tổng hợp và đánh giá khả năng xử lý amoni, asen, chất hữu cơ của vật liệu mno2 kích thước nanomet mang trên silicagen, laterit, pyroluzit

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Lê Mạnh Cƣờng


TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI, ASEN, CHẤT
HỮU CƠ CỦA VẬT LIỆU MnO
2
KÍCH THƢỚC NANOMET MANG
TRÊN SILICAGEN, LATERIT, PYROLUZIT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC



Hà Nội - Năm 2012
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


LÊ MẠNH CƢỜNG

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMONI, ASEN, CHẤT
HỮU CƠ CỦA VẬT LIỆU MnO
2
KÍCH THƢỚC NANOMET MANG
TRÊN SILICAGEN, LATERIT, PYROLUZIT


Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 604425

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS. NGUYỄN TRỌNG UYỂN

Hà Nội - Năm 2012
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về asen, amoni, chất hữu cơ
1.1.1. Asen Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Amoni
1.1.3. Chât hữu cơ
1.2. Các phƣơng pháp xử lí asen, amoni, chất hữu cơError! Bookmark not
defined.

1.2.1. Các phương pháp xử lý asen Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Các phương pháp xử lý amoni Error! Bookmark not defined.
1.2.2.1. Phương pháp sinh học tách loại amoni.
1.2.2.2. Các phương pháp hóa lý và hóa học xử lý amoni Error! Bookmark not
defined.
1.2.3. Phương pháp xử lý hợp chất hữu cơ thường gặp trong thực tế
1.3. Giới thiệu chung về pyroluzit và laterit.
1.3.1. Pyroluzit
1.3.2. Laterit
1.4. Khả năng hấp phụ asen của sắt hyđroxit/oxit và khả năng ứng dụng làm vật
liệu hấp phụ
1.5. Cơ chế hấp phụ asen của mangan dioxit
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
1.6. Công nghệ nano và ứng dụng trong xử lý môi trƣờng
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Ý tƣởng và phƣơng pháp tạo vật liệu mới
2.2. Các phƣơng pháp vật lý xác định đặc trƣng vật liệu
2.3. Phƣơng pháp hóa lý
2.3.1. Phương trình LANGMUIR
2.3.2. Phương trình FRENDLICH
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM
3.1. Hoá chất và dụng cụ
3.2. Tổng hợp vật liệu MnO
2
kích cỡ nanomet trên chất mang silicagen, laterit,
pyroluzit.
3.2.1. Chuẩn bị vật liệu nền
3.2.2. Tổng hợp hệ keo MnO

2

3.2.3. Tổng hợp vật liệu M
1
, M
2
, M
3

3.3. Khảo sát hình thái và cấu trúc liệu
3.4. Phƣơng pháp phân tích các chất.
3.4.1. Phân tích asen bằng phương pháp so màu HgBr
2
(HgCl
2
) Error!
Bookmark not defined.
3.4.2. Lập đường chuẩn xác định asen bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm
HgCl
2

3.4.3. Xác định hàm lượng amoni bằng phương pháp so màu với thuốc thử
Nessler
3.4.4. Xác định hàm lượng xanh metylen bằng phương pháp so màu
3.5. Khảo sát khả năng hấp thụ asen, amoni, xanh meylen của vật liệu
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
3.5.1. Hấp phụ asen
3.5.2. Hấp phụ amoni

3.5.3. Hấp phụ xanh metylen
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Nghiên cứu đặc tính và cấu trúc vật liệu
4.1.1. Khảo sát kích thước hạt nano MnO
2

4.1.2. Khảo sát cấu trúc bề mặt laterit và pyroluzit trước khi phủ
4.1.3. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M
1

4.1.4. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M
2

4.2. Ảnh XRD của vật liệu
4.3. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu
4.3.1. Hấp phụ tĩnh
4.3.1.1. Đối với asen
4.3.1.2. Đối với xanh metylen
4.3.1.3. Đối với amoni
4.4. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu
4.4.1 Hấp phụ động
4.4.2 Đề xuất cơ chế hấp phụ asen, amoni, chất hữu cơ giả định Error!
Bookmark not defined.
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
MỞ ĐẦU

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên ngày càng trầm trọng. Kể các
nước phát triển, việc giải quyết ô nhiễm môi trường đang là một thách thức lớn đối với
tất cả các quốc gia. Trên thế giới hiện nay vấn đề cung cấp nước sạch cho sinh hoạt đó
là một vấn đề rất lớn mà xã hội quan tâm. Trong khi nguồn nước bề mặt: sông, suối,
ao, hồ đang ngày càng bị ô nhiễm nặng bởi nước thải các nhà máy, xí nghiệp, nước thải
sinh hoạt thì việc sử dụng nước ngầm như là một giải pháp hữu hiệu cho việc cung cấp
nước sạch. Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi tác động do con người gây ra. Chất lượng
nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề mặt. Trong nước ngầm, không có các
hạt keo hay cặn lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh trong nước ngầm cũng tốt hơn. Tuy nhiên,
khi khai thác nguồn nước ngầm, chúng ta phải đối mặt với một vấn đề rất đáng lo ngại,
đó là việc nhiễm độc asen, amoni, chất hữu cơ. Nguồn asen, amoni, chất hữu cơ có
trong nước ngầm chủ yếu do sự hòa tan các hợp chất quặng có chứa asen, các hợp chất
chứa nitơ, chất hữu cơ có trong đất, đá do quá trình phong hóa, hoạt động núi lửa và
một phần do quá trình sản xuất công, nông nghiệp xảy ra.
Việc sử dụng các nguồn nước bị nhiễm độc bởi asen, amoni, chất hữu cơ hàng
ngày sẽ gây tác hại rất lớn tới sức khỏe của con người mà hậu quả để lại thì con người
chưa có cách chữa trị. Do vậy việc xử lý asen, amoni, chất hữu cơ là một vấn đề cấp
bách.
Nhằm đóng góp thêm vào công nghệ xử lý asen, amoni, chất hữu cơ tôi xin đề
xuất đề tài: “Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí chất hữu cơ, amoni, asen của vật
liệu MnO
2
kích thước nanomet mang trên silicagen, laterit, pyroluzit ”.


Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về asen, amoni, chất hữu cơ
1.1.1. Asen
Asen là nguyên tố tồn tại tự nhiên trong vỏ trái đất, trong nhiều loại khoáng vật,
ở dạng nguyên chất asen là kim loại màu xám, nhưng dạng này không tồn tại trong tự
nhiên. Người ta thường tìm thấy asen dưới dạng các hợp chất với một hay một số
nguyên tố khác như oxy, clo và lưu huỳnh. Asen trong thiên nhiên còn có thể tồn tại
trong các thành phần môi trường đất, nước, không khí, sinh học v.v… và có liên quan
chặt chẽ tới các quá trình địa chất, quá trình sinh địa hoá. Các quá trình này sẽ làm cho
asen có mặt trong một số thành tạo địa chất và sẽ phân tán hay tập trung là nguyên
nhân gây ô nhiễm môi trường sống.
Asen được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hoá các khoáng
sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu asen. Nhưng hiện tượng asen có mặt
trong nước ngầm cho đến nay đã có khá nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa có
sự thống nhất. Giả thiết có thể là thông qua các quá trình thuỷ địa hoá và sinh địa hoá,
các điều kiện địa chất thuỷ văn mà asen đã xâm nhập vào môi trường nước.
Hàm lượng asen trong nước dưới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi
trường địa hoá. Asen tồn tại trong nước dưới đất ở dạng H
2
AsO
4
-1
(trong môi trường
pH axit đến gần trung tính), HAsO
4
-2
(trong môi trường kiềm). Hợp chất H
3
AsO
3
được

hình thành chủ yếu trong môi trường khử yếu. Các hợp chất của asen với natri có tính
hoà tan rất cao. Những muối của asen với Ca, Mg và các hợp chất asen hữu cơ trong
môi trường pH gần trung tính, nghèo canxi thì độ hoà tan kém hơn các hợp chất hữu
cơ, đặc biệt là asen- axit fulvic thì rất bền vững có xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ asen-
axit fulvic. Các hợp chất của As
5+
hình thành theo phương thức này.
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Asen là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của con
người và sinh vật. Asen có vai trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và
hemoglobin.
Các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các loại quặng cũng đã tạo ra nguồn
ô nhiễm Asen. Việc khai thác ở các mỏ nguyên sinh đã phơi lộ các quặng sunfua, làm
gia tăng quá trình phong hoá, bào mòn và tạo ra khối lượng lớn đất đá thải có lẫn
asenopyrit ở lân cận khu mỏ. Tại các nhà máy tuyển quặng, asenopyrit được tách ra
khỏi các khoáng vật có ích và đi vào trong môi trường. Asenopyrit bị rửa lũa, dẫn đến
hậu quả là một lượng lớn asen được đưa vào môi trường xung quanh, Asenopyrit sau
khi tách khỏi quặng sẽ thành chất thải và được chất đống ngoài trời và trôi vào sông
suối, gây ô nhiễm tràn lan.
Asen có thể kết hợp với một số nguyên tố tạo thành các hợp chất asen vô cơ như
các khoáng vật, đá thiên thạch, Reagal (AsS), Orpiment (As
2
S
3
), Arsenolit (As
2
O
3

),
Arsenopyrit (FeAs
2
, FeAsS, AsSb), vv… Hợp chất của asen với carbon và hydro gọi là
hợp chất asen hữu cơ. Thường thì các dạng hợp chất hữu cơ của asen ít độc hại hơn so
với các hợp chất asen vô cơ.
Các dạng tồn tại của Asen(III) và Asen(V) trong môi trường [10,14].
Trong môi trường oxi hoá và thoáng khí, dạng tồn tại chủ yếu của asen trong
nước và đất là asenat. Asen có thể bền với một dãy các oxyanion: H
3
AsO
4
, H
2
AsO
4
-
,
HAsO
4
2-
và AsO
4
3-
. Dưới điều kiện khử và ngập nước (<200 mV), asenit là dạng tồn
tại chính của asen. Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào thế oxi hoá khử Eh và pH của
môi trường và các nhân tố vật lý, hoá học, sinh học khác. Trong môi trường trung tính,
asenat tồn tại chủ yếu ở dạng H
2
AsO

4
-
và HAsO
4
2-
, còn asenit tồn tại chủ yếu ở dạng
axit không phân ly H
3
AsO
3
. Biểu đồ dưới đây cho thấy các dạng tồn tại của asen phụ
thuộc vào pH và Eh [10].

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH






Hình 1.1. Các dạng tồn tại của asen trong nƣớc phụ thuộc vào pe/pH.
Độc tính của Asen [10]
Asen là chất rất độc hại, có thể gây 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có các
bệnh nan y như ung thư da, phổi. Từ xa xưa asen ở dạng hợp chất vô cơ được sử dụng
làm chất độc (thạch tín), một lượng nhỏ As loại này có thể gây chết người. Mức độ
nhiễm nhẹ hơn có thể dẫn đến thương tổn các mô hay hệ thống của cơ thể sinh vật.
Asen ảnh hưởng đối với thực vật như một chất ngăn cản quá trình trao đổi chất,
làm giảm năng suất cây trồng.

Bệnh nhiễm độc mãn tính asen được gọi là arsenicosis. Đó là một tai họa môi
trường đối với sức khoẻ con người. Những biểu hiện của bệnh nhiễm độc asen là
chứng sạm da (melannosis), dày biểu bì (keratosis), từ đó dẫn đến hoại thư hay ung thư
da, viêm răng, khớp…. Hiện tại trên thế giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh
nhiễm độc asen.
Liên quan đến việc xác định, đánh giá tác động của asen đối với cơ thể, ở Việt
Nam trong một số năm gần đây đã có các nghiên cứu phân tích mẫu tóc, mẫu máu để
xác định hàm lượng asen.
pe
10

5

0
-5
-10
0
2

4

6

8
10
pH
H
3
AsO
4

H
2
AsO
4
-

HAsO
4
2-

H
3
AsO
3

H
2
AsO
3
-

AsS (s)
AsS
2
-

H
2

O
2

4
6
8
0
5
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Khi nghiên cứu phân tích hàm lượng asen trong tóc cho thấy sự tương đồng
giữa các vùng ô nhiễm nước ngầm bởi asen. Số liệu phân tích tại Thượng Cát (điểm
đối chứng với nước không bị nhiễm asen, As> 50 g/l) cho thấy giá trị asen trong tóc
người ở mẫu đối chứng chỉ là 0,27 mg/kg (trong khoảng 0,04 – 0,84 mg/kg), trong khi
đó ở mẫu nghiên cứu bị nhiễm asen là 0,79 mg/kg (0,01 – 3,3 mg/kg) và 1,61 mg/kg
(0,16 -10,36 mg/kg). Tại Sơn Đồng, 70% số mẫu có nồng độ asen trong tóc lớn hơn 1
mg/kg, có những mẫu lên tới 10 mg/kg. Kết quả này có thể so sánh với nghiên cứu ở
vùng Tây Bengan ấn Độ, nơi bị nhiễm asen nặng với hàm lượng asen trong tóc người
dân khoảng 3- 10mg/kg trong khi giá trị tiêu chuẩn của WHO là 0,002- 0,2 mg/kg. Kết
quả nghiên cứu tại Hà Nam năm 2004 cũng cho thấy ở Hín Hụ và Bang Mon nằm trên
đới biến đổi nhiệt dịch có hàm lượng asen cao, có biểu hiện nhiễm độc mãn tính, làm
tăng trội theo một số bệnh như sốt rét, tiêu hoá, tâm thần, bệnh xương khớp, tim mạch,
viêm phổi.
Nhiễm độc asen không phân biệt độ tuổi, từ trẻ em đến người già. Nhưng qua
các số liệu nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ bị nhiễm bệnh này thuộc về nữ nhiều hơn nhiều
lần so với nam giới. Nếu người dân sử dụng nguồn nước có nồng độ asen là 0,75mg
asen/ lít trong 1 năm thì theo thống kê cho thấy tỷ lệ phát bệnh là 16,3%; 2 năm là
28,8%; 3 năm là 35,52%; 4 năm là 42,2%; 5 năm là 62,9%. Khu vực nào có khí hậu
khô và nóng thì tỷ lệ nhiễm cao hơn, nhưng dấu hiệu bệnh lại dễ nhận thấy vào mùa

đông. Vùng nào kinh tế phát triển thì ít bị nhiễm bệnh hơn.





Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Tình trạng ô nhiễm asen hiện nay [14]
Ô nhiễm asen trên thế giới

Hình 1.2. Sự phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị bệnh đen và rụng móng
chân, sừng hoá da, ung thư da v.v… do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ asen
cao. Nhiều nước đã phát hiện hàm lượng asen rất cao trong nguồn nước sinh hoạt như
Canada, Alaska, Chile, Arhentina, Trung Quốc, India, Thái Lan, Bangladesh v.v…
Ở Trung Quốc, trường hợp bệnh nhân nhiễm độc asen đầu tiên được phát hiện
từ năm 1953. Số liệu thống kê cho thấy 88% nhiễm qua thực phẩm, 5% từ không khí
và 7% từ nước uống. Đến năm 1993 mới có 1.546 nạn nhân của căn bệnh asenicosis
(bệnh nhiễm độc asen) nhưng cho đến thời điểm này đã phát hiện 13.500 bệnh nhân
trong số 558.000 người được kiểm tra ở 462 làng thuộc 47 vùng bị liệt vào khu vực
nhiễm asen cao. Trên cả nước Trung Quốc có tới 13 - 14 triệu người sống trong những
vùng có nguồn gốc bị ô nhiễm asen cao, tập trung nhiều nhất ở tỉnh An Huy, Sơn Tây,
Nội Mông, Ninh Hạ, Tân Cương. Tại Sơn Tây đã phát hiện 105 làng bị ô nhiễm asen.
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Hàm lượng asen tối đa thu được trong nước uống là 4,43 mg/l gấp tới 443 lần giá trị
Asen cho phép của tổ chức y tế thế giới WHO (10μg/l).

Khu vực bị ô nhiễm asen lớn nhất là vùng đồng bằng châu thổ sông Ganges nằm
giữa Tây Bengal của ấn Độ và Bangladesh (Chowdhury và cộng sự, 1999). Ở Tây
Bengal, trên 40 triệu người có nguy cơ nhiễm độc asen do sống trong các khu vực có
nồng độ asen cao. Tới nay đã có 0,2 triệu người bị nhiễm và nồng độ asen tối đa trong
nước cao gấp 370 lần nồng độ cho phép của WHO. Tại Bangladesh, trường hợp đầu
tiên nhiễm asen mới được phát hiện vào năm 1993, nhưng cho đến nay có tới 3.000
người chết vì nhiễm độc asen mỗi năm và 77 triệu người có nguy cơ nhiễm asen. Tổ
chức y tế Thế giới đã phải coi đây là "vụ nhiễm độc tập thể lớn nhất trong lịch sử".
Con số bệnh nhân nhiễm độc asen ở Archentina cũng có tới 20.000 người. Ngay
cả các nước phát triển mạnh như Mỹ, Nhật Bản cũng đang phải đối phó với thực trạng
ô nhiễm asen. ở Mỹ, theo những nghiên cứu mới nhất cho thấy trên 3 triệu người dân
Mỹ có nguy cơ nhiễm độc asen, mức độ nhiễm asen trong nước uống dao động từ
0,045 – 0,092 mg/l. Còn ở Nhật Bản, những nạn nhân đầu tiên có triệu chứng nhiễm
asen đã được phát hiện từ năm 1971, cho đến năm 1995 đã có 217 nạn nhân chết vì
asen.
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Ô nhiễm asen tại Việt Nam [15]

Hình 1.3. Ô nhiễm asen tại Việt Nam
Do cấu tạo tự nhiên của địa chất, nhiều vùng của nước ta nước ngầm bị nhiễm
asenic (thạch tín). Theo thống kê chưa đầy đủ, hiện có khoảng hơn 1 triệu giếng khoan,
nhiều giếng trong số này có nồng độ asen cao hơn từ 20-50 lần theo tiêu chuẩn của Bộ
Ytế 0,01mg/l, gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ, tính mạng của cộng đồng. Vùng nước
bị nhiễm asen của nước ta khá rộng nên việc cảnh báo nhiễm độc từ nước giếng khoan
cho khoảng 10 triệu dân là rất cần thiết. Những nghiên cứu gần đây cho thấy vùng châu
thổ sông Hồng có nhiều giếng khoan có hàm lượng asen cao vượt quá tiêu chuẩn của
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và vượt quá tiêu chuẩn Bộ Y tế Việt Nam (0,01mg/l).
Những vùng bị ô nhiễm nghiêm trọng nhất là phía Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây,

Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình và Hải Dương.
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH

Hình 1.4. Ô nhiễm asen tại đồng bằng châu thổ sông Hồng
Ở đồng bằng sông Cửu Long cũng phát hiện ra nhiều giếng khoan có hàm lượng
asen cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang. Sự ô nhiễm asen ở miền Bắc hiện phổ biến
và cao hơn ở miền Nam. Qua điều tra cho thấy 1/4 số hộ gia đình sử dụng trực tiếp
nước ngầm không xử lý ở ngoại thành Hà Nội đã bị ô nhiễm asen, tập trung nhiều ở
phía Nam thành phố (20,6%), huyện Thanh Trì (41%) và Gia Lâm (18.5%). Điều nguy
hiểm là asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước ngay cả khi ở hàm lượng
gây chết người nên nếu không phân tích mẫu mà chỉ bằng cảm quan thì không thể phát
hiện được sự tồn tại của asen. Bởi vậy các nhà khoa học còn gọi asen là “sát thủ vô
hình’’. Hiện nay có khoảng 13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người đang sử dụng
nước ăn từ giếng khoan nên rất dễ bị nhiễm asen).
Từ năm 1999, tổ chức UNICEF, một số cơ quan chính phủ Việt nam, các viện
nghiên cứu đã bắt đầu tập trung nghiên cứu một cách nghiêm túc về asen và tìm hướng
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
giảm nhẹ. Bộ tài nguyên và Môi trường yêu cầu đến cuối năm 2006 phải lập được bản
đồ ô nhiễm asen trong phạm vi cả nước.
1.1.2. Amoni
Do thực trạng hệ thống cấp - thoát nước, xử lí nước cấp và nước thải, chất thải
rắn chưa đồng bộ, cộng thêm đó là sự phát triển của các ngành công - nông nghiệp
ngày một tăng trong thời gian gần đây, chưa kể đến các quá trình diễn ra trong tự
nhiên, điều kiện địa chất - thủy văn phức tạp ở vùng châu thổ sông Hồng đã gây cho
nguồn cấp nước duy nhất hiện nay - nguồn nước ngầm, nguy cơ ô nhiễm ngày một cao,
trong đó có ô nhiễm các hợp chất chứa nitơ.

Theo khảo sát của các nhà khoa học, phần lớn nước ngầm ở vùng đồng bằng
Bắc Bộ như Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Hải Dương đều bị nhiễm bẩn amoni (
4
NH

)
rất nặng, vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần.
Tại Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên,
Thái Bình, xác suất các nguồn nước ngầm nhiễm amoni ở nồng độ cao hơn tiêu chuẩn
là khoảng 70 - 80%.
Theo tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống, dựa trên Quyết định số 1329 của Bộ Y
tế, nước sinh hoạt đạt chuẩn ở mức hàm lượng amoni là 1,5 mg/L. Trên thực tế, kết quả
phân tích các mẫu nước đều vượt quá chỉ tiêu cho phép, nhiều nơi cao hơn từ 20 đến
30 lần. Tầng nước ngầm trên (cách mặt đất từ 25m đến 40m) - nơi người dân khai thác
bằng cách đào giếng khoan - đã ô nhiễm nặng ở nhiều nơi. Điển hình là xã Pháp Vân
có hàm lượng amoni là 31,6 mg/L, phường Tương Mai có hàm lượng amoni 13,5
mg/L, các phường Trung Hòa, xã Tây Mỗ, xã Trung Văn đều có hiện trạng tương tự.
Nguy hại hơn, mức ô nhiễm đang tăng dần theo thời gian. Trong năm 2002, tại
xã Yên Sở, hàm lượng amoni là 37,2 mg/L, hiện nay đã tăng lên 45,2 mg/L; tại phường
Bách Khoa, mức nhiễm từ 9,4 mg/L, nay tăng lên 14,7 mg/L; có nơi chưa từng bị
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
nhiễm amoni, song nay cũng đã vượt tiêu chuẩn cho phép như Long Biên, Tây Mỗ,
Đông Ngạc Hiện nay, bản đồ nguồn nước nhiễm bẩn đã lan rộng trên toàn thành phố.
Tầng nước ngầm dưới (cách mặt đất từ 45m đến 60m) là nguồn cung cấp cho
các nhà máy cũng bị nhiễm bẩn. Đề tài "Nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm bẩn
amoni" do Sở Giao thông Công chính Hà Nội nghiệm thu năm 2010 cho thấy: "Do cấu
trúc địa chất, nước ngầm, nhà máy nước Pháp Vân, Hạ Đình, Tương Mai có hàm lượng
sắt và amoni (

4
NH

) vượt quá tiêu chuẩn cho phép khá nhiều. Tại nhà máy Tương Mai,
hàm lượng
4
NH

là 6 – 12 mg/L, có khi lên tới 18 mg/L; tại Hạ Đình, hàm lượng NH
4
+

là 12 – 20 mg/L, có khi lên tới 25 mg/L; tại Pháp Vân, hàm lượng NH
4
+
là 15 – 30
mg/L, có khi lên tới 40 mg/L [5,12].
Nguyên nhân
Ô nhiễm nước bởi các hợp chất chứa nitơ có thể là do quá trình thấm xuyên
nước mặt xuống các tầng phía dưới qua các cửa sổ địa chất thủy văn. Các chất ô nhiễm
như các hợp chất chứa nitơ sẽ từ nước mặt thấm xuống nước dưới đất. Đó là nguyên
nhân gây ô nhiễm nước ngầm. Như vậy, nếu nguồn nước mặt bị ô nhiễm thì dẫn đến
nguồn nước ngầm cũng bị ô nhiễm. Ngoài ra, quá trình lắng đọng giữ lại hàng loạt các
hợp chất chứa nitơ từ các quá trình tự nhiên (aminoaxit, amit, hợp chất nitơ dị vòng…)
cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nước bởi các hợp chất chứa nitơ. Ở môi trường pH
từ 6 – 8, hợp chất chứa nitơ chủ yếu là NH
4
+
. Amoni có thể xuất hiện trong nước ngầm
từ nước thải sinh hoạt, bãi chôn lấp phế thải, nghĩa trang… do kết quả của quá trình

amôn hóa – phân hủy các hợp chất chứa nitơ như đạm, nước tiểu và axit nucleic… bởi
vi sinh vật hay do việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu có chứa nitơ trong nông nghiệp
[5,12].


Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Tác hại của các hợp chất chứa nitơ đối với cơ thể con người
Các hợp chất chứa nitơ có thể tồn tại dưới dạng các hợp chất hữu cơ, chứa nitơ
hoặc dạng vô cơ như: nitrit, nitrat và amoni. Amoni thực ra không quá độc đối với cơ
thể người. Ở trong nước ngầm, amoni không thể chuyển hóa được do thiếu oxy. Khi
khai thác lên, vi sinh vật trong nước nhờ O
2
trong không khí chuyển amoni thành các
nitrit (NO
2
-
), nitrat (NO
3
-
). Các hợp chất chứa nitơ trong nước có thể gây nên một số
bệnh nguy hiểm cho người sử dụng nước.
Trong những thập niên gần đây, mức NO
3
-
trong nước uống tăng lên đáng kể.
Nguyên nhân là do sự sử dụng phân đạm vô cơ tăng, gây rò rỉ NO
3
-

xuống nước ngầm.
Hàm lượng NO
3
-
trong nước uống tăng gây ra nguy cơ về sức khoẻ đối với cộng đồng.
Bản thân NO
3
-
không gây rủi ro cho sức khỏe, nhưng NO
3
-
khi chuyển thành NO
2
-
sẽ
gây độc. NO
2
-
ảnh hưởng đến sức khoẻ với 2 khả năng sau: hội chứng máu
Methaemoglobin và ung thư tiềm tàng [5].
Chứng máu Methaemo- globinaemia (hội chứng xanh xao trẻ em)
Trẻ nhỏ khoảng 1 tuổi dễ mẫn cảm với sự tồn lưu huyết cầu tế bào thai do trong
dạ dày không có đủ độ chua để hạn chế sự chuyển hoá NO
3
-
thành NO
2
-
. NO
2

-
hình
thành ở dạ dày, truyền qua đường máu, phản ứng với huyết sắc tố mang oxy, oxy hoá
sắt để tạo thành huyết Methaemoglobin làm giảm khả năng mang oxy của máu, có khả
năng gây tử vong do "ngột ngạt hóa chất". Những quốc gia có NO
3
-
cao phải cấp nước
chai có nồng độ NO
3
-
thấp cho các bà mẹ đang cho con bú và cho trẻ em được nuôi
bằng sữa bình.
Ung thư tiềm tàng
Đối với người lớn, nitrit kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành
một họ chất nitrosamin. Nitrosamin có thể gây tổn thương di truyền tế bào - nguyên
nhân gây bệnh ung thư. Những thí nghiệm cho nitrit vào thức ăn, nước uống của chuột,
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
thỏ với hàm lượng vượt ngưỡng cho phép thì sau một thời gian thấy những khối u
sinh ra trong gan, phổi, vòm họng của chúng.
Ngoài ra, amoni có mặt trong nước ngầm làm giảm hiệu quả của khâu khử trùng
bằng clo, do nó phản ứng với clo để tạo thành các cloramin, có tác dụng sát khuẩn yếu
hơn nhiều so với clo (khoảng 1000 lần). Ngoài ra, nó còn giảm khả năng xử lý sắt,
mangan bằng công nghệ truyền thống. Amoni là nguồn dinh dưỡng, tạo điều kiện cho
các vi sinh vật trong nước (kể cả tảo) phát triển nhanh, làm ảnh hưởng đến chất lượng
nước thương phẩm, đặc biệt là độ trong, mùi, vị, nhiễm khuẩn [4].
* Các nguồn gây ô nhiễm amoni.
- Nguồn gốc gây ô nhiễm trong tự nhiên

Nitơ từ đất, nước, không khí vào các cơ thể sinh vật qua nhiều dạng biến đổi
sinh học, hoá học phức tạp rồi lại quay trở về đất, nước, không khí tạo thành một vòng
khép kín gọi là chu trình nitơ.
Trong đất, nitơ chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất nitơ hữu cơ. Lượng này càng
được tăng lên do sự phân huỷ xác động, thực vật, chất thải động vật. Hầu hết, thực vật
không thể trực tiếp sử dụng những dạng nitơ hữu cơ này mà phải nhờ vi khuẩn trong
đất chuyển hoá chúng thành những dạng vô cơ mà thực vật có thể hấp thụ được. Khi
được rễ cây hấp thụ qua các quá trình biến đổi hóa học, chúng sẽ tạo thành enzim,
protein, clorophin… Nhờ đó, thực vật lớn lên và phát triển. Con người và động vật ăn
thực vật, sau đó, thải cặn bã vào đất cung cấp trở lại nguồn nitơ cho thực vật. Một số
loài thực vật có nốt sần như: cây họ đậu, cỏ ba lá, cây đinh lăng…có thể chuyển hoá
nitơ trong khí quyển thành dạng nitơ sử dụng được cho cây.



Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
- Nguồn gốc gây ô nhiễm do con người.
Ngoài quá trình hình thành theo con đường tự nhiên, lượng ion NO
3
-
, NO
2
-
,
NH
4
+
trong chu trình còn được tăng lên do chất thải của các nhà máy sản xuất phân

đạm, chất thải khu đô thị có hàm lượng nitơ cao.
Nguồn ô nhiễm nitơ trong nước bề mặt có thể từ nhiều nguồn khác nhau: hoạt
động công nghiệp, hoạt động nông nghiệp, hoạt động sinh hoạt của con người…
Các ngành công nghiệp sử dụng nitrat trong sản xuất là nguồn chủ yếu gây ô
nhiễm nguồn nước. Nitrat được thải qua nước thải hoặc rác thải. Hệ thống ống khói của
các nhà máy này còn chứa nhiều nitơ oxit; khi thải vào khí quyển, gặp mưa và một số
quá trình biến đổi hoá học khác, chúng rơi xuống đất dưới dạng
3
HNO
,
2
HNO
hoặc
muối của các axit này. Do đó, hàm lượng của các ion này trong nước tăng lên.
Nông nghiệp hiện đại là nguồn gây ô nhiễm lớn cho nước. Việc sử dụng phân
bón hoá học chứa nitơ (thuốc trừ sâu, diệt cỏ,…) bừa bãi, không hợp lý thông qua quá
trình rửa trôi, thấm, lọc làm cho lượng nitrat, amoni trong nước bề mặt và nước ngầm
ngày càng lớn.
Nước thải sinh hoạt cũng có chứa một hàm lượng nitơ nhất định. Việc nước thải
sinh hoạt không được xử lý chảy vào hệ thống các con sông trong thành phố cũng là
một trong các nguồn gốc gây ô nhiễm nước [4].
1.1.3. Chất hữu cơ
Những nước sản xuất nông nghiệp lúa nước chủ yếu như ở Việt Nam, lượng hóa
chất bảo vệ thực vật chứa các chất hữu cơ rất độc sử dụng ngày càng tăng. Theo số liệu
thống kê, khoảng 20.000 tấn thuốc trừ sâu thường được sử dụng hàng năm, trung bình
tăng khoảng 4 -5 kg/ha.năm. Không thể phủ nhận việc sử dụng thuốc trừ sâu, diệt cỏ
mang lại lợi ích kinh tế cho người dân, tuy nhiên do thiếu kiến thức khoa học, các loại
thuốc trừ sâu, diệt cỏ vẫn được người dân sử dụng tràn lan, không đúng qui cách. Hằng
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
năm, vựa lúa Đồng bằng Sông Cửu Long cũng "gánh" một lượng lớn thuốc bảo vệ thực
vật (BVTV), thuốc trừ sâu, diệt cỏ. Theo Cục bảo vệ thực vật (Bộ NN&PTNT), tại các
tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long, bình quân 1 vụ lúa phun 2 lần thuốc trừ sâu, 2 lần
thuốc trừ bệnh, 1 lần thuốc trừ cỏ và 1 đến 2 lần thuốc dưỡng. Bình quân nông dân sử
dụng 2,6 lít thuốc các loại/ha/vụ. Tuy nhiên, tỷ lệ hấp thụ qua cây trồng chỉ 20%, bốc
hơi 15-20%, còn lại thấm vào đất và hòa vào nước. Theo kết quả khảo sát của Viện
Nước tưới tiêu và Môi trường (Bộ NN&PTNT), mỗi năm, cả nước sử dụng khoảng
200.000-250.000 tấn thuốc BVTV, sản sinh ra khoảng 7.500 tấn vỏ bao nhưng hầu hết
chưa được thu gom xử lý mà xả trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm đồng ruộng, làm
chết cua, cá. Đa số nông dân chưa thấy hết hiểm họa từ thuốc BVTV cho cộng đồng và
chính bản thân họ nên việc bảo quản sử dụng thuốc BVTV rất yếu kém. Trong 30 tỉnh
được khảo sát thì chỉ hai tỉnh có kế hoạch thu gom vỏ bao thuốc BVTV, thuốc thú y
nhưng không thực hiện được do thiếu kinh phí và chưa được tuyên truyền rộng.
Cũng theo thống kê của Cục bảo vệ môi trường năm 2007 dựa trên kết quả cuộc
khảo sát tại 28 tỉnh-thành, lượng thuốc trừ sâu hết hạn sử dụng trong các kho chứa cũ
còn tồn lưu trong môi trường ước tính lên tới khoảng 1203 tấn, diện tích đất bị ô nhiễm
bởi nhiều loại thuốc trừ sâu là trên 75.000 m
2
với độ sâu khác nhau. Một ví dụ điển
hình gần đây là tại Làng Ải, Tuyên Quang ước tính ít nhất có 600 m
3
thuốc bị chôn lấp.
Với điều kiện chôn lấp không an toàn và không đúng quy cách như ở nhiều nơi hiện
nay, các loại hóa chất bảo vệ thực vật này có thể bị phát tán ra môi trường nước, đi
vào chuỗi thức ăn, gây tác hại tới sức khỏe cộng đồng [13].
Ngoài ra, cũng phải kể đến hoạt động sản xuất, pha chế tại các nhà máy sản xuất
nông dược, thuốc trừ sâu, bảo vệ thực vật nằm rải rác trong các khu công nghiệp trên
cả nước. Cả nước hiện có 98 cơ sở sản xuất thuốc BVTV nhưng hầu hết đều là gia
công, sang chai, đóng gói. Không có cơ sở nào trực tiếp sản xuất nguyên liệu thuốc mà

đa phần nhập khẩu, trong đó có 90% nhập khẩu từ Trung Quốc nên rất khó kiểm soát
thành phần. Nhiều cơ sở không đảm bảo vệ sinh và kiểm soát ô nhiễm môi trường. Tại
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
nhiều cơ sở, ngoài mùi thuốc sâu bốc ra, thì những phế phẩm phát sinh trong quá trình
sang chiết thuốc (bao gồm các thùng nhựa chứa thuốc sâu, những bao bì đựng thuốc đã
qua sử dụng….) đều không được xử lí an toàn mà đem ra đốt, gây ra mùi hôi thối cực
kì khó chịu. Từ thực trạng như vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ
xanh metylen của các vật liệu được tổng hợp. Từ đó để có những hướng đi tiếp theo
cho các nghiên cứu sau này. Xanh metylen có công thức: C
16
H
18
N
3
SCl


1.2. Các phƣơng pháp xử lí asen, amoni, chất hữu cơ
1.2.1. Các phương pháp xử lý asen [14,18]
Đã có rất nhiều công nghệ được phát triển để xử lý asen trong nước ngầm. Tất
cả đều dựa trên các quá trình cơ bản sau [14]:
- Oxi hoá/ khử.
- Kết tủa.
- Hấp phụ và trao đổi ion.
- Tách lỏng/rắn.
- Các phương pháp vật lý.
a/ Oxi hoá/khử: Hầu hết các công nghệ xử lý asen chỉ có hiệu quả cao đối với
việc loại bỏ asen ở dạng As(V), vì vậy As(III) thường được oxi hoá lên trạng thái

As(V) trước khi xử lý. Các tác nhân hoá học thường được sử dụng để oxi hoá asenit
thành asenat bao gồm : khí clo, khí ozon, kali pemanganat, hydro peoxit, tác nhân
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Fenton’s (H
2
O
2
/Fe
2+
) Một số chất rắn như mangan oxit cũng được sử dụng để oxi hoá
asen.
Ngoài ra người ta còn có thể sử dụng trực tiếp các bức xạ từ mặt trời để oxi hoá
asenit thành asenat với sự có mặt của các chất xúc tác như: sunfua, Fe
3+
, xitrat
Nếu chỉ sử dụng quá trình oxi hoá thì không thể loại bỏ asen ra khỏi dung dịch.
Vì thế, quá trình này thường phải kết hợp với các quá trình keo tụ, hấp thụ hoặc trao
đổi ion.
b/ Kết tủa: Quá trình này chuyển asen từ dạng tan thành các dạng ít tan như
canxi asenat nhờ phản ứng hoá học, sau đó loại bỏ chúng nhờ quá trình lắng hoặc lọc.
Việc xử lý chất thải rắn của quá trình này là một vấn đề.
c/ Hấp phụ và trao đổi ion: Phương pháp hấp phụ là tạo ra các vật liệu có diện
tích bề mặt lớn, có ái lực lớn với các dạng asen hoà tan và sử dụng các vật liệu đó để
loại bỏ asen ra khỏi nước. Người ta đã phát hiện ra khả năng hấp phụ asen của nhôm
oxit đã hoạt hoá (Al
2
O
3

), các vật liệu có chứa oxit, hyđroxit sắt, các loại quặng sắt tự
nhiên: limonit, laterit
d/ Tách pha rắn và pha lỏng: Quá trình này thường được sử dụng để tách các
chất rắn được tạo ra do quá trình kết tủa, keo tụ ra khỏi dung dịch. Các kĩ thuật tách th-
ường thấy là lắng và lọc, trong đó, phương pháp lọc bằng một lớp cát dày thường cho
hiệu quả cao.
e/ Các phương pháp vật lý: Một số kĩ thuật như: thẩm thấu ngược, màng lọc
nano, điện thẩm tách có khả năng loại bỏ tất cả các dạng asen hoà tan ra khỏi nước.
Trong quá trình này, người ta cho nước chảy qua một màng lọc đặc biệt, các chất gây ô
nhiễm được giữ lại nhờ các tương tác vật lý. Để xử lý nước bằng phương pháp lọc
màng, trước hết người ta phải loại bỏ các chất rắn lơ lửng và đưa asen về dạng As(V).

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
1.2.2. Các phương pháp xử lý amoni [4,12,20]
Amoni là một thành phần rất hay gặp trong nước thải cũng như nguồn nước cấp.
Các nguồn nước chứa hợp chất của nitơ có thể gây độc đối với động vật thủy sinh, làm
giảm nồng độ oxi trong nước, gây ra hiện tượng phú dưỡng và ảnh hưởng đến khả năng
loại bỏ clo. Vì vậy, loại bỏ nitơ có trong các nguồn nước thải là cần thiết. Các hợp chất
chứa nitơ trong nước có thể được loại bỏ bởi các quá trình sinh học hay các quá trình
kết hợp giữa hóa học và vật lý.
Rất nhiều phương pháp xử lí amoni trong nước ngầm đã được các nước trên thế
giới thử nghiệm và đưa vào áp dụng như: làm thoáng để khử NH
3
ở môi trường pH cao
(pH = 10 - 11); clo hóa với nồng độ cao hơn điểm đột biến (break-point) trên đường
cong hấp thụ clo trong nước, tạo cloramin; trao đổi ion
4
NH


và
3
NO

bằng các vật liệu
trao đổi cation/ anion như Klynoptilolyle hay Sepiolite; phương pháp hấp phụ, phương
pháp oxi hóa, nitrat hóa bằng phương pháp sinh học; nitrat hóa kết hợp với khử nitrat;
công nghệ Annamox, Sharon/Annamox; phương pháp điện hóa, điện thẩm tách, điện
thẩm tách đảo chiều …
1.2.2.1. Phương pháp sinh học tách loại amoni
Quá trình nitrat hoá sinh hoá đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái trên trái
đất, đặc biệt là với chu trình của nitơ. Đây là phương pháp truyền thống để xử lí amoni,
là quá trình chuyển hoá sinh hoá các hợp chất hữu cơ chứa nitơ có tính khử thành các
hợp chất vô cơ có tính oxi hoá. Amoni được xử lý qua 2 giai đoạn: giai đoạn nitrat hoá
và giai đoạn đề nitrat hoá.
a/ Quá trình nitrat hóa (Nitrification process):
Các loại vi sinh vật tham gia vào quá trình nitrat hoá gồm Nitrosomonas và
Nitrobacter.
Sự oxi hoá của
4
NH

xảy ra theo 2 bước như sau:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
Bước 1: Amoni được oxi hoá thành nitrit
4
NH


+ 3/2
2
O

 
asNitrosomon

2
NO

+ 2
H

+
2
HO
(1)
Bước 2: Oxi hoá
2
NO

thành
3
NO



2
NO


+ 1/2
2
O

 
rNitrobacte

3
NO

(2)
Phương trình tổng cộng có thể viết như sau:

4
NH

+ 2
2
O



3
NO

+ 2
H

+

2
HO
(3)
Để cho phản ứng xảy ra hoàn toàn, muốn oxi hoá 1g
4
NH

cần 4,57g
2
O
.
Phản ứng tạo sinh khối cũng xảy ra đồng thời với quá trình nitrat hoá theo phương
trình:
4
NH

+
3
HCO

+ 4
2
CO
+
2
HO



5 7 2

C H O N
+ 5
2
O
(4)
Trong đó,
5 7 2
C H O N
là công thức tượng trưng cho tế bào vi khuẩn.
Kết hợp (3) và (4), phương trình tổng cộng của quá trình oxi hoá và tạo sinh khối là :
2
4
NH

+ 2
2
O
+
3
HCO

+ 4
2
CO


5 7 2
C H O N
+
3

NO

+ 5O
2
+ 2
H

(5)
Từ phương trình trên, ta thấy rằng: tính kiềm sẽ giảm dần trong suốt quá trình nitrat
hoá [18].
b/ Quá trình denitrat hoá.
Là quá trình yếm khí khử nitơ ở dạng N-
3
NO

qua một loạt các quá trình trung
gian như (NO, N
2
O…) và sản phẩm cuối cùng là N
2
nhờ các loài vi khuẩn yếm khí (vi
khuẩn denitrat hóa) [12].
Đề nitrat hoá là quá trình gồm 2 bước, sử dụng metanol là chất cho điện tử có
thể được biểu diễn theo phương trình sau:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Lê Mạnh Cường K21 CHH
2CH
3
OH + 6

3
NO



6
2
NO

+ 2
2
CO
+ 4
2
HO
(6)
3 CH
3
OH

+ 6
2
NO

+ 3
2
O


3

2
CO
+ 3N
2
+ 3
2
HO


+ 6
OH

(7)
Phương trình tổng cộng:
5 CH
3
OH + 6
3
NO

+ 6
2
O


5
2
CO
+ 3N
2

+ 7
2
HO
+ 6
OH

(8)
Bởi vì sự tổng hợp tế bào xảy ra đồng thời với sự khử nitrat, nên phương trình
tổng hợp bao gồm cả 2 quá trình trên được viết lại như sau:
58
3
NO

+ 80CH
3
OH +98H
+


30
2
CO
+ 24N
2
+ 10 C
5
H
7
O
2

N + 174
2
HO
(9)
Nước có oxy hoà tan sẽ làm giảm hiệu suất của quá trình khử nitrat hoá, do các
vi khuẩn sẽ sử dụng
2
O
thay cho
3
NO

hay
2
NO

như chất nhận điện tử từ phản ứng
khử nitrat do vậy cấn bổ sung thêm một lượng metanol vào nước. [18]
3
2
O
+ 2 CH
3
OH

2
2
CO
+ 4
2

HO
(10)
1.2.2.2. Các phương pháp hóa lý và hóa học xử lý amoni
a/ Phương pháp MAP
Phương pháp MAP dựa trên quá trình lí – hóa học trong đó có sự kết tủa của
amoni dưới dạng MgNH
4
PO
4
(MAP) thông qua việc bổ xung axit photphoric và magie
oxit. Đối với phương pháp này, pH cần phải giữ trong khoảng 8.5 – 10 để có lợi cho sự
kết tủa của MAP, chất sẽ được sử dụng như phân bón trong Nông nghiệp.
b/ Làm thoáng để khử amoni (Air stripping)
Các ion
4
NH

trong nước trong trạng thái cân bằng với các phân tử amoniac và
ion H
+
:

4
NH



NH
3
+ H

+
(11)