Trong số các loại hóa chất được sử dụng xử lý nước thì hóa chất PAC được ứng dụng rất rộng rãi nhờ các ưu điểm nổi bật. Vậy PAC là gì, hoạt động ra sao và có độc hại không? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ toàn diện về loại hóa chất quan trọng này.
Việc loại bỏ tạp chất, cặn lơ lửng, màu và vi sinh vật là bước vô cùng quan trọng trong hệ thống xử lý nước - từ sinh hoạt hàng ngày đến sản xuất công nghiệp - nhằm đảm bảo chất lượng nước đầu ra. Để thực hiện quá trình này một cách hiệu quả, người ta thường sử dụng các chất keo tụ nhằm gom tụ các hạt nhỏ li ti không thể lắng tự nhiên. Trong số các loại hóa chất keo tụ phổ biến hiện nay, hóa chất PAC đang ngày càng được ưa chuộng nhờ hiệu quả cao và khả năng xử lý đa dạng nguồn nước, chi phí hợp lý, dễ sử dụng và thân thiện với môi trường hơn so với các chất truyền thống khác. Bài viết này sẽ cung cấp góc nhìn toàn diện về hóa chất đặc biệt này, từ bản chất, cơ chế, ứng dụng cho đến những lưu ý an toàn khi sử dụng.
Hóa chất PAC là gì?
Hóa chất PAC (Poly Aluminium Chloride) là một loại chất keo tụ vô cơ cao phân tử, có công thức hóa học tổng quát là [Al₂(OH)nCl₆-n]m và số CAS: 1327-41-9. Hóa chất này tồn tại dưới dạng bột màu vàng chanh hoặc dạng dung dịch màu vàng sẫm, tan tốt trong nước và hoạt động mạnh mẽ trong quá trình làm trong nước.
Khác với phèn nhôm truyền thống, PAC có cấu trúc polymer phức tạp và mang nhiều điện tích dương, giúp tăng khả năng trung hòa ion âm của các hạt lơ lửng trong nước thúc đẩy quá trình keo tụ, tạo bông cặn lớn và dễ lắng hơn, từ đó loại bỏ hiệu quả độ đục, chất hữu cơ và các chất ô nhiễm khó xử lý khác. Vì thế, nó được ưa chuộng nhờ hiệu quả xử lý cao, bên cạnh đó hóa chất này còn sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội so với các chất keo tụ truyền thống như phèn nhôm hay phèn sắt.
Mô phỏng quá trình keo tụ, từ trái sang phải: Bổ sung hóa chất PAC - Chất keo tụ tạo thành kết tủa và giữ lại tạp chất - Bông cặn được hình thành và lắng xuống đáy, sẵn sàng cho quá trình lọc. Ảnh: Monarch Chemicals.
Trước tiên, đó là có thể giảm liều lượng sử dụng tới 20-30% so với phèn nhôm để đạt cùng một hiệu quả xử lý, điều này đồng nghĩa với việc giảm chi phí vận hành, giảm lượng hóa chất tồn kho và giảm bùn thải sinh ra.
Một ưu điểm khác là khả năng hoạt động hiệu quả trong dải pH rộng. Nếu như phèn nhôm yêu cầu nước phải có pH trung tính thì chất này vẫn hoạt động tốt ngay cả khi nước có độ pH thấp hoặc cao. Điều này đặc biệt quan trọng với nước thải công nghiệp có tính axit hoặc tính kiềm cao, khi việc điều chỉnh pH trước xử lý rất tốn kém.
Chất keo tụ PAC cũng nổi bật ở khả năng loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan, màu, mùi và vi khuẩn trong nước. Khi kết hợp với các chất trợ lắng như polymer anionic hoặc cationic, hiệu suất xử lý còn được nâng lên rõ rệt, giúp tạo bông to hơn, dễ lắng và dễ hút bùn.
Không những thế, lượng bùn sinh ra từ quá trình sử dụng Poly Aluminium Chloride ít hơn nhiều so với khi dùng phèn, giúp tiết kiệm chi phí xử lý bùn, giảm tần suất bảo trì hệ thống. Việc dùng chất keo tụ này cũng ít làm tăng độ mặn của nước hơn, điều rất có ý nghĩa quan trọng khi xử lý nước cấp sinh hoạt hoặc nước dùng trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm.
Cuối cùng là ưu điểm dễ vận chuyển, bảo quản và pha chế. Dạng bột của nó nhẹ, không hút ẩm mạnh, dễ đóng gói, trong khi dạng dung dịch thì tiện lợi khi cần sử dụng liên tục trong hệ thống xử lý tự động.
PAC có phải là chất trợ lắng?
Trên thực tế, poly nhôm clorua không phải là chất trợ lắng mà thuộc nhóm chất keo tụ. Sự khác biệt giữa hai loại hóa chất này nằm ở cơ chế hoạt động. Chất keo tụ như polyme gốc nhôm có nhiệm vụ trung hòa điện tích bề mặt các hạt keo trong nước, giúp chúng dễ dàng kết dính thành cụm. Ngược lại, chất trợ lắng thường là các polymer cao phân tử như PAM có cấu trúc chuỗi dài, đóng vai trò “kéo dính” các bông cặn nhỏ lại với nhau, tạo thành khối lớn và nặng hơn để dễ lắng trong bể lắng. Khi cần xử lý nguồn nước thải có tải lượng ô nhiễm cao, người ta thường phối hợp sử dụng cả hai loại hóa chất này. Lúc đó, hiệu quả xử lý được nâng lên rõ rệt nhờ tác động kép: keo tụ và trợ lắng đồng thời.
Dù vậy, do tính năng làm trong nước rất nhanh, loại keo tụ gốc nhôm này đôi khi bị nhầm lẫn là chất trợ lắng. Trong các tài liệu đơn giản hoặc mô tả không chuyên, nó còn được gọi là “chất trợ lắng PAC” để người dùng dễ hình dung, mặc dù cách gọi này không hoàn toàn chính xác về mặt kỹ thuật.
Vậy hóa chất PAC có độc không?
Với thành phần chính là nhôm nên nếu tồn dư ở mức cao có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe. Tuy nhiên, trong điều kiện xử lý đạt chuẩn, phần lớn nhôm dư sẽ được loại bỏ thông qua bể lắng và bể lọc. Vì thế, nếu được sử dụng đúng kỹ thuật và được kiểm soát tốt trong quy trình xử lý, hóa chất PAC hoàn toàn an toàn cho cả nước sinh hoạt và nước thải đầu ra. Điều quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về liều lượng và giám sát chất lượng nước sau xử lý theo tiêu chuẩn quốc gia.
Ứng dụng của hóa chất PAC
Nhờ khả năng keo tụ vượt trội và hiệu quả xử lý cao, hóa chất PAC đã trở thành một trong những lựa chọn ưu tiên trong nhiều hệ thống xử lý nước hiện đại. Dù là xử lý nước cấp sinh hoạt hay nước thải công nghiệp, nó đều thể hiện tính linh hoạt và hiệu quả đáng kể.
Trong xử lý nước cấp
Tại các nhà máy xử lý nước sinh hoạt, nơi yêu cầu đầu ra phải đạt tiêu chuẩn cao về độ trong, độ đục và an toàn vi sinh, chất keo tụ gốc nhôm này cho thấy khả năng vượt trội trong việc loại bỏ nhanh chóng các hạt lơ lửng, tảo, vi khuẩn, chất hữu cơ và các thành phần gây màu trong nguồn nước mặt như sông, hồ, kênh rạch. Nhờ đó, nước sau xử lý dễ dàng đáp ứng các chỉ tiêu theo QCVN 01-1:2018/BYT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch).
So với các hóa chất truyền thống như phèn nhôm, vật liệu keo tụ này tạo ra bông cặn lớn hơn, sinh ít bùn thải hơn và hoạt động ổn định trong dải pH rộng. Điều này giúp giảm nhu cầu điều chỉnh pH trước xử lý, từ đó tiết kiệm đáng kể về hóa chất, chi phí vận hành và thời gian xử lý cho toàn hệ thống.
Với liều lượng sử dụng thấp nhưng hiệu quả cao, chế phẩm này không chỉ nâng cao chất lượng nước đầu ra, đáp ứng tiêu chuẩn nước ăn uống và sinh hoạt, mà còn hạn chế hiện tượng tắc nghẽn tại các thiết bị lọc, góp phần kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ hệ thống xử lý nước.
Trong xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt
Các chất keo tụ vô cơ như Poly Aluminium Chloride đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều hệ thống xử lý nước thải hiện nay. Loại hóa chất này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành chế biến thực phẩm, dệt nhuộm, sản xuất giấy, xi mạ, hóa chất, cao su, cũng như trong xử lý nước thải sinh hoạt từ khu dân cư, tòa nhà, bệnh viện hay khu công nghiệp. Ở các nguồn nước thải, tạp chất thường tồn tại dưới dạng keo cực nhỏ như chất hữu cơ, dầu mỡ, chất màu hay kim loại nặng, khiến quá trình lắng tự nhiên trở nên kém hiệu quả. Việc bổ sung chất keo tụ giúp trung hòa điện tích bề mặt các hạt này, từ đó thúc đẩy quá trình hình thành bông cặn lớn hơn, dễ lắng hơn và làm trong nước nhanh chóng.
Bể xử lý nước thải. Ảnh: Getty.
Trong thực tế vận hành, hóa chất keo tụ thường được kết hợp với các chất trợ lắng như polymer mang điện tích âm hoặc dương nhằm tăng cường khả năng kết bông, đồng thời tối ưu lượng hóa chất cần sử dụng. Cách phối hợp này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất xử lý mà còn tiết kiệm chi phí vận hành và giảm đáng kể lượng bùn phát sinh sau quá trình keo tụ.
Đặc biệt, trong các hệ thống xử lý có mục tiêu tái sử dụng nước sau xử lý, chẳng hạn như tưới cây, rửa đường hoặc cấp nước bổ sung cho hệ thống giải nhiệt,... việc dùng chất keo tụ PAC sẽ giúp nước đầu ra đạt độ trong cần thiết mà vẫn đảm bảo an toàn nếu được châm liều hợp lý và kiểm soát đúng kỹ thuật.
Tác dụng của chất keo tụ PAC trong xử lý nước thải?
Với thành phần chính là các ion nhôm (Al³⁺) ở dạng polyme mang điện tích dương cao giúp nó có khả năng hấp phụ và trung hòa các hạt keo mang điện tích âm đang lơ lửng trong nước thải. Cụ thể, khi dung dịch keo tụ được pha loãng và đưa vào dòng nước, các ion Al³⁺ sẽ nhanh chóng tiếp cận và trung hòa điện tích âm của các tạp chất như đất sét, hợp chất hữu cơ, vi khuẩn, hoặc kim loại nặng. Sau bước trung hòa, các phân tử sẽ hình thành liên kết cầu giữa các hạt, kết tụ chúng lại thành bông cặn lớn có khả năng lắng nhanh. Nhờ đó, quá trình tách cặn ra khỏi nước trở nên hiệu quả và dễ kiểm soát hơn.
Điểm nổi bật trong cơ chế hoạt động của hóa chất này là khả năng duy trì hiệu quả trong khoảng pH rộng, từ 5 đến 9. Điều đó cho phép sử dụng linh hoạt với nhiều loại nước thải khác nhau, kể cả trong môi trường có tính axit nhẹ hoặc kiềm yếu. Bên cạnh đó, tốc độ keo tụ và tạo bông nhanh chóng giúp rút ngắn thời gian xử lý, giảm yêu cầu về hệ thống khuấy trộn và thể tích bể lắng, từ đó tối ưu hóa chi phí vận hành.
Tham khảo cách pha PAC trong xử lý nước thải:
1. Dạng bột: Trộn 1 kg PAC bột với 100-200 lít nước sạch. Khuấy đều liên tục trong 10-15 phút đến khi tan hoàn toàn, để yên vài phút cho lắng cặn và lọc lấy phần dung dịch trong để sử dụng.
2. Dạng lỏng: Vì là dung dịch đậm đặc nên cần pha loãng từ 5 đến 10 lần trước khi châm vào hệ thống.Ví dụ: Pha 10 lít PAC lỏng với 90 lít nước sạch để tạo thành dung dịch 10% nồng độ sử dụng. Sau khi pha, nên sử dụng ngay trong ngày hoặc trong vòng 24 giờ để đảm bảo hiệu quả.
Một số lưu ý quan trọng:
-
Không pha với nước bẩn hoặc nước thải trực tiếp, vì sẽ làm giảm hiệu quả keo tụ.
-
Nên thử nghiệm liều lượng tối ưu bằng cốc thử (jar test) trước khi đưa vào vận hành thực tế.
-
Không trộn lẫn với polymer trong cùng một bể pha, mà nên dùng hệ thống châm riêng.
-
Duy trì pH nước thải từ 6.5-8.5 để hoạt động hiệu quả nhất.
-
Bảo quản dung dịch sau pha loãng trong 1-2 ngày, tránh để lâu dễ bị biến tính hoặc giảm hiệu quả.
Các ứng dụng khác
Bên cạnh hai ứng dụng chính trong xử lý nước sinh hoạt và nước thải, hóa chất PAC còn được ứng dụng linh hoạt trong nhiều lĩnh vực đặc thù khác, nhờ vào khả năng làm trong nước và loại bỏ tạp chất hiệu quả.
Một trong những ứng dụng phổ biến là trong xử lý nước hồ bơi, giúp loại bỏ nhanh các tạp chất lơ lửng, làm trong nước, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và cải thiện độ thẩm mỹ của hồ bơi mà không làm ảnh hưởng đến sức khỏe người bơi nếu sử dụng đúng liều lượng.
Trong lĩnh vực tiền xử lý nước RO/UF, hóa chất này được dùng để loại bỏ các chất gây cặn và chất hữu cơ trong nước thô trước khi qua màng lọc. Nhờ đó, giảm hiện tượng tắc nghẽn và kéo dài tuổi thọ của màng lọc, góp phần nâng cao hiệu suất và độ bền của toàn hệ thống lọc tinh.
Ngoài ra, trong các hệ thống tách dầu - nước, đặc biệt trong công nghiệp dầu khí hoặc xưởng sửa chữa máy móc, nó đóng vai trò hỗ trợ tách lớp dầu nổi và chất bẩn ra khỏi nước thải, giúp hệ thống tách hoạt động ổn định hơn. Hay có mặt trong một số quy trình sản xuất công nghiệp đặc thù, như xử lý nước tuần hoàn trong ngành giấy, ngành nhuộm, và một số quy trình tách chiết có sử dụng nước làm dung môi.
Với đặc tính an toàn tương đối, hiệu quả cao và giá thành hợp lý, PAC ngày càng được mở rộng phạm vi ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước có yêu cầu kỹ thuật cao hoặc cần vận hành liên tục, ổn định trong thời gian dài.
Chất keo tụ PAC được sử dụng để làm trong nước hồ bơi. Ảnh: Royal Swimming Pool.
Một số lưu ý khi sử dụng
Trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước, việc sử dụng chất keo tụ gốc nhôm như Poly Aluminium Chloride đòi hỏi người vận hành phải chú ý nhiều yếu tố nhằm đảm bảo hiệu quả xử lý cũng như duy trì an toàn cho thiết bị và con người.
1. Trước hết, lựa chọn đúng loại PAC thích hợp là điều tiên quyết. Trên thị trường hiện phổ biến cả hai dạng: bột màu vàng nhạt và dung dịch đậm đặc. Dạng bột thường phù hợp với các hệ thống có khả năng pha chế tại chỗ và điều kiện bảo quản tốt, trong khi dạng lỏng thích hợp hơn với những hệ thống châm tự động hoặc yêu cầu phản ứng tức thời.
2. Khi sử dụng, cần pha loãng hóa chất với nước sạch theo tỷ lệ phù hợp (thường từ 5% đến 10%) trước khi châm vào hệ thống. Bước này giúp phân tán đều hoạt chất, hạn chế tình trạng kết tụ không đồng đều hoặc kết tủa cục bộ gây ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ. Đồng thời, cần theo dõi và điều chỉnh pH của nước đầu vào để nằm trong khoảng tối ưu từ 5 đến 9, vì đây là khoảng hoạt động hiệu quả nhất của loại chế phẩm này. Trong những trường hợp nguồn nước quá axit hoặc quá kiềm, hiệu suất xử lý có thể suy giảm rõ rệt.
3. Việc kết hợp đúng cách giữa chất keo tụ với các chất trợ lắng như polymer là yếu tố quyết định đến khả năng tạo bông và lắng nhanh. Việc lựa chọn loại polymer phù hợp (anion hay cation) và sử dụng đúng liều lượng sẽ giúp hình thành bông cặn to, dễ lắng, từ đó rút ngắn thời gian lưu nước trong bể và cải thiện hiệu suất vận hành. Ngược lại, nếu dùng quá liều có thể gây hiện tượng đóng màng, làm tắc nghẽn thiết bị lọc hoặc ảnh hưởng đến các công đoạn xử lý tiếp theo.
4. Vì có khả năng hút ẩm mạnh, nếu không được bảo quản đúng cách, bột dễ bị vón cục, còn dung dịch có thể giảm chất lượng hoặc biến tính theo thời gian. Vì thế khi bảo quản, hóa chất này nên được lưu trữ trong bao bì kín, đặt nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và độ ẩm cao.
5. Cuối cùng, mặc dù chất keo tụ PAC được đánh giá là tương đối an toàn nếu sử dụng đúng quy trình, người trực tiếp thao tác vẫn cần tuân thủ đầy đủ các quy định về an toàn hóa chất. Trang bị bảo hộ cá nhân như găng tay, kính chống hóa chất và khẩu trang là bắt buộc. Trong trường hợp xảy ra sự cố rò rỉ hoặc tràn đổ, cần thực hiện các biện pháp ứng phó theo đúng hướng dẫn về an toàn môi trường để tránh nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe và hệ sinh thái xung quanh.
Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp xử lý nước sạch, nước thải hiệu quả và tối ưu chi phí, đừng ngại liên hệ với bộ phận chăm sóc khách hàng của KPTCHEM ngay hôm nay để được giải đáp nhanh chóng 24/7.
