CHàO MừNG NGàY NHà GIáO VIệT NAM 20/11/2010 NGHIấN CU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU TRONG NƯỚC THẢI BẰNG CÁC VẬT LIỆU TỰ NHIÊN NHƯ THÂN BÈO, LÕI NGÔ, RƠM VÀ XƠ DỪA STUDY ON ADSORPTION OIL ON NATURAL MATERIALS SUCH AS EICHNORIA TRUNK, CORNCOB, STRAW AND COCONUT FIBER ThS PHẠM THỊ DƯƠNG, ThS BÙI ĐÌNH HỒN, KS NGUYỄN VĂN TÁM Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Tóm tắt Hấp phụ phương pháp hóa lý áp dụng để xử lý nước thải nhiễm dầu hiệu thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học Để tận dụng nguồn vật liệu tự nhiên sẵn có góp phần vào việc bảo vệ môi trường, khả hấp phụ dầu nước thải vật liệu tự nhiên thân bèo, lõi ngô, rơm xơ dừa nghiên cứu Abstract Absorption is one of many physicochemical methods which were applied to treat wastewater contain oil To take advantages of natural materials for purpose invironmental protection, the paper shows results on studying of oil adsorption on natural materials such as eichnoria trunk, corncob, straw and coconut fiber Mở đầu Các hoạt động hàng hải đóng sửa chữa tàu, khai thác cảng biển, vận tải sông biển, thải môi trường lượng lớn dầu, gây ô nhiễm Để hấp phụ dầu, nghiên cứu việc xử lý nước thải nhiễm dầu phương pháp hấp phụ ứng dụng cho hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu khu vực cảng biển, cảng sông nhà máy sửa chữa tàu biển Những vật liệu chọn để nghiên cứu vật liệu lấy từ tự nhiên: thân bèo, lõi ngô, rơm, xơ dừa Phương pháp cho hiệu xuất xử lý cao, vận hành đơn giản, chi phí thấp, đảm bảo tiêu chuẩn mơi trường đề Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu biến đổi hàm lượng dầu trình thực nghiệm chúng tơi lựa chọn phương pháp phân tích trọng lượng Tiến hành thực nghiệm 3.1 Chế tạo vật liệu hấp phụ (VLHP) Vật liệu hấp phụ chế tạo từ thân bèo, vỏ dừa, rơm lõi bắp ngô Tất cắt nhỏ rây lấy kích thước hạt phù hợp Tiến hành ngâm nước (khoảng 10 giờ) để làm hết màu o vật liệu đem phơi khô Tiếp theo đem sấy nhiệt độ 150 C tiếp tục sấy khô (khoảng 10 giờ) để tránh phá vỡ cấu trúc xốp vật liệu Sau sấy xong đem cân khối lượng khô để xác định khối lượng vật liệu A B C D Hình Một số vật liệu hấp phụ A: Bèo tây; B: Sơ dừa; C: Rơm; D Lõi ngơ: Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 24 11/2010 67 CHàO MừNG NGàY NHà GIáO VIệT NAM 20/11/2010 3.2 Khảo sát số thông số vật lý VLHP Tiến hành xác định số thông số vật lý như: Độ trương nở (Q), hệ số trương nở (DI), khả hấp phụ dung môi (VAS): - Cân lượng xác định VLHP chế tạo (1g), chuyển sang ống đong ghi lại thể tích lượng VLHP này, bổ sung thêm nước cất vào ống đong, để thời gian trương nở 12 h Gạn cất dư tiến hành xác định lại thể tích khối lượng VLHP sau trương nở 3.3 Khảo sát khả hấp phụ dầu nước thải phương pháp hấp phụ động cột * Chuẩn bị cột hấp phụ Chuẩn bị cột hấp phụ ống nhựa PVC có chiều dài 20 cm, đường kính 23 mm số dụng cụ phụ trợ khác như: Chai truyền dịch (chứa đựng nước thải), cốc đựng, giá treo, Nhồi vật liệu hấp phụ (có khối lượng 5,234g) vào cột với chiều dài 15 cm có giá đỡ đan đồng phía vật liệu Chú ý trước dội dung dịch hấp phụ qua vật liệu ta dội qua nước cất lần vào cột vật liệu cho hết màu vật liệu * Tiến hành trình hấp phụ Cho nước thải nhiễm dầu (đã biết trước hàm lượng dầu ban đầu) chảy qua cột với tốc độ dòng thể tích khoảng 2ml/phút Vvật liệu = Sđáy x h = ð  (1,15)  15 = 62 (cm ) = 62 ml Bed - volume = 62 ml Tiến hành phân tích hàm lượng dầu nước sau qua cột kết đạt giá trị 5mg/l (giá trị giới hạn cột B nước thải nhiễm dầu mỡ khống theo QCVN 24: 2009/BTNMT) dừng lại Lần lượt tiến hành thí nghiệm loại vật liệu hấp phụ chế tạo Đánh giá khả hấp phụ dầu loại vật liệu lựa chọn loại vật liệu có khả hấp phụ tốt để nghiên cứu bước 3.4 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng VLHP lựa chọn Sau lựa chọn vật liệu thích hợp cho q trình hấp phụ dầu, tiến hành nghiên cứu yếu tổ ảnh hưởng đến trình hấp phụ bao gồm: ảnh hưởng lưu lượng ảnh hưởng độ mặn 3.4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng lưu lượng đến khả hấp phụ Cho nước thải nhiễm dầu (đã biết trước hàm lượng dầu ban đầu) chảy qua cột nhồi VLHP với lưu lượng chảy: ml/phút, ml/phút, ml/phút Tiến hành phân tích hàm lượng dầu nước sau qua cột kết đạt giá trị 5mg/l dừng lại 3.4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng độ mặn đến khả hấp phụ Cho nước thải nhiễm dầu (đã biết trước hàm lượng dầu ban đầu) với độ mặn khác nhau(24 g/l, 30 g/l, 35 g/l) chảy qua cột nhồi VLHP với tốc độ dòng thể tích ml/phút Tiến hành phân tích hàm lượng dầu nước sau qua cột kết đạt giá trị 5mg/l dừng lại Kết thảo luận 4.1 Kết xác định số thông số vật lý VLHP Bảng Kết số thông số vật lý VLHP VLHP Thân bèo Xơ dừa Rơm Lõi ngô Khối lượng riêng khô d (g/cm ) 0,254 0,237 0,231 0,228 Khối lượng riêng ướt s (g/cm ) Thể tích trương nở Vs (cm ) Hệ số trương nở DI = Vs/d 0,516 0,462 0,468 0,457 3,4 1,5 3,0 1,1 13,386 6,329 12,987 4,824 Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 24 – 11/2010 Tỷ số trương nở Q = s /d 2,031 1,949 2,026 2,004 Khả hấp phụ dung môi VAS = (s-d)/ d 1,031 0,949 1,026 1,004 68 CHàO MừNG NGàY NHà GIáO VIÖT NAM 20/11/2010 Kết cho thấy vật liệu có độ trương nở nhỏ nên bền mơi trường nước Thể tích trương nở VLHP bèo lớn 4.2 Kết khảo sát khả hấp phụ dầu vật liệu hấp phụ phương pháp hấp phụ động cột Tất nghiên cứu tiến hành mẫu nước thải có hàm lượng dầu ban đầu 58,3 mg/l a) Đối với vật liệu hấp phụ thân bèo Bảng Kết hấp phụ động cột VLHP bèo Số Bed - Volume Vdd sau hấp phụ (lit) Cdầu (mg/l) 50 3,1 KPHĐ 100 6,2 KPHĐ 150 9,3 KPHĐ 200 12,4 KPHĐ 250 15,5 KPHĐ 300 18,6 KPHĐ 350 21,7 KPHĐ 400 24,8 KPHĐ 420 26 436 27 30 c) Đối với vật liệu rơm: Bảng Kết hấp phụ động cột VLHP rơm b) Đối với vật liệu xơ dừa: Bảng Kết hấp phụ động cột VLHP xơ dừa Vdd sau hấp phụ (lit) 50 3,1 100 6,2 150 9,3 194 12 210 13 d) Đối với vật liệu lõi ngô: 226 14 Số Bed volume Cdầu (mg/l) KPHĐ KPHĐ KPHĐ KPHĐ Số Bed Volume 50 100 150 200 226 242 Vdd sau hấp phụ (lit) 3,1 6,2 9,3 12,4 14 15 Cdầu (mg/l) KPHĐ KPHĐ KPHĐ KPHĐ Bảng Kết hấp phụ động cột VLHP lõi ngô Số Bed - Volume Vdd sau hấp phụ (lit) Cdầu (mg/l) 50 3,1 KPHĐ 100 6,2 KPHĐ 150 9,3 KPHĐ 178 11 194 12 210 13 22 - Dựa vào bảng số liệu ta thấy khả hấp phụ dầu vật liệu hấp phụ thân bèo tốt có số Bed - Volume nhiều (420 Bed - Volume) Như dung lượng hấp phụ thích hợp 26x 58,3 mg dầu/5,234 g vật liệu hay 0,29 g dầu/g vật liệu Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 24 – 11/2010 69 CHàO MừNG NGàY NHà GIáO VIệT NAM 20/11/2010 - Khả hấp phụ dầu lõi ngô có số Bed - Volume thấp (178 Bed Volume) - Đối với vật liệu hấp phụ rơm xơ dừa khả hấp phụ gần nhau, rơm hấp phụ tốt xơ dừa rơm có số Bed - Volume (226 Bed - Volume) lớn xơ dừa (210 Bed - Volume) Qua kết nghiên cứu trên, lựa chọn vật liệu hấp phụ thân bèo tây để nghiên cứu bước 4.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng lưu lượng đến khả hấp phụ Bảng Kết nghiên cứu ảnh hưởng lưu lượng đến khả hấp phụ STT Vdd sau hấp phụ Cdầu (mg/l) Số Bed - Volume (lit) ml/phút ml/phút ml/phút 150 9,3 KPHĐ KPHĐ KPHĐ 194 12 KPHĐ KPHĐ 210 13 KPHĐ KPHĐ 11 226 14 KPHĐ KPHĐ - 259 16 KPHĐ - 275 17 KPHĐ - 300 18,6 KPHĐ - - 350 21,7 KPHĐ - - 400 24,8 KPHĐ - - 420 26 - - 436 27 30 - - - Dựa vào bảng số liệu ta thấy lưu lượng chảy nhanh khả hấp phụ vật liệu - Để VLHP xử lý đạt hiệu lưu lượng chảy thích hợp vào khoảng ml/phút tương ứng với cột nhồi chất hấp phụ với thể tích chất hấp phụ 62 ml 4.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng độ mặn đến khả hấp phụ Bảng Kết nghiên cứu ảnh hưởng độ mặn đến khả hấp phụ STT Vdd sau hấp phụ Số Bed - Volume (lit) 24 g/l 30 g/l 35 g/l 100 6,2 KPHĐ KPHĐ KPHĐ 130 KPHĐ KPHĐ 146 KPHĐ KPHĐ 162 10 KPHĐ - 178 11 KPHĐ - 200 12,4 KPHĐ - - 250 15,5 KPHĐ - - 300 18,6 KPHĐ - - 350 21,7 KPHĐ - - 400 24,8 KPHĐ - - 420 26 - - 436 27 30 - - Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Cdầu Số 24 – 11/2010 (mg/l) 70 CHàO MừNG NGàY NHà GIáO VIệT NAM 20/11/2010 - Nhìn vào bảng kết ta nhận thấy khả hấp phụ vật liệu ngày độ mặn tăng lên Kết luận Từ kết nghiên cứu khẳng định rằng: - Có thể sử dụng vật liệu tự nhiên thân bèo, lõi ngô, rơm xơ dừa làm vật liệu hấp phụ dầu nước thải nhiễm dầu - Vật liệu sau chế tạo có độ trương nở nhỏ nên bền môi trường nước - Vật liệu chế tạo từ thân bèo có khả hấp phụ dầu tốt - Cứ 1gam vật liệu có khả hấp phụ 0,29 gam dầu - Kết nghiên cứu thể tích vật liệu nhồi cột, lưu lượng nước thải lớn khả hấp phụ kém; độ mặn nước thải thấp khả hấp phụ dầu vật liệu cao Việc sử dụng vật liệu hấp phụ trình xử lý nước thải nhiễm dầu có ý nghĩa quan trọng giá thành khơng cao tận dụng nguyên liệu có sẵn tự nhiên Vật liệu hấp phụ sau sử dụng giải hấp phương pháp ép thu hồi dầu sau sử dụng lại xử lý theo nguyên tắc xử lý chất thải nguy hại TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản, Đỗ Ngọc Cử, Đinh Văn Huỳnh, Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học, tập II, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2000 [2] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, Hóa Lý, tập II, Nxb Giáo Dục, 1999 [3] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1999 Phản biện: TS Lê Văn Điểm Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 24 – 11/2010 71 ... có khả hấp phụ dầu tốt - Cứ 1gam vật liệu có khả hấp phụ 0,29 gam dầu - Kết nghiên cứu thể tích vật liệu nhồi cột, lưu lượng nước thải lớn khả hấp phụ kém; độ mặn nước thải thấp khả hấp phụ dầu. .. dụng vật liệu tự nhiên thân bèo, lõi ngô, rơm xơ dừa làm vật liệu hấp phụ dầu nước thải nhiễm dầu - Vật liệu sau chế tạo có độ trương nở nhỏ nên bền môi trường nước - Vật liệu chế tạo từ thân. .. hp phụ dầu lõi ngơ có số Bed - Volume thấp (178 Bed Volume) - Đối với vật liệu hấp phụ rơm xơ dừa khả hấp phụ gần nhau, rơm hấp phụ tốt xơ dừa rơm có số Bed - Volume (226 Bed - Volume) lớn xơ dừa