Phèn nhôm và PAC: So sánh chi tiết và lựa chọn tối ưu cho xử lý nước

Trong công nghệ xử lý nước hiện đại, hóa chất keo tụ đóng vai trò then chốt, giúp loại bỏ các chất lơ lửng, cặn bẩn, mang lại nguồn nước sạch, an toàn. Hai "ứng cử viên" sáng giá, phổ biến nhất trong nhóm hóa chất keo tụ này là Phèn nhôm (Alum) và PAC (Polyme Nhôm Clorua). Tuy nhiên, không ít bạn vẫn còn mơ hồ về sự khác biệt giữa hai "người đồng nghiệp" này. Bài viết này, Hóa Chất Gia Hoàng sẽ cùng bạn "mổ xẻ" chi tiết, so sánh toàn diện phèn nhôm và PAC, từ đó giúp bạn đưa ra lựa chọn tối ưu nhất cho hệ thống xử lý nước của mình.

1. Phèn nhôm (Alum) là gì?

PAC (Polyme Nhôm Clorua)

Phèn nhôm là một trong những hóa chất keo tụ truyền thống, được sử dụng rộng rãi nhất trong xử lý nước. Phèn nhôm, hay còn gọi là Aluminium Sulfate, là một loại muối vô cơ có công thức hóa học là Al2(SO4)3.nH2O. Trong đó, n là số phân tử nước kết tinh (thường dao động từ 14 đến 18). Đây là một trong những hóa chất keo tụ truyền thống, được sử dụng rộng rãi từ rất lâu đời trong ngành xử lý nước.

Đặc tính cơ bản:

• Hình thức: Phèn nhôm thường có dạng tinh thể hoặc bột màu trắng, dễ tan trong nước.
• Phân ly trong nước: Khi hòa tan vào nước, phèn nhôm phân ly thành các ion Al3+, gốc SO4 2-. Ion Al3+ đóng vai trò chính trong quá trình keo tụ.
• Tính axit: Dung dịch phèn nhôm tính axit mạnh, làm giảm đáng kể độ pH của nước. Điều này cần được lưu ý khi sử dụng phèn nhôm trong xử lý nước, vì pH thấp ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ, gây ăn mòn thiết bị.

Cơ chế keo tụ:

• Trung hòa điện tích: Các ion Al3+ mang điện tích dương sẽ trung hòa điện tích âm của các hạt lơ lửng trong nước (như đất sét, chất hữu cơ, vi sinh vật...), làm giảm lực đẩy giữa chúng.
• Hấp phụ: Các ion Al3+ bị thủy phân tạo thành các hydroxit nhôm (Al(OH)3) dạng keo. Các hạt keo này hấp phụ các chất ô nhiễm, tạo thành các bông cặn lớn hơn, dễ lắng hơn.

Xem thêm: #5+ Cách Xử Lý Nước Nhiễm Phèn Đơn Giản, Hiệu Quả

2. PAC (Polyme Nhôm Clorua) là gì?

PAC (Polyme Nhôm Clorua)

PAC là một hợp chất polyme vô cơ, đại diện cho thế hệ hóa chất keo tụ mới hơn, được phát triển để khắc phục một số hạn chế của phèn nhôm truyền thống. PAC (Poly Aluminium Chloride), hay còn gọi là Polyme Nhôm Clorua, là một hợp chất polyme vô cơ có công thức tổng quát là [Al2(OH)nCl6-n]m. Trong đó, n là số nhóm hydroxyl (OH) gắn với nhôm, m là số lượng các đơn vị polyme liên kết với nhau. So với phèn nhôm, PAC là một hóa chất keo tụ thế hệ mới hơn, được phát triển để khắc phục một số nhược điểm của các loại keo tụ truyền thống.

Đặc tính cơ bản:

• Hình thức: PAC tồn tại ở dạng bột màu vàng nhạt đến vàng đậm, hoặc ở dạng dung dịch lỏng trong suốt.
• Cấu trúc polyme: Khác phèn nhôm chỉ chứa các ion Al3+ đơn lẻ, PAC chứa các chuỗi polyme nhôm nhiều nhóm hydroxyl (OH) gắn trên bề mặt. Cấu trúc polyme này mang lại cho PAC nhiều ưu điểm vượt trội.
• Ít ảnh hưởng đến pH: PAC ít làm thay đổi độ pH của nước hơn so với phèn nhôm. Điều này giúp giảm thiểu việc sử dụng hóa chất điều chỉnh pH, tiết kiệm chi phí, đơn giản hóa quá trình vận hành.

Cơ chế keo tụ:

• Trung hòa điện tích: Tương tự như phèn nhôm, các ion nhôm trong PAC cũng trung hòa điện tích âm của các hạt lơ lửng.
• Hấp phụ: Các nhóm hydroxyl (OH) trên bề mặt polyme PAC hấp phụ các chất ô nhiễm, tăng cường quá trình tạo bông cặn.
• Cơ chế bắc cầu (bridging): Đây là cơ chế đặc trưng của PAC, nhờ cấu trúc polyme dài, linh hoạt. Các chuỗi polyme PAC "bắc cầu" giữa nhiều hạt lơ lửng, liên kết chúng lại nhau thành các bông cặn lớn, chắc, dễ lắng.

Xem thêm: Liều Lượng Và Cách Sử Dụng PAC Xử Lý Nước Cấp Hợp Lý

3. So sánh chi tiết phèn nhôm và PAC: Điểm khác biệt cốt lõi

Để giúp bạn dễ dàng lựa chọn giữa phèn nhôm và PAC, chúng ta sẽ đi sâu vào những điểm khác biệt quan trọng nhất giữa hai loại hóa chất keo tụ này, từ cơ chế hoạt động đến hiệu quả xử lý, chi phí:

3.1. Cấu trúc và bản chất hóa học

Cấu trúc, bản chất hóa học của phèn nhôm và PAC

• Phèn nhôm: Là một muối vô cơ đơn giản, chứa các ion Al3+ tự do. Cấu trúc đơn giản này giúp phèn nhôm dễ dàng hòa tan trong nước, nhưng cũng khiến nó có một số hạn chế về hiệu quả keo tụ, khả năng thích ứng các điều kiện nước khác nhau.
• PAC: Là một polyme phức tạp, chứa các chuỗi polyme nhôm nhiều nhóm -OH, các ion nhôm đa nhân. Cấu trúc polyme này mang lại cho PAC nhiều ưu điểm vượt trội, như khả năng keo tụ tốt hơn, ít phụ thuộc vào pH, tạo ra ít bùn thải hơn.

3.2. Dải pH hoạt động tối ưu

• Phèn nhôm: Có dải pH hoạt động hiệu quả hẹp hơn so với PAC. Thông thường, phèn nhôm phát huy tối đa khả năng keo tụ trong khoảng pH từ 6.0 đến 7.5. Ngoài khoảng này, hiệu quả keo tụ của phèn nhôm sẽ giảm đáng kể.
• PAC: Ưu điểm vượt trội của PAC là khả năng hoạt động hiệu quả trong một dải pH rộng hơn, từ 5.0 đến 8.0, thậm chí lên đến 9.0. Điều này giúp PAC thích ứng tốt hơn với các nguồn nước có độ pH biến động, hoặc các loại nước thải có pH khác nhau

Bảng so sánh hiệu quả keo tụ theo pH của phèn nhôm và PAC cho thấy:

Tiêu chí	Phèn nhôm	PAC (Poly Aluminium Chloride)
Phạm vi pH hoạt động	Hẹp, hiệu quả tốt trong khoảng pH ~6.5-7.5	Rộng hơn, hiệu quả trong khoảng pH từ 5.0 đến 9.0
Ảnh hưởng đến pH nước	Làm giảm đáng kể độ pH, cần điều chỉnh lại pH	Ít làm biến động độ pH, không cần hoặc ít dùng phụ gia điều chỉnh pH
Hiệu quả keo tụ và lắng	Trung bình, cần liều lượng lớn hơn	Cao hơn 4-5 lần, tạo bông cặn to, lắng nhanh hơn
Tốc độ hòa tan	Chậm	Tan nhanh, hòa tan tốt trong nước
Khả năng loại bỏ chất ô nhiễm	Hạn chế với các chất hữu cơ, kim loại nặng	Tốt hơn trong việc loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan, kim loại nặng
Lượng bùn thải	Nhiều	Ít hơn, giảm chi phí xử lý bùn
Khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp	Giảm hiệu quả khi nhiệt độ dưới 10°C	Duy trì hiệu quả tốt ngay cả ở nhiệt độ thấp

 

Tóm lại, PAC có hiệu quả keo tụ vượt trội hơn phèn nhôm, đặc biệt là ở phạm vi pH rộng hơn, ít ảnh hưởng đến pH nước, giúp giảm chi phí điều chỉnh pH, tăng hiệu quả xử lý nước. Phèn nhôm tuy có giá thành thấp hơn nhưng hiệu quả keo tụ kém hơn, phạm vi pH hoạt động hẹp, làm giảm pH nước nhiều hơn.

3.3. Khả năng làm giảm pH nước

Khả năng làm giảm pH nước

• Phèn nhôm: Làm giảm pH nước rất mạnh do tính axit của nó. Điều này thường yêu cầu phải bổ sung thêm hóa chất điều chỉnh pH (ví dụ: NaOH, vôi) sau quá trình keo tụ để đưa pH về mức an toàn, làm tăng thêm chi phí vận hành.
• PAC: Làm giảm pH ít hơn đáng kể, hoặc thậm chí không làm thay đổi nhiều pH của nước. Do đó, ít hoặc không cần điều chỉnh pH, giúp tiết kiệm chi phí, đơn giản hóa quy trình.

3.4. Hiệu quả keo tụ và tạo bông

• Phèn nhôm: Thường tạo ra các bông cặn nhỏ hơn, xốp, dễ vỡ hơn so với PAC. Do đó, tốc độ lắng của các bông cặn này cũng chậm hơn, đòi hỏi thời gian lắng dài hơn, làm giảm hiệu suất của hệ thống xử lý nước.
• PAC: Nhờ cấu trúc polyme đặc biệt, PAC tạo ra các bông cặn lớn hơn, đặc chắc, nặng hơn. Các bông cặn này lắng nhanh hơn, giúp rút ngắn thời gian lắng, tăng hiệu suất xử lý, giảm tải cho các công đoạn xử lý tiếp theo.

3.5. Lượng bùn thải sinh ra

Lượng bùn thải sinh ra

• Phèn nhôm: Thường tạo ra lượng bùn thải nhiều hơn so với PAC. Bùn thải từ phèn nhôm cũng có hàm lượng nước cao hơn, gây khó khăn, tốn kém cho quá trình xử lý, tiêu hủy bùn.
• PAC: Sinh ra lượng bùn thải ít hơn đáng kể (theo một nghiên cứu của Viện Khoa học, Công nghệ Môi trường, PAC giảm lượng bùn thải tới 30-50% so với phèn nhôm khi xử lý nước độ đục tương đương), bùn hàm lượng nước thấp hơn, dễ dàng cho việc xử lý, thải bỏ. Điều này giúp giảm chi phí xử lý bùn thải, một khoản mục đáng kể trong tổng chi phí vận hành.

3.6. Hàm lượng nhôm dư trong nước sau xử lý

• Phèn nhôm: Nếu không kiểm soát tốt độ pH trong quá trình keo tụ, phèn nhôm để lại hàm lượng nhôm dư cao hơn trong nước sau xử lý. Nhôm dư trong nước uống gây ảnh hưởng đến sức khỏe, đặc biệt là đối với những người có bệnh về thận.
• PAC: Do khả năng keo tụ hiệu quả trong một dải pH rộng, khả năng tạo bông cặn bền vững, PAC thường giúp giảm thiểu hàm lượng nhôm dư trong nước sau xử lý. Điều này giúp đảm bảo chất lượng nước uống an toàn hơn cho người sử dụng.

3.7. Tính ăn mòn thiết bị

• Phèn nhôm: Do khả năng làm giảm pH của nước, tạo ra các ion ăn mòn, phèn nhôm có tính ăn mòn thiết bị cao hơn so với PAC. Việc sử dụng phèn nhôm làm giảm tuổi thọ của các đường ống, bể chứa, các thiết bị khác trong hệ thống xử lý nước, làm tăng chi phí bảo trì, thay thế.
• PAC: Với khả năng làm giảm pH ít hơn, ít tạo ra các ion ăn mòn, PAC ít ăn mòn thiết bị hơn so với phèn nhôm. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của hệ thống xử lý nước, giảm chi phí bảo trì.

3.8. Chi phí

Chi phí phèn nhôm và PAC

• Giá thành hóa chất: Xét về giá thành trên mỗi đơn vị khối lượng, phèn nhôm thường giá rẻ hơn so với PAC. Điều này là một yếu tố hấp dẫn đối với những đơn vị ngân sách hạn chế.
• Chi phí vận hành tổng thể: Tuy nhiên, cần xem xét đến chi phí vận hành tổng thể của hệ thống xử lý nước. Mặc dù PAC giá thành cao hơn, nhưng nó mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn do:
  • Giảm liều lượng sử dụng so với phèn nhôm để đạt được hiệu quả keo tụ tương đương.
  • Giảm chi phí điều chỉnh pH do PAC ít làm giảm pH của nước hơn.
  • Giảm chi phí xử lý bùn do PAC tạo ra lượng bùn thải ít hơn, hàm lượng nước thấp hơn.
  • Giảm chi phí bảo trì thiết bị do PAC ít ăn mòn thiết bị hơn.

Bảng so sánh tổng hợp các tiêu chí giữa phèn nhôm và PAC:

Tiêu chí	Phèn nhôm	PAC
Giá thành hóa chất	Rẻ hơn	Đắt hơn
Dải pH hoạt động	Hẹp (6.0 - 7.5)	Rộng (5.0 - 9.0)
Khả năng giảm pH	Mạnh	Yếu
Hiệu quả keo tụ, tạo bông	Bông nhỏ, lắng chậm	Bông lớn, lắng nhanh
Lượng bùn thải	Nhiều	Ít
Hàm lượng nhôm dư	Cao hơn (nếu không kiểm soát pH)	Thấp hơn
Tính ăn mòn	Cao hơn	Ít hơn
Chi phí vận hành tổng thể	Cao hơn (tùy điều kiện cụ thể)	Thấp hơn (tùy điều kiện cụ thể)

 

4. Ứng dụng của phèn nhôm và PAC trong xử lý nước

Ứng dụng của phèn nhôm và PAC trong xử lý nước

Việc hiểu rõ ứng dụng của từng loại hóa chất keo tụ sẽ giúp bạn đưa ra quyết định phù hợp đặc thù nguồn nước cần xử lý, từ đó tối ưu hóa hiệu quả, chi phí vận hành hệ thống xử lý nước của bạn .

• Phèn nhôm: Phèn nhôm được ứng dụng truyền thống trong xử lý nước cấp độ đục thấp đến trung bình. Nó cũng được dùng trong xử lý nước thải đơn giản, ít phức tạp. Phèn nhôm thích hợp cho các hệ thống đã được thiết kế, tối ưu hóa từ lâu cho việc sử dụng loại hóa chất này. Ví dụ, nhiều nhà máy nước cấp sinh hoạt quy mô nhỏ hoặc các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp đơn giản vẫn sử dụng phèn nhôm hiệu quả khi nguồn nước đầu vào ổn định, không quá ô nhiễm.
• PAC: PAC ứng dụng rộng rãi, linh hoạt hơn nhiều. Nó đặc biệt hiệu quả trong xử lý nước cấp (bao gồm nước mặt, nước ngầm) độ đục cao, màu sắc đậm, hàm lượng chất hữu cơ lớn. PAC cũng được sử dụng để xử lý đa dạng các loại nước thải công nghiệp (như nước thải dệt nhuộm, giấy, thực phẩm, xi mạ...), nước thải sinh hoạt phức tạp. Đặc biệt, PAC thể hiện hiệu quả vượt trội với nước có dải pH rộng hoặc biến động, nơi phèn nhôm khó phát huy tác dụng. Ví dụ, trong ngành dệt nhuộm, PAC được ưa chuộng để loại bỏ màu, các chất hữu cơ khó phân hủy, nhờ khả năng tạo bông nhanh, hiệu quả, giảm thiểu lượng bùn thải so với các hóa chất truyền thống.

5. Khi nào nên chọn Phèn nhôm, khi nào nên chọn PAC? (Hướng dẫn lựa chọn)

Hướng dẫn lựa chọn phèn nhôm và PAC

Việc lựa chọn giữa phèn nhôm và PAC phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm đặc điểm nguồn nước, yêu cầu chất lượng nước sau xử lý, điều kiện vận hành, ngân sách. Dưới đây là một số hướng dẫn chung:

• Chọn Phèn nhôm khi:
  • Nguồn nước đầu vào độ đục thấp, pH ổn định, nằm trong dải tối ưu của phèn nhôm (6.0-7.5).
  • Ngân sách cho hóa chất ban đầu hạn chế, bạn quản lý chi phí điều chỉnh pH, xử lý bùn thải phát sinh.
  • Hệ thống xử lý nước hiện có của bạn đã được thiết kế tối ưu cho phèn nhôm, đang hoạt động hiệu quả.
• Chọn PAC khi:
  • Nguồn nước đầu vào độ đục cao, màu sắc đậm, hàm lượng chất hữu cơ lớn. PAC loại bỏ các chất hữu cơ, chất gây màu tốt hơn phèn nhôm.
  • Nước thải công nghiệp phức tạp, cần loại bỏ nhiều loại ô nhiễm. PAC xử lý hiệu quả nhiều loại chất ô nhiễm khác nhau, bao gồm cả các kim loại nặng, các chất độc hại.
  • Dải pH của nước đầu vào biến động hoặc nằm ngoài dải tối ưu của phèn nhôm. PAC hoạt động hiệu quả trong một dải pH rộng hơn, giúp ổn định quá trình xử lý.
  • Mong muốn giảm lượng bùn thải, chi phí xử lý bùn. PAC tạo ra lượng bùn thải ít hơn, hàm lượng nước thấp hơn, giúp giảm chi phí xử lý bùn.
  • Cần tốc độ lắng nhanh, hiệu quả xử lý cao. PAC tạo ra các bông cặn lớn, đặc chắc, lắng nhanh hơn, giúp tăng hiệu suất xử lý.
  • Ưu tiên giảm thiểu nhôm dư trong nước sau xử lý (đặc biệt đối với nước uống). PAC giúp giảm thiểu hàm lượng nhôm dư trong nước sau xử lý, đảm bảo chất lượng nước uống an toàn hơn.
• Thử nghiệm Jartest là yếu tố quyết định: Dù đã có những phân tích chi tiết, chúng tôi luôn khuyến nghị bạn thực hiện thử nghiệm Jartest trên mẫu nước thực tế của mình với cả hai loại hóa chất này. Jar Test là phương pháp hiệu quả nhất để xác định liều lượng tối ưu, đánh giá trực quan hiệu quả keo tụ, tốc độ tạo bông, tốc độ lắng, lượng bùn thải sinh ra. Từ đó, bạn đưa ra quyết định lựa chọn hóa chất không chỉ hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn tối ưu về mặt kinh tế cho hệ thống xử lý nước của mình.

Qua những phân tích trên, thấy cả phèn nhôm và PAC đều là những hóa chất keo tụ quan trọng trong ngành xử lý nước, mỗi loại đều có những ưu, nhược điểm riêng. Không loại hóa chất nào được coi là "tốt nhất" tuyệt đối, mà chỉ có loại hóa chất phù hợp nhất từng điều kiện nguồn nước, mục tiêu xử lý cụ thể của bạn.

Hóa Chất Gia Hoàng luôn khuyến khích bạn dựa trên sự phân tích kỹ lưỡng chất lượng nước đầu vào, xác định rõ mục tiêu xử lý, đặc biệt là thực hiện các thử nghiệm Jar Test thực tế. Điều này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định lựa chọn hóa chất keo tụ tối ưu nhất, đảm bảo hiệu quả cao, tính kinh tế cho toàn bộ hệ thống xử lý nước của mình. Nếu bạn cần tư vấn chuyên sâu hơn về phèn nhôm, PAC hay bất kỳ hóa chất xử lý nước nào khác, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ.

THÔNG TIN LIÊN HỆ:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XUẤT NHẬP KHẨU GIA HOÀNG

• Địa chỉ: 33/111 Tô Ký, Phường Trung Mỹ Tây, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam. 
• VPGD: 33/B4 Tô Ký, Phường Trung Mỹ Tây, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam.
• Email: hoangkimthangmt@gmail.com
• Website: https://ghgroup.com.vn 
• Hotline: 0916047878