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 ngầm bằng vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2)

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST
Báo xấu
35
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 biến tính MnO2 có khả năng xử lý hiệu quả asen trong nước ngầm; Khảo sát các yếu tố (thời gian, pH, nồng độ ban đầu) ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ asen của vật liệu zeolit biến tính MnO2 đã điều chế được; Thử nghiệm khả năng xử lý As trong mẫu nước ngầm thực tế tại Hà Nội trên vật liệu chế tạo được; Đề xuất mô hình xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình.

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 ngầm bằng vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2)

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Vũ Minh Thắng NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC NGẦM BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH ĐIOXÍT MANGAN (MnO2) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2012
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Vũ Minh Thắng NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ASEN TRONG NƢỚC NGẦM BẰNG VẬT LIỆU ZEOLIT BIẾN TÍNH ĐIOXÍT MANGAN (MnO2) Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN VĂN QUY Hà Nội – Năm 2012
  3. MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 Chƣơng 1 – TỔNG QUAN ........................................................................... 3 1.1. Tổng quan về Asen ....................................................................................... 3 1.1.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 3 1.1.2. Tính chất vật lý và hoá học ..................................................................... 3 1.1.3. Độc tính của As ...................................................................................... 5 1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm As trên thế giới và tại Việt Nam............................... 7 1.2. Các biện pháp xử lý As trong nước ngầm.................................................... 11 1.2.1. Phương pháp ôxi hoá ............................................................................ 12 1.2.2. Keo tụ - kết tủa ..................................................................................... 14 1.2.3. Hấp phụ ................................................................................................ 14 1.2.4. Trao đổi ion .......................................................................................... 16 1.2.5. Các phương pháp lọc ............................................................................ 17 1.3. Tổng quan về vật liệu zeolit biến tính MnO2 ............................................... 17 1.3.1. Tro bay ................................................................................................. 17 1.3.2. Zeolit .................................................................................................... 17 1.3.3. Đioxít mangan ...................................................................................... 24 1.3.4. Vật liệu zeolit biến tính điôxit mangan ................................................. 25 Chƣơng 2 – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 30 2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 30 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 30 2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ............................................................... 30 2.2.2. Phương pháp tổng hợp, chế tạo vật liệu ................................................ 30 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu đặc tính vật liệu............................................. 33 2.2.4. Khảo sát khả năng hấp phụ As của vật liệu ........................................... 33 2.2.5. Phương pháp phân tích ......................................................................... 35 2.2.6. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu ................................................. 36 2.2.7. Thử nghiệm khả năng xử lý As trong nước ngầm của vật liệu điều chế. 36
  4. 2.3. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất sử dụng.......................................................... 36 Chƣơng 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 38 3.1. Kết quả điều chế vật liệu ............................................................................. 38 3.1.1. Điều chế zeolit từ tro bay ...................................................................... 38 3.1.2. Đặc tính của vật liệu ............................................................................. 41 3.2. Khả năng hấp phụ As của vật liệu điều chế ................................................. 44 3.2.1. Thời gian đạt hấp phụ cân bằng ............................................................ 44 3.2.2. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng hấp phụ ............................ 47 3.2.3. Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu MZ ....................................... 50 3.3. Thử nghiệm khả năng xử lý As trong nước ngầm của vật liệu điều chế ....... 53 3.4. Đề xuất mô hình thiết bị lọc sử dụng vật liệu MZ quy mô hộ gia đình ........ 56 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................. 58 Kết luận ............................................................................................................. 58 Khuyến nghị ....................................................................................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 60 Tiếng Việt .......................................................................................................... 60 Tiếng Anh .......................................................................................................... 61 Tài liệu internet .................................................................................................. 64
  5. DANH MỤC BẢNG Bảng 1. So sánh một số công nghệ xử lý As .......................................................... 11 Bảng 2. Tổng hợp khả năng hấp phụ As của một số zeolit tự nhiên và tổng hợp .... 27 Bảng 3. Thành phần phần trăm khối lượng của tro bay khô ở nhà máy nhiệt điện Phả Lại .................................................................................................................. 30 Bảng 4. Các loại hoá chất sử dụng ......................................................................... 36 Bảng 5. Các loại zeolit điều chế từ tro bay ............................................................. 39 Bảng 6. Ảnh hưởng của pH đến lượng Mn giải phóng ra khỏi vật liệu MZ ............ 43 Bảng 7. Nồng độ As trong dung dịch khi xử lý bằng tro bay và vật liệu Z ở các khoảng thời gian khác nhau ................................................................................... 46 Bảng 8. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến hiệu suất hấp phụ As của mẫu MZ ...... 47 Bảng 9. Kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ ....................................................... 50 Bảng 10. Nồng độ As trong nước ngầm tại một số hộ dân thuộc 2 xã Đông La và An Khánh, Hoài Đức, Hà Nội ..................................................................................... 53 Bảng 11. Ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất hấp phụ As trong nước ngầm của vật liệu biến tính .................................................................................................... 55
  6. DANH MỤC HÌNH Hình 1. Các dạng tồn tại của As(III) phụ thuộc pH [40]........................................... 4 Hình 2. Các dạng tồn tại của As(V) phụ thuộc pH ................................................... 5 Hình 3. Một số bệnh do nhiễm độc As ..................................................................... 6 Hình 4. Hiện trạng ô nhiễm As trên thế giới với số lượng người bị ảnh hưởng tại mỗi quốc gia ............................................................................................................ 8 Hình 5. Sự phân bố nồng độ As theo chiều thẳng đứng trong nước ngầm và đất ...... 9 Hình 6. Bản đồ các khu vực nhiễm As tại Việt Nam ................................................ 9 Hình 7. Bản đồ ô nhiễm As tại khu vực đồng bằng sông Hồng .............................. 10 Hình 8. Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit .............................................................. 19 Hình 9. Mô tả quá trình tổng hợp thuỷ nhiệt zeolit................................................. 23 Hình 10. Mô hình phân tử MnO2 ........................................................................... 24 Hình 11. Mô tả sự biến đổi bề mặt của zeolit bởi các chất bề mặt và sự hấp phụ As (V)......................................................................................................................... 28 Hình 12. Quy trình điều chế vật liệu Z ................................................................... 31 Hình 13. Quy trình chế tạo vật liệu biến tính MZ ................................................... 32 Hình 14. Cơ chế của quá trình tổng hợp zeolit từ tro bay ....................................... 39 Hình 15. Chuỗi phân huỷ của MnO2 dưới tác dụng của nhiệt độ ............................ 40 Hình 16. Ảnh chụp SEM của vật liệu Z ................................................................. 41 Hình 17. Ảnh chụp SEM của vật liệu MZ .............................................................. 42 Hình 18. Phần trăm mangan giải phóng phụ thuộc pH ........................................... 44 Hình 19. Ảnh hưởng của thời gian khuấy đến dung lượng hấp phụ As................... 45 Hình 20. Khả năng hấp phụ As của các vật liệu tro bay, zeolit và zeolit biến tính MnO2 (MZ) ở các khoảng thời gian khác nhau ...................................................... 46 Hình 21. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As .......................................... 48 Hình 22. Các dạng tồn tại của As theo Eh và pH trong dung dịch [16]................... 49 Hình 23. Đường đẳng nhiệt hấp phụ As trên vật liệu MZ....................................... 51
  7. Hình 24. Dạng tuyến tính phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của As trên vật liệu biến tính .................................................................................................... 51 Hình 25. Dạng tuyến tính phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich của As trên vật liệu MZ ............................................................................................................ 52 Hình 26. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước ngầm ĐL1 ...................................................... 55 Hình 27. Ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ cân bằng sau hấp phụ As trong nước ngầm của vật liệu biến tính .................................................................................... 56 Hình 28. Mô hình cột lọc xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình ............. 57
  8. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AAS: Quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric) ATP: Là phân tử có cấu tạo gồm các thành phần là bazơ nitơ anđênin, đường ribôzơ và 3 nhóm phốtphat (Adenosine Triphotphat). As: Asen BTNMT: Bộ Tài nguyên Môi trường LD50: Liều lượng gây chết trung bình (Lethal Dose 50%). SEM: Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microsope) SORAS: Ôxy hóa và loại bỏ asen bằng năng lượng mặt trời (Solar Oxidation and Removal of Arsenic) QCVN: Quy chuẩn Việt Nam UNICEF: Quỹ Nhi đồng Liên Hiệp Quốc (United Nations Children's Fund). US EPA: Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (United States Environmental Protection Agency) XRD: Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction pattern) WHO: Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization)
  9. Luận văn thạc sĩ 2012 MỞ ĐẦU Ô nhiễm nước đang là vấn đề nóng bỏng và là mối quan tâm hàng đầu trên thế giới hiện nay. Các chất ô nhiễm có thể tồn tại trong nước ở cả hai dạng tan hoặc không tan như các chất hữu cơ, các hợp chất của nitơ, kim loại nặng,... Tại Việt Nam, nước ngầm được sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt chính của nhiều cộng đồng dân cư. Sự có mặt của asen trong nước ngầm tại nhiều khu vực, nhất là vùng nông thôn tại Việt Nam đã và đang gây ra những nguy cơ cho sức khỏe con người. Theo thống kê của Bộ Y tế, tính đến năm 2010, hiện có 21% dân số Việt Nam đang dùng nguồn nước nhiễm asen vượt quá mức cho phép và tình trạng nhiễm độc asen ngày càng rõ rệt và nặng nề trong dân cư, đặc biệt ở khu vực đồng bằng sông Hồng. Vì vậy cần phải tìm ra những giải pháp nhằm loại bỏ asen khỏi nguồn nước ngầm để bảo vệ sức khỏe của người dân. Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều phương pháp xử lý asen như: hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, lắng lọc, thẩm thấu ngược, điện thẩm tích,... 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 asen. Các phương pháp trên đều có những ưu, nhược điểm và hiệu quả xử lý asen khác nhau. Tuy nhiên, phương pháp hấp phụ đang được sử dụng rộng rãi vì tính kinh tế và hiệu quả của nó. Zeolit là loại khoáng chất aluminosilicat ở trạng thái tinh thể hiđrat hoá, thường được sử dụng làm chất xúc tác có hoạt tính và độ chọn lọc cao trong công nghiệp lọc - hoá dầu. Ngoài ra zeolit còn là một chất hấp phụ rất tốt, vì vậy nó còn được dùng nhiều vào mục đích xử lý các chất ô nhiễm. Tuy nhiên để có thể vận dụng vật liệu này vào thực tế cần tìm kiếm điều chế zeolit từ những loại vật liệu có sẵn, rẻ tiền như tro bay, khoáng sét,…Thời gian gần đây, các ôxít kim loại, trong đó có MnO2 là vật liệu hấp phụ cũng được nghiên cứu. Trong tự nhiên MnO2 tồn tại ở dạng quặng và có trữ lượng khá dồi dào ở Việt Nam. Vì thế triển vọng kết hợp hai loại vật liệu này thành một loại vật liệu có khả năng hấp phụ tốt kim loại nặng trong nước là rất khả quan. Vũ Minh Thắng 1 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  10. Luận văn thạc sĩ 2012 Hiện nay, việc nghiên cứu chế tạo vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2) để xử lý asen trong nước ngầm mới chỉ bước đầu được nghiên cứu ở trên thế giới, chưa có nhiều các số liệu công bố cũng như các nghiên cứu ứng dụng thực tế. Vì vậy, việc chọn đề tài ―Nghiên cứu xử lý asen trong nước ngầm bằng vật liệu zeolit biến tính đioxít mangan (MnO2)‖ nhằm điều chế vật liệu mới ứng dụng trong xử lý Asen. Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Chế tạo vật liệu zeolit biến tính MnO2 có khả năng xử lý hiệu quả asen trong nước ngầm; - Khảo sát các yếu tố (thời gian, pH, nồng độ ban đầu) ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ asen của vật liệu zeolit biến tính MnO2 đã điều chế được; - Thử nghiệm khả năng xử lý As trong mẫu nước ngầm thực tế tại Hà Nội trên vật liệu chế tạo được; - Đề xuất mô hình xử lý nước ngầm nhiễm As quy mô hộ gia đình. Vũ Minh Thắng 2 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  11. Luận văn thạc sĩ 2012 Chƣơng 1 – TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về Asen 1.1.1. Giới thiệu chung Asen (As) là nguyên tố phổ biến thứ 20 trong vỏ trái đất, thứ 14 trong nước biển và thứ 12 trong cơ thể con người [18]. As là nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm chính nhóm V trong bảng Hệ thống tuần hoàn Mendeleep. As có thể tồn tại trong hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ với bốn mức hóa trị là: -3, 0, +3 và +5. Trong nước tự nhiên, As tồn tại chủ yếu ở 2 dạng hợp chất vô cơ là asenat [As(V)], asenit [As(III)]. As(V) là dạng tồn tại chủ yếu của As trong nước bề mặt và As(III) là dạng chủ yếu của As trong nước ngầm. 1.1.2. Tính chất vật lý và hoá học  Tính chất vật lý As dạng nguyên tố (hóa trị 0) không tan trong nước và rất hiếm gặp ở trạng thái tự do. Nguyên tố As có một số dạng thù hình: Phi kim loại và kim loại. Dạng phi kim loại của As được hình thành khi làm ngưng tụ hơi tạo nên chất rắn màu vàng gọi là As vàng. As vàng có mạng lưới lập phương, gồm những phần tử As4 liên kết với nhau bằng lực Vanderwall, tan trong CS2 cho dung dịch gồm những phần tử tứ diện As4. As vàng kém bền, ở nhiệt độ thường nó chuyển sang dạng kim loại. Dạng kim loại của As có màu bạc trắng, là chất dạng polyme có mạng lưới nguyên tử, mỗi nguyên tử As liên kết với 3 nguyên tử As bao quanh bằng liên kết As-As. Nó có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt nhưng giòn, dễ nghiền thành bột, không tan trong CS2. Hơi As cũng gồm những phân tử tứ diện As4, có mùi tỏi, rất độc. Phân tử As4 bắt đầu phân hủy ở 13250C và phân hủy hoàn toàn ở 17000C [2,5,11,34].  Tính chất hoá học Trong không khí, As bị oxi hóa trên bề mặt, khi đun nóng tạo thành oxit: 4As + 3O2 → 2As2O3 Ở dạng bột nhỏ, As bốc cháy trong khí clo tạo thành asen triclorua: Vũ Minh Thắng 3 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  12. Luận văn thạc sĩ 2012 2As + 3Cl2 → 2AsCl3 Khi đun nóng, As tương tác với brom, iot, lưu huỳnh. As tạo nên các asenua với các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác và tạo hợp kim với các kim loại còn lại. Có thế điện cực dương, As không tan trong dung dịch axit clohidric nhưng tan trong dung dịch axit nitric, tạo ra asenic H3AsO4: 3As + 5HNO3 + 2H2O → 3H3AsO4 + 5NO As có thể tan trong kiềm nóng chảy giải phóng khí H2: 2As + 6NaOH → 2Na3AsO3 + 3H2  Dạng tồn tại của As Ở trạng thái tự nhiên As tồn tại nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng dạng gây ngộ độc và ảnh hưởng tới con người nhiều nhất là As(III) như Asen(III) florua (AsF3); Asen(III) clorua (AsCl3); Asen(III) bromua (AsBr3); As(V) clorua (AsCl5); Asen(V) florua (AsF5); Asen(III) oxit (As2O3); Asen(V) oxit (As2O5); Asen(III) sunfua (As2S3); Asen(V) sunfua (As2S5). Trong môi trường oxi hoá và thoáng khí, dạng tồn tại chủ yếu của As trong nước và đất là asenat. As có thể bền với một dãy các oxi -anion: H3AsO4, H2AsO4, HAsO42- và AsO43-. Dưới điều kiện khử và ngập nước (
  13. Luận văn thạc sĩ 2012 Hình 2. Các dạng tồn tại của As(V) phụ thuộc pH Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào thế oxi hoá khử Eh và pH của môi trường và các nhân tố vật lý, hoá học, sinh học khác. Trong môi trường trung tính, asenat tồn tại chủ yếu ở dạng H2AsO4- và HAsO42- , còn asenit tồn tại chủ yếu ở dạng axit không phân ly H3AsO3. 1.1.3. Độc tính của As Nhiễm độc As đã được xác định là một vấn đề mang tính cộng đồng. Về ngắn hạn, tiếp xúc với As có thể gây ra các vấn đề đến da, hô hấp, tiêu hóa và tim mạch, gây đột biến và ung thư, có tác động đến hệ thống miễn dịch. As có vai trò trong trao đổi nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. As 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 tăng dần theo dãy As → asenat → asenit → hợp chất As hữu cơ. Độc tính của As liên quan đến sự hấp thụ và thời gian lưu của nó trong cơ thể. Liều lượng gây chết của As (LD50) đối với con người là 1–4 mg/kg trọng lượng [24]. As xâm nhập vào cơ thể bằng tất cả các con đường như hít thở, ăn uống và thẩm thấu qua da. As đi vào cơ thể người thông qua chuỗi thức ăn trong một ngày đêm khoảng 25-50µg, qua bụi không khí 1,4µg, các đường khác 0,04–1,4µg [3]. Trong đó, uống nước nhiễm As là con đường xâm nhập chính. Khi vào cơ thể, As (III) ngay lập tức tấn công vào các enzim có chứa nhóm –SH và cản trở hoạt động của chúng [17]. Vũ Minh Thắng 5 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  14. Luận văn thạc sĩ 2012 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. Hình 3. Một số bệnh do nhiễm độc As 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. Năm 2001 Tổ chức Bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) đã thực hiện tiêu chuẩn mới này. Bộ Y tế Việt Nam cũng đã đưa ra quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ về giảm lượng cho phép của As trong nước uống từ 50µg/L xuống 10µg/L [1]. Theo QCVN 09:2008/BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường, nồng độ As cho phép trong nước ngầm là 0,05 mg/l [3,7]. Nhiễm độc As được chia làm hai dạng: nhiễm độc cấp tính và nhiễm độc mãn tính. Nhiễm độc cấp tính Qua đường tiêu hóa: các triệu chứng nhiễm độc như đau bụng, nôn, bỏng, khô miệng, tiêu chảy nhiều và cơ thể bị mất nước…. Bệnh có thể dẫn tới tử vong trong vòng 12-18 giờ. Một tác động đặc trưng khi bị nhiễm độc As dạng hợp chất vô cơ qua miệng là sự xuất hiện các vết màu đen và sáng trên da. Vũ Minh Thắng 6 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  15. Luận văn thạc sĩ 2012 Qua đường hô hấp: (hít thở không khí có bụi, khói hoặc hơi As) các triệu chứng như ho, khó thở, nhức đầu, chóng mặt. Ngoài ra còn có các tổn thương về mắt như: viêm da mí mắt, viêm kết mạc. Nhiễm độc mãn tính As được xếp vào nhóm các chất gây ung thư (chất độc loại I) với rất nhiều bằng chứng thực nghiệm từ nghiên cứu dịch tễ học của người. Phơi nhiễm As với hàm lượng thấp nhưng trong thời gian dài gây nên các bệnh gọi là hội chứng As (arsenicosis). Với thời gian phơi nhiễm dài, thường sau 5-15 năm, trên da sẽ xuất hiện những biến đổi sắc tố dạng chấm nhỏ hoặc các nốt sần bằng hạt ngô ở lòng bàn tay và chân, có thể gây ung thư da và ung thư biểu mô dạng vảy. Một số nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ, Anh, Trung Quốc ở các quốc gia như Ấn Độ, Bangladesh, Chilê, Mỹ… chỉ ra rằng nhiễm độc As qua đường hô hấp và tiêu hóa có thể dẫn đến các tổn thương da, ung thư da, phổi, bàng quang, thận, đái tháo đường, ảnh hưởng tới thần kinh, gây sảy thai ở phụ nữ [31]. 1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm As trên thế giới và tại Việt Nam a. Trên thế giới Nước ngầm bị nhiễm As từ nhiều nguồn khác nhau, có thể do tự nhiên (phun trào núi lửa, nhiệt dịch, phong hóa…), cũng có thể do nhân tạo (đốt nhiên liệu hóa thạch, khai thác và chế biến quặng, luyện kim, sản xuất và sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, phân hóa học…). 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 Arsen cao. Ô nhiễm As trong nước ngầm được phát hiện ở nhiều nơi như Ấn Độ, Trung Quốc, Đài Loan, Nepal, Myanma, Việt Nam, Arhentina, Mêhicô, Chilê, Hungary, Rumani, Mỹ, …với nồng độ từ vài trăm đến vài nghìn µg/L được thể hiện trên Hình 4 [20,24,25,32]. Vũ Minh Thắng 7 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  16. Luận văn thạc sĩ 2012 Hình 4. Hiện trạng ô nhiễm As trên thế giới với số lượng người bị ảnh hưởng tại mỗi quốc gia Bangladesh 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 chỉ thấy có 51% số mẫu nước có hàm lượng As vượt quá 50µg/L (gấp 5 lần so với tiêu chuẩn của WHO) [3]. Một ví dụ về sự phân bố theo chiều thẳng đứng của nồng độ As trong đất và nước ngầm được trình bày ở Hình 5. Người ta tiến hành khoan thăm dò ở tại nhiều điểm ở phía Nam của Amsterdam, Hà Lan. Nồng độ As ở trong đất nhìn chung là thấp, ở độ sâu 10m trong lớp bùn nền có sự tăng rất mạnh và pyrit có thể là nguyên nhân chính. Dưới lớp bùn nền thì nồng độ As trong đất giảm mạnh. Ở trong nước Vũ Minh Thắng 8 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  17. Luận văn thạc sĩ 2012 ngầm, nồng độ As tăng nhẹ ở lớp bùn nền nhưng tăng mạnh nhất ở lớp cát Pleistone ngay dưới lớp bùn nền [32,33]. Hình 5. Sự phân bố nồng độ As theo chiều thẳng đứng trong nước ngầm và đất b. Tại Việt Nam Hình 6. Bản đồ các khu vực nhiễm As tại Việt Nam Ở Việt Nam, ô nhiễm As trong nước ngầm được phát hiện chủ yếu tại đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Các khu vực nhiễm As trên toàn quốc được thể hiện trên bản đồ Hình 6 [9,10,23]. Vũ Minh Thắng 9 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  18. Luận văn thạc sĩ 2012 Từ tháng 11 năm 2003 đến tháng 4 năm 2004, UNICEF và Viện Công nghệ Môi trường – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến hành khảo sát As tại 12 tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long và khu vực miền Trung. Kết quả cho thấy, nước giếng tại nhiều xã ở một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long có nồng độ cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Ở khu vực Đồng bằng sông Hồng, nồng độ As trong nước ngầm dao động rất lớn trong khoảng từ 10 μg/L và 1 triệu người sử dụng nước ngầm nhiễm As với nồng độ > 50 μg/L. Bản đồ ô nhiễm ô As tại khu vực đồng bằng sông Hồng được thể hiện qua Hình 7 [21]. Hình 7. Bản đồ ô nhiễm As tại khu vực đồng bằng sông Hồng Ở khu vực miền Trung, hầu hết các giếng đều chứa một lượng As nhỏ (dưới 10µg/L). Khu vực đồng bằng sông Cửu Long khảo sát trong 4 tỉnh Long An, Đồng Tháp, An Giang và thành phố Hồ Chí Minh cho thấy: 41,51% số giếng khoan tại Vũ Minh Thắng 10 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  19. Luận văn thạc sĩ 2012 Đồng Tháp có hàm lượng As vượt quá tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam (QCVN 02:2009/BYT), 39,15% vượt quá 50µg/L, 25,58% vượt quá 200µg/L. An Giang có 25,42% số xã nghiên cứu có nồng độ As vượt quá tiêu chuẩn, trong đó một số xã bị ô nhiễm tương đối nặng. Tại thành phố Hồ Chí Minh và Long An hầu như các giếng chỉ chứa một lượng As rất nhỏ (dưới 10µg/L) [10]. 1.2. Các biện pháp xử lý As trong nƣớc ngầm So sánh một số công nghệ xử lý As được trình bày trong Bảng 1 [18]. Bảng 1. So sánh một số công nghệ xử lý As Công Ƣu điểm Nhƣợc điểm nghệ xử lý Oxi hoá/kết tủa Đơn giản, chi phí thấp nhưng tốc độ Oxi hoá Chủ yếu chỉ loại bỏ As (V) phản ứng chậm, xử lý cục bộ, đồng bằng oxi và thúc đẩy quá trình oxi thời với quá trình oxi hoá các thành không khí hoá phần hữu cơ và vô cơ khác trong nước Oxi hoá các tạp chất và diệt vi khuẩn, Oxi hoá Cần phải điều chỉnh pH và tương đối đơn giản và tốc độ phản ứng hoá học các quá trình oxi hoá nhanh Keo tụ kết hợp với lắng Hoá chất dễ mua, chi phí tương đối Phát sinh bùn độc hại, hiệu Keo tụ thấp và đơn giản trong vận hành, hiệu quả loại bỏ As thấp, cần quá bằng nhôm quả ở khoảng pH rộng trình tiền oxi hoá Hiệu quả loại bỏ As (III) Keo tụ Hoá chất dễ mua, hiệu quả hơn so với không cao, cần thêm quá bằng sắt nhôm trình lắng và lọc Mềm hoá Hoá chất sẵn có Cần điều chỉnh pH bằng vôi Hấp phụ và trao đổi ion Vũ Minh Thắng 11 Đại học KHTN – ĐHQHGN
  20. Luận văn thạc sĩ 2012 Nhôm hoạt Cần thay thế sau 4 – 5 lần Tương đối tốt và hoá chất dễ mua hoá tái sinh Cát mang Rẻ, không phải tái sinh, loại bỏ cả As Sinh ra chất thải rắn độc hại sắt (III) và As (IV) Chi phí cao, yêu cầu cao về Nhựa trao Dung lượng trao đổi khá tốt, không hoạt động và bảo trì, phát đổi ion phụ thuộc pH sinh bùn khó xử lý, khó loại bỏ được As (III). Các công nghệ lọc Vốn đầu tư và hoạt động rất Lọc nano Hiệu quả cao cao Đòi hỏi trình độ vận hành RO Không phát sinh chất thải rắn độc hại và duy trì cao Có thể loại bỏ thêm 1 số chất ô nhiễm Điện phân Phát sinh nước thải độc hại khác 1.2.1. Phương pháp ôxi hoá  Oxi hóa bằng oxi không khí Quá trình oxi hóa As(III) xảy ra chậm, thời gian oxi hóa kéo dài hàng tuần. Quá trình oxi hóa này có thể được xúc tác bằng vi khuẩn, axit mạnh hoặc dung dịch kiềm, đồng, bột cacbon hoạt tính và nhiệt độ cao.  Oxi hóa bằng các chất oxi hóa mạnh Các chất oxi hóa được sử dụng là Cl2, pemanganat, H2O2, O3, hypoclorit, và tác nhân Fenton (H2O2/Fe2+ ): + Clo và hypoclorit: là những chất oxi hóa mạnh và có hiệu quả nhưng nó lại có thể phản ứng với hợp chất hữu cơ tạo ra hợp chất hữu cơ clo độc hại (ví dụ như trihalometan). Lượng clo thêm vào phụ thuộc vào thành phần của nước; Vũ Minh Thắng 12 Đại học KHTN – ĐHQHGN
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA
165 tài liệu
2069 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