TỔNG QUAN
Tổng quan về bùn đỏ [6], [8], [10]
1.1.1 Bùn đỏ, đặc tính và công nghệ thải bùn đỏ
1.1.1.1 Bùn đỏ và công nghệ thải bùn đỏ
Bauxite là quặng chủ yếu của nhôm, chứa từ 30-54% oxit nhôm (Al2O3) và bao gồm silic, oxit sắt và titan dioxit Trong quá trình tinh chế Bauxite thành nhôm theo phương pháp Bayer, một sản phẩm phụ độc hại là bùn đỏ được hình thành.
Dựa vào nguồn gốc, chất lượng và thành phần của Bauxite, lượng bùn đỏ còn lại sau quy trình nung chảy sẽ khác nhau Mỗi tấn oxit nhôm tạo ra sẽ sản sinh từ 1/3 đến 2 tấn bùn đỏ, với màu đỏ đặc trưng do các hợp chất sắt, thành phần chính của bùn đỏ.
Trong quá trình Bayer, quặng Bauxite được xử lý bằng cách đun nóng trong bình áp suất với dung dịch Natri hydroxit ở nhiệt độ 150-200°C, dẫn đến việc hòa tan các hợp chất nhôm như Natri aluminat Các hợp chất nhôm trong Bauxite có thể tồn tại dưới dạng Gibbsite, Boehmite hoặc Diaspore, ảnh hưởng đến điều kiện khai thác Sau khi lọc tách cặn, Gibbsite (nhôm hydroxide) được kết tủa khi chất lỏng được làm lạnh và kết tinh thành nhôm hydroxit hạt mịn, chuyển đổi các oxit nhôm trong quặng thành Natri aluminat, 2NaAlO2.
Dung dịch được lọc để loại bỏ tạp chất rắn, bao gồm các chất thải không tan từ Bauxite, sau khi nhôm hợp chất được chiết xuất Những chất thải này chứa oxit sắt, Silica, Calcia, Titanic và một số alumina chưa phản ứng Để thu được nhôm hydroxit, các dung dịch kiềm ban đầu được làm lạnh và xử lý bằng cách sục Carbon dioxide vào.
2 NaAlO2 + CO2 → 2 Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O
Việc tạo ra dung dịch quá bão hòa với nhôm hydroxit (Al(OH)3) tinh khiết cao đã loại bỏ nhu cầu làm mát chất lỏng, đồng thời mang lại tính khả thi kinh tế cao hơn.
Một số hydroxit nhôm được sử dụng trong sản xuất hóa chất xử lý nước như nhôm sulfat, PAC và Natri aluminat Ngoài ra, chúng cũng đóng vai trò quan trọng như chất độn trong cao su và nhựa, giúp làm chậm cháy Khoảng 90% lượng Gibbsite sản xuất được chuyển đổi thành oxit nhôm.
Al2O3, bằng cách nung nóng trong lò quay hoặc đèn flash calciners chất lỏng ở nhiệt độ vượt quá 1000 o C
Quá trình Bayer trở nên không kinh tế khi xử lý bauxites có hơn 10% silica, do sự hình thành silicat natri nhôm không hòa tan, dẫn đến giảm năng suất Do đó, cần phải lựa chọn các quá trình khác để xử lý hiệu quả hơn.
1.1.1.2 Thành phần, tính chất bùn đỏ
Bauxite là một hỗn hợp khoáng chất bao gồm hợp chất nhôm, oxit sắt, cát, đất sét và một lượng nhỏ oxit titan dạng Anatase Nó cũng có thể chứa các khoáng chất phóng xạ như urani hoặc thori Trong quá trình sản xuất nhôm từ bauxite, những thành phần không hòa tan sẽ tạo thành bùn đỏ, có màu đỏ do sự hiện diện của sắt bị ôxy hóa, chiếm tới 60% khối lượng bùn đỏ.
Lượng bùn đỏ từ ngành công nghiệp luyện nhôm phụ thuộc vào xuất xứ, chất lượng và thành phần của Bauxite, có thể dao động rất lớn Cụ thể, mỗi tấn Alumina sản xuất ra có thể để lại từ một phần ba tấn đến hơn hai tấn bùn đỏ.
Bùn là một hỗn hợp phức tạp bao gồm các hạt đá mịn, muối và kim loại nặng độc hại Ngoài ra, bùn có thể chứa phóng xạ nếu nguồn gốc của nó là Bauxite với các khoáng chất phóng xạ.
Quá trình tinh chế Bauxite tạo ra bùn có độ pH cao từ 10 đến 13, đủ mạnh để gây hại cho cây cối và động vật, đồng thời có thể gây bỏng hoặc tổn thương đường hô hấp nếu hít phải Hiện nay, các nghiên cứu đang được tiến hành để tìm kiếm ứng dụng thích hợp cho bùn đỏ Mỗi năm, khoảng 2 đến 3 triệu tấn bùn đỏ được sử dụng trong sản xuất xi măng, xây dựng đường bộ và như một nguồn sắt, với tiềm năng ứng dụng trong sản xuất bê tông chi phí thấp.
Bùn đỏ, mặc dù là chất thải và có một số thành phần có ích như sắt, titan và nhôm, nhưng không có phương pháp kinh tế hiệu quả nào để trích xuất chúng Điều này tạo ra những hạn chế trong việc sử dụng bùn đỏ như một chất màu trong sản xuất gạch bê tông.
Bùn đỏ là một chất thải khó xử lý, thường được lưu trữ trong các ao tại các quốc gia sản xuất Vấn đề lớn của bùn đỏ là nó chiếm diện tích đất, khiến cho khu vực này không thể sử dụng cho xây dựng hay nông nghiệp ngay cả khi đã khô.
Tổng quan về rác thải và nước rỉ rác [2], [3], [4]
1.2.1 Tổng quan về rác thải và các phương pháp xử lý rác thải
1.2.1.1 Tổng quan về rác thải và các phương pháp xử lý rác thải nói chung
Rác thải là vật liệu không phải sản phẩm chính mà người dùng muốn vứt bỏ, thường phát sinh trong quá trình khai thác, chế biến và tiêu thụ Sự gia tăng chất thải, đặc biệt ở khu đô thị và khu công nghiệp, đi kèm với sự phát triển kinh tế và nâng cao chất lượng cuộc sống Chất thải rắn không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người mà còn gây mất mỹ quan và tác động tiêu cực đến môi trường văn hóa, xã hội và kinh tế Do đó, quản lý và xử lý chất thải rắn luôn là vấn đề được ưu tiên hàng đầu.
Phân loại và xử lý chất thải:
Chất thải có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau Dựa vào mức độ độc hại, chất thải được chia thành hai loại chính: chất thải nguy hại và chất thải không nguy hại Ngoài ra, theo bản chất, chất thải còn được phân thành chất thải vô cơ, hữu cơ, cũng như chất thải dễ phân hủy và khó phân hủy.
Nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn đến môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế, kĩ thuật xử lý rác thải được chia thành:
Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng với các chức năng sau:
- Phân loại rác và tái sinh nguyên liệu theo nguyên tắc trọng lực, từ tính và kích thước (sàng)
- Giảm thể tích bằng quá trình nén; giảm kích thước bằng quá trình cắt và nghiền
Để giảm thể tích rác thải, việc tách nước ra khỏi bùn là rất quan trọng Phương pháp nén rác thường được áp dụng với máy nén áp lực thấp (dưới 7kg/cm³) và cao (trên 7kg/cm³), có thể lắp đặt trên xe vận chuyển hoặc tại các trạm trung chuyển Máy nén áp lực cao có thể đạt tới 35kg/cm³, giúp rác sau khi nén có trọng lượng từ 950 – 1100 kg/m³ Để tối ưu hóa quá trình tái sinh năng lượng, rác thường được nghiền nhỏ đến kích thước 2 – 3cm Để tách kim loại khỏi chất thải, thiết bị từ tính như trống từ quay và trống từ cố định được sử dụng, với lưu ý về độ ẩm và độ sạch của rác Đối với bùn sinh ra từ xử lý nước cấp và nước thải, các thiết bị như sân phơi bùn, máy ép bùn và thiết bị lọc áp lực giúp giảm hàm lượng nước trong bùn từ 90 – 95% xuống còn 25 – 30%, tạo điều kiện thuận lợi cho vận chuyển và xử lý tiếp theo.
Một trong những biện pháp hiệu quả để giảm thể tích rác thải từ 80-90% là đốt rác Các thiết bị đốt hiện đại có thể đạt nhiệt độ nóng chảy của tro, giúp giảm thể tích rác xuống còn 5% hoặc thấp hơn Nhiệt độ thiết kế của các thiết bị này thường dao động từ 400-850 độ C hoặc cao hơn Để ngăn chặn sự hình thành dioxin từ plastic sau khi đốt, nhiệt độ trong buồng đốt cần phải được duy trì ở mức cao hơn.
Nhiệt phân là một trong những phương pháp chuyển hóa hóa học chất thải rắn để tái sinh năng lượng, bao gồm quá trình đốt có hoặc không có oxi Phương pháp này giúp nâng cao nhiệt lượng của chất thải rắn hoặc chuyển đổi chúng thành khí đốt, thông qua kỹ thuật đốt thu hồi nhiệt Quy trình tái sinh năng lượng từ rác thường trải qua nhiều giai đoạn, bao gồm phân loại, nghiền và đốt rác Các thiết bị sử dụng trong quá trình này có thể là lò đốt, lò hơi, hoặc tua bin khí và hơi nước để phát điện Việc áp dụng phương pháp này đòi hỏi phải xem xét nhiều yếu tố phức tạp.
Phương pháp xử lý sinh học là một trong những giải pháp hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường, trong đó vi khuẩn, nấm và men đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy rác thải Một ví dụ điển hình là công nghệ nuôi giun để xử lý rác hữu cơ, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tái chế chất thải một cách tự nhiên.
Phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất để xử lý rác thải là chôn lấp rác tại các bãi đổ Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay để xử lý chất thải bằng cách chôn lấp chúng dưới mặt đất.
Chôn lấp chất thải không chỉ diễn ra dưới lòng đất mà còn có thể thực hiện trong các mỏ đã ngừng khai thác hoặc ở các khu vực nửa chìm nửa nổi Tuy nhiên, diện tích đất dành cho việc chôn lấp chất thải đang ngày càng khan hiếm trên toàn cầu Hiện tại, hai loại bãi đổ rác phổ biến nhất là bãi đổ rác hở và bãi chôn lấp hợp vệ sinh.
Việc chôn lấp chất thải trên thế giới đã diễn ra từ lâu, nhưng các bãi chôn lấp hở gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng Nước rác ô nhiễm thẩm thấu vào nguồn nước mặt và nước ngầm, trong khi khí độc hại từ quá trình phân hủy rác phát tán vào không khí, cùng với sự gia tăng hoạt động của côn trùng và động vật gây bệnh Ô nhiễm đất và nước xung quanh bãi chôn lấp là nguyên nhân chính dẫn đến việc truyền bệnh từ động vật sang người Mặc dù nhiều quốc gia đã ban hành quy định nghiêm ngặt về chôn lấp chất thải, nhưng việc thiếu mục tiêu bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường đã tạo ra kẽ hở cho các hoạt động chôn lấp hở, gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng.
Bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh cần tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và vệ sinh, đồng thời bảo vệ môi trường bằng cách xử lý triệt để nước rỉ rác Để đạt được mục tiêu này, cá nhân và tổ chức phải tuân thủ quy định từ khâu thiết kế, vận hành đến giám sát môi trường Thiết kế phải đảm bảo các yếu tố như hệ số thẩm thấu, độ dốc đáy bãi, hệ thống thu gom nước rỉ rác, lót đáy chống thấm, kiểm soát nước mặt và khí thải Quy trình chôn lấp cần thực hiện đúng các bước như đầm, nén và đắp lớp đất phủ Cuối cùng, quy trình giám sát phải thiết lập hệ thống giếng quan trắc nước ngầm, nước mặt và không khí, đồng thời xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn trước khi xả vào môi trường.
Tại Việt Nam, các biện pháp kỹ thuật xử lý chất thải rắn bao gồm tái chế, đốt, chôn lấp và chế biến thành phân hữu cơ Những phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tận dụng nguồn tài nguyên có sẵn, góp phần vào phát triển bền vững.
Một số biện pháp kỹ thuật xử lý chất thải rắn trên thế giới thường áp dụng:
Phương pháp chôn lấp chất thải hợp vệ sinh là lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất, với mức giá trung bình từ 1-2 USD/tấn tại các khu vực Đông Nam Á Phương pháp này thường được áp dụng hiệu quả ở các nước đang phát triển.
Phương pháp chế biến chất thải rắn hữu cơ thành phân ủ hữu cơ (Compost) có chi phí khoảng 8-10 USD/tấn và sản phẩm thu được không chỉ phục vụ cho nông nghiệp mà còn cải tạo đất hiệu quả Phân compost giúp loại bỏ hóa chất dư thừa trong quá trình sinh trưởng, vì vậy phương pháp này được đánh giá cao tại các nước phát triển.
Phương pháp sản xuất phân hữu cơ từ chất thải rắn có nhược điểm là quá trình xử lý kéo dài từ 2-3 tháng và yêu cầu diện tích lớn Cụ thể, một nhà máy xử lý 100.000 tấn chất thải mỗi năm cần tới 6 ha đất.
- Phương pháp thiêu đốt: Phương pháp này chi phí cao, thông thường từ 20-
Phương pháp xử lý chất thải có chi phí 30 USD/tấn với chu trình ngắn từ 2-3 ngày và chỉ chiếm 1/6 diện tích so với phân hữu cơ cùng công suất Mặc dù chi phí cao, phương pháp này chủ yếu được áp dụng ở các nước phát triển Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển, nên áp dụng quy mô nhỏ để xử lý chất thải độc hại như chất thải bệnh viện, công nghiệp và nông nghiệp.
- Các kỹ thuật khác: Ép ở áp lực cao các thành phần vô cơ, chất dẻo để tạo ra các sản phẩm như tấm tường, trần nhà, tủ, bàn ghế…
Tổng quan về phương pháp hấp phụ và phương pháp keo tụ - tạo bông
1.3.1 Tổng quan về hấp phụ và phương pháp hấp phụ trong xử lý nước thải
Mọi quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia tướng được gọi là sự hấp phụ
Có 2 quá trình hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó tiến hành song song, có khi chỉ có giai đoạn hấp phụ vật lý tuỳ thuộc tính chất của bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, tuỳ thuộc vào điều kiện quá trình (nhiệt độ, áp suất )
Bảng 1.4: So sánh hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học
STT Chỉ tiêu Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học
Thường không lớn, gần bằng nhiệt hóa lỏng hoặc nhiệt bay hơi
Thường khá lớn, từ 40-800kj/mol
2 Lượng chất bị hấp phụ Có thể tạo thành nhiều lớp Xảy ra ít, 1 lớp trên bề mặt xúc tác
3 Sự chọn lọc hấp phụ Không có sự chọn lọc Có tính chọn lọc cao
4 Sự phụ thuộc của nhiệt độ Xảy ra ở nhiệt độ thấp
Tiến hành ở nhiệt độ cao hơn hấp phụ vậy lý
5 Tính chất của các điểm hấp phụ
Không hình thành mối nối, liên kết rất yếu
Tạo mối nối bền vững và tính chất như mối nối hóa học
6 Năng lượng hoạt hóa hấp phụ
Năng lượng hoạt hóa bằng không
Năng lượng hoạt hóa lớn
Tính thuận nghịch của hấp phụ
Thuận nghịch Bất thuận nghịch
8 Trạng thái của chất bị hấp phụ
Trạng thái, tính chất chất bị hấp phụ không thay đổi
Trạng thái của chất hấp phụ thay đổi hoàn toàn
Hấp phụ khí và hơi trên chất hấp phụ rắn
Hấp phụ trên ranh giới dung dịch lỏng – khí
Sự hấp phụ trên ranh giới lỏng rắn
Sự hấp phụ trên ranh giới lỏng rắn là hiện tượng phổ biến trong hóa keo, nhưng nó trở nên phức tạp do sự hiện diện của dung môi Các phân tử dung môi có thể cạnh tranh hoặc tương tác với các phân tử chất tan, từ đó ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Tùy thuộc vào đặc điểm của chất bị hấp phụ, có thể phân loại thành hai trường hợp khác nhau.
Sự hấp phụ phân tử trung hòa
Sự hấp phụ các chất điện ly
1.3.2 Tổng quan về hệ keo và phương pháp keo tụ - tạo bông trong xử lý nước thải
Hệ phân tán dị thể là hệ thống trong đó chất tan được chia nhỏ thành các hạt có kích thước khoảng 1 - 100 nm và được phân bố trong một môi trường gọi là môi trường phân tán.
Hệ keo có tính chất:
- Khả năng phân tán ánh sáng
- Khuếch tán chậm và có khả năng thẩm tích
- Thường có hiện tượng điện di
Các hạt keo không bền vững dễ dàng tập hợp lại với nhau thành các hạt lớn hơn khi chịu tác động của các lực bên ngoài như nhiệt độ, khuấy lắc hoặc chất điện ly.
Do bề mặt phân chia lớn nên trong hệ keo có năng lượng tự do bề mặt lớn
Các hệ phân tán không bền về mặt nhiệt động học, dẫn đến xu hướng kết dính các hạt lại với nhau nhằm giảm bề mặt phân chia Trong quá trình này, thành phần hóa học của hệ thống giữ nguyên, chỉ thay đổi về đặc trưng năng lượng Độ bền vững của các hệ phân tán phụ thuộc vào mối quan hệ giữa lực hút phân tử, khiến các hạt tiến lại gần, và lực đẩy, ngăn cản sự kết dính Khi lực hút vượt trội hơn lực đẩy, các hạt sẽ liên kết, gây ra hiện tượng keo tụ.
1.3.2.3 Phương pháp keo tụ tạo bông
Bản chất hóa lý của quá trình keo tụ:
Trong kỹ thuật xử lý nước thải, các hạt cặn có nguồn gốc và kích thước khác nhau, trong đó hạt lớn có khả năng tự lắng, còn hạt nhỏ thường ở trạng thái lơ lửng Các biện pháp xử lý cơ học như lắng tĩnh và lọc chỉ có thể loại bỏ hạt có kích thước lớn hơn 10^-4 mm, trong khi hạt nhỏ hơn cần áp dụng phương pháp lý hóa Phương pháp keo tụ và tạo bông là giải pháp hiệu quả để xử lý các hạt cặn lơ lửng, nhờ vào bề mặt tiếp xúc lớn của chúng, giúp hấp thụ và kết bám với các chất khác hoặc với nhau để hình thành bông cặn lớn hơn Các hạt cặn mang điện tích, cho phép chúng liên kết hoặc đẩy nhau qua lực điện từ, nhưng trong môi trường nước, lực tương tác giữa chúng yếu hơn lực đẩy do chuyển động nhiệt Brown, khiến chúng luôn ở trạng thái lơ lửng.
Việc phá vỡ trạng thái cân bằng động tự nhiên của môi trường nước tạo điều kiện cho các hạt cặn kết dính thành các hạt lớn hơn, dễ xử lý hơn Trong công nghệ xử lý nước, hóa chất được thêm vào để làm nhân tố keo tụ các hạt cặn lơ lửng.
Lý thuyết về phương pháp keo tụ
Keo tụ là hiện tượng mà các hạt keo cùng loại hút nhau, hình thành nên các tập hợp hạt có kích thước và khối lượng lớn Những tập hợp này đủ nặng để lắng xuống dưới tác động của trọng lực.
Hiện tượng tạo bông xảy ra khi các chất co cụm thành bông từ các hợp chất cao phân tử tan trong nước, có ái lực mạnh với các hạt keo hoặc hạt cặn nhỏ Khác với keo tụ có tính thuận nghịch, quá trình tạo bông là bất thuận nghịch, với các chất có khả năng tạo bông hay trợ keo tụ.
Các phương pháp keo tụ:
- Keo tụ bằng các chất điện ly:
Khi thêm các chất điện ly ở dạng ion ngược dấu vào nước, nồng độ của các ion này tăng lên, dẫn đến việc nhiều ion chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép Điều này làm giảm độ lớn của thế điện động và lực đẩy tĩnh điện Nhờ vào chuyển động Brown, các hạt keo có điện tích nhỏ dễ dàng kết dính với nhau nhờ lực hút phân tử, tạo thành các bông cặn ngày càng lớn.
- Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu:
Quá trình keo tụ diễn ra khi một hệ keo mới được tạo ra trong nước, mang điện tích ngược với các hạt keo cặn bẩn có sẵn Các hạt keo tích điện trái dấu sẽ trung hòa lẫn nhau Chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm hoặc phèn sắt, được đưa vào nước dưới dạng hòa tan Sau khi trải qua phản ứng thủy phân, chúng tạo ra hệ keo mới mang điện tích dương, có khả năng trung hòa với các loại keo mang điện tích âm.
Các ion kim loại dương tham gia vào quá trình trao đổi với các cation trong lớp điện tích kép của hạt cặn âm, làm giảm thế điện động ξ Quá trình này giúp các hạt keo dễ dàng liên kết với nhau thông qua lực hút phân tử, tạo ra các bông cặn.
Các ion kim loại tự do kết hợp với nước qua phản ứng thủy phân, tạo ra các phân tử nhôm hydroxit và sắt hydroxit mang điện tích dương Những hạt keo này có khả năng kết hợp với các hạt keo tự nhiên mang điện tích âm để hình thành các bông cặn Đồng thời, Al(OH)3 và Fe(OH)3 tương tác với các anion trong nước, tạo ra bông cặn có hoạt tính bề mặt cao Khi lắng, các bông cặn này hấp thụ các hạt keo, cặn bẩn, hợp chất hữu cơ và các chất mùi vị tồn tại trong nước.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ:
- Lượng dùng chất keo tụ
- Ảnh hưởng của chất trợ keo tụ
Axit humic là một hợp chất cao phân tử có khả năng hấp phụ lên bề mặt dung dịch keo, từ đó bảo vệ hạt keo và làm giảm khả năng keo tụ Điều này dẫn đến việc giảm hiệu suất của quá trình keo tụ trong nước.
THỰC NGHIỆM
Đối tượng nghiên cứu
+ Nước rỉ rác bãi rác Khánh Sơn, Đà Nẵng
+ Bùn đỏ của nhà máy sản xuất nhôm Tân-Rai - Lâm Đồng
Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài
- Trao đổi với giáo viên hướng dẫn
- Nghiên cứu phương pháp keo tụ, hấp phụ
- Dùng toán học thống kê để xử lý kết quả
- Hiệu suất chuyển hóa được xác định bằng phương pháp đo quang
- Tiếp xúc thực tế tại bãi rác Khánh Sơn Đà Nẵng
- Chỉ số COD của dung dịch được xác định bằng phương pháp Bicromat
- Xử lý tính toán các số liệu thu được.
Trang thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu
Các dụng cụ thủy tinh thông dụng Ống đo COD có nắp vặn
Giấy lọc kích thước 110mm
Máy đo pH (Trung Quốc)
Máy đo quang UV – VIS (Đức)
Máy khuấy từ (Trung Quốc)
Axit H2SO4 đặc 98% (Trung Quốc)
Tiến hành thí nghiệm
2.4.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu
Mẫu bùn đỏ được lấy tại nhà máy Alumin Tân Rai – Lâm đồng dưới dạng bùn khô sau đó được trung hòa, sấy khô, nghiền mịn
Lấy mẫu nước rỉ rác Địa điểm lấy mẫu: kênh phân phối nước rỉ rác tại bãi rác Khánh Sơn, Đà Nẵng
Thời gian lấy mẫu: mẫu được lấy 3 lần:
Nước rỉ rác sau khi lấy về được bảo quản trong tủ lạnh
2.4.2 Xác định TSS của nước rỉ rác bãi rác Khánh Sơn, Đà Nẵng
- Sấy giấy lọc ở 105 o C trong vòng 4h, để trong bình hút ẩm trong vòng 24h, cân được khối lượng không đổi m1.
- Tiến hành lọc 100ml nước rỉ rác
- Mang giấy lọc sau lọc rấy ở 105 o C trong vòng 1-2h đến khối lượng không đổi, cân được m2.
- Hàm lượng TSS (m3) được tính bằng công thức: m3 = m2 – m1.
2.4.3 Xác định hàm lượng sắt trong bùn đỏ
Quy trình phá mẫu xác định hàm lượng sắt trong bùn đỏ
Chuẩn hóa nồng độ của dung dịch KMnO4 bằng dung dịch H2C2O4
Trong môi trường axit, KMnO4 và H2C2O4 tác dụng với nhau theo phương trình
5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 10CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Chỉ thị: màu hồng của lượng dư KMnO4 (phản ứng chỉ thị)
Phản ứng xảy ra theo chiều thuận, điểm tương đương được xác định khi dung dịch có màu hồng nhạt không mất sau 30s
4ml HCLO 4 Đun trong tủ hút
Dung dịch chứa sắt II
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình xác định hàm lượng sắt trong bùn đỏ
Vì lúc đầu phản ứng xảy ra chậm nên phải đun nóng dung dịch H2C2O4 đến 70 –
80 o C để tăng tốc độ Ta không đun sôi vì ở nhiệt độ cao thì H2C2O4 bị phân hủy
H2C2O4 → CO2 + CO + H2O Khử Fe 3+ bằng Zn kim loại:
Phải đun nóng dung dịch để tăng tốc độ phản ứng
Thử xem đã hết Fe 3+ bằng phản ứng nhỏ giọt trên giấy lọc với thuốc thử NH4SCN
Do môi trường phản ứng có nhiều Cl - nên có thể gây ra phản ứng phụ:
Phản ứng phụ trên gây sai số cho chuẩn độ Vì vậy phải chuẩn độ với sự có mặt của hỗn hợp bảo vệ Zimecman
Fe 2+ được chuẩn độ bằng KMnO4 trong môi trường axit theo phương trình phản ứng:
2.4.4 Xây dựng đường chẩn để xác định chỉ số COD
Khi phân hủy mẫu, ion dicromat (Cr2O7 2-) oxi hóa chất hữu cơ và chuyển hóa thành cromic (Cr III) Cả hai dạng crom này đều có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến Ở bước sóng 400nm, ion dicromat hấp thụ mạnh, trong khi ion cromic chỉ hấp thụ rất yếu Ngược lại, ở bước sóng 600nm, ion cromic lại hấp thụ mạnh, còn ion dicromat không có khả năng hấp thụ.
Với mẫu COD cao (100-900mg/l) đo độ hấp thụ quang dung dịch sau khi phân hủy ở bước sóng 600nm (do Cr III gia tăng)
Với mẫu COD thấp