Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phèn Sắt và Cách Sử Dụng An Toàn

Phèn sắt là một trong những hóa chất quan trọng giúp loại bỏ tạp chất và vi khuẩn, mang lại nguồn nước sạch hơn. Không chỉ giới hạn trong lĩnh vực xử lý nước nhiễm phèn sắt, hợp chất này còn được ứng dụng trong dệt nhuộm, sản xuất giấy và thậm chí là y dược. Để có cái nhìn tổng quan nhất về loại phèn này, hãy cùng Hanimex theo dõi bài viết dưới đây.

Phèn sắt là gì? 

Phèn sắt (Amoni sắt(III) sunfat hay sắt amoni sunfat) là một hợp chất hóa học được sử dụng phổ biến trong công nghiệp, đặc biệt là trong xử lý nước và sản xuất giấy. Đây là một muối sunfat kép của sắt và một kim loại kiềm hoặc amoni, thường tồn tại dưới dạng tinh thể tan trong nước. Phèn sắt amoni có công thức hóa học là FeNH₄(SO₄)₂·12H₂O, là một dạng phổ biến của sắt amoni sunfat.

Amoni sắt(III) sunfat

Phèn sắt có gì khác biệt so với các loại phèn khác?

So với các loại phèn khác như phèn nhôm hay phèn kali, phèn sắt có một số điểm khác biệt rõ rệt. Trước hết, phèn nhôm thường có màu trắng hoặc trong suốt, trong khi sắt amoni sunfat có màu vàng nâu đặc trưng. Phèn nhôm chủ yếu được sử dụng để làm trong nước, trong khi đó, amoni sắt(III) sunfat trong xử lý nước thải có tác dụng mạnh hơn do khả năng keo tụ và kết tủa cao hơn.

Một điểm khác biệt quan trọng nữa là độ bền trong môi trường axit. Công thức của phèn sắt amoni cho thấy nó có khả năng hoạt động tốt hơn trong môi trường có độ pH thấp, giúp xử lý nước hiệu quả hơn trong các hệ thống nước có tính axit. Điều này khiến phèn sắt ammonium trở thành lựa chọn tối ưu trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là xử lý nước thải công nghiệp và dân dụng.

Điểm khác biệt của sắt amoni sunfat và phèn nhôm

Tính chất vật lý và hóa học của sắt amoni sunfat

Tính chất vật lý

• Thường tồn tại dưới dạng tinh thể màu vàng nâu hoặc xanh lục nhạt.
• Có vị chua và tan tốt trong nước, tạo ra dung dịch có tính axit nhẹ.
• Dễ bị oxy hóa, tạo thành hợp chất sắt hydroxide có màu nâu đỏ, gây kết tủa và làm đục nước.

Tính chất hóa học

Công thức phèn sắt là Fe₂(SO₄)₃·nH₂O, trong đó “n” là số phân tử nước kết tinh có thể thay đổi tùy theo điều kiện bảo quản và sử dụng. Khi hòa tan trong nước, hợp chất này phân ly tạo ra ion Fe³⁺ và SO₄²⁻, có khả năng keo tụ mạnh, giúp loại bỏ tạp chất trong nước.

Khi phản ứng với dung dịch kiềm như NaOH hoặc Ca(OH)₂ sẽ tạo ra kết tủa Fe(OH)₃ có màu nâu đỏ, giúp hấp thụ và loại bỏ chất bẩn khỏi nước.

Quy trình sản xuất phèn sắt quy mô công nghiệp

Bước đầu tiên trong quá trình sản xuất Fe₂(SO₄)₃·nH₂O là chuẩn bị nguyên liệu. Các nguồn nguyên liệu phổ biến bao gồm sắt phế liệu, quặng sắt (chủ yếu là pyrit FeS₂) hoặc sắt oxit (Fe₂O₃). Tiếp theo, nguyên liệu sắt được hòa tan trong axit sunfuric (H₂SO₄) đậm đặc với nhiệt độ được kiểm soát từ 60 – 90°C.

Sau khi thu được dung dịch sắt (III) sunfat, bước tiếp theo là tinh chế để loại bỏ tạp chất như kim loại nặng, cặn bã và các chất không tan. Quá trình này thường được thực hiện bằng phương pháp lắng và lọc. Trong một số trường hợp, người ta có thể bổ sung chất oxy hóa như khí clo hoặc hydro peroxit (H₂O₂) để loại bỏ các ion sắt (II) còn sót lại, đảm bảo toàn bộ sắt tồn tại dưới dạng Fe³⁺.

Giai đoạn cuối cùng là cô đặc và kết tinh phèn sắt. Dung dịch sắt (III) sunfat sau khi tinh chế được đưa vào bể kết tinh, nước sẽ bay hơi dần dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất phù hợp, giúp tạo thành tinh thể sắt amoni sunfat có màu vàng nâu hoặc xanh lục.

Sau khi kết tinh, amoni sắt(III) sunfat được sấy khô, nghiền nhỏ (nếu cần) và đóng gói theo tiêu chuẩn để cung cấp cho các ngành công nghiệp. Sản phẩm cuối cùng có thể ở dạng bột, hạt hoặc tinh thể, tùy thuộc vào mục đích sử dụng.

Những ứng dụng quan trọng của phèn sắt trong đời sống

Xử lý nước

Nhờ khả năng tạo kết tủa mạnh khi hòa tan trong nước, sắt amoni sunfat giúp loại bỏ các tạp chất lơ lửng, chất hữu cơ và vi khuẩn có hại, góp phần làm sạch nước sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Khi được đưa vào hệ thống, phèn sắt trong xử lý nước thải sẽ phản ứng với kiềm tạo thành sắt hydroxide (Fe(OH)₃), một hợp chất có khả năng hấp phụ và kéo theo các tạp chất khác lắng xuống đáy bể. Nhờ đó, nước sau xử lý trở nên trong hơn, giảm đáng kể các chất ô nhiễm và kim loại nặng.

Amoni sắt(III) sunfat trong xử lý nước thải

Sản xuất giấy

Trong quá trình sản xuất giấy, hợp chất này đóng vai trò là chất kết dính, giúp cải thiện độ bền của giấy và tăng khả năng hấp thụ mực in. Khi bổ sung vào bột giấy, nó sẽ tạo ra liên kết hóa học với các sợi cellulose, giúp giấy có độ dai và mịn hơn đồng thời loại bỏ tạp chất trong nước thải từ quá trình sản xuất giấy, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Trong ngành dệt nhuộm

Amoni sắt(III) sunfat được sử dụng như một chất cầm màu, giúp thuốc nhuộm bám chặt hơn vào sợi vải, đặc biệt là các loại sợi tự nhiên (cotton, len, lụa) và ngăn chặn tình trạng phai màu sau nhiều lần giặt. Nhờ tính ổn định cao, hợp chất này giúp nâng cao chất lượng vải nhuộm và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.

Trong lĩnh vực y học

Sắt amoni sunfat được sử dụng để điều trị bệnh thiếu máu do thiếu sắt. Một số loại thuốc bổ sung sắt chứa Fe₂(SO₄)₃ giúp tăng cường lượng hemoglobin trong máu, hỗ trợ sản xuất hồng cầu và cải thiện sức khỏe tổng thể. Ngoài ra, hợp chất này còn được dùng trong các loại thuốc kháng khuẩn và dung dịch sát trùng nhờ khả năng tiêu diệt vi khuẩn hiệu quả.

Lưu ý khi bảo quản và sử dụng phèn sắt an toàn

Hợp chất cần được bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và độ ẩm cao. Khi tiếp xúc với không khí ẩm, nó dễ bị hút ẩm, vón cục hoặc bị phân hủy, làm giảm hiệu quả keo tụ trong các ứng dụng xử lý nước. Đặc biệt, cần lưu trữ trong bao bì kín, chẳng hạn như túi nhựa PE hoặc thùng có nắp đậy, để hạn chế sự tiếp xúc với không khí và các tạp chất khác.

Khi sử dụng, cần trang bị đầy đủ các biện pháp bảo hộ như găng tay, kính bảo hộ và khẩu trang, đặc biệt là trong các môi trường có nồng độ bụi cao hoặc khi làm việc trực tiếp với sắt amoni sunfat ở dạng bột. Nếu hợp chất này tiếp xúc với da, có thể gây kích ứng hoặc ăn mòn nhẹ, do đó cần rửa sạch ngay bằng nước. Nếu không may dính vào mắt, cần rửa ngay bằng nước sạch trong ít nhất 15 phút và đến cơ sở y tế nếu có dấu hiệu kích ứng nghiêm trọng.

Bảo quản hợp chất trong các thùng chứa có nắp đậy

Việc hiểu rõ về tính chất, quy trình sản xuất cũng như các biện pháp bảo quản phù hợp sẽ giúp bạn tối ưu hóa công dụng của amoni sắt(III) sunfat đồng thời hạn chế rủi ro đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái.