BÁO CÁO THỰC TẬP
Đề tài
Xử lý nước thải bằng phương
pháp hóa học
1
MỤC LỤC
BÁO CÁO THỰC TẬP 1
Đề tài 1
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 1
MỤC LỤC 2
LỜI MỞ ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên quý giá và cần được bảo vệ. Ngày nay, hoạt động công
nghiệp đang diễn ra mạnh mẽ và nhanh chóng, dân số gia tăng … làm tăng nguy
cơ ô nhiễm môi trường và đặc biệt là nuồn tài nguyên nước. Do đó, cần bảo vệ, sử
dụng hợp lý nguồn nước hiện có. Phương pháp xử lý cuối đường ống vẫn là
phương pháp được nhiều doanh nghiệp chấp nhận. Có nhiều phương pháp xử lý
nước trong đó có phương pháp hóa học.
Phương pháp hóa học làm sạch nguồn nước bao gồm trung hóa, oxy hoá-khử và
kết tủa. Tất cả đều liên quan đến tác chất do đó chi phí lớn.Vì thế phương pháp này
để loại các chất hòa tan và trong hệ thống cấp nước khép kín.
2
NỘI DUNG
A- Xử lý nước bằng phương pháp trung hòa
Mục đích: nước thải chứa các axit vô cơ hay kiềm như nước thải của nhiều lĩnh vực
thì cần trung hòa để đưa độ pH của dung dịch nước thải về pH 6.5-8.5. Việc lựa chọn
các chất hòa trộn phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải
Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy vào thể tích và nồng độ nước thải
1. Trung hòa bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải kiềm
Ứng dụng: sử dụng khi trên KCN có nước thải của 1 số nhà máy chứa axit và một số
nhà máy có nước thải chứa kiềm. Người ta trộn nước axit và kiềm vào bình có cánh
khuấy hoặc không có cánh khuấy ( khuấy trộn bằng không khí ).

, hoặc đôlômit kích thước 30-80mm, chiều cao lớp lọc 0,85-1,2m,
4
vận tốc không được lớn hơn 5m/s và thời gian tiếp xúc không nhỏ hơn 10 phút.Vận
tốc trong thiết bị nằm ngang là 1-3 m/s.
4. Trung hòa nước thải chứa kiềm bằng cách dùng khí thải-khói từ lò đốt
Ứng dụng : để trung hòa nước thải chứa kiềm,có thể dùng khí thải chứa CO
2
,SO
2
…
Việc dùng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà tăng hiệu suất làm
sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại
Ưu điểm :
- Độ hòa tan CO
2
kém nên mức độ nguy hiểm do oxy hóa quá mức các dd được
trung hòa cũng giảm xuống
- Tác động ăn mòn và độc hại nhỏ hơn ion khác
- Giảm chi phí cho quá trình trung hòa
Ví dụ : sử dụng khói lò hơi để trung hòa nước thải dệt nhuộm
CO
2
+ H
2
O + 2NaOH => Na
2
CO
3
+ 2H
2

1.5
O
3
2.1 Cl
2
1.4
H
2
O
2
1.8
5
Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa
Chất oxy hóa Loại chất thải
Ozone -
Không khí (oxy khí
quyển)
Sulfite (SO
3
-2
), Sulfide (S
-2
), Fe
+2
Khí Chlor Sulfide, Mercaptans
Khí chlor và xút Cyanide (CN
-
)
Chloride dioxide Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat)
Hypochlorite natri Cyanide, chì

4
-
1.24 I
2
0.54
1- Oxy hóa bằng Clo và các hợp chất của Clo
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành
axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt
trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên
trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl
2
+ H
2
O H
+
+ OCl
-
+ Cl
-
Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)
2
+ H
2
O CaO + 2HOCl
2HOCl 2H+ + 2OCl
-

2
được phân hủy
2H
+
+ H
2
O
2
+ 2e  2H
2
O
2OH
-
+ H
2
O
2
+ 2e  H
2
O + 2O
2-
Trong môi trường axit, H
2
O
2
chyển muối sắt II thành muối sắt III, HNO
2
thành HNO
3
,

2
được gọi là tác nhân Fenton; còn
Fe
3+
/H
2
O
2
– tác nhân tương tự Fenton. Xúc tác Fe
2+
có thể dùng ở dạng muối tan (xúc
tác đồng thề) hoặc ở dạng hấp phụ trên chất mang rắn (xúc tác dị thể).
Hệ chất Fenton ( dung dịch H
2
O
2
,xúc tác Fe) dùng để xử lý các chất hữu cơ độc
hại.Quá trình oxy hóa bằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH khoảng 3-5 với có mặt xúc
tác Fe,Mn
2+,
Cr
3+
và H
2
O
2
.
Cơ chế và động học của phương pháp oxy hóa với tác nhân Fenton như sau:
Đầu tiên xảy ra phản ứng tạo gốc OH
Fe

 với k
3
< 3x10
-3
mol
-1
s
-
1

Gốc OH tạo thành ở phản ứng 1 sẽ đóng vai trò chính trong việc oxy hóa CHC.
Ở nhiệt độ bình thường, phản ứng thường xảy ra với tốc độ nhanh, hằng số tốc độ
khoảng 10
7
-10
10
. Ở pH thấp, phản ứng 1sẽ thuận lợi hơn, và phản ứng oxy hóa CHC
sẽ tốt hơn do số lượng gốc OH tăng hơn. Nói chung, phản ứng Fenton xảy ra tốt ở pH
< 4.
Với tác nhân tương tự Fenton (H
2
O
2
/ Fe
3+
), trước tiên xảy ra phản ứng khử Fe
3+
thành Fe
2+
sau đó sẽ xảy ra phản ứng Fenton như ở trên.

bền
không bền
sx khi cần
Hơi không
ổn định
không bền
sx khi cần
sx khi cần
Không
độc đối
với sv bậc
cao
Độc đối với vsv,
không độc với
người và động
vật
Rất độc với
sv bậc cao
Độc Độc Độc Độc Độc Độc
Tính đồng
nhất trong
dung dịch
- Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất N/A
Tác dụng
với cá
chất khác
Chỉ tác dụng với
vi khuẩn không
tác dụng với chất
hữu cơ

2
Quá trình tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu này hoặc phản ứng trong
thiết bị khuấy trộn. Piroluzit là vật liệu tự nhiên, chứa chủ yếu dioxit mangan. Được
sử dụng rộng rãi để oxy hóa As III thành hóa trị V.
4- Ozon hóa
Oxy hóa nước bằng ozon cho phép khử màu ,vị lạ và tiệt trùng nước.Bằng phương
pháp này ta có thể xử lý sản phẩm dầu mỏ, sunfuahydric, các hợp chất Asen, chất hoạt
hóa bề mặt, xianua, thuốc nhuộm…
Ozon là khí màu tím nhạt, tồn tại ở tầng thượng quyển, ở nhiệt độ - 119, ozon hóa
lỏng và có màu xanh đậm.
Ozon rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0.25mg/l, cực độc ở 1mg/l , nồng độ tối
đa cho phép trong khu vực làm việc là 0.0001 mg/m3. Trong dung dịch axit, nó có dộ
bền cao, trong không khí, nó phân ly rất chậm, trong nước nó phân ly nhanh và trong
dung dịch kiềm yếu nó phân ly rất nhanh.
Ozon phân hủy chất hữu cơ và tiệt trùng nhanh hơn sử dụng Clo, axit làm tăng độ hòa
tan của ozon và kiềm làm giảm độ hòa tan của nó.
Tác động của Ozon diễn ra theo 3 hướng khác nhau :
- Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của phân tử oxy
- Liên kết toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxy hóa với sự hình thành ozonua
- Tác động xúc tác cho quá trình oxy hóa bằng oxy, có trong không khí chứa ozon
a- Ozone phản ứng trực tiếp với chất tan
10
Ozone khi hòa tan vào nước sẽ tác dụng với CHC (P), tạo thành dạng oxy hóa của
chúng theo phương trình động học sau:
d[P]/dt = k
P
[P][ O
3
] (5)
Nhưng phản ứng trực tiếp của ozone với CHC có tính chọn lọc, tức là ozone chỉ phản

( k
23
/ k
26
)
1/2
Theo biểu thức trên, ở môi trường kiềm, sự phân hủy ozone tăng. Thực nghiệm cho
thấy, khi oxy hóa các hợp chất đa vòng thơm (PAH) chỉ bằng một mình ozone, hiệu
quả tốt khi pH = 7 – 12.
· Như vậy, CHC có thể bị phân hủy bởi ozone theo cả hai cơ chế: trực tiếp và gốc.
Khi đó, phương trình động học chung của quá trình đó biểu diễn như sau :
d[P]/dt = k
d
[O
3
][P] + k
id
[OH&][P]
Trong vế phải của phương trình (18), số hạng thứ nhất thể hiện mức độ phản ứng trực
tiếp của ozone với CHC thông qua hệ số k
d
. Số hạng thứ hai thể hiện mức độ phản
ứng gián tiếp của nó với CHC thông qua gốc OH& thông qua hệ số k
id
.
c- Tổ hợp ozone/H
2
O
2


phản ứng của ozone với CHC.
Phản ứng tiến hành với hệ ozone/ H
2
O
2
sẽ thuận lợi khi môi trường hơi kiềm. Nhưng
nếu môi trường kiềm quá cao thì lại có sự tăng phản ứng cạnh tranh khử gốc bởi ion
HO
2
¯ .
d- Tổ hợp ozone/UV
Theo Beltrán và Malato, một mình bức xạ UV không có tác dụng làm giảm COD và
TOC ( Total organic compound ) của nước thải nhiễm các CHC. Nhưng khi kết hợp
nó với ozone hoặc H
2
O
2
lại cho kết quả rất tốt. Khi đó, trong dung dịch nước, dưới tác
dụng của bức xạ UV, xảy ra phản ứng phân hủy ozone và H
2
O
2
tạo thành gốc
OH.
Ngoài ra, dưới tác dụng của bức xạ UV thích hợp, các CHC thường chuyển từ trạng
thái cơ bản lên trạng thái kích thích. Ở trạng thái kích thích, chúng rất dễ tham gia vào
các phản ứng, đặc biệt là phản ứng oxy hóa – khử.
Beltrán đã tổng hợp lại, kết hợp tất cả các yếu tố: ozone, UV, H
2
O


11
Trong đó, I
hp
là cường độ bức xạ bị hấp phụ bởi dung dịch chất nghiên cứu; F
P
là
phần bức xạ bị chất hấp phụ; F
P
là hiệu suất quang của chất; C
P
là nồng độ chất
trong dung dịch; C
OZ
là nồng độ ozone trong dung dịch; k
P
là hằng số phản ứng trực
tiếp giữa ozone với chất; C
OH
là nồng độ gốc OH& trong dung dịch; k
OH.P
là hằng số
phản ứng giữa gốc OH& với chất.
Trong vế bên phải của (9), hệ số thứ nhất thể hiện tốc độ phản ứng quang hóa trực tiếp
CHC; hệ số thứ hai thể hiện phản ứng ozon hóa trực tiếp CHC; hệ số cuối cùng thể
hiện phản ứng theo cơ chế gốc.
Ví dụ ozon hóa các hợp chất kim loại
Ozon hóa H
2
S

- Cloamin dùng khử trùng, diệt khuẩn chậm hơn clo nhưng hiệu quả lớn do tính ổn
định, không tạo thành haloforme, được điều chế bằng clo và amoniac. Có ích trong
các trường hợp như : hệ thống mạng dẫn dài với thời gian tiếp xúc lớn và nhiệt độ
cao, các kênh có bao che để tránh mùi khó chịu
- Bức xạ tử ngoại : bước sóng từ 200-300 nm, sinh ra từ đèn chứa hơi thủy ngân,
ứng dụng trong xử lý nước uống ở mạng ống ngắn và bảo dưỡng tốt
- Bức xạ ion : dùng bảo quản thực phẩm, dùng chủ yếu phóng xạ Coban
C- Xử lý nước thải bằng phương pháp khử
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý các chất Hg, Cr, As
1- Khử bằng hydroperoxit
Không chỉ oxy hóa,người ta còn dùng H2O2 để khử clo trong nước
13
2- Khử Thủy ngân
Thủy ngân trong các hợp chất vô cơ được khử thành kim loại và tách ra khỏi nước
nhờ quá trình lắng, lọc, keo tụ. Để khử Hg người ta có thể dùng sunfua sắt, hydroxit
natri, bột sắt, H
2
S, bột nhôm
3- Khử Asen
Asen trong nước thải dưới dạng các phân tử oxy hoặc ở các dạng anion AsS
2-
,phương
pháp phổ biến nhất loại Asen là kết tuả hợp chất chứa As. Trước hết, cần oxy hóa
Asen III thành Asen V, các chất khử là CuCl
2
, clo, bùn, piroluzit. Khi nồng độ Asen
lớn người ta khử các axit Asenic thành axit Aseno, bằng đioxit lưu huỳnh lắng dưới
dạng trioxit asen.
Yếu tố ảnh hưởng : lượng MnO
2

2
+ H
+
15
Hiệu quả cao nhất khi dùng 2 mg KMnO
4
cho 1 mg Mn
2+
,quá trình phụ thuộc vào
pH. Khi pH =9.5 mangan được loại bỏ hoàn toàn.
D- Loại bỏ chất oxy hóa dư
Việc khử có thể dùng phương pháp hóa học hay vật lý
1- Phương pháp hóa học
Thường dùng đioxit lưu huỳnh dưới dạng khí hóa lỏng, đặt trong congten nơ áp suất
SO
2
+ H
2
O  H
2
SO
3
H
2
SO
3
+ NH
2
Cl +H
2

Các hóa chất thường sử dụng trong q trình kết tủa
Tên hóa chất Công thức Trọng
lượng phân
Trọng lượng riêng, lb/ft
3
Khô Dung dòch
Phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O
Al
2
(SO
4
)
3
.14H
2
O
666,7
594,3
60 ÷ 75
60 ÷ 75
78 ÷ 80 (49%)
83 ÷ 85 (49%)

56 theo
CaO
35 ÷ 50
Ghi chú: lb/ft
3
 16,0185 = kg/m
3
Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng
Phèn nhơm: khi được thêm vào nước thải có chứa calcium hay magnesium
bicarbonate phản ứng xảy ra như sau:
Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O + 3Ca(HCO)
3
 3CaSO
4
+ 2Al(OH)
3
+ 6CO
2
+ 18H
2
O
Aluminum hydroxide khơng tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nó là các

sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng.
17
Sulfate sắt và vôi: trong hầu hết các trường hợp sulfate sắt không sử dụng riêng lẻ mà
phải kết hợp với vôi để tạo kết tủa. Các phản ứng xảy ra như sau:
FeSO
4
+ Ca(HCO
3
)
2
 2Fe(HCO
3
)
2
+ CaSO
4
+ 2H
2
O
Fe(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
 2Fe(OH)
2
+ 2CaCO
3
+ 2H

 3H
2
CO
3
Ferric chloride và vôi: phản ứng xảy ra như sau
FeCl
3
+ Ca(OH)
2
 3CaCl
2
+ 2Fe(OH)
3
Ferric sulfate và vôi: phản ứng xảy ra như sau
Fe
2
(SO
4
)
3
+ Ca(OH)
2
 3CaSO
4
+ 2Fe(OH)
3

Loại các ion kim loại nặng
Giá trị pH của quá trình lắng các hydroxit kim loại
Dạng cation Bắt đầu lắng Lắng hoàn toàn

2
+ (ZnOH)
2
CO
3
Muối đồng : Cu
2+
+ OH
-
 Cu(OH)
2
Niken : Ni
2
+ OH
-
 Ni(OH)
2
Chì : Pb
2+
+OH
-
 Pb(OH)
2
,bắt đầu lắng khi pH=6
Nước thải chứa nhiều kim loại thường được lắng đồng thời bằng hydroxit canxi và
hiệu quả lắng cao hơn so với lắng từng kim loại
Xử lý bằng tác nhân kiềm cho phép giảm nồng độ kim loại nặng đến giá trị cho phép
thải vào hệ thống nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên khi yêu cầu cao hơn thì phương pháp
này không đạt yêu cầu
Nhược điểm của phương pháp này là hình thành cặn khó tách nước. Ngoài ra nước

Thời gian phản ứng kéo dài trong nhiều giờ. Khi muốn loại bỏ cacbonat hoàn toàn
trong suốt, thì việc làm mềm bằng vôi phải luôn đi kèm với lọc trong.
b- Dùng cacbonatnatri
Khử độ cứng vĩnh viễn thực hiện bằng quy trình cacbonat natri lạnh, có kết hợp hoặc
không kết tủa bicacbonat canxi và magie bằng vôi
19
CaSO
4
+ Na
2
CO
3
 Na
2
SO
4
+ CaCO
3
CaCl
2
+ Na
2
CO
3
 NaCl + CaCO
3
c- Kết tủa bằng xút ăn da
Cho phép hạ thấp độ cứng của nước xuống một giá trị bằng 2 lần độ giảm hàm lượng
bicacbo nat của các chất kiềm thổ
Ca(HCO

Mg/l
MgO 50-55 9.6-10 4-6
NaAlO
2-
30-35 8.6-9.5 5-10
4-Các loại kết tủa khác
a- Sunfat
Kết tủa sunfat được đặt trước khi xả nước hay nước tuần hoàn lại, sunfat được khử
khỏi nước lợ trước khi đem chưng cất
SO
4
2-
+ Ca
2+
+H
2
O  CaSO
4
.2H
2
O
20
Ví dụ ta thu hàm lượng còn lại trong nước
- Từ 2-3g/l SO
4
khi lọc nước muối với CaCl
2
- Từ 1.5-2 g/l SO
4
khi trung hòa nước axit, khơng có CaCl

O
Kết tủa photphatcanxi III từ pH 9-12
Ca(PO
4
H)
2
+ Ca(OH)
2
 Ca
3
(PO)
4
+ H
2
O
- Nước thải khơng axit : dùng muối Al,Fe
AlPO
4
và FePO
4
là muối ít hòa tan nhưng kết tủa ở dạng keo tủa. Kết tủa tạp chất được
loại bỏ bằng hấp thụ trên bề mặt hydroxit kim loại dư
Các liều lượng phèn nhơm thường sử dụng và hiệu suất khử phospho của nó

Hiệu suất khử
phospho (%)
Tỉ lệ Mole (Al : P)
Khoảng biến thiên Giá trò thường dùng
75 1,25 : 1 ÷ 1,5 : 1 1,4 : 1
21

ion
sunfuric
Hàm lượng muối
cao hơn tiêu chuẩn
Trao đổ ion,điện
phân,chưng cất
Axit sunfuric
Có hydro sunfua Axit hóa ,làm
thoáng,clo hóa,đánh
phèn
Axit sunfuric,soda,xut,vôi
Có nhiều oxy hòa
tan
Liên kết bằng các chất
khử
Sunfat,natri thiosunfat
Nước không ổn định Permanganat ,ozon
hóa,kiềm hóa,photphat
hóa
Vôi,soda,photphat natri
Trị số bão hòa thấp Axit hóa,photphat hóa Axit sunfuric,photphat natri
Nước có vi trùng Clo hóa,ozon hóa Clo, vôi,soda,phèn,kali
permanganat
Nước có nhiều sắt Làm thoáng ,clo
hóa,kiềm hóa,đánh
phèn bằng kali
permanganat,lọc cation
KẾT LUẬN
Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho
nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm dần. Vì thế, con người phải biết xử lý các