Một nhà máy xả ra nước thải có chứa SO2 hòa tan. Người ta đề xuất hai phương án xử lý: (A) cho NaOH dư để trung hòa thành Na2SO3/Na2SO4; (B) oxy hóa SO2 thành H2SO4 rồi trung hòa bằng Ca(OH)2 tạo thạch cao (CaSO4).
a) So sánh ưu nhược điểm về mặt hóa học, kinh tế và môi trường của hai phương án (tối thiểu 6 ý).
b) Viết các phương trình hóa học liên quan cho cả hai phương án, nêu tính bền vững (sản phẩm phụ, khả năng tái sử dụng, xử lý chất rắn, v.v.).
c) Nếu nước thải có pH ban đầu 3 và chứa 0,100 mol SO2 tính theo thể tích, tính lượng NaOH cần cho phương án A để đạt pH 7 (giả sử không có đệm khác và toàn bộ SO2 phản ứng thành HSO3- hoặc SO3^2- theo pH). Nêu rõ các giả thiết của bạn.

Question

Accepted Answer

a) **So sánh ưu nhược điểm của hai phương án xử lý:**

**Phương án A (NaOH):**
- **Ưu điểm:**
  1. Phản ứng trung hòa nhanh chóng và dễ dàng thực hiện.
  2. Sản phẩm tạo ra là Na2SO3 hoặc Na2SO4, có thể dễ dàng xử lý tiếp hoặc tái sử dụng trong một số quy trình công nghiệp.
  3. NaOH có giá thành tương đối thấp và dễ tìm thấy trên thị trường.

- **Nhược điểm:**
  1. Tạo ra sản phẩm phụ (Na2SO3 hoặc Na2SO4) có thể gây ô nhiễm nếu không được xử lý đúng cách.
  2. Dư lượng NaOH có thể gây hại cho môi trường nếu xả thải trực tiếp.

**Phương án B (Oxy hóa SO2 thành H2SO4):**
- **Ưu điểm:**
  1. Sản phẩm H2SO4 có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng trong công nghiệp.
  2. Sản phẩm CaSO4 (thạch cao) không độc hại và có thể sử dụng trong xây dựng.

- **Nhược điểm:**
  1. Quy trình oxy hóa SO2 phức tạp hơn và yêu cầu thiết bị chuyên dụng.
  2. H2SO4 là axit mạnh, cần phải xử lý cẩn thận để tránh ô nhiễm môi trường.

b) **Viết các phương trình hóa học:**

**Phương án A:**
1. $ SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O $ (Nếu tạo Na2SO3)
2. $ SO_2 + 2NaOH + \frac{O_2}{2} \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O $ (Nếu tạo Na2SO4)

**Phương án B:**
1. $ 2SO_2 + O_2 \rightarrow 2H_2SO_4 $
2. $ H_2SO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4 + 2H_2O $

**Tính bền vững:**
- Phương án A tạo ra muối và có thể tái sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
- Phương án B tạo ra thạch cao có thể được sử dụng trong xây dựng và ít độc hại hơn.

c) **Tính lượng NaOH cần cho phương án A:**

**Giả thiết:**
- Độ pH ban đầu là 3, nghĩa là nồng độ H+ là $ [H^+] = 10^{-3} $ mol/L.
- Nước thải chứa 0,100 mol SO2, hoàn toàn chuyển thành HSO3- hoặc SO3^2-.

**Tính toán:**
1. Khi pH = 7, nồng độ H+ là $ [H^+] = 10^{-7} $ mol/L.
2. Để đạt được pH 7, cần trung hòa lượng H+ hiện có:
   - Số mol H+ cần trung hòa: $ n = 10^{-3} - 10^{-7} \approx 10^{-3} $ mol.

3. Mỗi mol NaOH sẽ trung hòa 1 mol H+. Do đó, cần 0,001 mol NaOH để trung hòa H+ từ nước thải.

4. Số mol SO2 = 0,100 mol, phản ứng với NaOH:
   - Nếu sản phẩm là Na2SO3, cần 2 mol NaOH cho mỗi mol SO2: $ n_{NaOH} = 0,100 \times 2 = 0,200 $ mol.
   - Nếu sản phẩm là Na2SO4, cần 2 mol NaOH cho mỗi mol SO2: $ n_{NaOH} = 0,100 \times 2 = 0,200 $ mol.

**Kết luận:**
- Tổng lượng NaOH cần thiết để đạt pH 7 là 0,200 mol.

Một nhà máy xả ra nước thải có chứa SO2 hòa tan. Người ta đề xuất hai phương án xử lý: (A) cho NaOH dư để trung hòa thành Na2SO3/Na2SO4; (B) oxy hóa SO2 thành H2SO4 rồi trung hòa bằng Ca(OH)2 tạo thạch...