Trang 4
HÌNH VẼ
Hình 1. Sơ đồ điều chế Cl2 trong phòng thí nghiệm ................................................. 10
Hình 2. Sơ đồ điều chế Cl2 trong công nghiệp .......................................................... 11
Hình 3. Sơ đồ tính toán nhu cầu clo cần thiết cho khử trùng .................................... 16
Hình 4. Hệ thống pha chế Clo – Clorator ................................................................. 19
Hình 5. Sơ đồ hệ thống khử trùng bằng clo .............................................................. 20
Hình 6. Biểu đồ so sánh nồng độ phân ly HOCl và OCl- theo pH ........................... 22
Hình 7. Biểu đồ tiêu thụ clo trong xử lý nước .......................................................... 27
Hình 8. Mô hình bàng quang..................................................................................... 41
Hình 9. Bước sóng của tia cực tím ............................................................................ 55
Hình 10. Nguyên lý diệt trùng của tia cực tím .......................................................... 56
Hình 11. Nồng độ THMs tạo thành sau 1 ngày clo hoá các mẫu nước giả .............. 60
Hình 12. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH tới sự tạo thành THMs ............................. 61
Trang 5
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Nước là một hợp chất liên quan trực tiếp và rộng rãi đến sự sống trên trái đất, là
cơ sở của sự sống của mọi sinh vật. Đối với thế giới vô sinh nước là một thành phần
tham gia rộng rãi vào các phản ứng hóa học, là dung môi và là môi trường tàng trữ
các điều kiện để thúc đẩy hay kìm hãm các quá trình hóa học. Đối với con người và
các hoạt động sản xuất, nước là nguồn nguyên liệu chiếm tỉ trọng lớn nhất.
Do nhu cầu nước càng tăng và chất lượng nước ngày càng đòi hỏi cao hơn, các
nguồn nước đủ tiêu chuẩn từ các nguồn thiên nhiên ngày càng ít đi nên việc phải áp
dụng các công nghệ xử lý nước nhằm thỏa mãn chất lượng cho mục đích sử dụng
ngày càng gia tăng. Công nghệ xử lý nước đặt ra mục tiêu là loại bỏ các thành phần
tạp chất không phù hợp với mục đích sử dụng hoặc đưa các tạp chất đó về dạng
chấp nhận được trong phạm vi cho phép.
Hiện nay việc sử dụng clo lỏng trong xử lý nước cấp là công nghệ được sử
dụng rộng rãi không những ở Việt Nam mà trên toàn thế giới. Clo được sử dụng
trong xử lý sơ bộ khi nước hợp chất hữu cơ, sắt, mangan, H2S, nước bị nhiễm khuẩn
nặng. Sau khi nước được xử lý sạch Clo được dùng để khử trùng, tiêu diệt các loại
vi khuẩn còn tồn tại trong nước. Do có tính oxi hoá cao, chi phí thấp và dễ sử dụng
nên Clo được sử dụng rất rộng rãi.
Tuy nhiên trong những năm gần đây người ta đã phát hiện ra những sản phẩm
phụ của clo gây ảnh hưởng rất xấu đến sức khoẻ con người mà điển hình là hợp chất
Trihalomethanes. Trihalomethanes là sản phẩm phụ được hình thành do các halogen
kết hợp với các hợp chất hữu cơ trong nước. Trihalomethanes có tác động xấu đến
sức khỏe con người đặc biệt có thể gây bệnh ung thư ở nồng độ cao. Nhiều chính
phủ đã đặt ra giới hạn cho phép nồng độ Trihalomethanes trong nước uống ví dụ
như Hoa Kỳ là 80 phần tỷ.
Trang 6
Xuất phát từ hiện trạng nêu trên, vấn đề đánh giá việc sử dụng clo lỏng trong
xử lý nước cấp là rất cần thiết. Trên cơ sở những luận cứ này em đã nghiên cứu đề
tài: “Đánh giá việc sử dụng clo lỏng trong xử lý nước cấp”.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu việc sử dụng Clo lỏng trong xử lý nước.
Nghiên cứu các sự ảnh hưởng của các sản phẩm phụ của khử trùng tới sức khỏe
con người.
Đánh giá các giải pháp loại bỏ hoặc giảm thiểu Trihalomethanes trong xử lý
nước.
3. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Thu thập các số liệu cần thiết phục vụ cho đề tài.
Khái quát các công nghệ xử lý nước có sử dụng Clo lỏng hiện nay
Phân tích nguyên nhân tạo thành các hợp chất gây hại khi sử dụng clo trong xử lý
nước. Khái quát ảnh hưởng của Trihalomethanes tới sức khỏe con người.
Đề xuất các giải pháp và công nghệ trong xử lý nước để giảm thiểu và loại bỏ các
hợp chất có hại của clo.
Đánh giá việc sử dụng clo trong xử lý nước
4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu các dây chuyền công nghệ xử lý nước có sử dụng clo lỏng trong
một số công đoạn.
5. Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Thu thập thông tin và tài liệu về các công nghệ xử lý nước có sử dụng clo hiện
nay ở Việt Nam và thế giới.
Trang 7
Nghiên cứu tài liệu về các tác nhân gây hại của các hợp chất chứa clo sinh ra
trong quá trình xử lý nước tới sức khỏe con người. Phân tích các thông tin thu
thập được để viết luận văn.
* Phương pháp chuyên gia
Tham khảo và xin ý kiến đóng góp của các chuyên gia.
Trang 8
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CÓ SỬ DỤNG
CLO LỎNG
1.1. CỞ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.1. Khái quát về Clo
1.1.1.1. Nguyên tố clo
Nguyên tố clo có kí hiệu hóa học là Cl, khối lượng nguyên tử: 35,45, vị trí
trong hệ thống tuần hoàn: ô số 17, nhóm VIIA, chu kì 3, phân nhóm chính 7a, công
thức phân tử: Cl2.
Vào năm 1774 clo được khám phá bởi nhà hóa học Thụy Điển Carl William
Scheele và được thừa nhận là một nguyên tố vào năm 1810 bởi nhà hóa học người
Anh Humphry Davy. Tuy nhiên hợp chất chứa clo được con người sử dụng rộng rãi
từ thời xa xưa điển hình là muối ăn (NaCl). Thời trung cổ, các nhà giả kim thuật đã
biết điều chế axit clohidric bằng cách cho axit sunfuric tác dụng với muối ăn. Tên
gọi clo (Chloas) theo tiếng Hy lạp có nghĩa là “vàng lục”, đó cũng chính là màu sắc
của khí clo.
Clo chiếm 0,05% khối lượng vỏ trái đất. Do hoạt động hoá học mạnh nên clo
hầu như chỉ tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chủ yếu là muối clorua (NaCl) .
NaCl có nhiều trong nước biển và những vỉa lớn rải rác trong vỏ trái đất ở dạng rắn
gọi là muối mỏ. Ngoài ra một vài hợp chất khác của clo cũng phổ biến trong tự
nhiên, ví dụ kali clorua là thành phần của chất khoáng cacnalit KCl.MgCl2.6H2O.
1.1.1.2. Tính chất vật lý
Ở điều kiện thường, clo là chất khí màu vàng lục, mùi xốc, nặng hơn không khí
2,5 lần. Dưới áp suất thường, clo hóa lỏng ở -33,6oC và hóa rắn ở -101,0oC. Ở 20oC,
một thể tích nước hoà tan 2,5 thể tích clo. Dung dịch của khí clo trong nước còn gọi
là nước clo có màu vàng nhạt. Khi tồn trữ và vận chuyển, clo tồn tại ở trạng thái khí
hóa lỏng bằng cách nén khí clo trong các bình thép chịu lực ở áp suất 6÷8at.