Khám phá 10 hóa chất xử lý nước phổ biến đứng sau nguồn nước sạch

Điều gì biến một nguồn nước ô nhiễm trở nên tinh khiết và an toàn? Bí mật nằm ở những hóa chất xử lý nước, chúng như những “trợ thủ” thầm lặng và cực kỳ quan trọng trong mọi hệ thống xử lý nước hiện đại. Từ loại bỏ kim loại nặng, cân bằng pH đến khử trùng vi sinh, mỗi hóa chất đều đảm nhiệm một vai trò riêng biệt, tạo nên quy trình xử lý toàn diện và hiệu quả.

Các hóa chất đóng vai trò then chốt trong quy trình xử lý mang lại nguồn nước sạch cho con người. Ảnh: Pixabay.

Hóa chất xử lý nước là yếu tố then chốt không chỉ trong việc đảm bảo nguồn nước sạch an toàn phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người mà còn đóng vai trò quan trọng giúp duy trì hiệu suất và độ bền của các hệ thống cấp nước công nghiệp. Những hóa chất này được sử dụng để làm sạch nước, khử trùng, điều chỉnh độ pH và ngăn ngừa ăn mòn trong đường ống cũng như các hệ thống tuần hoàn kín.

Dù là quản lý nguồn nước đô thị hay vận hành hệ thống làm mát công nghiệp, việc hiểu rõ chức năng của các hóa chất xử lý nước là yếu tố quan trọng giúp ngăn ngừa hư hại thiết bị, nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo chất lượng nước đầu ra. Với vai trò là nhà phân phối hóa chất xử lý nước số lượng lớn tại Việt Nam, KPTCHEM xin chia sẻ cho bạn những thông tin về 10 loại hóa chất chất xử lý nước phổ biến nhất hiện nay.

Bản chất axit citric (C₆H₈O₇) là một axit hữu cơ yếu thường xuất hiện tự nhiên trong trái cây họ cam chanh. Tuy nhiên, trong lĩnh vực xử lý nước, nó không đơn thuần chỉ là một hợp chất có nguồn gốc tự nhiên mà còn là một thành phần có vai trò kỹ thuật vô cùng quan trọng, được sử dụng rộng rãi để loại bỏ cặn bẩn và khoáng chất, vốn có thể làm giảm hiệu suất của đường ống và máy móc trong hệ thống nước.

Cụ thể, một trong những vai trò chính của axit citric trong xử lý nước là khả năng liên kết với các ion kim loại như canxi (Ca²⁺), magie (Mg²⁺), sắt (Fe³⁺) và mangan (Mn²⁺) để tạo thành các phức chất tan trong nước. Cơ chế này giúp kiểm soát độ cứng của nước, ngăn ngừa hiện tượng đóng cặn trong đường ống, thiết bị trao đổi nhiệt và các bề mặt trao đổi năng lượng. Điều này đặc biệt hữu ích trong các hệ thống làm mát công nghiệp, lò hơi và thiết bị trao đổi nhiệt vốn là nơi thường xảy ra hiện tượng tích tụ cặn vô cơ gây giảm hiệu suất, tắc nghẽn hoặc ăn mòn cục bộ.

Ngoài ra, axit citric còn có tác dụng điều chỉnh pH nhẹ nhàng cho hệ thống xử lý nước. Với độ axit tương đối yếu, axit citric giúp làm giảm pH mà không gây ăn mòn mạnh như các axit vô cơ thông thường (ví dụ như axit sulfuric hoặc axit hydrochloric). Điều này rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu sự ổn định về pH nhưng không ảnh hưởng tới vật liệu hệ thống hoặc gây biến động lớn trong môi trường xử lý.

Axit citric cũng thường được sử dụng như một chất làm sạch màng lọc (membrane cleaning) trong các hệ thống thẩm thấu ngược (RO) hoặc siêu lọc (UF). Nhờ khả năng hòa tan cặn kim loại và vết bẩn hữu cơ, dung dịch axit citric giúp loại bỏ hiệu quả các mảng bám gây suy giảm hiệu suất màng, đồng thời vẫn đảm bảo tính an toàn sinh học, không độc hại cho người và môi trường.

Một điểm cộng quan trọng nữa của axit citric là khả năng phân hủy sinh học cao, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống xử lý nước yêu cầu tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt. So với nhiều hóa chất xử lý nước truyền thống có thể tồn dư và gây độc, axit citric dễ dàng bị phân giải bởi vi sinh vật, giúp giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm thứ cấp trong nước thải đầu ra.

Là một trong những axit vô cơ mạnh nhất nhưng axit clohydric (HCl) lại được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong xử lý nước cấp. Trong các hệ thống này, vai trò của HCl không chỉ dừng lại ở việc điều chỉnh độ pH, mà còn mở rộng đến các chức năng liên quan đến làm sạch hệ thống, khử cặn và tăng hiệu suất vận hành.

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất là khả năng trung hòa kiềm và điều chỉnh độ pH của nước về mức trung tính hoặc phù hợp với yêu cầu vận hành, từ đó đảm bảo các phản ứng xử lý tiếp theo (như keo tụ, khử trùng) diễn ra hiệu quả.

Ngoài ra, HCl còn đóng vai trò là chất tẩy cặn giúp loại bỏ cáu cặn và muối vô cơ tích tụ trong đường ống và bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt. Các thành phần như canxi cacbonat (CaCO₃) và magiê hydroxit thường kết tủa trong môi trường có nhiệt độ cao hoặc pH tăng. Với tính chất ăn mòn mạnh, HCl có thể hòa tan các chất này, giúp làm sạch hệ thống mà không cần tháo rời các bộ phận. Quá trình này, thường được gọi là tẩy rửa hóa học.

Hình ảnh nhà máy xử lý nước mặt sông Đuống - một trong những nhà máy xử lý nước lớn nhất miền Bắc, cung cấp nước sạch cho hơn 3 triệu người dân tại Hà Nội, Bắc Ninh và Hưng Yên. Ảnh: Novas.

Sắt clorua (FeCl₃) và sắt sunfat (FeSO₄) là hai hợp chất phổ biến của sắt thường được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt trong lĩnh vực xử lý nước. Trong đó, sắt clorua (hay còn gọi là sắt (III) clorua) có công thức hóa học FeCl₃ là một trong những hóa chất xử lý nước phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay. Là một chất keo tụ mạnh với đặc tính oxy hóa mạnh, FeCl₃ đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng, hợp chất hữu cơ và kim loại nặng ra khỏi nước.

Cụ thể, khi được thêm vào nguồn nước, sắt clorua phản ứng nhanh với các tạp chất và phân tử mang điện tích âm để tạo thành các bông cặn lớn, dễ lắng. Quá trình này không những giúp làm trong nước mà còn hỗ trợ hiệu quả cho bước xử lý tiếp theo như lắng và lọc. Ngoài ra, sản phẩm thủy phân của FeCl₃ tạo ra các hydroxide sắt không tan có khả năng hấp phụ các tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, từ đó làm tăng hiệu suất xử lý tổng thể. Một ưu điểm khác của sắt (III) clorua là khả năng hoạt động hiệu quả trong dải pH rộng, từ axit đến trung tính, giúp linh hoạt trong các điều kiện nước khác nhau.

Tương tự, sắt (III) sunfat hoạt động như một chất keo tụ, làm cho các chất rắn lơ lửng kết dính với nhau, giúp chúng lắng xuống dễ dàng hơn. Bên cạnh đó, sắt sunfat còn giúp loại bỏ phốt-phat bằng cách tạo kết tủa không tan, từ đó ngăn chặn hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước. Ngoài ra, hóa chất này còn được xem là chất khử mùi nước do khí H₂S bằng cách phản ứng với các hợp chất chứa lưu huỳnh, đồng thời hỗ trợ kiểm soát ăn mòn trong hệ thống đường ống nhờ tạo lớp màng thụ động trên bề mặt kim loại.

Nếu như bạn đã ít nhiều biết về tác dụng của oxy già trong đời sống hàng ngày thì bạn sẽ bất ngờ hơn khi biết H₂O₂ cũng là một trong những hóa chất được dùng rất phổ biến trong các hệ thống xử lý nước. Oxy già (hay hydrogen peroxide) cơ bản là một chất oxy hóa mạnh nên nó có khả năng khử trùng nước bằng cách phân hủy các chất hữu cơ, vi khuẩn và các chất gây ô nhiễm có hại khác. Cơ chế hoạt động của H₂O₂ là phân hủy thành nước (H₂O) và khí oxy (O₂), không để lại cặn độc hại, khiến nó trở thành một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường hơn so với một số chất khử trùng khác.

Bên cạnh điều chỉnh pH, công dụng chính của hóa chất có công thức H₃PO₄ là ức chế ăn mòn hệ thống đường ống và thiết bị kim loại. Cụ thể, trong môi trường có chứa oxy hòa tan, kim loại nặng và dòng chảy tuần hoàn liên tục, nguy cơ hình thành cặn hoặc gỉ sét là rất lớn. Các ion photphat (PO₄³⁻) có thể tạo thành lớp màng bảo vệ bề mặt kim loại, giúp giảm thiểu hiện tượng oxy hóa, đặc biệt có lợi trong các hệ thống nước có tính ăn mòn cao, giúp kéo dài tuổi thọ của cơ sở hạ tầng.

Đây là một trong những chất keo tụ hiệu quả nhất trong xử lý nước. Nó giúp loại bỏ các hạt lơ lửng, chất rắn nhỏ, chất hữu cơ, kim loại nặng và thậm chí một phần vi sinh vật gây hại bằng cách thúc đẩy sự hình thành các bông cặn lớn hơn, kết tủa nhanh mà ít làm thay đổi độ pH của nước đầu vào. PAC hoạt động trên phạm vi pH rộng, linh hoạt trong nhiều điều kiện nước khác nhau.

Trong môi trường nước, dưới tác dụng của axit yếu (thường là axit citric hoặc axit hydrochloric loãng), chất này chuyển hóa thành clo dioxit (ClO₂) - một chất lý tưởng để tiêu diệt vi khuẩn và vi-rút. Khác với clo truyền thống (Cl₂), clo dioxit không tạo ra các sản phẩm phụ có hại như trihalomethanes khi phản ứng với chất hữu cơ trong nước. Điều này giúp hạn chế nguy cơ hình thành các hợp chất gây ung thư, đặc biệt trong các hệ thống xử lý nước uống, nước sinh hoạt hoặc nước cấp cho sản xuất thực phẩm. Chính nhờ đặc điểm này mà natri clorit thường được ưu tiên sử dụng ở các nhà máy nước, bệnh viện, cơ sở chế biến thực phẩm và những khu vực đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt về chất lượng vi sinh trong nước.

Natri Hypoclorit

Nước javen (tên gọi khác của natri hypoclorit NaOCl) là một trong những hợp chất oxy hóa mạnh được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống xử lý nước, nhờ khả năng khử trùng hiệu quả và chi phí vận hành tương đối thấp. Tại KPTCHEM, dung dịch này thường được điều chế dưới dạng lỏng với nồng độ từ 4% - 8% -10% - 12% để có thể dễ dàng hòa tan trong nước và phân hủy thành các thành phần không gây hại cho môi trường nếu được sử dụng đúng liều lượng.

Trong quá trình xử lý nước cấp, hợp chất này đóng vai trò chính trong việc tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh như vi khuẩn, virus, nấm men và các loại tảo… đảm bảo nước an toàn khi sử dụng. Cơ chế tác động dựa trên khả năng oxy hóa mạnh, giải phóng clo giúp phá vỡ cấu trúc tế bào của sinh vật và làm tê liệt các enzym thiết yếu, từ đó ngăn chặn sự phát triển và sinh sôi của chúng. Đây là bước khử trùng cuối cùng trước khi nước được phân phối đến người sử dụng hoặc xả thải ra môi trường.

Ngoài tác dụng diệt khuẩn, hóa chất này còn giúp kiểm soát sự phát triển của rêu và tảo trong các bể chứa, đường ống hoặc hệ thống làm mát công nghiệp tuần hoàn kín.

Natri Molybdat

Cuối cùng trong danh sách này là hóa chất có công thức Na₂MoO₄, nó đóng vai trò như một chất ức chế ăn mòn hiệu quả trong hệ thống xử lý nước. Nhờ khả năng tạo lớp màng bảo vệ trên bề mặt kim loại, hợp chất này giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa gây rỉ sét, đặc biệt trên các bề mặt thép carbon và các vật liệu trong đường ống hoặc thiết bị trao đổi nhiệt.

Không giống như nhiều chất ức chế ăn mòn truyền thống có thể gây độc hại hoặc tạo bùn cặn thứ cấp, hợp chất chứa molybden có khả năng hoạt động ổn định trong môi trường nước có độ pH trung tính đến kiềm nhẹ, đồng thời ít tạo kết tủa trong điều kiện nước cứng. Nhờ đó, nó không chỉ góp phần kéo dài tuổi thọ thiết bị mà còn giúp giảm thiểu chi phí vận hành và cải thiện tuổi thọ của thiết bị xử lý nước.

Các hóa chất xử lý nước được xem là yếu tố then chốt đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng cao như hiện nay. Ảnh: Nathan Dumlao / Unsplash.

Kết luận

Bất kể trong môi trường dân dụng hay công nghiệp, xử lý nước là một yếu tố thiết yếu nhằm đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, sạch và an toàn. Mỗi loại hóa chất trong quy trình xử lý đều góp phần quan trọng từ loại bỏ tạp chất, khử trùng đến kiểm soát ăn mòn và bảo vệ thiết bị trong các hệ thống phức tạp.

Nếu bạn quan tâm và muốn tìm hiểu thêm về các loại hóa chất chúng tôi cung cấp, vui lòng truy cập trang sản phẩm của KPTCHEM hoặc liên hệ trực tiếp để được tư vấn cụ thể theo từng nhu cầu ứng dụng, phù hợp cho hệ thống xử lý nước của doanh nghiệp.