NƯỚC NHIỄM PHÈN, SẮT VÀ MANGAN

Trường Đại học Bách Khoa TPHCM
Môn Hoá Kĩ thuật Môi Trường

Đề tài 5

NƯỚC NHIỄM
PHÈN, SẮT VÀ
MANGAN

GV hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh
Nhóm 10


DANH SÁCH NHÓM:

1. Trịnh Minh Như Ý
91304993
2. Đỗ Nguyễn Hồng Hà
91300986
3. Phạm Khánh Hoà
91301390
4. Phạm Huy Hạnh
91301092
5. Lê Quốc Bảo
91300230


Nội dung

I. NƯỚC NHIỄM PHÈN VÀ ẢNH HƯỞNG
CỦA CHÚNG

II. NƯỚC NHIỄM SẮT, NHIỄM MANGAN
VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG
III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
IV. MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
CHUNG


I. NƯỚC NHIỄM PHÈN
1. Phèn là gì?
-Những muối kép có cấu tạo tinh thể đồng hình
-Công thức chung là AB(SO4).12H2O hay A2SO4.B2(SO4)3.24H2O
với
A là ion kim loại hoá trị 1 như Na+, K+, Ce+, Rb+, hoặc NH4+
B là ion kim loại hoá trị 3 như Al3+, Fe3+, Co3+, Rb3+, Cr3+.
-Ngoài ra người ta còn gọi muối ngậm nước với công thức
Mx(SO4)y.nH2O là phèn đơn
Ví dụ: phèn amoni (NH4)2SO4,
phèn crom Na2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O;
phèn kali KAl(SO4)2.12H2O


I. NƯỚC NHIỄM PHÈN
Một số loại phèn thường gặp

Phèn sắt

Phèn nhôm

-Muối kép
-2 loại:

-Trong công thức chung
+Phèn nhôm đơn Al2(SO4)3.18H2O
AB(SO4).12H2O thì B là Fe(III) +Phèn kép: Trong công thức
chung AB(SO4).12H2O thì B là Al
-Tinh thể không màu, nhưng
thường có màu tím vì có vết
mangan

-Tinh thể lớn hình bát diện, trong
suốt, không màu.

-Thường được dùng làm thuốc -Dùng làm trong nước
thử trong các phòng thí nghiệm. -Làm chất cầm màu


I. NƯỚC NHIỄM PHÈN
2. Sự hình thành và tính chất của nước nhiễm phèn
- Do nước mưa rửa trôi lớp đất có chứa các ion Fe2+, Fe3+, Al3+,
SO42- cũng như các axit hữu cơ
- Mạch nước ngầm chảy qua các tầng đất có các ion Fe2+, Fe3+,
Al3+ ở dạng hòa tan, hòa tan vào trong nước.
- Được chia ra làm 3 loại: loại I, loại II, loại III.
Thông số

Loại I

Loại II

Loại III

Độ màu

Vàng đục

Vàng đục

Trong xanh

pH

2.5 - 3.0

2.5 - 3.5

2.5 - 2.8

Hàm lượng sắt (mg/l)

30 - 120

25 - 70

2 - 10

Hàm lượng sunfat (mg/l)

800 - 5000

100 - 380

100 - 400

Hàm lượng nhôm (mg/l)

-

-

40 - 20



I. NƯỚC NHIỄM PHÈN
3. Ảnh hưởng của nước nhiễm phèn
Loại nước có màu vàng đục có chứa nhiều phèn sắt gây cảm giác
mỹ quan không tốt
Tắm rửa bị rộp da, tế bào da bị khô, phồng và tróc
Hàm lượng nhôm cao:
Gây hư hại cho men răng.
Các chứng bệnh đường ruột , tiêu hóa như :tiêu chảy,
đau bụng, viêm đường ruột, viêm dạ dày, viêm gan A.
Da liễu: nổi mẩn ngứa, mụn nhọt, nấm ngứa
Ảnh hưởng tới chứa năng lọc máu của thận
Thậm chí cả ung thư
Dụng cụ chứa nước bị ăn mòn và lắng cặn
Lượng sunfat cao gây vị khó chịu cho nước dùng.



I. NƯỚC NHIỄM PHÈN

ví dụ: người dân Xóm Đào (thuộc xã Hải Thọ, huyện Hải Lăng,
Quảng Trị) phải chấp nhận ăn uống, tắm rửa bằng nguồn nước
nhiễm phèn trầm trọng và tự rước vào mình cả chục thứ
bệnh...Chính vì sử dụng nguồn nước không đảm bảo nên tại đây
đã có hàng chục trường hợp mắc các bệnh như da liễu, sỏi thận,
thậm chí đã có 6 người qua đời vì mắc chứng ung thư. (Theo Báo
Thanh Niên, năm 2012)
Tại thôn Phước Sơn, xã Hòa Khương, huyện Hòa Vang - Đà
Nẵng, hầu như trẻ em nào cũng bị hư răng, da dẻ lốm đốm mụn
nước...Trẻ em ở đây da đều bị mẩn đỏ, răng xuất hiện nhiều đốm
vàng. Còn các gia đình nghèo...do dùng nước nhiễm phèn nên
không chỉ đổ bệnh mà nhiều vật dụng như xoong nồi, ly tách,
phích nước... đều ố vàng rồi hư hỏng. (Theo Báo Người lao động,
năm 2012)


II. NƯỚC NHIỄM SẮT, MANGAN
1/ Sự tồn tại của sắt và mangan trong nước
- Hàm lượng sắt và mangan chứa trong nước ngầm phụ thuộc
vào nguồn nước và địa chất tại khu vực.
+Đối với sắt:
Trong đất sắt tồn tại dưới các dạng oxit sắt không tan
(Fe2O3, Fe3O4), pyrit sắt FeS2 và FeCO3 (ít tan).
Trong môi trường kị khí: FeCO3 bị hoà tan theo phương trình:
FeCO3 + CO2 + H2O → Fe2+ + 2HCO3-


Nguồn nước bị nhiễm sắt

II. NƯỚC NHIỄM SẮT, MANGAN
+Đối với Mangan:
-Mangan tồn tại trong đất dưới dạng MnO2
khử
-Trong môi trường kị khí: MnO2
Mn2+
-Trong nước mangan tồn tại dưới dạng ion hoà tan Mn2+
-Hàm lượng chứa trong nước tự nhiên trung bình: 0,58 mg/l
=> Trong điều kiện nguồn nước ngầm không chứa O2 và có
hàm lượng CO2 cao, sắt và mangan tồn tại trong nước dưới
dạng ion Fe2+ và Mn2+.


II. NƯỚC NHIỄM SẮT, MANGAN
Biểu hiện nước nhiễm sắt, mangan
Khi nước được bơm lên khỏi mặt đất, các ion Fe2+ và Mn2+ tiếp xúc
với oxi không khí, tạo Fe3+ và Mn4+ tồn tại dưới dạng kết tủa nên:
- Nước có mùi tanh, đục
- Nước có màu vàng
- Nước có mangan thường tạo lớp cặn màu đen (MnO2) đóng bám
vào thành và đáy bồn chứa.


II. NƯỚC NHIỄM SẮT, MANGAN
2/ Ảnh hưởng của sắt và mangan trong nước đến đời
sống sinh hoạt, sản xuất
Với hàm lượng thấp (< 0,1 mg/l) sắt và mangan không gây hại
cho cơ thể.
thậm chí còn có lợi
Sắt giúp cho sự vận chuyển oxi trong máu. Trong khi đó nguyên

tố mangan kích thích sự hoạt động của một số enzim và tham gia
và nhiều hoạt động sinh hoá trong cơ thể
Điển hình là hầu hết nước máy ở Mỹ đều bổ sung khoảng 5% sắt
Hiện nay Bộ Y Tế đang cho phép mức tồn dư trong nước sinh hoạt
của sắt là 0,3mg/l còn mangan là 0,5mg/l. Khi vượt quá tiêu
chuẩn này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước và không tốt cho
sức khỏe con người nếu sử dụng thường xuyên.


II. NƯỚC NHIỄM SẮT, MANGAN
Với hàm lượng cao hơn
Trong sinh hoạt:
 Nước chứa sắt, mangan đục và có mùi tanh
→ cảm giác không tốt, ảnh hưởng xấu đến chất lượng ăn uống,
sinh hoạt khi sử dụng.
 Sắt và mangan trong nước sẽ làm hoen ố, ố vàng quần áo
khi giặt.
 Hệ thống cấp nước nhanh xuống cấp.
Trong sản xuất: cặn sắt làm hỏng
sản phẩm của các ngành như dệt,
giấy, đồ hộp...v..v..

Tấm lọc nước bị dính cặn và nhớt


Các ống dẫn nước
bị đóng cặn
và ăn mòn

III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
1. Tiêu chí lựa chọn phương pháp xử lý

Tiêu
chí

Đặc điểm,
thành
phần, hàm
lượng các
chất

Mục đích
sử dụng
(sinh hoạt,
sản xuất,
giặt rửa...)

Quy mô
(hộ gia
đình,
nhà
máy...)

Khả năng
tài chính


III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
2. Các phương pháp

phương pháp xử lý
nước nhiễm phèn
(theo loại)
nước nhiễm sắt, mangan


III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
Xử lý nước phèn loại I
(pH thấp, hàm lượng sunfat rất cao)
Xử lý nước phèn loại II
-Khử sunfat bằng kiềm hóa và bari để(pH thấp, hàm lượng sắt cao)
keo tụ thành BaSO4 để lượng SO42-Kiềm hóa nước, khử sắt,
giảm xuống còn 500 – 700 mg/l.
sau đó lắng và lọc qua bể
-Nhược điểm: không ổn định, liều
lắng cát.
lượng bari lớn, đắt tiền, xử lý bari dư
-Nâng pH.
-Khử nhôm và sắt.
Xử lý nước phèn loại III
-Nhờ hoá chất tổng hợp, Al3+ được chuyển
(pH thấp, có chứa nhôm
thành dạng kết tủa keo. Hóa chất tổng hợp
hàm lượng sunfat cao)
này còn tạo trong nước nhân keo tụ mang
điện tích dương, gây phản ứng đồng keo tụ
với các ion sắt và nhôm trong nước.
-Lượng ion SO42- trong nước giảm đi một
phần do hấp phụ trên bề mặt keo và lắng.

III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

Dùng hạt
lọc, vật
liệu đa
năng
Trao đổi
cation

Dùng vôi

Dùng tro
bếp
Làm
thoáng

Nhiễm
sắt,
mangan

Dùng bể
lọc
Dùng chất
oxi hoá
mạnh


III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

1/Dùng tro bếp (K2CO3)

-Liều lượng: từ 5 đến 10g/l rồi để lắng trong vòng 15 phút.
-Phản ứng hóa học xảy ra:
3+
22Fe + 3CO3 + 2H2O → 2Fe(OH)3 + 3CO2
-Hợp chất sắt không tan sẽ bị loại bỏ qua quá trình
lọc.
Ưu điểm: Đơn giản, vật liệu dễ tìm
Phù hợp xử lý nước giếng khoan quy mô hộ gia đình


III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
2/Dùng bể lọc


III. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
3/Phương pháp làm thoáng
>>Nguyên lý: Loại bỏ sắt và mangan ra khỏi nước bằng cách
làm giàu oxi trong nước, Fe(II) bị oxi hoá thành Fe(III) rồi
tạo kết tủa Fe(OH)3 và oxi cũng oxi hoá Mn(II) thành Mn (IV)
- MnO2 kết tủa
Sự oxi hoá xảy ra theo phương trình
4Fe3+ +8OH- + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+
Nếu có mặt HCO34Fe3+ +8HCO3- + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 + 8CO2
(pH tối ưu = 9)
Tương tự cho mangan
4Mn2+ + 4HCO3- + O2 + 2H2O → 4Mn(OH)4 + 4CO2
(pH tối ưu = 8.5 - 9.5)

Bề mặt lọc nhà máy nước sạch

Giàn mưa tự nhiên