Clo và Hydrogen Peroxide – Loại nào tốt hơn cho xử lý nước?
Ngành công nghiệp xử lý nước đã sử dụng Clo (Cl2) trong hơn một trăm năm. Khí clo được sử dụng ở Bỉ vào năm 1903 để khử trùng nước uống. Năm 1908, thành phố Jersey, New Jersey, đã sử dụng clo lỏng đầu tiên để khử trùng nước (natri hypoclorit). Vào những năm 1950, Đông Âu là những nước đầu tiên sử dụng hydrogen peroxide (H2O2) để khử trùng nước uống. H2O2 được biết đến với hiệu quả oxy hóa và diệt khuẩn cao. Hydrogen peroxide không được sử dụng thường xuyên để khử trùng nước uống, nhưng mức độ phổ biến của nó dường như tăng lên mỗi năm.
Việc sử dụng clo trong nước uống luôn phổ biến kể từ khi nó lần đầu tiên được giới thiệu, và nó vẫn còn phổ biến. Mấu chốt của clo là nó là một chất khử trùng tuyệt vời. Clo độc đối với mầm bệnh và rất hiệu quả, nhưng clo có thể gây hại không chỉ cho vi sinh vật mà còn cho con người. Clo là một chất gây kích ứng mắt đối với con người và chất gây kích ứng đường mũi và hệ hô hấp của con người. Clo là một chất khử trùng tuyệt vời nhưng không phải là chất ôxy hóa mạnh, đây là nơi mà H2O2 tách ra khỏi clo.
Hydrogen peroxide – chất ôxy hoá
Hydrogen peroxide là một chất oxy hóa mạnh. Trên thực tế, nó mạnh hơn clo (Cl2), clo đioxit (ClO2) và thuốc tím (KMnO4). Ngoài ra, thông qua xúc tác, hydrogen peroxide có thể được chuyển đổi thành các gốc hydroxyl (OH). Bài viết này không phải để nói rằng một công nghệ này tốt hơn công nghệ kia, mà là để cho bạn biết những gì clo có thể làm và không thể làm và hiểu được vai trò của việc sử dụng hydrogen peroxide (chất ôxy hoá) trong xử lý nước.
Ưu điểm chính mà H2O2 có so với clo là nó không tạo thành sản phẩm phụ khử trùng (DBP’s) như trihalomethanes (THM) được biết đến là chất gây ung thư. Bất cứ khi nào sử dụng clo, bạn phải tuân thủ theo lượng chính xác của than hoạt tính dạng hạt (GAC) để loại bỏ DBP một cách hiệu quả. Mặt khác, Hydrogen Peroxide dường như không tạo ra DBP như vậy.
Các chuyên gia xử lý nước có thể phải thay đổi suy nghĩ khi so sánh hydrogen peroxide với clo vì chúng là hai loại khác nhau. Một loại là chất khử trùng tuyệt vời (clo), nhưng loại còn lại là chất ôxy hóa tuyệt vời (hydrogen peroxide) và cách chúng được sử dụng rất khác nhau.
Clo yêu cầu thời gian tiếp xúc, thường là 20 phút cho mỗi gallon trên một phút dòng chảy. Do đó, nếu bạn đang chạy 10 GPM, bạn cần 200 gallon thời gian tiếp xúc (10 GPM x 20 phút = 200 GPM). Mặt khác, hydrogen peroxide không phải là một chất khử trùng tốt mà là một chất ôxy hóa tuyệt vời. Nó không yêu cầu thời gian liên lạc. Thời gian tiếp xúc chỉ làm loãng khả năng oxy hóa của nó. Do đó, bạn không muốn sử dụng hydrogen peroxide với bể chứa.
Hydrogen peroxide và clo
Nếu bạn chưa tìm ra – hydrogen peroxide (chất ôxy hoá) không phải là một ý tưởng hay để khử trùng; giống như clo không phải là một ý tưởng tốt cho quá trình oxy hóa. Nếu bạn có nước bề mặt và cần khử trùng nó, đặc biệt là nếu có tảo, thì clo vượt trội hơn hẳn so với hydrogen peroxide. Tuy nhiên, nếu bạn có hàm lượng sắt hoặc lưu huỳnh quá cao, thì clo không phải là lựa chọn tốt, nhưng hydrogen peroxide thì có. Loại bỏ sắt và lưu huỳnh được thực hiện tốt nhất bằng quá trình oxy hóa, và H2O2 là một chất oxy hóa tuyệt vời.
Chỉ cần không nhầm lẫn giữa quá trình oxy hóa và khử trùng. Định nghĩa về khử trùng là “quá trình làm sạch một thứ gì đó, đặc biệt là bằng hóa chất, để tiêu diệt vi khuẩn”. Mặt khác, quá trình oxy hóa lại khác. Các thuật ngữ oxy hóa và khử có thể được định nghĩa bằng cách thêm hoặc bớt oxy vào một hợp chất. Cả quá trình khử và quá trình oxi hóa đều trùng hợp, vì vậy chúng tôi gọi đó là “phản ứng oxi hóa khử”.
Như đã nêu, hydrogen peroxide (chất ôxy hoá) có công thức hóa học là H2O2 và là một chất ôxy hóa tương tự như ôxy nhưng mạnh hơn đáng kể. Hoạt động oxy hóa của hydrogen peroxide (chất ôxy hoá) là kết quả của sự hiện diện của nguyên tử oxy thừa so với cấu trúc của nước. Tôi muốn nói rằng “Hydrogen peroxide rất dễ tha thứ.” Ý tôi muốn nói là (khi áp dụng đúng cách) một lượng cực lớn sắt và hydro sunfua có thể được loại bỏ khỏi nguồn cung cấp nước một cách hiệu quả và nhất quán.
Nhiều chuyên gia xử lý nước đã tham gia vào việc tiên phong của công nghệ hydrogen peroxide… thậm chí trước cả tôi. Tuy nhiên, trong hơn 25 năm sử dụng H2O2, tôi nghi ngờ rằng có ai đó đã bán số lượng lớn các hệ thống mà chúng tôi có. Tôi sẽ là người đầu tiên thừa nhận rằng chúng tôi đã mắc rất nhiều sai lầm trong thời gian đầu.
Trong số đó là những điều sau đây:
- Chúng ta đã từng sử dụng bình tiếp xúc hoặc bơm H2O2 trước bình áp suất – tất cả những gì làm được là làm chậm quá trình oxy hóa. Bây giờ chúng tôi bơm nó ngay trước một bình carbon xúc tác.
- Chúng tôi đã từng sử dụng một máy trộn tĩnh – tất cả những gì làm được là đánh bay một số bọt khí và làm phản ứng yếu đi. Không cần máy trộn tĩnh. Trên thực tế, một máy trộn tĩnh có tác dụng ngược.
- Chúng tôi đã từng sử dụng một công tắc dòng chảy để kích hoạt máy bơm H2O2 (hoặc móc nó vào công tắc áp suất để nó chạy khi máy bơm chạy – bây giờ chúng tôi sử dụng đồng hồ đo và hệ thống phun tỷ lệ để bơm “lượng chính xác” H2O2 bất kể cho dù luồng là 1 GPM hay 18 GPM.
- Chúng tôi đã từng sử dụng hydrogen peroxide (chất ôxy hoá) thông thường, chất này “phân hủy” nhanh chóng – bây giờ chúng tôi đã sử dụng nó “ổn định” để không bị phân hủy và duy trì ở cường độ tối đa trong hơn một năm.
Chúng tôi vẫn có tình yêu với clo
Không phải chúng tôi ghét clo – nó cần thiết trong nhiều trường hợp – nhưng chúng tôi thích hydrogen peroxide để khử sắt và lưu huỳnh. Hạn chế duy nhất đối với hệ thống H2O2 là bạn sẽ có hóa đơn peroxide chi phí hàng năm cao hơn một chút, nhưng điều đó không đáng kể để có nước không chứa sắt và lưu huỳnh tuyệt vời.
Còn về bảo trì? Tất nhiên, tất cả các loại nước đều khác nhau, và hóa học của nước là cực kỳ quan trọng. “Các chất gây ô nhiễm cạnh tranh” có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của H2O2 như một chất ôxy hóa. Do đó, phân tích chi tiết nước trong phòng thí nghiệm là điều tối quan trọng đối với H2O2, clo hoặc bất kỳ loại xử lý nước nào khác.
Thông thường, carbon xúc tác trong bể chứa cần được thay thế khoảng 5 năm một lần, nhưng nó có thể thường xuyên hơn hoặc ít hơn… tùy thuộc vào phân tích nước và sử dụng hàng ngày. Hydrogen Peroxide nói chung là giải pháp tốt nhất cho lưu huỳnh và hàm lượng sắt cao. Nó không hoàn hảo, nhưng nó gần hơn bất kỳ công nghệ nào khác được tìm thấy ở mức giá mà bạn có thể mua được.
Nhìn chung, hydrogen peroxide đắt hơn clo và hoạt động tốt nhất khi có sắt và lưu huỳnh trong nước cấp. Vì nó hoạt động nhanh hơn clo nên không cần bể tiếp xúc. Ngoài ra, H2O2 có hiệu quả ở phạm vi pH toàn diện hơn, có nghĩa là nó hiệu quả hơn trên nhiều loại nước hơn.