Đề tài xử lý nước cho nhà máy nhiệt điện ở việt nam

LỜI MỞ ĐẦU
Điện là một yếu tố quyết định sự phát triển của kinh tế. Xã hội càng phát
triển, kinh tế càng ở trình độ cao điện càng đóng vai trò quyết định. Có thể nói
không có điện thì không có sự phát triển về kinh tế, văn hóa và xã hội. Nói đến
điện là nói đến động lực của sự phát triển. Có nhiều cách để sinh ra điện, trong đó
thủy điện là kinh tế hơn cả nhưng mức độ đầu tư ban đầu tương đối lớn và nó phụ
thuộc vào điều kiện tự nhiên địa lý của mỗi quốc gia. Đối với các nước chậm phát
triển chẳng hạn như Việt Nam tuy các điều kiện tự nhiên là thích hợp cho thủy
điện nhưng do điều kiện kinh tế nên vẫn cần phát triển nhiều nhà máy nhiệt điện
do đầu tư ban đầu không cao, nguyên liệu lại sẵn có.
Nhà máy nhiệt điện nói chung, nhà máy nhiệt điện Phả Lại nói riêng,
nguyên liệu sản xuất chính là than, dầu, khí đốt và nước. Than, dầu, khí đốt khi
đốt cháy cung cấp nhiệt năng cho nước, chuyển nó thành hơi nước, hơi nước sinh
công quay tua bin và phát ra điện. Nước và hơi nước biến đổi tuần hoàn trong mét
chu trình kín (chu trình nhiệt). Trong chu trình nhiệt nước biến dổi thành hơi, rồi
ngưng tụ lại thành nước, cứ như vậy tuần hoàn do đó nước là chất công tác chính
trong quá trình sản xuất điện năng của nhà máy nhiệt điện.
Mặc dù hơi nước được làm viêc trong chu trình khép kín, nhưng không
tránh khỏi thất thoát do: xả cặn trong quá trình xử lý, các vòi lấy mẫu, do xì trên
đường ống, mặt bích và các van… Vì vậy ta luôn phải bổ xung một lượng nước để
bù lại lượng hơi nước đã mất đi trong chu trình.
Trong nước thiên nhiên có rất nhiều tạp chất cơ học còng nh các muối hòa
tan cho nên khi đưa trực tiếp nước thiên nhiên vào làm việc trong chu trình nhiệt
thì sẽ dẫn tới tác hại không mong muốn nh sau:
- Sù đóng cáu trên bề mặt thiết bị nhiệt: hiện tượng đóng cáu có nguy hại rất
lớn đối với việc vận hành an toàn và kinh tế của lò hơi và thiết bị trao đổi nhiệt.
Mặt khác nếu trong bình ngưng bị đóng cáu làm giảm hiệu suất và công suất của
tua bin. Ngoài ra còn mất nhiều thời gian và kinh phí cho việc sửa chữa thiết bị
đóng cáu.
- Thiết bị nhiệt bị ăn mòn: nếu chất lượng nước không đảm bảo dẫn tới ăn
mòn kim loại, làm rút ngắn tuổi thọ thiết bị. Đồng thời các sản vật ăn mòn của kim

loại làm cho tạp chất trong nước tăng lên làm tăng quá trình đóng cáu. Cáu mới lại
làm tăng nhiệt độ ăn mòn, có thể dẫn tới nổ ống. Ngoài ra sản vật tạo ra do sự ăn
mòn theo hơi sang bám vào cánh tua bin gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến vận
hành an toàn kinh tế của tua bin.
- Muối bám vào bộ quá nhiệt và tua bin: chất lượng nước không tốt dẫn tới
hơi không tốt. Tạp chất bám vào các bộ phận nh bé quá nhiệt và tua bin gọi là
muối bám. Muối bám dẫn tới quá nhiệt ở thành ống nghiêm trọng dẫn tới nổ ống.
Muối bám ở tua bin làm giảm công suất, nghiêm trọng có thể làm cho phụ tải trục
tăng lớn, tấm ngăn bị cong, dẫn tới sự cố ngừng máy.
Vì vậy, việc xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện là hết sức quan trọng và
không thể thiếu nhằm phòng ngõa đóng cáu, muối bám và ăn mòn thiết bị nhiệt
dẫn tới vận hành thiết bị được an toàn và kinh tế.
Công tác xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện là một vấn đề rất rộng, trong
phạm vi bản luận văn này tôi chỉ giới thiệu tổng quan về xử lý nước cấp và nước
lò trong nhà máy nhiệt điện nói chung và nhà máy nhiệt điện Phả Lại nói riêng.
PHẦN I
ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THIÊN NHIÊN
I. PHÂN LOẠI NƯỚC THIÊN NHIÊN:
1. Phân loại theo nguồn gốc :
a. Nước mưa.
Trong thiên nhiên không có loại nước mưa nào sạch, thuần hoàn toàn. So
với các loại nước khác nước mưa tương đối sạch, không chứa các tạp chất khoáng,
và là loại nước mềm nhất. Nhưng khi rơi xuống nước mưa hấp thụ các tạp chất nh
O
2
, CO
2
, N
2
, H

2
S, bụi khói và vi khuẩn trong không khí. Hàm lượng tạp chất trong
nước mưa là do độ bẩn trong không khí quyết định. Ví dụ: nước mưa gần khu vực
nhà máy nhiệt điện thường lẫn nhiều bụi than, khí CO
2
, SO
2
.
b. Nước mặt đất.
Nước mặt đất hòa tan rất Ýt tạp chất khoáng vì vậy độ cứng của loại nước
này tương đối nhỏ. Nhưng do dòng chảy xói mòn, va đập nên thường có nhiều cát
và tạp chất hữu cơ không hòa tan, qua lắng lọc, có thể khử bỏ tạp chất cơ học đó.
Nước mặt đất tùy theo mùa mà lượng nước mưa tụ vào nhiều hay Ýt. Vào mùa
mưa lượng nước mưa tụ tập nhiều nên pha loãng và làm hàm lượng các loại muối
hòa tan Ýt hơn, độ cứng nhỏ hơn. Nước mặt đất còn bị ảnh hưởng của nước bẩn ở
các khu công nghiệp và các nước bẩn sinh hoạt thải vào.
c. Nước dưới mặt đất (nước ngầm).
Nước dưới đất do thấm qua các líp đất đá nên thông thường không chứa các
vật huyền phù. Do lượng CO
2
hấp thụ được trong khí quyển nhiều nên khả năng
hòa tan các khoáng chất của nước dưới mặt đất rất cao, do đó hàm lượng chất
khoáng và độ cứng tương đối lớn.
d. Nước biển.
Là nguồn nước lớn nhất trên trái đất, thành phần nước biển ổn định nhất,
cặn chưng khô của nó trong khoảng 33000 ữ 39000 mg/l, khoảng 60% lượng cặn
đó là muối ăn. Ngoài ra trong nước biển còn chứa một lượng lớn magie clorua,
magie và canxi sunfat. Nước biển có tính ăn mòn mạnh nên phải chú ý chống ăn
mòn.
2. Phân loại theo chỉ tiêu của nước.

a. Phân loại theo nồng độ muối trong nước.
Nước chứa lượng muối thấp: nồng độ muối trong nước thấp hơn 200mg/l
Nước chứa lượng muối trung bình: nồng độ muối trong nước 200ữ500mg/l
Nước chứa lượng muối tương đối cao: nồng độ muối trong nước 500ữ1000mg/l
Nước chứa lượng muối cao: nồng độ muối trong nước lớn hơn 1000mg/l.
b. Phân loại theo độ cứng.
Loại nước Độ cứng, mgdl/l
Rất mềm
Mềm
Trung bình
Cứng
Rất cứng
< 1
1 ÷ 3
3 ÷ 6
6 ÷ 9
> 9
3. Phân loại theo công nghệ xử lý:
a. Nước tính kiềm.
Đặc trưng của nước này là độ kiềm (K) lớn hơn độ cứng (C) (K > C) tức là:
[HCO
3
-
] > [Ca
2+
] + [Mg
2+
]
Trong nước có tính kiềm, Ca
2+

và Mg
2+
đều ở dạng muối bicacbonat.
Trị số chênh lệch K và C tương đương lượng muối bicacbonat Na
+
và K
+
.
Lượng muối bicacbonat này gọi là độ kiềm quá dư (K
d
), người ta gọi là “độ cứng
âm” (C
â
)
K
d
= K - C = C
â
b. Nước phi tính kiềm.
Đặc trưng cho loại nước này là độ cứng lớn hơn độ kiềm (C > K), tức là:
[Ca
2+
] + [Mg
2+
] > [HCO
3
-
].
II. TÍNH CHẤT NƯỚC THIÊN NHIÊN.
1. Tính chất vật lý:

Tạp chất trong nước thiên nhiên có nhiều loại, nhiều dạng. Theo cỡ hạt có
thể chia làm ba loại:
• Loại hạt lớn nhất là các vật huyền phù.
• KÕ đến là dung dịch keo.
• Nhỏ nhất là các ion và các phân tử hòa tan trong nước.
Sau đây là bảng phân loại tạp chất trong nước.
Bảng 1: Phân loại tạp chất trong nước theo đường kính hạt.
Đường kính
hạt (mm)
10
-7
10
-6
10
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
1 10
Phân loại
Dung dịch
thực
Dung dịch keo Vật huyền phù
Đặc trưng
Trong

suốt
Dưới ánh sáng
chiếu đục
Đục
Mắt thường
có thể nhìn
thấy
Phương
pháp xử lý
thường dùng
Trao đổi
ion
Kết tủa tự nhiên
Keo tụ, lắng trong, lọc
a. Màu sắc:
Nước nguyên chất không màu nước có màu là do các chất bẩn hòa tan trong
nước tạo nên. Ví dụ: Các hợp chất sắt không hòa tan làm cho nước có màu đỏ, các
chất mùn humic zeolit làm cho nước có màu vàng, các loài thủy sinh tạo cho nước
có màu xanh lá cây… Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thường tạo ra
màu xám hoặc đen cho nguồn nước.
Thành phần chủ yếu tạo nên màu của nước là do các vật huyền phù chứa
dung dịch keo và các vật hữu cơ hòa tan trong nước. Nhưng các vật huyền phù có
khả năng kết tủa không nằm trong số đó.
b. Mùi nước.
Nước sạch không có mùi lạ. Mùi của nước nếu có thường là do các chất khí
hòa tan, do động thực vật thối rửa hoặc đang bị phân hủy gây ra. Nước thiên nhiên
có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng các hóa chất hòa tan
trong nã nh mùi clo, mùi amoniăc, mùi hydrosunfua…
c. Vị của nước.
Nước sạch không có vị lạ. Vị của nước sạch được gọi là “vô vị”, còn nÕu

có, thường là do các chất khoáng gây ra. Những chất gây ra mùi cho nước cũng
thường là chất làm cho nước có vị lạ. Nước có thể có vị mặn, ngọt, chát… tùy theo
thành phần và hàm lượng của muối hòa tan trong nước.
d. Độ trong và độ đục.
Nước cấp cho lò hơi phải trong suốt. Nước đục là do nước có chứa nhiều
chất hữu cơ hoặc phù sa lơ lửng, đối với nước bề mặt thì nước đục là do có chứa
các chất lơ lửng trong nước ( đất, bùn, cát…); đối với nước ngầm nước đục là do
chất sắt.
Độ đục của nước biểu thị bằng mg/l khối lượng các tạp chất cơ học ở dưới
dạng các vật huyền phù.
Đé trong suốt và hàm lượng vật huyền phù có quan hệ ngược nhau. Độ
trong suốt của nước được xác định bằng số cm độ cao cột nước trong ống Sneller
theo tiêu chuẩn chung trong bảng.
Bảng 2: Tiêu chuẩn về độ trong của nước.
TT Chỉ số giới hạn Mức đánh giá
1 Từ 0 cm đến 10 cm Nước rất đục
2 Từ 10 cm đến 20 cm Nước đục
3 Từ 20 cm đến 30 cm Nước hơi đục
4 Trên 30 Nước trong
e.Vật huyền phù.
Vật huyền phù biểu thị tổng hàm lượng tạp chất cơ học dạng khoáng chất và
các dạng hữu cơ có trong nước. Số lượng vật huyền phù biểu thị bằng mg/l.
Lấy mét Ýt nước mẫu lọc qua giấy lọc không tro, rồi sấy khô. Lượng cặn
thu được trên giấy lọc chính là hàm lượng vật huyền phù. Đem tinh cặn trên giấy
lọc không tro nung ở nhiệt độ cao, lượng còn lại chính là hàm lượng các chất
khoáng có trong vật huyền phù. Chênh lệch giữa tổng khối lượng vật huyền phù và
hàm lượng các chất khoáng vật là hàm lượng vật hữu cơ trong huyền phù.
f. Độ dẫn điện.
Độ dẫn điện là số đảo của suất điện trở. Suất điện trở, hay độ dẫn điện, lớn
hay nhỏ có quan hệ tới lượng ion và các loại ion có trong nước. Khi trong nước có

một loại nhất định các ion thì tổng nồng độ các ion càng lớn thì độ dẫn điện của
nước càng lớn. Cho nên, trong thực tế ta có thể dùa vào độ dẫn điện để nhận xét
hàm lượng muối có trong nước. Đối với cùng một loại nước, độ dẫn điện càng lớn
thì hàm lượng muối càng nhiều do đó chất lượng của nước càng xấu.
Đơn vị độ dẫn điện là micromo/cm hay microsimen/cm, ký hiệu µΩ/cm
(µv/cm). Đé dẫn điện của các loại nước sông ở nước ta nằm trong khoảng
100ữ300 µv/cm (1 µΩ/cm =10
6
µv/cm).
2. Tính chất hóa học:
a. Độ pH.
Độ pH là một trong những chỉ tiêu quan trọng của nước, nó biểu thị tính
chất axit hoặc tính kiềm của nước. Nước nguyên chất có tính trung hòa, trong
nước đó chỉ có khoảng một phần mười triệu phân tử nước phân ly thành ion H
+
và
OH
-
theo phản ứng:
H
2
O H
+
+ OH
-
Trong nước nguyên chất ở 22
o
C nồng độ các ion H
+
= OH

-
= 10
-7
g/lit. Ta
định nghĩa độ pH là một trị số logarit âm của nồng độ ion H
+
trong 1 lít nước,
biểu thị bằng công thức:
pH = - lg[H
+
]
Nh vậy nước nguyên chất có độ pH = -lg[10
-7
] = 7.
Dùa vào độ pH, người ta xác định tính chất của nước:
Bảng 3: Tính chất của nước theo độ pH.
Trị sè pH Tính chất của nước
< 5 Tính axit mạnh
5,5 ữ 6,5 Tính axit yếu
6,5 ữ 7,5 Trung tính
7,5 ữ 8,5 Tính kiềm yếu
> 8,5 Tính kiềm mạnh
Nước có độ pH< 5,5 có tính ăn mòn cao, do đó không được dùng làm nước
cấp cho lò hơi . Nước có tính kiềm mạnh làm cho nước sủi bọt và gây nên hiện
tượng “sôi bồng” (hơi, nước cùng sôi). Vì vậy, cần phải điều chỉnh pH nước lò cho
phù hợp.
Tùy vào độ pH của nước mà các axit lẫn trong nước có các cấp phân ly khác
nhau. Dùa vào điều này ta có thể khảo sát được quá trình hình thành cáu cặn trong
lò hơi, vì các anion có thể liên kết với các ion kim loại hình thành các chất có độ
hòa tan khác nhau.

Thí dụ với axit cacbonic, khi pH ≤ 4,3 axit hầu nh không phân ly thành ion,
khi pH = 8,3 ữ 8,4 thì toàn bộ phân ly theo cấp thứ nhất theo phản ứng:
H
2
CO
3
H
+
+ HCO
3
-
Khi pH ≥ 12 thì phân ly hoàn toàn theo cấp thứ hai:
HCO
3
-
H
+
+ CO
3
2-
Do đó, đối với nước có độ pH = 8,3 ÷ 8,4, trong nước chủ yếu là các ion
HCO
3
-
mà muối của nó như Ca(HCO
3
)
2
, Mg(HCO
3

)
2
là các muối dễ hòa tan trong
nước, khó đóng cáu. Đối với nước có độ kiềm mạnh pH > 12 trong nước chứa chủ
yếu là ion cacbonat CO
3
2-
mà muối của nó như CaCO
3
, MgCO
3
là các muối khó
hòa tan, dễ tách ra và tạo thành cáu cặn.
b. Cặn chưng khô.
Cặn chưng khô là khối lượng của các khoáng vật và các chất hữu cơ hòa tan
trong nước. Để xác định, đem mẫu nước lọc và chưng khô, sau đó sấy cặn ở nhiệt
độ 105 ữ 110
0
C đến khối lượng không đổi, rồi đem cân. Cặn chưng khô được biểu
thị bằng số mg/l.
Cặn chưng khô khoáng vật tương đương tổng hàm lượng các muối hòa tan
trong nước , có thể dùng công thức sau để tính toán:
C
kv
=Ca
2+
+ Mg
2+
+ Na
+

+ Cl
-
+ SO
4
2-
+ NO
3
-
+ CO
3
2-
+ SiO
3
2-
+ Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
Chênh lệch khối lượng giữa cặn chưng khô và cặn chưng khô khoáng vật
trong một mức độ nhất định biểu thị hàm lượng vật hữu cơ trong nước.
Căn cứ vào trị số của cặn chưng khô có thể phán đoán được tác dụng
“khoáng hóa” và tính chất của nước thiên nhiên. Cặn chưng khô càng cao, chất
lượng nước càng thấp. Nước có chứa cặn chưng khô 1000 mg/lít trở lên có thể làm
cho nước lò sủi bọt “sôi bồng” và ăn mòn kim loại, không thích hợp làm nước cấp
lò hơi.
c. Hợp chất Cacbon.

Axít Cacbonic và các loại muối của nó là loại tạp chất chủ yếu trong nước
thiên nhiên. Khi nước thiên nhiên có hàm lượng muối thấp, muối bicacbonat
thường là hàm lượng tạp chất lớn nhất.
Hợp chất cacbon có 4 dạng: CO
2
, H
2
CO
3
, HCO
3
-
, CO
3
2-
.
Quan hệ cân bằng của 4 dạng đó nh sau:
CO
2
+ H
2
O ( H
2
CO
3
) H
+
+ HCO
3
-

2H
+
+ CO
3
2-
(1)
Tương quan hàm lượng CO
2
, HCO
3
-
và CO
3
2-
ở một nhiệt độ nhất định phụ
thuộc vào độ pH của nước. Ki pH < 4 trong nước chỉ tồn tại CO
2
; khi pH<8,4
lượng CO
2
bị triệt tiêu và trong nước tồn tại cả HCO
3
-
và CO
3
2-
; khi pH>12 trong
nước chỉ tồn tại CO
3
2-

.
Từ phương trình (1) ta có sự phân ly của HCO
3
-
:
H
+
+ HCO
3
-
CO
2
+ H
2
O
H
+
+ HCO
3
-
2H
+
+ CO
3
2-

2HCO
3
-
CO

3
2-
+ CO
2
+ H
2
O (2)
CO
3
2-
+ Ca
2+
CaCO
3

Ca
2+
+ 2HCO
3
-
CO
2
+ H
2
O + CaCO
3
(3)
Từ phản ứng (2) và (3) ta thấy lượng CO
2
trong nước ảnh hưởng đến lượng

tồn tại của muối cacbonat trong nước. Nếu nước có lượng CO
2
hòa tan vượt quá
lượng CO
2
cân bằng thì một phần CaCO
3
sẽ bị thủy phân. Nh vậy, nước chứa
nhiều CO
2
có thể gây ra ăn mòn bê tông (hiện tượng xâm thực) và phá hủy líp
CaCO
3
bám trên bề mặt kim loại. Nếu lượng CO
2
nhá hơn lượng CO
2
cân bằng thì
HCO
3
-
sẽ tăng cường phân hủy tạo CO
2
và CO
3
2-
(phản ứng 2), do đó hàm lượng
CaCO
3
kết tủa cũng tăng lên.

Ngoài ảnh hưởng đến lượng CaCO
3
tồn tại, CO
2
còn gây ra ăn mòn kim loại
theo phản ứng:
CO
2
+ Fe + H
2
O FeCO
3
+ H
2
d. Hợp chất silic.
Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất của axít silic, mức độ tồn tại
của chúng phụ thuộc vào độ pH của nước. Các hợp chất này có thể tồn tại ở dạng
keo hay dạng ion hòa tan.
Các dạng tồn tại của hợp chất silic tùy thuộc độ pH của nước. Khi pH tương
đối thÊp nó tồn tại ở trạng thái keo hòa tan của axít tự do hoặc muối canxi, magiê
silicat. Khi pH tương đối cao, nếu hàm lượng Ca
2+
, Mg
2+
gần bằng 0 ( nh trong
nước mềm) thì axit silic ở trạng thái thực ( phân ly thành ion HSiO
3
-
), nếu trong
nước đồng thời có Ca

2+
, Mg
2+
thì ở trạng thái keo hòa tan( thành muối canxi,
magiê Silicat).
Sự tồn tại của các hợp chất silic (axit silic, các muối silicat) có thể gây ra
đóng cặn silicat trên thành ống, nồi hơi, làm giảm khả năng vận chuyển và khả
năng truyền nhiệt.
e. Hợp chất sắt.
Ion Sắt trong nước thiên nhiên có hai dạng: ion sắt hóa trị thấp (Fe
2+
) và hóa
trị cao (Fe
3+
). Khi nồng độ oxy hòa tan trong nước và trị số pH trong nước rất thấp,
trong nước chỉ có ion Fe
2+
. Độ hòa tan của loại muối Fe
2+
thường thấy đều tương
đối cao, độ thủy phân tương đối nhỏ, cho nên Fe
2+
rất khó hình thành kết tủa tách
ra. Khi nồng độ oxy hòa tan trong nước tương đối lớn, trị số pH cao, Fe
2+
sẽ bị oxy
hóa thành Fe
3+
:
Fe

2+
- e Fe
3+

Fe
3+
rất dễ thủy phân thành hydroxit sắt khó hòa tan:
Fe
3+
+ 3H
2
O Fe(OH)
3
+ 3H
+

f. Hợp chất nitơ.
Hợp chất vô cơ của Nitơ trong nước thiên nhiên thường tồn tại dưới dạng
NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
và cả dạng nguyên tố nitơ (N
2
). Nguồn gốc của các ion này có

trong nước thiên nhiên là do các vật hữu cơ của động vật, thực vật, các muối nitrat
hòa tan và các muối amôn của nước thải công nghiệp lẫn vào.
Hợp chất hữu cơ của nitơ có trong nước ( nh các chất albumin, prôtít…)
dưới tác dụng của các vi sinh vật dần dần bị phân giải biến thành hợp chất nitơ vô
cơ. Nếu không có oxy thì NH
4
+
là sản phẩm cuối cùng của sự phân giải của nitơ
hữu cơ. Nếu trong nước có oxy, các vi khuẩn sẽ phân giải NH
4
+
thành muối nitrat
hoặc muối nitrit.
g. Độ cứng.
Độ cứng trong nước là tổng nồng độ của các ion Ca
2+
và Mg
2+
có trong
nước. Độ cứng là nguyên nhân gây ra cáu cặn của nước.
t
0
t
0
t
0
Đơn vị độ cứng thường dùng là miligam đương lượng trên lit (mgdl/l) hoặc
mêga dương lượng trên lít (Mgdl/l). Độ cứng miligam đương lượng 1mgdl/lit
tương đương với 20,04 mgCa
2+

/lit

hoặc 12,16 Mg
2+
/lit.
Ngoài ra ở nhiều nước còn dùng các đơn vị độ cứng khác nhau.
Thí dô: Một độ cứng Đức (
o
H ) bằng 10 mg CaO/lit (1 mgdl/lit = 2,804
o
H).
Một độ cứng Pháp bằng 10 mgCaCO
3
/lit.
Mét độ cứng Anh bằng 10 mgCaCO
3
/ 0,7 lit .
Mét độ cứng Mỹ bằng 17 mgCaCO
3
/lit.
Độ cứng có thể phân làm hai loại: Độ cứng cacbonat (độ cứng tạm thời) và
đé cứng phicacbonat ( độ cứng vĩnh cửu).
• Độ cứng Cacbonat ( độ cứng tạm thời): độ cứng cacbonat là tổng nồng
độ các muối bicabonat, cacbonat của Ca
2+
, Mg
2+
trong nước. Trong đó chủ yếu là
các muối bicacbonat: Ca(HCO
3

)
2
, Mg(HCO
3
)
2
.
Khi đun sôi nước các muối bicabonat sẽ bị phân hủy theo phản ứng sau:
Ca(HCO
3
)
2
CaCO
3
+ H
2
O + CO
2

Mg(HCO
3
)
2
MgCO
3
+ H
2
O + CO
2

MgCO
3
+ H
2
O Mg(OH)
3
+ CO
2

Từ phản ứng trên ta thấy CaCO
3
, MgCO
3
đều là kết tủa. Vậy độ cứng
cacbonat có thể được khử bằng cách đun sôi nước.
• Độ cứng phi Cacbonat (độ cứng vĩnh cửu): là lượng muối không kết tủa
khi đun sôi, thường là sunfat, clorua của Ca và Mg. Có vai trò quan trọng nhất
trong các loại muối này là CaSO
4
, khi đun cạn một lượng lớn nước nó sẽ kết tinh
và bám rất chắc vào nồi.
Tổng độ cứng cacbonat và độ cứng phi cacbonat gọi là đé cứng toàn phần.
h. Độ kiềm và độ axít
• Độ kiềm: độ kiềm biểu thị bằng tổng của các anion OH
-
, CO
3
2-
, HCO
3

-
và
muối của một số axít yếu khác trong nước. Vì các loại muối đó trong dung dịch
nước mang tính kiềm, có thể dùng axit để trung hòa, cho nên đều qui về độ kiềm.
Trong nước thiên nhiên, độ kiềm chủ yếu do loại muối HCO
3
-
tạo thành.
• Độ axít: Độ axit của nước là chỉ số lượng các chất trong nước có tác dụng
trung hòa với chất kiềm mạnh nh NaOH, KOH. Các chất này có 3 loại sau:
1. Axít mạnh nh HCl, H
2
SO
4
, HNO
3
các chất này có thể điện ly toàn bộ và
tạo ra H
+
.
2. Các loại muối do axit mạnh và kiềm yếu tạo thành nh muối của các ion
NH
4
+
, Fe
3+
, Al
3+
và axit mạnh.
3. Axit yếu nh: H

2
CO
3
, H
2
S, CH
3
COOH.
Trong nước thiên nhiên chỉ có H
2
CO
3
tù do, nói chung không có độ axit
mạnh. Trong mét giai đoạn nào đó của quá trình xử lý nước có thể xuất hiện độ
axit.
i. Các khí hòa tan.
Khí hòa tan trong nước thiên nhiên thường là O
2
và CO
2
, đôi khi còn có
hydrosunfua (H
2
S), khí Sunfuarơ (SO
2
) và khí Amoniac (NH
3
).
1.Oxy: Nguồn gốc của oxy trong nước thiên nhiên là do oxy trong khí
quyển hòa tan vào nước. Độ hòa tan của oxy vào nước phụ thuộc vào các yếu tố:

nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nước. Khi nhiệt độ tăng, khả năng hòa tan oxy giảm,
khi áp suất tăng khả năng hòa tan của oxy trong nước tăng. Độ hòa tan của oxy
trong nước cho ở bảng sau:
Bảng 3: Độ hòa tan của oxy trong nước(mg/l) dưới áp suất 1at
Nhiệt
độ ,
o
C
Độ hòa tan
,mg/l
Nhiệt
độ ,
o
C
Độ hòa tan
,mg/l
0 14,6 40 6,5
5 12,8 50 5,6
10 11,3 60 4,8
15 10,1 70 3,9
20 9,1 80 2,9
25 8,3 90 1,6
30 7,5 100 0
Oxy hòa tan trong nước làm cho nước có tính chất ăn mòn kim loại cho nên
nước cấp dùng cho nhà máy nhiệt điện có oxy hòa tan là rất nguy hiểm.
2. Khí cacbonic (CO
2
):
Khí CO
2

trong nước chủ yếu là do sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước
hoặc trong đất bùn và các sản vật oxy hóa. Khí CO
2
trong khí quyển chỉ có
0,03÷0,04% (theo thể tích), nên độ hòa tan CO
2
tương ứng chỉ là 0,5÷1 mg/l.
3. Khí hydrosunfua (H
2
S):
Nước chứa hydrosunfua có mùi thối và có tính ăn mòn. Nguồn gốc của H
2
S
là do sự phân hủy của pyrit sắt hoặc than bùn, dầu với nước có chứa muối sunfat.
Phản ứng nh sau:
FeS
2
+ 2CO
2
+ 2H
2
O H
2
S + S + Fe(HCO
3
)
2

Na
2

SO
4
+ CH
4
Na
2
CO
3
+ H
2
S + H
2
O
H
2
S có thể ăn mòn phần lớn các kim loại. Nếu lò hơi dùng nước có chứa
H
2
S thành lò hơi sẽ bị ăn mòn. Nếu trong nước đồng thời có Ca
2+
có thể tạo thành
thạch cao đóng bám chắc trên thành lò. Vì vậy, nước công nghiệp không được
phép có H
2
S.
Có thể khử H
2
S hòa tan bằng cách thổi khí vào hoặc dùng clo để oxy hóa
H
2

S, nhưng phí tổn lớn, vì oxy hóa một phân tử H
2
S phải cần 8 nguyên tử Clo.
Phản ứng nh sau:
H
2
S + 4Cl
2
+ 4H
2
O H
2
SO
4
+ 8HCl
PHẦN II :
TIÊU CHUẨN NƯỚC CẤP LÒ HƠI.
Dùa vào kinh nghiệm và thử nghiệm của các loại lò hơi khác nhau mà quy định
tiêu chuẩn cấp nước lò hơi. Các thông số cần được tiêu chuÈn hóa là: độ cứng,
hàm lượmg O
2
, hàm lượng dầu, trị số pH. Các căn cứ khi qui định tiêu chuẩn :
• Đảm bảo lò hơi vận hành an toàn, không gây hư háng quá trình công
nghệ. Thời gian sử dụng đạt tiêu chuẩn, lò hơi không bị ăn mòn quá
nghiêm trọng: hàm lượng cặn và các chất gây ăn mòn thấp.
• Phải xét toàn diện đến chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, nên nước cấp xử lý cho
lò hơi không yêu cầu quá tốt, quá sạch.
Sau đây giới thiệu tiêu chuẩn nước cấp và nước lò hơi của nước ta và một số
nước trên thế giới.
1. Tiêu chuẩn cấp nước, nước lò hơi của Trung Quốc:

a.Tiêu chuẩn nước cấp:
Stt Chỉ tiêu tiêu chuẩn
Áp suất lò tuần hoàn tự nhiên (Kg/cm
2
)
< 59
60 ÷ 89
> 90
1 Đé cứng Mgdl/l
≤ 20
10 5
2 Oxi hòa tan Mg/l
≤ 30 ≤ 10 ≤ 10
3 pH > 7 > 7 > 7
4 Hàm lượng dầu mg/l
≤ 1 ≤ 1 ≤ 1
5 Hàm lượng sắt mg/l
≤ 50 ≤ 30 ≤ 30
6 Hàm lượng đồng mg/l
≤ 30 ≤ 10 ≤ 10
b.Tiêu chuẩn nước lò hơi tuần hoàn tự nhiên:
Hàm lượng phốt phát: PO
4
3-
(mg/l) Đối với các loại lò
Lò hơi
không phân
đoạn
Lò hơi phân đoạn
pH

Độ kiềm
tương đối
Đoạn sạch Đoạn mặn
15÷20 7÷12
< 130
≥ 10,3 ≤ 0,2
2. Tiêu chuẩn nước cấp, nước lò hơi của Liên Xô:
a. Tiêu chuẩn cấp nước: (Mg/l)
Các chỉ tiêu tiêu
chuẩn
Lò tuần hoàn tự nhiên có áp suất
(kg/cm
2
)
Lò hơi ống
lửa
Lò hơi
ống nước
5ữ15
kg/cm
2
(3)
5ữ15
kg/cm
2
(3)
> 100 40 ữ 100 <40
Natri Na
+
(1)

không qui
định
(1)
không qui
định
không qui
định
0 0
Axit Silic SiO
3
2-
(2)
50/150
(3)
100
nt
Axitcacbonic
(CO
2
)
0 0 0 0 0
Hydrazin 30 ữ 100 30 ữ 100 30 ữ 100
Amoniac 1000 1000
không qui
định
Dầu mì 300 300 1000 (4) 10 (4) 5
Oxy hòa tan (5) 10 20 20 (4) 1 (4) 0,5
pH 9 ữ 9,2 8,5 ữ 9 8,5 ữ 9
Độ cứng (Mgdl/l) 3 3 3 (6) 2
Fe (Mgdl/l) 2 50/100 50 ữ 70

Tốt nhất
≤ 1
(6) 0,5Cu (Mgdl/l) 5 10/20
NO
2
(Mgdl/l) 20 20 20
(1): Khi dùng nước cấp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt yêu cầu hàm lượng
Na
+
≤ 50 Mg/l.
(2): Số trên dùng cho nhà máy nhiệt điện, số dưới dùng cho trung tâm nhiệt điện.
(3): Đối với áp suất 70 ữ 100Kg/cm
2
.
(4): Đơn vị là mg/l.
(5): Hàm lượng Oxy trong nước cấp trước khi cho các chất khử oxy ( N
2
H
4
, SO
3
2-
…)
(6) : Biểu thị bằng độ cứng (1 độ cứng = 10mgCaO/1lit nước).
b.Bảng tiêu chuẩn nước lò hơi:
Chế độ phốt phát Độ kiềm
tương đối
%
Hàm lượng PO
4

3-
(mg/l)
Lò hơi
không phân
Lò hơi phân đoạn
Đoạn sạch Đoạn mặn
đoạn
Bình thường
-Muối - kiềm
-Độ kiềm thuần phốt phát
10
Không có
5 ÷ 15 5 ÷ 15
< 75
Giảm lượng PO
4
3-
dư
-Muối - kiềm …
-Độ kiềm thuần phốt phát
10
Không có
1 ÷ 5 1 ÷ 5
< 30
3.Tiêu chuẩn nước cấp, nước lò hơi của Việt Nam:
a. Tiêu chuẩn nước cấp:
Chỉ tiêu tiêu
chuẩn
Lò hơi tuần hoàn tự nhiên (áp suất at)
5÷15 15÷20 21÷30 31÷59 60÷89 90÷100

>100
Độ cứng
(Mgdl/l)
50 35 25 20 10 5 3
Oxy (Mgdl/l)
H
2
CO
3
tù do 0 0 0
pH
NH
3
(Mg/l) Không lớn hơn 1000
Fe (Mg/l)
≤ 200
Cu (Mg/l)
≤ 10
Dầu (mg/l)
Dưới
20 at
20÷40
> 40
≤ 5
1
0,5÷1
b.Tiêu chuẩn nước lò hơi:
Chế độ nước lò Chỉ tiêu
Lò hơi không
phân đoạn

Lò hơi phân đoạn
Đoạn sạch Đoạn mặn
Phốt phát PO
4
3-
5 ữ 15 5 ữ 15
≤ 75
Xử lý độ kiềm
thuần phốt phát
40K
T
≤ 0,84 PO
4
3-
Bình thường ≤ 0,2
(2) S là toàn bé tinh cặn (mg/l).
(3) Độ kiềm M × 40 (nghĩa là đo kiềm theo chất chỉ thị Metyl da cam ).
4.Thông số về thành phần nước sông Thái Bình - Khu vực Phả Lại như sau:
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
Độ kiềm chung mgđl/l 0,7ữ1,7
Độ cứng chung mgđl/l 1,2ữ1,8
Độ cứng Canxi mgđl/l 1ữ1,23
Độ cứng Magiê
mgđl/l
∼0,4
Na
+
, K
+
mgđl/l

∼0,4
Cl
-
mgđl/l 0,1471
SO
4
2-
mgđl/l 0,0625
SiO
3
2-
mgđl/l 0,0135
Huyền phù mgđl/l Đến 700
Lượng muối mg/l Đến 185
5. Tiêu chuẩn chất lượng nước, hơi của nhà máy nhiệt điện Phả Lại:
a. Tiêu chuẩn nước cấp:
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
Độ cứng Mgđl/l
≤ 1
Axit Silic Mg/l
≤ 80
O
2
trước vào khử khí Mg/l
≤ 30
O
2
sau khi khử khí Mg/l
≤ 10
Hàm lượng hydrazin Mg/l 20 ữ 60

CO
2
tù do sau khi khử khí Mg/l = 0
pH ở 25
o
C = 9,1 ± 0,1
Hàm lượng amoniăc Mg/l
≤ 1000
Tổng hàm lượng nitơrat và nitrit Mg/l
≤ 20
Hàm lượng sắt Mg/l
≤ 30
Hàm lượng đồng Mg/l < 5
b. Tiêu chuẩn nước ngưng:
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
Độ cứng Mgđl/l
≤ 1
O
2
sau bơm nước ngưng Mgđl/l
≤ 20
Các chỉ tiêu khác nh đối với nước cấp
c. Tiêu chuẩn nước lò:
• Nước bao hơi:
-Kiềm chung × 40 = 0,84 × [PO
4
3-
]
[PO
4

3-
] là hàm lượng dư các ion PO
4
3-
(2ữ 6 mg/l).
-pH ≥ 9,3
-Hàm lượng axit silic ≤ 1000 Mg/l.
• Nước lò hai bộ phận phân ly ngoài.
-Lượng dư PO
4
3-
≤ 50 mg/ l
-pH ≤ 10,7
-Hàm lượng axit silic ≤1000 Mg/l .
Qua các chỉ tiêu nước cấp, nước lò hơi trên ta có nhận xét:
-Chất lượng nước cấp cho lò hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại rất cao, tương
đương chất lượng nước cấp của các nước tiên tiến trên thế giới.
-Nước sông Thái Bình không thể dùng trực tiếp làm nước bổ xung cho lò
hơi được. Vì ta thấy một số chỉ tiêu của nó không đạt tiêu chuẩn nh nước cấp lò
hơi quy định.
Vậy ta phải tiến hành xử lý mới bổ xung vào lò được.
PHẦN III:
CÁU BÁM VÀ CÁCH CHỐNG ĐÓNG CÁU BÁM
I- Định nghĩa:
Cáu bám là loại cáu cứng không tan trong nước, đãng trên các mặt đốt của
các lò hơi, của bộ phận hâm nước, của những bộ phận bốc hơi, các bé phận gia
nhiệt và của các bình ngưng tụ của tuốc bin…
II- Cấu tạo vật lý và thành phần hóa học:
Cấu tạo vật lý và thành phần hóa học của cáu bám có rất nhiều vẻ, thường
gồm có cacbonat canxi, cacbonat magie, sunfat canxi, silicat canxi và silicat

magiê. Trong cấu tạo của cáu bám còn có thể có lẫn oxit kim loại sinh ra trong quá
trình ăn mòn .
III- Phân loại cáu:
Người ta chia ra các loại cáu căn bản sau :
1. Cáu bám cacbonat:
Cáu bám cacbonat chứa trên 50% CaCO
3
. Cấu

tạo vật lý của loại cáu bám
này có rất nhiều vẽ: từ loại bột không tinh thể loại đá lò cứng chắc (loại cáu cứng
nh đá, đóng trong lò ). Các cáu cacbonat loại cứng phần lớn đóng trên các mặt mà
ở đó nước không bốc hơi và không có dòng nước chuyển động hỗn loạn, cụ thể là
trong các ống dẫn nước nóng, trong các bộ phận gia nhiệt và trong các bình ngưng
tụ của tuốc bin. Ngược lại, CaCO
3
đóng xốp, vỡ ở những chỗ bốc hơi mạnh.
2. Cáu bám thạch cao:
Cáu bám thạch cao chứa hơn 50% CaSO
4
, có đặc điểm là cứng dày đặc và
phần lớn đóng ở những chỗ thu nhiều nhiệt nhất của lò.
3. Cáu bám silicat:
Cáu bám silicat chứa SiO
2
hơn 20 ÷ 25%, là những cáu cứng silicat canxi,
silicat magiê không tinh thể. Cáu bám silicat đóng trên những mặt thu nhiều nhiệt
nhất, và có độ dẫn nhiệt nhỏ nhất không đáng kể) nên rất nguy hiểm đối với các lò
hơi.
4. Cáu bám hỗn tạp:

Là một hỗn hợp gồm có thạch cao, cacbonat canxi, cacbonat magiê và các
silicat. Cấu tạo của cáu bám hỗn tạp phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần cấu tạo nã .
5. Cáu bùn:
Là loại cáu giống nh bùn, lắng xuống trong nước tuần hoàn. Nó gồm có
CaCO
3
, Mg(OH)
2
, Ca
3
(PO
4
)
2
và các tạp chất cơ học. Bằng cách xả lò có thể đưa
cáu bùn ra ngoài dễ dàng.
IV- Nguyên nhân sinh thành cáu:
 Trong lò hơi và các thiết bị trao đổi nhiệt, quá trình bốc hơi xảy ra liên
tục nên nồng độ muối tăng lên. Mét số muối sẽ đạt đến trạng thái bão hòa rồi quá
bão hòa, sau đó bắt đầu kết tinh rồi tách ra khái dung dịch.
Ví dô: Tích số hòa tan của muối CaSO
4
là :
T =[ Ca
2+
] . [ SO
4
3-
]
Khi quá trình bay hơi xảy ra liên tục, nồng độ ion Ca

2+
và SO
4
3-
tăng lên.
Tích số nồng độ ion Ca
2+
và SO
4
3-
sẽ lớn hơn tích số hòa tan của muối này trong
nước. Do đó nước đạt đến trạng thái quá bão hòa CaSO
4
và muối CaSO
4
bắt đầu
kết tinh tách ra dưới dạng kết tủa.
CaSO
4
t
o
t
o
t
o
t
o
 Khi gia nhiệt hoặc chưng cất nước sẽ xảy ra quá trình chuyển biến một
loại ion; khiến từ loại ion này chuyển biến thành loại ion khác và muối của ion
mới tạo thành có thể tạo kết tủa. Quá trình chuyển biến đó gọi là quá trình phân

hủy nhiệt.
Ví dô: Các muối Ca(HCO
3
)
2
và Mg(HCO
3
)
2
là những chất dễ hòa tan trong
nước. Khi nung nóng nước các muối bicacbonat phân hủy nhiệt theo phản ứng
sau:
2HCO
3
-
CO
3
2-
+ CO
2
+ H
2
O
Ca(HCO
3
)
2
CaCO
3
+ CO

2
+ H
2
O


Mg(HCO
3
)
2
MgCO
3
+ CO
2
+ H
2
O
MgCO
3
+ H
2
O Mg(OH)
2
+ CO
2

Khí cacbonic sẽ tách ra khái dung dịch, còn CaCO
3
, MgCO
3

, Mg(OH)
2
Ýt
tan trong nước sẽ đóng cáu trên các bề mặt đốt.

V- Cơ chế đóng cáu:
Hiện tượng sinh ra cáu bám là một quá trình hóa lý phức tạp, làm cho các
muối lắng xuống khỏi dung dịch ở thể rắn. Giới hạn độ hòa tan của một số muối là
một hằng số, phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ và bản chất hóa học của chất đó.
Người ta phân biệt hai loại muối: loại muối có nhiệt hòa tan dương tức là các muối
mà độ hòa tan tăng theo nhiệt độ, và các muối có hệ số nhiệt hòa tan âm tức là các
muối mà độ hòa tan giảm khi nhiệt độ tăng.
Loại thứ nhất có CaCl
2
, MgCl
2
; loại thứ hai có CaSO
4
, CaSiO
3
và MgSiO
3
.
Khi nước liên tục bốc hơi thì nồng các muối tan trong nước cũng liên tục tăng, và
sau khi đạt đến giới hạn hòa tan ở một nhiệt độ đã định, thì các muối bắt đầu lắng
xuống khỏi dung dịch và đóng thành cáu.
Quá trình một chất cứng lắng xuống xảy ra như sau: đầu tiên trong nước
sinh ra những mầm cực nhỏ, sau đó lớn thành những xupmicrôn (hạt nhỏ hơn
micrôn), rồi các xupmicrôn liên kết lại thành những bông hoặc sinh ra các mầm
tinh thể, và các mầm này dần dần lớn lên.

VI- Tác hại của cáu bám:
Cáu bám có độ dẫn nhiệt rất kém. Độ dẫn nhiệt của cáu bám phụ thuộc vào
thành phần hóa học và cấu tạo vât lý của nó. Hệ số dẫn nhiệt của các loại cáu bám
căn bản có các giá trị sau đây :
Cáu bám có chứa dầu: 0,1 Cal/m.h.
o
C.
Cáu bám silicat: 0,07 ữ 0,2 Cal/m.h.
o
C.
Cáu bám thạch cao:0,5 0,5 ữ 2 Cal/m.h.
o
C.
Cacbonat canxi (không tinh thể): 0,2 0,2 ữ 1 Cal/m.h.
o
C.
Cacbonat canxi (tinh thể): 0,5 0,5 ữ 5,0 Cal/m.h.
o
C.
Cáu bám càng xốp thì độ dẫn nhiệt càng nhỏ. Líp cáu bám sát bề mặt Ýt gây
nguy hiểm hơn là bám không sát, vì khe hở giữa tường kim loại và líp cáu bám
làm tăng sức cản nhiệt rất nhiều và làm cho kim loại bị đốt quá nóng từng vùng rất
nguy hiểm.
Cáu bám làm giảm độ dẫn nhiệt, do đó gây ra:
- Đốt quá nóng kim loại của lò, có thể gây ra những chổ phồng, thủng có thể
gây nổ và làm cho quá trình ăn mòn dưới líp cáu tăng.
- Tăng nhiệt độ khói thoát ra, tiêu tốn nhiên liệu hơn.
- Giảm nhiệt độ hâm nước, giảm công suất bộ phận bốc hơi và của bộ phận
hâm nước.
- Làm giảm độ chân không trong bình ngưng do đó làm giảm công suất của

tuabin.
VII- Phương pháp chống đóng cáu bám trong lò hơi:
Để ngăn ngõa cáu bám trong lò hơi người ta dùng nước cấp có độ cứng nhỏ
hơn 0,1
o
G, ngoài ra còn dùng phương pháp hiệu chỉnh xử lý nước lò tức chuyển
đổi sự cân bằng hóa học để tạo ra những điều kiện có lợi cho việc sinh ra CaCO
3
,
Ca
3
(PO
4
)
2
, Mg
3
(PO
4
)
2
là những hợp chất lắng dưới dạng cáu bùn dễ xả ra ngoài.
Bằng cách cho thêm chất Na
2
CO
3
hay phốtphát vào nước lò.
P HẦN IV:
XỬ LÝ NƯỚC NGOÀI LÒ (NƯỚC CẤP)
Nước thiên nhiên có nhiều tạp chất và muối khoáng vì vậy không thể sử

dụng trực tiếp làm nước cấp cho lò hơi mà phải qua các công đoạn xử lý. Quá
trình xử lý nước cấp bổ sung cho lò hơi gồm hai công đoạn chính:
- Xử lý nước sơ bộ (keo tụ, lắng, lọc).
- Xử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion (khử muối).
A. XỬ LÝ NƯỚC SƠ BỘ:
Mục đích của quá trình xử lý nước sơ bộ là loại trừ các tạp chất huyền phù
và dung dịch keo (các hạt có kích thước lớn hơn 10
-6
mm). Quá trình xử lý nước sơ
bộ gồm 2 giai đoạn chính là keo tụ và lọc.
I. XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TÔ:
1. Cơ sở hoá học của dung dịch keo tô:
Dung dịch keo là các hạt (còn gọi là tiểu phân, hay mixen keo) có đường
kính từ 10
-6
đến 10
-4
mm, khác với vật huyền phù là nó ổn định trong nước và rất
khó lắng.
Hạt keo là thể tập hợp của rất nhiều phân tử và ion. Nói chung nó là do các
hạt khó tan trong nước hình thành nên. Các hạt này có thể là phân tử lớn (polyme),
hoặc các phần tử hệ phân tán (cát, đất sét), hoặc do các phân tử liên kết với nhau.
Nhờ diện tích bề mặt lớn, các hạt này có khả năng hấp phụ chọn lọc một loại ion
Mµng bao quanh h¹t keo
Líp khuÕch t¸n c¸c ion tr¸i dÊu
Líp mang ®iÖn tÝch kÐp
+
-
-
-

-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-

-
-

-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
H×nh 1: CÊu t¹o h¹t keo
nào đó trong dung dịch tạo thành líp vỏ bọc ion. Líp vỏ ion này cùng với khối
phân tử bên trong tạo thành hạt keo. Bề mặt nhân keo mang điện tích của líp ion
gắn chặt trên nó. Líp ion này có khả năng hót một số ion tù do mang điện tích trái
dấu để bù lại một phần điện tích. Nh vậy, quanh hạt nhân đã có hai líp ion mang
điện tích trái dấu nhau bao bọc, gọi là líp điện tích kép của hạt keo. Líp ion ngoài
cùng do lực liên kết yếu nên thường không có đủ điện tích để trung hoà với líp
điện tích bên trong và do vậy hạt keo luôn mang một điện tích nhất định. Để cân
bằng điện tích trong môi trường, hạt keo lại thu hót quanh mình một số ion trái dấu

ở trạng thái khuếch tán (Hình 1)
Nếu hạt keo ở trạng thái tĩnh thì điện tích ion hạt keo được bù bởi điện tích
của líp ion khuếch tán. Khi hạt keo chuyển động, líp ion khuếch tán không di
chuyển đồng thời với hạt keo bởi vì lực liên kết không bền vững. Do đó hạt keo
trong nước luôn là hạt mang điện tích.
2. Các phương pháp keo tô.
Trong công nghệ xử lý nước bằng phương pháp keo tụ, người ta thường sử dụng:
1. Phương pháp keo tụ dùng các chất điện ly đơn giản.
2. Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu.
3. Phương pháp keo tụ dùng các chất polyme. Phương pháp này còn sử dụng
cả khi cần tăng cường quá trình keo tô cho các phương pháp khác.
a. Keo tụ bằng chất điện ly đơn giản.
Bản chất của phương pháp là cho vào nước các chất điện ly ở dạng ion đơn
giản ngược dấu. Khi nồng độ các ion ngược dấu với điện tích hạt keo tăng lên thì
càng có nhiều ion được chuyển từ líp khuếch tán vào líp điện tích kép, làm giảm
điện tích hạt keo. Trong quá trình chuyển động các hạt keo này dễ dàng va chạm,
kết dính nhau bằng lực hót phân tử Van-der-walls, tạo nên các bông cặn lớn hơn.
Muốn tăng kích thước bông cặn lên nữa thì cần phải tác động (khuấy trộn) để các
bông cặn nhỏ xích lại gần nhau hơn. Khi kích thước hạt đủ lớn thì hạt bắt đầu lắng
xuống.
Phương pháp keo tụ này đòi hỏi liều lượng chất điện ly cho vào nước phải
thật chính xác. Nếu lượng cho vào vượt quá mức cần thiết sẽ làm cho các hạt keo
tích điện trở lại, điện tích hạt keo tăng lên, hiệu quả keo tụ giảm và hệ keo trong
nước sẽ trở về trạng thái bền vững.
Do nhược điểm nói trên, phương pháp keo tụ dùng chất điện ly đơn giản rất
Ýt khi được sử dụng.
b. Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu.
Trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hoá trị III còn gọi
là phèn nhôm, phèn sắt làm chất keo tụ, đây là hai loại hoá chất rất thông dụng
trong xử lý nước cấp. Các muối này trong nước phân ly thành các cation và anion

theo phản ứng sau:
Al
2
(SO
4
)
3
→ 2Al
3+
+ 3SO
4
2-
FeCl
3
→ Fe
3+
+ 3Cl
-
Nhờ hoá trị cao của các ion kim loại chúng có khả năng ngậm nước tạo
thành các phức chất hexa: Me(H
2
O)
6
3+
(trong đó Me
3+
có thể là Al
3+
hoặc Fe
3+

).
Khả năng thủy phân của phức này tùy thuộc vào độ pH.
Tùy theo độ tăng pH mà các phản ứng xảy ra nh sau:
Me(H
2
O)
6
3+
+ H
2
O → Me(H
2
O)
5
OH
2+
+ H
3
O
+
Me(H
2
O)
5
OH
2+
+ H
2
O → Me(H
2

O)
4
(OH)
2
+
+ H
3
O
+
Me(H
2
O)
4
OH
2
+
+ H
2
O → Me(OH)
3
+ 3 H
2
O + H
3
O
+
Me(OH)
3
+ OH
-

→ Me(OH)
-
4