Sử dụng chlorine trong xử lý nước

Sử dụng chlorine xử lý nước Chlorine thường dùng với mục đích khử trùng nhằm diệt hay bất hoạt vi sinh vật nước Chlorine thử nghiệm Bỉ (Begium) năm 1903 sử dụng Chicago (Mỹ) năm 1908 Ngoài ra, chlorine dùng chất oxy hóa mạnh để oxy hóa chất khử nước (Fe2+, Mn2+, H2S, NO2-, ) Ở Việt Nam, chlorine sử dụng phổ biến để xử lý nước nuôi thủy sản, đặc biệt nuôi tôm sú cá tra thâm canh Sử dụng chlorine hợp lý mang lại lợi ích thiết thực cho người sử dụng, sử dụng không hợp lý gây tác hại cho môi trường người Tác dụng hiệu khử trùng dạng chlorine Các nguồn chlorine thương mại phổ biến chlorine (Cl2), hypochlorite canxi [Ca(OCl)2] hypochlorite natri (NaOCl) Chlorine tan 7160mg/L nước 20oC phản ứng để tạo HOCl HCl, HOCl tiếp tục ion hóa tạo ion OCl: Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl = OCl- + H+ Hypochlorite canxi hypochlorite natri hòa tan nước tạo OCl- Sự diện dạng chlorine phụ thuộc vào pH nước (xem hình trên), dạng Cl2 không diện pH lớn 2, HOCl dạng phổ biến pH nằm khoảng 1-7,48, HOCl=OCl- pH = 7,48 OCl- cao HOCl pH 7,48 Mức độ nhạy cảm vi sinh vật dạng chlorine phụ thuộc lớn vào tốc độ khuếch tán vào tế bào, HOCl có hiệu khử trùng mạnh OCl- khoảng 100 lần HOCl có kích thước phân tử nhỏ trung hòa điện tích nên dễ dàng khuếch tán vào tế bào so với OCl- Do đó, chlorine có hiệu khử trùng cao pH nhỏ Không nên dùng chlorine pH lớn 7,48 không bón vôi trước khử trùng nước Các bào tử vi sinh vật có khả chịu đựng chlorine nồng độ cao so với tế bào sinh dưỡng chlorine khó khuếch tán qua vỏ bào tử Cơ chế tác dụng chlorine khử trùng HOCl phản ứng với hệ enzyme oxy hóa glucose hoạt động trao đổi chất, kết gây chết tế bào Phản ứng có liên quan đến oxy hóa HOCl enzyme có chứa gốc HS- Đa số virus enzyme chứa gố HS- nên chlorine khôngcó tác dụng diệt hay bất hoạt virus (trừ số trường hợp cụ thể định) Để diệt vi sinh vật nước dùng 1,5 mg/L Cl (tương đương mg/L Ca(OCl)2 70%) Trong môi trường mặn lợ độ pH thường cao nên khử trùng với nồng độ 5-7 mg/L Cl (tương đương 20-30 mg/L Ca(OCl)2 70%) Tác dụng oxy hóa chlorine Chlorine (Cl2, NaOCl, Ca(OCl)2) có tác dụng oxy hóa ion khử vô (Fe2+, Mn2+, NO2- H2S) hợp chất hữu Các phản ứng oxy hóa thường chuyển hóa chất độc thành chất không độc Cl2, HOCl, OCl- bị khử thành dạng Cl-, độc Để oxy hóa 1mg/L H2S, Fe2+, Mn2+ NO2- cần dùng 8,5 mg/L, 0,6 mg/L, 1,3 mg/L 1,5 mg/L Cl Do đó, diện hợp chất hữu khử vô nước làm tăng liều lượng chlorine khử trùng Những tác hại khử trùng nước chlorine Chlorine tự (Cl2, HOCl OCl-) tồn lưu nước gây độc tôm cá loài thủy sinh vật Nồng độ chlorine tự tối đa cho phép thủy sinh vật 0,01 mg/L Ở nồng độ 0,1 mg/L, chlorine tự gây chết hầu hết phiêu sinh vật biển nồng độ chlorine tự 0,37 mg/L gây chết cá Do đó, sau khử trùng nên khử chlorine sục khí mạnh 3-5 ngày trước thả cá Có thể khử chlorine sau khử trùng Na2S2O3, để loại bỏ mg/L Cl cần dùng 6,99 mg/L Na2S2O3 C12 + 2Na2S2O3·5H2O → Na2S4O6 + 2NaCl + 10H2O Trong môi trường giàu muối dinh dưỡng, ROCL phản ứng với NH3 hình thành hợp chất chloramine (NH2Cl, NHCl2 NCl3), hợp chất bền, có thời gian lưu tồn lâu độc sinh vật Các hợp chất chloramine có tác dụng giống NO2-, chúng phản ứng với Hemoglobine tạo thành Methemoglobine gây chứng bệnh máu màu nâu làm giảm khả vận chuyển oxy máu (cá bị đầu) Do đó, không nên dùng chlorine để diệt tảo diệt khuẩn cho ao nuôi, chlorine làm giảm sinh trưởng tỉ lệ sống cá Trong môi trường giàu xác hữu cơ, HOCl phản ứng với CH4 nguyên tố khác có nước để hình thành hợp chất Trihalomethan (CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, ) Trihalomethan (THMs) hợp chất độc với thủy sinh vật người, chúng xem tác nhân gây bệnh ung thư người động vật Trihalomethan bền, chúng tích tụ thể động vật truyền từ sinh vật sang sinh vật khác chuỗi dinh dưỡng Giới hạn EPA (Hoa Kỳ) hàn lượng THMs nguồn nước sau xử lý chlorine phải nhỏ 80 µg/L Như vậy, chlorine có hiệu tốt để diệt khuẩn nhóm sinh vật kích thước nhỏ, bào tử vi sinh vật virus hiệu xử lý không cao Chỉ nên dùng chlorine để khử trùng nguồn nước cấp vào đầu vụ nuôi Không nên xử lý chlorine nước ao giàu muối dinh dưỡng chất hữu vào cuối vụ nuô ... THMs nguồn nước sau xử lý chlorine phải nhỏ 80 µg/L Như vậy, chlorine có hiệu tốt để diệt khuẩn nhóm sinh vật kích thước nhỏ, bào tử vi sinh vật virus hiệu xử lý không cao Chỉ nên dùng chlorine. .. chất hữu khử vô nước làm tăng liều lượng chlorine khử trùng Những tác hại khử trùng nước chlorine Chlorine tự (Cl2, HOCl OCl-) tồn lưu nước gây độc tôm cá loài thủy sinh vật Nồng độ chlorine tự tối... vật virus hiệu xử lý không cao Chỉ nên dùng chlorine để khử trùng nguồn nước cấp vào đầu vụ nuôi Không nên xử lý chlorine nước ao giàu muối dinh dưỡng chất hữu vào cuối vụ nuô