Công Nghệ Fenton Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm - Môi Trường Hợp Nhất

14585 Lượt xem - Update nội dung: 10-12-2025 09:09

Đã kiểm duyệt nội dung

Fenton là phương pháp công nghệ oxy hóa chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, có khả năng khử màu hiệu quả. Công này sử dụng ion sắt như chất xúc tác hydrogen peroxide (H2O2) để oxy hóa các chất hữu cơ bằng cách tạo ra các gốc tự do có khả năng oxy cao (quá trình oxy hóa hóa học) và có phạm vi ứng dụng rộng. Vì thế Fenton thường được sử dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm.

1. Công nghệ Fenton là gì?

Công nghệ Fenton là một trong những phương pháp xử lý nước thải tiên tiến (AOP - Advanced Oxidation Process) nhằm oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước thải. Phản ứng Fenton sử dụng tác nhân chính là H₂O₂ (Hydrogen Peroxide) kết hợp với Fe²⁺ (muối sắt) tạo ra gốc hydroxyl (·OH) - một chất oxy hóa mạnh có khả năng phá vỡ cấu trúc các hợp chất hữu cơ phức tạp.

Phản ứng chính của quá trình Fenton:

Fe2++H2O2→Fe3++OH−+⋅OH

Gốc ·OH sinh ra có khả năng oxy hóa hầu hết các chất hữu cơ, chuyển chúng thành các hợp chất dễ phân hủy hoặc khoáng hóa hoàn toàn thành CO₂ và H₂O.

Ưu điểm:

• Xử lý hiệu quả các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học
• Khử màu, giảm COD nhanh và mạnh
• Quy trình đơn giản, chi phí đầu tư không quá cao
• Có thể kết hợp với xử lý sinh học để tối ưu hiệu quả

Nhược điểm:

• Phát sinh bùn sắt sau quá trình xử lý
• Cần kiểm soát chặt các thông số pH, liều lượng hóa chất
• Chi phí vận hành có thể cao khi COD đầu vào lớn

2. Quy trình công nghệ Fenton trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Quy trình xử lý nước thải bằng công nghệ Fenton diễn ra như sau:

Điều chỉnh nồng độ pH: Nồng độ pH ảnh hưởng rất nhanh đến tốc độ phản ứng cùng nồng độ Fe2+. Nồng độ pH từ 2 – 4 thích hợp để đẩy nhanh quá trình phân hủy các chất hữu cơ. nếu dùng các chất xúc tác như quặng sắt, Goethite (a-FeOOH), cát chứa sắt, hoặc sắt mang Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit,… được gọi là Fenton dị thể, nồng độ pH thích hợp ở giai đoạn này dao động khoảng 5 – 9.

Phản ứng oxy hóa: Đây là quá trình hình thành các gốc OH hoạt tính và phản ứng oxi hóa chất hữu cơ. phản ứng Fenton gồm:

Fe2+ + H2O2 --à Fe3+ + OH + OH-

Sau khi được hình thành, gốc OH tham gia quá trình phân hủy các chất hữu cơ, các chất hữu cơ cao phân tử chuyển thành chất hữu cơ phân tử thấp

CHC (cao phân tử) + HO -à CHC (thấp phân tử) + CO2 + H2O + OH-

Trung hòa và keo tụ: Để quá trình trung hòa – keo tụ diễn ra thuận lợi, cần nâng nồng độ pH >7 nhằm tạo kết tủa Fe3+ bằng phản ứng sau:

Fe3+ + 3OH- -à Fe(OH)3

Theo đó, Fe(OH)3 tham gia cơ chế keo tụ, đông tụ, hấp phụ một phần chất hữu cơ chủ yếu là từ các chất hữu cơ cao phân tử.

Quá trình lắng: Lắng là quá trình tham gia của các bông keo hình thành trước đó làm giảm hàm lượng COD cùng độ màu, độ mùi trong nguồn nước thải. Các chất hữu cơ còn sót lại sẽ được xử lý bằng phương pháp sinh học cùng nhiều phương pháp khác. cơ chế tạo thành gốc hydroxyl gồm:

Phản ứng giữa H2O2 và chất xúc tác Fe2+

Fenton là cơ chế phản ứng còn gây nhiều tranh cãi, Fenton cổ điển bao gồm các ion sắt hóa trị 2 và hydro peroxit H2O2, chúng tác dụng trực tiếp với nhau sinh ra gốc OH, Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ theo phản ứng:

Fe2+ + H2O2 -à Fe3+ + OH + OH-

Xem thêm bài viết các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm!

Ví dụ thực tế về việc ứng dụng công nghệ Fenton trong hệ thống xử lý nước thải.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Fenton

Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Fenton bao gồm:

• Nồng độ sắt: Sắt là thành phần hình thành nên gốc hydroxyl. Trong đó H2O2 được thêm vào nồng độ nước thải có tính thêm phenol. Khi nồng độ sắt tăng lên quá cao, loại trừ phenol tăng đến ngưỡng nhất định, khi có thêm sắt vào thì hiệu quả cũng không cao.

• Ảnh hưởng của dạng sắt: Sắt Fe2+ và Fe3+ hầu hết đều được dùng trong các xúc tác phản ứng. phản ứng diễn ra nhanh khi H2O2 cũng tăng lên đáng kể. trong đó, Fenton thấp ngưỡng 10 – 25 mg/l H2O2 cho thấy sắt II được sử dụng nhiều hơn. Ngoài sắt II và III có thể thay thế bằng muối sắt chloride hay sunfat. Có thể tái tuần hoàn phản ứng sắt bằng cách tăng nồng độ pH, tiến hành tách riêng bông sắt và tái axit bùn sắt.

• Ảnh hưởng từ nồng độ H2O2: Khi liều lượng H2O2 bắt đầu tăng dần, sự khử COD có thể xảy ra và nó ảnh hưởng đến quá trình giảm hàm lượng chất độc tỏng nguồn nước thải.

• Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tốc độ phản ứng Fenton và nhiệt độ có tốc độ phản ứng đồng thời diễn ra tại một thời điểm, nhất là nhiệt độ nhỏ hơn 200 độ C chính là ngưỡng lý tưởng nhất.khi nhiệt độ từ 40 – 500 độ C, hiệu suất xử lý của H2O2 cũng giảm theo do sự phân hủy H2O2 tăng hình thành nên oxy và nước. Khi xử lý nước thải, H2O2 phải được thêm tuần tự tại nhiệt độ từ 20 – 400 độ C.

• Ảnh hưởng của nồng độ pH: Nồng độ pH lý tưởng nhất của phản ứng Fenton dao động từ 3 – 6, khi pH vượt quá 6 thì phản ứng sụt giảm vì Fe2+ chuyển thành Fe3+. Sắt Fe3+ xúc tác phân hủy H2O2 thành oxy và nước mà không tạo nên gốc hydroxyl. Khi pH dưới 3, tuy hiệu suất cũng giảm nhưng không nghiêm trọng.

• Ảnh hưởng từ thời gian phản ứng: Đối với oxy hóa phenol đơn giản (<250 mg/l), thời gian phản ứng từ 30 – 60 phút. Đối với các nguồn thải phức tạp có thời gian phản ứng phức phải mất đến vài giờ. Ngoài ra, các phản ứng xảy ra theo từng bậc, thêm sắt và H2O2 càng tạo nên sự hiệu quả hơn, và nên tất cả các hóa chất ngay từ giai đoạn đầu. Sự hiện diện của dư lượng H2O2 làm cản trở quá trình phân tích nước thải, tuy nhiên nó có thể bị khử bằng cách tăng nồng độ pH đến 7 – 10, hoặc trung hòa chúng bằng dung dịch bisulfile. Qua đó, tiến trình phản ứng có thể quan sát trực tiếp qua màu sắc.

Trên đây là một số thông tin về công nghệ Fenton trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Mọi thông tin chi tiết, Quý khách hàng có thể liên hệ trực tiếp với công ty môi trường Hợp Nhất – đơn vị chuyên tư vấn, thi công và thiết kế hệ thống xử lý nước thải có áp dụng công nghệ hiện đại mới.