CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3 Tổng quan về vấn đề ô nhiễm môi trường nước
1.3.4 Các phương pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước
Với hiện trạng ô nhiễm môi trường nước đáng báo động như hiện nay thì việc nghiên cứu các phương pháp xửlý môi trường nước là một trong những mối quan
tâm hàng đầu của mỗi quốc gia và điều này đặc biệt có ý nghĩa quan trọng đối với cuộc sống hiện tại và tương lai của con người. Tùy thuộc vào từng loại nước thải chứa các chất ô nhiễm khác nhau mà chúng ta có thể áp dụng các phương pháp xử
lý thích hợp. Một số phương pháp thường được sử dụng để xửlý nước thải hiện nay:
* Phương pháp hấp phụ: Hấp phụ là một kỹ thuật hiệu quảđược ứng dụng rộng rãi trong xửlý nước thải, nó liên quan đến việc tích tụ các chất ô nhiễm trên bề mặt chất hấp phụ thông qua lực hút tĩnh điện, liên kết Van Der Waals hoặc liên kết hóa học để từ đó loại bỏ chúng. Các chất hấp phụ thường là than hoạt tính,
silica gel, keo nhơm, đất sét,…Trong đó, than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất vì giá thành rẻ, khảnăng xửlý nước hiệu quả.
* Phương pháp điện hóa: Cơng nghệ này được sử dụng để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi môi trường nước bằng ứng dụng của dịng điện. Phương pháp xử lý điện hóa bao gồm (1) phương pháp kết tủa điện hóa loại bỏ kim loại bằng cách tạo thành kết tủa nhờ cung cấp dòng điện một chiều; (2) điện phân màng; (3)
phương pháp oxy hóa điện hóa.
* Phương pháp sinh học: Phương pháp này dựa trên cơ cở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải. Các sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo
năng lượng. Các phương pháp sinh học bao gồm: (1) hấp thụ sinh học; (2) phân hủy sinh học kỵ khí và hiếu khí; (3) màng sinh học và (4) sử dụng bùn hoạt tính
* Phương pháp oxy hóa – khử: Để làm sạch nước thải, người ta có thể sử
dụng các chất oxy hóa mạnh như clo (Cl2), kali pemanganat (KMnO4),
hydroperoxit (H2O2),… Trong q trình oxy hóa – khử, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó, phương pháp oxy hóa – khử
chỉ nên dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn nước không loại bỏđược bằng các phương pháp khác.
Mỗi phương pháp trên đều có ưu nhược điểm riêng. Tuy nhiên, để xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như phenol, xanh methylen, tartrazin,... thì phương pháp ằ ử ụ ấ ẫ
dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời đã và đang được các nhà khoa học trong nước và trên thế giới quan tâm nghiên cứu.
Chất bán dẫn là chất có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện và chất cách
điện. Cấu hình quỹđạo phân tử của chất bán dẫn được đặc trưng bởi hai vùng năng lượng tách rời: Vùng hóa trị năng lượng thấp (valence band - VB) trong đó các
mức năng lượng chứa đầy electron và vùng dẫn năng lượng cao (conduction band - CB) trong đó các mức năng lượng cịn trống. Khoảng cách năng lượng giữa vùng dẫn và vùng hóa trị gọi là vùng trống hay vùng cấm (band gap), bao gồm các mức
năng lượng mà electron không tồn tại được. Trong quá trình xúc tác, khi hạt bán dẫn được chiếu sáng bởi nguồn sáng có năng lượng lớn hơn năng lượng vùng cấm thì electron trong vùng hóa trị sẽđược kích thích và có đủnăng lượng để chuyển lên mức năng lượng cao hơn trong vùng dẫn và để lại một lỗ trống trong vùng hóa trị. Các electron tự do và các lỗ trống có vai trị quyết định trong quá trình quang xúc tác. Tuy nhiên, do mức năng lượng trong vùng hóa trị thấp hơn nên sau đó electron có khuynh hướng nhảy trở lại vùng hóa trịđể tái tổ hợp với lỗ trống. Chất xúc tác quang là những chất có khảnăng biến thành chất oxi hóa cực mạnh khi có sự chiếu sáng của ánh sáng có năng lượng lớn hơn hoặc bằng năng lượng vùng cấm của chất đó. Chính vì vậy, hiện nay, các chất bán dẫn như TiO2, ZnO, SnO2, CdS,… đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới trong việc
đóng vai trị là xúc tác quang phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường
nước.