Bài giảng Hấp phụ than hoạt tính trong xử lý nước cấp

Hấp phụ than hoạt tính trong xử lý nước cấp. Mục lục: I. Giới thiệu về than hoạt tính. II. Ứng dụng than hoạt tính trong nước cấp. III. Kết luận. I. Than hoạt tính 1. Than hoạt tính là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố cacbon. Nguyên liệu: chất hữu cơ: than củi, vỏ đâu, vỏ dừa, 2. Đặc điểm. Cấu tạo: thành phần của than hoạt tính bao gồm các nguyên tố: 88%C, 6-7%O, 0.5%H, 0.5%N, 1.0%S. Hình dạng: thường ở dạng hạt và dạng bột. Diện tích bề mặt của than hoạt tính: cứ 1 gram sẽ có bề mặt khoảng 500-2500 m 2 . Cấu trúc tinh thể. Cấu trúc xốp. Cấu trúc hóa học của cacbon bề mặt. Độ chua bề mặt của cacbon. Tính kỵ nước. II. Ứng dụng than hoạt tính trong nước cấp. Sự hấp thu của than hoạt tính đối với các kim loai nặng như As,Hg.Cd,Pb.. Các kim loại nặng trong nước gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của con người khi sử dụng nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu Hg(II) của than hoat tính. a. Thủy ngân. Sự ảnh hưởng của pH đến sự hấp thu của than hoạt tính đối với Hg(II) Ảnh hưởng của pH tới sự hấp thu As của than hoạt tính b. Arsen Ảnh hưởng của pH tới sự hấp thu Pb của than hoạt tính. c. Chì Loại bỏ cadmium ra khỏi nước bằng phương pháp  hấp phụ - Cadmium là một kim loại độc hại được tìm thấy ở các nhà máy nấu và tinh chế quặng kẽm hoặc sản xuất pin. - Số lượng hút bám cd(II ) rất nhỏ tại giá trị PH8. - Bằng cách tăng liều lượng carbon,việc tăng liều lượng cadmium có thể tăng lên 3 lần . Ở nồng độ thấp thì cadmium được hấp phụ tối đa Hấp phụ tăng mạnh trong khoảng PH 3-5 và đạt giá trị không đổi ở PH cao hơn. Than hoạt tính hấp phụ các hợp chất phenol Phenol và dẫn xuất của nó như phenolmethyl.ethylphenol và dimethylphenol và tạo thành một nhóm các chất gây ô nhiễm.chúng luôn hiện diện trong nước thải. Khả năng hấp thụ của than hoạt tính phụ thuộc vào diện tích bề mặt và lỗ rỗng khí của cacbon Sự hiện diện của phenol trong nước uống sẽ sinh ra chlorophenol có mùi hôi trong quá trình khử trùng nước Sự hiện diện của nhóm bề mặt có tính acid sẽ ức chế khả năng hấp phụ của phenol THAN HOẠT TÍNH HẤP PHỤ HỢP CHẤT HỮU CƠ CỦA HALOGEN Năm 1947, lần đầu tiên phát hiện ra hydrocarbon halogen và trihalogenmetan-THM trong nước. Từ đó THM được quan sát thấy trong tất cả các nguồn nước sử dụng Clo làm chất khử trùng Các hydrocarbon halogen và các THM được hình thành trong quá trình khử trùng nước bằng Cl, trong đó Cl phản ứng với một số chất hữu cơ tự nhiên như humic, acid fulvic được sinh ra từ quá trình phân hủy Các THM gây ô nhiễm nhất: CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, CHBr3 THM càng phân cực thì càng ít bị THT hấp phụ. Độ lớn hấp phụ CHBr3 > CHClBr2 > CHCl2Br >CHCl3 1cột GAC sâu 3 feet có thể loại hơn 90%cloroform của dòng thải trong 9 tuần liên tục THT có nhiều lỗ xốp mịn hơn thì hấp phụ tốt hơn THT cần được tái tạo thường xuyên do khả năng hấp phụ giảm dần của nó THAN HOẠT TÍNH HẤP PHỤ NITRO VÀ CÁC HỢP CHẤT AMIN Các hợp chất nitro độc hại thường có trong nước thải từ quá trình sản xuất thuốc nổ và các ngành công nghiệp vũ khí Đường hấp phụ đẳng nhiệt của nitrobenzene trên các loại than hoạt tính khác nhau với diện tích bề mặt khác nhau Một hợp chất của amin là nitrosoamines có thể gây ung thư được thải ra từ một số ngành công nghiệp hóa chất. 1L nước được lọc qua 23g THT ở 40-50L/h/kg loại được 99% dimethyl, diethyl và nitrosoamine diphenyl THT hấp thụ amin là một phản ứng trung hòa giữa nhóm acid trên bề mặt C và nhóm NH2 của amin THAN HOẠT TÍNH HẤP PHỤ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT Hóa chất BVTV gồm:thuốc trừ sâu, thuốc diệt tảo, thuốc diệt nấm và các hóa chất nông nghiệp khác. Ước tính có hơn 1500 loại thuốc trừ sâu đã sản xuất và hơn 8000 loại thuốc do người dân tự chế biến TTS càng có khả năng hòa tan trong nước cao (tức là chất bị hút bám yếu) thì càng khó bị hấp phụ PAC có thể xử lý nước nhiều hơn 6 lần so vơi lượng GAC tương đương loại bỏ các loại TTS từ nước bằng cách sử dụng các phương pháp khác nhau bao gồm đã kết luận rằng hấp phụ THT có tiềm năng lớn nhất. Màu _ Màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên: axit hữu cơ, chất tạo màu, axit humic... _ Hợp chất sét hòa tan  nước có màu nâu đỏ _ Các loại thủy sinh  nước màu xanh lá cây _ Nước thải sinh hoạt, công nghiệp  nước màu xám đen _ Các chất humic  nước màu nâu vàng Mùi _ Các chất khí và các chất hòa tan trong nước  nước có mùi và vị _ Nước có mùi: mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của hóa chất hòa tan: Clo, amoniac, Sulfur Hydro _ Nước có vị: mặn, ngọt, chát,...tùy thành phần chất lượng và hàm lượng chất hòa tan. Khử mùi bằng phương pháp dùng than họat tính Các loại than hoạt tính thường dùng là: than awngtraxit, than cốc, than bạch dương hay than bùn dạng bột cho vào nước. Than hoạt tính dùng trong các bể lọc có kích thước d= 1÷3mm, chiều dày lớp than l = 1,5 ÷ 4m, tốc độ lọc đạt 50m/h _ Khi nước có mùi không thường xuyên mà chỉ xảy ra vào từng thời kỳ nhất định, thì phương pháp dùng bể lọc than sẽ không kinh tế. Khi đó có thể khử mùi bằng bột than với liều lượng không vượt quá 12mg/l. Có thể dùng 5 ÷ 7mg cho vào bể trộn, còn lại không quá 5mg/l cho vào trước bể lọc để tránh rút ngắn chu kì lọc do ảnh hưởng của bột than. Khối lượng than hoạt tính lấy bằng 0,06 ÷ 0,12m 3 cho 1m 3 nước tính trong 1h 4 ) Ứng dụng trong quy trình xử lí nước cấpa ) Vị trí của bể lọc than hoạt tính: Thường đứng sau bể lọc cát (Sand Filter) Thường đứng trước các hệ thống màng lọc(MicroFiltration, UltraFiltration, NanoFiltration, RO_Reserve Osmosis, Ion Exchange, HSRO_High speed Reserve Osmosis, HSUF_High speed UltraFiltration...) 4 ) Ứng dụng trong quy trình xử lí nước cấp 4 ) Ứng dụng trong quy trình xử lí nước cấp 4 ) Ứng dụng trong quy trình xử lí nước cấp 4 ) Ứng dụng trong quy trình xử lí nước cấp *+Các yếu tố ảnh hưởng: Tổng thể tích lỗ xốp trên một đơn vị thể tích hay khối lượng than hoạt tính Cườnssg độ khuấy trộn Đặc tính của chất hấp phụ pH, nhiệt độ, áp suất Nồng độ dung chất Độ nhớt của dung dịch Bề dày của lớp than hoạt tính 4 ) Ứng dụng trong quy trình xử lí nước cấp Kích thước các bể lọc than hoạt tính - 4 thông số. Kích thước hạt Tốc độ lọc chọn từ 5 – 11 mss/h Thời gian tiếp xúc của nước và vật liệu lọc Chiều dày lớp lọc Rửa lọc theo tổn thất áp lực Thời gian rửa từ 9- 15 phút, cường độ rửa phụ thuộc vào cỡ hạt, nhiệt độ, chiều dày lớp lọc 8 – 12L/sm2. Kiểm tra hiện tượng sinh học 4 ) Ứng dụng trong quy trình xử lí nước cấp Hiệu quả hấp phụ: Thông thường đạt khoảng 80 - 95%. Chu kỳ giải hấp: 6-12 tháng Các phương pháp tái sinh than hoạt tính hiệu quả: Tái sinh bằng hơi Tái sinh bằng nhiệt Tái sinh hóa học Tái sinh sinh học Tài liệu tham khảo Sổ tay xử lý nước tập 1 Nxb Xây dựng – Hà Nội 1999 Công nghệ môi trường – tập 1 xử lý nước PGS.TS Hoàng Văn Huệ - Trường đại học kiến trúc Hà Nội – Nxb Xây Dựng – Hà Nội 2004 Giáo trình xử lý nước cấp – Ths Nguyễn Công Nguyên – Đà Lạt 2010 Giáo trình kĩ thuật xử lý nước và nước thải – Ths Lê Quang Huy – Đà Lạt 2010 Giáo trình kĩ thuật xử lý chất thải công nghiệp – PGS.TS Nguyễn Văn Phước (chủ biên) Tính toán các công trình xử lý và phân phối nước cấp – Trịnh Xuân Lai - Nxb Xây dựng – Hà Nội 2008 Hệ thống xử lý nước cấp của Ấn Độ Cảm ơn sự theo dõi của THẦY và các BẠN