Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của hồ bơi

Vào những ngày hè oi bức thì bể bơi là một cách tuyệt vời để làm mát. Tất nhiên, đây không phải là một ý tưởng đặc biệt gì cả vì hàng trăm người có thể sử dụng một hồ bơi cụ thể mỗi ngày. Hóa học có sẵn để giúp chúng ta bơi lội trong nước và ngăn chặn các bệnh nhiễm trùng tiềm tàng do nước gây ra. Ngoài ra, nó cũng có thể giúp đỡ những ai vô tình đi “tè” trong hồ, mặc dù không phải không có hậu quả. Nghe có vẻ phức tạp nhưng nó đơn giản hơn bạn nghĩ!

Thứ nhất, nước bị clo hóa như thế nào? Bạn có thể hy vọng rằng nó được thực hiện bằng cách sử dụng clo, nhưng nó thực sự trở nên khá hiếm hoi để clo hóa hồ bơi bằng cách sử dụng clo chính nó. Điều này là do tính chất độc hại của khí clo, làm cho nó khó lưu trữ, và có khả năng gây nguy hiểm cho sức khỏe nếu xảy ra tai nạn. Thay vào đó, các hóa chất khác cũng có thể thực hiện clo hóa nước được sử dụng thay thế.

Hóa chất chính sử dụng để clo hóa

Trưởng nhóm trong số này là hypochlorite, và một số loại được sử dụng phổ biến nhất là sodium hypochlorite và hypochlorite canxi. Những hợp chất này có lợi thế hơn clo, ở chỗ chúng là chất rắn ở nhiệt độ phòng và có thể hòa tan trong nước, giúp chúng dễ dàng lưu trữ và sử dụng.

Sodium hypochlorite là một hợp chất mà bạn có thể gặp phải trong gia đình của bạn, vì nó là một thành phần của các chất tẩy trắng có chlorine. Nó được bán trong các dung dịch có nồng độ cao hơn một chút để khử trùng bể bơi, và cũng có thể thu được dưới dạng viên nén. Tất nhiên, một khi nó ở trong nước, nó ở nồng độ thấp hơn nhiều so với chất tẩy có trong thuốc tẩy, vì vậy thực tế là nó cũng không đáng để quan tâm.

Cả muối clo và hypoclorit phản ứng với nước để tạo ra một hợp chất khác gọi là axit hypochlorous. Đây là một axit tương đối yếu, nhưng cũng là một tác nhân oxy hóa mạnh mẽ, và thực sự chịu trách nhiệm chính về tác dụng diệt khuẩn của quá trình clo hóa nước.

Chính xác cách thức nó giúp diệt vi khuẩn đã được tranh luận, nó ảnh hưởng đến một số yếu tố ở màng tế bào vi khuẩn, bao gồm ức chế chức năng trao đổi chất của tế bào, ngăn chặn sự sao chép DNA của nó và ngăn chặn các protein trong các tế bào .

Axit Hypochlorous phân ly một phần trong nước, tạo thành ion hypoclorit. Đây là một chất oxy hóa yếu hơn khoảng 60 lần so với axit hypochlorous, vì vậy nó không phải là tốt trong việc giúp loại bỏ vi khuẩn khỏi nước. May mắn thay, sự phân ly của axit hypochlorous có thể thuận nghịch và chúng ta có thể tinh chỉnh nó theo ý thích của chúng ta bằng cách theo dõi độ chua của hồ bơi.

Thí dụ như chúng ta muốn giữ nó ở độ pH mà vẫn còn dễ chịu để bơi, bằng cách giữ nó giữa 7,2-7,8, chúng ta cần hầu hết các axit hypochlorous ở lại, thay vì phá vỡ để tạo thành ion hypoclorit. Nồng độ kết hợp của hai loại này thường được gọi là “chlorine có sẵn miễn phí” ( gọi tắt là FAC).

Một vấn đề khác, đặc biệt là với các bể bơi ngoài trời, là sự phân tán tia cực tím. Đó là sự tan rã của các hợp chất hóa học trong sự hiện diện của ánh sáng tia cực tím. Như chúng ta đã biết, mặt trời chiếu sáng tia cực tím, đó là những gì chúng ta cố gắng bảo vệ mình khỏi bằng cách sử dụng kem chống nắng. Ánh sáng UV này cũng có thể gây ra sự phá vỡ các ion hypoclorit (và, ở mức độ thấp hơn, axit hypochlorous).

Điều này gây ra 90% tổn thất FAC từ các bể bơi ngoài trời và có nghĩa là các bể bơi ngoài trời cần phải khử trùng nhiều hơn. Các hóa chất khác cũng có thể được thêm vào nước hồ bơi để giúp ngăn chặn điều này, đó là điều chúng ta sẽ thảo luận trong bài viết này.

Nguyên nhân mắt bị đau sau khi bơi

Một tác dụng phụ phổ biến của một ngày bơi trong hồ bơi, là đôi mắt bị đau nhức. Thông thường, điều này được đổ lỗi cho mức độ clo trong hồ bơi là “quá cao”; trên thực tế, điều ngược lại là đúng, như chúng ta sẽ khám phá. Thứ nhất, nó không thực sự là axit hypochlorous hoặc hypochlorite gây ra những đôi mắt đau. Trong thực tế, đó là kết quả của các hợp chất được sản xuất bởi phản ứng của những hợp chất hóa học chứa trong mồ hôi của bạn – hoặc trong nước tiểu của bạn.

Khi bạn đổ mồ hôi và nước tiểu có chứa amoniac hoặc hợp chất có nguồn gốc từ amoniac. Urea là một hợp chất chúng ta kết hợp với nước tiểu, nhưng nó cũng thực sự được tìm thấy ở mức độ rất thấp trong mồ hôi. Axit uric là một hợp chất khác được tìm thấy trong cả hai. Khi các hợp chất này phản ứng với axit hypochlorous trong nước clo, một loạt các hợp chất được tạo ra, bao gồm một số hợp chất được gọi là chloramines.

Chloramines là các hợp chất chịu trách nhiệm cho kích ứng mắt, mà bất kỳ người bơi lội thường xuyên nào đều gặp phải. Chúng cũng chịu trách nhiệm về mùi chúng ta liên kết với bể bơi. Mặc dù chúng ta thường gọi đây là mùi của clo, nhưng nó thực sự là những sản phẩm phụ tạo ra nó, vì vậy nếu một bể có mùi mạnh “clo”, điều này có nghĩa là nó cho thấy mức độ cao hơn của các hợp chất này trong nước – rõ ràng đây  là điều không tốt!

Một vài điều thú vị có trong nước hồ bơi

Tỷ lệ người sẵn sàng thú nhận đi tiểu trong hồ bơi, thực sự cao hơn bạn có thể mong đợi. Trong một cuộc khảo sát năm 2012 ở Mỹ cho thấy có khoảng 19% người được hỏi và thừa nhận rằng họ có một thời điểm nào đó đã xả hơi trong nước hồ bơi. Đây quả là một con số khổng lồ.

Ngoài ra, 79% những người được hỏi trong cùng một cuộc khảo sát nghi ngờ rằng những người khác đi tiểu trong nước. Đây không phải là tin tuyệt vời vì nước tiểu làm tăng lượng trichloroamine trong nước hồ bơi. Trichloroamine đã bị cáo buộc gây ra các triệu chứng hô hấp ở người bơi lội thường xuyên và công nhân hồ bơi, với cuộc tranh luận về việc liệu nó có thể gây ra bệnh hen suyễn ở một số người hay không.

Một hóa chất khác được tạo ra do hậu quả của việc tiểu trong hồ bơi là cyanogen chloride, một loại hóa chất cũng có thể có một số hiệu ứng khá khó chịu – mặc dù ở nồng độ sản xuất trong nước bơi, nó được đặt câu hỏi liệu có ảnh hưởng xấu nào không. Tất nhiên, có một cách đơn giản để giúp ngăn chặn việc sản xuất các hợp chất này, và rõ ràng đó là, không đi tiểu trong hồ bơi.

Clo chứa trong các sản phẩm phụ của clo hóa được gọi là “clo kết hợp'”( gọi tắt là CC). Tổng lượng clo trong hồ bơi là tổng của clo có sẵn miễn phí (FAC) và clo kết hợp, và nó được khuyến cáo rằng mức FAC nên duy trì từ 1-4 phần triệu. Một hồ bơi Olympic chứa 2.500.000 lít nước, vì vậy đây thực sự là một số lượng cực kỳ nhỏ.

Một số hóa chất khác cho thêm vào nước

Các hợp chất khác có thể được thêm vào, cũng như các hợp chất bổ sung cho mục đích khử trùng bằng clo. Một khi hợp chất như vậy là canxi clorua. Điều này được thêm vào để ngăn chặn canxi sulfate hơi hòa tan, một thành phần của vữa giữa các viên gạch trong hồ bơi, từ từ tan đi. Nó ngăn chặn điều này thông qua một cái gì đó gọi là hiệu ứng ion phổ biến. Về cơ bản, các ion canxi có mặt trong canxi clorua làm tăng nồng độ của các ion canxi trong nước, ngăn chặn nhiều canxi sulfate khỏi bị hòa tan.

Một hợp chất khác có thể được thêm vào là axit isocyanuric. Hợp chất này là một chất diệt cỏ, và do đó mức độ phải được giữ dưới 200 phần triệu; nó thường có mặt ở mức độ thấp hơn nhiều. Lý do được thêm vào là nó có thể giúp ổn định nồng độ clo, đặc biệt là ở các bể bơi ngoài trời, nơi chúng bị cạn kiệt do tác động của ánh sáng tia cực tím.

Axit Isocyanuric phản ứng với các ion hypochlorite, tạo ra axit dichloro(iso)xyanuric. Tuy nhiên, đây là một phản ứng thuận nghịch khác, và khi các ion hypochlorit bị cạn kiệt bởi quang phổ UV, sự phân hủy của hợp chất này trở lại axit isocyanuric và các ion hypoclorit được đẩy mạnh. Do đó, nó hoạt động như một cái gì đó của một “hồ chứa” clo, bổ sung các ion hypochlorite bị mất.

Đến đây thì bài viết cũng hết rồi. Rõ ràng có rất nhiều hóa chất đằng sau việc giữ một hồ bơi sạch sẽ. Va cảnh quan hóa học trong hồ bơi là một thay đổi liên tục, vì thế quản lý cẩn thận là điều cần thiết để duy trì một hồ bơi sạch sẽ, an toàn.

Tham khảo Compound Interest, C&END De Le Matter, ACCACS.

Leave a Reply