Sử chất keo tụ PAC (dụng Poly Aluminium Chloride) và làm trong nước

1. Thông tin chung và xu thế sử dụng PAC tại một số quốc gia trên thế giới

1.1. Thông tin chung

PAC có công thức tổng quát là [Al₂(OH)_nCl₆-n xH₂O]m là hợp chất cao phân tử có chức năng như một chất chất trợ lắng, keo tụ trong xử lý cấp nước, nước thải, nước nuôi trồng thủy hải sản (đặc biệt nuôi tôm, cá), dùng trong ngành dệt nhuộm, ngành giấy…

Nhờ có những ưu điểm so với các loại hóa chất keo tụ truyền thống như phèn nhôm, phèn sắt mà PAC đang được các quốc gia trên thế giới ưa chuộng sử dụng, dần dần để thay thế phèn nhôm tạo ra một bước đột phá trong công nghệ xử lý nước.

1.2.  Xu thế sử dụng PAC tại một số quốc gia trên thế giới

Tiêu dùng PAC được phân bố chủ yếu ở Trung Quốc, Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản và Ấn Độ, trong đó nhiều nhất là Trung Quốc. Trong năm 2016: Trung Quốc đã tiêu dùng 540,7 nghìn tấn PAC chiếm 37,7% sản lượng toàn cầu. Tiếp theo là châu Âu với 209,3 nghìn tấn, chiếm khoảng 14,6% tổng sản lượng. Mỹ chiếm 13,42% tổng số toàn cầu. Nhật Bản và Ấn Độ tiêu thụ lần lượt khoảng 148,6 nghìn tấn và 141,2 nghìn tấn.

Xu thế phát triển của PAC sẽ còn tiếp tục tăng mạnh trong thời gian tới và dần dần sẽ thay thế các loại kẹo tụ cũ như phèn nhôm, phèn sắt. Theo dữ liệu phân tích trong giai đoạn 2016 – 2024 về khả năng phát triển của PAC thì thị trường PAC được dự báo sẽ phát triển mạnh ở các khu vực Bắc Mỹ, Châu Á Thái Bình Dương, Trung Đông và Châu Phi do nhu cầu về xử lý nước phát triển mạnh ở các khu vực này.^[[1]] Các quốc gia như Ấn Độ, nhu cầu sử dụng PAC vẫn tăng đều khoảng  8– 9% mỗi năm. 

Argentina trước kia cũng từng là quốc gia không sử dụng PAC nhưng sau 5 năm, với việc hình thành 2 nhà máy sản xuất PAC, hầu hết các loại nước uống đã được xử lý bằng chất keo tụ này.

Một số quốc gia cũng thuộc khu vực Đông Nam Á như Indonesia, nhu cầu sử dụng cũng tăng đáng kể, từ 169 nghìn tấn năm 2010 lên thành 247 nghìn tấn năm 2014 (tức nhu cầu sử dụng tăng 11,5% /năm).

Hình 1. Nhu cầu tiêu thụ và sản xuất PAC tại Indonesia

PAC được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp giấy và bột giấy, công nghiệp dệt, xử lý nước, công nghiệp thép, hóa chất và các ngành công nghiệp khác.

Hình 2. Tỷ lệ sử dụng PAC trong các ngành công nghiệp ở Indonesia

2. Cơ chế hoạt động của PAC

PAC có nguyên lý cơ bản khi keo tụ bằng các hợp chất của nhôm. Khi hợp chất của nhôm phân ly và thuỷ phân trong nước tạo ra các hạt Al³⁺, Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺, Al(OH)₃, Al(OH)₄^-, và ba hạt polime Al₂(OH)₂⁴⁺, Al₃(OH)₄⁵⁺, Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺, trong đó hạt polime Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺ (hạt Al₁₃) là tác nhân gây keo tụ chính và tốt nhất. Điểm nổi bật của PAC là khả năng dễ hòa tan, khi hoà tan trong nước sẽ sinh ra phần lớn các hạt polime Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺ đây là các hạt polime trung hoà điện tích hạt keo, do có điện tích vượt trội (7+) nên tạo keo tụ rất mạnh với các chất lơ lửng trong nước thải mang điện tích âm. Bên cạnh đó, với cấu trúc là cao phân tử, PAC dễ dàng tạo cục lớn và dễ lắng hơn.

3. So sánh PAC với phèn nhôm

Sử dụng PAC để thay thế phèn nhôm trong xử lý nước ngày càng nhiều bởi:

• An toàn cho sức khỏe con người; 

• Khoảng pH sử dụng thích hợp lớn. Điều này giúp cho việc keo tụ bằng PAC dễ áp dụng hơn vào nhiều loại nước thải;
• Ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ;
• Sinh ra ít bùn trong quá trình xử lý;
• Tan trong nước tốt, nhanh hơn nhiều, ít làm biến động độ pH của nước;
• Không làm đục nước khi dùng thừa hoặc thiếu;
• Không cần (hoặc dùng rất ít) phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng;
• [Al] dư trong nước nhỏ hơn nhiều so với khi dùng phèn nhôm sunfat;
• Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ cùng các kim loại nặng tốt hơn;
• Không làm phát sinh hàm lượng SO₄^2- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính đối với vi sinh vật;
• Hiệu quả xử lý cao hơn;
• Không chứa các kim loại nặng nguy hiểm.

Bảng 1. So sánh PAC và phèn nhôm

 4. Ảnh hưởng của ion sunfat (đang hiệu đính)

Tiêu hoá 8g natri sulfat và 7g magnesium sulfate gây ra chứng Cartharsis ở nam giới trưởng thành (Cocchetto & Levy, 1981; Morris & Levy, 1983). Tác động của Cartharic được báo cáo là có nhiều người uống nước có chứa sulfat với nồng độ vượt quá 600 mg / l (US DHEW, 1962, Chien và cộng sự, 1968) mặc dù người ta cũng báo cáo rằng con người có thể thích ứng với nồng độ cao hơn theo thời gian (US EPA, 1985).

Sự mất nước cũng được báo cáo là tác dụng phụ thông thường sau khi ăn một lượng lớn magiê hoặc natri sulfat (Fingl, 1980).Có những quần thể dưới da có thể nhạy cảm hơn với các hiệu ứng khi tiếp xúc với nồng độ sulfat cao. Trẻ em, người quá độ và người cao tuổi là những người có nguy cơ bị mất nước do tiêu chảy có thể do nồng độ sulfat trong nước uống cao (US EPA, 1999a, b).

Trích báo cáo “HỘI THẢO KHOA HỌC SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG SẢN PHẨM PAC TẠI VIỆT NAM”.

Ths. Phạm Huy Đông

Phó Viện trưởng, Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam