Quy định khi đăng bài viết tại đây.

1. Cách cộng trừ GH. =>

2. Muốn có GH để download tại liệu? => tại đây.

3. Đính kèm lên diễn đàn, hoặc Mediafire.com ... và những trang download free nhanh khác.

=> (Nghiêm cấm hình thức đăng bài viết spam, quảng cáo).

Hướng dẫn download những tài liệu bị lỗi. Chúc các bạn có phút giây vui vẻ khi tham gia diễn đàn.
  1. Offline

    algae bloom

    Số bài viết: 179
    Được thích: 1
    Nơi ở: P&G Vietnam
    Số GH:
    5 GH
    Thảo luận Các quá trình oxi hóa bậc cao
    AB trích trong Luận văn của AB để mọi người tham khảo hen


    2.1 TÔNG QUAN VỀ CÁC QUÁ TRÌNH OXI HÓA BẬC CAO (ADVANCED OXIDATION PROCESSES – AOP)

    2.1.1 Sự cần thiết của các công nghệ cao - Những thách thức trước các yêu cầu mới
    a. Yêu cầu mở rộng thêm danh mục các chất ô nhiễm, độc hại và thắt chặt giới hạn nồng độ cho phép của các chất ô nhiễm.
    Hóa chất bảo vệ thực vật bao gồm thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ dại, thuốc trừ nấm bệnh là những hóa chất độc hại, có loại rất bền vững, khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên theo thời gian. Tại những nước sản xuất nông nghiệp lúc nước, như Việt Nam, lượng hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng ngày càng tăng, trung bình khoảng 4-5 kg/ha.năm, nên lượng hóa chất bảo vệ thực vật tan trong nước, ngấm vào đất, xâm nhập vào nguồn nước mặt, sông ngòi, ao hồ và lan truyền trong các mạch nước ngầm, tích lũy ngày càng nhiều. Trong số này, đáng chú ý nhiều nhất là những chất ô nhiễm hữu cơ bền vững (Persistant Organic Pollutants – POPs), là những chất không bị phân hủy trong môi trường theo thời gian, có thể di chuyển từ vùng này đến vùng khác, lan truyền rất xa mà không bị thay đổi tính chất. Những chất này gây ảnh hưởng rất lớn đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái, gây ung thư, tổn thương hệ thần kinh, rối loạn sinh sản, quái thai, phả hủy hệ miễn dịch, dẫn đến tử vong. Những chất này là đối tượng của Công ước quốc tế Stockholm đã được 51 nước kí kết, trong đó có Việt Nam, cam kết xử lý triệt để, tiêu hủy, không sử dụng, không sản xuất và tàng trữ. Công ước Stockholm nêu đích danh 12 nhóm chất sau đây:
    - Aldrin và dieldrin – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, chủ yếu ngũ cốc, cây bông vải và trừ mối.
    - Clordane – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, râu quả, khoai tây, mía, cây ăn trái, củ, cây bông vải. Ngoài ra còn củng nhiều trong trừ mối.
    - DDT – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, đặc biệt là bông vải và diệt côn trùng gây dịch sốt rét và thương hàn.
    - Endrine – họ thuốc trừ sâu được sử dụng cho cây trồng, đặc biệt là cũng bông vải, cây có hạt cũng như dùng để diệt chuột.
    - Mirex – họ thuốc trừ sâu và các loại côn trùng. Ngoài ra còn được sử dụng làm chất chống cháy cho chất dẻo, cao su.
    - Heptachlor – là họ thuốc trừ sâu chủ yếu diệt các loại sâu bệnh trong đất, mối hay còn dùng để diệt muỗi gây bệnh sốt rét.
    - Hexachlorbenzel – là họ thuốc trừ nấm trong hạt ngũ cốc.
    - Polychlordiphenyl (PCB) – là hóa chất được sử dụng nhiều trong ngành sản xuất nông nghiệp, chủ yếu trong sản xuất biến thế điện, tụ điện, làm chất lỏng trao đổi nhiệt, phụ gia cho sơn, trong sản xuất giấy than và chất hóa dẻo. PCB cũng sinh ra trong cac quá trình thiêu đốt một số chất hữu cơ.
    - Dioxine và furan – những chất chủ yếu sinh ra trong quá trình thiêu đốt các chất hữu cơ, chủ yếu từ các lò đốt rác thải sinh hoạt, rác công nghiệp, rác y tế. Ngoài ra còn tồn tại dạng vết trong một số thuốc trừ sâu, thuốc bảo quản và PCB.
    Do tác hại và hậu quả của các chất ô nhiểm hữu cơ nói chung ảnh hưởng đến môi trường sống và sức khỏe của cộng đồng cũng như qua thực tiễn kiểm chứng nên ngày nay, danh mục các chất ô nhiễm được mở rộng thêm (chủ yếu là các chất hữu cơ khó phân hủy) mà giới hạn nồng độ trong tiêu chuản cho phép lại rất thấp.
    b. Yêu cầu về khử trùng triệt để nước uống và nước sinh hoạt: Loại bỏ các sản phẩm phụ trong quá trình khử trùng và loại bỏ những vi khuẩn, kén nhộng bền vững.
    Nước trong tự nhiên, ngoài các chất hữu cơ khó phân hủy cà có độc tính được kể trên, luôn tồn tại các chất hữu cơ tự nhiên (NOM – Natural Organic Matter) như các acid humic, acid hữu cơ hòa tan, protein, lipid, hydrocarbon, amino acid. Các thành phần này có mặt trong nguồn nước thiên nhiên thay đổi theo từng nguồn nước, theo vùng lãnh thổ, theo từng mùa. Những chất hữu cơ thiên nhiên này sẽ kết hợp với chlor trong quá trình xử lý nguồn nước mặt hạy nước ngầm để sản xuất nước sạch cho sinh hoạt và các nhu cầu khác của đời sống. Kết quả là bên cạnh nhu cầu nước sạch đáp ứng nhu cầu đời sống thỏa mãn tiêu chuẩn nước cho sinh hoạt, còn có các sản phẩm phụ khác, chủ yếu là các chất hửu cơ chứa chlor, như trihalomethane (THM), bao gồm trichloromethane (chloroform), dibromochloromethane, bromodichloromethane và tribromomethane (bromoform). Những hợp chất này, đặc biệt là chloroform, khi vào cơ thể sẽ gây các tổn hại đến gan, thận và đã được chứng mình là có liên quan đến nguyên nhân gây ung thư (thuộc nhóm B trong các chất gây ung thư). Vì thế, để tránh nguy hiểm cho sức khỏe người dùng nước, gần đây, nhiều quốc gia trên thế giới đã đưa ra quy định kiểm soát lượng THM và lượng HAA (haloacetic acid) trong nước uống, nước sinh hoạt, nước hồ bơi, quy định hàm lượng của chúng phải dưới 80 g/L. Điều này buộc phải hạn chế chlor trong xử lý nước thiên nhiên cũng như trong công nghệ xử lý truyền thống, cần phải đưa thêm giai đoạn phân hủy các NOMs trước khi châm chlor để khử trùng.
    Mặt khác, các nhà khoa học đã phát hiện nguyên nhân các trận dịch lớn trên thế giới là do các kén Giardia và các Cryptosporodium vần tồn tại trong nước sau khi khử trùng bằng chlor. Phát hiện đó là công nghệ khử trùng bằng chlor phải được xem xét lại và tìm cách thay thế bằng các công nghệ khác, mạnh hơn, an toàn hơn.
    c. Yêu cầu về tái sử dụng nước
    Theo dự báo của các nhà khoa học về nước trên thế giới, thế giới năm 2030 sẽ thiếu nước. Vì thế, một vấn đề được đặt ra là cần có những công nghệ hữu hiệu xử lý triệt để chất ô nhiễm trong nước, đặc biệt là các POPs và NOMs, để có thể thu hồi lại được nước sạch từ các nguồn thải khác nhau, quay về cho sinh hoạt và sản xuất.
    Cơ hội xuất hiện các công nghệ cao trong công nghệ xử lý nước và nước thải
    Các công nghệ truyền thống không đủ giải quyết các vấn đề được đặt ở trên. Vì thế, đó chính là cơ hội và thách thức cho các nhà nghiên cứ tiến hành các hướng nghiên cứu để tìm ra các công nghệ cao (Advanced Technologies) để hỗ trợ các công nghệ truyền thống trong việc giải quyết các vần đề bức xức đó.
    Các công nghệ cao xuất hiện trong những thập kỷ gần đây đã được ứng dụng trong công nghệ xử lý nước và nước thải. Trong đó, nổi bật là:
    - Công nghệ lọc màng (Membrane Filtration Technologies).
    - Công nghệ khử trùng bằng bức xạ tử ngoại (Ultraviolet Irradiation Disinfection).
    - Công nghệ phân hủy khoáng hóa các chất ô nhiễm hữu cơ bằng các quá trình oxy hóa nâng cao. (Advanced Oxidation Processes – AOPs)

    2.1.2 Công nghệ phân hủy khoáng hóa các chất ô nhiễm hữu cơ bằng các quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes – AOP).

    Một trong những công nghệ cao nổi lên trong thời gian gần đây là công nghệ khoáng hóa chất ô nhiễm hữu cơ trong nước cả nước thải dự các quá trình oxi hóa nâng cao. Các quá trình oxi hóa nâng cao được định nghĩa là những quá trình phân hủy oxi hóa dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl OH* được tạo ra tại chỗ (in situ) ngay trong quá trình xử lý. Gốc hydroxyl là một trong những tác nhân oxi hóa mạnh nhất được biết từ trước đến nay, có khả năng phân hủy không chọn lựa mọi hợp chất hữu cơ, dù là loại khó phân hủy nhất, biến chúng thành các hợp chất vô cơ (còn gọi là khoáng hóa) không độc hại như CO2, H2O, các acid vô cơ… Từ các tác nhân oxi hóa thông thường như hydrogen peroxide, ozone… có thể nâng cao khả năng oxi hóa của chúng bằng các phản ứng khác nhau để tạo ra gốc hydroxyl, thực hiện quá trình oxi hóa gián tiếp thông qua gốc hydroxyl. Vì vậy các quá trình này được gọi là các quá trình oxi hóa nâng cao, Advanced Oxidation Processes – AOPs.
    Các quá trình oxi hóa nâng cao nổi lên như một loại công nghệ tiên tiến có vai trò quan trọng trong việc đẩy mạnh quá trình oxi hóa, giúp phân hủy nhiều loại chất hữu cơ ô nhiễm khác trong nước và không khí. Các quá trình oxi hóa nâng cao rất thích hợp và đạt hiệu quả cao trong để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs), hydrocarbon halogen hóa (trihalomethane, trichloroethane, trichloroethylene…), hydrocarbon aromatic (benzene, toluene, ethylbenzene, xylen…), PCBs, nitrophenol, các hóa chất bảo vệ thực vật, dioxine và furans, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt…
    Ngoài ra, do tác dung oxi hóa cực mạnh của chúng so với các tác nhân diệt khuẩn truyền thống (các hợp chất chlor) nên các gốc hydroxyl ngoài khả năng tiêu diệt triệt để các vi khuẩn thông thường như Escherrichia Coli, Coliform còn diệt được các tế bào vi khuẩn và virus gây bệnh mà chlor không thể diệt được như Campylobater, Tersina, Mycobacteria, Legionella, Cryptosporidium… Mặt khác, khử trùng bằng gốc hydroxyl OH* rất an toàn so cới khử trùng bằng chlor vì không sinh ra các sản phẩm phụ gây ung thư và các chất hữu cơ chứ chlor như trihalomethane (THM).
    Vì tầm quan trọng của công nghệ xử lý nước thải dựa vào các quá trình oxi hóa nâng cao sẽ tập trung vào những vấn đề này.

    2.1.3 Các quá trình tạo ra gốc hydroxyl OH*

    Do gốc hydroxyl OH* có khả năng oxi hóa rất mạnh, tốc độ phản ứng oxi hóa rất nhanh và không chọn lựa khi phản ứng với các hợp chất khác nhau, nhiều công trình nghiên cứu trong nhiều năm qua là tìm kiếm các tạo ra gốc OH* trên cơ sở các tác nhân oxi hóa thông thường như hydrogen peroxide thông qua phản ứng hóa học (H2O2/Fe2+, O3/H2O2, O3/xúc tác), hay nhờ năng lượng bức xạ tia UV (O3/UV, H2O2/UV, O3+H2O2/UV, TiO2/UV) và các nguồn năng lượng cao (siêu âm, tia gamma, tia X, chùm electron).

    2.1.4 Phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao:

    Theo Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (United State Environmental Protection Agency – US. EPA), dựa theo đặc tính của quá trình có hay không có sử dụng nguồn năng lượng bức xạ tử ngoại UV để phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao thành 2 nhóm như sau:
    - Nhóm các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced Non-Photochemical Oxidation Processes – ANPOs).
    - Nhóm các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced Photochemical Oxidation Processes – APOs).

    (AB cũng có tài liệu về ANPO và APO)


    Bảng – Phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao [20]
    Nhóm quá trình Quá trình
    Nhóm các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced Non-Photochemical Oxidation Processes – ANPOs) Quá trình Fenton
    Quá trình Peroxone
    Quá trình Catazone
    Quá trình Oxi hóa điện hóa
    Quá trình Fenton điện hóa
    Quá trình siêu âm
    Quá trình bức xạ năng lượng cao
    Nhóm các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng (Advanced Photochemical Oxidation Processes – APOs) Quá trình UV/ H2O2
    Quá trình UV/ O3
    Quá trình UV/H2O2 + O3
    Quá trình quang fenton biến thể
    Quá trình quang Fenton
    Quá trình VUV/oxi hóa
    Quá trình quang xúc tác bán dẫn UV/TiO2

    2.1.5 Những ưu việt của quá trình phân hủy oxi hóa bằng gốc tự do hydroxyl OH*
    2.1.5.1 Gốc hydroxyl OH* và khả năng oxi hóa của gốc hydroxyl

    Oxi hóa là quá trình trong đó electron được chuyển từ chất này sang chất khác. Điều này tạo cho ra một thế điện cực được biểu thị bằng volt (V) dự trên hiệu thế điện cực hydrogen bằng 0. Mỗi chất (tác nhân) oxi hóa đều có một thế oxi hóa khác nhau và đại lượng này dùng để đánh giá tính oxi hóa mạnh hay yếu khác nhau của chúng. Khả năng oxi hóa được thể hiện qua thế oxi hóa và được sắp xếp theo thứ tự trong bảng 2.3.
    Bảng 2.3 – Khả năng oxi hóa của một số tác nhân oxi hóa
    [Zhou, H. và Smith, D.H., 2001]
    Tác nhân oxi hóa Thế oxi hóa, V
    Gốc hydroxyl, OH* 2,80
    Ozone 2,07
    Hydrogen peroxide 1,78
    Permanganate 1,68
    Acid hydrobromic 1,59
    Chlor dioxide 1,57
    Acid hypochloride 1,49
    Acid hypoiodide 1,45
    Chlor 1,36
    Brom 1,09
    Iod 0,54
    Nhiều tác nhân oxi hóa mạnh đều là các “gốc tự do” (free radicals), trong đó, gốc hydroxyl OH* là tác nhân oxi hóa mạnh nhất. Thế oxi hóa của gốc hydroxyl OH* là 2,80, cao nhất trong các tác nhân thường gặp, gấp 2,05 lần so với chlor và 1,52 lần so với ozone.
    Đặc tính của các gốc tự do là trung hòa về điện trong khi các ion đều mang điện tích dương hay âm. Gốc tự do được tạo thành tự sự tách ra thành hai phần bằng nhau của liên kết 2 electron, ví dụ như quang phân H2O2 sẽ thu được 2 gốc OH* như sau:

    Mỗi gốc OH* đều không mang điện và có thể kết hợp trở lại thành HOOH cũng không mang điện. Kí hiệu * cho biết là gốc tự do và biểu thị của 1 electron lẻ đôi. Gốc tự do không tồn tại sẵn như các tác nhân oxi hóa thông thường và chỉ được sản sinh tại chỗ và tức thời (in situ) trong quá trình phản ứng, có thời gian sống rất ngắn, khoảng vài phần nghìn giây (micro-second) nhưng liên tục sinh ra trong quá trình phản ứng.

    2.1.5.2 Cơ chế phản ứng và phương thức phản ứng của gốc hydroxyl OH*

    Một khi gốc tự do được hình thành, lập tức hàng loạt các phản ứng khác xảy ra tiếp theo kiểu chuỗi những gốc hoạt động mới. Vì vậy, sự hình thành gốc hydroxyl được xem như khơi mào cho hàng loạt các phản ứng khác xảy ra trong dung dịch. Vì phản ứng của gốc hydroxyl xảy ra không chọn lựa, nên trong quá trình đó tạo ra nhiều sản phẩm trung gian khác nhau, khó tiên đoán tất cả những sản phẩm oxi hóa trung gian sinh ra trong quá trình.
    Gốc hydroxyl có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo kiểu sau đây:
    - Phản ứng cộng với các hợp chất không no, mạch thẳng hoặc vòng thơm, tạo ra gốc hydroxylate hoạt động:

    - Phản ứng cộng với các hợp chất no hoặc không no, tạo thành nước và gốc mới hoạt động:

    - Phản ứng trao đổi điện tử tạo ra gốc ion mới hoạt động:

    Quá trình phản ứng tiếp tục phát triển nhờ các gốc tự do mới sinh ra theo kiểu phản ứng chuỗi cho đến khi vô cơ hóa (khoáng hóa) hoàn toàn hay chuỗi phản ứng bị đứt.
    Mục đích mong muốn cuối cùng của các quá trình oxi hóa các chất ô nhiễm trong nước và nước thải là “khoáng hóa”, tức chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ thành các chất “vô cơ” đơn giản và không độc hại. Cụ thể là:
    - Carbon trong phân tử chất ô nhiễm thành carbon dioxide
    - Hydrogen trong phân tử chất ô nhiễm thành nước
    - Phospho trong phân tử chất ô nhiễm thành phosphate hay acid phosphoric
    - Sulfur trong phân tử chất ô nhiễm thành sulfate
    - Nitrogen trong phân tử chất ô nhiễm thành nitrate
    - Halogen trong phân tử chất ô nhiễm thành acid halogenic
    - Các hợp chất vô cơ tạo thành trạng thái oxi hóa cao hơn như Fe2+ thành Fe3+
    Đặc điểm nổi bật và quan trọng của gốc OH* là hầu như không chọn lựa khi phản ứng với các chất khác nhau để oxi hóa và phân hủy chúng. Trong khi đó, đôi với các tác nhân oxi hóa thông thường, quá trình không thể xảy ra được với mọi chất và triệt để.
    CHỦ ĐỀ NGẪU NHIÊN CÙNG CHUYÊN MỤC
    QUẢNG CÁO TẠI ĐÂY


4,615
Xem