Tài liệu Nghiên cứu xử lí toluen, etyl axetat, butyl axetat, xylen trong nước thải sơn bằng than hoạt tính kết hợp với siêu âm

Më ®Çu Ngµnh c«ng nghiÖp s¬n ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn theo nhÞp ®é ph¸t triÓn chung cña nÒn kinh tÕ quèc d©n. Trong qu¸ tr×nh x©y dùng, hÇu hÕt c¸c nhµ x−ëng, thiÕt bÞ c¬ khÝ, c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng vËn t¶i; c¸c ®å dïng hµng ngµy lµ kim lo¹i, gç…®Òu cÇn cã c¸c lo¹i s¬n b¶o vÖ ®Ó chèng sù ¨n mßn, t¨ng tuæi thä s¶n phÈm vµ ®Ó trang trÝ bÒ mÆt. Tuy nhiªn, ngµnh c«ng nghiÖp nµy sö dông rÊt nhiÒu hãa chÊt, ®Æc biÖt lµ DMHC [4, 8]. Ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt s¬n sö dông 40% ®Õn 70% DMHC trong thµnh phÇn nguyªn liÖu [4]. C¸c DMHC nµy lu«n tiÒm Èn g©y « nhiÔm m«i tr−êng mµ ®Æc tr−ng lµ nguy c¬ g©y h¹i ®Õn søc kháe con ng−êi. NhiÒu DMHC ®−îc biÕt ®Õn lµ t¸c nh©n g©y ung th− vµ cã t¸c ®éng tíi hÖ thÇn kinh [4]. Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt còng nh− sö dông s¬n vµo c¸c môc ®Ých kh¸c nhau, l−îng DMHC nµy sÏ ph¸t t¸n vµo m«i tr−êng, g©y « nhiÔm m«i tr−êng ®Æc biÖt lµ « nhiÔm nguån n−íc. V× vËy viÖc lo¹i bá c¸c DMHC ra khái thµnh phÇn n−íc th¶i s¬n lµ rÊt quan träng. §¶m b¶o nguån n−íc ®¹t tiªu chuÈn tr−íc khi th¶i ra m«i tr−êng. §Ó ®ãng gãp vµo h−íng nghiªn cøu nµy, khãa luËn thùc hiÖn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu xö lÝ toluen, etyl axetat, butyl axetat, xylen trong n−íc th¶i s¬n b»ng than ho¹t tÝnh kÕt hîp víi siªu ©m”. Víi môc ®Ých - Nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p xö lÝ mét sè lo¹i dung m«i h÷u c¬ trong n−íc th¶i chøa s¬n. - Nghiªn cøu kh¶ n¨ng hÊp phô mét sè lo¹i dung m«i h÷u c¬ b»ng than ho¹t tÝnh - Nghiªn cøu kh¶ n¨ng xö lý dung m«i h÷u c¬ b»ng than ho¹t tÝnh kÕt hîp víi siªu ©m. Tõ ®ã ®−a ra m« h×nh c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i s¬n. 1 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT Ch−¬ng I: Tæng Quan Tμi LiÖu 1.1. C«ng nghiÖp s¶n xuÊt s¬n 1.1.1. Quy tr×nh s¶n xuÊt s¬n S¬n lµ hÖ ph©n t¸n gåm nhiÒu thµnh phÇn (chÊt t¹o mµng, chÊt mµu…trong m«i tr−êng ph©n t¸n). Sau khi phñ lªn bÒ mÆt vËt liÖu nÒn nã t¹o thµnh líp mµng ®Òu ®Æn, b¸m ch¾c, b¶o vÖ vµ trang trÝ bÒ mÆt vËt liÖu cÇn s¬n. S¶n xuÊt s¬n b¾t ®Çu b»ng c«ng ®o¹n tæng hîp nhùa alkyl. KÕt thóc qu¸ tr×nh, nhùa gèc ®−îc pha lo·ng s¬ bé råi b¬m sang thiÕt bÞ pha khuÊy ®Ó pha lo·ng tiÕp ®Õn khi ®¹t yªu cÇu. T¹i ph©n x−ëng pha s¬n, nhùa ®−îc trén víi bét mµu vµ hãa chÊt, khuÊy ®Òu t¹o d¹ng bét nh·o (past) b»ng m¸y khuÊy ®Üa. Thùc hiÖn xong qu¸ tr×nh khuÊy sÏ ®em ñ trong 24-48 giê do ®é ngÊm dÇu cña c¸c bét mµu kh¸c nhau. Sau ®ã, chuyÓn sang nghiÒn mÞn. Past ®¹t ®é mÞn cÇn thiÕt th× chuyÓn sang c«ng ®o¹n pha chÕ. S¬n ®−îc t¹o thµnh b»ng c¸ch trén past s¬n ®¹t tiªu chuÈn víi mét sè thµnh phÇn kh¸c (dung m«i, chÊt lµm kh«, bét lithopo, BaSO4. Qua qu¸ tr×nh kiÓm tra chÊt l−îng, s¬n chuyÓn sang qu¸ tr×nh ®ãng hép bao gãi, sau ®ã chuyÓn vµo kho chøa s¶n phÈm. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt gåm 6 c«ng ®o¹n chÝnh. - C«ng ®o¹n 1: ChuÈn bÞ nguyªn nhiªn liÖu: tr−íc khi ®−a nguyªn liÖu vµo sö dông, ph¶i kiÓm tra l¹i chÊt l−îng - C«ng ®o¹n 2: tæng hîp nhùa alkyl b»ng ph−¬ng ph¸p ®¼ng phÝ dïng xylen t¸ch n−íc. Qua hai giai ®o¹n trong nåi tæng hîp nhùa kÝn víi c¸c thiÕt bÞ phô trî lµ khuÊy, sinh hµn. - C«ng ®o¹n 3: khuÊy trén nguyªn liÖu láng (chÊt t¹o mµng) víi nguyªn liÖu r¾n( bét mµu, bét ®én) t¹o b¸n thµnh phÈm d¹ng past b»ng m¸y khuÊy ®Üa. - C«ng ®o¹n 4: Dïng m¸y nghiÒn bi h¹t ngäc nghiÒn b¸n thµnh phÈm ë c«ng ®o¹n 3 cho ®Õn ®¹t chØ tiªu vÒ ®é mÞn vµ ®é phñ. TrÇn ThÞ Anh 2 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT - C«ng ®o¹n 5: Pha chÕ, ®iÒu chØnh past s¬n(d¹ng bét nh·o) ®· nghiÒn ë c«ng ®o¹n 4 ®Ó ®¹t c¸c chØ tiªu kü thuËt vÒ mµu s¾c, ®é nhít, ®é phñ,..b»ng thiÕt bÞ khuÊy trong bÓ ch×m hoÆc bÓ di ®éng. - C«ng ®o¹n 6: §ãng hép, bao gãi b»ng ph−¬ng ph¸p thñ c«ng. Nguyªn liÖu ban ®Çu 1 Tæng hîp nhùa alkyl 2 3 Muèi ñ, khuÊy trén DMHC ChÊt phô gia DMHC DMHC 4 NghiÒn c¸n DMHC Pha chÕ, khuÊy trén, ®iÒu chØnh c¸c chØ tiªu kü thuËt Th¶i vµo m«i tr−êng 5 DMHC 6 §ãng hép, bao gãi DMHC H×nh 1-1: S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ s¶n xuÊt s¬n vµ nguån th¶i mét sè lo¹i DMHC Tõ s¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ trªn cho thÊy, h¬i DMHC ph¸t sinh t¹i hÇu hÕt c¸c c«ng ®o¹n s¶n xuÊt, tõ nhËp nguyªn liÖu tíi qu¸ tr×nh ®ãng gãi s¶n phÈm. Nguån g©y « nhiÔm DMHC: nhËp kho dung m«i, thiÕt bÞ tæng hîp alkyl, rãt n¹p dung m«i, khuÊy, trén, ñ, nghiÒn c¸n nguyªn liÖu, läc vµ ®ãng gãi s¶n phÈm, kho chøa dung m«i vµ nguyªn liÖu. TrÇn ThÞ Anh 3 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT Nh− ®· nãi ë trªn, s¬n ®−îc øng dông trong rÊt nhiÒu ngµnh, trong ®ã cã ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt « t«. S¬n tham gia vµo c«ng ®o¹n phun s¬n cho xe, ®Ó b¶o vÖ cho xe khái sù ¨n mßn vµ t¨ng tÝnh thÈm mü. Qu¸ tr×nh s¬n xe còng th¶i ra mét l−îng DMHC g©y ®éc h¹i cho c«ng nh©n. T¹i buång s¬n, xe ®−îc phun s¬n, c¸c h¬i DMHC trong s¬n bay lªn và ®−îc dËp xuèng bëi giµn n−íc. L−îng n−íc nµy sau khi dËp sÏ chøa mét l−îng DMHC, cÇn xö lý l−îng n−íc nµy tr−íc khi th¶i vµo nguån n−íc th¶i chung cña c«ng ty. 1.1.2. Nguyªn vËt liÖu dïng trong s¶n xuÊt s¬n 1.1.2.1. Nguyªn vËt liÖu + DÇu th¶o méc: DÇu ®Ëu, dÇu lanh, dÇu trÈu, dÇu cao su,.. + Bét mµu v« c¬, h÷u c¬ víi 15 lo¹i kh¸c nhau: TiO2, Fe2O3, Cr2O3, phthalocyanyne xanh, bét ®á Naphthol…(kh«ng tÝnh ®éc). + DMHC víi 30 lo¹i kh¸c nhau ®−îc ph©n thµnh: • Hydrocarbon th¼ng: x¨ng tr¾ng, dÇu ZA1 • Hydrocarbon vßng: xylen, toluen • Este: butyl acetate, etyl axetat + Hãa chÊt kh¸c: anhydricphtalic (AP), pentacrithriol, axeton, butanon,… + C¸c phô gia: chÊt lµm kh«, chÊt l¾ng, chÊt t¹o mµng,… 1.1.2.2. Mét sè lo¹i DMHC trong n−íc th¶i s¶n xuÊt s¬n [20] Trong s¬n, dung m«i lµ hîp phÇn chÝnh nã th−êng chiÕm khèi l−îng lín h¬n so víi chÊt t¹o mµng. Mét sè lo¹i s¬n, dung m«i chiÕm ®Õn 80%, chØ cã 20% lµ chÊt t¹o mµng nh−: s¬n nitro xenlulo, clo cao su,…[7] Dung m«i lµ chÊt láng dÔ bay h¬i dïng ®Ó hßa tan c¸c chÊt t¹o mµng, chÊt hãa dÎo…chuyÓn hÖ s¬n vµo tr¹ng th¸i thuËn lîi cho viÖc chÕ biÕn vµ sö dông vµ sÏ bay h¬i hÕt trong qu¸ tr×nh t¹o thµnh mµng s¬n. C¸c dung m«i th−êng sö dông trong s¬n nh− toluen, xylen, etyl axetat, butyl axetat, benzen, axeton, metanol ... trong sè ®ã cã benzen ®−îc cho lµ nguyªn nh©n g©y ung th− nªn Ýt ®−îc sö dông ngµy nay, mét sè kh¸c th× do gi¸ thµnh cao nªn còng Ýt ®−îc sö dông trong c«ng nghiÖp. Qua tham kh¶o tµi liÖu vµ TrÇn ThÞ Anh 4 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT kh¶o s¸t thùc tÕ cã 4 lo¹i dung m«i ®−îc sö dông nhiÒu trong ngµnh c«ng nghiÖp s¬n ®ã lµ etyl axetate, butyl axetate, toluen vµ xylen. B¶ng 1-1: Tæng hîp tÝnh chÊt ho¸ lý cña 4 dung m«i ®Æc tr−ng trong n−íc th¶i s¬n Dung m«i Butyl m- axetat Xylen 92,14 116,16 C4H8O2 C7H8 C6H12O2 83 g/l 0.47 g/l 7 g/l (20 °C) (20÷25°C) (20°C) 77 110,6 91;106; Etyl axetat Toluen o-Xylen p- Xylen 88,11 106,17 106,17 106,17 C8H10 C8H10 C8H10 0.2 g/l 0.2 g/l 0.2 g/l 124÷127 139 144,4 138,4 91; 92; 43; 56; 91;106; 91;106; 91;106; 51 65 41 105 105 105 0,90 0,87 0,88 0,86 0,88 0,86 TÝnh chÊt Khèi l−îng ph©n tö C«ng thøc ph©n tö §é tan NhiÖt ®é bay h¬i M¶nh phæ khèi ®Æc tr−ng Tû träng Nguån [20] a. Tolene Toluen lµ tªn th−êng gäi cña metyl benzen, ®−îc h×nh thµnh do sù g¾n 1 nhãm metyl thay thÕ cho 1 hydrogen cña benzen. Tªn toluen b¾t nguån tõ tªn toluol - nhùa c©y balsam ë vïng Nam Mü. Tªn do Jons Jakob Berzelius ®Æt. Toluen lµ mét chÊt kh«ng ¨n mßn, dÔ bay h¬i vµ dÔ ch¸y. lµ mét chÊt láng trong suèt, kh«ng hßa tan trong n−íc. Lµ mét hy®rocacbon th¬m, toluen cã kh¶ n¨ng tham gia ph¶n øng thÕ ¸i ®iÖn tö. Nhê cã nhãm metyl mµ ®é ho¹t ®éng hãa TrÇn ThÞ Anh 5 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT häc cña toluen trong ph¶n øng nµy lín gÊp 25 lÇn so víi benzen.V× vßng th¬m kh¸ bÒn nªn cÇn ¸p suÊt cao khi tiÕn hµnh ph¶n øng hy®ro hãa toluen thµnh metylcyclohexan. Giíi h¹n tiÕp xóc nghÒ nghiÖp quèc tÕ quy ®Þnh cho toluen lµ d−íi 100 ppm cho 8 giê tiÕp xóc. H×nh 1-2: CÊu tróc Toluen Toluen ®−îc ®iÒu chÕ tõ benzen, theo ph−¬ng tr×nh ph¶n øng: C6H6 + Cl2 --> C6H6Cl + HCl C6H6Cl + CH3Cl + 2Na --> C7H8 + 2NaCl HoÆc C6H6 + CH3Cl/AlCl3-->C7H8 Toluen cã thÓ tinh chÕ b»ng c¸ch sö dông c¸c hîp chÊt nh− CaCl2, CaH2, CaSO4, P2O5 hay natri ®Ó t¸ch n−íc. Ngoµi ra, kü thuËt ch−ng cÊt ch©n kh«ng còng ®−îc sö dông phæ biÕn. Trong kü thuËt nµy, th−êng sö dông benzophenon vµ natri ®Ó t¸ch kh«ng khÝ vµ h¬i Èm trong toluen Toluen lµ mét hy®rocacbon th¬m ®−îc sö dông lµm dung m«i réng r·i trong c«ng nghiÖp.Toluen chñ yÕu ®−îc dïng lµm dung m«i hßa tan nhiÒu lo¹i vËt liÖu nh− s¬n, chÊt hãa häc, cao su, mùc in, chÊt kÕt dÝnh,...Trong ngµnh hãa sinh, ng−êi ta dïng toluen ®Ó t¸ch hemoglobin tõ tÕ bµo hång cÇu. §éc tÝnh cña Toluen: NÕu tiÕp xóc víi toluen trong thêi gian ®ñ dµi, cã thÓ bÞ bÖnh ung th−, ®iÕc nghÒ nghiÖp. Toluen lµ chÊt dÔ bay h¬i, dÔ ch¸y næ. ChØ cÇn mét nång ®é nhá 1/1000, toluen ®· g©y c¶m gi¸c mÊt th¨ng b»ng, lo¹ng TrÇn ThÞ Anh 6 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT cho¹ng, ®au ®Çu; nÕu nång ®é cao h¬n cã thÓ lµm n¹n nh©n cã ¶o gi¸c hoÆc ngÊt xØu. b. Xylen Xylen lµ tªn gäi mét nhãm 3 dÉn xuÊt cña benzen lµ 3 ®ång ph©n octo-, meta-, vµ para- cña dimetyl benzen. C¸c ®ång ph©n o-, m- vµ p- ®−îc ®Æc tr−ng bëi vÞ trÝ c¸c nguyªn tö cacbon (cña vßng benzen) mµ 2 nhãm metyl ®Ýnh vµo. C¸c ®ång ph©n o, m vµ p cã danh ph¸p IUPAC lÇn l−ît lµ 1,2-®imetylbenzen, 1,3-®imetylbenzen vµ 1,4-®imetylbenzen. H×nh 1-3: CÊu tróc cña xylen Xylen Kh«ng hoµ tan trong n−íc, nh−ng hoµ tan trong c¸c dung m«i kh«ng ph©n cùc nh− c¸c hy®rocacbon th¬m, lµ chÊt láng kh«ng mµu. Cã nguån gèc tõ qu¸ tr×nh ®èt ch¸y vµ bay h¬i cña nhiªn liÖu, ®Æc biÖt lµ khÝ th¶i tõ c¸c lo¹i xe, kÓ c¶ tõ ®un nÊu trong sinh ho¹t. Xylen ¶nh h−ëng tíi c¬ quan thÝnh gi¸c [12] c. Butyl axetat Lµ este cña axit axetic vµ ancol butylic (n - butanol cho n - BA CH3COO(CH2)3 – CH3, iso - butanol cho iso - BA CH3COOCH2CH(CH3)2. TrÇn ThÞ Anh 7 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT H×nh 1-4: CÊu tróc cña butyl axetat Butyl axetat lµ chÊt láng: n - BA cã tnc = -73,3oC, ts = 126oC; iso - BA cã tnc = -98,9oC, ts = 116,5oC. Cã mïi th¬m cña hoa qu¶; nhÑ h¬n n−íc; rÊt Ýt tan trong n−íc, tan trong dung m«i h÷u c¬; h¬i BA cã thÓ g©y næ. §iÒu chÕ b»ng c¸ch dïng axit axetic este ho¸ n - butanol vµ iso - butanol, víi xóc t¸c lµ axit v« c¬ nh− H2SO4. Dïng lµm dung m«i ®Ó chiÕt xuÊt hoÆc dung m«i cho cao ph©n tö nh− nitroxenluloz¬, peclovinyl, s¬n poliacrylic, vv...; lµ thµnh phÇn cña c¸c tinh dÇu cã mïi hoa qu¶. d. Etyl axetat Etyl axetat lµ mét hîp chÊt h÷u c¬ víi c«ng thøc CH3CH2OC(O)CH3 H×nh 1-5: CÊu tróc cña etyl axetat §©y lµ mét chÊt láng kh«ng mµu cã mïi dÔ chÞu vµ ®Æc tr−ng, t−¬ng tù nh− c¸c lo¹i s¬n mãng tay hay n−íc tÈy s¬n mãng tay. Lµ mét lo¹i este thu ®−îc tõ etanol vµ axit axetic, nã th−êng ®−îc viÕt t¾t lµ EtOAc, vµ ®−îc s¶n xuÊt ë quy m« kh¸ lín ®Ó lµm dung m«i. Etyl axetat lµ mét dung m«i ph©n cùc nhÑ, dÔ bay h¬i, t−¬ng ®èi kh«ng ®éc h¹i vµ kh«ng hót Èm. Nã lµ chÊt nhËn còng nh− cho liªn kÕt hidro yÕu. Etyl axetat cã thÓ hßa tan tíi 3% n−íc vµ nã cã ®é hßa tan trong n−íc lµ ~8% ë nhiÖt ®é phßng. Khi nhiÖt ®é t¨ng cao th× ®é hßa tan trong n−íc cña nã ®−îc t¨ng lªn. Nã cã thÓ trén lÉn víi mét sè dung m«i kh¸c nh− etanol, benzen, axeton hay dietyl ete. Nã kh«ng æn ®Þnh trong dung dÞch cã chøa axÝt hay baz¬ m¹nh. Etyl axetat ®−îc tæng hîp th«ng qua ph¶n øng este hãa tõ axit axetic vµ etanol, th«ng th−êng víi sù hiÖn diÖn cña xóc t¸c lµ axit nh− axit sulfuric. CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O TrÇn ThÞ Anh 8 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT Do ph¶n øng lµ thuËn nghÞch vµ t¹o ra c©n b»ng ®éng nªn hiÖu suÊt lµ kh¸ thÊp nÕu nh− kh«ng lo¹i bá n−íc ®−îc t¹o ra tõ ph¶n øng. Qu¸ tr×nh thñy ph©n etyl axetat lµ qu¸ tr×nh ng−îc l¹i víi ph¶n øng trªn: H+  Etyl axetat + N−íc  Axit axetic + Etanol  ë ®©y, H+ chØ ®ãng vai trß nh− lµ chÊt xóc t¸c vµ nång ®é cña nã kh«ng thay ®æi trong suèt ph¶n øng. Ngoµi ra, n−íc lu«n cã sè d− thõa v× thÕ thùc tÕ nång ®é cña nã còng gÇn nh− kh«ng thay ®æi. Tèc ®é ph¶n øng cã thÓ ®−îc coi nh− lµ chØ cña etyl axetat Tèc ®é ph¶n øng = k[etyl axetat] MÆc dï ph¶n øng nµy còng lµ thuËn nghÞch, nh−ng ng−êi ta cã thÓ ®¹t ®−îc ®iÒu ®ã b»ng c¸ch dïng d− thõa etyl axetat ®Ó chuyÓn dÞch ph¶n øng sang bªn ph¶i. Etyl axetat ®−îc dïng réng r·i lµm dung m«i cho c¸c ph¶n øng hãa häc còng nh− ®Ó thùc hiÖn c«ng viÖc chiÕt c¸c hãa chÊt kh¸c. T−¬ng tù, nã còng ®−îc dïng trong s¬n mãng tay vµ thuèc tÈy s¬n mãng tay hay dïng ®Ó khö cafein cña c¸c h¹t cµ phª hay l¸ chÌ. Etyl axetat còng cã mÆt trong mét sè lo¹i kÑo, hoa qu¶ hay n−íc hoa do nã bay h¬i rÊt nhanh vµ ®Ó l¹i mïi n−íc hoa trªn da. Nã còng t¹o ra h−¬ng vÞ t−¬ng tù nh− cña c¸c lo¹i qu¶ ®µo, m©m x«i hay døa. §©y lµ mét ®Æc tr−ng cña phÇn lín c¸c este. Etyl axetat còng cã mÆt trong r−îu vang. Nã ®−îc coi lµ mét chÊt g©y « nhiÔm khi ë nång ®é cao, khi c¸c lo¹i r−îu vang ®Ó l©u trong kh«ng khÝ. ë nång ®é cao trong r−îu vang, nã ®−îc coi lµ chÊt t¹o ra mïi vÞ l¹, lµ vÞ chua bÊt th−êng do bÞ thñy ph©n dÇn dÇn ®Ó trë thµnh axÝt axetic Etyl axetat lµ mét chÊt ®éc cã hiÖu lùc ®Ó sö dông trong thu thËp vµ nghiªn cøu c«n trïng. Trong c¸c lä chøa etyl axetat, h¬i cña nã sÏ giÕt chÕt c«n trïng rÊt nhanh mµ kh«ng lµm háng h×nh d¹ng cña chóng. Do kh«ng hót Èm nªn etyl axetat còng gi÷ cho c«n trïng ®ñ mÒm ®Ó cã thÓ thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc Ðp x¸c tiÕp theo. TrÇn ThÞ Anh 9 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT Etyl axetat lµm da kh«, nøt nÎ, cã thÓ g©y thiÕu m¸u vµ nguy hiÓm cho thËn, gan. 1.2. HiÖn tr¹ng « nhiÔm n−íc th¶i s¬n Theo tæ chøc Y tÕ thÕ giíi (WHO) th× víi s¶n l−îng s¬n 25.000 tÊn/n¨m sÏ ph¸t th¶i ra l−îng VOCs t−¬ng øng lµ 375 tÊn/n¨m. Cïng víi sù gia t¨ng cña s¶n l−îng lµ sù gia t¨ng cña nguyªn, nhiªn liÖu sö dông vµ c¸c chÊt th¶i d¹ng r¾n, láng, khÝ mµ ®iÓn h×nh lµ DMHC. Theo D©n trÝ (b¸o ®iÖn tö cña TW héi khuyÕn häc ViÖt Nam) ®−a tin, gÇn 1.000 nh©n khÈu cña h¬n 200 hé d©n ®ang sinh sèng t¹i tæ 8, thÞ trÊn CÇu DiÔn, Tõ Liªm, Hµ Néi ®ang ph¶i ®èi mÆt víi nguån n−íc sinh ho¹t ë ®©y qu¸ « nhiÔm. T¹i khu vùc nµy cã 2 x−ëng s¶n xuÊt s¬n cña hai c«ng ty: Cæ phÇn Th−¬ng m¹i An T©m vµ Cæ phÇn Th−¬ng m¹i vµ X©y dùng Trung Dòng. Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt s¬n tõ n¨m 2003, hai x−ëng nµy ®· trùc tiÕp ®æ n−íc th¶i ra m−¬ng n−íc mµ kh«ng qua hÖ thèng xö lý n−íc th¶i. DÉn ®Õn, nguån n−íc th¶i nµy ngÊm vµo ®Êt, thÈm thÊu vµo hÖ thèng giÕng khoan cña c¸c hé d©n n¬i ®©y. Ng−êi d©n n¬i ®©y ®· mang mÉu n−íc giÕng khoan cña gia ®×nh ®Õn Tæng côc tiªu chuÈn ®o l−êng chÊt l−îng lµm thö nghiÖm. KÕt qu¶ hµm l−îng cacbuahydro th¬m v−ît qu¸ tiªu chuÈn cho phÐp 18,3 lÇn. Kh«ng chØ cã nh÷ng x−ëng s¶n xuÊt s¬n g©y « nhiÔm m«i tr−êng. Nh÷ng hé d©n tæ 57 phè Phan §×nh Giãt, ph−êng Ph−¬ng LiÖt, Hµ Néi lu«n ph¶i chÞu mïi s¬n nång nÆc tõ x−ëng s¶n xuÊt cña C«ng ty ThiÕt bÞ gi¸o dôc I. T×nh tr¹ng « nhiÔm ngµy cµng trÇm träng h¬n khi ®¬n vÞ nµy n©ng c«ng suÊt s¶n xuÊt ®å dïng cho n¨m häc míi. C«ng ty còng ®· cã nhiÒu biÖn ph¸p nh− kh«ng phun s¬n trùc tiÕp vµo s¶n phÈm mµ dïng s¬n n−íc song viÖc « nhiÔm lµ bÊt kh¶ kh¸ng, kh«ng thÓ xö lý triÖt ®Ó mïi s¬n vµ dung m«i. T¹i th«n BÕn Trung, x· B¾c Hång, huyÖn §«ng Anh (Hµ Néi) cã nhiÒu èng khãi cña c¸c x−ëng phun s¬n ®å gç. X−ëng phun s¬n ®å gç ë ®©y g©y « nhiÔm m«i tr−êng, ¶nh h−ëng ®Õn ®êi sèng søc khoÎ vµ s¶n xuÊt cña nhiÒu gia ®×nh trong khu vùc. Ng−êi d©n bÞ ¶nh h−ëng søc khoÎ do mïi s¬n nång nÆc vµ TrÇn ThÞ Anh 10 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT bôi s¬n lan to¶ xuèng c¸c hé xung quanh x−ëng s¶n xuÊt, c¸c triÖu chøng m¾c ph¶i nh− tøc ngùc, khã thë, ho ra m¸u. C©y cèi trong v−ên, gia sóc, gia cÇm bÞ chÕt. Kh«ng chØ kh«ng khÝ, x−ëng phun s¬n cßn th¶i n−íc g©y « nhiÔm n−íc, ®Æc biÖt víi bÓ n−íc trªn nhµ tÇng cña c¸c hé gia ®×nh trong khu vùc tr−íc ®©y kh«ng cã n¾p kiªn cè bÞ bôi s¬n r¬i xuèng l¾ng ®äng kh«ng thÓ dïng ®−îc, mét sè hé kh¸c cã giÕng khoan n−íc ng¶ mµu do « nhiÔm nguån n−íc th¶i cña x−ëng phun thÊm qua. 1.3. Ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc th¶i s¬n 1.3.1. Ph−¬ng ph¸p hãa lý Trong c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i, ph−¬ng ph¸p hãa lý hoÆc hãa lý kÕt hîp ®−îc sö dông kh¸ phæ biÕn. C¸c c«ng ty s¶n xuÊt s¬n còng nh− c¸c ngµnh sö dông s¬n ®· ¸p dông ph−¬ng ph¸p nµy vµo c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i s¬n cña m×nh. Mét sè c«ng nghÖ ®· ®−îc ¸p dông nh−: - C«ng nghÖ xö lý cÆn b· trong n−íc th¶i s¬n Nguyªn t¾c: xö lý hãa lý t¸ch riªng c¸c chÊt cÆn b· nh− dÇu, s¬n, sau ®ã cho bay h¬i. CÆn sau khi ®−îc läc Ðp kh« sÏ ®−îc ®èt cïng víi r¸c th¶i sinh ho¹t ë nhiÖt ®é cao, b¶o ®¶m ph©n hñy hÕt chÊt th¶i, kh«ng th¶i khãi ®éc h¹i ra m«i tr−êng. - C«ng nghÖ xö lý c¸c chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i s¬n. Nguyªn t¾c: N−íc th¶i dïng ®Ó t¹o mµn n−íc xö lý khÝ trong c¸c buång phun s¬n ®−îc xö lý s¬ bé t¹i chç b»ng tuyÓn næi ®Ó lo¹i bá c¸c chÊt cÆn l¬ löng. CÆn ®−îc vít lªn, n−íc ®−îc läc s¬ bé vµ sö dông ®Ó tiÕt kiÖm n−íc, tiÕt kiÖm tµi nguyªn. Sau mét thêi gian, n−íc th¶i t¹i c¸c buång phun s¬n ph¶i x¶ ra ngoµi ®−îc thu gom vµo bÓ ®iÒu hoµ. Trong bÓ ®iÒu hoµ nu«i cÊy c¸c chñng vi sinh ph©n huû chÊt h÷u c¬ vµ ph¸ vì c¸c chÊt h÷u c¬ sinh mïi. Khi bÓ ®iÒu hoµ ®Çy ®Õn møc quy ®Þnh, n−íc th¶i ®−îc b¬m vµo th¸p ph¶n øng keo tô ch×m ®Ó lo¹i bá c¸c chÊt cÆn l¬ löng vµ ®iÒu chØnh pH. N−íc ®−îc ch¶y qua th¸p l¾ng ®øng kiÓu cyclon ®Ó l¾ng c¸c chÊt xuèng ®¸y. N−íc trong ®−îc ch¶y vµo bÓ aeroten ®Ó tiÕp TrÇn ThÞ Anh 11 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT tôc oxy ho¸ vµ b·o hoµ oxy b»ng m¸y thæi khÝ cã c¸c bé phËn ph©n phèi khÝ. Tõ bÓ aeroten n−íc ®−îc tiÕp tôc b¬m vµo th¸p läc cã chøa than ho¹t tÝnh ®Ó lo¹i bá c¸c chÊt h÷u c¬ ch−a ph¶n øng hÕt. N−íc th¶i sau khi xö lý ®¹t tiªu chuÈn m«i tr−êng (TCVN 5945-2005, B).   M« C«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i hÖ quy m« nhá cho ph©n x−ëng s¬n t¶ qui tr×nh: BÓ l¾ng c¸t - BÓ ®iÒu hoµ - BÓ sôc khÝ - BÓ l¾ng - BÓ läc chËm - BÓ chøa. C«ng suÊt: 1,5 m3/giê.Tiªu chuÈn ViÖt Nam, chÊt l−îng n−íc sau khi qua hÖ thèng xö lý ®−îc héi l−u hoµn toµn trë l¹i buång s¬n, ®¹t giíi h¹n cho phÐp (TCVN 5945 – 2005, B). 1.3.2. Ph−¬ng ph¸p hÊp phô DMHC trong n−íc th¶i s¬n b»ng than ho¹t tÝnh a. Than ho¹t tÝnh. Ngµy nay, than ho¹t tÝnh ®−îc sö dông lµm vËt liÖu hÊp phô mét c¸ch phæ biÕn, bªn c¹nh ®ã cßn cã rÊt nhiÒu lo¹i vËt liÖu hÊp phô kh¸c nh−: oxit nh«m, silicagen, zeolit, ®¸ ong… Than ho¹t tÝnh (Activated Carbon) lµ mét chÊt gåm chñ yÕu lµ nguyªn tè carbon ë d¹ng v« ®Þnh h×nh (bét), mét phÇn n÷a cã d¹ng tinh thÓ vôn grafit (ngoµi carbon th× phÇn cßn l¹i th−êng lµ tµn tro, mµ chñ yÕu H×nh 1-6: than ho¹t tÝnh lµ c¸c kim lo¹i kiÒm vµ vôn c¸t). Lµ lo¹i than xèp chøa 88-98% than, tïy ®iÒu kiÖn chÕ t¹o. §−îc xö lý tõ nhiÒu nguån vËt liÖu nh− than ®¸, than bïn, than n©u, c¸c chÊt cã nguån gèc xenlulo: gç, tre nøa, mïn c−a, b· mÝa, g¸o dõa, lâi ng«, vá trÊu, vá l¹c (®Ëu phéng), x−¬ng,...Nh÷ng nguyªn liÖu nµy ®−îc nung nãng tõ tõ trong m«i tr−êng ch©n kh«ng, sau ®ã ®−îc ho¹t tÝnh hãa b»ng c¸c khÝ cã tÝnh «xi hãa ë nhiÖt ®é cùc cao (800-9000C) [1, 11]. TrÇn ThÞ Anh 12 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT Trong thµnh phÇn than ho¹t tÝnh, carbon chiÕm 85-95%; 0,6-7,8% hydro; 0,3-0,5% nit¬; 3-11% oxy; 1% s¾t; 2% l−u huúnh; 0-30% photphat; 0-1 CaO; 00,5% clo; 3% natri; 0-2% ®ång,..[11] Than ho¹t tÝnh cã mét cÊu tróc m¹ng l−íi phøc hÖ bao gåm c¸c lç xèp mÞn víi c¸c kÝch th−íc vµ h×nh thÓ kh¸c nhau. C¸c lç nµy cã ®−êng kÝnh giíi h¹n tõ 1-10.000nm. Lç cã ®−êng kÝnh tõ 1-100nm gäi lµ lç vi m«, tõ 100-10.000nm gäi lµ lç vÜ m«. C¸c lç cña than ho¹t tÝnh nµy cã diÖn tÝch bÒ mÆt ®Æc biÖt, kho¶ng 60-1800m2/g vµ kh¶ n¨ng hÊp phô c¸c chÊt tan cña chóng rÊt lín. Tïy vµo môc ®Ých sö dông, ng−êi ta sÏ lùa chän c¸c d¹ng than phï hîp. Than ho¹t tÝnh th−¬ng phÈm th−êng ®−îc ph©n chia theo c¸c d¹ng sau: 1. D¹ng bét c¸m (Powdered - PAC) ®©y lµ lo¹i ®−îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ cò, nay th−êng ®−îc sö dông trong s¶n xuÊt pin, ac-quy. Nã cã ®Æc ®iÓm chung nhÊt lµ hÊp phô trong pha láng, diÖn tÝch bÒ mÆt kh«ng lín l¾m, ®é xèp cao t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh khuÕch t¸n [1]. Cã mét sè nhµ s¶n xuÊt dïng lo¹i nµy trén víi keo ®Ó ®óc thµnh nh÷ng èng than nh×n gièng nh− d¹ng khèi ®Æc d−íi ®©y. 2. D¹ng h¹t (Granulated - GAC) lµ nh÷ng h¹t than nhá, rÎ tiÒn, thÝch hîp cho viÖc khö mïi, hÊp phô khÝ. §é bÒn c¬ häc cao, diÖn tÝch bÒ mÆt vµ dung l−îng hÊp phô lín [1]. Tuy nhiªn, n−íc th−êng cã xu h−íng ch¶y xuyªn qua nh÷ng kho¶ng trèng gi÷a nh÷ng h¹t than thay v× ph¶i chui qua nh÷ng lç nhá. 3. D¹ng khèi ®Æc (Extruded Solid Block – SB) lµ lo¹i hiÖu qu¶ nhÊt ®Ó läc cÆn, khuÈn Coliform, ch×, ®éc tè, khö mÇu vµ khö mïi clorine. Lo¹i nµy ®−îc lµm tõ nguyªn mét thái than, ®−îc Ðp ®Þnh d¹ng d−íi ¸p xuÊt tíi 800 tÊn nªn rÊt ch¾c ch¾n. B¶ng sau liÖt kª mét sè lo¹i than th−¬ng phÈm cña mét vµi n−íc dïng trong xö lý n−íc vµ n−íc th¶i nh»m môc ®Ých lo¹i bá chÊt h÷u c¬. TrÇn ThÞ Anh 13 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT B¶ng 1- 2: Than ho¹t tÝnh sö dông trong xö lý n−íc, n−íc th¶i Tªn TW1, TW2, TW3 CAL 12x40 Nhµ s¶n xuÊt Trµ B¾c, Trµ Vinh, Ph−¬ng øng dông trong liÖu ph¸p ho¹t Sä dõa H¬i n−íc c«ng nghÖ N−íc cÊp, n−íc th¶i, ®å uèng ViÖt Nam Calgon, Pitts- burg USA Acticarbone Nguyªn Charbon actif corp. Than non H¬i n−íc (bitum) Than gç ®−êng H¬i n−íc New Yord Cliffchar Cliffs – Dow Chem. Matschapp Activit Than gç N−íc, tÈy mµu Axit ®−êng Than gç Kh«ng khÝ Amsterdam Hydraffin Carbo – Norit – Un. N−íc, r−îu, dÇu thùc vËt, ®−êng Co USA Dusarit N−íc, ®å uèng, N−íc, tinh chÕ ®−êng Gç Clorua kÏm N−íc Lignit H¬i n−íc N−íc Than gç H¬i n−íc N−íc, khö mïi Gç th«ng H¬i n−íc Czech + §øc Hdro darco Darco Corp. New Yord Klearit Fennison Wright Corp. Toledo, Ohio Norit Amer. Norit-Comp USA Norit All. Norit-gesell. Hµ N−íc, tÈy mµu thùc phÈm, hãa Gç H¬i n−íc N−íc, tÈy mµu Lan Nuchar West Virginia pulp. Co. New Yord Sylvac Gray chem. Comp. B· th¶i H¬i n−íc c«ng N−íc, tÈy mµu, khö mïi khÝ Gç cøng Photphoric Lignit H¬i n−íc N−íc Roullet. USA Weschar Western Fillter Co. N−íc, t¸ch dÇu kho¸ng khèi n−íc, Dewver Nguån [18] TrÇn ThÞ Anh 14 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT Do cã rÊt nhiÒu lo¹i than ®ang l−u hµnh nªn viÖc chän lùa cho mét môc ®Ých sö dông cô thÓ nªn theo khuyÕn c¸o cña nhµ s¶n xuÊt. NÕu kh«ng cã ®−îc khuyÕn c¸o cô thÓ th× tr−íc khi sö dông cÇn ph¶i ®−îc thö ®Ó ®¸nh gi¸. Mét sè chØ tiªu nh− thµnh phÇn hãa häc, mét sè chØ sè mang tÝnh chÊt tiªu chuÈn chØ nªn xem xÐt lµ yÕu tè tham kh¶o. B¶ng sau cho thÊy sù kh¸c biÖt rÊt lín vÒ thµnh phÇn hãa häc cña mét sè lo¹i than ho¹t tÝnh. B¶ng1-3: Thµnh phÇn hãa häc cña mét sè lo¹i than ho¹t tÝnh Thµnh phÇn Than Tro (%) Tan trong C (%) pH tr−íc HCl chiÕt Norit 93-96 4.5-6.5 2-3 7.8-8.3 Darco 65-70 25-30 0.5 4.5-6.0 Suchar 97-99 2.0-3.5 1.2-2.4 6.3-7.0 Nuchar W 95-98 2.0-3.5 1.3-2.5 7.5 Nuchar 2 90-95 5-10 3-7 7-8 Bonchar 9-10 90 - - Cliffchar 89-90 3-4 - 9.5-10.5 TW 2 92.5 2.6 - - 89 7 - - Cal 12x40 Nguån [1] b. C¬ chÕ hÊp phô dung m«i h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh Qu¸ tr×nh hÊp phô dung m«i h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh diÔn ra trong m«i tr−êng n−íc. N−íc lµ m«i tr−êng ph©n cùc m¹nh, trong tr¹ng th¸i láng c¸c ph©n tö kh«ng tån t¹i ë tr¹ng th¸i biÖt lËp mµ chóng t−¬ng t¸c, g¾n kÕt víi nhau th«ng qua cÇu liªn kÕt hydro. Than ho¹t tÝnh (chÊt hÊp phô) vµ dung m«i h÷u c¬ (chÊt bÞ hÊp phô) ®Òu lµ chÊt kh«ng ph©n cùc [1]. ë ®©y x¶y ra sù t−¬ng t¸c gi÷a than ho¹t tÝnh, dung m«i h÷u c¬ vµ m«i tr−êng n−íc. Cã Ýt nhÊt ba cÆp t−¬ng t¸c: than ho¹t tÝnh-dung m«i h÷u c¬, than ho¹t tÝnh-dung m«i n−íc, dung m«i h÷u c¬dung m«i n−íc. Do sù cã mÆt cña n−íc, nªn trong hÖ sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh hÊp phô c¹nh tranh gi÷a dung m«i h÷u c¬ vµ n−íc lªn trªn bÒ mÆt cña than ho¹t tÝnh. CÆp than ho¹t tÝnh-dung m«i h÷u c¬ cã lùc t−¬ng t¸c m¹nh nªn qu¸ tr×nh hÊp phô x¶y TrÇn ThÞ Anh 15 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT ra cho cÆp ®ã: do than ho¹t tÝnh vµ dung m«i h÷u c¬ lµ chÊt kh«ng ph©n cùc n»m trong dung m«i n−íc lµ chÊt ph©n cùc nªn chóng ®Èy nhau, vµ do sè l−îng cña n−íc so víi dung m«i h÷u c¬ ¸p ®¶o nªn dung m«i h÷u c¬ bÞ “chÌn Ðp”, nÕu nång ®é dung m«i ®ñ lín th× chóng t×m c¸ch co côm l¹i víi nhau. Do b¶n chÊt gièng nhau, cïng kh«ng ph©n cùc nªn chóng t−¬ng t¸c tèt, nhÊt lµ khi mµ c¸c dung m«i n−íc kh«ng −a c¸c dung m«i h÷u c¬. Qu¸ tr×nh hÊp phô dung m«i h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh theo thø tù sau: §Çu tiªn, dung m«i h÷u c¬ ®−îc khuÕch t¸n trong n−íc vµ ®i tíi bÒ mÆt ngoµi cña than ho¹t tÝnh. Sau ®ã, dung m«i ®−îc khuÕch t¸n tõ mÆt ngoµi ®Õn mÆt trong cña mçi lç cña than ho¹t tÝnh, n¬i mµ nã ®−îc hÊp phô (®©y gäi lµ “sù khuÕch t¸n mÆt trong cña h¹t”), vµ sù hÊp phô x¶y ra chØ khi dung m«i h÷u c¬ cã mÆt ë chç hÊp phô [11]. Kh¶ n¨ng hÊp phô cña than than ho¹t tÝnh phô thuéc vµo ®é xèp, diÖn tÝch bÒ mÆt riªng, hÖ mao qu¶n vµ cÊu tróc cña bÒ mÆt. DiÖn tÝch bÒ mÆt riªng: lµ diÖn tÝch bÒ mÆt tÝnh cho mét ®¬n vÞ khèi l−îng, bao gåm tæng diÖn tÝch bÒ mÆt bªn trong mao qu¶n vµ bªn ngoµi c¸c h¹t. DiÖn tÝch cµng lín th× kh¶ n¨ng hÊp phô cµng cao. KÝch th−íc cña mao qu¶n: Than ho¹t tÝnh cã hÖ mao qu¶n lín th× diÖn tÝch bÒ mÆt kh«ng cao nªn dung l−îng hÊp phô thÊp, nh−ng tèc ®é hÊp phô lo¹i than nµy cao. Mao qu¶n lín: d > 50mm Mao qu¶n trung b×nh: 2 < d < 50mm Mao qu¶n nhá: d < 2mm. Dùa trªn nguyªn t¾c hÊp phô, ng−êi ta ®· ®−a ra c«ng nghÖ xö lý n−íc th¶i s¬n, ®ã lµ: Dïng chÊt hÊp phô ®Ó hÊp phô c¸c chÊt « nhiÔm hoµ tan trong n−íc nh− chÊt h÷u c¬, kim lo¹i nÆng, dÇu mì, phèt ph¸t... sau ®ã kÕt hîp víi t¹o b«ng vµ keo tô ®Ó kÐo toµn bé c¸c chÊt l¬ löng cïng víi chÊt hÊp phô sau khi ®· hÊp phô c¸c chÊt « nhiÔm xuèng kÕt tña. N−íc trong bªn trªn lµ n−íc ®· ®−îc xö lý ®¶m b¶o ®¹t tiªu chuÈn th¶i vµ sÏ ®−îc th¶i ra ngoµi hoÆc tuÇn hoµn l¹i ®Ó t¸i sö TrÇn ThÞ Anh 16 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT dông. Bïn l¾ng sÏ ®−îc ®−a vµo m¸y Ðp bïn ®Ó Ðp thµnh b¸nh, sau ®ã sÏ ®−îc cho vµo bao t¶i ®Ó xö lý hoÆc ch«n lÊp theo qui ®Þnh. C«ng suÊt (tÝnh theo ca): 12-18m3. c. C¸c ph−¬ng ph¸p gi¶i hÊp than ho¹t tÝnh Gi¶i hÊp than ho¹t tÝnh nh»m t¸i sinh than ho¹t tÝnh khi mµ than ho¹t tÝnh ®· hÊp phô b·o hßa, thay vµo viÖc thay thÕ bëi than míi. Gi¶i hÊp phô lµ qu¸ tr×nh ng−îc víi hÊp phô, t¸ch chÊt bÞ hÊp phô (dung m«i h÷u c¬) trªn bÒ mÆt chÊt r¾n (than ho¹t tÝnh) ra ngoµi dung dÞch. Dùa trªn nguyªn t¾c gi¶i hÊp phô ®ã, ng−êi ta ®−a ra ba ph−¬ng ph¸p t¸i sinh than ho¹t tÝnh cã hiÖu qu¶ [1, 13]. - T¸i sinh b»ng h¬i: Ph−¬ng ph¸p nµy h¹n chÕ sù t¸i sinh than chØ cè ®Þnh nh− mét s¶n phÈm dÔ bay h¬i. ViÖc sö dông h¬i n−íc chØ thÝch hîp lµm th«ng bÒ mÆt h¹t vµ diÖt trïng cho than. - T¸i sinh nhiÖt: b»ng nhiÖt ph©n vµ ®èt c¸c chÊt h÷u c¬ hÊp phô. Lß nung nãng ®Õn 800oC víi ¸p suÊt ®iÒu khiÓn ®−îc tr¸nh lµm ch¸y than. Ph−¬ng ph¸p nµy cho phÐp t¸i sinh rÊt tèt than ho¹t tÝnh. Tuy nhiªn nã cã hai nh−îc ®iÓm lín • Lß ph¶i cã thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é, mét hÖ thèng lµm kh« n−íc ë cöa vµo vµ lµm Èm than ë cöa ra. • Tæn thÊt than lín (7-10% do t¸i sinh). NghÜa lµ sau 10-14 lÇn t¸i sinh theo thèng kª, ng−êi ta ph¶i thay toµn bé khèi l−îng than ho¹t tÝnh. - T¸i sinh hãa häc: Degremont ®· ph¸t triÓn mét ph−¬ng ph¸p dùa trªn t¸c dông cña mét chÊt dung m«i ë nhiÖt ®é gÇn 100oC, cã pH cao. • −u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ tæn thÊt than ho¹t tÝnh nhá (kho¶ng 1% khèi l−îng ®· xö lý). • Nh−îc ®iÓm: do dïng c¸c chÊt ph¶n øng ®Ó t¸i sinh (kiÒm vµ dung m«i) t¹o ra c¸c dung dÞch röa gi¶i mµ cÇn ph¶i thu håi dung m«i b»ng ch−ng cÊt. TiÕp theo ng−êi ta ph¶i lo¹i bá « nhiÔm b»ng ®èt c¸c chÊt cã kh¶ n¨ng thu håi. TrÇn ThÞ Anh 17 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp - Khoa CNSH - MT T¸i sinh b»ng dung dÞc axÝt – baz¬: Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc øng dông phô thuéc vµo c¸c chÊt h÷u c¬ ®· bÞ hÊp phô trªn than. §èi víi chÊt bÞ hÊp phô lµ hä phenol vµ axit th× cã thÓ t¸i sinh b»ng dung dÞch NaOH 4%, ng−îc l¹i víi chÊt bÞ hÊp phô mang tÝnh baz¬ nh− hä anilin cã thÓ t¸i sinh b»ng dung dÞch HCl 5%. Trong thùc tÕ ph−¬ng ph¸p nµy chØ ®−îc øng dông ®Ó t¸i sinh phôc håi nhanh kh¶ n¨ng hÊp phô cña than bëi v× hiÖu suÊt t¸i sinh kh«ng cao. Than ho¹t tÝnh cÇn ph¶i ®−îc ho¹t hãa nhiÖt sau vµi lÇn t¸i sinh víi dung dÞch axÝt vµ baz¬. d. øng dông trong xö lý m«i tr−êng Ph−¬ng ph¸p hÊp phô b»ng than ho¹t tÝnh ®· cã lÞch sö rÊt l©u ®êi. Cho ®Õn nay, c¸c nhµ khoa häc ®· t×m thÊy b»ng chøng, chøng minh r»ng tõ tr−íc c«ng nguyªn ng−êi Hy L¹p cæ ®¹i ®· biÕt dïng than cñi ®Ó lµm gi¶m l−îng kÏm vµ quÆng thiÕc trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ luyÖn ®ång. øng dông ®Çu tiªn cña than ho¹t tÝnh ®−îc ghi nhËn lµ n¨m 1794 t¹i n−íc Anh, hä ®· dïng than ho¹t tÝnh ®Ó lo¹i mÇu trong ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt mÝa ®−êng. Mohammad Mainul Karim (2006) ®· nghiªn cøu sù hÊp phô c¸c hîp chÊt mµu trong n−íc th¶i ngµnh thuéc da t¹i Bangladesh sö dông cacbon ho¹t tÝnh d¹ng bét ®−îc s¶n xuÊt tõ mét sè nguån thùc vËt b¶n ®Þa qua qu¸ tr×nh ho¹t ho¸ víi ZnCl2. NhiÖt ®é tèi −u (500C), thêi gian tiÕp xóc tèi −u (30-40 phót) vµ hµm l−îng chÊt hÊp phô (2g/l), cacbon ho¹t tÝnh tõ mïn c−a vµ c©y d¹ lan n−íc cho hiÖu suÊt lo¹i bá c¸c hîp chÊt mµu trong n−íc ®¸ng kÓ. HiÖu suÊt hÊp phô ®èi víi thuèc nhuém ho¹t tÝnh cao h¬n so víi thuèc nhuém ph©n t¸n. Souvik Banerjee vµ M.G. Dastidar (2005) ®· nghiªn cøu kh¶ n¨ng sö dông chÊt th¶i tõ qu¸ tr×nh chÕ biÕn ®ay (JPW) ®Ó xö lý n−íc th¶i nhiÔm thuèc nhuém vµ c¸c chÊt h÷u c¬ kh¸c th¶i ra tõ c¸c ho¹t ®éng liªn quan tíi trång ®ay vµ s¶n xuÊt v¶i. HiÖu suÊt lo¹i bá cao nhÊt lµ 81,7% ®¹t ®−îc ®èi víi methylen xanh khi sö dông JPW so víi 61% khi sö dông cacbon ho¹t tÝnh d¹ng bét PAC (powdered activated carbon) vµ 40% khi sö dông cacbon ho¹t tÝnh d¹ng h¹t GAC (granular activated carbon) trong cïng ®iÒu kiÖn. TrÇn ThÞ Anh 18 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT V. K. Gupta, Suhas vµ Dinesh Mohan (2003) ®· biÕn ®æi than bïn tõ c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt ph©n bãn vµ xØ lß h¬i trong c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt thÐp thµnh c¸c chÊt hÊp phô cã chi phÝ thÊp. Nh÷ng chÊt hÊp phô nµy ®−îc sö dông ®Ó lo¹i bá chÊt h÷u c¬, thuèc nhuém trong n−íc th¶i. Rengaraj (2002) ®· chÕ t¹o cacbon ho¹t tÝnh tõ vá c©y cao su, mét lo¹i chÊt th¶i n«ng nghiÖp, ®Ó hÊp phô phenol trong dung dÞch. So víi cacbon ho¹t tÝnh trªn thÞ tr−êng cã kh¶ n¨ng hÊp phô cao h¬n kho¶ng 2,25 lÇn. §Õn cuèi thÓ kû 19 ®Çu thÕ kû 20 than ho¹t tÝnh ®−îc øng dông phæ biÕn ë hÇu hÕt c¸c n−íc trªn thÕ giíi vµ ®· xuÊt hiÖn thuËt ng÷ míi “ngµnh khoa häc c«ng nghÖ than ho¹t tÝnh”. §Õn nay, cã rÊt nhiÒu s¸ch vµ tµi liÖu cña c¸c nhµ khoa häc trªn thÕ giíi c«ng bè nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu øng dông vµ s¶n xuÊt than ho¹t tÝnh, gÇn ®©y nhÊt n¨m 2008 t¹p chÝ khoa häc næi tiÕng thÕ giíi ElSEVIER ®· c«ng bè c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ than ho¹t tÝnh cña trªn 200 nhµ khoa häc næi tiÕng thÕ giíi vÒ lÜnh vùc nµy [22,23]. T¹i ViÖt Nam ®· cã nhiÒu nhµ khoa häc nghiªn cøu vÒ kh¶ n¨ng hÊp phô cña than ho¹t tÝnh, trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn ViÖn hãa häc, ViÖn C«ng nghÖ M«i tr−êng, ViÖn khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam, §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi, §¹i häc B¸ch Khoa Thµnh phè Hå ChÝ Minh, §¹i Häc Khoa häc Tù Nhiªn Hµ Néi… C¸c nghiªn cøu nµy tËp trung vµo øng dông xö lý m«i tr−êng nh− xö lý khÝ th¶i, n−íc th¶i dÖt nhuém, chÊt h÷u c¬ vµ c¶ n−íc dïng cho sinh ho¹t. Lª V¨n C¸t cïng céng sù (2001) nghiªn cøu víi c«ng tr×nh “®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng hÊp phô chÊt h÷u c¬ cña than ho¹t tÝnh trong c«ng nghÖ xö lý n−íc” ®−îc ®−a ra t¹i b¸o c¸o khoa häc, héi nghÞ xóc t¸c vµ hÊp phô toµn quèc lÇn thø hai.... Cho ®Õn nay, c«ng nghÖ xö lý khÝ th¶i dung m«i trong buång s¬n ®−îc ¸p dông phæ biÕn nhÊt vÉn lµ dïng n−íc ®Ó dËp h¬i s¬n, sau ®ã míi ®Õn xö lý thø cÊp b»ng c¸c lo¹i vËt liÖu hÊp phô, vÝ dô nh− than ho¹t tÝnh. D−íi ®©y lµ s¬ ®å kh¸i qu¸t c«ng nghÖ. TrÇn ThÞ Anh 19 MSSV: 505303001 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH - MT HÚT KHÍ  H×nh 1.7: S¬ ®å c«ng nghÖ buång s¬n vµ hÖ thèng dËp n−íc 1.3.3. Ph−¬ng ph¸p ph©n hñy hîp chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i s¬n b»ng siªu ©m Ngµy nay, mäi ng−êi ®Òu biÕt ®Õn siªu ©m lµ mét øng dông trong y tÕ, ®Ó nh×n râ cÊu tróc néi t¹i cña c¬ thÓ, chÈn ®o¸n chÝnh x¸c khèi u, lo¹i bá nh÷ng s¹n trong thËn mµ kh«ng cÇn ph¶i lµm phÉu thuËt, ch÷a trÞ nh÷ng tæn th−¬ng vÒ s−¬ng sôn (nh− ë khuûu tay), vµ chôp nh÷ng h×nh ¶nh ph¸t triÓn cña thai nhi trong thêi kú mang thai. Bªn c¹nh gi¸ trÞ ®ã, siªu ©m cßn cã rÊt nhiÒu nh÷ng øng dông kh¸c. §Æc biÖt lµ kh¶ n¨ng ph©n hñy c¸c HCHC trong n−íc th¶i, ®ãng gãp vµo c«ng cuéc b¶o vÖ m«i tr−êng, lµm s¹ch nguån n−íc. a. Kh¸i niÖm Siªu ©m lµ sãng c¬ häc cã tÇn sè lín h¬n tÇn sè ©m nghe thÊy (trªn 20kHz). ThÝnh gi¸c cña con ng−êi rÊt nh¹y c¶m víi d¶i tÇn sè tõ ©m trÇm (vµi TrÇn ThÞ Anh 20 MSSV: 505303001