Tổng hợp Fe0 cho quá trình xử lý sâu nhũ tương cắt gọt thải bằng phương pháp keo tụ định hướng ứng dụng trong công nghiệp quốc phòng

Nhũ tương cắt gọt thải với chỉ tiêu COD (nhu cầu oxy hóa học) rất cao (147.200 mg/lít) vượt ngưỡng cho phép theo quy chuẩn Quốc gia về nước thải công nghiệp sản xuất thép đến hàng trăm nghìn lần. Hàm lượng dầu: 5,35%v/v, pH = 8,72, kích thước hạt nhũ phân bố rất tập trung trong khoảng hẹp từ 0,058 ÷ 1,729µm, cỡ hạt trung bình: 0,22µm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp Fe0 cho quá trình xử lý sâu nhũ tương cắt gọt thải bằng phương pháp keo tụ định hướng ứng dụng trong công nghiệp quốc phòng Hóa học và Kỹ thuật môi trường TỔNG HỢP Fe0 CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SÂU NHŨ TƯƠNG CẮT GỌT THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP QUỐC PHÒNG Chu Thị Hải Nam1*, Hoàng Hữu Hiệp1, Đào Đức Quang1, Chu Thị Hải Ninh2 Tóm tắt: Nhũ tương cắt gọt thải với chỉ tiêu COD (nhu cầu oxy hóa học) rất cao (147.200 mg/lít) vượt ngưỡng cho phép theo quy chuẩn Quốc gia về nước thải công nghiệp sản xuất thép [1] đến hàng trăm nghìn lần. Hàm lượng dầu: 5,35%v/v, pH = 8,72, kích thước hạt nhũ phân bố rất tập trung trong khoảng hẹp từ 0,058 ÷ 1,729µm, cỡ hạt trung bình: 0,22µm. Vì kích thước hạt nhũ rất bé như vậy nên mẫu có màu trắng đục như sữa, các hạt dầu bền ở điều kiện môi trường thường, không bị phân hủy nên gây hại tới môi trường. Việc xử lý bằng phương pháp keo tụ dùng phèn nhôm (Al2(SO4)3 : 2 g/l) ở điều kiện tại pH = 5 đã xử lý được 97,27% COD ban đầu xuống còn 4.023 mg/l. Tiếp tục xử lý sâu bằng Fe0 tổng hợp được bằng phương pháp hóa học tại pH = 5, Fe0: 20 mg/l, thời gian phản ứng 45 phút, tốc độ khuấy 400 vòng/phút cho hiệu suất xử lý COD đạt 98,66% còn 1.966 mg/l.Từ khóa: Nhũ tương thải cắt gọt; Keo tụ; Al2(SO4)3; Fe0. 1. MỞ ĐẦU Gia công kim loại bằng cắt gọt là một phương pháp gia công rất phổ biến trong ngànhcơ khí chế tạo máy tại Việt Nam nói chung và ngành công nghiệp Quốc phòng nói riêng.Dùng công cụ cắt, hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầucho trước về hình dáng, kích thước,... với yêu cầu cao về độ chính xác của các chi tiếtmáy, thiết bị trong quá trình cắt gọt thường sử dụng các chất lỏng cắt gọt kim loại để bôitrơn và làm mát tại vị trí cắt gọt. Có rất nhiều loại chất lỏng cắt gọt khác nhau, nhưng sửdụng phổ biến nhất vẫn là dầu cắt gọt pha nước (hay còn gọi là nhũ tương cắt gọt), vớihàm lượng dầu pha vào nước từ 5 – 10% khối lượng, sau quá trình sử dụng lượng lớn cácchất thải này được thải trực tiếp vào môi trường mà không qua xử lý gây ô nhiễm môitrường bởi dầu không thể phân hủy trong điều kiện thường [2-4]. Hiện nay, vấn đề nàyđang được các nhà nghiên cứu bỏ ngỏ. Nên nghiên cứu này sẽ tập trung nghiên cứu xử lýnhũ tương thải cắt gọt bằng phương pháp keo tụ sử dụng phèn nhôm làm chất keo tụ.Al2(SO4)3 cho vào nước thải, các hạt micelle (dạng dầu nước) trong nước bị mất tính ổnđịnh, tương tác với nhau, kết cụm thành các hạt có kích thước lớn hơn và dần dần táchthành pha dầu – nước riêng biệt. Với COD ban đầu trong mẫu rất cao, phương pháp này đãlàm giảm phần lớn chỉ tiêu COD, nhưng chưa xuống đúng bằng quy chuẩn nước thải côngnghiệp của Việt Nam. Vậy để giảm sâu chỉ số này, cần kết hợp với nhiều phương pháp xửlý khác nữa. Sự kết hợp với Fe0 nhằm xử lý sâu COD cũng là hướng cần nghiên cứu đầyhứa hẹn. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Tổng hợp Fe0 cho quá trình xử lý nhũ tương cắt gọt thải Sắt Fe0 được tổng hợp bằng phương pháp hóa học [5-6] theo phản ứng (1): 2FeCl3.6H2O + 6NaBH4 + 18H2O → 2Fe0 +21H2↑ + 6B(OH)3 + 6NaCl (1) Các chất tham gia phản ứng được chuẩn bị theo tỷ lượng của phản ứng (1), hòa tanmuối FeCl3.6H2O trong nước cất 2 lần, cho vào bình cầu 2 cổ, thêm từ từ NaBH4, khuấyđều liên tục (500 vòng/phút) ở nhiệt độ phòng, kèm sục khí N2. Quan sát những hạt Fe0màu đen kết tủa, khí H2 thoát ra khỏi bề mặt dung dịch phản ứng. Sau đó, lọc chân khôngvà rửa mẫu bằng ethanol 96% nhiều lần để thu xúc tác Fe0, bảo quản trong ethanol 96%.212 C. T. H. Nam, …, C. T. H. Ninh, “Tổng hợp Fe0 cho quá trình … công nghiệp quốc phòng.”Nghiên cứu khoa học công nghệ Phân bố kích thước hạt Fe0 được xác định bằng phương pháp tán xạ laser trên máyHoriba LA-950, Nhật. Hình ảnh Fe0 phân tán được quan sát bằng kính hiển vi điện tử vớiđộ phóng đại 10.000 lần. Cấu trúc pha Fe0 xác định bằng nhiễu xạ tia X (XRD) trên máyD8 Advance, Đức.2.2. Xác định thông số hóa lý ban đầu của mẫu nhũ tương thải cắt gọt Nhũ tương cắt gọt thải của nhà máy Samsung - Thái Nguyên được xác định hàm lượngdầu ban đầu bằng cách chưng cất lôi cuốn với dung môi toluen (Trung Quốc) như sau:20ml mẫu và 20ml toluen cho vào bình chưng 100ml có lắp sinh hàn làm mát bằng nước.Mẫu được chưng trên bếp điện ở nhiệt độ 110°C đến khi hơi nước và toluen cuốn theosinh hàn và ngưng tụ thành lỏng. Quá trình chưng cất kết thúc khi lượng nước ngưng tụkhông thay đổi theo thời gian, mẫu được làm lặp lại 3 lần để tránh sai số. Phân bố kích thước hạt nhũ trong mẫu thải cắt gọt được xác định bằng phương pháp tánxạ lazer, pH được xác định bằng máy Titra Lab, TIM 900 của Pháp; Nhu cầu oxy hóa học(COD- Chemical Oxygen Demand) được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6491[7] và được tính theo ...