Giải Câu hỏi trang 30 Chuyên đề Hoá học 12

Lời giải

Nước tự nhiên (sông, ao, hồ, nước ngầm) thường chứa chất rắn lơ lửng (bùn, đất sét, cát mịn), chất hữu cơ, các ion kim loại tan ($Fe^{2+}$, $Mn^{2+}$), vi sinh vật gây bệnh cùng mùi và màu, nên không dùng trực tiếp cho sinh hoạt. Người ta kết hợp các vật liệu và hoá chất qua những công đoạn sau.

a) Keo tụ – lắng (làm trong nước)

Dùng phèn chua $KAl(SO_4)_2.12H_2O$ (hoặc phèn nhôm $Al_2(SO_4)_3$). Khi tan trong nước, ion $Al^{3+}$ bị thuỷ phân tạo kết tủa keo nhôm hydroxide:

$$Al^{3+} + 3H_2O \rightleftharpoons Al(OH)_3\downarrow + 3H^+$$

Kết tủa keo $Al(OH)_3$ có bề mặt rất lớn, hấp phụ và kéo các hạt lơ lửng kết thành bông cặn lớn rồi lắng xuống, làm nước trong.

b) Điều chỉnh pH

Sự thuỷ phân phèn sinh ra $H^+$ làm nước có tính acid, nên cho thêm vôi tôi $Ca(OH)_2$ (hoặc vôi sống $CaO$) để trung hoà, đưa pH về gần trung tính và hỗ trợ quá trình keo tụ.

c) Khử sắt, mangan (làm thoáng – oxi hoá)

Nước ngầm thường chứa $Fe^{2+}$, $Mn^{2+}$ tan. Cho nước tiếp xúc với không khí (giàn mưa, sục khí) để oxygen oxi hoá chúng thành hợp chất kết tủa rồi lọc bỏ:

$$4Fe^{2+} + O_2 + 10H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3\downarrow + 8H^+$$

d) Lọc

Cho nước qua các lớp vật liệu lọc: cát thạch anh, sỏi, than hoạt tính. Cát – sỏi giữ lại cặn nhỏ còn sót; than hoạt tính hấp phụ chất hữu cơ, chất gây màu, gây mùi và một số chất độc, làm nước sạch và trong hơn.

e) Khử trùng (diệt vi sinh vật gây bệnh)

Đây là bước bắt buộc trước khi cấp cho sinh hoạt. Có thể dùng:

- Khí chlorine $Cl_2$, nước Javel $NaClO$ hoặc cloramin: tạo $HClO$ có tính oxi hoá mạnh để diệt khuẩn:

$$Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$$

- Ozone $O_3$ hoặc tia tử ngoại (UV): oxi hoá, tiêu diệt vi khuẩn mà hầu như không để lại dư lượng hoá chất trong nước.

Kết luận: Để xử lí nước tự nhiên thành nước sinh hoạt, người ta dùng kết hợp: phèn chua (keo tụ), vôi $Ca(OH)_2$ (chỉnh pH), không khí/oxygen (khử sắt, mangan), cát – sỏi – than hoạt tính (lọc, hấp phụ) và $Cl_2$/nước Javel $NaClO$/ozone $O_3$/UV (khử trùng).

Đáp số