GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐỘ MÀU

Độ màu là gì? Tại sao phải xử lý độ màu?

Trong xử lý nước thải chỉ tiêu ô nhiễm cần xử lý như nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), chất rắn, hạt lơ lửng, kim loại và các yếu tố khác thì việc xử lý độ màu cũng là một yếu tố quan trọng cần được quan tâm. Vậy độ màu là gì? Có các phương pháp để xử lý độ màu?

Nước thải chứa độ màu cao thường là nước thải xuất phát từ các ngành công nghiệp dệt nhuộm, in ấn. thuộc da, sản xuất giấy…

Hầu hết các loại thuốc nhuộm gặp trong nước thải đều có cấu trúc thơm đa vòng chứa các nguyên tố như nitơ, kim loại và lưu huỳnh, gây khó khăn cho việc xử lý nước thải bằng các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học.

Sau đây là các phương pháp xử lý độ màu hiệu quả đã được áp dụng, các bạn có thể tham khảo để biết được đặc điểm nổi trội của từng phương pháp.

1- Phương pháp keo tụ

• Keo tụ hóa học: ứng dụng quá trình keo tụ tạo bông, sử dụng các loại hóa chất để tách chất ô nhiễm kèm theo màu sắc thành bùn và lắng xuống. Hóa chất sử dụng để tạo ra phản ứng keo tụ là PAC, AlCl3, FeCl2,…… trong đó PAC là được dùng rộng rãi hơn cả vì hiệu suất cao và dễ lưu trữ và sử dụng. Tuy nhiên phương pháp này tiêu tốn nhiều hóa chất, tạo ra nhiều bùn và tốn nhiều chi phí để xử lý.
• Keo tụ điện hóa: Quá trình keo tụ điện hóa (điện phân) là sử dụng điện cực nhúng chìm trong nước dưới tác dụng của dòng điện 1 chiều. Cực dương anot sẽ bị ăn mòn và hòa tan vào dung dịch nước thải, điện cực thường sử dụng là nhôm hoặc sắt, các ion hòa tan sẽ phản ứng với chất ô nhiễm tương tự như quá trình keo tụ hóa học và tạo thành bùn lắng tách chất ô nhiễm ra khỏi nước thải. Ưu điểm của phương pháp này là tiêu tốn ít hóa chất, tạo ra ít bùn và có khả năng oxy hóa các chất ô nhiễm khó xử lý khác.

xem thêm: Xử lý nước thải bằng công nghệ điện phân

2- Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp rất phổ biến để khử màu. Các vật liệu có khả hấp phụ tốt là than hoạt tính, zeolit, alumin hoạt tính, silica gel và các chất hấp phụ cao phân tử…

Về bản chất, than hoạt tính có khả năng hấp thụ màu và mùi rất tốt. Không chỉ giúp giảm độ màu, nó còn giúp nước giảm đi mùi hôi khó chịu. Tuy nhiên, cách làm này chỉ áp dụng phù hợp với các hệ thống xử lý nước thải nhỏ. Bên cạnh đó chi phí than hoạt tính cũng khá cao so với các hóa chất xử lý nước thải khác.

3- Phương pháp màng lọc

Nguyên lý hoạt động của phương pháp này là cho nước thải đi qua màng lọc bán thấm. Màng bán thấm chỉ cho phép nước đi qua và giữ lại các hợp chất ô nhiễm, chất hữu cơ khó tan bao gồm cả độ màu và các chất rắn lơ lửng.

Một số màng lọc nước thải thường được áp dụng hiện nay đó là màng lọc nano, màng lọc thẩm thấu ngược RO, màng vi lọc, màng siêu lọc,….

Hiện nay công nghệ màng nano được tổng hợp bằng vật liệu bán dẫn có khả năng bổ sung tính chất xúc tác quang (ZnO-cellulose axetat, TiO2 -graphene, TiO2-pvdf… v.v.) có khả năng loại bỏ màu triệt để.

Tuy nhiên phương pháp này đòi hơi chi phí đầu tư và vận hành cao nên thường ít được áp dụng để xử lý nước thải.

4 – Phương pháp oxi hóa bậc cao

Oxi hóa bậc cao là phương pháp có khả năng xử lý triệt để nhất nước thải có độ màu khó xử lý. Thường được áp dụng vào cuối giai đoạn xử lý sau khi nước thải qua các bước xử lý hóa lý, sinh học…

• Phương pháp Ozone

Ozone với công thức hóa học là O3 gồm 3 nguyên tử oxi liên kết với nhau. So với một dạng tồn tại bền khác của Oxi đó là O2, phân tử O3 có nhiều hơn một nguyên tử oxi. Nguyên tử Oxi này cũng có liên kết kém bền nhất trong phân tử, nó rất dễ bị tách ra trở thành nguyên tử oxi tự do. Đây cũng là nguyên nhân khiến cho Ozone có tính oxi hóa rất mạnh, mạnh hơn và an toàn hơn Clo.

Hầu hết các loại thuốc nhuộm gặp trong nước thải đều có cấu trúc thơm đa vòng chứa các nguyên tố như nitơ, kim loại và lưu huỳnh, gây khó khăn cho việc xử lý nước thải bằng các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học. Các chuỗi liên hợp có trong cấu trúc thuốc nhuộm, chất tạo màu, bị phá hủy tích cực bằng quá trình ozon hóa.

Sử dụng ozon hóa như một kỹ thuật xử lý có lợi vì không tạo ra bùn. Sự phân hủy của thuốc nhuộm đạt được trong một bước duy nhất và hơn nữa, ozone phân hủy thành oxy giúp tang DO trong nước. Tuy nhiên quá trình ozone hoá rất hiếm khi xảy ra oxy hóa hoàn toàn, vì vậy có nhược điểm là hình thành các sản phẩm phụ.

• Phương pháp Fenton

Đây là phương pháp công nghệ oxy hóa chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, có khả năng khử màu hiệu quả. Phương pháp sử dụng ion sắt như chất xúc tác hydrogen peroxide để oxy hóa các chất hữu cơ bằng cách tạo ra các gốc tự do có khả năng oxy hóa cao và có phạm vi ứng dụng rộng. Vì thế, Fenton được xem là phương pháp tối ưu trong xử lý nước thải có độ màu khó xử lý.

• Fenton đồng thể

Là phương pháp fenton truyền thống sử dụng tổ hợp H2O2 và muối sắt Fe2+ để tạo ra gốc hydroxyl tự do OH* là chất oxy hóa mạnh có khả năng phân hủy các chất tạo màu và các chất khó xử lý khác, còn Fe2+ bị oxi hóa thành Fe3+.

Phương trình phản ứng Fenton được viết như sau:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + OH•

Gốc •OH sau khi hình thành sẽ tham gia vào phản ứng ôxi hóa các hợp chất hữu cơ có trong nước cần xử lý: chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân thành các chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp

CHC (cao phân tử) +•HO → CHC (thấp phân tử) +CO2 +H2O+ OH-

• Fenton dị thể – FBR Fenton

Nhược điểm quan trọng nhất của quá trình Fenton đồng thể là phải thực hiện ở pH thấp, và để dung dịch chuyển sang dạng keo kết tủa cần nâng pH>7. Do đó chi phí hóa chất rất cao.

Vì vậy để khắc phục nhược điểm trên nguồn sắt được sử dụng làm xúc tác đã có nhiều công trình nghiên cứu thay thế bằng quặng sắt Goethite (FeOOH), cát có chứa sắt, hoặc sắt trên chất mang Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit… quá trình này xảy ra cũng giống như quá trình Fenton đã khảo sát ở trên nên gọi là quá trình kiểu Fenton hệ dị thể.

Phản ứng Fenton được khởi đầu bằng việc sinh ra Fe(II) nhờ sự có mặt của H2O2 xảy ra hiện tượng khử – hòa tan goethite . sau đó xảy ra sự tái kết tủa Fe(III) trở về goethite. Quá trình này có thể được biểu diễn theo các bước sau:

anpha-FeOOH(s) + 2H+ + ½ H2O2 –> FeII + 1/2O2 +2H2O FeII + H2O2 —> Fe(III) + •HO +OH- Fe(III) + H2O+OH- –> alpha-FeOOH(s) + 2H+

Quá trình Fenton dị thể đã được nghiên cứu và phát triển thành công với công nghệ FBR-Fenton (Fenton hóa lỏng) với xúc tác FeOOH cho kết quả khử màu cao và đã được áp dụng tại Việt Nam. FBR-Fenton sẽ là công nghệ tiềm năng trong tương lại để khử các loại nước thải khó xử lý như độ màu và các chất hữu cơ khó phân hủy.

Xem thêm: Công Nghệ FBR Fenton

• Xúc tác quang hóa trên cơ sở TiO2

Phương pháp xúc tác quang hóa TiO2 hay titanium là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để kích hoạt xúc tác titanium tạo ra gốc OH* (gốc oxi hóa mạnh) phân hủy các chất hữu cơ, chất gây màu thành dạng không độc hoặc khoáng hóa thành CO2 + H2O.

Quá trình này là một quá trình tự nhiên, không sử dụng hoá chất và không gây tác động xấu đến môi trường.

Xem thêm: Công nghệ xúc tác quang hóa Titanium

MPTEK chuyên cung cấp các giải pháp xử lý độ màu trong nước thải bằng các quá trình oxy hóa bậc cao AOPs tiên tiến.

Liên hệ với chúng tôi ngay để được tư vấn và tìm giải pháp tốt nhất cho bạn!

CÔNG TY TNHH GIẢI PHÁP MPTEK

Hotline: 0903188563

Địa chỉ: 20 Huỳnh Thiện Lộc, Phường Hòa Thạnh, Quận Tân Phú, TPHCM.