Tiểu luận: Chất tạo bông polimer và ứng dụng của nó trong xử lý nước
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (919.97 KB, 34 trang )
TIỂU LUẬN
Học phần: POLIMER HÒA TAN TRONG NƯỚC
ĐỀ TÀI:
CHẤT TẠO BÔNG POLIMER VÀ ỨNG DỤNG
CỦA NÓ TRONG XỬ LÝ NƯỚC
Giảng viên hướng dẫn:
Học viên thực hiện:
TS. Trần Xuân Mậu
Đinh Thị Thanh Thúy
Huế, tháng 04 năm 2017
1
I. MỞ ĐẦU
II. NỘI DUNG
Ø
KHÁI NIỆM VÀ MỤC ĐÍCH QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG POLIMER
Ø
NGUYÊN TẮC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO BÔNG POLIMER
Ø
CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG POLIMER
Ø
Ø
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG
POLIMER
MỘT SỐ CHẤT TẠO BÔNG POLIMER
2
MỞ ĐẦU
Trong kỹ thuật xử lý nước , các hạt cặn trong nước có nguồn gốc khác
nhau và kích thước khác nhau. Dùng các biện pháp xử lý cơ học như lắng,
lọc có thể loại bỏ được các cặn có kích thước lớn hơn 10-4mm, còn các
hạt có kích thước nhỏ hơn 10-4mm không thể tự lắng được mà luôn tồn tại
ở trạng thái lơ lửng. Trong đó phương pháp xử lý dựa trên quá trình keo tụ
và tạo bông là biện pháp xử lý hiệu quả các cặn lơ lửng trên. Do đó tôi
chọn đề tài : “ Chất tạo bông Polymer và ứng dụng của nó trong
xử lí nước”.
3
Khái niệm và mục đích
•
•
Keo tụ: là hiện tượng các hạt keo cung loại hút nhau tạo thành tập hợp hạt
có kích thước và khối lượng đủ lớn để lắng xuống do trọng lực trong thời
gian đủ ngắn
Quá trình tạo bông: Là sự dính kết các hạt “ đã phá vỡ độ bền” thành các
cục bông nhỏ, sau đó thành cụm to hơn và lắng được.Quá trình này có thể
cải thiện được bằng cách thêm vào các chất phản ứng gọi là tác nhân kết
bông hay là chất tạo bông
4
5
Mục đích
•
•
•
Tách các hạt cặn có kích thước <10-4 mm khó tách loại bằng các
quá trình lý học thông thường như lắng, lọc, tuyển nổi.
Chuyển các hạt keo thành các hạt có thể lắng.
Giảm đi các thành phần có trong nước như: Chất bẩn lơ lửng, các
anion PO43-…và có thể cải thiện độ đục và màu sắc của nước.
6
7
Cấu tạo hạt keo
8
•
Keo kỵ nước( hydrophobic)
+ Không ái lực với nước,
+ Dễ keo tụ.
+ Phần lớn là keo vô cơ( đất sét, oxit kim
loại…)
•
Keo ưa nước( hydrophilic):
+ Ái lực mạnh với nước,hấp thụ nước
+ Cản trở quá trình keo tụ, phần lớn
là chất
9
Điện tích âm chiếm đa số:
như cặn gốc silic, các tạp chất
hữu cơ…).
HẠT KEO
Điện tích dương (hydroxit sắt,
hydroxit nhôm….)
Các hạt keo âm hút các cation đến gần bề mặt để trung hòa điện tích, phân bố
thành hai lớp
10
Cấu tạo của hạt keo
11
Nguyên tắc của quá trình keo tụ tạo bông
•
•
Làm mất tính ổn định của các hệ keo thiên nhiên.
Tạo ra hệ keo mới có khả năng kết hợp tạo thành những bông cặn lớn,
lắng nhanh có hoạt tính bề mặt cao, được loại bỏ bằng phương pháp lắng
hoặc lọc
12
13
Cơ chế của quá trình keo tụ tạo
bông.
•
Nén lớp điện tích kép được hình thành giữa pha rắn và lỏng: giảm điện thế
bề mặt bằng hấp phụ và trung hoà điện tích tạo ra điểm đẳng điện zeta
bằng 0.
•
Hình thành các cầu nối giữa các hạt keo.
•
Bắt giữ các hạt keo vào bông cặn.
14
Cơ chế trung hòa điện tích
•
•
•
Hấp thụ các ion hay phân tử mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt
keo. Liều lượng chất keo tụ tối ưu cho vào sao cho điện thế zeta bằng 0
mV.
Giảm thế năng bề mặt tức là giảm điện thế zeta khi đó sự đẩy tĩnh điện
của các hạt keo giảm xuống và có khả năng kết nối lại nhờ lực tương tác
tĩnh điện, khi đó hệ keo mất đi tính ổn định.
Tăng hàm lượng chất keo tụ, nếu lượng chất keo tụ cho vào quá nhiều sẽ
gây hiện tượng keo tụ quét bông. Quá trình này làm tăng hiệu quả keo tụ
lên, hệ keo cũng bị mất ổn định.
15
Cơ chế tạo cầu nối
•
Các polime hình thành trong hệ hay là các polime được bổ sung vào ( chất
tạo bông polime) được hấp thụ trên bề mặt các hạt keo khác nhau tạo ra
một cầu nối giữa chúng, tạo điều kiện tạo thành bông lớn.
16
Phân tán polimer
Vận chuyển polimer đến bề mặt của hạt
Cơ chế hấp phụ
và tạo cầu nối
Hấp thụ polimer lên bề mặt hạt
Liên kết giữa các hạt polimer đã hấp phụ
với nhau hoặc với các hạt khác
17
Cơ chế tạo cầu nối
18
Động học quá trình keo tụ tạo bông
19
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông
•
•
•
Quá trình keo tụ phụ thuộc vào hai cơ chế chính là trung hoà điện tích và
hấp phụ tạo cầu nối. Đông tụ bị ảnh hưởng bởi những thay đổi như độ pH,
kiềm, nhiệt độ, thời gian, vận tốc và ngưỡng điện tích zeta tiềm năng trong
nước.
Hiệu quả của đông tụ thường phụ thuộc vào pH. Nước có màu sắc sẽ đông
tụ tốt hơn ở độ pH thấp (4,4-6) với phèn nhôm.
Kiềm là cần thiết để cung cấp ion âm, chẳng hạn như (OH) hình thành các
hợp chất không hòa tan để kết tủa chúng lại. Kiềm có thể có tự nhiên trong
nước hoặc cần phải được thêm vào như là hydroxit, cacbonat, hoặc
bicacbonat.
20
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông
•
Nhiệt độ càng cao, phản ứng càng nhanh
và hiệu quả hơn cho quá trình đông tụ.
Nhiệt độ mùa đông sẽ làm chậm tốc độ
phản ứng, điều này có thể khắc phục bằng
việc kéo dài thời lưu giữ nước và may
mắn thay được thiên nhiên hổ trợ vì nhu
cầu nước thấp trong mùa đông.
21
III. Một số loại chất polime tạo bông
III.1. Chất tạo bông polimer thiên nhiên
•
Các tạo bông nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin
(C6H10O5)n, các ete, cellulose, dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O).
22
III. Một số loại chất polime tạo bông
•
III.1.1. Starches (tinh bột)
III.1.1.1. Nguồn gốc
•
•
Tinh bột tiếng Hy Lạp là amidon với công
thức hóa học: (C6H10O5)n.
Tinh bột là polysaccarit chủ yếu có trong
hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột là sản
phẩm quang hợp của cây xanh. Ở trong tế
bào thực vật hạt lạp không màu là nơi tạo
ra tinh bột, các glucid hòa tan kéo
đến hạt
23
Amylose: loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucose, liên kết nhau
bởi liên kết α-1,4-glicozit.
Hình III.1.1. Cấu trúc phân tử amylose
24
III. Một số loại chất polime tạo bông
•
Amylopectin: amylopectin có phân tử lượng lớn hơn khoảng 106-107 gồm
5000-50.000 đơn vị glucose và phân nhánh nhiều. Các đơn vị α-D-glucose
trong mạch cũng nối với nhau theo dây nối (14) còn chỗ phân nhánh thì
theo dây nối (16).
25
