Quá trình ôxy hóa sunfua

Một phần của tài liệu Nghiên cứu sự hình thành và phát tán Hydrosunfua từ sông Tô Lịch (Trang 26 - 28)

Sunfua có thể được  sinh  ra  trong  môi  trường kỵ khí của lớp bùn (lớp màng sinh học),  trong  đó  có  thể có sự thâm nhập từng phần của ô xy.  Trong  trường hợp này, quá trình ô xy hóa các hợp chất chứa  lưu  huỳnh diễn ra trong màng sinh học có chứa ô xy và nitrat, tạo thành một  chu  trình  lưu  huỳnh nhỏ bên trong lớp màng sinh học trong HTTN thải (Hình 1.4.a) [72, 86, 113]. Các vi khuẩn thuộc chi Thiothrix,

Thiobacillus denitrificans và Thiomicrospira denitrificans đã   được tìm thấy trong màng sinh học hình thành sunfua [112].  Điều kiện  môi  trường  để sunfua hình thành trong HTTN thải với số lượng lớn là DO   trong   nước thải phải ở mức thấp (0,1 gO2/m3 đến 1 gO2/m3, và tùy thuộc vào nhiệt  độ, điều kiện dòng chảy [70, 110, 142, 153].

Khi sunfua có mặt trong  nước thải hoặc  nước thải yếm khí thiếu ô xy, sunfua bị loại bỏ do quá trình ô xy hóa. Các quá trình ô xy hóa của sunfua với nitrat là quá trình sinh học [168], và có thể xảy ra cùng với cả quá trình ô xy hóa hóa học và sinh học của sunfua với ô xy [111]. Các sản phẩm chính trong quá trình ô xy hóa hóa học các CHC chứa  lưu  huỳnh là thiosunfat và sunfat, trong khi sản phẩm  được hình thành trong quá trình ô xy hóa sinh học  là  lưu  huỳnh (Hình 1.4.b) [111, 113].

Hình 1.4. Chu  trình  lưu  huỳnh  trong  màng sinh  học  của  HTTN thải

MeS: Sunfua kim loại

Nguồn: Kuhl và Jorgensen, 1992; Okabe và nnk, 2005; Nielsen và nnk, 2006a; Jensen, 2009 [72, 86, 111, 113].

23

Sử dụng   mô   hình   hóa,   Nielsen   (2006b)   đã   chỉ ra trong phần hạ lưu   của HTTN thải không áp hoặc HTTN thải có áp, quá trình ô xy hóa sunfua sinh học diễn ra ở màng sinh học  trong  nước thải  là  các  quá  trình  chính  để loại bỏ các sunfua trong  nước thải [112].

Sự ô xy hóa hiếu khí của sunfua thành axít sunfuric diễn ra rất phức tạp và được chia thành nhiều  bước. Robert và nnk (1991)  đã  mô  tả tóm tắt quá trình này

trong  sơ  đồ được trình bày trong hình 1.5 [131].

Hình 1.5. Sự  ô  xy  hóa  sunfua theo  các  trạng  thái  ôxy  hóa  của  lưu  huỳnh

Nguồn: Robert và nnk, 1991 [131]. Buisman và nnk (1991) và Janssen và nnk (1997)  cũng  chỉ ra rằng 2 quá trình quan trọng nhất trong chuyển hóa sinh học của quá trình ô xy hóa sunfua trong  điều kiện hiếu khí là do các sinh vật thuộc chi Thiobacillus, theo các phản ứng  được mô tả như  trong  phương  trình  1.1  và  1.2 [36, 71]:

2 HS- + O2 Æ 2 S0 + 2 OH- (1.1) 2 HS- + 4 O2 Æ 2 SO42- + 2 H+ (1.2)

24

Phần lớn  năng  lượng sinh ra trong quá trình chuyển hóa sinh học là do sự ô xy hóa sinh học các dạng sunfua thành sunfat. Sự ô xy hóa sunfua thường xuất hiện theo các bậc  năng  lượng khác nhau, với các trạng thái ô xy hóa khử khác nhau, với sự hình thành nguyên tố lưu  huỳnh là sản phẩm trung gian [131].  Trong  trường hợp thiếu ô xy, sự chuyển hóa có thể chỉ hình thành các sản phẩm trung gian là nguyên tố lưu  huỳnh với mức  năng  lượng sinh ra ở mức thấp.  Các  phương  trình  mô  tả quá trình ô xy hóa sunfua được biểu diễn  trong  các  phương  trình  1.3  đến 1.6 [93]:

H2S + 2 O2 Æ SO42- + 2 H+ (∆G0 = -798,2 kJ/mol) (1.3) HS- + 1/2 O2 + H+ Æ S0 + H2O (∆G0 = -209,4 kJ/mol) (1.4) S0 + H2O +3/2O2 Æ SO42- + 2H+ (∆G0 = -587,1 kj/mol) (1.5) 1/2 S2O32- + 1/2 H2O + O2 Æ SO42- + H+ (∆G0 = -409,1 kj/mol) (1.6)

Nguồn: Manz và nnk, 1998 [93].

Một phần của tài liệu Nghiên cứu sự hình thành và phát tán Hydrosunfua từ sông Tô Lịch (Trang 26 - 28)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(191 trang)