Nội Dung Chính
Trang 29
MỤC TIÊU
- Trình bày được các vật liệu và hoá chất thông dụng có thể được sử dụng trong xử lí nước như than (hoặc than hoạt tính); cát, đá, sỏi; các loại phèn, PAC (poly(aluminium chloride)),...
- Thực hiện được thí nghiệm xử lí làm giảm độ đục và màu của mẫu nước sinh hoạt.
- Nêu được một số hoá chất xử lí sinh học đối với nước sinh hoạt.
| Khởi động
Hình 6.1. Các bể xử lí ở nhà máy nước |
I. CÁC HOÁ CHẤT VÀ VẬT LIỆU THÔNG DỤNG TRONG XỬ LÍ NƯỚC PHỤC VỤ SINH HOẠT
1. Mở đầu
Theo quy chuẩn kĩ thuật quốc gia (QCVN 01-1:2018/BYT), nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt (viết tắt là nước sạch) là nước đã qua xử lí có chất lượng bảo đảm, đáp ứng yêu cầu sử dụng cho mục đích ăn uống, vệ sinh của con người.
Hiện nay, nước sạch thường được sản xuất từ hai nguồn nước là nước mặt (nước sông, ao, hồ) và nước ngầm (nước giếng khoan, giếng đào). Quá trình xử lí các nguồn nước này trở thành nước sạch bao gồm nhiều giai đoạn như: lắng, lọc; keo tụ; làm trong; khử màu; khử trùng;...
Trang 30
EM CÓ BIẾT
Tiêu chuẩn nước sạch
Các thông số chất lượng nước sạch và ngưỡng giới hạn cho phép theo QCVN 01-1:2018/BYT:
| TT | Tên thông số | Đơn vị tính | Ngưỡng giới hạn cho phép |
| 1 | Arsenic (As) | mg/L | 0,01 |
| 2 | Chlorine dư tự do | mg/L | Trong khoảng 0,2 - 1,0 |
| 3 | Độ đục | NTU | 2 |
| 4 | Màu sắc | TCU | 15 |
| 5 | Mùi, vị | - | Không có mùi, vị lạ |
| 6 | pH | - | Trong khoảng 6,0 - 8,5 |
(NTU: Nephelometric Turbidity Unit, đơn vị đo độ đục; TCU: True Color Unit, đơn vị đo màu sắc)
2. Các hoá chất keo tụ thông dụng
Keo tụ là một công đoạn quan trọng trong xử lí nước nhằm kết tủa các hạt lơ lửng, làm trong nước.
Các hoá chất keo tụ thông dụng là phèn nhôm, PAC (poly(aluminium chloride)),...
a) Phèn nhôm
Phèn nhôm có khả năng làm trong nước vì có thành phần chứa ion Al³⁺, nên khi tan vào nước xảy ra phản ứng thuỷ phân:
Al³⁺ + 3H₂O ⇄ Al(OH)₃ + 3H⁺
Kết tủa Al(OH)₃ tạo thành ở dạng keo, có diện tích bề mặt lớn, hấp phụ các chất lơ lửng ở trong nước, kéo chúng cùng lắng xuống.
Bảng 6.1. Một số phèn nhôm dùng làm chất keo tụ
| Ammonium aluminum sulfate (phèn kép) | |
| Công thức | (NH4)2SO4.AL2(SO4)3.24H2O hoặc (NH4)Al(SO4)2.12H2O |
| Đặc điểm | Tinh thể không màu, dễ tan trong nước. |
| Ưu điểm | Có khả năng keo tụ tốt, phổ biến trên thị trường, giá cả phù hợp, dễ dàng kiểm soát khi sử dụng cho quy trình keo tụ. |
| Nhược điểm | Có thể làm tăng lượng NH4+, SO42- trong nước sau xử lí. |
| Potassium aluminum sulfate (phèn chua) | |
| Công thức | K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hoặc KAI(SO4)2·12H2O |
| Đặc điểm | Tinh thể không màu, dễ tan trong nước. |
| Ưu điểm | Có khả năng keo tụ tốt. |
| Nhược điểm | Khó mua với số lượng lớn, giá thành khá cao. Có thể làm tăng lượng K+, SO42- trong nước sau xử lí. |
Trang 31
Thí nghiệm 1: Làm giảm độ đục của mẫu nước sinh hoạt
Chuẩn bị:
Hoá chất: phèn chua (hoặc phèn nhôm), nước đục (nước sông, hồ, ao,...).
Dụng cụ: cốc thuỷ tinh loại 250 mL, cốc thuỷ tinh loại 100 mL, ống đong loại 10 mL, đũa thuỷ tinh, thìa thuỷ tinh.
Tiến hành:
- Cho vào 2 cốc thuỷ tinh loại 250 mL, mỗi cốc khoảng 200 mL nước đục.
- Cho 1 thìa thuỷ tỉnh phèn chua (khoảng 0,05 g) vào 1 cốc loại 100 mL, thêm khoảng 5 mL nước sạch, khuấy đều cho tan hết.
- Cho toàn bộ dung dịch phèn chua vào một trong hai cốc nước đục, khuấy nhanh khoảng 1 phút rồi để yên khoảng 30 phút.
Quan sát hiện tượng và thực hiện yêu cầu sau:
So sánh độ đục của nước trong hai cốc và rút ra nhận xét về khả năng làm trong nước của phèn chua.
b) Poly(aluminium chloride) (PAC)
Poly(aluminium chloride) là chất keo tụ, trợ lắng được sử dụng phổ biến trong xử lí nước sinh hoạt, nước thải, nước nuôi trồng thuỷ sản,...
Bảng 6.2. Poly(aluminium chloride) dùng làm chất keo tụ
| Công thức | Aln(OH)mCl3n-m hoặc [Al2(OH)xCl6-x]n (dạng polymer) |
| Đặc điểm | Dạng bột, dễ tan trong nước, màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng Al2O3 (thường có màu vàng hoặc vàng nâu). |
| Ưu điểm | Vùng pH keo tụ rộng, ít làm thay đổi pH của nước, keo tụ nhanh (gấp 4-5 lần phèn nhôm), giá cả phù hợp, hiệu quả cao. Do có sự polymer hoá cao của nhôm nên lượng nhôm tự do trong nước sau xử lí luôn thấp hơn phèn nhôm. |
| Nhược điểm | Dễ hút ẩm. |
EM CÓ BIẾT
Cách dùng phèn chua, PAC
| Chất keo tụ | Vùng pH hiệu quả | Hàm lượng (g/m3 nước cần xử lí phục vụ sinh hoạt) |
| Phèn chua | 6,5-7,5 | 50-100 |
| PAC | 5,0-9,0 | 1-10 |
(Nguồn: Cục Quản lí Môi trường Y tế, Bộ Y tế (2020). Số tay hướng dẫn xử lí nước và vệ sinh môi trường trong mùa bão lụt. Tài liệu lưu hành nội bộ.)
Câu hỏi và bài tập
1. Để xử lí 1 m³ nước (có độ đục trung bình, đựng trong thùng chứa) phục vụ sinh hoạt cho một gia đình vùng lũ cần khoảng 5 g PAC, người ta có thể thực hiện một trong hai cách sau:
- Cách 1: Cho lượng PAC trên vào thùng chứa và dùng que khuấy mạnh.
- Cách 2: Hoà tan lượng PAC trên vào một lượng nước nhất định, sau đó đổ vào thùng chứa rồi dùng que khuấy mạnh.
Hãy cho biết ưu, nhược điểm của mỗi cách trên.
Trang 32
3. Các vật liệu lọc nước thông dụng
Lọc là quá trình tách các cặn lơ lửng ra khỏi nước bằng cách cho nước đi qua vật liệu lọc có thể giữ được cặn và cho nước đi qua.
Trong giai đoạn làm trong nước, nước được lọc bằng lớp lọc cố định. Trong nhóm vật liệu lọc, nhóm dạng hạt như cát, sỏi, đá, than hoạt tính được sử dụng phổ biến vì nguồn cung ổn định, gia thành thắp, trở với môi trường, bền cơ học, lớp vật liệu lọc chứa được cặn và dễ rửa.
a) Cát, đá, sỏi
• Cát là vật liệu lọc thông dụng, có nhiều trong tự nhiên. Các loại cát thường được sử dụng để lọc nước là cát vàng, cát thạch anh,....
Cát vàng có khả năng lọc cặn, làm nước trong hơn, tăng khả năng lọc cho các lớp vật liệu lọc bên dưới của bộ lọc.
• Sỏi lọc nước dược sử dụng phổ biển, nhất là để lọc nước giếng khoan, nước ngầm. Sỏi lọc nước vừa có công dụng lọc các cặn lơ lửng có kích thước nhỏ, vừa đề đỡ các vật liệu lọc khác như đồ cát, đỡ than hoạt tính trong quá trình lọc. Do vậy, sỏi lọc nước luôn để ở lớp phía dưới trong cột lọc hay bể lọc.
• Đá lọc nước là vật liệu lọc hiệu quả để loại bỏ cặn bẩn, kim loại nặng, các tạp chất tồn tại trong quá trình xử lí nước. Các loại đá lọc nước phổ biến hiện nay là đã thạch anh, đá ong,...
b) Than
Than là vật liệu lọc vừa có khả năng giữ lại các hạt chất lơ lửng, vừa khử màu, khử mùi, làm trong nước. Loại than thường được dùng để lọc nước là than hoạt tính. Than hoạt tính có độ xốp lớn, có diện tích bề mặt riêng rất lớn, được sử dụng nhiều trong xử lí nước. Than hoạt tính có tác dụng hấp phụ màu, mùi, các tạp chất vô cơ và hữu cơ,...
EM CÓ BIẾT
Một số vật liệu lọc thông dụng
Đá thạnh anh có thành phần chính là silicon dioxide (SiO2), màu trắng ngà hoặc vàng nâu, có tác dụng lọc các chất lơ lửng trong nước, nhất là các hạt cần nhỏ, không tự kết tủa khi để lắng tự nhiên. Đá thạch anh cũng có khả năng hấp thụ arsenin và khi sử dụng kết hợp với các vật liệu lớn khác sẽ làm tăng mạnh hiệu quả lọc nước.
Đá ong là một khoáng chất có cấu trúc rỗng, nhiều lỗ, có khả năng loại bỏ các chất kim loại nặng nhưng vẫn giữ nguyên các khoáng chất hữu ích trong nước. Ở các khu vực địa chất có tầng đá ong, nước giếng có chất lượng tốt, nước trong và sạch.
Hình 6.2. Một số vật liệu lọc thông dụng
a) Cát vàng
b) Sỏi thạch anh
c) Đá ong
Trang 33
Thí nghiệm 2: Làm giảm màu của mẫu nước sinh hoạt
Chuẩn bị:
Hoá chất: mẫu nước có màu, các vật liệu lọc đã rửa sạch (than hoạt tính dạng hạt, cát, sỏi).
Dụng cụ: chai nhựa (có đục nhiều lỗ nhỏ ở đáy), bông y tế, chậu nhựa, cốc thuỷ tinh loại 100 mL.
Tiến hành:
- Cho một lớp bông xuống đáy chai nhựa, cho lớp sỏi vào chai.
- Thực hiện tương tự để tạo ba lớp vật liệu lọc theo thứ tự cát, than hoạt tính, cát. Bề dày của mỗi lớp vật liệu lọc từ 2 đến 3 cm. Đặt cốc thuỷ tinh 100 mL vào chậu nhựa, đặt chai nhựa trên cốc 100 mL. Đồ mẫu nước có màu vào chai nhựa, nước lọt chảy xuống đáy cốc.
Quan sát hiện tượng xảy ra và nhận xét màu sắc của nước trung và sau khi lọc.
Hình 6.3. Minh hoa hệ thống lọc nước
Nước có màu
Cát
Than hoạt tính
Cát
Sỏi
EM CÓ BIẾT
Thiết kế bể lọc nước gia đình
Ở các vùng chưa có nước máy, người dân sử dụng bể lắng lọc đơn giản kết hợp với giàn mưa đã lọc nước ngầm thành nước sinh hoạt.
Hệ thống lọc được thiết kế đơn giản, sử dụng cát, sỏi, than hoạt tính để làm vật liệu lọc.
Hình 6.4. Cấu tạo bể lọc nước gia đình
Vòi phun mưa
Van xã cặn
Lớp cát sạch
Than hoạt tính
Lớp cát lớn
Lớp sỏi nhỏ
Lớp sỏi lớn.
Ống nước (khoan lỗ 0,5 cm)
Nước đã lọc
Trang 34
II. MỘT SỐ HOÁ CHẤT XỬ LÍ SINH HỌC NƯỚC SINH HOẠT
1. Clorua vôi
Clorua vôi (CaOCl2) là chất rắn dạng bột, dễ tan trong nước, có tính oxi hoá mạnh, có khả năng diệt vi khuẩn và vi sinh vật trong nước.
Các quá trình xảy ra khi hoà tan clorua vôi vào nước
CaOCl2 ⟶ Ca2+ + CIO- + CI-
CIO- + H2O ⇄ HCIO + OH-
HCIO có tính oxi hoá mạnh, có thể xuyên qua hoặc phá huỷ màng tế bào, phá vỡ quá trình trao đổi chất của tổ bảo, từ đó diệt được vi khuẩn và vi sinh vật trong nước. Khả năng diệt khuẩn của clorua vôi phụ thuộc vào hàm lượng HCIO có trong nước và hàm lượng này phụ thuộc nhiều vào pH của nước cần xử lí.
2. Chloramine-B
Chloramine-B có công thức phân tử làC6H5CINNaO2S thường được sản xuất ở dạng bột hoặc dạng viên nén.
Khả năng diệt trùng của chloramine-B cũng được gây ra bởi hợp chất HCIO (sản phẩm tạo ra khi chloramine-B tác dụng với nước) nên chloramine-B có cơ chế diệt khuẩn tương tự clorua vôi. Ngoài ra, chloramine-B còn được dùng để pha chế dung dịch phun khử khuẩn ở bệnh viện, trường học và các nơi công cộng.
EM CÓ BIẾT
1. Cách dùng dorua với, chloramine-B
| Hóa chất | Hàm lượng (g/m3 nước cần xử lí phục vụ sinh hoạt) |
| Clorua vôi | 0,4g clorua vôi 20% khối lượng hoặc 0,12 g clorua vôi 70% khối lượng khử trùng được 30 L nước |
| Chloramine-B | 1 viên chloramine-B khối lượng 0,25 gkhử trùng được 25 L nước. |
(Nguồn: Cục Quản lí Môi trường Y Á. Bộ Y tế (2020). Số tay hướng dẫn xử lí nước và vệ sinh môi trường trong mùa bão lụt. Tài liệu lưu hành nội bộ. )
2. Ngoài clorua với và chloramine-B, ozone cũng thường được sử dụng dần xử lí nước sinh hoạt.
Ozone (O32) là chất khí không màu, tan tương đối trong nước, có tính oxi hoá mạnh, có khả năng diệt các loại vi khuẩn, vi sinh vật trong nước.
Khi hoà tan vào nước, phân tử ozone bị phân huỷ thành phân tử oxygen (O2) và nguyên tử oxygen (C). Nguyên tử oxygen có tính oxi hoá rất mạnh, có thể phá vỡ cấu trúc tế bào vi khuẩn và tiêu diệt chúng.
Trang 35
EM ĐÃ HỌC
• Các vật liệu, hoá chất thông dụng và cách dùng trong xử lí nước phục vụ sinh hoạt:
- Hóa chất gây keo tụ: phèn nhôm, PAC (poly(aluminium chloride)),...
- Vật liệu lọc nước: cát, đá, sỏi, than hoạt tính,...
• Các hoá chất xử II sinh học nước sinh hoạt: clorua vôi, chloramine-B,...
EM CÓ THỂ
• Sử dụng các hoá chất, vật liệu đề xử lí nước phục vụ sinh hoạt của gia đình khi cần thiết.
• Lắp đặt được bộ lọc nước mini.
Các Bài Học Khác
Chuyên đề học tập Hóa học 12 - Bài 5: Công Nghiệp Silicate - Cung cấp kiến thức về thành phần, tính chất, và quy trình sản xuất thủy tinh, gốm, xi măng.
Xem thêm ⟶
Chuyên đề học tập Hóa học 12 - Bài 4: Tái Chế Kim Loại - Phân tích ý nghĩa và quy trình tái chế kim loại, đồng thời nêu tác động tiêu cực của quy trình thủ công.
Xem thêm ⟶
Bình Luận
Để Lại Bình Luận Của Bạn