15/04/2021
Nước là điều kiện cần thiết cho sự sống của mọi sinh vật trên trái đất. Tuy nhiên, hiện nay nguồn nước đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi các tác nhân tự nhiên và do con người gây nên ảnh hưởng to lớn đến đời sống và sức khỏe của cộng đồng. Một trong các ô nhiễm thường gặp phải đó là nước sông ngòi và nước giếng khoan bị nhiễm phèn. Vậy nước nhiễm phèn là gì? Nước nhiễm phèn có đặc điểm, tác hại và cách xử lý như thế nào? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu.
1. Khái niệm: nước nhiễm phèn là gì?
Trước hết phèn được định nghĩa là những muối kép có cấu tạo tinh thể đồng hình (đa phần có 8 mặt) tạo nên bởi các anion sunfat SO4-2 (cũng có thể là anion selenat SeO4-2; anion phức SeF4-2 hoặc ZnCl4-2) và cation của một hoặc hai kim loại có hoá trị khác nhau. Công thức chung của phèn là Mx(SO4)y.nH2O (gọi là phèn đơn) hoặc MIMIII(SO4)2.12H2O (gọi là phèn kép) trong đó MI là kim loại hoá trị 1 như Na+, K+, hoặc NH4+; MIII là ion kim loại hoá trị 3 như Al3+, Fe3+, Mn3+, V3+, Cr3+… Một số loại phèn cụ thể hay gặp nhất là phèn nhôm và phèn sắt.
– Phèn sắt là một muối kép của sắt (II) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay amoni, ví dụ như kali sắt sunfat KFe(SO4)2.12H2O]. Ở dạng tinh khiết, phèn sắt là tinh thể không màu, nhưng thường có màu tím vì có vết mangan và tan tốt trong nước. Khi nước nhiễm phèn sắt sẽ có vị hơi chua, mùi tanh và khi tiếp xúc với không khí sẽ hình thành kết tủa làm nước có màu vàng đục.
– Phèn nhôm hay còn gọi là phèn chua gồm 2 loại phèn nhôm đơn: Al2.(SO4)3.18H2O. và phèn nhôm kép: muối kép của sunfat nhôm với sunfat kim loại kiềm hoặc amoni. Dung dịch phèn chua có tính axit, không độc. Tinh thể phèn tan trong nước tạo màng hiđroxit lắng xuống kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nước, vì vậy, nó được dùng làm trong nước vì vậy nó được dùng làm trong nước và có nhiều ứng dụng khác trong đời sống, y học,…
2. Nguồn gốc và tác hại của nước phèn
Dựa vào khái niện nước nhiễm phèn, tai hại lớn và tác động ảnh hưởng nhất đến từ nước nhiễm phèn sắt ( Fe ) và mangan ( Mn ). Trong khi đó phèn nhôm lại có công dụng trong việc làm trong nguồn nước nhiễm bẩn bởi chất rắn lơ lửng .
Trong nước ngầm, sắt và mangan thường sống sót cùng nhau ở dạng ion hóa trị II trong những muối hòa tan như bicacbonat, sunfat, clorua, … Hàm lượng sắt thường cao khoảng chừng hơn 2 mg / l và phân bổ không đồng đều ở những lớp trầm tích sâu tùy thuộc đặc thù thổ nhưỡng. Trong nước mặt thì sắt lại sống sót đa phần ở dạng hợp chất của ion hóa trị III và thuận tiện chuyển hóa sang dạng keo tụ, huyền phù làm cho nước có nhiều cặn bẩn lơ lửng màu vàng .
Một số biểu lộ và mối đe dọa của nước nhiễm sắt và mangan đã được điều tra và nghiên cứu và công bố như sau :
– Nước có mùi tanh vị không dễ chịu ( do ion Fe2 + tan trong nước ), màu đỏ nâu ( ion Fe2 + bị oxy hóa thành Fe3 + tạo kết tủa làm cho quần áo bị ố vàng khô ráp dễ mục, sàn nhà và dụng cụ tiềm ẩn bị ố màu, đóng cặn và ăn mòn .
– Lắng cặn gây gỉ sét, ùn tắc trong đường ống dẫn nước .
– Nước bị nhiễm phèn sẽ làm cho thực phẩm biến chất, biến hóa sắc tố, mùi vị. Ví dụ như mất mùi vị trà, cơm nấu có màu xám .
– Khi nước nhiễm phèn đi vào khung hình, ion Fe2 + và Mn2 + tích hợp với những hợp chất trong cỗ máy tiêu hóa sẽ làm giảm việc tiêu hóa và hấp thu những loại thực phẩm, hình thành kết tủa gây khó tiêu, bệnh về đường ruột hoàn toàn có thể là ung thư, tác động ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe thể chất con người .
– Trong hoạt động và sinh hoạt sử dụng nước nhiễm phèn sẽ làm khô da, gây phồng rộp bong tróc vảy .
Khi trong nước có chứa hàm lượng sắt và mangan cao, lớn hơn số lượng giới hạn được cho phép, nước có mùi tanh, vị chua chua se se do đặc trưng tính axit của muối phèn sẽ làm giảm chất lượng nước nhà hàng siêu thị hoạt động và sinh hoạt và sản xuất. Vì vậy khi nước bị nhiễm phèn thì phải triển khai giải quyết và xử lý khử phèn, vô hiệu sắt và mangan xuống nồng độ hòa tan trong nước ở mức nhỏ hơn 0.1 mg / l và 0.05 mg / l .
3. Những cách xử lý nước nhiễm phèn
Việc giải quyết và xử lý để vô hiệu thực trạng nhiễm phèn trong nguồn nước lúc bấy giờ hầu hết đều dựa vào đặc thù dễ bị oxy hóa và kết tủa của ion : chuyển hóa dạng ion sắt hóa trị II tan tốt trong nước thành dạng không tan ở hóa trị III, lọc bỏ kết tủa và mangan hóa trị II về dạng hóa trị III, IV .
Một số chú ý quan tâm quan trọng trong việc tối ưu hóa loại bỏ sắt và mangan như sau :
– Tốc độ oxy hóa Fe ( II ) nhờ vào vào pH, với pH > 7 năng lực oxy hóa đạt hiệu suất cao cao nhất .
– Tính chất hóa học của mangan gần tựa như với sắt tuy nhiên việc vô hiệu mangan khỏi nước khó hơn so với sắt. Quá trình oxy hóa mangan xảy ra với vận tốc rất chậm trừ khi pH tăng lên 9,5 tuy nhiên khi thực thi việc đồng kết tủa kép sắt và mangan, pH hài hòa và hợp lý nằm ở mức 8,5 .
Dưới đây là một số ít chiêu thức đang được vận dụng lúc bấy giờ để giải quyết và xử lý nước nhiễm phèn, vô hiệu sắt và mangan .
3.1 Phương pháp oxy hóa trực tiếp
Từ đặc thù oxy hóa nước nhiễm phèn để chuyển hóa những ion sắt kẽm kim loại sắt và mangan từ dạng hòa tan về dạng dễ kết tủa, việc sử dụng những tác nhân oxy hóa đã được nghiên cứu và điều tra và lựa chọn. Ngoài oxy phân tử ra, những chất oxy hóa hoá học khác hoàn toàn có thể được sử dụng như clo, thuốc tím kali permanganat, ozon, … với đặc thù tiêu biểu vượt trội ở vận tốc phản ứng oxy hóa nhanh hơn .
Quá trình oxy hóa sắt cần chỉ trao đổi điện tử và thủy phân tạo kết tủa do đó phản ứng xảy ra nhanh. Tốc độ phản ứng này nhanh nên thường diễn biến trước quy trình oxy hóa mangan .
4F e2 + + 10H2 O + O2 → 4F e ( OH ) 3 ↓ + 2H +
Mn2 + + O3 + H2O → MnO2 ↓ + O2 + 2H +
8M n2 + + 2M nO4 – + 7H2 O → 5M n2O3 ↓ + 14H +
3M n2 + + 2M nO4 – + 2H2 O → 5M nO2 ↓ + 4H +
Sử dụng những tác nhân oxy hóa sẽ oxy hóa sắt và mangan trong nước nhiễm phèn để tạo thành những hạt không tan hoàn toàn có thể thuận tiện được lọc từ nước. Các hạt này sẽ tích tụ trên bộ lọc theo thời hạn và phải được vô hiệu khỏi nước sau một thời hạn nhất định trong đó bộ lọc cát được sử dụng thoáng đãng cho việc vô hiệu sắt và mangan do phong cách thiết kế đơn thuần và phương tiện đi lại lọc lâu bền hơn .
* Ưu điểm
– Tốc độ oxy hóa diễn ra nhanh tùy thuộc vào tác nhân lựa chọn .
– Xử lý vô hiệu kép đồng thời cả sắt và mangan .
* Nhược điểm
– Sự oxy hóa phụ thuộc vào vào pH của nước giải quyết và xử lý phải lớn hơn 7. Nếu độ pH thấp hơn thì cần phải tiền giải quyết và xử lý nâng tính kiềm của nước .
– Liều lượng của tác nhân oxy hóa khó bảo vệ đúng mực .
– Thời gian giải quyết và xử lý lâu do phản ứng triệt để cần thời hạn lưu .
– Cần lắp thêm bộ giải quyết và xử lý kết tủa
3.2 Phương pháp kết tủa
Dựa trên đặc thù không tan của 1 số ít gốc muối sắt và mangan, việc sử dụng tác nhân làm kết tủa ion sắt II và mangan II hoàn toàn có thể được vận dụng trong việc vô hiệu trong nước nhiễm phèn mà phổ cập nhất là kết tủa muối cacbonat .
Tác nhân và phản ứng tạo kết tủa diễn ra như sau :
Fe2 + + CO32 – → FeCO3 ↓
Mn2+ + CO32- → MnCO3 ↓
Ngoài việc sử dụng những muối vô cơ carbonat tan như Na2CO3, dung dịch canxi cacbonat hòa tan, những dung dịch kiềm tính như NaOH, sữa vôi cũng hoàn toàn có thể vận dụng kèm thêm sục khí để tăng hiệu suất cao phản ứng .
3.3 Phương pháp sử dụng vật liệu lọc hấp phụ
Hiện nay chiêu thức này được sử dụng khá thông dụng trong việc giải quyết và xử lý không chỉ nước nhiễm phèn mà ở những nguồn nước nhiễm sắt kẽm kim loại riêng không liên quan gì đến nhau. Về cơ bản, những vật tư lọc hấp phụ được sản xuất có năng lực xúc tác, đẩy nhanh quy trình oxi hóa khử Fe2 + thành Fe3 +, Mn2 + thành Mn4 + tạo dạng kết tủa đồng thời hấp phụ những chất kết tủa này lên mặt phẳng vật tư lọc, sau đó sẽ hoàn nguyên bằng chính sách rửa ngược .
Phương pháp này cũng yên cầu pH của nước nguồn vào đạt nhu yếu ≥ 7,0 thế oxy hóa khử > 700 mV ( so với nhu yếu khử mangan ). Bản chất vật tư lọc hấp phụ có năng lực oxy hóa này là hạt vật tư được bọc chất oxy hóa như KMnO4, MnO2, …
Một số loại vật tư lọc hấp phụ sử dụng để vô hiệu sắt và mangan như : cát mangan, manganese greensand, hạt birm, hạt filox, …
* Ưu điểm
– Vận hành đơn thuần, hoàn toàn có thể đưa vào bể lọc đang sử dụng .
– Tuổi thọ vật tư cao .
– Không cần sử dụng hóa chất và dụng cụ đi kèm như bơm định lượng, bình pha, …
* Nhược điểm
– Phải tiền giải quyết và xử lý nâng pH nước nguồn vào trước khi đưa qua vật tư khi không đạt pH nhu yếu .
– Với một số ít loại vật tư hấp phụ cần tái sinh định kỳ để hoàn nguyên .
– Lượng vật tư sử dụng cần phải được kiểm soát và điều chỉnh tùy thuộc vào mức độ nhiễm phèn của nước .
3.4 Phương pháp sinh học
Trong 1 số ít trường hợp, nhiều vi trùng sẽ sử dụng oxy không khí để oxy hóa sắt và mangan trong nước nhiễm phèn theo nguyên tắc sinh học trong thiên nhiên và môi trường hiếu khí. Đối với những vi trùng, quy trình oxy hóa là do hoạt động giải trí của một enzyme nội bào, ion sắt kẽm kim loại hòa tan sẽ được hấp phụ trên mặt phẳng của màng tế bào sau đó nó sẽ được oxy hóa qua enzym, phèn sẽ được tập trung chuyên sâu trong một vỏ bao quanh tế bào hoặc nhóm tế bào .
Điều kiện để xúc tác cho quy trình oxy hóa sinh học thiết yếu nhu yếu môi trường tự nhiên pH lớn hơn 7,5 và đạt độ bão hòa oxy hòa tan. Những phản ứng này được gây ra bởi những vi trùng dị dưỡng với số lượng lớn trong môi trường tự nhiên tự nhiên đặc biệt quan trọng là nước ngầm và trầm tích .
Một số loại vi trùng có năng lực giải quyết và xử lý như :
+ Sắt : Leptothrix, Crenothrix ( Cr. Polyspora ), Clonothrix, Siderocapsa, Ferrobacillus, Sideromonas, Thiobacillus ferro-oxydans, …
+ Mangan : Pseudomonas ( Ps. manganoxydans ), Metallogenium ( M. personatum, M. symbioticum ), Leptothrix, Hyphomicrobium ( H. vulgare ) .
* Ưu điểm
– Xử lý tốt nước nhiễm phèn ngay từ nguồn nước ngầm
– Thân thiện với thiên nhiên và môi trường, không tạo nguồn thải ô nhiễm khó giải quyết và xử lý
* Nhược điểm
– Điều kiện xúc tác oxy hóa sinh học cần đạt nhu yếu
– Có thể gây hại cho bể chứa do ùn tắc sinh khối .
– Gây ăn mòn vi trùng cho những đường ống dẫn chứa bằng sắt thép
– giá thành góp vốn đầu tư khởi đầu cao .
3.5 Phương pháp trao đổi ion
Nguyên lý của chiêu thức này là dùng những vật tư trao đổi cationit để trao đổi ion Na, K với ion sắt và Mn có trong nước nhiễm phèn .
2 [ K ] – Na + Fe2 + → [ K2 ] – Fe + 2 Na +
2 [ K ] – Na + Mn2 + → [ K2 ] – Mn + 2 Na +
Các ion sắt kẽm kim loại sắt và mangan sẽ bị giữ lại trong vật tư trao đổi ion và trả lại một lượng ion Na + cho nước sau lọc do đó sau một khoảng chừng thời hạn nhất định cần thực thi hoàn nguyên lại ion cho vật tư trao đổi ion bằng nước muối .
* Ưu điểm
– Hiệu quả khử phèn cao .
– Có thể giải quyết và xử lý cho nguồn nước nhiễm phèn ở nồng độ sắt thấp .
* Nhược điểm
– Khả năng trao đổi ion giảm khi nước tiếp xúc với không khí do sự tạo thành ion sắt III
– Chi phí cao, nguyên vật liệu đắt và không sẵn có.
Nước nhiễm phèn hay phần đông chứa thành phần sắt và mangan sẽ làm quần áo ố vàng, những dụng cụ vật chứa bị ố bám cặn đen đặc biệt quan trọng tín hiệu nhận ra rõ ràng nhất đó là nước có mùi tanh hôi, vị sắt kẽm kim loại gây không dễ chịu trong đời sống. Để có nguồn nước sạch trong hoạt động và sinh hoạt cũng như siêu thị nhà hàng và không bị nhiễm những thành phần độc tố, cần phải có giải pháp giải quyết và xử lý triệt để thực trạng nước nhiễm phèn và là yếu tố số 1 trong giải quyết và xử lý nước sạch trước khi sử dụng cho hoạt động và sinh hoạt .
Với nhiều khu công trình điều tra và nghiên cứu và thử nghiệm thành công xuất sắc, lúc bấy giờ có khá nhiều giải pháp giải quyết và xử lý nước nhiễm phèn khác nhau. Tùy thuộc vào điều kiện kèm theo cũng như đặc thù nguồn nước khác nhau hoàn toàn có thể lựa chọn chiêu thức tương thích hoặc sử dụng những quy trình tự nhiên, như sục khí và lọc đa phương tiện, phối hợp những giải pháp để có hiệu suất cao và có những quyền lợi đáng kể về mặt hoạt động giải trí và ngân sách. Ngoài ra khi phối hợp hay sử dụng riêng không liên quan gì đến nhau từng chiêu thức để mạng lưới hệ thống quản lý và vận hành thành công xuất sắc, phải xem xét cẩn trọng để xem xét phong cách thiết kế cho từng nguồn nước .
Antoanvesinh. com
