Thử nghiệm công nghệ oxy hóa bậc cao (ozone + tia cực tím) xử lý nước thải từ bể điều hòa của nhà máy thuốc bảo vệ thực vật an giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

TRẦN BẢO VŨ

THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ OXY HÓA BẬC
CAO (OZONE + TIA CỰC TÍM) XỬ LÝ NƯỚC
THẢI TỪ BỂ ĐIỀU HÒA CỦA NHÀ MÁY THUỐC
BẢO VỆ THỰC VẬT AN GIANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

An Giang, 05/ 2011



TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

TRẦN BẢO VŨ

THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ OXY HÓA BẬC
CAO (OZONE + TIA CỰC TÍM) XỬ LÝ NƯỚC
THẢI TỪ BỂ ĐIỀU HÒA CỦA NHÀ MÁY THUỐC
BẢO VỆ THỰC VẬT AN GIANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. TRƯƠNG KIẾN THỌ

An Giang, 05/ 2011

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.4.1: Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa …………………….6
Bảng 2.4.2: Các hợp chất hữu cơ bị oxy hóa bởi gốc Hydroxyl (*OH) đã được
nghiên cứu …………………………………………………………………………8
Bảng 2.4.3: Hằng số tốc độ phản ứng (M-1S-1) của gốc Hydroxyl (*OH) so
với Ozon……………………………………………………………………………9
Bảng 2.5.1: Các quá trình oxy hóa nâng cao dựa vào gốc Hydroxit(*OH) ……..11
Bảng 2.7.1: Những chất ôxi hóa của các chất khác nhau ………………………..13
Bảng 2.8.1.1: Vùng phạm vi của UV ……………………………………………15
Bảng 4.1: Chỉ số COD đầu vào và ra của mô hình thứ nhất …………………….23
Bảng 4.2: Chỉ số pH đầu vào và ra của mô hình thứ nhất ……………………….24
Bảng 4.3: Chỉ số COD đầu vào và ra sau khi sục khí Ozone ……………………24
Bảng 4.4: Chỉ số pH đầu vào và ra sau khi sục khí Ozone ……………………...29
Bảng 4.5: Chỉ số COD đầu vào và ra sau khi sục khí Ozone+ UV ……………...32
Bảng 4.6: Chỉ số pH đầu vào và ra sau khi sục khí Ozone+ UV ………………..34



DANH SÁCH HÌNH
Hình 4.1: Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD ……………………………………...25
Hình 4.2: Mô hình xử lý nước thải bằng công nghệ sục Ozone ………………...27
Hình 4.3: Mô hình xử lý nước thải đang hoạt động……………………………...28
Hình 4.4: Mô hình xử lý nước thải ngừng hoạt động …………………………...28
Hình 4.5: Biểu đồ biểu diễn pH ………………………………………………...29
Hình 4.6: Mẫu đầu vào …………………………………………………………..30
Hình 4.7: Mẫu sau khi sục khí Ozone được 1 giờ ……………………………….30
Hình 4.8: Mẫu sau khi sục Ozone được 3 giờ …………………………………...31
Hình 4.9: Mẫu sau khi sục Ozone được 6 giờ …………………………………...31

Hình 4.10: Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD……………………………………..33
Hình 4.11: Biểu đồ biểu diễn pH ………………………………………………..35
Hình 4.12: Mô hình xử lý nước thải bằng công nghệ sục Ozone+ UV …………36
Hình 4.13: Mẫu đầu vào …………………………………………………………37
Hình 4.14: Mẫu sau khi xử lý được 1 giờ ……………………………………….37
Hình 4.15: Mẫu sau khi xử lý được 3 giờ………………………………………..38
Hình 4.16: Mẫu sau khi xử lý được 6 giờ ……………………………………….38


LỜI CÁM ƠN
Trong 4 năm học đại học đã cho tôi rất nhiều kỉ niệm: buồn có vui có. Buồn là
mỗi lần thi điểm nhỏ…vui là khi thi được điểm lớn… Và trên tất cả không có nổi
buồn nào buồn hơn là sắp chia tay mái trường, chia tay bạn bè, chia tay những
thầy cô những Người trong 4 năm qua đã tận tụy đứng trên bục giảng để truyền đạt
tất cả những kiến thức cho tôi và cho tất cả các bạn trong lớp kiến thức học và kể
cả kiến thức sống để trang bị cho tôi và các bạn một chút lòng tin cũng như sự
hiểu biết để bước vào đời. Và không có niềm vui nào vui hơn khi đến ngày làm lễ
tốt nghiệp trên tay tôi đang cầm bằng tốt nghiệp vì đó là công sức mình bỏ ra trong
4 năm học vì đó là niềm tin gia đình đã dành cho tôi vì đó là sự tin tưởng của thầy
cô đã dành cho tôi và cho tất cả…Và đã cầm bằng trên tay cũng đáp lại niềm tin,
sự tin tưởng của gia đình và thầy cô đã dành cho tôi.
Cám ơn thầy cô và đặc biệt hơn xin gửi lời cám ơn đến:
™ BGH Trường Đại Học An Giang.
™ Bộ môn môi trường và phát triển bền vững.
™ Thầy cô trong bộ môn môi trường.
™ Các anh chị quản lý phòng thí nghiệm.
™ BGĐ công ty thuốc bảo vệ thực vật An Giang.
™ Chú Nguyễn Trọng Lễ trưởng trạm y tế phường Mỹ Xuyên.
™ Xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy Trương Kiến Thọ là thầy hướng
dẫn tôi làm đề tài tốt nghiệp.

™ Và vượt lên trên tất cả lòng thầm kính gửi đến cha mẹ những Người
vừa là chổ dựa vừa là nguồn động lực để tôi phấn đấu trong 4 năm
qua.
Cám ơn tất cả để tôi hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng xin chúc sức khoẻ đến quí thầy cô, thầy Thọ, chú Lễ…và các bạn.
Sinh Viên Làm Luận Văn
Trần Bảo Vũ


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

Chương 1: Giới thiệu

Nước ta là nước sản xuất nông nghiệp, hàng năm lượng hóa chất bảo vệ
thực vật sử dụng ngày càng tăng, trung bình khoảng 4-5 kg/ha.năm, nên lượng
hóa chất bảo vệ thực vật tan trong nước, ngấm vào đất, xâm nhập vào nguồn
nước mặt, sông ngòi, ao hồ và lan truyền trong các mạch nước ngầm, tích lũy
ngày càng nhiều. Hóa chất bảo vệ thực vật bao gồm thuốc trừ sâu, thuốc diệt
cỏ dại, thuốc trừ nấm bệnh là những hóa chất độc hại, có loại rất bền vững,
khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên theo thời gian. Ở Việt Nam, theo thống
kê của Viện Bảo Vệ Thực Vật Việt Nam, năm 1990 lượng thuốc bảo vệ thực
vật (BVTV) ở Việt Nam từ 10.300 tấn lên 33.000 tấn đến năm 2003 tăng lên
45.000 tấn và năm 2005 đã là 50.000 tấn. Bên cạnh đó, có nhiều loại thuốc bảo
vệ thực vật nằm trong danh mục cấm nhưng vẫn lưu hành trên thị trường ước
còn khoảng 15-20% tổng lượng thuốc BVTV đang được sử dụng. Sự lạm dụng
hóa chất và sử dụng những loại thuốc BVTV cực độc đã làm cho độ màu mỡ
của đất sút giảm, các loài sinh vật có ích bị ảnh hưởng dần dần đất cạn kiệt
chất dinh dưỡng và trở thành đất hoang hóa (Phương Liễu, 2006).

Ngày 5/11/1997 tại Tananarive (Madagascas) xảy ra vụ nổ tại một kho
thuốc trừ sâu của Công ty đa quốc gia Hoechst, phun ra ngoài một lượng thuốc
đáng kể, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho các ruộng lúa và nguồn nước xung
quanh. Tiếp đó, lại xảy ra ngày 29/12/1997 tại một kho thuốc loại trên tại
Surabaya (Indonesia). Khủng khiếp nhất là chuyện xảy ra vụ cháy vào
3/5/1991 ở Cordoba (Mexico), tại nhà máy Anaversa, hàng vạn lít thuốc trừ
sâu trào ra những vùng dân cư xung quanh, gây tác hại đến sức khoẻ của hàng
nghìn người, tạo làn sóng công phẫn trong dân chúng, ảnh hưởng đến chính
trường Mexico (Phạm Kiên, 2010).
Ở Mỹ, năm 1998 lan tràn loài ruồi Địa Trung Hải gây hại cho những vườn
chanh ở Nam California. Trước viễn cảnh hàng trăm triệu đô-la tại các vườn
cây này có thể bị mất trắng nên Bộ Nông nghiệp Mỹ quyết định dùng máy bay
phun thuốc malathion để diệt ruồi. Thống đốc bang là George Deukmejian ban
bố tình trạng khẩn cấp do "ruồi". Từng đoàn 20 chiếc trực thăng phun thuốc
mù mịt nhằm diệt ruồi và các loại côn trùng khác, với lập luận malathion
không ảnh hưởng gì đến sức khỏe con người bất chấp sự phản đối dữ dội của
hơn 11 triệu người. Một số nhà khoa học thiếu đạo đức, còn lên tiếng phụ họa
là malathion đã được nghiên cứu phân tích kỹ lưỡng nhiều lần, tất cả đều

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

chứng tỏ vô hại với người. Hậu quả, một số trẻ sinh ra bởi các bà mẹ mang
thai trong thời kỳ phun thuốc này không bình thường, bị dị ứng quá mức hoặc

suy giảm về thị lực thính lực, bị cường giáp... Sau này vào năm 2002, qua điều
tra, nhà báo Peter Waldman đã đưa tin trên báo Wall Street Juornal là một
trong đợt diệt ruồi đó, không chỉ phun malathion mà còn sử dụng cả nhóm
muối perchlorat (ammonium, potassium, sodium, cobalt...). Qua 19 cuộc
nghiên cứu về perchlorat dù đã bị che giấu nhưng dân chúng vẫn biết chất này
có khả năng gây ung thư, rối loạn nhiều hormon, gây hại cho tuyến giáp, tuyến
yên. Với bào thai người, nó gây tổn hại nghiêm trọng cho hệ thần kinh, xương,
do đó, khi sinh ra và lớn lên, trẻ có chỉ số thông minh rất thấp, bị bệnh già
sớm, đục thuỷ tinh thể, mù và điếc bẩm sinh. Thử nghiệm trên chuột và khỉ
đầu chó, perchlorat tạo ra những khối u ác tính. Vụ này gây tai tiếng ầm ĩ
nhưng Nhà Trắng ra lệnh không cung cấp thông tin gì cho báo chí, các tài liệu
liên quan được liệt vào loại "tối mật", khoá kín trong các tủ sắt (Phạm Kiên,
2010).
Việt Nam cũng là một trong những nước châu Á có số người sử dụng
thuốc BVTV bị ngộ độc khá lớn. Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới
(WHO) năm 2005, ghi nhận vào năm 2002 từng có 7.170 trường hợp nhiễm
độc thuốc BVTV. Báo cáo của Dasgupta 2007 qua xét nghiệm máu ngẫu nhiên
của 190 nông dân ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long cho thấy, hơn 35%
mẫu bị nhiễm thuốc BVTV cao và 21% nhiễm thường xuyên (Phạm Kiên,
2010).
Tỉnh An Giang, ở Búng Bình Thiên, huyện An Phú là nơi tiếp nhận lưu
lượng nước lớn từ thượng nguồn hệ sinh vật đa dạng, các loài cá từ biển Hồ và
Campuchia đổ về nhưng trong quá trình sản xuất nông nghiệp người dân nơi
đây đã làm nguồn nước ô nhiễm. Qua khảo sát trong nước có chứa các hóa
chất nông nghiệp (DB, TE, Ure, NPK, Atomic…), thuốc BVTV (Bassa, Decis,
Basudan, Regent, Aldrin, Tilt…). Năm 2005 đã xảy ra hiện tượng cá chết hàng
loạt (55 tấn/88 bè) gây tổn thất lớn cho các hộ nuôi cá. Nguyên nhân việc cá
chết, có thể do ô nhiễm nguồn nước (Hoàng Thị Thanh Thủy, 2006).
Công nghệ Oxy hóa bậc cao rất hiệu quả cho xử lý nước thải chứa hóa chất
thuốc bảo vệ thực vật. Do đó, để tránh tình trạng môi trường ngày càng bị ô

nhiễm từ thuốc bảo vệ thực vật cho nên tôi chọn đề tài “Thử nghiệm công
nghệ oxy hóa nâng cao (Ozon + tia cực tím) xử lý nước thải rửa chai thuốc bảo
vệ thực vật”. Khi đề tài hoàn thành sẽ đóng góp một phần nào đó vào việc cải
thiện môi trường do thuốc bảo vệ thực vật gây nên và đề xuất mô hình xử lý

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

hiệu quả cao, tin cậy, ít tốn kém cho việc xử lý ô nhiễm nước thải từ thuốc bảo
vệ thực vật.

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Sơ lược về xử lý nước thải chứa thuốc BVTV
Hệ thống xử lý nước thải hóa chất được sử dụng các thiết bị trung hòa, hấp
thụ than hoạt tính, ozon, sau đó theo mương thải chảy về hệ thống ao xử lý

sinh học có lót đáy bằng màng HDPE chống thấm. Nguồn nước thải sau xử lý
được lưu giữ trong ao chứa, không thải ra bên ngoài. Ngoài ra, nước mưa chảy
tràn được thu gom vào hệ thống mương thải trong khuôn viên khu vực và
được thoát vào hệ thống hồ chứa và ao sinh học để đảm bảo loại trừ các nguồn
thải bị rửa trôi cách li và phân hủy an toàn thành phần các loại thuốc BVTV
cuốn theo nước mưa chảy tràn.
Dựa trên đặc tính chung của các loại thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) là tan
được trong nước, công nghệ dùng nước để pha loãng thuốc đến nồng độ cần
thiết, sau đó đưa vào xử lý nước chứa thuốc BVTV. Quá trình xử lý thực hiện
trong nước tuần hoàn tạo thành một vòng lưu chuyển tuần hoàn, điểm đầu là
nước chứa thuốc BVTV cần tiêu hủy, điểm cuối là nước đã xử lý sạch. Từ đây,
lấy chính nước đã xử lý đem hòa tan thuốc BVTV mới để tiếp tục quá trình.
Vì thế hiệu quả xử lý cao và rất an toàn, nước sau khi xử lý được sử dụng lại
để bổ sung vào quá trình tạo thành chu trình khép kín chứ không hề thải ra
ngoài, không gây hại cho môi trường. Theo các chuyên gia đánh giá, phương
pháp này có nhiều ưu điểm an toàn tuyệt đối cho môi trường do không có khói
và nước thải ra ngoài, chi phí năng lượng thấp, phương pháp tiêu hủy thuốc
BVTV không đốt này so với chi phí xử lý rẻ hơn cách dùng lò đốt đến 50% 60%. Tổng chi phí đầu tư thiết bị chỉ khoảng 1 tỉ đồng, do vậy rất thích hợp
với trình độ công nghệ và vốn đầu tư ở nông thôn.
2.2 Những hạn chế của quá trình oxy hóa hóa học bằng tác nhân thông
thường
2.2.1 Khí Clo (Cl2)
Clo là chất oxy hóa hóa học tốt được sử dụng để khử Fe2+ trong nước
ngầm hoặc nước mặt, trong khử trùng nước sau khi xử lý. Vì Clo là chất oxy
hóa mạnh, rẻ tiền và dễ sử dụng nên được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực xử
lý nước, nước thải cho đến ngày nay. Tuy vậy nhược điểm của Clo là tác dụng
với chất hữu cơ thiên nhiên, tạo ra hợp chất hữu cơ chứa Clo có nguy cơ gây
ung thư cho người sử dụng (Trần Mạnh Trí, 2006)

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

2.2.2 Kali permanganat (KMnO4)
Kali permanganate là chất oxi hóa được sử dụng rộng rãi trong xử lý
nước. Đây là chất oxi hóa mạnh hơn clo, có thể làm việc trong khoản pH rộng,
nhưng đắt tiền. Thêm vào đó, quá trình này tạo ra Mangan dioxit ở dạng
không tan và phải tách ra bằng phương pháp hóa học hoặc lắng; vì vậy khả
năng tăng thêm chi phí cho quá trình xử lý là điều không thể tránh khỏi.
2.2.3 Hydrogen peroxit (H2O2)
Hydrogen peroxit là chất oxi hóa mạnh hơn clo và kali permanganat
nhưng yếu hơn Ozon (O3) và được sử dụng rất phổ biến trong xử lý nước thải
để phân hủy các chất hữu cơ và khử màu của nước thải ngành giấy hoặc dệt
nhuộm. Ngoài ra, ưu điểm của Hydrozen peroxit là không sinh ra chất độc
hoặc chất có màu trong quá trình sử dụng. Tuy nhiên, khả năng oxi hóa của
hydrozen oxit không đủ mạnh để khoáng hóa hoàn toàn chất ô nhiễm hữu cơ
như yêu cầu đã đặt ra (Trần Mạnh Trí,2006).
2.2.4 Ozon (O3)
Ozon là chất oxi hóa mạnh nhất trong các chất oxi hóa thông dụng kể
trên. Nó được sử dụng làm chất khử trùng, phân hủy các chất hữu cơ hoặc để
khử màu nước thải, khử mùi hôi, khử sắt hoặc mangan,….ưu điểm của
mangan là tự phân hủy, không để lại các phụ phẩm lạ và nguy hiểm trong
nước sau khi phản ứng. Tuy vậy, ozon kém hòa tan trong nước và là hợp chất
không bền, thời gian tồn tại chỉ vài phút. Vì vậy để đạt được số lượng ozon
hòa tan trong nước đủ lớn cho quá trình oxi hóa, phải đưa vào hệ một số lượng

ozon lớn. Ngoài nhược điểm trên, khi sử dụng ozon làm chất oxi hóa trong xử
lí nước và nước thải là phải sản xuất ozon tại chỗ, ngay trong dây chuyền xử
lý.
2.3 Tổng quan về quá trình oxi hóa nâng cao trong nước thải
Một trong những công nghệ cao nổi lên gần đây là công nghệ phân hủy
khoáng hóa chất ô nhiễm hữu cơ trong nước và nước thải dựa vào quá trình
oxi hóa nâng cao. Quá trình oxi hóa nâng cao được định nghĩa là những quá
trình phân hủy oxi hóa dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH được tao ra
ngay trong quá trình xử lý. Gốc hydroxyl là tác nhân oxi hóa mạnh nhất trong
số các tác nhân oxi hóa được biết từ trước đến nay, có khả năng phân hủy oxi
hóa mọi hợp chất hữu cơ, dù là loại khó phân hủy nhất, chuyển hóa chúng
thành các hợp chất vô cơ không độc hại như CO2, H2O, các axit vô cơ. Từ
những tác nhân oxi hóa thông thường như hydrogen peroxit, ozon…có thể

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

nâng cao khả năng oxi hóa của chúng bằng các phản ứng hóa học khác nhau
để tạo ra các gốc hydroxyl, thực hiện quá trình oxy hóa gián tiếp thông qua
gốc hydroxyl.
Các quá trình oxy hóa nâng cao đã nổi lên trong những năm gần đây
như một loại công nghệ cao có tầm quan trọng trong việc đẩy mạnh quá trình
oxy hóa, giúp phân hủy nhiều loại chất hữu cơ ô nhiễm khác nhau trong nước,
đặc biệt là các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy như những hợp chất chứa

Clo, các hợp chất có vòng thơm, các hợp chất bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm,
các chất hoạt động bề mặt,…
Gần đây, các quá trình oxy hóa nâng cao được nghiên cứu nhiều và ứng
dụng rất nhiều trong lĩnh vực xử lý nước thải.
2.4 Những ưu việt của quá trình phân hủy oxy hóa bằng gốc tự do
Hyroxyl (*OH)
2.4.1 Gốc tự do Hyroxyl (*OH) và khả năng oxy hóa của gốc
Hydroxyl
Như chúng ta đã biết, oxy hóa là quá trình trong đó electron được
chuyển từ chất bị oxi hóa sang chất oxi hóa, tạo ra một hiệu thế được hiển thị
bằng volt (V) dựa trên hiệu thế điện cực Hydro bằng 0. Mỗi tác nhân oxy hóa
điều có một thế mạnh oxi hóa khác nhau và đại lượng này được dùng để so
sánh khả năng oxy hóa mạnh hay yếu của chúng.
Khả năng oxi hóa của các tác nhân oxi hóa được thể hiện qua thế oxy
hóa và được xắp xếp theo thứ tự trình bày trong bảng 2.1 dưới đây.
Bảng 2.4.1: Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa
Tác nhân oxi hóa

Thế oxi hóa, V

Gốc Hydroxyl

2,80

Ozon

2,07

Hydrogen peroxit

1,78

Permanganat

1,68

Hydrobromic axit

1,59

Clo dioxit

1,57

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 6


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

Hypocloric axit

1,49

Hypoiodic axit

1,45

Clo

1,36

Brom

1,09

Iod

0,54
( Trần Mạnh Trí, 2006)

Trog các tác nhân oxi hóa trên, Gốc tự do Hyroxyl (*OH) là tác nhân
oxi hóa mạnh nhất. Qua bảng 2.1 ta thấy, thế oxi hóa gốc Hydroxyl là 2,8 V,
cao nhất trong số các tác nhân oxi hóa thường gặp, gấp 2.05 lần Clo và 1,52
lần Ozon.
Đặc tính của gốc tự do là trung hòa về điện trong khi các ion điều mang
điện tích dương hoặc âm. Gốc tự do được tạo thành từ sự tách ra hai phần
bằng nhau của liên kết hai electron, ví dụ: khi hào quang phân H2O2 sẽ thu
được 2 gốc *OH như sau:
HO:OH + hv -> *OH + *OH
Mỗi gốc *OH đều không mang điện, hai gốc *OH có thể kết hợp trở lại
thành HOOH cũng không mang điện. [Lưu ý: ký hiệu* cho biết là gốc tự do và
biểu thị một electron lẻ đôi ]. Gốc tự do này không tồn tại sẵn trong môi
trường như những tác nhân oxi hóa thông thường, mà chỉ sản sinh ra ngay
trong quá trình phản ứng, có tời gian sống rất ngắn, khoản vài nghìn giây
nhưng liên tục được sinh ra trong suốt quá trình phản ứng (Trần Mạnh Trí,
2006)

2.4.2 Cơ chế phản ứng và phương thức phản ứng của gốc Hydroxyl
(*OH)
Một khi gốc tự do được hình thành, lạp tức xảy ra hàng loạt các phản
ứng kế tiếp theo kiểu dây chuyền với những gốc hoạt động mới. Vì vậy, sự
hình thành gốc Hydroxyl được xem như là một sự khơi mào cho hàng loạt các
phản ứng xảy ra kế tiếp trong dung dịch. Vì phản ứng của gốc Hdroxyl xảy ra
không chọn lựa, nên trong quá trình đó tạo ra nhiều sản phẩm trung gian khác

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

nhau, khó tiên đón tất cả những sản phẩm oxy hóa trung gian có thể tạo ra
trong quá trình.
Theo hai nhà khoa học GS.TSKH Trần Mạnh Trí,TS.Trần Mạnh Trung,
gốc Hydroxyl (*OH) có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau :
-Phản ứng cộng với các hợp chất không no dây thẳng hoặc vòng thơm, tạo ra
gốc mới Hydroxylat hoạt động:
*OH + CH2 = CH2 -> *CH2-CH2(OH)
-Phản ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc không no, tạo thành nước và
gốc mới hoạt động:
*OH + CH3 – CO – CH3 -> *CH2COCH3 + H2O
-Phản ứng trao điện tử tạo ra gốc ion mới hoạt động:
*OH + CH3-S-C6H5 -> [CH3-S-C6H5]+* +OHQuá trình phản ứng tiếp tục phát triển nhờ các gốc tự do mới sinh ra
theo kiểu phản ứng dây chuyền cho đến khi vô cơ hóa (khóang hóa) hòan tòan

hoặc dây chuyền bị đứt.
Mục đích mong muốn cuối cùng trong quá trình oxi hóa các chất ô
nhiễm trong nước thải là để vô cơ hóa, tức chyển chất ô nhiễm hữu cơ thành
các chất vô cơ đơn gản và không độc hại.
Đặc điểm chung của quá trình oxy hóa bởi các tác nhân thông thường là
không thể xảy ra với mọi chất và không thể xảy ra triệt để. Trong khi đó, gốc
*OH thì ngược lại.
Bảng 2.4.2: Các hợp chất hữu cơ bị oxy hóa bởi gốc Hydroxyl (*OH) đã được
nghiên cứu
Nhóm

Hợp chất

Axit

Fomic, gluconic,lactic, malic,propionic, tactaric

Alcohol

Benzyl, tert-butyl, etanol, etylen, glycol, glyxerol,
iso-propanol,methanol, propenediol

Aldehyd

Axetaldehyl, benzaldehyd, focmaldehyl, glyoxal,
iso-butyraldehyd, tricloroaxetaldehyd.

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 8

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

Aromatic

Benzen,
clorobenzen,
clorophenol,
creozot,
diclorophenol, hydroquinon, p-nitrophenol, phenol,
toluen, triclorophenol,xylem, trinitrotoluene.

Amin

Anilin, amin vòng, dietylamin, dimetylfocmamid,
EDTA, propandiamin, n-propylamin

Thuốc nhuộm

Antraquinon, diazo, monoazo

Eter

Tetrahydrofuran

Keton

Dihydroxyaxeton, metyl-etyl-keton
( Trần Mạnh Trí, 2006)

2.4.3 Hằng số động học phản ứng giữa gốc Hydroxyl (*OH) và các
chất hữu cơ
Về tốc độ phản ứng, hầu như tất cả các hợp chất hữu cơ đều bị gốc
Hydroxyl oxi hóa với tốc độ nhanh hơn so với ozon (một chất oxi hóa mạnh
nhất trong các chất oxi hóa thông dụng) từ hàng nghìn đến hàng tỉ lần ( bảng
2.3)
Bảng 2.4.3: Hằng số tốc độ phản ứng (M-1S-1) của gốc Hydroxyl (*OH) so
với Ozon
Hợp chất

*OH

O3

Các Alcohol

10-2 đến 1

108 đến 1010

Các Aldehyt

10

109

Các alkan

10-2

106 đến 109

Các aromatic

1 đến 102

108 đến 1010

Các
axit

cacboxiclic 10-3 đến 10-2

SVTH: Trần Bảo Vũ

107 đến 109

trang 9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

Các alken clo hóa

10-1 đến 103

109 đến 1011

Các keton

1

109 đến 1010

Các chất hữu cơ 10 đến 102
chứa N

108 đến 1010

Các olefin

1 đến 450.103

109 đến 1011

Các phenol

103

109 đến 1010

Các chất hữu cơ 10 đến 1,6.103
chứa S

109 đến 1010

( Trần Mạnh Trí, 2006)

2.5 Các quá trình tạo ra gốc Hydroxyl (*OH)
Do gốc Hydroxyl (*OH) có khả năng oxi hóa rất mạnh, tốc độ phản
ứng oxi hóa rất nhanh và không chọn lựa khi phản ứg với các hợp chât khác
nhau, nhiều công trình nghiên cứu trong mấy thập kỉ qua là các quá trình tạo ra
gốc Hydroxyl trên cơ sở các tác nhân oxi hóa thông thường như Ozon,
Hydrogen peroxit thông qua phản ứng hóa học (H2O2/Fe2+, ) O3/H2O2, O3/xúc
tác, H2O2/xúc tác, hoặc nhờ bức xạ cực tím UV (O3/UV, H2O2/UV, O3+
H2O2/UV, H2O/VUV, Ti O2/UV) và các nguồn năng lượng cao (siêu âm, tia
gamma, tia X, chùm electron).
Các quá trình oxi hóa nâng cao trên cơ sở gốc Hydroxyl đã được nghiên
cứu để áp dụng vào lĩnh vục xử lý nước thải.
Nhờ những ưu điểm nổi bật trong việc loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ, đặc
biệt những vi chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy, các quá trình oxy hóa nâng
cao dựa trên gốc tự do Hydroxyl (*OH) được xem như một “chìa khóa vàng”
để giải bài toán đầy thách thức của thế kỷ cho ngành xử lý nước thải hiện nay.

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

Bảng 2.5.1: Các quá trình oxy hóa nâng cao dựa vào gốc Hydroxit(*OH)
Nhóm

Các quá trình oxy hóa
nâng cao không nhờ tác
nhân ánh sáng

Các quá trình oxi hóa
nâng cao nhờ tác nhân
ánh sáng

Tên quá trình

Tác nhân phản ứng

Fenton cổ điển

H2O2, Fe2+

Fenton điện hóa

H2O2 với anot Fe và
năng lượng điện hóa

Peroxon

H2O2, O3

Catazon

O3 và chất xúc tác

Oxi hóa điện hóa

H2O, năng lượng điện
hóa

Quá trình siêu âm

H2O, năng lượng siêu
âm

Quá trình bức xạ năng
lượng cao(tia γ ,tia X,

H2O, năng lượng cao
(tia γ ,tia X, chùm

chùm electron)

electron)

Quang Fenton biến thể

H2O2 và Fe3+ (phức) và
năng lượng photon UV

Quang Fenton

H2O2 và Fe3+ (ion) và
năng lượng photon UV

UV/oxy hóa

1. H2O2 và UV
2. O3 và UV
3. H2O2 /O3 và UV

VUV/oxy hóa

SVTH: Trần Bảo Vũ

H2O và năng lượng UV

trang 11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ
chân không VUV
Quang xúc tác bán dẫn

TiO2 và năng lượng
photon UV

2.6 Đinh nghĩa về quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation
Process - AOP)
Quá trình ôxi hóa nâng cao là sử dụng các gốc hydroxyl (*OH). Như một
chất ôxi hóa mạnh để phá hủy những hỗn hợp mà không thể là những chất ôxi
hóa như oxi và clo truyền thống. Hiệu quả của hệ thống được thể hiện qua khi
hằng số phản ứng của những gốc hidroxyl với đa số những chất gây ô nhiễm

hữu cơ bậc cao. Hidroxyl phản ứng với một triệu tới một tỉ chất ô nhiễm và
ôxi hóa học nhanh chóng hơn như ôzôn và nước oxi già (Cokay, 2002).
2.7 Sơ lược về quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Process AOP)
Trong hai mươi năm qua, môi trường thay đổi đặt ra những yêu cầu trở
nên càng ngày càng khó khăn, vì nguy cơ sức khỏe và sinh thái học con người
gây ra bởi những chất gây ô nhiễm. Những chất hữu cơ gây ô nhiễm và độc
đang bắt nguồn từ những nước thải công nghiệp vào hệ sinh thái làm bẩn đất,
nước và không khí. Ngoài ra, những hỗn hợp này có thể sáp nhập vào cuộc
sống con người bởi chuỗi thức ăn hoặc nước.
Nhiều quá trình xử lý truyền thống thì không đủ khả năng xử lý nước thải
để loại trừ những chất hữu cơ độc này. Thông thường, đây là những hệ thống
xử lý sinh học. Những hợp chất hữu cơ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của
những quá trình xử lý truyền thống một cách tiêu cực. Hiệu quả xử lý những
chất ô nhiễm này bị giới hạn. Hơn nữa, khi nước thải công nghiệp được xử lý,
hệ thống xử lý sinh học truyền thống sẽ phát sinh bùn đặc mà có thể bao gồm
nguyên liệu độc hay kim loại nặng tích tụ qua năm tháng cần phải được xử lý
về sau. Với những lý do này, những công nghệ xử lý mới được nghiên cứu và
thử nghiệm. Hầu hết những hạn chế của công nghệ xử lý truyền thống có thể
được khắc phục bởi những quá trình ôxi hóa nâng cao.
Sự ôxi hóa này là những quá trình đã cho tiềm năng siêu việt trong xử lý
nước thải có chứa những hóa chất nguy hiểm có độc và kìm hãm những tính
năng của chất gây ô nhiễm là những đặc trưng của quá trình oxi hóa nâng cao
so với những phương pháp xử lý sinh học truyền thống. Trong quá trình ôxi
hóa nâng cao những hợp chất hữu cơ có thể được ôxy hóa thành khí CO2,
SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

nước và những muối vô cơ. Phương pháp ôxi hóa hóa học bao gồm nhiều chất
ôxi hóa như Ozon, nước oxi già, thuốc tím kali, hypoclorit natri, ánh sáng tử
ngoại và chất phản ứng Fenton’s. Những quá trình ôxi hóa nâng cao (AOP) có
thể khoáng hóa những hợp chất hữu cơ ( thí dụ tới khí CO2 và nước), hay
những hợp chất hữu cơ phức tạp chuyển đổi thành những phân tử đơn giản
hơn có thể là dể xứ lý hơn cho những phương pháp truyền thống. AOP sinh ra
những gốc hidroxyl phản ứng cao thông qua một loạt phản ứng bao gồm bức
xạ tử ngoại/ nước oxi già, Ozon / nước oxi già, bức xạ tử ngoại/ Ozon,
Fenton’S chất phản ứng và đioxit/ bức xạ tử ngoại titan. Những gốc hidroxyl
được sinh bởi bất kỳ phương pháp nào đều là những chất ôxi hóa có thể phản
ứng với một hoặc vô số những hợp chất hữu cơ có trong nước (Bergendahl và
nnk, 2002).
Những quá trình ôxi hóa nâng cao có tính phổ biến được ứng dụng trong
hai thập niên qua cho xử lý những chất thải công nghiệp (Chidambara v.v....,
2004).
Xử lý ôxi hóa nâng cao, bao gồm sinh ra tại chỗ những chất ôxi hóa hóa
học mạnh có gốc hidroxyl, sự ôxi hóa như một giai đoạn quan trọng của những
công nghệ không có chọn lọc. Những công nghệ này, như sự ôxi hóa nước oxi
già (H2O2), nước oxi già giúp đỡ sự ôxi hóa quang hóa UV (UV/ H2O2), ôxi
hóa quang xúc tác TiO2 (PCO) những phương pháp này được sử dụng rộng rãi
để xử lý những chất gây ô nhiễm phức tạp có trong nước thải mà xử lý sinh
học không thể loại bỏ chúng được, được thể hiện ở bảng 2.1, những gốc
hidroxyl là những chất oxy hóa mạnh có thế ôxi hóa là 2.33V, phản ứng với đa
số chất hữu cơ và bất kỳ chất tan vô cơ nào (Zhihui và nnk, 2005).
Bảng 2.7.1: Những chất ôxi hóa của các chất khác nhau
Chất ôxi hóa

Tiềm năng Chất ôxi hóa, V

Flo

3,00

Hidroxyl

2,33

Ôzôn

2,10

Nước oxi già

1,80

Thuốc tím Kali

1,70

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 13


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

Đioxit Clo

1,50

Clo

1,40

AOP có những nguyên lý chung là sinh ra những gốc hidroxyl trong thời
gian phản ứng. Dù nó được sinh ra trong những điều kiện khác nhau, nhưng
những gốc hydroxyl (*OH) sẽ phản ứng để phá hủy những chất gây ô nhiễm
trong đa số những trường hợp. Tuy nhiên những gốc hydroxyl (*OH) có khi
không được sinh ra. Vì sự bất ổn định của gốc hidroxyl (*OH), do đó nó phải
được sinh ra liên tục ‘‘ở nguyên vị trí gốc’’ thông qua hóa chất hay những
phản ứng quang hóa. Những gốc hidroxyl sinh ra trong phản ứng với phân tử
hữu cơ. Những gốc hidroxyl được sinh ra theo phản ứng ở bên dưới (Azbar và
nnk, 2004)
OH* + RH
R* + H2O2
R* + O2
ROO* + RH

H2O + R*
ROH + OH*
ROO*
ROOH + R*

Xử lý với quá trình ôxi hóa nâng cao được sử dụng không phải chỉ cho sự
xử lý nước thải công nghiệp cũng được sử dụng cho xử lý chất thải. Tuy

nhiên, những sự liên quan nẩy sinh từ thực tế mà những chất hữu được phản
ứng vẫn còn có tiềm năng gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Những
công nghệ ôxi hóa nâng cao có thể xử dụng như một trong số những công
nghệ thân thiện môi trường chính trong hệ thống xử lý nước thải. Cách dùng
được kết hợp của UV, Ozon (O3) và nước oxi già tạo điều kiện thuận lợi cho
việc giảm tính năng của những chất gây ô nhiễm (Dương và nnk, 2005).
2.8 Các phương pháp của quá trình nâng cao (Advanced Oxidation
Process -AOP)
2.8.1 Sử dụng Ozon trong quá trình ôxi hóa nâng cao
Ozon là một trong số những chất phản ứng được dùng trong quá trình ôxi
hóa nâng cao. Như một chất ôxi hóa, Ozon hiếm khi có thể kết hợp trực tiếp
với các chất oxi hóa khác. Nhưng ngày nay, Ozon được sử dụng với những
chất ôxi hóa khác như UV, H2O2 và TiO2. Ozon là chất oxi hóa mạnh với
những chất gây ô nhiễm bắt nguồn từ nước thải công nghiệp. Hiệu quả xử lý
có thể đạt đến tới 99% với sự ôxi hóa Ozon trong những điều kiện tối ưu.

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 14


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

Những sự kết hợp Ozon với những chất ôxi hóa khác có thể sẽ xử lý nước thải
trong công nghiệp thành công hơn. Trong công nghiệp làm giấy; độ pH trong
phương pháp sử dụng Ozon rất quan trọng (Amat và nnk, 2005).
Thế ôxi hóa khử của Ozon là (+ 2.07V). Ozon là một chất oxy hóa mạnh
mà ít hoặc không có sản phẩm phụ nào được hình thành trong quá trình xử lý

nước thải chứa xyanua. Ozon được sử dụng trong những thí nghiệm đã xác
nhận rằng màng của xyanua được oxy hóa bởi Ozon (Parga và nnk, 2003).
Trong khi một kết quả nghiên cứu loại bỏ cyanid này là đạt đến 99,9% trong
20 phút.
Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng xử lý Ozon có hiệu quả trong việc
loại bỏ những chất gây ô nhiễm hữu cơ. Như vậy, ôxi hóa hóa học đang sử
dụng Ozon là cách để giảm bớt các chất ô nhiễm trong nước thải và từ đây
hiệu quả xử lý sinh học được thể hiện (khi chất ô nhiễm bị ôxi hóa bởi Ozon
(xử lý chưa triệt để) nó sẽ bị giảm hoạt tính do đó quá trình sử lý sinh học trở
nên dể dàng hơn). Tốc độ ôxi hóa Ozon phụ thuộc giá trị pH hay thêm chất
phản ứng Fenton hoặc bức xạ tử ngoại vì sự phát sinh những gốc hidroxyl
(*OH). Xử lý bằng UV/ Fenton/ O3 hiệu quả cao nhất trong số tất cả các
phương pháp xử lý được áp dụng (Monteagudo và nnk, 2005).
UV là những sóng điện từ. Bức xạ điện từ ánh sáng tử ngoại từ 10 và 400
nm và được chia nhỏ ra thành vài vùng. Phạm vi ánh sáng UV không nhìn
thấy được có bước sóng từ 400 nm trở xuống (Masschelein, 2003).
Bảng 2.8.1.1: Vùng phạm vi của UV
Loại

Phạm vi

Bình luận

UV- Một

Từ 315 đến 400 nm

Giữa 300 và 400nm,
Đôi khi gọi gần UV

UV- B

Từ 280 đến 315nm

Đôi khi gọi là môi
trường UV

UV- C

Từ 200 đến 280 nm

Phạm vi sẽ được xem
xét trong nước khử
trùng

Tốc độ xử lý UV đối với những chất ô nhiễm và những hợp chất hữu cơ
độc trong nhiều hệ thống đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong những thập niên

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 15


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

vừa qua. Quá trình ôxi hóa quang hóa được phát triển gần đây trong xử lý
nước thải và loại bỏ được những chất gây ô nhiễm kháng cự mà đối với những
phương pháp xử lý truyền thống chưa xử lý được. Sự ôxi hóa UV là quá trình

hóa học phản ứng loại bỏ những chất gây ô nhiễm trong mẫu nước và giảm sút
dưới ảnh hưởng của ánh sáng UV. Sự đa dạng của những phản ứng ôxi hóa
bức xạ trong quá trình xảy ra, những sản phẩm của phản ứng với chất gây ô
nhiễm hữu cơ là CO2, H2O và những muối vô cơ.
Phương pháp ôxi hóa bức xạ đang sử dụng ánh sáng UV và thêm H2O2
như một phần của quá trình oxi hóa nâng cao và tỏ ra rất hiệu quả loại bỏ
những chất gây ô nhiễm hữu cơ độc được tìm thấy trong môi trường nước
(Cokay, 2002).
2.8.2 Quá trình ôxi hóa nâng cao sử dụng UV và H2O2
Hiện tượng quang hóa những quá trình ôxi hóa nâng cao là một công
nghệ phát triển để xử lý nước thải. UV và H2O2 là quá trình ôxi hóa sử dụng
rộng rãi xử lý nước thải và đây là những khía cạnh quan trọng cho những đề
tài có liên quan đến ôxi hóa quang hóa. Có nhiều số liệu nghiên cứu oxi hóa
quang hóa về UV và H2O2. Hầu hết thuộc về công nghiệp dệt. Quá trình ôxi
hóa sinh ra những gốc tự do (*OH) phản ứng và làm giảm sút những hợp chất
hữu cơ có tính chịu lửa trong nước thải. Sự bức xạ UV cùng với nước oxi già
(UV/ H2O2), hiệu quả làm phai màu thuốc nhuộm chứa trong nước thải.
Trong lò phản ứng bức xạ UV/ H2O2, tốc độ phản ứng bị ảnh hưởng bởi
cường độ ánh sáng UV, thể tích và độ pH nước thải được xử lý, liều lượng
nước oxi già và sự tập trung thuốc nhuộm ban đầu. Về lý thuyết, UV mạnh
hơn và nhanh chóng hơn là sự hình thành những gốc tự do (*OH). Những kết
quả nghiên cứu cho thấy quá trình UV/ H2O2 làm phai màu hoàn toàn nước
thải thuốc nhuộm trong những điều kiện vận hành khác nhau. Tốc độ ảnh
hưởng của axit da cam 10 (AO 10) bởi sự tập trung oxi già, cường độ UV và
nồng độ của thuốc nhuộm ban đầu (Tawny - Yee, 2005). Hiệu quả xử lý loại
bỏ màu trong nghiên cứu này đạt từ 90- 99%. Ánh sáng UV chủ yếu được
dùng làm từ những phôtôn UV điều đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân hủy
của những chất ôxi hóa truyền thống (nước oxi già/ Ozon) để hình thành gốc
hidroxyl, những phản ứng ôxi hóa dây chuyền khởi đầu. Nhiều chất hữu cơ
chịu lửa có thể được phá hủy nhanh chóng bởi những quá trình này. Ở đó,

cũng có nhiều sự nghiên cứu liên quan đến sự giảm phẩm chất phenol bởi sự
quang phân UV trực tiếp hay bởi kỹ thuật AOP. Những phân tử phenol biến

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 16


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

mất dưới tác dụng của UV/ H2O2. Những phản ứng chính là sự ôxi hóa vòng
thơm (sản xuất hydroquinone, Catechol và benzoquinone) và sau đó là sự hình
thành của carboxylic (muconic, fumaric, Oxalic và những axit formic). Glycol
êtylen biến thành oxalic và những axit formic dưới tác dụng của UV/ H2O2
(Horng, 2003).
Một chất oxi hóa mạnh duy nhất so với hydroxyl là Flo và gấp 2 lần clo.
Nó có thể phản ứng như khuyếch tán và có khả năng ôxy hóa một phạm vi
rộng với hóa chất hữu cơ. AOP sinh ra gốc hidroxyl đã được tìm thấy để xử lý
hiệu quả nước uống, nước ngầm và làm bẩn đất (Bergendahl và nnk, 2002).
2.8.3 Quá trình ôxi hóa nâng cao sử dụng UV và chất xúc tác Fenton’S
Phản ứng Fenton’S được ứng dụng khoảng 100 năm trước, những ứng
dụng của nó như một quá trình ôxy hóa để phá hủy những hữu cơ độc và
không được áp dụng cho đến năm 1960. Mặc dầu những quá trình xử lý nước
thải với phản ứng Fenton được biết rất có hiệu quả trong loại bỏ những chất
hữu cơ gây ô nhiễm nguy hiểm, ưu điểm chính là phản ứng với những chất
gây ô nhiễm tới những hỗn hợp vô hại, chẳng hạn như CO2 , những muối vô
cơ. Phản ứng Fenton sinh ra chất oxi hóa và hình thành gốc hidroxyl mạnh phá
hủy những chất gây ô nhiễm hữu cơ. Phản ứng Fenton’S là sự kết hợp của

H2O2 và sắt sinh ra gốc hidroxyl. Bắt đầu là sắt (Fe2+) dưới tác dụng của H2O2
dẫn đến sinh ra gốc hidroxyl. Quá trình sinh ra gốc hidroxyl bao gồm một
chuỗi phản ứng phức tạp trong dung dịch nước:
Fe2+ + H2O2
2003).

Fe3+ + OH* + OH- , k1≈ 70 M-1s-1 (Neyens & Baeyens,

Phản ứng Fenton’S có thể được mô tả như chất xúc tác sinh ra những gốc
hidroxyl từ một phản ứng dây chuyền giữa sắt và nước oxi già. Cơ chế cơ bản
của quá trình xử lý Fenton bao gồm sự ôxi hóa hóa học và sự đông đặc hóa
học của những hợp chất hữu cơ. Phản ứng Fenton’S là một giải pháp với khả
năng ôxi hóa mạnh. Sự kết hợp của nước oxi già với những muối sắt có hiệu
quả trong những phạm vi có độ pH khoảng 2-5. Sự giới hạn độ pH thông
thường làm cho ứng dụng của quá trình này khó khăn hơn.
Quá trình Fenton bức xạ được sử dụng cho nước thải có chứa những hỗn
hợp không dễ phân hủy hay độc. Nước thải từ những công nghiệp khác nhau
như sản xuất nhựa, hóa chất từ dầu hỏa, dầu (nhà máy lọc), dán giấy luyện
cốc, sắt nóng chảy tập trung phenol, những dẫn xuất vô cùng độc và chất ô
nhiễm có tính chịu lửa trong thiên nhiên. Tối ưu khoáng hóa hiệu quả của

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 17


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Trương Kiến Thọ

phenol với Fenton. Trong quá trình Fenton, những axít carboxylic như axit
axetic và axit oxalic được hình thành khi những sản phẩm cuối cùng trong thời
gian phenol giảm xuống . Trong xử lý bức xạ Fenton cả hai Ion này được xác
định trong giai đoạn sớm của phenol và được ôxy hóa gần như toàn bộ trong
thời gian phản ứng ở 120 phút (Kavitha & Palanivelu, 2004).
Tốc độ phản ứng Fenton’S nói chung bị giới hạn bởi *OH sinh ra (thí dụ,
sự tập trung của chất xúc tác như sắt) và giảm bớt bởi thuốc xử lý nước thải.
Phản ứng Fenton’S có hiệu quả nhất với COD > 500 mg/ L. Đây là một hạn
chế trong phản ứng của Fenton’S. Liều lượng sắt có thể được biểu thị như một
tỷ lệ tới H2O2. Sau khi phản ứng xảy ra, sắt có thể được phục hồi. Có thể xảy
ra khi tăng pH, phân chia bùn đặc bằng axit hóa. Ở đó có một số chất xúc tác
được hỗ trợ mà tạo điều kiện thuận lợi cho sự khôi phục và sử dụng lại sắt. Độ
pH tối ưu là từ 3-6. Sự giảm sút hiệu quả được quy cho sự chuyển tiếp sắt từ
một Ion có chứa sắt được hydrát hóa đến những sắt dính. Trong mẫu đó, sắt là
chất xúc tác phân hủy H2O2 trong oxi và nước, không có những gốc hidroxyl
(www.h2o2.com, 2005).
Lợi thế của quá trình phản ứng bức xạ là chi phí oxi hóa Fenton có chi
phí thấp hơn quá trình ôxi hóa quang hóa. Nó có hiệu quả cao với những hợp
chất thơm. Vì không có thuốc xử lý kỹ thuật cần thiết, phương pháp có thể
được xem xét trong thực tế (Cokay, 2002).
2.8.4 Quá trình oxy hóa nâng cao sử dụng Ozon + tia cực tím (UV)
Cả Ozon lẫn UV được biết đến từ lâu được dùng cho sự khử hoạt hóa của
những sinh vật gây bệnh mà có thể chứa nhiều trong nước và hệ thống nước
thải. Áp suất thấp của đèn hơi thuỷ ngân phát ra ánh sáng tia cực tím với
cường độ cao nhất có bước sóng từ 185- 254 nm. Các bức xạ sóng ngắn có
hiệu quả phá vỡ liên kết phân tử trong DNA của vi sinh vật. Bức xạ tia cực tím
cũng cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình phân hủy của Ozon, dẫn đến
sự hình thành của hai gốc hydroxyl (*OH). Thành phần quan trọng trong quá
trình oxy hóa bậc cao (AOP) là sự kết hợp của Ozon và UV hoặc phản ứng
quá trình oxy hóa của hydrogen.Ozon là một chất oxy hoá mạnh mẽ với oxy

hóa là 2,07eV, nó là chất khử trùng mạnh nhất thế giới. Ozon đã được sử dụng
trong xử lý nước, là một bước ứng dụng quan trọng đối với nước đóng chai, vệ
sinh sạch sẽ tại chỗ và chế biến các sản phẩm, thịt và tái sử dụng công nghiệp.
Kết hợp Ozon với tia cực tím (UV) rất có hiệu quả với các chất gây ô
nhiễm hữu cơ vì khả năng oxy hóa rất cao của các gốc tự do hydroxyl (2,8eV).

SVTH: Trần Bảo Vũ

trang 18