Các ứng dụng có hàm lượng muối cao khá phổ biến ví dụ như trong các ngành thực phẩm có các quy trình sử dụng muối, hoặc ngay cả trong các quy trình xử lý nước, xử lý nước thải cũng có thể liên quan đến các nguồn nước nhiễm mặn (Natri Clorua). Ngoài ra, nước biển, chứa khoảng 3% muối, thường được sử dụng làm nước làm mát trong nhiều nhà máy, như các nhà máy sản xuất điện.
Phương pháp phân tích COD bị ảnh hưởng (nhiễu) chủ yếu bởi nồng độ muối trong mẫu. Nồng độ muối cao có thể làm sai lệch kết quả phân tích COD.
QCVN 08:2023/BTNMT đã quy định: “-Đối với các khu vực nước mặt bị nhiễm mặn, việc phân loại chất lượng nước phải sử dụng thông số TOC thay cho thông số COD”
Phép phân tích TOC (Tổng Carbon Hữu Cơ) luôn bao gồm bước loại bỏ TIC (Tổng Carbon Vô Cơ), bước oxy hóa TOC, bước phân tích khí CO2 thu được và biểu diễn kết quả TOC theo mgC/l.
Một trong những vấn đề lớn thách thức cả hai phương pháp Oxy hóa bằng Nhiệt và bằng UV/Persulfate trong phép phân tích Tổng lượng Carbon hữu cơ (TOC) là khó khăn khi đo các mẫu có chứa muối. Ngay cả các mẫu chứa hàm lượng muối thấp từ 1%.
Thực nghiệm cho thấy, việc phân tích TOC trong phòng thí nghiệm và phân tích online các mẫu nước nhiễm mặn bằng cách sử dụng các kỹ thuật oxy hóa truyền thống (nhiệt, UV/persulfate) vừa khó khăn và kết quả kém tin cậy. Các vấn đề này có thể được khắc phục phần nào bằng các phương pháp chuẩn bị mẫu phòng thí nghiệm nhưng khó có thể giải quyết đối với ứng dụng phân tích online.
Sự phát triển của dòng máy HACH BioTector TOC với quy trình OXY HÓA NÂNG CAO HAI GIAI ĐOẠN (TSAO) đã được cấp bằng sáng chế, đã khắc phục được những hạn chế liên quan đến các phương pháp oxy hóa truyền thống và cung cấp một giải pháp thực sự cho “nước nhiễm mặn”.
Các công nghệ phân tích TOC truyền thống
Phương pháp oxy hóa truyền thống bao gồm: các phương pháp Oxy hóa bằng nhiệt và Oxy hóa bằng UV/Persulfate.
Trong quy trình oxy hóa bằng nhiệt, mặc dù nồng độ muối không có xu hướng tác động đáng kể đến kết quả TOC, nhưng sự tích tụ của muối và cặn bên trong buồng phản ứng nhiệt dẫn đến yêu cầu phải hiệu chuẩn lại liên tục và cuối cùng dẫn đến việc làm sạch và thay thế buồng phản ứng thường xuyên. Những rào cản vật lý này chứng tỏ công nghệ này không phù hợp để phân tích TOC online.
Trong quy trình oxy hóa bằng UV Persulfate, các mẫu chứa hàm lượng clorua trên 0,05% sẽ làm chậm hoặc thậm chí dừng toàn bộ quá trình oxy hóa. Ion clo phản ứng với thuốc thử persulfate trong buồng phản ứng, chuyển đổi thành ion sunfat, do đó ngăn chặn sự hình thành các gốc persulfate cần thiết cho quá trình oxy hóa.
Giải pháp BioTector:
Một giải pháp cho tất cả những vấn đề này là máy phân tích TOC HACH BioTector. Máy phân tích BioTector đã được phát triển đặc biệt để phân tích liên tục trong môi trường online có tính thách thức cao và qua kiểm nghiệm, xử lý được các ứng dụng khó khăn nhất, bao gồm cả mẫu có hàm lượng muối cao.
Chìa khóa thành công của thiết bị HACH Biotector nằm ở công nghệ Oxy hóa kết hợp tự làm sạch “QUY TRÌNH OXY HÓA NÂNG CAO HAI GIAI ĐOẠN (TSAO)”. Quá trình oxy hóa hóa học đã được cấp bằng sáng chế này sử dụng các gốc ozone và hydroxyl trong môi trường có độ pH cao để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ.
Một tính năng độc đáo của quy trình TSAO là nó cho phép oxy hóa hoàn toàn một thể tích mẫu lớn, có thể chứa tới 30% NaCl, mà không gây bất kì sự nhiễu hoặc ảnh hưởng nào đến kết quả TOC. Quy trình TSAO không gặp phải bất kỳ hạn chế nào như tích tụ muối bên trong buồng phản ứng hoặc ức chế quá trình oxy hóa như công nghệ sử dụng nhiệt và sử dụng UV/Persulfate.
Với khả năng xử lý các mẫu chứa muối, canxi, chất béo, dầu mỡ và các hạt rắn, nguyên lý oxy hóa TSAO giúp máy phân tích HACH TOC Biotector trở thành thiết bị đáng tin cậy để theo dõi nồng độ TOC online đối với các mẫu nước mặt kể cả nhiễm mặn, nước thải, nước cấp sau xử lý, nước làm mát nguồn gốc nước biển.
Phân tích chuyên sâu:
Ảnh hưởng của nồng độ muối đến quy trình TSAO đã được nghiên cứu với Máy phân tích HACH TOC BioTector. Các dung dịch chuẩn, chứa 100 mgC/l được chuẩn bị bằng Axit axetic, Kali hydro Phthalate (KHP), Methanol và Ethylenediamine. Các dung dịch được trộn với lượng NaCl để tạo các mẫu chứa các nồng độ muối 0, 1, 3, 5, 10, 15 và 20%.
Kết quả phân tích TOC ở các mẫu có nồng độ muối khác nhau như bảng và số liệu dưới đây:
Như có thể thấy trong các kết quả ở trên, ngay cả ở nồng độ muối rất cao (20% w/v), không có tác động đáng kể nào của nồng độ muối đối với quy trình TSAO và kết quả TOC của máy BioTector. Kết quả phân tích cho thấy, trong tất cả các mẫu được thử nghiệm, tác động của nồng độ muối (từ 0% đến 20% w/v) vẫn không ảnh hưởng đến độ chính xác của máy phân tích: 3%. Do đó, sự cản trở của muối đã được chứng minh là không đáng kể trên máy phân tích BioTector TOC.
Điều đáng chú ý là máy phân tích BioTector TOC và quy trình TSAO đã được chứng minh là rất thành công với nhiều ứng dụng trong các nhà máy hóa chất và nước thải. Ở những nhà máy này, mức TOC thay đổi từ cực thấp, ví dụ: mức 200µg/l (ppb) đến cực cao, ví dụ: Mức 100.000mgC/l (ppm) và nồng độ muối có thể cao tới 30%.
Có hai lý do chính khiến cho nồng độ muối không hoặc ảnh hưởng không đáng kể đến nguyên lý Oxy hóa TSAO:
1. Các tác nhân oxy hóa rất mạnh (gốc hydroxyl) không bị cản trở bởi sự có mặt của bất kỳ loại muối nào.
2. Mẫu sau khi bị oxy hóa, với muối vẫn còn trong dung dịch trong suốt quá trình oxy hóa hoàn toàn, được loại bỏ hoàn toàn khỏi lò phản ứng vào cuối mỗi chu kỳ phản ứng bằng acid.
Phương pháp TSAO đã được cấp bằng sáng chế của BioTector cũng dùng để phân tích Tổng Nitơ và Tổng Phốt pho, mang lại độ tin cậy vô song trong nhiều ứng dụng kể cả trong quy trình và nước thải.
Link sản phẩm: Máy phân tích TOC Hach BioTector B7000i (hachvietnam.com.vn)