Giải chi tiết chuyên đề Hóa học 12 CTST Bài 5: Xử lí nước sinh hoạt

MỞ ĐẦU

Nước sạch là một tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá chất lượng cuộc sống. ở nhiều địa phương, nước sạch khan hiếm, người dân phải sử dụng nguồn nước từ sông, suối, giếng,... không đảm bảo chất lượng. Làm thế nào để xử lí nước, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt?

Bài làm chi tiết:

Ở nhiều địa phương, nước sạch khan hiếm, người dân phải sử dụng nguồn nước từ sông, suối, giếng,.,Để xử lí nước, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt ta cần:

- Dùng các vật liệu thông dụng như cát, than hoạt tính, sỏi, đá được sử dụng để cải thiện chất lượng nước, phù hợp với nhiều nguồn nước khác nhau.

- Sử dụng chất keo tụ kết hợp với các loại vật liệu lọc trong xử lí nước sinh hoạt làm giảm độ đục đáng kể, đồng thời loại bỏ vi khuẩn và nhiều tác nhân gây bệnh trong quá trình keo tụ, lắng, lọc, nâng cao chất lượng nước.

- Sử dụng hóa chất khử trùng nước sinh hoạt giúp loại bỏ đáng kể các tác nhân gây bệnh có nguồn gốc vi sinh vật.

1. NƯỚC SINH HOẠT

Thảo luận 1: Nước sinh hoạt được sử dụng cho nhu cầu nào? Nước sinh hoạt uống trực tiếp được không?

Bài làm chi tiết:

Nước sinh hoạt được sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt như nấu ăn, tắm, rửa, giặt, vệ sinh. Nước sinh hoạt không được uống trực tiếp, nước cần đun sôi hoặc sử dụng thiết bị xử lí nước để uống.

2. VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT XỬ LÍ NƯỚC

Thảo luận 2: Ngoài vật liệu cát, một bộ lọc đơn giản cần thêm vật liệu nào? Loại nào có tác dụng khử mùi?

Bài làm chi tiết:

Ngoài vật liệu cát, một bộ lọc đơn giản cần thêm than hoạt than hoạt tính, sỏi, đá,...Trong đó, than và than hoạt tính có tác dụng khử mùi hiệu quả.

Thảo luận 3: Nước sinh hoạt ở nhiều vùng bị nhiễm bùn, phù sa, cặn bẩn,... Tìm hiểu và cho biết có thể sử dụng hóa chất nào để làm trong nước.

Bài làm chi tiết:

Nhiều vùng đồng bằng, vùng núi, trung du vẫn sử dụng nguồn nước từ mặt sông, ao, hồ, thường gặp tình trạng nhiễm bùn, phù sa, cặn bẩn,... Hóa chất phổ biến để làm trong nước là các loại phèn. Đối với nước bị nhiễm bùn nặng, lượng cặn lớn, cần xử lí lắng sơ bộ để loại các hạt có kích thước lớn, sau đó mới xử lí bằng phèn làm trong nước.

Luyện tập: Xử lí nước bằng phèn chua hoặc phèn nhôm sẽ gây ra tình trạng gì? Sử dụng chất keo tụ PAC sẽ hạn chế vấn đề đó như thế nào?

Bài làm chi tiết:

- Khi hòa tan phèn chua K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O, phèn nhôm ammonium (NH₄)₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O thì ion Al³⁺ bị phân hủy theo phương trình:

Al³⁺ + 3H₂O Al(OH)₃ + 3H⁺

Quá trình này sẽ giải phóng ion H+, làm giảm pH của nước (không có lợi cho sức khỏe), sau đó, cần sử dụng hóa chất để điều chỉnh pH của nước về trung tính (thường dùng hạt nâng pH).

- Sử dụng chất keo tụ PAC có khả năng thích ứng rộng với vùng nước, tốc độ thủy phân nhanh, hấp thụ mạnh, hình thành bông tủa lớn, làm trong nước nhanh, giảm hóa chất. PAC ít làm giảm pH của nước hơn so với phèn, thuận lợi cho việc điều chỉnh pH của nước sau khi lắng cặn.

3. HÓA CHẤT XỬ LÍ SINH HỌC NƯỚC SINH HOẠT

Thảo luận 4: Tại sao cần sử dụng hóa chất trong xử lí nước sinh hoạt?

Bài làm chi tiết:

Cần sử dụng hóa chất trong xử lí nước sinh hoạt nhằm khử trùng nước, giúp loại bỏ các tác nhân gây bệnh có nguồn gốc vi sinh vật.

Thảo luận 5: Tìm hiểu và cho biết trong quy trình xử lí nước, hóa chất chloramine B, clorua vôi thường được sử dụng trước khi lọc hay sau khi lọc qua các lớp vật liệu.

Bài làm chi tiết:

Trong quy trình xử lí nước, hóa chất chloramine B, clorua vôi thường được sử dụng sau khi lọc qua các lớp vật liệu.

4. THỰC NGHIỆM

Thảo luận 6: Tiến hành Thí nghiệm 1, so sánh kết quả của 2 cốc nước sau khi lắng.

Bài làm chi tiết:

Cốc nước ở Thí nghiệm 1 có thời gian lắng nhanh hơn cốc nước ở Thí nghiệm 2.

Thảo luận 7: Tiến hành Thí nghiệm 2, so sánh kết quả của mẫu nước trước và sau khi lọc.

Bài làm chi tiết:

Nước sau khi lọc sẽ trong suốt, không màu.

BÀI TẬP

Bài 1: Kể tên một số vật liệu và hóa chất có tác dụng khử trùng nước sinh hoạt.

Bài làm chi tiết:

Kể tên một số vật liệu và hóa chất :

- Một số hóa chất có tác dụng khử trùng nước sinh hoạt như: chloramine B, clorua vôi, ozone, chlorine,...

- Một số vật liệu có tác dụng khử trùng nước sinh hoạt như: than hoạt tính, than sinh học, than hoạt tính sinh học, các loại vật liệu công nghệ nano, enzyme,...

Bài 2: Một số vùng phát triển nghề nuôi thủy sản thường có dư lượng thức ăn, chất thải của thủy sản trong nước, dễ gây ô nhiễm sinh học nguồn nước. Nêu một số hóa chất xử lí tác nhân ô nhiễm trên.

Bài làm chi tiết:

Nguồn nước nhiễm thức ăn thủy sản, chất thải của thủy sản là nước bị ô nhiễm nặng, chứa nhiều vi khuẩn, virus gây bệnh, đồng thời chứa thành phần hữu cơ đáng kể, chất kích thích tăng trưởng, chất kháng sinh,... nên cần 2 loại vật liệu chính: cát hoặc cát thạch anh và than hoạt tính để lọc và khử màu, khử mùi. Đồng thời kết hợp với một số hóa chất như chloramine B, chlorine,... để khử trùng, đảm bảo an toàn trước khi sử dụng.

Bài 3: Ở các vùng đồng bằng, nước mặt thường có nhiều phù sa, cặn bẩn, lơ lửng. Nêu các loại vật liệu có thể xử lí nguồn nước trên để phục vụ cho sinh hoạt.

Bài làm chi tiết:

Nước mặt thường có nhiều phù sa nên thường dùng cát để loại bỏ hết chất rắn, cặn lơ lửng, làm giảm đáng kể độ đục của nước. Cát dùng để lọc nước có thể là cát đen, cát vàng, cát thạch anh và cát manganese.

Bài 4: Nguồn nước nhiễm phèn thường có màu vàng đục hoặc có lớp váng màu vàng, mùi hôi tanh, vị chua,... Nêu các loại vật liệu để xử lí nước nhiễm phèn.

Bài làm chi tiết:

Nguồn nước nhiễm phèn thường có màu vàng đục hoặc có lớp váng màu vàng, mùi hôi tanh, vị chua,... Vật liệu lọc phù hợp cho loại nước nhiễm phèn là cát, cát thạch anh, cát manganese và than hoạt tính. Trong đó, vai trò của cát manganese là giúp quá trình oxi hóa Fe²⁺, Mn²⁺ có trong các loại nước nhiễm phèn thành Fe³⁺ và Mn⁴⁺, thuận lợi cho việc loại bỏ hai ion này dưới dạng hydroxide kết tủa. Ngoài ra trên thị trường còn loại vật liệu aluminosilicate được tráng lớp MnO₂, gọi là hạt birm.