Một nhà máy sản xuất linh kiện điện tử thải ra 50 m³ nước thải mỗi ngày. Kết quả phân tích cho thấy nồng độ sulfuric acid (H2SO4) trong nước thải là 0,01M. Để bảo vệ môi trường, nhà máy phải xử lý nước thải. Một trong các bước xử lý nước thải là phải trung hòa lượng acid này bằng nước vôi trong (dung dịch Ca(OH)2 bão hòa). Tại trạm xử lý, kỹ sư sử dụng vôi sống (CaO) có độ tinh khiết 80% (còn lại là tạp chất trơ) để pha chế thành nước vôi trong. Biết rằng ở nhiệt độ xử lý, 1 lít dung dịch Ca(OH)2 bão hòa chứa 1,48 gam Ca(OH)2.
a) Tính thể tích nước vôi trong bão hòa tối thiểu cần dùng để trung hòa hoàn toàn lượng acid nước thải trong một ngày của nhà máy.
b) Để có đủ lượng nước vôi trong bão hòa nêu trên, công nhân cần hòa tan ít nhất bao nhiêu kg vôi sống vào nước.
c) Trong thực tế, thay vì dùng nước vôi trong (dung dịch), người ta thường đổ trực tiếp vôi bột hoặc sữa vôi (hỗn hợp vôi và nước) vào bể lắng. Hãy cho biết ít nhất hai ưu điểm của cách làm này đối với việc xử lý nước thải có nồng độ acid cao.
(a) Phản ứng:
Ca(OH)2 + H2SO4 —> CaSO4 + 2H2O
nH2SO4 = 50000.0,01 = 500 mol —> nCa(OH)2 = 500 mol
V nước vôi trong bão hòa = 500.74/1,48 = 25000 L
(b) CaO + H2O —> Ca(OH)2
nCaO = 500 mol —> mCaO = 500.56 = 28000 gam = 28 kg
(c) Dùng trực tiếp vôi bột hoặc vôi sữa để xử lý có ưu điểm:
+ Đỡ hao tốn nước: như tính toán trên để xử lý 50000L nước thải phải tốn 25000L nước sạch khác, sau xử lý tạo ra tới 75000L nước chứa nhiều chất có hại khác (chất thải ban đầu ngoài H2SO4 còn nhiều thứ khác).
+ Tiết kiệm chi phí, sản phẩm CaSO4 dễ tách ra để thu hồi hơn.