4 phút đọc

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1đến 10 µm. Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hoá học bề mặt trở nên có khuynh hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang điện tích, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hoá các nhóm hoạt hoá. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hoá nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hoà điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hoà điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông.

Quá trình thuỷ phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai đoạn sau : Me3+ + HOH = Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+ Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH = Me(OH)3 + H+

Me3+ + HOH = Me(OH)3 + H+. Những chất keo tụ thường Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O.

FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O. Muối nhôm: Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 được dùng rộng rãi nhất do có tính hoà tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả trong khoảng pH = 5,0 –7,5. Quá trình điện ly và thuỷ phân Al2(SO4)3 xảy ra như sau : Al3+ + H2O = AlOH+ + H+ AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3 + H+ Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4-+ H+ Ngoài ra, Al2(SO4)3 có thể tác dụng với Ca(HCO3)2 trong nước theo phương trình phản ứng sau : Al(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Trong phần lớn các trường hợp, người ta sử dụng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3 theo tỷ lệ (10:1) – (20:1). Phản ứng xảy ra như sau : 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O = 8Al(OH)3 + 2Na2SO4. Việc sử dụng hỗn hợp muối trên cho phép mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường cũng như tăng hiệu quả quátrình keo tụ tạo bông. Muối sắt: Các muối sắt được sử dụng làm chất keo tụ có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do :
Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ
Độ bền lớn;
Có thể khử mùi H2S. Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược điểm là tạo thành phức hoà tan có màu do phản ứng của ion với các hợp chất hữu cơ. Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do các phản ứng sau : FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + HCl Fe2(SO4)3 + 6H2O = Fe(OH)3 + 3H2SO4. Trong điều kiện kiềm hoá : 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = Fe(OH)3 + 3CaCL2 FeSO4 + 3Ca(OH)2 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4.
Hiện tượng keo tụ là hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành những tập hợp hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống do trọng lực.
không làm đục nước,không ăn mòn thiết bị, không phát sinh SO4 2-, có khả năng keo tụ tốt.

• Khi sử dụng PAC quá trình hoà tan sẽ tạo các hạt polime Al13, với điện tích vượt trội (7+), các hạt polime này trung hoà điện tích hạt keo và gây keo tụ rất mạnh, ngoài ra tốc độ thuỷ phân của chúng chậm điều này làm tăng thời gian tồn tại của chúng trong nước nghĩa là tăng khả năng tác dụng của chúng lên các hạt keo cần xử lí, giảm thiểu chi phí hoá chất sử dụng trong quá trình kết dính.

• pH hoạt động của PAC cũng lớn gấp hơn 2 lần so với phèn, điều này làm cho việc keo tụ bằng PAC dễ áp dụng hơn. kích thước hạt polime lớn hơn nhiều so với Al3+ (cỡ 2 nm so với nhỏ hơn 0,1 nm) nên bông cặn hình thành cũng to và chắc hơn, thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo.

Liều lượng chất keo tụ ứng với hàm lượng khác nhau của các tạp chất trong nước thải: