Tổng hợp Top 5 hóa chất keo tụ trong xử lý nước thải

Ngày nay có rất nhiều hóa chất được sử dụng trong xử lý nước thải. Tuỳ vào từng tính chất riêng của mỗi loại nước thải, người ta sẽ sử dụng một hoặc kết hợp nhiều loại hóa chất khác nhau để xử lý nước. Trong đó, hóa chất keo tụ trong xử lý nước thải là một nhóm hóa chất phổ biến, được dùng trong hầu hết các phương pháp hiện nay.

Nhóm hóa chất keo tụ là gì?

Keo tụ là một quá trình phá vỡ độ bền, đồng thời liên kết với các hạt keo, thể là hạt silica, kim loại nặng, hay xác chết vi sinh, cũng có thể là chất rắn hữu cơ,…

Đối với nguồn nước thải bị ô nhiễm bởi những kim loại nặng và chất rắn không tan có kích thước nhỏ, việc tự lắng bằng trọng lực là điều hầu như không khả quan. Trong trường hợp này, người ta thường sử dụng hóa chất keo tụ trong xử lý nước thải nhằm mục đích tạo ra kết tủa, tăng kích thước các hạt cặn này, nhờ đó mà việc lắng sẽ trở nên dễ dàng hơn.

Hóa chất keo tụ là gì?

Trong nước thải có chứa các hạt keo mang điện tích cùng dấu với nhau. Chúng có lực tĩnh điện và kích thước rất nhỏ bé. Bởi khả năng hấp thụ được ion có sẵn trong môi trường xung quanh, chúng được bảo vệ bằng một lớp vỏ ion và nhờ đó không bị lắng xuống dưới. Lớp vỏ bảo vệ này có thể mang điện tích dương hoặc điện tích âm. Sự chênh lệch điện thế giữa bề mặt các hạt keo và lớp vỏ bọc bên ngoài được định nghĩa là thế zeta.

Nếu thế zeta càng lớn thì độ bền vững của các hạt keo càng cao. Do đó, để phá vỡ được liên kết của lớp vỏ này, người ta sẽ bổ sung vào nguồn nước các chất keo tụ, tức là các ion mang điện tích trái dấu. Từ đó, các hạt keo sẽ không có lớp bảo vệ và dễ dàng bị tách ra khỏi dung dịch. Quá trình này chính là cơ chế keo tụ.

Cơ chế hoạt động của quá trình keo tụ

Cơ chế chính của quá trình keo tụ là làm mất đi sự ổn định của dung dịch keo có trong nước thải bằng những biện pháp:

Tạo lực nén lớp điện tích kép được hình thành giữa pha rắn và pha lỏng làm giảm điện thế bề mặt bằng cách hấp phụ và trung hoà điện tích.
Hình thành cầu nối giữa những hạt keo.
Cuối cùng là bắt giữ các hạt keo.

Hai cơ chế hoạt động của quá trình keo tụ phổ biến hiện nay đó là:

Cơ chế xử lý trung hoà điện tích:

Chất keo tụ trong xử lý nước thải hấp thụ các phân tử mang điện tích trái dấu với điện tích của các hạt keo làm giảm điện thế zeta, từ đó sự đẩy tĩnh điện của hạt keo giảm xuống,khi đó hệ keo sẽ mất đi tính ổn định.
Nếu lượng chất keo tụ cho vào nước quá nhiều sẽ gây hiện tượng keo tụ quét bông. Quá trình này góp phần làm tăng hiệu quả keo tụ, qua đó, hệ keo cũng sẽ bị mất ổn định.

Cơ chế xử lý tạo cầu nối

Để làm tăng cường quá trình keo tụ người ta cho thêm vào chất keo tụ các hợp chất polymer trợ keo tụ. Các polymer này tạo ra sự dính kết giữa các hạt keo với nhau

Cơ chế tạo cầu nối xảy ra trong 5 phản ứng:

Phản ứng 1: phân tử polymer sẽ tạo kết dính vào các hạt keo

Cơ chế tạo cầu nối

Phản ứng 2: Đuôi polymer đã hấp phụ duỗi ra gắn vào vị trí trống trên bề mặt các hạt keo khác dẫn đến việc hình thành lớp bông cặn.

Tạo bông cặn

Phản ứng 3: Nếu đoạn cuối cùng của polymer duỗi ra mà không tiếp xúc với vị trí trống trên các hạt khác thì chúng sẽ gấp lại và tiếp xúc với mặt khác của chính hạt keo đó.
Phản ứng 4: khi phân tử polymer dư làm cho bề mặt các hạt keo bảo hoà, làm cho hết vị trí trống để hình thành cầu nối dẫn đến hệ keo sẽ ổn định lại.
Phản ứng 5: Khi quá trình xáo trộn quá lâu hoặc nhanh sẽ làm cho các bông cặn bị phá vỡ và chúng trở về trạng thái ổn định ban đầu.

Có những loại hóa chất keo tụ nào?

Những hóa chất keo tụ trong xử lý nước thải có rất nhiều loại, tiêu biểu như

Chất Polytetsu

Polytetsu là dạng hóa chất keo tụ gốc sắt. Đây là một chất tạo bông đối với các hạt bụi kích thước nhỏ và chúng có khả năng khử mùi nhanh trong quá trình xử lý nước thải. Polytetsu là chất có tác dụng mạnh hơn nhiều so với các chất keo tụ gốc nhôm hay kim loại như Clorua sắt (Ferric chloride), nhôm sunfat, hay Poly Aluminium Chloride. Chất này sử dụng cho keo tụ và tạo bông khi xử lý nước thải và nước hồ bơi, làm giảm thành phần BOD và COD trong nước thải.

Chất Polymer Anion

Polymer Anion có công thức hoá học là CONH2(CH2-CH-)n được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải của ngành công nghiệp hiện đại. Đặc biệt, chất này ứng dụng xử lí bùn thải rất tốt, loại bỏ bùn một cách trietj để. Chất tạo bông Polymer Anion có khả năng xử lý nguồn nước mặn có chứa rất nhiều ion kim loại cao như magie và sắt. Để tăng tính hiệu quả, người ta thường kết hợp thêm với một số hóa chất khác.

Hóa chất phèn nhôm

Một trong những loại hoá chất keo tụ xử lý nước thải, tạo lắng hiệu quả nhất hiện nay chính là phèn nhôm. Chất này được sử dụng phổ biến trong xử lý các nước thải công nghiệp. Nhôm sunfat có công thức Al2(SO4)3.17H2O là hợp chất vô cơ có ngậm tinh thể nước. Trong quá trình xử lý nước hay lọc nước, phèn nhôm làm các tạp chất đông lại và kết thành hạt lớn hơn rồi lắng thành cặn ở dưới đáy bình nước. Quá trình này còn được gọi là quá trình làm đông hay kết bông.

Chất keo tụ PAM (Polymer Cation)

PAM (anionic polyacrylamide hay Polyacrylamide) là hóa chất Polymer Cation có cấu tạo từ acrylamide. Các chất này giúp tạo ra độ nhớt cho nước, là chất keo tụ giúp lắng đọng những chất bẩn lơ lửng trong quá trình xử lý nước bẩn hồ bơi, nước thải công nghiệp, hay nước sinh hoạt dễ dàng hơn. Hóa chất PAM cũng có khả năng cô đặc và hút nước nhanh chóng,làm tăng độ lắng, thích hợp cho xử lý bùn hữu cơ.

Hợp chất phèn sắt

Phèn sắt có công thức hoá học Fe2(SO4)3.nH2O) luôn là sự lựa chọn tốt nhất trong vấn đề xử lý nước thải hiện nay. Tương tự như phèn nhôm, sắt III sunfat cũng có cơ chế để xử lý nước thải tương tự như cơ chế của phèn nhôm.

Phèn sắt dùng trong xử lý nước thải

Tuy nhiên, phèn sắt rất ít bị nhiệt độ tác động khi phản ứng thuỷ phân chứ không như phèn nhôm. Phèn sắt sử dụng cho xử lý những loại nước thải có độ pH nằm từ 5 đến 9. Chúng rất có hiệu quả trong việc loại bỏ photphat trong xử lý nước thải.

Chất keo tụ tổng hợp PAC

Chất keo tụ PAC là chất tổng hợp của tất cả các Polymer vô cơ đa năng nói chung chứ không riêng một chất nào cả. PAC thường là những hợp chất có hàm lượng nhôm trung bình chiếm khoảng từ 29 – 32%. Với mục đích sử dụng là chất trợ lắng, PAC giúp làm tăng hiệu quả của keo tụ và xử lí những cặn bẩn trong quá trình xử lý nguồn nước thải bị ô nhiễm.

Chất keo tụ PAC xử lý nước thải

Trong quy trình xử lý nước thải công nghiệp, PAC được ứng dụng để chuyên xử lý nước thải công nghiệp sản xuất chế tạo giấy, dệt nhuộm, hay chế biến thuỷ hải sản, …; xử lý nước ở nơi nuôi trồng thủy sản hay nhằm kết tụ lọc cặn bẩn để làm sạch nguồn nước cấp cho người dân sử dụng.

Để được tư vấn – vui lòng liên hệ: