Loại bỏ sắt khỏi nước ngầm như thế nào?

Đáp án chi tiết, giải thích dễ hiểu nhất cho câu hỏi “Loại bỏ sắt khỏi nước ngầm như thế nào?” cùng với kiến thức tham khảo là tài liệu cực hay và bổ ích giúp các bạn học sinh ôn tập và tích luỹ thêm kiến thức bộ môn Hóa học 12.

Trả lời câu hỏi: Loại bỏ sắt khỏi nước ngầm như thế nào?

- Trong nước ngầm thường có chứa sắt dưới dạng muối sắt (II) tan trong nước có ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe con người.

- Để loại bỏ hợp chất sắt trong nước ngầm, người ta sử dụng một trong các cách sau đây:

+ Bơm nước ngầm cho chảy qua các giàn mưa.

+ Sục khí oxi vào bể chứa nước ngầm.

+ Sắt trong nước ngầm dưới dạng muối sắt(II) sẽ bị oxi hóa thành các hợp chất sắt(III) không tan và được tách ra khỏi nước.

Kiến thức tham khảo về nguyên nhân và cách khắc phục khi nước bị nhiễm sắt

1. Nguyên nhân nước nhiễm sắt

- Đối với mạch nước ngầm, nước thải từ các công trình khai thác khoáng sản, nước thải này trong quá trình khai thác sẽ ngấm vào mạch nước ngầm quanh đó. Việc chôn vùi rác thải bừa bãi, các rác thải không được xử lý đúng cách gây ra tình trạng ngấm chất ô nhiễm trong đó có sắt vào nước ngầm.

- Đối với nước trên bề mặt, tình trạng nước nhiễm sắt bắt nguồn từ việc vứt rác thải bừa bãi, đổ rác bừa bãi và chưa được xử lý. Lâu ngày sau những trận mưa, các chất bẩn này theo nước ngấm vào đất, một phần theo nước chảy ra ao hồ sông suối dẫn đến nước nhiễm sắt nặng.

- Thêm vào đó, các nhà máy sản xuất ngày càng nhiều, nước thải từ các bể chứa chưa xử lý được hết sẽ rò rỉ ra sông suối ao hồ, nước thải sinh hoạt của dân cư rất lớn, chưa được xử lý đã thải trực tiếp ra môi trường làm nguồn nước ô nhiễm nặng nề đặc biệt là ô  nhiễm sắt. Bên cạnh đó, nước từ các công trình đường sắt, đường bộ, các tuyến đường vận tải cũng là một trong những nguyên nhân gây ra nước nhiễm sắt.

2. Dấu hiệu nhận biết nước nhiễm sắt

- Nước nhiễm sắt ảnh hưởng không hề nhỏ tới sinh hoạt hàng ngày và sức khỏe của người sử dụng. Vậy thì làm sao để nhận biết được nước nhiễm sắt cũng là một câu hỏi mà nhiều người quan tâm. Để nhận biết nước nhiễm sắt cũng không quá khó. Dưới đây là vài cách bạn có thể sử dụng để nhận biết nước nhiễm sắt:

+ Nhận biết qua mùi vị: Sắt hòa tan trong nước là sắt 2 (Fe²⁺) sẽ gây cho nước có mùi tanh rất khó chịu

+ Nhận biết qua màu sắc: Nước nhiễm sắt thường vẫn trong khi vừa bơm lên bể chứa, khi để một thời gian trong không khí thì sắt 2 (Fe²⁺) sẽ chuyển hóa thành sắt 3 (Fe³⁺) kết tủa tạo màu đỏ nâu làm nước bị đục.

+ Nhận biết qua vật dụng thường dùng trong nhà: Nước nhiễm sắt sẽ làm cho quần áo bị ố vàng, sàn nhà, các dụng cụ bị ố màu nâu đỏ. Các dụng cụ bằng kim loại có thể bị rỉ do nguồn nước này.

+ Nhận biết qua bữa ăn: Nước nhiễm sắt làm cho món ăn bị mất mùi vị tự nhiên, ăn không ngon. Dùng nấu cơm sẽ làm cơm có màu xám, mùi vị khó ăn. Nếu dùng nguồn nước bị nhiễm sắt dùng pha trà sẽ làm mất hương vị của trà.

3. Cách xử lý nước giếng khoan nhiễm sắt

a. Phương pháp lắng

- Cách xử lý nước giếng khoan bằng phương pháp lắng thực chất là cách giúp tăng hàm lượng oxy cho nước, tạo điều kiện để Fe²⁺ oxy hóa thành Fe³⁺ (dạng kết tủa) để lắng xuống đáy bể. Qua đó, chúng ta có thể dễ dàng loại bỏ sắt ra khỏi nước bằng cách lọc để giữ lại.

- Để thực hiện phương pháp này nước ngầm được làm thoáng (phun thành các hạt nhỏ) để tăng diện tích tiếp xúc với không khí, nhờ vậy nước hấp phụ O₂ có trong không khí và một phần CO₂ hoà tan trong nước sẽ tách ra khỏi nước. 

- Phản ứng oxy hóa thủy phân sắt có thể theo phương trình sau: 4Fe(HCO₃)₂ + O₂ +2H₂O = 4Fe(OH)₃ + 8CO₂. Để phẩn ứng oxy hóa thủy phân sắt xảy ra nhanh và triệt để thì nước phải có độ kiềm thích hợp và độ pH trong khoảng 7 - 7,5.

b. Sử dụng vôi

- Sử dụng vôi là một cách khử sắt trong nước giếng khoan đơn giản, hiệu quả đã được sử dụng từ rất lâu đời. Nguyên lý của cách làm này được hiểu đơn giản như sau:

+ Khi cho vôi vào nước thì độ pH của nước tăng lên. Ở điều kiện giày ion OH^-, các ion Fe²⁺ thủy phân nhanh chóng thành Fe(OH)₂ một phần lắng xuống, một phần tạo điều kiện thuận lợi cho sắt(II) chuyển hoá thành sắt (III), sắt (III) hyđroxyt và kết tụ thành bông cặn, lắng trong bể lắng và tách ra khỏi nước.

+ Hiện nay, cách khử sắt trong nước giếng khoan này thường dùng cho các nhà máy nước để sử lý nước mặt và nước ngầm. Còn đối với gia đình thì không phù hợp vì nó cần phải sử dụng đến các thiết bị pha chế cồng kềnh và mức độ quản lý phức tạp.

4. Sử dụng hóa chất

- Đây được xem là phương pháp khử sắt trong nước giếng khoan dựa theo phương pháp lọc kết tủa của sắt. Các loại hóa chất thường dùng để khử sắt là: Cl₂, KMnO₄, O₃,... Khi cho các loại hóa chất này vào nguồn nước nhiễm sắt thì sẽ xảy ra các phản ứng sau:

2Fe²⁺ + Cl₂ + 6H₂O → 2Fe(OH)₃ ↓ + 2Cl^- + 6H⁺

3Fe²⁺ + KMnO₄ + 7H₂O → 3Fe(OH)₃ ↓ + MnO₂ + K⁺ + 5H⁺

- Với việc kết tủa này thì những ion sắt trong nước sẽ lắng đọng lại và chúng ta hoàn toàn có thể loại bỏ chúng bằng các phương pháp lọc đơn giản.

5. Sử dụng tro bếp

- Tro bếp là một loại rác thải sinh hoạt rất gần gũi với những người dân sống ở khu vực nông thôn. Do đó, chúng ta hoàn toàn có thể tận dụng nguyên liệu này để khử sắt trong nước giếng khoan để tiết kiệm chi phí và cực kì phù hợp với quy mô hộ gia đình.

- Cách thực hiện: tiến hành đưa tro bếp vào mẫu nươc với liều lượng từ 5 - 10g/lít nước rồi để lắng trong khoảng 15 - 30 phút. Sau khi các phản ứng hóa học xảy ra thì hợp chất sắt không tan sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lọc.

Lưu ý: cách lọc nước giếng khoan này chỉ nên áp dung trong tình thế tạm thời và nó chỉ có tác dụng giảm thiểu lượng sắt trong nước giếng khoan chứ không thể khử hoàn toàn đươc.

6. Xây dựng bể lọc 

- Xây dựng bể lọc là một trong những hệ thống lọc nước giếng khoan được rất nhiều hộ gia đình thực hiện trong thời gian gần đây. Phương pháp này không chỉ giúp loại bỏ sắt mà còn có thể khử được rất nhiều các hợp chất hữu cơ trong nước để nguồn nước đạt tiêu chuẩn sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất.

- Khử sắt trong nước giếng khoan bằng cách xây dựng bể lọc