Sử dụng chlorine trong xử lý nước

Chlorine thường được dùng với mục đích chính là khử trùng nhằm diệt hay bất hoạt các vi sinh vật trong nước. Chlorine được thử nghiệm ở Bỉ (Begium) năm 1903 và được sử dụng đầu tiên tại Chicago (Mỹ) năm 1908. Ngoài ra, chlorine còn được dùng như một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất khử trong nước (Fe2+, Mn2+, H2S, NO2-, ...). Ở Việt Nam, chlorine cũng được sử dụng phổ biến để xử lý nước nuôi thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm sú và cá tra thâm canh. Sử dụng chlorine hợp lý...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng chlorine trong xử lý nước Sử dụng chlorine trong xử lý nướcChlorine thường được dùng với mục đích chính là khử trùng nhằm diệt haybất hoạt các vi sinh vật trong nước. Chlorine được thử nghiệm ở Bỉ(Begium) năm 1903 và được sử dụng đầu tiên tại Chicago (Mỹ) năm 1908.Ngoài ra, chlorine còn được dùng như một chất oxy hóa mạnh để oxy hóacác chất khử trong nước (Fe2+, Mn2+, H2S, NO2-, ...). Ở Việt Nam, chlorinecũng được sử dụng phổ biến để xử lý nước nuôi thủy sản, đặc biệt là nuôitôm sú và cá tra thâm canh. Sử dụng chlorine hợp lý sẽ mang lại lợi ích thiếtthực cho người sử dụng, nhưng nếu sử dụng không hợp lý sẽ gây tác hại chomôi trường và con người.Tác dụng và hiệu quả khử trùng của các dạng chlorineCác nguồn chlorine thương mại phổ biến là chlorine (Cl2), hypochloritecanxi [Ca(OCl)2] và hypochlorite natri (NaOCl). Chlorine có thể tan7160mg/L trong nước 20oC và nó phản ứng để tạo ra HOCl và HCl, HOCltiếp tục ion hóa tạo ra ion OCl:Cl2 + H2O = HOCl + HClHOCl = OCl- + H+Hypochlorite canxi và hypochlorite natri hòa tan trong nước cũng tạo raOCl-. Sự hiện diện của các dạng chlorine phụ thuộc vào pH của nước (xemhình trên), dạng Cl2 không hiện diện khi pH lớn hơn 2, HOCl là dạng phổbiến nhất khi pH nằm trong khoảng 1-7,48, HOCl=OCl- khi pH = 7,48 vàOCl- thì cao hơn HOCl khi pH trên 7,48. Mức độ nhạy cảm của vi sinh vậtđối với các dạng chlorine phụ thuộc rất lớn vào tốc độ khuếch tán vào trongtế bào, HOCl có hiệu quả khử trùng mạnh hơn OCl- khoảng 100 lần doHOCl có kích thước phân tử nhỏ và trung hòa điện tích nên dễ dàng khuếchtán vào tế bào hơn so với OCl-. Do đó, chlorine chỉ có hiệu quả khử trùngcao khi pH nhỏ hơn 6. Không nên dùng chlorine khi pH lớn hơn 7,48 vàkhông được bón vôi trước khi khử trùng nước. Các bào tử của vi sinh vật cókhả năng chịu đựng chlorine ở nồng độ cao so với tế bào sinh dưỡng bởi vìchlorine khó khuếch tán qua vỏ của bào tử.Cơ chế tác dụng của chlorine trong khử trùng là HOCl phản ứng với hệenzyme oxy hóa glucose và các hoạt động trao đổi chất, kết quả gây chết tếbào. Phản ứng này có liên quan đến sự oxy hóa của HOCl đối với enzyme cóchứa gốc HS-. Đa số virus đều không có enzyme chứa gố HS- nên chlorinehầu như khôngcó tác dụng diệt hay bất hoạt virus (trừ một số trường hợp cụthể được chỉ định).Để diệt vi sinh vật nước ngọt có thể dùng 1,5 mg/L của Cl (tương đương 6mg/L của Ca(OCl)2 70%). Trong môi trường mặn lợ do độ pH thường khácao nên khử trùng với nồng độ 5-7 mg/L của Cl (tương đương 20-30 mg/Lcủa Ca(OCl)2 70%).Tác dụng oxy hóa của chlorineChlorine (Cl2, NaOCl, Ca(OCl)2) còn có tác dụng oxy hóa các ion khử vô cơ(Fe2+, Mn2+, NO2- và H2S) và hợp chất hữu cơ. Các phản ứng oxy hóa nàythường chuyển hóa các chất độc thành các chất không độc. Cl2, HOCl, vàOCl- cũng bị khử thành dạng Cl-, ít độc. Để oxy hóa 1mg/L H2S, Fe2+,Mn2+ và NO2- cần dùng lần lượt là 8,5 mg/L, 0,6 mg/L, 1,3 mg/L và 1,5mg/L của Cl. Do đó, sự hiện diện của hợp chất hữu cơ và khử vô cơ trongnước làm tăng liều lượng chlorine khi khử trùng.Những tác hại khi khử trùng nước bằng chlorineChlorine tự do (Cl2, HOCl và OCl-) tồn lưu trong nước sẽ gây độc đối vớitôm cá và các loài thủy sinh vật. Nồng độ chlorine tự do tối đa cho phép đốivới thủy sinh vật là 0,01 mg/L. Ở nồng độ 0,1 mg/L, chlorine tự do có thểgây chết hầu hết phiêu sinh vật biển và nồng độ chlorine tự do 0,37 mg/L cóthể gây chết cá. Do đó, sau khi khử trùng nên khử chlorine hoặc sục khímạnh trong 3-5 ngày trước khi thả cá. Có thể khử chlorine sau khi khử trùngbằng Na2S2O3, để loại bỏ 1 mg/L Cl cần dùng 6,99 mg/L Na2S2O3.C12 + 2Na2S2O3·5H2O → Na2S4O6 + 2NaCl + 10H2OTrong môi trường giàu muối dinh dưỡng, ROCL phản ứng với NH3 hìnhthành các hợp chất chloramine (NH2Cl, NHCl2 hoặc NCl3), các hợp chất nàybền, có thời gian lưu tồn lâu và cũng độc đối với sinh vật. Các hợp chấtchloramine có tác dụng giống như NO2-, chúng phản ứng với Hemoglobinetạo thành Methemoglobine gây ra chứng bệnh máu màu nâu và làm giảmkhả năng vận chuyển oxy của máu (cá bị nổi đầu). Do đó, không nên dùngchlorine để diệt tảo và diệt khuẩn cho ao nuôi, chlorine sẽ làm giảm sinhtrưởng và tỉ lệ sống của cá.Trong môi trường giàu xác hữu cơ, HOCl sẽ phản ứng với CH4 và cácnguyên tố khác có trong nước để hình thành các hợp chất Trihalomethan(CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, ...). Trihalomethan (THMs) là các hợp chất độcvới thủy sinh vật và con người, chúng được xem là tác nhân gây bệnh ungthư ở người và động vật. Trihalomethan rất bền, chúng có thể tích tụ trongcơ thể động vật và truyền từ sinh vật này sang sinh vật khác trong chuỗi dinhdưỡng. Giới hạn của EPA (Hoa Kỳ) về hàn lượng THMs trong nguồn nướcsau xử lý chlorine phải nhỏ hơn 80 µg/L.Như vậy, chlorine có hiệu quả tốt để diệt khuẩn các nhóm sinh vật kíchthước nhỏ, đối với bào tử của vi sinh vật và virus thì hiệu quả xử lý khôngcao. Chỉ nên dùng chlorine để khử trùng nguồn nước cấp vào đầu vụ nuôi.Không nên xử lý chlor ...