Chương 3 Phương pháp trích ly

219 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY MỤC ĐÍCH Dùng để xử lý nước thải chứa phenol, các axit béo,… 3 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY Dựa vào độ hoà tan của chất bản trong một dung môi nào đó, dung môi đó lại không tan trong nước thải 4 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY YÊU CẦU DUNG MÔI TRÍCH LY Không hoặc ít tan trong nước Dung môi không phản ứng với chất bẩn T0 sôi của dung môi < T0 sôi của chất bẩn Dung môi ít hoặc không ăn mòn với vật liệu Không tạo với hỗn hợp khí thành chất dễ nổ, dễ cháy, không độc hại Sự cách biệt giữa tỷ trọng của dung môi và nước thải càng nhiều càng tốt 519 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY CÁC CHẤT TRÍCH LY Butylaxetat Izobutylaxetat Benzen Để tăng hiệu quả xử lý có thể dùng hỗn hợp các dung môi 6 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SỰ PHÂN BỐ CỦA CHẤT BẨN TRONG DUNG MÔI VÀ TRONG NƯỚC Khi trích ly chất bẩn phân bố trong nước và trong dung môi đạt trạng thái cân bằng động Đạt trạng thái cân bằng dCK C =Hệ số phân bố Nồng độ chất bẩn trong dung môi Nồng độ chất bẩn trong nước 7 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ SỐ PHÂN BỐ K Nồng độ chất bẩn Nhiệt độ Áp suất 8 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT KHI TRÍCH LY HỆ NƯỚC – PHENOL - BUTYLAXTAT Trích ly ở nhiệt độ không đổi gọi là trích ly đẳng nhiệt Nồng độ trong nước, g/l Đ ườ ng đ ẳn g nh iệ t k hi tr íc h ly h ệ nư ớc – ph en ol - bu ty la xe ta t 100C 400C 600C 1 2 3 4 5 6 7 8 919 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY MỘT SỐ TRỞ NGẠI THƯỜNG GẶP Phenol bị oxy hoá bởi oxy không khí Tạo cặn Hiệu suất giảm, thiết bị trích ly bị nhiễm bẩn Ngăn ngừa hiện tượng oxy hoá phenol KHẮC PHỤC Dùng khí trơ và H2S 11 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY (TRÍCH LY BẬC VỚI DÒNG CHỮA THẬP) Nước sẽ được trích ly một số lần nối tiếp bằng các lượng dung môi mới hoàn toàn L S S S E1 E2 E3 R1 R2 R3 Nhược điểm: tốn nhiều dung môi Ứng dụng: khi không hoàn nguyên dung môi R: nồng độ chất bẩn trong nước thải E: nồng độ chất bẩn trong dung môi S: dung môi mới hoàn toàn 12 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY (TRÍCH LY BẬC VỚI DÒNG CHỮA THẬP) Từ phương trình cân bằng vật chất: 0 1 CC Kb = + Nồng độ ban đầu của chất bẩn, g/L Nồng độ chất bẩn trong nước, g/L Tỷ số thể tích dung môi và thể tích nước thải L/L Nồng độ chất bẩn trong dung môi, g/L 0 1d KCC Kb = + C0 = C + bCd 13 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY (TRÍCH LY NGƯỢC DÒNG) L S R S Nước được trích ly sẽ được khuấy trộn theo nhiều bậc với dòng dung môi chuyển động ngược chiều 14 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY (TRÍCH LY NGƯỢC DÒNG) R S S S S E4,…E3E2E1 I II III IV L • Đợt đầu nước được trích ly n lần với dung môi tinh khiết • Các đợt tiếp theo được trích ly 1 lần với dung môi tinh khiết và n – 1 lần dung môi đã qua trích ly rồi 15 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY (TRÍCH LY NGƯỢC DÒNG) Số lần trích ly và số đợt nước sẽ tương ứng với số bậc trích ly VD: biểu độ xác định bậc trích ly phenol Số bậc trích ly n H àm lư ợn g ph en ol c òn lạ i 1 2 3 4 5 16 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY (TRÍCH LY NGƯỢC DÒNG LIÊN TỤC) Được sử dụng phổ biến. Nước thải và dung môi chuyển động ngược chiều nhau liên tục. Do ngược dòng nên sự chênh lệch giữa nồng độ công tác và nồng độ cân bằng theo chiều cao hoặc chiều dài thùng trích ly luôn được điều hoà. R S EL 17 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY KỸ THUẬT TRÍCH LY Cho dung môi vào nước thải và trộn đều đến khi đạt được trạng thái cân bằng. Sau đó qua lắng, do sự chênh lệch về trọng lượng riêng nên sẽ phân thành hai lớp và tách ra bằng phương pháp cơ học. 18 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY KỸ THUẬT TRÍCH LY Nếu dung môi có tỷ trọng < tỷ trọng của nước thải Dẫn nước thải theo hướng từ trên xuống – dung môi từ dưới lên. Nếu dung môi có tỷ trọng > tỷ trọng của nước thải Dẫn nước thải theo hướng từ dưới lên – dung môi từ trên xuống 19 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY 1 BẬC LIÊN TỤC Nước thải và dung môi chuyển động ngược dòng liên tụcD.môi N.thải Nứơc sau trích ly Dung môi sau trích ly 20 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY SƠ ĐỒ TRÍCH LY NHIỀU BẬC NGƯỢC DÒNG 1 2 1 1 1: Bể lắng 2: Bể hoàn nguyên Nước sạch Dung môi Nước thải I II III 22 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY NỒNG ĐỘ CỦA CHẤT BẨN TRONG NƯỚC SAU KHI TRÍCH LY NHIỀU BẬC GIÁN ĐOẠN ( ) 0 1n n CC K b = + ´ Wb n Q = ´ Nồng độ ban đầu của chất bẩn, g/lNồng độ trong nước thải sau n bậc trích ly, g/l Số bậc trích ly Hệ số phân bố Tỷ số giữa Wdung môi và Wnước (lưu lượng đơn vị của dungmôi đối với mỗi bậc trích ly, l/l Tổng thể tích dung môi tiêu hao cho trích ly, m3 Lưu lượng nước thải, m3 23 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY LIÊN TỤC MỘT BẬC C0Q = CQ + CdW Cd = KC0 W = bQ C = (1 - Kb)C0 Nếu biết nồng độ chất bẩn trong nước sau trích ly, b là đại lượng cần tìm, được xác định: Nồng độ chất bẩn trong dung môi 0 0 C Cb KC - = 24 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY LIÊN TỤC NHIỀU BẬC C(i-1)Q + Cd(i+1)W = CiQ + Cd(i)W ( ) ( )1i i m i C Q C C W K B - ++= ´ ´ Nếu có số bậc trích ly là n, tại bậc i nào đó ta có: Tại mỗi bậc trích ly đạt trạng thái cân bằng: Cd/C = K và đặt W/Q = b ; Q + WK = B 25 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY LIÊN TỤC NHIỀU BẬC ( ) ( ) 0 1 1 1n n C bK C bK + - = - Nồng độ chất bẩn trong nước sau khi ra khỏi bậc n cuối cùng: Số bậc trích ly cần để giảm nồng độ từ C0 xuống C (hay Cn): ( ) ( ) 0lg 1 lg lg n nC bK C Cn bK - + -é ùë û= Hệ số trích ly 26 19 June 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU TRÍCH LY VÍ DỤ Tính n, biết nồng độ ban đầu của phenol là 1,2 g/l và cần giảm xuống còn 0,2 g/l. Dung môi trích ly là benzen có K = 2,4 Lượng tiêu hao đơn vị dung môi b = 0,5l/l ( ) ( ) lg 1, 2 0,5 2, 4 1 0,2 lg 0, 2 1 3,3 lg 0,5 2, 4 n ´ - + -é ùë û= - = ´ Chọn n = 4