XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHÂN
GIỚI THIỆU
Xử lý nước thải bằng công nghệ điện phân là phương pháp ứng dụng các quá trình điện hóa, để loại bỏ chất ô nhiễm trong nước thải dưới tác động của dòng điện, thông qua các điện cực hòa tan và không hòa tan.
Ưu điểm của công nghệ điện phân là không sử dụng hóa chất, không sử dụng chất hấp phụ và không tạo ra dòng thải. Về cơ bản xử lý nước thải bằng công nghệ điện phân gồm: keo tụ điện hóa EC (Electrocoagulation) và oxi hóa điện hóa EO (Electrooxidation).
Công nghệ keo tụ điện hóa EC
(Electrocoagulation Technology)
Keo tụ điện hóa EC có thể được định nghĩa là một quá trình điện hóa, trong đó các chất ô nhiễm được keo tụ bằng sự oxi hóa hòa tan điện cực anode, các hạt keo sau khi xảy ra phản ứng điện hóa sẽ dễ dàng tách ra khỏi nước bằng các phương pháp lắng, lọc, tuyển nổi thông thường.
EC là một quá trình sử dụng phản ứng điện hóa có cùng cơ sở với quá trình keo tụ thông thường nhưng khác biệt là sử dụng dòng điện để tạo ra phản ứng. Cả 2 quá trình đều nhằm mục đích mất ổn định các hạt keo trong nước thải. Tuy nhiên trong quá trình keo tụ thông thường sẽ sử dụng hóa chất keo tụ như muối nhôm hoặc muối sắt.
Đối với keo tụ điện hóa, chất keo tụ sẽ được tạo ra từ ion kim loại hòa tan ở điện cực dương Anode. Khi các ion kim loại được giải phóng vào nước thải sẽ tạo ra hydroxit kim loại có hoạt tính cao để keo tụ các hợp chất ô nhiễm trong nước thải. Trong quá trình xử lý, cực dương sẽ bị ăn mòn dần, vì vậy qua một thời gian sử dụng cần phải thay thế tấm điện cực mới.
Các phản ứng diễn ra trong bể điện phân
Tại cực dương Anode, điện phân điện cực nhôm hoặc sắt sẽ xảy ra các phản ứng như sau:
Al → Al3+ + 3e
Fe → Fe2+ + 2e-
Các cation nhôm và sắt tạo ra kết hợp với các ion OH- có mặt trong nước tạo thành các hydroxit nhôm hay sắt theo các phương trình phản ứng sau:
Al3+ + 3OH– → Al(OH)3
Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2
Ở cực âm Catot trong bể điện phân xảy ra quá trình khử nước tạo thành các bọt khí hydro:
H2O + 2e- → H2 + 2OH–
Các hydroxit kim loại này sẽ tham gia vào các phản ứng polyme hóa:
Al(OH)3 → (OH)2Al-O-Al(OH)2 + H2O
Fe(OH)2 → (OH)Fe-O-Fe(OH) + H2O
Các polyme này có thể loại bỏ các chất ô nhiễm bởi quá trình hấp phụ, tạo phức hay kết tủa
Ưu điểm của công nghệ keo tụ điện hóa
- Không sử dụng hóa chất
- Giảm chi phí vận hành
- Không tốn nhiều không gian và diện tích xây dựng
- Bùn thải phát sinh ít hơn keo tụ hóa lý thông thường
- Loại bỏ màu tới 95%, loại bỏ COD và BOD tới 70%
Công nghệ oxi hóa điện hóa EO
(Electrooxidation Technology)
Là một quá trình điện hóa còn được gọi là oxi hóa bậc cao điện hóa (EAOP). EO sử dụng các điện cực đã được chọn lọc (cực dương không bị ăn mòn), quá trình xử lý tạo ra các gốc hydroxyl (tác nhân oxi hóa mạnh) có thể loại bỏ các hợp chất ô nhiễm hữu cơ và các chất không phân hủy sinh học.
Phản ứng oxi quá điện hóa được chia thành 2 nhóm:
- Quá trình oxi hóa diễn ra trực tiếp trên bề mặt điện cực
- Quá trình oxi hóa gián tiếp qua gốc OH- với các tác nhân oxi hóa trong nước thải.
Quá trình oxy hóa điện phân sẽ phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu anode. Vật liệu làm anote thường gặp như: kim cương pha tạp boron (BDD), Titan phủ graphite, các oxit kim loại: PbO2, SnO2, Sb2O3. Vì những chất này có khả năng làm tăng điện thế oxy hóa.
