Phèn sắt 2 (FeCl2) là gì? Cách dùng trong xử lý nước thải
Tóm tắt nội dung
Phèn sắt 2 là cách gọi dân gian của sắt (II) clorua, FeCl2 (CAS 7758-94-3), muối của sắt hóa trị II; Lộc Thiên sản xuất dạng dung dịch 30% màu xanh lục. Trong xử lý nước thải, FeCl2 dùng để khử Cr⁶⁺ thành Cr³⁺, tạo bông keo tụ, kết tủa photphat, sunfua và cấp Fe²⁺ cho phản ứng Fenton. Cùng tên “phèn sắt 2” còn có FeSO4·7H2O (phèn xanh), một chất khác.
Phạm vi bài: FeCl2 dùng cho xử lý nước thải công nghiệp. Nếu bạn đang tìm cách xử lý nước giếng khoan nhiễm phèn sắt thì đó là bài toán ngược lại, vì trong nước giếng Fe²⁺ là chất cần loại bỏ chứ không phải chất để châm vào. Phần định nghĩa chung, an toàn và tính chất nằm ở bài Phèn sắt 2: Tổng quan và ứng dụng trong công nghiệp.
Phèn sắt 2 là gì: FeCl2 hay FeSO4?
“Phèn sắt 2” không phải tên hóa học chính thức. Đó là cách gọi trong ngành, và hai chất khác nhau cùng mang tên này. Bảng dưới giúp phân biệt trước khi đặt mua hoặc tính liều.
| Tiêu chí | FeCl2 (sắt (II) clorua) | FeSO4·7H2O (sắt (II) sunfat, phèn xanh) |
|---|---|---|
| Khối lượng mol | 126,75 g/mol | 278,01 g/mol |
| CAS | 7758-94-3 | 7782-63-0 |
| Dạng thương phẩm | Dung dịch; Lộc Thiên chỉ làm dung dịch 30% | Tinh thể hoặc bột rắn |
| Màu | Dung dịch xanh lục nhạt đến xanh rêu, ngả vàng nâu khi bị oxy hóa | Tinh thể xanh lục nhạt |
| Hàm lượng sắt | Dung dịch 30% có khoảng 13,2% Fe²⁺ (tính theo công thức) | Lý thuyết 20,09% Fe |
| Anion đi kèm | Cl⁻ | SO4²⁻ |
| Với Lộc Thiên | Sản xuất trực tiếp | Cung ứng số lượng lớn |
Về danh pháp, FeCl2 không phải “phèn”. Phèn là muối sunfat kép ngậm nước, ví dụ phèn nhôm KAl(SO4)2·12H2O. Tên “phèn sắt 2” gắn vào FeCl2 chỉ vì thói quen của ngành xử lý nước. Cách chắc chắn nhất để biết mình đang cầm chất nào là đọc công thức và số CAS trên nhãn hoặc MSDS, đừng đoán theo tên gọi. Bài này nói về FeCl2; FeSO4 chỉ xuất hiện ở bảng trên để bạn không mua nhầm.
FeCl2 là chất gì? Là muối hay axit?
FeCl2 là muối: hợp chất ion gồm cation Fe²⁺ và anion Cl⁻, tạo từ axit mạnh HCl và bazơ yếu Fe(OH)2. Chất này tan hoàn toàn trong nước và có tính khử, vì Fe²⁺ dễ nhường electron để thành Fe³⁺.
FeCl2 không phải axit theo định nghĩa, nhưng dung dịch muối của nó có phản ứng axit yếu. Ion Fe²⁺ trong nước thủy phân một phần và giải phóng H⁺ (thực chất là ion hiđroni H3O⁺):
[Fe(H2O)6]²⁺ ⇌ [Fe(H2O)5(OH)]⁺ + H⁺
Tuy vậy, dung dịch FeCl2 30% thương mại của Lộc Thiên có tính axit rất mạnh theo MSDS (pH dưới 1) do còn axit tự do; ion Fe²⁺ thủy phân chỉ góp tính axit yếu. Với độ axit và nồng độ như vậy, dung dịch ăn mòn da, mắt và nhiều kim loại, nên phải xử lý như hóa chất ăn mòn (loại 8), không như một muối trơ.
Đặc tính vật lý: tinh thể ngậm 4 nước khác dung dịch 30%
Nhiều tài liệu ghi cho “phèn sắt 2” khối lượng riêng 1,93 g/cm³, nhiệt độ nóng chảy 105 °C và khối lượng mol 198,81 g/mol. Ba số này là của tinh thể ngậm 4 nước FeCl2·4H2O, không phải của dung dịch 30% bán ra thị trường. Nếu lấy 1,93 để đổi lít sang kg, khối lượng dung dịch bị ước tính cao hơn thực tế khoảng 48%, kéo theo liều châm sai tương ứng.
| Thông số | FeCl2 khan | Tinh thể FeCl2·4H2O | Dung dịch FeCl2 30% (Lộc Thiên) |
|---|---|---|---|
| Dạng, màu | Trắng đến vàng nhạt hoặc xám nhạt, hút ẩm | Tinh thể xanh lục nhạt | Lỏng, xanh lục nhạt đến xanh rêu, mùi hăng |
| Khối lượng mol | 126,75 g/mol | 198,81 g/mol | Không áp dụng |
| Khối lượng riêng | Khoảng 3,16 g/cm³ | 1,93 g/cm³ (20 °C) | Khoảng 1,3 g/cm³ |
| Nhiệt độ | Nóng chảy khoảng 677 °C | Nóng chảy khoảng 105 °C (mất nước kết tinh) | Điểm sôi khoảng 106 °C |
| Hàm lượng sắt | 44,1% Fe (tính theo công thức) | 28,1% Fe | Khoảng 13,2% Fe²⁺ (tính theo công thức) |
| pH | Không áp dụng | Không áp dụng | Dưới 1 |
Từ bảng suy ra con số hay dùng nhất khi tính liều: 1 lít dung dịch 30% nặng khoảng 1,3 kg và chứa khoảng 0,4 kg FeCl2 nguyên chất. Khối lượng riêng ghi “khoảng 1,3 g/cm³” vì giá trị đo phụ thuộc nồng độ thực của từng lô và nhiệt độ; khi cần số chính xác, đo trực tiếp bằng tỷ trọng kế trên lô đang dùng.
Tính chất hóa học cần nhớ khi vận hành
Dễ bị oxy hóa. Fe²⁺ gặp oxy trong không khí chuyển thành Fe³⁺. Thế chuẩn E°(Fe³⁺/Fe²⁺) = +0,771 V thấp hơn nhiều so với thế của oxy ở môi trường axit (+1,229 V), nên phản ứng có thể tự xảy ra. Fe³⁺ thủy phân tạo hợp chất hiđroxo màu vàng nâu. Vì vậy dung dịch sạch có màu lục nhạt, còn ngả vàng nâu nghĩa là một phần Fe²⁺ đã thành Fe³⁺. Tốc độ tăng khi bồn hở, bồn vơi nhiều không khí, nhiệt độ cao hoặc pH tăng. Mức oxy hóa chấp nhận được phụ thuộc điều kiện bảo quản và công đoạn dùng, nên hãy kiểm tra màu và đo Fe²⁺ tại chỗ thay vì dựa vào một mốc cố định.
Tính khử. Fe²⁺ khử được Cr⁶⁺ (Cr2O7²⁻) và hoạt hóa H2O2 trong phản ứng Fenton. Fe³⁺ thì không có tính khử nên không khử được Cr⁶⁺, và hoạt hóa H2O2 kém hơn nhiều so với Fe²⁺, nên bồn bị oxy hóa nhiều đồng nghĩa mất phần hoạt tính mà nhà máy trả tiền để có.
Tính axit và ion Cl⁻. Dung dịch axit chứa Cl⁻ ăn mòn kẽm, thiếc, nhôm, đồng và hợp kim của chúng (đồng bị ăn mòn nhanh). Không trộn với hypochlorite (Javel) hay chất oxy hóa mạnh: môi trường axit chứa Cl⁻ gặp chất oxy hóa mạnh có thể sinh khí clo độc.
Tan hoàn toàn trong nước. Thuận lợi cho châm định lượng: dung dịch có thể bơm thẳng, không cần hòa tan như hóa chất rắn.
Phèn sắt 2 trong xử lý nước thải: dùng đúng chỗ nào
Bảng tóm tắt các vai trò có cơ sở của FeCl2 trong xử lý nước thải công nghiệp:
| Việc cần làm | Cơ chế | Điểm cần kiểm soát |
|---|---|---|
| Khử Cr⁶⁺ (xi mạ, nước thải chứa crom) | Fe²⁺ khử Cr⁶⁺ thành Cr³⁺, sau đó nâng pH để kết tủa Cr(OH)3 | pH axit khi khử; tỷ lệ 3 mol Fe²⁺ cho 1 mol Cr⁶⁺ |
| Keo tụ, tạo bông | Fe²⁺ oxy hóa lên Fe³⁺, thủy phân thành hiđroxit sắt kéo cặn | pH và mức oxy hóa; chốt bằng jar-test |
| Kết tủa photphat | Muối sắt tạo kết tủa với photphat | Liều theo hàm lượng photphat của mẫu |
| Kết tủa sunfua, giảm mùi H2S | Fe²⁺ + S²⁻ → FeS | Hàm lượng sunfua của dòng thải |
| Fenton khử màu, giảm chất hữu cơ khó phân hủy | Fe²⁺ + H2O2 → Fe³⁺ + ·OH + OH⁻ | Cần H2O2; vận hành ở pH axit |
| Nguyên liệu tạo FeCl3 | Oxy hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺ | Tách khỏi mục đích xử lý trực tiếp |
Khử Cr⁶⁺ trong nước thải xi mạ
Ứng dụng này có phản ứng rõ nhất. Ở pH axit:
Cr2O7²⁻ + 6Fe²⁺ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H2O
Mỗi mol Cr⁶⁺ cần 3 mol Fe²⁺. Quy ra khối lượng: 3,22 g Fe²⁺ cho mỗi gam Cr⁶⁺, tương đương 7,31 g FeCl2 nguyên chất. Ví dụ tính cho 1 m³ nước thải có 50 mg/L Cr⁶⁺ (50 g Cr⁶⁺): cần tối thiểu khoảng 366 g FeCl2, tức khoảng 1,22 kg dung dịch 30% (khoảng 0,94 lít ở 1,3 g/cm³).
Đó là giới hạn dưới theo lý thuyết. Nước thải thật còn có chất khác tiêu thụ Fe²⁺ (oxy hòa tan, các chất khử và oxy hóa khác), nên liều thực tế cao hơn, xác định bằng jar-test và theo dõi ORP. Sau khi khử, nâng pH bằng kiềm để kết tủa Cr(OH)3 cùng hiđroxit sắt, rồi lắng. Quy trình từng bước nằm ở bài khử Cr6+ nước thải xi mạ bằng FeCl2.
Keo tụ, tạo bông và kết tủa photphat
Fe²⁺ muốn tạo bông tốt cần được oxy hóa lên Fe³⁺ hoặc nâng pH đủ để kết tủa hiđroxit sắt. Vì thế hiệu quả phụ thuộc vào pH, thời gian sục khí hoặc bước oxy hóa phía trước, không chỉ vào lượng FeCl2 châm. Nếu bể của bạn không có bước oxy hóa, so sánh với FeCl3 trước khi chốt: bài so sánh FeCl2 và FeCl3 làm chất keo tụ sắt trình bày điểm khác nhau của hai muối. Mọi mức liều nên chốt bằng jar-test trên mẫu thật.
Kết tủa sunfua và giảm mùi H2S
Fe²⁺ kết hợp với sunfua tạo FeS ít tan, nên FeCl2 được dùng ở những dòng thải có sunfua hoặc mùi H2S. Hiệu quả tính theo lượng sunfua cần giữ lại, vì vậy cần đo sunfua của dòng thải trước khi định liều.
Fenton cho nước thải màu đậm
Fe²⁺ phối hợp H2O2 tạo gốc hiđroxyl (·OH), có khả năng phá cấu trúc nhiều chất hữu cơ khó phân hủy và chất màu. Phản ứng thường chạy ở pH axit, vùng quanh 3 là điểm xuất phát phổ biến, rồi chốt bằng thực nghiệm. Với nước thải dệt nhuộm, Fenton dùng để khử màu trước hoặc sau xử lý sinh học tùy đặc tính dòng thải. Bối cảnh ngành dệt nhuộm nằm ở bài FeCl2 trong ngành dệt nhuộm.
Những hiểu nhầm hay gặp về phèn sắt 2
| Hiểu nhầm | Thực tế |
|---|---|
| “Phèn sắt 2 xử lý được nước giếng nhiễm phèn sắt” | Ngược lại: Fe²⁺ là thứ cần loại ở nước giếng và nước ngầm. FeCl2 thương phẩm dùng cho nước thải công nghiệp, không châm vào nước sinh hoạt |
| “FeCl2 và FeSO4 là một” | Khác công thức, anion, dạng thương phẩm và hàm lượng sắt (xem bảng ở trên) |
| “1,93 g/cm³ là khối lượng riêng dung dịch” | Số này của tinh thể FeCl2·4H2O; dung dịch 30% khoảng 1,3 g/cm³ |
| “Dung dịch ngả vàng nâu vẫn dùng như cũ” | Phần Fe²⁺ đã thành Fe³⁺ không còn khử được Cr⁶⁺ và hoạt hóa Fenton kém hơn nhiều; cần kiểm tra lại liều hoặc thay lô |
| “FeCl2 là axit” | FeCl2 là muối; dung dịch có phản ứng axit và ăn mòn |
An toàn khi tiếp xúc FeCl2: bảo hộ và sơ cứu
Thông tin dưới đây theo MSDS của dung dịch FeCl2 Lộc Thiên. MSDS phân loại dung dịch có hại nếu nuốt, gây bỏng da và tổn thương mắt, kích ứng hô hấp, tổn thương cơ quan và có hại lâu dài cho sinh vật thủy sinh; tín hiệu cảnh báo là “Nguy hiểm”. LD50 đường miệng 984 mg/kg (chuột, thỏ). Xem toàn văn tại MSDS FeCl2.
Bảo hộ khi thao tác: kính chống hóa chất, găng, quần áo và ủng chống hóa chất; khi có hơi hoặc sương, dùng khẩu trang than hoạt tính. Châm và pha ở nơi thông gió.
| Tình huống | Xử lý ban đầu theo MSDS |
|---|---|
| Dính mắt | Rửa nhiều nước trong 15 phút, sau đó đến cơ sở y tế |
| Dính da | Cởi bỏ quần áo dính hóa chất, rửa nhiều nước |
| Hít phải | Đưa ra nơi thoáng khí |
| Nuốt phải | Không gây nôn, đến cơ sở y tế ngay |
Các bước trên là sơ cứu ban đầu. Khi có người tiếp xúc, vừa sơ cứu vừa gọi cấp cứu, mang theo MSDS cho nhân viên y tế. Dòng thải có FeCl2 chưa xử lý không được xả thẳng vì MSDS xếp hóa chất này vào nhóm có hại lâu dài cho sinh vật thủy sinh.
Bảo quản, vật liệu bồn và vận chuyển
- Nhiệt độ và bao bì: giữ ở nhiệt độ phòng, dưới 35 °C, trong bồn hoặc bao bì kín; tránh nguồn nhiệt và kiềm.
- Vật liệu phù hợp: bồn composite, PVC; vận chuyển bằng thùng PVC hoặc PE cứng.
- Vật liệu cần tránh: kẽm, thiếc, nhôm, đồng và hợp kim (kể cả van, phụ kiện, đường ống kim loại).
- Vận chuyển: UN 1760, loại 8, nhóm đóng gói III theo MSDS của Lộc Thiên; giao bằng xe bồn 5–30 tấn.
- Lưu kho: tách xa kho kiềm và Javel; đóng kín để hạn chế Fe²⁺ chuyển thành Fe³⁺ (xem phần tính chất hóa học).
Phòng Kỹ thuật Lộc Thiên: “Trước khi chuyển sang châm FeCl2, nhà máy nên kiểm hai điểm. Một, đổi lít sang kg bằng khoảng 1,3 g/cm³ của dung dịch 30%, không dùng 1,93 của tinh thể. Hai, bồn phải kín để Fe²⁺ không chuyển thành Fe³⁺ trước khi vào bể phản ứng. Dung dịch 30% chứa khoảng 13,2% Fe²⁺. Với Cr⁶⁺ chỉ riêng lý thuyết đã cần 3,22 g Fe²⁺ cho mỗi gam Cr⁶⁺, và liều thật luôn cao hơn nên phải chốt bằng jar-test.”
Mua FeCl2 30% của Lộc Thiên
Lộc Thiên sản xuất trực tiếp dung dịch FeCl2 30% và giao bằng xe bồn 5–30 tấn. Sản phẩm có MSDS và báo cáo thử nghiệm ZDHC MRSL V3.1 của TÜV Rheinland (mã 248162921-02a, kết quả đạt). Thông tin sản phẩm xem tại trang FeCl2 30% (sắt II clorua).
Thời gian giao hàng: nội thành TP.HCM 4 giờ; các KCN miền Nam và miền Tây 24–48 giờ; miền Bắc và miền Trung 2–3 ngày. Đơn giá phụ thuộc sản lượng, khu vực giao, quy cách và hình thức hợp đồng, nên Lộc Thiên báo giá theo từng đơn thay vì niêm yết một mức chung.
Để báo giá trong 15 phút, gửi 5 thông tin: tên chất và nồng độ cần (FeCl2 30%), khối lượng dự kiến mỗi đợt, KCN hoặc tỉnh nhận hàng, mục đích dùng (khử Cr⁶⁺, keo tụ, Fenton…) và thông tin xuất hóa đơn.
Câu hỏi thường gặp
Phèn sắt 2 là gì?
Là cách gọi dân gian của sắt (II) clorua, FeCl2 (CAS 7758-94-3), muối của sắt hóa trị II, thường bán dạng dung dịch màu xanh lục. Một số nơi dùng cùng tên này cho FeSO4·7H2O (phèn xanh), nên cần đối chiếu công thức và CAS trên nhãn hoặc MSDS trước khi mua.
FeCl2 là muối hay axit?
FeCl2 là muối, tạo từ axit mạnh HCl và bazơ yếu Fe(OH)2. Dung dịch muối FeCl2 chỉ có tính axit yếu do Fe²⁺ thủy phân giải phóng H⁺. Dung dịch 30% thương mại của Lộc Thiên có pH dưới 1 theo MSDS vì còn axit tự do, nên ăn mòn và phải dùng đồ bảo hộ.
Khối lượng riêng của dung dịch FeCl2 30% là bao nhiêu?
Khoảng 1,3 g/cm³. Con số 1,93 g/cm³ và 105 °C hay gặp trên mạng là của tinh thể ngậm 4 nước FeCl2·4H2O. Đổi lít sang kg bằng số của tinh thể sẽ lệch gần một nửa so với dung dịch.
Phèn sắt 2 có dùng cho nước giếng nhiễm phèn sắt không?
Không. Nước giếng nhiễm phèn có sẵn Fe²⁺ và mục tiêu là loại bỏ nó, nên không châm thêm muối sắt. FeCl2 thương phẩm dùng cho nước thải công nghiệp như xi mạ, dệt nhuộm, theo liều xác định bằng jar-test.
Cần bao nhiêu FeCl2 để khử Cr6+?
Theo lý thuyết, 7,31 g FeCl2 nguyên chất cho mỗi gam Cr⁶⁺ (tỷ lệ 3 mol Fe²⁺ : 1 mol Cr⁶⁺), tức khoảng 24 g dung dịch 30%. Con số này chỉ là giới hạn dưới; liều thực tế cao hơn và cần jar-test trên nước thải thật.
Dung dịch FeCl2 đổi sang vàng nâu có sao không?
Màu vàng nâu cho biết một phần Fe²⁺ đã bị oxy hóa thành Fe³⁺. Phần này không còn khử được Cr⁶⁺ và hoạt hóa Fenton kém hơn nhiều. Hãy giữ bồn kín, dưới 35 °C và kiểm tra lại liều khi màu đã chuyển.
Làm sao đặt mua FeCl2 30%?
Vào trang liên hệ hoặc gọi 0979 891 929, cho biết khối lượng, KCN hoặc tỉnh nhận hàng và mục đích dùng. Lộc Thiên báo giá trong 15 phút và gửi MSDS kèm theo.
Gửi yêu cầu báo giá FeCl2 30%
Cần FeCl2 30% cho khử Cr⁶⁺, keo tụ hoặc Fenton? Gửi yêu cầu tại /lien-he hoặc email [email protected]; báo giá trong 15 phút. Muốn đọc sâu hơn về liều keo tụ và ứng dụng, xem bài FeCl2 xử lý nước thải: hướng dẫn liều lượng.