Bài tập MTBE tính oxy hóa nâng cao xử lý nước cấp nâng cao thạc sĩ

BÀI TẬP LỚN

Tóm tắt
[R]0= 150 μg/l
Q= 90 m3/h; V=5,5 m3 ; pH= 7,25 ; n = 4
Độ kiềm theo CaCO3 =400 mg/l, theo NOM = 0,7mg/l
KL H2O2 = 0,8 mg/l
Nồng độ O3 = 1mg/L.phút
P(O3) = 0,7 atm ; H(O3) = 83,9 l.atm.mol
Kla=7.10-4S-1
PTL MTBE = 88,15 g/mol
pKH2O2 =11,75
(KHO*) MTBE =1,6.109 L/mol.s

1


NOM là = 3.9.108 L/mol.s
Tính nồng độ MTBE và H2O2 sau xử lý.
Bài làm
a. Tính nồng độ MTBE và H2O2 sau xử lý
[H2O2]0 =

0,8mg / l
= 2,35 x 10−5 mol/l
(34 g / mol ) ×103 mg / g

[HO2-]0 = [H2O2]0 x 10pH – pK H2O2 = 2,35 x 10−5 mol/l x 10(7,25 – 11,75) =
7,43 x 10-10 mol/l
[HCO3-]0 =

400mg / l
= 6,66 x 10-3 mol/l
3
(60 g / mol ) ×10 mg / g

[R]0 = [MTBE]0 =
[NOM]0 =

150µ g / l
= 1,7 x 10-6 mol/l
(88,15 g / mol ) ì106 à g / g

0, 7 mg / l as C
= 5,83 x 10-5 mol/l as C
3
(12 g / mol ) × 10 mg / g

Tích của hằng số tốc độ pư và nồng độ ban đầu:
k9 [ HO 2 − ]0 = (7,5 x 109 L/mol.s ) (7,43 x 10-10 mol/l) = 5,57 s-1
k10 [H 2 O 2 ]0 = (2,7 x107 L/mol.s) (2,35 x 10−5 mol/l) = 634,5 s-1
k11[ HCO3− ]0 = (8,5 x 106 L/mol.s ) (6,66 x 10-3 mol/l) = 56610 s-1
k12 [R ]0 = k12 [MTBE]0 = (1,6 x 109 L/mol.s) (1,7 x 10-6 mol/l) = 2720 s-1
k13 [NOM]0 = (3,9 x 108 L/mol.s ) ( 5,83 x 10-5 mol/l as C) = 22737 s-1
( Kla)O 3 ( PO 3 / H O 3 )

Ta có [HO*]ss,0 = k [ HO − ] + k [H O ] + k [ HCO − ] + k [R] + k [NOM ]
9
2
0
10

2
2 0
11
3
0
12
0
13
0
=> [HO*]ss,0 =

5,57 s −1

(7 x10−4 s −1 )(0, 7 atm/ 83,9 L.atm.mol )
= 7,06 x
+ 634,5 s −1 + 56610 s −1 + 2720 s −1 + 22737 s −1

10-11 mol/l
* Thời gian lưu :
T = V/Q = 5,5/90 = 0,061 h = 220 s
kR = kMTBE = k12[HO*]ss,0
= (1,6 x 109 L/mol.s)(7,06 x 10-11 mol/l) = 0,11 s-1
Nồng độ [MTBE] sau khi xử lý = [R] =

2

[ R ]0
(1 + k MTBE t / n) n

=

150à g / l
= 0,06 g/l
(1 + 0,11s 1 ì 220 s / 4) 4

b. Tính nồng độ H2O2 sau xử lý
k9 [ HO 2 − ]0 = (7,5 x 109 L/mol.s ) (7,43 x 10-10 mol/l) = 5,57 s-1 ( theo ý

a)
k10 [H 2 O 2 ]0 = (2,7 x107 L/mol.s) (2,35 x 10−5 mol/l) = 634,5 s-1 ( theo ý

a)
[HO2-]0 = 7,43 x 10-10 mol/l ( theo ý a)
KLa

PO 3
0, 7
−4 −1
) = 5,84 x 10-6 mol/L.s
= (7 x 10  s )(
HO3
83,9

[HO*]ss,0 = 7,06 x 10-11 mol/l ( theo ý a)
k9 [ HO 2 − ]0 [HO*]ss,0 =( 5,57 s-1 )(7,06 x 10-11 mol/l) =3,9 x 10-10 mol/l.s
k10 [H 2 O 2 ]0 [HO*]ss,0 = (634,5 s-1)(7,06 x 10-11 mol/l)= 4,48 x 10-8

mol/l.s
2k1  HO2 −  = 2 x2 ,8 x 106 l/mol.s x 7,43 x 10-10 mol/l = 4,16x10-3 s-1

0

[ O3] ss ,0 =
[ O3] ss ,0 =

K L a ( PO 3 / H O 3 ) − k9 [ HO *] ss ,0  HO2 −  − k10 [ HO *] ss ,0  HO2 − 
0

( K L a )O 3 + 2k1  HO2 − 

0

0

5,84 x10−6 − 3,9 x10−10 − 4, 48 x10−8
= 1,19 x10−3 ( mol/l)
7 x10−4 + 4,16 x10−3

k H 2O2 = k1[ O3] ss ,0 x10 pH

– pKH 2O2

+ k9 [ HO *] ss ,0 x10 pH

– pKH 2 O2

+ k10 [ HO *] ss ,0

k H 2O2 = [2 ,8 x 106 l/mol.s x 1,19 x 10-3 mol/l x 10(7,25 – 11,75 ) ]+ [(7,5 x

109 L/mol.s ) x 7,06 x 10-11 mol/l x10(7,25 – 11,75 ) ]+ [ (2,7 x107 L/mol.s) x
7,06 x 10-11 mol/l ]= 0,106 s-1
Nồng độ [H2O2] sau khi xử lý:
[H O ]

0,8mg / l

2 2 0
= 3, 676 x10−4 ( mg / L)
[H2O2] = (1 + k t / n) n =
−1
4
(1 + 0,106 s × 220 s / 4)
H O
2 2

3