NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC NGẦM Ô NHIỄM ASEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI – QUANG HÓA TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ Ở CÁC VÙNG NÔNG THÔN

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN HUỆ - HÀ ĐÔNG
**************
ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ
LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015).
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC NGẦM Ô NHIỄM ASEN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP OXI – QUANG HÓA TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ Ở
CÁC VÙNG NÔNG THÔN
Lĩnh vực: Hóa học
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
- TS. Lê Văn Chiều
- Đơn vị công tác: TT nghiên cứu Công nghệ
môi trường và phát triển bền vững – Trường
Đại học KHTN – Đại học Quốc gia Hà Nội
GIÁO VIÊN PHỤ TRÁCH:
-ThS. Nguyễn Thị Liên
- Môn: Hóa
TÁC GIẢ:
1.Lê Tùng Sơn Lớp: 11 Hóa 2-THPT chuyên Nguyễn
Huệ
2. Nguyễn Sơn Khuê Lớp: 11 Hóa 2-THPT chuyên Nguyễn
Huệ
1
H Ni, thỏng 12 nm 2014
Lời cảm ơn
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với
TS. Lê Văn Chiều và ThS.Nguyễn Thị Liên đã
tận tình hớng dẫn chúng em trong suốt quá trình
thực hiện đề tài.
2

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy,
cô giáo trờng THPT chuyên Nguyễn Huệ, cha
mẹ, bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ và động viên
chúng em hoàn thành đề tài này.
H Ni, thỏng 12 nm 2014
Nhúm tỏc gi ti
Lờ Tựng Sn Nguyn Sn Khuờ
Mc lc
M U 5
1. Lý do chn ti 5
3. Li ớch ca ti 6
4. Nhim v ca ti 6
Chng 1 TNG QUAN 7
3
1.3.4. Công nghệ NanoVAST (Tổ hợp vật liệu NC-MF và NC-F20 kết nối với các kỹ thuật khác) 10
1.3.5. Keo tụ - Kết tủa 11
1.3.6. Oxi hóa 11
1.4. Cơ sở lí thuyết của đề tài 12
Chương 2 THỰC NGHIỆM 13
2.1. Dụng cụ và hóa chất: 13
2.2. Thu mẫu nước: 14
2.3. Khảo sát hàm lượng Sắt và Asen trong mẫu nước ngầm 14
2.4. Các bước làm một thí nghiệm 14
2.5. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Asen 15
2.6. Ảnh hưởng của H2O2 đến khả năng oxi – hóa Asen(III) 15
2.7. Xử lí Asen trong nước có hàm lượng sắt ít 16
2.8. Kiểm tra E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý 16
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 16
3.1. Thu mẫu nước 16
3.2. Khảo sát hàm lượng Sắt và Asen trong các mẫu nước ngầm 17

3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Asen 18
3.4. Ảnh hưởng của H2O2 đến khả năng oxi – hóa Asen(III) 19
3.5. Xử lý Asen trong nước có hàm lượng sắt ít 20
3.6. Kiểm tra E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý 20
KẾT QUẢ 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO 23
4
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ô nhiễm nước đang là vấn đề nóng bỏng và là mối quan tâm hàng
đầu ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Tại Việt Nam, nước ngầm được sử
dụng làm nguồn nước sinh hoạt chính của nhiều cộng đồng dân cư. Sự có
mặt của Asen trong nước ngầm tại nhiều khu vực, nhất là vùng nông thôn
tại Việt Nam đã và đang gây ra những nguy cơ cho sức khỏe con người.
Bên cạnh đó tác hại của Asen đối sức khỏe chưa được cảnh báo đầy đủ đến
người dân. Theo thống kê của Bộ Y tế, tính đến năm 2010, hiện có 21% dân
số Việt Nam đang dùng nguồn nước nhiễm asen vượt quá mức cho phép và
tình trạng nhiễm độc asen ngày càng rõ rệt và nặng nề trong dân cư, đặc
biệt ở khu vực đồng bằng sông Hồng [3].
Mặc dù có nhiều phương pháp cho hiệu quả cao để loại trừ hoặc làm
giảm nồng độ asen trong nước xuống dưới 10 μg/l theo QCVN 02: 2009/BYT
hoăc tiêu chuân vê ṇ̀ ̉ ươc uông ć ́ ủa Tổ chức Y tế Thế giới (World Health
Organization - WHO) nhưng các phương pháp đó chi co thê th́̉ ̉ ưc hiên ̣ ̣ đươc̣
vơi nh́ ưng hê thông x̃ ̣́ ư ly ń̉ ươc câp v́ ́ ơi công nghê phu h́ ̣̀ ơp, qui mô ḷ ơn ́ ơ cać̉
đô thi, thanh phô co kinh tê phat triên. Con cac khu v̀ ́ ́ ́ ́ ̀ ̣́ ̉ ưc nông thôn ngheo,̣̀
vung sâu, vung xa thi cac công nghê v̀ ̀ ̀ ́ ̣ ẫn chưa được phổ biến và sử dụng
một cách rộng rãi do han chê vê trinh ́ ̀ ̣̀ đô dân tri, kinh phi và b́ ̣́ ất tiện trong
việc vận hành và bảo trì.
Phương pháp người dân thường ap d́ ụng theo kinh nghiêm ̣ đê giam̉ ̉
thiêu/loai bo s̉ ̣ ̉ ăt va asen trong ń ̀ ươc giêng khoan là bê ĺ ́ ̉ ọc cát đơn gian̉

nhưng đôi khi hiệu quả lại không cao do viêc vê sinh, bao tri không ̣̀ ̣ ̉ đam bao. ̉ ̉
Với mong muốn góp phần giúp người dân có cơ hội được sử dụng
nguồn nước sạch băng nh̀ ưng biên phap, ph̃ ̣́ ương tiên ̣ đơn gian cùng v̉ ới
những kiến thức đa h̃ ọc, sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu chúng
em quyết định chọn đề tài:
“Nghiên cứu xử lý nước ngầm ô nhiễm Asen bằng phương pháp
oxi – quang hóa trong điều kiện thực tế ở các vùng nông thôn”.
5
Trong đề tài này, chúng em sử dụng các điêu kiên, nguyên lì ̣ ệu có
sẵn, dễ kiếm như ánh sáng mặt trời, chanh, nước oxi già (dung dịch H
2
O
2
),
đinh sắt gỉ để sử lý nước nhiễm Asen.
2. Tính sáng tạo của đề tài
- Chỉ với nước cốt chanh, chai nhựa, giấy nhôm, dung dịch H
2
O
2
…
(dụng cụ và nguyên liệu dễ kiếm, không độc hại) kết hợp với ánh sáng mặt
trời để loại bỏ Asen ra khỏi nước ngầm, đồng thời khử trùng nước. Thao tác
thực hiện đơn giản, có thể truyền đạt rộng rãi để người dân áp dụng.
- Đôi v́ ơi nguôn ń ̀ ươc co thanh phân ś ́ ̀ ̀ ăt va Asen cao, cân bô sunǵ ̀ ̀ ̉
thêm tac nhân oxi hoa (nh́ ́ ư H
2
O
2
) nhăm t̀ ăng khả năng oxi hóa Asen(III)

thành Asen (V).
- Đôi v́ ơi nguôn ń ̀ ươc co thanh phân ś ́ ̀ ̀ ăt thâp: bô sung thêm ś ́ ̉ ăt (dùnǵ
đinh săt ǵ ỉ) với mục đích tạo thêm chất hấp phụ Asen.
3. Lợi ích của đề tài
- Gop phân ch́ ̀ ưng minh kha ń ̉ ăng loai bo asen trong ṇ ̉ ươc b́ ăng̀
phương phap oxi ́ – quang hoa trong ́ điêu kiên th̀ ̣ ương v̀ ơi nh́ ưng nguyên vât̃ ̣
liêu ̣ đơn gian s̉ ăn co va tân dung anh sang m̃ ́ ̀ ́ ̣́ ̣ ăt tṛ ơi lam nguôn ǹ ̀ ̀ ăng lương̣
cho qua trinh oxi hoa va kh́ ̀ ́ ̀ ư trung. ̀̉
- Góp phần tuyên truyền để người dân sống trong những vùng nông
thôn co nguôn ń ̀ ươc b́ ị ô nhiễm asen có thể tự lam gì ảm thiểu/loai bo asen vạ̀ ̉
khư trung ǹ̉ ước đê ̉ ăn uông, sinh hoat b́ ̣ ăng ph̀ ương phap ́ đơn gian, dê th̃̉ ưc̣
hiên nḥ ằm bảo vệ sức khỏe cho chính mình và công ̣ đông.̀
4. Nhiệm vụ của đề tài
- Tim hiêu nh̀ ̉ ưng nguôn ñ ̀ ươc bi ô nhiêm asen ́ ̣̃ ơ ̉ đia pḥ ương đê l̉ ưạ
chon mâu ṇ̃ ươc ́ đê tiên hanh thi nghiêm.́ ̀ ́̉ ̣
- Lấy các mẫu nước giếng khoan tại những vùng có nhiều Asen, xác
định hàm lượng sắt và Asen trong các mẫu đó.
- Tiên hanh thi nghiêm v́ ̀ ́ ̣ ơi cac ḿ ́ ưc ́ đô bô sung ṭ ̉ ăng dân nh̀ ăm so sanh̀ ́
kha n̉ ăng loai bo As:̣ ̉
 Không co tac ́ ́ đông bên ngoai.̣̀
 Sư dung anh sang ḿ ́̉ ̣ ăt tṛ ơi.̀
6
 Sư dung anh sang ḿ ́̉ ̣ ăt tṛ ơi v̀ ơi cac ĺ ́ ương ṇ ươc chanh khac nhau nh́ ́ ăm̀
tim ra ̀ điêu kiên pH tôi ̀ ̣́ ưu cho kha n̉ ăng loai bo As.̣ ̉
 Bô sung tac nhân oxi hoa (H́ ́̉
2
O
2
).
 Bô sung ̉ đinh săt ǵ ỉ nhăm t̀ ăng cương qua trinh hâp phu As. ̀ ́ ̀ ́ ̣

- Lây mâu ń ̃ ươc sau thí nghiêm ́ ̣ đem đi phân tích kết quả sắt và Asen.
- Đông th̀ ơi kì ểm tra nước sau xử lý còn khuẩn E.coli và Coliform không.
Chương 1 TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về Asen
1.1.1. Asen
Asen (As) là nguyên tố phổ biến thứ 20 trong vỏ trái đất, thứ 14 trong
nước biển và thứ 12 trong cơ thể con người. As là nguyên tố hóa học thuộc
phân nhóm chính nhóm V trong bảng Hệ thống tuần hoàn Mendeleep. As
có thể tồn tại trong hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ với bốn mức hóa trị là: -3,
0, +3 và +5. Trong nước tự nhiên, As tồn tại chủ yếu ở 2 dạng hợp chất vô
cơ là asenat [As(V)], asenit [As(III)]. As(V) là dạng tồn tại chủ yếu của As
trong nước bề mặt và As(III) là dạng chủ yếu của As trong nước ngầm.
1.1.2. Tác hại của Asen đối với sức khỏe
Ngộ độc asen là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có
chứa asen ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài (Asvà nhiều hợp
chất của nó là những chất độc cực kỳ có hiệu nghiệm). Asen phá vỡ việc
sản xuất ATP thông qua vài cơ chế. Ở cấp độ của chu t rình axít citric , asen
ức chế pyruvat dehydrogenaza và bằng cách cạnh tranh với phốtphat nó
tháo bỏ ph ố tphorylat hóa ôxi hóa , vì thế ức chế quá trình khử NAD+ có liên
quan tới năng lượng, hô hấp của ti th ể và tổng hợp ATP. Sản sinh của
perôxít hiđrô cũng tăng lên, điều này có thể tạo thành các dạng ôxy hoạt
hóa và sức căng ôxi hóa. Các can thiệp trao đổi chất này dẫn tới cái chết
từ h ộ i ch ứ ng r ố i lo ạ n ch ứ c n ă ng đ a c ơ quan . Các hiệu ứng bao gồm sự thay
đổi màu da, sự hình thành của các vết cứng trên da, ung th ư da , ung th ư
ph ổ i , ung th ư th ậ n và bàng quang cũng như có thể dẫn tới ho ạ i t ử . T ổ ch ứ c
7
y t ế th ế gi ớ i (WHO) đã đề nghị mức giới hạn của asen là 0,01 mg/L trong
nước uống.
1.2. Tìm hiểu về nước ngầm Việt Nam
1.2.1. Nước ngầm

Nước ngầm là chỉ loại nước nằm bên dưới bề mặt đất trong các không
gian r ỗ ng của đấ t và trong các khe nứt của các thành tạo đá, và các không
gian rỗng này có sự liên thông với nhau. Một đơn vị đá hoặc các dạng tích
tụ vật liệu không cố kết được gọi là t ầ ng ch ứ a khi nó có thể cung cấp một
lượng nước có thể sử dụng được. Ở Việt Nam việc khai thác nước ngầm là
phổ biến, các hình thức: gi ế ng đ ào , gi ế ng khoan , giếng khoan nhà máy
nước Đối với nhiều đô thị, chẳng hạn như Hà N ộ i , nguồn cung cấp nước
chủ yếu là nước ngầm.
1.2.2. Thực trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm ở Việt Nam
8
Vì ở trong điều kiện yếm khí (anaerobic), hầu hết arsenic trong nước
ngầm ở Việt Nam ở dưới dạng arsenite [As(III)], một hợp chất arsenic hữu
cơ có độc tính cao nhất. Khi tiếp xúc với không khí hay tia tử ngoại (ultra
violet), arsenite bị oxy hóa thành arsenate [As(V)] ít độc hơn. Khu vực bị ô
nhiễm Asen cao nhất là ở đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu
Long. ÐBSH và ÐBSCL được cấu tạo bởi phù sa mới trong thời kỳ Holocene
và Pleistocene nên nước ngầm ở hai vùng nầy có đặc tính gần giống nhau,
đó là chứa nhiều sắt (iron), manganese, và ammonium. Kết quả phân chất
cho thấy nồng độ của sắt có thể lên đến 56 milligram/lít (mg/l) (trung bình
2,26 mg/l) trong các mẩu nước ngầm ở An Giang và Ðồng Tháp vào năm
2004 và 48 mg/l (trung bình 13 mg/l) trong các mẩu nước ngầm ở gần Hà
Nội vào năm 2002 [24]. Sự hiện diện của sắt rất quan trọng trong việc loại
trừ hoặc làm giảm nồng độ arsenic trong nước ngầm, vì arsenate kết hợp
với Fe(III) để thành FeAsO
4
rồi bị loại ra khỏi nước ngầm khi kết tủa với
Fe(OH)
3
. Khu vực đồng bằng 9ung Hồng bao gồm Hà Nội và các tỉnh phía
nam Hà Nội như Hà Nam là những khu vực có hàm lượng Asen cao.

Bản đồ các khu vực nhiễm Asen trên toàn quốc
1.3. Các phương pháp xử lý asen trong nước ngầm
9
1. 3.1. Xử lý bằng công nghệ xử lý giàn mưa
Nước nguồn hay nước giếng khoan thường tồn tại dưới dạng Fe
2+
,
Mn
2+
. Giàn mưa có tác dụng oxy hoá chuyển đổi thành Fe
3+
và Mn
4+
và
một số tác nhân mang tính khử khác như As (III) cũng được oxy hoá lượng
nhỏ.
1.3.2. Xử lý bằng bể lắng
Đây là phương pháp sử lý Asen mà dân gian thường sử dụng,
phương pháp này cũng gần giống với giàn mưa chỉ khác là nước được
lắng tĩnh và dùng ánh nắng mặt trời và oxy để lắng và loại bỏ Asen.
1.3. 3. Xử lý bằng bể lọc
Tuỳ theo điều kiện sử dụng, có thể xây dựng bể theo kích thước khác
nhau.
Bể lọc được sử dụng các lớp vật liệu lọc như than hoạt tính, cát, sỏi…Nước
sẽ thấm qua lớp than hoạt tính có tác dụng hấp thụ các chất độc hại, các
loại vi sinh vật nguy hiểm và trung hoà khoáng chất khó tan trong nước,
sau đó nước tiếp tục thấm qua lớp cát và lớp sỏi.
1.3.4. Công nghệ NanoVAST (Tổ hợp vật liệu NC-MF và NC-F20 kết nối
với các kỹ thuật khác)
Trong công nghệ NanoVAST, một hệ thống tiền xử lý theo kỹ thuật

thông thường được lắp đặt trước hệ thống hấp phụ. Nhiệm vụ của hệ thống
này là bão hòa oxy không khí nhằm tách loại triệt để Fe, Mn… và qua đó
giảm tối đa nồng độ asen và các chất rắn lơ lửng. Hiệu quả làm việc của hệ
thống này là rất quan trọng nhằm giảm tải và chống làm bẩn các chất hấp
phụ. Tùy theo từng nguồn nước hệ thống này có thể được thiết kế khác
nhau.
Ưu đ iểm: Tổ hợp vật liệu NC-MF và NC-F20 hấp phụ với tốc độ nhanh
với dung lượng rất cao, khi cân bằng nồng độ asen trong nước nhỏ hơn tiêu
chuẩn cho phép (10 ppb). Việc ghép nối hệ thống tiền xử lý với hệ thống lọc
nano trên nền vật liệu NC-F20 và NC-MF cho phép kéo dài thời gian làm
10
việc do nồng độ asen đầu vào của cột hấp phụ NC-F20 giảm, tăng thời gian
sống của NC-MF và NC-F20 và làm giảm giá thành.
Nhược điểm: Việc kết nối Nano VAST với hệ thống tiền xử lý thông
thường (oxy hóa, lắng, lọc) vẫn sinh ra nhiều cặn rắn (trong bể lắng) chứa
nồng độ cao của asen và chi phí sẽ tăng lên do tốn thiết bị (thiết bị lắng.
Thiết bị lọc thô và vật liệu CIM…).
1.3.5. Keo tụ - Kết tủa
Cộng kết tủa – lắng – lọc đồng thời với quá trình xử lý sắt và/hoặc
mangan có sẵn trong nước ngầm tự nhiên. Đây là phương pháp xử lý đơn
giản nhất, bằng cách bơm nước ngầm từ giếng khoan, sau đó làm thoáng
để ôxy hóa sắt, mangan, tạo hydroxyt sắt và mangan kết tủa. Asen (III)
được oxy hóa đồng thời thành As (V), có khả năng hấp phụ lên bề mặt của
các bông keo tụ Hydroxyt Sắt hay Mangan tạo thành và lắng xuống đáy bể,
hay hấp phụ và bị giữ lại lên bề mặt hạt cát trong bể lọc. Nghiên cứu của
Trung tâm KTMT ĐT & KCN (CEETIA), Trường ĐHXD và Trung tâm CNMT
& PTBV (CETASD), Trường ĐHKHTN năm 2000 – 2002 cho thấy công nghệ
hiện đại có tại các nhà máy nước ở Hà Nội, chủ yếu để xử lý sắt và
mangan, cho phép loại bỏ 50 – 80% Asen có trong nước ngầm mạch sâu
khu vực Hà Nội. Nghiên cứu gần đây của CETASD và Viện Công nghệ Môi

trường Liên bang Thụy Sĩ cho thấy đối với các hộ gia đình sử dụng giếng
khoan đơn lẻ, nơi có hàm lượng sắt cao trong nước ngầm, mô hình làm
thoáng nước ngầm bằng cách phun mưa trên bề mặt bể lọc cát (lọc chậm),
phổ biến ở các hộ gia đình hiện nay, cho phép loại bỏ tới 80% Asen trong
nước ngầm cùng với việc loại bỏ sắt và mangan. Những nghiên cứu này
cũng đã chỉ rằng hàm lượng Asen trong nước sau khi xử lý bằng phương
pháp trên phụ thuộc nhiều vào thành phần các hợp chất khác trong nước
nguồn và trong đa số trường hợp, không cho phép đạt nồng độ Asen thấp
dưới tiêu chuẩn, do vậy cần tiếp tục xử lý bằng các phương pháp khác.
1.3.6. Oxi hóa
Oxi hóa bằng các chất oxi hóa mạnh: Các chất oxi hóa được phép
sử dụng trong cấp nước như Clo, KmnO
4
, H
2
O
2
, Ozon.
11
Oxi hóa điện hóa: Có thể xử lý nước chứa Asen bằng phương pháp
dùng điện cực là hợp kim và áp dụng cho các hộ sử dụng nước quy mô
nhỏ.
Oxy- quang hóa: Công nghệ loại bỏ Asenite (As(III)) và cả các chất
hòa tan khác như Sắt, Phosphorus, Sulfur, khỏi nước bằng cách đưa chất
oxy hóa và chất hấp phụ quang hóa: (chiếu tia cực tím vào nước rồi sau
đó lắng). Chất oxy hóa có thể là oxy tinh khiết hoặc sục khí. Chất hấp phụ
quang hóa có thể là Fe(II), Fe(III), Ca(II). Có thể sử dụng ánh sáng mặt trời
làm nguồn tia cực tím. Phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ trong phòng và
ánh sáng thấp, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp. Do As(III) bị oxy hóa
thành As(V) với tốc độ rất chậm, có thể sử dụng các chất oxy hóa mạnh như

Cl
2
, H
2
O
2
hoặc O
3
. Phần lớn chi phí xử lý chính là các chất oxy hóa này.
1.4. Cơ sở lí thuyết của đề tài
Trên cơ sơ nguyên ly phan ́̉ ̉ ưng oxi hoa quang hoa v́ ́ ́ ơi nguôn ń ̀ ăng
lương ṭ ư anh sang m̀ ́ ́ ăt tṛ ơi, k̀ ết hợp điêu chinh pH b̀ ̉ ăng ǹ ươc ć ốt chanh phù
hơp cho qua trinh oxi hoa Fe(II) thành Fe(III), As(III) thanh As(V), lam t́ ̀ ́ ̀ ̣̀ ăng
cương kha ǹ ̉ ăng hâp phu As(V) trên hí ̣ đroxit săt ḿ ơi sinh dân ́ ̃ đên lam t́ ̀ ăng
kha n̉ ăng loai bo As trong ṇ ̉ ươc.́ Nước ngầm khi vừa lấy lên thường chứa
nhiều sắt (II) và Asen (III). Sắt ở trong nước ngầm sẽ được sử dụng để tạo
chất hấp phụ asen. Khi phơi nắng cho thêm chanh thì xảy ra các quá trình
sau:
Fe(II)
 →
chanhhv,
Fe(III) dạng FeOOH

As(III) (asenit)
→
hv
As(V) (asenat)
Sắt hiđroxit mới sinh có khả năng hấp phụ asen dạng asenat tốt nhất.
As(V) hấp phụ trên bề mặt của kết tủa FeOOH và lắng xuống dưới.
Vơi viêc ś ̣ ư dung cac tâm giây thiêc hó ́ ́ ́̉ ̣ ăc nhôm ̣ đươc gâp lai lam t́ ̣̀ ̣ ăng

cương kha ǹ ̉ ăng phan xa, tich tu nhiêt va cac tia UV trong anh sang ḿ ̀ ́ ́ ́̉ ̣ ̣ ̣ ăt tṛ ơì
vao khôi ǹ ́ ươc tao ́ ̣ điêu kiên cho phan ̀ ̣ ̉ ưng quang hoa diên ra triêt ́ ́ ̃ ̣ đê, ̉ đông̀
thơi cho phep diêt khuân, ̀ ́ ̣ ̉ đam bao n̉ ̉ ươc sau x́ ư ly an toan vê ḿ ̀ ̀̉ ăt sinh hoc. ̣ ̣
12
Chương 2 THỰC NGHIỆM
2.1. Dụng cụ và hóa chất:
- Chai nhựa Lavie loại 500 ml; 350 ml.
- Dung dịch HNO
3
(xuất xứ: Trung Quốc).
- Dung dịch H
2
O
2
3% (nước oxi già) có thể mua ở các hiệu thuốc thông
thường.
- Nước cất 2 lần, chanh, giấy nhôm.
13
- Đo tại: Trung tâm phân tích và giám định thực phẩm quốc gia – Viện
Công nghiệp thực phẩm (địa chỉ: 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội).
2.2. Thu mẫu nước:
Nước ngầm được lấy tại 3 địa điểm là xã Hồng Dương, huyện Thanh
Oai; xã Đông La, huyện Hoài Đức; quận Hà Đông (HĐ1), Hà Nội.
Tiến hành làm thực nghiệm ngay sau khi nước được lấy lên. Nước
chưa đem phân tích được phải bảo quản trong tủ lạnh (4
o
C).
2.3. Khảo sát hàm lượng Sắt và Asen trong mẫu nước ngầm
Lấy các mẫu nước ngầm đã chọn để đo nồng độ Fe và As ban đầu có
trong các mẫu nước đó tại Trung tâm phân tích và giám định thực phẩm

quốc gia – Viện Công nghiệp thực phẩm. Kí hiệu các mẫu như sau: Thanh
Oai (TO1); Đông La, Hoài Đức (ĐL1); Hà Đông (HĐ1).
Hình 2.1: Lấy nước ngầm ở Đông La,
Hoài Đức, Hà Nội
2.4. Các bước làm một thí nghiệm
Mỗi một thí nghiệm sẽ được làm theo
các bước sau:
+ Cho 400 ml nước ngầm vào chai Lavie loại
500ml (chai đã được tráng sạch bằng dung dịch
axit nitric loãng, sau đó tráng bằng nước cất).
+ Thêm các điều kiện cần khảo sát vào chai (ví
dụ: nước cốt chanh, dung dịch H
2
O
2
3%
,
).
+ Nút kín, lắc mạnh trong khoảng 30 giây để oxi tan tối đa trong nước.
+ Phơi nắng trong một ngày từ 7.00h đến 17.00h: chai được đặt nằm
ngang và tốt nhất là đặt trên tấm giấy nhôm (loại bọc thực phẩm)
Yêu cầu: trời phải nắng ráo, ít mây, tốt nhất là làm vào mùa hè.
+ Sau khi phơi nắng, đặt chai thẳng đứng và để lắng qua đêm.
+ Gạn, lọc qua lớp bông y tế (lớp bông xốp dày 1,0 cm đặt trên phễu
nhựa), loại bỏ phần cặn rồi trút vào chai 350ml (cũng được tráng như chai
500ml).
14
+ Mẫu nước được bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh (4
o
C).

+ Nước sau khi xử lý được đem xác định lại nồng độ Asen và Fe đó tại
Trung tâm phân tích và giám định thực phẩm quốc gia – Viện Công nghiệp
thực phẩm.

Hình 2.1: Chuẩn bị các chai Lavie để làm thí nghiệm
2.5. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Asen
pH được điều chỉnh bằng lượng nước cốt chanh cho vào các mẫu
nước lấy tại Đông La, Hoài Đức, Hà Nội. Tiến hành làm thí nghiệm với
các mẫu (theo mục 2.4):
+ Không cho thêm nước cốt chanh.(ĐL2)
+ Thêm nước cốt chanh ở các mức độ: 5 giọt (ĐL2(5)); 8 giọt (ĐL2(8)); 10
giọt (ĐL2(10)).
Đem các mẫu đã làm thực nghiệm xác định lại hàm lượng As và Fe.
2.6. Ảnh hưởng của H
2
O
2
đến khả năng oxi – hóa Asen(III)
Làm thí nghiệm với nước ngầm lấy ở Thanh Oai (hàm lượng As và
Fe đều cao), cụ thể làm với các mẫu (tiến hành thí nghiệm theo mục 4.4):
15
+ 1 mẫu chỉ làm với nước cốt chanh (8 giọt) + phơi nắng (TO2(8)): điều
kiện tốt nhất được xác định ở mục 2.5.
+ 1 mẫu: nước cốt chanh (8 giọt) + dung dịch H
2
O
2
3% (10 giọt) + phơi
nắng.(TO3)
Đem các mẫu đã làm thực nghiệm xác định lại hàm lượng As và Fe.

2.7. Xử lí Asen trong nước có hàm lượng sắt ít.
Mẫu nước lấy ở Hà Đông, Hà Nội có hàm lượng sắt thấp được làm
thực nghiệm như sau (theo mục 4.4):
+ 1 mẫu cho thêm nước cốt chanh (8 giọt) + phơi nắng.(HĐ2(8))
+ 1 mẫu cho thêm nước cốt chanh (8 giọt) + 5 đinh sắt gỉ (rửa sạch bụi
bẩn) + lắc đều trong vài phút + phơi nắng.(HĐ3)
- Đem các mẫu đã làm thực nghiệm xác định lại hàm lượng As và
Fe.
2.8. Kiểm tra E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý
Làm lại thực nghiệm như mẫu ĐL2(8), TO3, HĐ3 sau đó đem kiểm tra
E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý.
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Thu mẫu nước
Nước ngầm ở 3 khu vực Thanh Oai, Hoài Đức, Hà Đông , Hà Nội là
những khu vực mà các nhà khoa học đã nhận định trong nước ngầm có
Asen. Khi mới lấy lên nước ngầm đều chưa có màu vàng, để trong không
khí khoảng 1h đồng hồ nước chuyển dần sang màu vàng. Nguyên nhân
16
là do trong nước mới lấy lên sắt ở dạng Fe(II), khi tiếp xúc với không khí
Fe(II) bị oxi hóa thành Fe(III) nên nước chuyển sang màu vàng.
Quan sát dưới đáy của thiết bị đựng nước ta có thể dự đoán sơ bộ
được nước của giếng khoan đó có nhiều hay ít sắt. Nếu nhiều sắt, ở dưới
đáy của thiết bị đựng nước thường có nhiều cặn vàng hơn là ít sắt.
Sắt (III) hiđroxit mới sinh (FeOOH) là chất hấp phụ As(V) tốt nhất nên
nước ngầm lấy lên phải được xử lý luôn, nếu để lâu hiệu quả loại quả As sẽ
bị giảm.
3.2. Khảo sát hàm lượng Sắt và Asen trong các mẫu nước ngầm
Nước ngầm được lấy tại 3 địa điểm là xã Hồng Dương, huyện Thanh
Oai (kí hiệu TO1); xã Đông La, huyện Hoài Đức (kí hiệu ĐL1); quận Hà
Đông (HĐ1), Hà Nội.

Kết quả khảo sát như sau:
STT Tên chỉ tiêu
Đơn vị

tính
Kết quả
QCVN 02:
2009/BYT
Phương
pháp thử
TO1 HĐ1 ĐL1
1
Nồng độ Arsen (As)
(
*
)
µg/l
87 55 60
10 TCVN
6626:2000
2
Nồng độ Sắt (Fe)
(
*
)
mg/l
8,56 4,25 6,79
0,05 AOAC
974.27
Bảng 3.1: Kết quả đo nồng độ sắt và asen trong các mẫu nước

ngầm
Cả ba mẫu nước đều có hàm lượng As cao hơn mức độ cho phép (10
μg/l), đều có thể gây ngộ độc nếu sử dụng làm nước uống khi chưa qua xử
lý, trong đó mẫu nước ở Thanh Oai có hàm lượng As cao nhất.
Về lượng sắt, hàm lượng của cả 3 mẫu đều cao hơn nhiều lần so với
nồng độ cho phép (0,5mg/l), cao nhất vẫn là nước lấy ở khu vực Thanh Oai.
Tuy sắt không gây độc hại cho cơ thể nhưng khi nồng độ sắt cao quá mức
như vậy sẽ khiến cho nước có vị tanh, màu vàng, độ đậm và độ đục tăng
nên rất khó sử dụng.
Tỉ lệ nồng độ Sắt/Asen ở Thanh Oai, Hà Đông, Hoài Đức lần lượt là
98/1; 77/1; 113/1. Nồng độ sắt cao ở Thanh Oai, Hoài Đức sẽ tốt cho quá
trình loại bỏ Asen ra khỏi nước ngầm.
17
3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Asen
pH được điều chỉnh bằng lượng nước cốt chanh cho vào các mẫu
nước lấy tại Đông La, Hoài Đức, Hà Nội. Tiến hành làm thí nghiệm với
các mẫu theo mục 2.5. Mẫu nước không xử lý bằng chanh sau khi phơi
nắng có trong hơn nhưng vẫn chưa hết màu vàng. Các mẫu xử lý bằng
chanh sau khi phơi 10h đồng hồ đều trong, có kết tủa màu trắng lắng ở
dưới.
Hình 3.1: Các mẫu nước ở khu vực Đông La được phơi nắng
Kết quả sau đo lại nồng độ asen và sắt như sau:
ST
T
Tên chỉ tiêu
Đơ
n
vị
Kết quả
QCVN 02:

2009/BYT
Phương
pháp thử
ĐL2 ĐL2(5) ĐL2(8) ĐL2(10)
1
Nồng độ Arsen
(As)
(
*
)
µg/l
47 30 10 18
10
TCVN
6626:2000
2
Nồng độ Sắt (Fe)
(
*
)
mg/l
5,05 3,95 1,12 1,59
0,5
AOAC
974.27
3
% loại bỏ Asen %
22 50 83 70
Bảng 3.2: Kết quả đo nồ ng độ Asen và sắt sau khi khảo sát bằng
chanh

Nhận thấy, mẫu ĐL2(8) cho kết quả tốt nhất, hàm lượng As đạt mức
độ cho phép, lượng Fe tuy vẫn nhiều hơn mức cho phép nhưng cũng đã
giảm đáng kể, chứng tỏ lượng nước cốt chanh cho vào chỉ nên dừng ở
khoảng 8 giọt, nếu nhiều hơn sẽ lại làm tăng hàm lượng asen và sắt. Khi
lượng chanh nhiều, sắt (III) hiđroxit bị tan một nên giảm chất hấp phụ Asen
do đó lượng Asen còn lại cao hơn, đồng thời lượng sắt cũng tăng lên.
18
Nước sau xử lý bằng chanh rất trong, cảm quan tốt, lượng chanh cho
vào ít nên không ảnh hưởng nhiều đến pH của nước (sau xử lý pH≈7).
Nước này đã gần như có thể sử dụng được luôn.

Hình 3.1:
Các mẫu nước ở khu vực Đông La sau khi phơi nắng
3.4. Ảnh hưởng của H
2
O
2
đến khả năng oxi – hóa Asen(III)
Làm thí nghiệm với nước ngầm lấy ở Thanh Oai (hàm lượng As và
Fe đều cao) theo mục 2.6.
Đem các mẫu đã làm thí nghiệm xác định lại nồng độ As và Fe.
STT Tên chỉ tiêu
Đơ
n vị
tính
Kết quả QCVN 02:
2009/BYT
Phươ
ng pháp
thử

TO2(8) TO3
1
Nồng độ Arsen
(As)
(
*
)
µg/l
20 12 10
TCVN
6626:2000
2
Nồng độ Sắt (Fe)

(
*
)
mg/l
3,15 1,02 0,5
AOAC 974.27
3
% loại bỏ Asen %
77 86
Bảng 3.3: Kết quả đo nồng độ sắt và asen sau khi khảo sát bằng
H
2
O
2
.
Từ bảng kết quả thu được, ta thấy khi dùng thêm chất oxi hóa là H

2
O
2
khả năng loại bỏ As ra khỏi nước tốt hơn. Khả năng hấp phụ trên sắt (III)
hiđroxit của As(V) tốt hơn As(III) nên khi nồng độ As và Fe cao (hoặc khi
nắng ít) nên bổ sung thêm chất oxi hóa (H
2
O
2
) để quá trình oxi hóa As(III)
19
thành Asen (V) được tốt hơn từ đó khả năng loại bỏ As cũng tốt hơn. Không
chỉ có vậy lượng sắt ở mẫu dùng H
2
O
2
giảm ba lần so với chỉ dùng chanh
không, chứng tỏ việc sử dụng chất oxi hóa giúp cho quá trình loại bỏ sắt và
asen đều tốt hơn.
3.5. Xử lý Asen trong nước có hàm lượng sắt ít.
Mẫu nước lấy ở Hà Đông, Hà Nội có hàm lượng sắt thấp (tỉ lệ nồng
độ sắt/asen Hà Đông là 77/1) được làm thí nghiệm theo mục 2.7.
Đem các mẫu đã làm thí nghiệm xác định lại nồng độ As và Fe. Kết
quả như sau:
STT Tên chỉ tiêu
Đơ
n vị
tính
Kết quả
QCVN 02:

2009/BYT
Phươ
ng pháp
thử
HĐ2(8) HĐ3
1
Nồng độ Arsen (As)
(
*
)
µg/l
29 8 10
TCVN
6626:2000
2
Nồng độ Sắt (Fe)
(
*
)
mg/l
0,65 0,78 0,5
AOAC 974.27
3
% loại bỏ Asen %
47 85
Bảng 3.4: Kết quả đo nồng độ sắt và asen trong các mẫu nước ngầm
Khi hàm lượng sắt trong nước ngầm không cao, sắt (III) hiđroxit mới
sinh không được nhiều nên lượng chất hấp phụ Asen bị giảm. Từ số liệu đo
được ta thấy rất rõ điều này, khi không bổ xung thêm sắt chỉ loại bỏ được
47% Asen, nhưng nếu bổ xung thêm sắt thì hiệu quả tăng lên khá rõ có 85%

Asen trong nước ngầm đã bị loại bỏ.
3.6. Kiểm tra E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý
Làm lại thực nghiệm như các mẫu ĐL2(8), TO3, HĐ3 sau đó đem
kiểm tra E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý.
Kết quả:
Bảng 3.5: Kết quả đo khuẩn e.coli và coliform trong nước sau xử lý.
20
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính
Kết quả
QCVN 02:
2009/BYT
ĐL2(8) TO3 HĐ3
1 E.Coli Vi khuẩn/
100ml
0 0 0 0
2 Coliform
tổng số
Vi khuẩn/
100ml
21 5 12 50
Các mẫu nước sau xử lý đều đạt tiêu chuẩn về mặt sinh học, ít hơn cả
mức độ cho phép của e. coli và coliform. Trong điều kiện không thể đun sôi
nước có thể uống trực tiếp. Tuy nhiên, nước đun sôi luôn được khuyến cáo
sử dụng.
21
KẾT QUẢ
Sau một thời gian nghiên cứu và làm thí nghiệm chúng em đã thu
được các kết quả sau:
1. Khi dùng chanh và ánh sáng mặt trời kết hợp với sắt có sẵn trong
nước ngầm đã loại bỏ được Asen với hiệu quả cao hơn so với khi

không dùng chanh. Hiệu quả loại bỏ Asen tốt nhất đạt 83% được
xác định là khi cho thêm nước cốt chanh với hàm lượng 20
giọt/1lít.
2. Khi nước ngầm có nồng độ asen và sắt cao cần cho thêm chất oxi
hóa vào (dùng H
2
O
2
vì dễ mua và cũng không độc hại), hiệu quả
loại bỏ asen thu được cũng rất tốt (86%).
3. Tỉ lệ nồng độ Fe/As có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ As. Khi tỉ
lệ này thấp cần cho thêm sắt vào (dùng đinh sắt gỉ).
Chúng em đưa ra quy trình đơn giản sau để các hộ gia đình có thể
áp dụng được:
- Cho nước ngầm mới lấy vào 4/5 bình nhựa trong dung tích 20 lít.
- Thêm nước cốt chanh vào với hàm lượng 20 giọt/1lít. Lắc bình
khoảng 30 giây.
- Nút kín, đặt bình nằm ngang và phơi nắng trong 1 ngày. Tốt nhất
nên đặt bình trên tấm giấy nhôm.
Tùy theo lượng sắt ít hay nhiều có thể dùng thêm dung dịch H
2
O
2
hoặc
đinh sắt gỉ để làm tăng hiệu quả loại bỏ asen.
- Sau khi phơi nắng, đặt bình thẳng đứng và để lắng qua đêm.
- Gạn, lọc bỏ phần cặn bằng bông y tế hoặc vải sạch lấy phần nước
trong để dùng.
Một hộ gia đình 4 người cần mỗi ngày 50 lít nước sạch để dung cho
việc ăn uống.

Định hướng trong thời gian tới
- Hoàn thiện tiếp những nội dung đã làm ở trên.
22
- Tuyên truyền, vận động và hướng dẫn các hộ gia đình ở vùng nông
thôn có hàm lượng asen cao sử dụng phương pháp trên để có thể lam gì ảm
thiểu/loai bo asen va kḥ̀ ̉ ư trung ǹ̉ ước đê ̉ ăn uông, sinh hoat nh́ ̣ ằm bảo vệ sức
khỏe cho chính mình và công ̣ đông.̀
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Alexander J.B. Zehnder
Solar powered cleaning - Chemistry&Industry • June 2013
2. Krishna Parajuli
Rural methods to mitigate arsenic contaminated water - December 2013
3. Nguyễn Minh Quang
PHƯƠNG PHÁP ÐƠN GIẢN VÀ RẺ TIỀN ÐỂ LOẠI TRỪ HOẶC GIẢM
BỚT ARSENIC (THẠCH TÍN) TRONG NƯỚC NGẦM Ở VIỆT NAM
Tháng 9 năm 2010
4. Information collected from: www.sodis.ch
5. Back to the Household –Also in Water Treatment
EAWAG news 48
23