Bài giảng Hóa kỹ thuật môi trường 1

Chlorine

Chlorine laø chaát khöû truøng ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong caáp vaø

xöû lyù nöôùc thaûi

Quaù trình chorine hoùa coù theå saûn sinh ra trihalomethanes vaø

caùc daån xuaát höõu cô coù theå gaây nguy haïi ñeán söùc khoûe

Vì vaäy, vieäc söû duïng chlorine oxide vaø ozone laø chaát thay theá

ngaøy caøng gia taêng

1

Visu

Phöông phaùp khöû truøng

Xöû Lyù Nhieät:

•

Ñun soâi trong 5-20 phuùt

Khoâng thích hôïp XL caác coù Q lôùn

T

híc

h h

ôïp c

h

o g

i

a

ñì

n

h

x

l

l n

ö

öô

ù

ùc a

ê

ên uo

á

áng

Xöû Lyù Böùc Xaï:

•

Tia naéng tröïc tieáp

•

UV: Ít söû duïng cho Q lôùn do giaù thaønh cao;

LTV ñeøn cöïc tím (low pressure mercury vapor)

Böôùc soùng = 260-265 nm (thoâng thöôøng 253 nm)

Hieäu quaû khöû truøng giaûm khi caøng caùch xa nguoàn phaùt xaï

Xöû Lyù Hoùa chaát:

Chaát oxi hoùa maïnh: chlorine, ozone, bromine, iodine

•

2

Visu

1

UV

3

Visu

UV

4

Visu

2

Ozone

Hình thaønh khi luoàng khí ñi qua vuøng ñieän theá cao giöõa hai

ñieän cöïc

Khí ñoäc, hôi xanh, coù muøi cay

Gaây haïi söùc khoûe ôû noàng ñoä 0.25 mg/L, cöïc ñoäc ôû C = 1mg/L

Chaát oxy hoùa maïnh ñeå khöû truøng, maøu vaø muøi vò

Khoâng oån ñònh vaø maát ñi trong vaøi phuùt

Khoâng hình thaønh löôïng dö Î khoâng theå khöû truøng trong heä

thoáng phaân phoái

Saûn xuaát ozone ñoøi hoûi naêng löôïng lôùn

Duy trì haøm löôïng 0.4 mg/L, thôøi gian t = 4phuùt

5

Visu

Chlor hoùa

Reõ tieàn Î söû duïng roäng raõi trong XLN ñoâ thò

Khi hieåu vaø vaän haønh ñuùng Î laù quaù trình an toaøn, thöïc teá vaø

hieäu quaû.

Thöôøng söû duïng ñeå:

9

Khöû truøng beå chöùa, ñöôøng oáng

Oxy hoùa saét, mangan vaø H₂S;

Khöû muøi, vò, taûo vaø vaùng nhôùt (quaàn theå vi sinh soáng baùm)

6

Visu

3

Phaûn ÖÙng Chlor hoùa

Cl₂+ H₂O Î HOCl + HCl

Chlorine

Acid hypochloric

HOCl ↔ H⁺+ OCl^-

Hypochloric acid

ion hypochlorite

HOCl vaø OCl^-: chlo dö töï do

HOCl coù hieäu quaû khöû truøng cao hôn

2 mg/L

Chlo dö

(chlorine residual)

2 mg/L

löôïng Chlo cho vaøo

7

Visu

Phaûn ÖÙng Chlor hoùa

NH₃+ HOCl Î NH₂Cl + H₂O

NHCl₂+ HOCl Î NHCl₃+ H₂O

ammonia

Monochloramine

dichloramine

trichloramine

NH₂Cl + HOCl Î NHCl₂+ H₂O

NHCl₃+ HOCl Î N₂+ HCl + H₂O

monochloramine dichloramine

trichloramine

Hình thaønh

chlo dö (daïng

töï do vaø daïng

keát hôïp)

Hình thaønh caùc

Tieâu thuï chlo

dö do caùc hôïp

chaát khöû

Phaù huûy

chloramine vaø hôïp

chaát chlo höõu cô

chloramine

B

Chlo dö

(chlorine residual)

C

Chlo dö töï do

Ñieåm tôùi haïn

(breakpoint)

Chlo dö keát hôïp

A

O

löôïng Chlo cho vaøo

8

Visu

4

Yeáu toá aûnh höôûng

Yeáu toá aûnh höôûng:

•

Haøm löôïng CKT vaø thôøi gian tieáp xuùc

Nhieät ñoä

pH

Caùc chaát trong nöôùc (SS, ñuïc)

Haøm löôïng vaø thôøi gian tieáp xuùc (C x t)

N_t

N_o

−3

=

1+ 0.23×C_t× t

( )

N_t= Soá Coliform ôû thôøi gian t,

N_o= Soá Coliform ôû thôøi gian ban ñaàu t_o

C_t= Haøm löôïng cho dö ôû thôøi gian t,

t

= Thôøi gian löu nöôùc, phuùt,

9

Visu

Nguyeân Taéc Chlo hoùa

Nhieät ñoä:

•

Hieäu quaû khöû truøng keùm ôû nhieät ñoä thaáp

SS, ñuïc:

•

SS , ñuïc cao Î hieäu quaû thaáp

pH:

•

Hieäu quaû khöû truøng HOCl cao hôn so vôùi OCl^-

HOCl phaân ly yeáu ôû pH thaáp

•

10

Visu

5

Daïng Chlorine

Khí Chlo (Cl₂), Nöôùc javen (NaOCl), Ca(OCl)₂vaø (ClO₂)

Khí Chlo:

•

Tæ troïng = 2.5 laàn KKhí; vaøng hôi xanh laù; ñoäc vaø cay; aên moøn

Gaây toån thöông maét, ñöôøng hoâ haáp ôû noàng ñoä cao

Chlo loûng taïo thaønh töø eùp khí chlo Î bình chlo aùp löïc cao

Thöôøng söû duïng nhieàu trong XLNC ñoâ thò

Ca(OCl)2:

•

Raén, traéng

65% chlorine Î 1.54 gram Ca(OCl)₂= 1 gram chlorine

•

NaOCl:

•

Loûng, vaøng, saùng

Ñònh phaân töø muoái Î noàng ñoä 9-15% NaOCl

Coù tính kieàm (pH = 9-11)

65% chlorine Î 1.54 gram Ca(OCl)₂= 1 gram chlorine

11

Visu

Caùc phaûn öùng khaùc cuûa Chlorine

Phaûn öùng vôùi chaát khöû: H₂S, Fe²⁺, Mn²⁺, NO^-₂, caùc chaát höõu cô

coù caùc lieân keát khoâng baûo hoøa (unsaturated linkages) nhö phenol

taïo thaønh caùc mono-, di-, trichlorophenol coù theå gaây muøi vaø vò.

Phaûn uùng vôùi Br^-taïo thaønh HOBr cuûng laø chaát oxy hoùa maïnh

Phaûn öùng vôùi caùc hôïp chaát humic taïo thaønh caùc saûn phaåm

halogen hoùa nhö nhoùm THM (chloroform, bromodichloromethane,

dibromochloromethane), chaát coù theå gaây ung thö

Lieàu löôïng THM cho pheùp trong nöôùc uoáng < 100 μg/L

12

Visu

6

Phöông phaùp xaùc ñònh chlrorine dö

Phöông phaùp tinh boät-iodide (xaùc ñònh toång löôïng chlo dö):

Cl₂+ 2I^-Æ I₂+ 2Cl^-

I₂+ tinh boät Æ maøu xanh

Söû duïng dung dòch ñònh phaân Na₂S₂O₃ñeå xaùc ñònh löôïng I₂vôùi

ñieåm cuoái laø ñieåm maát maøu xanh.

I₂+ 2 Na₂S₂O₃Æ Na₂S₄O₆+ 2NaI

Phöông phaùp orthotolidine:

orthotolidine laø chaát chæ thò maøu cho chlo dö

Söû duïng ñóa thuûy tinh maøu/tube dung dòch chuaån

Phöông phaùp naøy thích hôïp phaân tích taïi hieän tröôøng, tuy nhieân

ñoä sai soá lôùn.

Ortholidine laø chaát gaây ra ung thö Æ haïn cheá söû duïng

13

Visu

Phöông phaùp xaùc ñònh chlrorine dö

Phöông phaùp xaùc ñònh chlo töï do vaø chlorine keát hôïp:

Phöông phaùp ñònh phaân amperometric:

Phenylarshine oxide (C₆H₅AsO) laø chaát khöû ñöôïc söû duïng laø chaát

ñònh phaân;

chloramines oxy hoùa iodide, sau ñoù C₆H₅AsO khöû free iodine;

Söû duïng thieát bò ñònh phaân amperometric + ñieän cöïc patinum

quay (döïa treân nguyeân taéc phaân cöïc).

Phöông phaùp DPD:

N,N-diethyl-p-phenylenediamine phaûn uùng vôùi chlorine dö taïo

thaønh dung dòch maøu ñoû.

Neáu maãu coù chloramine cho iodide vaøo, choramines phaûn öùng

taïo thaønh iodine, iodine naøy phaûn öùng vôùi DPD taïo thaønh maøu ñoû

ôû pH = 6.2 – 6.5

Cöôøng ñoä maøu ñoû ñöôïc caùc ñònh baèng phöông phaùp ñònh phaân

vôùi dung dòch saét II ñeán khi maøu ñoû bieán maát

14

Visu

7

Bài giảng Hóa kỹ thuật môi trường 1 - Chương 9: Chlorine