b. Oxy hóa tiên tiến (Advanced Oxidation Processes AOPs)
1.3.1 Một số đặc điểm của phương pháp WAO và CWAO
WAO gắn liền với sự oxi hóa các hợp chất hữu cơ (kể cả các hợp chất vô cơ có thể bị oxi hóa) ở pha lỏng sử dụng oxy tinh khiết hoặc oxy không khí làm tác nhân oxi hóa dưới áp suất, nhiệt độ cao. Khi quá trình WAO được hỗ trợ bới xúc tác nhằm giảm nhiệt độ và áp suất của quá trình thì được gọi là CWAO.
Nhiệt độ và áp suất của phản ứng không cố định (bảng 1.6) nhưng có một điểm chung là áp suất thường được giữ lớn hơn áp suất bão hòa của dung dịch tại nhiệt độ tương ứng để đảm bảo phản ứng xảy ra trong pha lỏng.
Bảng 1.6: Điều kiện thực hiện WAO bởi các nhóm nghiên cứu trên thế giới
Tác giả Nhiệt độ (°C) Áp suất (bar, at)
Li và các cộng sự, 1991 150- 350 20- 200
Mishra và các cộng sự, 1995 125- 320 5- 200
Beyrich và các cộng sự, 1979 150- 300 50- 200
Escalas và các cộng sự, 1997 175- 320 22- 208
2000
Perkow và các cộng sự, 1981 150- 330 30- 250
Foussard và các cộng sự, 1989 197- 327 20- 200 Nói chung nhiệt độ phản ứng dao động từ 120°C đến 350°C, áp suất phản ứng dao động từ 5 at đến 200 at, thời gian phản ứng biến đổi từ 15 phút đến 120 phút và giá trị COD sau xử lý giảm 75% đến 90%.
Giá trị COD của chất thải đưa vào xử lý bằng WAO thường rất cao: 20g/L đến 200g/L. Với giá trị COD lớn như vậy, năng lượng tỏa ra do phản ứng oxi hóa đủ để bù năng lượng cần để đưa nước thải lên nhiệt độ phản ứng. Đây là một lợi thế của phương pháp WAO khi xử lý chất thải hữu cơ đậm đặc.
Trong quá trình phản ứng, chất hữu cơ bị oxi hóa tạo thành CO2, và các hợp chất trung gian không độc khác. N chuyển thành NH3, NO3, N2; các hợp chất halogen và sunfua chuyển thành halogenua và sunphat. Sản phẩm của phản ứng thường là những chất hữu cơ bị oxi hóa một phần có phân tử khối nhỏ hơn và khả năng phân giải sinh học cao hơn như các axit hữu cơ, aldehit, rượu – những hợp chất mà ít độc hơn chất hữu cơ ban đầu. Như đã nói ở trên, WAO không tạo ra các chất ô nhiễm thứ cấp như các hợp chất SOx, NOx, furan… Tùy thuộc vào độ bền oxi hóa của chất hữu cơ, các hợp chất hữu cơ được chia thành các hợp chất hữu cơ dễ bị oxi hóa và các hợp chất hữu cơ không dễ bị oxi hóa. Đối với quá trình WAO các hợp chất hữu cơ no, dẫn xuất no của clo, các hợp chất hữu cơ thơm hoặc dẫn xuất thơm của clo không chứa nhóm chức halogen (phenol, anilin) dễ bị oxi hóa. Ngược lại các hợp chất hữu cơ thơm chứa nhóm chức hút electron như nhóm halogen hoặc nitro thì khó bị oxi hóa bởi quá trình WAO hơn.