Luận văn Thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm tiệt trùng nước bằng công nghệ plasma theo nguyên lý phóng điện trực tiếp trong nước (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm tiệt trùng nước bằng công nghệ plasma theo nguyên lý phóng điện trực tiếp trong nước (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ VĂN ÐAN THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TIỆT TRÙNG NƯỚC BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA THEO NGUYÊN LÝ PHÓNG ÐIỆN TRỰC TIẾP TRONG NƯỚC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S K C0 0 5 0 3 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ VĂN ĐAN THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TIỆT TRÙNG NƢỚC BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA THEO NGUYÊN LÝ PHÓNG ĐIỆN TRỰC TIẾP TRONG NƢỚC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 TP. HCM, Tháng 4 năm 2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ VĂN ĐAN THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TIỆT TRÙNG NƢỚC BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA THEO NGUYÊN LÝ PHÓNG ĐIỆN TRỰC TIẾP TRONG NƢỚC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hƣớng dẫn khoa học TS. Trần Ngọc Đảm TP. HCM, Tháng 4 năm 2016
4. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Học viên đóng kèm xác nhận này vào quyển LVTN) Họ và tên học viên: Vũ Văn Đan MSHV: 138520103002 Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Khoá: 2013 – 2015B Tên Ďề tài: “Thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm tiệt trùng nƣớc bằng công nghệ plasma theo nguyên lý phóng điện trực tiếp trong nƣớc” Học viên đã hoàn thành LVTN theo đúng yêu cầu về nội dung và hình thức (theo qui định) của một luận văn thạc sĩ. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giảng viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)
5. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC - Họ và tên: Vũ Văn Đan Giới tính: Nam - Ngày, tháng, năm sinh: 16/05/1990 Nơi sinh: Nam Định - Quê quán: Nam Định Dân tộc: Kinh - Địa chỉ liên lạc: 15A/41 Lê Thánh Tôn, Phƣờng Bến Nghé, Quận 1, Tp.HCM. - Điện thoại: 0909244005 - E-mail: danckm@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học: Hệ Ďào tạo: Chính quy Thời gian Ďào tạo từ 8/2008 Ďến 03/ 2013 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống xử lý nƣớc thải y tế bằng công nghệ plasma lạnh áp suất thƣờng”. Ngày bảo vệ: 03/2013. Giáo viên hƣớng dẫn: T.S Trần Ngọc Đảm III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 05-2013 Công ty Loda Kỹ sƣ bảo trì Đến 05-2015 Từ 05/2015 Công ty Danieli Việt Nam Kỹ sƣ thiết kế Đến 11/2015 11-2015 Công ty Thang máy Thái Bình Kỹ sƣ thiết kế Từ 12/2015 Công ty Cổ phần Công Nghệ Kỹ Thuật Sài Kỹ sƣ ME Đến nay Gòn Từ 10/2013 Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM Học viên cao học Đến nay i
6. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam Ďoan Ďây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng Ďƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Ngƣời nghiên cứu Vũ Văn Đan ii
7. LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, học trò kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc Ďến:  Thầy TS.Trần Ngọc Đảm - thầy hƣớng dẫn thực hiện luận văn Ďã tận tình chỉ dạy, tạo Ďiều kiện và Ďộng viên học trò trong suốt quá trình thực hiện.  Thầy TS.Trịnh Khánh Sơn - thầy hƣớng dẫn và giúp Ďỡ tận tình trong quá trình thiết kế thí nghiệm và bố trí thí nghiệm.  Thầy Đỗ Đức Trí – phòng thí nghiệm Điện tử công suất D405 trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM.  Quý thầy, cô giáo Ďã tham gia công tác giảng dạy, hƣớng dẫn học trò và các thành viên trong lớp Cao học chuyên ngành Cơ Khí Máy khoá 2013 – 2015 trong toàn bộ khoá học.  Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – bộ phận sau Ďại học – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Ďã giúp Ďỡ ngƣời thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng.  Kính gửi lời cảm ơn BGH trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Ďã tạo Ďiều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trƣờng Ďƣợc học tập và nghiên cứu.  Các bạn Thiện, Bình, Loan, Lộc, Nhàn, Hằng và các bạn phòng thí nghiệm Vi sinh trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM; bạn Vân, anh Tài phòng thí nghiệm Điện tử công suất D405 trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Kính chúc Quý thầy, cô dồi dào sức khoẻ. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Học viên Vũ Văn Đan iii
8. TÓM TẮT Các công nghệ tiệt trùng nƣớc truyền thống lộ rõ những nhƣợc Ďiểm nhƣ sử dụng hoá chất hay tiêu tốn nhiều năng lƣợng. Để giải quyết vấn Ďề trên, nghiên cứu này hƣớng Ďến phƣơng pháp khử khuẩn bằng plasma theo nguyên lý phóng Ďiện trực tiếp trong nƣớc. Toàn bộ các sản phẩm nhƣ tia UV, sockwave, nhiệt cũng nhƣ các sản * * * phẩm hoá học có tính khử mạnh nhƣ gốc OH , O , H , H2O2, O3 Ďƣợc hình thành ngay trong pha nƣớc chứng minh Ďƣợc tính hiệu quả rõ rệt trong vấn Ďề tiêu diệt các vi khuẩn, virus Ďộc hại tồn tại trong nƣớc . Nghiên cứu này Ďƣa ra một nguyên lý tiệt trùng nƣớc bằng công nghệ plasma phóng trực tiếp trong nƣớc. Một bộ nguồn phát plasma trực tiếp trong nƣớc và một mô hình thực nghiệm Ďƣợc tính toán, thiết kế và chế tạo nhằm Ďánh giá hiệu quả xử lý. Đáp ứng Ďiện áp và Ďáp ứng dòng Ďiện trong quá trình phóng Ďiện Ďƣợc khảo sát kết hợp với kết quả sau xử lý Ďể Ďánh giá các yếu tố ảnh hƣởng tới kết quả xử lý nhƣ Vp-p ,Vmax ,Vmin , VRMS , Ip-p , Imax , Imin , IRMS ,f, nĎỉnh , t. Để chứng minh tính hiệu quả của hệ thống, dung dịch NaCl 0.9% và nƣớc thủy cục Ďƣợc dùng Ďể cấy E.Coli. Phƣơng pháp trực giao Ďƣợc sử dụng Ďể thiết kế thí nghiệm; 11 thí nghiệm Ďƣợc sử dụng; dạng sóng, Ďiện áp và thời gian Ďƣợc thay Ďổi Ďể Ďánh khả năng khử khuẩn của mô hình. Phƣơng pháp Ďếm Ďĩa tiêu chuẩn Ďƣợc sử dụng Ďể Ďếm nồng Ďộ E.Coli trong nƣớc. Nhiệt Ďộ và Ďộ pH cũng Ďƣợc ghi nhận. Một cấu hình Ďiện cực Ďƣợc Ďề xuất với kết cấu bẫy bong bóng nhằm tạo thuận lợi khởi tạo kênh plasma. Cuối cùng hiệu quả năng lƣợng Ďƣợc so sánh, năng lƣợng cần thiết Ďể giảm 4 mũ nồng Ďộ E.coli trong một lít nƣớc là 26.2kJ. iv
9. ABSTRACT The traditional technologies for sterilization bacterial have some disadvantages such as using chemistry addition and using much energy. To solve this problem, plasma that was generated by electric discharge directly was studied. All products that were created in water, such as UV radiation, shock waves, heat, radical OHOH*, O*, * H , H2O2, O3 can kill bacterial efficiency. A principle that is bacterial sterilization by electric discharge in water was given. A power supply and model experiment was designed and fabricated to valuing sterilization efficiency. Voltage response and current response were investigated to determine factors which effect on results such as Vp-p ,Vmax ,Vmin , VRMS , Ip-p , Imax , Imin , IRMS ,f, npeak , t. NaCl 0.9% solution and tap water were used to be E.coli environment. Orthogonal method was used to design experiments. 11 experiments were taking place. The distance between electrodes, voltage and period of time were changed for experiment. The FCU method was used to calculate concentration of E. Coli. The temperature and pH also were researched. A configuration of electrodes was presented. Finally, the energy cost was considered. The energy need to reduce four-log E. Coli concentration is 26.2 KJ for 1 liter. v
10. DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Diễn giải Đơn vị α Năng lƣợng hoạt hóa kJ/mol 휎0 Độ dẫn Ďiện ban Ďầu µS/mm R Hằng số khí lý tƣởng hơi nƣớc J/kg.K Cp Nhiệt dung riêng J/kg.K E Điện trƣờng V/m k Độ dẫn nhiệt của dung dịch W/m.K R0 Bán kính kênh dẫn m 2 D Độ khuếch tán nhiệt của nƣớc m /s L Khoảng cách Ďiện cực mm vi
11. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải BOD5 Lƣợng oxy cần thiết Ďể vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ COD5 Lƣợng oxy cần thiết Ďể oxy hoá các hợp chất hoá học trong nƣớc bao gồm cả vô cơ và hữu cơ CFU Số Ďƣơn vị khuẩn lạc ICCD Linh kiện Ďiện tích kéo tăng cƣờng OES Phân tích quang phổ UV Tia cực tím VUV Tia cực tím chân không RMS Giá trị hiệu dụng vii
12. MỤC LỤC XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1 LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii MỤC LỤC viii MỤC LỤC BẢNG xi MỤC LỤC HÌNH ẢNH xii Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc Ďã công bố. 1 1.1.1. Tính cấp thiết của Ďề tài 1 1.1.1.1. Tầm quan trọng của nƣớc: 1 1.1.1.2. Tình trạng nƣớc bị ôi nhiễm 1 1.1.1.3. Ảnh hƣởng của vi khuẩn tới sức khỏe con ngƣời 2 1.1.1.4. Vi khuẩn E.coli 3 1.1.2. Tổng quan quy trình khử trùng nƣớc uống 4 1.1.2.1. Khử trùng bằng Chlorine 4 1.1.2.2. Chlorine Dioxide 5 1.1.2.3. Khử trùng bằng Ozone 5 1.1.2.4. Khử trùng bằng tia cực tím 5 1.1.2.5. Khử trùng bằng ion bạc 5 1.1.2.6. Lọc vô trùng 6 1.1.2.7. Lọc chậm bằng cát 6 1.1.3. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc: 6 1.1.3.1. Nghiên cứu trong nƣớc: 6 1.1.3.2. Nghiên cứu ngoài nƣớc 10 viii
13. 1.2. Mục Ďích của Ďề tài. 14 1.3. Nhiệm vụ của Ďề tài và giới hạn Ďề tài. 14 1.3.1.1. Nhiệm vụ: 14 1.3.1.2. Giới hạn: 14 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu. 15 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 2.1. Điều kiện phóng Ďiện trong nƣớc 16 2.2. Quá trình vật lý và hóa học 19 Chƣơng 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH 22 3.1. Tính toán, thiết kế, chế tạo bộ nguồn 22 3.1.1. Mô hình toán của kênh plasma 22 3.1.2. Tầng dịch mức 24 3.1.3. Tầng phối hợp trở kháng: 25 3.1.4. Tầng nguồn 25 3.2. Tính toán, thiết kế, chế tạo Ďiện cực: 25 Chƣơng 4: CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM 27 4.1. Chuẩn Ďoán plasma 27 4.1.1. Đáp ứng Ďiện áp, Ďáp ứng dòng Ďiện 27 4.1.2. Đặc tính A-V tĩnh 28 4.1.3. Chuẩn Ďoán hình ảnh 28 4.1.4. Phân tích quang phổ phát xạ (OES) 29 4.2. Dung dịch nƣớc: 30 4.3. pH, nhiệt Ďộ 31 4.4. Thí nghiệm khử trùng: 31 Chƣơng 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 5.1. Điều kiện xảy ra phóng Ďiện trong nƣớc 33 5.2. Dạng sóng ngõ ra: 42 5.2.1. Phóng Ďiện corona: 42 ix
14. 5.2.2. Phóng Ďiện spark: 44 5.3. Đặc tuyến A-V 48 5.4. Nhiệt Ďộ 50 5.5. Độ pH 51 5.6. Kết quả khử khuẩn 52 5.7. Đánh giá năng lƣợng 57 Chƣơng 6: KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 63 x
15. MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: So sánh công một số công nghệ khử khuẩn truyền thống 4 Bảng 3.1: Yêu cầu thiết kế bộ nguồn phát tạo plasna 22 Bảng 4.1:Bảng Ďộ dẫn Ďiện dung dịch Nacl phụ thuộc nhiệt Ďộ [µS/cm] (Nguồn: The effect of temperature on conductivity measurement- Bibby Scientific) 31 Bảng 5.1: Tổng hợp Ďiện áp phóng spark trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 1-2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 5-17mm 40 Bảng 5.2: Tổng hợp thông số quá trình phóng Ďiện corona trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào 60V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 10mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 5mm 44 Bảng 5.3: Tổng hợp thông số của quá trình phóng Ďiện spark trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào 60V,80V,100V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 4mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďiện cựu bọc cách Ďiện. 47 Bảng 5.4: Công suất ngõ ra 49 Bảng 5.5: Bảng nồng Ďộ E.coli sau xử lý, dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên 15000µS/cm, dung tích xử lý 200ml (Ďiện áp Ďo ngõ vào) 55 Bảng 5.6: Đánh giá hiệu quả năng lƣợng 57 xi
16. MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ Ďồ xử lý Plasma DBD [1] 7 Hình 1.2: Ảnh hƣởng của Ďiện áp nguồn plasma Ďến kết quả xử lý [1] 8 Hình 1.3: Ảnh hƣởng của dòng Ďiện nguồn plasma Ďến quá trình xử lý [1] 9 Hình 1.4: Ảnh hƣởng của thời gian xử lý Ďến quá trình xử lý [1] 10 Hình 1.5: Sơ Ďồ buồng xử lý (bên trái), mô hình thực tế (bên phải): 1 – màn chắn, 2, 3 – Ďiện cực, 4, 5 – hộp làm nguội, 6 – Ďầu quan sát quang học, 7 – pin an toàn 11 Hình 1.6: Mẫu Aspergillus niger nuôi 3 ngày sau khi xử lý: a) Chƣa xử lý, b) Xử lý 20 phút, c) Xử lý 40 phút, d) Xử lý 50 phút; dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên 400 μS/cm, màn cách Ďiện làm bằng PET dày 0.25mm, Ďƣờng kính lỗ 0.25mm, khoảng cách Ďiện cực 2cm, công suất nguồn 245W. 11 Hình 1.7: Sơ Ďồ nguyên lý nguồn plasma trực tiếp trong nƣớc và cấu tạo buồng xử lý 11 Hình 1.8: Biên dạng Ďiện áp, dòng Ďiện, công suất khi xảy ra phóng Ďiện [34] 12 Hình 1.9: Nồng Ďộ E.coli sau xử lý với nồng Ďộ ban Ďầu 106CFU/mL [34] 13 Hình 1.10: Nồng Ďộ E.coli sau xử lý với nồng Ďộ ban Ďầu 108CFU/mL [34] 13 Hình 1.11: Nồng Ďộ E.coli sau xử lý với các mức năng lƣợng Ďầu vào khác nhau [34] 14 Hình 2.1: Mô hình kênh plasma hình thành giữa hai Ďiện cực 17 Hình 3.1: Nguyên lý bộ nguồn 23 Hình 3.2: Dạng sóng Ďiện trở [36] 23 Hình 3.3: Dạng sóng Ďiện áp mô phỏng của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều dịch mức Ďiện áp ngõ vào 220V. 25 Hình 3.4: Cấu tạo Ďiện cực (trái) và hình ảnh thực tế (phải): 1- dụng cụ Ďựng dung dịch (thủy tinh 250ml), 2- thƣớc Ďo ( thang Ďo 1mm), 3- Ďiện cực dƣơng (tungsten Ďƣờng kính 1.5mm), 4- Ďiện cực âm (tungsten Ďƣờng kính 1,5mm). 26 Hình 3.5: Mô hình thực tế 26 xii
17. Hình 4.1: Sơ Ďồ nguyên lý bộ nguồn AC Ďổi mức Ďƣợc kết nối với buồng phản ứng: 1- buồng phản ứng, 2- Ďiện cực dƣơng, 3- Ďiện cực âm, 4- dao Ďộng ký, C- tụ Ďiện xoay chiều (2100V 1µF), D- Ďi ốt ( 2500V), R- Điện trở ( R1=R2=R3=470kΩ), V- vôn kế, A- ampe kế. 27 Hình 4.2: Phổ Ďiển hình của sơ Ďồ phóng Ďiện DC trong dung dịch nƣớc: NaCl 400µS/cm, Ďƣờng kính pin-hole 0.4mm, khoảng cách Ďiện cực 2cm, công suất nguồn cấp 120W [33] 30 Hình 4.3: Mô hình thí nghiệm vi sinh, dung dịch NaCl 0.9%, khoảng cách Ďiện cực 2mm, dung tích xử lý 200ml. 31 Hình 5.1: Trƣớc và sau khi cấp Ďiện: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 17mm. 33 Hình 5.2: Đặc tuyến A-V của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 17mm. 34 Hình 5.3: Trƣớc và sau khi cấp Ďiện: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 13mm. 34 Hình 5.4: Đặc tuyến A-V của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 13mm. 35 Hình 5.5: Trƣớc và sau khi cấp Ďiện: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 5mm. 35 Hình 5.6: Đặc tuyến A-V của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 5mm. 36 Hình 5.7: Trƣớc và sau khi cấp Ďiện: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 17mm. 36 xiii
18. Hình 5.8: Đặc tuyến A-V của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, chiều cao Ďiện cực 3mm. 37 Hình 5.9: Trƣớc và sau khi cấp Ďiện: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 1mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 17mm. 38 Hình 5.10: Đặc tuyến A-V của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 1mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 17mm. 38 Hình 5.11: Trƣớc và sau khi cấp Ďiện: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, kết cấu bẫy bong bóng , Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 17mm. 39 Hình 5.12: Đặc tuyến A-V của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, kết cấu bẫy bong bóng , Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 17mm. 39 Hình 5.15: Điện cực dƣơng với kết cấu bẫy bong bóng (a), Ďiện cực âm sau 60 phút hoạt Ďộng (b), kết cấu bẫy bong bóng (c) 41 Hình 5.16: Phóng Ďiện corona trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào 60V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 10mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďộ sâu Ďiện cực 5mm 42 Hình 5.17: Dạng sóng Ďiện áp của quá trình phóng Ďiện trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào theo thứ tự là 60V,80V,100V,120V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 10mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďiện cực bọc cách Ďiện 42 Hình 5.18: Dạng sóng dòng Ďiện của quá trình phóng Ďiện corona trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào 60V,80V,100V,120V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 10mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďiện cực bọc cách Ďiện 43 xiv
19. Hình 5.19: Phóng Ďiện spark trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào 60V,80V,100V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďiện cựu bọc cách Ďiện 44 Hình 5.20: Dạng sóng Ďiện áp của quá trình phóng Ďiện spark trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào 60V,80V,100V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 4mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďiện cựu bọc cách Ďiện 45 Hình 5.21: Dạng sóng dòng của quá trình phóng Ďiện spark trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức Ďiện áp ngõ vào 60V,80V,100V: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 4mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďiện cực bọc cách Ďiện 46 Hình 5.22: Đặc tuyến A-V của quá trình phóng Ďiện spark trong nƣớc dùng dòng Ďiện xoay chiều Ďổi mức: Dung dịch NaCl 0.9%, Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm, Ďiện cực bọc cách Ďiện 48 Hình 5.23:Hiệu suất máy biến áp 49 Hình 5.24: Ảnh hƣởng của thời gian xử lý tới nhiệt Ďộ dung dich, dung dịch NaCl Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm 50 Hình 5.25: Ảnh hƣởng của thời gian xử lý tới nhiệt Ďộ dung dich, dung dịch NaCl Ďộ dẫn Ďiện ban Ďầu 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, Ďƣờng kính Ďiện cực 1.5mm 51 Hình 5.26: Mẫu E.coli trƣớc và sau khi xử lý bằng phóng Ďiện corona: a) Chƣa xử lý, b) Ďiện áp 80v-1,5ph, c) Điện áp 100V-1.5ph, d) Điện áp 100V-3ph, e) Điện áp 140V- 1.5ph, f) Điện áp 140v-1ph30 lƣu mẫu 2h, dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 10mm, dung tích xử lý 200ml (Ďiện áp Ďo ngõ vào) 52 Hình 5.27: Kết quả xử lý bằng phóng Ďiện corona, dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 10mm, dung tích xử lý 200ml (Ďiện áp Ďo ngõ vào) 53 Hình 5.28: Mẫu E.coli trƣớc và sau khi xử lý bằng phóng Ďiện spark: a) Mẫu Ďối chứng, b) Xử lý 2 phút, c) Xử lý kéo dài 10ph + 1,5ph, dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên xv
20. 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, dung tích xử lý 200ml, Ďiện áp 180V ( Ďo Ďầu vào) 53 Hình 5.29: Mẫu E.coli trƣớc và sau khi xử lý bằng phóng Ďiện corona: a) Mẫu Ďối chứng, b) Xử lý trực tiếp, c) Xử lý kéo dài, dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, dung tích xử lý 200ml. 54 Hình 5.30: Tổng hợp kết quả xử, dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên 15000µS/cm, dung tích xử lý 200ml (Ďiện áp Ďo ngõ vào) 55 Hình 5.31: So sánh mẫu E.coli trƣớc và sau khi xử lý bằng phóng Ďiện corona (hình trên) và spark (hình dƣới): Dung môi NaCl, Ďộ dẫn Ďiên 15000µS/cm, khoảng cách Ďiện cực 2mm, dung tích xử lý 200ml. 56 xvi
21. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố. 1.1.1. Tính cấp thiết của Ďề tài 1.1.1.1. Tầm quan trọng của nƣớc: Nƣớc là một thành phần chính của cơ thể và các cơ quan quan trọng. Nƣớc có năm chức năng chính: Nuôi dƣỡng tế bào: nƣớc cung cấp, vận chuyển chất dinh dƣỡng cần thiết cho các tế bào, chẳng hạn nhƣ các khoáng chất, vitamin và glucose Đào thải các chất cặn bã: nƣớc loại bỏ các Ďộc tố mà các cơ quan, tế bào từ chối Ďồng thời thông qua Ďƣờng nƣớc tiểu và phân. Chuyển hoá và tham gia các phản ừng trao Ďổi chất: nƣớc là dung môi hoà tan và vận chuyển các chất dinh dƣỡng trong thức ăn mà cơ thể Ďã hấp thu. Ổn Ďịnh nhiệt Ďộ cơ thể:nƣớc giúp cân bằng nhiệt Ďộ cớ thể trong môi trƣờng nóng hoặc lạnh. Nƣớc cho phép cơ thể giải phóng nhiệt khi nhiệt Ďộ môi trƣờng cao hơn so với nhiệt Ďộ cơ thể. Cơ thể bắt Ďầu Ďổ mồ hôi, và sự bay hơi của nƣớc từ bề mặt da rất hiệu quả làm mát cơ thể. Giảm ma sát: nƣớc là một chất bôi trơn hiệu quả quanh khớp. Nó cũng hoạt Ďộng nhƣ một bộ phận giảm xóc cho mắt, não, tuỷ sống và ngay cả Ďối với thai nhi trong nƣớc ối. 1.1.1.2. Tình trạng nƣớc bị ôi nhiễm Sinh vật có mặt trong môi trƣờng nƣớc ở nhiều dạng khác nhau. Bên cạnh các sinh vật có ích có nhiều nhóm sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho ngƣời và sinh vật. Trong số này, Ďáng chú ý là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh nhƣ các loại ký sinh trùng bệnh tả, lỵ, thƣơng hàn, sốt rét, siêu vi khuẩn viêm gan B, siêu vi khuẩn viêm não Nhật Bản, giun Ďỏ, trứng giun v.v Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trƣờng nƣớc chủ yếu là phân rác, nƣớc thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nƣớc thải các bệnh viện v.v Để Ďánh giá chất lƣợng nƣớc dƣới góc Ďộ ô nhiễm tác nhân sinh học, ngƣời ta thƣờng dùng chỉ số colifrom. Đây chỉ là số phản ánh số lƣợng trong nƣớc vi khuẩn colifrom, thƣờng không gây bệnh cho ngƣời và sinh vật, nhƣng biểu hiện sự ô nhiễm nƣớc bởi các tác nhân sinh 1
22. S K L 0 0 2 1 5 4