ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PEROXONE – OXY HÓA BẬC CAO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

    Bên cạnh các phương pháp xử lý nước thải bằng các phương pháp như hấp thụ, hấp phụ, sinh học,… thì xử lý nước thải bằng phương pháp Peroxone – Oxy hóa bậc cao là phương pháp hóa lý nhưng mang lại hiệu quả xử lý nước thải cao được ứng dụng trong nhiều loại nước thải để xử lý ô nhiễm.  

    Các quá trình oxy hóa nâng cao, đặc biệt là quá trình sử dụng tác nhân oxy hóa là Ozon (O₃) và Peroxone (H₂O₂ và O₃) đang được ưu tiên lựa chọn để xử lý màu nước thải, đang thu hút sự quan tâm của các doanh nghiệp về việc xử lý hợp chất hữu cơ độc hại, cũng như là một trong những hướng nghiên cứu mới đã và đang được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm.

    Trong bài viết này, hãy cùng Hoà Bình Xanh tìm hiểu rõ hơn tổng quan về phương pháp Peroxone – Oxy hóa bậc cao cũng với một số ứng dụng phổ biến của phương pháp này hiện nay.

Tổng quan về phương pháp Peroxone – Oxy hóa bậc cao

Phương pháp oxy hóa bậc cao (AOPs – Advanced Oxidation Processes)

– Các quá trình oxy hóa nâng cao hay oxy hóa bậc cao được định nghĩa là những quá trình phân hủy oxy hóa dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH được tạo ra ngay trong quá trình xử lý với thời gian rất ngắn. Gốc hydroxyl được đánh giá là tác nhân oxy hóa được biết đến có khả năng oxy hóa mọi hợp chất hữu cơ, dù là loại chất khó phân hủy, biến chúng thành những hợp chất vô cơ (khoáng hóa) không độc hại như CO₂, H₂O hay dễ phân hủy hơn như các acid hữu cơ mạch ngắn, các acid vô cơ,…

– Công nghệ này thường được áp dụng trong xử lý nước thải có nồng độ COD lớn và độ màu cao. Điều kiện để xảy ra phản ứng oxy hóa bậc cao là phải có chất trung gian có hoạt tính cao hoặc được sử dụng tại bước xử lý hóa học đầu tiên (trước khâu xử lý sinh học) nhằm nâng tỉ lệ BOD/COD.

• Phương pháp Peroxon
• Oxy hóa điện hóa (EOP – electrochemical oxidation process)
• Phản ứng peroxon
• Quang xúc tác

Phương pháp Peroxone

– Phương pháp oxy hóa nâng cao Peroxone là quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng là các quá trình không nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV trong quá trình phản ứng.

– Quá trình oxy hóa của ozone vói sự có mặt của H₂O₂ được gọi là phương pháp oxy hóa nâng cao Peroxone. Sự khác nhau giữa quá trình Ozone và Peroxone là ở quá trình Ozone thực hiện oxy hóa các chất ô nhiễm trực tiếp bằng phân tử O₃ trong nước, còn phương pháp oxy hóa nâng cao peroxone thực hiện oxy hóa chất ô nhiễm gián tiếp thông qua gốc *OH.

– Sự khác nhau cơ bản giữa hai quá trình Ozon và Peroxone là ở chỗ, quá trình ozon thực hiện quá trình oxy hóa các chất ô nhiễm chủ yếu trực tiếp bằng phân tử ozon trong nước trong khi đó quá trình Peroxone thực hiện sự oxy hóa các chất ô nhiễm chủ yếu là gián tiếp thông qua gốc hydroxyl được tạo ra từ ozon.

⇒Vì quá trình oxy hóa thông qua gốc hydroxyl hiệu quả hơn quá trình oxy hóa trực tiếp bằng phân tử ozon nên quá trình peroxone được sử dụng rất phổ biến và phát triển mạnh nhiều năm gần đây để xử lý những chất hữu cơ khó bị oxy hóa trong nước uống và nước thải.

Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp Peroxone

Sự có mặt của H₂O₂ được xem như làm tác dụng khơi mào cho sự phân hủy O₃ thông qua ion hydroperoxit HO₂^– được mô tả trong các phương trình sau:

H₂O₂  ⇒ HO₂^–  +   H⁺                 

HO₂^–  +  O₃  ⇒  *O₃^–  +  *HO₂                 

• Các phản ứng tạo thành gốc *HO:

– Tạo gốc *HO từ *O₃

       O₃  +  H⁺ ⇒ *HO₃                        

*HO₃ ⇒   *HO  +  O₂                

– Tạo gốc *HO từ *HO₂

*HO₂ ⇒  H⁺     +  *O₂^–                

      *O₂^– +  O₃   ⇒ *O₃^– +  O₂                  

                                     *O₃^–  +   H⁺  ⇒   *HO₃                          

                                     *HO₃   ⇒  *HO  +  O₃                 

• Phương trình tổng hợp đặc trưng cho quá trình Peroxone:

                                    H₂O₂ + 2O₃  ⇒  2*HO   + 3O₂       (3)       

⇒ Phản ứng (3) cho thấy, phương pháp oxy hóa nâng cao peroxone có thể tiến hành trong điều kiện pH trung tính. Hiệu quả phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ của hệ O₃/ H₂O₂  cao hơn nhiều so với tác dụng oxy hóa của O₃ đơn vì có tác nhân *OH được sinh ra trong quá trình phản ứng.

Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Peroxone

Ảnh hưởng của cacbonat và bicacbonat

OH*   + CO₃^2- ⇒ CO₃*  + HO^–

OH* + HCO₃^– ⇒ HCO₃* + OH^–

– Các ion clo, cacbonat, bicacbonat thường có ảnh hửng làm kìm hãm tốc độ phản ứng nhiều nhất, trong khi đó các ion như sunfat, photphat hay natri có hảnh hưởng mức độ thấp hơn.

Ảnh hưởng của Cl^–

– Cl^– là một trong những chất tiêu diệt gốc OH*, làm hao hụt gốc OH* và giảm hiệu quả phản ứng oxy hóa nâng cao.

OH* + Cl^– ⇒ ClOH^–_*

– Đối với nước thải dệt nhuộm Cl^– thấp và ít ảnh hưởng đến hiệu quả oxy hóa của gốc OH*

Ảnh hưởng của pH và độ kiềm

– pH của quá trình peroxone thường nằm trong khoảng từ 8-9. Khi tiến hành quá trình peroxone trong môi trường pH cao, cân bằng cacbonat/bicacbonat sẽ chuyển sang tạo cacbonat là một chất tìm diệt gốc OH*.

Ảnh hưởng của tỷ lệ H₂O₂/O₃

– Ta có phương trình quá trình peroxone

H₂O₂ + 2O₃ ⇒ 2OH* + 3O₂

– Cho thấy 1 mol H₂O₂ phản ứng với 2 mol O₃ sẽ tạo ra 2 gốc tự do OH*. Tuy nhiên trên thực tế xảy ra sự hao hụt các chất tham gia phản ứng như hao hụt O₃, hao hụt H₂O₂ dẫn đến ảnh hưởng đến tỷ lệ H₂O₂/O₃.

Ảnh hưởng của các chất tham gia quá trình oxy hóa nâng cao

– Khi dư thừa H₂O₂ xảy ra quá trình tiêu diệt gốc OH*. Khi dư thừa O₃ cũng xảy ra quá trình dập tắt sự hình thành OH*, như vậy các chất tham gia phản ứng với dư lựng lớn sẽ gây tổn thất OH* làm giảm hiệu xuất quá trình oxy hóa nâng cao nói chung và quá trình peroxone nói riêng.

Ứng dụng phương pháp Peroxone

– Đối với nước uống, phương pháp oxy hóa nâng cao peroxone được áp dụng để xử lý các chất gây mùi, vị khó chịu như geosmin, 2-metyliosbocneol (MIB), các hợp chất hữu cơ chứa clo, đồng thời còn sử dụng như một tác nhân khử trùng mạnh, tiêu diệt được những loại vi khuẩn hoặc các loại kén bền vững với clo như như: Giardia và Cryptosporidium.

– Đối với nước thải, phương pháp oxy hóa nâng cao peroxone sử dụng để xử lý các chất mang màu hoặc các chất hữu cơ halogen, các hợp chất của phenol.

⇒ Tuy vậy, phương pháp oxy hóa nâng cao peroxone thường được dừng lại ở mức độ phân hủy nào đó, nhằm chuyển các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành những chất hữu cơ có khả năng dễ bị phân hủy sinh học tạo điều kiện thuận lợi để thực hiện các quá trình xử lý sinh học tiếp sau.

Ưu và nhược điểm phương pháp Peroxon

• Ưu điểm

– Perozon là giải pháp oxy hóa nhanh và đơn giản trong khâu vận hành, dễ dàng ứng dụng.

– Dễ thực hiện, thao tác đơn giản, ít tốn hóa chất. Hiệu quả oxi hóa được nâng cao rất nhiều so với Ozon sử dụng riêng.

• Nhược điểm

– Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống Peroxone có thể cao so với các phương pháp xử lý truyền thống, do cần sử dụng hóa chất.

– Cần lưu ý an toàn khi sử dụng ozone và hydrogen peroxide vì chúng là hóa chất nguy hiểm. Hệ thống Peroxone cần được vận hành bởi nhân viên được đào tạo bài bản.

– Yêu cầu chất lượng nước đầu vào nước đầu vào cần phải có chất lượng nhất định để đảm bảo hiệu quả hoạt động của Peroxone. Nước cần được xử lý trước để loại bỏ các chất cặn lơ lửng và các chất gây ô nhiễm khác.

Dịch vụ xử lý nước thải – Công ty TNHH Công nghệ môi trường Hòa Bình Xanh

    Bạn đang tìm kiếm một đơn vị chuyên nghiệp để xây dựng hệ thống xử lý nước thải, đặc biệt là ứng dụng phương pháp Peroxon – Oxy hóa bậc cao để xử lý? Bạn loay hoay vì chưa tìm thấy một nhà thầu uy tín? Đừng lo lắng, Hòa Bình Xanh sẽ cung cấp cho bạn dịch vụ chất lượng và chuyên nghiệp nhất. Chúng tôi cam kết mang đến sự hài lòng và an tâm cho dự án của bạn.

    Sự hiểu biết và tận tâm của đội ngũ là yếu tố quan trọng giúp chúng tôi đảm bảo hiệu quả và an toàn cho từng dự án. Công ty TNHH Công nghệ môi trường Hòa Bình Xanh với đội ngũ thạc sỹ, kỹ sư giàu kinh nghiệm đã đầu tư nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng các công nghệ xử lý và tìm các phương án xử lý chất lượng tốt nhất, chi phí hợp lý và thời gian nhanh nhất.

    Quý doanh nghiệp có nhu cầu hợp tác công ty để xử lý nước thải hoặc quan tâm đến các hạng mục khác, hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline 0943.466.579 hoặc liên hệ qua website:hoabinhxanh.vn để nhận được sự hỗ trợ nhanh nhất và tận tình nhất.