Quá Trình Fenton - Phương Pháp Oxy Hóa Tiên Tiến Xử Lý ô Nhiễm Môi Trường

Từ khi được phát minh bởi H.J.H. Fenton vào năm 1894, quá trình Fenton đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Với khả năng tạo ra gốc hydroxyl mạnh mẽ, quá trình đã trở thành chìa khóa để xử lý các hợp chất ô nhiễm phức tạp, góp phần bảo vệ môi trường của chúng ta bền vững, lâu dài. Hãy cùng Pendin tìm hiểu chi tiết hơn về phương pháp tiên tiến cực cần thiết này qua bài viết ngay sau đây.

1. Quá trình Fenton là gì?

Quá trình Fenton là phương pháp tạo ra một lượng lớn các chất trung gian hoạt tính cao, trong đó nổi bật nhất là các gốc hydroxyl với khả năng oxy hóa mạnh, có thể phân hủy hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ. Trong quá trình này, hydrogen peroxide (H₂O₂) và muối sắt (Fe³⁺) sẽ được sử dụng để làm chất xúc tác để oxy hóa các hợp chất hữu cơ.

2. Ưu nhược điểm chi tiết của quá trình Fenton

2.1. Ưu điểm

Quá trình Fenton sử dụng các tác nhân như hydrogen peroxide (H₂O₂) và muối sắt II. Đây đều là những hợp chất có giá thành thấp, dễ tìm, không độc hại, thuận tiện trong việc vận chuyển cũng như sử dụng. So với việc dùng H₂O₂ đơn lẻ như trước, hiệu quả oxy hóa của phương pháp sẽ được tăng cường đáng kể.

Đặc biệt, nhờ khả năng oxy hóa vượt trội của gốc hydroxyl (*OH), phương pháp Fenton không chỉ tiêu diệt hiệu quả các loại vi khuẩn thông thường mà còn có khả năng loại bỏ những vi khuẩn và virus gây bệnh. Đây thực sự là ưu điểm nổi bật xứng đáng để cân nhắc khi các phương pháp khử trùng truyền thống như sử dụng hợp chất clo không thể làm được.

2.2. Nhược điểm

Tuy nhiên, một hạn chế lớn của quá trình Fenton đồng thể là cần phải thực hiện trong điều kiện pH thấp. Sau xử lý, đội ngũ kỹ thuật sẽ cần điều chỉnh pH nước thải lên trên 7 bằng cách bổ sung nước vôi hoặc dung dịch kiềm. Bước này sẽ giúp chuyển các ion Fe³⁺ được tạo ra trong phản ứng thành dạng keo Fe(OH)₃ để kết tủa.

Lượng kết tủa này sau đó sẽ được tách ra khỏi nước thông qua quá trình lắng hoặc lọc nhưng lại tạo ra một lượng bùn sắt đáng kể. Chính vì vậy, quá trình Fenton dị thể đã được ưu tiên sử dụng phổ biến hơn như một giải pháp hiệu quả, tối ưu cho việc xử lý và làm sạch nước cũng như nước thải.

3. 4 giai đoạn cơ bản trong quá trình Fenton

Quá trình Fenton thường diễn ra theo 4 giai đoạn cơ bản cụ thể như sau:

3.1. Điều chỉnh pH thích hợp

Đầu tiên, đội ngũ kỹ thuật sẽ cần điều chỉnh độ pH thích hợp. Bởi để quá trình Fenton đạt hiệu quả tối đa, độ pH thấp nhất sẽ phải từ 2 – 4 và cao nhất trong khoảng từ 2 – 8. Do đó nếu thực hiện trong điều kiện xử lý nước thường gặp từ 5 – 9, quá trình sẽ không mang đến hiệu quả như mong đợi. Vì vậy, bạn sẽ cần hạ pH của nước xuống tạo điều kiện lý tưởng cho quá trình diễn ra thuận lợi.

3.2. Phản ứng Oxi hóa

Giai đoạn tiếp theo là phản ứng oxi hóa. Lúc này, ion sắt hóa trị II sẽ tác dụng với Hydrogen peroxide H2O2 sinh ra gốc tự do Hydroxyl *OH. Phản ứng này cũng được gọi là quá trình Fenton.

Fe2+ + H2O2 → Fe3++ *HO + OH–

Gốc *OH sau khi hình thành sẽ tham gia vào quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thải và chuyển hóa các hợp chất có khối lượng phân tử cao thành các hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ dễ phân hủy.

CHC (cao phân tử) + *HO ® CHC (thấp phân tử)+ CO2 + H2O+ OH–

3.3. Trung hòa và keo tụ

Sau khi xảy ra quá trình oxi hóa, bạn sẽ cần thực hiện nâng pH của lên trên 7 để tiến hành kết tủa Fe3+mới.

Fe3+ + 3OH–® Fe(OH)3

Kết tủa Fe(OH)3 mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo tụ, đông tụ, hấp phụ một phần các hợp chất hữu cơ, trong đó chủ yếu là các hợp chất có khối lượng phân tử cao.

3.4. Quá trình lắng

Sau khi thực hiện kết tủa Fe(OH)3 tạo ra một lượng bùn kết tủa chứa rất nhiều sắt. Bùn cặn này sẽ được lắng và loại bỏ ra ngoài. Việc loại bỏ lượng bùn này giúp giảm đáng kể lượng COD và độ màu trong nước thải. Nước thải còn lại sau khi trải qua quá trình Fenton chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sẽ được xử lý bổ sung bằng các phương pháp phía sau.

4. Ứng dụng của quá trình Fenton trong cuộc sống

Trước tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng tại Việt Nam, phương pháp Fenton đã được một số cơ sở ứng dụng trong hệ thống xử lý nước thải. Công nghệ thường được sử dụng để xử lý các loại nước thải chứa các hợp chất hữu cơ bền vững, khó phân hủy hoặc không thể phân hủy sinh học chẳng hạn như nước thải từ ngành dệt nhuộm và sản xuất hóa chất.

Bằng cách kết hợp hiệu quả giữa khoa học và thực tiễn, phương pháp Fenton đã khẳng định vai trò của bản thân trong việc khắc phục và xử lý ô nhiễm môi trường. Tuy vẫn còn những hạn chế cần khắc phục nhưng tiềm năng của phương pháp này là không thể phủ nhận. Vì vậy, nếu còn bất kỳ thắc mắc nào liên quan đến quá trình Fenton, quý khách đừng ngần ngại gọi ngay đến Pendin theo số hotline dưới đây để được giải đáp trong thời gian sớm nhất.

———————————

Thông tin liên hệ PENDIN:

Tên công ty: Công Ty Cổ Phần Kỹ Thuật Minh Hậu
Website: https://pendin.vn
Số điện thoại: 098.503.9886/ 0925.338.886
Địa chỉ: tháp B, tòa Paragon, 181 P. Trần Quốc Vượng, Dịch Vọng Hậu, Cầu Giấy, Hà Nội
Google Map: https://maps.app.goo.gl/jaz6ayRJR8LAufHYA
Email: info.pendin@gmail.com
Fanpage: https://www.facebook.com/cokhi.pendin
Youtube: https://www.youtube.com/@pendinMH