Fenton thực chiến. Kiến thức chuyên sâu, Nguyên lý phản ứng trong Fenton hóa lỏng (FBR-Fenton) và chú ý khi áp dụng.

Nội Dung:

Phản ứng hóa học trong Fenton.
Những lưu ý sương máu khi áp dụng Fenton vào xử lý nước thải.
Video bài giảng kiến thức chuyên sau về FBR-Fenton.

Công nghệ FBR-Fenton, nguyên lý fenton hóa lỏng trong xử lý nước thải

1. Phản ứng hóa học trong Fenton.

Fenton áp dụng cho xử lý nước thải đã khá phổ biến và thông dụng trên thế giới và kể cả ở Việt Nam, Tuy nhiên những bài viết chuyên sâu về chuỗi phản ứng phúc tạp trong Fenton bằng tiếng Việt lại không nhiều, hơn nữa là các phản ứng ngoài mong muốn và những chú ý khi áp dụng Fenton lại càng ít vì vậy với bài viết này tác giả hị vọng sẽ cung cấp cho các bạn độc giả, AE bạn bè đang hoạt động trong lĩnh vực xử lý nước thải có cái nhìn sâu và rộng hơn về công nghệ Fenton mà các bạn đang dùng.

Như chúng ta đã biết về ưu điểm tuyệt đối về khả năng oxi hóa chất hữu cơ (COD) của gốc .OH được sản sinh trong quá trình Fenton trong xử lý nước thải (Khả năng oxi hóa chất hữu cơ chỉ đứng sau Florine (Eo = 2.80V)).

.OH là gốc oxi hóa không chọn lọc, có khả năng oxi hóa hoàn toàn đại đa số các chất hữu cơ thành CO2 và H2O. Dưới đây là hai phản ứng Fenton diễn ra trong hai môi trường pH khác nhau phản ứng (1) trong môi trường acid, phản ứng (2) trong môi trường trung tính.

Các quá trình phản ứng phân hủy chất hữu cơ gồm 3 quá trình phản ứng liên quan (i) phản ứng hydroxylation (ii) phản ứng dehydrogenation (iii) phản ứng oxy hóa khử.

Để đơn giản hóa có thể giải thích rằng quá trình phản ứng Hydroxy của các chất hữu cơ mạch vòng dẫn tới sự phân chia nhỏ phân tử thành các phân tử cấu thành nhỏ hơn như các acid béo carboxylic, dicarboxylic. (là các acid hữu cơ chứa 1 hoặc 2 gốc (-COOH)) dẫn đến tích lũy acid oxalic, formic và cuối cũng dẫn đến khoáng hóa hoàn toàn thành CO2.

Trong Fenton truyền thống. Fe2+ hoạt động như chất xúc tác được tái sinh bởi phản ứng (3)

Phản ứng giữa Fe3+ và H2O2 được gọi là phản ứng Fenton dị thể (phản ứng sản sinh ra HO2 .), Tuy nhiên tôi cần phải nói rõ là khả năng oxy hóa của HO2 . yếu (Eo = 1.65V) không có khả năng oxy hóa chất hữu cơ, Tuy nhiên nó có tác dụng lan truyền phản ứng Fenton nhờ viêc cung cấp thêm Fe2+ tái sinh bằng phản ứng (4)

Tuy nhiên có một điều đáng lưu ý là phản ửng (3) và (4) sảy ra chậm nếu so sánh với phản ứng (1). Dẫn đến vấn đề là thông thường sau phản ứng Fenton truyền thống đa số lượng F3+ đều chuyển hóa thành bùn Fe(OH)3 kết tủa.

Ngoài ra trong quá trình Fenton truyền thống còn sảy ra các phản ứng không mong muốn như phản ứng (5) và (6). Dẫn tới viêc làm giảm lượng .OH, làm suy yếu quá trình phân hủy chất hữu cơ.

2. Nhưng lưu ý xương máu khi áp dụng Fenton vào xử lý nước thải.

Việc áp dụng Fenton trong xử lý nước thải không đơn giản là việc khuấy trộn hai hóa chất Fe2+ và H2O2 vào với nhau là chúng ta có được hiệu quả như mong muốn. Để có được hiệu suất xử lý cao nhất, tiết kiệm chi phí hóa chất nhất thì việc hiểu đăc tính nước thải mình đang xử lý là điều tiên quyết trước khi quyết định dùng Fenton như thế nào.

Các ion vô cơ thường gặp trong nước thải là những tác nhân làm giảm hiệu xuất sử dụng hóa chất như phosphates, Chloride, và Nitrate. Dưới đây là các phản ứng không mong muốn trong Fenton dưới sự có mắt các ion vô cơ.

Các hiêu ứng tiêu cực ảnh hưởng bởi sự có mặt ion chất vô cơ được cảnh báo theo thứ tự sau:

• Hiện tượng ảnh hưởng chính sự có mặt phosphate là việc kết tủa phosphate sắt vì thế làm giảm sử hiện diện Fe2+ trong phản ứng (1)

• Sự ảnh hưởng của Cl- có hai nguyên nhân chính (i) Phức hợp clorua là ức chế phản ứng (1) (ii) oxy hóa. Nguy hiểm hơn là dẫn tới sự hình thành gốc Hypochorite bởi phản ứng giữa Cl- và .OH

Ngoài ra .OH còn bị hạn chế bởi các phản ứng (9-11)

*( Bài viết được tham khảo dựa trên kết quả thí nghiệm từ phòng LAB của Prof.Yao-HuiHuang giảng viên đại học quốc lập thành công Đài Loan (NCKU) , Đối tác nghiên cứu chiến lược của EVER-CLEAR và Nhiều công trình khoa học về Fenton được công bố trên các tạp trí nổi tiếng thế giới)

3. Các bài viết liên quan đến tác giả:

(1) Công trình khoa học công bố 2018: ACS Sustainable Chemistry & Engineering (Mỹ)
(IF = 6.14), XuanTung-Vu (Tác giả chính) https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.7b03951
(2) Công trình khoa học công bố 2017(Taiwan):Taiwan insitute of Chemical Engineers Journal, (IF = 3.8), XuanTung-Vu (đồng tác giả)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876107017303358
(3) Fanpage: https://www.facebook.com/EVER.CLEAR.Vietnam/
(4) Fenton hóa lỏng (FBR-Fenton) Xu thế công nghệ mới trong xử lý nước thải công nghiệp
https://www.youtube.com/watch?v=2p-jdaSXfSg&t=27s
(5) Ngyên lý hoạt động Fenton hóa lỏng (FBR Fenton)
https://www.youtube.com/watch?v=fwPAYe4zbLY&t=257s
(6) Fenton hóa lỏng (FBR-Fenton) Ưu điểm và cách áp dụng: https://bom.to/U3K1o
(7) EVERC-LEAR Website: http://www.ever-clear.com.tw/vn/capability/detail