Nghiên cứu xử lý nước thải phân tích chỉ tiêu COD phát sinh từ phòng thí nghiệm bằng phương pháp điện hoá

2 
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU COD PHÁT SINH TỪ 
PHÒNG THÍ NGHIỆM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HOÁ 
Ngô Thị Thanh Diễm 
Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM 
Ngày gửi bài: 09/5/2016 Ngày chấp nhận đăng: 01/8/2016 
TÓM TẮT 
Đề tài nghiên cứu quá trình điện hoá xử lý nước thải sau khi phân tích chỉ tiêu COD từ phòng thí nghiệm 
môi trường (gọi tắt nước thải COD) với hàm lượng kim loại nặng nghiên cứu ban đầu bao gồm Hg, Ag và Cr lần 
lượt là 3.068 mg/L, 2.247 mg/L và 290 mg/L. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý tốt nhất khi cường độ 
dòng điện đạt 672 mA tương ứng với mật độ dòng điện chạy qua hệ đạt 6 mA/cm2, ở mức hiệu điện thế 30V, tốc 
độ khuấy trộn 100 vòng/phút và thời gian điện hoá là 8 tiếng. Phương pháp điện hoá xử lý nước thải COD vẫn 
cho kết quả nồng độ kim loại nặng sau xử lý cao: Hg = 355 mg/L, Ag = 238 mg/L và Cr = 55 mg/L, do đó cần 
thiết phải có phương pháp xử lý bậc hai để loại bỏ hoàn toàn kim loại nặng còn lại trong nước thải, tái chế tái sử 
dụng thành phần axit trong nước thải, xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải bỏ. Kết quả nghiên cứu 
cũng đã xác định được đơn giá xử lý 1 lít nước thải COD bằng phương pháp điện hoá là 1.100 VNĐ. 
Từ khóa: nước thải phân tích COD, điện hóa, loại bỏ kim loại nặng, kết tủa hóa học. 
STUDY WASTEWATER TREATMENT FROM COD TEST IN LABORATORY BY 
ELECTROCHEMICAL 
ABSTRACT 
This topic was studied to wastewater treatment from COD test in laboratory by using electrochemical 
deposition approach with the orginal concentration of heavy metal Hg of 3,068 mg/L, Ag of 2,247 mg/L and Cr 
of 290 mg/L. Achieving the best result with current of 672 mA, current density of 6 mA/cm2, overall cell 
voltage of 30V, intensity stir of 100 r/m and electrochemical time of 8 hours. The electrochemical still high 
heavy metal result after treatment, as concentration of Hg reduce down to 355 mg/L, Ag 238 mg/L and Cr 55 
mg/L. Thus, it is nessessary for the secondary processing methods to completely remove the remaining heavy 
metals in waste water, recycling reusable components to meet environmental standards before discharge. The 
study results also identified the unit price of 1 liter of COD test wastewater treatment by electrochemical is 1,100 
VND. 
Keywords: COD test wastewater, electrochemical, remove heavy metal, chemical precipitation. 
1. GIỚI THIỆU CHUNG 
BOD và COD là hai thông số cơ bản để xác định nồng độ chất hữu cơ gây ô nhiễm nước 
và nước thải. BOD là lượng oxi cần thiết cho vi sinh vật sử dụng để oxi hoá các chất hữu cơ 
có khả năng phân huỷ sinh học, trong khi đó COD là lượng oxy cần thiết để oxi hoá các hợp 
chất hữu cơ có trong nước. Ưu điểm chính của phân tích chỉ tiêu COD là cho kết quả nhanh, 
chính xác hơn so với chỉ tiêu BOD. Do đó, COD không chỉ thay thế cho chỉ tiêu BOD mà còn 
được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm tra chất lượng nước của tất cả các giai đoạn trong hệ 
thống xử lý nước thải. 
Thí nghiệm kiểm tra chỉ tiêu COD liên quan đến việc sử dụng các tác nhân hoá học chứa 
acid sulfuric (H2SO4), dichromate (Cr2O7
2-
), bạc (Ag+) và thuỷ ngân (Hg2+) cho vào trong 
nước thải, đun hoàn lưu và xác định lượng Cr2O7
2-
 còn lại bằng cách chuẩn độ với ion Fe2+ 
(FAS) hoặc bằng phương pháp so màu. Tác nhân Cr2O7
2-
 trong phương pháp phân tích COD 
oxi hoá hầu hết các hợp chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ cao và nồng độ acid đậm đặc. Một 
số chất hữu cơ, đặc biệt là các acid béo mạch thẳng, không bị oxi hoá nếu không có tác nhân 
xúc tác Ag
+
. Khi nồng độ chloride lớn hơn 2000mg/L là một trở ngại lớn, có thể khắc 
phục bằng cách thêm lượng dư ion Hg2+ để tạo thành phức chloride. Tuy số lượng phát sinh 
3 
không lớn nhưng nước thải sau khi được phân tích chỉ tiêu COD thường có nồng độ acid đậm 
đặc và hàm lượng kim loại nặng độc hại cao (Ag, Hg và Cr), nếu không có phương pháp xử lý 
phù hợp sẽ gây khó khăn trong việc lưu trữ cũng như gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. 
Nước thải COD từ các phòng thí nghiệm đã được quan tâm xử lý từ rất lâu ở các nước 
khác trên thế giới [13, 9, 18, 20, 21, 22, 26, 30] và Bảng 1 mô tả tóm tắt các mô hình và kết 
quả nghiên cứu xử lý nước thải phân tích COD từ các phòng thí nghiệm của một số tác giả 
ngoài nước. 
Bảng 1. Các nghiên cứu ngoài nước về tình hình xử lý nước thải COD 
Tác giả Nội dung nghiên cứu Kết quả đạt được 
Leong, 
Muttamara và 
cộng sự (2002) 
- Phương pháp kết tủa hoá học, 
trao đổi ion và hấp thụ bằng 
chitosan. 
- Nồng độ ban đầu: 375 mg/L 
Cr, 1740 mg/L Hg và 993 
mg/L Ag. 
- Kết tủa hóa học: 2,34 mg/L Cr, 
3,65 mg/L Hg và 1,89 mg/L Ag. 
- Trao đổi ion: 0,59 mg/L Cr, 3,92 
µg/L Hg và 0,65 mg/L Ag, với 
vận tốc trao đổi 20mL/phút. 
- Cột Chitosan: 0,76 mg/L Cr, 6,04 
mg/L Hg và 0,51 mg/L Ag, với 
HRT = 2-4 ngày. 
Orathai 
Chavaiparit cùng 
cộng sự (2007) 
- Hóa chất kết tủa hữu cơ: 
dithiocarbamates với liều 
lượng là 3,3g/g Hg và 1,53g/g 
Ag. 
- Nồng độ ban đầu: 201, 182, 
46,4 và 138 mg/L cho Hg, Ag, 
Cr và Fe và nồng độ pH = 0,3. 
- Nồng độ kim loại nặng sau xử lý 
là 0,001, 0,07, 01 mg/L cho Hg, 
Ag, Cr và Fe là 0,3 mg/L. pH = 
8,5. 
Anawat Pinisakul 
và Chinapong 
Kritayakornupong 
(2008) 
- Sử dụng pp điện hóa 
- Điện cực sắt 
- Các thông số tối ưu: pH = 3,0-
3,5; U = 10V; thời gian 4h. 
- Ag, Cr, Fe đạt tiêu chuẩn xả thải 
nhưng Hg vẫn còn cao. 
Dallago, Luccio 
và cộng sự (2008) 
- Phương pháp hóa lý 
- Sử dụng hóa chất kết tủa khác 
nhau: ion Cl-, Br-, I- và S- cho 
Hg, Ag và NaOH, NH4OH, 
NaHCO3 cho Cr và Fe. 
- Hiệu quả thu hồi Ag và Hg tốt 
nhất với việc sử dụng ion Cl- và 
S-. Cr và Fe được loại bỏ tốt nhất 
ở dạng kết tủa với dung dịch 
NaOH. 
Djaenudin dan 
Mindriany Syafila 
(2009) 
- Sử dụng pp điện hóa 
- Anode (platin): 1x1cm2 
- Cathode (đồng): 1 x 3 cm2. 
- Khoảng cách tối ưu giữa hai điện 
cực là 5cm, U=6V thu hồi 
47,19% Ag. 
Qua Bảng 1 cho thấy việc sử dụng một số phương pháp như kết tủa hóa học, trao đổi ion, 
hấp thụ, màng lọc và điện hoá trong xử lý nước thải COD cũng đạt được kết quả như mong 
muốn. Tuy nhiên, nhược điểm các phương pháp này đều có chi phí đầu tư cao do tốn nhiều 
hóa chất và vận hành phức tạp. Vào những năm gần đây, đã có một số nghiên cứu xử lý theo 
hướng thu hồi bằng các phương pháp hiện đại hơn và ít gây ô nhiễm như phương pháp điện 
hoá, màng lọc. Đây là một bước tiến quan trọng có ý nghĩa rất tích cực trong việc bảo vệ 
môi trường và bảo vệ nguồn tài nguyên khoáng sản đang ngày càng cạn kiệt. 
Điện hoá để xử lý nước thải được áp dụng lần đầu tiên ở Anh năm 1889 [28]. Quá trình 
điện keo tụ và điện oxi hoá được sử dụng nhiều nhất trong việc xử lý nước thải chứa nhiều 
4 
hợp chất hữu cơ khó phân huỷ. Đối với nước thải chứa hàm lượng kim loại nặng người ta vẫn 
ưu tiên dùng phương pháp kết tủa, ưu điểm của phương pháp này rẻ, dễ vận hành tuy nhiên 
nhược điểm lớn nhất của phương pháp kết tủa là tạo ra chất thải thứ cấp (bùn) cần phải tiếp 
tục xử lý trước khi thải ra môi trường [12]. Với tình hình tài nguyên khoáng sản đang ngày 
càng khan hiếm, việc xử lý nước thải theo hướng thu hồi các kim loại có giá trị rất có ý nghĩa 
đối với môi trường và nền kinh tế xã hội. 
Như vậy, phương pháp điện hoá rất thích hợp để xử lý các loại nước thải có nồng độ kim 
loại nặng cao, với nồng độ lớn hơn 1g/L [8]. Trong nước thải COD tồn tại các ion kim loại 
Hg, Ag và Cr ở nồng độ cao, nồng độ acid sulfuric đậm đặc là một môi trường điện ly rất 
thích hợp cho phương pháp điện hóa. Do đó, trong nghiên cứu này đã sử dụng phương pháp 
điện hóa với các điện cực trơ làm bằng titan để xử lý nước thải COD vừa thu hồi được các 
thành phần kim loại có giá trị kinh tế vừa xử lý được nước thải COD bảo đảm đạt tiêu chuẩn 
môi trường khi thải bỏ ra ngoài môi trường. 
2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 
2.1. Thành phần nước thải 
Thành phần ô nhiễm trong nước thải đầu vào được mô tả trong Bảng 2 cho thấy, hàm 
lượng kim loại nặng trong nước thải cao, tương ứng 3.068 mg/L với Hg, 2.247 mg/L với Ag 
và Cr là 290 mg/L và nếu so sánh với QCVN 07:2009/BTNMT về quy chuẩn kỹ thuật Quốc 
gia về ngưỡng chất thải nguy hại thì chúng đều vượt gấp nhiều lần so với ngưỡng và là những 
kim loại nặng độc hại được quy định rất nghiêm ngặt khi thải bỏ. 
Bảng 2. Thành phần kim loại nặng trong nước thải đầu 
2.2. Mô hình nghiên cứu 
Mô hình thí nghiệm nghiên cứu là một hệ được mô tả như Hình 1, gồm có năm bộ phận: 
(1) thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, (2) điện cực trơ - 
titan, có kích thước 5cm x 10cm, (3) bể điện hoá, (4) ampe kế và (5) thiết bị khuấy từ. 
Hình 1. Mô hình thí nghiệm nghiên cứu xử lý nước thải COD. 
2.3. Nội dung nghiên cứu 
Chỉ tiêu Hàm lượng (mg/L) QCVN 
07:2009/BTNMT 
Hg 3.068 2 
Ag 2.247 5 
Cr
6+
 290 5 
pH 1,6 ≤ 2 hoặc ≥ 12,5 
5 
Quá trình điện hoá xử lý nước thải COD theo hướng thu hồi kim loại Hg, Ag được chia 
làm 2 giai đoạn khảo sát: 
- Giai đoạn 1: Thí nghiệm thăm dò các quá trình xảy ra trong bể điện hoá, gồm 2 thí 
nghiệm cơ bản: 
 + Xây dựng đường đặc tính vôn – ampe kế của dung dịch COD thải. 
 + Xác định mối quan hệ giữa I và d 
- Giai đoạn 2: Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng đến hiệu quả thu hồi kim loại: 
 + Khảo sát U khi thay đổi mật độ dòng điện. 
 + Thời gian điện hóa. 
Sau mỗi mẻ xử lý tiến hành kiểm tra pH, nhiệt độ dung dịch. Lấy 10mL mẫu, lọc mẫu và 
pha loãng 10 lần trước khi phân tích các chỉ tiêu KLN gồm Ag, Hg và Cr [12]. Để đảm bảo 
thể tích làm việc của bể xử lý, sau khi lấy mẫu cần bổ sung thêm nước cất vào bể [3]. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Thí nghiệm xác định đường đặc tính vôn-ampe kế của dung dịch COD thải 
Thí nghiệm được thực hiện bằng cách cố định khoảng cách giữa hai điện cực (d = 5 cm), 
điều chỉnh giá trị hiệu điện thế dao động: U = 5, 10, 15, 20, 25 và 30 V và sử dụng ampe kế 
mắc nối tiếp vào dòng diện để xác định cường độ dòng điện I chạy qua hệ. Kết quả thí nghiệm 
Hình 2 cho thấy khi tăng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện cũng tăng theo. 
Hình 2: Biểu đồ xác định đường đặc tính vôn-ampe kế của nước thải COD. 
Quá trình điện hóa diễn ra nhanh và mãnh liệt hơn khi tăng giá trị hiệu điện thế. Tuy 
nhiên khi hiệu điện thế tăng cao thì sản phẩm bám trên các tấm điện cực không chắc, lỏng lẻo, 
dễ rơi trở lại trong dung dịch thải. Đây là thông số cơ bản ban đầu để lựa chọn hiệu điện thế 
và cường độ dòng điện tối ưu sử dụng cho mô hình điện hóa xử lý nước thải COD. 
11.4 
54.5 
155.6 
297.5 
365.1 
486.3 
0
100
200
300
400
500
600
5 10 15 20 25 30
I (mA) 
U (V) 
6 
3.2. Thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa I và khoảng cách giữa các điện cực 
Hình 3: Biểu đồ xác định mối quan hệ giữa I và d. 
Tương tự thí nghiệm 1, thí nghiệm 2 được thực hiện bằng cách cố định hiệu điện thế giữa 
hai điện cực (lấy U = 15V), điều chỉnh khoảng cách giữa hai điện cực: d = 5, 10 và 15 cm và 
sử dụng ampe kế mắc nối tiếp vào dòng diện để xác định cường độ dòng điện I chạy qua hệ. 
Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng khoảng cách giữa 2 tấm điện cực thì cường độ dòng 
điện có xu hướng giảm và cường độ dòng điện đạt cao nhất khi khoảng cách giữa 2 điện cực 
là 5 cm. Và nhận thấy khi điều chỉnh khoảng cách giữa các tấm điện cực thì cường độ dòng 
điện ít thay đổi, do đó tác giả bỏ qua yếu tố khoảng cách ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý và lấy 
cố định khoảng cách giữa hai tấm điện cực là 5cm cho tất cả các thí nghiệm. 
3.3. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình điện hoá kim loại 
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện hóa xử lý dung dịch thải COD bao gồm: (1) mật 
độ dòng điện, (2) thời gian điện hóa và (3) tốc độ khuấy trộn. Bảng 3 xác định các thông số 
ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình điện hóa xử lý nước thải. 
Bảng 3: Thí nghiệm xác định hiệu quả của quá trình 
Dựa theo kết quả thí nghiệm Hình 3 cho thấy khi điều chỉnh khoảng cách giữa các tấm 
điện cực thì cường độ dòng điện ít thay đổi, do đó tác giả bỏ qua yếu tố khoảng cách ảnh 
hưởng đến hiệu quả xử lý và lấy cố định khoảng cách giữa hai tấm điện cực là 5cm cho tất cả 
các thí nghiệm. Với giá trị mật độ dòng điện i sử dụng trong mô hình dao động từ 2  10 
mA/cm
2, các giá trị cường độ dòng điện I tương ứng sẽ được tính theo công thức I = i*S với i 
là mật độ dòng điện (mA/cm2) và S là tiết diện bản điện cực sử dụng (cm) được trình bày 
trong Bảng 4. 
Bảng 4: Cường độ dòng điện tính toán tương ứng với giá trị mật độ dòng điện chọn trước 
Thông số Giá trị 
Mật độ dòng điện, i (mA/cm2) 2 4 6 8 10 
Cường độ dòng điện, I (mA) 168 336 504 672 840 
166.7 
159.7 
157.2 
150
155
160
165
170
5 10 15
I 
(m
A
) 
d (cm) 
Thông số Giá trị 
Mật độ dòng điện, i (mA/cm2) 2 4 6 8 10 
Thời gian, t (giờ) 2, 4, 6, 8 
Tốc độ khuấy trộn, n 
(vòng/phút) 
Không khuấy trộn và có khuấy trộn: 100, 200vòng/phút 
7 
3041 2940 
2736 
2263 
2237 2309 2201 
2151 
283 270 269 254 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
115 168 336 504
N
ồ
n
g
 đ
ộ
 K
L
N
 (
m
g
/L
) 
I (mA) 
Hg
Ag
Cr
3.3.1. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện 
Với cùng một chất điện ly (dung dịch thải COD), cùng một nồng độ ban đầu, cùng khoảng 
cách điện cực, và cùng một thời gian điện phân, cường độ dòng điện chỉ phụ thuộc chủ yếu 
vào hiệu điện thế trên hai điện cực. Hiệu quả khử các kim loại tỷ lệ thuận với cường độ dòng 
điện hay mật độ dòng điện sử dụng trong hệ. 
Hình 4: Ảnh hưởng của mật độ đòng điện đến hiệu quả điện hóa. 
Mật độ dòng điện càng lớn, lượng ion chuyển về các điện cực càng nhiều, phản ứng trên 
bề mặt các điện cực xảy ra càng nhanh, lượng kim loại bám trên cathode càng nhiều và màu 
của dung dịch nhạt hơn so với ban đầu. 
Tuy nhiên, mật độ dòng tăng cao đồng thời oxi giải phóng tại anode hoà tan vào trong 
dung dịch càng nhiều, khả năng phá vỡ các cặn kết tủa bám trên cathode càng lớn và giảm 
hiệu quả thu hồi kim loại và phát sinh nhiều nhiệt. Căn cứ vào kết quả thí nghiệm cho thấy, 
ứng với thời gian điện hoá 2 giờ cho hiệu quả khử ion kim loại đạt tốt nhất khi i là 6 mA/cm2 
tương ứng với cường độ dòng điện đạt 672 mA và U là 30V. 
3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian điện hoá 
Thời gian điện phân liên quan đến hiệu suất khử của các ion kim loại và là cơ sở xác định 
hiệu quả của quá trình khử, thu hồi kim loại Ag-Hg. Vì hạn chế của thiết bị điện hoá cũng như 
an toàn trong phòng thí nghiệm, thí nghiệm xác định ảnh hưởng của thời gian điện hóa chỉ 
được khảo sát từ 2 – 8 tiếng, khoảng cách giữa hai lần khảo sát là 2 tiếng và xem xét hiệu suất 
khử trong mỗi mốc thời gian để xác định thời gian điện phân tối ưu và điện năng tiêu thụ thấp 
nhất. Dựa trên kết quả thí nghiệm Hình 5a,5b,5c,5d cho thấy thấy thời gian điện hóa tối ưu là 
8 tiếng, ứng với hiệu điện thế là 30V, cường độ dòng điện sử dụng là 672 mA (i = 6 
mA/cm2), khi đó hiệu suất xử lý đạt được 88% với Hg, 89% với Ag, và 81% với Cr. Như vậy, 
thời gian điện hoá liên quan đến hiệu suất khử của các ion kim loại. Với cùng nồng độ chất 
điện ly (nước thải COD), thời gian phản ứng càng dài, lượng kim loại bám trên cathode càng 
nhiều và hiệu quả khử KLN càng lớn. 
8 
1950 
355 
670 
1002 
238 
224 290 
55 52 0
500
1000
1500
2000
2500
0 100 200
N
ồ
n
g
 đ
ộ
 K
L
N
 (
m
g
/L
) 
Tốc độ khuấy trộn (vòng/phút) 
Hg
Ag
Cr
Hình 5a: Ảnh hưởng của thời gian điện hóa 
đến hiệu quả xử lý ứng với giá trị U = 15V, I = 
168 mA. 
Hình 5b: Ảnh hưởng của thời gian điện hóa 
đến hiệu quả xử lý ứng với giá trị U = 20V, I 
= 336 mA. 
Hình 5c: Ảnh hưởng của thời gian điện hóa đến hiệu 
quả xử lý ứng với giá trị U = 25V, I = 504 mA. 
Hình 5d: Ảnh hưởng của thời gian điện hóa đến hiệu 
quả xử lý ứng với giá trị U = 30V, I = 672mA. 
3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn 
Cường độ khuấy trộn ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, khả năng thoát khí, tốc độ dịch 
chuyển của các ion điện ly, phân bố các ion trên bề mặt điện cực,  Dựa trên kết quả đã khảo 
sát ở các thí nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số cường độ dòng điện, hiệu điện thế 
và thời gian điện hóa, thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chế độ khuấy trộn đến quá trình 
điện hóa được thực hiện với ba điều kiện: (1) không khuấy trộn, (2) khuấy trộn 100 
vòng/phút, và (3) khuấy trộn 200 vòng/phút. 
Kết quả thí nghiệm Hình 6 cho thấy, hiệu quả khử kim loại phụ thuộc vào tốc độ khuấy 
trộn. Khi tăng tốc độ khuấy trộn thì hiệu quả khử kim loại trong dung dịch thải COD tăng. 
Tuy nhiên, kết quả thí nghiệm cũng cho thấy khi cường độ khuấy trộn tăng quá cao (n = 200 
vòng/phút), khả năng dính bám của kim loại kết tủa trên cathode giảm và nồng độ kim loại 
nặng bị rơi trở lại dung dịch cao làm tăng nguy cơ ô nhiễm trở lại của nước thải COD (Hg = 
670 mg/L, Ag = 224 mg/L và Cr = 52 mg/L). Điều này xảy ra do khi chuyển động mạnh hơn, 
3041 2954 
2590 
1905 
2237 
1904 
1740 
1201 
283 270 234 190 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
2 4 6 8
N
ồ
n
g
 đ
ộ
 K
L
N
 (
m
g
/L
) 
Thời gian điện hoá (giờ) 
Hg
Ag
Cr
2940 
1310 
1130 
2309 
433 375 
420 
270 
259 
155 160 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
2 4 6 8
N
ồ
n
g
 đ
ộ
 K
L
N
 (
m
g
/L
) 
Thời gian điện hoá (giờ) 
Hg
Ag
Cr
2736 
2201 
415 405 405 
269 221 230 155 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2 4 6 8
N
ồ
n
g
 đ
ộ
 K
L
N
 (
m
g
/L
) 
Thời gian điện hoá (giờ) 
Hg
Ag
Cr
2263 
1600 
355 
2151 
360 
295 238 254 201 114 55 0
500
1000
1500
2000
2500
2 4 6 8
N
ồ
n
g
 đ
ộ
 K
L
N
 (
m
g
/L
) 
Thời gian điện hoá (giờ) 
Hg
Ag
Cr
Hình 6: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến thời 
gian điện hóa. 
9 
các dòng xoáy sẽ cản trở sự di chuyển của các ion đến bề mặt điện cực, giảm khả năng hấp 
thụ trên bề mặt điện cực và tăng khả năng hòa tan oxi vào trong dung dịch cản trở sự hình 
thành kết tủa trên điện cực. Căn cứ quá trình khảo sát cho thấy, tốc độ khuấy trộn tối ưu để xử 
lý dung dịch thải COD là 100 vòng/phút. 
Kết quả nghiên cứu bước đầu cũng được tác giả so sánh với một số nghiên cứu khác cùng 
phương pháp được trình bày ở Bảng 5, cho thấy phương pháp điện hoá xử lý nước thải COD 
của nhóm sử dụng trong nghiên cứu với điện cực trơ làm bằng titan cho hiệu quả khử KLN 
với hiệu suất cao hơn so với các nghiên cứu khác. Mặc dù nước thải sau xử lý vẫn còn cao so 
với QCVN 07:2009/BTNMT nhưng đã giảm thiểu một lượng rất đáng kể KLN trong nước 
thải ban đầu và tạo điều kiện cho phương pháp xử lý kế tiếp để giảm chi phí cũng như sự an 
toàn trong quá trình vận hành hệ thống. Ngoài ra, do nhược điểm lớn nhất của phương pháp 
kết tủa hoá học hay một số phương pháp vật lý khác khi xử lý nước thải có KLN lớn là tạo ra 
chất thải thứ cấp (bùn) và cần phải tiếp tục xử lý trước khi thải ra môi trường, do đó chi phí 
xử lý sẽ cao hơn rất nhiều. Với tình hình tài nguyên khoáng sản đang ngày càng khan hiếm, 
việc xử lý nước thải chứa KLN lớn bằng phương pháp điện hoá theo hướng thu hồi các kim 
loại có giá trị rất có ý nghĩa đối với môi trường và nền kinh tế xã hội. 
Bảng 5. So sánh kết quả nghiên cứu với một số nghiên cứu đã công bố 
Kết quả so sánh 
Anawat Pinisakul và 
Chinapong 
Kritayakornupong (2008) 
Djaenudin dan Mindriany 
Syafila (2009) 
Cross and McWilliams 
(1979) 
Nhóm nghiên cứu 
- Sử dụng điện cực tan: 
sắt 
- Xác định các thông số 
tối ưu: pH = 3,0-3,5; U 
= 10V; thời gian 4h. 
- Ag, Cr, Fe đạt tiêu 
chuẩn xả thải nhưng Hg 
vẫn còn cao. 
- Sử dụng điện cực trơ 
bằng platin làm anode 
1x1cm
2
- Điện cực tan cathode 
bằng đồng 1 x 3cm2. 
- Khoảng cách tối ưu 
giữa hai điện cực là 
5cm, U = 6V 
- Hiệu quả khử Ag 
47,19%. 
- Sử dụng điện cực 
carbon (anode) và điện 
cực Hg-Ag hay còn gọi 
là hỗn hống (cathode). 
- Kết quả nghiên cứu 
cho thấy hiệu quả thu 
hồi Hg thấp khoảng 50 
- 60% nhưng khả năng 
thu hồi Ag 90%. 
- Điện cực trơ anode và 
cathode, kích thước 
5x10cm 
- Các thông số tối ưu: U 
= 30V, d = 5cm, t = 8 
tiếng 
- Hiệu quả khử: 88% 
Hg, 89% Ag và 81% 
Cr. 
4. KẾT LUẬN 
Phương pháp điện hóa có thể áp dụng để xử lý nước thải COD theo hướng thu hồi kim 
loại và tái sử dụng nước thải chứa axit sau khi đã được loại bỏ kim loại nặng. Kết quả đề tài 
bước đầu đưa ra những kết luận sau: 
- Hiệu quả xử lý tốt nhất khi hiệu điện thế 30V, cường độ dòng điện đạt 672 mA (mật độ 
dòng điện i = 6 mA/cm), tốc độ khuấy trộn 100 vòng/phút và thời gian điện hóa là 8 
tiếng. 
- Phương pháp điện hoá xử lý nước thải COD cho hiệu suất xử lý cao, 88% với Hg, 89% 
với Ag và 81% với Cr. Tuy nhiên, kết quả nồng độ KLN sau xử lý vẫn còn cao Hg = 
355 mg/L, Ag = 238 mg/L và Cr = 55 mg/L, vượt so với quy chuẩn cho phép theo 
QCVN 07: 2009/BTNMT. Do đó, cần thiết xử lý bậc hai tiếp theo bằng phương pháp 
trung hoà kết tủa nước thải COD sau xử lý điện hoá, xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường 
trước khi thải bỏ. 
- Đơn giá xử lý 1 lít nước thải COD bằng phương pháp điện hoá là 1.100 VNĐ. 
Vì hạn chế của thiết bị thí nghiệm nên một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thí nghiệm 
không được thực hiện hoàn chỉnh. Dựa trên kết quả nghiên cứu bước đầu, tác giả cũng đề xuất 
10 
hướng nghiên cứu tiếp theo để có thể đưa ra một phương pháp xử lý hiệu quả và an toàn như 
sau: 
- Nghiên cứu ảnh hưởng của điện cực thuỷ ngân đến hiệu quả quá trình điện hóa nâng 
cao năng suất thu hồi thuỷ ngân; 
- Nghiên cứu quy trình hoàn chỉnh tách riêng biệt hỗn hợp hai kim loại Hg và Ag sau 
khi xử lý nước thải COD bằng phương pháp điện phân. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Ngọc Châu (2005), Báo cáo Khảo sát, đánh giá hiện trạng xử lý chất thải chứa 
kim loại nặng từ các cơ sở, xí nghiệp vừa và nhỏ trên địa bàn TPHCM, nghiên cứu khả 
năng thu hồi tái sử dụng kim loại, Sở Khoa học và Công nghệ TPHCM, TPHCM. 
2. DONRE (2009), Báo cáo Quy hoạch tổng thể QLCTCN & NH của TPHCM năm 2009, 
Phòng QLCTR - Sở Tài nguyên và Môi trường TPHCM, TPHCM. 
3. Kreskov (1990), Cơ sở hoá học phân tích - Tập 2, Nhà xuất bản Đại học và Giáo dục 
chuyên nghiệp Hà Nội, Hà Nội. 
4. Loan (1999), Nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý nước thải xi mạ, Sở Khoa học Công 
nghệ TPHCM, TPHCM. 
5. Nguyễn Thị Phương Loan (2009), Khu công nghiệp sinh thái - Kinh nghiệm và khả năng 
áp dụng, Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ và Quản lý Môi trường, TPHCM. 
6. Nguyễn Đình Tuấn (1997), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải, khí thải một số cơ sở 
công nghiệp trọng điểm ở TPHCM, Đại học Quốc gia TPHCM - IER - CEFINEA. 
7. Đinh Phạm Thái (1997), Lý thuyết các quá trình luyện kim điện hóa, Nhà xuất bản Giáo 
dục. 
8. Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất 
bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
9. Aslam, S. and O. L. Walker (1982), "Recycling of Mercury and Silver from COD Tests", 
Journal (Water Pollution Control Federation), 54(7), pp. 1148-1151. 
10. Bush, K. J. and H. Diehl (1979), "Recovery of silver from laboratory wastes." Journal of 
Chemical Education, 56(1), pp: 54-62. 
11. Chavalparita O and Ongwandeeb M (2007), "Removal of Heavy Metals from COD 
Analysis Wastewater With an Organic Precipitant”. 
12. Chen, J. P. (2005), “Electrolysis, physicochemical treatment processes (Chapter 10)”, 
Handbook of Environmental Engineering Series, Humana Press,Totowa, New York. 
13. Cross, W. H. and R. McWilliams (1979), Removal, recovery and reuse of Silver and 
mercury from COD Wastewater, Presented at tje 117th Annual Am.Chemical Society 
Convention, Honolulu, Hawaii, New York. 
14. Dallago, R. M., M. D. Luccio, et al. (2008), "Extraction and reocovery of silver and 
mercury from COD-Test residues using physico-chemical methods", Eng.sanit.ambient, 
13(2), pp. 121-125. 
15. David, M. A. (1994), Removing heavy metal from wastewater, Engineering Research 
Center Report, University of Marylands, New York. 
16. Dean, R. B., R. T. Williams, et al. (1971), "Disposal of mercury wastes from water 
laboratories", Journal Name: Environ. Sci. Technol., 5, pp: 1044-1045. 
17. Djaenudin dan Mindriany Syafila (2009), Recovery of silver from spent COD test solution 
using electrolysis method, Environmental Engineering - ITB Master, Kelompok Keahlian 
Rekayasa Air dan Limbah Cair FTSL ITB, Malaysia. 
18. Durst, C. N. and W. R. Knocke (1985), "Recovery of Silver from COD Waste Solutions”. 
11 
19. Glinka L.N (1988), Hoá học đại cương - Tập 2, Nhà xuất bản Đại học và Trung học 
chuyên nghiệp Hà Nội, Hà Nội. 
20. Gould, J. P., M. Y. Masingale, et al. (1984), "Recovery of Silver and Mercury from COD 
Samples by Iron Cementation”, Journal (Water Pollution Control Federation), 56(3), pp. 
280-286. 
21. Hendrickson, K. J., M. M. Benjamin, et al. (1984), "Removal of Silver and Mercury from 
Spent COD Test Solutions", Journal (Water Pollution Control Federation), 56(5), pp. 
468-473. 
22. Leong, S. T., S. Muttamara, et al. (2002), "Assessment of Treatment Alternatives for 
Laboratory COD Wastewater: a Practical Comparison with Emphasis on Cost and 
Performance", Environmental Monitoring and Assessment, 74(1), pp. 11-25. 
23. Lee, C. W. and K. W. Fung (1981), "Recovery of silver and mercury from dental 
amalgam waste", Resource Recovery and Conservation, 5(4), pp: 363-371. 
24. Michael D.LaGrega, Phillip L.Buckingham, et al. (2001), Hazardous waste management, 
McGraw Hill Inc, New York. 
25. Pinisakul, A. and C. Kritayakornupong (2008), "Heavy metals removal from COD 
wastewater by Electrochemical treatment process", Thammasat Int.J.Sc.Tech., 13(4), pp: 
14-24. 
26. R.Holm, T. (1996), “Treatment of spent Chemical Oxygen Demand Solutions for safe 
Disposal”, Waste Management and Research Center, University of Illinois. 
27. Rajeshwar, K., J. G. Ibanez, et al. (1994), "Electrochemistry and the environment", 
Journal of Applied Electrochemistry, 24(11), pp: 1077-1091. 
28. Strokach, P. P. (1975), Electrochem. Ind. Process. Bio. 55. 
29. Simonsson D (1997), "Electrochemistry for a cleaner environment", Chemical Society 
Reviews, 26(3), pp: 181-190. 
30. Wang, J.-R. (2005), "Recovery and Reuse of Silver from Waste Liquid of COD sub(Cr) 
Tests", Industrial Water & Wastewater, 36(3), pp: 16-18. 
31. Wang, L. K., Y.-T. Hung, et al. (2007), “Electrochemical Wastewater Treatment 
Processes”, Advanced Physicochemical Treatment Technologies, Humana Press, 5, pp: 
57-106.