Điều chế và khảo sát khả năng tách loại asen của oxit hỗn hợp Fe - Mn

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
mở đầu
Trong đời sống kinh tế xã hội, nớc là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng.
Nớc dùng trong sinh hoạt cần sạch, không chứa các chất độc hại. Cùng với sự phát
triển của xã hội loài ngời thì sự ô nhiễm và cạn kiệt nguồn nớc ngày càng trầm
trọng, nhất là đối với nớc bề mặt. Chính vì vậy, nớc ngầm trở thành nguồn nớc chủ
yếu để khai thác phục vụ nhu cầu sử dụng của con ngời.
Đối với việc sử dụng nớc ngầm cần chú ý ô nhiễm kim loại trong nớc, đặc biệt
là asen. Asen (thạch tín) đợc biết đến là một chất kịch độc, một lợng cực nhỏ asen
(0,1 - 0,2 gam) có thể gây chết ngời khi bị nhiễm độc cấp tính và khi bị nhiễm độc
mãn tính có thể gây ra nhiều loại bệnh khác nhau nh bệnh đen và rụng móng chân,
bệnh sừng hoá da, ung th da, phổi Vào những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ XX,
vấn đề ô nhiễm asen trong nớc ngầm đã trở thành mối quan tâm đặc biệt trên toàn thế
giới khi xảy ra thảm hoạ nhiễm độc asen ở diện rộng ở Bangladesh và Tây Bengan ấn
Độ. Ngày nay ngời ta đã phát hiện thấy ngoài Bangladesh và Tây Bengan, nhiều nơi
trên thế giới nh Đài Loan, Alaska, Achentina, Canađa, Mỹ, Việt Nam cũng có các
nguồn nớc ngầm bị nhiễm asen.
ở Việt Nam, theo một số kết quả khảo sát gần đây phát hiện thấy nớc ngầm ở
nhiều nơi thuộc châu thổ sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long bị nhiễm asen nặng
với nồng độ cao gấp nhiều lần so với giới hạn an toàn cho sức khỏe con ngời. Mặc
dù bị nhiễm asen nhng nớc ngầm vẫn đợc khai thác rộng rãi ở thủ đô Hà Nội và
nhiều tỉnh thành khác của Việt Nam để làm nớc ăn uống. Vì các nhà máy nớc hiện
nay cha đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng nớc sinh hoạt của ngời dân, nên phần lớn dân
số ở nông thôn đang sử dụng trực tiếp nớc giếng khoan để làm nớc ăn uống mà
không qua xử lý, hoặc chỉ qua xử lý rất đơn giản không hoặc ít loại bỏ đợc asen.
Tính đến nay, chỉ riêng vùng châu thổ sông Hồng, tổng số giếng khoan có thể lên tới
con số hàng triệu. Vì vậy song song với các nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm
1
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
và sự phân bố asen trong nớc ngầm ở các vùng khác nhau, việc phát triển các công
nghệ khả thi xử lý asen trong nớc sinh hoạt ở qui mô xử lý tập trung cũng nh qui mô

hộ gia đình là một yêu cầu cấp bách hiện nay.
Góp phần vào những nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả xử lý asen trong
nớc, trong khoá luận này chúng tôi tiến hành nghiên cứu: Điều chế và khảo sát
khả năng tách loại Asen của ôxit hỗn hợp Fe-Mn. Với phơng pháp điều chế
đơn giản, vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn có tải trọng hấp phụ cao có thể xử lý hiệu
quả asen trong các nguồn nớc.
2
Website: Email : Tel (: 0918.775.368


chơng 1. tổng quan

1.1 Giới thiệu chung về asen [1, 2]
Trong tự nhiên, asen phân bố rộng rãi trong vỏ trái đất, trong nhiều loại
khoáng vật, hàm lợng trung bình 2mg/kg. asen là tồn tại ở 4 trạng thái oxi hoá: -3,
0, +3, +5. Dạng nguyên chất asen là kim loại màu xám, nhng dạng này ít tồn tại
trong tự nhiên. Ngời ta thờng tìm thấy asen dới dạng các hợp chất với một hay một
số nguyên tố khác nh ôxy, clo và lu huỳnh. Asen trong thiên nhiên có thể tồn tại
trong các thành phần môi trờng đất nớc không khí, sinh học...và có liên quan chặt
chẽ tới các quá trình địa chất, quá trình sinh địa hoá. Các quá trình này sẽ làm cho
asen có mặt trong một số thành tạo địa chất và sẽ phân tán hay tập trung là nguyên
nhân gây ra ô nhiễm môi trờng sống.
Đối với các khoáng vật, asen tồn tại trong khoảng hơn 200 loại khoáng khác
nhau, chứa các dạng asen cơ bản là arsenite, arsenate sulphua, oxit. Quặng chứa
nhiều asen nhất là quặng Arsenopyrit, có hàm lợng tới vài chục gam trong một
kilogram quặng. Quặng sulphua, sulphate, quặng sắt, quặng sulphate luôn có hàm l-
ợng asen cao. Các loại quặng cacbonate, silicát, chứa asen với hàm lợng thấp hơn,
thờng chỉ vài mg/kg hoặc không đáng kể. Sự tồn tại của asen trong tự nhiên trong
một số loại đá, khoáng vật và đặc biệt trong các quặng đa kim thông qua các quá
trình thuỷ địa hoá và sinh địa hoá, các điều kiện địa chất thuỷ văn mà asen đã xâm

nhập vào môi trờng nớc. Ngoài ra các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các
loại quặng cũng đã tạo ra nguồn ô nhiễm asen. Việc khai thác ở các mỏ nguyên sinh
đã phơi lộ các quặng sunfua, làm gia tăng các quá trình phong hoá bào mòn và tạo
ra khối lợng lớn đất đá thải có lẫn asenopyrit ở lân cận khu mỏ. Tại các nhà máy
3
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
tuyển quặng, asenopyrit sau khi tách khỏi quặng sẽ thành chất thải và đợc chất đống
ngoài trời, asen trôi vào sông suối đi vào trong môi trờng.
Các nhà khoa học đã đa giả thiết giải thích nguyên nhân sự hoà tan asen tự
nhiên vào nớc ngầm nh sau:
- Do sự oxi hoá pyrit sắt bởi ôxi không khí: Một số nhà khoa học đã nghiên cứu
và đi đến khẳng định sự có mặt của asen trong các trầm tích chứa pyrit sắt. Việc
khai thác nớc ngầm với quy mô ngày càng tăng làm cho mức nớc ngầm giảm dần đã
tạo điều kiện để các trầm tích pyrit sắt tiếp xúc với không khí dẫn đến phản ứng oxy
hoá pyrit sắt thành FeSO
4
, Fe
2
(SO
4
)
3
và axit sunfuric. Quá trình này giải phóng cả
asen và nó bị oxy hoá thành asenit (AsO
2
-
) và asenat (AsO
3
-
) mà cả hai đều tan trong

nớc ngầm. Trong vòng 20 năm trở lại đây do cuộc cách mạng xanh ở vùng Bengan
đã làm giảm mức nớc ngầm một cách đáng kể và đây là một trong những vùng mà
nớc ngầm bị nhiễm asen với mức độ cao.
- Phản ứng khử các oxyhydroxyt sắt chứa asen: Giả thuyết về quá trình oxi hoá
nêu trên không thể giải thích đợc vì sao lại có một hàm lợng lớn asen ở các giếng
sâu và ở điều kiện yếm khí. Một số công trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã chỉ ra
rằng trong các giếng sâu, asen bị giải phóng do các oxyhydroxyt sắt chứa asen bị
khử ở môi trờng yếm khí. Đây là nguyên nhân chính làm cho hàm lợng asen cao
trong nớc ngầm ở lu vực sông Gange, Bangladesh.
- Do các vi sinh vật: Khi phân tích nớc bề mặt ở một vùng gần Montpellier
(Pháp), một vùng có trữ lợng kim loại nặng lớn, ngời ta nhận đợc kết quả pH từ 2,5 -
3,5 và hàm lợng asen từ 0,1 - 0,3 mg/l đồng thời cũng thấy sự có mặt thờng xuyên
của một nhóm vi sinh vật. Các kết quả thực nghiệm nhận đợc đã chứng tỏ đó chính
là nguyên nhân gây nên hàm lợng asen cao trong nớc. Có thể giải thích rằng các vi
sinh vật đóng vai trò nh chất xúc tác cung cấp oxi cho quá trình oxi hoá các sunfua
kim loại làm giải phóng axit sunfuric và kim loại. Sau đó axít sunfuric hoà tan kim
loại tạo thành muối sunfat và hoà tan asen vào nớc.
Các dạng tồn tại của asen trong nớc phụ thuộc vào pH và thế oxi hoá khử.
Asen(V) thờng tồn tại trong nớc ngầm có điều kiện oxi hoá ở dạng H
2
AsO
4
-
(trong
4
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
môi trờng pH axit đến gần trung tính), HAsO
4
2-
(trong môi trờng kiềm). Còn

asen(III) tồn tại trong nớc ngầm ở dạng trong H
3
AsO
3
đợc hình thành trong môi tr-
ờng khử và pH >7. Hình 1 là giản đồ pH với các dạng tồn tại asen (V).
Hình 1: Giản đồ pH của asen (V)
Trạng thái tồn tại của các dạng asen trong các điều kiện oxi hoá khử và pH
khác nhau cụ thể đợc chỉ ra ở bảng 1.
Bảng 1: Các trạng thái bền của asen trong các điều kiện oxi hoá khử và pH
Điều kiện khử Điều kiện oxi hoá
pH As(III) pH As(V)
0-9 H
3
AsO
3
0-2 H
3
AsO
4
10-12 H
2
AsO
3
-
3-6 H
2
AsO
4
13 HAsO

3
2-
7-11 HAsO
4
2-
14 AsO
3
3-
12-14 AsO
4
3-
Trong khi hầu hết các kim loại có xu hớng không tan hoặc ít ta trong vùng
pH trung tính thì asen có thể tan ở vung pH trung tính có nồng độ tơng đối cao. Do
đó trong nớc ngầm dễ bị nhiễm asen và các anion chứa oxi khác.
5
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Asen có thể kết hợp với một số nguyên tố tạo thành các hợp chất asen vô cơ
nh các khoáng vật: đá thiên thạch, reagal, orpiment, arsenolite, arsenopyrite.... hợp
chất của asen với carbon và hydrô gọi là hợp chất asen hữu cơ. Thờng thì các dạng
hợp chất hữu cơ của asen ít độc hại hơn so với các hợp chất asen vô cơ.
1.2. Tính chất hoá lý của asen [2]
Asen tồn tại ở một vài dạng thù hình: dạng kim loại, dạng vàng, dạng xám và
dạng nâu. Asen kim loại và asen xám bền nhất ở điều kiện thờng và ngay cả khi đun
nóng. Nhìn bề ngoài có thể thấy chúng giống nh những chất có cấu tạo tinh thể giòn
và có ánh kim ở những vết vừa mới vỡ. Asen có nhiệt độ nóng chảy ở 817
0
c và gặp
lạnh ngng thành tinh thể, tỷ trọng của asen là 5,72 g/cm
3
. Asen phi kim là chất rắn

màu vàng, có mạng lới phân tử mà ở các mắt của mạng lới là những phân tử As
4
.
Nhng As
4
không bền, ở nhiệt độ thờng dới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh
sang dạng kim loại. Có thể tạo ra As
4
bằng cách ngng tụ hơi của nó, hơi của asen
gồm những phân tử As
4
, bắt đầu phân huỷ ở 1325
0
C và phân huỷ hoàn toàn ở nhiệt
độ 1700
0
C.
Trong tất cả các hợp chất của asen thì hợp chất có tính chất thơng mại và
quan trọng nhất là asen (III) oxit. Asen (III) oxit có nhiệt độ sôi khoảng 465
0
c, ở
nhiệt độ khoảng 800
0
c nó tồn tại ở thể hơi, có công thức phân tử là As
4
O
6
. hợp chất
này là sản phẩm phụ trong quá trình luyện đồng và một số kim loại màu khác từ các
quặng sunfua.

Asen không hoà tan trong nớc, trong không khí thờng nó bị ôxy hoá rất chậm
còn khi bị đốt nóng mạnh nó cháy tạo thành ôxit As
2
O
3
màu trắng và có mùi tỏi đặc
trng. ở nhiệt độ cao asen có khả năng tác dụng với nhiều nguyên tố. Trong các hợp
chất asen thờng có số oxi hoá -3; +3 và +5. Asen tự do cũng nh các hợp chất của nó
đều rất độc.
1.3. Một số hợp chất quan trọng của asen[2]
a) Asen hydrua hay asin AsH
3
6
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
AsH
3
là chất khí không màu, rất độc, có mùi tỏi, có tính khử rất mạnh và ít
tan trong nớc. Asin đợc tạo thành khi khử tất cả các hợp chất vô cơ của asen bằng
hydro mới sinh .
As
2
O
3
+ 6 Zn + 6H
2
SO
4
= 2 AsH
3
+ ZnSO

4
+ 3H
2
O
Asin tơng đối kém bền khi đốt nóng nó dễ dàng phân huỷ thành hydro và
asen tự do. AsH
3
có tính khử rất mạnh, nó có thể bị bốc cháy trong không khí, khử
đợc các muối của kim loại nh Cu, Ag về kim loại.
6AgNO
3
+ AsH
3
+ 3H
2
O = Ag + 6 HNO
3
+ H
3
AsO
3
AsH
3
tác dụng với muối thuỷ ngân (II) clorua tạo ra phức màu vàng nâu,
phản ứng này đợc sử dụng trong phơng pháp định lợng asen:
AsH
3
+ 3HgCl
2
= As(HgCl)

3
(vàng) + 3HCl
b) Asen (III) oxit As
2
O
3
Chất này đợc tạo thành khi đốt cháy asen trong không khí hoặc nung các
quặng chứa asen. As(III) oxit màu trắng, thờng gọi là asen trắng. ở trạng thái khí,
oxit của asen III tồn tại dới dạng phân tử kép As
4
O
6
. As(III) oxit ít tan trong nớc, ở
15
0
C trong dung dịch bão hoà có nồng độ 1,5 %, ở 25
0
C trong dung dịch bão hoà có
nồng độ 2 % . Khi tan trong nớc asen (III) oxit tạo thành asen (III) hydroxit hay còn
gọi là axit asenơ, là một axit yếu.
As
4
O
6
+ 6H
2
O

4H
3

AsO
3
.
Trong dung dịch axit asenơ có thể có cả axit metasen HAsO
2
. những axit này
đều không tách ra đợc ở trạng thái tự do, khi cô cạn dung dịch chỉ thu đợc oxit.
Asen(III)oxit dễ tan trong dung dịch kiềm tạo thành muối asenit và
hidroxoasenit.
As
4
O
6
+ 6NaOH + 3 H
2
O = 3Na[As(OH)
4
] + Na
3
AsO
3
Asen (III) oxit thể hiện tính khử khi tác dụng với O
3
, H
2
O
2
, FeCl
3
, K

2
Cr
2
O
7
,
HNO
3
, trong đó nó bị ôxi hoá đến ion AsO
4
3-
7
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
3 As
4
O
6
+ 8 HNO
3
+ 14 H
2
O = 12H
3
AsO
4
+ 8NO
Asen (III) oxit rất độc, liều lợng gây chết ngời là 0,1g. nó đợc dùng để chế
thuốc trừ sâu trong nông nghiệp, chế thuỷ tinh trong suốt và chế chất màu.
c) Asen (V) oxit:
Asen (V) oxit là chất ở dạng khối vô định hình giống nh thuỷ tinh. ngời ta th-

ờng gán cho nó công thức kinh nghiệm là As
2
o
5
. ở nhiệt độ trên 400
o
C nó phân huỷ
thành oxi và oxit trong đó asen có số oxi hoá thấp hơn.
2 As
2
o
5
= As
4
O
6
+ 2O
2
As
2
o
5
dễ tan trong nớc tạo thành asenic, nên khi để trong không khí nó bị
chảy rữa.
As
2
o
5
+ 3H
2

O = 2H
3
AsO
4
d) axit orthoasenơ
H
3
AsO
3
là một axit yếu (pK~ 9), hợp chất này không điều chế đợc ở dạng tự
do mà chỉ tồn tại trong dung dịch nớc, khi đó có cân bằng:
H
3
AsO
3
= H
2
O + HAsO
2
Cân bằng này thờng chuyển dịch mạnh về phía bên phải tức là có xu hớng
hình thành axit metaasenơ (có hằng số phân li k = 6.10
-10
).
Dới sự tác dụng của kiềm với As
2
O
3
ta nhận đợc muối của axit asenơ.
As
2

O
3
+ KOH = 2K
3
AsO
3
+ 3H
2
O
Các hợp chất As(III) có tính khử, khi bị oxi hoá bởi các chất oxi hoá mạnh
nh KMnO
4
, KIO
3
... trong môi trờng kiềm chúng chuyển thành các hợp chất As(V).
AsO
3
3-
+ I
2
+ H
2
O = AsO
4
3-
+ 2I
-
+ 2H
+

e) Axit asenic
ở điều kiện thờng, axit asenic (H
3
AsO
4
) ở trạng thái rắn, nó tan tốt trong nớc.
Về độ axit, axit asenic là một axit mạnh tơng đơng với axit photphoric (pK lần lợt là
8
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
2,24; 6,94; 11,5). Muối của axit này là asenat rất giống với muối photphat tơng ứng.
Khi nung axit asenic ta thu đợc asen(V)oxit hay còn gọi là anhyđritasenic ở dạng
chất rắn màu trắng nh thuỷ tinh, tính chất axit của hợp chất này mạnh hơn axit
asenơ. Khi cho tác dụng với kiềm nó có thể tạo thành ba loại muối: Na
3
AsO
4
,
Na
2
HAsO
4
, NaH
2
AsO
4
.
Các hợp chất As(V) có tính oxi hoá, khi tác dụng với các chất khử mạnh nh
KI, NaBH
4
, ... trong môi trờng axit chúng chuyển thành các hợp chất As(III).

Trong tự nhiên, asen có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác bởi một
số vi sinh vật, quá trình chuyển hoá đơc trình bày trong hình 2.
Hình 2: Sơ đồ quá trình chuyển hoá của các hợp chất asen trong tự nhiên
1.4. Độc tính của asen [9, 14]
1.4.1. Cơ chế gây độc của asen
Khi xâm nhập vào cơ thể các asen (III) tấn công ngay lập tức vào các enzim
có chứa nhóm (SH), liên kết và cản trở chức năng của enzim.
As(V) ở dạng H
2
AsO
4
-
có tính chất hoá học tơng tự muối của axit photphoric
và có thể ảnh hởng đến cơ chế chuyển hoá phot phat ức chế các enzim sinh năng l-
ợng cho tế bào (enzim sinh ra ATP) không sinh ra ATP.
[AsO
2
(OH)
2
]
-
asenat
As(OH)
3
asenit
CH
3
AsO(OH)
2

axit monometylasenit
(CH
3
)
3
As: trimetylasin
(CH
3
)
2
AsH: dimetylasin
(CH
3
)
2
AsO(OH)
axit dimetylasenit
Enzim
SH
SH
+
AsO
3
3
Enzim
SH
SH
As
O
+

2
OH
9
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Các hợp chất As(V) (R-AsO
3
H
2
) ít ảnh hởng đến hoạt tính của enzim nhng
trong những điều kiện thích hợp chúng có thể bị khử về As (III) độc hơn.
Các hợp chất hóa trị (III) gồm aseno và asenoso. Các hợp chất aseno (R-
As=As-R) dễ dàng bị oxi hoá khi có lợng vết oxi, sự hoạt động mạnh của chúng do
sự chuyển đổi thành dẫn xuất aseno tơng ứng. Các hợp chất này là các hợp chất thế
một lần, thế hai lần theo phản ứng của chúng với nhóm sunfuahydryl. Những hợp
chất thay thế một lần, ví dụ R-As=O phản ứng với enzim có chứa nhóm -SH.
Một số enzim chứa hai nhóm thiol có thể phản ứng với hợp chất asen thế một
lần, tạo ra cấu trúc vòng năm cạnh, phản ứng này thuận nghịch với đithiol. axit
liponic, cần thiết cho giai đoạn đầu trong sự oxi hoá của pyruvate bị ức chế bằng
liuzit (CH
3
-CH=CHAsCl
2
) (sử dụng làm khí độc trong chiến tranh).
Protein
S
S
As
CH CHCl
+
BAL

protein
SH
SH
+
ClCH CHAs
H
S
S
CH
CH
CH
2
2
2
OH
R As O
+
2
R'SH
R
As
SR'
SR'
10
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.4.2. Độc tính của asen[11,18]
Asen là nguyên tố cần thiết cho sự sống khi ở hàm lợng rất thấp, có vai trò trong
trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Nhng về mặt sinh học, asen lại
là chất độc cực mạnh khi ở hàm lợng đủ lớn đối với cơ thể con ngời và các sinh vật
khác, nhiễm độc asen có thể gây 19 bệnh khác nhau, trong đó có ung th da và phổi

[11].
Asen tồn tại phổ biến trong môi trờng xung quanh, mọi ngời đều tiếp xúc với
một lợng nhỏ của chúng. Con đờng xâm nhập chủ yếu của asen vào cơ thể là qua đ-
ờng thức ăn (trung bình 25 - 50 àg/ngày), ngoài ra còn một lợng nhỏ qua nớc uống
và không khí.
Asen đi vào cơ thể con ngời trong một ngày đêm thông qua chuỗi thức ăn
khoảng 1mg; qua bụi, không khí là 1,4 àg và qua các đờng khác là 0,04 - 1,4 àg.
Asen hấp thụ vào cơ thể qua đờng dạ dày nhng cũng dễ bị thải ra. Hàm lợng asen
trong cơ thể ngời khoảng 0,08 - 0,2 ppm, tổng lợng asen có trong ngời trung bình
khoảng 1,4 mg. Asen tập trung trong gan, thận, hồng cầu, hemoglobin đặc biệt tập
trung trong não, xơng, da, phổi, tóc [11].
Đối với cơ thể con ngời asen có 3 tác dụng hoá sinh là: làm đông tụ protein, tạo
phức với coenzym và phá huỷ quá trình photpho hoá.
Asen đi vào cơ thể qua đờng nớc sinh hoạt nhng phải sau 5 - 15 năm mới bắt
đầu gây tác động ảnh hởng đến sức khoẻ.
Sự nhiễm độc asen đợc gọi là arsenicosis. Biểu hiện của bệnh là chứng sạm da
(melanosis), dầy biểu bì (keratosis) từ đó dẫn đến hoại th hay ung th da mà khởi đầu
là sự phá huỷ da ngoài, ngón tay, ngón chân, sau đó là các bộ phận nội tạng, cuối
cùng là ung th, hoại th. Một biểu hiện đặc trng khi bị nhiễm độc asen dạng hợp
chất vô cơ qua đờng miệng là sự xuất hiện các vết màu đen và sáng trên da, những
hạt ngô nhỏ trong lòng bàn tay, lòng bàn chân và trên mình bệnh nhân. Sau đó
những hạt nhỏ này có thể sẽ biến chứng, gây ung th da. Ngoài ra ngời ta còn phát
hiện thấy rằng nhiễm asen còn làm tăng nguy cơ gây ung th trong cơ thể, nhất là ở
11
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
gan, thận, bàng quang và phổi. Nhiễm độc asen qua đờng hô hấp thờng gặp ở những
ngời làm việc tại các lò luyện quặng, gang, thép hoặc khu vực xung quanh nồng độ
asen cao trong không khí.
Con ngời có thể bị nhiễm độc As ở mọi lứa tuổi, từ trẻ em đến ngời già. Nếu ng-
ời dân sử dụng nguồn nớc có nồng độ asen là 0,75mg asen/lit trong 1 năm thì theo

thống kê cho thấy tỷ lệ phát bệnh trong 2 năm là 28,8%; 3 năm là 35,52%; 4 năm là
42,2%; 5 năm là 62,9%. [18]
Thực vật khi bị nhiễm asen bị hạn chế quá trình quang hợp, bị rụng lá. asen ảnh
hởng tới thực vật làm giảm trao đổi chất, giảm năng suất cây trồng. Thực vật ở môi
trờng nhiễm asen sẽ hấp thu một lợng đáng kể asen, con ngời và động vật ăn phải
thực vật nhiễm asen thì cũng có thể bị nhiễm độc.
Do những tác động có hại với con ngời và hệ sinh thái, hàm lợng asen có mặt
trong môi trờng thờng đợc các tổ chức quốc tế về môi trờng quy định ở mức rất thấp.
Cơ quan về an toàn định c và sức khoẻ của Mỹ (OSHA) quy định nồng độ giới hạn
cho phép của asen trong không khí ở trong các phân xởng là 10 àg/m
3
đối với asen
vô cơ và 500 àg/m
3
đối với asen hữu cơ.
Bộ tiêu chuẩn năm 1993 của WHO khuyến cáo rằng nồng độ asen trong nớc
uống cần nhỏ hơn 0,01 mg/l. Việc giảm nồng độ tiêu chuẩn cho phép này là do bản
chất gây ung th của asen đối với con ngời và động vật.
USEPA và cộng đồng Châu Âu cũng đã đề xuất hớng tới đạt tiêu chuẩn asen
trong nớc cấp uống trực tiếp đợc là 2-20 àg/l. Tiêu chuẩn nớc uống của Đức đã hạ
thấp nồng độ giới hạn asen xuống còn 0,01 mg/l từ 01/1996. Tiêu chuẩn y tế Việt
Nam quy định nồng độ asen trong nớc sinh hoạt nhỏ hơn 0,01 mg/l.
ở nớc ta, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5944-1995, tiêu chuẩn đánh giá chất
lợng nguồn nớc ngầm là 50àg/l. Đối với tiêu chuẩn vệ sinh an toàn của Bộ Y tế
TCVS-2002, giới hạn nồng độ của asen trong nớc là 10àg/l.
12
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.5. Tình trạng ô nhiễm asen trên thế giới và ở Việt Nam
1.5.1. ô nhiễm asen trên thế giới [ 3,6,12,17,18,19]
Các điều tra khảo sát sự ô nhiễm asen trong nớc ngầm đã đợc thực hiện ở nhiều

nớc nh Mỹ, ấn Độ, Đài Loan, Slovakia, Argentina, Thái Lan, Mehico, Chilê, Trung
Quốc, Bangladesh, Mông Cổ. Các kết quả khảo sát cho thấy có rất nhiều vùng sử
dụng nớc ngầm bị nhiễm asen một cách nghiêm trọng nh: Tây Bengan (ấn Độ),
Bangladesh, Đài Loan, Alaska, Achentina, Canađa... Trên thế giới có hàng chục
triệu ngời đã bị nhiễm bệnh đen và rụng móng chân, sừng hoá da, ung th da...do sử
dụng nguồn nớc sinh hoạt có nồng độ asen cao. ở mỗi quốc gia, với đặc điểm địa lý,
địa chất khác nhau, các nguyên nhân tìm đợc cha hoàn toàn thống nhất. Tuy nhiên,
sự có mặt của asen trong nớc ngầm đang là một thách thức lớn với chính phủ và
chính quyền địa phơng trong việc bảo vệ sức khoẻ nhân dân.
Vấn đề ô nhiễm asen trong nớc ngầm tại Bangladesh là một điển hình.
Bangladesh đã hình thành đợc một hệ thống cơ sở thông tin t liệu tơng đối hoàn
chỉnh, về cả quan trắc, thống kê, nghiên cứu khoa học, giải thích nguồn gốc ô nhiễm
asen trong nớc ngầm và những thành công cũng nh kinh nghiệm của Bangladesh về
xử lý asen trong nớc ngầm. Hơn 95 % tổng dân số của Bangladesh hiện nay đang sử
dụng nớc ngầm cho mục đích sinh hoạt và ăn uống, khoảng từ 30 - 35 triệu ngời dân
Bangladesh đang sử dụng nớc uống có chứa asen với nồng độ lớn hơn 50àg/l. Hàng
triệu ngời dân mắc các chứng bệnh nh ung th da, chân đen, sừng hoá lòng bàn tay,
bàn chân và nhiều bệnh điển hình khác nữa, đó là căn bệnh nhiễm độc asen, đe doạ
sức khoẻ hàng triệu ngời dân Bangladesh. Qua phân tích cho thấy nồng độ ở một số
giếng đã vợt quá giới hạn cho phép của WHO (10 àg/l). ở Manikganj, Harirampar,
Faridpur, Gopalganj có 14 trong 19 mẫu phân tích vợt quá tiêu chuẩn cho phép của
Bangladesh (50 àg/l), riêng vùng Harirampar cả 4 mẫu phân tích đều trên 100 àg/l.
Nồng độ cao của asen có thể tìm thấy lên tới 1000 àg/l .
Sự nhiễm asen trong nớc ngầm ở phía đông sông Hoogky, một nhánh của sông
Hằng phía Tây Bengal đã đợc báo cáo từ đầu năm 1978. Nhóm bệnh nhân đầu tiên
13
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
đợc phát hiện vào tháng 7/1983, từ đó phạm vi ảnh hởng và số bệnh nhân mới ngày
càng tăng. Khu vực ảnh hởng rộng 3.400 km
2

, số ngời sử dụng nớc nhiễm độc asen
lên tới hơn 1 triệu ngời, trong đó hơn 200.000 ngời đã đợc xác nhận là nhiễm độc
asen. Đây là vụ nhiễm độc asen lớn nhất trong lịch sử [18].
ở Trung Quốc, trờng hợp bệnh nhân nhiễm độc asen đầu tiên đợc phát hiện từ
năm 1953. Số liệu thống kê cho thấy 88% nhiễm qua thực phẩm, 5% từ không khí
và 7% từ nớc uống. Trên cả nớc Trung Quốc có tới 13-14 triệu ngời sống trong
những vùng có nguồn gốc bị ô nhiễm asen cao, tập trung nhiều nhất ở tỉnh An Huy,
Sơn Tây, Nội Mông, Ninh Hạ và Tân Cơng. Tại Sơn Tây đã phát hiện 105 làng bị ô
nhiễm asen. Hàm lợng asen tối đa thu đợc trong nớc uống là 4,43 mg/l gấp 443 lần
giá trị asen cho phép của tổ chức y tế thế giới WHO (10
lg /
à
).
Hai khu vực bắc Achentina: San Antonio delos Codres và Taco Pozo có nồng độ
asen khoảng 200 àg/l, số ngời bị nhiễm độc asen khoảng 20000ngời [19].
ở mỹ, theo những nghiên cứu mới đây nhất cho thấy trên 3 triệu ngời dân mỹ
có nguy cơ nhiễm độc asen, mức độ nhiễm asen trong nớc uống dao động từ 0,045 -
0,092 mg/l. còn ở Nhật Bản, năm 1971 những nạn nhân đầu tiên có triệu chứng
nhiễm asen đợc phát hiện , tính đến năm 1995 đã có 217 nạn nhân chết vì asen.
1.5.2. ô nhiễm asen tại Việt Nam [1,3,8,9,11]
Những khảo sát bớc đầu của các nhà khoa học, các Viện nghiên cứu, văn
phòng UNICEF ở Hà Nội đã dành nhiều công sức, kinh phí tổ chức các đợt khảo sát,
nghiên cứu đã đa ra một số kết quả ban đầu về nồng độ asen trong nớc ngầm ở Hà
Nội, một số tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng nh Phú Thọ, Quảng Ninh, Hà Tây, Hải
Phòng, Thái Bình, Nam Định... Từ những điều tra, khảo sát đó, bản đồ các khu vực ô
nhiễm asen trong nớc ngầm cũng dần đợc hình thành.
Tại vùng châu thổ sông Hồng, tổng số giếng khoan có thể lên đến hàng triệu
giếng và đa số là giếng nớc hộ gia đình. Riêng ở Hà Nội, các chỉ tiêu phân tích mẫu
nớc ngầm Thành phố Hà Nội mùa khô 12/2000-2/2001 đợc nêu ở Bảng 2 [9].
14

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Bảng 2: Tổng hợp một số chỉ tiêu phân tích mẫu nớc ngầm Thành phố Hà Nội
mùa khô 12/2000 - 2/2001 [9]
Arsen Mangan Sắt Amoni
Số mẫu vợt
*/TS
%
Số mẫu vợt
*/TS
%
Số mẫu vợt
*/TS
%
Số mẫu vợt
*/TS
%
Tầng chứa nớc bên trên (qh)
Khu vực phía Bắc 4/66 6.1 44/66 66.7 27/66 36.4 2/66 3.0
Khu vực Đông Nam 8/20 40 19/20 95.0 12/20 60 3/20 15.0
Khu vực phía nam sông Hồng
+ Huyện Từ Liêm 8/55 14.5 46/55 83.6 72.7 72.7 10/55 18.2
+ Huyện Thanh Trì 43/72 59.7 59/72 81.9 91.7 91.7 56/72 77.8
+ Các quận nội thành 18/47 38.3 44/47 93.6 87.23 87.2 17/47 36.2
Tầng chứa nớc bên dới (qp)
Khu vực phía Bắc 4/46 8.7 33/46 71.7 71.7 71.7 3/46 6.5
Khu vực phía Đông Nam 13/72 13 67/72 70.8 70.8 70.8 21/72 29.2
Khu vực nam sông Hồng
+ Huyên Từ Liêm 9/25 36 22/25 100 25-25 100 9/25 36
+ Huyện Thanh Trì 13/24 54.2 22/24 95.8 23/24 95.8 18/24 75
+ Các quận nội thành 17/43 39.5 40/43 97.7 42/43 97.7 12/43 27.9

* TCVN 5501-1991
Từ số liệu trên cho thấy, 69% mẫu nớc tầng trên và 48% mẫu nớc tầng dới ở
Hà Nội đợc kiểm nghiệm có nồng độ asen cao hơn tiêu chuẩn. Đặc biệt, ở Huyện
Thanh Trì có tới 59,7% (43/72) số mẫu phân tích ở tầng chứa nớc bên trên và 54,2%
(13/24) số mẫu ở tầng chứa nớc bên dới vợt quá giá trị 0,05 mg/l.
Theo điều tra sơ bộ cho thấy hàm lợng asen trong nớc ngầm ở nhiều nơi vợt quá
tiêu chuẩn cho phép đối với nớc ăn uống và sinh hoạt (tiêu chuẩn về nớc ăn uống
của Việt Nam là 10microgam/l), cao nhất ở Hà Nam, Hà Nội, Hng Yên, Phú Thọ...
hàm lợng asen cao gấp nhiều lần mức cho phép nh Lâm Thao (Phú Thọ) gấp 50 - 60
lần, Lý Nhân và Bình Lục (Hà Nam) gấp 50 lần[9].
Kết quả nghiên cứu gần đây, trong cuộc điều tra ngẫu nhiên 12 tỉnh thành Việt
Nam gồm: Thái Nguyên, Quảng Ninh, Hà Tây, Hải Dơng, Hng Yên, Nam Định, Hà
Nam, Huế, thành phố Hồ Chí Minh, Long An, Đồng Tháp và An Giang cho thấy trừ
thành phố Hồ Chí Minh, Long An, Huế là không phát hiện có asen trong nớc ngầm,
15
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
các tỉnh còn lại đều phát hiện đợc các điểm có nồng độ asen vợt quá tiêu chuẩn cho
phép. Kết quả cụ thể đợc đa ra ở Bảng 3
Bảng 3: Kết quả điều tra sơ bộ về ô nhiễm asen trong nớc ngầm tại 12 tỉnh [11]
TT Tỉnh Số xã
Số
mẫu
Nồng độ asen (mg/l)
0 - 0,01 0,01-0,05 0,05-0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,5 >0,5
1 Thái Nguyên 10 240 233 5 2 0 0 0
2 Quảng Ninh 10 240 235 5 0 0 0 0
3 Hà Tây 57 1368 728 307 230 60 41 2
4 Hải Dơng 20 480 446 31 3 0 0 0
5 Hng Yên 141 3384 2684 390 156 76 58 20
6 Nam Định 20 480 341 45 31 27 35 1

7 Hà Nam 111 5080 2415 879 795 463 504 24
8 Huế 10 240 234 5 1 0 0 0
9 Hồ Chí Minh 10 240 240 0 0 0 0 0
10 Long An 10 235 235 0 0 0 0 0
11 Đồng Tháp 10 212 124 5 6 27 41 9
12 An Giang 10 240 179 51 8 1 1 0
Một số nghiên cứu khác cho thấy ở một số huyện của tỉnh Hà Nam (Lý Nhân,
Bình Lục) đã có các biểu hiện lâm sàng đáng chú ý của nhiễm độc mạn tính ở cộng
đồng do ăn uống nguồn nớc bị ô nhiễm. Kết quả hội chẩn đã xác định đợc 8 trờng
hợp có biểu hiện tổn thơng ngoài da do tác hại của asen cần đợc theo dõi. 86% số hộ
của khu vực mới sử dụng nớc giếng khoan đợc 6 năm (từ 1997), song qua thống kê
của Y tế xã từ tháng 1/2000 đến tháng 9/2003 và kết quả khám sức khoẻ cho thấy:
tỷ lệ bệnh ngoài da, biến đổi sắc tố da, sừng hoá, bệnh lý thai sản, tỷ lệ ung th nhìn
chung khá cao và có xu hớng tăng theo thời gian [11].
Nh vậy, ở Việt Nam không những đã phát hiện thấy các vùng nớc ngầm ô
nhiễm asen mà còn có các biểu hiện lâm sàng ở cộng đồng do nhiễm độc asen. Do
vậy, nếu không có biện pháp khắc phục, tiếp tục sử dụng các nguồn nớc ô nhiễm
asen kéo dài sẽ dẫn đến tình trạng nhiễm độc nặng nề nh đã gặp ở Bangladesh, ấn
Độ, Trung Quốc.
16
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.6. Một số phơng pháp xử lý asen
Đã có rất nhiều hội nghị quốc tế về asen đợc tổ chức sau những thảm họa về
ngộ độc asen trên thế giới. Nhiều bài báo, công trình nghiên cứu về các phơng pháp
giảm thiểu ô nhiễm asen đã đợc công bố. Các biện pháp xử lý rất nhiều và đa dạng,
ở đây chủ yếu tập trung vào các phơng pháp: hoá học, hoá lý.
1.6.1. Các phơng pháp hoá học[13, 16, 20]
Các công nghệ xử lý asen thờng xử lý As(V) có hiệu quả hơn xử lý As(III). Vì
vậy nhiều hệ thống xử lý bao gồm cả bớc oxy hoá để chuyển As(III) thành As(V).
Quá trình oxy hoá không loại bỏ asen ra khỏi dung dịch nhng nâng cao hiệu quả các

quá trình xử lý tiếp theo nh cộng kết tủa, hấp phụ, lọcCác tác nhân hoá học thờng
đợc sử dụng để oxi hoá asenit thành asenat bao gồm : khí clo, khí ozon, kali
pemanganat, hydro peoxi, tác nhân fenton's (H
2
O
2
/Fe
2+
), mangan oxit... Ngoài ra ng-
ời ta còn có thể xử lý trực tiếp các bức xạ từ mặt trời để oxi hoá asenit thành asenat
với sự có mặt của các chất xúc tác đồng thể và dị thể. Khi sử dụng quá trình oxi hoá
ngời ta phải kết hợp với các quá trình keo tụ, hấp thụ hoặc trao đổi ion.
a. Oxy hoá asen bằng không khí:
Oxy không khí là một tác nhân của quá trình oxy hoá As(III), tuy nhiên tốc độ
của quá trình oxy hoá As(III) bằng không khí chậm, thời gian oxy hoá kéo dài
khoảng hàng tuần. Quá trình oxy hoá As(III) bằng không khí có thể đợc xúc tác
bằng vi khuẩn, axit mạnh hoặc dung dịch kiềm, đồng, bột cacbon hoạt tính, và nhiệt
độ cao.
b. Oxy hoá asen bằng tác nhân hoá học:
As(III) có thể bị oxy hoá trực tiếp bởi nhiều hoá chất khác bao gồm clo,
hypochloride, ozon, permanganate, H
2
O
2
, và tác nhân Fenton (H
2
O
2
/Fe
2+

).
Clo và hypochloride là chất oxy hoá mạnh và có hiệu quả nhng nó lại có thể
phản ứng với các hợp chất hữu cơ tạo ra hợp chất cơ clo độc hại (thí dụ
trihalometan). Lợng clo thêm vào phụ thuộc vào thành phần của nớc. Cho vào nớc
17
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
khoảng 0,8 - 2 mg/l clo để tạo ra 0,2 mg/l clo d dùng cho mục đích khử trùng sau
khi xử lý.
Ozon là chất oxy hoá mạnh, khi sục ozon vào nớc 1 phút (hàm lợng khoảng 2
mg/l) trớc khi lọc sẽ có hiệu quả rất cao trong việc ôxy hoá sắt và mangan, loại bỏ
hiệu quả asen và các kim loại khác. Ozon cũng là chất sát khuẩn mạnh nhng không
giống nh clo, d lợng của nó không tồn tại lâu trong nớc đã xử lý [20].
Permanganate (KMnO
4
) có hiệu quả oxy hoá As(III), Fe(II) và Mn(II) cao .
KMnO
4
có nhiều ở các nớc đang phát triển, nó đợc sử dụng nh là chất kháng sinh
cục bộ. Lợng mangan d trong nớc đã xử lý không đợc vợt quá khuyến cáo của WHO
0,05 mg/l (WHO, 1993).
Hydro peroxit (H
2
O
2
) cũng là chất oxy hoá có hiệu quả, đặc biệt nếu trong nớc
bị nhiễm asen có chứa sắt hoà tan nồng độ cao. Sắt (III) hydroxit đợc hình thành sẽ
cộng kết với asenat[20].
c. Oxy hoá và loại asen bằng năng lợng mặt trời (SORAS)
Đây là quá trình xử lý asen đơn giản trong cấp nớc nông thôn từ nguồn nớc
ngầm. Nguyên tắc của phơng pháp là sử dụng phản ứng oxy hoá quang hoá As(III)

thành As(V) nhờ ánh sáng mặt trời, sau đó tách As(V) ra khỏi nớc bởi sự hấp phụ
trên các hạt Fe(III) hydroxit. Hiệu suất của phản ứng oxy hoá quang hoá sẽ đợc tăng
cờng nếu nhỏ thêm vài giọt chanh, sẽ giúp cho quá trình tạo các bông keo Fe(III).
SORAS có hiệu quả khi hàm lợng sắt trong nớc ngầm ít nhất là 3 mg/l, cờng độ bức
xạ UV-A 50 Wh/m
2
. Nồng độ asen có thể giảm từ 500ppb xuống 50ppb sau 2-3h.
1.6.2 Các phơng pháp hoá lý [4,5,10,14,17,21,22,23]
a. Kết tủa và lọc
Quá trình này chuyển asen từ dạng tan thành các dạng ít tan nh canxi asenat
bằng phản ứng hoá học, sau đó loại bỏ chúng nhờ quá trình lắng hoặc lọc. Muối kim
loại thờng đợc sử dụng là muối nhôm và muối sắt clorua hoặc sắt sulfat. Hiệu quả
xử lý asen bằng muối nhôm hoặc muối sắt ở quy mô phòng thí nghiệm có hiệu quả
xử lý tới 99% ở các điều kiện tối u và nồng độ asen còn lại dới 1àg/l. Tuy nhiên, đối
18
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
với các hệ xử lý thực tiễn ngoài hiện trờng thì hiệu quả xử lý thấp hơn khoảng từ 59-
90%[21].
Khi muối nhôm và sắt đợc thêm vào nớc sẽ và hình thành dung dịch hydroxide
không hoà tan. Những hydroxide kim loại kết tủa kéo theo asen theo cơ chế cộng
kết - hấp phụ. Để trộn đều các chất tạo kết tủa, tăng cờng hiệu quả xử lý cần khuấy
mạnh dung dịch. Nếu nớc có độ pH thấp thì cần phải bổ sung thêm các chất kiềm để
tạo môi trờng kết tủa. Cũng có thể cho các chất polymer để tăng cờng quá trình kết
bông và lắng. Những nghiên cứu của Cheng và các cộng sự [21] đã chỉ ra rằng khi
thêm 2- 4 mg/l polymer cation cho phép giảm 2/3 hàm lợng chất kết tủa mà không
làm giảm hiệu quả xử lý asen. Vì vậy các polymer có thể đợc sử dụng để làm tăng
hiệu quả xử lý asen và giảm thể tích bùn thải ra.
b. Làm mềm nớc bằng vôi
Độ cứng của nớc gây ra bởi các hợp chất canxi và magiê trong nớc. Quá trình
làm mềm bằng vôi sẽ loại bỏ các ion kim loại này do sự thay đổi trong cân bằng

carbonate. Khi thêm vôi vào nớc sẽ làm tăng giá trị pH và làm cho bicarbonate
chuyển thành carbonate kết quả là canxi bị kết tủa dới dạng canxi carbonate. Quá
trình làm mềm loại bỏ canxi thờng ở khoảng pH 9 đến 9,5. Để loại bỏ magiê, vôi đ-
ợc thêm vào tới điểm kết tủa magiê hydroxide ở giá trị pH lớn hơn 10,5. Quá trình
làm mềm nớc bằng vôi đồng thời cũng có hiệu quả trong việc loại bỏ asen tơng tự
nh quá trình kết tủa với muối kim loại. Nh vậy, quá trình loại bỏ As(III) và As(V)
bằng cách làm mềm nớc phụ thuộc vào giá trị pH. Nếu quá trình oxy hoá As(III)
thành As(V) diễn ra trớc khi làm mềm nớc sẽ làm tăng hiệu quả xử lý asen.
Nhợc điểm của quá trình làm mềm nớc bằng vôi đối với việc xử lý asen là hàm
lợng vôi sử dụng khá lớn khoảng 800 - 1000 mg/l, điều này sẽ dẫn đến việc hình
thành một lợng bùn thải lớn và sau đó lại phải sử dụng axit để điều chỉnh pH của n-
ớc sau xử lý. Quá trình này thờng chỉ đợc áp dụng cho nớc cứng.
c. Phơng pháp hấp phụ
Asen có thể đợc hấp phụ lên bề mặt của các vật liệu hấp phụ nh: các hợp chất
oxyt sắt, oxyt titan, oxyt silic; khoáng sét(caolanh, bentonite ...), boxit, hematite,
19
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
chitin và chitosan; quặng oxit mangan, cát bọc một lớp oxyt sắt hoặc dioxit mangan
MnO
2
; các vật liệu xellulo (mùn ca, bột giấy báo)...
Mỗi loại vật liệu có những đặc tính và yêu cầu chi phí khác nhau. Một số loại
đã đợc sản xuất riêng để xử lý nớc nhiễm asen. Hiệu suất xử lý của từng loại vật liệu
phụ thuộc vào việc sử dụng các chất oxy hoá hỗ trợ quá trình hấp phụ asen.
c.1. Hấp phụ lên vật liệu có thành phần là sắt
Mạt sắt (sắt kim loại), sắt hydroxide, các vật liệu phủ sắt, oxit sắt là những vật
liệu đợc sử dụng cho qúa trình hấp phụ asen từ nớc ngầm.
Quá trình loại bỏ asen bằng cách hấp phụ lên mạt sắt kim loại đã đợc nghiên
cứu ở trong phòng thí nghiệm và áp dụng ngoài hiện trờng. Hiệu quả loại bỏ asen vô
cơ ra khỏi dung dịch của sắt đến 95%. Asen đợc hấp phụ lên bề mặt sắt ở trạng thái

oxi hoá V. Phổ nhiễu xạ tia X cũng cho thấy trên bề mặt của mạt sắt có sự hiện diện
của cả sắt kim loại, Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
và cả sắt hydroxide [23].
Hydroxyt sắt dạng hạt cũng đợc sử dụng trong hấp phụ [10]. Công nghệ này kết
hợp những u điểm của phơng pháp keo tụ - lọc, có hiệu suất xử lý cao và lợng cặn
sinh ra ít. Hạt hydroxit sắt đợc sản xuất từ dung dịch FeCl
3
bằng cách cho phản ứng
với dung dịch NaOH. Kết tủa tạo thành đợc rửa sạch, tách nớc bằng quay ly tâm và
tạo hạt dới áp suất cao. Vật liệu này có khả năng hấp phụ cao. Cột lọc hấp phụ hoạt
động tơng tự nh lọc hấp phụ bằng cácbon hoạt tính dạng hạt. Với nớc có nồng độ
asen 100 - 180 ppb, sau xử lý có thể đạt đến 10 ppb.
Tại Đài Loan, các nhà khoa học đã chế tạo vật liệu sắt nano để hấp phụ asen,
kết quả cho thấy vật liệu hấp phụ 43,62mgAs/g sắt ở pH=4, 42,73mgAs/g sắt ở
pH=7, 37,48mgAs/g sắt ở pH=9.[14]
c.2. Hấp phụ lên nhôm và các hợp chất của nhôm.
- Vật liệu có nguồn gốc từ nhôm: Công ty Project Earth Industries (PEI Inc.) đã
chế tạo ra vật liệu hấp phụ rẻ tiền, có nguồn gốc từ nhôm, có khả năng tách asen ở 2
dạng tồn tại phổ biến ở trong nớc là As(III) và As(V). Vật liệu hấp phụ này có đặc
tính hoá học là diện tích bề mặt và độ rỗng cao, có khả năng hấp phụ cao hơn 10 lần
20
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
so với các vật liệu thông thờng khi có mặt các ion cạnh tranh, tốc độ hấp phụ nhanh,

đạt hiệu suất cao.
Việc thử nghiệm đã đợc tiến hành ở ấn Độ và Bangladesh (1998, 1999 cho phép
giảm asen từ giá trị trung bình ban đầu 340 ppb xuống dới 50 ppb.
- Nhôm hoạt hoá: Nhôm hoạt hoá đợc sử dụng có hiệu quả để xử lý nớc có hàm
lợng chất rắn hoà tan cao. Tuy nhiên, nếu trong nớc có các hợp chất của selen,
florua, clorua, sulfat , chúng có thể cạnh tranh vị trí hấp phụ.
Phơng pháp này tơng đối thuận lợi, chỉ cần đổ nớc giếng cần xử lý qua lớp vật
liệu nhôm. Nếu hàm lợng sắt trong nớc nguồn càng cao thì hiệu suất khử asen càng
cao và chu kỳ làm việc trớc khi hoàn nguyên càng tăng.
Một hạn chế của phơng pháp sử dụng nhôm hoạt hoá là lợng vật liệu hấp phụ
thải ra lớn: 50 - 200 g/m
3
nớc, nghĩa là gấp gần 10 lần so với lợng cặn tạo thành khi
sử dụng phơng pháp keo tụ bằng phèn sắt.
c.3. Hấp phụ lên vật liệu có thành phần mangan oxide
Cơ chế của việc loại bỏ asen bởi MnO
2
bớc đầu đã đợc nghiên cứu trên các tinh
thể MnO
2
tổng hợp trong phòng thí nghiệm.
Phản ứng oxi hoá As (III) bởi MnO
2
xảy ra theo 2 bớc sau:
2MnO
2
+ H
3
AsO
3

+ H
2
O = 2MnOOH + H
2
AsO
4
-
+ H
+

2MnOOH + H
3
AsO
3
+ 3H
+
= 2Mn
2+
+ H
2
AsO
4
-
+ 2H
2
O
Mặc dù cơ chế phản ứng của As(III) với MnO
2
đã rõ ràng nhng có rất ít thông
tin về sự hình thành các hợp chất của As(V) sau quá trình oxi hoá As(III).

Sử dụng quặng mangan dioxit tự nhiên và diatomit tự nhiên cho hiệu quả hấp
phụ asen tơng đối tốt[5]. Tại Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam đã tổng hợp
MnO
2
kích thớc nanomet và nghiên cứu sử dụng vào hấp phụ asen trong nớc đạt tải
trọng 32,79mg asen/gam vật liệu.[4]
d. Trao đổi ion
21
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Trao đổi ion có thể đợc xem là một là một dạng đặc biệt của phơng pháp hấp
phụ. Đây là quá trình trao đổi giữa các ion trong pha rắn và pha lỏng. Nhựa trao đổi
ion đợc sử dụng rộng rãi trong việc xử lý nớc để loại bỏ các chất hoà tan không
mong muốn ra khỏi nớc. Các loại nhựa này có một bộ khung polyme liên kết ngang,
đợc gọi là nền, thông thờng nền này đợc tạo thành do polystyren liên kết ngang với
đivinylbenzen. Các nhóm chức tích điện liên kết với nền thông qua các liên kết cộng
hoá trị. phơng pháp này rất hiệu quả trong việc loại bỏ asen, tuy nhiên nếu trong
dung dịch, các ion cạnh tranh với asen (nh sunfat, florua, nitrat....) có nồng độ lớn,
hiệu suất của quá trình tách loại sẽ giảm đi đáng kể. Khi đó các anionit chuyển từ
gốc H
2
AsO
4
-
sang H
2
AsO
4
2
, giải phóng H
+

, pH bị hạ thấp xuống. Nồng độ sulfate
ảnh hởng tới vận tốc phản ứng: tốc độ phản ứng càng cao khi lợng sulfate càng cao.
Loại vật liệu trao đổi ion này có u điểm là có thể sử dụng dung dịch muối đậm đặc
NaCl để hoàn nguyên hạt trao đổi ion đã bão hoà asen. Nồng độ asen sau xử lý có
thể tới dới 2ppb [14].
e. Chng cất bằng năng lợng mặt trời
Thiết bị chng cất bằng năng lợng mặt trời có thể sử dụng để xử lý nớc nhiễm
asen. Nớc cần xử lý đợc nung nóng lên và bay hơi nhờ năng lợng mặt trời, sau đó
ngng tụ lại trên bề mặt phía trong thiết bị thu nớc dạng tấm và chảy vào bể. Tuỳ
thuộc vào lợng ánh sáng mặt trời, một tấm bề mặt thu nớc kích thớc 2x10 m có thể
cung cấp nớc uống cho 20 - 50 ngời sử dụng trong một ngày đêm với tiêu chuẩn 4 l/
ng/ngày. Phơng pháp này có thể áp dụng để cung cấp nớc uống cho các vùng sâu,
vùng xa thiếu nguồn nớc uống sạch. Ưu điểm của phơng pháp này là nớc sau xử lý
có chất lợng tốt, chi phí cho xử lý thấp, có thể sử dụng các vật liệu địa phơng để chế
tạo. Thiết bị này không sử dụng điện, có thể xử lý nớc ngầm hoặc nớc mặt bị
nhiễm asen.
f. Các phơng pháp lọc[18,24]
Một số kĩ thuật của phơng pháp này nh : thẩm thấu ngợc, màng lọc nano,
điện thẩm tách có khả năng loại bỏ tất cả các dạng asen hoà tan ra khỏi nớc. Các
22
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
chất hoà tan trong đó có asen đợc giữ lại trên màng bán thấm, màng chỉ cho nớc và
một số chất tan đi qua.
* Vi lọc (MF)
Quá trình vi lọc là kỹ thuật loại bỏ asen phụ thuộc vào sự phân bố kích thớc của
các phần tử mang asen trong nớc nguồn. Mặc dù MF có thể loại bỏ các dạng hạt của
asen nhng chỉ quá trình này sẽ kém hiệu quả trong việc xử lý nguồn nớc.
Để tăng hiệu quả xử lý đối với nguồn nớc, có thể kết hợp với quá trình kết tủa
và MF. Đối với những thiết bị chỉ sử dụng MF thì việc loại bỏ này phụ thuộc vào
nồng độ asen trong nớc đầu vào và tỷ lệ dạng hạt theo cơ chế rây cơ học. Do đó hiệu

quả của quá trình xử lý asen bằng MF là hàm của kích thớc lỗ.
* Siêu lọc (UF)
Nhìn chung quá trình siêu lọc có khả năng loại bỏ các chất keo và các phần tử
dạng hạt. Nếu hệ xử lý chỉ sử dụng UF thì cũng nh MF nó không thể xử lý asen
trong nớc ngầm đạt hiệu quả cao. Tuy nhiên UF có thể sử dụng để xử lý nớc mặt với
hàm lợng chất keo cao và nồng độ asen cao.
* Lọc nano (NF)
Màng lọc nano có khả năng loại bỏ đáng kể các hợp chất asen hòa tan trong nớc
tự nhiên. Màng nano u tiên loại bỏ các ion hóa trị hai (nh Ca, Mg) nhng không có
hiệu quả đối với các muối hóa trị một (nh Na, Cl). Màng NF có thể loại bỏ cả
As(V) và As(III). Hiệu quả loại bỏ asen trong nớc ngầm của NF đạt tới 95% asen
hòa tan, nồng độ asen có thể giảm từ 50ppb xuống 2ppb. Tuy nhiên khi màng có
kích thớc lỗ nhỏ thì có khuynh hớng dễ tắc hơn màng UF hoặc MF. ứng dụng màng
NF cho quá trình xử lý nớc mặt có hiệu quả thờng không cao nếu không qua quá
trình tiền xử lý để loại bỏ các hạt và các phần tử hòa tan gây tắc.
* Thẩm thấu ngợc (RO)
Đây là quá trình lọc màng có hớng dới tác dụng của chênh lệch áp suất. Tuỳ
thuộc vào đặc tính của màng, thẩm thấu ngợc có thể giữ lại tất cả các ion và chỉ cho
23
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
nớc đi qua. Phơng pháp này tốn kém, đắt tiền, nên chỉ sử dụng để cung cấp một lợng
nớc nhỏ, có yêu cầu chất lợng cao, ví dụ nh trong y tế, vv...
* Điện thẩm tách (ED)
Điện thẩm tách là quá trình trong đó các ion đợc vận chuyển qua màng có chọn
lọc đối với các cation và anion dới tác động của dòng điện một chiều. Trong quá
trình này màng đợc sắp xếp giữa các điện cực ngợc chiều nhau với sự xen kẽ giữa
màng trao đổi anion và màng trao đổi cation. Sự chuyển động của các cation hoặc
anion theo hớng của điện cực trái dấu và kết quả là nó tạo ra các ngăn chứa nớc và
các ngăn chứa muối. Điện thẩm tách đảo chiều (EDR) là quá trình điện thẩm tách
(ED) với chu kỳ đảo chiều hớng chuyển động của các ion do sự đảo chiều phân cực

của điện cực. u điểm của sự đảo chiều phân cực là làm giảm khả năng tắc của màng,
giảm chi phí cho quá trình tiền xử lý.
Theo lý thuyết có rất nhiều công nghệ xử lý nhng để lựa chọn công nghệ xử
lý phù hợp, phải căn cứ vào các điều kiện cụ thể: loại nguồn nớc, điều kiện địa chất,
thuỷ văn, đối tợng sử dụng nớc, công nghệ thiết bị hiện có, khả năng tài chính, khả
năng sử dụng nguyên vật liệu, năng lợng tại địa phơng Bảng 4 nêu lên hiệu quả
loại bỏ của một số công nghệ và u điểm, nhợc điểm của các công nghệ đó.
Bảng 4. Hiệu quả xử lý asen của một số công nghệ
Công nghệ
xử lý
Nồng độ As ban
đầu
Nồng độ As còn lại
u điểm
Nhợc điểm
Kết tủa cùng
với sắt
asenat 350
lg /
à
6
lg /
à
- chi phí, vốn tơng
đối thấp
- quá trình tơng đối
đơn giản
- tạo ra chất thải
rắn độc hại
- hiệu quả thấp

trong việc loại
asenit 350
lg /
à
140
lg /
à
asenat 560
lg /
à
10
lg /
à
24
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
asenat300
lg /
à
6
lg /
à
asenit 300
lg /
à
138
lg /
à
Kết tủa cùng
với nhôm
asenat 350

lg /
à
74
lg /
à
asenit 350
lg /
à
263
lg /
à
asenat 300
lg /
à
30
lg /
à
asenit 300
lg /
à
249
lg /
à
Nhôm đã
hoạt hoá
asenat 100
lg /
à
4
lg /

à
asenit 100
lg /
à
không hiệu quả
Trao đổi
ion
asenat 100
lg /
à
<800
lg /
à
- hiệu quả cao - chi phí tơng
đối cao
asenat 68 mg/l 12,2 mg/l
Thẩm thấu
ngợc
asenat 37
lg /
à
7
lg /
à
- hiệu quả cao
- không tạo ra chất
thải rắn độc hại
- có thể loại bỏ các
chất gây ô nhiểm
- chi phí cao

- tạo ra nớc thải
độc hại
asenat 51
lg /
à
1,5
lg /
à
Điện thẩm
tách
asenat 188
lg /
à
136
lg /
à
1.6.3. Các phơng pháp xử lý asen đang đợc nghiên cứu và áp dụng ở Việt Nam
Theo thống kê cha đầy đủ, hầu hết những nghiên cứu hiện nay của các nhà khoa
học Việt Nam đều áp dụng những qui trình công nghệ đã đợc áp dụng trên thế giới.
Các quy trình xử lý đã ra đời áp dụng trong những điều kiện thực tế Việt Nam. Bớc
đầu một số cơ sở đã đa ra đợc một hệ thiết bị xử lý asen trong nớc ngầm quy mô hộ
gia đình. Cũng đã có một số đơn vị đi sâu nghiên cứu cơ chế và khả năng loại bỏ
asen của một số phơng pháp trong phòng thí nghiệm, tuy nhiên do một số yếu tố
việc áp dụng trên thực tế là rất khó khăn.
Viện Hoá Học Công Nghiệp đã đa ra đợc một hệ xử lý qui mô hộ gia đình, dùng
chủ yếu để lọc asen và Mn, công suất 15-20 lít /giờ với nguồn nớc: As: 0.2 - 0.5
mg/l, Mn: 2 - 5 mg/l và pH= 6,5 - 8,0, nguyên tắc là sử dụng MnO
2
để kết tủa As(V)
dới dạng Mn

3
(AsO
4
). Sau thời gian sử dụng, hàng năm phải bổ sung loại cát đen đã
đợc hoạt hoá thành cát chuyên dụng vào cột.
Trờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã sử dụng quặng
sắt tự nhiên (đá ong, limonite, magnetite), quặng mangan có chứa sắt (pyrothite,
25