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

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.
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
1
Mục lục
MỞ ĐẦU 4
1. Lý do chọn đề tài 4
3. Lợi ích của đề tài 5
4. Nhiệm vụ của đề tài 5
Chương 1 TỔNG QUAN 6
1.3.4. Công nghệ NanoVAST (Tổ hợp vật liệu NC-MF và NC-F20 kết nối với các kỹ thuật khác) 9
1.3.5. Keo tụ - Kết tủa 9
1.3.6. Oxi hóa 10
1.4. Cơ sở lí thuyết của đề tài 10
Chương 2 THỰC NGHIỆM 12
2.1. Dụng cụ và hóa chất: 12
2.2. Thu mẫu nước: 12
2.3. Khảo sát hàm lượng Sắt và Asen trong mẫu nước ngầm 12
2.4. Các bước làm một thí nghiệm 12
2.5. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Asen 13
2.6. Ảnh hưởng của H2O2 đến khả năng oxi – hóa Asen(III) 13
2.7. Xử lí Asen trong nước có hàm lượng sắt ít 14
2.8. Kiểm tra E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý 14

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14
3.1. Thu mẫu nước 14
3.2. Khảo sát hàm lượng Sắt và Asen trong các mẫu nước ngầm 15
3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ Asen 15
3.4. Ảnh hưởng của H2O2 đến khả năng oxi – hóa Asen(III) 17
3.5. Xử lý Asen trong nước có hàm lượng sắt ít 18
2
3.6. Kiểm tra E.Coli và Coliform trong nước sau xử lý 18
KẾT QUẢ 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO 20
3
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 hoặc tiêu
chuẩn về nước uống của Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization - WHO)
nhưng các phương pháp đó chỉ có thể thực hiện được với những hệ thống xử lý nước
cấp với công nghệ phù hợp, qui mô lớn ở các đô thị, thành phố có kinh tế phát triển.
Còn các khu vực nông thôn nghèo, vùng sâu, vùng xa thì các công nghệ vẫn chưa
được phổ biến và sử dụng một cách rộng rãi do hạn chế về trình độ dân trí, kinh phí
và bất tiện trong việc vận hành và bảo trì.

Phương pháp người dân thường áp dụng theo kinh nghiệm để giảm thiểu/loại
bỏ sắt và asen trong nước giếng khoan là bể lọc cát đơn giản nhưng đôi khi hiệu quả
lại không cao do việc vệ sinh, bảo trì không đảm bảo.
Với mong muốn góp phần giúp người dân có cơ hội được sử dụng nguồn nước
sạch bằng những biện pháp, phương tiện đơn giản cùng với những kiến thức đã học,
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”.
Trong đề tài này, chúng em sử dụng các điều kiện, nguyên liệu 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.
4
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.
- Đối với nguồn nước có thành phần sắt và Asen cao, cần bổ sung thêm tác
nhân oxi hóa (như H
2
O
2

) nhằm tăng khả năng oxi hóa Asen(III) thành Asen (V).
- Đối với nguồn nước có thành phần sắt thấp: bổ sung thêm sắt (dùng đinh sắt
gỉ) với mục đích tạo thêm chất hấp phụ Asen.
3. Lợi ích của đề tài
- Góp phần chứng minh khả năng loại bỏ asen trong nước bằng phương pháp
oxi – quang hóa trong điều kiện thường với những nguyên vật liệu đơn giản sẵn có và
tận dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng cho quá trình oxi hóa và khử trùng.
- Góp phần tuyên truyền để người dân sống trong những vùng nông thôn có
nguồn nước bị ô nhiễm asen có thể tự làm giảm thiểu/loại bỏ asen và khử trùng nước
để ăn uống, sinh hoạt bằng phương pháp đơn giản, dễ thực hiện nhằm bảo vệ sức
khỏe cho chính mình và cộng đồng.
4. Nhiệm vụ của đề tài
- Tìm hiểu những nguồn nước bị ô nhiễm asen ở địa phương để lựa chọn mẫu
nước để tiến hành thí nghiệm.
- Lấy các mẫu nước giếng khoan tại những vùng có nhiều Asen, xác định hàm
lượng sắt và Asen trong các mẫu đó.
- Tiến hành thí nghiệm với các mức độ bổ sung tăng dần nhằm so sánh khả năng
loại bỏ As:
 Không có tác động bên ngoài.
 Sử dụng ánh sáng mặt trời.
 Sử dụng ánh sáng mặt trời với các lượng nước chanh khác nhau nhằm tìm ra
điều kiện pH tối ưu cho khả năng loại bỏ As.
 Bổ sung tác nhân oxi hóa (H
2
O
2
).
 Bổ sung đinh sắt gỉ nhằm tăng cường quá trình hấp phụ As.
- Lấy mẫu nước sau thí nghiệm đem đi phân tích kết quả sắt và Asen.
- Đồng thời kiểm tra nước sau xử lý còn khuẩn E.coli và Coliform không.

5
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 trình axít citric, asen ức chế pyruvat dehydrogenaza và bằng cách cạnh
tranh với phốtphat nó tháo bỏ phốtphorylat hóa ôxi hóa, vì thế ức chế quá trình
khử NAD+ có liên quan tới năng lượng, hô hấp của ti thể 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 hội chứng rối
loạn chức năng đa cơ quan. Các hiệu ứng bao gồm sự thay đổi màu da, sự hình thành
của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang cũng
như có thể dẫn tới hoại tử. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã đề nghị mức giới hạn của
asen là 0,01 mg/L trong nước uống.
6
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 rỗng của đất 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 tầng chứa 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: giếng
đào, giếng khoan, giếng khoan nhà máy nước Đối với nhiều đô thị, chẳng hạn
như Hà Nội, nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước ngầm.
1.2.2. Thực trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm ở Việt Nam
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
7
nước ngầm khi kết tủa với Fe(OH)
3
. Khu vực đồng bằng 8ung 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
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.
8
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 điểm: 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 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
9
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.
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 sở nguyên lý phản ứng oxi hóa quang hóa với nguồn năng lượng từ
ánh sáng mặt trời, kết hợp điều chỉnh pH bằng nước cốt chanh phù hợp cho quá trình
oxi hóa Fe(II) thành Fe(III), As(III) thành As(V), làm tăng cường khả năng hấp phụ
As(V) trên hiđroxit sắt mới sinh dẫn đến làm tăng khả năng loại bỏ As trong nước.

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)
10
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.
Với việc sử dụng các tấm giấy thiếc hoặc nhôm được gấp lại làm tăng cường
khả năng phản xạ, tích tụ nhiệt và các tia UV trong ánh sáng mặt trời vào khối nước
tạo điều kiện cho phản ứng quang hóa diễn ra triệt để, đồng thời cho phép diệt khuẩn,
đảm bảo nước sau xử lý an toàn về mặt sinh học.
11
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.
- 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)
12
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).
+ 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):

13
+ 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 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.
14
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 Kết quả
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.
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.
15
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
Tên chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
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 nồng 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.
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.
16

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
Đơn vị
tính
Kết quả QCVN 02:
2009/BYT
Phương 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) 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.
17
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
Đơn vị
tính
Kết quả
QCVN 02:
2009/BYT
Phương 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.
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.
18
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
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
19
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.
- 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 làm giảm thiểu/loại bỏ asen
và khử trùng nước để ăn uống, sinh hoạt nhằm bảo vệ sức khỏe cho chính mình và
cộng đồng.
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
20
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
21