Tiểu luận: Xử lý nước thiên nhiên nhiễm Arsenic

Chia sẻ: AnhThaoPro | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:102

Thêm vào BST

Báo xấu

217
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Arsenic (As) là một nguyên tố có trong tự nhiên và ở trên bề mặt của vỏ trái đất chiếm khoảng 1 đến 2 mg Asen/kg Là một kim loại nặng. As tinh khiết có màu xám và ở dạng tinh thể rắn. Số thứ tự 33 trong bảng HTTH M = 74.92159g/mol; d = 5.73 g/cm3 Hầu hết các hợp chất As vô cơ và hữu cơ đều là bột màu trắng hoặc không màu, không bay hơi, không có vị đặc biệt. Vì vậy rất khó nói rằng trong thực phẩm, nước, không khí có hay không sự hiện...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận: Xử lý nước thiên nhiên nhiễm Arsenic

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LOGO KHOA MÔI TRƯỜNG Môn học: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THIÊN NHIÊN ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN: XỬ LÝ NƯỚC THIÊN NHIÊN NHIỄM ARSENIC. CBGD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG LỚP: CAO HỌC K.2008 HVTH: PHAN THẾ NHẬT NGUYỄN LỄ TRẦN BẢO PHÚC 1 Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên
NỘI DUNG TRÌNH BÀY TỔNG QUAN VỀ ARSENIC 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AS 2 TRONG NƯỚC THIÊN NHIÊN HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ XỬ LÝ AS 3 TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ XỬ LÝ AS 4 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 2
1.TỔNG QUAN VỀ ARSENIC 1.1 Giới thiệu về nguyên tố As. Tính chất của As. 1.2 Nguồn gốc nhiễm As trong nước 1.3 thiên nhiên. Tác hại của As. 1.4 Tiêu chuẩn áp dụng, phương pháp 1.5 xác định. Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 3
1.1Giới thiệu về nguyên tố As.  Arsenic (As) là một nguyên tố có trong tự nhiên và ở trên bề mặt của vỏ trái đất chiếm khoảng 1 đến 2 mg Asen/kg  Là một kim loại nặng. As tinh khiết có màu xám và ở dạng tinh thể rắn.  Số thứ tự 33 trong bảng HTTH.  M = 74.92159 g/mol; d = 5.73 g/cm3  Hầu hết các hợp chất As vô cơ và hữu cơ đều là bột màu trắng hoặc không màu, không bay hơi, không có vị đặc biệt. Vì vậy rất khó nói rằng trong thực phẩm, nước, không khí có hay không sự hiện diện của As  Nhiều hợp chất As có thể hoà tan trong nước, dễ bị hút bám bởi sắt và mangan, phản ứng với đất sét. Điều này giải thích tại sao As được tìm thấy trong các lớp trầm tích (cặn)  Arsenic được sử dụng làm thuỷ tinh, chất bán dẫn, thuốc trị bệnh, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm. Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 4
1.2 Tính chất của As.  1.2.1Tính chất vật lý Có tính chất gần với các kim loại, nó có bốn dạng thù hình: d ạng kim loại, vàng, xám và nâu. Asen thường gặp ở dạng kim loại có màu sáng bạc. Cấu trúc tinh thể gần giống Photpho đen, khi gặp lạnh nó ng ưng thành tinh thể, hơi Asen có mùi tỏi rất độc. Asen còn là một chất bán dẫn, d ễ nghiền thành bột, người ta có thể tạo hợp chất bán dẫn của asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như silic và gecmani. Thông số vật lý Đ ơ n vị Giá trị Tỉ trọng g/cm3 5,7 Độ dẫn điện µΩ 30 Bán kính nguyên tử A0 1,21 Năng lượng ion hoá thứ nhất eV 9,81 Nhiệt độ nóng chảy C 817 0 Nhiệt độ bay hơi C 615 0 Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 5
1.2 Tính chất của As (tt).  1.2.2 Tính chất hóa học Asen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hoá học gần với tính chất của á kim, cấu hình lớp vỏ điện tử hoá trị của Asen là 4S24P3. Trong các hợp chất Asen có 3 giá trị số oxi hoá: -3, +3, +5. Số oxi hoá -3 rất đặc trưng cho Asen. Chất tác dụng với As Phương trình phản ứng 2As + 3/2 O2  As2O3 Oxy Halogen, lưu huỳnh 2As + 5 Cl +8 H2O → 2 H3AsO4 + 10 HCl AsH3 + 4I2 + 4H2 O → H3AsO4 +8HI Phản ứng với kim loại H3AsO3 + 3 Zn + 6 HCl → 3 ZnCl2 + AsH3 + 3 H2O - Phản ứng với nước, dung AsCl3 + 3 H2O → 2 H3AsO3 + 3HCl CuHAsO3 + NaOH → CuNaAsO3 + H2O dịch acid, dung dịch kiềm 2AsH3 + 6H2SO4 → 6SO-2 + As2O3 + 9H2O Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 6
1.2 Tính chất của As (tt).  1.2.3 Các hợp chất của As As tinh khiết trong tự nhiên rất ít, ta thường thấy nó ở dạng kết h ợp với một hay nhiều nguyên tố khác:  Với O2, Cl, S tạo thành hợp chất arsenic vô cơ bao gồm As3+ và As5+ Được tìm thấy trong nhiều loại đá, đặt biệt trong quặng chứa đồng hoặc than chì. Khi quặng được đun nóng để tách đồng hoặc tach chì thì h ầu h ết Arsenic thoát vào không khí dưới dạng bụi mịn hoặc thu lại bụi Arsenic này và tinh chế thành Arsenic để sử dụng cho các mụch đích khác (bảo quản gỗ: CCA (Chromated copperarsenic); thuốc diệt cỏ, côn trùng:Arsar, Scorch và premix...). Hiện diện trong thực phẩm, thức ăn gia súc, thu ốc lá...  Với C,H tạo thành hợp chất Arsenic hữu cơ. Hiện diện trong đất với nồng độ 0.1 - 40ppm và trong thu ỷ sản nh ư tôm hùm ở nồng độ 25 - 80ppm. Tồn tại chủ yếu trong cơ thể động thực vật. Hai hợp chất hữu cơ không độc, đượ ctìm thấy nhiều nhất trong thực phẩm của người là: Arsenobetaine và arsenocholine. Khi hai hợp chất này vào cơ thể thì nó sẽ được loại thải qua nước tiểu Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 7
1.2 Tính chất của As (tt).  Các hợp chất của As (tt) Viết tắt Teân Coâng thöùc hoùa hoïc Arsanilic acid -- C6H8AsNO3 Arsenite acid As(III) H3AsO3 Arsenate acid As(V) H3AsO4 Monomethylarsonous MMAA CH3AsO(OH)2 acid Methylarsonous acid MMAA(III) CH3As(OH)2(CH3AsO)n Dimethylarsinic acid DMAA (CH3)2AsO(OH) Dimethylarinuos acid DMAA(III) (CH3)2AsOH[((CH3)2As)2O] Roxarsone -- C6H6AsNO6 Trimethylarsine TMA (CH3)3As Trimethylarsine oxide TMAO (CH3)3AsO Tetramethlarsonium ion Me4As+ (CH3)4As+ Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 8
1.3 Nguồn gốc ô nhiễm As trong nước thiên nhiên. 1.3.2 Trong tự nhiên: As ở các hóa trị khác nhau: As+5 (AsO4)-3 và As+3 (As2O3), hiếm h ơn As+2 (AsS). As có 140 khoáng vật độc lập, trong đó quan trọng nh ất là acsenopirit (FeAsS), reanga (AsS) và ocpimen (AsS3). Ngoài ra As còn có mặt trong các khoáng vật khác như pyrit, v.v… Nguồn cấp As chủ yếu trong môi trường là các mỏ, các đá và khoáng vật chứa As cũng như hoạt động núi lửa. Vật chất hữu cơ cũng có kh ả năng hấp phụ và tích lũy As. Điều đó giải thích vì sao As tập trung cao trong mùn của đất đen, trong các đá phiến sét than,v.v. Đất và nước vùng có núi lửa, nhất là có nước khoáng đi kèm, thường giàu các As hơn các vùng khác. Quá trình khử keo hydroxyt Fe3+ hoặc oxy hoá các khoáng vật chứa As trong trầm tích thường là nguồn cấp As cho nước ngầm như đối với vùng Hà Nội và vùng tây Bengac. Ngoài ra vi khuẩn là thủ phạm làm tăng mức asen trong nước. John Lloyd, nhà vi sinh vật thuộc ĐH Manchester (Anh). Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 9
1.3 Nguồn gốc ô nhiễm As trong nước thiên nhiên (tt). 1.3.2 Trong tự nhiên (tt): Hàm lượng As phân bố trong tự nhiên (%) Thiên thạch sắt 0,036 Thành phần của Lượng As đất (mgAs/kg đất) Thiên thạch đá 20.10-4 Đá do núi lửa
1.3 Nguồn gốc ô nhiễm As trong nước thiên nhiên (tt). 1.3.2 Nhân tạo: Hoạt động con người cũng thúc đẩy sự phân tán As. Khai thác, ch ế biến, vận chuyển quặng chứa As phân tán As với kh ối lượng lớn. As được dùng rộng rãi trong thuốc bảo quản gỗ, thuốc nhu ộm, du ợc phẩm, luyện kim, công nghiệp bán dẫn, nhân quang điện, thuốc trừ sâu, diệt cỏ và chất độc hoá học. Bảng thống kê hàm lượng hóa chất thải bỏ có chứa As Mục đích sử dụng Lượng As được dùng Thuốc diệt cỏ 8000 tấn/năm Làm khô bông vải 12000 tấn/năm Bảo quản gỗ 16000 tấn/năm Thuốc sát trùng 2 – 4 kg/ha Thức ăn gia súc 10 – 50 mg/kg As Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 11
1.3 Nguồn gốc ô nhiễm As trong nước thiên nhiên (tt). As từ môi trường xâm nhập vào cơ thể người chủ yếu qua chuỗi thức ăn và nước uống như hình bên cạnh. Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 12
1.4 Tác hại của As 1.4.1 Tác động của As: Hợp chất ôxit của Asen hóa trị III (As2O3). Ôxit này màu trắng, d ạng bột, tan được trong nước, rất độc. Khi uống phải một lượng thạch tín bằng nửa hạt bắp, người ta có thể chết ngay tức khắc, là một chất rất độc, độc gấp 4 lần thủy ngân. Asen tác động xấu đến hệ tuần hoàn, hệ thần kinh. Nếu bị nhiễm độc Asen một cách từ từ, mỗi ngày một ít, tùy theo mức độ bị nhiễm và th ể trạng mỗi người, có thể xuất hiện nhiều bệnh như: rụng tóc, buồn nôn, sút cân, ung thư, giảm trí nhớ... Asen làm thay đổi cân bằng hệ th ống enzim c ủa c ơ thể, nên tác hại của nó đối với phụ nữ và trẻ em là lớn nhất. As có khả năng ung thư với hàm lượng (% trọng lượng) As trong cơ th ể người :1,8.10-5. Theo tổ chức y tế thế giới 0,05mg/l nước có hàm lượng Asen < 0,1 mg/l thì không có khả năng tăng nguy c ơ nhi ễm ung th ư) Tiêu chuẩn As trong máu cho phép theo qui định:Theo bảng tiêu chuẩn, nồng độ gây độc cho cơ thể là 2mcrg/lít máu; nếu xét nghiệm nước tiểu thì nồng độ gây độc là 50mcrg/lít nước tiểu… Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 13
1.4 Tác hại của As (tt) 1.4.1 Tác động của As (tt): Một số biểu hiện của các loại bệnh do nhiễm độc As. Nhiễm Asen mãn tính cao gấp 3 lần so với người nghiện thuốc lá nặng. thủ As = “sát vô hình” Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 14
1.4 Tác hại của As (tt) 1.4.2 Cơ chế gây độc của As: - Làm cản trở hoạt động của Enzyme - Các enzyme sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình của axit nitric bị ảnh hưởng rất lớn. Bởi vì các enzyme bị ức chế do việc tạo phức với As (III), dẫn đến thuộc tính sản sinh ra các phần tử của ATP bị ngăn cản Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 15
1.4 Tác hại của As (tt) 1.4.2 Cơ chế gây độc của As (tt): As có ba tác dụng hóa sinh là: làm đông tụ protein, tạo phức với coenzyme và phá hủy quá trình photpho hóa. Các chất chống độc As là các hóa ch ất có nhóm –SH hoạt động mạnh hơn ở enzyme, có khả năng tạo liên kết với As(III). Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 16
1.5 Tiêu chuẩn và phương pháp xác định As 1.5.1 Tiêu chuẩn áp dụng: - Theo TCVN 5502:2003 cho nước cấp sinh hoạt hàm lượng As trong nước là 0,01 mg/l hay 10 ppb (phụ lục TCVN 5502:2003). (cho As2O3; As2O5) - Theo WHO (Guidelines for Drinking water Quality) tiêu chuẩn As trong nước sinh hoạt là 0,01 mg/l (10ppb) - Liên Xô là 0,01mg/m3 - USEPA và cộng đồng châu Âu cũng đã đề xuất hướng tới đạt tiêu chuẩn arsen trong nước cấp uống trực tiếp là 2-20 µg/l. - Mỹ áp dụng trị số giới hạn ngưỡng (TLV) do hội nghị các nhà vệ sinh công nghiệp chính phủ Mỹ (ACGIH) đưa ra đối với asen TLV (ACGIH 1969) : 0,5 mg/m3 TLV(ACGIH 1989-1990) : 0,2mg/m3 TLV(ACGIH 1998) : 0,01mg/m3 Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 17
1.5 Tiêu chuẩn và phương pháp xác định As 1.5.2 Phương pháp xác định: a. Phương pháp phân tích cổ điển - Phương pháp phân tích khối lượng - Phương pháp phân tích thể tích b. Phương pháp phân tích công cụ - Phương pháp phân tích trắc quang - Phương pháp điện hóa c. Phương pháp vật lý - Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử - Phương pháp sắc kí - Phương pháp kích hoạt nơtron - Phương pháp phổ khối - Phương pháp huỳnh quang nguyên tử - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 18
2.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ARSENIC TRONG NƯỚC THIÊN NHIÊN 2.1 Phương pháp keo tụ - kết tủa Phương pháp oxy hóa 2.2 2.3 Phương pháp lọc màng Phương pháp làm mềm nước kết hợp loại 2.4 bỏ As bằng vôi 2.5 Phương pháp hấp phụ 2.6 Phương pháp trao đổi ion 2.7 Phương pháp sinh học Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 19
2.1 KEO TỤ - KẾT TỦA 2.1.1 Cơ chế: Phương pháp này dựa trên cơ chế chuyển hóa các hợp chất As (III) lên As (V) (oxy hóa) keo tụ và lắng xuống khi bị các hợp chất keo tụ (muối sắt, muối nhôm, hydroxyt sắt, hydroxyt nhôm,…) hấp phụ và lắng xuống đáy bể, hay hấp phụ và bị giữ lại trên bề mặt hạt cát trên bể lọc. Phương pháp này cho phép loại bỏ 50 - 80% Asen có trong nước ngầm mạch sâu (nghiên cứu xử lý tại khu vực Hà Nội). Khi cho các chất keo tụ như muối nhôm, muối sắt vào nước, chúng sẽ bị thủy phân tạo ra các hydroxyt hấp phụ các hợp chất As và lắng xuống. Ngoài ra người ta còn dùng muối sắt, nhôm để kết tủa các hợp chất As Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 20