Nghiên cứu phương pháp keo tụ/bông tụ để xử lý ion kim loại nặng trong nước thải của quá trình làm sạch vỏ tàu biển bằng tia nước áp lực

Dưới đây là tài liệu nghiên cứu do Trần Đức Hạnh – Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Dầu Khí Sao Mai Bến Đình thực hiện. Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu phương pháp keo tụ/bông tụ để xử lý ion kim loại nặng trong nước thải của quá trình làm sạch vỏ tàu biển bằng tia nước áp lực. Hãy cùng Xử Lý Nước Việt Phát tìm hiểu sơ lược về công trình nghiên cứu này.

Đặt vấn đề nghiên cứu phương pháp keo tụ/bông tụ để xử lý ion kim loại nặng trong nước thải của quá trình làm sạch vỏ tàu biển bằng tia nước áp lực

Công nghệ phun nước có áp lực cao để làm sạch vỏ tàu đã được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới.. Với tia nước ở áp suất phù hợp, các loại vật liệu bám trên bề mặt vỏ tàu (lớp bong tróc của sơn, các vảy oxit kim loại hình thành do nhiễm mặn…) sẽ được rửa trôi một cách dễ dàng. 

Một vấn đề phức tạp nảy sinh trong công nghệ sử dụng tia nước áp lực là nước thải. Ở áp suất cao và sự phân hủy của các lớp sơn, vật liệu chế tạo vỏ tàu bị ăn mòn do nhiễm mặn của nước biển nên các kim loại có trong thành phần sơn và vỏ tàu có thể hòa tan. Do vậy, nước thải xử lý vỏ tàu thường chứa một lượng lớn các ion kim loại nặng như Zn₂⁺ , Cd₂⁺ , Pb₂⁺ và Cu⁺…. Đây là những kim loại độc có thể gây những hiệu ứng nguy hại cho người và động vật thủy sinh.

Một số công nghệ xử lý ion kim loại nặng trong nước thải của quá trình làm sạch vỏ tàu biển bằng tia nước áp lực

Để xử lý kim loại nặng trong nước thải phần lớn các công nghệ đã và đang được sử dụng trên thế giới bao gồm:

• Công nghệ kết tủa
• Công nghệ lọc màng
• Công nghệ trao đổi ion và công nghệ hấp phụ. 

Công nghệ keo tụ/bông tụ

Một công nghệ khác được sử dụng khá hiệu quả hiện nay là công nghệ keo tụ/bông tụ. Trong quá trình keo tụ/bông tụ, tác nhân keo tụ thường được sử dụng là muối FeCl₃ hoặc Fe(SO4), Al2(SO4)3, PAC… Các hidroxit Fe(OH)3, Fe(OH)2, Al(OH)3 khi keo tụ có khả năng hấp phụ ion kim loại nặng trong dung dịch bởi các liên kết hydro. Như vậy, quá trình keo tụ/bông tụ và hấp phụ sẽ xảy ra đồng thời với sự tách chất rắn lơ lửng và các ion kim loại có mặt trong dung dịch. Quá trình kết hợp keo tụ/ bông tụ và hấp phụ sẽ đạt hiệu quả cao nếu như tìm được các điều kiện thích hợp như liều lượng chất keo tụ, trợ bộng tụ, pH.

Trong công trình này tác giả tập trung nghiên cứu khả năng keo tụ/hấp phụ của PAC, sét Na-bentonite và chitosan để xử lý ion Zn2+ , Cd2+ , Pb2+ và Cu2+ trong nước thải xử lý bề mặt một số phương tiện nổi đi biển bằng công nghệ phun tia nước áp lực.

Thực nghiệm nghiên cứu phương pháp keo tụ/bông tụ để xử lý ion kim loại nặng trong nước thải của quá trình làm sạch vỏ tàu biển bằng tia nước áp lực

Thu mẫu và phân tích thành phần của mẫu

Mẫu thí nghiệm chứa ion kim loại nặng được lấy từ hệ thống xử lý bề mặt bồn chứa dầu bằng tia nước áp lực. Nước thải có các thành phần sau:

Thành phần	Hàm lượng	Thành phần	Hàm lượng
Zn2+	20 mg/l	Cd2+	0,1 mg/l
Pb2+	0,43 mg/l	Cu2+	3,5 mg/l
COD	200 mg/l	Độ đục	4 NTU
Độ dẫn điện	121 μS	Độ mặn	2/1000
pH	7,2	Độ kiềm	120 mg/l theo CaCO3

Hóa chất

• Dung dịch PAC 20 mg/ml được điều chế từ Polyaluminium chloride của hãng Alchlor®-AC, Đức chứa 12,4 % Al theo khối lượng tương đương với 23,5% Al2O3. 
• Sét bentonite trong nước cất. Dung dịch 10 mg/ml Na- bentonite được điều chế từ Na-bentonite trong nước cất. Dung dịch 1mg/ml chitosan được điều chế từ chitosan có DA = 93% trong dung dịch axit axetic 0,1%.

Quá trình keo tụ / bông tụ

Phương pháp Jartest được sử dụng để xác định liều lượng chất keo tụ là PAC hoặc bentonite. Trong khi đó chitosan đóng vai trò chất trợ đông tụ.

• Liều lượng chất keo tụ PAC từ 0 cho đến 300 mg/l. 
• Liều lượng của bentonite từ 0 – 50 mg/l . 
• Liều lượng của chitosan từ 0 đến 20 mg/l. 

Thí nghiệm Jartest được thực hiện trong 6 bình dung tích 1000ml ở nhiệt độ phòng. Mỗi bình Jartest chứa 500ml nước thải. Thêm các chất keo tụ và trợ keo tụ vào mỗi bình. Dùng NaOH 0,1 N và HCl 0,1 N điều chỉnh pH của dung dịch keo tụ tới pH thích hợp. Sau khi thêm chất keo tụ và trợ bông tụ. Tiến hành trộn nhanh ở tốc độ 200 vòng phút trong thời gian 2 phút. Sau đó khuấy nhẹ với tốc độ 30 vòng phút trong 5 phút để các hạt bông tụ tạo thành. Để im dung dịch trong thời gian 50 phút.

Kết quả nghiên cứu phương pháp keo tụ/bông tụ để xử lý ion kim loại nặng trong nước thải của quá trình làm sạch vỏ tàu biển bằng tia nước áp lực

Ảnh hưởng của liều lượng PAC khi sử dụng bentonite làm chất trợ keo tụ

Liều tối ưu của PAC tìm được là 200 mg/l. Hiệu suất khử tương ứng cho các nguyên tố Zn, Cu, Pb và Cd là 99%, 97,5%, 78,3% và 69,4%. Sự có mặt của bentonite (mang điện tích âm trong nước) làm tăng khả năng keo tụ của PAC. 

Qua khảo sát về nồng độ bentonite để cho PAC keo tụ. Nồng độ bentonite bằng 20 mg/l là thích hợp cho quá trình keo tụ với PAC.

Ảnh hưởng của liều lượng bentonite khi sử dụng chitosan là chất trợ keo tụ

Quá trình keo tụ/bông tụ xảy ra của bentonite khi có mặt chitosan dẫn đến làm trong mẫu nước thải khá hiệu quả. Độ đục của nước thải từ 8NTU giảm xuống còn 0,5 NTU. Tuy nhiên, hiệu suất hấp phụ các ion kim loại nặng lại giảm đáng kể so với quá trình kết hợp giữa PAC và bentonite. 

Ảnh hưởng của liều PAC khi có mặt bentonite và chitosan là chất trợ keo tụ

Hiệu suất khử các ion kim loại trong nước thải tăng rõ rệt khi kết hợp ba hợp chất PAC, bentonite và chitosan. Với liều lượng PAC: 160 mg/l, bentonite: 20 mg/l và chitosan: 10 mg/l. Hiệu suất khử đạt được Zn 99,5%, Cu 97,5 %, Pb 87,5 % và Cd 78,6 % . Quá trình kết hợp PAC/bentonite/chitosan mang lại hiệu quả xử lý các ion kim loại nặng trong nước thải cao nhất.

Thành phần	PAC/Bentonite	Bentonite/Chitosan	PAC/Bentonite/Chitosan	TCVN 5945-1995đối với nước thải loại A
Zn2+	0,2 mg/l	3,92 mg/l	0,10 mg/l	1 mg/l
Pb2+	0,09 mg/l	0,233 mg/l	0,05 mg/l	0,2 mg/l
Cd2+	0,03 mg/l	0,06 mg/l	0,02 mg/l	0,01 mg/l
Cu2+	0,105 mg/l	0,98 mg/l	0.08 mg/l	0,1 mg/l

Để xem chi tiết hơn về báo cáo khoa học công trình nghiên cứu. Hãy xem tài liệu PDF dưới đây:

Kết luận

Xử lý ion kim loại nặng trong nước thải là việc vô cùng quan trọng, cấp thiết. Giúp giảm tình trạng ô nhiễm môi trường bảo vệ sức khoẻ con người.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: sử dụng PAC, bentonite và chitosan trong quá trình keo tụ để loại bỏ ion kim loại nặng trong nước thải có ưu điểm vượt trội so với sử dụng các hợp chất FeCl3 – một hợp chất thường ăn mòn thiết bị trong hệ thống xử lý và thường để lại lượng bùn thải lớn. Có thể áp dụng công nghệ keo tụ/bông tụ để xử lý nước thải chứa ion kim loại nặng bao gồm nước thải sửa chữa tàu biển bằng tia nước áp lực.

Tài liệu trên nhằm mục đích tham khảo. Không nhằm mục đích quảng bá sản phẩm hay phục vụ kinh doanh.

Bạn đang có nhu cầu xử lý nước thải, lọc nước công nghiệp, xử lý nước sinh hoạt. Hãy liên hệ Xử Lý Nước Việt Phát để được tư vấn hỗ trợ miễn phí:

Công ty TNHH Thiết Bị Máy Và Công Nghệ Môi Trường Việt Phát

• Địa chỉ nhà máy: Lễ Khê – Xuân Sơn – Sơn Tây – Hà Nội
• Hotline: 0932 333 299 – 0986 924 889
• Email: xulynuocvietphat@gmail.com
• Kênh: Youtube Xử Lý Nước Việt Phát
• Fanpage: Facebook Xử Lý Nước Việt Phát

Xử Lý Nước Việt Phát – Luôn sẵn sàng tư vấn và phục vụ Quý khách.