TỔNG hợp vật LIỆU vô cơ HIỆN đại

TỔNG HỢP VẬT LIỆU VÔ CƠ
HIỆN ĐẠI
PHÈN

1


MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT MỘT SỐ LOẠI PHÈN VÀ TÍNH
CHẤT CỦA PHÈN CHUA.......................................................................................6
I.1. Khái quát về phèn................................................................................................6
I.2. Một số loại phèn phổ biến...................................................................................6
a) Phèn Natri..............................................................................................................6
b) Phèn Crom.............................................................................................................7
c) Phèn Ammonium...................................................................................................7
d) Phèn Kali còn được gọi là phèn nhôm, phèn chua................................................7
f) Phèn sắt................................................................................................................11
I.3.Một số tính chất của phèn chua..........................................................................13
CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CỦA PHÈN................................................................15
II.1. Trong công nghiệp:..........................................................................................15
a) Trong công nghiệp làm giấy................................................................................15
b) Trong công nghiệp nhuộm vải.............................................................................17
II.2. Trong lĩnh vực y học........................................................................................17
II.3. Xử lí nước trong đời sống sinh hoạt hằng ngày của người dân.......................19
a) Cơ chế làm trong nước của phèn chua................................................................19
b) Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý nước bằng keo tụ........................................33
CHƯƠNG III: SẢN XUẤT PHÈN.........................................................................39
III.1 Quá trình kết tinh.............................................................................................39
a) Định nghĩa...........................................................................................................39
b) Phương pháp kết tinh..........................................................................................39
III.2 Kết tinh trong phòng thí nghiệm.....................................................................40

III.3. Trong công nhiệp............................................................................................42
a) Chỉ tiêu chất lượng phèn nhôm:..........................................................................42
b) Nguyên liệu sản xuất:..........................................................................................42
2


c) Sơ đồ sản xuất phèn nhôm:.................................................................................43
d) Thuyết minh quy trình:........................................................................................44
e) Thiết bị................................................................................................................45
KẾT LUẬN.............................................................................................................47
TÀI LIỆU KHAM KHẢO.......................................................................................48

3


DANH MỤC BẢNG
Bảng I.1: Độ tan của một số loại phèn trong 100 phần nước (khối lượng)...............7
Bảng I.2: các chỉ tiêu chất lượng phèn chua của nhà máy hóa chất Tân Bình 2:......9
Bảng I.3: các thông số của phèn sắt (II) sunfat FeSO4.7H2O..................................10

DANH MỤC HÌNH
Hình I.1 : phèn sắt (II) sunfat FeSO4.7H2O.............................................................12
Hình I.2 : nước nhiễm phèn.....................................................................................14
Hình II.1: Mối liên kết giữa rosin và cellulose nhờ phèn chua (qua cầu Al(OH)3).17
Hình II.2: Mối liên kết giữa acid beta keto và cellulose.........................................18
Hình II.3: Bể điều lưu..............................................................................................25
Hình II.4: Bể trung hòa nước thải có tính acid........................................................26
Hình II.5: Tạo bông cặn...........................................................................................27
Hình II.6: Bể tuyển nỗi............................................................................................28
Hình II.7: các kiểu sục khí.......................................................................................31

Hình II.8: quy trình xử lý cấp ba.............................................................................33
Hình III.1: tinh thể phèn kép NH4Fe(SO4)2·12H2O.................................................43
Hình III.2: Quy trình sản xuất phèn nhôm sulfate...................................................44
Hình III.3: cấu tạo náy nghiềm búa.........................................................................47
Hình III.4: cấu tạo máy sàng...................................................................................47

4


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG
QUÁT MỘT SỐ LOẠI PHÈN VÀ TÍNH
CHẤT CỦA PHÈN CHUA
I.1. Khái quát về phèn
Phèn là hợp chất có cấu tạo tinh thể thường là tám mặt đều (bát diện đều) có
màu hoặc không có màu.
Công thức chung của phèn:
MI2SO4III.M2(SO4)3.24H2O
MIMIII(SO4)2.12H2O

Hoặc:
Trong đó:

MI: là ion kim loại của kim loại kiềm hoặc NH4
MIII: là ion kim loại của kim loại hoá trị III như Al, Cr, Fe, Mn, Co, T
I.2. Một số loại phèn phổ biến
Phèn Natri, phèn Crom, phèn ammonium, phèn Kali,
Ngoài ra còn có phèn giả:
MIIAl2(SO4)4.2H2O
Trong đó: MII là ion kim loại hoá trị II như Fe2+, Cu2+, Zn2+
Phèn đen là hỗn hợp của nhôm sulfat và than hoạt tính để xử lí nước

a) Phèn Natri
CTPT: Na2SO4Al2(SO4)3.24H2O

5


Ở dạng tinh thể thăng hoa, tan trong nước, trong tự nhiên được tìm thấy trong
khoáng vật Mendozite
Phèn Natri hoà tan rất tốt trong nước nhưng lại khó điều chế nó một cách tinh
khiết
Trong 100 phần khối lượng nước có thể hoà tan 110 phần khối lượng phèn Natri
ở 0°C và khi ở 56°C có thể hoà tan 51 phần phèn
Sử dụng trong nhuộm làm chất rắn màu
b) Phèn Crom
CTPT: K2SO4Cr2(SO4)3.12H2O
Nó xuất hiện trong Alizarin
Dưới 60°C nó tan trong nước tạo thành dung dịch màu đỏ tíatrên 60°C cho ra
dung dịch màu xanh lá cây
c) Phèn Ammonium
CTPT: NH4Al(SO4)2.12H2O
Nó tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng với 2 nhóm sulfat
Được sử dụng trong chế phẩm của Al 2O3 trong y học và để làm trong nước, làm
keo thực vật và cũng là một chất khử mùi. Tuy nhiên hợp chất quan trọng nhất vẫn
là phèn Kali
d) Phèn Kali còn được gọi là phèn nhôm, phèn chua
Thu được từ Alunit (Alunite) tự nhiên (phèn đá)
Nó thường tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng hoặc dạng bột trắng khi hoà tan
trong nước tạo thành dung dịch không màu
Phèn là một hợp chất ion với 2 cation khác nhau là K + và Al3+ còn anion là các
gốc sulfat

CTPT: K2SO4Al2(SO4)3.24H2O

6


KAl(SO4)2.12H2O

Cation (K+Al3+)

Anion (SO4)2-

12 water Molecules

Độ tan
Khả năng hoà tan trong nước của một số loại phèn là khác nhau. Ví dụ như:
phèn natri rất dễ tan trong nước nhưngng trong khi đó phèn cesium (Cs) và phèn
rubidium (Rb) lại chỉ hoà tan một ít. Sự khác nhau đó được thể hiện qua bảng sau.

Bảng I.1: Độ tan của một số loại phèn trong 100 phần nước
(khối lượng)
Nhiệt độ
(°C)

Phèn
Ammmonium

Phèn
Cesium

Phèn

Kali

Phèn
Rubidium

0

2.62

0.19

3.90

0.71

10

4,50

0,29

9.52

1.09

50

15.9

1.235

44.11

4.98

80

35.20

5.29

134.47

21.60

100

70.83

357.48

e) Phèn nhôm

7


Trong Đông y gọi phèn chua là Bạch phàn là chất có màu trắng, vị chua chát
được hình thành do quá trình nướng mà ra (phàn có nghĩa là nướng). Trong kỹ
thuật, Phèn chua thuộc loại phèn nhôm có thành phần chính là nhôm sunfat.
Công thức chung của phèn nhôm sunfat là Al 2(SO4)3.nH2O, thường gặp dạng

Al2(SO4)3.18H2O chứa 15% Al2O3.
Tùy theo điều kiện sản xuất, có thể thu được nhiều loại tinh thể nhôm
sunfat hydrat hóa khác nhau trong đó giá trị của n có thể là 18,24,...Nếu chỉ có
nhôm sunfat thì là phèn đơn và khi cho thêm Kali sunfat hoặc Amon Sunfat thì gọi
là phèn kép.
Ở Việt Nam, tiêu chuẩn chất lượng của phèn chua được công bố bởi đơn vị sản
xuất, chỉ tiêu chất lượng chủ yếu là hàm lượng Al 2O3 , thường quy định chung là
Al2O3 > 10,3% .
Ở miền Bắc nước ta, sản xuất phèn đơn thường đi từ cao lanh; còn ở miền Nam,
lại sử dụng nguyên liệu nhôm hydroxit và chất lượng các loại phèn nhôm sản xuất
trong nước tương đương với chất lượng các sản phẩm cùng chủng loại của nước
ngoài. Để sản xuất phèn kép, người ta cho thêm Kali sunfat hoặc Amon sunfat vào
quá trình phản ứng.

8


Bảng I.2: các chỉ tiêu chất lượng phèn chua của nhà máy
hóa chất Tân Bình 2:
Tên chỉ
tiêu

Tên hóa chất

Ngoại
quan

Nhôm Sunfat kỹ thuật loại 17%
Al2O3 (phèn đơn)

Mức chỉ tiêu

Dạng tấm, mảnh có kích
thước không xác định. Có
màu trắng hay vàng đục.

Al2O3

Công thức: Al2(SO4)3. 14H2O

Cặn
không tan

Min 17 %

Fe2O3

Max 0,1 %

H2SO4 tự
do

Max 0,02 %

As2O3

Max 0,0001%

Nhôm Kali (hoặc Amon) Sunfat kỹ
thuật (phèn kép)

Ngoại
quan

Dạng cục, miếng có kích
thước không xác định.

Công thức hóa học :

Al2O3

-Phèn Kali Sunfat :

Cặn
không tan

Sản xuất từ nguyên liệu Hydroxyt
Nhôm và Axit Sunfuric kỹ thuật.
Công dụng: Sản phẩm dùng trong
ngành sản xuất giấy, lọc nước, ….

Al2(SO4)3.K2SO4. 24H2O

Fe2O3 pH
dung dịch
5%

-Phèn Amôn Sunfat :
Al2(SO4)3.(NH4)2SO4. 24H2O
+ Phèn Kali Sunfat: Sản xuất từ

nguyên liệu Hydroxyt Nhôm, Axit
Sunfuric, và Kali Sunfat
9

Max 0,1 %

Min 10,3 %
Max 0,1 %
Max 0,2 %
3-4


+ Phèn Amôn Sunfat: Sản xuất từ
nguyên liệu Hydroxyt Nhôm, Axit
Sunfuric và Amôn Sunfat
Công dụng: Sản phẩm dùng trong
công nghệ xử lý nước, chế biến hải sản.

f) Phèn sắt
 Phèn đơn
Phèn sắt (II) bao gồm muối sắt sunfat FeSO4.nH2O hoặc muối sắt Clorua
FeCl2.nH2O.

Hình I.1 : phèn sắt (II) sunfat FeSO4.7H2O
Trên thị trường phèn sắt (II) sunfat FeSO4.7H2O được bán với các thông số sau

Bảng I.3: các thông số của phèn sắt (II) sunfat FeSO 4.7H2O
FeSO4.7H2O

98.0% min

Fe

19.7% min

Pb

20 ppm max

Asenic

5 ppm max
10


Thành phần không tan

0.2% max

Phèn sắt (III) bao gồm muối sắt sunfat Fe 2(SO4)3.nH2O hoặc muối sắt Clorua
FeCl3.nH2O (n = 1 – 6). Lúc thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ. Vùng pH tối
ưu: 5 – 9
 Phèn kép
Là một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay
amoni.
Ví dụ. 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; tan trong nước.
Phèn sắt được điều chế bằng cách kết tinh hỗn hợp sắt (III) sunfat với muối
sunfat của các kim loại kiềm hoặc amoni.

Trong tự nhiên phèn sắt tồn tại ở dạng hợp chất trong nước ngầm và nước mặt
làm cho nước có mùi tanh, có nhiều cặn bẩn màu vàng, nước nếm có vị chua
chua,nước bị nhiễm phèn sắt khi dùng giặt quần áo sẽ bị ố vàng.
Trong nước mặt, sắt tồn tại ở dạng hợp chất Fe 3+, dạng keo hay huyền phù. Hàm
lượng này thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước.
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion sắt hóa trị 2 trong thành phần
của các muối hòa tan như bicacbonat, sunfat, clorua..Hàm lượng sắt này thường
cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới sâu.
Khi trong nước có hàm lượng sắt cao, nước có mùi tanh và có nhiều cặn bẩn
màu vàng, làm giảm chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất. Vì vậy, khi
trong nước có hàm lượng sắt lớn hơn giới hạn cho phép thì phải tiến hành khử sắt.

11


Hình I.2 : nước nhiễm phèn
I.3.Một số tính chất của phèn chua
Đúng theo tên gọi của nó phèn chua là hợp chất không độc có vị chua và chát
làm se lưỡi
Ít tan trong nước lạnh và tan rất nhiều trong nước nóng nên phền rất dễ tinh chế
bằng cách cho kết tinh lại trong nước
Khi tan vào nước nó thu nhiệt
Khối lượng phân tử: 474,37 đvC (u.amu)
Nhiệt độ nóng chảy: 92-93°C
Nhiệt độ sôi :200°C
Phèn chua có một đặc điểm là khi đốt nóng tới 92°C thì chảy trong nước kết
tinh để nguội sẻ đông đặc thành một khối vô định hình và trong suốt.Đốt nóng đến
100°C thì mất 5 phân tử nước kết tinh tới 120°C mất thêm 4 phân tử nước kết tinh
nữa rồi đến 200°C thì chuyển thành muối hoàn toàn khan, phồng lên như một cái
nấm trắng và xốp đó là phèn phi

Khối lượng riêng: 1,575g/ml
Khi hoà tan vào nước tạo môi trường acid có Ph khoảng 3-3.5 (đối với dung
dịch 10%)
Điểm bốc cháy: không dễ bốc cháy
12


Tính ổn định: ổn định ở điều kiện thường
Không tan trong cồn tuyệt đối (C2H5OH tinh khiết). Khi hoà tan vào nước một
phần cho phản ứng thuỷ phân tạo kết tủa Al(OH) 3 chính kết tủa này giúp phèn có
nhiều ứng dụng trong thực tế

13


CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CỦA PHÈN
Phèn chua là một loại hoá chất khá quen thuộc với đời sống của người dân nhất
là đối với những người dân ĐB Sông Cửu Long, là nơi mà nggười dân thường lấy
nước sông rồi dùng phèn chua làm trong nước dùng trong sinh hoạt.Phèn chua có
khá nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế với nhiều lĩnh vực khác nhau .Từ
trong sản xuất trong công nghiệp như làm giấy,thuốc nhuộm,thuộc da,làm sơn,...và
cả trong y dược,những công dụng này đều xuất phát từ chỗ muối nhôm thuỷ phân
khá mạnh trong nước tạo thành nhôm hydroxid và từ đặc tính se da của nó.
II.1. Trong công nghiệp:
Phèn chua là một loại hoá chất được dùng rất lâu năm trong công nghiệp làm
giấy, làm chất cắn màu nhuộm vải, làm sơn
a) Trong công nghiệp làm giấy
Từ thế kỉ 19, phèn chua đã trở thành một thành phần quan trọng đối với chất
lượng của giấy. Vì phèn chua có tác dụng gắn chặt các các phân tử cellulose nên
giúp giấy dai, bền và chắc hơn, giấy sẻ lâu bị mục rã và không làm nhoè mực viết.

Cách sử dụng phèn trong sản xuất giấy
 Cách 1: trong quá trình sản xuất, giấy được nhúng vào trong thùng
chứa dung dịch phèn (khoảng 27%). Sau đó được làm khô rồi ép và cắt theo
kích thước cần sử dụng

14


 Cách 2: phèn được cho vào bột giấy cùng với muối ăn, Nhôm clorua
(clorua nhôm AlCl3) được tạo ra do phản ứng trao đổi bị thuỷ phân mạnh
hơn tạo nên các hidroxid ,các hidroxid này sẽ kết dính những sợi cellulose
lại với nhau làm cho giấy không bị nhoè mực viết.Nhờ dung dịch phèn mà
trong quá trình bảo quản gấy lâu bị mục rã hơn.Ngoài ra nó còn ảnh hưởng
đến độ sáng của giấy ,vì vậy phèn dùng cho công nghiệp làm giấy phải tinh
khiết.
Cơ chế hoạt động của phèn trong việc làm giấy
Các sự liên kết đều thông qua sự liên kết cầu nối của nhôm hidroxid
Ví dụ: Liên kết giữa rosin (Colophan, một loại nhựa thông) và các sợi cellulose
trong giấy.

Hình II.1: Mối liên kết giữa rosin và cellulose nhờ phèn chua (qua
cầu Al(OH)3)
Ví dụ: Liên kết giữa acid beta – keto với cellulose. Trong quá trình tạo liên kết
Alkyl ketene dimmer. Nhôm tạo phức trong Acid beta – keto, sau dó nó sẽ kết dính
với cellulose theo hình.

15


Hình II.2: Mối liên kết giữa acid beta keto và cellulose

Theo mốt sự tính toán trước đây, chỉ cần khoảng 5pound (cân Anh,1 pound =
450kg) được thêm vào thì có thể sản xuất được 1 tấn giấy
b) Trong công nghiệp nhuộm vải
Khi nhuộm vải, các hidroxid được sợi vải hấp thụ và giữ chặt trên sợi sẽ kết hợp
với phẩm nhuộm tạo thành màu bền nên có tác dụng dùng chất cắn màu giúp cho
vải lâu phai màu
II.2. Trong lĩnh vực y học
Phèn chua là một vị thuốc dùng phổ biến trong Đông y có tên gọi là Khô Phàn,
Bạch Phàn, Minh Phàn, ngoài ra nó còn dùng trong Tây y, do đặt tính có thể làm se
da nên phèn chua có rất nhiều ứng dụng trong y học
 Làm thuốc khử màu (chữa bệnh hôi nách)
 Trị lang ben
 Trị bệnh nước ăn kẻ tay, kẻ chân
 Trị nấm móc
 Làm thuốc dùng ngoài se da và niêm mạc
16


 Chữa các bệnh về tai
 Chữa một số bệnh về răng
 Làm thuốc cầm máu và đánh mắt hột
Chữa một số bệnh khác
 Chữa cao huyết áp: phèn chua cùng với uất kim, lượng bằng nhau,
nghiền thành bột làm thành viên, ngày uống 6g, ngày uống 3 lần sau bữa ăn.
Mỗi liệu trình 20 ngày, uống liền 2-3 liệu trình
 Chữa màng bao tinh hoàn tích dịch: phèn chua cùng với ngũ bội tử
mỗi thứ 10g cho vào khoảng 300ml nước, nấu trong nữa giờ, ngâm bao tinh
hoàn vào nước thuốc khi còn ấm, ngày 2 lần mỗi lần 20-30 phút
 Chữa sốt rét: phèn chua 2g uống vào mỗi sáng khi thức dậy lúc bụng
vẫn còn đói, uống liền mấy ngày. Hoặc phèn chua 60g, đậu xanh 120g

nghiền thành bột, khuấy bột gạo thành hồ, cho thuốc vào làm thành viên to
bằng hạt tiêu, uống 20 viên với nước sôi để nguội trước khi lên cơn sốt rét
1h.
 Chữa ho ra máu: phèn chua 20g, hài nhi tử 30g, đem nghiền thành bột,
bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu để dùng dần. Nếu ho ra máu ít thì mỗi lần
uống 0.3g ngày uống 3 lần. Nếu ho ra máu trung bình thì mỗi lần uống 0.6g
ngày uống 4 lần. Nếu bênh nặng hơn thì uống mỗi lần 0.6g nhưng cứ 3-4 giờ
uống 1 lần cho đến khi cầm máu.
 Chữa sa tử cung: phèn chua, địa phụ tử mỗi thứ 15g nấu lấy nước,
xông rửa hằng ngày. Ngoài ra phèn chua còn là nguyên liệu điều chế ra
photphat nhôm (AlPO4)để chữa bệnh viêm loét dạ dày. Thuốc đau bao tử nổi
tiếng phosphalugel có thành phần chính lá photphat nhôm.

17


II.3. Xử lí nước trong đời sống sinh hoạt hằng ngày của người dân
Cách xử lí nước truyền thống vẫn thường gặp ở các vùng nông thôn là người
dân dùng phèn chua đánh vào nước được lấy lên từ các ao, hồ, kênh, rạch, ...thì
nước sẻ trở nên trong và có thể dùng trong các sinh hoạt hằng ngày như: nấu ăn,
tắm, giặt.
a) Cơ chế làm trong nước của phèn chua
Khi cho phèn chua (Al2(SO4)3. K2SO4.24H2O) hoà tan vào nước tì nó tách thành
các muối K2SO4 và Al2 (SO4)3. K2SO4 là muối của acid mạnh (H2SO4) và bazo mạnh
(KOH) nên không bị phân huỷ. Còn muối Al 2(SO4)3 là muối của acid mạnh
(H2SO4) bazo yếu (Al(OH)3) nên bị thuỷ phân
Al2(SO4)3

+ 6H2O →

2Al(OH)3

+

3H2SO4

Sự thuỷ phân trên không nhiều, nhưng thường trong nước tự nhiên có sự hiện
diện của nhiều muối acid cacbonat nên H+ tạo ra sẽ kết hợp với HCO3- tạo H2CO3 ít
điện ly, làm giảm nồng độ ion H + trong dung dịch, nên theo nguyên lí dịch chuyển
cân bằng Le Châterie, sự thuỷ phân Al2(SO4)3 sẽ nhiều hơn (thiên về chiều tạo
Al(OH)3.
3H2SO4 + 3Ca(HCO3)2

3CaSO4

+ 6H2CO3 + 6CO2 +

6H2O
Kết hợp 2 phương trình phản ứng ta có:
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2

3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2

Keo Al(OH)3 mang điện tích dương đông tụ dần, lắng xuống kéo theo các hạt
đất và các chất hữu cơ làm cho nước trong.
Bên cạnh xử lý nước theo cách truyền thống thì ngày nay nguồn nước ngày
càng bị ô nhiễm nặng, vì vậy người ta cần những quy trình xử lý nước khoa học
hơn. Như thế nguồn nước sau khi được xử lý mới đảm bảo được chất lượng tốt
hơn.
18

Tuy nhiên, không vì thế mà vai trò của phèn chua bị lãng quên, trái lại nó vẫn
giữ một vai trò quan trong trong các quá trình xử lý nước.
Một số quy trình xử lý nước
 Quy trình thứ nhất:
 Thông khí
 Loại chất hữu cơ tan
 Dùng hoá chất thích hợp
 Loại huyền phù
 Khử trùng
Tuy nhiên để thực hiện quá trình trên sẽ khá phức tạp và tốn kém để cho ra
nguồn nước có chất lượng thật sự.
Nguyên tắc quá trình lắng trong nước từ phèn chua

19


Thông khí
Trong khâu này nước được phun lên không khí:
Để nồng độ của khí oxy trong nước tăng lên, tạo cho nước có cảm giác dễ chịu
khi uống.
Để oxi hoá dihirosulfur (H2S gây mùi khó chịu) tạo thành sulfat. Đồng thời để
khí đó bay khỏi nước. Các khí khác và các chất dễ bay khác có mùi hoặc khó chịu
cũng sẽ bay hơi phát tán đi trong quá trình thông khí này.
Muối sắt tan sẽ tạo oxit không tan và sẽ được tách ra.
Loại (khử) huyền phù
Các hạt sét làm đục nước có thể rất bé và cần phải có thời gian hằng tuần mới
có thể lắng xuống. Nguyên nhân là do các hạt sét thường có bề mặt mang điện tích
âm và lực đẩy giữa các điện tích sẽ ngăn không cho các hạt tiến lại gần nhau tạo

thành những hạt lớn nặng hơn để lắng xuống nhanh được.
Cách xử lý thông thường để loại huyền phù này là thêm phèn chua vào. Phản
ứng giữa các ion Al3+ và nước (muối nhôm bị phân huỷ) sẽ tạo ra kết tủa Al(OH) 3
lắng xuống.
Al3+ + 3H2O

Al(OH)3 + 3H+

Trong nước sẽ có môi trường acid và các ion hidro bị hút lên bề mặt kết tủa làm
cho các hạt kết tủa tích điện dương.
Như vậy kết tủa sẻ hút các hạt sét về phía mình khi nó kết tủa.
Ngoài các hạt sét, những phân tử của một số chất có màu, các oxit sắt kết tủa và
một số loại vi khuẩn cũng sẻ bám vào kết tủa nhôm hidroxid và lắng xuống.
Khi phần lớn kết tủa đã lắng xuống ta lấy phần nước trong bên trên ra. Thông
thường thì 95% tạp chất lơ lửng đã bị loại. Phần còn lại sẻ bị khử tiếp khi nước
chảy qua những cột lọc chứa vật liệu dạng hạt như cát, ...Nhiều vi khuẩn có hại đều
bị loại trong nước khi lọc.

20


Loại (khử) hợp chất hữu cơ tan
Một số chất hữu cơ làm nước có màu, mùi hoặc vị đã không bị loại trong quá
trình kết tủa và lọc ở trên.
Trong một số trường hợp ta có thể loại bỏ các chất này bằng cách cho nước
chảy qua một lớp than hoạt tính để tạp chất được hút bỏ.
Khử trùng
Có thể cho khí clo (Cl2) sục vào nước để giết chết các vi khuẩn gây bệnh. Hiệu
quả của cách xử lý này do acid hipoclorous (acid hipoclorơ, HClO) được tạo ra
trong phản ứng giữa clo với nước quyết định.

Ngoài việc giết chết vi khuẩn, acid hipoclorous còn khống chế sự sinh trưởng
của tảo trong các xí nghiệp xử lý nước và các thùng chứa nước.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nhà hoá học đã nêu lên một số vấn đề
về khả năng tạo hợp chất clo gây ung thư. Chẳng hạn như: Cloroform (CHCl 3), khi
acid hipoclorous oxi hoá các hợp chất của hirocacbon. Vì thế, có thể thay thế acid
hipoclorous để khử trùng bằng cách sau:
o Thêm ozon (O3)
o Thêm hidro peroxid (H2O2)
o Chiếu tia tử ngoại
Thêm hoá chất
Những hoá chất thường được thêm vào nước trước khi được phân phối cho
người tiêu dùng có thể là:
 Soda (Na2CO3) nung hoặc vôi, vì trong quá trình xử lý nước thường
được acid hoá nhẹ để tăng hiểu lực loại bỏ huyền phù và khử trùng bằng Clo
hoá. Vì vậy thêm bazo vào là để trung hoà acid trong nước.

21


 Các ion fluorur (Florua, F-). Nồng độ nhỏ của ion F - trong nước uống
bảo vệ răng tốt. Người ta đưa F - vào nước với hàm lượng khoảng 1mg/L
bằng cách thêm acid fluorosilicic (H2SiF6) hoặc natri fluorosilicat (Na2SiF6).
SiF62- + 4H2O

6F- + Si(OH)4 + 4H+

 Quy trình thứ hai: xử lý nước thải
Nước từ các hoạt động của con người (sinh hoạt, công nông nghiệp) thông còn
được thải thẳng ra môi trường mà phải qua xử lý để có thể xử dụng lại chúng hoặc
thải ra môi trường. Việc xử lý bao gồm một chuỗi các quá trình lý, hoá và sinh học.

Các quá trình này nhầm thúc đẩy việc xử lí, cải thiện chất lượng nước sau khi xử lí
để có thể sử dụng lại hoặc thải ra môi trường với các ảnh hưởng tiêu cực nhỏ nhất.
 Việc xử lí được tiến hành qua các công đoạn sau:
 Điều lưu và trung hoà
 Keo tụ, tạo bông cặn và kết tủa
 Tuyển nỗi
 Xử lí sinh học hiếu khí
 Lắng
 Xử lí cấp ba (lọc, hấp phụ, trao đổi ion)

22


Điều lưu

Hình II.3: Bể điều lưu
Điều lưu là quá trình giảm thiểu hoặc kiểm soát các biến động về đặc tính của
nước thải nhằm tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình xử lí kế tiếp. Quá trình điều
lưu được tiến hành bằng cách trữ nước thải trong một bể lớn, sau đó bơm định
lượng chúng vào các bể xử lí kế tiếp.
 Tác dụng của quá trình điều lưu
 Điều chỉnh sự biến thiên về lưu lượng của nước thải theo từng giờ
trong ngày.
 Tránh sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ, làm ảnh hưởng đến
hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lí nước sinh học.
 Kiểm soát pH của nước thải tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình sinh
hoc, hoá học sau đó.
Khả năng chứa của bể điều lưu cũng góp phần giảm thiểu các tác động đến môi
trường do lưu lượng thải ra được duy trì ở mức độ ổn định. Bể điều lưu còn là nơi
cố định các chất độc đối với quá trình xử lí sinh học làm cho hiệu suất của quá

trình tốt hơn.

23


Trung hoà

Hình II.4: Bể trung hòa nước thải có tính acid
Nước thải thường có pH không thích hợp với các quá trình xử lí sinh học hoặc
thải ra môi trường, do đó cần được trung hoà. Có nhiều các để tiến hành quá trình
trung hoà:
 Trộn lẫn nước thải có pH acid và nước thải có pH bazo, bằng cách
trộn lẫn 2 loại nước thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt được mục đích
trung hoà. Quá trình này đòi hỏi bể điều lưu đủ lớn để chứa nước thải.
 Trung hoà nước thải acid: người ta thường cho nước thải có pH acid
chảy qua một lớp đá vôi để trung hoà, Hoặc cho dung dịch nước vôi vào
nước thải, sau đó vôi được tách ra bằng quá trình lắng.
 Trung hoà nước thải kiềm bằng các acid mạnh (lưu ý đến tính kinh tế).
Khí CO2 cũng có thể dùng để trung hoà nước thải kiềm, sục khí CO 2 vào
nước thải nó là một oxit acid nên sẻ trung hoà nước thải có tính bazo.

24


Keo tụ và tạo bông cặn

Hình II.5: Tạo bông cặn
Hai quá trình hoá học nay kết tủa các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo nên
những hạt có kích thước lớn hơn. Nước thải có chứa các hạt keo mang điện tích
(thường là điện tích âm). Chính điên tích đó ngăn cản không cho các hạt va chạm

kết hợp với nhau làm cho dung dịch được giữ ở trạng thái ổn định. Việc cho thêm
vào nước thải một số hoá chất (phèn FeCl 2, ...) làm cho dung dịch mất tính ổn định
và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt dể tạo thành những bông cặn đủ lớn để có thể
loại bỏ bằng quá trình lọc hay lắng cặn.
Các chất keo tụ thường được sử dụng là các muối sắt hay nhôm có hoá trị III.
Các chất tạo bông cặn được dùng là các hợp chất hữu cơ cao phân tử như
polyacrilamid. Việc kết hợp các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô cơ cải
thiện đáng kể khả năng tạo bông cặn.

25