Xử lý nước thải bằng than hoạt tính

Xử lý nước thải bằng than hoạt tính I. LÝ THUYẾT : 1. Mục đích : • Giúp cho sinh viên làm quen với phương pháp hấp phụ trong xử lý nước thải . • Đánh giá khả năng hấp phụ phẩm màu trên than hoạt tính qua các thông số : i. Đại lượng hấp phụ q ( g phẩm màu / g than hoạt tính ) ii. Hệ số phân phối phẩm màu trong các pha k • Xây dựng đường cân bằng hấp phụ phẩm nhuộm trên than hoạt tính . • Xác định hiệu quả của quá trình...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xử lý nước thải bằng than hoạt tính Xử lý nước thải bằng than hoạt tính I. LÝ THUYẾT : 1. Mục đích : • Giúp cho sinh viên làm quen với phương pháp hấp phụ trong xử lý nước thải . • Đánh giá khả năng hấp phụ phẩm màu trên than hoạt tính qua các thông số : i. Đại lượng hấp phụ q ( g phẩm màu / g than hoạt tính ) ii. Hệ số phân phối phẩm màu trong các pha k • Xây dựng đường cân bằng hấp phụ phẩm nhuộm trên than hoạt tính . • Xác định hiệu quả của quá trình xử lý một bậc . 2. Cơ sớ lý thuyết của phương pháp hấp phụ : Hấp phụ các chất bẩn hoà tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất đó từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của lực hút bề mặt. Phân loại : Theo bản chất hấp phụ :  Hấp phụ vật lý : chỉ là tác dụng tương hỗ giữa những phân tử chất rắn hoà tan với nhữmg phân tử nước.  Hấp phụ hoá học : quá trình hấp phụ chất khí hoặc lỏng lên bề mặt chất hấp phụ có kèm theo phản ứng hóa học . Theo điều kiện tiến hành hấp phụ , người ta phân thành hai kiểu hấp phụ: • Hấp phụ trong điều kiện tĩnh là không cho sự chuyển dịch tương đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động với nhau. Biện pháp thực hiện là cho chất hấp phụ vào nước và khuấy trộn trong một thời gian đủ để đạt trạng thái cân bằng nồng độ. Tiếp theo cho lắng hoặc lọc để giữ chất hấp phụ lại và tách nước ra. • Hấp phụ trong điều kiện động là có sự chuyển động tương đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ. Đánh giá quá trình hấp phụ : Để đánh giá lực hấp phụ người ta dùng chỉ tiêu giảm năng lượng hấp thụ tự do khi thực hiện hấp phụ một chất trong điều kiện tiêu chuẩn tức là dung dịch cực loãng. Năng lượng hấp phụ tự do (∆Fhp) được biểu thị bằng kcal/mol. Những chất có (∆Fhp) càng lớn thì khả năng hấp phụ càng mạnh và sẽ đẩy những chất có (∆Fhp) nhỏ hơn khỏi bề mặt chất rắn. Do đó nếu cho nước thaỉ chứa nhiều loại chất bẩn lọc qua lớp vật liệu hấp phụ thì các chất có (∆Fhp) nhỏ hơn sẽ xuất hiện ở nước lọc sớm hơn. Nếu các chất có (∆Fhp) như nhau thì đồng thời một lúc sẽ xuất hiện trong nước lọc. Các chất kỵ nước sẽ hấp phụ tốt hơn so với những chất ưa nước. Các chất không phân ly bị hấp phụ như nhau với bất kỳ giá trị ph nào của môi trường. Nói chung với đa số các chất bẩn, khi hấp phụ có thể xác định giá trị ph tối ưu. Nếu không tạo được điều kiện tối ưu cho từng loại chất bẩn hữu cơ phân ly trong nước thì sẽ tốn nhiều lượng vật liệu hấp phụ mà vẫn không đạt được hiệu quả mong muốn. Yếu tố ảnh hưởng quá trình hấp phụ : • Nhiệt độ : hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ. Nhiệt độ thấp quá trình hấp phụ diễn ra mạnh, nhưng nếu nhiệt độ của nước thải quá cao có thể diễn ra quá trình nhả hấp , nghĩa là sau khi chất bẩn đã bị hấp phụ rồi vẫn có thể di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch. Chính vì vậy người ta dùng nhiệt để phục hồi khả năng hấp phụ của các hạt rắn khi cần thiết. • Nồng độ chất bẩn trong dung dịch và trên bề mặt chất hấp phụ. • Nồng độ, bản chất và cấu trúc của các chất tan • Tính chất của các chất hấp phụ Nồng độ cân bằng : Trong một đơn vị thời gian, số phân tử bị hấp phụ từ dung dịch lên bề mặt chất hấp phụ bằng số phân tử di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch thì nồng độ chất hoà tan trong dung dịch sẽ là một đại lượng không đổi gọi là nông độ cân bằng . Thời gian để chất hấp phụ và dung dịch đạt cân bằng phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ dung dịch , kích thước hạt rắn , độ nhớt chất lỏng và cường độ khuấy trộn. Quá trình hấp phụ đẳng nhiệt được xác định bằng công thức Freundlich : Ccb = K × q n Trong đó: Ccb : nồng độ cân bằng, mg/l Q : đại lượng hấp phụ , phụ thuộc tỷ lệ với bề mặt và kích thước lỗ rỗng của nó , g phẩm màu / g than hoạt tính . V × (C d − Ccb ) q= M Với V : thể tích dung dịch , L Cd : nồng độ dung dịch ban đầu , g/L Ccb : nồng độ cân bằng , g/L M : lượng chất hấp phụ được sử dụng , g K và n : những hệ số thực nghiệm tuỳ thuộc vào loại chất hấp phụ rắn, đặc tính và nồng độ chất hoà tan, nhiệt độ môi trường. Ứng dụng : Phương pháp hấp phụ ngày nay được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải . Khi xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ thì đầu tiên sẽ loại được các phân tử của các chất không phân ly thành ion rồi sau đó mới loại được các chất phân ly. Phương pháp hấp phụ không cho hiệu quả trong xử lý thu hồi các chất như rượu đơn chức, glycol, nhưng sẽ cho hiệu quả cao khi xử lý nước thải chứa các ...