu * Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol các chất phản ứng - Tính toán thể tích cần thiết từng chất NH4+ (V1), PO43- (V2), Mg2+ (V3) ban đầu để có các tỉ lệ mol cần nghiên cứu. - Tiến hành phản ứng như sau: Đầu tiên, lấy V1 (ml) NH4+ cho vào cốc 250ml, tiếp theo cho V2 (ml) PO43- và tiến hành khuấy trộn đều dung dịch trong 5 phút, đo pH đầu (pHđầu). Sau đó cho V3 (ml) Mg2+ vào cốc và bắt đầu tính thời gian phản ứng (tpư). Đến thời gian lựa chọn kết thúc phản ứng, chuyển dung dịch lọc loại bỏ kết tủa, dịch lọc thu được đem xác định hàm lượng NH4+ còn lại và đo pH sau phản ứng (pHsau). Xác định hiệu suất xử lý amoni, từ đó tìm ra được tỉ lệ mol phản ứng tối ưu. * Khảo sát ảnh hưởng của pH ở tỉ lệ tối ưu. Chuẩn bị thể tích các thành phần phản ứng theo tỉ lệ tối ưu đã xác định. Điều chỉnh pHđầu hỗn hợp ở các pH khác nhau từ 7 đến 12 bằng NaOH và HCl, tiế ...