I. Phèn là gì?
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 hai kim loại có hoá trị khác nhau.
Chúng ta thường gặp các loại muối kép này dưới tên Phèn kép. Người ta quen gọi các muối kim loại ngậm nước với công thức Mx(SO4)y.nH2O là Phèn đơn. Ví dụ. phèn amoni là muối kép (NH4)2SO4, Al2(SO4)3.24H2O, phèn crom Na2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O; phèn kali KAl(SO4)2.12H2O, phèn natri NaAl(SO4)2.12H2O; phèn đen: hỗn hợp của nhôm sunfat và than hoạt tính. Dùng để tinh chế nước; dùng trong công nghiệp vải, sợi, giấy, thuộc da… Một số loại phèn cụ thể: Phèn nhôm; Phèn sắt.
a. Phèn sắt là gì?
Là một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay amoni, ví dụ. kali sắt sunfat [K2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O hay 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. Phèn sắt thường được dùng làm thuốc thử trong các phòng thí nghiệm.
b. Phèn nhôm là gì?
Phèn nhôm gồm có hai loại:
– Phèn nhôm đơn: Al2.(SO 4)3.18H2O.
– Phèn nhôm kép: muối kép của sunfat nhôm với sunfat kim loại kiềm hoặc amoni.
II. Sự xuất hiện Fe2+ trong nước ngầm
Nước ngầm chứa nhiều sắt cũng được gọi là nước nhiễm phèn. Sắt trong trường hợp này được hình thành do quá trình khử sắt (III) trong đất.Trong điều kiện thiếu oxy không khí, vi sinh vật yếm khí oxy hóa chất hữu cơ theo cơ chế anoxic, trong đó Fe3+ thường ở dạng oxit không tan – là chất nhận electron.
Fe2O3 + C(H2O) + H2O = Fe2+ +H+ +CO2
Sự xuất hiện phèn sắt Fe(OH)3 và Fe2O3
Fe2+ tan trong nước ngầm, khi tiếp xúc với không khí lại bị oxy hóa thành hidroxit sắt(III).
Fe2+ + O2 + H2O = Fe(OH)3 = Fe2O3 + H+
Các sản phẩm của phản ứng này ở dạng keo, lởn vởn trong nước, rất khó lắng.
Đây là hiện tượng nước bị phèn sắt. Fe2O3 có màu nâu đậm. Sự có mặt của chất hữu cơ trong nước ngầm là nguyên nhân chính làm nước ngầm nhiễm phèn sắt. Nước ngầm từ các vùng đất trũng thường chứa nhiều sắt. Việc khai thác nước ngầm quá mức làm mực nước ngầm hạ thấp xuống. Điều đó làm tăng sự xâm nhập chất hữu cơ từ trên bề mặt vào nước ngầm làm tăng hàm lượng sắt trong nước ngầm.
III. Ảnh hưởng của nước bị nhiễm phèn:
Có rất nhiều kiểu mô tả khác nhau về đặc điểm của nước phèn. Do tính chất của nó khác nhau tùy theo đặc điểm của từng vùng, có khi nước có vị chua, nước có màu vàng giặt quần áo bị ố vàng, khi thì nước lại có mùi tanh tanh, có loại khi mới lấy lên từ nguồn thì thấy nước rất trong nhưng để yên nước trong vài ba ngày sẽ thấy nổi váng trên bề mặt…
Nếu sử dụng nguồn nước nhiễm phèn cho ăn uống, sinh hoạt mà không xử lý nước nhiễm phèn thì các dụng cụ trong nhà đều bị ăn mòn, tắm rửa thì bị rộp da. Do nước chứa nhiều phèn sắt có màu vàng đục gây cảm giác mỹ quan không tốt. Mặc dù các thành phần có trong nước phèn (nhôm, sắt, sulfat và mangan) không gây độc cho sức khỏe.
Nhưng nếu hàm lượng Fe>0,3 mg/l; Mn> 0,1 mg/l làm hoen ố quần áo khi giặt, hàm lượng sulfat cao sẽ gây vị khó chịu cho nước uống (pH thấp gây vị chua cho nước). Ngoài ra nhôm trong nước quá cao còn gây loãng xương cho người già và ảnh hưởng đến chức năng lọc máu của thận… Vì vậy việc tìm ra các giải pháp và công cụ cũng như thiết bị xử lý nước nhiễm phèn để loại bỏ các thành phần trên trong nước phèn là điều rất cần thiết.
IV. Một số phương pháp xử lý nước phèn:
4. 1 Tác dụng oxi hóa
Phương pháp xử lý nước phèn bằng giàn phun mưa
Thực chất của phương pháp khử sắt bằng bằng giàn phun mưa là làm cho sắt tác dụng với oxy, khi sắt ở dưới giếng, nước nhiễm sắt thường ở dạng hóa trị II(Fe2+), nước chảy qua dàn phun mưa sẽ tác dụng với oxi để thành sắt III(Fe3+). lúc này sắt dễ bị giữ lại bởi các lớp vật liệu lọc.
xử lý nước nhiễm phèn sắt bằng giàn mưa và bể lọc
Phương pháp sử dụng tháp oxy hóa cao tải
Tháp oxy hóa cao tải được sử dụng rộng rải ở các công trình có lưu lượng nước sử dụng lớn vd: công ty, bệnh viện, trường học… Tháp oxy hóa công dụng làm cho nước tác dụng nhanh với oxi tạo kết tủa, nâng ph(ph có tăng nhưng ít). với bộ lưới tản cộng với quạt hút tháp oxy hóa là lựa chọn hàng đầu hiện nay cho xử lý nước công nghiệp.
hình ảnh tháp oxy hóa sus304