intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xử lý asen trong nước bằng vật liệu zeolit biến tính bởi sắt được điều chế từ tro bay

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST
Báo xấu
47
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của luận văn là chế tạo vật liệu zeolit và zeolit biến tính bởi sắt từ tro bay của nhà máy nhiệt điện Phả Lại, tỉnh Hải Dương; Khảo sát các yếu tố (thời gian, pH, dung lượng hấp phụ cực đại) ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ As của vật liệu hấp phụ đã điều chế; Thử nghiệm khả năng xử lý As có trong mẫu nước ngầm thực tế lấy tại làng Triều Khúc, xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội trên vật liệu điều chế được;

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xử lý asen trong nước bằng vật liệu zeolit biến tính bởi sắt được điều chế từ tro bay

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Mai Thế Nam NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH BỞI SẮT ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ TRO BAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Mai Thế Nam NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH BỞI SẮT ĐƯỢC ĐIỀU CHẾ TỪ TRO BAY Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN VĂN QUY Hà Nội – 2014
  3. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Văn Quy, Giảng viên chính, Trưởng phòng thí nghiệm Phân tích môi trường, khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em từ những bước đầu tiên đến khi hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn tới các cán bộ Phòng thí nghiệm phân tích môi trường, khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tốt luận văn này. Đồng thời xin chân thành cảm ơn nhóm các em sinh viên: Nguyễn Sơn Tùng, Vương Trần Quang - K55 Tiên tiến Khoa hoc môi trường; Phạm Quỳnh Thêu – K55 Công nghệ môi trường; và Lương Huyền Trang, Nguyễn Thành Dương – K56 Tiên tiến Khoa hoc môi trường đã cùng tích cực tham gia trong quá trình thực hiện đề tài này. Em cũng xin gửi lời tri ân tới các thầy cô giáo trong và ngoài khoa Môi trường đã dìu dắt và truyền đạt cho em không chỉ kiến thức học thuật mà cao hơn hết là đạo đức làm người. Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, người thân và bè bạn đã luôn ủng hộ, động viên và giúp đỡ em trong thời gian vừa qua. Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Học viên Mai Thế Nam HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT
  4. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên của từ viết tắt AA Nhôm hoạt tính (Activated Alumina) Quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption AAS Spectrophotometric) As Asen Phân tử có cấu tạo gồm các thành phần là bazơ nitơ anđênin, ATP đường ribôzơ và 3 nhóm phôtphat (Adenosine Triphotphat) Fe-Z Vật liệu zeolit biến tính bởi sắt Phổ nhiễu xạ chuẩn (Joint Committee of Powder Diffraction JCPDS Standard) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microsope) QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam UNICEF Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc (United Nations Children's Fund) XRD Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) Z Zeolit WHO Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization) HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT
  5. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................ 3 1.1. Tổng quan về asen ............................................................................ 3 1.1.1. Hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm trên Thế giới và tại Việt Nam ........................................................................................ 3 1.1.2. Ảnh hưởng của asen trong nước ngầm......................................... 7 1.2. Các biện pháp xử lý asen trong nước ngầm .................................. 12 1.2.1. Phương pháp ôxi hoá .................................................................. 14 1.2.2. Keo tụ - kết tủa............................................................................. 15 1.2.3. Hấp phụ ....................................................................................... 15 1.2.4. Trao đổi ion ................................................................................. 17 1.3. Tổng quan về vật liệu zeolit biến tính bởi Fe ................................ 18 1.3.1. Tro bay ......................................................................................... 18 1.3.2. Zeolit ............................................................................................ 19 1.3.3. Vật liệu zeolit biến tính bởi Fe .................................................... 26 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......... 29 2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................... 29 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................... 29 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu..................................................... 29 2.2.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất sử dụng......................................... 29 2.2.3 Phương pháp tổng hợp, chế tạo vật liệu zeolit từ tro bay ............ 30 2.2.4 Khảo sát khả năng hấp phụ asen của vật liệu Fe-Z .................... 32 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT
  6. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 2.2.5 Phương pháp phân tích ............................................................... 35 2.2.6 Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu ....................................... 35 2.2.7 Phương pháp lấy mẫu và bảo bảo mẫu nước ngầm .................... 35 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................. 36 3.1. Kết quả điều chế vật liệu ................................................................ 36 3.1.1. Cấu trúc tinh thể và thành phần của vật liệu .............................. 36 3.1.2. Đặc tính bề mặt vật liệu ............................................................... 41 3.2. Khả năng hấp phụ asen của vật liệu điều chế ............................... 44 3.2.1. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ ................................................. 44 3.2.2. Ảnh hưởng của PH dung dịch đến khả năng hấp phụ As của vật liệu ............................................................................................... 47 3.2.3. Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu ................................... 48 3.3. Thử nghiệm khả năng xử lý As trong nước ngầm của vật liệu điều chế.................................................................................................... 50 3.4. Đề xuất mô hình thiết bị lọc sử dụng vật liệu Fe-Z quy mô hộ gia đình.................................................................................................. 54 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................. 56 KếT LUậN .................................................................................................. 56 PHỤ LỤC.................................................................................................... 62 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT
  7. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên DANH MỤC BẢNG Bảng 1. So sánh một số công nghệ xử lý asen .............................................. 11 Bảng 2. Thành phần khối lượng tro bay khô của nhà máy nhiệt điện Phả Lại ..................................................................................................................... 29 Bảng 3. Các loại zeolit điều chế từ tro bay [31] ............................................ 39 Bảng 4. Khả năng hấp phụ asen của các vật liệu theo thời gian .................... 44 Bảng 5. Ảnh hưởng của pH trong dung dịch đến hiệu suất hấp phụ As của vật liệu Fe-Z....................................................................................................... 47 Bảng 6. Kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ.............................................. 48 Bảng 7. Vị trí lấy mẫu tại xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội ............... 51 Bảng 8. Nồng độ As và Fe trong nước ngầm tại làng Triều Khúc, xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội ................................................................... 52 Bảng 9. Kết quả khảo sát thực nghiệm xử lý As trong nước ngầm của vật liệu Fe-Z ............................................................................................................. 50 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT
  8. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên DANH MỤC HÌNH Hình 1. Bản đồ phân bố khu vực ô nhiễm As trên thế giới ............................. 3 Hình 2. Bản đồ ô nhiễm As ở Bănglađét......................................................... 4 Hình 3. Bản đồ ô nhiễm As ở Mỹ ................................................................... 5 Hình 4. Bản đồ ô nhiễm As ở Việt Nam ( Nguồn: UNICEP) .......................... 6 Hình 5. Bản đồ ô nhiễm As tại khu vực Đồng bằng sông Hồng ...................... 7 Hình 6. Mô hình diễn giải khả năng ô nhiễm As trong nước ngầm ở đồng bằng ............................................................................................................... 9 Hình 7. Sự tồn tại của As trong môi trường phụ thuộc vào Eh và pH ........... 10 Hình 8. Một số bệnh do nhiễm As ................................................................ 12 Hình 9. Mô tả cấu trúc tứ diện của SiO4và AlO4, định hướng cấu trúc khung của zeolite (theo Elliot, 2006)....................................................................... 21 Hình 10. Mô tả quá trình tổng hợp thuỷ nhiệt zeolit ..................................... 25 Hình 11. Sơ đồ chế tạo vật liệu Z từ Tro bay ................................................ 30 Hình 12. Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu Fe-Z ............................................. 31 Hình 13. Giản đồ XRD của mẫu tro bay ban đầu .......................................... 36 Hình 14. Giản đồ XRD của vật liệu Z........................................................... 37 Hình 15. Miêu tả hoạt hóa của kiềm đối với tro bay[14,21,26] ..................... 38 Hình 16. Giản đồ XRD của vật liệu Fe-Z ..................................................... 40 Hình 17. Ảnh SEM bề mặt tro bay, zeolite và vật liệu Fe-Z ở kích thước 20µm ............................................................................................................ 41 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT
  9. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 18. Ảnh SEM bề mặt Tro bay, Zeolit và vật liệu Z-Fe ở kích thước 1µm ..................................................................................................................... 43 Hình 19. So sánh khả năng hấp phụ As của các vật liệu điều chế được ........ 45 Hình 20. Cấu trúc tinh thể zeolit biến tính Fe sau khi hấp phụ As ................ 46 Hình 21. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc khả năng hấp phụ As của vật liệu vào pH của dung dịch ......................................................................................... 47 Hình 22. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ................................... 49 Hình 23. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ................................. 50 Hình 24. Bản đồ vị trí lấy mẫu nước ngầm ................................................... 51 Hình 25. Hiệu quả hấp phụ As của vật liệu Fe-Z trong nước ngầm theo thời gian .............................................................................................................. 53 Hình 26. Mô hình cột lọc xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình ... 55 HVCH Mai Thế Nam K19 KHMT
  10. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên MỞ ĐẦU Nước là một trong những nhân tố vô cùng quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của con người. Với sự bùng nổ dân số thế giới, cung cấp nước sạch phục vụ nhu cầu ăn uống và sinh hoạt của con người đang là một vấn đề lớn mà xã hội quan tâm. Trong khi nguồn nước tại các sông, suối, ao, hồ đang ngày càng bị ô nhiễm nặng bởi nước thải sinh hoạt, nước thải từ các nhà máy công nghiệp thì việc sử dụng nguồn nước ngầm như là một giải pháp hữu hiệu. Tuy nhiên trong quá trình khai thác nước ngầm, sự tồn tại của asen trong nước có khả năng gây ra những căn bệnh vô cùng nguy hiểm đe doạ sức khoẻ và tính mạng của con người. Chính vì vậy, nghiên cứu nhằm loại bỏ asen (As) ra khỏi nước ngầm đang là một vấn đề cấp bách và cần được quan tâm nghiên cứu. Để giải quyết vấn đề cấp bách về ô nhiễm As trong nguồn nước và bảo vệ sức khỏe của người dân, các nhà khoa học trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu về phương pháp loại bỏ As. Trong đó có nhiều công trình đã thành công trong việc sử dụng các vật liệu mới như đá ong biến tính, nano cacbon,...để xử lý As. Các phương pháp xử lý As đều có những ưu, nhược điểm và hiệu quả xử lý khác nhau, tùy vào điều kiện để lựa chọn phương pháp và công nghệ phù hợp nhất. Trong đó, phương pháp hấp phụ đang được sử dụng rộng rãi vì tính kinh tế và hiệu quả của nó. Tuy nhiên, các vật liệu loại As thương mại đang được bán trên thị trường hiện nay có giá thành khá cao. Và với điều kiện kinh tế hiện tại của đất nước, đại đa số người dân không đủ khả năng chi trả cho nhu cầu sử dụng các vật liệu này. Nhằm góp phần giải quyết vấn đề trên, việc tận dụng các nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền, các nguồn phế thải (rơm rạ, tro bay, bùn thải,…) để tổng hợp các loại vật liệu hấp phụ có khả năng xử lý As tốt hơn, dễ chế tạo và quan trọng nhất là giá thành rẻ, phù hợp với cả những người dân có thu nhập thấp đang được quan tâm đến. Hiện nay, vật liệu hấp phụ zeolit đang được các nhà khoa học chú ý và đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp zeolit từ các nguồn nguyên liệu khác nhau. Trong đó, tổng hợp zeolit từ tro bay của các nhà máy nhiệt điện có hiệu quả cao, giá HVCH Mai Thế Nam 1 K19 KHMT
  11. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành chi phí nguyên liệu rẻ, và đồng làm giảm lượng chất thải ra môi trường. Chính vì vậy, việc lựa chọn và thực hiện đề tài luận văn “Nghiên cứu xử lý asen trong nước bằng vật liệu zeolit biến tính bởi sắt được điều chế từ tro bay” không chỉ mở thêm hướng sử dụng hợp lý nguồn tro bay phát thải từ quá trình đốt than tại các nhà máy nhiệt điện, mà còn tạo thêm nguồn vật liệu có khả năng xử lý As trong nước ngầm. Nội dung nghiên cứu bao gồm:  Chế tạo vật liệu zeolit và zeolit biến tính bởi sắt từ tro bay của nhà máy nhiệt điện Phả Lại, tỉnh Hải Dương;  Khảo sát các yếu tố (thời gian, pH, dung lượng hấp phụ cực đại) ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ As của vật liệu hấp phụ đã điều chế;  Thử nghiệm khả năng xử lý As có trong mẫu nước ngầm thực tế lấy tại làng Triều Khúc, xã Tân Triều, huyện Thanh Trì, Hà Nội trên vật liệu điều chế được;  Đề xuất mô hình xử lý As trong nước ngầm quy mô hộ gia đình. HVCH Mai Thế Nam 2 K19 KHMT
  12. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về asen 1.1.1. Hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm trên Thế giới và tại Việt Nam a) Trên Thế giới Ô nhiễm As trong nước ngầm đã được phát hiện từ những năm đầu của thập niên 80 của thế kỷ 20 khi hàm lượng As trong nước khai thác >50 µg/L. Hiện nay, trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị bệnh đen và rụng móng chân, sừng hoá da, ung thư da… do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ As cao. Nhiều nước và vùng lãnh thổ đã phát hiện hàm lượng As rất cao trong nguồn nước sinh hoạt như Canada, Chile, Ác-hen-ti-na, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Bănglađét ... Sự có mặt của As ở các vùng khác nhau trên thế giới được thể hiện trên bản đồ phân bố Hình 1. Hình 1. Bản đồ phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới Khu vực nhiễm As nghiêm trọng nhất là vùng đồng bằng châu thổ sông Ganges nằm giữa Tây Bengal của Ấn Độ và Bănglađét [16]. Ở Tây Bengal, trên 40 triệu người có nguy cơ nhiễm độc As do sống trong các khu vực có nồng độ As cao. HVCH Mai Thế Nam 3 K19 KHMT
  13. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tới nay đã có 0,2 triệu người bị nhiễm và nồng độ As tối đa trong nước cao gấp 370 lần nồng độ cho phép của WHO. Băngladesh là nơi nhiễm As nghiêm trọng nhất được phát hiện, có đến 95% dân số sử dụng nước ngầm làm nguồn nước chính để ăn uống và sinh hoạt. Phần lớn các giếng nước ngầm tại Bangladesh được xây dựng từ giữa những năm 1980, nhưng đến mãi những năm 1990 vấn đề ô nhiễm As trên diện rộng mới được phát hiện. Thử nghiệm trên 8000 giếng khoan ở 60/64 tỉnh trong cả nước thấy có 51% số mẫu nước có hàm lượng As vượt quá 50µg/L (gấp 5 lần so với tiêu chuẩn của WHO). Hình 2. Bản đồ ô nhiễm asen ở Bănglađét HVCH Mai Thế Nam 4 K19 KHMT
  14. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Ở Mỹ, theo những nghiên cứu mới nhất cho thấy trên 3 triệu người dân Mỹ có nguy cơ nhiễm độc As, mức độ nhiễm As trong nước uống dao động từ 0,045 – 0,092 mg/L. Còn ở Nhật Bản, những nạn nhân đầu tiên có triệu chứng nhiễm As đã được phát hiện từ năm 1971, cho đến năm 1995 đã có 217 nạn nhân chết vì As. Hình 3. Bản đồ ô nhiễm asen ở Mỹ b) Tại Việt Nam Do cấu tạo tự nhiên của địa chất, nhiều vùng của nước ta nước ngầm bị nhiễm As, điển hình là hai vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng và sông Mê Kông. HVCH Mai Thế Nam 5 K19 KHMT
  15. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Bản đồ thể hiện các khu vực nhiễm As trong nước ngầm trên toàn quốc được thể hiện trên Hình 4. Hình 4. Bản đồ ô nhiễm asen ở Việt Nam ( Nguồn: UNICEP) Ở khu vực Đồng bằng sông Hồng, tại các tỉnh Hưng Yên, Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, và Hải Dương, đều bị ô nhiễm nặng As trong nước giếng khảo sát. Theo thống kê của Unicef và WHO cho thấy, ở Việt Nam hiện nay cứ 5 người thì có một người có nguy cơ nhiễm As trong nước. Rất nhiều nơi nhiễm As ở mức độ cao đã được phát hiện và nơi nhiễm nặng nhất là tỉnh Hà Nam. Trong khoảng gần 1 triệu dân Hà Nam thì có khoảng 300 ngàn người bị phơi nhiễm As. Ô nhiễm hầu hết là các giếng nhỏ của gia đình, riêng đồng bằng Bắc Bộ có khoảng 5 triệu chiếc giếng như vậy. Đánh giá của UNICEF còn cho thấy, khu vực phía nam Hà Nội (cũ) ô nhiễm As nặng nhất, thậm chí đứng đầu danh sách các địa chỉ ô nhiễm asen trên toàn quốc, đặc biệt tại một số khu vực thuộc phường Quỳnh Lôi (quận Hai Bà Trưng), khu vực Thanh Trì. Khu vực Hà Nội mở rộng hiện nay bao gồm cả Hà Nội cũ và Hà Tây cũ đều nằm trong danh sách có nguồn nước bị nhiễm asen cao như xã Đông Lỗ (Ứng Hòa), Liên Phương, Khánh Hà (Thường Tín), Thọ Xuân (Đan Phượng), Phương Trung (Thanh Oai)… Bản đồ phân bố ô nhiễm As trong nước ngầm tại khu vực đồng bằng sông Hồng được thể hiện trên Hình 5. HVCH Mai Thế Nam 6 K19 KHMT
  16. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 5. Bản đồ ô nhiễm asen tại khu vực Đồng bằng sông Hồng Trong hơn 2 năm (2003 - 2005), Chính phủ Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ As trong nước của 71.000 giếng khoan thuộc 15 tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam. Kết quả phân tích cho thấy, nguồn nước giếng khoan của các tỉnh vùng lưu vực sông Hồng: Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương và các tỉnh An Giang, Đồng Tháp thuộc lưu vực sông Mê Kông đều bị nhiễm As rất cao. Tỷ lệ các giếng có nồng độ As từ 0,1mg/L đến > 0,5 mg/L (cao hơn Quy chuẩn cho phép của Việt Nam (QCVN 01:2009/BYT ) và Tổ chức Y tế thế giới 10 - 50 lần) của các xã dao động từ 59,6 - 80%. 1.1.2. Ảnh hưởng của asen trong nước ngầm  Nguồn gốc  Nguồn gốc tự nhiên As có mặt trong nước ngầm do sự tương tác qua lại giữa đá mẹ, quặng, khoáng vật, vật liệu trầm tích với nước ngầm thông qua sự tổ hợp các quá trình tự nhiên: các phản ứng phong hóa, hoạt động sinh học và phun trào của núi lửa,… Sự HVCH Mai Thế Nam 7 K19 KHMT
  17. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên di chuyển As từ pha rắn sang pha nước quyết định bởi pH, thế oxy hóa khử (Eh), DO và nhiệt độ của môi trường nước. Các nhà khoa học đã nhận ra bốn cơ chế di động của As từ trầm tích vào nước ngầm: Cơ chế 1: Oxy hoá hoà tan các khoáng vật chứa As như Arsenopyrit (FeAsS) [29] 4FeAsS + 13O2 + 6H2O  4FeSO4 + 4H3AsO4 Quá trình oxy hoá hoà tan As xảy ra trong môi trường oxy hoá và As tồn tại trong nước ở trạng thái hoá trị 5. Cơ chế này phù hợp với các tầng chứa nước chịu ảnh hưởng của khai thác và chế biến quặng. As được giải phóng do sự oxy hoá arsenopyrit trong sét hoặc các lớp than bùn xen giữa chúng, hoặc do nước giàu As do các các đứt gãy cắt qua các vùng đá mắc ma giàu As ở các vùng núi xa thấm vào tầng chứa nước dưới đất ở đồng bằng. Khả năng ô nhiễm As trong nước ngầm ở vùng đồng bằng được thể hiện trên Hình 6 [4]. Cơ chế 2: Anion asenat AsO43- hấp phụ trên khoáng vật ngập nước được giải phóng ra nước bởi sự trao đổi cạnh tranh của các anion photphat có mặt khi sử dụng phân bón hóa học. Cơ chế 3: Dưới điều kiện yếm khí đã xảy ra quá trình khử của hydroxit sắt (FeOOH) (Hfo) và sự giải phóng As đã hấp phụ ra khỏi nguồn nước. Đại diện của Hfo là goethite và tác nhân khử là các vật chất hữu cơ tự nhiên (NOM viết chung là CH2O) có trong bồi tích phù sa [28]: 4FeOOH(As) + CH2O + 7H+  Fe2+ + HCO3-+ 6H2O + As(III+V) Nước ngầm trong trường hợp này sẽ có hàm lượng Fe(II) cao và thông thường hàm lượng As trong nước đồng biến với hàm lượng Fe2+ và nghịch biến với hàm lượng sunfat. HVCH Mai Thế Nam 8 K19 KHMT
  18. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hình 6. Mô hình diễn giải khả năng ô nhiễm As trong nước ngầm ở đồng bằng Ghi chú: 1. Đới chứa quặng (hoặc đới biến đổi nhiệt dịch giàu As) chưa xuất lộ trong các vùng macma kế cận; 2. Các vùng đá xâm nhập kế cận đồng bằng; 2. Các vùng đá phun trào kế cận đồng bằng; 3. Các đứt gãy cắt qua vùng quặng giàu As chưa xuất lộ; 4. Trầm tích Đệ tứ. Cơ chế 4: As hấp phụ trên Hfo được thay thế bằng bicacbonat [15]. Đây là cơ chế xảy ra trong quá trình tạo phức trên bề mặt các Hfo. FeOOH(As) + HCO3-  FeOOH(HCO3) + As (III+V)  Nguồn gốc nhân tạo [11,12] Các hợp chất As vô cơ sinh ra có thể do kết quả của quá trình di chuyển As dưới các điều kiện tự nhiên, nhưng con người có ảnh hưởng quan trọng thông qua các hoạt động khai thác mỏ, xây các nhà máy địa nhiệt điện, đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch, thải các rác thải công nghiệp, hóa chất, dùng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu chứa As, thuốc diệt cỏ, phụ gia làm khô lương thực và dùng làm phụ gia cho thức ăn gia súc, đặc biệt cho gia cầm… Các nguồn thải này có chứa As chưa được xử lý, thải ra môi trường làm ô nhiễm nguồn nước mặt, thấm qua đất sau đó xâm nhập vào nguồn nước ngầm.  Các dạng tồn tại của As trong nước ngầm [13,15,23] Trong nước ngầm, As thường tồn tại chủ yếu ở 2 dạng hợp chất vô cơ là asenat [As(V)], asenit [As(III)] tùy thuộc vào điều kiện ôxi hóa – khử của môi HVCH Mai Thế Nam 9 K19 KHMT
  19. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên trường. Nước ngầm có môi trường yếm khí ( môi trường khử) nên As tồn tại yếu ở dạng asenit và ngược lại nước bề mặt có môi trường giàu không khí (môi trường oxy hóa) asen tồn tại chủ yếu ở dạng arsenat. Cả asenat và asenit tồn tại bốn dạng phân tử khác nhau phụ thuộc và pH và thế oxy hóa khử (Eh) của môi trường. Hình 7. Sự tồn tại của As trong môi trường phụ thuộc vào Eh và pH Trong điều kiện oxy hóa, chủ yếu H2AsO4- chiếm ưu thế ở pH thấp (pH
  20. Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên As là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể, nhưng ở liều lượng cao thì rất độc [10]. Tính độc cấp của As là chết người và tính độc trường diễn làm thay đổi huyết sắc tố da, ung thư da và nếu con người ăn thực phẩm hoặc uống phải đồ uống có hàm lượng As cao hơn hàm lượng cho phép thường dẫn đến ung thư phổi, thận và bàng quang [Wu và cs., 1998, WHO, 2001]. Ngoài ra, As còn ảnh hưởng đến thực vật như một chất cản trở trao đổi chất, làm giảm mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trường thiếu photpho. Độc tính của các hợp chất As đối với sinh vật dưới nước giảm dần theo dãy Asin (As2H3) > asenit > asenat > hợp chất As hữu cơ [20]. As xâm nhập vào cơ thể bằng tất cả các con đường như hít thở, ăn uống và thẩm thấu qua da [10]. Tuy nhiên, chủ yếu là do ăn uống, trong đó con đường phổ biến nhất là thông qua sử dụng nước. Liều lượng gây chết của As (LD50) đối với con người là 1–4 mg/kg trọng lượng [10]. As (III) thể hiện tính độc bằng việc tấn công vào các nhóm -SH của các enzym, làm cản trở hoạt động thậm chí phá huỷ enzym [4]. Có thể minh hoạ quá trình đó theo phương trình sau: Theo phương trình trên, khi hàm lượng As (III) cao sẽ làm đông tụ các Protein dẫn đến ngưng tụ hoạt động hoặc phá huỷ tế bào sống. Asenat dễ kết tủa với các kim loại và ít độc tính hơn so với dạng asenit. Khi vào cơ thể, asenat thế chỗ của photphat (ATP), do đó ATP sẽ không được tạo thành. Một số bệnh do nhiễm độc As do sử dụng nguồn nước nhiễm As được thể hiện trên Hình 8. Do mức độ độc hại của As, năm 1993, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã đề nghị hạ mức tiêu chuẩn của As trong nước uống từ 50µg/L xuống 10µg/L. Bộ Y tế Việt Nam cũng đã đưa ra QCVN 01:2009/BYT “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống” nồng độ cho phép của As trong nước uống là 10µg/L. HVCH Mai Thế Nam 11 K19 KHMT
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0