- Để chuyển một nguyên tố hịa tan sang kết tủa (Fe, Mn loại bỏsulphate,…).
Nanofiltration
11.2.1.1. Bản chất của quá trình khử trùng bằng chlorine
các hợp chất của chlorine
11.2.1.1. Bản chất của quá trình khửtrùng bằng chlorine chlorine
Chlorine là một chất oxy hĩa mạnh, ởbất cứdạng nào, nguyên chất hay hợp chất, khí chlorine tác dụng với nƣớc đều cho các phân tửhypochloride acid HOCl, một hợp chất cĩ năng lực khửtrùng rất mạnh.
Quá trình hủy diệt vi sinh vật xảy ra qua hai giai đoạn.
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Đầu tiên chất khửtrùng khuếch tán xuyên qua vỏtế bào của vi sinh vật, sau đĩ phản ứng với men bên trong tếbào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến diệt vong tếbào.
Tốc độphản ứng quá trình khửtrùng qua vỏtế bào và động học của quá trình phân hủy men tếbào.
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Tốc độquá trình khửtrùng tăng khi nồng độcủa chất khửtrùng và nhiệt độcủa nƣớc tăng, ngồi ra tốc độ khửtrùng cịn phụthuộc vào dạng khơng phân ly của chất khửtrùng, vì quá trình khuếch tán qua vỏtếbào xảy ra nhanh hơn cảquá trình phân ly.
Tốc độkhửtrùng cũng cịn phụthuộc vào cả hàm lƣợng các chất hữu cơ, các cặn lơlửng và các
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Khi cho chlorine tác dụng với nƣớc, phản ứng đặc trƣng xảy ra là quá trình thủy phân chlorine, tạo thành acid hypochlorine và acid chlohydric:
Cl2+ H2O HOCl + HCl (1) Và ởdạng phân ly ta cĩ:
Cl2 + H2O 2H++ ClO-+ Cl- (2) Tƣơng tự, khi dùng chlorua vơi làm chất khửtrùng, ta cĩ phản ứng sau:
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Nhƣđã nĩi, khảnăng diệt trùng của chlorine cĩ trong nƣớc, mà quá trình phân ly HOCl theo các phản ứng 2 và 4 nĩi trên lại phụthuộc vào nồng độH+, tức là phụ thuộc vào pH của mơi trƣờng.
Hình 1thểhiện mối quan hệgiữa nồng độion ClO-và nồng độHOCl theo các giá trịpH khác nhau.
Qua quan sát ngƣời ta nhận thấy, khi pH tăng thì nồng độHOCl giảm, nồng độion ClO-tăng và chúng chỉ xảy ra cân bằng khi pH = 7.
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Quan hệgiữa thành phần HOCl và ClO- và giá trịpH của mơi trường 100% ClO- HOCl 4 5 6 7 8 9 10 11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine
Khi cho chlorine trực tiếp phản ứng với nƣớc theo phƣơng trình 2 nĩi trên, ngƣời ta cũng nhận thấy rằng, quá trình thủy phân xảy ra theo hai chiều phụ thuộc vào giá trịpH của mơi trƣờng.
Thành phần của Cl2, HOCl và ClO-cĩ trong nƣớc phụthuộc vào pH nhƣtrình bàyởHình 2.
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Quan hệcủa các thành phần Cl2, HOCl và ClO- phụ thuộc vào giá trịpH.
Cl2 HOCl ClO- pH 2 4 6 8 10 100 80 60 40 20
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Kết quảthực nghiệm cho thấy, quá trình thủy phân Cl2 chỉxảy ra hồn tồn khi pH > 4. Hằng sốcủa quá trình thủy phân clorine trong nƣớc ởnhiệt độ250C bằng.
[HOCl] [H+][Cl-]
K = --- = 4,05.10-4 (5)[Cl2] [Cl2]
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Với HOCl, giá trịcủa hằng sốphân ly thay đổi từ 1,5.10-8ở00C đến 2.10-8ở100C và 2,7.10-8ở250C.
Tính theo hằng sốphân ly ứng với các giá trịpH khác nhau, tỷsốnồng độ% giữa HOCl và ClO-thay đổi khá mạnh.
Bảng 1 trình bày mức độphân ly của HOCl theo các giá trịpH ởnhiệt độ200C. Do tác dụng khửtrùng của các phân tửHOCl mạnh hơn nhiều so với các ion ClO-đều này giải thích tại sao khi ởpH thấp, tức là khi hàm lƣợng HOCl lớn hơn hàm lƣợng ClO-rất nhiều thì hiệu quảkhửtrùng đạt đƣợc cao.
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Mức độphân ly của HOCl phụthuộc vào pHở200C
pH 5 6 7 8 9 10 11
ClO- % 0,05 0,50 2,50 21,00 97,00 99,50 99,90 HOCl% 99,95 99,50 97,50 79,00 3,00 0,50 0,70
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Hình 3cho thấy HOCl khơng phân ly là thành phần khử trùng chính trong nƣớc, thành phần này chỉcĩ giá trị cao ởpH thấp, điều đĩ cũng nĩi lên rằng quá trình dùng chlorine đểkhửtrùng nƣớc chỉcĩ đƣợc hiệu quảcao khi tiến hànhởpH thấp.
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine
Hình 3. Nồng độHOCl khơng phân ly và tỷlệvi trùng E.coli bị
diệt sau 30 phút theo các giá trịpH khác nhau
2 4 6 8 10 12% % 100 80 60 40 20 pH của nước 11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine Hình 4. Quan hệcủa pH và thời gian khử trùng cần thiết Thời gian để giảm 99% E.coli trong nước khi dư lượng chlorine tự do là 0,1 mg/l (phút) 5 6 7 8 9 10 11 pH của nước 170 140 100 60 20 11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine
Xét vềkết qủa theo thời gian, đểtiêu diệt đƣợc 99% sốvi trùng E.coli cĩ trong nƣớc với liều lƣợng 0,1 mg/l chlorine tựdo, thời gian cần thiết tăng từ6 phút thì pH = 6 đến 180 phút khi pH = 11.
Khi trong nƣớc cĩ mặt ammoniac hoặc các hợp chất cĩ chứa nhĩm ammonia, chúng cĩ thểtác dụng với chlorine acid hypochloride hoặc ion hypochloride đểsinh thành các hợp chất chloramin theo các phản ứng sau:
HOCl + NH3 NH2Cl + H2O monochloramin HOCl + NH2Cl NHCl2+ H20 (6) HOCl + NHCl2NCl3+ H2O 11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine
Sản phẩm monochloramin và dichloramin sinh thành tùy thuộc vào trịsốpH của mơi trƣờng. TrịsốpH càng cao, lƣợng chlorine kết hợp để tạo thành dichlorine càng thấp và nồng độmonochloramin càng cao.
Hơn nữa, nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, năng lực diệt trùng của monochloramin thƣờng thấp hơn so với năng lực diệt trùng của dichloramin vào khoảng 3 – 5 lần, cịn so với chlorine, năng lực diệt trùng của dichloramin lại thấp hơn từ20 – 25 lần.
Chính điều đĩ giải thích tại sao quá trình khửtrùng lại xảy ra cĩ hiệu quảhơn khi trịsốpH của mơi trƣờng thấp.
11.2.1. Khửtrùng bằng chlorine và các hợp chất của chlorine các hợp chất của chlorine