Lọc nước - Lọc khí USA

Phụ họa bài viết “Trò lừa bịp hay gian lận thương mại?” trên báo Lao Động số 220 Ngày 22/09/2007:

“(LĐ) - Gần đây, trên địa bàn Hà Nội xuất hiện tình trạng một nhóm người với "mác" làm công việc từ thiện - thử miễn phí nước khoáng, nước tinh khiết mà các hộ dân, doanh nghiệp đang sử dụng để phát hiện ra các chất độc hại có trong nước!”

Bài trình diễn của các “tình nguyện viên” (TNV) là:

1. Giới thiệu về công ty, công nghệ và sự nguy hại của việc dùng nước không an toàn.

2. Sau đó, xin được phép xét nghiệm miễn phí chất lượng nước mà bạn đang dùng cho ăn uống hàng ngày xem thử đã đủ sạch chưa.

- Chủ nhà đem ra 1 ly nước trong vắt, nếu là nước khoáng thì càng đúng kịch bản. TNV rót nước uống tinh khiết siêu sạch đã mang theo sẵn vào một ly khác, đặt máy điện phân vào 2 ly cùng lúc và bật điện…

Sau 5-3 giây, kết quả sẽ là:

Nước sạch khi bị điện phân

Chủ nhà không tin, tự làm lại thí nghiệm, nhưng lần này thì đổi cực, cặp cực bên trái nhúng vào ly  nước của mình. Kết quả vẫn không thay đổi: ly nước đổi sang mầu da cam rồi nâu dần, nước của TNV vẫn trong veo.

Căn cứ trên góc độ khoa học thường thức, Thietbiloc.com xin bật mí “trò bịp” như sau:

Phân tử nước có công thức là H2O. Phân tử nước ở trạng thái lỏng phân cực, một đầu tích điện âm, đầu kia tích điện dương. Trong một ly nước bình thường, có một tỷ lệ rất nhỏ (khoảng vài phần tỷ) phân tử nước phân ly thành hai loại ion mang điện trái dấu, tạo thành một cân bằng động:

H₂O  H⁺ + OH^- (1.1)

Tích số nồng độ (nồng độ tính ra mol/l) của ion H+ và của ion OH-, là một hằng số, gọi là tích số ion của nước (T_n); ở 25^oC, tích số này bằng:

10^-14: T_n = [H⁺].[OH^-] = 10^-14.

Âm logarit cơ số 10 của nồng độ ion H⁺ gọi là pH (chữ p không Hoa): pH = -Lg[H⁺]. Nếu không có tác động nào khác vào cân bằng phân ly của nước (cân bằng công thức (1.1), thì nồng độ H⁺ luôn bằng nồng độ OH^-, và bằng 10-7 mol/l, khi đó pH = 7, ta nói nước trung tính. Nếu thêm vài giọt axit vào nước (axit hoá), tức là tăng nồng độ ion H⁺, thì pH 7.

Nước trong tự nhiên (nước ngầm, nước sông, nước biển,...) hoà tan nhiều chất khoáng: NaCl, CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4, Na2CO3, NaHCO3... Nước tự nhiên thực tế là một dung dịch. Các chất khoáng này phân ly thành các ion, chẳng hạn:

NaCl -> Na+ + Cl-                    (1.2)
NaHCO3 -> Na+ + HCO3-         (1.3)

Khi nhúng một cặp điện cực vào ly nước có chứa ion, thì các ion dương (cation) chuyển dịch đến cực âm (Catôt), các ion âm (anion) chuyển dịch đến cưc dương (Anôt), tạo nên dòng điện. Một cách nôm na, dòng điện trong dung dịch là dòng của các ion. Nước tinh khiết có độ phân ly thấp, nồng độ cation H+ và anion OH- rất nhỏ, nên tính dẫn điện kém. Nước cất một lần (vẫn còn một lượng nhỏ chất khoáng và một ít khí hoà tan trong đó có CO₂) có độ dẫn điện riêng (sau đây gọi tắt là độ dẫn) không lớn hơn 0,5 mS/m (miliSiemens/met). Nước siêu tinh khiết dùng trong công nghệ chế tạo vật liệu bán dẫn, được sản xuất bằng các phương pháp đặc biệt, có độ dẫn nhỏ hơn 0,01 mS/m. Nước tự nhiên do chứa nhiều chất khoáng nên độ dẫn có thể tăng lên đến vài chục, vài trăm mS/m hoặc hơn, tuỳ thuộc vào nồng độ các chất khoáng đã hoà tan.

3. Nguyên lý hoạt động của máy điện phân "xét nghiệm nước".

Máy điện phân này rất đơn giản. Theo sơ đồ nguyên lý (Hình): Hai Catôt bằng nhôm, hai Anôt bằng sắt. Một Catôt và một Anôt tạo thành 1 cặp điện cực. Lúc còn mới, các thỏi kim loại đều có màu trắng. Nếu nuôi máy bằng điện lưới (220V xoay chiều) thì điện thế một chiều giữa Anôt và Catôt là 200V. Khi điện phân nước, mỗi cặp điện cực nhúng vào một ly.

Cái gì xảy ra khi điện phân nước?

- Tại thỏi nhôm Catôt (âm): Cation H+ từ dung dịch khuếch tán tới bề mặt thỏi nhôm, nhận điện tử thành hydrô:

2H+ + 2e -> H2­                             (2.1) ­­

Lúc này trên bề mặt thỏi nhôm có khí sủi lên, có thể hứng vào ống nghiệm, đốt thì cháy, đó chính là khí hydrô.

- Tại thỏi sắt, đang giữ vai trò là Anôt (dương): Nguyên tử sắt ở lợp bề mặt mất điện tử trở thành cation Fe3+, khuếch tán vào dung dịch, hiện tượng này được gọi là hoà tan anôt:

Fe - 3e -> Fe3+                             (2.2)

Trong dung dịch nước có pH gần trung tính, Fe3+ tương tác với phân tử nước tạo thành hydroxyt sắt(III), quá trình này gọi là thuỷ phân:

Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+    (2.3)

Hydroxyt săt(III) là một chất rất ít tan, vừa hình thành liền bị các phân tử nước (vốn đã phân cực) vây xung quanh tạo thành một vành đai khá vững, vì vậy công thức của nó nhiều khi được ghi là Fe(OH)3.nH2O. Trong ly nước của bạn, hợp chất này tồn tại ở dạng huyền phù, có mầu da cam, nếu nồng độ đủ lớn có thể chuyển sang mầu nâu; đó chính là mầu mà bạn đã nhìn thấy.

Do thế điện phân lên đến 200V nên tại Anôt xảy ra nhiều phản ứng phụ, trong đó có một phản ứng quan trọng như sau: Anion OH- từ dung dịch khuếch tán tới bề mặt Anôt (sắt), bị Anôt thu mất điện tử thành oxy:

4OH- - 4e -> O2­ + H2O       (2.4)

Một phần oxy vừa sinh ra phản ứng với lớp sắt bề mặt tạo thành oxyt săt(III) bám chắt trên bề mặt thỏi sắt, làm cho thỏi sắt có mầu nâu đen như bạn trong hình. Một phần oxy khác khuếch tán vào dung dịch bám vào huyền phù hydroxyt sắt(III) làm cho tỷ trọng của nó nhỏ hơn nước nên từ từ nổi lên. Đó là lý do làm cho mầu trong ly nước của bạn lớp trên đậm hơn lớp dưới.

Chú thích hình minh họa: chụp tại phòng thí nghiệm . Ly 1 chứa nước máy có nồng độ sắt trước khi điện phân là 10 mg/l. Sắt ở đâu ra? Đó chính là kết quả của việc hoà tan Anôt (bằng sắt) như đã diễn giải trên.

Vậy tại sao mẫu nước uống tinh khiết của TNV ở ly 2 vẫn không đổi mầu?

- Là bởi vì độ dẫn của nó thấp.

Độ dẫn đóng vai trò quyết định trong việc phán xét bằng máy điện phân.

Mời bạn đọc bảng dưới đây.

Bảng 1: Kết quả đo độ dẫn tại phòng thí nghiệm một số mẫu nước (lấy ngẫu nhiên)

Năm mẫu nước trên đều trong suốt, nồng độ sắt đều < 0,1 mg/l.

Nếu điện phân bằng máy nói trên trong 5 giây thì nước cất và nước uống tinh khiết vẫn không đổi mầu; nước máy thành phố, nước giếng khoan (sau lọc) chuyển thành da cam đậm, nước mưa - mầu nhạt hơn. Nếu cho vài hạt muối ăn (NaCl) tinh khiết vào ly chứa nước cất và ly chứa nước uống tinh khiết (để tăng độ dẫn) thì lập tức nó cũng chuyển sang mầu da cam; nhớ đừng cho nhiều muối sẽ đứt cầu chì đó.

Không cần thêm muối, cứ điện phân mẫu nước cất và nước uống tinh khiết lâu hơn, ví dụ 1 phút, thì chúng cũng sẽ chuyển sang mầu da cam.

Như vậy việc tăng độ dẫn (do sự có mặt của muối khoáng hoà tan) đã tăng tốc quá trình hoà tan Anôt (bằng sắt). Đến đây, bạn đọc đã có thể tự đánh giá được thực chất sự việc báo chí đã đề cập.

Bài học kinh nghiệm: Trước và sau khi mua máy lọc nước, gia chủ nên tự đi xét nghiệm nước tại cơ quan có năng lực.

(Bài viết tham khảo thông tn và hình ảnh của Kỳ Nam, báo khoa học đời sống. Chân thành cám ơn.)