Phèn chua: Sản xuất và ứng dụng

Đông y gọi phèn chua là Bạch phàn, nó là chất có màu trắng, vị chua chát được hình thành do quá trình nướng lên (phàn có nghĩa là nướng). Trong kỹ thuật, Phèn chua thuộc loại phèn nhôm có thành phần chính là nhôm sunfat.

Giới thiệu phèn chua (phèn nhôm sunfat)

Phèn chua hay còn gọi là phèn nhôm sunfat có công thức hóa học là Al2(SO4)3.nH2O, thường gặp ở dạng Al2(SO4)3.18H2O chứa 15% Al2O3. Tùy theo điều kiện sản xuất, có thể thu được nhiều loại tinh thể nhôm sunfat hydrat hóa khác nhau trong đó giá trị của n có thể là 18,24,…Nếu chỉ có nhôm sunfat thì là phèn đơn và khi cho thêm Kali sunfat hoặc Amon Sunfat vào thì gọi là phèn kép. Khi cho thêm kali sunfat vào quá trình phản ứng, ta thu được nhôm kali sunfat có công thức phân tử là Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O hay AlK(SO4)2. 12H2O. Trường hợp dùng amôn sunfat ta sẽ thu được phèn kép nhôm amôn (ammonia alum) có công thức phân tử là Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24H2O hay Al(NH4)(SO4)2.12H2O.

Ở Việt Nam, tiêu chuẩn chất lượng của phèn chua được công bố bởi đơn vị sản xuất với chỉ tiêu chất lượng chủ yếu là hàm lượng Al2O3 thường quy định chung là Al2O3 > 10,3% .

Sản xuất phèn nhôm

Phèn đơn nhôm sunfat được sản xuất từ axit sunfuric và một vật liệu chứa nhôm như đất sét, cao lanh, quặng bôxit, nhôm hydroxit. Một vài cơ sở nhỏ sản xuất phèn chua từ axit sunfuric và nhôm phế liệu. Khi sử dụng nhôm hydroxit, sản phẩm thu được có chất lượng tốt nhất: hàm lượng nhôm oxit Al2O3 có thể đạt tới 17% đồng thời hàm lượng sắt oxit Fe2O3 có thể dưới 0,04%. Khi dùng các nguyên liệu chứa nhôm ngoài hydroxit, chất lượng sản phẩm thường thấp hơn trong khi tiêu hao nguyên vật liệu thường nhiều hơn.

Ở miền Bắc nước ta, sản xuất phèn đơn thường đi từ đất sét cao lanh còn ở miền Nam lại sử dụng nguyên liệu nhôm hydroxit, chất lượng các loại phèn nhôm sản xuất trong nước tương đương với chất lượng các sản phẩm cùng chủng loại của nước ngoài. Để sản xuất phèn kép, người ta cho thêm Kali sunfat hoặc Amon sunfat vào quá trình phản ứng.

Công dụng của phèn chua

Phèn chua có nhiều công dụng trong đông y chủ yếu là sát trùng, trừ nấm, nhọt,.. Trong kỹ thuật, phèn chua thường được dùng làm chất đông tụ trong quá trình xử lý nước.

Đông tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và chất nhũ tương dưới ảnh hưởng của chất bổ sung – hay còn gọi là chất đông tụ. Chất đông tụ đó thường là phèn nhôm, nó sẽ thực hiện phản ứng thuỷ phân với nước tạo thành các bông hydroxit kim loại có khả năng hút các hạt lơ lửng trong nước rơi theo lực trọng trường, lắng nhanh xuống đáy.

Quá trình tạo bông đông tụ diễn ra do phản ứng thuỷ phân của muối nhôm được tóm tắt như sau:
Al 3+ + 3HOH = Al(OH)3 ↓ + 3H+

Theo phản ứng trên, hydroxit nhôm keo tụ lôi kéo các chất lơ lửng kết tủa và trong nước ion H+ hình thành làm cho nước trở nên chua hơn.
Muối nhôm hoạt động có hiệu quả khi pH từ 5 đến 7,5. Trong xử lý nước thải, sử dụng hỗn hợp muối nhôm và muối sắt với tỷ lệ từ 1:1 đến 1:2 thì kết quả đông tụ tốt hơn là sử dụng riêng lẻ.

Hiện nay, một số nhược điểm của nhôm sunfat cũng đã khiến người ta đã quan tâm đến những chất keo tụ mới nhiều hơn
– Làm giảm độ pH của nước sau xử lý, cần phải phải dùng vôi để hiệu chỉnh lại độ pH dẫn đến gia tăng chi phí sản xuất.
– Khi cho quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng keo tụ bị phá hủy làm cho nước đục trở lại như cũ. Như vậy, khi độ đục, độ màu nước nguồn cao, nhôm sunfat trở nên kém tác dụng hơn.
– Cần phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ, trợ lắng…
– Hàm lượng nhôm tồn dư trong nước sau xử lý cao hơn so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể cao hơn mức quy định tiêu chuẩn cho phép.
Chất keo tụ mới đang được khách hàng nhắm đến là những chất muối nhôm kiềm tính như: PAC (Poly Aluminum Clorua), PACS (Poly Aluminum Clorua Silicat), PASS (Poly Aluminum Sunfat Sillcat).

>>> Xem thêm: Thuốc tím – Kali permanganat (KMnO4)