Bài thuyết trình Cơ sở công nghiệp môi trường: Quá trình oxy hóa khử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC
PHẨM TP.HCM
KHOA: CNSH&KTMT
Môn: CƠ SỞ CÔNG NGHIỆP MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI: QUÁ TRÌNH OXY HÓA – KHỬ
GVHD: TRẦN THỊ NGỌC MAI
Danh sách nhóm
STT TÊN MSSV CÔNG VIỆC
1 TRỊNH THỊ BÍCH HUYỀN 2009120096 Quá trình khử trùng
2 ĐỔNG THỊ HỒNG PHẤN 2009120029 Khử xyanua
3 PHẠM THỊ DUYÊN 2009120027 Quá trình oxy hóa khử, tổng hợp làm
PowerPoint
4 NGUYỄN THỊ NGỌC DIÊN 2009120057 Khử com
NỘI DUNG CHÍNH
I. Giới thiệu chung
1. Khái niệm oxi hóa khử
2. Quá trình oxi hóa khử
II. Các ứng dụng của phản ứng oxi hóa khử
1. Quá trình khử trùng
1.1. Phương pháp lý học
1.2. Phương pháp hóa học
2. Khử cyanide
2.1. Khử cyanide bằng clo
2.2. Khử cyanide bằng ôzne
3. Khử crom
1.
Khái niệm phản ứng oxy hóa khử
Là phản ứng có sự trao đổi electron giữa các nguyên tử của những nguyên tử tham gia
phản ứng
Mỗi phản ứng có 2 quá trình xảy ra đồng thời là sự khử và sự oxi hóa
I. giới thiệu chung

2. Quá trình oxy hóa khử trong xử lý nước thải

Cơ sở: phản ứng oxi hóa khử

Ứng dụng:
-khử trùng
-khử cyanide
- khử crom
1.Quá trình khử trùng
Khái niệm: là quá trình tiêu diệt 1 cách có chọn lọc những vi sinh có khả
năng gây bệnh.
3 nhóm có khả năng gây bệnh quan trọng nhất là: vi khuẩn, vi trùng và
amoebic cyst ( nang bào).
II. Các ứng dụng của phản ứng oxy hóa – khử
Các phương pháp khử trùng
- Phương pháp lý học:
+ Phương pháp nhiệt.
+ Phương pháp khử trùng bằng tia cực tím.
+ Phương pháp siêu âm.
+ Phương pháp lọc.
- Phương pháp hóa học:
+ Khử trùng bằng clo và hợp chất của nó.
+ Khử trùng bằng iot khử trùng bằng ion của các kim loại nặng.
+ Khử trùng bằng ozon.
1.1. Phương pháp lý học
1.1.1. Phương pháp nhiệt
Khái niệm: là phương pháp đun sôi ở 100 các vi sinh vật bị tiêu diệt.
- Đối với vi khuẩn bào tử với lớp bảo vệ vững chắc cấn đun sôi đến 1200.

là phương pháp đơn giản nhưng tốn kém năng lượng,chỉ có thể áp dụng ở quy

mô nhỏ
1.1.2 Phương pháp khử trùng bằng tia cực tím
Khái niệm: UV là tia bức xạ điện từ có bước sóng
khoảng 4-400nm (254nm có khả năng diệt khuẩn hiệu
quả nhất).
- có tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khuẩn.
là biện pháp khử trùng hiệu quả. Tuy nhiên khả
năng nhiễm khuẩn rất cao và chi phí cao.
1.1.3. Phương pháp siêu âm
-
Dùng dòng điện siêu âm với cường độ không
nhỏ hơn 2w/cm2 trong thời gian khoảng trên
5 phút có khả năng diệt được toàn bộ vi sinh
vật trong nước.
1.1.4. Phương pháp lọc
-Thườngdùngcáctấmsànhsứgốmcókherãnhcựcnhỏdùngđểloại
bỏcácvisinhvậtcókíchthước103–2.103nm.
1.2. phương pháp hóa học
1.2.1. khử trùng bằng ozon

Cơ chế khử trùng bằng ozone
•
Quá trình oxi hóa trực tiếp phá hủy emzyme và nguyên sinh chất của tế bào.
•
Tác động làm phân hủy thành phần của axit nucleic.
•
Phá vỡ các liên kết cacbon-nitro hàng đầu.

Các phản ứng xảy ra
•

O
3
+ H
2
O = HO
3+
+ OH
-
•
HO
3+
+ OH
-
= 2HO
2
•
O
3
+ HO
2
= HO + 2O
2
•
HO + HO
2
= H
2
O + O
2


Cách tạo ozon

Tia lửa điện: an toàn hiệu quả,dễ dàng kiểm soát được ozon.

Điện phân: dễ dàng tạo ra ozon nhưng ít được sử dụng trong xử lý nước uống,
phương pháp này đắt gấp 2-5 lần so với dùng tia lửa điện.

Quang hóa (bức xạ tia cực tím).

Phạm vi ứng dụng của ozon
- Nước sinh hoạt:

Cải thiện chất hữu cơ gây màu gây mùi.

Diệt vi khuẩn và vi trùng.

Oxi hóa các chất hữu cơ.

Oxi hóa các kim loại (khử sắt và mangan).
- Nước bể bơi:

Góp phấn cải thiện nước về độ trong,khử trùng nước, giảm lượng clo kết hợp trong bể
bơi.
-Nước thải sinh hoạt:

Khử trùng nước thải đã lọc sạch.

Khử mùi tronng xử lý bùn.

ƯU ĐIỂM:

- ozon hiệu quả hơn clo trong việc diệt virut và vi khuẩn.
- Quá trình khử trùng diễn ra trong thời gian ngắn.
- Quá trình khử trùng diễn ra hiệu quả và đạt chất lượng
tốt.
- Không cấn quan tâm đến việc vận chuyển và bảo quản
chất khử trùng.

NHƯỢC ĐIỂM:
- Dùng với liều lường thấp có thể không có hiệu quả đối với
1 số virut và bào tử.
- Là chất phản ứng gây ăn mòn.
- Chi phí đầu tư cao.
1.2.2 KHỬ TRÙNG BẰNG Chlorimre VÀ CÁC HỢP
CHẤT CỦA NÓ
BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH KHỬ TRÙNG Chlorimre VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA
NÓ.
Vỏ tế bào vi
sinh
Men tế bào
Tế bào bị diệt
vong
Khuếch tán
Phản ứng
Phá hoại
Chất khử trùng
So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
 khử trùng sau khi xử lý mang lại hiệu quả cao nhất
Phương pháp Hiệu quả (%)
Lọc thô 0 ¸ 5

Lọc tinh 10 ¸ 20
Bể lắng cát 10 ¸ 25
Bể lắng sơ hoặc thứ cấp cơ học 25 ¸ 75
Bể lắng sơ hoặc thứ cấp có thêm hóa chất trợ lắng 40 ¸ 80
Bể lọc sinh học nhỏ giọt 90 ¸ 95
Bể bùn hoạt tính 90 ¸ 98
Chlorine hóa nước thải sau xử lý 98 ¸ 99
Các hóa chất được dùng trong khử trùng là Cl
2
, ClO
2
, Ca(ClO)
2
, NaOCl.
CÁC PHẢN ỨNG XẢY RA
- Ở 20 và 1atm. clo hòa tan rất mạnh trong nước
CL2 + H2O HOCL(hypochlorous acide)++
hypochlorous acide bị ion hóa thành hypochlorite ion
HOCl = H
+
+OCl
-

HOCl Và OCl
-
được coi là lượng chlor tự do hữu dụng

calcium hypochlorite cũng được sử dụng
Ca(OCl)
2

Ca
2+
+ 2OCl
-
Hypochlorous acide sẽ tác dụng với ammonia để tạo nên
monochloroamine, dichloramine và nitrogen trichloride
NH
4
+
+ HOCl NH
2
Cl + H
2
O + H
+
NH2Cl + HOCl NHCl
2
+ H
2
O
NHCl
2
+ HOCl NCl
3
+ H
2
O
 Trong hệ thống khử trùng chứa amnia và hợp chất ammonium,lượng
clo tham gia phản ứng được gọi là clo kết hợp


sơ đồ 1 bể tiếp xúc chlorine
Tổng chiều dài của kênh có thể tính bằng công thức
Trong đó:
L: tổng chiều dài của kênh
V/Q: thời gian lưu tồn theo lý thuyết (t), hay thời gian tiếp xúc
W: chiều rộng kênh
D: chiều sâu mực nước trong kênh
Qmax: lưu lượng nước thải ở tải đỉnh
- Người ta thường sử dụng thời gian tiếp xúc là 15 phút chiều rộng của kênh là 0,3 m và
chiều sâu của nước trong kênh là 1,33 m.
Để dễ dàng loại bỏ các cặn lắng, bể tiếp xúc nên được lắp đặt các ống thoát nước ở dưới
đáy.
các liều lượng clo thường dùng cho các mục đích khác nhau trong xử lý nước thải
Mục đích sử dụng Liều lượng(mg/L)
Ngăn quá trình ăn mòn do H
2
S 2-9
Khử mùi hôi 2-9
Khống chế sự phát triển của các màng bùn vi sinh vật 1-10
Khử BOD 0,5-2
Khống chế ruồi ở bể lọc sinh học 0.1-0.5
Loại dầu mở 2-10
Khử trùng nước thải chưa qua sử lý 6-25
Khử trùng nước thải đã qua xử lý cấp 1 5-20
Khử trùng nước thải sau khi kết tủa hóa học 2-6
Khử trùng nước thải đã qua xử lý bể sinh học 3-15
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử trùng
•
Khả năng diệt khuẩn của các hóa chất.
•

Quá trình khuấy trộn ban đầu.
•
Đặc tính của nước thải.
•
Thời gian tiếp xúc giũa nước thải và chất khử trùng.
•
Đặc điểm của vi sinh vất.