khử trùng bằng Clo

Lý thuyết khử trùng bằng Clo KHƯ TRÙNG NƯỚC BẰNG CLO 1. Bản chất của quá trình khử trùng bằng clo Cl là một chất oxi hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào nguyên chất hay hợp chất, khi tác dụng với nước tạo ra nhiều phân tử axit hypoclorit HOCl có tac dung khử trùng rất mạnh. Quá trình diệt vi khuẩn xảy ra qua 2 giai đoạn. Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua lớp vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với lớp men bên trong tế bào và phá hoại quá trình...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
khử trùng bằng CloLý thuyết khử trùng bằng CloKHƯ TRÙNG NƯỚC BẰNG CLO1. Bản chất của quá trình khử trùng bằng cloCl là một chất oxi hóa mạnh, ở bất cứ dạngnào nguyên chất hay hợp chất, khi tác dụngvới nước tạo ra nhiều phân tử axit hypocloritHOCl có tac dung khử trùng rất mạnh. Quátrình diệt vi khuẩn xảy ra qua 2 giai đoạn. Đầutiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua lớpvỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với lớpmen bên trong tế bào và phá hoại quá trìnhtrao đổi chất dẫn dến sự diệt vong của tế bào.Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồngđộ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăngđồng thời phụ thuộc vào dạng không phân lycủa chầt khử trùng, vì quá trình khuếch tánqua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn quá trìnhphân ly. Tốc độ khử trùng bi chm65 đi rấtnhiều khi trong nước có các chất hữu cơ , cặnlơ lững và các chất khử khác.2. Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho Clovào nước(Clo hóa nước)Phản ứng đặc trưng của quá trình là sự thủyphân của Clo tạo ra axit hypoclorit và axitclohydricCl2 + H2O HOCl + HClHoặc ở dạn phương trình phân ly:Cl2 + H2O 2H+ + OCl- + Cl-Khi sử dụng Clorua vôi làm cấht khử trùng thìCa(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl2HOCl 2H+ + 2OCl-Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào sựtồn tại của HOCl. Mà sự phân ly của HOCl lạiphụ thuộc vào nồng độ ion H+ có trong nước,phụ thuộc vào pH của nước. Kết quả thựcnghiệm cho thấy quá trình thủy phân của Cloxảy ra hoàn toàn khi pH>4.Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm là cho hiệuquả khử trùng giảm đi tương ứng. Sự tươngquan này thể hiện rõ ở biểu đồ hình 1(them vosau) biểu thị số lượng vi trùng bị diệt sau mộtkhoảng thời gian nhất định khi tiến hành thínghiệm với một liều lương Clo và các giá trịpH khác nhau của nước. Sự đồng dạng của 2đường cong 1 và 2 cho thấy HOCl là chất khửtrùng chính trong các thành phần của Clotrong nước. Để tiến hành khử trùng nướcbằng Clo đạt hiệu quả cao nhất nên tiến hànhkhi nước có độ pH thấp, trước khi xử lý ổnđịnh nước.Xét về mặt hiệu quả theo thời gian (hinh2them vo sau) cho thấy để diệt được 99% sốEcoli có trong nước bằng liều lượng 0,1 mg/lClo tự do, thời gian cần thiết đã tăng từ 6 phút(pH=6) lên 180 phút khi pH=11.Khi trong nước có ammoniac, các muối amonihay các hợp chất hữu cơ có chứa nhómamoni, thì Clo, axit hypoclorit, ion hypoclorittham gia vào phản ứng với chúng tạo thànhmonocloramin va` dicloraminHOCl +NH3 NH2Cl + H2OHOCl + NH2Cl NHCl2 + H2OHOCl + NHCL2 NCl3 + H2OĐể kết hợp 1mg clo tự do thành monocloramincần 0,2 mg ammoniac. Tỷ lệ giữamonocloramin và dicloramin khi cho clo vàonước chứa ammoniac biểu hiện trên hình 3.Trị số pH càng cao thì lượng clo kết hợp thànhdicloramin càng ít và nồng độ monocloramintrong nước càng cao, đồng thời khả năng diệttrùng càng giảm đi. Hình 4 cho thấy, tươngứng voi sự tăng của nồng độmonocloramin thìtỷ lệ vi trùng bị diệt giam đi. Khả năng diệttrùng của monocloramin thấp hơn củadicloramin khoảng 3 đến 5 lần. So với clo thìkhả năng diệt trùng của dicloramin lại thấphơn tù 20 đến 25 lần. Clo đã kết hợp thànhcloramin gọi là clo kết hợp, tổng hàm lượngcủa clo tự do , Cl2, HOCl OCl- và Clo kết hợpgiọ là clo hoạt tính.Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt đượchoàn toàn , sau khi khử trùng cần giữ lại mộtlượng clo dư thích hợp. Với các hệ thống cấpnước sinh hoạt, lượng clo dư cần thiết đểchống sự nhiễm bẩn trở lại của nước trongmạng lưới đường ống phân phối hoặc nơi tiêuthụ, thường lấy từ 0,2 – 0,3 mg/l tính theo clotự do. Do khả năng diệt trùng khác nhau củaclo tự do và clo kết hợp, lượng clo dư cầnthiết cũng khác nhau. Liều lượng clo dư chovào nước được xác định trực tiếp bằng thựcnghiệm(hinh`)Với biểu đồ hình () từ lượng clo dư có thể tìmđược lượng clo cần thiếtcho vào nước. Ví dụlượng clo dư là 0,3 mg/l thì lượng clo cần thiếtlà 0,75mg/l. Trong trường hợp nước có chứaammoniac hoặc muối amoni, biểu đồ hấp thụclocó dạng hình( ) . Ban đầu clo phản ứng vớicác muối amoni thành cloramin, khi tỷ số phântử CL2/ NH4+ dạng NH4+ ), thì toàn bộ cloramin đều bị oxyhóa và hàm lượng clo dư giảm xuống dần đếnđiểm 0 (điểm B trên biểu đồ hình 8.8 ). Tiếptục tăng lượng clo vào nước sẽ làm cho lượngclo dư tăng dần lên( đoạn sau điểm B ở biểuđồ hình 8.. Ở đây toàn bộ lượng clo dư là clotự do có độ hoạt tính diệt trùng cao. Như vậykhi khử trùng nước có chúa ammoniac vàmuối amoni, muốn đạt được hiệu quả caonhất, cần sử dụng một luọng clo lớn để cóđược lượng clo dư cần thiết là clo tự do(liềulượng cao hơn điểm sụt B hình 8. , phươngpháp này còn gọi là clo hóa tới điểm cực trị.Nếu liều lượng clo cần dùng quá lớn do hàmlượng muối amoni trong nước cao, thì có thểchọn liều lượng clo cho vào như hình 8.6 .Nghĩa là sử dụng lượng clo vừa đủ để đảmbảo sau 60 phút tiếp xúc còn được lượng clodư hoạt tính ở dạng các cloramin.Clo hóa với liều lượng cao.Để khử trùng nước bị nhiểm bẩn nặng, đặcbiệt khi nước có chứa vi trùng có sức đềkháng cao đối với các chất oxi hóa, và trongtrường hợp cần khử màu, mùi vị của nước, cóthể sử dụng clo với liều lượng cao đến 10mg/lhoặc hơn . Lượng clo lớn vùa đảm bảo khảnăng khử trùng và vừa oxi hóa các chất gâymùi vị. Tuy nhiên trong nhiều trường hợplượng clo dư còn lại trong nước khá lớn chonên cần phải khử bớt clo dư để hạ xuống đếnchuẩn từ 0,3- 0,5 mg/l, tránh ảnh hưởng đếnngười tiêu dung.Clo hóa nước kèm theo ammoniac hóaKhi nước có chứa phenol nếu choc lo vào sẽtạo ra clophenol có mùi và vị rất khó chịu. Đểkhắc phục, cần tiến hành ammoniac hóatrước( đưa ammoniac vào nước trước khi choclo vào). Lượng ammoniac hay muối amoniđưa vào nước lấy từ 0,5 – 1 g tính theo ionNH4+ cho 1g Cl. Choc lo vào nước sauammoniac, chúng sẽ kết hợp vào tạo racloramin, clo sẽ không có khả năng kết hợpvới phenol để tạo ra clophenol. Nếu pH củanước thấp phản ứng tao cloramin xảy rachậm. Nên tiến hnàh ammoniac hóa khi pH>7để tạo điều kiện cho phản ứng, ngăn ngừaphản ứng phụ thành clophenol. Trong nhiềutrường hợp sau khi ...