XỬ LÝ CROM VI TRONG NƯỚC THẢI

Các nguồn phát sinh nước thải chứa Cr

Crom kim loại và các hợp chất crom ba (Cr3+) thông thường không được xếp vào loại nguy hiểm đến sức khỏe, nhưng những hợp chất crom hóa trị sáu (Cr6+) lại là một chất độc rất nguy hiểm. Hợp chất crom hóa trị 6 (Cr6+) khi tiếp xúc sẽ gây kích thích mắt, da, màng nhầy, khi bị phơi nhiễm trong thời gian dài mà không được xử lý đúng cách có thể sẽ gây hỏng mắt vĩnh viện. Đặc biệt, Cr6+ được các xác định là một trong những tác nhân nguy hiểm gây ung thư.

Trong nước thải, Cr6+ có mặt trong nước thải của các ngành sản xuất như thuộc da, phẩm màu, thuộc nhuộm tóc và điển hình là trong các ngành công nghiệp mạ kim loại.

Bảng 1: Nồng độ Cr6+ trong các nguồn nước thải khác nhau

STTLoại nước thảiNồng độ Cr6+ (mg/L)
1Nước thải xi mạ30 ÷ 35
2Nước thải thuộc da10 ÷ 15
3Nước thải sản xuất thuốc nhuộm tóc1 ÷ 2

Công nghệ xử lý Cr6+

– Cr6+ tồn tại trong nước thải chủ yếu ở các dạng axit Cromic (H2CrO4), Cromat (CrO42-) và Dicromat (Cr2O72-).

– Xử lý Cr6+ được thực hiện theo nguyên lý khử Cr6+ về Cr3+. Quá trình khử này sẽ làm giảm độ độc của Cr xuống  100 lần. Cr3+ sau đó được kết tủa hydroxide và được loại bỏ dưới dạng bùn.

Cr2O7 + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

Phản ứng này có thế khử 1,33 V. Thời gian phản ứng phụ thuộc vào điều kiện pH. Để thời gian phản ứng dưới 30 phút cần duy trì pH của nước thải thấp hơn 3. Tuy nhiên, nếu có đủ thể tích chứa, có thể thực hiện phản ứng ở điều kiện pH lớn hơn để giảm chi phí axit để giảm pH.

Hình 1: Ảnh hưởng của pH đến thời gian phản ứng của quá trình khử Cr6+ về Cr3+

Các tác nhân oxy hóa thường được sử dụng để khử Cr6+ về Cr3+ là sắt sunphat (FeSO4), Natri Metabisulfite (Na2S2O5), và lưu huỳnh dioxit (SO2).

Bảng 2: Các tác nhân oxy hóa và ưu nhược điểm

Tác nhânPhương trình phản ứngƯu, nhược điểm
FeSO4   2H2CrO4 + 6FeSO4 + 6H2SO4 →Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 8H2O

 

Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2 Cr(OH)3 + 3CaSO4

– Cần bổ sung axit để duy trì pH thích hợp làm giảm thời gian phản ứng.– Nếu không sử dụng axit thì cần sử dụng dư FeSOkhoảng 250% so với lượng cần thiết.
Na2S2O5   Na2S2O5 + H2O → 2NaHSO3 

2H2CrO4 + 3NaHSO3 + 3H2SO4 →

Cr2(SO4)3 + 3NaHSO4 + 5H2O

– Cần bổ sung axit để duy trì pH thích hợp làm giảm thời gian phản ứng.– Nếu không sử dụng axit thì cần sử dụng dư Na2S2Okhoảng 75% so với lượng cần thiết
SO2   SO2 + H2O → H2SO32H2CrO4 + 3H2SO3 → Cr2(SO4)3 + 5H2O

Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2 Cr(OH)3 + 3CaSO4

– Axit H2SO3 sinh ra thường đủ để duy trì pH ở giá trị thấp→ lợi ích kinh tế

Ngoài ra, SO2 dễ dàng hơn trong việc lưu trữ cũng như định lượng vào hệ thống do được chứa trong bồn và có thiết bị định lượng trực tiếp vào hệ  thống. Còn FeSOvà Na2S2Otồn tại ở dạng bột (đóng bao), để bổ sung được vào hệ thống xử lý cần phải hòa trộn với nước thành dạng lỏng (dạng lỏng này không bảo quản được lâu), vì thế yêu cầu thêm bồn và thiết bị khuấy trộn.

Để kiểm soát quá trình khử Cr6+, người ta sử dụng điện cực ORP. Cần phải xem xét cẩn thận thế oxy hóa khử của quá trình để xác định sử dụng loại điện cực tham chiếu có thang đo phù hợp.  Khi sử dụng các điện cực khác nhau thì giá trị kết thúc (giá trị ORP mà tại đó Cr6+ được khử hết về Cr3+) lại khác nhau. Trong bảng dưới đây sẽ liệt kê các giá trị kết thúc đối với từng tác nhân và từng loại điện cực khác nhau tại các giá trị pH được hiển thị:

Bảng 3: Giá trị ORP kết thúc của các loại điện cực khác nhau

Tác nhânpHGiá trị ORP (mV)
Điện cực Hydro tiêu chuẩnĐiện cực Ag-AgCl (1M KCl)
Fe2SO42.0500265
Na2S2O52.5380145
SO22.9165-70

 

Tuy nhiên, trong ngành xử lý nước thải, do thành phần nước thải rất đa dạng nên giá trị kết thúc sẽ không đúng với các số liệu được trình bày ở bảng 3 trên. Vì thế, đối với mỗi nguồn nước thải ta cần phải thử nghiệm trực tiếp trên chính nước thải đó để tìm ra giá trị ORP kiểm soát (giá trị ORP cần duy trì trong quá trình vận hành hệ thống) và xác minh kết quả bằng cách phân tích mẫu nước thải trước và sau xử lý để đảm bảo Cr6+ giảm đến mức yêu cầu.

Sau khi Cr6+ được khử về Cr3+, Cr3+ được kết tủa hydroxit và tách ra khỏi nước dưới dạng bùn thải. Ở giai đoạn này, cũng cần phải kiểm soát pH để đảm bảo Cr3+ được kết tủa hoàn toàn. Đồ thị dưới đây biểu diễn mối quan hệ giữa giá trị pH và độ tan Cr3+:

Hình 2: Ảnh hưởng của pH đến độ tan của Cr3+

Dựa vào đồ thị trên, ta thấy tại pH =8,5 ÷ 9,5 độ tan của Cr3+ thấp nhất, tương ứng với lượng Cr3+ bị hydroxit cao nhất. Để duy trì pH của nước trong khoảng này, có thể sử dụng vôi – Ca(OH)2 hoặc sodium hydroxyde – NaOH. Nếu xét về phía cạnh kinh tế, việc sử dụng Ca(OH)2 sẽ là lựa chọn thích hợp , tuy nhiên xét về mặt kỹ thuật NaOH có nhiều ưu điểm hơn.

Các vấn đề cần lưu ý khi xử lý nước thải chứa Cr6+

Dựa vào nguyên lý khử Cr6+ đã trình bày ở trên, thì một trong những khó khăn thường gặp trong việc xử lý nước thải chứa Cr6+ là:

– Việc lựa chọn tác nhân khử để đạt được hiệu quả về khía cạnh kinh tế và hiệu quả xử lý.

– Việc xác định và duy trì giá trị ORP kiểm soát để đảm bảo xử lý Cr6+ đến mức yêu cầu.

– Tối ưu hóa dòng thải nhằm tiết kiệm hóa chất, thể tích xây dựng.

– Các sự cố gặp phải khi vận hành hệ thống.

Hiện nay,chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy các mô hình công nghệ xử lý đạt chất lượng cao. Tuy nhiên, “mô hình công nghệ đó có thực sự phù hợp và đảm bảo tính kinh tế không?” là một câu hỏi luôn được Công ty chúng tôi quan tâm hàng đầu để đem lại lợi ích lâu dài cho khách hàng.

Với đội ngũ cán bộ giàu kinh nghiệm và hạ tầng máy móc thử nghiệm hiện đại, Công ty chúng tôi cam kết mang lại cho khách hàng của mình mô hình công nghệ xử lý tối ưu nhất về cả khía cạnh kinh tế và kỹ thuật.

Để có được tư vấn về các vấn đề liên quan đến xử lý nước thải chưa Cr6+ và các giải pháp kỹ thuật tốt nhất, hãy liên hệ với chúng tôi – Trung tâm Môi trường, Công ty Cổ Phần Đầu Tư Kỹ Thuật Việt theo địa chỉ sau:

Công ty Cổ phần Đầu Tư Kỹ Thuật Việt

Địa chỉ: 1207, tòa nhà M5, số 91 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

Hotline: 0913.592.826           

Email: sales@megalab.vn