Công nghệ Fenton xử lý nước thải.
CÔNG NGHỆ FENTON XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Cử nhân Đinh Văn Tôn
Viện Nghiên cứu Mỏ và Luyện kim
Từ lâu chúng ta đã biết công nghệ xử lý nước thải thường được sử dụng phổ biến ở nước ta là các phương pháp xử lý sinh học, hóa lý và có đề cập tới một số phương pháp xử lý bằng phương pháp hoá học nhưng rất ít bởi giá thành khi xử lý là khá cao chưa phù hợp với điều kiện kinh tế hiện nay của nước ta. Tuy nhiên thời gian gần đây các phương pháp xử lý bằng hóa học đã được quan tâm nhiều hơn do khả năng xử lý của chúng là khá cao, đặc biệt là xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ nằm trong nước thải. Một công nghệ có hiệu quả xử lý khá cao với giá thành xử lý hợp lý được đề cập khá nhiều gần đây đó là công nghệ Fenton xử lý nước thải. Quá trình Fenton đã được phát hiện và nhắc đến đã khá lâu, vào năm 1894 do tác giả J.H Fenton được công bố trong tạp chí Hội hóa học Mỹ. Gần đây việc nghiên cứu và áp dụng nó vào công nghệ xử lý nước thải được các nhà khoa học Việt Nam quan tâm và đã thu được nhiều thành quả trong việc nghiên cứu xử lý nước thải như: nước thải dệt nhuộm, nước rác, nước thải có chứa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học….
Công nghệ Fenton xử lý nước thải thực chất là dùng tổ hợp H2O2 và muối sắt Fe2+ làm tác nhân ôxy hóa rất hiệu quả để phân hủy các hợp chất là chất bẩn trong nước thải. Sở dĩ tổ hợp này có khả năng xử lý được các chất bẩn bởi chính từ hệ tác nhân Fenton bao gồm hydrogen peroxide và các ion sắt hóa trị hai phản ứng với nhau sinh ra các gốc tự do hydroxyl HOo có khả năng ôxy hóa rất mạnh với thế ôxy hóa bằng 2,8V, còn ion Fe2+ bị ôxy hóa thành ion Fe3+. Nhưng ion Fe2+ mất đi sẽ được tái sinh lại nhờ phản ứng giữa Fe3+ và H2O2 dư. Cơ chế tạo ra gốc hydroxyl HOo và ôxy hóa các chất bẩn trong nước thải:
* Fe2++ H2O2 ® Fe3+ + HOo + OH-
Fe3+ + H2O2 ® Fe2+ + H+ + HO2o
...
HOo + R-X ® R* + H2O
R* + Fe2+ ® Fe3+ + R-X
R* + Fe3+ ® Fe2+ + sản phẩm
R* + R* ® sản phẩm (dimer)
Phương trình phản ứng Fenton tổng cộng có dạng
H2O2 + Fe2+ + RH ® H2O + Fe3+ + sản phẩm
* R–X + H2O2 OHo → sản phẩm + H2O
Xúc tác dị thể
(chứa Fe)
Qua nhiều nghiên cứu đã cho thấy được khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải của hệ tác nhân Fenton đặc biệt là nước thải có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy hoặc không thể phân hủy sinh học, những chất độc hại, nguy hiểm và những chất hữu cơ mang màu rất phổ biến trong ngành sản xuất thuốc bảo vệ thực vật hoặc công nghiệp dệt nhuộm (Dowling K.C, Lemlay A.T 1995; Roc B.A, Lemlay A.T 1997; Lin S.H, Peng C.F 1995; Lin S.H, Chen M.L 1997). Mặt khác, một ưu điểm lớn và cơ bản khi sử dụng tác nhân Fenton để phân hủy các chất ô nhiễm trên là quá trình thực hiện ở nhiệt độ thường, áp suất thường, không cần gia nhiệt và thiết bị cao áp như trong phương pháp CWAO. Đây chính là điểm mạnh làm cho công nghệ Fenton xử lý nước thải được quan tâm rất nhiều hiện nay và mở ra nhiều triển vọng cho ngành môi trường ở nước ta.
Theo Schwarzer Hans (1998) công nghệ xử lý nước thải sử dụng tác nhân Fenton được mô tả như sau:
Nước thải cùng với muối sắt hai và hydrogen peroxide được đưa vào bể phản ứng, tại đây pH của môi trường được điều chỉnh nhờ axit và xảy ra quá trình phân hủy các chất ô nhiễm. Sau đó nước thải được đưa qua bể trung hòa bằng sữa vôi Ca(OH)2 rồi được thải ra ngoài.
Theo công nghệ trên ta sẽ xử lý được các loại nước thải có chứa các chất hữu cơ khó phân hủy và có độ màu cao… Tuy nhiên cũng có một số hạn chế như phản ứng chỉ đạt hiệu quả cao khi pH=2–4, việc tách các ion Fe3+ tạo ra kết tủa keo Fe(OH)3 nên phải qua thiết bị lọc ép để tách bã keo trên. Để khắc phục những vấn đề đó, hiện nay các nhà nghiên cứu đang tiếp tục nghiên cứu sử dụng các tác nhân dị thể có chứa sắt (quặng sắt, cát có chứa sắt,…), phương pháp quang Fenton, kết hợp Fenton với điện hóa,… nhằm ngày càng nâng cao hiệu quả xử lý của quá trình.
Tóm lại áp dụng công nghệ Fenton xử lý nước thải là một công nghệ tương đối mới ở Việt Nam sẽ mở ra những thành tựu mới trong việc xử lý nước thải cũng như trong công nghệ môi trường.,.
http://www.ips.gov.vn/tt-khcn/login_chitiet.asp?id=898