Nghiên cứu sự hấp phụ của vỏ trứng gà nhằm tìm thêm một phương pháp mới có thể loại bỏ kim loại nặng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 1
MỤC LỤC

CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 7
1.1 Đặt vấn đề: 7
1.2 Sự cần thiết của đề tài: 7
1.3. Mục đích của đề tài: 8
1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: 8
1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý kim loại nặng: 8
1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu: 9
CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG
TRONG NƢỚC 11
2.1. Giới thiệu về Chì: 11
2.1.1. Đặc tính của Chì: 11
2.1.2. Ứng dụng của Chì: 12
2.1.3. Các nguồn phát sinh Chì: 12
2.2. Giới thiệu về Cadimi: 14
2.2.1. Đặc tính của Cadimi: 14
2.2.2. Ứng dụng của Cadimi: 14
2.2.3. Các nguồn phát sinh Cadimi: 15
2.3. Giới thiệu về vỏ trứng gà: 15
2.3.1. Cấu tạo vỏ trứng: 15
2.3.2. Tính chất lớp protein: 17
2.4. Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng (Pb
2+
và Cd
2+
): 18
CHƢƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG VỎ TRỨNG GÀ ĐỂ

XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG 23
3.1. Lý thuyết hấp phụ: 23
3.2. Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ: 23
3.3. Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir: 24
3.4. Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundich: 25
3.5. Lý thuyết phƣơng pháp cực phổ: 26
3.5.1. Giải thích sóng cực phổ: 27
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 2
3.5.2. Các hiện tƣợng ngăn cản việc xác định: 29
3.5.3. Độ chọn lọc: 29
3.5.4. Độ nhạy: 29
3.5.5. Độ chính xác: 29
CHƢƠNG IV: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
4.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị: 30
4.1.1. Hóa chất: 30
4.1.2. Dụng cụ: 30
4.1.3. Thiết bị: 30
4.2. Chuẩn bị mẫu, hóa chất cho việc phân tích: 30
4.2.1. Chuẩn bị mẫu: 30
4.2.2. Cách thực hiện đo bằng máy cực phổ: 31
4.3. Các bƣớc thực hiện trƣớc khi thí nghiệm: 32
4.4. Tiến hành thực nghiệm: 32
4.4.1. Với ion kim loại Chì: 32
4.4.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: 32
4.4.1.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp
phụ của trứng ở các nhiệt độ (30
0
C, 60

0
C, 80
0
C, 105
0
C, 120
0
C) đối với ion kim
loại Chì: 33
4.4.1.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ
của trứng ở các nhiệt độ (30
0
C) đối với ion kim loại Chì: 33
4.4.1.4. Khảo sát lƣợng ion Chì tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng
của trứng sấy ở 30
0
C đối cới ion kim loại Chì: 33
4.4.1.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở
30
0
C đối cới ion kim loại Chì: 34
4.4.2. Với ion kim loại Cadimi: 34
4.4.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: 34
4.4.2.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp
phụ của trứng ở các nhiệt độ (30
0
C, 60
0
C, 80
0

C, 105
0
C, 120
0
C) đối với ion kim
loại Cadimi: 35
4.4.2.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ
của trứng ở các nhiệt độ (30
0
C) đối với ion kim loại Cadimi: 35
4.4.2.4. Khảo sát lƣợng ion Cadimi tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g
trứng của trứng sấy ở 30
0
C đối cới ion kim loại Cadimi: 35
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 3
4.4.2.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở
30
0
C đối cới ion kim loại Cadimi: 36
CHƢƠNG V: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT. 37
5.1. Khảo sát sự hấp phụ của vỏ trứng với Chì (Pb
2+
): 37
5.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: 37
5.1.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ
của trứng ở các nhiệt độ (30
o
C, 60

o
C, 80
o
C, 105
o
C, 120
o
C) đối với ion kim loại
Chì: 37
5.1.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của
trứng ở các nhiệt độ (30
0
C) đối với ion kim loại Chì: 42
5.1.4. Khảo sát lƣợng ion Chì tối ƣu cho khả năng hấp thụ của 0,1g trứng của
trứng sấy ở 30
0
C đối cới ion kim loại Chì: 46
5.1.5. Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 30
0C

đối cới ion kim loại Chì: 49
5.2. Khảo sát hấp phụ của vỏ trứng với Cadimi: 51
5.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn: 51
5.2.2. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, nhiệt độ lên khả năng hấp phụ
của trứng ở các nhiệt độ (30
0
C, 60
0
C, 80
0

C, 105
0
C, 120
0
C) đối với ion kim loại
Cadimi: 52
5.2.3. Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của
trứng ở các nhiệt độ (30
0
C) đối với ion kim loại Cadimi: 56
5.2.4. Khảo sát dung lƣợng hấp phụ cực đại của vỏ trứng sấy ở 30
0
C đối với ion
kim loại Cadimi ở nhiệt độ phòng nghiên cứu khoảng 30
0
C: 58
5.2.5 Khảo sát lƣợng trứng tối ƣu cho quá trình hấp phụ của trứng sấy ở 30
0
C
đối cới ion kim loại Cadimi: 62
CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 65
6.1. Kết luận: 65
6.2. Khuyến nghị: 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66





Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 4
MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1: Ô nhiễm kim loại nặng trong sông Sài Gòn năm 1996 7
Bảng 2: Hàm lượng trung bình của Chì trong một số khoáng chất 13
Bảng 3: Kết quả khử ion Cd2+ bằng keo tụ hydroxit Cadimi 19
Bảng 4: Tổng hợp các phương án khử Chì trong nước thải 21
Bảng 5: Cách pha mẫu dung dịch ion Pb2+ thí nghiệm 34
Bảng 6: Mẫu khối lượng trứng thí nghiệm 34
Bảng 7: Cách pha mẫu dung dịch ion Cd2+ thí nghiệm 36
Bảng 8: Mẫu khối lượng trứng thí nghiệm 36
Bảng 9: Kết quả thí nghiệm xây dựng đường chuẩn 37
Bảng 10: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 4,05 38
Bảng 11: Kết quả sau hấp phụ 38
Bảng 12: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 5,04 39
Bảng 13: Kết quả sau hấp phụ 39
Bảng 14: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 6,03 40
Bảng 15: Kết quả sau hấp phụ 40
Bảng 16: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 7,02 41
Bảng 17: Kết quả sau hấp phụ 41
Bảng 18: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm thứ 1 42
Bảng 19: Kết quả sau hấp phụ 43
Bảng 20: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm thứ 2 44
Bảng 21: Kết quả sau hấp phụ 45
Bảng 22: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm 46
Bảng 23: Kết quả sau hấp phụ 47
Bảng 24: Kết quả trước hấp phụ 49
Bảng 25: Kết quả sau hấp phụ 50
Bảng 26: Kết quả thí nghiệm xây dựng đường chuẩn 51

Bảng 27: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 3,95 52
Bảng 28: Kết quả sau hấp phụ 52
Bảng 29: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 4,95 53
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 5
Bảng 30: Kết quả sau hấp phụ 53
Bảng 31: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 5,95 54
Bảng 32: Kết quả sau hấp phụ 54
Bảng 33: Kết quả trước hấp phụ ở pH = 6,88 55
Bảng 34: Kết quả sau hấp phụ 55
Bảng 35: Kết quả trước hấp phụ thí nghiệm thứ 1 56
Bảng 36: Kết quả sau hấp phụ 57
Bảng 37: Kết quả trước hấp phụ 63
Bảng 38: Kết quả sau hấp phụ 63

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1: Ảnh chụp bề mặt vỏ trứng 16
Hình 2: Glycoprotein dạng mạng lưới sợi 16
Hình 3: Cấu trúc của protein 18
Hình 4: Cường độ dòng điện của máy cực phổ 32
Hình 5: Đồ thị đường chuẩn ion Pb2+ 37
Hình 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến sự hấp phụ của vỏ trứng gà với ion Chì 42
Hình 7: Ảnh hưởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng đối với
ion Pb2+ = 0,01572mg/ml 44
Hình 8: Ảnh hưởng của thời gian lên khả năng hấp phụ của trứng đối với nồng độ ion
Pb
2+
= 0,0275 mg/ml 46

Hình 9: Dạng đường thẳng của phương trình Langmuir 48
Hình 10: Dạng đường cong của phương trình Langmuir lượng trứng thí nghiệm 0,1g 49
Hình 11: Ảnh hưởng của liều lượng trứng (300C) đến quá trình hấp phụ Pb2+ ở nồng độ
)/(5549,1
2
mlgC
Pb



50
Hình 12: Đồ thị đường chuẩn ion Cd
2+
51
Hình 13: Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến sự hấp phụ của vỏ trứng gà với ion Cadimi 56
Hình 14: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ Cadimi của vỏ trứng gà
sấy ở 30
0
C với
)/( 4402,11884,9
2
mlgC
Cd



58
Hình 15: Phương trình đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich dạng đường thẳng 61
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 6
Hình 16: Phương trình Langmuir thể hiện sự hấp phụ cân bằng của 0,1 g trứng sấy 30
0
C
ở pH= 5,04 61
Hình 17: Ảnh hưởng của khối lượng vỏ trứng (sấy ở 30
0
C) đến khả năng hấp phụ Cd
2+
ở
môi trường có
)/( 358,11039,11
2
mlgC
Cd



64

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 7
CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vấn đề:
Ô nhiễm nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đang là một vấn đề
nhức nhối hiện nay bởi những tác hại to lớn của chúng đến chất lượng môi trường và sức
khỏe con người trên toàn thế giới. Đặc biệt từ khi cuộc cách mạng khoa học công nghệ ra
đời một mặt năng suất lao động nâng cao một cách đáng kể, nhưng đồng thời kèm theo đó
là mức độ tàn phá môi trường sống của chính chúng ta ngày càng đáng sợ và nghiêm
trọng hơn. Nước thải công nghiệp kèm theo các chất độc hại như kim loại nặng đang là
mối nguy hiểm đối với môi trường cũng như chất lượng cuộc sống của người dân.
Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường nước cũng đang ở mức báo động. TP.Hồ Chí
Minh (HCM), Đà Nẵng, Vinh, Hà Nội, Hải Phòng và các thành phố lớn là những nơi dẫn
đầu về mức độ ô nhiễm. Ở TP.HCM, hầu hết các kênh rạch bị ô nhiễm trầm trọng: Ô
nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vô cơ và sinh vật, ô nhiễm kim loại nặng. Đặc biệt ô nhiễm kim

loại nặng đang là vấn đề báo động ở các khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất.
Bảng 1: Ô nhiễm kim loại nặng trong sông Sài Gòn năm 1996
Fe(g/l)
Mn (g/l)
Zn (g/l)
Cu (g/l)
Cd (g/l)
2
0,9
1,7
0,9
10
(Nguồn: www.hcmussh.edu.vn/USSH/ImportFile/Magazine/Journal051006024841.doc)
Hiện nay các nhà khoa học trong và ngoài nước đang nỗ lực nghiên cứu các phương
pháp khác nhau để loại bỏ kim loại nặng trong nước đến mức chấp nhận được đồng thời
cũng đảm bảo tính hiệu quả về mặt kinh tế. Ngoài các phương pháp vật lý, hóa học cũng
như sinh học đã và đang dùng hoặc đang được nghiên cứu để đưa vào ứng dụng thì việc
nghiên cứu sử dụng các vật liệu, chất liệu mới là vấn đề cần thiết cho bất cứ một ngành
nghề nào. Đặc biệt sử dụng các vật liệu tự nhiên, tái sử dụng những phế thải thân thiện
với môi trường luôn được đặt lên hàng đầu nhằm không gây tổn hại đến môi trường, đảm
bảo cho sự phát triển bền vững mà vẫn đem lại hiệu của cao khi sử dụng.
1.2 Sự cần thiết của đề tài:
Kim loại nặng (KLN) có vai trò thật sự to lớn trong quá trình phát triển của loài
người, đặc biệt trong các ngành công nghiệp. Tuy nhiên chất thải có chứa kim loại nặng ở
trạng thái ion (KLN tồn tại trong nước, đất…) thì nó lại cực kỳ độc hại với con người,
thực vật, động vật nếu nó thâm nhập vào cơ thể. Tích lũy với nồng độ cao KLN có thể
gây ung thư cho con người, động vật còn thực vật không phát triển được…
Hiện nay có nhiều công trình nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp tối ưu nhất để
loại bỏ ion kim loại nặng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm. Trong phạm vi của đề tài, chúng
tôi chỉ nghiên cứu việc loại bỏ KLN ra khỏi môi trường nước.

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 8
Đề tài nghiên cứu sự hấp phụ của vỏ trứng gà nhằm tìm thêm một phương pháp mới
có thể loại bỏ kim loại nặng ra khỏi môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng.
Hiện nay nguyên liệu vỏ trứng có rất nhiều và giá thành rất rẻ. Vỏ trứng có trong các
lò ấp vịt, gà, các nhà máy sản xuất – chế biến bánh kẹo… Nếu nghiên cứu thành công khả
năng hấp phụ của vỏ trứng đối với ion kim loại nặng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn,
tận dụng được nguồn phế thải trong chăn nuôi và công nghiệp chế biến. Đây là một nét
mới của đề tài, những đề tài tương tự chưa được nghiên cứu nhiều ở nước ta.
1.3. Mục đích của đề tài:
- Tìm hiểu về hai loại ion KLN điển hình là Pb
2+
và Cd
2+
: trạng thái tồn tại trong môi
trường, ảnh hưởng của ion này lên con người, thực vật, động vật.
- Tìm hiểu về vỏ trứng gà và nghiên cứu khả năng hấp phụ của vỏ trứng đối với 2
loại ion KLN trên.
- Nghiên cứu pH tối ưu, thời gian tối ưu, lượng Chì và Cadimi được hấp phụ tối ưu
và ảnh hưởng của liều lượng cũng như khả năng hấp phụ Chì, Cadimi đối với vỏ trứng ở
các nhiệt độ nung khác nhau.
1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
 Đối tƣợng nghiên cứu:
- Ion Pb
2+

- Ion Cd
2+

- Vỏ trứng gà công nghiệp
 Phạm vi nghiên cứu:
- Đề tài chỉ thực hiện trong phạm vi phòng thí nghiệm Công Nghệ Môi Trường
(phòng B211) trường ĐH.SPKT TP.Hồ Chí Minh
- Mẫu nước chứa Pb
2+
và Cd
2+
tự pha
- Tìm hiểu phương pháp cực phổ
- Tìm hiểu phương pháp hấp phụ
1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý kim loại nặng:
Ở nước ta cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu xử lý KLN trong nước thải. Dưới
đây là vài công trình tiêu biểu:
- Nghiên cứu xác định đồng thời hàm lượng Cd, Zn, Pb trong nước thải khu công
nghiệp Hòa Khánh – Liên Chiểu Đà Nẵng bằng phương pháp Von – Ampe hòa tan.
Tác giả Lê Thị Mùi – Đại Học Sư Phạm thuộc Đại Học Đà Nẵng
- Nghiên cứu xử lý nước thải chứa kim loại nặng Đồng, Kẽm, Niken, Chì bằng thiết
bị phản ứng tạo hạt. Luận văn Thạc sĩ của Hồ Thị Xuân Tình.
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 9
- Nghiên cứu bước đầu quá trình xử lý nước thải chứa kim loại nặng bằng việc sử
dụng vật liệu chất thải rắn từ ngành chế biến Thủy sản. Luận văn Thạc sĩ của
Dương Thanh Sang.
- Bước đầu nghiên cứu khả năng hút thu và tích lũy Chì ở bèo tây và rau muống
trong nền đất bị ô nhiễm. Tác giả Lê Đức, Trần Thị Tuyết Thu, Nguyễn Xuân
Huân – ĐH Khoa Học Tự Nhiên, ĐH Quốc Gia Hà Nội.
1.6. Phƣơng pháp nghiên cứu:
 Phƣơng pháp thống kê toán học: Đây là phương pháp quan trọng trong việc thu

thập dữ liệu và xử lý số liệu nhằm tăng độ chuẩn xác. Phương pháp này dùng để thống
kê với độ chính xác 95%, phân tích số liệu. Trong phương pháp này sử dụng phần mềm
tính toán Microsoft Office Excel, máy tính bỏ túi Casio Fx-570MS.
 Công thức tính toán:
- Giá trị trung bình:
nxnxxxx
ntb
//) (
21


- Độ lệch:
)(
tb
xxd 

- Độ lệch tiêu chuẩn:

 )1/(
2
ndS

- Bậc tự do:
1 nK
(n là số mẫu)
- Độ lệch tiêu chuẩn trung bình:
nSS
tb


- Phương sai:
2
S


- Khoảng tin cậy:
ktb
tS
,



với
k
t
,

: hằng số Stiuden
- Giá trị thực:


tb
xx

 Phƣơng pháp thực nghiệm:
Đây là phương pháp quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình thực hiện đề tài, toàn
bộ thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm một cách khoa học và theo một
logic nhất định nhằm đảm bảo kết quả mang lại tính hiện đại, khách quan nhất và ít sai
số nhất.
 Phương pháp hấp phụ.

 Phương pháp cực phổ.
 Phƣơng pháp đồ thị:
Sử dụng đồ thị để biểu đạt các số liệu đã qua xử lý để có được cái nhìn toàn diện,
trực quan hơn, qua đó có những nhận xét đánh giá đúng đắn để có hướng đi khoa
học tiếp theo.


Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 10
 Phƣơng pháp so sánh:
Các hiệu quả đạt được phải so sánh với các tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn WHO
hay tiêu chuẩn của EPA để đánh giá khả năng thực tế của các kết quả đó.

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 11
CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG
TRONG NƢỚC
2.1. Giới thiệu về Chì:
2.1.1. Đặc tính của Chì:
Chì (tên La-tinh là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa học nhóm IV trong
bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự nguyên tử là 82, khối lượng nguyên tử
bằng 297,19, nóng chảy ở 327,4
0
C, sôi ở 1.725
0
C, khối lượng riêng bằng 11,34g/cm
3
.
Chì là kim loại có màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nước,
không cháy. Chì rất mềm, dễ gia công, có thể dùng dao cắt được và dễ nghiền thành bột.
Chì được coi là mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thường. Tuy nhiên, chỉ
cần bổ sung một lượng nhỏ các nguyên tố như antimon, bismuth, arsen, đồng hay kim loại
kiềm thổ là có thể tăng độ cứng của Chì lên đáng kể. Vì vậy trong công nghiệp chế tạo
máy, Chì thường được sử dụng dưới dạng hợp kim.
Chì có mật độ phân tử cao, hấp thụ tia X tốt. Đồng thời, các đồng vị của Chì là
những đồng vị bền vững nhất trong các dãy phóng xạ: sự phân rã liên tục của các nguyên

tố này trong dãy phóng xạ cuối cùng đều tạo thành đồng vị của Chì.
Hơi Chì có vị ngọt ở họng nên trong quá khứ một số nơi người ta lén cho Chì vào
trong rượu để làm cho rượi ngọt. Hiện nay, một số rượu thuốc ở Trung Hoa cũng như một
số thuốc cổ truyền vẫn thịnh hành ở vùng Trung Đông đều có chứa một lượng Chì đáng
kể.
Về mặt phản ứng với các axit, Chì khó bị tác dụng bởi HCl, H
2
SO
4
loãng. Nhưng
H
2
SO
4
đặc đun nóng tác dụng với Chì cho PbSO
4
và tạo khí aerosol (SO
3
). Chì hòa tan
trong HNO
3
tạo thành Chì nitrat và khí NO
2
.
 Định tính Chì:
- Tác dụng với H
2
S trong môi trường clohydric cho kết tủa PbS đen.
- Tác dụng với KI cho kết tủa vàng tan trong nước nóng và lại kết tinh thành tinh thể
vàng óng khi để nguội.

- Tác dụng với K
2
SO
4
cho kết tủa màu vàng của PbCrO
4
tan trong dung dịch KOH,
không tan trong axit axetic.
- Tác dụng với HCl và H
2
SO
4
đều cho kết tủa clorua và sulfat.
- Chì có ái lực mạnh với lưu huỳnh, trong tự nhiên thường tồn tại dưới dạng sulfit.
- Chì nguyên chất ở trong không khí thường được phủ nhanh bởi một lớp oxít mỏng
PbO.
- Chì khó bị ăn mòn, chỉ tan trong các axit sulfuaric và nitric đậm đặc.
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 12
- Trong các hợp chất, Chì thường có số oxy hóa +2 và +4. Những hợp chất của Chì
+2 thì bền hơn.
Chì và các hợp chất của Chì là những chất độc. Chì không bị phân hủy và có khả năng
tích tụ trong cơ thể sinh vật thông qua chuỗi thức ăn.
2.1.2. Ứng dụng của Chì:
- Chì là một trong những kim loại thông dụng nhất từ trước tới nay. Con người đã
khai thác và sử dụng Chì từ rất xa xưa, vào khoảng thời kỳ Đồ Đồng hoặc Đồ Sắt. Ngày
nay, Chì được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống. Nhờ những tính chất đặc
biệt như dễ nấu chảy, dễ gia công, dễ tái chế, dễ tạo hợp kim, khó bị ăn mòn… nên Chì
được sử dụng hầu như ở tất cả các loại hình sản xuất công nghiệp. Đứng đầu là công

nghiệp chế tạo ắc-quy, chiếm tới 60% lượng Chì được con người sử dụng. Tiếp theo là
ngành sản xuất đạn dược, vỏ bọc dây cáp, cán ép tấm Chì, hàn tổng cộng chiếm 15%.
Ngoài ra, Chì còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất sơn, ngành gốm sứ,
sản xuất bột màu, matít… Trong ngành chế tạo máy và ngành xây dựng, người ta dùng
Chì để chế tạo các khớp nối đường ống, van, các chi tiết máy móc có tiếp xúc với môi
trường ăn mòn và nhiều cơ cấu trong các công trình lộ thiên. Đặc biệt, trong các lĩnh vực
công nghiệp có sử dụng chất phóng xạ, Chì là kim loại duy nhất được dùng để chế tạo các
container chứa chất thải phóng xạ cũng như xây dựng các kết cấu ngăn tia X.
- Trong nông nghiệp, người ta sử dụng một số hợp chất của Chì có tính kháng sinh
làm thuốc trừ sâu. Vào khoảng thời gian từ thập niên 30 đến thập niên 90 của thế kỷ 20,
Chì được sử dụng rất rộng rãi trong giao thông dưới dạng tetraalkyl; Chì là chất chống
kích nổ trong xăng. Ngoài đạn dược, Chì còn được dùng để chế tạo nhiều chi tiết trong vũ
khí quân sự. Trong lĩnh vực thương mại cũng như trong đời sống hằng ngày, con người
cũng sử dụng Chì dưới rất nhiều hình thức khác nhau, chẳng hạn như: vỏ đựng đồ uống,
đồ nấu bếp, mỹ phẩm, dược phẩm, đồ chơi trẻ em, đồ điện…
2.1.3. Các nguồn phát sinh Chì:
Nguồn tự nhiên:
Trong tự nhiên, Chì là nguyên tố vi lượng có trong thành phần của vỏ trái đất. Hàm
lượng Chì trong vỏ trái đất khoảng 13,0µg/g (Fergusson, 1990). Chì tồn tại trong khoảng
84 khoáng chất, điển hình nhất là galen PbS. Hàm lượng Chì trong một số khoáng chất
tiêu biểu được cho ở bảng dưới đây:





Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 13
Bảng 2: Hàm lƣợng trung bình của Chì trong một số khoáng chất

Khoáng chất
Hàm lƣợng Chì (µg/g)
Ultramafic – igneous (đá hỏa thành)
1
Basaltic – igneous
6
Granitic – igneous
18
Đá phiến sét và đất sét
20
Đá phiến sét đen
30
Đá vôi
9
Đá cát kết (sa thạch)
12
(Nguồn: GS.TSKH – Lê Huy Bá – Độc học môi trường, 2000)
 Nguồn nhân tạo:
Các hoạt động nhân tạo của con người mới là những nguồn chủ yếu nhất phát thải Chì
ra ngoài môi trường, gây tình trạng ô nhiễm và nhiễm độc Chì. Trong tổng lượng Chì phát
sinh ra ngoài môi trường, Chì từ các hoạt động nhân tạo chiếm tới 95%. Chì được sử dụng
hầu như ở mọi lĩnh vực trong đời sống con người, do đó nguồn gây ô nhiễm Chì cũng rất
đa dạng, và cũng tồn tại ở mọi loại hình sản xuất và sinh hoạt của xã hội. Phần tiếp theo
sẽ trình bày những nguồn chính gây ô nhiễm Chì.
 Trong công nghiệp:
 Các nguồn phát thải Chì trong công nghiệp bao gồm:
Công nghiệp khai khoáng và luyện kim: Đây là nguồn phát thải Chì lớn nhất trong
công nghiệp. Không chỉ riêng ngành khai thác và tinh chế Chì mà cả ngành khai thác và
tinh chế nhiều kim loại khác cũng phát sinh các chất thải chứa Chì. Những dòng thải chứa
Chì trong loại hình công nghiệp này bao gồm:

- Chất thải rắn ở khu khai thác và tuyển quặng
- Nước thải ở khu vực mỏ, khu tuyển quặng, luyện quặng
- Khói thải lò luyện quặng
 Các ngành công nghiệp khác:
Chất thải, chủ yếu là nước thải và chất thải rắn của các ngành công nghiệp có sử dụng
Chì như: công nghiệp chế tạo ắc quy, sản xuất sơn, đạn dược, bột màu… cũng là nguồn
phát thải rất đáng kể Chì ra môi trường

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 14
 Trong nông nghiệp:
Nguồn phát thải Chì trong nông nghiệp chủ yếu là từ thuốc trừ sâu và từ khói thải
của các máy nông nghiệp chạy bằng nhiên liệu xăng pha Chì. Qua quá trình sa lắng ướt,
Chì sẽ xâm nhập vào nguồn nước ngầm, nước mặt…
 Trong hoạt động quân sự:
Chì được sử dụng trong ngành chế tạo đạn dược phục vụ cho mục đích quân sự
chiếm tỷ lệ khá lớn trong tổng lượng Chì được con người sử dụng (chỉ đứng hàng thứ hai
sau ngành sản xuất ắc quy). Chính vì vậy, nguồn phát thải ô nhiễm Chì từ các hoạt động
quân sự là rất đáng kể. Ngoài đạn dược, Chì trong hoạt động quân sự còn được phát thải
từ việc sử dụng xăng pha Chì trong các động cơ, xe cộ như xe tăng, máy bay, tàu chiến,
xe quân dụng…
 Trong hoạt động thƣơng mại và trong cuộc sống hằng ngày:
Các nguồn phát thải Chì trong lĩnh vực này thường thải rác, không tập trung, khó
kiểm soát nhưng lại gây ảnh hưởng trực tiếp nhất tới sức khỏe con người, đặc biệt là trẻ
em. Có thể nêu tên một số nguồn điển hình như sau: vỏ đồ hộp, ắc quy, sơn, khói thuốc lá,
đồ gốm sứ gia dụng, đồ chơi trẻ em, sách báo, kem đánh răng, dược phẩm, mỹ phẩm…
Tất cả các vật dụng chứa Chì này sau khi hết hạn sử dụng đều được thải bỏ tại bãi
chôn lấp rác. Vì vậy, bãi rác cũng là một nguồn gây ô nhiễm và nhiễm độc Chì rất nguy
hiểm. Ngoài ra, nước thải sinh hoạt cũng là nguồn phát thải Chì vào môi trường nước. Chì

trong nước thải sinh hoạt thường có xu hướng lắng xuống đáy cống thải. Vì vậy, phân tích
bùn cống của hệ thống thoát nước thành phố cũng thường được tiến hành để xác định mức
độ ô nhiễm Chì do các hoạt động sinh hoạt và thương mại tại đô thị gây ra.
2.2. Giới thiệu về Cadimi:
2.2.1. Đặc tính của Cadimi:
Cadimi thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5, hiệu số nguyên tử là 48 của bảng hệ thống tuần
hoàn, có khối lượng nguyên tử trung bình là 112,411 (đv.C). Cadimi là một kim loại quý
hiếm, được xếp thứ 67 trong thứ tự của tài nguyên giàu. Nó không có chức năng về sinh
học thiết yếu nhưng lại có tính độc hại cao đối với động vật và thực vật. Dạng tồn lưu của
Cadimi thường bắt gặp trong môi trường không gây độc cấp tính.
Chu kỳ bán hủy của Cadimi trong đất từ 15 đến 1.100 năm tùy loại đất.
2.2.2. Ứng dụng của Cadimi:
Khác với các kim loại như Pb, Hg, Cu đã được con người sử dụng qua nhiều thế kỷ
nay thì Cadimi mới được sử dụng rộng rãi từ thế kỷ XX. Theo Aylett (1979), Cadimi
được tồn tại như một sản phẩm nấu chảy của Zn và các kim loại cơ bản khác và không có
quặng nào được sử dụng chính làm nguồn Cadimi. Theo Nriagu (1988), việc sản xuất
Cadimi trên thế giới tăng từ 11.000 tấn năm 1960 lên đến 19.000 tấn vào năm 1985 và
Aylett (1979) đã xác định được việc sử dụng Cadimi vào các việc như:
- Làm lớp xi mạ bảo vệ cho thép
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 15
- Trong những hợp kim khác nhau
- Trong chất màu (cho các chất nhựa, lớp men, đồ gốm)
- Tạo chất làm chắc cho chất dẻo PVC
- Trong tế bào pin khô Ni-Cd
- Trong vũ khí quân dụng
- Trong những hợp chất khác nhau như: chất bán dẫn, bộ phận kiểm soát lò phản
ứng hạt nhân.
2.2.3. Các nguồn phát sinh Cadimi:

Về mặt ô nhiễm môi trường, theo Hulton (1882), những nguồn ô nhiễm KLN Cd
chính gây ra do:
- Sự khai thác mỏ và tinh luyện Cd và Zn
- Sự ô nhiễm khí quyển từ những khu công nghiệp và luyện kim.
- Việc xả thải các chất thải có chứa Cd (thiêu hủy những vật nhựa và pin)
- Bùn thải (nước bùn cống rãnh)
- Các tro bụi hóa thạch
- Trong phân lân
Ngay trước khi Cadimi được sử dụng vào lĩnh vực thương mại, thì sự nhiễm bẩn
Cadimi đã được phát hiện rộng rãi trong các vật liệu và nó được coi như một tạp chất.
Phân lân là một ví dụ cơ bản, hàm lượng Cadimi chứa trong phân lân biến động khác
nhau. Việc sử dụng phân lân liên tục nhiều năm dẫn đến việc gia tăng đáng kể lượng
Cadimi tích tụ trong đất nông nghiệp. Sự lắng đọng các hạt bụi do ô nhiễm không khí của
các khu công nghiệp, đô thị cũng ảnh hưởng tới đất, nhất là với các nước công nghiệp,
Cadimi từ những nguồn này được cây hấp thụ trực tiếp vào cây qua bộ lá.
2.3. Giới thiệu về vỏ trứng gà:
2.3.1. Cấu tạo vỏ trứng:
Vỏ trứng gà có cấu tạo đơn giản, thành phần chủ yếu là CaCO
3
chiếm 98,34% về
khối lượng và một số nguyên tố khác. Trong vở trứng gà có một lớp protein
(glycoprotein) dạng mạng lưới sợi. Trên vỏ trứng có những lỗ nhỏ giúp cho việc trao đổi
khí với môi trường bên ngoài.

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 16

Hình 1: Ảnh chụp bề mặt vỏ trứng
(Nguồn: bài giảng của Th.S Hồ Cường – GV ngành CN Thực Phẩm, trường

ĐH.SPKT TP.HCM)
Vỏ trứng gồm hai lớp:
- Lớp màng bên ngoài: Cấu tạo chủ yếu bởi protein, dày khoảng 2- 20µm, có
nhiệm vụ bịt các lỗ trên vỏ trứng, lớp này dễ bị mất đi khi rửa.
- Màng vỏ trứng bên trong: Dày khoảng 20µm, màng vỏ trứng bên ngoài
dày khoảng 60µm, cấu tạo chủ yếu bởi glycoprotein dạng mạng lưới sợi:
ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật tạo nên buồng khí.

Hình 2: Glycoprotein dạng mạng lƣới sợi
(Nguồn: bài giảng của Th.S Hồ Cường – GV ngành CN Thực Phẩm, trường
ĐH.SPKT TP.HCM)
Các sắc tố: Chủ yếu là protoporphyrine (nâu) biliverdine và các phứt chất của kẽm.
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 17
2.3.2. Tính chất lớp protein:
Protein (Protit hay Đạm) là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa
phân mà các đơn phân là axít amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các
liên kết peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo
nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.
 Cấu trúc của Protein có 4 bậc sau:
- Cấu trúc bậc một: Các axit amin nối với nhau bởi liên kết peptit hình thành nên
chuỗi polypepetide. Đầu mạch polypeptide là nhóm amin của axit amin thứ nhất và
cuối mạch là nhóm cacboxyl của axit amin cuối cùng. Cấu trúc bậc một của protein
thực chất là trình tự sắp xếp của các axit amin trên chuỗi polypeptide. Cấu trúc bậc
một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các axit amin trên chuỗi
polypeptide sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptide, từ đó tạo
nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của
protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các axit amin có thể dẫn đến sự biến
đổi cấu trúc và tính chất của protein.

- Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian.
Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α
và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở
gần nhau. Các protein sợi như keratin, Collagen (có trong lông, tóc, móng,
sừng)gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.
- Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành
từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian
này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại
đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide. Chẳng
hạn nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu đisulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin
cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những
nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào
bên trong phân tử Các liên kết yếu hơn như liên kết hyđro hay điện hóa trị có ở
giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu.
- Cấu trúc bậc bốn: Khi protein có nhiều chuỗi polypeptide phối hợp với nhau thì tạo
nên cấu trúc bậc bốn của protein. Các chuỗi polypeptide liên kết với nhau nhờ các
liên kết yếu như liên kết hyđro.
 Sự biến tính của Protein:
Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý như tia cực tím, sóng siêu âm, khuấy cơ
học hay tác nhân hóa học như axit, kiềm mạnh, muối kim loại nặng, các cấu trúc bậc
hai, ba và bậc bốn của protein bị biến đổi nhưng không phá vỡ cấu trúc bậc một của nó,
kèm theo đó là sự thay đổi các tính chất của protein so với ban đầu. Đó là hiện tượng biến
tính protein. Sau khi bị biến tính, protein thường thu được các tính chất sau:
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 18
 Độ hòa tan giảm do làm lộ các nhóm kỵ nước vốn đã chui vào bến trong phân tử
protein.
 Khả năng giữ nước giảm.
 Mất hoạt tính sinh học ban đầu.

 Tăng độ nhạy đối với sự tấn công của enzim proteaza do làm xuất hiện các liên kết
peptit ứng với trung tâm hoạt động của proteaza.
 Tăng độ nhớt nội tại.
 Mất khả năng kết tinh.
 Protein thường bị hòa tan ở pH trung tính.
 Khả năng bị phân hủy ở nhiệt độ cao.

Hình 3: Cấu trúc của protein
2.4. Các phƣơng pháp xử lý kim loại nặng (Pb
2+
và Cd
2+
):
Hiện có nhiều quy trình công nghệ để khử KLN ra khỏi nước thải:
Keo tụ (kết tủa), lắng, lọc thông thường với hóa chất keo tụ là các hydroxit kim loại,
sulfit, cacbonat và đồng keo tụ với hydroxit Nhôm và Sắt. Ngoài ra còn có các phương
pháp khác như : trao đổi ion, hấp phụ, lọc qua màng, điện phân, phương pháp sinh học,
kết tủa hóa học.
Kết tủa hóa học là kỹ thuật thông dụng nhất để loại bỏ KLN hào tan trong nước thải.
Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với KLN cần
tách, ở pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra khỏi nước thải bằng
phương pháp lắng.
Hiệu quả của quá trình kết tủa hóa học phụ thuộc vào các yếu tố như: các ion KLN,
nồng độ của chúng trong nước thải, tác nhân gây kết tủa, điều kiện phản ứng và các tác
nhân cản trở.
 Ƣu điểm của phƣơng pháp kết tủa hóa học:
+ Quá trình vận hành đơn giản
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 19

+ Chi phí đầu tư thấp
 Nhƣợc điểm của phƣơng pháp kết tủa hóa học:
+ Thời gian xử lý chậm
+ Chiếm diện tích xử lý lớn
+ Thể tích bùn cao
+ Phải xử lý bùn chứa KLN
+ Yêu cầu giám sát hệ thống liên tục
 Kết tủa hydroxit kim loại Me(OH)
n
:
Phương pháp truyền thống xử lý KLN là kết tủa hóa học của những hydroxit kim
loại bằng việc keo tụ chúng thành những bông cặn lớn hơn, nặng hơn để có thể lắng được
và sau đó tách ra khỏi nước.
KLN hòa tan trong môi trường axit và kết tủa ở môi trường kiềm. Cho nên khi tăng
pH của dung dịch chứa KLN sang môi trường kiềm sẽ làm chúng kết tủa.
Bảng 3: Kết quả khử ion Cd2+ bằng keo tụ hydroxit Cadimi
Phƣơng pháp
pH
Đầu vào ion Cd
2+
(mg/l)
Đầu ra ion Cd
2+
(mg/l)
Keo tụ hydroxit
8
_
1
9
_

0,54
10
_
0,1
Keo tụ hydroxit + lọc
10
0,34
0,054
10
0,35
0,033
11
_
0,0008
11
_
0,0007
11,5
_
0,0014
Keo tụ với Fe(OH)
3

6
_
0,05
Keo tụ với phèn nhôm
6.4
0,7
0,39

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 20
 Kết tủa hudroxit kim loại MeS:
Ngoài kết tủa KLN dưới dạng hydroxit còn kết tủa KLN dưới dạng sulfit. Một trong
những thuận lợi chính của của vệc sử dụng chất kết tủa này so với hydroxit kim loại là
khả năng hòa tan của dạng hợp chất kim loại này thấp hơn so với hydroxit kim loại.
Me
2+
+ S
2-
→ MeS↓
Tuy nhiên sử dụng sulfit trong kết tủa KLN yêu cầu thận trọng hơn trong việc sử
dụng dưới dạng hydroxit. Sử dụng quá nhiều sulfit trong dung dịch có tính kiềm sẽ hình
thành H
2
S, khí độc có mùi khó chịu.
 Kết tủa carbonat kim loại (MeCO
3
):
Na
2
CO
3
là chất được sử dụng trong trường hợp này.
Na
2
CO

3
+ Me
2+
→ MeCO
3
↓ + Na
+

Nó có ưu điểm là các muối carbonat không hòa tan trở lại trong môi trường có
tính kiềm. Ngoài ra nó còn có khả năng trung hòa.
 Trao đổi ion:
Dựa trên nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dùng ionit là nhựa hữu cơ tổng
hợp, các chất cao phân tử có gốc hydrocacbon và các nhóm chức trao đổi ion. Quá trình
trao đổi ion được tiến hành trong các cột cationit và anionit. Đây là phương pháp có hiệu
suất cao, có thể thu hồi các sản phẩm có giá trị kinh tế.
Ví dụ như quá trình trao đổi ion Ni
2+
:
2(R-SO
3
H) + Ni
2+


(R-SO
3
)
2
Ni + H
+

Trong đó R- là gốc hữu cơ của nhựa trao đổi ion, SO
3
là gốc nhóm cố định của
nhóm ion hoạt động – SO
3
H
+
.
Khả năng trao đổi sẽ giảm khi hoặc cạn kiệt khi toàn bộ các nhóm hoạt tính của
nhựa trao đổi ion bị thay thế bằng các ion kim loại.
Để khôi phục khả năng trao đổi ion ngừơi ta có thể rửa vật liệu bằng các dung dịch
có nồng độ cao của ion trao đổi của ion H
+
, hay Na
+
… tùy theo lớp lọc là H- cationit hay
Na- cationit…
Ƣu điểm của phƣơng pháp trao đổi ion:
+ Thu hồi có chọn lọc KLN
+ Thể tích chất thải ít
+ Thể tích chất tái sinh ít
+ thiết bị gọn nhẹ
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp trao đổi ion:
+ Chi phí đầu tư cao
+ Vận hành phức tạp
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 21
Bảng 4: Tổng hợp các phƣơng án khử Chì trong nƣớc thải

Quy trình xử lý
pH
Nồng độ Pb
2+
(mg/l)
Hiệu quả xử lý (%)
Đầu vào
Đầu ra
Trao đổi ion
5,0 – 5,2
0,1
0,01
90
Pha vôi + lắng
8,3
11,7
0,27
97,7
7,1
0,91
0,19
79,1
8,2
1,2
0,15
87,5
8,2
30
1
96

_
6,5
0,1
97
Pha vôi + lắng 6 giờ
7,7
98
39
40
Pha vôi + lắng 30 giờ
6,8
_
0,48
_
Xút + lắng 24 giờ
7
_
0,04
_
Vôi + Fe
2
(SO
4
)
3
+ lắng + lọc
10
5
0,25
95

Vôi +lắng + lọc
11,5
5
0,2 – 0,019
96 – 99,6
Xút + Na
2
CO
3

9 – 9,5
5
0,01 – 0,03
99
Na
2
CO
3
+ lọc
6,4 – 8,7
10,2 – 70
0,2 – 3,6
82 – 99
Na
2
PO
4
+ lọc
7,2 – 7,5
3.0 – 5

0,2 – 3,6
83 – 93
Fe
2
(SO
4
)
3
+ lắng + lọc
6
5
0,25
95
FeSO
4
+ lắng + lọc
10,4 – 10,8
45
1,7
96,2
 Hấp phụ:
Hấp phụ là một qúa trình truyền khối mà trong đó các phần tử chất ô nhiễm (KLN…)
trong pha lỏng chuyển dịch đến bề mặt pha rắn và được liên kết vào pha rắn.
Chất ô nhiễm (KLN…) thâm nhập vào các mao quản của chất rắn (chất hấp phụ)
nhưng không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn.
Sự liên kết giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ có thể là liên kết vật lý hay hoá học.
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 22
Hấp phụ hóa học: là sự hấp phụ kèm theo hiện tượng tạo thành các hợp chất hóa học

trên bề mặt chất hấp phụ. Các phần tử bị thu hút có thể là các phân tử hay các ion.
Hấp phụ vật lý: thực chất hấp phụ vật lý là hấp phụ phân tử, nghĩa là vật hấp phụ thu
hút chất bị hấp phụ lên bề mặt của nó dưới dạng các phân tử, mà không phải là ion.
 Ƣu điểm của phƣơng pháp hấp phụ:
+ Thu hồi chọn lọc kim loại
+ Hiệu quả xử lý cao
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp hấp phụ:
+ Chi phí đầu tư cao
+ Quá trình tái sinh chất hấp phụ thì phức tạp
 Lọc màng:
Kỹ thuật lọc màng được áp dụng nhằm thu hồi tái sử dụng trực tiếp lượng KLN
trong dòng thải của quá trình sản xuất.
Ƣu điểm của phƣơng pháp lọc màng:
+ Chiếm diện tích nhỏ
+ Có thể tái sinh
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp lọc màng:
+ Chi phí vận hành và đầu tư rất cao
+ Yêu cầu trình độ công nhân vận hành phải có chuyên môn sâu
Một vài kiểu lọc điển hình:
+ Lọc tinh(MF)
+ Thẩm thấu ngược(RO)
 Điện phân:
Là quá trình dựa trên cơ sở oxy hóa khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng
trong nước thải có chứa KLN khi cho dòng điện một chiều chạy qua. Với phương pháp
này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nước, không bổ sung hóa chất, mà lại thích
hợp với loại nước thải có nồng độ KLN cao. Tuy nhiên yêu cầu về năng lượng điện khá
lớn.
(Nguồn: Bài luận tốt nghiệp của SV Phạm Đức Tài, khóa 2004 ngành CN Môi
Trường, trường ĐH SPKT TP.HCM)

Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 23
CHƢƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ DÙNG VỎ TRỨNG GÀ ĐỂ XỬ
LÝ KIM LOẠI NẶNG
3.1. Lý thuyết hấp phụ:
Bên trong một vật rắn bao gồm các nguyên tử, giữa chúng có các liên kết cân bằng để
tạo ra mạng liên kết cứng hoặc các mạng tinh thể có quy luật. Trong khi đó các nguyên tử
nằm ở bề mặt ngoài không được cân bằng kết và có thể xảy ra quá trình ngược lại. Kết
quả là nồng độ chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ cao hơn ban đầu. Hiện tượng đó
gọi là hấp phụ. Vậy: “Sự hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân chia pha
và gọi là sự hấp phụ bề mặt”. Hấp phụ chia làm hai dạng: hấp phụ vật lý và hấp phụ
hóa học.
 Hấp phụ vật lý: là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực hấp phụ có bản chất vật
lí và không hình thành liên kết hóa học, được thể hiện bởi các lực liên kết
yếu như liên kết Van-Đơ-Van, lực tương tác tĩnh điện hoặc lực phân tán
London. Hấp phụ vật lý xảy ra ở nhiệt độ thấp, khoảng dưới 20 kJ/mol.
 Hấp phụ hóa học: Là quá trình hấp phụ gây ra bởi lực có bản chất hóa học.
Hấp phụ hóa học thường xảy ra ở nhiệt độ cao với tốc độ hấp phụ chậm.
Nhiệt hấp phụ hóa học khoảng 80-400 kJ/mol, tương đương với lực liên
kết hoá học. Hấp phụ hóa học thường kèm theo sự hoạt hoá phân tử bị hấp
phụ nên còn được gọi là hấp phụ hoạt hoá. Hấp phụ hóa học là giai đoạn
đầu của phản ứng xúc tác dị thể.
- Chất hấp phụ là chất có bề mặt thực hiện hấp phụ. Chất hấp phụ thường ở dạng rắn.
- Chất bị hấp phụ là chất bị hút, dính lên bề mặt của chất hấp phụ.
Lực liên kết trong quá trình hấp phụ có thể là lực hút tĩnh điện, lực định hướng, lực
tán xạ, trong trường hợp lực đủ mạnh có thể gây ra liên kết hóa học hay tạo phức, trao đổi
ion. Theo thuyết Langmuir nguyên nhân của sự hấp phụ là:

 Sự có mặt những phần tử hóa trị không bão hòa trên bè mặt chất hấp phụ. Khi hấp
phụ do tác dụng lực hóa trị mà sinh ra liên kết hóa học.
 Khoảng cách tác dụng của lực hóa trị rất ngắn không quá đường kính phân tử do đó
chỉ hấp phụ một lớp.
 Quá trình hấp phụ chỉ xảy ra những điểm đặc biệt gọi là tâm hấp phụ chứ không xảy
ra trên toàn bộ bề mặt chất hấp phụ. Hoạt tính chất hấp phụ phụ thuộc vào số lượng
tâm hấp phụ.
3.2. Cân bằng và đẳng nhiệt hấp phụ:
Trong hấp phụ chúng ta chú ý đến các đặc điểm sau:
- Khả năng hấp phụ của một chất hấp phụ cho biết khối lượng chất hấp phụ cần thiết
phải sử dụng hay thời gian hoạt động của sản phẩm thu được cho một chu kỳ hoạt động.
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 24
- Tốc độ hấp phụ cho phép định lượng quy mô, độ lớn của thiết bị để đạt tới chất
lượng của sản phẩm như mong muốn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ:
 Bản chất của chất hấp phụ.
 Nhiệt độ môi trường.
 Áp suất.
 Nồng độ chất hấp phụ, chất bị hấp phụ.
 Thời gian tiếp xúc của các pha.
Trong quá trình hấp phụ, khả năng hấp phụ của một chất rắn tăng lên khi nồng độ
chất hấp phụ lớn lên (nhiệt độ không đổi). Ta xét hệ hai cấu tử, gọi khả năng hấp phụ của
một chất là
q
, nồng độ chất hấp phụ là
C
, ta có phương trình
)(Cfq 

(1).
Nếu gọi
0
C
và
e
C
lần lượt là nồng độ chất hấp phụ ban đầu và ở trạng thái cân bằng,
V
là
thể tích dung dịch, m là khối lượng chất hấp phụ, thí nghiệm ở trạng thái tĩnh ta có thể xác
định:
)2(
)(
0
m
VCC
q
e



Với đơn vị của
q
là: mg/g – mg chất hấp phụ/g chất bị hấp phụ
3.3. Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir:
Giả thuyết của Langmuir (1918):
- Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về năng lượng.
- Trên bề mặt chất rắn chia ra từng vùng nhỏ, các tâm hoạt động mỗi vùng chỉ tiếp
nhận một phần tử chất hấp phụ. Trong trạng thái bị hấp phụ các phân tử trên bề mặt chất

rắn không tương tác với nhau.
- Quá trình hấp phụ là động, tức là quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ có tốc độ bằng
nhau khi đạt trạng thái cân bằng. Tốc độ hấp phụ tỉ lệ với các vùng chưa bị chiếm chỗ
(tâm hấp phụ), tốc độ nhả hấp phụ tỉ lệ thuận với các tâm đã bị hấp phụ chiếm chỗ.
Tốc độ hấp phụ r
a
và nhả hấp phụ r
d
có thể tính bằng:

)3()(
eaia
Cknnr 


did
knr 

n: là tổng số tâm

n
i
: là số tâm đã bị chiếm chỗ
k
a,
k
d
: hằng số tốc độ hấp phụ, nhả hấp phụ
Khi đạt cân bằng
da

rr 
. Đặt:
L
d
a
K
k
k



được:
)4(
1
eL
eL
i
CK
CK
nn




Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS.Nguyễn Văn Sức

Trang 25
Vì mỗi tâm chỉ chứa một phân tử bị hấp phụ nên
n
được coi là nồng độ chất

hấp phụ tối đa và
i
n
= nồng độ chất bị hấp phụ trong trạng thái cân bằng với C
e
của
chất hấp phụ:

)5(
1
eL
eL
m
CK
CK
qq




Biểu thức (5) gọi là phương trình Langmuir được xây dựng cho hệ hấp phụ
khí rắn, mô tả mối quan hệ giữa q và C.
Biểu thức (5) ta có thể viết thành:
)6(
1111
eLmme
CKqqq




hoặc
)7(
11
e
mmLe
e
C
qqKq
C




Với:
q
e
: nồng độ chất bị hấp phụ trong trạng thái cân bằng với C
e

q
m
: nồng độ chất bị hấp phụ tối đa
K: hằng số hấp phụ
C: Nồng độ cân bằng của chất hấp bị hấp phụ
Biểu thức (7) có dạng phương trình:
bxay 
(8)
Trong đó :
ii
yx ,

: là các số liệu thực nghiệm
a: hệ số góc
b: hằng số
Từ (7) và (8) ta suy ra:
)9(
11
a
qa
q
m
m


)10(
1
111
b
a
a
b
qb
Kb
qK
m
L
mL








3.4. Phƣơng trình đẳng nhiệt Freundich:
Khi quan sát mối tương quan giữa q và C từ thực nghiệm, Freundich (1906) nhận
thấy nó có tính hàm mũ nên ông đưa ra phương trình mô tả hoàn toàn có tính chất kinh
nghiệm.
n
CK
m
X
/1
.