Tài liệu cơ sở lý thuyết các quá trình oxi hóa nâng cao

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH OXI HÓA NÂNG CAO
2.1. GIỚI THIỆU CÁC QUÁ TRÌNH OXI HÓA NÂNG CAO
2.1.1. Định nghĩa
Các quá trình oxi hóa nâng cao là những quá trình phân hủy oxi hóa dựa vào
gốc tự do hoạt động hydroxyl *HO được tạo ra ngay trong quá trình xử lý.
Gốc hydroxyl *HO là một tác nhân oxi hóa mạnh nhất trong số các tác nhân oxi
hóa được biết từ trước đến nay. Thế oxi hóa của gốc hydroxyl *HO là 2,8V, cao nhất
trong số các tác nhân oxi hóa thường gặp. Thế oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa
thường gặp được trình bảy ở bảng 2.1.
Bảng 2.1. Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa
Tác nhân oxy 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

Hypocloric axit

1,49

Hypoiodic acid

1,45

Clo

1,36

Brom

1,09

Iod

0,54

(Nguồn: Zhou, H. and Smith, D.H., 2001)
Đặc tính của các gốc tự do là trung hòa về điện. Mặt khác, các gốc này không

tồn tại có sẵn như những tác nhân oxi hóa thông thường, mà được sản sinh ngay trong


quá trình phản ứng, có thời gian sống rất ngắn, khoảng vài nghìn giây nhưng liên tục
được sinh ra trong suốt quá trình phản ứng.
2.1.2. Phân loại
Theo cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA), dựa theo đặc tính của quá trình
có hay không có sử dụng nguồn năng lượng bức xạ tử ngoại UV mà có thể phân loại
các quá trình oxi hóa nâng cao thành hai nhóm:
 Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng
Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng là các quá trình
không nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV trong quá trình phản ứng và chúng được
liệt kê ở bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng
TT

Tác nhân phản ứng

Phản ứng đặc trưng

Tên quá trình

1

H2O2 và Fe2+

H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + *HO

Fenton

2

H2O2 và O3

H2O2 + 2O3 → 2*HO + 3O2

Peroxon

3

O3 và các chất xúc

cxt
3O3 + H2O 
→ 2*HO + 4O2

Catazon

tác
4

H2O và năng lượng

nldh
H2O 
→ *HO + *H

điện hóa
5

H2O và năng lượng
siêu âm

6

H2O và năng lượng
cao

Oxi hóa điện
hóa

nlsa
H2O →
*HO + *H

Siêu âm

(20- 40 kHz)
nlc
H2O 
→ *HO + *H

( 1-10 Mev)

Bức xạ năng
lượng cao

 Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng
Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng là các quá trình nhờ năng
lượng bức xạ tia cực tím UV, bao gồm các quá trình được trình bày ở bảng 2.3

Bảng 2.3. Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng
TT

Tác nhân phản ứng

1

H2O2 và năng lượng
photon UV

2

O3 và năng lượng
photon UV

3

4

H2O2/O3 và năng

hv
H2O2 
→ 2*HO

hv
O3 + H2O 
→ 2*HO

hv
H2O2 +O3 + H2O 
→ 4*HO + O2

H2O2/Fe3+ và năng

hv
Fe3++H2O 
→ *HO +Fe2++ H+

photon UV

UV/H2O2

UV/O3

( λ = 253,7 nm)

( λ = 253,7 nm)

TiO2 và năng lượng

Tên quá trình

( λ = 220 nm)

lượng photon UV

lượng photon UV

5

Phản ứng đặc trưng

UV/H2O2+ O3

Quang Fenton

hv
Fe2+ + H2O2 
→ Fe3++ OH- +*HO
hv
TiO2 
→ e - + h+

( λ > 387,5 nm)

Quang xúc tác
bán dẫn

h+ + H2O → *HO + H+
h+ + OH- → *HO + H+

2.1.3. Tình hình nghiên cứu, áp dụng các quá trình oxi hóa nâng cao hiện nay
Nhờ ưu thế nổi bật trong việc loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là những
chất hữu cơ khó phân hủy sinh học (POP) quá trình oxi hóa nâng cao dựa trên gốc tự
do *HO được xem như một “chìa khóa vàng” để giải các bài toán đầy thách thức của
thế kỷ cho ngành xử lý nước và nước thải hiện nay. Đó là lý do tại sao ngày nay các
quá trình AOP còn được mệnh danh là các quá trình xử lý nước của thế kỷ 21.
2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH FENTON

Năm 1894 trong tạp chí Hội hóa học Mỹ đã công bố công trình nghiên cứu của
J.H.Fenton, trong đó ông quan sát thấy phản ứng oxy hóa axit malic bằng H 2O2 đã
được gia tăng mạnh khi có mặt các ion sắt. Sau đó, tổ hợp H2O2 và muối sắt Fe2+
được sử dụng làm tác nhân oxy hóa rất hiệu quả cho nhiều đối tượng rộng rãi các chất
hữu cơ và được mang tên “ tác nhân Fenton” (Fenton Reagent).
2.2.1. Cơ chế
Hệ tác nhân Fenton đồng thể (Fenton cổ điển) là một hỗn hợp gồm các ion sắt
hóa trị 2 và H2O2, chúng tác dụng với nhau sinh ra các gốc tự do *HO, còn Fe 2+ bị oxi
hóa thành Fe3+.
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + *HO + OH- (k = 63 l.mol-1.s-1)

(2.1)

Phản ứng này được gọi là phản ứng Fenton vì Fenton là người đầu tiên đã mô tả
quá trình này năm 1894.
Những ion Fe2+ mất đi sẽ được tái sinh lại nhờ Fe 3+ tác dụng với H2O2 dư theo
phản ứng:
Fe3+ + H2O2→ Fe2+ + H+ + *HO2. (k < 3.10-3 l.mol-1.s-1)

(2.2)

Từ những phản ứng trên chứng tỏ tác dụng của sắt đóng vai trò là chất xúc tác.
Quá trình khử Fe3+ thành Fe2+ xảy ra rất chậm, hằng số tốc độ phản ứng rất nhỏ so với
phản ứng (2.1), vì vậy sắt tồn tại sau phản ứng chủ yếu ở dạng Fe3+.
Gốc *HO sinh ra có khả năng phản ứng với Fe 2+ và H2O2, nhưng quan trọng
nhất là là có khả năng phản ứng với nhiều chất hữu cơ tạo thành các gốc hữu cơ có khả
năng phản ứng cao.
*HO + H2O2 → H2O + *HO2

(2.3)

*HO + Fe2+ → OH- + Fe3+

(2.4)

*HO + RH → H2O + *R

(2.5)

Gốc *R có thể oxy hóa Fe2+, khử Fe3+ hoặc dimer hóa theo những phương trình
phản ứng sau:
*R + Fe2+ → Fe3+ + RH

(2.6)

*R + Fe3+ → Fe2+ + “sản phẩm”

(2.7)

*R + *R → “sản phẩm”

(2.8)

Gốc *HO2 có thể tác dụng với Fe2+, Fe3+ theo các phương trình phản ứng sau:
*HO2 + Fe2+ → HO2- + Fe3+

(2.9)

*HO2 + Fe3+ → H+ + O2 + Fe3+

(2.10)


Phương trình phản ứng Fenton tổng cộng có dạng:
Fe2+ + H2O2 + RH → Fe3+ + H2O + CO2

(2.11)

Mặc dù tác nhân Fenton đã được biết hàng thế kỷ nay và thực tế đã chứng minh
là một tác nhân oxi hóa rất mạnh do sự hình thành gốc hydroxyl *HO trong quá trình
phản ứng, nhưng cơ chế của quá trình Fenton cho đến nay vẫn đang còn tranh cãi và
tuyệt đại đa số các nhà nghiên cứu thừa nhận sự hình thành gốc hydroxyl *HO là
nguyên nhân của khả năng oxy hóa cao của tác nhân Fenton.
2.2.2. Ưu điểm
Việc lựa chọn quá trình Fenton vào nghiên cứu xử lý nước, nước thải là nhờ
những ưu điểm sau:
-

Các tác nhân H2O2 và các muối sắt II tương đối rẻ và có sẵn, đồng thời
không độc hại, dễ vận chuyển, dễ sử dụng.

-

Hiệu quả oxi hóa được nâng cao rất nhiều so với H 2O2 sử dụng một mình.
Áp dụng quá trình Fenton để xử lý nước và nước thải sẽ dẫn đến khoáng hóa
hoàn toàn các chất hữu cơ thành CO 2, 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.

-

Nâng cao hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống.

-

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.

2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Độ pH
Trong phản ứng Fenton, độ phân hủy và nồng độ Fe 2+ ảnh hưởng rất đến tốc độ
phản ứng và hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ. Nguyên nhân là trong môi trường acid
thì sự khử Fe3+→ Fe2+ xảy ra dễ dàng thuận lợi cho quá trình tạo thành gốc hydroxyl
*HO, trong môi trường pH cao thì Fe 3+ → Fe(OH)3 làm giảm nguồn tạo ra Fe2+. Nói
chung phản ứng Fenton đồng thể xảy ra thuận lợi khi pH < 4.
 Tỷ lệ Fe2+: H2O2 và loại ion Fe ( Fe2+ hay Fe3+).
Tốc độ phản ứng tăng khi tăng nồng độ H 2O2, đồng thời nồng độ H2O2 lại phụ


thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm cần xử lý, đặc trưng bằng tải lượng COD. Theo kinh
nghiệm, tỷ lệ mol/mol H2O2 : COD thường 0,5 – 1 :1.

Tỷ lệ Fe2+ : H2O2 nằm trong khoảng 0,3 -1 : 10 mol/mol.
Việc sử dụng ion Fe2+ hay Fe3+ không ảnh hưởng gì đến tác dụng xúc tác cho
phản ứng Fenton ( dựa vào phản ứng (2.1) và (2.2)) . Tuy nhiên, khi sử dụng H 2O2 với
liều lượng thấp (< 10-15 mg/l H2O2) nên sử dụng Fe2+ sẽ tiết kiệm được hóa chất.
 Các anion vô cơ
Một số anion vô cơ thường gặp trong nước thải là những ion cacbonat (CO 32-),
bicacbonat (HCO3-), Clorua (Cl-) sẽ tóm bắt các gốc hydroxyl *HO làm hao tổn số
lượng gốc hydroxyl, giảm mất khả năng phản ứng oxi hóa,...Những chất tóm bắt này
gọi chung là những chất tìm diệt gốc hydroxyl, những phản ứng săn lùng như sau:
*HO + CO32- → *CO3 + OH-

(2.12)

*HO + Cl → *Cl + OH-

(2.13)

Nói chung, các ion cacbonat (CO32-), bicacbonat (HCO3-), Clorua (Cl-) thường có
ảnh hưởng kìm hãm tốc độ phản ứng nhiều nhất. Để hạn chế các yếu tố ảnh hưởng trên
cần chỉnh pH sang môi trường axit để chuyển cacbonat, bicacbonat sang cacbonic axit
(không phải chất tìm diệt gốc hydroxyl). Ngoài ra, một số anion vô cơ khác như các
gốc sunfat (SO42-), Nitrat (NO3-), photphat (PO43-) cũng có thể tạo thành những phức
chất không hoạt động với Fe3+ làm cho hiệu quả của quá trình Fenton giảm đi nhưng
ảnh hưởng này ở mức độ thấp.
2.2.4. Các nghiên cứu, ứng dụng
Trong những năm gần đây, hệ xúc tác Fenton được nghiên cứu rất mạnh và phát
triển rộng hơn bằng nhiều công trình trên thế giới không những ở dạng tác nhân
Fenton cổ điển (H2O2/Fe2+) và tác nhân Fenton biến thể (H2O2/Fe3+) mà còn sử dụng
những ion kim loại chuyển tiếp và các phức chất của chúng ở trạng thái oxi hóa thấp
như Cu(I), Cr(II) và Ti(III) tác dụng với H2O2 để tạo ra gốc *HO, được gọi chung là

các tác nhân kiểu như Fenton ( Fenton – like Reagent).
Thông thường khi áp dụng vào xử lý nước và nước thải, quá trình Fenton đồng
thể gồm 4 giai đoạn:
1. Điều chỉnh pH phù hợp
Phản ứng Fenton đồng thể xảy ra thuận lợi khi pH < 4.
2. Phản ứng oxi hóa
Trong giai đoạn phản ứng oxi hóa xảy ra sự hình thành gốc *HO hoạt tính và
phản ứng oxi hóa chất hữu cơ. Gốc *HO sau khi hình thành sẽ tham gia vào phản ứng


ôxi hóa các hợp chất hữu cơ có trong nước cần xử lý. Phản ứng oxy hóa các chất hữu
cơ diễn ra như sau:
RHX + H2O2 → H2O + X- + CO2 + H+

(2.14)

RHX: hợp chất hữu cơ
X: đại diện cho halide (chất gồm halogen và nguyên tố hay gốc khác)
Nếu hợp chất không có halogen thì phản ứng chỉ tạo ra CO 2 và H2O. Ngoài ra,
gốc *HO còn có khả năng chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân thành các chất hữu cơ
có khối lượng phân tử thấp
CHC (cao phân tử) +*HO → CHC (thấp phân tử) + CO2 + H2O + OH- (2.15)
3. Trung hòa và keo tụ
Sau khi xảy ra quá trình oxi hóa cần nâng pH dung dịch lên >7 để thực hiện kết
tủa Fe3+ mới hình thành:
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3

(2.16)

Kết tủa Fe(OH)3 mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo tụ, đông tụ, hấp

phụ một phần các chất hữu cơ chủ yếu là các chất hữu cơ cao phân tử.
4. Quá trình lắng
Các bông keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống khiến làm giảm COD, màu, mùi
trong nước thải. Sau quá trình lắng các chất hữu cơ còn lại (nếu có) trong nước thải chủ
yếu là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ được xử lý bổ sung bằng
phương pháp sinh học hoặc bằng các phương pháp khác.


Các nghiên cứu, ứng dụng của quá trình Fenton trên thế giới
-

Flaherty et al. (1992) đã áp dụng quá trình Fenton để xử lý nước thải
chứa thuốc nhuộm hoạt tính Reactive Blue 15. Nước thải có pH 12, độ kiềm
CaCO3 21.000 gl/l, COD 2.100 mg/l và tổng nồng độ đồng 14 mg/l. Nồng độ
Fe2+ giữ ở 2.10-2 M, pH chỉnh xuống 3,5. Trong thí ở dòng liên tục, phản ứng
xảy ra trong thiết bị phản ứng dung tích 1 lít, được khuấy trộn trong 2 giờ.
Kết quả, giảm được 70% COD. Sau khi lắng 24 giờ, nồng độ đồng trong
nước đã lắng trong chỉ còn 1 mg/l, tương ứng với mức độ xử lý 93%.

-

Vella et al.(1993) đã tiến hành nghiên cứu phân hủy Tricloetylen (TCE)
trong nước với nồng độ pha chế 10mg/l bằng quá trình Fenton. Phản ứng
thực hiện ở giữa 3,9 và 4,2 với tỷ lệ mol Fe2+: H2O2 bằng 0,2 và sử dụng liều
lượng H2O2 là 53 và 75 mg/l. Kết quả cho thấy khi thí nghiệm với H 2O2 53
mg/l hoặc cao hơn, trên 80% TCE bị phân hủy sau 2 phút.


-



Hunter (1996) đã nghiên cứu xử lý 1,2,3- Triclopropan với nồng độ ban
đầu là 150 mg/l và cho thấy điều kiện xảy ra tốt nhất khi pH từ 2,0 đến 3,3.
Khi tăng nồng độ Fe2+ có khả năng làm tăng tốc độ phân hủy 1,2,3Triclopropan.
Các nghiên cứu, ứng dụng của quá trình Fenton ở Việt Nam

Với tình trạng ô nhiễm ở Việt Nam hiện nay, phương pháp Fenton đã được một
số cơ sở ứng dụng trong xử lý nước thải. Công nghệ này thường được áp dụng để xử lý
các loại nước thải ô nhiễm bởi các chất hữu cơ bền vững, khó hoặc không thể phân hủy
sinh học như nước thải dệt nhuộm, hóa chất... Có thể đưa ra một số dẫn chứng cụ thể
sau:
-

Trung tâm công nghệ hóa học và môi trường (Liên hiệp các Hội khoa học
kỹ thuật Việt Nam) đã nghiên cứu và áp dụng thành công công nghệ
ECHEMTECH xử lý nước thải sản xuất thuốc trừ sâu tại Công ty thuốc trừ
sâu Sài Gòn. Nhờ áp dụng quá trình công nghệ cao Fenton vào xử lý nước
thải kết hợp với phương pháp sinh học, hiệu quả phân hủy các loại thuốc bảo
vệ thực vật như thuốc trừ sâu, trừ cỏ, gốc clo hữu cơ, photpho hữu cơ... đạt
trên 97-99%.

-

Viện di truyền Nông nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu ra hoạt chất C1, C2
với tác nhân Fenton để làm sạch nước và khử mùi hôi của nước. C1 là loại
bột khi hòa lẫn trong nước sẽ tạo nên sự tăng đột ngột độ pH và tất cả các
kim loại nặng đang hòa tan sẽ chuyển sang kết tủa. C2 giúp lắng nhanh các
chất kết tủa đang lơ lửng, tác nhân Fenton là chất ôxy hóa nhanh làm nước
sạch thêm và mất mùi, cho nước đảm bảo tưới tiêu và sinh hoạt.

-

Nước rác từ các bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị có chứa các chất hữu cơ
khó phân huỷ sinh học. Cho nên sau khi xử lý bằng các công trình sinh học
khác nhau thì COD nước rác vẫn còn cao, dao động từ 600-900 mg/l và chưa
đạt TCVN 5945:2005 loại C. Các nghiên cứu của Khoa Môi Trường, Đại
học Bách Khoa TP. HCM cho thấy phản ứng Fenton cho phép xử lý COD
nước rác xuống thấp hơn 100 mg/l. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn chưa
được áp dụng bởi chi phí hóa chất cao, tuỳ vào nồng độ chất hữu cơ trong
nước rác mà chi phí hóa chất có thể từ 25.000-40.000 đồng/m 3 nước rác cần
xử lý. Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về động học phản ứng
Fenton xử lý các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học trong nước rác nhằm có
thể điều khiển, nâng cao hiệu quả của quá trình này nhằm hạ thấp chi phí xử
lý. Nhóm tác giả đã đề xuất giải pháp sử dụng hiệu quả oxy già dư và Fe 2+
theo bậc trong quá trình oxy hóa Fenton.

2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PEROXON


Quá trình oxi hóa của ozon với sự có mặt của hydrogen peroxit (O 3/H2O2) được
gọi là quá trình Peroxon hoặc Perozon.
2.3.1. 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+

HO2- + O3 → *O3- + *HO2

(2.17)
(2.18)

Các phản ứng tạo thành gốc *HO:
-

-

Tạo gốc *HO từ *O3O3 + H+

→ *HO3

(2.19)

*HO3

→ *HO + O2

(2.20)

Tạo gốc *HO từ *HO2
*HO2

⇔

*O2- + O3

→ *O3- + O2

H+

+ *O2-

*O3- + H+ → *HO3
*HO3

→

*HO + O3

(2.21)
(2.22)
(2.23)
(2.24)

Phương trình tổng hợp đặc trưng cho quá trình Peroxon:
H2O2 + 2O3

→ 2*HO + 3O2

(2.25)

2.3.2. 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 CO 2, 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.

2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Độ pH và độ kiềm
Hydrogen peroxit bản thân phản ứng chậm với ozon, nhưng sản phẩm phân hủy

của nó theo phương trình (2.17) là ion HO 2- lại phản ứng rất mạnh với ozon theo
phương trình (2.18). Vì vậy, trong môi trường pH cao rất thuận lợi cho phản ứng (2.18)
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.
 Tỷ lệ H2O2/O3
Theo phương trình (2.25) 1 mol H 2O2 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.
 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.
2.3.4. 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.

 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 O 3/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.

 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.