Bảng 3 . Giá trị pH ban đầu của các mẫu vật nước sử dụng làm thí nghiệm
Mẫu nước
|
Mẫu 1
|
Mẫu 2
|
Mẫu 3
|
Mẫu 4
|
Mẫu 5
|
Mẫu 6
|
Mẫu 7
|
Giá trị pH
|
7,46 – 7,9
|
6,14-7,22
|
6,06–7,04
|
7,09 – 7,7
|
7,29-7,66
|
7,9– 8,1
|
7,7 – 7,9
|
+ Do sự phân bố bề mặt hạt keo, ảnh hưởng của pH là rất quan trọng trong phân tích điện động tính chất của đất sét (Theo Chorom và Rengasamy, 1995). Với việc thay đổi giá trị pH, điện tích của các hạt có thể bằng không mà những yếu tố khác không bị thay đổi trong phức hệ keo. Điện tích của các hạt keo bằng 0 có nghĩa là chỉ có lực hấp dẫn giữa các hạt keo gây ra keo tụ trong hệ keo. Giá trị pH đưa thế điện động ζ về không được gọi là điểm điện tích không (Sposito, 1994)[24]
+ Mỗi một hạt keo có một điểm đẳng điện khác nhau, giá trị pH thể hiện cho điểm đẳng điện mỗi hạt keo. Khi chất keo tụ TRP – Ai được đưa vào trong mẫu nghiên cứu, bổ sung một lượng cation và thay đổi điện tích của các hạt keo, dẫn đến thay đổi về thế điện động zeta và điểm đẳng điện của các hạt keo. Vì vậy kích thước của hạt keo trong các mẫu nghiên cứu cũng khác nhau.
Các khoáng vật Kaonilite có điểm đẳng điện phụ thuộc vào giá trị pH, nồng độ ion và hóa trị của cation. Đối với báo cáo được trình bày bởi Hotta et al. (1999) độ lớn tối đa của thế điện động ζ cho kaolinite <-55mV với pH>10,[22]
Theo Jong-Yeop Kim, John J. Sansalone: Đối với sự chảy tràn của nước mặt do mưa, có độ đục là 229,3 NTU, các hạt keo sét được xác định kích thước < 2μm có giá trị pH: 7,7 thì thế điện động ζ là - 22,3mv.[23]
Chính do sự khác biệt trong thế điện động zeta tại mỗi loại thành phần khoáng sét và mật độ của các khoáng sét trong mẫu vật nước dẫn đến giá trị kích thước khác nhau của các hạt keo sét khi đưa các cation của chất keo tụ TRP – Ai vào.
Ngoài ra thế điện động bề mặt của hạt keo cũng phụ thuộc vào từng đặc tính của mẫu vật được sử dụng làm nghiên cứu (bảng 5).
+ Giá trị độ dẫn điện (EC): Các keo sét không đứng riêng lẽ, chúng đứng trong cùng một phức hệ và có cấu trúc tinh thể với những khe rỗng khác nhau. Nó thể hiện cho độ dẫn truyền điện trong môi trường đất, biểu thị cho hàm lượng ion hòa tan, tác động đến thế điện động màng (thế zeta bề mặt), Ví dụ: Cùng với hai hệ keo giống nhau, nếu một hệ keo được bổ sung thêm lượng ion hòa tan thì hệ keo đó sẽ có thế điện động bề mặt tiến gần về không và khả năng keo tụ của hệ keo đó sẽ dễ dàng hơn so với hệ keo không được bổ sung ion hòa tan vào.
+ Giá trị về thành phần khoáng sét: Tỉ lệ về thành phần sét trong các mẫu vật đất dao động trong khoảng từ 2,76 – 15,78.
Bảng 4. Đặc tính của các loại đất tại các tỉnh thành
được sử dụng làm nghiên cứu
Mẫu vật đất
|
pHH2O
|
Độ dẫn điện (μs/cm)
|
Lượng mùn (OM)
|
Thành phần cơ giới
|
Limon(%)
|
Sét (%)
|
Cát (%)
|
Mẫu đất 1
|
4,61
|
12
|
0,84
|
8,15
|
2,76
|
89,1
|
Mẫu đất 2
|
4,5
|
51
|
2,08
|
11,89
|
17,44
|
70,67
|
Mẫu đất 3
|
4,33
|
51
|
3,37
|
20,48
|
17,33
|
62,19
|
Mẫu đât 4
|
4,8
|
260
|
2,10
|
23,49
|
13,59
|
62,92
|
Mẫu đất 5
|
5,15
|
54
|
2,97
|
2,56
|
22,1
|
75,34
|
Mẫu đất 6
|
6,5
|
280
|
3,95
|
36,87
|
15,9
|
47,23
|
Mẫu đất 7
|
7,04
|
126
|
0,85
|
22,41
|
15,78
|
61,81
|
Mặt khác, trong quá trình tiến hành thí nghiệm chúng tôi quan sát, đo đạc, kích thước của các hạt keo thì nhận thấy: Đa phần kích thước các hạt keo trong quá trình tạo bông keo tụ lớn hơn kích thước hạt keo trong quá trình đông tụ (hình 6), tuy nhiên có một số trường hợp ngược lại. Điều này được hiểu mặc dù kích thước tại quá trình đông tụ lớn hơn nhưng các hạt keo kết dính với nhau một cách rời rạc, xốp, mỏng còn trong quá trình keo tụ khi này dưới tác động của quá trình khuấy chậm thì các hạt lại kết dính với nhau hơn, và bông to hơn (hình 7):
Trước Sau
Hình 6 . Kích thước hạt keo trong quá trình đông tụ và tạo bông keo tụ tại mẫu 4 với nồng độ TRP-Ai 1.3%
Trước Sau
Hình 7. Kích thước hạt keo trong quá trình đông tụ và quá trình tạo bông keo tụ tại mẫu 4 với nồng độ TRP – Ai 1,9
Kết luận: Cơ chế của quá trình keo tụ bằng TRP – Ai giống như cơ chế của các chất keo tụ thông thường, bao gồm 3 quá trình : đông tụ, tạo bông keo tụ và lắng. Do sự giảm điện tích bề mặt của các hạt làm thay đổi kích thước của hạt, dẫn đến kết dính với nhau và lắng xuống.
4.1.2. Diễn biến vận tốc sa lắng của hạt trong thí nghiệm jartest
Để tìm hiểu rõ hơn về cơ chế của quá trình keo tụ, chúng tôi đo đạc và tính toán vận tốc của hạt trong quá trình sa lắng.
Cùng với thay đổi nồng độ của chất keo tụ TRP-Ai thì vận tốc của các hạt keo trong các mẫu nghiên cứu cũng thay đổi. Hầu hết khi nồng độ của chất keo tụ tăng lên, vận tốc sa lắng cũng theo xu hướng tăng dần. Điều này được giải thích do sự tăng lên về mặt kích thước so với kích thước của hạt ban đầu, dẫn đến việc hình thành những hạt bông keo khác có kích thước lớn hơn và vận tốc của hạt cũng sẽ thay đổi.
Trong các mẫu nước khác nhau, với sự thay đổi của nồng độ chất keo tụ TRP-Ai tăng lên thì vận tốc của các hạt cũng tăng lên theo.
Bảng 5. Vận tốc sa lắng của các hạt keo trong các mẫu nghiên cứu
C (%)
|
Vận Tốc (cm/s)
|
Mẫu 1
|
Mẫu 2
|
Mẫu 3
|
Mẫu 4
|
Mẫu 5
|
Mẫu 6
|
Mẫu 7
|
0,1
|
0,035
|
0,06
|
0,046
|
0,097
|
0,031
|
0,064
|
0,076
|
0,3
|
0,061
|
0,1
|
0,042
|
0,108
|
0,055
|
0,098
|
0,132
|
0,5
|
0,083
|
0,11
|
0,124
|
0,113
|
0,072
|
0,145
|
0,244
|
0,7
|
0,09
|
0,14
|
0,149
|
0,16
|
0,088
|
0,297
|
0,306
|
0,9
|
0,115
|
0,169
|
0,235
|
0,168
|
0,112
|
0,315
|
0,347
|
1,1
|
0,178
|
0,16
|
0,247
|
0,179
|
0,205
|
0,346
|
0,389
|
1,3
|
0,213
|
0,24
|
0,267
|
0,204
|
0,216
|
0,379
|
0,457
|
1,5
|
0,223
|
0,3
|
0,202
|
0,236
|
0,224
|
0,398
|
0,494
|
1,7
|
0,232
|
0,41
|
0,234
|
0,285
|
0,261
|
0,445
|
0,577
|
1,9
|
0,131
|
0,4
|
0,254
|
0,356
|
0,312
|
0,45
|
0,61
|
2,1
|
-
|
-
|
0,277
|
0,331
|
0,331
|
0,44
|
-
|
2,3
|
-
|
-
|
0,311
|
-
|
0,353
|
-
|
-
|
2,5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
0,34
|
-
|
-
|
2,7
|
-
|
-
|
-
|
-
|
0,33
|
-
|
-
|
Ghi chú :(-) : không xác định
Tuy nhiên kích thước hạt không quyết định hoàn toàn tới vận tốc của hạt keo. Với nồng độ chất keo tụ TRP – Ai 0,5% kích thước hạt keo lớn nhất ở mẫu 2 là 13,66μm nhưng vận tốc lớn nhất lại tại nồng độ chất keo tụ 1,7%. Điều này được hiểu, mặc dù kích thước của hạt lớn nhưng cấu trúc của hạt lại tơi xốp, rời rạc, tỉ trọng thấp, không nén chặt được so với một số bông có kích thước bé hơn. Vì vậy kích thước hạt lớn, nhưng vận tốc lắng của hạt lại thấp hơn.
Hình 8: Kích thước bông keo sau quá trình tạo bông keo tụ,
TRP – Ai 0,5% và 1,7% với mẫu 2.
Đối với sự tăng lên của nồng độ chất keo tụ, quá trình kết bông cùng lắng của các hạt keo lại khác nhau so sự thay đổi về mặt điện tích, vì vậy tại giá trị thế điện động zeta của hạt keo tiến về giá trị tới hạn nhất thì vận tốc lắng của các hạt lại càng tăng lên.
4.2. Nồng độ tối ưu của chất keo tụ TRP – Ai
Để đánh giá hiệu quả của quá trình keo tụ, chúng tôi tiến hành đo đạc các chỉ tiêu về khối lượng chất rắn sa lắng và độ đục.
Khi bổ sung chất keo tụ TRP – Ai vào bên trong hệ keo ban đầu, sẽ làm thay đổi thế điện động bề mặt của hạt keo, vì vậy các hạt keo kết dính với nhau tạo thành các hạt có kích thước to hơn và bị lắng xuống phía dưới, trong quá trình lắng các hạt keo đã được tạo thành kéo theo các vật chất lơ lửng khác xuống làm cho độ đục trong nước giảm đi khi kết thúc quá trình lắng. Với độ đục ban đầu của các mẫu, với mẫu 1 là 300 NTU và các mẫu sau tương ứng là 500 NTU. Nếu xem tại 500 NTU độ đục của các mẫu là 100 % thì mẫu nước 1 độ đục là 60 % và 6 mẫu vật nghiên cứu còn lại độ đục là 100 %. Khối lượng chất rắn sa lắng và độ đục của mẫu ngiên cứu được thể hiện chi tiết trong bảng 6 và bảng 7.
Bảng 6. Khối lượng chất rắn bị sa lắng
sau quá trình keo tụ trong 500ml nước
Nồng độ
(%)
|
Khối lượng chất rắn sa lắng (mg)
|
Mẫu 1
|
Mẫu 2
|
Mẫu 3
|
Mẫu 4
|
Mẫu 5
|
Mẫu 6
|
Mẫu 7
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0,1
|
0,027
|
0,094
|
0,042
|
0,061
|
0,053
|
0,11
|
0,089
|
0,3
|
0,058
|
0,131
|
0,095
|
0,15
|
0,1
|
0,167
|
0,147
|
0,5
|
0,064
|
0,157
|
0,113
|
0,175
|
0,143
|
0,253
|
0,223
|
0,7
|
0,073
|
0,167
|
0,156
|
0,186
|
0,184
|
0,229
|
0,229
|
0,9
|
0,09
|
0,171
|
0,181
|
0,194
|
0,202
|
0,247
|
0,247
|
1,1
|
0,09
|
0,184
|
0,198
|
0,204
|
0,226
|
0,248
|
0,248
|
1,3
|
0,103
|
0,211
|
0,2
|
0,199
|
0,223
|
0,256
|
0,254
|
1,5
|
0,104
|
0,211
|
0,202
|
0,215
|
0,208
|
0,272
|
0,289
|
1,7
|
0,131
|
0,231
|
0,229
|
0,241
|
0,229
|
0,297
|
0,261
|
1,9
|
0,128
|
0,216
|
0,244
|
0,233
|
0,282
|
0,261
|
0,267
|
2,1
|
-
|
-
|
0,267
|
0,24
|
0,264
|
0,288
|
-
|
2,3
|
-
|
-
|
0,286
|
-
|
0,271
|
0,284
|
-
|
2,5
|
-
|
-
|
0,282
|
-
|
0,296
|
-
|
-
|
2,7
|
-
|
-
|
-
|
-
|
0,273
|
-
|
-
|
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |