Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, xin trân trọng cảm ơn Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Trung tâm bồi dƣỡng sau đại học đào tạo tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành chƣơng trình học tập nghiên cứu thời gian 2012 – 2015 Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ môi trƣờng, môn kỹ thuật môi trƣờng tận tình giảng dạy động viên suốt trình học tập vừa qua Đặc biệt xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Đặng Xuân Hiển Thầy hết lòng hƣớng dẫn, góp ý giúp đỡ hoàn thành luận văn Nhân xin đƣợc cảm ơn tập thể anh, chị cán nhân viên phòng thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi cho trình nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Phạm Thị Tuyết Nhung nhân viên phòng thí nghiệm giúp đỡ trình làm thí nghiệm đo kết thí nghiệm máy AAS Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn tới bạn đồng nghiệp, gia đình bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, động viên suốt trình học tập Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2015 Học viên Lê Thị Hiền HV: Lê Thị Hiền i KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung số liệu luận văn tự nghiên cứu, khảo sát thực Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2015 Học viên Lê Thị Hiền HV: Lê Thị Hiền ii KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ BCL Bãi chôn lấp BTNMT Bộ tài nguyên môi trƣờng BOD Nhu cầu oxy sinh hóa COD Nhu cầu oxy hóa hóa học CTR Chất thải rắn TOC Tổng chất hữu TDS Tổng chất rắn hòa tan TSS Tổng chất rắn lơ lửng VSV Vi sinh vật VFA Axit béo dễ bay QCVN Quy chuẩn việt nam HV: Lê Thị Hiền iii KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NƢỚC RÁC 1.1 Nguồn gốc, tính chất thành phần nƣớc rác 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước rác 1.1.2 Tính chất nước rác 1.1.3 Thành phần nước rác 1.2 Tổng quan đặc tính thành phần nƣớc rác giới Việt Nam 1.2.1 Trên giới [8] 1.2.2 Ở Việt Nam 11 1.3 Tổng quan phƣơng pháp xử lý kim loại nặng nƣớc 15 1.4 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp kết tủa hóa học 18 1.4.1 Lý thuyết trình tạo thành kết tủa hóa học [2] 19 1.4.2 Cơ chế phương pháp [2] 23 1.4.3 Qúa trình kết tủa [6] 24 1.4.3.1 Kết tủa dùng OH- [6] 24 1.4.3.2 Kết tủa dùng Cacbonat [6] 25 1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình kết tủa 26 1.4.4.1 Ảnh hưởng pH 26 1.4.4.2 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 26 1.4.4.3 Ảnh hưởng liều lượng tác nhân 26 1.4.4.4 Ảnh hưởng tốc độ lắc 26 HV: Lê Thị Hiền iv KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tƣợng mục đích nghiên cứu .28 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 28 2.1.2 Mục đích nghiên cứu .28 2.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất sử dụng trình nghiên cứu 28 2.2.1 Thiết bị 28 2.2.2 Dụng cụ .28 2.2.3 Hóa chất 28 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu trình tự tiến hành thí nghiệm 29 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu 29 2.3.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .29 2.3.3.Xây dựng đường chuẩn .32 2.3.4 Trình tự tiến hành thí nghiệm 36 3.1 Nồng độ kim loại nặng có nƣớc rác đƣợc tổng hợp từ bãi rác nêu .39 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình kết tủa 39 3.2.1 Hiệu suất xử lý Cu2+ 39 3.2.1.1 Ảnh hưởng pH .39 3.2.1.2 Ảnh hưởng lượng tác nhân kết tủa 41 3.2.1.3 Ảnh hưởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Cu2+ 44 3.2.1.4 Ảnh hưởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Cu2+ 45 3.2.2 Hiệu suất xử lý Cd2+ 46 3.2.2.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý Cd2+ nước rỉ rác 46 3.2.2.2 Ảnh hưởng liều lượng tác nhân kết tủa .48 3.2.2.3 Ảnh hưởng thời gian lắc 50 3.2.2.4 Ảnh hưởng tốc độ lắc đến khả xử lý Cd2+ nước rác 51 3.2.3 Hiệu suất xử lý Ni2+ 52 3.2.3.1 Ảnh hưởng pH .52 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng liều lượng tác nhân 54 HV: Lê Thị Hiền v KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học 3.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 56 3.2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ lắc 58 3.2.4 Hiệu suất xử lý Pb2+ 60 3.2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng pH .60 3.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng liều lượng tác nhân 62 3.2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc .64 3.2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ lắc 66 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC .71 HV: Lê Thị Hiền vi KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các số liệu tiêu biểu thành phần tính chất nƣớc rác từ bãi chôn lấp lâu năm Bảng 1.2 Thành phần nƣớc rác số bãi rác Việt Nam [1] Bảng 1.3 Thành phần nƣớc rác Thái Lan Bảng 1.4 Thành phần nƣớc rác Trung Quốc .10 Bảng 1.5 Thành phần nƣớc rác Malaysia 10 Bảng 1.6 Thành phần số ion kim loại nặng nƣớc rác số BCL Thành phố Hồ Chí Minh 11 Bảng 1.7 Thành phần số ion kim loại nặng có nƣớc rác BCL Đông Thạnh .12 Bảng 1.8 Hàm lƣợng kim loại nặng nƣớc rác bãi chôn lấp Phƣớc Hiệp 14 Bảng 1.9 Hàm lƣợng kim loại nƣớc rác bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội 14 Bảng 1.10 Hàm lƣợng kim loại nặng vƣợt giới hạn cho phép QCVN 40:2011/BTNMT .15 Bảng 1.11 : pH điểm bắt đầu kết tủa hyđroxit kim loại [6] 26 Bảng 2.1: Quan hệ độ hấp thụ với nồng độ Cu2+ 32 Bảng 2.2: Quan hệ độ hấp thụ với nồng độ Cd2+ 33 Bảng 2.3: Quan hệ độ hấp thụ với nồng độ Pb2+ .34 Bảng 2.4: Quan hệ độ hấp thụ với nồng độ Ni2+ .35 Bảng 3.1: Nồng độ kim loại nặng tổng hợp từ nƣớc bãi rác 39 Bảng 3.2: Kết xử lý Cu2+ thay đổi pH với tác nhân NaOH 39 Bảng 3.3: Kết xử lý Cu2+ thay đổi pH với tác nhân Na2CO3 .41 Bảng 3.4: Kết xử lý Cu2+ cố định pH thay đổi liều lƣợng tác với NaOH 42 Bảng 3.5: Kết xử lý Cu2+ cố định pH thay đổi lƣợng Na2CO3 43 Bảng 3.6: Hiệu suất xử lý Cu2+ tác nhân thay đổi thời gian lắc .44 Bảng 3.7: Hiệu xuất xử lý Cu2+ tác nhân thay đổi tốc độ lắc 45 Bảng 3.8: Kết xử lý Cd2+ thay đổi pH sử dụng tác nhân NaOH .46 HV: Lê Thị Hiền vii KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.9: Kết xử lý Cd2+ thay đổi pH sử dụng tác nhân Na2CO3 47 Bảng 3.10: Kết xử lý Cd2+ thay đổi lƣợng NaOH, cố định pH 48 Bảng 3.11: Kết xử lý Cd2+ cố định pH thay đổi lƣợng Na2CO3 .49 Bảng 3.12: Hiệu suất xử lý Cd2+ tác nhân thay đổi thời gian lắc 50 Bảng 3.13: Hiệu suất xử lý Cd2+ tác nhân thay đổi tốc độ lắc .51 Bảng 3.14 Ảnh hƣởng pH tới hiệu suất xử lý Ni2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH 52 Bảng 3.15 Ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý Ni2+, dùng tác nhân Na2CO3 53 Bảng 3.16 Ảnh hƣởng lƣợng chất kết tủa đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân NaOH 54 Bảng 3.17 Ảnh hƣởng lƣợng chất phản ứng đến hiệu xử lý Ni2+khi dùng tác nhân Na2CO3 55 Bảng 3.18: Ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân NaOH 56 Bảng 3.19 Ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân Na2CO3 57 Bảng 3.20 Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân NaOH 58 Bảng 3.21 Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Ni2+khi dùng tác nhân Na2CO3 59 Bảng 3.22 Ảnh hƣởng pH tới hiệu suất xử lý Pb2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH 60 Bảng 3.23 Ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 61 Bảng 3.24 Ảnh hƣởng lƣợng chất phản ứng đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân NaOH 63 Bảng 3.25 Ảnh hƣởng lƣợng chất phản ứng đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 64 Bảng 3.26: Ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân NaOH 65 HV: Lê Thị Hiền viii KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.27 Ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 66 Bảng 3.28 Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân NaOH 67 Bảng 3.29: Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 68 HV: Lê Thị Hiền ix KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các thành phần cân nƣớc ô chôn lấp Hình 1.2: Cân nƣớc rác ô chôn lấp Hình 1.3 Kích thƣớc hạt hàm số nồng độ (theo Weimarn) 22 Hình 1.4: Đồ thị biểu diễn khả hòa tan hydroxit kim loại theo pH 25 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 32 Hình 2.2: Đƣờng chuẩn Cu2+ 33 Hình 2.3: Đƣờng chuẩn Cd2+ 33 Hình 2.4: Đƣờng chuẩn Pb2+ .34 Hình 2.5 Đƣờng chuẩn Ni2+ .35 Hình 3.1: Đồ thị anh hƣởng pH đến khả xử lý Cu2+ dƣới tác nhân NaOH 40 Hình 3.2: Đồ thị ảnh hƣởng pH đến khả xử lý Cu2+ dƣới tác nhân Na2CO3 41 Hình 3.3: Đồ thị ảnh hƣởng lƣợng chất tác nhân đến khả xử lý Cu2+ dƣới 42 Hình 3.4: Đồ thị kết xử lý Cu2+ với ảnh hƣởng liều lƣợng Na2CO3 44 Hình 3.5: Hiệu suất xử lý Cu2+ tác nhân với ảnh hƣởng thời gian lắc 45 Hình 3.6: Đồ thị hiệu suất xử lý Cu2+ tác nhân thay đổi tốc độ lắc 46 Hình 3.7: Đồ thị kết xử lý Cd2+ với ảnh hƣởng pH sử dụng tác nhân NaOH 47 Hình 3.8: Đồ thị kết xử lý Cd2+ với ảnh hƣởng pH sử dụng tác Na2CO3 48 Hình 3.9: Đồ thị kết xử lý Cd2+ với ảnh hƣởng liều lƣợng NaOH .49 Hình 3.10: Đồ thị kết xử lý Cd2+ với ảnh hƣởng liều lƣợng Na2CO3 .50 Hình 3.11: Hiệu suất xử lý Cd2+ tác nhân với ảnh hƣởng thời gian lắc 51 Hình 3.12: Đồ thị hiệu suất xử lý Cd2+ tác nhân thay đổi tốc độ lắc 52 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng pH đến hiệu suất xử lý Ni2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH 53 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng pH đến hiệu suất xử lý Ni2+ dùng tác nhân kết tủa Na2CO3 54 HV: Lê Thị Hiền x KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy với tốc độ lắc 160 vòng/phút hiệu suất xử lý tăng, tăng thời gian lắc đạt hiệu suất tối ƣu thời gian 10 phút Vậy thời gian lắc ngắn để hiệu xử lý đạt đƣợc cao 10 phút Tăng thời gian lắc lên hiệu xử lý không tăng tiếp Xu hƣớng hợp lý bổ sung hóa chất để tạo kết tủa phải cần khoảng thời gian định để phản ứng xảy đạt đƣợc hiệu cao Đối với Na2CO3: -  Điều kiện thí nghiệm: o pH =8,5 o m = 53,1 mg o Tốc độ lắc: 160 vòng/phút Bảng 3.19 Ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân Na2CO3 t(phút) 10 15 20 25 30 40 50 60 Kim loại Ni2+ (%) HV: Lê Thị Hiền 1,7 14,3 21,4 62,6 62,3 62,4 62,2 62,3 62,2 62,1 62,1 57 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu suất xử lý Ni2+khi dùng tác nhân kết tủa Na2CO3 Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy với tốc độ lắc 160 vòng/phút hiệu suất xử lý tăng tăng thời gian lắc đạt hiệu suất tối ƣu thời gian 10 phút Vậy thời gian lắc ngắn để hiệu xử lý đạt đƣợc cao 10 phút Tăng thời gian lắc lên hiệu xử lý không tăng tiếp Xu hƣớng hợp lý bổ sung hóa chất để tạo kết tủa phải cần khoảng thời gian định để phản ứng xảy đạt đƣợc hiệu cao 3.2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ lắc - Đối với NaOH:  Điều kiện thí nghiệm: o pH = 8,2 o m = 16,8 mg o t = 10 phút Bảng 3.20 Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân NaOH N(vòng/phút) 80 90 100 110 120 130 140 0,5 3,1 14,3 22,7 62,3 62,1 62,2 62,1 Kim loại Ni2+ (%) HV: Lê Thị Hiền 58 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Ni2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH Nhận xét: Với thời gian lắc 10 phút hiệu suất xử lý tăng lên tăng dần tốc độ lắc bắt đầu đạt cực đại tốc độ lắc 110 vòng/phút Vậy tốc độ lắc tối ƣu tác nhân NaOH 110 vòng/phút Kết hợp lý hóa chất cấp vào để tạo thành kết tủa hydroxit cần tiếp xúc tốt với để tạo kết tủa b)Đối với Na2CO3:  Điều kiện thí nghiệm: o pH = 8,5 o m = 53,1 mg o t = 10 phút Bảng 3.21 Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Ni2+khi dùng tác nhân Na2CO3 N(vòng/phút) Kim loại Ni (%) HV: Lê Thị Hiền 80 0,6 17,4 90 100 110 120 130 140 27,3 67,9 67,5 67,6 67,4 67,4 59 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ lắc dùng tác nhân kết tủa Na2CO3 Nhận xét: Với thời gian lắc 10 phút hiệu suất xử lý tăng lên tăng dần tốc độ lắc bắt đầu đạt cực đại tốc độ lắc 100 vòng/phút Vậy tốc độ lắc tối ƣu tác nhân Na2CO3 100 vòng/phút Kết hợp lý hóa chất cấp vào để tạo thành kết tủa cacbonat cần tiếp xúc tốt với để tạo kết tủa 3.2.4 Hiệu suất xử lý Pb2+ 3.2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng pH - Đối với tác nhân NaOH:  Điều kiện thí nghiệm: o Lƣợng chất kết tủa: m = 16,8 mg o Thời gian lắc : t = 60 phút o Tốc độ lắc : N =160 vòng/phút Bảng 3.22 Ảnh hƣởng pH tới hiệu suất xử lý Pb2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH pH Kim loại Pb2+ (%) HV: Lê Thị Hiền 4,1 5,3 6,2 7,4 8,2 9,3 10,1 0,4 1,1 3,2 4,3 50,9 44,3 44,2 60 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng pH đến hiệu suất xử lý Pb2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH Nhận xét: + Nhìn vào đồ thị ta thấy pH nằm khoảng từ – hiệu suất xử lý ion 2+ Pb không cao pH < tạo môi trƣờng axit chứa nhiều ion H+ nên kết tủa tạo thành, nhanh chóng bị hòa tan trở lại dạng ion theo phản ứng nhƣ sau: Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2↓ Pb(OH)2 + H+ = Pb2+ + H2O + Từ đồ thị ta thấy hiệu suất xử lý Ni2+, Pb2+cực đại pH = 8,5 giảm xuống pH >8 pH >8 Pb(OH)2 + OH- = [Pb(OH)4]2- Đối với tác nhân Na2CO3:  Điều kiện thí nghiệm: o Lƣợng chất kết tủa: m = 53,1 mg o Thời gian lắc : t = 60 phút o Tốc độ lắc : N =160 vòng/phút Bảng 3.23 Ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 ` pH Kim loại Pb (%) HV: Lê Thị Hiền 4,3 5,2 6,4 7,3 8,5 9,1 10,5 0,02 1,7 5,8 17,3 62,7 60,1 60 61 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng pH đến hiệu suất xử lý Pb2+ dùng tác nhân kết tủa Na2CO3 Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hiệu xử lý Pb2+ đạt cực đại pH = 8,5 pH > 8,5 hiệu suất giảm dần có xu hƣớng ổn định Bên cạnh đó, dựa vào đồ thị ta thấy pH khoảng từ – hiệu suất xử lý Ni2+, Pb2+ thấp, điều giải thích nhƣ sau: pH < môi trƣờng chứa nhiều H+ nên cho tác nhân Na2CO3 vào dung dịch H+ + CO32-→ H2CO3 phá vỡ chất kết tủa Chính điều làm cho hiệu suất thấp pH < 3.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng liều lượng tác nhân - Đối với tác nhân NaOH  Điều kiện thí nghiệm: o pH = 8,5 o Thời gian lắc : t = 60 phút o Tốc độ lắc HV: Lê Thị Hiền : N =160 vòng/phút 62 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.24 Ảnh hƣởng lƣợng chất phản ứng đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân NaOH M(mg) Kim 4,1 6,2 8,3 10,1 12,5 14,7 16,8 20,6 24,1 28,2 32,6 loại Pb2+ (%) 27,81 29,52 32,73 34,41 37,45 39,16 60,57 59,48 59,49 59,21 59,21 Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng liều lƣợng NaOH đến hiệu suất xử lý Pb2+ Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý Pb2+ đạt cực đại m =16,8 mg NaOH, m>16,8 mg hiệu suất giảm dần ổn định Điều giải thích cho lƣợng vừa đủ OH- vào dung dịch xảy phản ứng: Pb2+ + 2OH-→ Pb(OH)2 Khi cho dƣ OH- hydroxit kim loại tạo phức tan theo phản ứng sau: Pb(OH)2 + OH-→ [Pb(OH)4]2Hợp chất phức nguyên nhân làm cho hiệu xử lý giảm b) Đối với Na2CO3:  Điều kiện thí nghiệm: o pH = 8,5 o Thời gian lắc : t = 60 phút o Tốc độ lắc HV: Lê Thị Hiền : N =160 vòng/phút 63 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.25 Ảnh hƣởng lƣợng chất phản ứng đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 V (ml) 10,5 15,9 21,2 26,5 31,8 42,4 53,1 63,6 74,2 84,8 95,4 Kim loại Pb2+ (%) 19,42 20,14 21,71 23,51 25,32 32,41 61,42 61,42 61,23 61,22 61,22 Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng liều lƣợng Na2CO3 đến hiệu xử lý Pb2+ Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý Pb2+ đạt cực đại m = 53,1 mg Na2CO3 hiệu suất không tăng có xu hƣớng ổn định tăng lƣợng Na2CO3 lên Có thể giải thích tăng lƣợng tác nhân lên hiệu suất giảm PbCO3 + 2OH-→ PbCO3(OH)2 3.2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc - Đối với NaOH:  Điều kiện thí nghiệm: o pH = 8,2 o m =16,8 mg o HV: Lê Thị Hiền N =160 vòng/phút 64 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.26: Ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân NaOH t(phút) 1,2 6,3 10 15 20 25 30 40 50 60 Kim loại Pb2+ (%) 11,3 49,7 49,6 49,3 49,5 49,2 49,1 49,1 49,1 Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý Pb2+ đạt cực đại t =10 phút, t >10 phút hiệu suất giảm dần ổn định Điều giải thích cho lƣợng vừa đủ OH- vào dung dịch xảy phản ứng: Pb2+ + OH-→ Pb(OH)2 Khi cho dƣ OH- hydroxit kim loại tạo phức tan theo phản ứng sau: Pb(OH)2 + OH-→ [Pb(OH)4]2Hợp chất phức nguyên nhân làm cho hiệu xử lý giảm - Đối với Na2CO3:  Điều kiện thí nghiệm: o pH =8,5 o m = 53,1 mg o Tốc độ lắc: 160 vòng/phút HV: Lê Thị Hiền 65 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.27 Ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 t(phút) 10 15 20 25 30 40 50 60 Kim loại Pb2+ (%) 3,5 7,3 13,4 54,6 54,3 54,2 54,1 54,2 54,1 54,3 54,1 Hình 3.26 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng thời gian lắc đến hiệu suất xử lý Pb2+ dùng tác nhân kết tủa Na2CO3 Nhận xét: Kết thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý Pb2+ đạt cực đại t = 10 phút hiệu suất không tăng có xu hƣớng ổn định tăng thời gian Có thể giải thích thời gian lắc lâu phản ứng không xảy thêm chất phán ứng bão hòa 3.2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ lắc - Đối với NaOH:  Điều kiện thí nghiệm: o pH = 8,2 o m = 16,8 mg o t = 10 phút HV: Lê Thị Hiền 66 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.28 Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân NaOH N(vòng/phút) Kim loại Pb2+ (%) 80 90 100 110 120 130 140 0,1 1,3 7,8 19,7 51,5 51,4 51,3 51,3 Hình 3.27 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân kết tủa NaOH Nhận xét: Với thời gian lắc 10 phút hiệu suất xử lý tăng lên tăng dần tốc độ lắc bắt đầu đạt cực đại tốc độ lắc 110 vòng/phút Vậy tốc độ lắc tối ƣu tác nhân NaOH 110 vòng/phút Kết hợp lý hóa chất cấp vào để tạo thành kết tủa hydroxit cần tiếp xúc tốt với để tạo kết tủa - Đối với Na2CO3:  Điều kiện thí nghiệm: o pH = 8,5 o m = 53,1 mg o t = 10 phút HV: Lê Thị Hiền 67 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học Bảng 3.29: Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến hiệu xử lý Pb2+ dùng tác nhân Na2CO3 N(vòng/phút) Kim 80 90 100 110 120 130 140 loại Pb2+ (%) 0,2 12,6 19,7 58,3 58,1 58,2 58,3 58,1 Hình 3.28 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ lắc dùng tác nhân kết tủa Na2CO3 Nhận xét: Với thời gian lắc 10 phút hiệu suất xử lý tăng lên tăng dần tốc độ lắc bắt đầu đạt cực đại tốc độ lắc 100 vòng/phút Vậy tốc độ lắc tối ƣu tác nhân Na2CO3 100 vòng/phút Kết hợp lý hóa chất cấp vào để tạo thành kết tủa cacbonat cần tiếp xúc tốt với để tạo kết tủa HV: Lê Thị Hiền 68 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học KẾT LUẬN Sau hoàn thành với đề tài “ Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nƣớc rác phƣơng pháp kết tủa hóa học ” với tác nhân kết tủa ta đƣa số kết luận nhƣ sau: - Với tác nhân NaOH + Hiệu suất xử lý Cu2+: Ở điều kiện pH = 8, thời gian lắc 25(phút), tốc độ 130 (vòng/phút), lƣợng NaOH (0,01M) tối ƣu 1,8 ml hiệu suất đạt đƣợc 91,91%, + Hiệu suất xử lý Cd2+: Ở điều kiện pH = 11, thời gian lắc 25 (phút), tốc độ 130 (vòng/phút), lƣợng NaOH (0,01M) tối ƣu ml hiệu suất đạt đƣợc 86,08%, + Hiệu suất xử lý Ni2+, Pb2+: Điều kiện tối ƣu cho trình xử lý pH = 8, thời gian lắc 10(phút), tốc độ 110 (vòng/phút), lƣợng NaOH (0,1M) tối ƣu ml - Với tác nhân Na2CO3 + Hiệu suất xử lý Cu2+: Ở điều kiện pH = 8, thời gian lắc 25 (phút), tốc độ 140 (vòng/phút), lƣợng Na2CO3 tối ƣu 1,3ml hiệu suất đạt đƣợc 90% + Hiệu suất xử lý Cd2+: Ở điều kiện pH = 8, thời gian lắc 20 (phút), tốc độ 140 (vòng/phút), lƣợng Na2CO3 tối ƣu 1,5 ml hiệu suất đạt đƣợc 74,72% + Hiệu suất xử lý Ni2+, Pb2+: Điều kiện tối ƣu cho trình xử lý pH = 8, thời gian lắc 10 (phút), tốc độ 100 (vòng/phút), lƣợng Na2CO3 tối ƣu ml Tuy nhiên, với điều kiện thí nghiệm nghiên cứu khảo sát với nƣớc thải pha, nhƣ biết nƣớc thải pha bao gồm ion kim loại cần xử lý chất độc nhƣ ion kim loại khác gây cản trở đến ion kim loại cần xử lý Mặt khác, điều kiện thí nghiệm hạn chế nhƣ: thời gian tiến hành thí nghiệm, phƣơng pháp thực nghiệm lần đầu nƣớc rác, nhƣ sai số trình phân tích… Vì kết dừng lại mức độ khảo sát phù hợp việc lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc rác phù hợp cho nhà máy xử lý nƣớc rác Việt Nam HV: Lê Thị Hiền 69 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO Huỳnh Trung Hải, Nguyễn Văn Kiết Quan trắc nƣớc thải công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2006 Lâm Ngọc Thụ Cơ sở hóa học phân tích NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2005 3.Lê Văn Cát Xử lý nƣớc thải giàu hợp chất Nito Photpho Nhà xuất HKTN-CN, năm 2007 Makoto Takagi (Chủ biên) ; Trần Thị Ngọc Lan (Dịch giả) Các phƣơng pháp phân tích hóa học - Kyoto, Japan : Kagaku-Dojin, năm 2006 Nguyễn Tinh Dung Hóa học phân tích, phần II – Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng Nhà xuất Giáo dục, năm 2000 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình xử lý nƣớc thải NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 1999 Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái Quản lý chất thải rắn tập - Quản lý chất thải đô thị, NXB Xây dựng, Hà Nội, năm 2011 Trung tâm Thông tin Khoa Học Công Nghệ Quốc Gia Tổng luận Công nghệ Xử lý Chất thải rắn số nƣớc Việt Nam, năm 2007 Al-Jarrah, O and H Abu-Qdais Municipal solid waste landfill siting using intelligent system Waste management, 2006 26(3): p 299-306 10.Nauck, D., & Kruse, R Choosing appropriate neuro-fuzzy models InProc Second European Congress on Fuzzy and Intelligent Technologies (EUFIT94) (pp 552-557), 1994 11.Walters, C., Gunderson, L., & Holling, C S (1992) Experimental policies for water management in the Everglades Ecological Applications, 189-202 12 Stegmann, R., Heyer, K U., & Cossu, R (2005, October) Leachate treatment In Proceedings Sardinia 2003, Ninth International Waste Management and Landfill Symposium 13 Chiang, L C., Chang, J E., & Wen, T C (1995) Indirect oxidation effect in electrochemical oxidation treatment of landfill leachate Water Research, 29(2), 671-67 HV: Lê Thị Hiền 70 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học PHỤ LỤC Một số hình ảnh minh họa Hình 1.Mẫu đƣợc kết tủa tác nhân kết tủa NaOH Hình Máy đo quang phổ hấp thụ AAS Hình Ngọn lửa Máy đo quang phổ hấp thụ AAS Hình Máy đo pH HV: Lê Thị Hiền Hình Mẫu đƣợc hút vào máy Hình Máy lắc IKA® 260 Control 71 KTMT 2012B ... KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học xử lý nhiều kim loại dòng thải lúc hiệu xử lý kim loại nặng mức chấp nhận đƣợc phƣơng pháp lựa chọn số cho nhà... Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tƣợng mục đích nghiên cứu .28 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu. .. HV: Lê Thị Hiền 15 KTMT 2012B Nghiên cứu xử lý số ion kim loại nặng nước rác phương pháp kết tủa hóa học thƣ máu, … Các kim loại nặng lại có khả tích tụ loại động vật sống nƣớc nhƣ cá, ốc tôm, cua,