OXI HOÁ NÂNG CAO – PEROXON

 

1.1.  Cơ sở lý thuyết cho quá trình Peroxon

Quá trình oxi hóa của ozon với sự có mặt của hydrogen peroxit (O3/H2O2) được gọi là quá trình Peroxon hoặc Perozon.

1.1.1. Cơ chế

            Sự khác nhau cơ bản giữa hai quá trình Ozon và Peroxon là ở chỗ, quá trình ozon thực hiện quá trình oxi hóa các chất ô nhiễm chủ yếu trực tiếp bằng phân tử ozon trong nước trong khi đó quá trình Peroxon thực hiện sự oxi hóa các chất ô nhiễm chủ yếu là gián tiếp thông qua gốc hydroxyl được tạo ra từ ozon.

            Sự có mặt của H2O2 được xem như làm tác dụng khơi mào cho sự phân hủy O3 thông qua ion hydroperoxit HO2- được mô tả trong các phương trình sau:

H2O2               HO2-  +   H+                   (1.17)

HO2-  +  O3    *O3-  +  *HO2                   (1.18)

            Các phản ứng tạo thành gốc *HO:

-   Tạo gốc *HO từ *O3-

                              O3   +   H+        *HO3                           (1.19)

                              *HO3                 *HO  +  O2                  (1.20)

-   Tạo gốc *HO từ *HO2

                                    *HO2                H+     +  *O2-                 (1.21)

                                    *O2-   +  O3      *O3-   +  O2                   (1.22)

                                    *O3-    +   H+     *HO3                             (1.23)

                                    *HO3                  *HO  +  O3                   (1.24)

Phương trình tổng hợp đặc trưng cho quá trình Peroxon:

                                    H2O2 + 2O3       2*HO   + 3O2                (1.25)

1.1.2. Ưu điểm

Việc lựa chọn quá trình Peroxon vào nghiên cứu xử lý nước, nước thải là nhờ những ưu điểm sau:

-   Dễ thực hiện, thao tác đơn giản, ít tốn hóa chất.

-   Hiệu quả oxi hóa được nâng cao rất nhiều so với Ozon sử dụng một mình. Áp dụng quá trình Peroxon để xử lý nước và nước thải sẽ dẫn đến khoáng hóa hoàn toàn các chất hữu cơ thành CO2, H2O và các iôn vô cơ,…hoặc phân hủy từng phần, chuyển các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành các chất mới có khả năng phân hủy sinh học nhờ vào tác nhân hydroxyl *HO được sinh ra  trong quá trình phản ứng.

-   Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học tiếp sau.

-   Do tác dụng oxy hóa cực mạnh của *HO so với các tác nhân diệt khuẩn truyền thống (các hợp chất của clo) nên ngoài khả năng tiêu diệt triệt để các vi khuẩn thông thường, chúng còn có thể tiêu diệt các tế bào vi khuẩn và virus gây bệnh mà clo không thể diệt nổi.

-   Tăng hàm lượng DO sau quá trình xử lý.

-   Nước thải sau xử lý không cần chỉnh pH và hàm lượng cặn thấp.                                                                                                                                                                                                                                                                                       

1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng

Ø  Độ pH và độ kiềm

Hydrogen peroxit bản thân phản ứng chậm với ozon, nhưng sản phẩm phân hủy của nó theo phương trình (1.17) là ion HO2- lại phản ứng rất mạnh với ozon theo phương trình (1.18). Vì vậy, trong môi trường pH cao rất thuận lợi cho phản ứng (1.18) do đó làm tăng tốc độ phân hủy ozon và tạo ra gốc *HO. Nếu tăng pH lên 1 đơn vị, có thể tăng tốc độ tạo thành gốc *HO lên 10 lần [Meijer, R.T, et al.,1998]. Trị số pH tối ưu của quá trình Peroxon thường nằm trong khoảng 7-8.

Độ kiềm là một thông số quan trọng của quá trình Peroxon. Nếu trong nước thải có độ kiềm bicacbonat và cacbonat, cần loại bỏ chúng trước khi tiến hành phản ứng Peroxon.

Ø  Tỷ lệ H2O2/O3

            Theo phương trình (1.25) 1 mol H2O2 tác dụng với 2 mol O3 tạo ra 2*HO. Theo nhiều tác giả, tỷ lệ tối ưu H2O2/O3 là 0,5 mol H2O2 cho 1 mol O3. Tuy nhiên, nhu cầu H2O2 còn tùy thuộc vào sự có mặt của các gốc tìm diệt gốc *HO do đó tỷ lệ này sẽ thay đổi. Nói chung, tỷ lệ H2O2/O3 tối ưu để có thể cho tốc độ phản ứng tạo gốc hydroxyl cực đại phải xác định vào từng trường hợp cụ thể.

Ø  Ảnh hưởng của các ion vô cơ

            Nói chung, tương tự như quá trình Fenton đối với quá trình Peroxon các ion Clorua, cacbonat và bicacbonat thưởng có ảnh hưởng đến phản ứng nhiều nhất, trong khi đó các ion Sulphat, photphat và nitrat thường có ảnh hưởng ở mức độ thấp.

1.1.4. Các nghiên cứu, ứng dụng

             Đối với nước uống, quá trình Peroxon được áp dụng để xử lý các chất gây mùi, vị khó chịu như geosmin, 2-metyliosbocneol (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 kén bền vững với clo như như: Giardia và Cryptosporidium.

            Đối với nước thải, quá trình Peroxon sử dụng để xử lý các chất mang màu hoặc các chất hữu cơ halogen, các hợp chất của phenol. Tuy vậy, quá trình Peroxon thường được dừng lại ở mức độ phân hủy nào đó, nhằm chuyển các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành những chất hữu cơ có khả năng dễ bị phân hủy sinh học tạo điều kiện thuận lợi để thực hiện các quá trình xử lý sinh học tiếp sau.

Ø  Các nghiên cứu, ứng dụng quá trình Peroxon trên thế giới

-   Xử lý clorofooc trong nước ngầm ở Commerce City, Colordo, USA với nồng độ 33,4 mg/l đã được Zappi et al. [1992] nghiên cứu bằng hệ O3/H2O2. Với lượng ozon liên tục cho vào thiết bị phản ứng dung tích 1lít với lượng 3mg/l. Kết quả là trong vòng 20 phút khoảng 90% clorofooc được xử lý.

-   Khi nghiên cứu quá trình Peroxon với đối tượng thuốc diệt cỏ, Ku et al [1999] đã tiến hành phân hủy monocrotophos pha trong nước đã loại bỏ các ion. Kết quả thấy sau 20 phút đã phân hủy được trên 95% thuốc diệt cỏ.

Ø  Các nghiên cứu, ứng dụng quá trình Peroxon ở Việt Nam

-   Trần Mạnh Trí và các đồng tác giả [2005] đã nghiên và đưa vào áp dụng hệ O3/H2O2 để xử lý nước thải sản xuất bột giấy từ gỗ cây keo lai. Kết quả đã có thể xử lý giảm được 98-99% so với độ màu ban đầu.

-    GS.TS Trần Mạnh Trí đã sử dụng quá trình Peroxon kết hợp với lọc trên giá thể FLOCOR, hấp thụ trên than hoạt tính, lọc qua cát để xử lý thuốc bảo vệ thực vật tồn đọng. Bằng phương pháp này, các chất hữu cơ độc hại, khó phân hủy sẽ bị phân hủy thành các chất vô hại như CO2, H2O hoặc các axit vô cơ phân tử thấp. Nước sau khi xử lý loại bỏ hết thuốc bảo vệ thực vật được quay trở lại tiếp tục tái sử dụng để pha loãng lượng thuốc bảo vệ thực vật cần tiêu hủy tạo thành một chu trình khép kín, không có nước thải ra ngoài. Hiện nay, công nghệ này đang được triển khai áp dụng tại Trạm môi trường xanh Bến Lức - Long An với chi phí 14.600 đồng/kg thuốc bảo vệ thực vật.

 Nếu doanh nghiệp có nhu cầu xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho dự án của mình hoặc đang có thắc mắc cần giải quyết, đừng ngần ngại hãy liên hệ ngay với Công ty xử lý nước thải Xuyên Việt để giải quyết vấn đề các bạn nhé: 

 HOTLINE: 0903 018 135 
Email: Moitruongxuyenviet@gmail.com

Tư vấn miễn phí:

CÔNG TY TNHH MÔI TRƯỜNG XUYÊN VIỆT

Địa chỉ: 191 Đường số 8, Phường 17, Quận Gò Vấp, Tp HCM

Điện thoại: (+84) 028 3895 3166

Hotline: 0903.018.135 - 0918 28 09 05

Email: moitruongxuyenviet@gmail.com

Fax: (+84) 028 3895 3188

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