Luận văn Đánh giá khả năng keo tụ và làm mềm nước của vật liệu hạt chùm ngây

ĐẠI H ỌC THÁI NGUYÊN TR ƯỜNG ĐẠI H ỌC S Ư PH ẠM -----

----- HÀ V Ũ HUY ĐÁNH GIÁ KH Ả NĂNG KEO T Ụ VÀ LÀM MỀM NƯỚC C ỦA V ẬT LI ỆU H ẠT CHÙM NGÂY LU ẬN V ĂN TH ẠC S Ĩ HÓA PHÂN TÍCH Thái Nguyên, n ăm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI H ỌC THÁI NGUYÊN TR ƯỜNG ĐẠI H ỌC SƯ PH ẠM -----

----- HÀ V Ũ HUY ĐÁNH GIÁ KH Ả NĂNG KEO T Ụ VÀ LÀM MỀM NƯỚC C ỦA V ẬT LI ỆU H ẠT CHÙM NGÂY LU ẬN V ĂN TH ẠC S Ĩ HÓA PHÂN TÍCH Chuyênngành: HÓA PHÂN TÍCH Ms: 60 44 01 18 Ng ười hướng dẫn khoa học: PGS.TS T Ạ TH Ị TH ẢO Thái Nguyên, n ăm 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI C ẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Hóa tr ường Đại học Sư Ph ạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Phó giáo sư - Tiến sĩ Tạ Thị Thảo cùng toàn thể các quý th ầy cô Bộ môn Hóa Phân tích tr ường Đạ i h ọc Khoa h ọc T ự nhiên Hà N ỗi đã hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm việc học tập và thu thập số liệu tại khoa để tôi có thể hoàn thành được luận văn. Xin chân thành cảm ơn các anh chị Em và bạn bè đã luôn ở bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi học tập làm việc và hoàn thành luận văn. Học viên Hà V ũ Huy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Mục l ục Ch ươ ng 1 : T ổng quan 1.1. T ổng quan v ề cây chùm ngây và các ứng d ụng .............................................. 4 1.1.1. T ổng quan v ề cây chùm ngây (Moringa Oleifera) ....................................... 4 1.1.1.1. Gi ới thi ệu chung ........................................................................................ 4 1.1.1.2. Đặc điểm .................................................................................................... 5 1.1.1.3. Thành ph ần hóa h ọc c ủa cây chùm ngây ................................................... 5 1.1.1.4. L ợi ích và công d ụng ................................................................................. 6 1.1.2. Các ứng d ụng c ủa h ạt chùm ngây trong x ử lí môi tr ường.............................. 8 1.1.2.1. Lo ại b ỏ độ đụ c............................................................................................. 8 1.1.2.2. Lo ại b ỏ độ màu............................................................................................ 9 1.1.2.3. Lo ại b ỏ độ c ứng........................................................................................... 9 1.1.2.4. Ch ế bi ến than ho ạt tính t ừ g ỗ cây chùm ngây để lo ại b ỏ Cu, Ni, Zn kh ỏi nước th ải t ổng h ợp.................................................................................................. 10 1.1.2.5. Kh ả n ăng lo ại b ỏ các kim lo ại n ặng............................................................ 11 1.1.2.6. Lo ại b ỏ vi khu ẩn.......................................................................................... 11 1.2. T ổng quan v ề n ước c ấp và các ph ươ ng pháp x ử lí............................................ 12 1.2.1. Các thông s ố đánh giá ch ỉ tiêu ch ất l ượng n ước............................................. 12 1.2.1.1. Các ch ỉ tiêu v ật lý 1.2.1.1.1. Độ pH....................................................................................................... 12 1.2.1.1.2. Nhi ệt độ .................................................................................................... 12 1.2.1.1.3. Màu s ắc..................................................................................................... 12 1.2.1.1.4. Độ đụ c....................................................................................................... 12 1.2.1.1.5. T ổng hàm l ượng ch ất r ắn.......................................................................... 12 1.2.1.1.6. T ổng hàm l ượng ch ất r ắn l ơ l ửng............................................................. 13 1.2.1.1.7. T ổng hàm l ượng ch ất r ắn hòa tan............................................................. 13 1.2.1.1.8. T ổng hàm l ượng các ch ất d ễ bay h ơi........................................................ 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên2 1.2.1.2. Các ch ỉ tiêu hóa h ọc ................................................................................... 14 1.2.1.2.1. Độ ki ềm toàn ph ần................................................................................. 14 1.2.1.2.2. Độ c ứng c ủa n ước.................................................................................. 14 1.2.1.2.4. Nhu c ầu oxy hóa h ọc.............................................................................. 15 1.2.1.2.5. Nhu c ầu oxy sinh hóa............................................................................. 15 1.2.1.2.6. M ột s ố ch ỉ tiêu hóa h ọc khác trong n ước............................................... 15 1.2.1.3. Các ch ỉ tiêu vi sinh c ủa n ước.................................................................... 16 1. 2.1.3.1. Vi trùng gây b ệnh.................................................................................. 16 1.2.1.3.2. Các lo ại rong t ảo................................................................................... 17 1.2.1.4. Tiêu chu ẩn ch ất l ượng n ước c ấp cho sinh ho ạt và ăn u ống....................... 18 1.2.2. Các ph ươ ng pháp và quá trình x ử lí n ước..................................................... 19 1.2.2.2. Quá trình l ắng............................................................................................. 20 1.2.2.3. Quá trình l ọc n ước...................................................................................... 21 1.2.2.4. Làm m ềm n ước........................................................................................... 22 1.2.2.5. Kh ử trùng n ước.......................................................................................... 24 1.2.2.6 . Kh ử s ắt và mangan..................................................................................... 25 Ch ươ ng 2: Th ực nghi ệm 2.1. Hoá ch ất và d ụng c ụ thí nghi ệm........................................................................ 26 2.1. 1. Pha ch ế và b ảo qu ản các hóa ch ất dùng trong thí nghi ệm............................. 26 2.1.1.1. Ch ỉ th ị Phenolphtalein 0,1%........................................................................ 26 2.1.1.2. Ch ỉ th ị Metyl da cam................................................................................... 26 2.1.1.3. Dung d ịch chu ẩn EDTA 0,01 M.................................................................. 26 2.1.1.2. Dung d ịch chu ẩn NaOH 0, 1M.................................................................... 26 2.1.1.3. Dung d ịch đệ m pH 10.................................................................................. 26 2.1.1.4. Ch ỉ th ị Eriocrom đen T (ETOO).................................................................. 26 2.1.1.5. Dung d ịch 1,10-phenanthroline....................................................................27 2.1.1.6. Dung d ịch chu ẩn Fe(II) 10 ppm ................................................................. 27 2.1.1.7. Dung d ịch Natri axetat ............................................................................... 27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên3 2.1.1.8. Dung d ịch hydroxyl amoni clorua............................................................... 27 2.1.2. Các d ụng c ụ và thi ết b ị dùng trong thí nghi ệm............................................... 27 2.2. Ti ến hành thí nghi ệm......................................................................................... 28 2.2.1. Chu ẩn b ị b ột h ạt chùm ngây........................................................................... 28 2.2.2. Chu ẩn b ị dung d ịch g ốc (chi ết t ừ h ạt chùm ngây).......................................... 28 2.2.3. Thí nghi ệm keo t ụ........................................................................................... 28 2.2.4. Thí nghi ệm đo độ axit c ủa m ẫu n ước............................................................. 29 2.2.4.1. Nguyên t ắc................................................................................................... 29 2.2.4.2. Ti ến hành thí nghi ệm................................................................................... 29 2.2.5. Đo độ c ứng t ổng s ố c ủa m ẫu n ước ................................................................ 29 2.2.5.1. Nguyên t ắc .................................................................................................. 29 2.2.5.2. Ti ến hành thí nghi ệm .................................................................................. 29 2.2.6. Xác định t ổng hàm l ượng Fe trong n ước b ằng ph ươ ng pháp phenantrolin 30 2.2.6.1. Chu ẩn b ị dãy các dung d ịch để d ựng đường chu ẩn .................................. 30 Ch ươ ng 3: K ết qu ả và th ảo lu ận 3.1. K ết qu ả x ử lí độ đụ c ......................................................................................... 32 3.1.1. M ẫu n ước sông H ồng l ấy t ại chân c ầu V ĩnh Tuy – tháng 12/2012 3.1.1.1. Kích th ước h ạt chùm ngây 1,2 mm ............................................................ 32 3.1.1.2. Kích th ước h ạt chùm ngây 0,8 mm ............................................................ 34 3.1.2. M ẫu n ước sông H ồng l ấy t ại chân c ầu Th ăng Long – tháng 12/2012 3.1.2.1. Kích th ước h ạt chùm ngây 1,2 mm ............................................................ 36 3.1.2.2. Kích th ước h ạt chùm ngây 0,8 mm ............................................................ 38 3.1.3. M ẫu n ước đụ c nhân t ạo ................................................................................. 39 3.1.3.1. Kích th ước h ạt chùm ngây 1,2 mm ............................................................ 39 3.1.3.2. Kích th ước h ạt chùm ngây 0,8 mm ............................................................ 41 3.2. K ết quả x ử lí độ màu ........................................................................................ 43 3.2.1. Dung d ịch g ốc có n ồng độ NaCl 0,25M ....................................................... 43 3.2.2. Dung d ịch g ốc n ồng độ NaCl 1 M ................................................................ 45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên4 3.2.3. Ảnh h ưởng c ủa th ời gian l ưu tr ữ dung d ịch g ốc đế n hi ệu qu ả x ử lí ............. 45 3.3. K ết qu ả lo ại b ỏ độ c ứng ................................................................................... 47 Ch ươ ng 4: K ết lu ận và ki ến ngh ị 4.1. K ết lu ận ............................................................................................................ 50 4.2. Ki ến ngh ị .......................................................................................................... 50 Tài li ệu tham kh ảo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên5 DANH M ỤC CÁC KÍ HI ỆU, CH Ữ VI ẾT T ẮT - TCVN : Tiêu chu ẩn Vi ệt Nam - SS (Suspended solid) : Hàm lượng c ặn l ơ l ửng (mg/l) - TSS (Total suspended solid) : Tổng hàm l ượng c ặn l ơ l ửng (mg/l) - COD (Chemical Oxugen Demand): Nhu c ầu oxy hoá h ọc - M.O (Moringa Oleifera) : Cây chùm ngây - WHO : T ổ ch ức Y t ế th ế gi ới - FAO : T ổ ch ức l ươ ng th ực Liên hợp qu ốc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên6 DANH M ỤC B ẢNG BI ỂU, HÌNH V Ẽ Bảng 3.1. Kết qu ả lo ại b ỏ độ đụ c c ủa n ước b ằng chi ết xu ất h ạt chùm ngây v ới kích th ước h ạt 1,2 mm ................................................................................................... 41 Bảng 3.2. Kết qu ả lo ại b ỏ độ đụ c c ủa n ước b ằng chi ết xu ất h ạt chùm ngây v ới kích th ước h ạt 0,8 mm ................................................................................................... 43 Bảng 3.3. Độ đụ c c ủa m ẫu n ước sau khi keo t ụ và để l ắng v ới hàm l ượng chùm ngây 100 mg/l ........................................................................................... 44 Bảng 3.4. Độ đụ c c ủa mẫu n ước sau khi keo t ụ và để l ắng v ới hàm l ượng chùm ngây 200 mg/l ........................................................................................... 45 Bảng 3.5. Độ đụ c c ủa m ẫu n ước sau khi keo t ụ và để l ắng v ới hàm l ượng chùm ngây 300 mg/l .......................................................................................... 45 Bảng 3.6. Độ đụ c c ủa m ẫu n ước sau khi keo t ụ và để l ắng v ới hàm l ượng chùm ngây 400 mg/l ........................................................................................... 45 Bảng 3.7. Hi ệu qu ả x ử lý độ đụ c n ước ứng v ới các kho ảng giá tr ị c ủa độ đụ c và ng ưỡng hàm l ượng ch ất keo t ụ có th ể áp d ụng ...................................................... 47 Bảng 3.8. Hi ệu qu ả x ử lý độ màu c ủa n ước ứng v ới các giá tr ị khác nhau c ủa n ồng độ h ạt chùm ngây trong dung d ịch chi ết xu ất NaCl 0,25M .................................. 48 Bảng 3.9. Hi ệu qu ả x ử lý độ màu c ủa n ước ứng v ới các giá tr ị khác nhau c ủa n ồng độ h ạt chùm ngây trong dung d ịch chi ết xu ất NaCl 1M ....................................... 49 Bảng 3.10. Hi ệu qu ả x ử lí độ màu c ủa dung d ịch g ốc t ừ b ột h ạt chùm ngây ở các nồng độ mu ối 0,25M và 1M qua các ngày l ưu tr ữ .............................................. 49 Bảng 3.11. Hi ệu qu ả x ử lí độ c ứng c ủa dung d ịch g ốc t ừ b ột h ạt chùm ngây trên mẫu n ước c ứng nhân t ạo .................................................................................... 51 Hình 1.1. Lá và qu ả cây chùm ngây .................................................................. 10 Hình 1.2. Hạt chùm ngây tr ước và sau khi x ử lí ................................................ 12 Hình 1.3. Cơ ch ế keo t ụ t ạo bông ............................................................ 24 Hình 2.2. Hệ th ống t ỉ l ệ quang h ọc c ủa máy đo độ đụ c .............................. 36 Hình 2.3. Máy đo quang ph ổ UV-1650PC ................................................ 37 Hình 3.1. Ch ất l ượng n ước tr ước và sau khi keo t ụ b ằng v ật li ệu t ừ h ạt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên7 chùm ngây ................................................................................... 47 Hình 3.2. So sánh % hi ệu qu ả keo t ụ c ủa dung d ịch g ốc qua các ngày l ưu tr ữ. (Hàm lượng dd g ốc 60ml/l m ẫu, n ồng độ NaCl 0,25 M và 1M) ..................... 49 Hình 3.3. So sánh % hi ệu qu ả x ử lí độ c ứng c ủa dung d ịch chi ết t ừ h ạt chùm ngây trên các m ẫu n ước c ứng nhân t ạo ............................................................ 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên8