Header Page 1 of 126.

.ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐạI HọC KHOA HọC Tự NHIÊN
-----------

Lê Trung Viêṭ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ PHENOL TRONG NƢỚC THẢI
QUÁ TRÌNH LUYỆN CỐC BẰNG PHƢƠNG PHÁP OZON HÓA
KẾT HỢP VỚI XÚC TÁC Fe0-Fe3O4/GRAPHEN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2016

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.

.ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐạI HọC KHOA HọC Tự NHIÊN
-----------

Lê Trung Viêṭ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ PHENOL TRONG NƢỚC THẢI
QUÁ TRÌNH LUYỆN CỐC BẰNG PHƢƠNG PHÁP OZON HÓA
KẾT HỢP VỚI XÚC TÁC Fe0-Fe3O4/GRAPHEN



Header Page 4 of 126.

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Thị Hà
và PGS. TS. Nguyễn Quang Trung, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, tạo mọi điều kiện
thuận lợi và luôn giải đáp các thắc mắc và đóng góp các ý kiến quý báu để tôi có thể
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự tận tình giảng dạy, chỉ bảo của các thầy cô
Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Cảm ơn các đồng nghiệp tại Phòng Phân tích Độc chất Môi trƣờng – Viện
Công nghệ Môi trƣờng và tập thể Phòng Thí nghiệm trọng điểm về An toàn Thực
phẩm – Trung tâm Đào tạo, Tƣ vấn và Chuyển giao Công nghệ - Viện Hàn Lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ và ủng hộ tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu luận văn.
Tuy có nhiều cố gắng nhƣng thời gian và kiến thức có hạn nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót, khiếm khuyết. Rất mong nhận đƣợc sự góp ý, chỉnh sửa
của quý thầy cô.
Và cuối cùng, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những ngƣời thân
trong gia đình và bạn bè đã luôn cổ vũ và động viên tôi trong những lúc khó khăn
để có thể vƣợt qua và hoàn thành tốt luận văn này.
Hà Nội, ngày 23 tháng 12 năm 2016
Học viên ký tên

Lê Trung Việt

Footer Page 4 of 126.


Header Page 5 of 126.


Footer Page 5 of 126.


Header Page 6 of 126.

2.2.2. Mô hình thí nghiê ̣m ................................................................................31
2.2.3. Điề u kiê ̣n thí nghiê ̣m ..............................................................................32
2.2.4. Phƣơng pháp phân tích ...........................................................................36
2.2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu ......................................................................39
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................40
3.1. Nghiên cƣ́u xƣ̉ lý phenol trong nƣớc bằ ng ozon ...........................................40
3.1.1. Ảnh hƣởng của pH đến khả năng xử lý phenol bằng ozon ....................40
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ ozon đến quá trình xử lý ...................42
3.2. Nghiên cƣ́u xƣ̉ lý phenol trong nƣớc bằ ng ozon kế t hơ ̣p với xúc tác Fe

º

-

Fe3O4/Graphen. .....................................................................................................43
3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác ...........................................43
3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ phenol đến quá trình xử lý ................44
3.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của anion Cl - ..........................................................45
3.2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của anion CN - ........................................................46
3.2.5. Ảnh hƣởng của yếu tố cạnh tranh ...........................................................47
3.3. Áp dụng thực tế xử lý nƣớc thải cốc lấy tại công ty TNHH Gang thép Hƣng
Nghiê ̣p Formosa Hà Tiñ h bằng phƣơng pháp O3 kết hợp với chất xúc tác ..........48
3.4. Xây dựng phƣơng trình động học tốc độ phản ứng cho quá trình xử lý phenol
bằng ozon hóa xúc tác ...........................................................................................51

Hình 4. Cơ chế quá trình ozon hóa xúc tác phân hủy các chất hữu cơ .....................29
Hình 5: Ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử quét Fe0-Fe3O4/Graphen với độ phóng
đại 10.000 lần ............................................................................................................30
Hình 6: Mô hiǹ h thiế t bi ̣thí nghiê ̣m .........................................................................32
Hình 7: Đƣờng chuẩn xác định phenol .....................................................................37
Hình 8: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH đến khả năng xử lý phenol bằng ozon
...................................................................................................................................40
Hình 9: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ ozon đến quá trình xử lý phenol
bằ ng ozon ..................................................................................................................42
Hình 10: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác đến hiệu suất xử lý
phenol bằng ozon ......................................................................................................43
Hình 11: Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ phenol đến hi ệu suất xử lý trong quá
trình ozon hóa xúc tác theo thời gian ........................................................................44
Hình 12: Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ Cl - đến hiệu suất xử lý phenol của ozon
hóa xúc tác theo thời gian .........................................................................................45
Hình 13: Khảo sát ảnh hƣởng của n ồng độ CN- đến hiệu suất xử lý trong quá trin
̀ h
ozon hóa xúc tác theo thời gian .................................................................................46
Hình 14: Khảo sát ảnh hƣởng của 2-methylphenol đến quá trình ozon hóa xúc tác
phenol trong dung dịch..............................................................................................47
Hình 15: Hiệu suất xử lý phenol và 2-methylphenol trong nƣớc thải đầu vào sinh
hóa bằng ozon hóa xúc tác ........................................................................................49
Hình 16: Hiệu suất xử lý COD trong nƣớc thải đầu vào sinh hóa bằng quá trình
ozon hóa xúc tác ........................................................................................................50

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.


TSS: Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solids)

Footer Page 10 of 126.


Header Page 11 of 126.

MỞ ĐẦU
Trong những năm qua, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở Việt Nam
diễn ra mạnh mẽ, thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc. Kèm theo đó là
các vấn đề về ô nhiễm môi trƣờng. Phenol là chất ô nhiễm độc hại và đƣợc liệt kê
vào 129 chất ô nhiễm cần ƣu tiên xử lý theo hƣớng dẫn của Cục bảo vệ Môi trƣờng
Mỹ [22]. Phenol thƣờng phát sinh ra trong các dòng thải của các ngành công nghiệp
nhƣ hóa dầu, lọc dầu, sản xuất nhựa, ngành thép, dệt nhuộm, giấy và bột giấy, thuốc
trừ sâu, dƣợc phẩm, tổng hợp nhựa, nƣớc thải của quá trình luyện cốc [23, 28]. Bộ
Tài nguyên và Môi trƣờng Việt Nam đã đƣa ra giới hạn cho phép của phenol trong
nƣớc mặt
xúc tác thông qua việc xác định điều kiện tối ƣu cho xử lý phenol trong nƣớc
thải cốc bằng hệ ozon có xúc tác.
2. Áp dụng xử lý nƣớc thải luyện cốc của Công ty Gang thép Hƣng Nghiệp
Formosa Hà Tĩnh.
Nội dung nghiên cứu
1. Thiết kế hệ thí nghiệm dạng pilot để thử nghiệm quá trình xƣ̉ lý phenol trong
nƣớc thải cốc bằng quá trình ozon hóa kết hợp với một số hệ xúc tác.
2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình xử lý. So sánh hiệu quả khi
xử lý phenol bằng ozon và khi sử dụng thêm xúc tác .
3. Xác định điề u kiê ̣n ốt i ƣu cho xƣ̉ lý phenol trong nƣớc thải cốc bằ ng hệ ozon.
4. Áp dụng thực tế vào nƣớc thải cốc của Công ty TNHH Gang thép Hƣng
Nghiê ̣p Formosa Hà Tiñ h.

2

Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về phenol
1.1.1. Sự hình thành phenol từ nƣớc thải cốc
Quy trình công nghệ sản xuất than cốc:
Than đƣợc luyện thành cốc trong điều kiện có không khí tham gia, than từ
tháp đƣợc lấy vào xe rót, xe rót chạy trên bề mặt lò cốc để nạp than vào buồng than
hóa, than đƣợc gia nhiệt gián tiếp. Nhiệt từ buồng đốt truyền qua từng buồng than
hóa tới khối than. Nhiên liệu dùng cho buồng đốt là khí cốc. Khí cốc tạo thành trong
quá trình luyện cốc tập trung trên khoảng không ở trên đỉnh và vào ống tập khí. Tại
đây hỗn hợp khí sẽ đƣợc hạ nhiệt từ 800oC xuống còn 80-100oC bởi quá trình phun

tƣ̀ng công nghê ̣ [32]. Nƣớc thải dập cốc có đặc tính là COD rất cao 2200 – 6500
mg/L, nồng độ phenol tổng đạt từ 333 – 1200 mg/L và nồng độ thiocyanate (SCN-)
184 – 500 mg/L, đều là những tác nhân rất độc hại cho môi trƣờng nếu không đƣợc
xử lý.
Bảng 1: Thành phần nƣớc thải cốc hóa tại các nƣớc trên thế giới
Thông số

Nƣớc thải cố c ta ̣i các nƣớc
Australia

Đức

Tây Ban Nha

BOD5 (mg/L)

610

1600 - 2600

1150

COD (mg/L)

2200

4000 - 6500

3030


SCN- (mg/L)

184

200 - 500

215

CN- (mg/L)

93

4 – 15

50

Phenol tổng
(mg/L)

[Vazquez và cộng sự, 2007]

1.1.3. Độc tính của phenol và ảnh hƣởng đến con ngƣời và môi trƣờng
Phenol có thể thâm nhâ ̣p vào cơ t hể ngƣời qua viê ̣c hô hấ p và tiế p xúc da ,
mắ t, màng nhầy. Phenol đƣơ ̣c xem là chấ t cƣ̣c đô ̣c đố i với con ngƣời nế u đi vào cơ
thể ngƣời qua đƣờng miê ̣ng với hàm lƣơ ̣ng lớn

. Khi ăn phải nhƣ̃ng chấ t có hàm

lƣơ ̣ng phenol cao sẽ dẫn đến tử vong . Triê ̣u chƣ́ng nhƣ co giâ ̣t , hôn mê dẫn tới rố i
loạn hô hấp, không còn khả năng kiể m soát , máu trong cơ thể thay đổi dẫn đến hiện

. Tình trạng kích ứng và ảnh hƣởng

cũng xảy ra tƣơng tự đối với các loài động vật khi tiếp xúc vớ i phenol.
Chính vì vậy, phenol có tác đô ̣ng rấ t lớn đế n môi trƣờng . Tình trạng ô nhiễm
phenol trong không khí , nƣớc thải và trong đấ t có thể ảnh hƣởng đế n hê ̣ sinh thái và
ở hàm lƣợng cao có thể tiêu diệt toàn bộ hệ sinh thái [6].
1.2. Công nghệ xử lý phenol trong nƣớc thải cốc
1.2.1. Tổng quan các nghiên cứu xử lý phenol ở trong nƣớc
Nghiên cứu xử lý nƣớc thải chứa phenol sinh ra trong công đoạn dập cốc còn
rất ít đƣợc nghiên cứu ở Việt Nam. Một số tác giả cũng đã nghiên cứu xử lý phenol
nhƣng thƣờng đƣợc nghiên cứu trong nƣớc đƣợc pha từ phenol tinh khiết tại phòng
thí nghiệm.
Nguyễn Việt Cƣờng cùng cộng sự (2009) đã nghiên cứu chế tạo xúc tác
quang trên cơ sở vật TiO2 - SiO2 và ứng dụng trong xử lý nƣớc nhiễm phenol [3].
Nhóm tác giả đã tiến hành đánh giá cấu trúc tinh thể của sản phẩm (đƣợc tổng hợp
từ TiO2 – SiO2 và N-TiO2-SiO2 bằng phƣơng pháp sol-gel) và hoạt tính xúc tác
quang thông qua hiệu suất xử lý phenol trong điều kiện sử dụng ánh sáng UV-A và

5

Footer Page 15 of 126.


Header Page 16 of 126.

ánh sáng mặt trời. Kết quả cho thấy việc bổ sung SiO2 và N đều làm tăng diện tích
bề mặt riêng của vật liệu so với sản phẩm TiO2 ban đầu. Hoạt tính xúc tác quang
của các sản phẩm trong điều kiện sử dụng ánh sáng UV-A đạt tốt nhất ở tỷ lệ khối
lƣợng TiO2:SiO2 là 90:10. Trong điều kiện sử dụng ánh sáng mặt trời tự nhiên tại
TPHCM, vật liệu pha tạp N-TiO2-SiO2 thể hiện hiệu quả xử lý phenol đạt khoảng

Header Page 17 of 126.

nồng độ phenol đến quá trình oxi hóa điện trên điện cực PbO2. Thực nghiệm đã thay
đổi giá trị pH từ 3 – 12, nồng độ NaCl từ 0 – 10 g/l, mật độ dòng i từ 25 – 100
(mA/cm2), nồng độ phenol đầu vào từ 0 – 5000 mg/l, nồng độ phenol sau thí
nghiệm đƣợc xác định bằng HPLC. Thực nghiệm đã nghiên cứu và đƣa ra các thông
số tối ƣu để điện phân oxy hoá phenol đạt hiệu quả tốt nhất là: dung dịch điện ly
Na2SO4 0,15M, pH = 8,0, nồng độ NaCl 7,5 g/l, mật độ dòng i = 75 mA/cm2, anôt
PbO2. Với điều kiện trên thì độ chuyển hóa phenol gần nhƣ hoàn toàn (>98%) và
khả năng khoáng hóa thành CO2 và H2O đạt trên 75%.
Trƣơng Thị Mỹ Lƣơng và cộng sự (2011) đã nghiên cứu khả năng xúc tác
cho phản ứng oxi hóa phenol trong nƣớc thải công nghiệp bằng H2O2 [6]. Đề tài đã
nghiên cứu ảnh hƣởng của chất xúc tác của các kim loại chuyển tiếp trong vật liệu
than hoạt tính (AC) trong quá trình chuyển hóa phenol trong nƣớc bằng H2O2. Thí
nghiệm đã thay đổi %Cu trong mẫu vật liệu kim loại từ 0 – 3%, quá trình chuyển
hóa phenol đƣợc thực hiện trong điều kiện nhiệt độ từ 50 – 800oC, pH = 3-8, nồng
độ đầu của phenol 100 - 300 mg/l. Nhóm tác giả đã đánh giá các yếu tố ảnh hƣởng
đến phản ứng oxi hoá phenol nhƣ pH, điều kiện chế tạo vật liệu, nồng độ phenol và
hàm lƣợng Cu trên than. Kết quả cho thấy than AC – 025 chứa 0,25% Cu và 0,25%
cho hai kim loại chuyển tiếp (đóng vai trò là chất xúc tác) có khả năng xúc tác tốt
cho quá trình chuyển hóa phenol trong nƣớc, phenol đƣợc chuyển hóa hoàn toàn
thành CO2 và H2O ở nhiệt độ 60oC.
Vũ Thị Thanh và cộng sự (2013) đã nghiên cứu khả năng phân hủy phenol
của chủng vi khuẩn DX3 [8]. Chủng vi khuẩn DX3 đƣợc phân lập từ bể chứa nƣớc
thải kho xăng dầu Đỗ Xá, Thƣờng Tín, Hà Nội. Sau 3 lần làm giàu liên tiếp trên
môi trƣờng muối khoáng Gost có bổ sung 50 mg/l phenol. Nhóm nghiên cứu lựa
chọn các nồng độ phenol ban đầu lần lƣợt là 50, 100 và 150 mg/l để bổ sung vào
môi trƣờng nuôi cấy của chủng vi khuẩn Bacillus sp DX3 và nuôi ở 30oC. Kết quả
cho thấy, sau 7 ngày nuôi cấy trên môi trƣờng khoáng dịch với nồng độ phenol ban
đầu 150 mg/l thì hàm lƣợng phenol đã giảm xuống còn 0,067 mg/l, đạt hiệu quả xử

khác. Khả năng hấp phụ riêng lẻ của than hoạt tính đạt 0,35-0,45 g/L với đƣờng
kính than dao động từ 0,8-2,5mm, AP-246 và OC 1074 lần lƣợt là 0,15 và 0,04
mg/g. COD sau quá trình hấp phụ bằng than hoạt tính giảm xuống 344mg/l và
phenol còn 1,6mg/l. Hiệu quả xử lý phenol đạt trên 70%.
Mo He Zhang và cộng sự (2010) đã nghiên cứu hấp phụ các chất hữu cơ có
trong nƣớc thải nhà máy luyện cốc Datang Yima, Trung Quốc bằng than cốc đã
đƣợc hoạt hóa [36]. Than cốc hoạt hóa đƣợc chế biến từ than nâu tại nhà máy
Datang Yima, với kích thƣớc 0,45-0,9mm, diện tích bề mặt 408m2/g. Tổng thể tích

8

Footer Page 18 of 126.


Header Page 19 of 126.

lỗ là 0,266 cm3/g với đƣờng kính lỗ trung bình 2,61nm. Kết quả thí nghiệm cho thấy
nhiệt độ nƣớc thải càng cao thì khả năng hấp phụ các chất hữu cơ của than càng lớn.
Than cốc hoạt tính có khả năng hấp phụ COD tốt. Với lƣợng than 2b0 g/L, pH 9,1,
nhiệt độ nƣớc 40oC, thời gian khuấy 6h thì 91,6% COD và 90% độ màu đƣợc loại
bỏ. Tuy nhiên khả năng hấp phụ các chất hữu cơ, đặc biệt là phenol thì khá thấp.
Kết quả phân tích trên GCMS của nƣớc thải cốc đầu vào phát hiện ra 17 các chất.
Sau khi hấp phụ thì chỉ còn phát hiện ra 5 chất hữu cơ trong đó có phenol, 2methylphenol, 4-methylphenol, 2,3-dimethylphenol và 4-ethylphenol. Hiệu quả hấp
phụ phenol chỉ đạt 15%.
Quá trình oxy hóa bằng Fenton là một phƣơng pháp hiệu quả để loại bỏ các
hợp chất ô nhiễm hữu cơ trong nƣớc thải cốc và đây là một bƣớc tiền xử lý hiệu quả
cho khâu xử lý sinh học. Libing Chu và cộng sự (2011) đã nghiên cứu dùng bột sắt
và H2O2 để xử lý nƣớc thải cốc ở Trung Quốc [12]. Bột sắt với kích thƣớc 30-70µm
đƣợc dùng trong các thí nghiệm. Các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ pH và lƣợng H2O2 tối
ƣu cũng đã đƣợc nghiên cứu. Với nồng độ COD và phenol của nƣớc thải đầu lần

COD (807-3275 mg/L) [32]. Kết quả thực nghiệm cho thấy bùn hoạt tính lấy từ
trạm xử lý nƣớc thải không phù hợp cho xử lý nƣớc thải cốc do khác nhau về đặc
tính và các hạt bùn bị vón lại với nhau thành hạt kích thƣớc lớn. Bùn lấy từ trạm xử
lý nƣớc rác phù hợp hơn cho nghiên cứu, do thời gian ổn định nhanh. Nhóm tác giả
đã nghiên cứu hiệu quả xử lý nƣớc thải cốc hóa trong điều kiện thêm bicarbonate và
khi không thêm bicarbonate. Khi bổ sung nguồn cacbon (2,8kg NaHCO3/m3) sẽ tạo
điều kiện cho các vi sinh vật tự dƣỡng phát triển để đẩy mạnh quá trình khử nitơ
trong dòng thải. Hiệu quả xử lý NH4 đạt 71% khi thời gian lƣu nƣớc là 54,3h. Hiệu
quả loại bỏ COD, phenol lần lƣợt là 65,6 và 97%. Khi không bổ sung nguồn carbon
thì kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ NH4 trong dòng ra tăng cho quá trình phân
hủy sinh học SCN- và sự chuyển nitơ hữu cơ sang nguồn nitơ vô cơ. Quá trình phân
hủy sinh học SCN- diễn ra trong cả hai điều kiện bổ sung và không bổ sung nguồn
carbon. Hiệu quả loại bỏ phenol trong điều kiện không bổ sung carbon tƣơng đƣơng
với điều kiện bổ sung nguồn carbon. Tuy nhiên khả năng loại bỏ phenol tăng khi pH
tăng. Hiệu quả loại bỏ cao nhất đạt 96% khi pH=8 trong 15 h phản ứng.
E.Maranon và cộng sự (2007) đã nghiên cứu xử lý nƣớc thải cốc trong hệ
phản ứng gián đoạn, hiếu khí [24]. Nồng độ NH4+ dao động từ 401-750mg/l;COD
1100-1700mg/l; phenol 185-253mg/l. Mô hình thí nghiệm gồm bể tripping thể tích
400L. Qúa trình stripping đƣợc bổ sung NaOH nhằm làm giảm nồng độ NH4+-N và
chuyển hóa NH4+N thành (NH4)2SO4. Không khí cung cấp cho quá trình stripping
đƣợc đi qua đƣờng ống đặt ở đáy của bể phản ứng. Trong bể này luôn luôn đảm

10

Footer Page 20 of 126.


Header Page 21 of 126.

bảo bão hòa oxi. Dòng thải ra từ bể phản ứng stripping đƣợc chảy vào bể đồng hóa,

Footer Page 21 of 126.


Header Page 22 of 126.

1.2.3. Giới thiệu quy trình xử lý nƣớc thải dập cốc của Công ty TNHH Gang
thép Hƣng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh
1.2.3.1. Nguyên tắc xử lý
Nƣớc thải tập trung ở bể chứa, lắng tách sơ bộ dầu cốc, đƣa vào khử sơ bộ
CN- bằng phƣơng pháp kết tủa hóa học.
Tiếp tục đƣa đi tách dầu mỡ, một phần tạp chất lơ lửng bằng phƣơng pháp
keo tụ - lắng trọng lƣợng.
Sau đó khử các hợp chất hữu cơ hòa tan bằng phƣơng pháp bùn hoạt tính.
Cuối cùng là giai đoạn tách triệt để các tạp chất lơ lửng bằng phƣơng pháp kết tủa –
keo tụ lắng. Nƣớc thải sau khi xử lý phenol một phần đƣợc dùng để dập cốc, còn lại
đƣợc bơm sang xƣởng xử lý nƣớc thải công nghiệp để xử lý tập trung trƣớc khi thải
ra môi trƣờng [2].
1.2.3.2. Lƣu trình công nghệ
Lƣu trình công nghệ xử lý nƣớc thải dập cốc của Công ty TNHH Gang thép
Hƣng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh đƣợc chỉ ra ở hình 1.

12

Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.

Hình 1: Lưu trình công nghệ xử lý nước thải dập cốc của Công ty TNHH Gang thép Hưng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh
13

thƣờng, độ hòa tan của ozon vào trong nƣớc gấp 14 lần oxy, tuy nhiên, tính ổn định
phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trƣờng nhƣ các cation, kim loại, các oxít kim loại
nặng, nhiệt độ, độ ẩm và áp suất.
Ozon có thể oxi hóa các hợp chất hữu cơ trong nƣớc theo hai con đƣờng:

14

Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.

 Oxi hóa trực tiếp bằng phân tử ozon hòa tan trong nƣớc.
 Oxi hóa gián tiếp thông qua gốc hydroxyl (OH°) tạo ra khi phân hủy ozon
trong nƣớc.
Hai con đƣờng oxi hoá nói trên của ozon xảy ra gầ n nhau . Quá trình oxi hoá
trực tiếp bằng phân tử O3 xảy ra tƣơng đối chậm so với oxi hoá gián tiếp thông qua
gốc hydroxyl (OH°) do sự phân huỷ ozon tạo ra [14, 31].

Hình 2: Phản ứng oxi hoá của ozon trong nước
Trong môi trƣờng axit́ , con đƣờng oxi hoá trực tiếp bằng phân tử O3 là chủ
yếu, trong khi đó, trong môi trƣờng kiềm, hoặc trong những điều kiện có các tác
nhân khác nhƣ H2O2, UV, chất xúc tác,… tạo thuận lợi cho quá trình tạo gốc OH °,
con đƣờng oxi hoá gián tiếp thông qua gốc hydroxyl là chủ yếu và hiệu quả oxi hoá
đƣợc nâng cao. Do đó, thay vì sử dụng Ozon đơn, nhiều công trình nghiên cứu đã
phát triển theo hƣớng tìm kiếm các tác nhân phối hợp với ozon hoặc chất xúc tác
nhằm tạo ra gốc OH° để nâng cao hiệu quả oxi hoá của ozon khi cần xử lý những
hợp chất bền vững, khó phân huỷ trong nƣớc và nƣớc thải. Những tác nhân đƣa
thêm vào đƣợc nghiên cứu nhiều nhất là H2O2 đƣợc gọi là quá trình Perozon
(O3/H2O2), hoặc các chất đồng thể nhƣ chất xúc tác các muối Ni(II), Co(II)…, các