Trong các nhà máy cung cấp nước sinh hoạt, công đoạn cuối cùng của xử lý nước là khử trùng. Hóa chất khử trùng đang dùng phổ biến ở nước ta hiện nay là khí chlorine. Lượng chlorine được bơm vào bể tiếp xúc; một phần tan trong nước, một phần tác dụng với nước tạo hydrochloric acid và hypochlorous acid (HClO). Trong công nghiệp, chlorine được sản xuất bằng điện phân dung dịch sodium chloride bão hòa có màng ngăn xốp, thu được sodium hydroxide, khí chlorine và khí hydrogen. Nếu không có màng ngăn, các sản phẩm sau điện phân trộn lẫn và tạo muối của hydrochloric acid và hypochlorous acid.
Theo Quy chuẩn Quốc gia của Việt Nam (QCVN 01-1:2018/BYT), hàm lượng chlorine tự do đối với nước sạch sinh hoạt là 0,2–1,0 mg/L. Nếu hàm lượng chlorine nhỏ hơn 0,2 mg/L thì không tiêu diệt hết vi khuẩn và không xử lý hết chất hữu cơ; nếu lớn hơn 1,0 mg/L có thể gây kích ứng…
Hãy thực hiện các yêu cầu sau:
a) Sáng sớm khi mở vòi nước để rửa mặt, thỉnh thoảng ta ngửi thấy nước có mùi xốc khó chịu, nhưng sau một thời gian, không còn mùi đó nữa. Hãy giải thích hiện tượng trên và đề xuất biện pháp để hạn chế mùi xốc trong nước sinh hoạt tại gia đình.
b) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong đoạn thông tin trên và cho biết vai trò của màng ngăn xốp.
c) Tính khối lượng chlorine tối thiểu cần dùng để khử trùng 10000 m³ nước sinh hoạt.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sau một đêm không sử dụng thì Cl2 thường tích tụ trong đường ống, do đó lần xả đầu tiên vào buối sáng nước có mùi xốc khó chịu. Khi phần nước này đã chảy hết, các phần nước ổn định phía sau sẽ không còn mùi đó nữa.
Biện pháp: Không dùng phần nước đầu tiên cho việc rửa mặt, có thể xả bỏ hoặc xả vào chậu dùng cho việc khác.
(b) Xử lý nước bằng Cl2: Một phần Cl2 tan trong nước, một phần tác dụng với nước:
Cl2 + H2O —> HCl + HClO
Điều chế Cl2: Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn
2NaCl + 2H2O —> 2NaOH + Cl2 + H2
Tác dụng của màng ngăn xốp: Ngăn không cho Cl2 tác dụng với NaOH, nếu không có màng ngăn này thì:
Cl2 + 2NaOH —> NaCl + NaClO + H2O
(c) Hàm lượng Cl2 tối thiểu là 0,2 mg/L hay 0,2 g/m³
Với 10000 m³ thì mCl2 = 10000.0,2 = 2000 gam = 2 kg
