Xử lý Asen bằng công nghệ oxy hóa As

Hôm nay công nghệ lọc nước sẽ giới thiệu cho bạn phướng pháp xử lý Asen đang được áp dụng tại Việt Nam, đó là công nghệ lọc và xử lý nước nhiễm Asen bằng oxy hóa:

Quá trình ôxy hoá As(III) lên As(V) không loại asen ra khỏi nước, nhưng nó là bước rất quan trọng để tăng hiệu quả quá trình xử lý. Các tác nhân được dùng để ôxy hoá As(III) là: các chất ôxy hoá (oxy, ozone, pemanganat, clo, hypoclorit, clo diôxit, hydro peroxit, muối ferat…), xúc tác quang hoá, ôxy hoá bằng pha rắn, tác nhân fenton…
Tác nhân O2: Phản ứng giữa As(III) và O2 đã được nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu. Các nghiên cứu của Clifford và các cộng sự cho thấy chỉ vài phần trăm As(III) trong dung dịch có hàm lượng 200 mg/L bị ôxy hoá bởi ôxy không khí trong thời gian 7 ngày, 25% trong 5 ngày bằng ôxy tinh khiết. Kết quả nghiên cứu trong nước ngầm với nồng độ asen tổng từ 46 – 62 mg/L (trong đó As(III) chiếm trên 70 %) của các tác giả Kim và Nriagu cho thấy 57% As(III) bị ôxy hoá bởi ôxy tinh khiết, 54% bởi không khí trong thời gian 5 ngày và phản ứng tuân theo quy luật động học bậc một. Do phản ứng diễn ra rất chậm nên ôxy hoá As(III) bằng O2 không khí không có ý nghĩa trong xử lý nước cấp.
Tuy nhiên tốc độ phản ứng có thể được tăng tốc trong sự có mặt của một số chất xúc tác như Fe(III) + UV trong môi trường axit. Cơ chế xúc tác của Fe(III) được đưa ra như sau[11]:
Fe(III)(OH)2+ + hu Fe(II) + OH•
As(III) + OH• As(IV) + OH-
As(IV) + O2 + H+ As(V) + HO2•
HO2• + Fe(II) + H+ Fe(III) + H2O2
H2O2 + Fe(II) Fe(III) + OH- + OH•
OH• sinh ra lại tiếp tục tham gia phản ứng.
Tác nhân O3: Ôzôn là chất ôxy hoá mạnh. Phản ứng của ôzôn với As(III) diễn ra theo phương trình:
H3AsO3 + O3 = H2AsO4- + O2 + H+
Phản ứng này diễn ra rất nhanh và tuân theo quy luật động học bậc hai. Quá trình ôxy hoá có thể diễn ra hoàn toàn trong thời gian 39 giây (theo kết quả nghiên cứu của các tác giả Dennis Clifford và Ganesh Ghurye). Tuy nhiên, hiệu quả của quá trình chịu ảnh hưởng bởi sự có mặt của S2-, TOC và các chất khử có mặt trong nước.
Tác nhân H2O2: Kết quả nghiên cứu động học của các tác giả Maurizio Pettine, Luigi Campanella và Frank J. Millero cho thấy phản ứng giữa As(III) và H2O2 xảy ra như sau:
H2AsO3- + H2O2 = HAsO42- + H+ + H2O
HAsO32- + H2O2 = HAsO42- + H2O
AsO33- + H2O2 = HAsO42- + OH-
Phương trình tốc độ chung của phản ứng là d[As(III)]/dt = k[As(III)] [H2O2] trong đó, hằng số tốc độ bậc hai k được xác định bằng thực nghiệm: logk = 5,29 + 1,41pH – 0,57I + 1,40 I0.5 – 4898/T (I: lực ion của dung dịch, T: nhiệt độ phản ứng).
Nghiên cứu còn cho thấy phản ứng được xúc tác bởi các ion như Cu2+, Mn2+, Zn2+, Pb2+, Fe2+.
Tác nhân Ferrat: Ferrat (Fe(IV)) có khả năng ôxi hoá As(III) theo các phương trình:
HFeO4- + H3AsO3 sản phẩm
FeO42- + H3AsO3 sản phẩm
FeO42- + H2AsO3- sản phẩm
FeO42- + HAsO32- sản phẩm
FeO42- + AsO33- sản phẩm

xu ly nuoc nhiem asen

Nước nhiễm Asen

Phản ứng được chứng minh là bậc một đối với từng chất tham gia phản ứng và có hệ số tỉ lệ As(III)/Fe(IV) = 3/2. Cơ chế ôxi hoá được cho là sự trao đổi nguyên tử ôxy giữa ion ferrat và dạng tồn tại của As(III). Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý asen bằng ferrat trong nước thực thu được là rất tốt. Nồng độ asen có thể giảm từ 517 mg/L xuống dưới 50 mg/L với lượng ferrat là 2mg/L. Các kết quả cho thấy ferrat là tác nhân xử lý As(III) đầy hứa hẹn vì nó vừa có khả năng ôxy hoá As(III) vừa sinh ra Fe(III) có tính keo tụ.
Tác nhân MnO2: MnO2 là chất rắn không tan trong nước. Quá trình ôxy hoá As(III) trên bề mặt MnO2 diễn ra theo 2 giai đoạn: trong giai đoạn một, H3AsO3 khuyếch tán đến và hấp phụ trên bề mặt. Giai đoạn hai diễn ra sự ôxy hoá trực tiếp As(III) bởi MnO2 theo phương trình sau:
H3AsO3 + MnO2 = HAsO42- + Mn2+ + H20
Cơ chế này đã được chứng minh bằng thực nghiệm. Mn2+ sinh ra sau đó bị ôxy hoá bởi ôxy không khí:
Mn2+ +1/2O2 + H2O = MnO2 + 2H+
As(V) tạo thành sẽ bị hấp phụ trên bề mặt MnO2 hoặc giải hấp trở lại dung dịch. Kết quả nghiên cứu động học quá trình ôxy hoá As(III) bằng -MnO2 của các tác giả Wolfgang Driehaus, Reiner Seith và Martin Jekel cho thấy: tốc độ phản ứng phụ thuộc vào tỉ lệ mol ban đầu giữa Mn và As(III), sự có mặt của ion canxi có thể làm giảm bậc của phản ứng 0,2 đơn vị, trong khi đó pH trong khoảng 5 – 10 không ảnh hưởng đến phản ứng.
Tác nhân TiO2 + UV: TiO2 là chất có hoạt tính quang hoá. Hệ TiO2 + UV đã được ứng dụng trong xử lý các chất thải do có tính ôxy hoá mạnh. Khả năng ôxy hoá As(III) của hệ này cũng đã được nghiên cứu. Cơ chế của phản ứng được đưa ra như sau:

H3AsO3 + 2h+ + 4OH- = HAsO42- + 3H2O
O2 + e- + O2o-
2H+ + 2O2o- = H2O + 3/2O2
UV có khả năng ôxy hoá As(III) nhưng phản ứng xảy ra rất chậm. Với sự có mặt của TiO2, phản ứng xảy ra hoàn toàn trong vài phút. Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng phản ứng có bậc một đối với nồng độ As(III) và tốc độ phản ứng không phụ thuộc vào pH trong khoảng 5 – 9.

>>> Xem thêm: bí quyết sinh con trai

Leave a Reply

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

*