1.5. Giới thiệu các q trình oxi hóa tiến tiến AOPs
1.5.3. Quá trình Fenton dị thể
Q trình Fenton đồng thể có nhược điểm rất lớn là phải thực hiện ở pH thấp, rồi phải nâng pH của nước thải sau xử lý lên lớn hơn 7 b ng nước vôi trong hoặc
dung dịch kiềm nh m chuyển các ion Fe3+ vừa hình thành từ chuỗi phản ứng trên
sang dạng kết tủa keo Fe(OH)3. Kết tủa này được tách khỏi nước nhờ quá trình lắng
hoặc lọc, kết quả là đã tạo ra một lượng bùn sắt kết tủa khá lớn. Để khắc phục nhược điểm trên, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu thay thế xúc tác sắt dạng dung dịch (muối sắt) b ng quặng sắt Goethite (α-FeOOH), cát có chứa sắt, hoặc sắt trên chất mang như Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit [68]. Q trình này xảy ra cũng giống như quá trình Fenton đã đề cập ở trên nên gọi là quá trình kiểu Fenton dị thể.
Cơ chế quá trình dị thể kiểu Fenton xảy ra với H2O2 trên quặng sắt loại goethite (α-FeOOH) có thể xảy ra theo cơ chế đơn giản nhất như sau [70]:
Phản ứng Fenton được khởi đầu b ng việc sinh ra Fe2+ nhờ sự có mặt của
H2O2 xảy ra hiện tượng khử - hòa tan goethite:
α-FeOOH (r) + 2H+ + ½ H2O2 → Fe2+ + ½ O2 + 2H2O (1.9)
Sau đó xảy ra sự tái kết tủa Fe3+
về goethite:
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH + OH- (1.1)
Fe3+ + H2O + OH- → α-FeOOH(r)+ 2H+ (1.10)
Theo cơ chế trên, về khía cạnh nào đó thì q trình dị thể cũng tương tự như
quá trình Fenton đồng thể là xảy ra sự khử và hòa tan Fe2+
vào dung dịch.
Một số ưu điểm đáng chú ý của quá trình Fenton dị thể trên goethite:
- Chất xúc tác này có thể sử dụng trong một thời gian dài mà khơng cần phải hồn nguyên hoặc thay thế, đồng thời có thể tách ra dễ dàng khỏi khối phản ứng. Trong q trình Fenton đồng thể, ion sắt hịa tan không thể tách ra khỏi khối phản ứng một cách đơn giản b ng q trình lắng lọc, chỉ có cách dùng kiềm để keo tụ và kết tủa, sau đó lắng và lọc, sinh ra một khối lượng lớn bùn keo tụ chứa nhiều sắt.
- Tốc độ hình thành gốc hydroxyl tăng theo độ tăng pH trong khoảng từ 5-9, trong khi đó Fenton đồng thể tốc độ giảm mạnh khi pH tăng.
- Hiệu quả oxi hóa xúc tác của goethite không bị ảnh hưởng đáng kể bởi nồng độ cacbonat vô cơ.