Top 8 # Xem Nhiều Nhất Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Oxi Hóa Khử Mới Nhất 3/2023 # Top Like

Nhà máy xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Nguyên lý hoạt động khi xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Trong phản ứng hóa học thì phản ứng oxi hóa khử là một phản ứng cho và nhận các electron. Sự khử là sự phản ngược lại với sự oxi hóa và oxi hóa khử chính là hai quá trình trong một phản ứng. Nếu như có một chất oxi hóa thì chất khác còn lại sẽ là chất khử. Một chất nếu như có khả năng làm mất các electron của chất khác càng mạnh thì khả năng oxi hóa của nó càng cao.

Một trong các tác nhân chính để được sử dụng oxy hóa là những chất sau : O3, Cl2, HCLO, CA(CLO)2, NaCLO, CaCL2.2H2O, v.v.

Ví dụ phản ứng hóa học về việc xử lý bằng oxi hóa là phản ứng oxi hóa xyanua

Để làm cho loại chất độc xyanua này thành không độc và để nó phân hủy thành khí CO2 với khí nitơ, người ta đã thực hiện việc oxi hóa với O3, CL2… Phản ứng oxi hóa của xyanua với Cl2 được biểu diễn như sau:

Phản ứng bậc một của phương trình khi chuyển NaCN vào NaOCN là nhờ Cl2, đây là một chất có lượng độc tính nhỏ ( chỉ 1/1000 của NaCN). Phản ứng này sẽ kết thúc trong vòng từ 5 – 10 phút và ở tại pH = 10,5. Phản ứng bậc hai sẽ phân hủy hợp chất NaOCN thành CO2 và N2. Độ pH phù hợp sẽ là 7 – 8 và thời gian phản ứng của nó sẽ là 30 phút.

Xử lý của oxi hóa trên được gọi là “phương pháp Cl2 kiềm” và sẽ thường được sử dụng trong khi xử lý chất xyanua.

Điện hóa là một cách trong xử lý nước thải

Các tác nhân khử được sau đây để sử dụng là ion sắt, H2SO4, FeSO4, SO2, NaHSO3, v..v.

Ví dụ về một việc khi xử lý nước thải bằng cách dùng phản ứng khử là ít với phản ứng khử crom có hóa trị VI là một phản ứng tiêu biểu.

Không giống với các kim loại khác thì crom (VI) sẽ không tạo ra các hidroxit để kết tủa như được thể hiện trong phương trình sau, thậm chí khi cả ở trong điều kiện kiềm:

(có màu da cam đỏ) (có màu vàng )

Ion dicromat nếu như ở trong điều kiện kiềm để trở thành ion cromat thì sẽ là một chất ổn định, sẽ không kết tủa và nếu trong điều kiện axit nó sẽ trở lại thành ion dicromat. Do vậy, ion crom (VI) sẽ được khử bằng ion sắt (II),…và trở thành ion crom (III), sau đó được thêm vào là chất bazơ để tạo thành hợp chất hidroxit kết tủa và sẽ được tách ra. Ví dụ của phản ứng này được trình diễn như sau:

2H2CrO4 + 6H2SO4 + 6FeSO4 = 3Cr2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 8H2O

6NaOH + Cr2(SO4)3 = 3Na2SO4 + 2Cr(OH)3

Cách xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Phụ thuộc vào những thành phần bản chất của nguồn bị ô nhiễm thì các tạp chất bị nhiễm bẩn có các tính chất khác nhau và thành phần hóa học khác nhau. Có các loại là tạp chất tan, có chất không tan, việc mà để xử lý nước thải sinh hoạt chính là để loại bỏ đi các tạp chất đó, làm sạch nước lại và có thể đưa loại nước đã làm sạch này vào nguồn tiếp nhận hoặc có thể đưa vào tái sử dụng lại được. Việc lựa chọn một phương pháp xử lý phù hợp thường được căn cứ ở trên đặc điểm của những loại tạp chất mà nó có trong nước thải: các thành phần tính chất, những nguồn gây ô nhiễm để có những phương pháp xử lý riêng.

Có rất nhiều phương pháp khác nhau trong việc xử lý nguồn nước thải thì trong đó đã có sử dụng phương pháp hóa học vào cho việc xử lý nước thải sinh hoạt. Đây đang là một biện pháp tối ưu nhất trong việc bảo vệ môi trường nước. Phương pháp xử lý hóa học mà thường được dùng trong hệ thống xử lý các nguồn nước thải sinh hoạt gồm có: trung hòa, tạo kết tủa, oxi hóa khử hoặc phản ứng phân hủy của các hợp chất độc hại có trong phản ứng. Trong đó việc mà xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử sẽ làm giảm được sự ô nhiễm nguồn nước:

– Muốn làm sạch nước thải thì chúng ta có thể sử dụng các chất oxi hóa hay hợp chất như chất Clo ở dạng khí và hóa lỏng, clorat canxi, dioxit clo, pemanganat kali, ozon, oxi không khí, …

Chất Clo và các chất có chứa cả clo hoạt tính là một chất oxi hóa mang lại hiệu quả và được sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất. Chúng sẽ được sử dụng khi để tách H2S, hidrosunfit và các hợp chất có chứa metyl sunfit, xyanua, phenol ra khỏi nguồn nước thải. Sau khi đã quá trình oxi hóa clo các hóa chất độc hại bị ô nhiễm đã được tách riêng ra khỏi nước thải thì quá trình này sẽ được diễn ra theo phản ứng giữa chất clo và nước thải.

Như vậy thì trong tại quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử thực chất chính là sử dụng những chất hóa học phù hợp cho tác dụng với những chất bẩn hay tạp chất mà nó có trong nước thải để tạo thành một hợp chất hòa tan có ít độc hoặc không độc đối với môi trường hay tạo ra những chất lắng đọng để dễ dàng xử lý.

Hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Tags: Xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử, Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý, Xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa, Xử lý photpho trong nước thải bằng phương pháp hóa học, Xử lý nitơ trong nước thải bằng phương pháp hóa học, Phương pháp clo hóa nước, Bể oxy hóa, Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Nước thải nói chung là nước thải được hình thành từ nhiều các chất ô nhiễm khác nhau tùy vào nguồn ô nhiễm. Do vậy cần phải có Oxy hóa bằng Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thô các biện pháp xử lý và phương pháp thích hợp khác nhau. Nói đến nước thải phải nói đến nước thải sinh hoạt từ các khu đô thị, khu dân cư đến nhà hàng khách sạn… đều được thải ra môi trường các cống rãnh trong thành phố gây nên các mùi hôi thối, ô nhiễm nghiêm trọng, đòi hỏi cần có biện pháp xử lý để giảm thiểu vấn đề ô nhiễm hiện nay.

Tùy thuộc vào thành phần bản chất của nguồn ô nhiễm, các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, thành phần hóa học khác nhau, có các loại tạp chất tan, chất không tan, việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng. Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải: thành phần tính chất, nguồn gây ô nhiễm để có phương pháp xử lý riêng.

Có rất nhiều phương pháp khác nhau trong sử lý nước thải trong đó có sử dụng phương pháp hóa học vào xử lý nước thải sinh hoạt đang là một giải pháp tối ưu nhất trong bảo vệ môi trường nước. Phương pháp xửlý hóa học thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt gồm có: trung hòa, oxy hóa.khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các hợp chất độc hại. Trong đó xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử sẽ làm giảm ô nhiễm nước:

– Để làm sạch nước thải chúng ta có thể sử dụng các chất oxi hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, pemanganat kali,oxy không khí, ozon…

– Cơ chế của phương pháp quá trình oxi hóa diễn ra nhằm nhiệm vụ tách các chất ô nhiễm độc hại chuyển thành chất ít độc và tách chúng ra.khỏi nước. Quá trình này có tốc độ xử lý cao tuy nhiên tiêu tốn khá nhiều hóa chất. Ta cùng tìm hiểu chi tiết của phương pháp này

+ Oxy hóa bằng Clo

Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa đem lại hiệu quả và được sử dụng rông rãi nhất. Chúng được sử dụng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải. Sau khi quá trình oxi hóa clo các chất độc hại o nhiễm được tách riêng ra khỏi nước thải quá trình này diễn ra theo phản ứng giũa clo và nước thải như sau.

* HOCl ↔ H+ + OCl-

Tổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính.

+ Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, dioxyt clo, clorat canxi tạo ra theo phản ứng:

Như vậy quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử thực chất là sử dụng các chất hóa học phù hợp để tác dụng với các chất bẩn, tạp chất có trong nước thải để tạo thành chất hòa tan ít độc hoặc không độc với môi trường hoặc tạo ra chất lắng đọng dễ xử lý.

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý sinh

1384 Lượt xem – 01-10-2019 17:44

Xử lý nước thải tại HCM đứng trước nhiều thách thức lớn đối với nhiều cơ quan ban ngành, đơn vị hoặc cá nhân trước thực trạng môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là về nước thải. Không khó để nhận thấy hầu như các kênh rạch, sông, hồ,… tồn tại trong tình trạng ô nhiễm cao, nước chuyển sang màu đen, bốc mùi hôi thối. Nguyên nhân trực tiếp rất dễ nhận ra xuất phát từ nguồn nước sinh hoạt, rửa xe, sản xuất – tái chế phế liệu,… hàng ngày xả thải sang các mạch nước ngầm, nước sông, nước giếng.

Theo thống kê từ UBND thành phố Hồ Chí Minh, trên địa bàn thành phố có khoảng  3.300 nguồn thải cơ sở sản xuất, công nghiệp, thương mại,.. thế nhưng chỉ có 1.140 cơ sở đạt chuẩn xả thải đầu ra, hơn 2.000 cơ sở chưa có hệ thống xử lý nước thải hoặc chưa đạt chuẩn môi trường. Một hệ thống xử lý chất thải hiệu quả chắc chắn sẽ mang đến hiệu quả kinh tế giúp doanh nghiệp/tổ chức yên tâm sản xuất và phát triển bền vững hơn.

Đặc trưng của nước thải ở các quận HCM

Hàm lượng các chất như BOD,COD, N, P, dầu mỡ, cát, bùn,… cao hơn mức cho phép.

Vi khuẩn, vi visus, nấm, các mầm bệnh là nguyên nhân ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống

Chất vô cơ không tan: rác thải, vỏ bao bì, lá cây, giấy ăn, tóc, giẻ rách,…

Phương pháp xử lý lý học

Song chắn rác

Trang bị hệ thống song chắn rác nhằm xử lý hết các chất thải có kích thước lớn như giẻ rách, vỏ sản phẩm, bao bì, bịch nhựa, khăn giấy,… giúp bảo trì và hạn chế tình trạng tắc nghẽn và hư hỏng đường ống dẫn nước cho các giai đoạn phía sau. Kích thước giữa các thanh khác nhau tùy theo loại song chắn rác mà bạn sử dụng.

Lắng cát

Nhiệm vụ của bể lắng cát là tách các hợp chất vô cơ không tan có kích thước vô cùng nhỏ từ 0,2 – 2 mm ra khỏi dòng nước tránh gây bào mòn hoặc ảnh hưởng đến đường ống dẫn nước. Có 3 loại bể lắng cát được sử dụng rộng rãi: bể lắng đứng, bể lắng ngang và bể lắng thổi khí.

Bể lắng

Các hạt cát, chất rắn lơ lửng (bể lắng 1), quá trình xử lý sinh học (bể lắng 2) hoặc cặn được tạo trong quá trình tạo bông còn sót lại được tách khỏi nước thải.

Tuyển nổi

Để quá trình tuyển nỗi diễn ra đạt hiệu quả cần nhờ đến quá trình sục bọt khí, các bọt khí kéo theo các hạt cặn nổi trên bề mặt để loại bỏ hoàn toàn các chất rắn kích thước nhỏ, dầu mỡ trong nước thải đi ra ngoài.

Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

Trung hòa

Vì nước thải chứa hàm lượng axit và kiềm khá cao, cần điều chỉnh cũng như duy trì nồng độ pH vào khoảng 6.5 – 8,5. Một số cách trung hòa nước:

Bổ sung các tác nhân hóa học

Vận chuyển nước axit đi qua vật liệu có tác dụng trung hòa

Hòa trộn nước thải axit với nước thải kiềm với nhau

Tiến hành hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hay hấp thụ khí amoniac bằng nước axit

Keo tụ – tạo bông

Trong nước thải thường tồn tại các hạt keo mịn có kích thước vô cùng nhỏ từ 0,1 – 10 micromet trong trạng thái lơ lửng. Nhờ lực hút Vander Waals cùng chuyển động Brown mà các hạt này xáo trộn, va chạm dẫn đến sự kết dính với nhau. Các hạt keo này qua lực đẩy tĩnh điện nhờ sự ion hóa các chất cũng như dung dịch có trong nguồn nước thải. Quá trình trung hòa phá vỡ tính bền của các hạt keo được gọi là quá trình keo tụ. Từ đó, các hạt keo đã trung hòa điện tích có thể liên kết và gắn kết với nhau tạo ra các bông cặn lớn, có kích thước lớn hơn nước và lắng xuống đáy bể được gọi là quá trình tạo bông.

Phương pháp xử lý sinh học

Đây là phương pháp dựa vào hoạt động của vi sinh vật, chúng sử dụng các chất hữu cơ và chất khoáng để làm thức ăn. Phương pháp này được chia làm 2 loại chính:

Phương pháp sử dụng VSV kỵ khí trong môi trường không có oxy

Phương pháp sử dụng VSV hiếu khí trong điều kiện cung cấp oxy liên tục

Quá trình oxy hóa phân hủy các chất hữu cơ diễn ra trong 3 giai đoạn:

Vận chuyển các chất hữu cơ đến bề mặt tế bào vi sinh vật

Khuếch tán bề mặt tế bào sang màng bán thấm

Chuyển hóa các chất trong tế bào để tổng hợp tế bào cũng như sản sinh nguồn năng lượng mới

Sở Tài nguyên và Môi trường TP. HCM đự kiến đến năm 2020 có 7 hệ thống xử lý nước thải tập trung tại các kênh rạch, sông, khu công nghiệp, khu dân cư,… nhằm hạn chế tình trạng ô nhiễm nguồn nước như hiện nay.

Hiện nay, phương pháp đốt dịch đen để tái sinh kiềm được áp dụng khá phổ biến để xử lý nước thải công đoạn nấu giấy. Tuy nhiên, thực chất phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm từ dạng này (lỏng) sang dạng khác (khí) mà không làm giảm tác động xấu đối với môi trường. Hơn thế nữa, phương pháp đốt chỉ mang lại hiệu quả kinh tế khi lưu lượng nước thải lớn (nhà máy giấy Bãi Bằng công suất 2000 m Để xử lý nước thải này đã có nhiều công trình nghiên cứu xử lý bằng phương pháp keo tụ, oxi hoá bằng Fenton…Nhiệm vụ đặt ra là tìm phương pháp nghiên cứu mới vì Fenton cần pH thấp. 3/ngày đêm). Với quy mô nhỏ của nhà máy, lượng dịch đen thải ra là 1,7 mCông nghệ xử lý nước thải bằng ozon hiện nay đang được nghiên cứu và từng bước áp dụng để xử lý các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học, trong đó có dịch thải công đoạn nấu giấy. Ngoài ra, do nước thải công đoạn này có độ màu và hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, hơn nữa nhược điểm của quá trình ozon là chi phí đầu tư cao, tiêu dùng nhiều năng lượng nên ta tiến hành đông keo tụ để giảm một phần chất ô nhiễm, tiết kiệm năng lượng khi xử lý bằng ozon. Phương pháp đông keo tụ có ưu điểm là có thể xử lý được một số hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học có phân tử lượng lớn, các kim loại nặng và đặc biệt là các chất ô nhiễm ở dạng chất rắn lơ lửng làm giảm đáng kể độ màu của nước thải cần xử lý. Do hàm lượng các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học trong nước thải cao, nên sau khi giảm được độ màu cần thiết ta thực hiện quá trình oxi hóa hóa học có thể loại bỏ được một phần COD và cắt mạch rất hiệu quả đối với các chất ô nhiễm dạng này. Với những ưu điểm đáng kể của ozon như: khử màu, tăng oxy hoà tan, giảm chất rắn lơ lửng và đặc biệt là tạo ra các sản phẩm phụ có độ độc không đáng kể…, phương pháp oxy hoá nâng cao trên cơ sở ozon được áp dụng để nghiên cứu xử lý nước thải nấu giấy. Trên cơ sở những lợi ích đó của ozone trong xử lý nước và nước thải và đặc trưng của nước thải công đoạn nấu giấy, ta nghiên cứu kĩ hơn về quá trình oxy hoá nâng cao trên cơ sở ozone để xem xét khả năng ứng dụng phương pháp này trong xử lý nước thải. 3/ngày, thì phương pháp đốt không thích hợp.

(O 3) là một dạng thù hình của ôxy, trong phân tử của nó chứa ba nguyên tử ôxy thay vì hai như thông thường.

Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn ôzôn là một chất khí có màu xanh nhạt. Ôzôn hóa lỏng màu xanh thẫm ở -112°C, và hóa rắn có màu xanh thẫm ở -193°C.

Ozone là sản phẩm tạo ra do sự phóng điện trong một khí chứa oxy, xảy ra theo phản ứng:

Theo lý thuyết, cần có 2960 kJ để sản xuất 1 kg ozone, nhưng trong thực tế, hiệu suất không vượt quá 5% và sự tiêu tốn năng lượng thực tế từ 60.000 đến 70.000 kJ. Năng lượng bị mất mát dưới dạng nhiệt. Nhiệt cần thiết để tạo ra một hệ thống làm lạnh khí đã được ozone hoá, nếu không sẽ bị phân huỷ rất nhanh do chất oxy hoá [16].

Đa số các thiết bị công nghiệp đều sử dụng sự phóng điện quầng ‘corona’ trong các ống tuýp mà phủ kim loại bên trong có một vật liệu cách điện bằng thuỷ tinh không gỉ được nối đất.

Cơ chế phản ứng của O 3 với các chất hữu cơ như sau [16]:

O 3 có thể oxi hóa các chất hữu cơ, đặc biệt các hợp chất có liên kết đôi, liên kết ba, tạo thành các ozonua và cuối cùng đi đến đứt liên kết tạo ra các hợp chất có mạch cacbon ngắn hơn.

H = 1,4649; điểm đông – 0,89 2O 0C; điểm sôi gần 151,4 0C. Trên điểm sôi và ở điều kiện áp suất thường H 2O 2 bắt đầu phân ly chậm và sau đó thì phân huỷ mãnh liệt. Nó hoà tan vô hạn trong nước và cho một dung dịch điện ly yếu [16]: 2 nguyên chất là chất lỏng không màu, nếu ở một lớp dày có màu xanh,

Dung dịch H 2O 2 chỉ bền tại 0 o C và bị phân huỷ ở nhiệt độ cao. Nó cũng rất nhạy cảm với những chấn động nên khó vận chuyển trên đường dài. Sự ma sát hay sự tiếp xúc với các chất oxy hoá cũng có khả năng gây nổ. Trong quá trình phân huỷ nó giải phóng một nhiệt lượng rất lớn. Hydroperoxit là một chất không ổn định.

Quá trình phân huỷ của H 2O 2 tạo thành O 2 và nước theo phương trình:

O O

Trong các dung dịch loãng, quá trình oxi hóa các chất hữu cơ xảy ra chậm do đó cần sử dụng thêm các chất xúc tác là các ion kim loại có hoá trị thay đổi như Fe 2+, Cu 2+, Mn 2+, Cr 3+, Ag+. Khi chọn chất xúc tác cho phản ứng oxi hóa dùng H 2O 2 phải cân nhắc và để ý đến kinh nghiệm thực tế đối với từng loại nước thải khác nhau tính chất và thành phần chất bẩn. Oxi hóa bằng H 2O 2 kết hợp với xử lý sinh học để giảm hàm lượng COD đến trị số mong muốn. Trong một số trường hợp oxi hóa để giảm COD sẽ làm tăng BOD trong nước thải vì H 2O 2 đã biến các chất không hoặc khó phân hủy thành các hợp chất dễ dàng bị phân hủy sinh học.

Cơ chế oxi hoá các chất trong nước thải của ozone:

Ozone (O 3) là một tác nhân oxi hoá mạnh trong số các chất oxi hoá thông dụng, có thế oxi hoá 2,07 V; vì vậy ozon có thể xảy ra phản ứng oxi hoá với nhiều chất hữu cơ và các chất vô cơ trong nước. Những công trình nghiên cứu về quá trình ozon cho thấy, ozon có thể oxi hoá các chất khác nhau theo hai cách [18]:

– Oxi hoá trực tiếp bằng phân tử ozon hoà tan trong nước O 3.

Hai con đường oxi hoá nói trên của ozon xảy ra cạnh nhau. Quá trình oxi hoá trực tiếp bằng phân tử ozon xảy ra tương đối chậm (10-5 – 10 7 M-1sec-1) so với oxi hoá gián tiếp thông qua gốc hydroxyl do sự phân huỷ ozon tạo ra (10 12 – 10 14 M-1sec-1). Tuy vậy, nồng độ ozon trong nước khi ozon hoá tương đối cao, trong khi đó, nồng độ gốc hydroxyl trong điều kiện ozon hoá thông thường lại tương đối nhỏ, vì thời gian sống của gốc hydroxyl ngắn (thời gian bán huỷ tính bằng phần nghìn giây – microsecond), nên nồng độ gốc hydroxyl *OH khi oxi hoá bằng ozon không bao giờ vượt quá 10-12 M [17].

Hoigné et al (1977) đã nhận thấy [17], trong điều kiện axit, con đường oxi hoá trực tiếp bằng phân tử ozon là chủ yếu, trong khi đó, trong điều kiện pH cao, hoặc trong những điều kiện có các tác nhân khác như H 2O 2, UV, chất xúc tác,… tạo thuận lợi cho quá trình tạo gốc *OH, con đường oxi hoá gián tiếp thông qua gốc hydroxyl sẽ là chủ yếu và hiệu quả oxi hoá được nâng cao. Do đó, thay vì sử dụng ozon một mình, nhiều công trình nghiên cứu đã theo hướng tìm kiếm các tác nhân phối hợp với ozon hoặc chất xúc tác nhằm tạo ra gốc *OH để nâng cao hiệu quả oxi hoá của ozon khi cần xử lí những hợp chất bền vững, khó phân huỷ trong nước và nước thải. Đó chính là quá trình oxi hoá nâng cao trên cơ sở ozon. Những tác nhân đưa thêm vào được nghiên cứu nhiều nhất là H 2O 2 được gọi là quá trình peoxon (O 3/H 2O 2 ), hoặc các chất đồng thể như chất xúc tác kiềm (O 3/pH), chất xúc tác các muối Fe(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), các chất xúc tác dị thể như oxid các kim loại TiO 2, MnO 2 được gọi chung là quá trình catazon (O 3/Cat). Trong chiều hướng đó, sự phân huỷ của ozon để tạo ra gốc hydroxyl cũng sẽ dễ dàng khi có bức xạ tử ngoại UV.

Hai đường đi phản ứng oxi hoá của ozon trong dung dịch nước

Quá trình oxi hoá của ozon với sự có mặt của hydrogen peroxit (O 3/H 2O 2 ) được gọi là quá trình peroxon hoặc perozon. Sự khác nhau cơ bản giữa quá trình ozon và peroxon là ở chỗ, quá trình ozon thực hiện sự oxi hoá các chất ô nhiễm chủ yếu trực tiếp bằng phân tử ozon trong nước trong khi đó quá trình Peroxon thực hiện sự oxi hoá chất ô nhiễm chủ yếu là gián tiếp thông qua gốc hydroxyl được tạo ra từ ozon [17].

Khi ozon hoá để thực hiện quá trình oxi hoá, lượng ozon không hoà tan hết còn dư thoát ra ở dạng khí, trong khi đó, ở quá trình Peroxon, do sự có mặt hydroxyl peroxit đã gia tăng đáng kể quá trình tiêu thụ và phân huỷ ozon làm cho sự chuyển ozon từ pha khí sang pha lỏng được tăng cường. Vì quá trình oxi hoá thông qua gốc hydroxyl hiệu quả hơn quá trình oxi hoá trực tiếp bằng phân tử ozon nên quá trình peroxon được sử dụng rất phổ biến và phát triển mạnh nhiều năm gần đây để xử lí những chất hữu cơ khó bị oxi hoá trong nước uống và nước thải. Đối với nước uống, quá trình Peroxon được áp dụng để xử lí các chất gây mùi, vị khó chịu như geosmin, 2-metyliosboeneol (MIB), các hợp chất hữu cơ chứa clo, đồng thời còn sử dụng như một tác nhân khử trùng mạnh, tiêu diệt được những loại vi khuẩn hoặc các loại kém bền vững với clo như Giardia và Crytosporidium. Đối với nước thải, quá trình peroxon sử dụng để xử lí các chất mang màu hoặc các chất hữu cơ chứa halogen như tricloetylen (TCE), percloetylen (PCE), diclopropen (DCPE), clopentan (CPA), dicloetan (DCA),… các hợp chất của phenol, các alcohol và axit dây ngắn đến mức độ khoáng hoá nhất định. Tuy vậy, quá trình Peroxon thường được dừng lại ở mức độ phân huỷ nào đó, nhằm chuyển hoá các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học thành những chất hữu cơ có khả năng dễ bị phân huỷ sinh học, làm cải thiện tỷ số BOD/COD trong nước thải theo chiều thuận lợi để thực hiện các quá trình xử lí sinh học tiếp sau.

Các phản ứng tiếp theo tạo thành gốc hydroxyl xảy ra như sau:

Một số anion vô cơ thường có trong nước ngầm và nước thải cũng có thể làm giảm hiệu quả của quá trình Peroxon do chúng tìm diệt gốc *OH vừa được tạo ra. Những chất tìm diệt gốc hydroxyl làm mất gốc *OH theo phản ứng sau:

H 2O 2 bản thân phản ứng chậm với ozon, nhưng sản phẩm phân huỷ của H 2O 2 là ion HO 2– lại phản ứng rất mạnh với ozon theo phương trình (II.2). Vì vậy, trong môi trường pH cao rất thuận lợi cho phản ứng (II.1) xảy ra, do đó làm tăng tốc độ quá trình phân huỷ ozon và tạo ra gốc *OH. Nếu tăng pH lên một đơn vị có thể tăng tốc độ tạo thành gốc *OH lên 10 lần. Trị số pH tối ưu của quá trình peroxon thường nằm trong khoảng 7 – 8.

Phương trình (II.9) cho thấy 1 mol H 2O 2 tác dụng với 2 mol O 3 sẽ tạo ra 2 gốc tự do *OH. Tuy nhiên, nhu cầu H 2O 2 còn phụ thuộc vào sự có mặt của những chất tìm diệt gốc *OH trong hệ. Nếu H 2O 2 quá dư thì sẽ có tác dụng ngược lại, làm giảm hiệu quả của quá trình O 3/H 2O 2 vì H 2O 2 cũng có tác dụng như chất tìm diệt gốc *OH.

· Chất xúc tác kiềm: Thực hiện phản ứng ozon hoá với môi trường pH cao có tác dụng nâng cao đáng kể năng lực oxi hoá của ozone. Nguyên nhân là trong môi trường pH cao phản ứng giữa ion hydroxit và ozone dẫn đến sự hình thành gốc anion superoxit O 2– và gốc *HO 2:

Bằng phản ứng giữa ozone và gốc anion superoxit, gốc anion ozonit được hình thành, sau đó lập tức phân huỷ khi có mặt ozone và tạo ra gốc *OH. Kết quả là ba phân tử ozone tạo ra được 2 gốc hydroxyl như sau: 3O 3 + OH – + H + → 2HO – + 4O 2

Xử lí nước thải bằng ozone với các chất xúc tác đồng thể sunfat Fe (II), Mn (II), Ni (II) hoặc Co (II) có tác dụng loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ cao hơn so với khi sử dụng ozone đơn thuần.

Cơ chế có thể xảy ra theo hai khả năng đề xuất như sau:

Khả năng thứ nhất: Chất xúc tác chỉ đóng vai trò như một chất hấp phụ Me – OH, ozone và gốc hydroxyl tạo ra từ sự phân huỷ ozone sẽ là tác nhân oxi hoá.

Khả năng thứ hai: Chất xúc tác có thể tác dụng với cả ozone và chất hữu cơ hấp phụ trên bề mặt, đúng nghĩa với bản chất của quá trình xúc tác.

Độ hòa tan của O 3 trong nước phụ thuộc vào pH và hàm lượng các chất hòa tan. Với môi trường axit có muối trung tính sẽ làm tăng độ hòa tan của O 3 ngược lại trong môi trường kiềm làm giảm độ hòa tan của O 3. Nhìn chung, ozon hoà tan kém trong nước và là hợp chất không bền, thời gian sống chỉ vài phút. Vì vậy, để có thể đạt được số lượng ozon hoà tan trong nước đủ lớn cho quá trình oxi hoá, phải đưa vào hệ một lượng O 3 lớn. Ngoài nhược điểm nói trên, khi sử dụng O 3 làm chất oxi hoá trong xử lý nước và nước thải là phải sản xuất O 3 tại chỗ, ngay trong dây chuyền xử lý. Ở áp lực cao O 3 bị phân hủy rất nhanh, do đó việc sản xuất và hòa tan vào nước phải tiến hành ở áp lực thấp.

Công nghệ dựa vào các quá trình oxi hoá nâng cao là công nghệ được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất trong những năm gần đây. Có thể nói, thành tựu quan trọng có ý nghĩa nhất trong lĩnh vực xử lí nước và nước thải trong vòng hơn hai thập kỉ qua chính là sự phát triển mạnh mẽ các công trình nghiên cứu và ứng dụng những quá trình oxi hoá nâng cao trong đó có ozone.

Email: moitruongxuyenviet@gmail.com

Tư vấn miễn phí:

CÔNG TY TNHH MÔI TRƯỜNG XUYÊN VIỆT

Địa chỉ: 537/18/4 Nguyễn Oanh, Phường 17, Quận Gò Vấp, TP.HCM

(Địa chỉ cũ: B30 Khu Chung Cư An Lộc, Phường 17, Quận Gò Vấp, TPHCM)

Điện thoại: (+84) 028 3895 3166

Hotline: 0903.018.135 – 0918.280.905

Email: moitruongxuyenviet@gmail.com – info@moitruongxuyenviet.com

Fax: (+84) 028 3895 3188

Chúng tôi rất vui được giải đáp những thắc mắc của bạn. Trân trọng!