Bài 5. Xử lý nước sinh hoạt - Chuyên đề Hoá học 12 Chân trời sáng tạo

MĐ

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?

Phương pháp giải:

Nêu các phương pháp xử lí nước sạch.

Lời giải chi tiết:

Xử lí nước bằng các phương pháp lọc qua các lớp sỏi, than, phèn,… khử trùng bằng chloramine B,…

TL

Nước sinh hoạt được sử dụng cho nhu cầu nào? Nước sinh hoạt uống được trực tiếp không?

Phương pháp giải:

Nước sinh hoạt là nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày như nấu ăn, tắm, rửa, giặt, vệ sinh,... Về tiêu chí cảm quan, nước trong suốt, không màu, không mùi và không vị lạ, pH trong khoảng 6,0 – 8,5.

Lời giải chi tiết:

- Nước sinh hoạt được sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày như nấu ăn, tắm, rửa, giặt, vệ sinh,...

- Không sử dụng nước sinh hoạt uống được trực tiếp, trước khi uống phải đun sôi hoặc lọc nước sinh hoạt bằng các thiết bị lọc.

TL1

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

Phương pháp giải:

Vật liệu lọc 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.

Lời giải chi tiết:

- Ngoài vật liệu cát, một bộ lọc đơn giản cần thêm sỏi, đá và than hoạt tính.

- Than hoạt tính có tác dụng khử mùi.

TL2

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

Phương pháp giải:

Keo tụ là một công đoạn quan trọng trong xử lí nước nhằm kết tủa các hạt lơ lửng, làm trong nước.

Các hoá chất keo tụ thông dụng là phèn nhôm, PAC (poly(aluminium chloride)),...

Lời giải chi tiết:

Các hóa chất thông dụng được sử dụng để làm trong nước: phèn nhôm, PAC (poly(aluminium chloride)),...

LT

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?

Phương pháp giải:

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.

Lời giải chi tiết:

- Khi xử lí nước bằng phèn nhôm, ion Al3+ bị thủy phân tạo ion H+:

TL1

Tại sao cần sử dụng hoá chất trong xử lí nước sinh hoạt?

Phương pháp giải:

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

Lời giải chi tiết:

Trong nước thường có vi sinh vật có hại như khuẩn Coliform, E. coli,... Nhiều chất hữu cơ tan trong nước lại thường là thức ăn của vi sinh vật, giúp vi sinh vật phát triển nên làm tăng nguy cơ nước bị nhiễm khuẩn.

Cần phải sử dụng hóa chất để xử lí nước sinh hoạt để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh và chất hữu cơ hòa tan trong nước.

TL2

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

Phương pháp giải:

- Chloramine B C₆H₅ClNNaO₂S là hoá chất có tác dụng diệt vi sinh vật, vi khuẩn, virus gây bệnh được sử dụng cho nước sau khi lọc. Chloramine B gây ngộ độc khi nồng độ trên 2%, tác động trực tiếp lên hệ tiêu hoá, hô hấp, da, mắt, ... Vì vậy, cần thiết phải kiểm soát tốt nồng độ chloramine B trong nước. 

- Clorua vôi (CaOCl2) được dùng để khử trùng nước sinh hoạt, có giá thành thấp. Tuy nhiên, sử dụng clorua vôi sẽ gây tính cứng cho nước.

Lời giải chi tiết:

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

TL1

Tiến hành nghiệm 1, so sánh kết quả của 2 cốc nước sau khi lắng.

Phương pháp giải:

Phèn có tác dụng làm trong nước. Các loại phèn thường sử dụng là phèn chua (K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O), phèn nhôm ammonium ((NH₄)₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O).

Khi hoà tan phèn vào nước, ion  bị thuỷ phân theo phương trình:

\(A{l^{3 + }} + 3{H_2}{\rm{O}} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} Al{(OH)_3} + 3{H^ + }\)

Al(OH)3 kết tủa dạng keo, có vai trò keo tụ những hạt keo, huyền phù, nhũ tương, chất cặn khác lơ lửng trong nước thành những khối đủ lớn lắng xuống đáy, tách thành 2 pha rắn và lỏng.

Lời giải chi tiết:

TL2

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

Phương pháp giải:

Cát giúp loại bỏ hầu hết chất rắn, cặn lơ lửng, làm giảm đáng kể độ đục của nước.  Sỏi, đá làm bệ đỡ các vật liệu khác và tạo độ thông thoáng để nước dễ dàng thoát ra khỏi hệ thống lọc. Than có tác dụng khử màu, khử mùi, hấp phụ các thành phần hữu cơ như dầu mỡ, thuốc bảo vệ thực vật, hợp chất chứa vòng benzene, chlorine.

Lời giải chi tiết:

Mẫu nước sau khi lọc trong suốt, không màu.

CH tr 33

Sau mưa lũ, lụt, những vùng bị thiên tai có nguồn nước nhiễm bẩn do rác thải, bùn đất, xác động thực vật phân huỷ, ... ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người dân. Hãy thiết kế poster hướng dẫn mọi người cách xử lí để có nước sinh hoạt an toàn, bảo đảm sức khoẻ và phòng tránh dịch bệnh có thể xảy ra.

Phương pháp giải:

Nội dung poster: hướng dẫn cách sử dụng vật liệu lọc, hóa chất xử lí sinh học nước sinh hoạt.

Lời giải chi tiết:

Học sinh tham khảo mẫu sau:

BT1

Kể tên một số vật liệu và hoá chất có tác dụng khử trùng nước sinh hoạt.

Phương pháp giải:

Xử lí nước bằng các phương pháp lọc qua các lớp sỏi, than, phèn,… khử trùng bằng chloramine B,…

Lời giải chi tiết:

- Vật liệu khử trùng nước sinh hoạt: các loại vật liệu lọc công nghệ nano, than sinh học, than hoạt tính sinh học,…

- Hóa chất khử trùng nước sinh hoạt: chloramine B, clorua vôi, ozone, chlorine,…

BT2

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

Phương pháp giải:

- Chloramine B (C₆H₅ClNNaO₂S) là hoá chất có tác dụng diệt vi sinh vật, vi khuẩn, virus gây bệnh được sử dụng cho nước sau khi lọc. Chloramine B gây ngộ độc khi nồng độ trên 2%, tác động trực tiếp lên hệ tiêu hoá, hô hấp, da, mắt, ... Vì vậy, cần thiết phải kiểm soát tốt nồng độ chloramine B trong nước. 

- Clorua vôi (CaOCl₂) được dùng để khử trùng nước sinh hoạt, có giá thành thấp. Tuy nhiên, sử dụng clorua vôi sẽ gây tính cứng cho nước.

Lời giải chi tiết:

Sử dụng chloramine B và clorua vôi để xử lí thức ăn dư, chất thải của thuỷ sản trong nước.

BT3

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.

Phương pháp giải:

Cát giúp loại bỏ hầu hết chất rắn, cặn lơ lửng, làm giảm đáng kể độ đục của nước. Sỏi, đá làm bệ đỡ các vật liệu khác và tạo độ thông thoáng để nước dễ dàng thoát ra khỏi hệ thống lọc. Than có tác dụng khử màu, khử mùi, hấp phụ các thành phần hữu cơ như dầu mỡ, thuốc bảo vệ thực vật, hợp chất chứa vòng benzene, chlorine.

Lời giải chi tiết:

Các vật liệu có thể xử lí nguồn nước có nhiều phù sa, cặn bẩn lơ lửng: cát, sỏi, đá.

BT4

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

Phương pháp giải:

Cát giúp loại bỏ hầu hết chất rắn, cặn lơ lửng, làm giảm đáng kể độ đục của nước. Sỏi, đá làm bệ đỡ các vật liệu khác và tạo độ thông thoáng để nước dễ dàng thoát ra khỏi hệ thống lọc. Than có tác dụng khử màu, khử mùi, hấp phụ các thành phần hữu cơ như dầu mỡ, thuốc bảo vệ thực vật, hợp chất chứa vòng benzene, chlorine.

Lời giải chi tiết:

Sử dụng cát và than hoạt tính để loại bỏ màu vàng đục hoặc lớp váng màu vàng, mùi hôi tanh, vị chua,... của nước nhiễm phèn.