Xử lí nước thải bằng phương pháp hóa học

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đề tài XLNT bằng phương pháp hóa học Hà Nội, 42023 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU 4 I. Tổng quan: 5 II. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học: 5 1. Khái niệm: 5 2. Phương pháp Trung hòa: 6 2.1. Trung hòa bằng trộn lẫn chất thải 6 2.2. Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học 7 2.3. Trung hoà nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hoà. 12 2.4. Trung hòa bằng các khí axit 13 3. Phương pháp oxy hóa và khử 14 3.1. Oxy hóa bằng clo 16 3.2. Oxy hóa bằng peoxyt hydro (H2O2) 16 3.3. Oxy hóa bằng oxy trong không khí 18 3.4. Oxy hóa bằng pyroluzit 19 3.5. Ozon hóa 19 3.6. Làm sạch bằng khử 20 4. Ưu Nhược điểm của phương pháp hóa học 21 5. Tổng Kết 22   DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Bể Trung hòa nước thải 5 Hình 2: Các tác nhân axit thường sử dụng 5 Hình 3: Sơ đồ trạm trung hòa nước thải bằng bổ sung tác nhân 8 Hình 4: Bể trung hòa nước thải có tính axit 10 Hình 5: Sơ đồ sử dụng nước không có nước thải của nhà máy xi măng 12 Hình 6: Phương pháp oxy hóa và khử 13 Hình 7: Ứng dụng oxy hóa bằng H2O2 trong quy trình sản xuất giấy 15 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý công nghệ oxy hóa sunfua 16 Hình 9: Phản ứng ozon hóa 18 Hình 10: Sơ đồ làm sạch nước thải bằng ozon 18 Hình 11: Sơ đồ quá trình làm sạch bằng khử 19   DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa axit (kgkg) 7 Bảng 2: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kiềm (kgkg) 7 Bảng 3: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kim loại nặng (kgkg) 8 Bảng 4: Tổng kết về phương pháp trung hòa 10 Bảng 5: Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa 14 Bảng 6: Tổng kết các hóa chất sử dụng ứng với các chỉ tiêu chất lượng nước khác nhau (1) 21 Bảng 7: Tổng kết các hóa chất sử dụng ứng với các chỉ tiêu chất lượng nước khác nhau (2) 22 Bảng 8: Bảng tra giá trị C 25 Bảng 9: Bảng tra giá trị Kq khi nguồn tiếp nhận là dòng chảy 26 Bảng 10: Bảng tra giá trị Kq khi nguồn tiếp nhận ở trạng thái tĩnh 27 Bảng 11: Bảng tra giá trị Kf ứng với lưu lượng xả thải 27 Bảng 12: Thành phần của nước thải NMSXTBVTV 40 Bảng 13: Thành phần nước thải từ quá trình rửa chai, bao bì và thùng chứa 41 Bảng 14: Thành phần nước thải sinh hoạt của công nhân 42 Bảng 15: Thành phần nước mưa ở NMSXTBVTV 42 Bảng 16: Bảng tính chất nước thải sản xuất thuốc BVTV 43   I. Tổng quan: Từ những năm 1500TCN, tại Ấn Độ người ta đã biết xứ lí nước thải bằng những phương pháp cơ học đơn giản. Nhưng đến những năm cuối thế kỉ 19, người ta mới biết đến xử lí nước thải bằng phương pháp hóa học để xử lí sạch hơn nguồn nước thải, sử dụng các phản ứng hóa học để xử lý nước thải. Là một trong những phương pháp được ứng dụng nhiều nhất trong các hệ thống xử lí nước thải hiện nay. Mục đích của phương pháp này là khử các chất hòa tan. Đối tượng: sử dụng trong các hệ thống khép kín, còn được sử dụng để xử lí sơ bộ trước xử lí sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lí nước thải lần cuối để đưa vào nguồn nước. II. Xử lý nước thải bằng phương

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ********* BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đề tài XLNT phương pháp hóa học Page | Hà Nội, 4/2023 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU .4 I Tổng quan: .5 II Xử lý nước thải phương pháp hóa học: Khái niệm: Phương pháp Trung hòa: 2.1 Trung hòa trộn lẫn chất thải 2.2 Trung hòa bổ sung tác nhân hóa học .7 2.3 Trung hoà nước thải chứa axit cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hoà.12 2.4 Trung hịa khí axit .13 Phương pháp oxy hóa khử 14 3.1 Oxy hóa clo .16 3.2 Oxy hóa peoxyt hydro (H2O2) 16 3.3 Oxy hóa oxy khơng khí 18 3.4 Oxy hóa pyroluzit 19 3.5 Ozon hóa 19 3.6 Làm khử 20 Ưu - Nhược điểm phương pháp hóa học 21 Tổng Kết 22 Page | DANH MỤC HÌNH Hình 1: Bể Trung hịa nước thải Hình 2: Các tác nhân axit thường sử dụng Hình 3: Sơ đồ trạm trung hòa nước thải bổ sung tác nhân .8 Hình 4: Bể trung hịa nước thải có tính axit 10 Hình 5: Sơ đồ sử dụng nước khơng có nước thải nhà máy xi măng .12 Hình 6: Phương pháp oxy hóa khử 13 Hình 7: Ứng dụng oxy hóa H2O2 quy trình sản xuất giấy 15 Hình 8: Sơ đồ ngun lý cơng nghệ oxy hóa sunfua .16 Hình 9: Phản ứng ozon hóa 18 Hình 10: Sơ đồ làm nước thải ozon 18 Hình 11: Sơ đồ trình làm khử 19 Y DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa axit (kg/kg) Bảng 2: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kiềm (kg/kg) Bảng 3: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kim loại nặng (kg/kg) .8 Bảng 4: Tổng kết phương pháp trung hòa 10 Bảng 5: Xử lý chất thải chất oxy hóa 14 Bảng 6: Tổng kết hóa chất sử dụng ứng với tiêu chất lượng nước khác (1) 21 Bảng 7: Tổng kết hóa chất sử dụng ứng với tiêu chất lượng nước khác (2) 22 Bảng 8: Bảng tra giá trị C 25 Bảng 9: Bảng tra giá trị Kq nguồn tiếp nhận dòng chảy .26 Bảng 10: Bảng tra giá trị Kq nguồn tiếp nhận trạng thái tĩnh 27 Bảng 11: Bảng tra giá trị Kf ứng với lưu lượng xả thải .27 Bảng 12: Thành phần nước thải NMSXTBVTV 40 Page | Bảng 13: Thành phần nước thải từ trình rửa chai, bao bì thùng chứa .41 Bảng 14: Thành phần nước thải sinh hoạt công nhân .42 Bảng 15: Thành phần nước mưa NMSXTBVTV 42 Bảng 16: Bảng tính chất nước thải sản xuất thuốc BVTV 43 Page | I Tổng quan: Từ năm 1500TCN, Ấn Độ người ta biết xứ lí nước thải phương pháp học đơn giản Nhưng đến năm cuối kỉ 19, người ta biết đến xử lí nước thải phương pháp hóa học để xử lí nguồn nước thải, sử dụng phản ứng hóa học để xử lý nước thải Là phương pháp ứng dụng nhiều hệ thống xử lí nước thải Mục đích phương pháp khử chất hòa tan Đối tượng: sử dụng hệ thống khép kín, cịn sử dụng để xử lí sơ trước xử lí sinh học hay sau công đoạn phương pháp xử lí nước thải lần cuối để đưa vào nguồn nước II Xử lý nước thải phương pháp hóa học: Khái niệm: Xử lí nước thải phương pháp hóa học: Là dùng phương pháp hóa học để khử chất hịa tan hệ thống cấp nước khép kín, đơi dùng để xử lý sơ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn phương pháp xử lí nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước Các phương pháp hóa học: Các phương pháp hóa học dùng xử lý nước thải gồm có phương pháp chính: trung hịa, oxy hóa khử Phương pháp Trung hòa: Mục tiêu phương pháp đưa pH nước thải chứa axit vô kiềm khoảng 6.5 đến 8.5 trước thải vào nguồn nước cho cơng nghệ xử lí Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy thuộc vào nồng độ thành phần nước thải loại lượng tác nhân sử dụng èPhương pháp xử lý nước thải phương pháp trung hòa thường sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, xử lý nước thải công nghiệp xử lý nước thải xi mạ II.1 Trung hòa trộn lẫn chất thải  Định nghĩa: Trộn nước axit nước kiềm thùng chứa có cánh khuấy khuấy trộn khơng khí với vận tốc đường ống cấp vào 20 đến 40 m/ s  Áp dụng nước thải xí nghiệp axit cịn xí nghiệp gần có nước thải kiềm Cả loại nước thải không chứa cấu tử gây ô nhiễm khác Page |  VD: Trong ngành cơng nghiệp xi mạ, dây chuyền sản xuất có công đoạn – Làm bề mặt nguyên liệu cần mạ => tạo nước thải có tính kiềm mạnh – Tẩy gỉ kim loại => tạo nước thải có tính axit mạnh Trong trường hợp người ta trộn nước axit nước kiềm thùng chứa có cánh khuấy với vận tốc đường ống cấp vào 20 đến 40 m/s Hình 1: Bể Trung hịa nước thải II.2 Trung hịa bổ sung tác nhân hóa học  Định nghĩa: Trung hòa nước axit sử dụng tác nhân hóa học NaOH, KOH, Na2CO3, nước amoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômit (CaCO3, MgCO3) xi măng Tác nhân rẻ thường sử dụng sữa vơi đến 10% Ca(OH)2 tiếp sơđa NaOH dạng phế thải.Trong nước thải axit kiềm thường có chứa ion kim loại nên cần tính đến yếu tố tạo thành cặn muối kim loại nặng Page | Hình 2: Các tác nhân axit thường sử dụng  Áp dụng với loại nước thải axit, có kim loại nặng: - Nước chứa axit yếu (CH3COOH, H2CO3, HF, H3PO4); - Nước chứa axit mạnh (HCl, HNO3), muối canxi hòa tan tốt nước; - Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2SO3), muối canxi hòa tan nước Trung hòa nước thải axit sunfuric sữa vôi tạo bã cặn thạch cao CaSO4.2H2O Độ hịa tan thạch cao thay đổi theo nhiệt độ, khuấy trộn dung dịch xảy lắng đọng thạch cao làm kín ống dẫn Để phá vỡ vít kín cần rửa ống dẫn nước thêm chất làm mềm (VD: hexametaphotphat) tăng tốc độ dòng nước trung hịa giảm đóng cặn thạch cao Page | Bảng 1: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa axit (kg/kg) Bảng 2: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kiềm (kg/kg) Page | Bảng 3: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kim loại nặng (kg/kg)  Tính tốn lượng tác nhân để trung hòa lượng nước thải Q (m3/h): G=k 100 Q.a.C B  Tính tốn lượng tác nhân để trung hịa nước axit có kim loại nặng: G=k 100 Q ( a C+ b1 C1 +b2 C2 + …+ bn Cn ) B k −¿ hệ số dự trữ B− lượng chất hoạt hóa thương phẩm (%) a – lượng tác nhân tiêu tốn riêng (kg/kg) C- nồng độ axit kiềm (kg/m3) C1, C2, …,Cn – nồng độ kim loại nặng (kg/m3) b1, b2, …,bn – lượng tác nhân tiêu tốn riêng tương ứng để tách kim loại hóa học Phương pháp dựa phản ứng hóa học chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, độ pH thích hợp tạo thành hợp chất kết tủa tách khỏi nước phương pháp lắng  Các yêu cầu công nghệ: - Nước thải tác nhân hóa học tiếp xúc phút (với nước thải axit chứa kim loại nặng phải 30 phút) Thời gian nước thải bể lắng khoảng 2h (tham khảo https://moitruonghopnhat.com/phuong-phap-trung-hoa-nuocthai-bang-hoa-chat-2505.html - công ty cổ phần xây dựng công nghệ môi trường Hợp Nhất) Page | - Vôi sử dụng dạng sữa vôi dạng bột Nghiền nhỏ vôi tới thành phần: 60 đến 70% hạt ÷ 10 μm 30 ÷ 40% hạt 10 đến 100 μm  Sơ đồ trạm trung hòa nước thải bổ sung tác nhân: Hình 3: Sơ đồ trạm trung hòa nước thải bổ sung tác nhân Bể lắng thơ; Bể điều hịa; Kho tác nhân; Bể dung dịch tác nhân; Bộ phận định lượng; Thùng khuấy trộn; Thiết bị trung hòa; Bể lắng; Bể lắng đặc bùn; 10 Thiết bị lọc chân không; 11 Kho chứa cặn bã tách nước; Page | 10 12 Sân chứa bã thải  Các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp trung hòa nước thải:  Các điều kiện bản: - Lưu lượng nước thải cần xử lý; - Loại nước thải cần xử lý (chứa kiềm axit); - Chất lượng nước thải; - Hóa chất trung hịa dễ tìm, khả xử lý cao, rẻ tiền; - Tiết kiệm chi phí tối ưu  Chỉ tiêu lựa chọn chất trung hịa: - An tồn dễ thực trình định lượng, lưu trữ - Tốc độ phản ứng; - Lượng cặn tạo ra, phương pháp xử lý cặn; - Phản ứng phụ, trình tạo cặn, ăn mịn phát nhiệt; - Xác định mức độ nguy hại sử dụng liều thiếu liều Tổng kết phương pháp trung hòa thể Bảng 4: Bảng 4: Tổng kết phương pháp trung hòa Đặc điểm Ưu điểm Nhược điểm Ứng dụng phản ứng hóa học để điều chỉnh độ pH, lọc bỏ kim loại nặng, tạo loại bỏ cặn  Đơn giản, dễ sử dụng;  Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm;  Xử lý lúc nhiều kim loại, hiệu xử lý cao;  Xử lý nước thải nhà máy có quy mơ lớn  Với nồng độ kim loại cao phương pháp xử lý khơng triệt để;  Tạo bùn thải cặn, kim loại;  Tốn chi phí vận chuyển, chơn lấp đưa bùn thải xử lý;  Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa OHthì khó điều chỉnh pH nước thải chứa kim loại lưỡng tính Zn Page | 11 II.3 Trung hoà nước thải chứa axit cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hoà Nước thải có chứa axit chủ yếu bắt nguồn từ sản xuất công nghiệp, từ nhà máy, đơn vị, xí nghiệp sản xuất q trình sản xuất tạo sản phẩm, thành phẩm sử dụng loại hóa chất có tính axit cao - Các ngành sản xuất cơng nghiệp nhẹ Nước thải từ q trình sản xuất thép, cán thép Nước thải có axit sinh từ ngành dược phẩm Nguồn gốc từ doanh nghiệp, công ty chế biến thuốc bảo vệ thực vật Các đơn vị sản xuất phân bón Các đơn vị trực tiếp sản xuất hóa chất Nước thải có tính axit có nguồn gốc từ đơn vị khai thác khoáng sản Nguồn gốc từ doanh nghiệp sử dụng phốt pho, sản xuất đạn dược, pháo hoa Nguồn gốc từ khai thác mỏ lọc hóa dầu chứa nhiều loại axit nguy hiểm … Người ta dùng thiết bị lọc để trung hòa nước thải chứa axit có nồng độ axit khơng vượt q 1.5mg/l không chứa muối kim loại nặng Những axit thường gặp nước thải: HNO3, HCl, H2SO4,… Trong trường hợp người ta thường dùng vật liệu manhetit (MgCO 3), đôlômit, đá vôi, đá phấn, đá hoa chát thải rắn xỉ xỉ tro làm lớp vật liệu lọc Các vật liệu sử dụng dạng cục với kích thước 30-80mm Qúa trình tiến hành thiết bị lọc-trung hịa đặt nằm ngang đứng Hình 4: Bể trung hịa nước thải có tính axit Do chất phương pháp phản ứng hóa học để trung hịa chất axit có nước thải nên có yếu tố ảnh hưởng tới thiết bị trình: Page | 12 - Diện tích lọc thiết bị lọc Thời gian làm việc thiết bị lọc Chiều dài thiết bị lọc Thời gian tiếp xúc nước thải vật liệu lọc Góc nghiêng thiết bị lọc Trở lực thiết bị lọc Chiều cao H lớp vật liệu lọc để trung hòa nước thải chứa HNO HCl thường chọn vào khoảng 1-1.5m, cịn trường hợp chứa H2SO4 chọn từ 1-2m Có thể cho nước thải từ xuống từ lên Khi lọc nước thải chứa HCl HNO qua lớp đá vôi, thường chọn tốc độ lọc (v) từ 0.51m/h Trong trường hợp lọc nước thải chứa tới 0.5% H 2SO4 qua lớp đôlômit, tốc độ lọc lấy từ 0.6-0.9m/h, cịn tới 2% H2SO4 lấy tốc độ lọc lấy 0.35m/h Chú ý: Chiều cao lớp vật liệu lọc từ 0,85 đến 1,2m vận tốc không vượt 5m/ s, thời gian tiếp xúc không 10 phút Đối với thiết bị lọc ngang, vận tốc nước thải qua thiết bị đến 3m/s II.4 Trung hịa khí axit Nước thải chứa kiềm hay gặp cơng nghiệp hố chất công nghiệp dệt, nhuộm ( giũ hồ, nấu, làm bóng, …) Để trung hịa nước thải kiềm, người ta sử dụng khí thải chứa CO 2, SO2, NO2, N2O3 Việc sử dụng khí axit khơng cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu suất làm khí thải khỏi cấu tử độc hại Việc sử dụng CO2 để trung hòa nước thải kiềm có ưu điểm so với việc dùng H2SO4 hay HCl cho phép giảm đáng kể ci phí cho q trình trung hịa Do độ hịa tan CO2 nên mức nguy hiểm oxy hóa mức dung dịch trung hòa giảm xuống, cacbonat tạo có nhiều ứng dụng so ¿ với sunfat clorua Ngoài tác động ăn mòn độc hại ion CO 2−¿ nước ¿ nhỏ ion SO2−¿ Cl – Ưu điểm: - Độ hòa tan CO2 nên mức độ nguy hiểm oxy hóa mức dung dịch trung hòa giảm xuống Tác động ăn mòn độc hại nhỏ ion khác Giảm chi phí cho q trình trung hịa Ví dụ : sử dụng khói lị để trung hịa nước thải dệt nhuộm Page | 13 CO2 + H2O + 2NaOH => Na2CO3 + 2H2O (pH~11) Na2CO3 + CO2 + H2O => 2NaHCO3 (pH~8) Hình 5: Sơ đồ sử dụng nước khơng có nước thải nhà máy xi măng Trong sơ đồ tạo chu trình sử dụng nước khép kín khơng có nước thải, giảm lượng nước cần cấp cho sản xuất, tiết kiệm lượng để đun nóng nước, đồng thời làm khói lị khỏi cấu tử axit (CO2, SO2, …) bụi Phương pháp oxy hóa khử Đây phương pháp xử lý nước thải cách trao đổi ion nước thải Một chất có khả làm eletron có hố chất oxy hố mạnh cịn chất cịn lại đóng vai trị chất khử Page | 14 Hình 6: Phương pháp oxy hóa khử Để làm nước thải người ta sử dụng chất oxy hóa clo dạng khí hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi natri, pemanganat kali, bicromat kali, peoxythydro (H2O2), oxy khơng khí, ozon, pyroluzit (MnO2) … Trong q trình oxy hóa, chất độc hại nước thải chuyển thành chất độc tách khỏi nước Quá trình tiêu tốn lượng lớn tác nhân hóa học, q trình oxy hóa hóa học dùng trường hợp tạp chất gây nhiễm bẩn nước thải khơng thể tách phương pháp khác Ví dụ khử xyanua hay hợp chất hòa tan asen Bảng 5: Xử lý chất thải chất oxy hóa Chất oxy hóa Loại chất thải Ozone - Khơng khí (oxy khí quyển) Sulfite (SO3-2), Sulfide (S-2), Fe+2 Khí Chlor Sulfide, Mercaptans Khí chlor xút Cyanide (CN-) Chloride dioxide (ClO2) Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat) Hypochlorite natri (NaClO) Cyanide, chì Hypochlorite canxi (Ca(ClO)2) Cyanide Page | 15 Permanganate kali (KMnO4) Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu có lưu huỳnh, Rotenone, formaldehyde Permanganate Mn Hydrogen peroxide (H2O2) Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì 3.1 Oxy hóa clo Clo chất có chứa clo hoạt tính chất oxy hóa thơng dụng Người ta sử dụng chúng để tách hydrosunfit, H2S, hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua khỏi nước thải Khi clo tác dụng với nước xảy phản ứng: Cl 2+ H O=HOCl + HCl −¿¿ HOCl ⇄ H +¿+ OCl ¿ Tổng clo, HOCl OCl−¿ ¿ gọi clo tự hay clo hoạt tính Khả diệt trùng clo phụ thuộc vào hàm lượng HOCl có nước Q trình tách xyanua khỏi nước tiến hành môi trường kiềm (pH = 9) Xyanua oxy hóa tới nito CO2 theo phương trình: CN −¿+2 OH −¿ +H O ¿ −¿ +2 Cl ¿ −¿+Cl → CNO 2CNO−¿+ OH −¿+3 Cl →CO2 + 6Cl ¿ ¿ −¿+ N +2 H O ¿ 2 ¿ ¿ Tuy nhiên, q trình clo hóa xyanua lại tạo chất trung gian có độc tinh cao khí xyanua clorua (CNCl) Các nguồn cung cấp clo có hoạt tính cịn clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit clorat, dioxyt clo, clorat canxi nhận theo phản ứng sau: Ca(OH )2 +Cl 2=CaOCl2 + H O Natri hypoclorit tạo thành sục khí clo qua dung dịch kiềm: NaOH 2+ 2Cl 2=CaClO+ NaCl+ H O hypoclorit canxi điều chế clo hóa hydroxyt canxi nhiệt độ 25 - 30°C: Ca(OH )2+ 2Cl 2=Ca(ClO)2+CaCl 2+2 H O Trong natri clorat (NaClO3) chất oxy hóa mạnh bị phân tách thành ClO Dioxyt clo khí độc có màu vàng xanh, có mùi mạnh clo 3.2 Oxy hóa peoxyt hydro (H2O2) Page | 16 Peroxyt hydro H2O2, chất lỏng khơng màu trộn lẫn với nước tỷ lệ H2O2 dùng để oxy hóa nitrit, aldehit, phenol, xyanua, chất thải chứa lưu huỳnh chất nhuộm mạnh Trong công nghiệp người ta sản xuất H2O2 từ 85 đến 95% pergidrol chứa 30% H2O2 H2O2 có tính độc nồng độ giới hạn cho phép nước 0,1 mg/l Nó phân hủy mơi trường axit môi trường kiềm theo phản ứng sau:  Trong môi trường axit: H +¿+H O + 2e →2 H O ¿  Trong môi trường kiềm: OH −¿+ H O −2 e→ H O+2 O ¿ Trong môi trường axit, H2O2, thể rõ chức oxy hóa cịn mơi trường kiềm chức khử Trong môi trường axit, H2O2, chuyển muối Fe2+ ¿¿ thành muối 2−¿ ¿ 2−¿ ¿ Fe3 +¿¿, HNO2, thành HNO3 SO3 thành SO4 Xyanua (CN −¿¿ ) bị oxy hóa mơi trường kiềm (pH = - 12) thành xianat (CNO−¿¿) Trong dung dịch lỗng q trình oxy hóa chất hữu xảy chậm, người ta sử dụng chất xúc tác ion kim loại có hóa trị thay đổi như: 2 2−¿¿ Fe 2+ ¿,Cu 2+ ¿,Mn 2+¿ ,Co2+¿ ,Cr 2+¿ ,Ag 2+¿ ¿ ¿ ¿¿ ¿ 2 ¿ Trong trình xử lý nước người ta khơng sử dụng tính chất oxy hóa H2O2 mà cịn sử dụng tính chất khử Ví dụ q trình loại bỏ clo nước: H O 2+Cl → O 2+ HCl H O 2+ NaClO → NaCl+O + HCl Page | 17 Hình 7: Ứng dụng oxy hóa H2O2 quy trình sản xuất giấy 3.3 Oxy hóa oxy khơng khí Oxy khơng khí sử dụng để tách sắt khỏi nước theo phản ứng sau: −¿ ¿ 3+ ¿+ OH Fe2+¿+2 H O +O → Fe Fe3 +¿+ H O → Fe(OH ) +3 H 2 + ¿¿ ¿ ¿ ¿ Q trình oxy hóa tiến hành thơng gió qua nước tháp phun mưa Oxy khơng khí cịn sử dụng để oxy hóa sunfua nước thải nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ Q trình oxy hóa hydrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn qua giai đoạn thay đổi hóa trị lưu huỳnh từ -2 đến +6: S −¿ ¿ 2−¿ → SO ¿ 2−¿ → SO ¿ 2−¿→ S O3 2−¿→ S → Sn O6 ¿ ¿ Khi tăng nhiệt độ, tốc độ phản ứng tốc độ oxy hóa sunfua hydrosunfua tăng Theo lý thuyết để oxy hóa 1g sunfua lưu huỳnh tiêu tốn 1g oxy Page | 18 Hình 8: Sơ đồ ngun lý cơng nghệ oxy hóa sunfua 3.4 Oxy hóa pyroluzit Pyroluzit thường dùng để oxy hóa As3+ đến As5+ theo phản ứng sau: H AsO + MnO2 + H SO =H AsO + MnSO + H O Khi tăng nhiệt độ làm tăng mức độ oxy hóa Chế độ oxy hóa tối ưu sau: Lượng MnO2 tiêu tốn: MnO2 = lần so với lượng tính lý thuyết; độ axit nước: | 30 40 g; nhiệt độ nước 70 - 80°C Quá trình oxy hóa thường tiến hành cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnOh thiết bị khuấy trộn với vật liệu 3.5 Ozon hóa Oxy hóa ozon cho phép đồng thời khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử vị lạ mùi nước Q trình ozon hóa làm nước thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ, hydrosunfua (H2S), hợp chất asen, chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm Trong xử lý nước ozon, hợp chất hữu bị phân hủy xảy khử trùng nước Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý nước clo vài nghìn lần Page | 19 Độ hịa tan ozon nước phụ thuộc vào pH hàm lượng chất hòa tan nước Một hàm lượng khơng lớn axit muối trung tính làm tăng độ hịa tan ozon có mặt kiem làm giảm độ hòa tan ozon  Tác động ozon q trình oxy hóa diễn theo ba hướng:  Oxy hóa trực tiếp với tham gia nguyên tử oxy  Kết hợp toàn phân tử ozon với chất bị oxy hóa tạo thành ozonua  Tăng cường xúc tác tác động oxy hóa oxy khơng khí bị ozon hóa Ozon oxy hóa chất vô hữu tan nước thải Ví dụ, phản ứng oxy hóa loạt chất hữu khoáng chất (Fe2+, Mn2+) tạo thành kết tủa hidroxyt hay dioxyt permanganat không tan FeSO + H SO +O =Fe( SO¿ ¿ 4)3 +3 H O+O ¿ MnSO4 + H O+O3=H MnO3 + H SO4 +O2 H MnO 3+ 3O =H MnO + H O+3 O Còn amoniac bị oxy hóa ozon mơi trường kiềm theo phản ứng sau: NH 3+ O → NO3−¿+4 O + H O + H 2 + ¿¿ ¿ }¿ Các chất có liên kết đơi C= ¿C } ¿ tác dụng với ozon sau: ¿ Hình 9: Phản ứng ozon hóa Ozon có khả phản ứng cao tác dụng với phenol khoảng nồng độ rộng (0-1000 mg/l) Page | 20