Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
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.
1
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
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 ).
Ví dụ : xử lý nước thải xi mạ
2. Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải
Ứng dụng : trung hòa nước thải có tính axit.
Hóa chất sử dụng là : NaOH, KOH, sữa vôi, đôlômit. Tuy nhiên tác chất rẻ nhất là sữa
vôi Ca(OH)
2
5-10%. Đôi khi trung hòa người ta sử dụng các chất thải khác nhau.

,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
3
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
-
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
O (pH~11)
Na

O
3
2.1 Cl
2
1.4
H
2
O
2
1.8
4
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
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

MnO
4
-
1.24 I
2
0.54
5
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
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

lệ nào. Được ứng dụng để oxy hóa các nitrit, andehit, phenol, xianua, chất thải chứa
lưu huỳnh, thuốc nhuộm hoạt hóa…Nồng độ giới hạn cho phép trong nước là 0.1 mg/l
Trong môi trường axit và kiềm,H
2
O
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

xạ cực tím ( ultraviolet - UV). Tổ hợp Fe
2+
/ H
2
O
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

+ H
+
+ HO
2
 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

Độ bền Ít giảm tính diệt
khuẩn theo thời
gian
Bền Hơi không
ổn định
Tương đối
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

Ăn mòn
mạnh
Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn
mạnh
Ăn mòn Ăn mòn
mạnh
N/A
Khả năng
khử mùi
Có khả năng khử
mùi khi khử
trùng
Cao Trung bình Trung bình Cao Trung bình Cao -
3-
Oxy hóa bằng piroluzit MnO
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.
8
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
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

A
[O
3
] + k
B
[OH¯ ]
1/2
[O
3
]
3/2

Trong đó, k
A
= 2 k
22
; k
B
= 2k
25
( 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.

32
= 2,8. 10
6
M
-1
s
-1
như sau:
O
3
+ HO
2
¯ ® HO
2
& + O
3
¯ ® ® OH&
Nhưng nếu nồng độ trong dung dịch quá lớn ( > 0,02M ), H
2
O
2
lại có tác dụng ức chế
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

P
= - dC
p
/dt = F
P
F
P
I
hp
+ k
P
C
OZ
C
P
+
k
OH.P
C
OH
C
P

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

2
3H
2
S + 4O
3
 3H
2
SO
4
Ozon hóa amoniac
5-
Oxy hóa bằng oxy trong không khí
Oxy hóa bằng oxy trong không khí dùng để tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng sau:
Quá trình oxy hóa được tiến hành làm thoáng bằng dàn mưa, làm thoáng cưỡng bức
Khi hàm lượng sắt cao,phương pháp sục khí không cho phép loại chúng hoàn toàn ,
vì thế cần dùng phương pháp hóa học. Chất phản ứng có thể là Clo, clorat, soda…
6-
Các phương pháp oxy hóa khác
-
Kali permangannat , chất này tương đố đắt dùng xử lý sơ bộ để loại bỏ mangan, sắt
hòa tan trong nước
-
Brom có tính chất sát trùng và diệt tảo, dùng khử trùng nước bể bơi, liều lượng dư
nhỏ nhất là 1g/m3
11
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
-
Axit monopersunfuric, dùng để oxy hóa các xianua trong nước, dung dịch này bền
vững, được điềuchế từ nước chứa oxy và axit sunfuric
-

Yếu tố ảnh hưởng : lượng MnO
2
gấp 4 lần lý thuyết,độ axit dung dịch 30-40 mg/l,
nhiệt độ 70-80, thời gian oxy hóa 3 giờ
4- Khử Cr
Với Natrihydosunfit :
12
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
Với sắt sunfat
Với natrihydrosunfit
Xử lý chất thải bằng chất khử
Chất thải Chất khử
Cr (6) SO
2
, muối sulfite (sodium bisulfite,
sodium metabisulfite, sodium
hydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột
nhôm, bột kẽm.
13
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
Chất thải có chứa
thủy ngân
NaBH
4
Tetra-alkyl-lead NaBH
4
Bạc NaBH
4
5- Loại Mangan
Loại mangan bằng pemanganat kali

3
+ NH
2
Cl +H
2
O  NH
4
Cl + H
2
SO
4
Tương tự với đi và clo amin
2- Phương pháp vật lý
Than hoạt tính khử Clo, tác động do hiệu ứng xúc tác, thời gian tiếp xúc trong tháp
khoảng vài phút, hiệu quả khử clo của than hoạt tính giảm với thời gian sau khi bị
nhiễm độc. Kỹ thuật này không được dùng trước khi thẩm thấu ngược và được dùng
nhiều trong sản xuất đồ uống.
E-
Xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa
Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các
chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá
trình lắng cặn. Kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủ caconat canxi và kết tủa
hydroxit
14
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
Trước đây người ta thường dùng q trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là
BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo
mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi
cho vào q trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các q trình lắng trong các bể lắng
sơ và thứ cấp. Các hóa chất thường sử dụng cho q trình này được liệt kê trong bảng

2
O
666,7
594,3
60 ÷ 75
60 ÷ 75
78 ÷ 80 (49%)
83 ÷ 85 (49%)
Ferric chloride FeCl
3
162,1 84 ÷ 93
Ferric sulfate Fe
2
(SO
4
)
3
Fe
2
(SO
4
)
3
.3H
2
O
400
454
70 ÷ 72
Ferric sulfate

+ 2Al(OH)
3
+ 6CO
2
+ 18H
2
O
15
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
Aluminum hydroxide không tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nó là các
chất rắn lơ lửng. Trong phản ứng tên cần thiết phải có 4,5 mg/L alkalinity (tính theo
CaCO
3
) để phản ứng hoàn toàn với 10 mg/L phèn nhôm. Do đó nếu cần thiết phải sử
dụng thêm vôi để alkalinity thích hợp.
Vôi: khi cho vôi vào nước thải các phản ứng sau có thể xảy ra
Ca(OH)
2
+ H
2
CO
3
 CaCO
3
+ 2H
2
O
Ca(OH)
2
+ Ca(HCO

)
2
+ Ca(OH)
2
 2Fe(OH)
2
+ 2CaCO
3
+ 2H
2
O
4Fe(OH)
2
+ O
2
+ 2H
2
O  4Fe(OH)
3
Khi Fe(OH)
3
lắng xuống nó sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng. Trong các phản ứng này
ta cần thêm 3,6 mg/L alkalinity, 4,0 mg/L vôi và 0,29 mg/L oxy.
Ferric chloride: phản ứng xảy ra như sau
FeCl
3
+ 3 H
2
O  Fe(OH)
3

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
Sắt 2 7.5 9.7
16
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
Sắt 3 2.3 4.1
Kẽm 6.4 8.0
Crom
4.9 6.8
Niken
7.7 9.5
Nhôm
4.0 5.2
Cadmi
8.2 9.7
Xử lý hợp chất kẽm, đồng, niken, chì , cadmium, coban
Muối kẽm :
Zn
2+
+ 2OH
-
 Zn(OH)
2

-
 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
sau khi xử lý chứa lượng lớn muối canxi khó sử dụng lại trong hệ thống nước tuần
hoàn.
2- Kết tủa cacbonatcanxi
a- Làm mềm bằng vôi
Mục đích là khử độ cứng bicabonat hay độ cứng tạm thời của canxi và magie.
Các phản ứng cơ bản
17
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
Ca(OH)
2
+ Ca(HCO
3
)
2
 2CaCO
3
+ H
2
O
Ca(OH)

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
3
)
2
+ NaOH  CaCO
3
+ Na
2
CO
3
+ H
2
O
3- Kết tủa Silic
Thực chất là sự hấp thụ của Silic lên các bông cặn chứa nhiều hydroxit Al, Mg, Fe.
Việc cùng kết tủa thực hiện ở trạng thái lạnh hoặc nóng
a- Kết tủa silic bằng magie
Magie thường xuất hiện ở giếng khoan và kết tủa một phần nhờ silic
b- Khử silic bằng aluminat natri
Phương pháp thực hiện ở quy trình lạnh, liều lượng nhôm được tính bằng Al

4
.2H
2
O
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, không có CaCl
2
b- Florua
Loại bỏ florua bằng kết tủa được thực hiện ở các loại nước có axit của việc làm sạch
khí đốt của các lò thiêu, luyện nhôm, cũng như nước thải công nghiệp chế biến thủy
tinh.
Tác nhân trung hòa là vôi, có thể phức chất CaCl
2
:
F-
+ Ca
2+
 CaF
2
c- Phốt phat
Hai phương thức kết tủa sử dụng :
-

O
-
Nước thải không axit : dùng muối Al,Fe
19
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
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
85 1,6 : 1 ÷ 1,9 : 1 1,7 : 1
95 2,1 : 1 ÷ 2,6 : 1 2,3 : 1
Tóm lại :
Các biện pháp hóa học và các hóa chất sử dụng lấy theo tiêu chuẩn TCXD – 33 : 1985
được lấy như sau :
Chỉ tiêu chất lượng Phương pháp xử lý Hóa chất sử dụng
20
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
nước hóa học
Nước có độ đục cao Đánh phèn,xử lý bằng
chất phụ trợ keo tụ
Phèn Al,phèn Fe,chất phụ trợ keo

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
21
Đề tài :Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học GVHD :Th.S Nguyễn Ngọc Châu
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
nguồn nước cấp để có đủ số lượng và đảm bảo đạt chất lượng cho mọi nhu cầu sản
xuất công nghiệp và sinh hoạt, cho chính mình và giải quyết hậu quả của chính mình.
Vấn đề xử lý nước nói chung đang trở thành vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội và
chính trị của cộng đồng.
Do đó cần có sự chung tay của các cơ quan đoàn thể,doanh nghiệp và công đồng dân
cư vào công cụ bảo vệ nguồn nước nói riêng và bảo vệ môi trường nói chung.Số
mệnh của chúng ta phụ thuộc vào chính chúng ta,đừng để con cháu chúng ta hay thậm
chí chúng ta phải gánh chịu những hậu quả do chúng ta gây nên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO