Luận văn Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Qua thực tế trong những năm gần nay cho thấy Việt Nam là một nước có
tốc độ phát triển kinh tế cao trong khu vực. Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ
của quá trình công nghiệp hóa đất nước, chất thải công nghiệp cũng ngày một
gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại gây ảnh hưởng xấu đến môi
trường cũng như sức khỏe của con người, đòi hỏi con người phải có nhận thức
đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý nhằm phát triển kinh tế song
song với việc bảo vệ môi trường sống của chính mình.
Ngày nay, kỹ thuật mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát
triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới. Nước ta cũng đang tập trung
phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ, trong đó kỳ vọng đặc biệt vào ngành
gia công kim loại. Do vậy nhu cầu gia công mạ kim loại càng lớn và cũng từ đó
việc xử lý chất thải trong gia công mạ – một yếu tố có nhiều khả năng phá hủy
môi trường – là hết sức cần thiết và cần được giải quyết triệt để.
Trong quá trình gia công mạ kim loại, lượng nước thải ra tuy không
nhiều nhưng chứa hàm lượng các kim loại nặng rất cao và là độc chất đối với
sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con người. Nhiều công trình nghiên cứu
cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị chết và thoái hóa, với nồng độ
nhỏ có thể gây độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của
sinh vật về lâu dài. Do đó, nước thải từ các quá trình xi mạ kim loại, nếu không
được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con đường trực tiếp hay gián tiếp,
chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và gây các bệnh nghiêm trọng như
viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư .
Đề tài “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa
học” chỉ nghiên cứu xử lý nước thải xi mạ trong một nội dung hẹp đó là xử lý
phospho có trong nước thải ở công đoạn phosphat hóa bề mặt kim loại trong gia
công kim loại mạ, nhằm tìm ra những giải pháp kỹ thuật hợp lý để loại bỏ
phospho có trong nước thải xi mạ trước khi thải vào nguồn nước thải chung của
gia công kim loại.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận văn Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 1 Luận văn Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 2 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Qua thực tế trong những năm gần nay cho thấy Việt Nam là một nước có tốc độ phát triển kinh tế cao trong khu vực. Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của quá trình công nghiệp hóa đất nước, chất thải công nghiệp cũng ngày một gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại gây ảnh hưởng xấu đến môi trường cũng như sức khỏe của con người, đòi hỏi con người phải có nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý nhằm phát triển kinh tế song song với việc bảo vệ môi trường sống của chính mình. Ngày nay, kỹ thuật mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới. Nước ta cũng đang tập trung phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ, trong đó kỳ vọng đặc biệt vào ngành gia công kim loại. Do vậy nhu cầu gia công mạ kim loại càng lớn và cũng từ đó việc xử lý chất thải trong gia công mạ – một yếu tố có nhiều khả năng phá hủy môi trường – là hết sức cần thiết và cần được giải quyết triệt để. Trong quá trình gia công mạ kim loại, lượng nước thải ra tuy không nhiều nhưng chứa hàm lượng các kim loại nặng rất cao và là độc chất đối với sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con người. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị chết và thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật về lâu dài. Do đó, nước thải từ các quá trình xi mạ kim loại, nếu không được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và gây các bệnh nghiêm trọng như viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư . Đề tài “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” chỉ nghiên cứu xử lý nước thải xi mạ trong một nội dung hẹp đó là xử lý phospho có trong nước thải ở công đoạn phosphat hóa bề mặt kim loại trong gia Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 3 công kim loại mạ, nhằm tìm ra những giải pháp kỹ thuật hợp lý để loại bỏ phospho có trong nước thải xi mạ trước khi thải vào nguồn nước thải chung của gia công kim loại. 1.2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu Tìm ra được một phương pháp hóa học hiệu quả cao, giá thành thấp để xử lý nước thải công đoạn phosphat hóa bề mặt, loại bỏ phospho có trong nước thải ra khỏi môi trường. Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 4 1.2.2. Nội dung nghiên cứu Thu thập các tài liệu liên quan đến quá trình phosphat hóa bề mặt kim loại và các tài liệu liên quan đến quá trình gia công mạ kim loại hiện có tại Việt Nam. Tìm hiểu một số tính chất hóa lý liên quan đến quá trình phosphat hóa bề mặt. Tìm hiểu các ảnh hưởng của phospho tới môi trường và con người. Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải xi mạ. Lựa chọn phương pháp xử lý. Khảo sát thành phần nước thải xi mạ. Khảo sát, đánh giá khả năng loại bỏ phospho có trong công đoạn phosphat hóa bề mặt cùng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý. Thử nghiệm phương pháp trên mô hình, khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tủa, thu thập các thông số tối ưu nhằm phục vụ cho việc thiết kế về sau. Đánh giá hiệu quả của phương pháp xử lý. 1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thu thập tài liệu: Tìm hiểu các tài liệu sách báo trong và ngoài nước về xử lý phospho trong nước thải bằng phương pháp hóa học, công nghệ xi mạ, phosphat hóa bề mặt cũng như ảnh hưởng của phospho và nước thải xi mạ đến môi trường. Phương pháp tổng hợp tài liệu. Phương pháp thực nghiệm: Lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu xử lý. Phương pháp tính toán. Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 5 Phương pháp xử lý thông qua những chỉ tiêu bằng phương pháp phân tích. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI XI MẠ Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 6 2.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH XI MẠ 2.1.1. Một số khái niệm Mạ kim loại là một quá trình công nghệ hay được sử dụng, vì thực tế hầu như tất cả các vật dụng bằng kim loại đều phải được hoàn thiện, đồng thời đó cũng là trách nhiệm của nhà sản xuất. Trong công nghệ xi mạ có nhiều hình thức xi mạ khác nhau: mạ điện, mạ hóa học, mạ nhúng nóng. 2.1.1.1. Mạ điện Đây là một phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành xi mạ kim loại. Mạ điện là quá trình điện hóa catôt: Bề mặt kim loại cần xử lý được dùng làm catôt trong một bình điện phân (đòi hỏi dùng dòng điện bên ngoài – trong trường hợp này là nguồn điện một chiều) để thực hiện quá trình điện hóa. Phản ứng catôt xảy ra và thực hiện việc xử lý cần thiết đó là mạ lên trên bề mặt cần xử lý. Dung dịch mạ là dung dịch mà trong đó quá trình mạ điện xảy ra. Nó chứa các ion của kim loại sẽ được mạ lên bề mặt kim loại cần xử lý – các ion Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 7 kim loại này tham gia phản ứng catôt và bị khử điện hóa thành kim loại điện kết tủa lên trên bề mặt cần xử lý. Ví dụ: Trong trường hợp mạ kẽm, ion kẽm hóa trị 2 bị khử trên bề mặt kim loại nền (thép chẳng hạn): Zn2+ + 2e- Zn Rõ ràng trong một bình điện hóa như vậy cũng cần phải có phản ứng anôt tương ứng. Trong mạ điện, đó thường là sự hòa tan anôt của một anôt kim loại để đảm bảo nồng độ ion kim loại trong bể mạ gần như không đổi. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp các anôt có thể không tan và được làm bằng các vật liệu như graphit, chì, titan phủ platin chúng trơ trong dung dịch mạ. Anôt không tan vẫn thực hiện phản ứng anôt trong đó có một phản ứng anôt quan trọng đó là phản ứng thoát oxy. H2O ½ O2 + 2H+ + 2e- [1] (Trong dung dịch axit) Quá trình này sẽ hình thành một lớp kim loại tương đối mỏng trên bề mặt dẫn điện. Quá trình này được thực hiện bằng cách nhúng vật liệu cần mạ vào dung dịch chứa những muối kim loại và nối nó vào cực catôt của một nguồn điện một chiều thế thấp. Mạch điện được hoàn tất khi nhúng đầu anôt vào trong dung dịch đó và nối chúng với cực dương của nguồn điện. Sản phẩm của quá trình này là tạo một lớp kim loại cần mạ trong dung dịch lên trên bề mặt của vật liệu cần mạ. Lớp phủ kim loại hình thành trên bề mặt catôt thường có cấu trúc tinh thể và dày từ 1 – 50 m tùy thuộc vào kim loại được mạ và yêu cầu hoàn thiện mặt hàng đó. 2.1.1.2. Mạ hóa học Dựa trên cơ sở khử hóa học ở đó ion kim loại được khử thành kim loại từ dung dịch muối của nó bằng các chất khử. Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 8 Các điện tử cần cung cấp cho các phản ứng khử điện hóa được cung cấp bởi chất khử hóa học. Ví dụ: Như mạ Niken hóa học, natri hypophosphit được sử dụng làm tác nhân khử và bị oxy hóa thành octophosphit, do đó có thể xảy ra phản ứng anôt sau: H2PO2- + H2O H2PO3- + 2H+ + 2e [2] Các điện tử tách ra và tham gia vào quá trình khử Nikel (Ni) ở phản ứng catôt theo phương trình sau: Ni2+ + 2e- Ni Ni và Cu là hai kim loại chính thường được sử dụng trong mạ bằng kỹ thuật này. Ni thường sử dụng ở những nơi cần độ bền ăn mòn và bào mòn. Do bản chất của phản ứng mạ nên lớp mạ thu được là hợp kim của Ni với các sản phẩm phân hủy của tác nhân khử. Vì vậy khi sử dụng natri hypophosphit sẽ tạo ra lớp Ni – P và khi sử dụng niken và Bo hydrua sẽ tạo ra một lớp mạ Ni – Bo. Mạ hóa học chỉ có thể xảy ra trên một bề mặt xúc tác: Nhiều kim loại thông thường đáp ứng được điều này. Vật liệu phi kim như nhựa, gốm có thể được xúc tác bằng cách xử lý để tạo ra kết tủa kim loại paladin lên bề mặt không dẫn điện. Phản ứng mạ hóa hoạc sau đó có thể bắt đầu trên các phần tử này và phát triển thành lớp mạ. Bằng cách này, việc mạ kim loại có thể tiến hành cho các bề mặt không dẫn điện. Cũng có thể làm cho bề mặt của phi kim dẫn điện, để sau đó tiếp tục mạ bằng phương pháp mạ điện. 2.1.1.3. Mạ nhúng nóng Mạ nhúng nóng là một quá trình trong đó vật liệu cần mạ đi qua bể chứa kim loại mạ (kim loại nguyên chất) được nấu nóng chảy ở nhiệt độ cao. Kết quả của quá trình là kim loại mạ sẽ bám một lớp trên bề mặt vật liệu cần mạ. Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 9 2.1.2. Các loại mạ Mạ Crom: Lớp mạ Crom được sử dụng nhiều trong công nghệ mạ ô tô, mạ các chi tiết máy, dụng cụ y tế, phụ tùng máy móc vì lớp mạ có tính ổn định hóa học, tính chịu mòn cao đồng thời bề mặt ngoài trông rất đẹp, khả năng phản xạ ánh sáng tốt. Có thể sử dụng lớp mạ Crom làm lớp mạ bảo vệ nhưng cần phải mạ đồng, mạ kền sau đó mới mạ Crom trang trí. Mạ kẽm: Trong công nghiệp ứng dụng mạ kẽm để đề phòng ăn mòn kim loại, được gọi là lớp mạ bảo vệ. Lớp mạ này có tính đàn hồi tốt nhưng độ cứng thấp, độ bóng kém, trong không khí dễ tạo muối kẽm cacbonat có tính kiềm nên bị mờ, để khắc phục hiện tượng này người ta phủ photphat hóa hay thụ động hóa bề mặt, để tăng độ bền hóa học của lớp mạ. Dung dịch mạ kẽm có hai loại: Dung dịch mạ kẽm cyanua và dung dịch mạ kẽm không có cyanua. Mạ Nikel: Mạ Nikel là kỹ nghệ quan trọng bậc nhất, đồng thời cũng phổ biến nhất hiện nay. Trong công nghiệp ứng dụng lớp mạ Nikel để trang trí, làm tăng khả năng chịu mòn, tăng độ cứng bề mặt, lớp mạ vừa trang trí vừa bảo vệ. Để nâng cao hiệu quả bảo vệ – trang trí thường áp dụng mạ hai lớp: Nikel – Crom; hoặc 3 lớp: Đồng – Nikel – Crom. Mạ hợp kim: Trong dung dịch đồng thời có 2 cation kim loại. Để hai ion này kết tủa đông thời lên bề mặt catôt (chi tiết mạ) tạo lớp mạ hợp kim thì thế giải phóng của chúng phải bằng nhau hoặc gần nhau. Tùy theo thành phần và tính chất lớp mạ mà mạ hợp kim được chia thành các nhóm sau: Lớp mạ hợp kim bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn, có hợp kim: Kẽm – cadmium; đồng – thiếc; chì – thiếc; thiếc – kẽm. Lớp mạ hợp kim với mục đích trang trí – bảo vệ: Vàng – bạc; vàng – đồng; vàng – nikel; vàng – antimun. Lớp mạ hợp kim có ứng dụng đặc biệt trong công nghiệp: Bạc – chì; thiếc – chì; . Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp h ... rất cao. Vì vậy hiện nay phương pháp này chưa được áp dụng rộng rãi, mà chỉ áp dụng trong qui mô nghiên cứu phòng thí nghiệm. Kết hợp với 4 nhận xét trên ta thấy hiệu quả xử lý phospho ở pH = 11 tốt hơn so với pH = 7,0 ; 8,5 ; 9,0 ; 10. Xem lại hiệu quả xử lý và lý thuyết thực nghiệm thì nó hoàn toàn đúng với nhận xét trên. Tính toán giá thành Chi phí cho việc sử dụng hóa chất như sau: Để được 1l dung dịch NaOH 20% thì cần 20g NaOH sau đó cho vào bình định mức 1000 ml.1kg NaOH có giá là 8.000 VNĐ vậy 1l NaOH 20% có giá tiền là 160 VNĐ. NH4Cl : 1 kg NH4Cl công nghiệp có giá thành là 6000 VNĐ. MgCl2.6 H2O : 1 kg MgCl2.6 H2O công nghiệp có giá thành là 8000 VNĐ. CaCO3 : 1kg có giá thành là 3000 VNĐ Chi phí phải bỏ ra để xử lý phospho trong nước thải xi mạ, bằng cách sử dụng MgCl2.6H2O được thể hiện trong bảng 21. Bảng 21. Giá thành xử lý nước thải xi mạ khi sử dụng MgCl2.6H2O Hóa chất Lượng sử dụng /100ml nước thải Lượng sử dụng m3 nước thải Đơn giá (VNĐ/kg) Thành tiền VNĐ / m3 Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 69 NaOH 20% 1,41ml 14,1 l 160 2.256 NH4Cl 0,65 g 6,5 kg 6. 000 39.000 0,75g 7,5 kg 45.000 0,85g 8,5kg 51.000 0,95g 9. kg 56.000 MgCl2.6H2O 0,4 g 4 kg 8.000 32.000 0,5 g 5 kg 40.000 0,6 gl 6 kg 48.000 0,7 g 7 kg 56.000 Giá thành để xử lý nước thải đạt: 82 – 98% khi sử dụng MgCl2.6H2O là từ: 74.256 VNĐ – 114.256VNĐ. So với giá thành xử lý nước thải từ các ngành sản xuất khác thì giá thành xử lý như trên là khá cao. Trong quá trình xử lý nước thải xi mạ , do trong nước thải xi mạ không chứa NH4+ mà để hình thành struvit thì cần phải có NH4+ vì vậy mà trong quá trình xử lý này cần một lượng lớn NH4Cl. Điều đó dẫn đến giá thành xử lý nước thải xi mạ bằng MgCl2.6H2O cao, và ít được áp dụng trong thực tế. 4.3.2. Sử dụng Vôi Do hiệu quả loại phosphat của vôi tốt nhất ở khoảng giá trị pH = 10.5 - 11. Nên ỏ phần thí nghiệm này chỉ xét tới 2 giá trị pH đó là pH = 10 và 11. 4.3.2.1. Xác định khả năng loại bỏ Phospho trong nước thải xi mạ ở điều kiện pH = 10.0. Thí nghiệm: Các trình tự tiến hành thí nghiệm và thành phần, khối lượng tham gia thí nghiệm được thể hiện trong bảng 22 Bảng 22. Các thông số tham gia vào thí nghiệm 6 với CaCO3 TT cốc 1 2 3 4 V mẫu ( ml ) 100 Cp đầu vào (mg/l) 1371 pH nước thải 3,2 Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 70 CaCO3 (g/100ml) 0,2 0,3 0,4 0,5 V NaOH 20% (ml/100ml) 1,1 1,05 1,0 1,0 pH sau 10,0 Kết quả:: Nồng độ phospho còn lại trong nước thải xi mạ sau khi xử lý bằng vôi và ở pH = 10 được thể hiện trong bảng 23. Bảng 23. Kết quả thí nghiệm 6 Thời gian CaCO3 30 phút 1h 2h 3h 0.2 844 (mg/l) 778(mg/l) 567(mg/l) 403(mg/l) 0.3 736(mg/l) 729(mg/l) 501(mg/l) 368(mg/l) 0.4 815(mg/l) 794(mg/l) 613(mg/l) 420(mg/l) 0.5 825(mg/l) 851(mg/l) 659(mg/l) 503(mg/l) Các kết quả này được minh họa ở đồ thị 5 Đồ thị 5 : Tách Phospho bằng vôi ở điều kiện pH = 10 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 30 phut 1h 2h 3h thôøi gian (t) N oàn g ño ä P (m g/ l) CaCO3 = 0.2 g/100ml CaCO3 = 0.3g/100ml CaCO3 = 0.4g/100ml CaCO3 = 0.5g/100ml Nhận xét Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 71 Từ bảng tính toán và đồ thị 9 ta thấy nồng độ phospho sau xử lý đã giảm đi 50% so với nồng độ ban đầu. Qua đó ta rút ra nhận xét ở pH = 10 thì hiệu quả xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng vôi không cao do ở điều kiện pH = 10 sản phẩm của phản ứng không phải là hydroxyapatit mà là apatit + calcite apatit có tích số tan nhỏ nhất lên chúng không tan trong môi trường nước, còn calcite tan trong nước 1 phần do đó phospho sau khi tạo thành calcite thì chúng lại tan trở lại vào môi trường nước. Do đó nồng độ phospho sau xử lý ở thí nghiệm này còn cao. Tính toán giá thành Do hiệu suất xử lý thấp và không hiệu quả về mặt kinh tế nên không tính toán giá thành xử lý nước thải xi mạ trong trường hợp này. 4.3.2.2. Xác định khả năng loại bỏ Phospho trong nước thải xi mạ ở điều kiện pH = 11.0. Thí nghiệm Các trình tự tiến hành thí nghiệm và thành phần, khối lượng tham gia thí nghiệm được thể hiện trong bảng 24 Bảng 24. Các thông số tham gia vào thí nghiệm 7 với CaCO3 TT cốc 1 2 3 4 V mẫu ( ml ) 100 Cp đầu vào (mg/l) 1371 pH nước thải 3.2 CaCO3 (g/100ml) 0.2 0.3 0.4 0.5 V NaOH 20% (ml/100ml) 1.1 1,05 1,0 1,0 pH sau 11 Kết quảû Nồng độ phospho còn lại trong nước thải xi mạ sau khi xử lý bằng vôi và ở pH = 11 được thể hiện trong bảng 25. Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 72 Bảng 25. Kết quả thí nghiệm 7 Thời gian CaCO3 30 phút 1h 2h 3h 0.2 822 (mg/l) 862(mg/l) 590(mg/l) 324(mg/l) 0.3 726(mg/l) 658(mg/l) 431(mg/l) 180(mg/l) 0.4 834(mg/l) 752(mg/l) 536(mg/l) 273(mg/l) 0.5 771(mg/l) 801(mg/l) 612(mg/l) 317(mg/l) Các kết quả trên được thể hiện minh họa bằng đồ thị 6 Đồ thị 6 : Tách Phospho bằng vôi ở điều kiện pH = 11 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 30 phut 1h 2h 3h thôøi gian (t) No àng ñ oä P (m g/ l) CaCO3 = 0.2 g/100ml CaCO3 = 0.3g/100ml CaCO3 = 0.4g/100ml CaCO3 = 0.5g/100ml Nhận xét Từ bảng tính toán và đồ thị 10 ta thấy nồng độ phospho sau xử lý đã giảm đi 80 – 90% so với nồng độ ban đầu hay nói cách khác hiệu suất xử lý phospho ở thí nghiệm này khá cao so với kết quả thí nghiệm 6. Qua đó ta rút ra nhận xét ở pH = 11 là điều kiện tối ưu cho phản ứng xảy ra tạo thành một chất có tích số tan thấp là hydroxyapatit. Do hydroxyapatit có tích số tan nhỏ nhất lên khi chúng tạo thành hydroxyapatit chúng sẽ không tan ngược trở lại trong Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 73 môi trường nước thải. Do đó nồng độ phospho sau xử lý ở thí nghiệm này thấp. Và nay cũng là một phương pháp đơn giản, giá thành rẻ hơn so với phương pháp trước vì vậy nó được ứng dụng khá nhiều trong thực tế. Tính giá thành Giá thành xử lí phospho trong 1m3 nước thải xi mạ được tính ở bảng 26 Bảng 26. Giá thành xử lý phospho trong nước thải xi mạ sử dụng vôi Hóa chất Lượng sử dụng /100ml nước thải Lượng sử dụng m3 nước thải Đơn giá (VNĐ/kg) Thành tiền VNĐ / m3 NaOH 1.2ml 12 l 160 1.920 1.1m 11 l 1.760 1.05ml 10.5 l 1.680 MgCl2.6H2O 0.2 g 2 kg 3.000 6.000 0.3 g 3 kg 9.000 0.4 g 4 kg 12.000 0.5 5 kg 15.000 Giá thành xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng CaCO3 rẻ hơn rất nhiều so với xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng MgCl2.6H2O. Giá thành xử lý nước thải đạt hiệu suất 80 – 85% là từ 7.680 VNĐ – 16.920 VNĐ nhưng lại là cao so với giá thành xử lý các nước thải công nghiệp khác. Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 74 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 75 5.1. Kết luận Ưu điểm của quá trình có thể kết tủa hoàn toàn những hợp chất hữu cơ khó hoặc không thể phân hủy sinh học. Tuy nhiên để đạt được như vậy thì phải sử dụng một lượng hóa chất lớn, đồng thời cũng tạo ra một lượng bùn khá lớn gây tốn kém cho việc thu gom và xử lý. Mục đích của đề tài này là sử dụng một lượng hóa chất thấp nhất để loại bỏ phospho có trong nước thải xi mạ sao cho có thể đạt được hiệu suất có thể chấp nhận được là từ 80 – 98%. Sau giai đoạn xử lý hóa học này, nước thải sẽ được xử lý tiếp bằng một phương pháp sinh học hoặc hóa học nào đó. Điều này cần phải có một thời gian nữa để nghiên cứu bằng thực nghiệm. Sau khi đã trình bày những kết quả trên, có thể nhận ra rằng đối với trường hợp sử dụng MgCl2.6H2O có hiệu suất cao có thể đạt tới 98% hơn sử dụng CaCO3hiệu suất đạt được chỉ tới 80%. Tuy nhiên xử lý nước thải xi mạ bằng CaCO3 thì giá thành xử lý rẻ hơn rất nhiều (khoảng 10.000VNĐ) so với sử dụng MgCl2.6H2O. Vì vậy MgCl2.6H2O có khả năng ứng dụng thấp mặc dù hiệu quả cao và ổn định. Do lượng bùn thải ra từ phản ứng là rất lớn do đó việc xử lý bùn tạo ra từ quá trình xử lý hóa lí cũng rất cần thiết để hoàn thiện một hệ thống xử lý. Vì vậy ta phải cô đặc, sau đó xi măng hóa và thải ở các khu vực quy định. Hoặc có thể theo cách khác đó là trộn bùn vào đất sét rồi nung ở nhiệt độ 1100oC thì kim loại trong bùn sẽ bị kết chặt vào đất sét thậm chí khi bị đổ axit nitrit đậm đặc nóng vào thì kim loại vẫn giữ lại theo một dự án về xử lý bùn thải xi mạ ở thành phố Los Angeles. Đối với trường hợp bùn của quá trình xử lý sử dụng MgCl2.6H2O có thể tái sử dụng lại để làm phân bón do trong bùn chứa các chất dinh dưỡng nitơ và phospho. Tóm lại, ngày nay do nhu cầu phát triển kinh tế ở các nước rất là cao. Đặc biệt là ở những quốc gia đang phát triển, trong đó có Việt Nam. Vì vậy mà ngành gia công kim loại ngày càng phát triển mạnh mẽ, kéo theo nó là một loạt các vấn đề môi trường liên quan như ô nhiễm tiếng ồn, ô nhiễm mùi, ô nhiễm Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 76 không khí, ô nhiễm nước thải, ô nhiễm chất thải rắn. Trong đó nước thải là một vấn đề nóng bỏng đang được rất nhiều chuyên gia và con người liên quan, do trong nước thải xi mạ chứa một hàm lượng lớn các kim loại nặng như Phospho, Crom .Do độc tính của phospho có trong nước thải là lâu dài và có thể có những ảnh hưởng lâu dài, nặng nề cho con người do đó việc nghiên cứu xử lí phospho trong nước thải xi mạ là một vấn đề cần có sự quan tâm nhiều hơn. 5.2. Kiến nghị Với tình hình hiện nay, hàng loạt các cơ sở mạ kim loại được xây dựng và ra đời nhưng chỉ có một vài công ty chưa có hệ thống xử lý nước thải xi mạ. Cần phải có giải pháp khuyến khích, hỗ trợ các công ty còn lại xây dựng hệ thống xử lý nước thải xi mạ nhằm mục đích bảo vệ môi trường, phục vụ phát triển kinh tế xã hội. Một số giải pháp kiến nghị hỗ trợ như sau: Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học” GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTT : Phan Thùy Linh Trang 77 Xây dựng các hệ thống xử lý nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học, sinh học với chính sách giúp đỡ vốn xây dựng ban đầu. Thực hiện thường xuyên kiểm tra nồng độ phospho có trong nước thải xi mạ, để nhằm giám sát lượng hóa chất cho vào sao cho hợp lý.
File đính kèm:
- luan_van_xu_ly_phospho_trong_nuoc_thai_xi_ma_bang_phuong_pha.pdf