Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu kích thước nanomet hệ Fe – Mn để hấp phụ sắt, mangan, asen và amoni trong nước

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn này nghiên cứu tổng hợp oxit phức hợp hệ Fe – Mn/cát thạch anh và ứng dụng xử lí sắt, mangan, asen và amoni. Dung lượng hấp phụ cực đại tương ứng đối với As(III), As(V), Fe(III), Mn(II) và NH4 + lần lượt là: 1,82mg/g, 2,04 mg/g,3,36mg/g, 2,84 mg/g, 1,12mg/g. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu kích thước nanomet hệ Fe – Mn để hấp phụ sắt, mangan, asen và amoni trong nước

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM BÙI THỊ HIỀN TỔNG HỢP OXIT HỖN HỢP Fe2O3- Mn2O3 KÍCH THƯỚC NANOMET HẤP PHỤ AMONI, ASEN, SẮT VÀ MANGAN TRONG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC Thái nguyên – Năm 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Lƣu Minh Đại ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Khoa Học Vật liệu, các anh chị , em trong phòng Vật liệu Vô cơ - Viện Khoa học Vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các thầy cô giáo trong trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các phòng có liên quan tại Viện Hoá học, Viện khoa học Vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp, ngƣời thân trong gia đình đã luôn luôn quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả Luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung của luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS. TS. Lƣu Minh Đại. Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Bùi Thị Hiền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
i MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................... i DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... iv DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT ........................... vi MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 Phần 1: TỔNG QUAN ................................................................................................2 1.1.Tài nguyên nƣớc và sự ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ................................................2 1.1.1.Tài nguyên nƣớc .................................................................................................2 1.1.2. Nguồn nƣớc ngầm .............................................................................................2 1.1.3. Sự ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ............................................................................3 1.1.4. Tác hại của amoni, asen, mangan, sắt đối với con ngƣời. ................................6 1.1.4.1. Amoni .............................................................................................................6 1.1.4.2. Asen ................................................................................................................6 1.1.4.3. Sắt ...................................................................................................................8 1.1.4.4. Mangan ...........................................................................................................8 1.2. Các giải pháp xử lí asen, sắt, mangan và amoni. .................................................9 1.2.1. Phƣơng pháp trao đối ion .................................................................................9 1.2.2. Phƣơng pháp đồng kết tủa ..............................................................................10 1.2.3. Phƣơng pháp oxi hóa ......................................................................................11 1.2.4. Phƣơng pháp hấp phụ ......................................................................................12 1.2.4.1. Khái niệm chung ..........................................................................................12 1.2.4.2. Hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học ...............................................................12 1.2.4.3. Cân bằng hấp phụ và tải trọng hấp phụ ........................................................13 1.2.4.4. Phƣơng trình động học hấp phụ ...................................................................14 1.2.5. Một số công nghệ xử lí nƣớc nhiễm asen, amoni, sắt, mangan. .....................15 1.3. Lựa chọn phƣơng pháp loại bỏ Asen, sắt, mangan và amoni ............................18 1.4. Công nghệ nano..................................................................................................20 1.4.1.Vật liệu nano ....................................................................................................20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ii 1.4.1.1 Giới thiệu về vật liệu nano ............................................................................20 1.4.1.2. Một số ứng dụng của vật liệu nano ..............................................................20 1.4.2. Một số phƣơng pháp tổng hợp oxit nano. .......................................................21 1.4.2.1. Phƣơng pháp đồng kết tủa ............................................................................21 1.4.2.2.Phƣơng pháp gốm truyền thống ...................................................................22 1.4.2.3. Phƣơng pháp đồng tạo phức ........................................................................22 1.4.2.4. Phƣơng pháp sol – gel .................................................................................23 1.4.2.5. Phƣơng pháp đốt cháy gel polime ...............................................................24 Phần 2: KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........26 2.1. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................26 2.1.1. Thiết bị ............................................................................................................26 2.1.2. Hóa chất ..........................................................................................................26 2.2. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu ..........................................................................26 2.2.1. Tổng hợp oxit hệ mangan - sắt kích thƣớc nanomet .......................................26 2.2.2. Tổng hợp vật liệu chứa oxit nano hệ Fe – Mn trên cát thạch anh. ..................27 2.3 Nghiên cứu hấp phụ theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ......................27 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu vật liệu ......................................................................29 2.4.1. Các phƣơng pháp phân tích .............................................................................29 2.4.1.1. Phƣơng pháp phân tích nhiệt ........................................................................29 2.4.1.2. Phƣơng pháp nhiễu xạ rơnghen....................................................................30 2.4.1.3. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ........................................................................................................................30 2.4.1.4. Phƣơng pháp đo diện tích bề mặt (BET) .....................................................31 2.3.1.5. phƣơng pháp xác định điểm điện tích không của vật liệu............................31 2.4.2.Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng kim loại trong nƣớc ............................32 2.4.2.1. Phƣơng pháp xác định Asen.........................................................................32 2.4.2.2. Phƣơng pháp xác định sắt ............................................................................32 2.4.2.3. Phƣơng pháp xác định Mangan ...................................................................32 2.4.2.4. Phƣơng pháp xác định amoni ......................................................................33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iii Phần 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................................34 Chƣơng 1: VẬT LIỆU OXIT HỖN HỢP HỆ Fe - Mn .............................................34 1.1. Tổng hợp vật liệu oxit hỗn hợp hệ Mn –Fe kích thƣớc nanomet .......................34 1.1.1 kết quả phân tích nhiệt .....................................................................................34 1.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ nung . .........................................................35 1.1.3.Lựa chọn tỉ lệ mol kim loại ..............................................................................36 1.1.4.Khảo sát ảnh hƣởng của pH tạo gel .................................................................37 1.1.5.Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ tạo gel .........................................................38 1.1.6. Điện tích điểm không của vật liệu ..................................................................39 1.2. Đánh giá khả năng hấp phụ asen trên oxit hệ Fe – Mn ......................................40 1.2.1. Khảo sát sự hấp phụ của As trên vật liệu oxit hỗn hợp Fe – Mn ....................41 1.2.2. Đánh giá khả năng hấp phụ Amoni trên vật liệu hệ Fe – Mn ........................45 1.2.3. Đánh giá khả năng hấp phụ sắt trên oxit hệ Mn – Fe .....................................47 1.2.4. Đánh giá khả năng hấp phụ mangan trên oxit hệ Mn – Fe. ............................49 1.3. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu. ...........................51 1.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH ............................................................................51 1.3.2.Khảo sát ảnh hƣởng của sự có mặt cation NH4+, Mn2+ và Fe3+ .......................52 1.3.3.Khảo sát sự ảnh hƣởng của nhiệt độ ................................................................52 Chƣơng 2: VẬT LIỆU OXIT HỖN HỢP HỆ Fe – Mn TRÊN CÁT THẠCH ANH ...................................................................................................................................54 2.1. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu ..........................................................................54 2.2.Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu oxit hệ Fe - Mn /CTA. ........................55 2.2.1.Khảo sát sự hấp phụ As theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir ...........................55 2.2.2.khả năng hấp phụ amoni trên oxit hệ Fe – Mn / CTA ....................................57 2.2.3. Khảo sát khả năng hấp phụ sắt trên oxit hệ Fe – Mn/CTA .............................58 2.2.4.Khảo sát khả năng hấp phụ mangan trên oxit hệ Fe – Mn /CTA.....................59 KẾT LUẬN ...............................................................................................................61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Đƣờng cong động học biểu thị sự phụ thuộc của tải trọng hấp phụ vào thời gian và nồng độ chất bị hấp phụ ( C1 > C2) ......................................................14 Hình 2.1. Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt langmuir và Sự phụ thuộc Cf/q vào Cf .........29 Hình 3.1.Giản đồ phân tích nhiệt DTA và DGA của mẫu gel Fe – Mn ...................35 Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen đƣợc nung ở các nhiệt độ khác nhau .............36 Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu chế tạo ở tỉ lệ Fe/ Mn khác nhau. ...37 Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu đƣợc tổng hợp ở pH khác nhau ......38 Hình 3.5. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu ở các nhiệt độ tạo gel khác nhau.....38 Hình 3.6. Ảnh SEM của mẫu nung ở 4500C .............................................................39 Hình 3.7. Đồ thi biểu diễn sự phụ thuộc của ΔpH vào pHi .......................................40 Hình 3.8. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Asen..............................42 Hình 3.9. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ As(III) trên vật liệu oxit hệ Mn – Fe. ............43 Hình 3.10. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ As(V) trên vật liệu oxit hệ Mn - Fe ............44 Hình 3.11. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ amoni ..........................46 Hình 3.12. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ amoni trên oxit hỗn hợp hệ Fe – Mn ...........47 Hình 3.13. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ đối với sắt ...................48 Hình 3.14. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Fe(III) trên vật liệu oxit hệ Mn – Fe ..........49 Hình 3.15. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ mangan .......................50 Hình 3.16. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Mn(II) trên oxit hệ Fe - Mn .........................51 1 3 Hình 3.17. Biểu đồ sự phụ thuộc của lnkđ vào .10 ............................................53 T Hình 3.18. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của vật liệu oxit hỗn hợp .............................55 Hình 3.19. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ As(III) trên oxit hệ Fe - Mn /CTA. ............56 Hình 3.20. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ As(V) trên ôxit hệ Fe - Mn /C TA..............57 Hình 3.21. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ amoni trên oxit hệ Fe – Mn/CTA ...............58 Hình 3.22. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Fe(III) trên hệ Fe -Mn /C T.A. ....................59 Hình 3.23. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Mn(II) trên oxit hệ Fe – Mn /CTA ..............60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số công nghệ xử lí nƣớc nhiễm asen, sắt, mangan, amoni [20,21] ...15 Bảng 3.1. Bảng kết quả xác định các giá trị pH ........................................................40 Bảng 3.2.Dung lƣợng hấp phụ As của các mẫu với tỉ lệ Fe/Mn khác nhau .............41 Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ As(III) trên oxit hệ Mn – Fe ...............................................................................................................................41 Bảng 3.4. Dung lƣợng hấp phụ As(III) trên oxit hỗn hợp hệ Fe - Mn ....................42 Bảng 3.5:Dung lƣợng hấp phụ As(V) trên oxit hệ Mn - Fe ....................................43 Bảng 3.6. Dung lƣợng hấp phụ của một số oxit nano ...............................................45 Bảng 3.7. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ amoni ...........................45 Bảng 3.8. Dung lƣợng hấp phụ amoni trên oxit hỗn hợp hệ Fe – Miền Nam ..........46 Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ sắt .................................47 Bảng 3.10. Dung lƣợng hấp phụ Fe(III) trên vật liệu oxit hệ Mn - Fe. ....................48 Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ Mn(II) trên oxit ..........49 hệ Fe - Mn .................................................................................................................49 Bảng 3.12: Dung lƣợng hấp phụ Mn(II) trên vật liệu oxit hệ Mn - Fe .....................50 Bảng 3.13: Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất hấp phụ asen tr ên oxit hệ Fe- Mn ....51 Bảng 3.14: Ảnh hƣởng của cation đến hiệu suất hấp phụ (H%) đối với As (V). .....52 Bảng 3.15. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của oxit hệ Fe- Mn ......52 Bảng 3.16: Kết quả xác định hàm lƣợng sắt, mangan trên cát thạch anh. ................54 Bảng 3.17: Dung lƣợng hấp phụ As(III) trên vật liệu oxit hệ Mn - Fe/ CTA. ..........55 Bảng 3.18:Dung lƣợng hấp phụ As(V) trên oxit hệ Fe - Mn / T.A. .........................56 Bảng 3.19. Dung lƣợng hấp phụ amoni trên oxit hệ Fe – Mn /TA ...........................57 Bảng 3.20. Dung lƣợng hấp phụ Fe(III) trên hệ Fe - Mn / CT.A. ...........................58 Bảng 3.21 . Dung lƣợng hấp phụ Mn(II) trên oxit hệ Fe – Mn/CTA ......................59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vi CÁC CHỮ VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT XRD Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X SEM Kính hiên vi điện tử quét CS Tổng hợp đốt cháy SHS Quá trình lan truyên nhiệt độ cao phát sinh trong phản ứng PVA poly vinyl alcohol BET Phƣơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam KL/PVA Tỉ lệ kim loại lấy theo tỉ lƣợng trên poly vinyl alcohol theo mol CTA Cát thạch anh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU Nƣớc là một tài nguyên đóng vai trò quan trọng trong sinh hoạt và sản xuất, nó tồn tại song song với sự phát triển của con ngƣời, ở đâu có nƣớc thì ở đó có sự sống. Ngày nay, với tốc độ Công nghiệp hoá, Đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số đã gây áp lực nặng nề đối với môi trƣờng nƣớc, theo thông báo của Bộ tài nguyên môi trƣờng nƣớc đang bị ô nhiễm nặng nề bởi các chất vô cơ và hữu cơ, trong đó thì amoni và một số kim loại nặng gây ra nhiều tác hại nguy hiểm đối với con ngƣời và môi trƣờng sống, nó tiềm ẩn nguy cơ gây bệnh nhƣ ung thƣ, mẩn ngứa, biến đổi gel…Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu nƣớc cho ngƣời dân cùng với việc tìm ra những nguồn nƣớc sạch thì vấn đề xử lí loại bỏ amoni, và một số kim loại nhƣ asen, sắt, mangan trong nƣớc là cần thiết. Có rất nhiều phƣơng pháp để loại bỏ amoni, sắt, asen và mangan ra khỏi nƣớc nhƣ: Phƣơng pháp oxi hoá, phƣơng pháp trao đổi ion phƣơng pháp vi sinh, phƣơng pháp hấp phụ… và đã có nhiều loại vật liệu để xử lí asen, amoni, sắt và mangan nhƣ đá ong, bentonit, diatonit … Hiện nay, vật liệu hấp phụ chứa oxit kim loại có kích thƣớc nanomet đã và đang thu hút đƣợc sự quan tâm của nhiều nhà khoa học vì khả năng vƣợt trội của nó so với các vật liệu thông thƣờng. Việt Nam là một quốc gia giầu tài nguyên sắt và mangan, đây là nguồn nguyên liệu đầu vào ổn định, giá thành hợp lí để chế tạo vật liệu hấp phụ hệ Fe – Mn kích thƣớc nanomet để xử lí sắt, mangan, asen và amoni. Dựa trên cơ sở đó, nhằm đẩy mạnh hƣớng công nghệ chế tạo vật liệu kích thƣớc nanomet và ứng dụng loại sản phẩm này vào cuộc sống và sản xuất cũng nhƣ sử dụng tài nguyên có sẵn ở trong nƣớc. Vì vây, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu chế tạo vật liệu kích thước nanomet hệ Fe – Mn để hấp phụ sắt, mangan, asen và amoni trong nước”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 Phần 1 TỔNG QUAN 1.1.Tài nguyên nƣớc và sự ô nhiễm môi trƣờng nƣớc 1.1.1.Tài nguyên nước Nƣớc là thành phần của sinh quyển và đóng vai trò điều hòa các yếu tố của khí hậu, đất đai và sinh vật thông qua chu trình vận động của nó. Nƣớc còn chứa đựng những tiềm năng khác, đáp ứng những nhu cầu đa dạng của con ngƣời, trong sinh hoạt hàng ngày của con ngƣời, trong nông nghiệp, trong sản xuất công nghiệp, tạo ra điện năng và nhiều thắng cảnh thiên nhiên hùng vĩ. Trên thế giới, các đại dƣơng chiếm diện tích khoảng 361 triệu km2 ( 71% diện tích bề mặt trái đất). Trữ luợng của tài nguyên nƣớc có khoảng 1,5 tỉ km3, trong đó gần 97% là nƣớc Đại dƣơng, khoảng 3,34% ( khoảng 28,25 triệu km3 nhƣng phần lớn là ở dạng đóng băng. Trên thực tế lƣợng nƣớc có thể sử dụng đƣợc chỉ khoảng 4,2 triệu km3 (0,28% thủy quyển). Nƣớc ao, hồ, sông và đại dƣơng nhờ năng lƣợng mặt trời bốc hơi vào khí quyển, hơi nƣớc ngƣng tụ rồi lại mƣa rơi xuống bề mặt trái đất, nƣớc chu chuyển trong phạm vi toàn cầu tạo nên các cán cân bằng nƣớc và tham gia vào quá trình điều hòa khí hậu trái đất, hơi nƣớc thoát ra từ các loài thực vật làm tăng độ ẩm của không khí, một phần nƣớc mƣa thấm qua thành nƣớc ngầm, nƣớc ngầm và nƣớc mặt đều hƣớng ra biển để tuần hoàn trở lại, đó là một chu trình nƣớc. Tuy nhiên lƣợng nƣớc ngọt, nƣớc mƣa trên hành tinh phân bố không đều, nƣớc tự nhiên tập trung phân bố ở biển và đại dƣơng, sau đó đến khối băng ở các cực rồi nƣớc ngầm. Nƣớc ngọt tầng mặt chỉ chiếm tỉ lệ không đáng kể. 1.1.2. Nguồn nước ngầm Nhu cầu nƣớc trong sinh hoạt và công nghiệp tồn tại song song với sự phát triển của con ngƣời, ở đâu có nƣớc thì ở đó có sự sống. Thực tế lƣợng nƣớc dự trữ trên trái đất không nhiều mà nhu cầu sử dụng lại rất lớn. Để đáp ứng nhu cầu dùng nƣớc con ngƣời không ngừng tìm các nguồn nƣớc mới và các xử lí nguồn nƣớc. Nƣớc khai thác gồm hai loại có nguồn gốc khác nhau là nƣớc nƣớc mặt và nƣớc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 ngầm. Nƣớc mặt là nƣớc trong sông, hồ, ao, suối. Nƣớc sông chảy qua nhiều vùng đất khác nhau vì thế lẫn nhiều tạp chất hàm lƣợng cặn cao (nhất là vào mùa lũ) có nhiều chất hữu cơ. Rong tảo, vi trùng, dễ bị ô nhiễm. Nƣớc ao, hồ tuy có hàm lƣợng cặn thấp hơn nƣớc sông nhƣng độ mầu và phù du rong tảo nhiều hơn. Nguồn nƣớc ngầm có đƣợc là do sự thẩm thấu của nƣớc mặt, nƣớc mƣa, nƣớc trong không khí, qua các tầng vỉ đất đá tạo nên những túi nƣớc trong lòng đất. Trong quá trình thẩm thấu một phần nƣớc bị giữ lại ở các khe núi hay các lỗ xốp của các tầng đất đá tạo nên các tầng ngậm nƣớc. Thông thƣờng nƣớc ngầm di chuyển qua một số lớp nhƣ: sỏi, cát thô, cát trung, cát mịn và đá vôi cho đến tầng không ngấm nƣớc ( đất sét và hoàng thổ). Nƣớc ngầm ở Việt Nam nói chung là có hàm lƣợng muối cao, hàm lƣợng sắt, mangan, magie cũng cao hơn so với trên thế giới. nƣớc ngầm có ƣu điểm là có tính ổn định hơn nƣớc mặt, nƣớc ngầm có hàm lƣợng chất hữu cơ thấp, vi trùng gần nhƣ không có, các thành phần tƣơng đối ổn định và ít bị ô nhiễm nhƣ nƣớc mặt, khi khai thác nƣớc ngầm ngoài chất lƣợng nƣớc những thông số khác nhƣ mực nƣớc tĩnh, mực nƣớc động ( thay đổi do bơm lên với một lƣu lƣợng xác định) và quá trình giảm mực nƣớc trong giếng theo thời gian cần đƣợc quan tâm. 1.1.3. Sự ô nhiễm môi trường nước Nƣớc trong tự nhiên đƣợc hình thành ảnh hƣởng của các quá trình tự nhiên, không có sự tác động của nhân sinh, việc chuyển từ nƣớc mặt sang nƣớc ngầm tạo ra sự cải thiện quan trong về vệ sinh dịch tễ song chƣa lƣờng trƣớc đƣợc sự ô nhiễm asen, các kim loại nặng và các hợp chất độc hại chủ yếu do nguồn gốc tự nhiên. Do tác động của nhân sinh nƣớc tự nhiên bị nhiểm bẩn bởi các chất khác nhau làm ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng của nƣớc do các hoạt động kinh tế của con ngƣời là: - Giảm độ pH của nƣớc ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4, HNO3 từ khí quyển, làm tăng lƣợng SO42- và NO3- trong nƣớc. - Tăng hàm lƣợng của các ion Ca, Mg, Si trong nƣớc ngầm và nƣớc sông do mƣa hòa tan, phong hóa cacbonat. - Tăng hàm lƣợng của các ion kim loại nặng trong nƣớc tự nhiên nhƣ: Pb, Cd, Hg, As, Mn, Fe và Zn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 - Tăng hàm lƣợng các muối trong nƣớc bề mặt và nƣớc ngầm do chúng đi từ khí quyển và từ các chất thải rắn cùng nƣớc thải vào môi trƣờng nƣớc. - Tăng hàm lƣợng các hợp chất hữu cơ khó bị phân hủy bằng con đƣờng sinh học ( các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa…). - Giảm nồng độ oxi hòa tan trong nƣớc tự nhiên do các quá trình oxi hóa có liên quan đến quá trình sống của các vi sinh vật, các nguồn chứa nƣớc và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ. Nhu cầu về nƣớc sạch ngày càng tăng về số lƣợng và chất lƣợng, trong một vài năm tới chúng ta phải đảm bảo cho 80% dân số đƣợc sử dụng nƣớc sạch, nguồn nƣớc chủ yếu đƣợc khai thác là nƣớc ngầm, nƣớc ngầm thƣờng chứa các chất có hại cho sức khỏe con ngƣời nhƣ: kim loại, hợp chất của S, hợp chất của N, halogen và một số hợp chất khác. Theo thống kê chƣa đầy đủ, cả nƣớc hiện nay có hơn 1 triệu giếng khoan, trong đó có nhiều giếng có nồng độ asen cao hơn từ 20-50 lần nồng độ cho phép. * Ô nhiễm Asen Các dạng Asen trong nƣớc ngầm phụ thuộc nhiều trạng thái và tính chất của nƣớc. Dạng asen tồn tại chủ yếu trong nƣớc là H2AsO4- ( pH đều gần trung tính), HAsO42-( môi trƣờng kiềm), H3AsO3 ( môi trƣờng oxi hóa – khử yếu). Hợp chất của asen hữu cơ có độ hòa tan kém hơn, đặc biệt phức của asen – axit fulvic trong môi trƣờng có pH trung tính và nghèo canxi tại những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng phong hóa , mỏ dầu khí, mỏ than thƣơng giầu asen. Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng trên cả nƣớc có nhiều vùng nhiễm asen đặc biệt là các tỉnh ở đồng bằng Bắc bộ nhƣ Hà Nội, Hà Nam, Hƣng Yên, Vĩnh Phúc đều bị nhiễm asen với mức độ cao. Theo thống kê của UNICEF (Quỹ nhi đồng Liên Hợp quốc), tại Việt Nam có khoảng 10 triệu ngƣời có nguy cơ bị bệnh do tiếp xúc với asen. Qua những số liệu thu thập đƣợc cho thấy sự ô nhiễm asen ở miền Bắc cao hơn miền Nam. Đáng chú ý là cả vùng đồng bằng Bắc Bộ đều nằm trong tình trạng đáng lo ngại về mức độ ô nhiễm asen. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 *Ô nhiễm Amoni Do thực trạng hệ thống cấp – thoát - nƣớc , xử lí nƣớc cấp và nƣớc thải, chất thải rắn chƣa đồng bộ, cộng thêm đó là sự phát triển của các nghành công – nông nghiệp ngày một tăng trong thời gian gần đây, chƣa kể đến các quá trình diễn ra trong tự nhiên, ở điều kiện địa chất - thủy văn phức tạp ở vùng châu thổ sông Hồng, đã gây cho nguồn cấp nƣớc duy nhất hiện nay - nguồn nƣớc ngầm, nguy cơ ô nhiễm ngày một cao, trong đó có ô nhiễm các hợp chất nitơ. Ở đô thị, hệ thống sông, kênh rạch có nơi bị ô nhiễm bởi rác thải, nƣớc thải sinh hoạt từ các khu dân cƣ xả ra mà chƣa qua xử lí. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra amoni ( NH 4+). Ngoài ra, việc sử dụng rộng rãi các loại phân bón cũng làm cho lƣợng nitrat trong nƣớc tự nhiên tăng cao. Khi khai thác lên, vi sinh vật trong nƣớc nhờ oxi trong không khí chuyển amoni thành nitrat (NO2-, nitrit (NO3-) tích tụ trong nƣớc ăn. * Ô nhiễm sắt và mangan Sự có mặt của sắt là một kết quả trực tiếp của sự tồn tại của nó trong sự hình thành đá ngầm (kể từ khi hình thành đá ngầm của trái đất thành phần cấu tạo đã có chứa khoảng 5% sắt, nó thƣờng đƣợc tìm thấy trong hầu hết các mẫu đá trên toàn cầu) và nƣớc mƣa xâm nhập, khi nƣớc di chuyển qua những tảng đá sắt hoà tan và tích lũy trong các tầng nƣớc ngầm. Sắt trong nƣớc thƣờng đƣợc tìm thấy trong ba hình thức chủ yếu: ion Fe2+ dƣới dạng sắt hoà tan không mầu đƣợc tìm thấy trong nƣớc mà không phải tiếp xúc với oxi, chẳng hạn nhƣ trong các giếng; vi sinh hoà tan sắt góp phần rất lớn vào sự phát triển của vi khuẩn sắt. Những vi khuẩn này hình thành lớp chất nhờn mầu tối trên các bức tƣờng bên trong của đƣờng ống hệ thống ; nƣớc mặt thƣờng chứa sắt(III), tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù. Trong nƣớc ngầm, sắt thƣờng tồn tại dƣới dạng ion Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dƣới keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xúc với oxi hoặc các tác nhân oxi hoá, ion Fe2+ bị oxi hoá thành ion Fe3+ và kết hợp tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 mầu nâu đỏ. Sự xuất hiện của mangan cũng là do lịch sử hình thành nƣớc ngầm đã hoà tan một số khoáng vật, đá có chứa mangan, hiếm khi tìm thấy trong nguồn cung cấp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 nƣớc, thƣờng đuợc tìm thấy trong vùng nƣớc chứa sắt nhƣng hiếm hơn so với sắt. Về hoá học nó có thể đƣợc coi là một họ gần sắt, mangan thƣờng tồn tại ở dạng ion Mn2+ là muối bicacbonat trong dung dịch không mầu ở vùng nƣớc sâu khi tiếp xúc với không khí sớm chuyển đổi thành chất mangan đioxit không tan, mầu đen. 1.1.4. Tác hại của amoni, asen, mangan, sắt đối với con người. 1.1.4.1. Amoni Amoni là hợp chất có hại cho sức khỏe con ngƣời nhƣ là nguyên nhân gây ra bệnh ung thƣ … Amoni thực ra không quá độc đối với cơ thể con ngƣời khi ở nồng độ thấp (tiêu chuẩn 1,5mg/l). Nhƣng trong quá trình khai thác, xử lí và lƣu trữ nƣớc, amoni chuyển thành nitrit và nitrat. Nitrit là chất độc rất có hại cho sức khỏe con ngƣời, Khi con ngƣời uống phải nƣớc chứa amoni sẽ chuyển hóa thành nitrosamine một chất có tiềm năng gây ung thƣ. Các nghiên cứu cho thấy 1g amoni khi chuyển hóa sẽ tạo thành 2,7g nitrit và 3,65g nitrat, trong khi hàm lƣợng cho phép của nitrit là 0,1mg/l và nitrat là 10-15 mg/l, trẻ em uống nƣớc chứa nhiều nitrat có thể bị mắc hội chứng methemoglobin. 1.1.4.2. Asen Asen là một nguyên tố phân tán trên trái đất, hầu nhƣ có thể phát hiện đƣợc sự xuất hiện của nó trong tất cả các mẫu đất đá, khoáng vật, các mẫu động thực vật. Asen đơn chất là một chất rắn mầu trắng, rất độc nằm ở vị trí số 33 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, khối lƣợng phân tử là 74,92, không hòa tan trong nƣớc, tồn tại trong tự nhiên thƣờng ở dạng As(III) và As(V) trong đó trạng thái As(III) thƣờng độc hơn trạng thái As(V). Các dạng As trong nƣớc ngầm phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái và tính chất của nƣớc, dạng As tồn tại chủ yếu trong nƣớc ngầm là H2AsO4- ( môi trƣờng pH đến gần trung tính), HAsO42- (môi trƣờng kiềm). Hợp chất H3AsO3 đƣợc hình thành chủ yếu trong môi trƣờng oxi hóa – khử yếu. Các hợp chất As hữu cơ có độ hòa tan kém hơn, đặc biệt là phức As-acid fulvic trong môi trƣờng có pH trung tính và nghèo Canxi. Từ lâu con ngƣời đã biết đến ô nhiễm asen qua đƣờng hô hấp và qua đƣờng tiêu hóa. Về mặt sinh học, Asen ảnh hƣởng đến thực vật nhƣ một chất ngăn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 cản quá trình trao đổi chất, làm giảm năng suất cây trồng, đặc biệt trong môi trƣờng thiếu photpho. Đối với con ngƣời As tích tụ trong gan, thận, hồng cầu, hemoglobin và đặc biệt tụ tập trong não, xƣơng, da, phổi và tóc. Vấn đề ô nhiễm asen xuất hiện nhƣ một thảm họa môi trƣờng đối với sức khỏe con ngƣời, các biểu hiện đầu tiên của bệnh nhiễm độc asen là chứng sạm da, dầy biểu bì, sừng hóa từ đó dẫn đến hoại thƣ hay ung thƣ da. Ngày nay, khoa học đã chứng minh đƣợc asen là nguyên nhân của rất nhiều căn bệnh nguy hiểm khác nhƣ ung thƣ thận, phổi, bàng quang, ruột kết, mũi . Điểm đặc biệt nguy hiểm là cả hai dạng As(III) và As(V) đều là các chất dễ hòa tan trong nƣớc và không mầu, không vị do đó không thể phát hiện bằng trực giác, chính vì thế mà các nhà khoa học gọi chúng là “ sát thủ vô hình “, đáng tiếc mặc dù đã tốn rất nhiều đầu tƣ trong y học nhằm tìm kiếm thuốc và phác đồ điều trị các bệnh liên quan đến nhiễm độc asen nhƣng cho đến nay cộng đồng y học thế giới vẫn chƣa tìm ra một giải pháp hữu hiệu nào. Asen thƣờng có mặt trong thuốc trừ sâu, các loại thuốc diệt nấm, diệt cỏ. As(III) thể hiện độc tính vì nó tấn công vào các nhóm hoạt động –SH của enzim, làm cản trở hoạt động của enzim: SH S [Enzym] + AsO32- [Enzym] As-O- + 2OH- SH S AsO43- có tính chất tƣơng tự PO43- sẽ thay thế ion PO43- gây ức chế enzim, ngăn cản tạo ra ATP là chất sản sinh ra năng lƣợng: CH2-SH CH2-S CH2 CH2 AsO- + 2OH- CH2-SH + AsO33- CH2-S (CH2)5 (CH2)5 C=O C=O Protein Protein (dihidrolipoic-Protein) (phức bị thụ động hóa) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 CH2-OPO32- CH2-OPO32- CH –OH + PO43- CH –OH Enzym ATP C=O C=O (Adenozin triphotphat). H OPO32- Glyxeraldehit, 3-photphat. 1, 3-diphotphat, glyxerat. Nếu có mặt của AsO43- thì quá trình phụ xẩy ra, tạo thành 1- arseno, 3- photphat, glyxerat nên 1,3-diphotphat glyxerat không xẩy ra do đó không hình thành và phát triển ATP. CH2-OPO32- CH2-OPO32- CH –OH + AsO43- CH –OH 3-photphat, Glyxerat, C=O C=O (ngăn cản việc tạo ra ATP) arsenat H OAsO32- asenat Glyxeraldehit, 3-photphat 1-arseno, 3-diphotphat, glyxerat Asen (III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein có lẽ do Asen(III) tấn công vào các liên kết có nhóm sunfua. Tóm lại, tác dụng hóa sinh chính của Asen là làm động tụ protein, tạo phức với enzim và phá hủy quá trình photphat hóa tạo ra ATP. 1.1.4.3. Sắt Sắt là một trong những chất dinh dƣỡng trong cơ thể, sắt có trong tế bào là chất cần thiết để duy trì hoạt động của hệ miễn dịch, duy trì các cơ bắp và điều khiển sự phát triển của tế bào, vì vậy hấp phụ đủ lƣợng sắt trong bữa ăn hằng ngày là rất quan trọng. Thiếu sắt gây mệt mỏi, rụng tóc, kém tập trung, đau đầu…Cơ thể chúng ta có thể hấp thụ hai loại sắt: sắt có trong thịt động vật nhƣ thịt bò, thịt gà, cá…và sắt có nguồn gốc thực vật nhƣ giá đỗ và các gia vị, trong quá trình sử dụng nguồn nƣớc bị nhiễm sắt gây mùi tanh, suy giảm chức năng gan, ngộ độc enzim và gây rối loạn tiêu hóa. 1.1.4.4. Mangan Mangan là chất rất cần cho mọi sinh vật để tồn tại và phát triển. trong cơ thể ngƣời mangan duy trì sự hoạt động của một số men quan trọng và tăng cƣờng quá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9 trình tạo xƣơng. Hằng ngày mỗi ngƣời trƣởng thành cần 2- 5mg mangan. Mangan có nhiều trong ngũ cốc còn nguyên vỏ cám ( gạo, bột mì), trong các loại rau quả mangan cũng có một lƣợng đáng kể. Do nguồn cung cấp mangan khá phong phú và nhu cầu không cao nên hầu nhƣ không ai thiếu mangan. Tuy nhiên, trong quá trình sinh hoạt sử dụng nguồn nƣớc nhiễm mangan cao có thể gây ngộ độc mangan, gây rối loạn hoạt động thần kinh, những ngƣời dễ nhiễm độc mangan thƣờng là trẻ em, ngƣời già, và phụ nữ có thai và những ngƣời mắc bệnh về gan, mật. 1.2. Các giải pháp xử lí asen, sắt, mangan và amoni. Loại bỏ amoni, sắt, mangan đặc biệt là asen để nƣớc đạt tiêu chuẩn an toàn sức khỏe là cần thiết. Trên thế giới có 4 loại hình công nghệ đƣợc áp dụng là: Trao đổi ion, oxi hóa, hấp phụ và phƣơng pháp vi sinh, trong đó phƣơng pháp oxi hóa là phƣơng pháp thông dụng hơn cả, để tăng hiệu quả của quá trình xử lí có thể kết hợp các phƣơng pháp nói trên. 1.2.1. Phương pháp trao đối ion [2,34] Cơ sở của phƣơng pháp dựa trên quá trình trao đổi ion bề mặt chất rắn với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các chất ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nƣớc. Các chất có khả năng trao đổi ion dƣơng từ dung dịch điện ly gọi là các cationit, những chất này mang tính axit. Các chất có khả năng trao đổi ion âm goi là các anionit và chúng mang tính kiềm. Các ion có khả năng trao đổi cả anion và cation thì đƣợc gọi là ionit lƣỡng tính, chất trao đổi ion có thể là chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay đƣợc tổng hợp: - Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên: zeolit, đất sét, fespat… - Các chất trao đổi ion có nguồn gốc vô cơ tổng hợp: silicagen, các oxit và hiđroxit khó tan của một số kim loại: Al, Cr, Zn… - Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên: axit humic của đất ( chất mùn). - Các chất trao đổi ion tổng hợp gồm polime hữu cơ đƣợc gắn các nhóm có khả năng trao đổi ion nhƣ : RSO3H, RCOOH, ROH, RPO3H…Phƣơng pháp này có Ƣu điểm : Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10 + Cho phép thu hồi chất có giá trị với mức độ làm sạch cao. + Thiết bị vận hành đơn giản + Vật liệu có thể tái sinh đƣợc nhiều lần. Trong thực tế nhựa trao đổi ion cần đến 60% thể tích bình chứa và 40% còn lại là thể tích dung dịch đi vào. Do vậy phƣơng pháp này phù hợp cho quy trình sản xuất nhỏ, còn với quy mô sản xuất lớn bị hạn chế và quá trình xử lí cao. 1.2.2. Phương pháp đồng kết tủa [18,30,39,40] Kỹ thuật đồng kết tủa của kim loại dƣới dạng hiđroxit hoặc các hợp chất của chúng đƣợc sử dụng phổ biến nhất để thu hồi kim loại từ dung dịch. Các tác nhân đồng kết tủa thông dụng là xút và vôi. Tuy nhiên, kết tủa hidroxit khó phân tán nên khó thu hồi bằng cách lọc hay xa lắng. Để tách lọc thuận lợi ngƣời ta thêm vào các tác nhân keo tụ, tuyển nổi dƣới dạng polime điện li. Nhƣợc điểm của kĩ thuật này là quá trình kết tủa hidroxit chỉ là khâu xử lí sơ bộ vì không xử lí triệt để, lƣợng bùn thải sinh ra lớn và khó quay vòng, giai đoạn làm khô lâu và khá đắt. So với kĩ thuật đông kết tủa hidroxit, kết tủa dƣới dạng muối cacbonat thu đƣợc kết tủa đồng nhất hơn khi tiến hành ở pH = 8-9, do đó dễ thu hồi kết tủa bằng cách lọc hay gạn. Phƣơng pháp này đƣợc hạn chế bởi một số muối cacbonat kim loại có tích số tan lớn nên hiệu quả tách loại thấp, vì vậy kỹ thuật kết tủa cacbonat ít thông dụng hơn kĩ thuật dạng hidroxit. Hiện tƣợng bão hòa và tạo phức cũng làm giảm hiệu quả xử lí. Để khắc phục ngƣời ta làm tăng số mầm kết tủa bằng cách đƣa cát mịn hoặc CaCO3 dạng huyền phù vào trong dòng thải cần xử lí, nhờ vậy kết tủa thu đƣợc dễ dàng hơn. Kỹ thuật đồng kết tủa dƣới dạng sunfua cũng thƣờng đƣợc sử dụng bởi kết tủa sunfua kim loại có độ tan nhỏ. Kỹ thuật này có thể đƣợc sử dụng khi dòng thải chứa phức chất, thậm chí ngay khi dòng thải chứa các axit có tính oxi hóa. Muối sunfua kim loại kiềm thổ có độ tan khá lớn nên kỹ thuật kết tủa sunfua cho phép thu hồi chọn lọc các kim loại nặng. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là khó thu hồi toàn bộ kết tủa sunfua vì đôi khi chúng tồn tại ở dạng huyền phù keo, giá thành của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
11 tác nhân kết tủa ( NaS, H2S) cao. Ngoài các kỹ thuật trên, ngƣời ta sử dụng một số cách khác nhằm làm giảm nồng độ còn lại của kim loại. đó là các kỹ thuật đồng kết tủa với tác nhân trợ kết tủa hay tạo phức vòng càng, kết tủa dƣới dạng sunfua hữu cơ, những kĩ thuật này thƣờng dẫn đến việc sử dụng nhiều hóa chất, giá thành cao và cần có bƣớc xử lí thứ cấp. 1.2.3. Phương pháp oxi hóa [18,30,39,40] Trong phƣơng pháp oxi hóa thƣờng sử dụng các chất oxi hóa mạnh nhƣ: Cl2, KMnO4, và H2O2 hiện đƣợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là cần bổ xung thêm các tác nhân oxi hóa. 1.Phƣơng pháp oxi hóa bằng oxi không khí: Bản chất của phƣơng pháp là sự oxi hóa ion Me2+ ( Men+ là các ion kim loại cần loại bỏ) thành Me3+ và tách chúng ra khỏi nƣớc dƣới dạng Me(OH)3. Khi có mặt oxi không khí các muối Me2+ có trong nƣớc ngầm sẽ bị oxi hóa thành Me(OH)3 nhanh chóng hơn nếu chúng tiếp xúc với MnO2, Me(OH)3 có trên vật liệu lọc. Nƣớc ngầm thƣờng không chứa oxi hòa tan hoặc có nhƣng với nồng độ rất thấp. Để tăng hàm lƣợng oxi trong nƣớc ngầm thì biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng. 2.Phƣơng pháp oxi hóa bằng clo Quá trình oxi hóa khử: Cl2 + 2e ═ 2Cl- Eo = 1,36 v Khi cho clo vào trong nƣớc, clo sẽ oxi hóa Me2+ thành Me3+ 2Me2+ + Cl2 + 6 H2O = 2Me(OH)3 + 6H+. 3. Oxi hóa Me2+ bằng KMnO4: Me2+ + KMnO4 + 7H2O = 3Me(OH)3 +MnO2 + K+ + 5H+. Trên thực tế, lƣợng KMnO4 tiêu tốn để oxi hóa Me2+ nhìn chung ít hơn so với lƣợng tính toán theo hệ số tỉ lƣợng. Ngƣời ta giải thích hiện tƣợng này là do sự tạo thành MnO2 nhƣ chất xúc tác của phản ứng. Phản ứng xảy ra ở pH = 6 – 9, tốc độ phản ứng nhanh hơn so với việc oxi hóa bởi clo. 4. Oxi hóa Me2+ bằng dioxit clo (ClO2): Me2+ + ClO2 + 3H2O = Me(OH)3 + ClO2 + 3H+. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn