3 .2 .4 . Lập sơ đồ khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nồng độ ion và tốc độ chảy đến khả năng trao đổicủa nhựa.

3.2.4. L ập sơ íỉồ khảo sát ảnh hưởng đ ổ iỉíỊ th ờ i của nồng ổộ io n và tấc độ

chảy đến kh ả nắng tra o đ ổ i của nhựa.

Đ ố i v ớ i m ồ i io n k h ả o sát c h ú n g tô i tạ o ra 3 m ẫ u g iả h ằ n g 3 d u n g d ịc h c ó

n ồ n g đ ộ đ ầ u k h á c n h a u . C ả 3 n ồ n g đ ộ n à y C ị < C-, < C , đ ề u n ằ m tr o n g k h o ả n g

n ồ n g đ ộ th ư ờ n g g ặ p c ủ a c á c io n đ ỏ tr o n g c á c m ẫ u n ư ứ c n g ầ m hị ô n h iễ m ở H à

N ộ i. T iế n h à n h x ử lí h ằ n g c á c h c h o c h ả y q u a c á c c ộ t tra o đ ổ i io n v ớ i c á c t ố c đ ộ

k h á c n h a u . S a u m ỗ i t h ể t íc h n h ấ t đ ịn h c h ú n g tô i lấ y m ẫ u n ư ớ c s a u k h i q u a c ộ t

đ e m p h â n t íc h h à m lư ợ n g c á c c h ấ t c ò n lạ i. K ế t q u ả p h â n tíc h đ ư ợ c x ử lí b à n g

p h ổ n m ề m E x c e l đ ể tìm ra đ iề u k iệ n lố i ưu v ề n ồ n g đ ộ c á c c h ấ t, t ố c đ ộ c h ả y v à

th ể t íc h n ư ớ c tố i đ a c ó th ể th u đ ư ợ c , m à tr o n g đ ó h à m lư ợ n g io n c ẩ n x ử l í n ằ m

d ư ớ i g iớ i h ạ n c h o p h é p t h e o 2 0 T C N 3 3 - 8 5 c ủ a B ộ X â y d ự n g h a n h à n h .

T o à n b ộ q u á trìn h n g h iê n c ứ u đ ố i với m ộ t io n c ỏ th ể tó m tát t h e o s ơ đ ồ sa u :



H ìn h 3 .2 - sơ đ ồ th í nghiệm khảo sát ảnh hưởng dồng th ờ i

cua nồng độ io n và tố c ơộ chảy

T rong đó:



c°- n ồ n g đ ộ đ ầ u k h ả o sá t; i - s ố th ứ tự n ồ n g đ ộ io n ;

j - s ố th ứ tự t ố c đ ộ c h ả y k h ả o sá t

Ở m ỗ i t ố c đ ộ l ọ c đ ã c h ọ n , k h ả n ă n g tra o đ ổ i đ ộ n g h iộ u d ụ n g Đ . D u n g

lư ợ n g đ ộ n g h ữ u h iệ u đ ố i v ớ i từ n g io n đ ư ợ c q u y ư ớ c b ằ n g lư ợ n g io n c ầ n lo ạ i trừ

m à m ộ t lít n h ự a c ó th ể h ấ p p h ụ trao đ ổ i đ ư ợ c đ ổ n ư ớ c s a u x ử l í c h ứ a lư ợ n g io n



34



đ ó c ó n ồ n g đ ộ d ư ớ i liê u c h u ẩ n c h o p h é p t h e o 2 0 T C N 3 3 - 8 5 c ủ a B ộ X â y d ự n g

và t iê u c h u ẩ n h an h à n h tạ m th ờ i c u a B ộ Y t ế k è m t h e o q u y ế t đ ịn h s ố 5 0 5

B Y T /Q Đ n g à y 1 3 / 5 /1 9 9 2 n h ư sa u : N H / = 3 m g /l; N 0 2 = 0 m g/1 tr o n g th ự c t ế

k h ổ n g th ể đ ạ t đ ư ợ c n h ư v ậ y n ê n c h ú n g tô i c h ọ n lư ợ n g v ế t 0 ,1 m g /1 là c ă n c ứ đ ể

tín h N O / = 10 m g /1 .

N ếu:



C 0- n ồ n g đ ộ io n trước trao đ ổ i (m g /1 );

c , - n ồ n g đ ộ io n k h ả o sá t tại th ờ i đ iể m đ e m x á c đ ịn h (m g /1 );

V j- th ổ tíc h m ẫ u đ ã x ử l í đ e m x á c đ ịn h ( l í t ) ;

v „ - Ih ể tíc h n h ự a trao đ ổ i io n ( m l ) ;



t- đ ư ợ c k é o d à i tớ i th ờ i đ iể m đạt n ồ n g đ ộ c , b ằ n g n ồ n g đ ộ



c h o p h é p th e o



2 0 T C N 3 3 - 8 5 c ủ a B ộ X â y d ự n g và tiê u c h u ẩ n b a n h à n h tạ m th ờ i c ủ a B ộ Y t ế

k è m t h e o q u y ế t đ ịn h s ố 5 0 5 B Y T /Q Đ n g à y 1 3 / 5 /1 9 9 2 .



Đ



=



£



........................................



( m g /m l n h ự a )



( 4 .5 )



V..

n

Đ ể q u y đ ổ i v ề m đ l/l c ầ n đ ổ i c ô n g th ứ c trên th àn h :

V ị . í Q - Q ) . 1000

Đ



=



£

n= i



.....................................................



(m 3 /l n h ự a )



( 4 .6 )



v„ .3

T r o n g đ ó 3 - g i á trị đ ư íín g lư ự n g c ủ a io n k h ả o s á t:



3 NH/ = 1 8 ;



3 N , = 46 ;

O



3 NO, = 62



V i ệ c k h ả o sá t ả n h h ư ở n g c ủ a n ồ n g đ ộ c á c io n c ụ th ể n h ư sa u :



a. Á n h h ư ở n g của n ồ n g đ ộ arnoni (ìVH/)

,



K h ả o s á t k h ả n ă n g tra o đ ổ i c ủ a n h ự a A m b e r lit e I R 1 2 0 đ ố i v ớ i N H 4+:

•



D ù n g 3 t h ù n g k h á c n h a u c h ứ a c h ứ a 3 d u n g d ịc h N H 4+



c ó n ồ n g đ ộ là:



1 0 m g /1 ; 1 5 m g/1 ; 2 0 m g/1. M ỗ i n ồ n g đ ộ c h o c h ả y v à o 3 c ộ t n h ư

3 v ậ n t ố c 1 5 B V /h , 2 0 B V / h , 3 0 B V / h .

Q u á trìn h tra o đ ổ i tr o n g c ộ t x ả y ra n h ư sau :

R - S O ,H



+ N H / ==>



35



R - S O ,N H 4 + H +



h ìn h 3 .2 v ớ i



C ứ th u đ ư ợ c lư ợ n g n ư ớ c h ằ n g 2 0 h o ặ c 5 0 th ể tíc h c ộ t (tứ c là 2CX) - 5 0 0 m ỉ) th ì

lấ y m ẫ u đ ể đ ịn h lư ợ n g N H / h ằ n g p h ư ơ n g p h á p trắ c q u a n g



K h ả n ă n g x ử lý c ủ a



n h ự a đ ố i v ớ i m ộ t io n n à o đ ó là đại lư ợ n g đ o h ằ n g đ ơ n vị B V là th ể tíc h n ư ớ c

c h ả y q u a c ộ t đ o h ằ n g th ổ t íc h c ộ t nh ự a tra o đ ổ i V m à k h i đ ó n ồ n g đ ộ io n c ầ n

x ử iý c ò n < n ồ n g đ ộ g i ớ i h ạ n c h o p h é p t h e o tiê u c h u ẩ n h iệ n h à n h



b. Ả n h h ư ở n g của n ồ n g đ ộ ni traí ( N O ị)

•



V iệ c k h ả o



s á t n ồ n g đ ộ d u n g d ịc h



và th ổ tíc h



tra o đ ổ i c ủ a n h ự a



A m b e r lit e I R A 4 0 0 đ ố i v ớ i N O / đ ư ợ c tiế n h à n h c ụ th ể n h ư sa u :

•



C h o r iê n g v à o c á c th ù n g 3 d u n g d ịc h N O / c ó n ồ n g đ ộ lầ n lư ợ t b ằ n g 15



m g /I; 2 0 m g/1; 3 0 m g /1 . M ỗ i d u n g d ịc h c h o c h ả y v à o 3 c ộ t a t io n it đ iề u c h ỉn h

c á c v a n 4 v à 5 s a o c h o v ậ n t ố c c h ả y q u a 3 c ộ t lầ n lư ợ t là 2 0 B V /h , 2 5 B V /h ,

3 5 B V /h (tứ c là 3 ,3 m l/p h ú t; 4 ,0 m l/p h ú t; 5 ,8 m l / p h ú t). K h i d u n g d ịc h c h ả y q u a

c ộ t q u á trìn h tr a o đ ổ i đ ư ợ c x ả y ra n h ư sa u :

R - N H 2O H

•



+ N O 3- = = >



R - N H 2N O , + O H



C ứ th u đ ư ợ c 4 0 B V (tứ c là 4 0 0 m l ) d u n g



d ịc h ra k h ỏ i c ộ t th ì lấ y m ẫ u



đ ể đ ịn h lư ợ n g N O ,' h ằ n g p h ư ơ n g p h á p trắ c q u a n g .



c. Ả n h hưởng cửa nống dộ n iírít (N O -ị)

♦ K h ả o s á t k h ả n ă n g tra o đ ổ i c ủ a n h ự a A m b e r lit e I R A 4 0 0 đ ố i v ớ i N C V

c ũ n g đ ư ợ c t iế n h à n h iư cm g tự



n h ư trên n h ư n g đ ư ợ c th a y v à o c á c y ế u tô k h ả o



sú t c ủ a N O i v ớ i n h ự a tr a o đ ổ i A m b e r lit e I R A 4 0 0 , c ụ th ể n h ư s a u :

•



C h o v à o 3 th ù n g k h á c n h a u 3 d u n g d ịc h



c ó n ồ n g đ ộ N 0 2' lầ n lư ợt



b ằ n g 2 ,0 m g /1 ; 5 , 0 m g /1 ; 1 0 ,0 m g/1. M ỗ i đ u n g d ịc h c h o c h ả y v à o 3 c ộ t a n io n it

đ iề u c h ỉn h c á c v a n 4 v à 5 đ ể c ó v ậ n t ố c c h ả y q u a 3 c ộ t lầ n lư ợ t là 2 0 B V /h , 2 5

B V /h , 3 5 B V /h (tứ c là 3 ,3 m l/p h ú t; 4 ,0 m l/p h ú t; 5 ,8 m l/p h ú t ) . K h i d u n g d ịc h

c h ả y q u a c ộ t q u á trìn h tra o đ ổ i đ ư ợ c x ả y ra n h ư sa u :



R-NH2OH + n o 2 ==> R-NH2NO, + OH

•



C ứ th u đ ư ợ c 5 0 B V (tứ c là 5 0 0 m ỉ) d u n g



d ịc h ra k h ỏ i c ộ t th ì lấ y m ẫ u



đ ịn h lư ợ n g N O , h ằ n g p h ư tm g p h á p đ o q u a n g .



3.3. Kỹ thuật xử lý amoni bằng phương pháp clo hoá

36



a. Đ ặ t vấn ổ ề

P h ư ư n g p h á p c l o h o á th ư ờ n g đ ư ợ c s ứ d ụ n g tr o n g th ự c t ế v ớ i m ụ c đ íc h

c h ín h là d iệ t k h u ẩ n tr o n g n ư ớ c h a y c ò n g ọ i là s á t tr ù n g , b ả o v ệ n ư ớ c v à h ệ

t h ố n g p h â n p h ố i c h ố n g tái n h iễ m k h u ẩ n . C ù n g v ớ i v i ệ c k h ử k h u ẩ n c ủ a n ư ớ c

v i ộ c x ử l í b ằ n g c l o c ò n c ó tá c d ụ n g lo ạ i b ỏ N H 4+ tr o n g n ư ớ c d o v ậ y p h ư ơ n g

p h á p x ử l í N H 4+ tr o n g n ư ớ c b ằ n g d o là p h ư ơ n g p h á p n a y đ ư ợ c s ử d ụ n g k h á p h ổ

b iế n tr o n g th ự c t iễ n ở n h iề u n ư ớ c trên t h ế g iớ i. N ổ g ó p p h ầ n q u a n tr ọ n g tro n g

c ô n g n g h ệ là m s ạ c h n ư ớ c .

X ử l í N H 4+ n h ấ t là tr o n g n ư ớ c n g ầ m b ằ n g c á c h



đ o h o á đ ế n đ iể m đ ộ t b iế n



là p h ư ơ n g p h á p x ử lý N H 4+ rẻ tiề n , tu y n h iê n n ế u lư ợ n g c l o d ù n g đ ể c l o h o á

k h ô n g p h ù h ự p s ẽ đ ể lạ i tr o n g n ư ớ c m ộ t lư ợ n g lớ n c lo r a m in . C h ấ t n à y c ó tín h

s á t trù n g y ế u h ơ n c l o , c ó m ù i k h ó c h ịu h ơ n v à tồ n tại tr o n g n ư ớ c lâ u h ơ n . X ử lí

N H 4+



b ằ n g p h ư ơ n g p h á p e l o h o á k h ô n g n h ữ n g c h i p h í th ấ p , m à c ò n c ó th ể



ô x y h o á đ ư ợ c c ả m ộ t s ố c h ấ t k h á c n h ư s ắ t, m a n g a n ,



H ,s



và m ộ t s ố h ợ p chất



h ữ u c ơ m à n h iề u p h ư ơ n g p h á p k h á c tỏ ra hị h ạ n c h ế .

X ử l í n ư ớ c t h e o p h ư ơ n g p h á p n à y đ iề u q u a n tr ọ n g là ở c h ỗ p h ả i đ ả m b ả o đ ủ

th ờ i g ia n tiế p x ú c g iữ a n ư ớ c v à c lo , lo ạ i b ỏ c á c v i s in h v ậ t g â y b ệ n h c ó tro n g

n ư ớ c . B ở i v ậ y g ia i đ o ạ n t iề n x ử lý đ ò i h ỏ i p h ả i d u y trì liề u lư ợ n g c l o th ô n g

th ư ờ n g từ 1 ,5 -T 5 m g /1 , tu y n h iê n tu ỳ t h e o m ứ c đ ộ ô n h iễ m c ủ a n ư ớ c , lư ợ n g c l o

c ó th ể d a o đ ộ n g ở m ứ c l-ỉ-1 0 m g /ỉ , trư ờ n g h ợ p đ ặ c b iệ t n ư ớ c b ị n h iễ m N H 4+ thì

p h ả i tă n g liề u lư ợ n g c l o c ó th ể tới > 1 0 0 m g /1 . Ở g ia i đ o ạ n h o à n th à n h n ư ớ c

s ạ c h c u ố i c ù n g , c ũ n g p h ả i d u y trì liề u lư ợ n g c l o n h ư n g k h ô n g đ á n g k ể , sa u 3 0

p h ú t t iế p x ú c g iữ a e l o v ớ i n ư ớ c lư ợ n g d o d ư k h ô n g v ư ợ t q u á 0 ,5 -ỉ-1 m g /1 .



b. K ỹ thuật x ử l .

í



Bước



1: C h u ẩ n b ị m ẫ u n ư ớ c c ó n ồ n g đ ộ a m o n i k h á c n h a u : c h u ẩ n b ị 4 lo ạ t b ìn h



1 lít c h ứ a n ư ớ c m á y đ ã c h o th ê m v à o d ó lư ợ n g N H 4* tư ơ n g ứ n g n h ư sa u :________

TT



1



2



3



4



9* m g /l



5 ,0



7 ,5



1 0 ,0



1 2 ,5



G h i c h ú : n ư ớ c đ ư ợ c d ù n g là n ư ớ c m á y lấ y ở k h u v ự c 1 9 L ê T h á n h T ồ n g

( K h o a H o á , T r ư ờ n g Đ H K H T N ). V ớ i n ồ n g đ ộ [ N H 4+] v à [C lhd] d ư c ó s ẵ n tro n g



37



n ư ớ c m á y đ ư ợ c x á c đ ịn h tr ư ớ c là k h ô n g đ á n g k ổ và h ằ n g 0 ,0 3 v à 0 ,0 m g/1

tư ơ n g ứ n g .

N H / p h a từ N H 4CI c h u ẩ n .



Bước 2- X á c đ ịn h th ờ i g ia n d o hoắ.

T h ờ i g ia n c l o h o á là th ờ i g i a n c ầ n t h iế t đ e d o t iế p x ú c v ớ i d u n g d ịc h N H 4+

đ ư ợ c x á c đ ịn h b ằ n g th ừ i g ia n p h ả n ứ n g m à k h i đ ó n ồ n g đ ộ d o d ư v à n ồ n g đ ộ

a m o n i c ò n lạ i tr o n g d u n g d ịc h đ ạ t đ ế n c ự c tiể u , ở n ồ n g đ ộ đ ầ u c ủ a c lo và

a m o n i x á c đ ịn h 3 5 m g /1 v à 5 m g /1 tư ơ n g ứ n g .

D ự n g đ ồ thị [ N H / ] v à [C l|u1] d ư t h e o th ờ i g ia n , đ ể x á c đ ịn h th ờ i g ia n p h ản

ứ n g c l o h o á đ ã h o à n to à n là th ìti đ iể m lư ợ n g c l o d ư v à N H 4+ d ư c ò n lạ i c ự c

tiể u .



Bước



3: X á c đ ịn h tỉ lệ C l



:



N H / tố i ưu: từ 4 lo ạ t h ìn h p h ả n ứ n g v ớ i n ồ n g đ ộ



đ ẩ u c ủ a N H 4+ n h ư ở b ư ớ c 1, th ê m d ầ n lư ợ n g C lhđ v à o đ ó s a o c h o tỷ lệ C1 :

N H 4+ th a y đ ổ i từ 2 -r 8 tư tm g ứ n g n h ư tr o n g h ả n g sa u :



Bảng 4 .5 : T ỉ Ịệ nống độ C ỉ: N H / khảo sát.



C 1 :N H 4+

2



3



4



5



6



7



8



N H 4+( m g / l )



5 ,0



5 .0



5 ,0



5 ,0



5 ,0



5 ,0



5 ,0



C l o (m g /1 )



1 0 ,0



1 5 ,0



2 0 ,0



2 5 ,0



3 0 ,0



3 5 ,0



4 0 ,0



N H 4+( m g / l )



7 ,5



7 ,5



7 ,5



7 ,5



7 ,5



7 ,5



7 ,5



C lo (m g /1 )



1 5 ,0



2 2 ,5



3 0 ,0



3 7 ,5



4 5 ,0



5 2 ,5



6 0 ,0



N H 4+( m g / l )



1 0 ,0



1 0 ,0



1 0 ,0



1 0 ,0



1 0 ,0



1 0 ,0



1 0 ,0



C lo (m g /l)



2 0 ,0



3 0 ,0



4 0 ,0



5 0 ,0



6 0 ,0



7 0 ,0



8 0 ,0



N H /(m g /l)



1 2 ,5



1 2 ,5



1 2 ,5



1 2 ,5



1 2 ,5



1 2 ,5



1 2 ,5



C lo (m g /1 )



2 5 ,0



3 7 ,5



5 0 ,0



6 2 ,5



7 5 ,0



8 7 ,5



1 0 0 ,0



I T lo a i T N

1



2



3



4



38



S a u k h i c h o c l o trộn đ ề u đ e m x á c đ ịn h lư ợ n g ịC l|)(1l d ư v à [ N H 4+] d ư tro n g

c á c b ìn h .

T ỉ lệ C1 : N H 4+ tố i ưu c h ín h là tỉ lệ tr o n g h ìn h p h ả n ứ n g m à c ó n ồ n g đ ộ

c l o d ư v à N H 4+ c ò n lại th ấ p n h ấ t v ớ i th ờ i g ia n p h ả n ứ n g ở c á c h ìn h là n h ư n h a u

v à b ằ n g th ờ i g ia n tố i ưu x á c đ ịn h đ ư ợ c ở b ư ớ c 2 .

G h i chú:

[C lhđ] đ ư ợ c p h a từ n ư ứ c J a v e n c ủ a n h à m á y h o á c h ấ t V i ệ t trì, c ó n ồ n g đ ộ

[ C lhđ] = 7 1 0 0 0 m g /1 .



39



C H Ư Ơ N G 4: K Ế T Ọ Ử A N G H ÍÊ N c ú u x ử



L Ý A M O N I ,N I T R I T , N I T R A T



T R O N G D Ư N G D ỊC H B Ằ N G P H Ư Ơ N G P H Á P T R A O Đ ổ i IO N



4.1. Xác định dung lượng trao đổi tĩnh của nhựa

4.1.1. X á c đ ịn h dung ìií(ĩn g trao d ổ i tĩn h của nhựa A m b e rỉite IR 120 đ ố i vớ i

m ;

L ấ y c h a i n ú t m à i c ó d u n g tíc h



1 5 0 m l, c h o v à o đ ó 10 m l n h ự a đ ã c h u ẩ n



b ị, đ ổ v à o 10() m l d u n g d ịc h N H 4C1 c h u ẩ n v ớ i n ồ n g đ ộ l m g N H 47 m l , đ ặ t lê n

m á y k h u ấ y từ , tr o n g th ờ i g ia n v ừ a k h u ấ y v ừ a lấ y m ẫ u x á c đ ịn h n ồ n g đ ộ



N H 4+



c ò n lạ i tr o n g d u n g d ị c h ( t h e o th ờ i g ia n 0 ,5 , 1, 2 , 4 , 1 0 , 3 0 , 6 0 , 9 0 , 1 2 0 ... p h ú t,

m ỗ i lầ n lấ y 0 ,5 m l d u n g d ịc h đ ể p h ân tíc h ).

C á c k ế t q u ả k h ả o s á t d u n g lư ợ n g tra o đ ổ i tĩn h c ủ a n h ự a A m b e r lit e IR 1 2 0

đ ố i v ớ i N H 4+ đ ư ợ c trìn h b à y ở b ả n g 4 .1 v à h ìn h 4 .1 .



Bảng 4. Ị-K ế t quả khảo sát dung hnm g Lrao d ổ i tĩn h của nhựa IR 1 2 0 đ ố i vớ i N H /

^ - ^ T

C hỉ t iê u '



= ph

^



0 ,5



1



2



4



10



30



60



90



120



240



360



1000



m g N H 471



0



63



23



7 ,0



6 ,0



5 ,5



5 ,2



5 ,0



5 ,0



5 ,0



5 ,0



5 ,0



5,54



5 ,6



6 ,0



6 ,5



6 ,8



6 ,8



5,71 5,6 8 5,64



pH

ĐỌ 1). điện (m S/cm )



0,89



5 ,6 4 5 ,6 9 5 ,6 4



0 , 7 6 0 , 7 4 0 ,7 3 0 ,7 1



0 , 7 0 0 , 7 0 0 , 7 0 0 , 7 0 0 , 7 0 0 ,7 0 0 ,7 0



theo th ờ i g ia n trao đ ổ i tĩn h của nhựa A m b e rl i te ỊR 120



40