HÓA CHẤT KHỬ MÀU NƯỚC THẢI

Hóa chất khử màu nước thải nhằm mục đích phá các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải thường là các mạch vòng Benzen có trong nước thải rỉ rác, dệt nhuộm, sản xuất cồn, sản xuất dược phẩm.

Nước thải công nghiệp dệt nhuộm gồm có các chất ô nhiễm chính: Nhiệt độ cao, các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi; Các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột, H2SO4, CH3COOH, NaOH,NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3… các loại thuốc nhuộm, các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng tùy thuộc loại vải, màu và chủ yếu đi vào nước thải của các công đoạn sản xuất.

Nước thải dệt nhuộm luôn dao động rất lớn về lưu lượng và tải lượng ô nhiễm, thay đổi theo mùa, theo loại hàng sản xuất và chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, các đặc trưng ô nhiễm của nước thải công nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam gồm: pH = 9,0 – 14,0; BOD = 150 – 620 mg/L; COD = 570 – 4200 mg/L; TSS = 800 – 1100 mg/L; Độ màu= 1000- 2500 (Pt-Co).

Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm, về cơ bản qua các bước sau: Tách rác – Xử lý hóa học – Xử lý hóa lý – Xử lý sinh học –Lọc thô - Khử trùng – Xả ra nguồn tiếp nhận. Có một vài đơn vị đưa ra công nghệ vi sinh trước hóa lý sau cho dệt Phong Phú, dệt Phước Long nhưng hệ thống hoạt động không hiệu quả lắm.

Các phương pháp hóa học, hóa lý truyền thống để xử lý nước thải dệt nhuộm là trung hòa điều chỉnh pH, đông keo tụ, hấp phụ, oxy hóa. Tuy nhiên, độ màu và một số chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước thải dệt nhuộm rất khó xử lý, gây màu tối cho nguồn tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan.

   Các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải thường là các mạch vòng Benzen. Để khử các màu trong nước thải khó phân giải bằng vi sinh có các phương pháp lý thuyết như sau:

- Quá trình ozone hóa (Advanced oxidation processes : AOPs – Oxi hóa bậc cao)

Với vai trò là tác nhân ái điện tử, ozone tấn công vào các chất ở các vị trí giàu điện tử.

Phản ứng của ozone với phenol

Đối với hợp chất thơm có nhóm cho điện tử như –OH, – NH2 ,… gắn vào vòng benzen, ozone phản ứng nhanh chóng với các hợp chất này ở các vị trí ortho và para. Kết quả của quá trình ozone hóa các hợp chất chứa vòng benzen là làm mất đi cấu trúc vòng và tạo ra những sản phẩm là các chất đơn giản như aldehid, acid mạch ngắn. Các sản phẩm này có thể bị ozone hóa tạo ra CO và H2O.

- Quang Fenton H2O2 và Fe2+ và năng lượng photon UV

Hệ quang hóa Fenton (Fenton/UV) là phương pháp có hiệu quả xử lí tốt hơn hệ phản ứng Fenton không quang hóa nhờ sự tương tác của các bức xạ UV với tác nhân Fenton tạo nhiều hơn gốc hydroxyl HO có khả năng oxi hóa mạnh hơn cả ozon và H2O2 và chỉ sau Flo [1]. Trong hệ phản ứng Fenton, sự sản sinh ra gốc HO theo cơ chế xúc tác của Fe2+ như sau:

Đầu tiên xảy ra phản ứng tạo gốc HO:

        Fe2+ + H2O2  + hv → Fe3+ + HO¯ + HO                   (1)

Sau đó xảy ra phản ứng phục hồi Fe2+:

       Fe3+ + H2O2 + hv → Fe2+ + H+ + HO2                      (2)

Khi chiếu UV HO còn  được tạo thành do sự tương tác của chùm tia UV với H2O2 [2]:

          H2O2 + hν → 2HO                                                               (3)

H2O2 + Fe2+ + hν → Fe3+ + HO + HO                             (4)

Nitrobenzene là chất độc hại được khuyến cáo có tiềm năng gây ung thư [3]. Nó được thải ra môi trường từ các nhà máy sản xuất hoá chất, thuốc trừ sâu, cao su tổng hợp… và các dịch rỉ ra từ các bãi rác tập trung. Vì vậy việc nghiên cứu xử lí nó trong nước thải đang là vấn đề cần giải quyết. 

Trong bài báo này, chúng tôi tiến hành khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy nitrobenzene bằng hệ Fenton/UV thông qua việc đánh giá độ chuyển hóa nitrobenzene và độ giảm COD. Các sản phẩm trung gian cũng được nhận diện để bước đầu tìm hiểu cơ chế chuyển hóa nitrobenzene bởi Fenton/UV.

Quá trình này được sử dụng để oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước với các tác chất là H2O2 và FeSO4.

Fe3++H2O  →  *HO + Fe2++ H+

Fe2+ + H2O2 → Fe3++ OH+*HO

- Peroxon H2O2 và O3

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

H2O2 + 2O→  2*HO + 3O2

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+               

                    HO2-  +  O→ *O3-  +  *HO2

 

- Chất xúc tác bán dẫn quang hóa TiO2 và năng lượng photon UV

TiO2 là một vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng, trong suốt, chiết suất cao, từ lâu đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: Sơn, nhựa, giấy, mỹ phẩm, dược phẩm… Tuy nhiên, những ứng dụng quan trọng nhất của TiO2 ở kích thước nano là khả năng làm sạch môi trường thông qua phản ứng quang xúc tác và khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng ở quy mô dân dụng. Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy một loại vật liệu nào lại có nhiều ứng dụng quý giá, thậm chí không thể thay thế như vật liệu nano TiO2.

Chất xúc tác là chất có tác dụng làm giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng hoá học và không bị mất sau khi phản ứng. Nếu quá trình xúc tác được kích thích bằng ánh sáng thì được gọi là quang xúc tác. Chất có tính năng kích hoạt các phản ứng hoá học khi được chiếu sáng gọi là chất quang xúc tác. Nhiều hợp chất bán dẫn như TiO2, ZnO, In2O3 có tính năng quang xúc tác, nhưng nano TiO2 là một vật liệu quang xúc tác tiêu biểu:

- Khi được chiếu ánh sáng, nano TiO2 trở thành một chất oxy hoá khử mạnh nhất trong số những chất đã biết (gấp 1,5 lần ozôn, gấp hơn 2 lần clo – là những chất thông dụng vẫn được dùng trong xử lý môi trường). Điều này tạo cho vật liệu nhiều ứng dụng phong phú, đa dạng và quý giá. Nano TiO2 có thể phân huỷ được các chất độc hại bền vững như điôxin, thuốc trừ sâu, benzen… cũng như một số loại virus, vi khuẩn gây bệnh với hiệu suất cao hơn so với các phương pháp khác. Dưới tác dụng của ánh sáng, nano TiO2 trở nên kỵ nước hay ái nước tuỳ thuộc vào công nghệ chế tạo. Khả năng này được ứng dụng để tạo ra các bề mặt tự tẩy rửa không cần hoá chất và tác động cơ học hoặc các thiết bị làm lạnh không cần điện. Khả năng quang xúc tác mạnh của nano TiO2 còn đang được nghiên cứu ứng dụng trong pin nhiên liệu và xử lý CO2 gây hiệu ứng nhà kính.

- Nano TiO2 kháng khuẩn bằng cơ chế phân huỷ, tác động vào vi sinh vật như phân huỷ một hợp chất hữu cơ. Vì vậy, nó tránh được hiện tượng “nhờn thuốc” và là một công cụ hữu hiệu chống lại sự biến đổi gen của vi sinh vật gây bệnh.

- Nano TiO2 hoạt động theo cơ chế xúc tác nên bản thân không bị tiêu hao, nghĩa là đầu tư một lần và sử dụng lâu dài.

- Bản thân nano TiO2 không độc hại, sản phẩm của sự phân huỷ chất này cũng an toàn.

Những đặc tính này tạo cho nano TiO2 những lợi thế vượt trội về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong việc làm sạch môi trường nước và không khí khỏi các tác nhân ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và sinh học.

Chúc quý khách làm việc vui vẻ và hiệu quả!

Speak Your Mind

*

Speak Your Mind

*