Pac là hóa chất gì? Tính chất, điều chế và ứng dụng

PAC được biết đến là hóa chất trợ lắng, keo tụ, được sử dụng phổ biến trong ngành xử lý nước thải sinh hoạt, sản xuất công nghiệp. Vậy Pac có những tính chất gì? Phương pháp điều chế ra sao? Những ứng dụng quan trọng trong đời sống. Toàn bộ những câu hỏi trên sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây.

1. PAC là hóa chất gì?

Pac là tên viết tắt của cụm từ Poly aluminium chloride với công thức hóa học là [Al2(OH)nCl6-n]m. 

Hóa chất này còn có các tên gọi khác là phèn nhôm Pac, hóa chất keo tụ PAC, phèn PAC,...

Nó là một hợp chất hóa học có  khả năng hòa tan tốt trong nước đóng vai trò là chất keo tụ, trợ lắng. PAC là một chất dùng để xử lý nước, bao gồm cả nước cấp và nước thải, cũng như trong quá trình sản xuất công nghiệp với mục đích chung là nhằm loại bỏ vi khuẩn, virus và các tạp chất có trong nước.

Pac là phèn nhôm ở dạng cao phân tử polymer, đặc trưng với 2 yếu tố cơ bản là tính base và nồng độ % Alumina hoặc Al2O3. Hàm lượng nhôm có trong Pac dao động từ 28-32% giúp làm tăng hiệu quả keo tụ các chất cặn bẩn và nước thải. Từ đó giúp làm sạch các loại nước, bảo vệ môi trường. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp, quá trình xử lý nước nuôi trồng và chế biến thủy sản cũng như trong việc cung cấp nước sinh hoạt hàng ngày.

2. Các tính chất đặc trưng của PAC

Hóa chất PAC tồn tại ở 2 dạng chính là dạng bột và dạng lỏng với màu sắc và cách bảo quản khác nhau, cụ thể như:

- Dạng lỏng: Có màu vàng nâu, lưu trữ trong chai hoặc can nhựa.

- Dạng bột: Có màu vàng chanh, tan hoàn toàn trong nước. Bảo quản trong bao bì kín, nơi khô ráo, thoáng mát, nhiệt độ phòng.

Pac ở dạng bột màu vàng

Môi trường pH hoạt động tối ưu của PAC là nằm trong khoảng từ 6.5 – 8.5. Tại pH này các kim loại nặng đều bị kết tủa và chìm xuống đáy hoặc bám vào các hạt keo tạo thành.

Độ hòa tan: Tan tốt trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. Phản ứng có kèm theo tỏa nhiệt.

Tính thấm hút mạnh,

3. Phương pháp điều chế/ sản xuất hóa chất PAC

Để sản xuất hóa chất xử lý nước PAC, quy trình sẽ được thực hiện theo các bước sau:

- Đầu tiên cho axit clohiđric (HCl) và nhôm vào một lò phản ứng được tráng bằng lớp thủy tinh và trang bị bộ khuấy. Tỷ lệ của axit clohiđric và sunfat nhôm có thể điều chỉnh tùy theo nồng độ yêu cầu của thị trường như PAC 10%, PAC 18%, PAC 30%,...

- Luôn kiểm soát nhiệt độ của lò nghiêm ngặt trong quá trình phản ứng diễn ra để đảm bảo đạt được hiệu suất cao nhất và đảm bảo an toàn. Phản ứng hoàn thành, sản phẩm thu được sẽ được dẫn vào một bể chứa. Sản phẩm này thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp không tan trong nước và sẽ được tách ra thông qua quá trình lọc.

4. Ứng dụng của hóa chất PAC trong các lĩnh vực

Poly Aluminium Chloride (PAC) là một loại hóa chất có sự ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt trong việc tạo ra các kết tủa công nghiệp. PAC đóng một vai trò quan trọng trong việc xử lý nước đục, nước bẩn, và tạo nguồn nước chất lượng cao dành cho sản xuất và sinh hoạt. Do đó, PAC thường được áp dụng trong các quy trình công nghệ sau:

- Xử lý nước công nghiệp: Được dùng để loại bỏ nguồn nước có chứa cặn lơ lửng, ví dụ như nước thải từ các ngành công nghiệp như ngành nhuộm, gốm sứ, sản xuất gạch, giấy, nhà máy chế biến thủy sản và ngành công nghiệp luyện kim.

Pac ứng dụng trong xử lý nước công nghiệp

- Xử lý nguồn nước cấp dân dụng và công nghiệp: Sử dụng PAC để kết tủa và loại bỏ cặn bẩn lơ lửng trong nước cấp dân dụng và nước cấp công nghiệp. Điều này phù hợp cho các nhà máy cấp nước sinh hoạt và hệ thống xử lý nước cho hồ bơi và trạm cấp nước.

- Xử lý nguồn nước sinh hoạt: Ứng dụng PAC trong quá trình lọc nước sinh hoạt, cung cấp nước uống cho các hộ gia đình, thường bằng cách lọc nước trực tiếp từ các nguồn nước như sông, hồ, và kênh rạch để tạo nước sạch cho mục đích sinh hoạt.

- Xử lý nước ao nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là trong ao nuôi cá và ao nuôi tôm.

Hàm lượng PAC cần sử dụng phụ thuộc vào hàm lượng cặn lơ lửng và tính chất của nước thải cụ thể, và thường được xác định thông qua quá trình thử nghiệm trực tiếp với nước cần xử lý.

5. PAC được sử dụng trong xử lý nước như thế nào?

5.1. Cơ chế hoạt động của PAC

Trong môi trường nước, PAC bị phân ly và thủy phân tạo ra các loại hạt chứa nhôm (Al), bao gồm Al3+, Al(OH)2+, Al(OH) phân tử, và Al(OH)4–. Đồng thời, phân ly ra ba dạng polime quan trọng: Al2(OH)24+, Al3(OH)45+, Al13O4(OH)247+ (được gọi tắt là Al13). Trong đó, Al13 được xem là tác nhân chính gây ra hiện tượng keo tụ và có hiệu suất tốt nhất.

Cơ chế hoạt động của PAC

Khi sử dụng Poly Aluminium Chloride (PAC), quá trình hoà tan sẽ tạo ra các hạt polyme Al13 có điện tích dương vượt trội (7+). Điều này giúp hạt polyme này có khả năng trung hoà điện tích của các hạt keo và tạo ra hiện tượng keo tụ mạnh mẽ. Hơn nữa, tốc độ thuỷ phân của các hạt polime Al13 chậm hơn rất nhiều so với Al3+, điều này làm cho chúng tồn tại trong nước trong thời gian dài hơn, tăng khả năng tác động lên các hạt keo cần xử lý.

Bên cạnh đó, vùng pH hoạt động của PAC lớn gấp đôi so với phèn, điều này làm cho việc sử dụng PAC trong quá trình keo tụ trở nên dễ dàng hơn. Hơn nữa, do kích thước của các hạt polime Al13 lớn hơn đáng kể so với Al3+, nên khi bông cặn hình thành, chúng có kích thước lớn và tổ chức chặt, điều này thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo của chúng.

5.2. Hướng dẫn cách pha hóa chất PAC

Cách pha chế hóa chất đơn giản, bạn chỉ cần thực hiện theo các bước dưới đây:

- Pha PAC thành dung dịch có nồng độ 5-10% rồi sau đó châm vào nguồn nước cần xử lý.

- Hàm lượng xử lý nước mặt là khoảng 1-10 g/m3 phụ thuộc vào độ đục của nước thô.

- Lượng PAC cần sử dụng trong xử lý nước thải công nghiệp là từ 20-300 g/m3 còn tùy thuộc vào hàm lượng nồng độ chất lơ lửng và tính chất của nước thải.

- Đối cvới xử lý nước sông hồ ao, sẽ được xác định bằng thử nghiệm trực tiếp, sau đó lắng trong. Nếu dùng để uống cần đun sôi hoặc cho nước khử trùng theo liều lượng hướng dẫn. Liều PAC sử dụng thông thường trong xử lý nước sông, ao, hồ là:

+ Nước có độ đục thấp (50- 400 mg/l): Dùng 1 - 4 g.

+ Nước có độ đục trung bình (500- 700 mg/l): Dùng 5-6 g.

+ Nước có độ đục cao (800-1.200 mg/l): Dùng 7-10g.

- Trong xử lý nước thải công nghiệp ngành gốm sứ, gạch, giấy nhuộm, nhà máy chế biến thủy sản,... sẽ dùng khoảng 15-30g/m3. Liều lượng chính xác  cần được xác định bằng cách thử trực tiếp với đối tượng cần xử lý. 

- Xử lý nguồn nước nuôi con giống thủy sản: Pha PAC thành dung dịch 10-20%, châm vào nguồn nước cần khuấy đều và lắng trong.

Chú ý: Dung dịch đã được pha loãng chỉ nên dùng trong 4-8 giờ để đạt hiệu quả cao nhất.

6. Ưu nhược điểm của hóa chất PAC

6.1. Ưu điểm

So với phèn nhôm và phèn sắt được sử dụng trong xử lý nước thải thì PAC mang lại những ưu điểm vượt trội sau:

- PAC tăng độ trong của nước, kéo dài chu kỳ lọc và hiệu quả làm tăng chất lượng nước sau lọc. Điều này giúp cải thiện hiệu suất quá trình xử lý nước.

- Hợp chất PAC chứa nhôm clorua, và khi tan vào nước, PAC có tính acid thấp hơn. Điều này có nghĩa là độ pH của nước không bị giảm đột ngột, giúp dễ dàng điều chỉnh pH mà không cần sử dụng nhiều hóa chất để tăng độ kiềm, tiết kiệm chi phí và các thiết bị đi kèm như bơm định lượng và thùng hóa chất so với việc sử dụng phèn nhôm.

- Giảm thiểu sự ăn mòn của thiết bị, bảo vệ hệ thống xử lý nước.

- Dễ dàng  vận chuyển, lưu trữ và định lượng g, làm cho việc quản lý hóa chất trở nên thuận tiện.

- PAC có khả năng hòa tan vào nước ở tỷ lệ linh hoạt mà không ảnh hưởng đến hiệu suất, giúp điều chỉnh quá trình xử lý nước dễ dàng.

- Hiệu quả lắng của PAC cao hơn khoảng 4-5 lần so với phèn nhôm, giúp tạo ra bông cặn lớn và dễ lắng.

- Thời gian keo tụ bằng PAC diễn ra nhanh chóng, tối ưu hóa quá trình xử lý nước.

- Liều lượng sử dụng PAC thấp, dẫn đến việc tiết kiệm hóa chất và bông cặn lớn, dễ lắng.

- Sử dụng PAC đơn giản, không cần nhiều thiết bị hỗ trợ và ít cần sử dụng các chất phụ gia.

- Ít độc hơn so với nhôm sulphate do không đưa gốc [SO4]2- vào trong nguồn nước.

6.2. Nhược điểm

- Nếu sử dụng liều lớn có thể gây ra hiện tượng tái ổn định của hạt keo.

- Có thể thúc đẩy quá trình ăn mòn ở những nơi đóng cặn bùn bởi lượng cloride có trong thành phần hóa chất trợ lắng PAC.

7. Lưu ý vào bảo quản hóa chất PAC

7.1. Lưu ý khi sử dụng

- Vì PAC có tác dụng mạnh ở liều lượng thấp nên việc cho quá liều có thể làm hạt keo tan ra. Do đó, cần tuân thủ đúng liều lượng sử dụng.

- Trong quá trình sử dụng cần trang bị đầy đủ đồ bảo hộ để đảm bảo an toàn và tránh hóa chất dính vào cơ thể.

7.2. Bảo quản

Lưu trữ ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh những nơi có nhiệt độ hoặc độ ẩm cao vì có thể ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm do PAC rất dễ hút ẩm.

Trên đây là toàn bộ thông tin về hóa chất PAC, nếu quý khách hàng có nhu cầu mua hóa chất hãy liên hệ với đội ngũ chuyên viên của LabVIETCHEM qua số hotline 0826 020 020 để được tư vấn miễn phí.