Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
7. Chuyển ion B qua bề mặt phân chia pha đến mặt trong
màng biên.
8. Khuếch tán ion B qua màng.
9. Khuếch tán ion B vào trong dòng lỏng.
( trang 103, [11]).
• Các chất trao đổi ion (nhựa trao đổi ion ):
Các chất có khả năng trao đổi ion được gọi là các ionit. Tùy theo
loại trao đổi mà nhựa có tên là cationit hay anionit. Ngoài ra do khả năng trao
đổi với các ion H
+
hay có nhóm OH
-
mà nó sẽ có tính axit hay bazơ. Nhìn chung
cấu tạo của các chất trao đổi ion gồm hai phần: phần gốc và phần mang nhóm
ion được trao đổi.
Một số chất trao đổi ion: zeolic, silicagen, than đá,…( trang 37,
[3]).
II.8.
Thẩm thấu ngược:
Là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới một áp suất
cao hơn áp suất thẩm thấu ( trang 153, [13]).
• Cơ chế của quá trình:
Có nhiều cơ chế giải thích quá trình thẩm thấu ngược. Một trong
những cơ chế đó giải thích như sau: màng bán thấm không có khả năng hòa
tan. Nếu như chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ bằng hoặc lớn hơn
một n
ửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác dụng của áp suất chỉ có
nước sạch đi qua, mặc dù kích thước của nhiều ion nhỏ hơn kích thước cuả
phân tử nước. Lớp hiđrat của các ion này cản trở không cho chúng đi qua mao
quản của màng. Kích thước màng hiđrat của các ion khác nhau sẽ khác nhau.

thấu nhỏ ( như vi khuẩn, tinh bột, protêin,
đất sét,…). Còn thẩm thấu ngược
thường được sử dụng để khử các vật liệu có khối lượng phân tử thấp và có áp
suất thẩm thấu cao.
_ Siêu lọc thường được sử dụng để khử đất sét, vi sinh vật, các
chất thực vật, tách nước cho bùn .
_ Cơ chế của quá trình siêu lọc hoàn toàn khác so với cơ chế của
quá trình thẩm thấu ngược. Chất tan bị giữ trên màng lọc vì kích thướ
c phân tử
của chúng lớn hơn đường kính lỗ xốp hoặc do ma sát phân tử với thành lỗ xốp
của màng. Quá trình này phức tạp hơn nhiều.
Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm
đặc và phân tách các chất hòa tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Ví dụ theo
sơ đồ dưới đây, thì sau quá trình siêu lọc ta nhận được phần đậm đặc chứa các
chất hữ
u cơ, còn trong quá trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc
của các chất vô cơ và nước sạch.

Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
48
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Nước thải

Phần đậm đặc chứa
Nước chứa các các chất hữu cơ
chất vô cơ
Phần đậm đặc chứa

Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
49
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
_Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên điện cực khi cho dòng
điện một chiều đi qua nước thải.
_ Các phương pháp điện hóa cho phép lấy từ nước thải các sản
phẩm có giá trị bằng các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, tự động hóa mà
không cần sử dụng các tác nhân hóa học. Các phương pháp này còn được
dùng để xử lý nước thải chứ
a nhiều xyanua trong công nghệ mạ điện.
_ Nhược điểm chính của các phương pháp này là tiêu hao năng
lượng điện nặng lớn.
Tuy nhiên, việc làm sạch nước thải bằng các phương pháp này
có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục.
II.11.1.
Oxy hóa của anot và khử của catot:
_ Trong thùng điện phân, trên điện cực dương diễn ra quá trình
oxy hóa điện hóa ( các ion cho anot điện tử ), còn trên catot điện cực âm diễn ra
sự kết hợp các điện tử ( phản ứng khử ), ( trang 106, [11] ).
_ Các quá trình này được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi
các tạp chất xyanua, sunfoxyanua, các amin, alcol, các alđêhit, hợp chất nitơ,
thuốc nhuộm azo, sunfit, mecaptan,…. Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các
chất trong nước thải bị
phân rã hoàn toàn thành CO
2
, NH
3
và nước hay tạo
thành các chất không độc và đơn giản hơn để có thể tách bằng các phương
pháp khác.

và oxy hóa bằng clo được giải phóng ở anot từ sự phân tách NaCl được mô tả
như sau :
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
50
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Cl
-
- 2e → Cl
2
CN
-
+ Cl
2
+ 2OH
-
→ CNO
-
+ 2Cl
-
+
H
2
O
2CNO
-
+ 3Cl
2
+ 4OH
-
→ 2CO

O + O
2
2 H
+
+ 2 e → H
2
2 Cl
-
- 2 e → Cl
2
Cl
2
+ H
2
O → HClO + HCl
HClO + OH
-
→ H
2
O + ClO
-
12 ClO
-
+ 6 H
2
O - 12e → 4 HCO
3
-
+ 8HCl +
3 O

n+
+ ne → Me
Ở đây các kim loại bám trên catot và có thể thu hồi chúng.
_ Phản ứng khử hợp chất Crom:
Cr
2
O
7
2-
+ 14 H
+
+ 12e → 2 Cr + 7 H
2
O
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
51
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
_ Để xử lý nước thải chứa một số, kim loại nặng, người ta tiến
hành quá trình làm sạch nước thải khỏi các ion Pb
2+
, Cd
2+
, Hg
2+
, Cu
2+
bằng
quá trình khử trên catot được làm từ hỗn hợp cacbon và lưu huỳnh. Các ion này
lắng trên cực ở dạng sunfua hoặc bisunfua và có thể tách chúng bằng phương
pháp cơ học.

II.11.2.
Tuyển nổi điện:
Trong quá trình làm sạch nước thải bằng phương pháp này, việc
tách các hạt lơ lửng là nhờ các bọt khí tạo thành trong điện phân nước. Ở anot
là nhờ các bóng khí oxy, còn ở catot là hyđro. Khi sử dụng các điện cực tan (
sắt hoặc nhôm ) thì ở catot sẽ diễn ra quá trình hòa tan kim loại. Kết quả là sẽ
có các cation ( sắt hoặc nhôm ) chuyển vào nước cùng với nhóm hyđroxyl tạo
thành hyđroxit là những chất keo tụ phổ biến trong thực t
ế xử lý nước thải. Do
đó, không gian các điện cực sẽ đồng thời diễn ra quá trình tạo bông keo tụ và
tạo bọt khí, tạo điều kiện để bọt khí bám vào bông cũng như quá trình keo tụ
chất bẩn, quá trình hấp phụ, dính kết,…, diễn ra mạnh, hiệu suất tuyển nổi cao
hơn ( trang 78-79, [10] ).
II.11.3.
Đông tụ điện:
Để làm sạch nước thải công nghiệp chứa các tạp chất phân tán
trong nước có độ bền cao, người ta tiến hành quá trình điện phân với việc sử
dụng điện cực bằng Al. Dưới tác dụng của dòng điện xảy ra quá trình hòa tan
các điện cực, dẫn đến các cation nhôm chuyển vào nước gặp nhóm hydrôxyl
tạo thành hydrôxit của các kim loại đó ở dạng bông và quá trình đông tụ xảy ra
mãnh liệt.
Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị gọn và điều khiển đơn
giản không sử dụng tác nhân hóa học, ít nhạy cảm với sự thay đổi điều kiện tiến
hành quá trình làm sạch, không có các chất độc; bùn cặn có tính chất hóa học
và cấu trúc tốt. Nhưng phương pháp này có nhược điểm là tiêu tốn kim loại và
chi phí điện năng cao.
Phương pháp đông tụ điện
được ứng dụng nhiều trong công
nghệ thực phẩm, hóa chất, giấy, bột giấy, lọc nước phù sa, phẩm màu phân tán.
III. Các phương pháp hóa học:

4
OH, CaCO
3,
MgCO
3
, đolomit (
CaCO
3
. MgCO
3
) và xi măng. Tác nhân rẻ nhất là sữa vôi 5 đến 10% Ca(OH)
2
,
tiếp
đó là sođa và NaOH ở dạng phế thải . Đôi khi người ta sử dụng các chất
thải khác nhau của sản xuất để trung hòa nước thải.
Để trung hòa nước thải kiềm người ta sử dụng các axit khác nhau
hoặc khí thải mang tính axit như CO
2
,SO
2
, NO
2
,…(trang 169, [13] ).
_ Trung hòa nước thải bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung
hòa:
Người ta thường dùng các vật liệu như manhêtit (MgCO
3
), đolomit ,
đá vôi, đá hoa,…và các chất thải rắn như xỉ, xỉ tro làm vật liệu lọc. Quá trình

2-
được tạo thành
có ứng dụng nhiều hơn so với ion SO
4
2-
, Cl
-
, ngoài ra tác động ăn mòn và độc
hại của ion CO
3
2-
trong nước nhỏ hơn các ion

SO
4
2-
, Cl
-
(trang 174,[13]).
III.2. Phương pháp oxy hóa và khử:
Để làm sạch nước tự nhiên và nước thải người ta có thể dùng các
chất oxy hóa như Clo dạng khí và dạng lỏng, điclooxit, CaOCl
2
, Ca(ClO)
2
và Na,
KMnO
4
, K
2

và CO
2
theo phương
trình sau:
CN
-
+ 2 OH
-
+ Cl
2
→ CNO
-
+ 2Cl
-
+ H
2
O
2CNO
-
+

4 OH
-+

Cl
2
→ CO

, HNO
2
thành HNO
3
, SO
3
2-
thành SO
4
2-
, CN
-
bị oxy hóa trong
môi trường kiềm ( pH= 9÷12 ) thành CNO
-
.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
54
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Ngoài tính oxy hóa, người ta còn dùng tính khử của H
2
O
2
để loại
Clo ra khỏi nước:
H
2
O
2
+ Cl


Fe
3+
+ 3 H
2
O → Fe(OH)
3
↓ + 3 H
+

_ O
2
trong không khí còn được dùng để oxy hóa sunfua trong
nước thải của các nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ và hóa dầu. Quá trình oxy
hóa hydrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra như sau:
S
-2
→ S → S
n
O
6
2-
→ S
2
O
3
2-
→ SO
3
2-

MnSO
4
+ H
2
O
Khi tăng nhiệt độ ( nhiệt độ tối ưu 70-80
0
) thì mức oxy hóa tăng.
Quá trình oxy hóa này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp
vật liệu MnO
2
hoặc trong thiết bị có khuấy trộn với vật liệu đó ( trang 178, [13] ).
III.2.5. Ozon hóa:
Oxy hóa bằng ozon cho phép các tạp chất nhiễm bẩn, màu, mùi vị
lạ đối với nước, hay có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ,
H
2
S, các hợp chất của As, chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm,
hiđrocacbon thơm, thuốc sát trùng.
Trong xử lý nước bằng ozon, các hợp chất hữu cơ bị phân hủy và
xảy ra sự khử trùng đối với nước. Các vi khuẩn chết nhanh hơn so với xử lý
nước thải bằng Clo vài nghìn lần.
Ozon có thể oxy hóa tất cả các chất vô cơ và hữu cơ.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
55