Nghiên cứu thử nghiệm và đề xuất mô hình xử lý nước thải tại công ty cổ phần thông quảng ninh

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành và đánh giá kết quả học tập trong 4 năm học tại Trƣờng
Đại học Lâm nghiệp, đƣợc sự đồng ý của Khoa QLTNR&MT, Trƣờng Đại
học Lâm nghiệp, tơi đã tiến hành thực hiện khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu
thử nghiệm và đề xuất mơ hình xử lý nước thải tại Công ty cổ phần Thông
Quảng Ninh”.
Trong thời gian thực hiện đề tài ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã
nhận đƣợc sự trợ giúp nhiệt tình của các thầy, cơ giáo trong khoa và các tổ
chức cá nhân trong và ngồi trƣờng.
Trƣớc hết tơi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa
QLTNR&MT, Trƣờng Đại học Lâm nghiệp đã trang bị cho tơi những kiến
thức chun mơn q báu để tơi có thể thực hiện khóa luận này.
Tơi xin cảm ơn Ban giám đốc, các cán bộ nhân viên của Trung tâm Thí
nghiệm thực hành – Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng, Trƣờng
Đại học Lâm nghiệp đã tạo điều kiện giúp tơi thực hiện tốt khóa luận này.
Đặc biệt tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến ThS. Bùi Văn Năng, CN.
Trần Thị Đăng Thúy ngƣời đã giúp tơi định hƣớng, khuyến khích và chỉ dẫn,
giúp đỡ tơi trong suốt q trình làm khóa luận.
Do bản thân cịn nhiều hạn chế nhất định về mặt chuyên môn và thực
tế, thời gian hồn thành khóa luận tốt nghiệp khơng nhiều nên vẫn cịn nhiều
thiếu sót. Kính mong đƣợc sự góp ý của các thầy giáo, cơ giáo và các bạn để
khóa luận đƣợc hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày ... tháng ... năm 2016
Sinh viên

Nguyễn Đức Long

i

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG
=============o0o=============
TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên khóa luận tốt nghiệp:
“Nghiên cứu thử nghiệm và đề xuất mô hình xử lý nước thải tại
Cơng ty cổ phần Thơng Quảng Ninh”.
2. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Long
3. Giáo viên hƣớng dẫn: Th.s Bùi Văn Năng, CN. Trần Thị Đăng Thúy
4. Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu của khóa luận là : Nghiên cứu đƣợc quy trình cơng nghệ và
đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý nƣớc thải của Công ty cổ phần Thơng Quảng
Ninh bằng phƣơng pháp hóa lý sử dụng chất keo tụ PAC và phƣơng pháp hóa
học sử dụng cơng nghệ oxy hóa bậc cao (Fenton) trong điều kiện phịng thí
nghiệm. Trên cơ sở đó đề xuất mơ hình xử lý nƣớc thải tại Cơng ty cổ phần
Thông Quảng Ninh
5. Nội dung nghiên cứu:
Để đạt đƣợc những mục tiêu nghiên cứu trên, khóa luận tập trung
nghiên cứu các nội dung chính sau:
- Tìm hiểu đƣợc quy trình sản xuất, các sản phẩm của cơng ty.
- Đặc tính nƣớc thải nhựa thông của Công ty cổ phần Thông Quảng Ninh.
- Thử nghiệm xử lý nƣớc thải nhựa thông tại Công ty cổ phần Thông
Quảng Ninh bằng phƣơng pháp hóa lý sử dụng chất keo tụ PAC và phƣơng
pháp hóa học sử dụng cơng nghệ oxy hóa bậc cao (Fenton).
- Đề xuất mơ hình cơng nghệ xử lý nƣớc thải nhựa thông của Công ty.
6. Những kết quả đạt đƣợc
1. Cơng ty cổ phần Thơng Quảng Ninh có 2 mặt hàng sản xuất chính là
Colophan và Tùng hƣơng. Cơng nghệ chế biến nhựa thông đƣợc thực hiện
qua 3 công đoạn: cơng đoạn hóa lỏng (xử lý thơ), cơng đoạn khuấy rửa và
ii

lắng (xử lý tinh), cơng đoạn chƣng cất và đóng gói sản phẩm. Nƣớc thải tạo ra
từ q trình sản xuất đƣợc thu gom, xử lý có sự kết hợp của các q trình lý
hóa, hóa học, vi sinh vật, lý học.
2. Qua quá trình nghiên cứu cho thấy, nƣớc thải đã xử lý của Công ty cổ
phần Thông Quảng Ninh thì hầu hết các thơng số nghiên cứu đều vi phạm
QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) nhiều lần, hàm lƣợng COD vƣợt quá 4,89
lần, hàm lƣợng BOD5 vƣợt quá 4,2 lần, chỉ có giá trị NH4+ , TSS đạt QCCP.
3. Cơng ty đã có hệ thống xử lý có với phƣơng án gộp tất cả các dịng thải
xử lý có sự kết hợp các q trình lý hóa, hóa học, vi sinh vật, lý học nhƣng
chất lƣợng nƣớc đầu ra vẫn chƣa đạt QCCP.
4. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi xử lý bằng chất keo tụ PAC với nồng
độ 500mg/l nƣớc thải, tốc độ khuấy là 40 vòng/phút trong 12 phút. Sau đó
đƣợc xử lý tiếp bằng phƣơng pháp Fenton với mức nồng độ FeSO4 là 0,1g/l
nƣớc thải, H2O2 0,13g/l nƣớc thải thì nƣớc thải đã đạt QCCP ở các thông số
TSS, BOD5, riêng thông số COD vẫn chƣa đạt QCCP.
5. Khóa luận đã đề xuất mơ hình xử lý nƣớc dựa trên điều kiện thực tế của
công ty và kết quả thí nghiệm của khóa luận.
Hà nội, ngày ... tháng ... năm 2016
Sinh viên

Nguyễn Đức Long

iii


MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................ 1

Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................... 3
1.1.1. Đặc điểm của nhựa thông ................................................................................... 3
1.1.2. Thành phần và tính chất của tinh dầu thơng và colophan................................ 3
1.1.3. Thực trạng sản xuất nhựa thông trên thế giới và trong nƣớc........................... 5
1.1.4. Một số công nghệ sản xuất nhựa thông hiện nay ...........................................10
1.2. Cơ sở lý thuyết về quy trình keo tụ - đơng tụ .....................................................13
1.2.1. Cơ chế quá trình keo tụ [1] ...............................................................................13
1.2.2. Yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình keo tụ [1] .......................................................14
1.3. Sơ lƣợc về quá trình Fenton [6] ...........................................................................14
1.3.1. Quá trình Fenton đồng thể ................................................................................14
1.3.2. Quá trình Fenton dị thể .....................................................................................15
1.3.3. Quá trình quang Fenton.....................................................................................16
1.3.4. Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình Fenton và quang Fenton .......................17
1.3.5. Ứng dụng của phƣơng pháp Fenton ................................................................18
1.4. Khả năng ứng dụng của phƣơng pháp Fenton trong xử lý nƣớc thải nhựa
thông ..............................................................................................................................18
1.5. Giới thiệu về Công ty cổ phần thông Quảng Ninh ............................................19
1.5.1 Lịch sử hình thành phát triển của Nhà máy .....................................................19
1.5.2. Vị trí địa lý Nhà máy .........................................................................................21
Chƣơng 2 MỤC TIÊU – ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU.............................................................................................................22
2.1. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................22
2.1.1. Mục tiêu chung ..................................................................................................22
2.1.2. Mục tiêu cụ thể...................................................................................................22
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................22
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................................................22
iv


2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................22

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .....................................................................................23
2.4.1. Phƣơng pháp thu thập và kế thừa tài liệu ........................................................23
2.4.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực tế ............................................................23
2.4.3. Phƣơng pháp lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển ............................................23
2.4.4. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm .........................................................................24
2.4.5. Phƣơng pháp phân tích các thơng số trong phịng thí nghiệm ......................27
2.4.6. Phƣơng pháp xử lý số liệu ................................................................................29
Chƣơng 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA KHU VỰC
NGHIÊN CỨU.............................................................................................................31
3.1 Điều kiện tự nhiên..................................................................................................31
3.1.1 Vị trí đia lý..........................................................................................................31
3.1.2 Đặc điểm địa hình ...............................................................................................31
3.1.3 Điều kiện khí hậu ................................................................................................32
3.1.4 Điều kiện thủy văn..............................................................................................33
3.2 Điều kiện kinh tế - Xã hội .....................................................................................33
3.2.1 Điều kiện kinh tế .................................................................................................33
3.2.2 Điều kiện xã hội ..................................................................................................34
Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .....................................................................36
4.1. Quy trình sản xuất và cơ cấu hoạt động của Công ty cổ phần Thơng Quảng
Ninh. ..............................................................................................................................36
4.1.1. Quy trình cơng nghệ sản xuất của Công ty cổ phần Thông Quảng Ninh ..36
4.1.2. Cơ cấu tổ chức hoạt động của Công ty cổ phần Thông Quảng Ninh ...........39
4.2. Hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải của Công ty cổ phần Thông Quảng
Ninh ...............................................................................................................................40
4.2.1. Quy trình xử lý nƣớc thải của Cơng ty cổ phần Thông Quảng Ninh ...........40
4.2.2. Hiệu quả xử lý nƣớc thải của hệ thống xử lý nƣớc thải của Công ty cổ phần
Thông Quảng Ninh ......................................................................................................43

v

4.3. Kết quả thử nghiệm xử lý nƣớc thải nhựa thông bằng chất keo tụ PAC và
phƣơng pháp Fenton ....................................................................................................44
4.3.1. Hiệu quả xử lý nƣớc thải nhựa thông bằng chất keo tụ PAC ........................44
4.3.2. Hiệu quả xử lý nƣớc thải nhựa thơng bằng q trình Fenton ........................49
4.4 Đề xuất mơ hình xử lý nƣớc thải tại Cơng ty cổ phần Thông Quảng Ninh .....53
Chƣơng 5 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ...............................................57
5.1 Kết luận ...................................................................................................................57
5.2 Tồn tại .....................................................................................................................57
5.3 Kiến nghị ................................................................................................................58
T I LIỆU THAM KHẢO

vi


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Tên đầy đủ

Tên viết tắt
AOPs

Advanced Oxidation Processes (phƣơng pháp oxy hóa bậc cao )

BOD

Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa)

BTNMT

Bộ Tài ngun mơi trƣờng

COD

Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học)

HSXL

Hiệu suất xử lý

PAC

Polyaluminium chloride

QCCP

Quy chuẩn cho phép

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TSS

Total Suspended Solids (Tổng chất rắn lơ lửng)

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang
Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải đầu vào và đầu ra tại ................. 43
khu vực nghiên cứu ......................................................................................... 43
Bảng 4.2 : Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải nhựa thơng xử lý bằng chất keo tụ
PAC với hai thí nghiệm ................................................................................... 45
Bảng 4.3: Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải nhựa thơng bằng phƣơng pháp
Fenton .............................................................................................................. 51

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Thành phần và cấu trúc của colophan ............................................... 4
Hình 1.2: Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền chế biến nhựa thơng của Mỹ ........... 10
Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ chế biến nhựa thông của Bồ Đào Nha ................ 11
Hình 1.4: Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền chế biến nhựa thơng của Trung Quốc.. 13
Hình 3.1: Sơ đồ thể hiện vị trí của Nhà máy trong tổng thể quy hoạch Cụm
công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp .............................................................. 31
Hình 4.1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất, chế biến nhựa thơng ............................. 36
Hình 4.2: Sơ đồ nạp nguyên liệu ..................................................................... 37
Hình 4.3: Cơ cấu tổ chức của Cơng ty ............................................................ 39
Hình 4.4: Sơ đồ mặt bằng trạm xử lý nƣớc thải của nhà máy ........................ 40
Hình 4.5: Mẫu nƣớc thải xử lý bằng chất keo tụ PAC với 140 vòng/phút (2
phút đầu), 40 vòng/phút (10 phút sau) ............................................................ 46
Hình 4.6: Mẫu nƣớc thải xử lý bằng chất keo tụ PAC với 40 vịng/ phút (12
phút)................................................................................................................. 46
Hình 4.7: Hiệu suất xử lý TSS qua các bậc xử lý bằng chất keo tụ PAC của 2
thí nghiệm........................................................................................................ 47
Hình 4.8: Hiệu suất xử lý COD qua các bậc xử lý bằng chất keo tụ PAC của 2

thí nghiệm........................................................................................................ 48
Hình 4.9: Hiệu suất xử lý BOD5 qua các bậc xử lý bằng chất keo tụ PAC của
2 thí nghiệm..................................................................................................... 49
Hình 4.9: Hiệu xuất xử lý TSS, COD, BOD5 của phản ứng Fenton qua các bậc
......................................................................................................................... 53

ix


ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam đang trong q trình cơng nghiệp hóa - hiện đại hóa đất
nƣớc, từng bƣớc áp dụng công nghệ sản xuất hiện đại hƣớng tới sự phát triển
bền vững và bảo vệ môi trƣờng. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu
cải tiến liên tục quá trình sản xuất công nghiệp, sản phẩm và dịch vụ nhằm
hạn chế sử dụng tài nguyên thiên nhiên, để phòng ngừa ô nhiễm, giảm thiểu
rủi ro cho con ngƣời và môi trƣờng.
Sản phẩm từ q trình chế biến nhựa thơng bao gồm tùng hƣơng
(colophan) và tinh dầu thông (turpentine oil) đƣợc ứng dụng khá phổ biến
trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Colophan đƣợc sử dụng trong các
ngành công nghiệp nhƣ dệt, xà phòng, sơn, giấy, diêm, thuộc da, điện tử, mực
in... [10]. Tinh dầu thông đƣợc sử dụng làm dung môi để pha chế các loại sơn,
làm nguyên liệu để tổng hợp các chế phẩm long não, tecpin hiđrat,
tecpineol… [11]. Ngoài ra, các thành phần α- pinen, β-pinen và δ-3-caren
trong tinh dầu thông là nguồn nguyên liệu để bán tổng hợp rất nhiều sản phẩm
dùng trong ngành dƣợc, kỹ nghệ hƣơng liệu, bảo vệ thực vật nhƣ: camphor,
terpin, terpineol, isoborneol, isobornyl acetat... (từ α-pinen); geranyl acetat,
linalyl acetat, linalol, citral, citronellol... (từ β- pinen); menthol và các sản
phẩm có giá trị hƣơng liệu (từ δ-3-caren) [8]. Năm 2013, theo chủ trƣơng di
dời các cơ sở sản xuất trong nội thị theo quy hoạch chung của Thành phố và
mở rộng sản xuất, Cơng ty đã tiến hành di chuyển tồn bộ Nhà máy cũ tại

phƣờng Yên Thanh về Cụm công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp tại phƣờng
Phƣơng Đông, thành phố Uông Bí. Đồng thời để đáp ứng nhu cầu của thị
trƣờng, Nhà máy đã lắp đặt thêm 1 dây chuyền sản xuất mới nâng công suất
lên 15.000 tấn nguyên liệu/năm. Do đặc trƣng của công nghệ chế biến nhựa
thông sẽ phát sinh khí thải, nƣớc thải và chất thải rắn gây ảnh hƣởng đến mơi
trƣờng khơng khí, mơi trƣờng nƣớc, mơi trƣờng đất và ảnh hƣởng trực tiếp tới
sức khỏe con ngƣời. Đặc biệt nƣớc thải từ hoạt động sản xuất của công ty nếu
không đƣợc xử lý cẩn thận sẽ gây ảnh hƣởng lớn tới môi trƣờng và con ngƣời.
1


Vì vậy, trƣớc thực tế đó, nhằm nâng cao hiệu quả trong hoạt động xử lý
nƣớc thải của công ty, góp phần bảo vệ mơi trƣờng, tơi đã lựa chọn đề tài
“Nghiên cứu thử nghiệm và đề xuất mơ hình xử lý nƣớc thải tại Công ty
cổ phần Thông Quảng Ninh”.

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về ngành sản xuất nhựa thông
Cây thông đƣợc coi là một trong các cây lâm sản quý. Thông không chỉ
cung cấp gỗ mà quan trọng hơn là nguồn cung cấp nhựa thơng. Q trình tinh
chế nhựa thơng thu đƣợc sản phẩm bao gồm tinh dầu thông và colophan (tùng
hƣơng).
1.1.1. Đặc điểm của nhựa thông
Khi nhựa mới chảy ra khỏi ống dẫn tỷ lệ dầu thơng trong nhựa có thể
đạt 36%, sau khi tiếp xúc với khơng khí tinh dầu thơng bay hơi nhựa đặc dần.
Nhựa từ nơi khai thác đƣa tới nhà máy thƣờng có lẫn nhiều tạp chất,

thành phần chủ yếu: Colophan 74 – 77%, tinh dầu thông 18 - 21%, nƣớc 2 –
4% và tạp chất khoảng 0,5%.
Nếu nhựa để lâu sẽ bị oxy hóa chuyển thành màu vàng, nhựa đặc lại,
sản phẩm dầu thông và colophan chế biến từ loại này sẽ có chất lƣợng thấp.
Nhựa thơng chủ yếu do thành phần của các axit nhựa và terpene lỏng
tạo thành. Kết quả phân tích cho thấy trong nhựa có 18% dầu thơng, 9% chất
trung tính, 73% axit cịn lại là tạp chất và nƣớc. Các chất mang tính axit trong
nhựa có 90% axit nhựa, 9 – 10% axit béo [8].
1.1.2. Thành phần và tính chất của tinh dầu thơng và colophan
1.1.2.1. Thành phần và tính chất của tinh dầu thơng
Tinh dầu thơng (hay cịn gọi là dầu thơng) có cơng thức chung là C5H8
cấu tạo dạng mạch thẳng hoặc mạch vịng. Thành phần của nhựa thơng phụ
thuộc vào lồi thơng, chất lƣợng nhựa, phƣơng pháp khai thác và chế biến nhựa.
Dầu thông là một chất lỏng không màu trong suốt và có mùi thơm đặc
trƣng. Dầu thơng khơng hịa tan trong nƣớc nhƣng có thể hịa tan trong một số
dung môi hữu cơ: cồn, benzen, xăng… Bản thân dầu thơng là chất trung tính
khi bị oxy hóa thành axit tự do. Màu của dầu thông không chịu ảnh hƣởng của
axit và nƣớc nếu không tiếp xúc trực tiếp với khơng khí thì khó biến màu.
3


Tính chất hóa học của dầu thơng phụ thuộc vào các loại phản ứng mà terpene
có thể tạo ra. Sự tồn tại của các mạch nối đơi và mạch vịng có thể tiến hành
các loại phản ứng đồng phân hóa, nhiệt phân, oxy hóa, este hóa, hydro hóa,
polyme hóa…[8].
1.1.2.2. Thành phần và tính chất của colophan (tùng hương)
Colophan (hay cịn gọi là tùng hƣơng) là hỗn hợp phức tạp, nguyên liệu
nhựa thơng có nguồn gốc khác nhau thì thành phần hỗn hợp colophan cũng
khác nhau. Thành phần chủ yếu trong colophan là các axit nhựa ngồi ra cịn
có một lƣợng nhỏ axit béo và các chất không phải axit, tỷ lệ của chúng thay

đổi theo chủng loại colophan.
Colophan là một hỗn hợp rắn của nhiều axit nhựa đồng phân có cơng
thức chung C20H30O2 có thành phần cấu trúc nhƣ sau:

Hình 1.1: Thành phần và cấu trúc của colophan
Cấu trúc của các axit nhựa khác nhau thì tính chất hóa học của chúng
cũng khác nhau. Do phản ứng của các nối đôi và gốc axit làm cho colophan
4


rất dễ thay đổi cấu trúc, nhạy cảm với tác dụng oxy hóa của khơng khí, có khả
năng tham gia phản ứng cộng hợp hydro hóa, polyme… Rất nhiều các sản
phẩm biến tính và dẫn xuất của colophan đƣợc điều chế thơng qua các phản
ứng hóa học.
Colophan có khả năng kết tinh, nhiệt độ nóng chảy của colophan kết
tinh tƣơng đối cao và rất dễ bị oxy hóa trong khơng khí đặc biệt là ở nhiệt độ
cao hoặc ở dạng bột. Các thông số về màu sắc, nhiệt độ chảy mềm, độ chiết
quang, quay cực, xu thế kết tinh, độ nhớt… là những thông số đánh giá chất
lƣợng chủ yếu của colophan [8].
1.1.3. Thực trạng sản xuất nhựa thông trên thế giới và trong nước
1.1.3.1. Tình hình sản xuất trên thế giới
Từ xa xƣa, con ngƣời đã biết cách lấy nhựa của cây thông để chiết lấy
dầu thông, colophan và hắc ín. Trong kinh thánh đã nhiều lần nhắc đến những
thủy thủ trên con tàu Nê-ô huyền thoại biết lấy hắc ín từ nhựa cây thơng để
trám gỗ vỏ tàu biển. Sự gia tăng các trạm bán hắc ín và các sản phẩm từ cây
thông cho những ngƣời đi biển ở châu Âu và Địa Trung Hải đã tạo nên một
ngành công nghiệp mới.
Vào đầu thế kỷ 20 ở Mỹ đã có một số cơng ty nhƣ Yaryan Naval Stores
bắt đầu chiết dầu thông và colophan từ gốc cây thông đã bị đốn bỏ. Cuối
những năm 40, ở Mỹ và châu Âu ngƣời ta đã lấy chất thải từ quá trình nấu bột

gỗ thơng đem cơ đặc và axit hóa để sản xuất dầu thông thô. Dầu thông thƣờng
đƣợc cất phân đoạn để sản xuất axit béo, colophan và hắc ín. Axit béo đƣợc
dùng để sản xuất chất tẩy rửa, sơn vv... hay đƣợc chuyển hóa thành các dẫn
xuất. Colophan thƣờng đƣợc biến tính hóa học tạo ra este hay những chất
khác để sản xuất các chất kết dính và mực. Các chất hyđro cacbon terpen dễ
bay hơi thoát ra trong quá trình sản xuất bột gỗ đều đƣợc thu hồi lại để sản
xuất terpin sulfat thơ. Sau đó nó lại đƣơc cất phân đoạn để tạo ra những hóa
chất dùng cho sản xuất các chất thơm và các chất kết dính.

5


Việc khai thác nhựa thông tốn rất nhiều nhân lực. Phƣơng pháp khai
thác thay đổi rất ít so với thời kỳ tiểu công nghiệp. Ngƣời công nhân khai thác
nhựa thông thƣờng cạo khía vỏ cây, nhựa sẽ rỉ ra và chảy vào bát chứa. Một
nhà khoa học thuộc trƣờng Đại học Tổng hợp Florida đã cải tiến phƣơng pháp
lấy nhựa bằng cách khoan các lỗ nhỏ vào gốc cây rồi để nhựa chảy vào túi
đựng. Ông cho rằng phƣơng pháp này sẽ thu đƣợc nhựa sạch, không cần phải
rửa và lọc nhựa nhƣ các phƣơng pháp thu gom thông thƣờng hiện nay. Hơn
nữa cây không bị xƣớc và sẽ trở thành nguồn gỗ có giá trị. Hercule là cơng ty
duy nhất ở Mỹ hiện nay vẫn chiết dầu thông và colophan từ gốc cây thông đã
bị đốn bỏ. Hàng năm, công ty sản xuất đƣợc khoảng 30.000 tấn colophan với
nguồn ngun liệu nhựa thơng trắng có độ tinh khiết cao vùng Đông Nam
nƣớc Mỹ, tuy vậy về chất lƣợng so với nguồn ngun liệu nhựa thơng của
Trung Quốc vẫn cịn thấp hơn. Hiện tại chất lƣợng nguyên liệu nhựa thông
Trung Quốc vẫn đƣợc đánh giá là tốt nhất thế giới [8]
Về công nghệ chế biến tinh dầu thông đang đƣợc các quốc gia cải tiến
để đem lại hiệu suất cao. Hiện nay, công nghệ của Hoa Kỳ, Trung Quốc và
Bồ Đào Nha đang đi đầu trong lĩnh vực này.
1.1.3.2 Tình hình sản xuất trong nước

 Lịch sử ngành cơng nghiệp chế biến nhựa thông tại Việt Nam
Từ những năm 1914 ngƣời Việt Nam đã khai thác và sử dụng nhựa
thông cho các nhu cầu thiết yếu. Sau năm 1975, công nghiệp khai thác và chế
biến nhựa thông tại Việt Nam đã đƣợc phục hồi và mở rộng. Cuối những năm
1980, khi công ty liên doanh khai thác và chế biến nhựa thơng đƣợc thành lập
tại ng Bí - Quảng Ninh với dự án đầu tƣ một nhà máy chế biến nhựa thông
quy mô 2.500 - 3.000 tấn sản phẩm/năm. Năm 1991, nhà máy chế biến nhựa
thơng đã hồn thành và đi vào vào sản xuất với sản phẩm colophan đƣợc xuất
khẩu sang thị trƣờng Nhật Bản và một số nƣớc khác, khi đó các hoạt động
khai thác nhựa thơng đƣợc mở rộng và phát triển tại các tỉnh Bắc Giang, Hà
Giang, Thanh Hố, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng trị… Tiếp theo
6


dây chuyền thiết bị thứ hai của Nhật Bản đƣợc đầu tƣ và lắp đặt tại tỉnh Lâm
Đồng (dây chuyền thiết bị về sau đƣợc chuyển về lắp đặt tại Quảng Bình),
ngồi ra tại Việt Nam cịn có các dây chuyền thiết bị xuất xứ Trung Quốc
đƣợc đầu tƣ ở các tỉnh Lạng Sơn, Hà Tĩnh với quy mô 1.500 - 2.000 tấn sản
phẩm/năm và trình độ cơng nghệ thấp đã lạc hậu tại Trung Quốc [8].
Qua thực tiễn sản xuất tính đến thời điểm năm 2010 cho thấy dây
chuyền thiết bị theo công nghệ Nhật Bản so với Trung Quốc có nhiều tính
năng ƣu việt và phù hợp hơn trong điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Tuy vậy,
so với thế giới thì trình độ cơng nghệ này đã quá lạc hậu và khó đáp ứng đƣợc
yêu cầu về chất lƣợng, năng suất và các thông số kinh tế - kỹ thuật, trong cơ
chế thị trƣờng cạnh tranh ngày càng cao. Hiện nay, Việt Nam đã có một số
nghiên cứu sản xuất thực nghiệm để nâng cao hiệu quả sản xuất tinh dầu
thông và colophan với công suất tối đa là 5.000 tấn/năm/dây chuyền đã đƣợc
đƣa vào sản xuất.
Các cơng ty chế biến nhựa thơng trên tồn quốc nằm rải rác tại các tỉnh
có nguồn nguyên liệu dồi dào. Sau đây là một số Cơng ty có nhà máy chế

biến nhựa thông đã đƣợc xây dựng và đang hoạt động:
- Công ty Cổ phần thông Quảng Ninh (tại tỉnh Quảng Ninh công suất
15.000 tấn/năm).
- Công ty Cổ phần thông Quảng Phú (tại tỉnh Quảng Trị công suất
10.000 tấn/năm).
- Công ty TNHH lâm hóa Trung Việt (tại tỉnh Lạng Sơn công suất
5.000 tấn/năm).
- Công ty Cổ phần chế biến tùng hƣơng Việt Nam (tại tỉnh Nghệ An
công suất 2.000 tấn/năm).
- Cơng ty Cổ phần chế biến nhựa thơng Quảng Bình (tại tỉnh Quảng
Bình có cơng suất 3.000 tấn/năm).
- Cơng ty nhựa thông quốc tế (tại tỉnh Lâm Đồng công suất 2.000
tấn/năm).
7


- Công ty TNHH nhựa thông Kon Sơn (tại tỉnh Kon Tum có cơng suất
2.000 tấn/năm.
- Cơng ty cổ phần Hà Vinh (tại tỉnh Nghệ An có cơng suất 1.500
tấn/năm).
Ngồi ra, trong cả nƣớc cịn có một số cơ sở sản xuất nhỏ lẻ với công
suất nhỏ và công nghệ thủ công, chủ yếu cung cấp cho thị trƣờng trong nƣớc.
 Nguồn nguyên liệu
Theo Phạm Anh Tuấn, 2010, Việt Nam là nƣớc có điều kiện tự nhiên
về khí hậu và thổ nhƣỡng phù hợp để phát triển trồng thông cho mục đích
khai thác nhựa và gỗ. Tổng hợp số liệu báo cáo của các địa phƣơng (năm
2005), tổng diện tích rừng thơng tồn quốc khoảng 194.721 ha. Trong đó
vùng Đơng Bắc khoảng 77.015 ha; Tây Bắc khoảng 3.857 ha; Đồng bằng Bắc
Bộ khoảng 3.066 ha; Duyên Hải Trung Bộ khoảng 72.329 ha; Tây Nguyên
khoảng 10.784 ha; Đông Nam Bộ khoảng 24.039 ha. Trong đó diện tích rừng

trồng thơng nhựa tồn quốc khoảng 90.000 ha. Theo một số kết quả nghiên
cứu của ngành lâm nghiệp, mật độ trồng rừng thông nhựa thích hợp cho năng
suất cao khoảng 1.650 - 2.500 cây/ha. Nhƣ vậy, với mật độ trung bình khoảng
2.000 cây/ha và sản lƣợng trung bình khoảng 3,0 kg nhựa/cây (thực tế trung
bình đã khai thác từ 3 - 4 kg nhựa/cây) thì với tổng diện tích 90.000 ha rừng
trồng thơng nhựa có thể cho sản lƣợng nhựa khoảng 540.000 tấn. Thực tế khai
thác với sản lƣợng hiện tại còn thấp hơn rất nhiều so với tiềm năng vốn có.
Theo các chuyên gia kinh tế dự báo, nếu có sự phối hợp đồng bộ giữa các
nghành liên quan với chính quyền các địa phƣơng trong việc mở rộng diện
tích trồng thơng, mỗi năm Việt Nam có khả năng khai thác đƣợc hơn 40.000
tấn nhựa thơng/năm.
Ở Việt Nam các lồi thơng đƣợc trồng chủ yếu là thông nhựa (Pinus
merkusii); thông đuôi ngựa (Pinus massoniana); thông ba lá (Pinus kesyia)
cho khai thác nhựa. Với đặc điểm sinh lý, sinh thái, thơng nhựa là lồi cây
chịu hạn có thể sống và phát triển trên những lập địa xấu, khơ hạn, là lồi cây
8


cho nhiều nhựa nhất (khoảng 5 - 6kg/cây/năm). Mặt khác với phƣơng thức
khai thác bằng cách đẽo máng, chu kỳ khai thác nhựa của lồi thơng này có
thể kéo dài 40 - 50 năm; vì vậy các rừng trồng thơng nhựa ở nƣớc ta hiện nay
chủ yếu là để khai thác nhựa. Kết quả nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu
giống cây rừng (Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) giai đoạn 1987 - 1997
cũng đã chứng minh rằng lƣợng nhựa ở cây thông nhựa của Việt Nam cũng là
một tính trạng có biến dị cá thể rất lớn, khả năng di truyền cao và tƣơng đối
ổn định trong nhiều năm cho năng suất nhựa tƣơng đối cao.
Ở Việt Nam, cây thông đƣợc trồng nhiều ở các tỉnh nhƣ Lạng Sơn,
Quảng Ninh, Sơn La, Lào Cai, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Nghệ An,
Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk
Nông, Lâm Đồng, Khánh Hồ, Ninh Thuận, Đồng Nai... với mục đích để

chống xói mịn và phục hồi rừng.
Cây thơng đƣợc khai thác nhựa khi cây 10 - 15 hoặc 20 - 25 tuổi, tùy
theo tình hình sinh trƣởng và đƣờng kính của cây. Thƣờng bắt đầu khai thác
nhựa khi cây có đƣờng kính ngang ngực khoảng 20 - 25cm (ở độ tuổi chừng
25 năm) và chích nhựa liên tục cho đến khi cây hết nhựa, sẽ tiến hành khai
thác gỗ để trồng lại rừng mới. Cây thơng nhựa có thể sống kéo dài ít nhất 80
năm, tối đa tới 120 năm hoặc lâu hơn. Thời gian khai thác nhựa đối với mỗi
vòng đời của rừng thơng có thể kéo dài khoảng 50 - 60 năm. Tùy tình hình và
yêu cầu cụ thể mà áp dụng các chế độ chích nhựa khác nhau (chích dƣỡng,
chích rút và chích kiệt). Nhựa tiết ra nhiều nếu thời tiết nóng, trời quang đãng
và ngƣợc lại khi trời rét, âm u sẽ ít nhựa. Ở điều kiện nƣớc ta, có thể khai thác
nhựa quanh năm, nhƣng tốt nhất là từ tháng 5 đến tháng 10 ở phía Bắc và từ
tháng 12 đến tháng 5 (mùa khô) ở phía Nam. Khả năng tiết nhựa thƣờng tăng
theo cấp đƣờng kính, đƣờng kính càng lớn càng cho nhiều nhựa. Những cây
sinh trƣởng tốt có thể cho năng suất nhựa trung bình hàng năm tới 3,5 - 4,5
kg/cây.

9


 Thị trƣờng tiêu thụ
Xu hƣớng về thị trƣờng tiêu thụ các sản phẩm colophan và tinh dầu
thông trên thế giới ngày càng gia tăng, trong khi nhu cầu tiêu thụ nội địa của
một số quốc gia xuất khẩu ngày càng lớn hơn đã dẫn đến nguồn cung về 2
loại sản phẩm này ngày càng thiếu hụt. Sự biến động giá xuất khẩu sản phẩm
colophan và tinh dầu thông từ năm 2008 đến nay cho thấy từ khoảng 1.000
USD/tấn sản phẩm lên khoảng 2.000 - 2.500USD/tấn sản phẩm.
Việt Nam hiện đang xuất khẩu các sản phẩm chủ yếu từ nhựa thông
sang Hoa Kỳ, Trung Quốc và một số nƣớc châu Âu, Pakistan, Ấn Độ… với
lƣợng xuất khẩu ƣớc tính khoảng trên 20.000 tấn/năm.

1.1.4. Một số công nghệ sản xuất nhựa thông hiện nay
1.1.4.1. Công nghệ sản xuất colophan và tinh dầu thông của Mỹ
Nguyên liệu nhựa thông lƣu từ bể chứa (1) đƣợc nạp gián đoạn vào
thùng kín (2), từ đó sử dụng năng lƣợng hơi khí nén đẩy ngun liệu vào thiết
bị hóa lỏng (3). Sơ đồ đƣợc thể hiện trong hình vẽ sau:

Hình 1.2: Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền chế biến nhựa thông của Mỹ [8]
Tại thiết bị hóa lỏng gia nhiệt bằng hơi bão hịa làm nóng chảy hạt
nhựa để phá vỡ liên kết với tạp chất và dăm bã có lẫn trong nguyên liệu. Tạp
chất thô đƣợc tách gián đoạn theo chu kỳ sản xuất trên lớp sàn lƣới thô đặt ở

10


chóp đáy thiết bị (3). Q trình hóa lỏng đƣợc thực hiện gián đoạn theo từng
mẻ, công đoạn này đƣợc bổ sung chất trợ lắng là đất tảo silic 0,5 - 0,6 kg/tấn
nhựa hoặc axit oxalic 0,6 - 1,2kg/tấn nhựa. Dịch nhựa lỏng đƣợc cấp tiếp sang
thiết bị rửa, lắng (5) sau khi đi qua thiết bị lọc (4). - Thiết bị rửa, lắng (5):
thực hiện 2 nhiệm vụ vừa rửa và lắng trong cùng một thiết bị, hệ thống thiết
kế 2 bộ song song làm việc độc lập. Sau quá trình rửa là lắng phân ly để xả
nƣớc và tạp chất qua (11), phần lớp giữa có lẫn nhựa bẩn thải đƣợc phân ly
qua (12) dẫn về bể chứa nhựa để tái chế tiếp. Dịch nhựa sau lắng đạt độ sạch
đƣợc định lƣợng và lƣu chờ trƣớc khi chƣng cất cho mẻ sau tại (6). - Công
đoạn chế biến chính: thiết bị chƣng cất (7) làm việc gián đoạn, nguồn nhiệt
cấp cho quá trình chƣng cất là hơi bảo hoà với áp suất 8,8 - 10,5atm. Hỗn hợp
hơi dầu và nƣớc đƣợc đi qua thiết bị ngƣng tụ (9) giải nhiệt bằng nƣớc để hóa
lỏng và dẫn về thiết bị phân ly lỏng - lỏng (10), từ đây tinh dầu thông đƣợc
đƣa về tank chứa. Phần đáy không bay hơi cịn lại sau q trình chƣng cất là
sản phẩm colophan [8].
1.1.4.2. Công nghệ sản xuất colophan và tinh dầu thông của Bồ Đào Nha

Công nghệ sản xuất colophan và tinh dầu thơng tại Bồ Đào Nha nhƣ sau:

Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ chế biến nhựa thông của Bồ Đào Nha [8]
Điểm khác biệt giữa công nghệ Bồ Đào Nha so với công nghệ Mỹ:

11


- Nguyên liệu đƣợc chứa từ bể có độ cao vị trí đặt thiết bị hóa lỏng để
nạp liệu bằng chảy tự do.
- Không sử dụng thiết bị trung gian, nguyên liệu đƣợc nạp trực tiếp vào
thiết bị hóa lỏng. Tại thiết bị hóa lỏng có khuấy trộn để tăng cƣờng quá trình
tan chảy đồng đều và phân tách tạp chất thơ. Thiết bị hóa lỏng làm việc gián
đoạn theo mẻ, dịch nhựa sau khi hóa lỏng đƣợc chuyển về một thiết bị lắng sơ
bộ để thải lọc tạp chất thô. Vận chuyển dịch nhựa bằng bơm. Công đoạn rửa,
lắng đƣợc thực hiện tại thiết bị (Phạm Anh Tuấn, 2010).
1.1.4.3. Công nghệ sản xuất colophan và tinh dầu thông của Trung Quốc
Nguyên liệu chuẩn bị lƣu từ bể chứa (1), nạp liệu cho thiết bị hóa lỏng
(2) nhờ động lực thế năng (bể đặt cao trên thiết bị hóa lỏng). Tại thiết bị hóa
lỏng sử dụng nguyên lý chung gia nhiệt và phối chế các phụ gia theo định
lƣợng lƣu tại các Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa
học Nông nghiệp Page 23 tank (9). Tạp chất tách ra từ cơng đoạn hóa lỏng
đƣợc xả gián đoạn dƣới cửa đáy. - Điểm khác biệt so với công nghệ Mỹ và Bồ
Đào Nha, thiết bị rửa (3) đƣợc bố trí có độ cao trên các thiết bị lắng (4) và
đƣợc xả gián đoạn qua 3 tank lắng làm việc theo nguyên lý nối tiếp và hƣớng
vận chuyển dịch từ tank đầu đến Tank cuối theo nguyên tắc chảy tràn. Tạp
chất lắng tự nhiên đƣợc tháo xả định kỳ dƣới đáy các thiết bị lắng, dịch nhựa
sạch đƣợc lấy ra tại thiết bị lắng thứ 3 để cấp cho thiết bị chƣng cất (6) sau
khi đi qua bộ lọc (5). Quá trình chƣng cất gián đoạn theo mẻ. Thiết bị ngƣng
tụ (7) và phân ly dầu không có đổi mới so với hai cơng nghệ trên. Các thiết bị

phụ trợ khác gồm nồi hơi cấp nhiệt (10) và các tank lƣu chứa dầu (8) (Phạm
Anh Tuấn, 2010).

12


Hình 1.4: Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền chế biến nhựa thông của Trung Quốc [8]

1.2. Cơ sở lý thuyết về quy trình keo tụ - đơng tụ
1.2.1. Cơ chế quá trình keo tụ [1]
Keo tụ là tập hợp các chất rắn gây đục dạng keo (cặn lơ lửng, chất
huyền phù) có kích thƣớc nhỏ (cỡ µm) khó lắng thành các tập hợp có kích
thƣớc dễ lắng.
Hạt keo là những phần tử nhỏ có kích cỡ từ 10-6 đến 10-3 mm, khơng có
khả năng lắng bởi trọng lực vì hạt keo có diện tích bề mặt lớn nên có xu
hƣớng hấp phụ các chất nhƣ các phân tử nƣớc và ion cho nên các hạt keo sẽ
lớn dần hay có thể tích điện với mơi trƣờng nƣớc xung quanh.
Q trình keo tụ xảy ra theo 3 cơ chế:
- Hấp phụ và trung hịa điện tích: Khi có đƣợc mơi trƣờng pH phù hợp
cho quá trình hấp phụ của các cấu tử nhôm trên bề mặt chất gây đục, hiện
tƣợng keo tụ xảy ra. Quá trình hấp phụ xảy ra trong một hệ có độ phân tán cao
nên tốc độ hấp phụ rất lớn. Nếu hệ đƣợc khuấy trộn tốt, thời gian đạt đƣợc tới
cân bằng chỉ tính bằng phút.

13


- Cơ chế lôi cuốn, quét: Bản thân chất keo tụ tự nó đã có thể kết tủa và
lắng. Khi nồng độ chất huyền phù thấp các chất gây đục khó tạo thành tập hợp
để lắng. Nên để kết tủa hết hệ đó cần thêm một lƣợng chất keo tụ. Nồng độ

chất keo tụ cao, đạt mức siêu bão hòa sẽ tự nó kết tủa và lắng, trong q trình
đó nó sẽ cuốn theo các hạt đục cùng lắng.
- Cơ chế hấp phụ và tạo cầu liên kết giữa các hạt keo: Sau khi hạt
huyền phù đƣợc khử điện tích bề mặt, chúng có thể co cụm lại tạo thành các
tập hợp lớn. Quá trình này diễn ra chậm. Để thúc đẩy quá trình này ngƣời ta
bổ xung thêm polyme trợ keo tụ vào hệ, các polyme sẽ bị hấp phụ trên bề mặt
chất gây đục theo kiểu “mỏ neo”, tức là một phân tử polyme có thể bị hấp phụ
trên nhiều hạt gây đục – chúng đóng vai trị chiếc cầu nối của các chất gây
đục, kéo chúng lại với nhau tạo thành cụm lớn. Tốc độ này xảy ra nhanh chỉ
khoảng vài phút.
1.2.2. Yếu tố ảnh hưởng tới quá trình keo tụ [1]
- Độ pH: pH là một yếu tố cực kỳ quan trọng đối với quá trình keo tụ.
Đối với mỗi loại nƣớc khác nhau sẽ có pH tối ƣu khác nhau và khơng có một
phƣơng pháp nào tính tốn mà phải dựa vào thực nghiệm thơng qua thí
nghiệm Jartest trên từng loại nƣớc riêng.
- Liều lƣợng chất keo tụ.
- Độ đục ban đầu.
- Chất hữu cơ.
- Anion, cation trong nƣớc.
- Hiệu ứng khuấy.
- Nhiệt độ keo tụ.
1.3 . Sơ lƣợc về quá trình Fenton [6]
1.3.1. Quá trình Fenton đồng thể
Hệ tác nhân Fenton cổ điển là một hỗn hợp gồm các ion sắt hóa trị 2 và
hidro perxit H2O2, chúng tác dụng với nhau sinh ra gốc tự do *OH, cịn Fe2+ bị
oxi hóa thành Fe3+ theo phản ứng:
14


Fe2+ +

H2O2

→

Fe3+

+

*

OH +

OH-

Phản ứng Fenton đã tiếp tục đƣợc nghiên cứu bởi rất nhiều tác giả sau
này. Các nghiên cứu đã cho thấy ngoài phản ứng trên là phản ứng chính trong
q trình Fenton cịn có xảy ra các phản ứng khác. Tổng hợp lại bao gồm:
Fe2+

+

H2O2

→

Fe3+

+

Fe2+

+

H2O2

→

Fe2+

*

OH +

Fe2+

→

Fe3+

*

H2O2

→

OH +

*

OH

+

OH-

(1)

+

*

+

H+

(2)

+

OH-

(3)

H2O2 +

*

HO2

(4)
(5)

HO2

Fe2+

+

*

→

Fe3+

+

HO2-

Fe3+

+

*

→

Fe2+

+

O2

HO2 +

*

→

H2O2 +

O2

*

HO2
HO2
HO2

+

H+

(6)
(7)

Theo các tác giả trên thì gốc tự do *OH sinh ra có khả năng phản ứng
với Fe2+ và H2O2 theo phản ứng (3) và (4) nhƣng quan trọng nhất là khả năng
phản ứng với nhiều chất hữu cơ (RH) tạo thành các gốc hữu cơ có khả năng
phản ứng cao, từ đó sẽ phát triển tiếp tục theo kiểu dây chuỗi:

*

OH + RH → H2O2 + O2

oxy hóa tiếp các chất khác (8)

Tùy theo cơ chế hình thành gốc hydroxyl vẫn còn nhiều tranh cãi, tuyệt
đại đa số đều nhất trí với các cơ chế q trình Fenton xảy ra theo các phản
ứng (1) – (7) nêu trên và thừa nhận vai trò của gốc hydroxyl tạo ra trong quá
trình này.
1.3.2. Quá trình Fenton dị thể
Nhƣợc điểm chủ yếu của quá trình Fenton đồng thể là phải thực hiện ở
pH thấp, sau đó phải nâng pH của nƣớc thải sau xử lý lên >7 bằng nƣớc vôi
hoặc dung dịch kiềm nhằm chuyển các ion Fe3+ vừa hình thành từ chuỗi phản
ứng trên sang dạng keo Fe(OH)3 kết tủa. Lƣợng kết tủa này đƣợc tách khỏi
nƣớc nhờ quá trình lắng hoặc lọc, kết quả tạo ra một lƣợng bùn sắt kết tủa khá
lớn. Để khắc phục nhƣợc điểm trên, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu thay
15


thế xúc tác dạng dung dịch (muối sắt) bằng quặng sắt Goethite (α - FeOOH),
cát có chứa sắt hoặc sắt trên các loại chất mang khác nhau nhƣ Fe/SiO2,
Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit ... Q trình này xảy ra cũng giống nhƣ
quá trình Fenton đã đề cập ở trên nên gọi là quá trình Fenton dị thể.
Cơ chế quá trình dị thể kiểu nhƣ Fenton xảy ra với H2O2 trên quặng sắt
loại Geothie (α - FeOOH) có thể xảy ra theo cơ chế đơn giản nhất nhƣ sau:
Phản ứng Fenton đƣợc khởi đầu bằng việc sinh ra Fe+ nhờ sự có mặt
của H2O2 xảy ra hiện tƣợng khử - hịa tan Goethite:
α – FeOOH(r) + 2H+ + 1 2H2O2 → Fe2+ 1/2O2 +2H2O

(9)

Sau đó, xảy ra sự tái kết tủa Fe3+ về Goethite:
Fe2+

+

H2O2

Fe3+

+

HO2 + OH-

→

Fe3+
→

+

*

OH +

α - FeOOH +

OH-

(1)

H+

(10)

Theo cơ chế trên, trên khía cạnh nào đó thì q trình dị thể cũng tƣơng
tự nhƣ quá trình Fenton đồng thể khởi đầu là xảy ra sự khử và hòa tan Fe3+
vào dung dịch.
1.3.3. Quá trình quang Fenton
Phản ứng Fenton là phản ứng phân hủy H2O2 dƣới xúc tác của Fe2+:
phản ứng (1)
Gốc *OH tạo thành có thể tác dụng với các chất ô nhiễm hữu cơ trong
nƣớc để phân hủy, khống hóa chúng, hoặc cũng có thể tác dụng với các ion
Fe2+ để tạo ra Fe3+: phản ứng (3)
Mặt khác sự phân hủy H2O2 cũng có thể xảy ra dƣới dạng xúc tác của
Fe+ theo phản ứng (2):
Phản ứng (2) dẫn đến sự tạo thành Fe2+ nên lại tiếp tục xảy ra phản ứng
Fenton (1). Tuy nhiên vì hằng số tốc độ phản ứng (2) rất thấp so với tốc độ
phản ứng (1), nên quá trình phân hủy H2O2 chủ yếu do phản ứng (1) thực
hiện. Vì thế trong thực tế, phản ứng (1) xảy ra với tốc độ chậm dần sau khi
toàn bộ Fe2+ đã sử dụng hết và chuyển thành Fe2+.

16