Sắt tồn tại phổ biến trong nước ngầm và gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống cấp nước cũng như ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng. Có rất nhiều phương pháp xử lý sắt, trong phạm vi bài viết này chúng tôi xin tập trung vào phương pháp khử sắt bằng clo cụ thể là clo dioxit ClO2.

Clo dioxit đóng vai trò như chất oxy hóa hiệu quả hơn so với clorin, chloramine hoặc thuốc tím. Phản ứng chọn lọc của nó làm cho clo dioxit trở thành một tác nhân oxy hóa mạnh mẽ hữu ích trong nhiều ứng dụng xử lý nước mà clo và các chất oxy hóa khác không phù hợp. Clo dioxit phản ứng nhanh chóng với các hình thức sắt hòa tan và mangan hòa tan để tạo thành kết tủa, kết tủa này được loại bỏ nhờ quá trình keo tụ, tạo bông, lắng, lọc.

Khí clo dioxit dễ dàng hòa tan trong nước và ở dạng khí hòa tan trong khoảng PH từ 2  đến 10. Nó không thủy phân với mức độ đáng kể như clo nhưng là chất oxy hóa đặc biệt với sự gia tăng của PH. Khoảng 50 đến 70% của khí clo phản ứng trong nước sẽ dẫn đến hình thành clorit.

+ Oxy  hóa sắt:

Clorin dioxit và các sản phẩm phụ clorit nhanh chóng oxy hóa Fe (II) thành Fe (III) kết tủa sau đó bị loại bỏ bằng lắng và lọc. Sau phản ứng ban đầu của khí clo, clorit ở PH 6,5 tiếp tục chuyển đổi Fe(II) hòa tan thành Fe (III) theo phản ứng sau:

4 Fe(II) + ClO2 + 10H2O ↔4Fe(OH)3 + Cl + 8H+

Trong các ứng dụng của khí clo trong nước có sắt, mangan, khoảng 50 -70% khí clo ban đầu được chuyển đổi thành clorit đồng thời oxy hóa sắt và mangan. Các clorit hình thành có khả năng tiếp tục oxy hóa sắt theo phương trình trên trong đó 1 mg sắt hòa tan được chuyển đổi sang 1 mg sắt III với 0,3 mg/l của clorit

+ Oxy hóa mangan:

Giống như quá trình oxy hóa sắt, khí clo và clorit phản ứng nhanh chóng với mangan hòa tan tạo thành mangan dioxit, mangan dioxit không hòa tan trong nước, nó có thể dễ dàng loại bỏ nhờ quá trình lắng và lọc.

PH>7 oxy hóa mangan diễn ra theo phản ứng:

Mn2+ + 2 ClO2 + 4 OH ↔MnO2 + 2ClO2 + 2H2O

PH<7: 5Mn2+ + 2ClO2 + 6H2O ↔5MnO2 + 12 H++ 2Cl

Hiệu quả oxy hóa tốt nhất khi PH>7

Oxy hóa bằng khí clo và clorit hiệu quả hơn nhiều so với các hình thức oxy hóa khác để khử sắt và mangan. Bảng dưới đây cho thấy hiệu quả vượt trội của khí clo và clorit

Oxy hóa Sắt (II) (mg/mg Fe) Mangan (II) (mg/mg Mn)
Clorin dioxit bao gồm clorit 0,3 0,5
Clo 0,62 0,77
Ozone 0,43 0,88
Kali permanganat 0,94 1,92

loc nuoc gieng khoan