Đặc Điểm Đệm Sứ Được Sử Dụng Trong Nghiên Cứu

4. Sau thí nghiệm nước rỉ rác cũng được phân tích các chỉ tiêu độ màu, COD, TOC và BOD5.

Lượng ozon dư cũng được xác định như các phần trên đã trình bày.

Điều kiện thí nghiệm:

- Nhiệt độ: Thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ phòng (32 ± 10C).

- Thời gian thí nghiệm và phân tích mẫu: tháng 6/2013.

- Các điều kiện khác tương tự như trên. Thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian phản ứng:

Mục tiêu thí nghiệm: Đánh giá ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Perozon.

Giả thuyết thí nghiệm: tương tự giả thuyết ở thí nghiệm Ozon đơn.

Các thí nghiệm được thực hiện cùng đợt với các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời gian phản ứng trong xử lý bằng hệ ozon đơn.

Các bước 1, 2 và 3 tương tự thí nghiệm ảnh hưởng thời gian trong thí nghiệm hệ Ozon đơn.

4. Việc bổ sung dung dịch H2O2 tương tự như thí nghiệm hệ Perozon với ảnh hưởng của pH. Tuy nhiên, hàm lượng O3 cho mỗi mẻ thí nghiệm là mức tối ưu đã xác định được ở nội dung nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng H2O2.

5. Thời gian phản ứng cho mỗi mẻ thí nghiệm tương ứng: 40; 60; 80; 100; 120 và 140 phút.

Lượng ozon dư cũng được xác định như đã trình bày ở các phần trên.

Điều kiện thí nghiệm:

- Nhiệt độ: Thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ phòng (32 ± 10C).

- Thời gian thí nghiệm và phân tích mẫu: tháng 7/2013 – tháng 8/2013.

- Các điều kiện thí nghiệm khác tương tự như các phần thí nghiệm trước.

c. Thí nghiệm hệ Ozon/đệm sứ và Perozon/đệm sứ

Mục tiêu thí nghiệm: Đánh giá ảnh hưởng của bề mặt riêng đệm sứ đến hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon và Perozon kết hợp đệm sứ.

Giả thuyết thí nghiệm: Đệm sứ sẽ có ảnh hưởng tốt đến hiệu suất xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác ở đệm sứ có bề mặt riêng lớn. Hiệu suất xử lý sẽ tăng khi

tăng bền mặt riêng đệm sứ. Hệ Perozon/đệm sứ sẽ có hiệu suất xử lý cao hơn hệ Ozon/đệm sứ.

Hê ̣thiết bi ̣thí nghiêm

đươc

thiết kế và lắp đăṭ để tiến hành các thực nghiệm xư

lý nước rỉ rác bằng Ozon và Perozon kết hợp với đệm sứ.

Thông số đệm sứ:

- Xuất xứ: công ty TNHH công nghệ Môi trường Nhiệt đới, Việt Nam.

- Vật liệu: chủ yếu SiO2, Al2O3 (>60% SiO2; 17 - 23% Al2O3; <1% Fe2O3; 1 - 2% CaO; 2 - 4% K2O + Na2O).

- Nhiệt độ làm việc: 0-8000C.

- Đệm sứ bền trong môi trường có tính oxi hóa, axit hoặc bazơ mạnh.

Bảng 2.2. Đặc điểm đệm sứ được sử dụng trong nghiên cứu

STT

Đường kính trong (mm)	Kính thước (DxHxδ) (mm)	Bề mặt riêng (m2/m3)	Độ rỗng (%)	Khối lượng riêng (kg/m3)
1	2	2x10x3	356	44	1.215
2	4	4x12x2,5	539	54	1.156
3	6	6x10x3	728	59	931

Có thể bạn quan tâm!

• Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp bằng phương pháp ozon hóa - 6
• Các Nghiên Cứu Xử Lý Nướ C Rỉ Rá C Bằng Ozon Ở Viêṭ Nam
• Sơ Đồ Thí Nghiệm Xử Lý Nước Rỉ Rác Bằng Ozon Đơn Hoặc Perozon
• Tư Liệu Thống Kê Ban Đầu Ở Dạng Vô Thứ Nguyên
• Ảnh Hưởng Của Ph Đến Tỉ Lệ Bod5/cod Sau Xử Lý Bằng Ozon Đơn Bàn Luận:
• Nghiên Cứu Xử Lý Các Chất Hữu Cơ Trong Nước Rỉ Rác Bằng Perozon

Xem toàn bộ 224 trang tài liệu này.

( Ghi chú: các thông số trên là thông số của 01 hạt vật liệu, D: Đường kính trong vòng đệm sứ (mm), H: Chiều cao vòng đệm sứ (mm), δ: độ dày vòng đệm sứ (mm))

Mô hình thí nghiệm ch ứa đệm sứ được mô tả ở hình 2.6 gồm: (1) thùng nước rỉ rác; (2) cột phản ứng; (3) máy phát ozon; (4) thiết bị hấp thụ ozon, (5) đệm sứ.

Thí nghiệm kết hợp ozon v ới đêm

sứ (Ozon/đệm sứ) và Perozon với đệm sứ

(Perozon/đệm sứ) đươc

thưc

hiên

sau khi xác điṇ h đươc

điều kiên

tối ưu về pH, hàm

lượng H2O2 và thời gian phản ứng h ệ thí nghiệm không chứa đêm sứ . Các thí

nghiêm

nhằm đánh giá ảnh hưởng của bề măṭ riêng c ủa đêm

sứ đến hiên

suất xử ly

nước rỉ rác. Thí nghiệm được thực hiện với ba lo ại đệm sứ có kích thước tương ứng là 356; 539 và 728 m2/m3. Mặc dù kích thước hạt khác nhau nhưng chiều cao hoạt

động trong hệ thí nghiệm của bộ đệm sứ đều là 50 cm. Thể tích nước rỉ rác và lưu

lươn

g khí máy phát ozon không đổi.

O3

O3

(4

KI

(5

9

-

-

(2

(3)

Nước rác

(1)

Hình 2.6. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng Ozon kết hợp đệm sứ

* Quy trình thực nghiệm:

Các thí nghiệm được thực hiện ở điều kiện pH và thời gian phản ứng tối ưu đã xác định được ở hệ Ozon đơn và hệ Perozon

Các bước 1, 2 và 3 tương tự thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian phản ứng.

Bước 4: Đối với hệ thí nghiệm Ozon/đệm sứ: cốc nước rỉ rác đã điều chỉnh đến giá trị pH tối ưu được đưa vào cột phản ứng đã chứa đệm sứ (thể tích đệm sứ

chiếm ´ thể tích cột phản ứng). Sau đó suc O3 trong thời gian phản ứng tối ưu đã

xác định được ở hệ Ozon đơn. Thí nghiệm được thực hiện với từng mẻ chứa đệm sứ có kích thước tương ứng: 356; 539 và 728 m2/m3.

Đối với hệ thí nghiệm Perozon/đệm sứ: nước rỉ rác đã điều chỉnh pH và hàm

lượng H2O2tối ưu đươc đưa vaò c ột phan̉ ứ ng ozon đã ch ứa đệm sứ (thể tích đệm

sứ chiếm ´ thể tích cột phản ứng). Sục O3 với thời gian phản ứng tốt tối ưu đã xác định được ở hệ Perozon. Các điều kiện đệm sứ tương tự hệ Ozon/đệm sứ.

Điều kiện thí nghiệm:

- Nhiệt độ: Thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ phòng (32 ± 10C).

- Thời gian thí nghiệm và phân tích mẫu: tháng 9/2013 – tháng 10/2013.

- Các điều kiện thí nghiệm khác tương tự như các phần thí nghiệm trước.

d. Thí nghiện hệ Ozon/quặng mangan và Perozon/quặng mangan

Mục tiêu thí nghiệm: Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng quặng mangan đến hiệu quả xử lý các chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng Ozon và Perozon kết hợp quặng mangan.

Giả thuyết thí nghiệm: Thí nghiệm sẽ được thực hiện kết hợp Ozon và Perozon với bột quặng mangan có hàm lượng tăng dần 0 – 700 mg/l. Hiệu suất xử lý sẽ tăng dần khi tăng hàm lượng quặng mangan và đạt tối ưu ở khoảng mức hàm lượng quặng mangan nhất định. Hệ Perozon/quặng mangan sẽ có hiệu suất xử lý cao hơn hệ Ozon/quặng mangan.

Đặc trưng của quặng mangan:

Vật liệu xúc tác được sử dụng có nguồn gốc từ quặng mangan và được tuyển bởi Công ty cổ phần sản xuất thương mại Đức Lộc, Việt Nam. Quặng mangan được sử dụng trong thí nghiệm ở dạng bột (kính thước hạt ≤ 150µm) được nghiền từ quặng mangan.

Bảng 2.3. Thành phần % khối lượng quặng mangan tính theo oxit kim loại

Oxit kim loại

Phần trăm khối lượng (%)
Al2O3	4,739
SiO2	37,818
K2O	0,769
CaO	7,354
TiO2	0,733
MnO2	37,284
Fe2O3	11,082
CuO	0,051
ZnO	0,122
SrO	0,049

Qua phân tích, thành phần khối lượng của quặng mangan cho thấy, đây là vật liệu chứa nhiều nhóm oxit kim loại. Thành phần % các oxit kim loại trong quặng mangan như sau: MnO2 ≈ SiO2 > Fe2O3 > CaO > Al2O3 > K2O ≈ TiO2 > ZnO > CuO

> SrO. Như vậy, các oxit kim loại chiếm tỉ lệ % cao nhất trong vật liệu trên là MnO2 và SiO2 (khoảng 75%), tiếp theo là Fe2O3 (11%), CaO (7%) và Al2O3 (5%). Ngoài ra, còn có một lượng nhỏ các oxit kim loại: TiO2, CuO, ZnO, K2O, và SrO. Như vậy, quặng mangan là vật liệu xúc tác dị thể chứa hỗn hợp các oxit kim loại.

Trên ảnh chụp SEM của mẫu (hình 2.7), có thể nhận thấy phần lớn các hạt vật liệu quặng mangan có dạng gần như dạng phiến hay hình que, có kích thước không đồng đều, dày 10 - 40 nm, phân bố hạt cũng không đồng đều. Bề mặt riêng của vật liệu đo được là 19,836 m²/g và thể tích trung bình lỗ rỗng của vật liệu 0,0580 cm³/g, kính thước trung bình lỗ rỗng là 11,694 nm.

Hình 2.7. Ảnh SEM của mẫu quặng mangan sử dụng trong nghiên cứu

Mô hình thí nghiệm có qu ặng mangan được mô tả ở hình 2.8 gồm: (1) thùng chứa nước rỉ rác; (2) cột phản ứng; (3) máy phát ozon; (4) thiết bị hấp thụ ozon, (5) quặng mangan.

Hình 2.8. Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng ozon xúc tác

* Quy trình thực nghiệm:

Các thí nghiệm được thực hiện ở điều kiện pH và thời gian phản ứng tối ưu đã xác định được ở hệ Ozon đơn và hệ Perozon

Các bước 1, 2 và 3 được thực hiện tương tự phần thí nghiệm ảnh hưởng của thời gian phản ứng.

4. Đối với hệ thí nghiệm Ozon/quặng mangan: Nước rỉ rác đã điều chỉnh đến giá trị pH tối ưu được đưa vào cột phản ứng đã chứa quặng mangan ở dạng bột. Các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng quặng mangan nên mỗi mẻ thí nghiệm với cột phản ứng với hàm lượng 100, 200, 300, 400, 500, 600 và 700 mg quặng mangan/lít nước rỉ rác. Đối với hệ thí nghiệm Perozon/quặng mangan: H2O2

tối ưu cùng nước rỉ rác đươc

đưa vào c ột phản ứ ng ch ứa quặng mangan như phần

thí nghiệm Ozon/quặng mangan. Sục O 3 từ máy phát ozon với thời gian phản ứng tối ưu đã xác định được ở hệ Ozon đơn và Perozon. Thí nghiệm được thực hiện theo mẻ.

Điều kiện thí nghiệm:

- Nhiệt độ: Thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ phòng (32 ± 30C).

- Thời gian thí nghiệm và phân tích mẫu: tháng 4/2014 – tháng 5/2014.

- Các thí nghiệm cũng được thực hiện ở các điều kiện khác như phần trên.

2.2.3. Nghiên cứ u tốc độ phản ứng oxi hoá xử lý COD nướ c rỉ rác [7]

Trong hê ̣thống đẳng tích , tính toán tốc độ phản ứng của cấu tử thứ A như

sau:

r  1 dN1 d (N A /V ) dCA

(2.1)

A V dt dt dt

trong đó:

rA – tốc đô ̣phản ứng phân huỷ cấu tử A

NA – lương chât́ A ở thời điểm t

V – thể tích phản ứ ng

CA – nồng đô ̣cấu tử A, ở đây là COD

a. Độ chuyển hoá

Độ chuyển hoá của cấu tử A là tỉ lệ giữa lượng chất A bị phân huỷ với lượng chất ban đầu. Độ chuyển hoá ký hiệu là XA.

A

X N AO N A

 1 

N A /V

 1 CA

(2.2)

N AO

Và

N AO /V

CAO

dX dC A A C

(2.3)

AO

trong đó:

NAO – lượng chất cấu tử A ở thời điểm ban đầu

NA – lượng chất cấu tử A ở thời điểm t

CAO – nồng đô ̣cấu tử A ở thời điểm ban đầu

CA– nồng đô ̣cấu tử A ở thời điểm t

b. Phương phá p tích phân

Đối với phản ứng cơ sở daṇ g đơn giản bâc 1:

A kP

(2.4)

Trong đó:

A – chất ban đầu

P – sản phẩm

Động học phản ứng giả bậc 1:

Đối với phản ứng này , CA là nồng độ chất A . Giả thiết phản ứng đơn giản ,

môt

chiều, bâc

phản ứ ng giả bâc

1. Tốc đô ̣phản ứ ng phân huỷ chất A (rA) như sau:

r dCA A dt

k CA

(2.5)

Tích phân ta được:

CA dC t

Ak dt

(2.6)

CAO CA 0

 ln

C A

C AO

k t

(2.7)

Từ phương trình đô ̣chuyển hoá ta có :

dX A

dt

Tích phân ta được:

X A

k  (1 X A )

dX t

(2.8)

Ak dt

(2.9)

0 1 X A 0

 ln(1 X A ) k t

(2.10)

Đồ thị

ln(1 X

A ) f (t) hoăc

đồ thi ̣ ln

C A f (t) theo kết quả thư ̣c nghiêm co

C

AO

dạng đường thẳng, hê ̣số góc bằng hằng số tốc đô ̣phản ứ ng k*.

Từ đồ thi ̣xác điṇ h các hằng số tốc đô ̣phản ứ ng phân huỷ chất hữu cơ A .

2.2.4. Phương pháp phân tích hồi quy và tương quan [2]

Phương pháp phân tích hồi quy và tương quan là một trong nhiều phương pháp thường được sử dụng trong thống kê để nghiên cứu mối liên hệ phụ thuộc đó.

Phân tích hồi quy và tương quan giải quyết hai nhiệm vụ cơ bản sau:

Các tiêu thức nguyên nhân (còn gọi là: yếu tố, nhân tố, thông số đầu vào); được kí hiệu là xij: là các đại lượng thông số đầu vào (trong luận án này là pH, thời gian, diện tích bề mặt, hàm lượng quặng) được chọn là các tiêu thức có ảnh hưởng