I. TÍNH CHẤT HÓA HỌC & VẬT LÝ
1. Tính chất cơ bản
- Công thức: NaOCl (phân tử khối: 74.44 g/mol)
- Dung dịch 10%: chứa 100g NaOCl/lít (tương đương ~9.5% Cl₂ hoạt tính)
- pH: 11-13 (kiềm mạnh)
- Màu sắc: Vàng nhạt đến vàng lục
- Mùi: Đặc trưng của chlorine
- Tỷ trọng: ~1.15 g/cm³ (ở 20°C)
2. Tính chất hóa học quan trọng
Phản ứng thủy phân:
Cl₂ + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H₂OCân bằng trong nước:
NaOCl ⇌ Na⁺ + OCl⁻ HOCl ⇌ H⁺ + OCl⁻ (pKa = 7.5)
Cơ chế khử trùng:
- Ở pH < 7.5: HOCl (acid hypochlorous) chiếm ưu thế - khả năng sát khuẩn mạnh nhất
- Ở pH > 7.5: OCl⁻ (ion hypochlorite) chiếm ưu thế - hoạt tính giảm 80-100 lần
Phản ứng phân hủy:
3NaOCl → 2NaCl + NaClO₃ (khi nhiệt độ cao, ánh sáng) 2NaOCl → 2NaCl + O₂ (xúc tác kim loại)
II. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM
1. Phương pháp chính - Điện phân dung dịch NaCl
Công nghệ hiện đại:
NaCl + H₂O --[điện phân]--> NaOCl + H₂↑
Quy trình sản xuất:
a) Chuẩn bị nguyên liệu:
- Muối NaCl tinh khiết độ 99.5% (nguồn: Cà Mau, Bạc Liêu)
- Nước khử ion, độ cứng < 50 ppm
- Tỷ lệ: 300-320g NaCl/lít nước
b) Điện phân không màng ngăn:
- Anode: Titan phủ Ruthenium oxide (DSA - Dimensionally Stable Anode)
- Cathode: Thép không gỉ 316L
- Mật độ dòng: 2000-3000 A/m²
- Nhiệt độ: 25-35°C (kiểm soát bằng hệ thống làm mát)
- Thời gian: 4-6 giờ
- Hiệu suất dòng: 85-92%
c) Xử lý sau điện phân:
- Khử khí H₂ (thu hồi hoặc đốt an toàn)
- Lọc tạp chất cơ học
- Điều chỉnh nồng độ đến 10% ± 0.5%
- Thêm NaOH dư (0.5-1%) để ổn định pH 12-13
- Thêm chất ổn định (nếu cần): silicate, phosphate
d) Kiểm soát chất lượng:
- Chuẩn độ iodometric để xác định Cl₂ hoạt tính
- Đo pH, tỷ trọng
- Kiểm tra ClO₃⁻ (< 0.5% theo tiêu chuẩn VN)
2. Phương pháp truyền thống (quy mô nhỏ)
Cl₂ + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H₂O
- Sục khí Cl₂ vào dung dịch NaOH 12-15%
- Nhiệt độ: < 25°C (tránh tạo ClO₃⁻)
- Ít được sử dụng do Cl₂ khí nguy hiểm
3. Nhà sản xuất chính tại Việt Nam
- Công ty Hóa chất Việt Trì (Phú Thọ)
- Công ty Hóa chất Đức Giang (Lào Cai)
- Công ty Vinachem (nhiều chi nhánh)
- Các cơ sở sản xuất địa phương: phục vụ xử lý nước
III. ỨNG DỤNG THỰC TIỄN TẠI VIỆT NAM
1. Xử lý nước (Ứng dụng lớn nhất - 60% thị trường)
a) Nước sinh hoạt:
- Liều lượng: 1-5 ppm Cl₂ dư
- Thời gian tiếp xúc: 30-60 phút
- Ưu điểm: Duy trì chlorine dư trong mạng lưới phân phối
- Thực tế VN: Các nhà máy nước Hà Nội, TP.HCM, Đà Nẵng
b) Nước bể bơi:
- Nồng độ duy trì: 1-3 ppm
- Bổ sung: 2-3 lần/ngày
- Kết hợp: Điều chỉnh pH 7.2-7.6 để tối ưu HOCl
c) Xử lý nước thải:
- Khử trùng sau: 5-15 ppm
- Oxy hóa H₂S, CN⁻: 50-200 ppm
- Ứng dụng VN: Các KCN, bệnh viện, nhà máy dệt nhuộm
2. Công nghiệp thực phẩm (20% thị trường)
a) Rửa rau quả:
- Nồng độ: 50-200 ppm
- Thời gian: 5-10 phút
- Rửa lại bằng nước sạch
- Thực tế: Nhà máy chế biến rau quả xuất khẩu (miền Nam)
b) Khử trùng dụng cụ:
- Nồng độ: 100-300 ppm
- Ngâm: 15-20 phút
- Ứng dụng: Nhà máy chế biến thủy sản (ĐBSCL)
c) Vệ sinh môi trường nhà xưởng:
- Nồng độ: 500-1000 ppm
- Lau rửa bề mặt tiếp xúc thực phẩm
3. Y tế (10% thị trường)
a) Khử trùng bề mặt:
- Nồng độ: 500-5000 ppm (0.05-0.5%)
- Ứng dụng: Phòng phẫu thuật, phòng cách ly
- COVID-19: Tăng đột biến nhu cầu năm 2020-2021
b) Xử lý chất thải y tế lỏng:
- Nồng độ: 5000-10000 ppm
- Thời gian: 1-2 giờ
c) Vệ sinh dụng cụ y tế:
- Khử trùng cấp thấp: 1000 ppm, 10 phút
4. Chăn nuôi & Thủy sản (5% thị trường)
a) Khử trùng ao nuôi:
- Trước thả giống: 10-30 ppm
- Định kỳ: 0.5-2 ppm
- Ứng dụng VN: Nuôi tôm, cá tra (ĐBSCL)
b) Khử trùng chuồng trại:
- Nồng độ: 500-2000 ppm
- Phun sau khi làm sạch
5. Công nghiệp dệt nhuộm & giấy (3% thị trường)
- Tẩy trắng sợi, vải: 1-5 g/l
- Xử lý bột giấy: tùy loại giấy
- Ứng dụng VN: Các nhà máy giấy miền Bắc, dệt may Nam Định
6. Gia dụng (2% thị trường)
- Nước tẩy Javel: pha loãng đến 3-5%
- Vệ sinh toilet, nhà bếp
IV. SO SÁNH VỚI CÁC SẢN PHẨM CHLORINE KHÁC
1. So sánh với Chlorine khí (Cl₂)
| Tiêu chí | NaOCl 10% | Cl₂ khí |
|---|---|---|
| An toàn | ⭐⭐⭐⭐⭐ Rất an toàn, ít bay hơi | ⭐⭐ Độc, nguy hiểm cao, cần thiết bị chuyên dụng |
| Vận chuyển | Dễ dàng, thùng nhựa HDPE | Bình chịu áp, quy định nghiêm ngặt |
| Chi phí | 12,000-18,000 VNĐ/kg Cl₂ hoạt tính | 8,000-12,000 VNĐ/kg (nhưng phải tính thêm thiết bị) |
| Hiệu quả | Tốt ở pH kiềm, giảm ở pH thấp | Tốt, tạo HOCl nhanh ở pH thấp |
| Ổn định | Mất 0.5-1%/tháng ở 20°C | Ổn định trong bình chứa |
| Ứng dụng VN | Phổ biến: nhà máy nước nhỏ, công nghiệp thực phẩm | Nhà máy nước lớn (Hà Nội, HCM), giấy, hóa chất |
| Quy mô | Linh hoạt: 20L - 1000L | Quy mô lớn: > 100kg/ngày |
Kết luận: NaOCl 10% phù hợp hơn cho VN do an toàn, dễ sử dụng, phù hợp quy mô vừa và nhỏ.
2. So sánh với Calcium Hypochlorite Ca(OCl)₂ (bột/viên Chlorine)
| Tiêu chí | NaOCl 10% | Ca(OCl)₂ 65-70% |
|---|---|---|
| Hàm lượng Cl₂ | 9.5% | 65-70% (cao gấp 7 lần) |
| Ổn định | ⭐⭐⭐ Mất dần theo thời gian | ⭐⭐⭐⭐ Ổn định hơn nếu bảo quản khô |
| Độ tan | Đã là dung dịch | Tan chậm, cần khuấy mạnh |
| pH dung dịch | 12-13 (kiềm) | 10-11 (ít kiềm hơn) |
| Cặn lắng | Không | Có cặn Ca(OH)₂, CaCO₃ |
| Giá thành | 12,000-18,000 VNĐ/kg Cl₂ | 35,000-50,000 VNĐ/kg (6,000-8,000 VNĐ/kg Cl₂) |
| Vận chuyển | Nặng (90% là nước) | Nhẹ, thuận tiện |
| Ứng dụng VN | Xử lý nước, thực phẩm, y tế | Bể bơi, khử trùng ao nuôi, dự trữ khẩn cấp |
Kết luận:
- Ca(OCl)₂: Tốt cho vận chuyển xa, bảo quản lâu, bể bơi gia đình
- NaOCl 10%: Tốt cho công nghiệp cần liều lượng chính xác, không muốn cặn
3. So sánh với Chlorine Dioxide (ClO₂)
| Tiêu chí | NaOCl 10% | ClO₂ |
|---|---|---|
| Công suất oxy hóa | 1.0 (chuẩn) | 2.5 (mạnh gấp 2.5 lần) |
| pH hoạt động | Tốt nhất: pH < 7.5 | Hiệu quả: pH 6-10 (rộng hơn) |
| Trihalomethanes (THMs) | ⚠️ Tạo THMs với chất hữu cơ | ✅ Không tạo THMs |
| Mùi Chlorine | Mạnh, khó chịu | Rất nhẹ |
| Chi phí | 12,000-18,000 VNĐ/kg | 60,000-120,000 VNĐ/kg Cl₂ tương đương |
| Sản xuất tại chỗ | Có thể sản xuất công nghiệp | Bắt buộc sản xuất tại chỗ (không ổn định) |
| Ứng dụng VN | Phổ biến rộng rãi | Nhà máy bia, nước uống đóng chai cao cấp, bệnh viện lớn |
| Thiết bị | Đơn giản: bơm định lượng | Phức tạp: hệ thống tạo ClO₂ |
Kết luận: ClO₂ vượt trội về hiệu quả và chất lượng nhưng đắt gấp 4-8 lần, chỉ dùng cho ứng dụng cao cấp tại VN.
4. So sánh với Dichloroisocyanuric Acid (NaDCC) - viên sủi Chlorine
| Tiêu chí | NaOCl 10% | NaDCC (viên sủi) |
|---|---|---|
| Hàm lượng Cl₂ | 9.5% | 56-60% |
| Ổn định | ⭐⭐⭐ Giảm dần | ⭐⭐⭐⭐⭐ Rất ổn định (2-3 năm) |
| Tiện dụng | Cần đong đo | Cực kỳ tiện: 1 viên = liều cố định |
| pH | 12-13 | 6-7 (gần trung tính) |
| Giá thành | 12,000-18,000 VNĐ/kg Cl₂ | 150,000-300,000 VNĐ/kg (25,000-50,000 VNĐ/kg Cl₂) |
| Ứng dụng VN | Công nghiệp | Gia đình, du lịch, quân đội, cứu trợ thiên tai |
| An toàn sử dụng | Cần pha chế | Rất an toàn, không cần chuyên môn |
Kết luận: NaDCC tốt hơn cho ứng dụng dân dụng, khẩn cấp nhưng đắt gấp 2-3 lần.
V. ƯU ĐIỂM & HỖN CHẾ CỦA NaOCl 10% TRONG BỐI CẢNH VIỆT NAM
Ưu điểm
- An toàn cao: Không bay hơi độc, dễ xử lý sự cố
- Sản xuất nội địa: Nguyên liệu muối dồi dào (Cà Mau, Bạc Liêu)
- Giá thành hợp lý: Phù hợp với DN vừa và nhỏ
- Dễ sử dụng: Không cần chuyên môn cao
- Hiệu quả rộng: Diệt vi khuẩn, virus, nấm, oxy hóa
Hạn chế
- Ổn định kém:
- Mất 0.5-1%/tháng ở 20°C
- Mất 3-5%/tháng ở 30°C (khí hậu VN)
- Giải pháp: Bảo quản nơi mát, tối, thêm chất ổn định
- Vận chuyển tốn kém: 90% là nước
- Giải pháp: Sản xuất tại chỗ bằng máy điện phân nhỏ
- Ăn mòn:
- Ăn mòn kim loại thường, cao su
- Giải pháp: Dùng HDPE, PVC, thép không gỉ 316
- Tạo sản phẩm phụ độc hại:
- THMs với chất hữu cơ (nghi gây ung thư)
- Giải pháp: Lọc/khử chất hữu cơ trước, kiểm soát liều lượng
- Hiệu quả giảm ở pH kiềm:
- Giải pháp: Điều chỉnh pH 6.5-7.5 trước khử trùng
VI. KHUYẾN NGHỊ ỨNG DỤNG CHO TỪNG NGÀNH TẠI VIỆT NAM
1. Nhà máy nước sinh hoạt
Quy mô nhỏ (< 5,000 m³/ngày):
- Chọn: NaOCl 10%
- Lý do: An toàn, đủ hiệu quả, không cần chuyên gia
Quy mô lớn (> 50,000 m³/ngày):
- Chọn: Cl₂ khí hoặc ClO₂ (nếu nước chứa nhiều hữu cơ)
- Lý do: Tiết kiệm chi phí vận hành
2. Công nghiệp thực phẩm
- Chọn: NaOCl 10% (ưu tiên)
- Lý do: An toàn, dễ kiểm soát, được Bộ Y tế chấp thuận
- Lưu ý: Rửa sạch sau khử trùng để tránh dư lượng
3. Y tế
Khử trùng thường xuyên:
- Chọn: NaOCl 10%
Khử trùng cao cấp (phòng mổ, ICU):
- Xem xét: ClO₂ hoặc H₂O₂ vaporized
4. Thủy sản
- Chọn: Ca(OCl)₂ cho ao lớn (dễ rải)
- Chọn: NaOCl 10% cho hệ thống tuần hoàn, ương giống
5. Bể bơi
Bể gia đình:
- Chọn: Ca(OCl)₂ viên hoặc NaDCC viên sủi
Bể công cộng:
- Chọn: NaOCl 10% với bơm định lượng tự động
VII. TIÊU CHUẨN & QUY ĐỊNH TẠI VIỆT NAM
- TCVN 7439:2005: Natri hypoclorit dùng trong xử lý nước
- Hàm lượng Cl₂ hoạt tính: ≥ 10%
- ClO₃⁻: ≤ 0.5%
- Kim loại nặng: theo quy định
- Thông tư 24/2019/TT-BYT: Quy định chất khử trùng y tế
- QCVN 01:2009/BYT: Nước ăn uống - Cl₂ dư: 0.3-0.5 ppm
VIII. KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG
Kết luận chính
Sodium hypochlorite 10% là lựa chọn tối ưu nhất cho Việt Nam trong đa số ứng dụng khử trùng do:
- Cân bằng tốt giữa hiệu quả - giá thành - an toàn
- Phù hợp với trình độ công nghệ và quy mô DN VN
- Nguyên liệu trong nước dồi dào
- Khung pháp lý hoàn chỉnh
Xu hướng phát triển
- Sản xuất tại chỗ: Máy điện phân nhỏ gọn (10-100 kg Cl₂/ngày) cho từng cơ sở
- Cải tiến ổn định: Công thức thêm chất ổn định mới
- Tự động hóa: Hệ thống giám sát và bơm định lượng thông minh
- Kết hợp công nghệ: NaOCl + UV hoặc + O₃ để giảm THMs
Khuyến nghị nghiên cứu
- Nghiên cứu chất ổn định phù hợp khí hậu nhiệt đới VN
- Đánh giá tác động THMs trong nước uống VN
- Phát triển quy trình sản xuất tiết kiệm năng lượng
- Tối ưu hóa liều lượng cho từng loại nước nguồn VN
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét