Javen- Natri hypochlorite (NaOCl) 10%-VN-Tính chất hóa lý và ứng dụng trong công nghiệp của nó

I. TÍNH CHẤT HÓA HỌC & VẬT LÝ

1. Tính chất cơ bản

• Công thức: NaOCl (phân tử khối: 74.44 g/mol)
• Dung dịch 10%: chứa 100g NaOCl/lít (tương đương ~9.5% Cl₂ hoạt tính)
• pH: 11-13 (kiềm mạnh)
• Màu sắc: Vàng nhạt đến vàng lục
• Mùi: Đặc trưng của chlorine
• Tỷ trọng: ~1.15 g/cm³ (ở 20°C)

2. Tính chất hóa học quan trọng

Phản ứng thủy phân:

Cl₂ + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H₂O

Cân bằng trong nước:

NaOCl ⇌ Na⁺ + OCl⁻ HOCl ⇌ H⁺ + OCl⁻ (pKa = 7.5)

Cơ chế khử trùng:

• Ở pH < 7.5: HOCl (acid hypochlorous) chiếm ưu thế - khả năng sát khuẩn mạnh nhất
• Ở pH > 7.5: OCl⁻ (ion hypochlorite) chiếm ưu thế - hoạt tính giảm 80-100 lần

Phản ứng phân hủy:

3NaOCl → 2NaCl + NaClO₃ (khi nhiệt độ cao, ánh sáng) 2NaOCl → 2NaCl + O₂ (xúc tác kim loại)

II. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM

1. Phương pháp chính - Điện phân dung dịch NaCl

Công nghệ hiện đại:

NaCl + H₂O --[điện phân]--> NaOCl + H₂↑

Quy trình sản xuất:

a) Chuẩn bị nguyên liệu:

• Muối NaCl tinh khiết độ 99.5% (nguồn: Cà Mau, Bạc Liêu)
• Nước khử ion, độ cứng < 50 ppm
• Tỷ lệ: 300-320g NaCl/lít nước

b) Điện phân không màng ngăn:

• Anode: Titan phủ Ruthenium oxide (DSA - Dimensionally Stable Anode)
• Cathode: Thép không gỉ 316L
• Mật độ dòng: 2000-3000 A/m²
• Nhiệt độ: 25-35°C (kiểm soát bằng hệ thống làm mát)
• Thời gian: 4-6 giờ
• Hiệu suất dòng: 85-92%

c) Xử lý sau điện phân:

• Khử khí H₂ (thu hồi hoặc đốt an toàn)
• Lọc tạp chất cơ học
• Điều chỉnh nồng độ đến 10% ± 0.5%
• Thêm NaOH dư (0.5-1%) để ổn định pH 12-13
• Thêm chất ổn định (nếu cần): silicate, phosphate

d) Kiểm soát chất lượng:

• Chuẩn độ iodometric để xác định Cl₂ hoạt tính
• Đo pH, tỷ trọng
• Kiểm tra ClO₃⁻ (< 0.5% theo tiêu chuẩn VN)

2. Phương pháp truyền thống (quy mô nhỏ)

Cl₂ + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H₂O

• Sục khí Cl₂ vào dung dịch NaOH 12-15%
• Nhiệt độ: < 25°C (tránh tạo ClO₃⁻)
• Ít được sử dụng do Cl₂ khí nguy hiểm

3. Nhà sản xuất chính tại Việt Nam

• Công ty Hóa chất Việt Trì (Phú Thọ)
• Công ty Hóa chất Đức Giang (Lào Cai)
• Công ty Vinachem (nhiều chi nhánh)
• Các cơ sở sản xuất địa phương: phục vụ xử lý nước

III. ỨNG DỤNG THỰC TIỄN TẠI VIỆT NAM

1. Xử lý nước (Ứng dụng lớn nhất - 60% thị trường)

a) Nước sinh hoạt:

• Liều lượng: 1-5 ppm Cl₂ dư
• Thời gian tiếp xúc: 30-60 phút
• Ưu điểm: Duy trì chlorine dư trong mạng lưới phân phối
• Thực tế VN: Các nhà máy nước Hà Nội, TP.HCM, Đà Nẵng

b) Nước bể bơi:

• Nồng độ duy trì: 1-3 ppm
• Bổ sung: 2-3 lần/ngày
• Kết hợp: Điều chỉnh pH 7.2-7.6 để tối ưu HOCl

c) Xử lý nước thải:

• Khử trùng sau: 5-15 ppm
• Oxy hóa H₂S, CN⁻: 50-200 ppm
• Ứng dụng VN: Các KCN, bệnh viện, nhà máy dệt nhuộm

2. Công nghiệp thực phẩm (20% thị trường)

a) Rửa rau quả:

• Nồng độ: 50-200 ppm
• Thời gian: 5-10 phút
• Rửa lại bằng nước sạch
• Thực tế: Nhà máy chế biến rau quả xuất khẩu (miền Nam)

b) Khử trùng dụng cụ:

• Nồng độ: 100-300 ppm
• Ngâm: 15-20 phút
• Ứng dụng: Nhà máy chế biến thủy sản (ĐBSCL)

c) Vệ sinh môi trường nhà xưởng:

• Nồng độ: 500-1000 ppm
• Lau rửa bề mặt tiếp xúc thực phẩm

3. Y tế (10% thị trường)

a) Khử trùng bề mặt:

• Nồng độ: 500-5000 ppm (0.05-0.5%)
• Ứng dụng: Phòng phẫu thuật, phòng cách ly
• COVID-19: Tăng đột biến nhu cầu năm 2020-2021

b) Xử lý chất thải y tế lỏng:

• Nồng độ: 5000-10000 ppm
• Thời gian: 1-2 giờ

c) Vệ sinh dụng cụ y tế:

• Khử trùng cấp thấp: 1000 ppm, 10 phút

4. Chăn nuôi & Thủy sản (5% thị trường)

a) Khử trùng ao nuôi:

• Trước thả giống: 10-30 ppm
• Định kỳ: 0.5-2 ppm
• Ứng dụng VN: Nuôi tôm, cá tra (ĐBSCL)

b) Khử trùng chuồng trại:

• Nồng độ: 500-2000 ppm
• Phun sau khi làm sạch

5. Công nghiệp dệt nhuộm & giấy (3% thị trường)

• Tẩy trắng sợi, vải: 1-5 g/l
• Xử lý bột giấy: tùy loại giấy
• Ứng dụng VN: Các nhà máy giấy miền Bắc, dệt may Nam Định

6. Gia dụng (2% thị trường)

• Nước tẩy Javel: pha loãng đến 3-5%
• Vệ sinh toilet, nhà bếp

IV. SO SÁNH VỚI CÁC SẢN PHẨM CHLORINE KHÁC

1. So sánh với Chlorine khí (Cl₂)

Kết luận: NaOCl 10% phù hợp hơn cho VN do an toàn, dễ sử dụng, phù hợp quy mô vừa và nhỏ.

2. So sánh với Calcium Hypochlorite Ca(OCl)₂ (bột/viên Chlorine)

Kết luận:

• Ca(OCl)₂: Tốt cho vận chuyển xa, bảo quản lâu, bể bơi gia đình
• NaOCl 10%: Tốt cho công nghiệp cần liều lượng chính xác, không muốn cặn

3. So sánh với Chlorine Dioxide (ClO₂)

Kết luận: ClO₂ vượt trội về hiệu quả và chất lượng nhưng đắt gấp 4-8 lần, chỉ dùng cho ứng dụng cao cấp tại VN.

4. So sánh với Dichloroisocyanuric Acid (NaDCC) - viên sủi Chlorine

Kết luận: NaDCC tốt hơn cho ứng dụng dân dụng, khẩn cấp nhưng đắt gấp 2-3 lần.

V. ƯU ĐIỂM & HỖN CHẾ CỦA NaOCl 10% TRONG BỐI CẢNH VIỆT NAM

Ưu điểm

1. An toàn cao: Không bay hơi độc, dễ xử lý sự cố
2. Sản xuất nội địa: Nguyên liệu muối dồi dào (Cà Mau, Bạc Liêu)
3. Giá thành hợp lý: Phù hợp với DN vừa và nhỏ
4. Dễ sử dụng: Không cần chuyên môn cao
5. Hiệu quả rộng: Diệt vi khuẩn, virus, nấm, oxy hóa

Hạn chế

1. Ổn định kém:
   • Mất 0.5-1%/tháng ở 20°C
   • Mất 3-5%/tháng ở 30°C (khí hậu VN)
   • Giải pháp: Bảo quản nơi mát, tối, thêm chất ổn định
2. Vận chuyển tốn kém: 90% là nước
   • Giải pháp: Sản xuất tại chỗ bằng máy điện phân nhỏ
3. Ăn mòn:
   • Ăn mòn kim loại thường, cao su
   • Giải pháp: Dùng HDPE, PVC, thép không gỉ 316
4. Tạo sản phẩm phụ độc hại:
   • THMs với chất hữu cơ (nghi gây ung thư)
   • Giải pháp: Lọc/khử chất hữu cơ trước, kiểm soát liều lượng
5. Hiệu quả giảm ở pH kiềm:
   • Giải pháp: Điều chỉnh pH 6.5-7.5 trước khử trùng

VI. KHUYẾN NGHỊ ỨNG DỤNG CHO TỪNG NGÀNH TẠI VIỆT NAM

1. Nhà máy nước sinh hoạt

Quy mô nhỏ (< 5,000 m³/ngày):

• Chọn: NaOCl 10%
• Lý do: An toàn, đủ hiệu quả, không cần chuyên gia

Quy mô lớn (> 50,000 m³/ngày):

• Chọn: Cl₂ khí hoặc ClO₂ (nếu nước chứa nhiều hữu cơ)
• Lý do: Tiết kiệm chi phí vận hành

2. Công nghiệp thực phẩm

• Chọn: NaOCl 10% (ưu tiên)
• Lý do: An toàn, dễ kiểm soát, được Bộ Y tế chấp thuận
• Lưu ý: Rửa sạch sau khử trùng để tránh dư lượng

3. Y tế

Khử trùng thường xuyên:

• Chọn: NaOCl 10%

Khử trùng cao cấp (phòng mổ, ICU):

• Xem xét: ClO₂ hoặc H₂O₂ vaporized

4. Thủy sản

• Chọn: Ca(OCl)₂ cho ao lớn (dễ rải)
• Chọn: NaOCl 10% cho hệ thống tuần hoàn, ương giống

5. Bể bơi

Bể gia đình:

• Chọn: Ca(OCl)₂ viên hoặc NaDCC viên sủi

Bể công cộng:

• Chọn: NaOCl 10% với bơm định lượng tự động

VII. TIÊU CHUẨN & QUY ĐỊNH TẠI VIỆT NAM

• TCVN 7439:2005: Natri hypoclorit dùng trong xử lý nước
  • Hàm lượng Cl₂ hoạt tính: ≥ 10%
  • ClO₃⁻: ≤ 0.5%
  • Kim loại nặng: theo quy định
• Thông tư 24/2019/TT-BYT: Quy định chất khử trùng y tế
• QCVN 01:2009/BYT: Nước ăn uống - Cl₂ dư: 0.3-0.5 ppm

VIII. KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG

Kết luận chính

Sodium hypochlorite 10% là lựa chọn tối ưu nhất cho Việt Nam trong đa số ứng dụng khử trùng do:

1. Cân bằng tốt giữa hiệu quả - giá thành - an toàn
2. Phù hợp với trình độ công nghệ và quy mô DN VN
3. Nguyên liệu trong nước dồi dào
4. Khung pháp lý hoàn chỉnh

Xu hướng phát triển

1. Sản xuất tại chỗ: Máy điện phân nhỏ gọn (10-100 kg Cl₂/ngày) cho từng cơ sở
2. Cải tiến ổn định: Công thức thêm chất ổn định mới
3. Tự động hóa: Hệ thống giám sát và bơm định lượng thông minh
4. Kết hợp công nghệ: NaOCl + UV hoặc + O₃ để giảm THMs

Khuyến nghị nghiên cứu

1. Nghiên cứu chất ổn định phù hợp khí hậu nhiệt đới VN
2. Đánh giá tác động THMs trong nước uống VN
3. Phát triển quy trình sản xuất tiết kiệm năng lượng
4. Tối ưu hóa liều lượng cho từng loại nước nguồn VN