Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim loại nặng trong nước và nước thải

BỘ CÔNG THƯƠNG
HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
&&&






BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC HỢP CHẤT LIGNIN ĐỂ XỬ LÝ
KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI











NGƯỜI CHỦ TRÌ: PGS.TS HUỲNH TRUNG HẢI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



8385

Hà nội 2010
BỘ CÔNG THƯƠNG
HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
&&&






BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC HỢP CHẤT LIGNIN ĐỂ XỬ LÝ
KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI
Thực hiện theo Hợp đồng…. số ngày tháng năm giữa Bộ Công Thương và Hội hóa
học Việt Nam




Chủ trì đề tài: PSG.TS Huỳnh Trung Hải – Viện KH&CNMT - ĐHBKHN
Người tham gia:
Ths Nguyễn Hoàng Long-ViệnKH&CNMT-ĐHBKHN
Ths Võ Thị Lệ Hà - Viện KH&CNMT – ĐHBKHN
Ths Lê Anh Tuấn – Trường ĐH Hàng Hải

Hà nội 2010
MỤC LỤC
Nội dung Trang
Mở đầu
PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
TRONG NƯỚC THẢI VÀ NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM

I.1. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước mặt và nước thải Việt Nam
I.1.1. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải ở Việt Nam

I.1.2. Hiện trạng ô nhiễm kim loạ
i nặng trong nước mặt ở Việt Nam

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG
NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

II.1. Các nghiên cứu về xử lý kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam
II.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới

I.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam

II.2. Các phương pháp xử lý kim loại nặng
II.2.1. Phương pháp kết tủa hóa học

II.2.2 Phương pháp trao đổi ion

II.2.3.Phương pháp điện hóa

II.2.4. Phương pháp sinh họ
c
II.2.5. Phương pháp hấp phụ

CHƯƠNG III: SỬ DỤNG LIGNIN VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA LIGNIN ĐỂ XỬ
LÝ KIM LOẠI NẶNG
III.1. Sử dụng lignin để xử lý kim loại nặng

III.1.1. Giới thiệu về lignin

III.1.2. Ứng dụng lignin để xử lý kim loại nặng

III.2. Sử dụng lignosulfonat để xử lý kim loại nặng
III.2.1. Giới thiệu về lignosulfonat

III.2.2. Ứng dụng lignosulfonat để xử lý kim loại nặ
ng

III. 3. Ưu điểm của việc sử dụng lignin và lignosulfonat để xử lý kim loại nặng
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM
CHƯƠNG I: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
I.1. Thu hồi lignin từ dịch đen của ngành sản xuất giấy
I.1.1. Đối tượng nghiên cứu

I.1.2.Thu hồi lignin từ dịch đen

I.1.3. Quy trình thực nghiệm thu hồi lignin từ dịch đen

I.2. Hoàn thiện quy trình chuyển hóa lignin thành lignosulfonat để xử lý kim loại
nặng

I.2.1. Mục đích

I.2.2. Qui trình thực nghiệm

I.3. Nghiên cứu xử lý kim loại (Pb(II), Zn(II)) bằng lignin và lignonsufonat
I.3.1. Nguyên lý của phương pháp xử lý

I.3.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

I.3.3. Quy trình thực nghiệm

CHƯƠNG II: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
II.1. Thu hồi Lignin từ dịch đen
II.1.1. Xác định các thông số cơ bản của dịch đen

II.1.2. Hiệu suất quá trình thu hồi lignin

II.1.3. Phân tích chất lượng sản phẩm

II.2. Hoàn thiện quy trình chuyển hóa lignin thành lignosulfonat để xử lý kim loại
nặng

II.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ axit tới hiệu suất phản ứng và chất lượng sản
phẩm

II.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng lignin/H
2
SO
4
tới hiệu suất phản ứng

II.2.3. Ảnh hưởng của thời gian tới hiệu suất phản ứng

II.2.4. Nhận xét

II.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ kim loại nặng bằng
lignin.

II.3.1. Thí nghiệm dạng batch

II.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH

II.3.1.2.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất hấp phụ

II.3.1.3. Khả
o sát ảnh hưởng của nồng độ kim loại đầu vào

II.3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc

II.3.1.5. Khảo sát đường cân bằng hấp phụ đẳng nhiệt

II.3.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của cường độ ion

II.3.1.7. Khảo sát khả năng hấp phụ bởi hỗn hợp kim loại

II.3.1.8. Đề xuất công nghệ xử lý kim loại bằng lignin

II.3.2. Thí nghiệm dạng cột

II.3.2.1. Nghiên cứu khả năng hấp phụ kim loại nặng (Pb, Zn) bằng vật liệu
tạo hạt từ lignin

II.3.2.2. Nghiên cứu khả năng nhả hấp phụ kim loại nặng (Pb (II), Zn(II) )

II.4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xử lý chì và kẽm trong nước bằng cách
sử dụng canxi-lignosuphonat.

KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 1

MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường do kim loại đang là vấn đề phổ biến của nhiều
nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Ở nước ta, hoạt động công
nghiệp là nguyên nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm kim loại nặng trong môi
trường nước. Nước thải của các ngành công nghiệp khai khoáng, mạ điện,
cơ khí, ắc quy, chứa các kim loại nặng như Pb(II), Zn(II), Cu(II),
Ni(II)…có nồng độc cao từ vài mg/L đến vài trăm mg/L. Nh
ững dòng thải

này không được xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải sẽ gây hại cho môi trường tiếp
nhận bởi các kim loại nặng không có khả năng phân hủy sinh học và có xu
hướng tích tụ trong tế bào thực vật, động vật và con người gây tác động xấu
tới sinh vật và sức khỏe con người. Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý hiệu quả
và triệt để kim loại này là hết sức cần thiết.
Một số phương pháp đã được tiến hành nghiên cứu để xử lý kim loại
nặng như kết tủa, keo tụ, trao đổi ion, lọc bằng màng, sinh học…. Mỗi
phương pháp đều những ưu việt, giới hạn ứng dụng nhất định nhưng có
nhược điểm là tạo bùn thải và giá thành cao. Do đó, việc ứng dụng vật liệu
tự nhiên có sẵn hoặc tận dụng nh
ững chất thải công nghiệp, nông nghiệp để
xử lý kim loại nặng trong nước sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường.
Hàng năm các nhà máy giấy của nước ta sản xuất ra hàng trăm nghìn
tấn giấy và bột giấy. Trong quá trình sản xuất phát sinh ra một lượng lớn
chất thải hữu cơ trong đó lignin chiếm một lượng đáng kể. Do vậy xử lý
nguồn phế thải nhà máy giấy là m
ột vấn đề cấp thiết để bảo vệ môi trường.
Về lâu dài phải hướng về việc nghiên cứu khả năng tận dụng lignin và các
dẫn xuất của lignin để sản xuất ra các sản phẩm khác phục vụ nền kinh tế
quốc dân. Vì vậy, việc tận dụng các chế phẩm này trong xử lý kim loại
nặng trong nước không những giải quyết được vấn đề môi trườ
ng của
ngành công nghiệp giấy và bột giấy, mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm
của một số ngành khác phát sinh chất ô nhiễm kim loại nặng. Về lợi ích
kinh tế, việc tận dụng phế thải từ một ngành công nghiệp sẽ tiết kiệm chi
phí xử lý môi trường của ngành, đồng thời góp phần giảm thiểu chi phí để
xử lý chất thải của ngành khác.
Vì vậy, Nghiên cứu ứng dụ
ng các hợp chất từ lignin để xử lý kim
nặng trong nước và nước thải là một hướng tiếp cận mới có giá trị về mặt

kinh tế - xã hội. Đây cũng là một cách tiếp cận thân thiện với môi trường
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 2

mang là ứng dụng chất thải của ngành công nghiệp giấy nhằm xử lý ô
nhiễm môi trường, vừa giải quyết vấn đề cấp bách bảo về môi trường của
ngành.
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 3

TÓM TẮT NHIỆM VỤ
Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước
và nước thải là nghiên cứu khoa học và là một cách tiếp cận mới ứng dụng
trong xử lý môi trường. Việc tận dụng phế phẩm của ngành công nghiệp
sản xuất giấy và bột giấy để xử lý kim loại nặng trong nước và nước thải có
ý nghĩa khoa học và thực tiễ
n cao, đáp ứng được nhu cầu thực tiễn của xã
hội.
Phương pháp thực hiện: Đề tài được triển khai nghiên cứu trên cơ sở áp
dụng một hoặc phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau đây: Phương
pháp kế thừa; Phương pháp phân tích; Phương pháp nghiên cứu thực
nghiệm.
Kết quả của đề tài: Báo cáo khoa học về khả năng ứng dụng các hợp chất
từ
lignin để xử lý kim loại nặng trong nước và nước thải bao gồm các nội
dung chính như sau:

• Nghiên cứu quá trình thu hồi lignin từ dịch đen
• Nghiên cứu hoàn thiện quá trình tổng hợp lignin thành lignosulfonat
• Nghiên cứu khả năng ứng dụng lignin và lignosulfonat để xử lý kim
loại chọn lọc dưới dạng mẻ và cột














Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 4


PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI
NẶNG TRONG NƯỚC THẢI VÀ NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM
I.1. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước mặt và nước thải
Việt Nam
Cùng với sự gia tăng các hoạt động công nghiệp là việc sản sinh các

chất thải nguy hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến sức khỏe con người và hệ
sinh thái. Các hoạt động khai thác mỏ, công nghi
ệp thuộc da, công nghiệp
điện tử, mạ điện, chế tạo cơ khí hay công nghệ dệt nhuộm… đã tạo ra các
nguồn ô nhiễm chính chứa các kim loại nặng độc hại như Cu, Pb, Ni, Cd,
As, Hg, Zn v.v…Các kim loại này có liên quan trực tiếp đến các biến đổi
gen, ung thư cũng như ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
I.1.1. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải ở Việt Nam
Ô nhi
ễm môi trường bởi các kim loại nặng là một vấn đề lớn trong
nhiều ngành sản xuất công nghiệp ở Việt Nam. Nước thải của các ngành
công nghiệp như khai khoáng, mạ điện, cơ khí, pin ắc quy chứa ion kim
loại nặng như Cu(II), Pb(II), Cd(II), Zn(II) với nồng độ cao từ vài mg/L
đến vài trăm mg/L. Bên cạnh đó, nước thải từ các hoạt động tái chế kim
loại ở các làng nghề cũng chứ
a kim loại. Tuy nhiên, với thực trạng hiện
nay, các dòng thải này đều không được xử lý hoặc xử lý không hiệu quả đã
gây nguy hại cho môi trường tiếp nhận bởi các kim loại nặng có xu hướng
tích tụ trong tế bào thực vật, động vật và con người gây tác động xấu tới
sinh vật và sức khoẻ loài người.
Nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp
Các khảo sát đặc trưng ô nhi
ễm của nước thải của một số cơ sở sản
xuất đặc trưng như cơ sở mạ điện, sản xuất ắc quy, cơ khí ở các tỉnh phía
Bắc đã nhận định rằng: Hầu hết nước thải đều xuất hiện các kim loại nặng
như As, Cd, Cu, Hg, Pb, Ni, Zn, Cr với các nồng độ khác nhau, tùy thuộc
vào đặc điểm công nghệ củ
a từng ngành (Bảng 1.1). Một số ion kim loại
nặng như Zn(II), Ni (II)
,

Cr(VI), Fe(II)

trong nước thải Công Ty TNHH
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 5

KYB vượt quá QCVN 24-2009 cột B nhiều lần. Đáng chý ý là nước thải
phát sinh từ quá trình sản xuất ắc quy của Công ty TNHH Ắc Quy Hải
Phòng có hàm lượng kim loại Pb(II) rất cao, vượt quá tiêu chuẩn QCVN
24-2009 cột B hơn 300 lần; hàm lượng kim loại Zn(II) cũng vượt quá
QCVN 24-2009 cột B hơn 2 lần. Ngoài ra, nước thải của Công ty Oread
Fasteners Việt Nam – Hải Phòng và Công ty KYB Việt Nam có hàm
lượng ion Cr(VI) vượt quá QCVN 24-2009 trên 80 lần và 3000 lần, tương
ứng. Đây là những kim loại có tính độc cao nên cần đượ
c xử lý hiệu quả
nhằm đạt quy chuẩn xả thải hiện hành và tái sử dụng cho quá trình sản
xuất.
Bảng1. 1 Nước thải của một số công ty cơ khí, mạ kim loại ở phía Bắc
(2008) [1,2,5,8]
Hàm lượng (mg/L) Thông
số
Công ty
ắc quy
Hải
Phòng
CT Oread
Fasteners
Việt Nam -

HP
Công ty
Longtech
Công
ty quy
chế từ
sơn
CT
KYB
Việt
Nam
Công ty
phụ tùng
xe máy
Việt Nam)
QCVN 24-
2009 cột B
As 0,058 0.006 0.019 - 0.0012 0.1
Cd <0.0001 0.0014 - 0.0003 0.01
∑Cr
- 81 0.059 0.205 3364 0.025 1
Cu - 0.235 0.052 90.4 0.0087 2
Hg 0,037 0.0004 0.0001 0.0003
5
<0.0001 0.01
Pb 165,76 0.43 0.063 0.093 0.38 0.006 0.5
Ni - 3.82 0.068 23.72 0.003 0.5
Zn 7.9 3168,5 6.4 1.2 5.32 0.14 3
Fe - 2460 - - 225.1 2.18 5
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và

nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 6


Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 7




















Sự gia tăng nước thải của các khu công nghiệp trong những năm gần

đây là rất lớn với thành phần tương đối đa dạng, chủ yếu là chất lơ lửng,
chất hữu cơ và một số kim loại nặng đặc thù theo từng ngành sản xuất.
Các khảo sát thực tế tại các khu công nghiệp phía Bắc trong 2008,
2009 c
ũng cho kết quả đáng ghi nhận. Các kim loại nặng đã xuất hiện trong
các mẫu nước thải của điểm khảo sát. Đặc biệt là nước thải của KCN Đại
An, Hải Dương có nồng độ của Pb(II) xấp xỉ QCVN 24:2009, nồng độ
Zn(II) vượt QCVN 24:2009; Ni(II) vượt quá QCVN tại KCN Như Quỳnh.
QCVN 24:2009
QCVN 24:2009
Hàm
lượng
Pb
Hàm
lượng
Zn
Hình 1.1. Hàm lượng ion kim loại Pb(II), Zn(II) trong nước thải
Cơ sở sản xuất
Cơ sở sản xuất
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 8

Bên cạnh đó, nồng độ của các kim loại nặng trong nước thải có xu hướng
tăng lên theo thời gian. Điều này cũng phù hợp với xu thế phát triển của
một số ngành nghề đặc trưng như ngành mạ gia công bề mặt, lắp ráp cơ
khí…trong những năm gần đây. Sự phát triển các ngành này sẽ kéo theo sự
gia tăng nước thải chứa hàm lượng kim loại, dẫn đến ô nhiễm môi tr
ường.

Bảng 1.2. Nước thải các khu công nghiệp phía Bắc (2008, 2009)[6]
Hàm lượng (µg/L)
TT Mẫu
As Cd Zn Cr Cu Hg Pb Ni Fe
tổng
Năm 2008
1 Khu công nghiệp
Thăng Long (1)
8 <0.1 8 6 10 <0.1 5 15 2180
2 Khu công nghiệp
Đại An - Hải
Dương (2)
4 <0.1 37 4 7 0.1 22 10 2850
3 KCN Khai Quang,
Vĩnh Phuc (3)
8 <0.1 12 10 69 0.2 16 5 1530
4 KCN Đồng Văn,
Hà Nam (4)
35 <0.1 7 5 16 0.1 10 15 5150
5 KCN Đình Trám
(5)
6 <0.1 19 5 8 <0.1 17 25 3590
Năm 2009
1 Khu công nghiệp
Thăng Long (1)
13.3 <0.1 395 6 7 1.2 <1 8 661
2 KCN Như Quỳnh 6.4 0.7 18 82 40 0.6 29 515 1118
3 KCN Đại An, Hải
Dương
0.4 <0.1 3200 9 16 <0.1 499 5 1097

4 QCVN 24:2009 (B) 100 10 3000 100 2000 10 500 500 5000
Các khảo sát cuả khu công nghiệp Hòa Khánh ở Miền Trung cũng
cho kết quả tương tự. Kim loại nặng đều xuất hiện ở các điểm khảo sát với
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 9

nồng độ khác nhau, tùy thuộc vào đặc điểm công nghệ và đặc tính sản
phẩm được trình bày ở bảng 1.3
Bảng 1.3. Kết quả phân tích kim loại Cd, Zn và Pb trong một số mẫu nước
khu công nghiệp Hòa Khánh năm 2006 [9]
Mẫu Địa điểm lấy mẫu
Cd(II)

(mg/l)
Zn(II)

(mg/l)
Pb(II)
(mg/l)
1 Cống thải phía Nam Bàu Tràm 0,082 0,257 0,125
2 Nước tại hồ Bàu Tràm bên cạnh KCN 0,057 0,086 0,077
3
Cống nước thải gần công ty TNHH sản
xuất thép Tấn Quốc
0,089 0,310 0,180
4 Nước cống thải phía Tây KCN 0,072 0,170 0,150
5
Cống thải của Công ty lắp ráp xe máy

DEAHAN
0,090 2,030 0,718
6
Cống thải của nhà máy xi măng
COSEVCO
0,069 0,173 0,070
7 QCVN 24:2009 (B) 0.01 3 0.5
Như vậy hàm lượng các ion kim loại như Cd(II), Zn(II) và Pb(II)
trong nước thải khu công nghiệp Hòa Khánh xấp xỉ với QCVN hiện hành,
đặc biệt các mẫu nước thải tại công ty lắp ráp xe máy DEAHAN thì hàm
lượng Cd(II) vượt quá QCVN 24:2009 (B) 9 lần và hàm lượng ion Pb(II)
vượt QCVN 24: 2009 xấp xỉ 2 lần. Mặc dù các nhà máy, xí nghiệp liên
doanh đều có các hệ thống xử lý nước thải nhưng hoạt động chưa hiệu quả,
nên xử lý vẫn chưa triệt để được các kim lo
ại. Vì vậy để bảo vệ môi trường,
đảm bảo sự phát triển của sản xuất, cần thiết phải đầu tư hợp lý cho việc xử
lý nước thải.
Nước thải từ hoạt động các làng nghề
Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước không chỉ
xảy ra phổ biến ở các khu công nghiệp và các cơ sở sản xuất mà đây còn là
vấn đề
đáng quan tâm tại nhiều cơ sở sản xuất nhỏ ở các làng nghề truyền
thống.
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 10

Kết quả phân tích nước thải tại các làng nghề tái chế kim loại ở tỉnh Thái
Bình cho thấy rằng: các mẫu nước thải đều chứa kim loại nặng. Đặc biệt là

nước thải của làng nghề Đồng Xâm có hàm lượng Pb(II) vượt QCVN
24:2009 (B) trên 5 lần, hàm lượng kim loại Zn(II) cũng vượt QCVN
24:2009 (B) trên 16 nhiều lần, hàm lượng Cu(II) vượt QCVN 24:2009 (B)
gần 90 lần và Cr(VI) vượt QCVN 24:2009 (B) trên 7 lần. Đây là làng nghề
tái chế kim loại có công nghệ lạc h
ậu và không có hệ thống xử lý nước thải.
Vì vậy, các dòng thải này đổ ra các nguồn tiếp nhận sẽ gây ra ô nhiễm môi
trường nước và đất.
Bảng 1.4: Hàm lượng kim loại nặng trong nước thải ở làng nghề Thái Bình
[7]
KLN Đơn vị Đồng
Xâm
Nam Cao
QCVN 24:2009
Cd mg/L 0.005 0.018 0.01
Cr(VI) mg/L 0.74 0.071 0.1
Cu mg/L 178.8 0.23 2
Pb mg/L 2.75 0.167 0.5
Zn mg/L 48.4 2.56 3
Kết luận: Đối với nước thải từ các hoạt động công nghiệp cũng như
các làng nghề với loại hình sản xuất phổ biến là lắp ráp điện tử, cơ khí, gia
công bề mặt thì kim loại là vấn đề ô nhiễm đặc trưng của các dòng thải.
Từ kết quả khảo sát cho thấy, hàm lượng kim loại có xu hướng tăng theo
thời gian, các kim loại phổ biến có hàm lượ
ng vượt quá TCVN như Pb(II),
Zn(II), Cd(II) Đây là nhưng kim loại có độc tính cao, đòi hỏi phải xử lý
đạt QCVN hiện hành trước khi đổ ra nguồn tiếp nhận. Mặt khác, do có giá
trị tái sử dụng cao nên việc xử lý nhằm thu hồi các kim loại trong dòng thải
này là rất cần thiết. Vì vậy, nghiên cứu xử lý để thu hồi các kim loại điển
hình như Pb, Zn trong dòng thải là giải quyết được bài toán ô nhiễm thực

tế, có ý nghĩa khoa họ
c và thực tiễn cao.
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 11

I.1.2. Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nước mặt ở Việt Nam
Hiện nay môi trường ở Việt Nam đang chịu ảnh hưởng tiêu cực bởi
sự gia tăng phế thải. Phần lớn nguồn phế thải công nghiệp chưa được xử lý
hay xử lý không hiệu quả đều đổ vào các nguồn tiếp nhận, dẫn đến hậu quả
là môi trường nước mặt bị ô nhi
ễm. Chất thải từ các ngành mạ điện, cơ khí,
khai thác khoáng sản v.v…có chứa hàm lượng kim loại, khi đổ vào môi
trường nước mặt, sẽ làm cho môi trường nước mặt bị ô nhiễm kim loại
nặng tác động tiêu cực đến môi trường sống thủy sinh và con người.
Thực tế cho thấy rằng, chất lượng nguồn nước của hệ thống sông
ngòi ở Hà nội đang bị báo động bởi hi
ện tượng ô nhiễm kim loại nặng. Các
kết quả khảo sát các điểm dọc dòng sông Kim Ngưu – Tô Lịch cho thấy
rằng: các ion kim loại nặng như Pb(II), Zn(II), Cd(II), Ni(II), Cu(II) v.v…
đã xuất hiện trong các mẫu khảo sát với nồng độ tương đối cao (bảng 1.5).
Đáng chú ý là các kim loại có độc tính cao như Pb, Cd, và Zn đều có nồng
độ vượt QCVN 08:2008 (B1) nhiều lần. Cụ thể, nồng độ ion kim loại Pb(II)
ở các điểm khảo sát đều v
ượt quá QCVN hiện hành từ 2-3 lần, Cd(II) vượt
QCVN hiện hành từ 8-10 lần, đối với Zn(II) thì nồng độ nằm dưới QCVN
đối với các điểm khảo sát trừ điểm khảo sát trạm bơm Yên Sở (hình 1.2).
Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng ở sông Kim Ngưu – Tô Lịch có
thể được giải thích là do sự đóng góp của các dòng thải công nghiệp, sinh

hoạt, dịch vụ v.v trong đó, các dòng nước thải công nghiệp chứa hàm
l
ượng kim loại nặng đã không được xử lý hay xử lý không hiệu quả, là
nguồn thải chính gây ô nhiễm kim loại nặng nề cho các dòng sông.









Hàm
lượng
Pb
QCVN 08

Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 12

Hình 1.2.(b) Hàm lượng Pb, Zn trong nước sông Kim Ngưu – Tô Lịch
Bảng 1.5 Hàm lượng kim loại nặng trong nước sông Kim Ngưu – Tô
Lịch [1]
Nồng độ kim loại (mg/L)
Vị trí
Cu Pb Zn Cd Cr Ni
Chợ bưởi (1) 0.92 0.82 0.74 0.09 4.8 0.25
Ngã tư sở (2) 1.66 1.56 0.88 0.1 4.89 0.38
Đại Kim (3) 1.42 0.87 1.05 1.03 4.77 0.27
Linh Đàm (4) 0.98 0.9 0.79 0.1 5.04 0.31
Cầu Bươu (5) 1.03 1.24 0.88 0.09 8.77 0.26
Trạm bơm Yên
Sở (6)
1 0.91 1.87 0.09 8.77 0.26
Hồ Yên Sở (7) 1.07 1.74 1.25 0.09 5.96 0.3
Cầu Mai Động (8) 0.91 0.65 0.74 0.08 4.2 0.25
QCVN 08:2008
(B1)
0.5 0.05 1.5 0.01 0.5 0.1
Hàm
lượng
Zn
QCVN 08
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 13

Một số nghiên cứu gần đây ở các vùng ngoại thành Hà nội như Gia
Lâm và Thanh Trì cũng có cùng nhận định rằng: tình trạng ô nhiễm kim
loại nặng trong nguồn nước mặt sử dụng cho chăn nuôi, trồng rau, trồng
hoa đã trở nên phổ biến [2]. Nguồn nước mặt dành cho chăn nuôi vùng
Thanh Trì chứa hàm lượng ion Pb(II), Cd(II), Hg(II) cao hơn nhiều lần so
với QCVN08:2008. Một số ao hồ ở khu vực Gia Lâm cũng có kết quả
t
ương tự (bảng1.6). Đáng chú ý là hàm lượng các kim loại độc hại như Pb,
Cd có giá trị rất cao, điển hình như hàm lượng ion Pb(II) vượt QCVN từ 6-
10 lần; Cd (II) vượt QCVN từ 2 đến 20 lần; Các kim loại này có khả năng
tích tụ trong cây trồng, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người.
Bảng 1.6 Hàm lượng kim loại nặng trong nước mặt ở Thanh Trì – Gia
Lâm [2]
Hàm lượng kim loại nặng (mg/L)
Vị trí
Pb Cd Hg
Vùng Thanh Trì
Nước hồ nuôi cá 0.502 0.047 0.00062
Nước ruộng rau
muống
0.368 0.038 0.0049
Nước mương tưới 0.454 0.32 0.0054
Nước ao 0.379 0.029 0.0036
Vùng Gia Lâm
Nước ao kho xăng
Đức Giang
0.486 0.036 0.0032
Nước mương tưới

Đức Giang
0.202 0.029 0.004
Nước mương khu
sân bay Gia Lâm
0.321 0.47 0.0053
Nước ao khu sân bay
Gia Lâm
0.231 0.036 0.0045
Nước mương khu
Phú Thị
0.363 0.024 0.0047
Nước ao khu Phú
Thị
0.396 0.03 0.0038
QCVN 08:2008 (B1) 0.05 0.01 0.001
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 14

Kết luận: Tình trạng nước mặt ô nhiễm kim loại nặng là vấn đề
tương đối phổ biến. Bên cạnh nguyên nhân do tiếp nhận nguồn nước thải
sinh hoạt của đô thị, thì các dòng thải của KCN, cơ sở sản xuất cũng cần
lưu ý. Với thực trạng hiện nay là các dòng nước thải công nghiệp, nước thải
đô thị không được xử lý hoặc xử lý không hi
ệu quả đã tác động nghiêm
trọng đến chất lượng nước mặt tiếp nhận. Ô nhiễm kim loại nặng điển hình
như Pb(II), Zn(II) là phổ biến và có xu hướng tăng dần theo thời gian do sự
phát triển của hoạt động phát triển. Vì vậy, để phù hợp với mục tiêu phát
triển bền vững, sự nghiệp bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng, việc

nghiên c
ứu để xử lý các kim loại điển hình này là rất cần thiết.
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 15

CHƯƠNG II
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC
VÀ NƯỚC THẢI
II.1. Các nghiên cứu về xử lý kim loại nặng trên thế giới và Việt Nam
II.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Kim loại nặng có thể gây nguy hại đến con người và đời sống sinh vật khi
nồng độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Mặc dù, khi nồng độ của các kim
loại nặng dưới tiêu chuẩn cho phép, chúng có thể gây nhiễm độc mãn tính
do tính tích luỹ trong hệ thống sinh h
ọc [11].
Từ trước đến nay, kim loại nặng được xử lý bằng nhiều phương pháp khác
nhau như phương pháp kết tủa hoá học, lọc màng, điện hoá, hấp phụ và hấp
phụ sinh học. Phương pháp hấp phụ được ứng dụng để xử lý kim loại nặng
trong nước do tính ưu việt là thiết kế đơn giản, không phát sinh ra bùn và
giá thành đầu tư thấp [12, 14]. Trong đó, than hoạt tính có tính hấp phụ cao
và nhanh [21]. Bên cạnh đó, các phương pháp truyền thống cũng được sử
dụng phổ biến trong xử lý kim loại nặng như kết tủa hoá học nhưng có
nhược điểm là không xử lý triệt để được kim loại nặng, sử dụng tác nhân
hoá học và tạo ra bùn chứa kim loại nặng[15]. Trao đổi ion có thể xử lý
kim loại nặng hiệu suất cao nhưng giá thành đắt [16]. Do do, hấp phụ sử
dụ
ng các vật liệu giá thành thấp, thân thiện với môi trường là một trong
những giải pháp có tính khoa học và đạt hiệu quả kinh tế cao. Nhiều vật

liệu hấp phụ giá rẻ thân thiện môi trường như vật liệu tự nhiên, phế phẩm
nông nghiệp (bã mía, tro bã mía, mùn cưa, bã chè, chitosan, sinh khối,
zeolit, rong biển, v.v…) đã được ứng dụng để nghiên cứu xử lý kim loại
nặng và đạt được các kết quả nhất định [19, 20, 21].
II.1.2. Các nghiên c
ứu ở Việt Nam
Trong những năm gần đây, ô nhiễm kim loại nặng hiện là thách thức trong
sự nghiệp bảo vệ môi trường ở Việt Nam. Kim loại nặng có độc tính cao,
gây ô nhiễm môi trường sống của động thực vật. Khi nhiễm vào cơ thể,
kim loại nặng tích tụ trong các mô. Cơ thể cũng có cơ chế đào thải, nhưng
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 16

tốc độ tích tụ lớn hơn gấp nhiều lần. Ví dụ để đào thải một nửa lượng thủy
ngân tích tụ trong mô mất 80 ngày, với cadimi mất 10 năm. Ở người, kim
loại nặng có thể tích tụ vào nội tạng như gan, thận, thần kinh, xương khớp
gây nhiều căn bệnh nguy hiểm như ung thư, thiếu máu, ngộ độc kim loại
nặng.
Một số phươ
ng pháp đã được tiến hành nghiên cứu để xử lý kim loại nặng
như kết tủa, keo tụ, trao đổi ion, lọc bằng màng, sinh học v.v Mỗi phương
pháp đều những ưu việt, giới hạn ứng dụng nhất định nhưng có nhược điểm
là tạo bùn thải và giá thành cao. Do đó, việc ứng dụng vật liệu tự nhiên có
sẵn hoặc tận dụng những chất thải công nghi
ệp, nông nghiệp để xử lý kim
loại nặng trong nước sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường. Một số
nghiên cứu sử dụng những nguồn tài nguyên bản địa để xử lý kim loại nặng
đã được thực hiện ở nước ta.

Cỏ Vetiver có khả năng đặc biệt về xử lý ô nhiễm nước là khả năng hấp thụ
nhanh chóng các kim loại nặng và các chất dinh dưỡ
ng khác trong nước và
có thể chịu được những chất này dù ở hàm lượng rất cao. Tuy hàm lượng
những chất này trong cỏ Vetiver nhiều khi không cao như ở một số giống
cây siêu tích tụ khác nhưng do nó phát triển rất nhanh và cho năng suất rất
cao (năng suất cỏ khô đạt tới 100 tấn/ha/năm) nên cỏ Vetiver có thể tiêu
giảm một lượng chất dinh dưỡng và kim loại nặng lớn hơn rất nhiều so với
ph
ần lớn các giống cây siêu tích tụ khác [28]. Cây dương xỉ - một loại cây
mọc dại ở Việt nam cũng có khả năng xử lý kim loại nặng trong nước. Hiệu
suất hấp phụ Pb(II), Cu(II), Cd(II), Zn(II), Ni(II) bởi cây dương xỉ khá cao,
đạt 99.5% đối Pb(II), 84.5% đối với Cu(II), 87.5% đối với Cd(II), 73.2%
đối với Zn(II) và 64.6% đối với Ni(II) tại pH
cân bằng
tương ứng và nồng độ
ban đầu 50 mg/L [23].
Gần đây các nhà khoa học Việt Nam đã phát hiện ra một loài cây dại có tên
là thơm ổi thường mọc hoang dại ở Việt Nam cũng có khả năng đặc biệt
trong xử lý chất thải độc hại. Loài cây này có khả năng hấp thụ kim loại
nặng gấp 100 lần bình thường và sinh trưởng rất nhanh. Khả năng “ăn” kim
loại nặng củ
a thơm ổi, tuy chưa bằng các loài dây leo, nhưng bù lại chúng
lớn nhanh như thổi, rất dễ trồng và chăm sóc. Loài cây này hút lượng Pb(II)

Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 17

khá lớn, trung bình cao gấp 500-1.000 lần, thậm chí còn lên tới 5.000 lần so
với cây đối chứng mà không bị ảnh hưởng. Chúng được xem là loài siêu
hấp thụ kim loại nặng là Pb(II) và Cd(II) trong nước và đất [29]. Xơ sợi của
vỏ dừa cũng là một loại vật liệu khác thân thiện môi trường đã ứng dụng
nghiên cứu trong xử lý kim loại nặng ở Việt Nam. Xơ sợi của vỏ dừa vốn
rất phong phú ở
nước ta, đã được các nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng
trong quá trình xử lý Pb(II), Zn(II) từ dung dịch nitrate. Cơ chế xử lý
những kim loại bằng xơ sợi dừa chủ yếu là dựa trên cơ chế trao đổi cation.
Hiệu suất trao đổi tương đối cao, 97% đối với Pb(II) và 68% đối với Zn(II)
[26].
Mặc dù, việc nghiên cứu ứng dụng các vật liệu tự nhiên và phế phẩm nông
nghiệp, công nghiệp để x
ử lý kim loại nặng trong nước ở Việt Nam gần đây
cũng đã được quan tâm. Tuy nhiên, đây là các nghiên cứu cơ bản nhằm
mục đích thăm dò khả năng xử lý kim loại bằng các vật liệu thân thiện môi
trường. Mặt khác, tiềm năng ứng dụng vật liệu tự nhiên và phế phấm nông
nghiệp, công nghiệp trong xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng ở Việt Nam
là r
ất lớn. Vì vậy, việc nghiên cứu khả năng ứng dụng phế phẩm là các hợp
chất lignin để xử lý kim loại nặng trong nước thải và dịch thải là rất cần
thiết, có ý nghĩa cao về khoa học và thực tiễn, phù hợp với mục tiêu phát
triển bền vững của đất nước.
II.2. Các phương pháp xử lý kim loại nặng [10, 12, 14, 15, 18, 20, 21]
Hiện nay đã có nhiều phương pháp xử lý kim loạ
i nặng trong nước thải
được nghiên cứu và áp dụng trong thực tế như phương pháp kết tủa hóa
học, phương pháp trao đổi ion, phương pháp hấp phụ, phương pháp màng,
phương pháp điện hóa, phương pháp sinh học. Mỗi phương pháp có ưu và
nhược điểm riêng và phạm vi ứng dụng nhất định. Vì vậy, để có thể lựa

chọn phương pháp áp dụng được trong thực tế, phù hợp với đi
ều kiện sản
xuất cần lưu ý tới các vấn đề như: mức độ ô nhiễm của nước thải cần xử lý,
tiêu chuẩn cần đạt được cho đầu ra của nước thải, tính chất lý, hóa và nhiệt
động học của chất ô nhiễm cần loại bỏ trong dòng thải, tính chất lý, hóa của
chất rắn phát sinh sau quá trình xử lý.
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 18

II.2.1. Phương pháp kết tủa hóa học
Phương pháp kết tủa hóa học dựa trên phản ứng hóa học giữa hóa chất đưa
vào nước thải với kim loại cần tách khỏi nước thải.
Nguyên tắc của phương pháp là độ hòa tan của kim loại trong dung dịch
phụ thuộc vào pH, ở giá trị pH nhất định của dung dịch, nồng độ kim loại
vượt quá nồng độ bão hòa sẽ bị kết tủ
a và kết tủa này được tách ra khỏi
dung dịch bằng phương pháp lắng.
Phương pháp kết tủa hóa học được áp dụng phổ biến trong xử lý nước thải
giai đoạn I cho ngành công nghiệp mạ, gia công kim loại trước khi dòng
thải được đưa vào trạm xử lý chung.
Ưu điểm: Hiệu quả xử lý cao với dòng thải có lưu lượng lớn, nồng độ ô
nhiễm kim loại cao. Chi phí khá thấp, vận hành
đơn giản.
Nhược điểm: cần sử dụng lượng lớn hóa chất đưa thêm vào dòng thải làm
tác nhân kết tủa. Tạo ra lượng bùn thải với nồng độ kim loại cao, nếu
không có biện pháp xử lý đúng kỹ thuật thì đây là nguồn gây ô nhiễm thứ
cấp.
II.2.2 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là quá trình trong đó các ion trên bề mặt chất rắn trao đổi với
ion có cùng điện tích trong dung dịch khi chấ
t rắn tiếp xúc với dung dịch.
Các chất có khả năng trao đổi với các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là
cationit, chúng mang tính axit. Các chất có khả năng trao đổi với các ion
âm gọi là anionit và các chất này mang tính kiềm.
Ưu điểm: Hiệu suất xử lý cao, vận hành đơn giản, có thể thu hồi các kim
loại có giá trị và tái sử dụng vật liệu trao đổi ion, không tạo ra chất thải thứ
cấp. Tiết ki
ệm không gian chứa thiết bị
Nhược điểm: giá thành chế tạo vật liệu trao đổi cao, thiết bị không thích
hợp với nhà máy có lượng nước thải lớn.

II.2.3.Phương pháp điện hóa
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 19

Phương pháp sử dụng các quá trình oxy hóa cực anot và khử cực catot,
đông tụ điện v.v…để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và phân
tán, có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục.Tất cả các quá trình này đều
xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải.
Ưu điểm: có thể thu hồi các sản phẩm có giá trị trong nước thải tương đố
i
đơn giản, dễ cơ giới hóa và tự động hóa mà không cần sử dụng các tác
nhân hóa học.
Nhược điểm: Chỉ thích hợp với nước thải có nồng độ kim loại cao (>1g/l).
Dù hiệu suất xử lí có thể lên tới 90% nhưng nồng độ kim loại trong nước
thải sau xử lí chưa triệt để (>0,5mg/l). Ngoài ra, phương pháp này thường

có chi phí điện năng rất lớn.
II.2.4. Phương pháp sinh học
Nguyên t
ắc của phương pháp là dựa vào khả năng hấp thụ kim loại của một
số thực vật thủy sinh như rong, tảo, bèo hoặc của một số vi sinh vật sử
dụng kim loại như chất vi lượng trong quá trình tạo sinh khối.
Phương pháp
sử dụng thực vật để xử lý kim loại nặng đòi hỏi thực vật đáp ứng một số
điều kiện như dễ trồng, cho sinh khối nhanh trong điều kiện ô nhiễm cao.
Tuy nhiên phần lớn các loài thực vật có khả năng tích lũy kim loại nặng
cao thường phát triển chậm, sinh khối thấp trong khi thực vật cho sinh khối
nhanh thường rất nhạy c
ảm với môi trường có nồng độ kim loại nặng cao.
Một hạn chế nữa của phương pháp đó là yêu cầu diện tích lớn, chỉ xử lí
nước thải có nồng độ kim loại nặng nhỏ và hiệu suất xử lý sẽ giảm nếu
trong đất hoặc nước thải chứa lẫn nhiều kim loại nặng.
II.2.5. Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ là quá trình hấp ph
ụ chất bẩn hòa tan ở bề mặt ranh
giới giữa pha lỏng và pha rắn. Đây là phương pháp hiệu quả để thu hồi các
cấu tử quý hiếm, làm sạch khí thải, nước thải khi nồng độ chất ô nhiễm
trong dòng thải không lớn. Trong xử lý nước thải, phương pháp hấp phụ có
khả năng xử lý triệt để nước thải chứa đồng thời nhiều kim loại nặng vớ
i
nồng độ ion trong dung dịch nhỏ.
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 20

Một ưu điểm lớn của hấp phụ so với các phương pháp khác là có thể sử
dụng các vật liệu tự nhiên để xử lý môi trường như các khoáng, vật liệu
trấu, mùn cưa hoặc tận dụng chất thải của ngành khác như tro bay, xỉ than,
bùn thải. Hơn nữa các vật liệu hấp phụ có thể hoàn nguyên, tái sử dụng.
Hấp phụ kim loại nặng bằng các vật li
ệu tự nhiên được đánh giá là phương
pháp có hiệu suất cao, giá thành rẻ.

Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các hợp chất từ lignin để xử lý kim nặng trong nước và
nước thải

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường Page 21

CHƯƠNG III: SỬ DỤNG LIGNIN VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA
LIGNIN ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG
III.1. Sử dụng lignin để xử lý kim loại nặng
Lignin và các dẫn xuất của lignin là sản phẩm phụ của ngành công
nghiệp giấy và bột giấy được biết đến rộng rãi như các vật liệu có khả năng
xử lý kim loại nặng độc hại do khối lượng phân tử lớn và phức hợp, cấ
u
thành bởi 20% xơ sợi thực vật và gồm hàng trăm siêu phân tử nhóm
phonolic nối với nhau. Hầu hết nhóm này có cấu trúc phenylpropenelike
kết hợp với nhiều nhóm chức như methoxyl (OOCH
3
) and hydroxyl (OOH)
[30]. Khả năng hấp phụ Cu(II) trong nước thải bằng Organosolv Lignin
cũng như khả năng tái sinh vật liệu cho hiệu suất cao[18]. Mặt khác, sản
phẩm lignin công nghiệp được sử dụng rộng rãi như kraft lignin và
lignosulfonat phát sinh từ ngành công nghiệp bột giấy và giấy nếu không
được xử lý, là chất thải gây ô nhiễm cho môi trường và các điểm tiếp nhận.

Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng lignin và lignin sulfonate trong quá trình
xử lý kim loại n
ặng là rất cần thiết và là một tiếp cận đầy hứa hẹn có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
III.1.1. Giới thiệu về lignin
Lignin là một trong những thành phần của tế bào thực vật bao bọc xung
quanh các sợi xenluloza và có hàm lượng lớn thứ 2 sau xenluloza. Hàm
lượng lignin trong gỗ thay đổi không những phụ thuộc vào loại cây mà còn
phụ thuộc vào tuổi cây, điều kiện địa lý. Thông thường hàm lượng lignin
khoảng 25 - 40%. Trong các cây lá nhọn ch
ứa 20 – 30%, trong cây lá rộng
20 – 25%, trong các cây cỏ 5 – 9% [32].
Lignin được coi là 1 polyme của các hợp chất có khung phenyl propan
được tạo thành từ phản ứng dehidro polyme hoá 3 tiền chất cơ bản là
coniphenyl ancol (1), xinapyl ancol (2) và p-cumaryl ancol (3). Công thức
cấu tạo được trình bày ở hình 1.3.
Liên kết trong phân tử lignin là kết quả của quá trình oxi hoá kết nối các
mono lignin với nhau tạo thành oligome và polyme. Một cấu tạo hoá học
chính xác cho lignin còn có nhiều giả thiết. Theo Frenden Berg và các cộng
sự thì lignin là 1 polyme của coniferyl, có phân tử lượng vào khoảng 8.000
tuỳ theo từng lo
ại thực vật mà số đơn vị coniferyl khác nhau [35]. Cấu tạo
phân tử lignin được trình bày ở hình 1.4.