Xử lý suy thoái môi trường cho các vùng nuôi tôm, W, w e 003

TUYỂN TẬP BÀI TẬP PHỔ THÔNG, ĐẠI HỌC, SAU ĐẠI HỌC
LUẬN ÁN-ĐỒ ÁN-LUẬN VĂN-KHOÁ LUẬN-TIỂU LUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

XỬ LÝ SUY THOÁI MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC VÙNG NUÔI TÔM


{{{

THÔNG TIN VỀ LUẬN VĂN THẠC SĨ

1. Tóm tắt các kết quả của luận văn:
Vấn đề ô nhiễm môi trường nước đang là vấn đề nóng bỏng trên thế
giới, đặc biệt tại Việt Nam do sự bùng nổ dân số, quá trình công nghiệp hóa,
đô thị hóa nhanh chóng gây nên ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước tại các ao
hồ. Bên cạnh đó quá trình canh tác trong nông nghiệp, thâm canh trong chăn
nuôi, nuôi trồng thủy sản tạo ra các nguồn chất là những nguyên nhân chính
gây ô nhiễm môi trường nước.
Với đặc điểm địa lý trải dài theo bờ biển, Việt Nam là một trong những
nước có thế mạnh đặc biệt trong nuôi trồng thủy sản và phát triển theo hướng
hàng hóa tập trung. Theo tổng cục thống kê, năm 2013, sản lượng thủy sản
ước tính đạt gần 6 triệu tấn. Trong đó cá đạt đạt 4,4 triệu tấn, tôm đạt 704
ngàn tấn. Năm 2013 diện tích nuôi tôm đạt hơn 65 ngàn ha, gần gấp 2 lần so
với năm 2012 , sản lượng tăng 56,5%, đạt 230 ngàn tấn.

22


Tình trạng ô nhiễm môi trường đang xảy ra nghiêm trọng trong nuôi
trồng thủy sản do phần lớn các chất hữu cơ dư thừa từ thức ăn, phân và các

rác thải khác đọng lại dưới đáy ao nuôi. Ngoài ra, còn các hóa chất, kháng
sinh được sử dụng trong quá trình nuôi trồng cũng dư đọng lại mà không
được xử lý. Việc hình thành lớp bùn đáy do tích tụ lâu ngày của các chất hữu
cơ, cặn bã là nơi sinh sống của các vi sinh vật gây thối, các vi sinh vật sinh
các khí độc như NH3, NO2, H2, H2S, CH4.... Các vi sinh vật gây bệnh như:
Vibrio, Aeromonas, Ecoli, Pseudomonas, Proteus, Staphylococcus... nhiều
loại nấm và nguyên sinh động vật.
Trên thực tế có rất nhiều phương pháp khắc phục tình trạng ô nhiễm
môi trường nuôi, xử lý nguồn bệnh trong môi trường nuôi(các loài vi khuẩn,
nấm, trực khuẩn…) như:
-

Chọn và kiểm soát giống nuôi tốt, đảm bảo giống sạch bệnh.

-

Quản lý thức ăn tốt.

-

Thường xuyên thay nước hoặc sục khí nếu cần thiết.

-

Sử dụng chế phẩm sinh học, hóa chất nano Bạc

Tuy nhiên các biện pháp vẫn còn tốn nhiều công sức và chi phí cao. Với
mục đích nghiên cứu và ứng dụng các loại khoáng chất có sẵn trong tự
nhiên làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, hạn chế tối đa khả năng sinh
các

khí độc NH3, H2S,NOx.. với chi phí rẻ, sẵn có tại nhiều vùng của Việt
Nam,
chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng ức chế quá trình sinh khí amoni
và
hydrosunfua bằng các khoáng chất tự nhiên.

33


Các kết luận được dẫn ra từ luận văn:
- Khoáng Laterite tự nhiên có khả năng làm giảm hơn 90% lượng khí
amoni và hydrosunfua trong môi trường yếm khí
- Khoáng Zeolite tự nhiên có khả năng làm giảm hơn 90% lượng khí
amoni và hydrosunfua trong môi trường yếm khí
- Hiệu quả xử lý của khoáng Zeolite tự nhiên cao hơn so với khoáng
Laterite từ 40 – 60%
2. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu của luận văn chứng minh khoáng Zeolite và Laterite
trong tự nhiên có khả năng ức chế quá trình sinh các khí độc trong môi trường
yếm khí. Đây là những khoáng chất có sẵn trong tự nhiên và giá thành rẻ nên
hoàn toàn có thể ứng dụng trong thực tiễn để thay thế cho các loại chế phẩm,
hóa chất xử lý môi trường
Những kết quả của Luận văn là những tư liệu tốt cho việc giảng dạy,
nghiên cứu của giáo viên và học tập của học sinh, là cơ sở để nâng cao chất
lượng đào tạo. Luận văn là tài liệu tốt cho việc giảng dạy và nghiên cứu hóa
học ở trường Phổ thông, Trung học chuyên nghiệp, Cao đẳng, Đại học.
3. Những hướng nghiên cứu tiếp theo: Nghiên cứu nâng cao khả năng xử
lý ô nhiễm khí độc và kim loại nặng trong các nguồn nước ô nhiễm khác nhau
4. Các công trình đã công bố có liên quan đến luận văn: không

44


INFORMATION ON MASTER’THESIS

1. Summary of the finding of the thesis:
The problem of water pollution is the burning issue in the world , especially
in Vietnam due to the population explosion , the process of industrialization ,
rapid urbanization causing groundwater pollution , water the pond . Besides
the cultivation of agriculture , intensive farming , aquaculture creates the
source material is the major cause of water pollution .
With geographic features stretching along the coastline , Vietnam is one of
the countries with particular strengths in aquaculture and development
towards commodity focus . According to the General Statistics Office , in
2013 , aquaculture production was estimated at nearly 6 million tons . In
which reached 4.4 million tons of fish , shrimp reached 704 thousand tons .
2013 shrimp farming area of over 65 thousand hectares , nearly 2 times higher
than in 2012 , production increased 56.5 % to 230 thousand tons .
Environmental pollution is a serious happening in aquaculture because most
abundant organic matter from food , feces and other waste deposited at the
bottom of the pond . In addition, chemicals , antibiotics are used in the
process of raising and balance that remains untreated . The sediment layer
formed by the accumulation of a long day of organic matter , sediments
inhabited by microorganisms that cause rot , the microorganisms and toxic
gases such as NH3 , NO2 , H2 , H2S , CH4 . ... The microbial pathogens such
as Vibrio , Aeromonas , Ecoli , Pseudomonas , Proteus , Staphylococcus ...
many fungi and protozoa .
In fact there are many methods to redress the environmental pollution
animal handling animal pathogens in the environment ( bacteria , fungi ,
bacilli, ...) as:

- Select the control and good breeding , ensuring the same disease .
- Management of good food .

55


- Regularly change the water or aeration if necessary .
- Use of biological products , chemical nano silver
However, the measure is still labor intensive and costly . with a view
for research and application of minerals available in nature as reduce
environmental pollution , minimize fertility NH3 gases , H2S , NOx .. cheaply
available in many areas of Vietnam , we conducted Research inhibit the
ammonia gas and hydrosunfua by the natural minerals .
The conclusions of the thesis cited :
- Mineral Laterite natural ability to reduce emissions more than 90 %
ammonium and hydrosunfua in anaerobic
- Natural Zeolite minerals have the potential to reduce emissions more than 90
% ammonium and hydrosunfua in anaerobic
- Efficient processing of natural mineral Zeolite minerals Laterite higher than
the 40-60 %
3. The following research : Research enhance handling air pollution and toxic
heavy metals in polluted water different
4. All works published related to the thesis : no

66


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

TỔNG QUAN VỀ AMONI (NH4) VÀ HYDROSUNPHUA (H2S).

1.1.1. Nghiên cứu về amoni (NH4) và hydrosunphua (H2S):
1.1.1.1.

Amoni (NH4)

a. Tính chất hóa học
Amoni sinh ra trong môi trường nước do sự phân hủy các hợp chất hữucơ có
chứa Nitơ. Trong môi trường nước nó tồn tại ở hai dạng: ammonia (NH 3) và ion
ammonium NH4+
Ammoniac (NH3) là một chất lỏng không màu tồn tại dưới áp suất không khí,
nhẹ hơn không khí và có mùi mạnh. Amoniac có thể bị hóa lỏng dưới áp suất
khoảng 10atm. Trong công nghiệp để vận chuyển ammoniac người ta thường sử
dụng phương pháp hóa lỏng.
Amoniac hòa tan tốt trong nước hình thành dạng ion amoni:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OHSự hòa tan của ammoniac trong nước bị ảnh hưởng của các yếu tố: áp suất
không khí, nhiệt độ hay các chất hòa tan hoặc lơ lửng. Amoniac hòa tan dễ dàng
trong nước và tồn tại chủ yếu ở dạng ion tại pH trong môi trường tự nhiên của hầu
hết các hệ sinh thái. Ở nồng độ thấp, nồng độ mol tổng của ammoniac hòa tan được
tính như sau:
[NH3] + [NH4+] = H[NH3(gas)] + KbH[NH3(gas)],
Trong đó [NH3(gas)] là nồng độ mol của ammoniac pha phí.
Kb là hằng số phân ly tính theo công thức:
[NH4+] [OH-]
Kb = ------------ = 1.774 x 10-5 (at 25°C)
[NH3]
H là hằng số Henry được tính theo:
log10H = 1477.8/T - 1.6937
Có nhiều loại muối ammoniac, trong đó có một số muối sử dụng phổ biến

trong công nghiệp như ammonium chloride, ammonium nitrat và ammonium
sulfate. Ngoại trừ các phức tạo với kim loại, các muối amoni cũng có tính tan phân

77


ly tốt tương tự như các muối của kim loại kiềm, tuy nhiên lại dễ bị phân hủy bởi
nhiệt.
Các loại muối amoni phổ biến:
-

Ammonium chloride [NH4Cl] có trong tự nhiên, là sản phẩm trong hoạt động của
núi lửa, khi hóa hơi tạo thành hydrogen chloride và ammoniac. Cũng như các loại
muối ammoniac có tính axit mạnh, gốc chloride hydrolyses tan trong nước tạo pH
thấp. Trong chất rắn qua quá trình lưu trữ ammoniac dễ bị thất thoát, còn trong thể
lỏng ammonium chloride có khuynh hướng ăn mòn kim loại màu và một số các hợp
kim khác, đặc biệt là đồng, đồng thau. Ammonium chloride có thể bị oxi hóa thành

-

nitrosyl chloride và chlorine bởi các tác nhân oxi hóa mạnh như nitric axit.
Ammonium nitrate [NH4NO3] không tồn tại trong tự nhiên và khá bền, chỉ bị phân
hủy ở nhiệt độ rất cao. Ammonium nitrate tác dụng như một chất oxy hóa mạnh
trong rất nhiều phản ứng, ở dạng dung dịch nó ăn mòn các kim loại, đặc biệt là

-

đồng và các hợp kim của nó.
Ammonium sulfate [(NH4)2SO4] tan trong nước, không tan trong cồn và aceton.
Ammonium acetate [CH3COONH4] dễ bị phân hủy mất đi NH3 khi tồn tại trong

-

dung dịch dưới áp suất khí quyển, đặc biệt trong môi trường kiềm.
Ammonium cacbonate [(NH4)2CO3] và ammonium bi-cacbonate [NH4HCO3].
Ammonium bicacbonate dễ hình thành hơn và bền hơn, phân hủy dưới 35 0C tạo
thành NH3, CO2 và H2O. Ammonium cacbonate bị phân hủy khi tiếp xúc với không
khí tạo thành NH3 và CO2, thành dạng bột trắng và chuyển hóa thành ammonium
bicacbonate.
Lượng Ammoni tự nhiên ở trong nước bề mặt và nước ngầm thường thấp
hơn 0,2mg/lít. Các nguồn nước hiếm khí có thể có nồng độ Ammoni lên đến
3mg/lít. Tuy nhiên trong các thủy vực ô nhiễm nồng độ của ammoni tăng rất cao, có
thể lên đến hàng trăm mg/lít.
Trong nước, amoni tồn tại dưới 2 dạng: không ion hóa (NH 3) và ion amoni
(NH4+), tùy thuộc vào trạng thái cân bằng có NH 4+ ↔ NH3 + H+. Trạng thái cân
bằng giữa amoni và amonia không ion hóa phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và độ muối.
[1]
Nó có nhiều điểm giống các muối kiềm nhưng lại dễ bị phân hủy.
Các hợp chất thường gặp của ion NH 4+ là: các muối clorua, sunphat, nitrat,
oxalat, molypdat và NH4OH.

88


+ Tính axit – bazo: NH3 hòa vào nước thành amoni hydroxyt NH4OH hay gọi
là dung dịch amoniac. Trong dung dịch NH4OH ta có cân bằng:
NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ NH4+ + OHỞ nhiệt độ thường, cân bằng vẫn lệch về phía trái nên dung dịch luôn có mùi
NH3
NH4OH là một kiềm yếu, nó kết tủa được một số cation (như Fe 3+) dưới dạng
hydroxyt. Nhưng nó không kết tủa được nhiều cation vì nó tạo thành những phức

chất tan, hoặc vì nồng độ ion OH - của nó không đủ để kết tủa nhất là khi có mặt
muối amoni (làm giảm sự phân ly của NH4OH)
Muối amoni của các axit mạnh như clorua, sunphat, có phản ứng nhẹ vì:
NH4+ + H2O = NH4OH + H+
Do đó, các muối amoni này thường dùng trong phân tích để làm giảm pH của
dung dịch
Các muối amoni của axit yếu thế thường phân ly, giải phóng NH3:
(NH4)2CO3 = NH4+ + NH3 + HCO3+ Tính oxy khử: Ion NH4+ có thể bị oxy hóa trong môi trường axit bởi nước
cường thủy, clo, brom và các chất oxy hóa mạnh khác; bị oxy hóa trong môi trường
kiềm bởi hypoclorit, hypobromit, kalipemanganat..
2NH4+ + Cl2  N2 + 6Cl- + 8H+
+ Tạo phức: Ion NH4+ có thể tạo phức với nhiều cation như Ag +, Cu2+, Cd2+,
Ni2+, Co2+, Cr3+…, ví dụ [Ag(NH3)2]+, [Ni(NH3)6]2+, ….
+ Độ tan của các muối: hầu hết các muối NH 4+ đều dễ tan, trừ một số ít hợp
chất như amoni hexaxyano cobantiat.
+ Tác dụng nhiệt: Khi đun nóng hầu hết các muối amoni bị phân hủy. Một số
muối amoni khó bay hơi như (NH4)2SO4 chỉ được loại hết ở nhiệt độ cao.
NH4NO3  N2O + 2H2O
b. Một số các nghiên cứu về chuyển hóa Amoni:

Theo một nghiên cứu về hình thái và sự di chuyển ammoni có trong nước tại
khu vực đầm lầy nước ngọt, ven lưu vực sông Scheldt, Bỉ được xác định định tính
cho toàn bộ hệ sinh thái bằng mô hình đánh dấu 15N. Vào cuối mùa hè (tháng 9),
người ta bổ sung 15N-NH4 vào nước ngập (triều lên) của khu đầm lầy nước ngọt
rộng 3477m2 và lần theo dấu vết của quá trình chuyển hóa amoni và thời gian lưu
99


của amoni trong bốn chu trình thủy triều tiếp theo. Nghiên cứu này đưa ra kết quả
các thành phần trong pha nước của hệ thống đầm lầy và so sánh chúng với những

thí nghiệm tương tự được tiến hành vào mùa xuân/đầu hè (tháng 5). Những thay đổi
về nồng độ và sự tăng đồng vị của NO 3, NO2, N2O, N2, NH4 và các hạt nitơ lơ lửng
(SPN) được phân tích cùng với việc sử dụng nghiên cứu về cân bằng khối.
Cân bằng khối N cho thấy rằng một nửa lượng NH 4 bổ sung vào được chuyển
hóa hoặc sử dụng bởi sinh khối của khu đầm lầy, trong khi một nửa còn lại được
báo cáo là ở dạng amoni trong suốt thời gian của thủy triều đầu tiên. Nitrat hóa là
một quá trình chuyển hóa quan trọng nhất đối với N, chiếm 17% quá trình chuyển
hóa N. N2, N20 và SPN chiếm lần lượt là 2,4; 0,02 và 1,4%.
Quá trình chuyển hóa N cả về không gian và thời gian trong pha nước rất
giống với những gì thu được vào tháng 5, chứng minh khả năng tái lặp tốt của
phương pháp đánh dấu cho toàn hệ sinh thái, nhưng tốc độ tuyệt đối chuyển hóa
amoni vào tháng 5 cao gấp 3 lần. Trong khi bề mặt đầm lầy trong tháng 5 rất thuận
lợi cho quá trình nitrat hóa thì nó lại giảm vào tháng 9. Mặt khác, khử nitơ lại là quá
trình quan trọng hơn vào tháng 9. Những phát hiện trong nghiên cứu này cho thấy
rằng amoni trong nước ngập là yếu tố quan trọng cho quá trình loại bỏ amoni trong
hệ sinh thái đầm lầy nước ngọt.
c. Nguồn điểm của ô nhiễm ammonia vào môi trường nước

Các nguồn nhân tạo chủ yếu của ammonia trong nước mặt bao gồm các chất
thải từ nông nghiệp, quá trình sản xuất phân bón cho cây trồng, luyện gang thép, lọc
dầu, thuộc da, sản xuất hóa chất vô cơ, các ngành phi kim, hợp kim,chế biến thực
phẩm. Lượng ammoniac trong nước thay đổi thường xuyên theo sự thay đổi lưu
lượng cũng như nồng độ chất thải của các ngành công nghiệp. Trong nông nghiệp,
việc chăn nuôi gia súc quy mô lớn. Ngoài ra, các thức ăn thừa trong quá trình chăn
nuôi gia súc cũng là nguyên nhân gây lên ô nhiễm chất hữu cơ cho nguồn nước dẫn
đến ô nhiễm ammoni trong nước thải chăn nuôi. Chất thải của cá, tép, thức ăn sử
dụng cho chăn nuôi thủy sinh còn thừa, cây bị thối rữa… góp phần vào sự hình
thành ammoniac trong hồ thủy sinh.Trong công nghiệp, các ngành sản xuất phân
bón như tổng hợp phân ure, phân bón lá và các thuốc kích thích sinh trưởng … đều

1010


thải ra môi trường lượng lớn chất ô nhiễm chứa nitơ, do các quá trình phân hủy sinh
học trong môi trường nước chúng tạo ra ammoni.
d. Các nguồn mặt ô nhiễm ammonia vào môi trường nước.

Các nguồn mặt ô nhiễm ammonia cho môi trường nước mặt không đơn giản
như là các nguồn điểm ô nhiễm. Các nguồn mặt bao gồm sự giải phóng các chất
vô cơ và hữu cơ không xác định chính xác ở một điểm. Chúng có thể biến đổi,
không liên tục, khuếch tán, theo các cách khác nhau theo đặc trưng từng vùng.
Nó có thể là kết quả của quá trình chảy tràn của nước mưa qua các vùng ô
nhiễm các chất hữu cơ, quá trình rửa trôi, xói mòn các chất mùn, các chất dinh
dưỡng từ các vùng đất dốc…
Ngoài ra, trong nông nghiệp thâm canh cao sử dụng rất nhiều phân ure, phân
bón lá, các kích thích sinh trưởng chứa nito. Các phân bổ sung dinh dưỡng này cây
không sử dụng hết tích tụ lại trong đất, trong thân cây thông qua nước mưa hoặc
nước chảy tràn ra nhập vào môi trường nước, đây cũng là nguồn ô nhiễm mặt đáng
chú ý gây nên ô nhiễm ammoni cho môi trường nước.
Ngày nay hoạt động nông nghiệp gắn liền với chuyên môn hóa, các loại nước
công nghiệp, sinh hoạt giàu hợp chất nitơ thải vào môi trường làm cho môi trường
nước ngày càng bị ô nhiễm các hợp chất nitơ mà chủ yếu là ammoni.
1.1.1.2.

Hydrosunphua (H2S)

a. Đặc tính vật lý, hóa học

Sunfua hydrô H2S ở trạng thái hòa tan trong nước. Nguồn gốc của nó là do sự
phân huỷ vật chất hữu cơ trong môi trường khử. H 2S gặp trong nước ngầm, nước tự

lưu và các nguồn nước khoáng.
Phân tử H2S có cấu tạo tương tự như phân tử nước
Góc liên kết : HS H là 92, 2o
Độ dài liên kết: S – H là 1, 33AO
Mô men lưỡng cực : m = 1, 02D

1111


-60, 750C

Nhiệt độ sôi

Nhiệt độ nóng chảy : -85, 60C
Lưu huỳnh có độ âm điện kém hơn oxi nên độ phân cực của phân tử H 2S kém
hơn của H2O, do đó khả năng tạo thành liên kết hiđro giữa các phân tử H 2S yếu hơn
so với các phân tử nước. Bởi vậy, ở điều kiện thường đihiđro sunfua là một chất
khí, khí đihiđro sunfua không màu, có mùi trứng thối. Chỉ 0,1% khí đihiđro sunfua
trong không khí đã gây nhiễm độc nặng. Khi hít phải đihiđro sunfua có nồng độ cao
hơn, có thể bị ngất hoặc chết vì tắc thở.
Tích số ion của đihiđro sunfualà:
T = [H3S +]. [HS-]

= 3. 10 - 33

Trong khi đó tích số ion của H20 là : T = [H3O+]. [OH-] = 10 - 14
Đihiđro sunfua có hằng số điện môi bé. Do cực tính không lớn, khí
đihiđro sunfua ít tan trong nước (một lít nước ở 20 0C hoà tan 2, 67l khí H2S) nhưng
tan nhiều trong dung môi hữu cơ (một lít rượu etylic ở 20 oC hoà tan được gần 10 lít
khí H2S).

Dung dịch nước của đihiđro sunfua là axít sunfuahiđric, một axít hai nấc
và rất yếu, yếu hơn axít cacbonic.
H2S

+

H2 O

=

H30+

+

HS -

H2 S

+

H2O

=

H30+

+ S -2

k1=1, 10 - 7
k2=1, 10 - 14

Đihiđro sunfua tạo nên hai loại muối : muối hyđro sunfua chứa ion
HS – và muối sunfua chứa anion S –2.
So với nước, phân tử H2S kém bền nhiệt hơn, bắt đầu phân huỷ ở 4000C
và phân huỷ hoàn toàn ở 1700 0C. Bởi vậy tính chất hoá học đặc trưng của đihiđro
sufua là khử rất mạnh. Nó có thể thể cháy trong không khí cho ngọn lửa màu lam
nhạt, khi cho dư oxi nã biến thành sunfuđioxit .

1212


2H2S

+

O2

=

2SO2

+

2H2O

và thiếu oxi, nã giải phóng lưu huỳnh tự do
2H2S

+

02

=

2S

+

2H20

Lợi dụng phản ứng này người ta thu hồi lưu huỳnh từ khí đihiđro sunfua
có trong các khí thải của các nhà máy bằng cách trộn những khí thải không cần thiết
rồi cho đi qua chất xúc tác (boxit) sẽ lấy được lưu huỳnh tự do.
Dung dịch nước của đihiđro sunfua để trong không khí bị đục dần do bị oxi
hoá bởi oxi, giải phóng lưu huỳnh.
Với halogen, kali pemanganat, kali đicromat, đihiđro sunfua bị oxi hoá dễ
dàng ở nhiệt độ thường , giải phóng lưu huỳnh tự do.
2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 =

I2

+ H2 S

2MnSO4 + 5S- + K2SO4 + 8 H2O

=

S- +

H2O

Phản ứng trên dùng để định lượng khí đihiđro sunfua trong hỗn hợp với các
khí khác.
Đihidro sunfua xuất hiện trong quá trình sử dụng các nhiên liệu hữu cơ có
chứa lưu huỳnh, các quá trình tinh chế dầu mỏ, các quá trình tái sinh sợi hoặc ở khu
vực chế biến thực phẩm, rác thải của đô thị do các chất hữu cơ bị thối rữa dưới tác
dụng của vi khuẩn. Đihiđro sunfua còn sinh ra ở các vết nứt núi lửa, hầm lò khai
thác than, cống rãnh, ao tù, nơi có các động thực vật bị thối rữa.
b. Ảnh hưởng của đihiđro sunfua đối với con người và thực vật.
Trong không khí chứa hàm lượng khí đihiđro sunfua 0,1% đã gây nhiễm
độc, ở nồng độ thấp khoảng 5ppm đihiđro sunfua gây nhức đầu khó chịu. Ở nồng độ
lớn hơn 150ppm đihiđro sunfua có thể gây tổn thương màng nhầy của cơ quan hô
hấp. Ở nồng độ cao khoảng 500ppm gây ỉa chảy, viêm phổi, và khi đạt tới nồng độ

1313


khoảng 700 – 900 ppm đihiđro sunfua nhanh chóng xuyên qua màng túi phổi và
thâm nhập vào mạch máu có thể gây tử vong.
Đối với thực vật đihiđro sunfua làm tổn thương lá cây, rụng lá và giảm
khả năng sinh trưỏng.
Xâm nhập vào cơ thể qua phổi, H2S bị oxy hoá => sunfat, các hợp chất có
độc tính thấp. Không tích lũy trong cơ thể. Khoảng 6% lượng khí hấp thụ sẽ
được thải ra ngoài qua khí thở ra, phần còn lại sau khi chuyển hóa được bài tiết
qua nước tiểu.
Ở nồng độ thấp, H2S có kích thích lên mắt và đường hô hấp.
Hít thở lượng lớn hỗn hợp khí H2S, mercaptan, ammoniac… gây thiếu oxy
đột ngột, có thể dẫn đến tử vong do ngạt.
Dấu hiệu nhiễm độc cấp tính: buồn nôn, rối loạn tiêu hóa, tiêu chảy, mũi
họng khô và có mùi hôi, mắt có biểu hiện phù mi, viêm kết mạc nhãn cầu, tiết

dịch mủ và giảm thị lực.
Sunfua được tạo thành xâm nhập hệ tuần hoàn tác động đến các vùng cảm
giác - mạch, vùng sinh phản xạ của các thần kinh động mạch cảnh.
Thường xuyên tiếp xúc với H2S ở nồng độ dưới mức gây độc cấp tính có
thể gây nhiễm độc mãn tính. Các triệu chứng có thể là: suy nhược, rối loạn hệ
thần kinh, hệ tiêu hóa, tính khí thất thường, khó tập trung, mất ngủ, viêm phế
quản mãn tính…
1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm amoni (NH4) và hydrosunphua (H2S) trong nước
1.1.2.1.

Hiện trạng ô nhiễm Amoni trong nước

Theo đánh giá của nhiều báo cáo và hội thảo khoa học thì trình trạng ô nhiễm
amoni trong nước ngầm đã được phát hiện tại nhiều vùng trong cả nước. Theo chi
cục bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh (TP Hồ Chí Minh), kết quả quan
trắc nước ngầm tầng nông gần đây cho thấy lượng nước ngầm ở khu vực ngoại
thành đang diễn biến ngày càng xấu đi. Cụ thể nước ngầm ở trạm Đông Thạch
1414


(huyện Hóc Môn) bị ô nhiễm amoni (68,73 mg/l cao gấp 1,9 lần so với năm 2005)
và có hàm lượng nhôm cao, độ mặn tăng và mức độ ô mhiễm chất hữu cơ cũng tăng
nhanh trong những năm gần đây; nồng độ sắt trong nước ngầm của một số khu vực
khác như Linh Trung, Trường Thọ (Thủ Đức), Tân Tạo (Bình Chánh)…cũng khá
cao (11,76 đến 27,83 mg/l) vượt tiêu chuẩn cho phép gần 50 lần . Ngoài ra còn có
một số khu vực khác cũng bị ô nhiễm amoni trong nước ngầm nhưng khu vực bị ô
nhiễm amoni trong nước ngầm nặng nề nhất trong cả nước là khu vực đồng bằng
Bắc Bộ.
Riêng đối với khu vực Hà Nội là nơi duy nhất của cả nước sử dụng 100%
nước ngầm làm nguồn nước cấp cho sinh hoạt. Mặc dù qui định hàm lượng các chất

Nitơ trong nước là rất nghiêm ngoặt song nước ngầm Hà Nội đang bị ô nhiễm
nghiêm trọng, đặc biệt là khu vực phía nam thành phố.
Trong lĩnh vực thủy sản, nitrogen là thành phần quan trọng đối với cơ thể
sống của sinh vật, nó cấu tạo nên protein, các enzyme, axit nucleic… Nitrogen được
thực vật hấp phụ ở dạng vô cơ hòa tan là NH 4+ và nitrat, đặc biệt quan trọng trong
các thủy vực do nó quyết định năng suất sơ cấp thủy vực. Do ảnh hưởng của các
điều kiện khác của thủy vực như hàm lượng oxy hòa tan ở mức trung bình đến thấp,
thế oxy hóa khử thấp (nhất là đối với tầng nước sát đáy bùn, nơi tôm sú có xu
hướng tập trung một khoảng thời gian dài trong ngày) nên N vô cơ hòa tan tồn tại
chủ yếu ở dạng NH4+.
NH4+ được quan tâm nhiều trong quản lý chất lượng ao nuôi tôm sú bởi hai
nguyên nhân: Thứ nhất là N tồn tại ở dạng NH 4+ chiếm một lượng lớn trong N vô cơ
hòa tan của thủy vực, nó quyết định năng suất sinh học sơ cấp (của tảo và một số
loại thực vật bậc cao khác), do đó nó ảnh hưởng tới năng suất tự nhiên của ao nuôi
đồng thời quy định quá trình phú dưỡng. Thứ hai, N tồn tại ở dạng NH 4+ trong nước
tồn tại chủ yếu ở hai dạng là NH4+ và NH3. Một cân bằng động luôn luôn tồn tại
giữa hai dạng này, cân bằng này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong đó quan
trọng nhất là pH và nhiệt độ của nước, ngoài ra còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố
khác như hữu cơ, thành phần sinh vật, độ thoáng khí…
Trong đó, NH3 là yếu tố quan trọng bởi vì nó ảnh hưởng đến tỉ lệ sống, khả
năng sinh trưởng và phát triển của sinh vật. NH 3 là một chất khí gây độc cho tôm cá
thường ở vào khoảng 0,6 – 2 mg/l tùy loài và tùy vào giai đoạn phát triển. Tác dụng

1515


gây độc của NH3 với cá là do khi hàm lượng của nó cao trong nước, tôm cá khó bài
biết NH3 từ máu ra môi trường. NH3 trong máu và mô làm tăng pH máu, dẫn đến rối
loạn các phản ứng của emzyme và độ bền màng tế bào. Do đó, NH 3 cao trong máu
có thể dẫn đến thay đổi áp suất thẩm thấu của tế bào, tăng cường tiêu hao oxy, tổn

thương mang, giảm khả năng vận chuyển oxy của máu…
Khác với NH3, NH4+ là một ion không gây độc, cần thiết cho sự phát triển
của các sinh vật tự nhiên. Tuy nhiên, khi hàm lượng NH 4+ quá cao sẽ khiến cho thực
vật phiêu sinh (tảo – đặc biệt là các nhóm tảo lục, tảo lam…) phát triển mạnh, gây
ra tình trạng thiếu oxy nhất là vào buổi sáng sớm, thay đổi pH mạnh trong ngày (do
ảnh hưởng của khí cacbonic). Theo Boyd (1990), hàm lượng NH 4+ thích hợp cho ao
nuôi thủy sản là 0,2 – 2 mg/l. Thấp hơn ngưỡng này, ao thiếu dinh dưỡng hòa tan,
cơ sở thức ăn tự nhiên nghèo nàn. Cao hơn ngưỡng này có thể gây phú dưỡng và
bùng nổ sự phát triển của tảo.
Tổng nồng độ của NH4+ và NH3 thường được biết là TAN (Total Amonia
Nitrogen), bản chất độc tính của thông số này phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của
chúng. Như phần trên đã trình bày giá trị NH 3 cao sẽ gây độc cho tôm nuôi, trong
khi NH4+ lại là một chất không độc. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng độc tính của
thông số NH3 phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ, pH và độ mặn của môi trường nuôi.

1616


Bảng 1. Tỉ lệ phần trăm của NH3/TAN theo pH và nhiệt độ

1.1.2.2.

Hiện trạng ô nhiễm H2S trong nước

H2S là một chất khí tích tụ dưới nền đáy các thủy vực chủ yếu do quá trình
phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh hay quá trình phản sunphát hóa với
sự tham gia của các vi khuẩn yếm khí. Trường hợp thứ nhất thường gặp ở tất cả các
loại thủy vực tự nhiên hay nhân tạo, xảy ra mạnh mẽ trong lớp bùn đáy các ao nuôi,
các hồ đầm tự nhiên có độ sâu lớn. Trường hợp thứ hai xảy ra nhiều nhất ở các thủy
vực nước lợ, nước mặn như cửa sông, biển, đại dương và một số ao nuôi thủy sản

nước mặn, nơi có nhiều ion SO42– trong nước. H2S tồn tại trong một cân bằng động
giữa các dạng sunphít của nước như S2–, HS– và H2S. Cân bằng này chịu ảnh hưởng
của tổng lượng sunphít, nhiệt độ, pH và một số yếu tố khác.
Vấn đề chính liên quan đến lưu huỳnh trong nuôi trồng thủy sản là thường
xuyên có nồng độ độc hydrogen sulfide. Sulfide có thể xuất hiện trong nước bởi vì
nó là chất chuyển hóa của Desulfovibrio(vi khuẩn khử sulfate) và vài loài vi khuẩn
khác được tìm thấy ở các vùng kỵ khí – thường là ở đất trầm tích.

1717


Các loài vi khuẩn này sử dụng oxy từ sulfate như một sự thay thế oxy phân
tử trong quá trình hô hấp. Có ba dạng của sulfide (H S, HS và S ) và chúng tồn tại ở
2

-

2-

một mức cân bằng tùy thuộc nhiệt độ và pH. Ảnh hưởng của pH lên sự phân bố của
ba dạng này được thể hiện trong bảng 2 và hình 1. Khi pH tăng lên, tỷ lệ hydrogen
sulfide giảm và như thế HS tăng cho đến khi hai dạng này có tỷ lệ xấp xỉ bằng nhau
-

ở pH 7. Ở pH cao hơn, HS là dạng trội hơn và không có dạng S cho đến khi pH
2-

trên 11.
Bảng 2. Tỉ lệ phần trăm của H2S/Tổng sulfide theo pH và nhiệt độ

1818


Hình 1. Ảnh hưởng của pH trên tỷ lệ tương quan của H S, HS và S
2

-

2-

H2S là một chất khí độc đối với thủy sinh vật, tác dụng của nó là liên kết với
sắt trong hemeglebine, làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu, gây chết ngạt đối
với thủy sinh vật. Độ độc của H2S cũng tăng dần theo nhiệt độ và pH như phần trăm
của nó trong tổng gốc sunphít. Ngoài ra, H 2S dù ở một lượng rất nhỏ trong thủy vực
nhất là vùng đáy cũng gây ra sự hạn chế phát triển đối với nhiều loại động vật đáy,
hạn chế thức ăn tự nhiên của thủy vực, tích lũy trong bùn gây mùi khó chịu vào
những ngày trời nắng, gây ra hiện tượng thiếu oxy nghiêm trọng ở các ao nước tù.
Về yêu cầu chất lượng môi trường của tôm sú, theo Boyd giá trị nồng độ H 2S
< 0,002 mg/l là phù hợp nhất, từ 0,002 – 0,03 mg/l, chấp nhận được, lớn hơn 0,03
mg/l là không phù hợp.
Theo kỹ sư Trần Ngọc Hải Bình, trong nuôi tôm nước lợ, do nuôi công
nghiệp mật độ cao từ 10-40 con/m2 đã khiến lượng chất thải của tôm vào môi
trường nước là rất lớn. Sau ba tháng nuôi lượng chất thải có thể nâng độ dày chất
đáy lên từ 15-25cm. Chất thải tích tụ lâu dưới ao gặp thời tiết bất lợi sẽ tạo điều
kiện cho sinh vật yếm khí phát triển, vi khuẩn khử lưu huỳnh gây nên khí độc hydro
sunfua.

1919

1.1.3. Các biện pháp xử lý ô nhiễm amoni (NH4+) và hydrosunphua (H2S)
1.1.3.1.

Các biện pháp xử lý ô nhiễm amoni (NH4) trong nước

Trong vấn đề xử lý nước ngầm, hiện nay có nhiều phương pháp xử lý Amoni
trong nước đã được ứng 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, hấp thụ clo trong nước,
tạo cloramin; Trao đổi ion NH4+ và NO3- bằng các vật liệu trao đổi cation/Anion,
như Klynoptilolyle hay Sepiolite; Nitrat hóa bằng phương pháp sinh học; Nitrat hóa
kết hợp với Khử nitrat; Nitrit hóa một phần Amoni, sau đó Amoni còn lại là chất
trao điện tử, Nitrit tạo thành là chất nhận điện tử, được chuyển hóa thành khí nitơ
nhờ các vi khuẩn kỵ khí; Phương pháp điện hóa, điện thẩm tách, điện thẩm tách đảo
chiều; vv…Do quá trình Nitrat hóa tiêu thụ ion HCO3-, nếu độ kiềm trong nước
nguồn không đảm bảo, cần bổ sung thêm kiềm. Với nguồn nước lấy cho thí nghiệm
thì liều lượng kiềm tối thiểu cần bổsung là 50 mg NaHCO 3/l. Tuy nhiên, nếu hàm
lượng kiềm bổ sung nhiều, pH cao, lại không có lợi cho quá trình xử lý, do NH 4+
chuyển thành dạng NH3 tự do là chất kìm hãm quá trình phát triển của vi sinh vật.
Lượng bùn dư nhiều ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Việc xử lý nước ngầm nhiễm
Amoni khá phức tạp và tốn kém cả đầu tư và trong quá trình vận hành.TS. Đặng
Xuân Hiển và KS. Cao Xuân Mai (Viện KH&CN Môi trường – Trường ĐH Bách
khoa Hà Nội) thực hiện nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm ứng dụng kỹ
thuật trao đổi ion trên vật liệu trao đổi ion là nhựa cationit; các yếu tố ảnh hưởng
đến quá trình trao đổi amoni là nồng độ amoni trong nước đầu vào, tốc độ dòng
chảy, độ cứng của nước và thời gian hoàn nguyên…
Kết quả cho thấy trong điều kiện trao đổi tĩnh, thời gian để hệ đạt cân bằng
nằm trong khoảng 60 phút. Tuy nhiên ở thời điểm 30 phút đầu nhựa đã hấp thu
được 84-90% ion amoni so với thời điểm hệ đạt cân bằng. Đẳng nhiệt trao đổi ion
của nhựa C100 với ion amoni trong mẫu không có độ cứng và với mẫu có độ cứng
đều tuân theo đường thẳng nhiệt Freundlich, không tuân theo đường đẳng nhiệt

Langmuir ở nồng độ khảo sát 10 mg NH4+/l đến 50 mg NH4+/l.
Trong ao nuôi, tảo có khả năng hấp thu Amoniac rất mạnh vì vậy nó là
nguyên nhân chính làm giảm Amoniac trong các ao nuôi, nếu mật độ tảo thấp có thể
bón thêm phân lân để thúc đẩy chúng phát triển.

2020


Biện pháp sử dụng khoáng trong đó khoáng Zeolite được sử dụng phổ biến để
xử lý nước bị nhiễm độc NH3 và H2S, biện pháp này có tác dụng khử độc tức thời
mang lại hiệu quả nhanh, tuy nhiên nhược điểm lớn nhất lại là làm tăng lượng vật
chất tích lũy dưới đáy ao.
Các nước Đông Nam Á, người ta sử dụng Formaline để loại bỏ Amoniac
trong các hồ nuôi tôm. Có những nghiên cứu cho rằng sử dụng Formaline với liều
lượng 5 – 10 mg/l có khả năng loại bỏ được 50% amoniac trong ao nuôi do tạo
thành hexamethylenetetramin và foramid. Tuy nhiên formaline độc đối với thủy
động vật, giết chết tảo, làm cạn kiệt Oxy trong nước và để lại dư lượng trong sản
phẩm. Để có thể ứng dụng trong thực tiễn thì cần phải tiếp tục có những nghiên cứu
tỉ mỉ hơn.
Chiết xuất từ cây kim giao (Yucca schidigera) có chứa hợp chất glyco, chất
này có thể kết hợp với amoniac. Trong điều kiện phòng thí nghiệm người ta xác
định được là cứ 1g dịch chiết kim giao thương phẩm sẽ làm giảm 0.1 – 0.2 g
amoniac. Khả năng kết hợp với dịch chiết của amoniac phụ thuộc vào pH của môi
trường, vấn đề chưa được khảo sát. Khảo sát thực tế cho thấy: sử dụng liều lượng
0.3 mg/l, chu kì 15 ngày thấy hàm lượng amoniac trong ao tôm thấp hơn so với ao
đối chứng và khả năng sống của tôm cao hơn. Tuy nhiên cần có những bằng chứng
cụ thể về lợi ích của phương pháp trên trước khi ứng dụng vào thực tế.
1.1.3.2.

Các biện pháp xử lý ô nhiễm hydrosunphua (H2S) trong nước

Phương pháp xử lý H2S bằng cách ôxy hoá hấp phụ.
Nguyên lý: Phương pháp này dựa vào thế oxi hoá khử của mét sè chất ôxi hoá
mạnh như : Hiđropeoxit(H202), clo(Cl2), mangan oxit(Mn02) có thể ôxi hoáđihiđro
sunfua thành lưu huỳnh hoặc sunfat. Qúa trình này cũng bị ảnh hưởng bởi môi
trường. Ở vùng pH cao sẽ có xu hướng tạo thành sunfat, còn trong vùng pH thấp thì
khả năng chuyển thành lưu huỳnh cao hơn.
Phương pháp kết tủa dựa trên việc tạo những hợp chất sunfua khó tan của
các ion Ag+, Hg2+, Cd2+ , Zn2+...

2121


Mức độ kết tủa Ag2S mạnh hay yếu phụ thuộc vào pH của môi trường.
Thông thường khi chuẩn độ người ta tiến hành trong môi trường đã được kiềm hoá.
Cho mét lượng dư chính xác muối bạc vào dung dịch sunfua,
Dùng các chất oxi hoá mạnh như H 2O2 để oxi hoá hoàn toàn S2- thành SO42Sau đó kết tủa bằng dung dịch BaCl2 trong môi trường axít.
Trong ao nuôi thủy sản, như đã đề cập ở trên, các dòng nước do sục khí tạo
ra có thể làm xáo trộn trầm tích, tạo thuận lợi để trộn hydrogen sulfide vào trong
nước, nhưng các lợi ích tích cực của việc đưa thêm oxy bằng cách sục khí có tác
dụng hơn nhiều. Tuy nhiên, các thiết bị sục khí nên được lắp đặt theo cách giảm
thiểu xáo trộn đất trầm tích.
Các phương pháp giảm thiểu nguy cơ độc tính của hydrogen sulfide là cho
ăn thận trọng để tránh thức ăn bị lãng phí ở đáy ao, sục khí nhiều để tránh mức oxy
hòa tan thấp và tạo một dòng nước chảy có thêm oxy ngang qua bề mặt phân giới
giữa đất và nước, bón vôi để ngăn chặn chất lắng đọng và nước có tính axit.Nên
phơi kỹ đáy ao giữa các vụ. Đất trầm tích, bùn đáy ở những chỗ quá sâu để có thể
khô hoàn toàn nên rút bỏ khỏi ao và đáy ao có tính axit nên được rải vôi.
Một số sản phẩm đôi khi được sử dụng cho ao vì chúng có khả năng làm
giảm hydrogen sulfide. Các sản phẩm này như là dùng kali permanganate ở nồng độ

cao hơn nồng độ hydrogen sulfide sáu đến tám lần – permanganat có thể oxy hóa
sulfide. Các hợp chất sắt như oxit sắt đã được sử dụng cho đất trầm tích theo tỷ lệ 1
kg/m hoặc nhiều hơn để kích thích hydrogen sulfide trong nước ở lỗ rỗng đất trầm
2

tích kết tủa thành sulfide sắt. Dùng natri nitrat cho nước có thể giúp duy trì điều
kiện có thêm oxy tại bề mặt phân giới giữa nước và đất, làm giảm cơ hội hydrogen
sulfide khuếch tán vào trong nước.
Chế phẩm sinh học thường được sử dụng trong ao với niềm tin sẽ làm giảm
nguy cơ độc tính của hydrogen sulfide. Vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh có sẵn trong ao
nuôi và không biết chắc là các xử lý bằng men vi sinh có hiệu quả để loại bỏ
hydrogen sulfide. Zeolite đôi khi được cho là hấp thụ hydrogen sulfide, nhưng tỷ lệ
xử lý cần thiết nhằm có hiệu quả sẽ là quá nhiều để có giá cả phải chăng.

2222


1.2.

Tổng quan khoáng Laterit và Zeolite

1.2.1. Khoáng Zeolite
Zeolite là aluminosilicat tinh thể, không có màu sắc, trắng, độ cứng từ 3 - 6.
Trong thiên nhiên có khoảng 40 loại Zeolite tự nhiên đã được phát hiện. Song, các
ứng dụng quan trọng trong hấp phụ, tách lọc, xúc tác chủ yếu nhờ vào các zeolit
tổng hợp nhân tạo, do các Zeolite tự nhiên thường có những điểm không tốt bằng
zeolite tổng hợp, các kênh lớn thường bị tắc nghẽn do những khuyết tật về mặt cấu
trúc. Ngày nay, người ta đã tổng hợp được khoảng 200 loại Zeolite. Tuy nhiên, chỉ
một số ít trong đó có ứng dụng công nghiệp.
Đơn vị cơ bản của mọi Zeolite là tứ diện TO 4 bao gồm 1 cation T được bao

quanh bởi 4 ion O2-. Nếu T là Si4+ thì tứ diện SiO4 trung hoà về điện tích, còn T là
các ion hoá trị 3+, thông thường là Al 3+ thì tứ diện AlO41- mang một điện tích
âm.Cấu trúc không gian ba chiều của Zeolite được hình thành bởi sự ghép nối các
tứ diện TO4 (T=Si, Al). Các tứ diện là các đơn vị cấu trúc sơ cấp sẽ liên kết với
nhau hình thành các đơn vị cấu trúc thứ cấp SBU . Đó là các vòng đơn gồm 4; 6; 8 ;
10 và 12 tứ diện hoặc hình thành các vòng kép 4 nhân 2 và 6 nhân 2 tứ diện….và
theo nguyên tắc Lowenstein xác định rằng cấu trúc Zeolit không thể tồn tại liên kết
Al-O-Al, mà chỉ tồn tại các liên kết –Si-O-Si- và –Si-O-Al-, (Nguyễn Hữu Phú,
1998 [9])
Sự thay thế Si4+ bằng Al3+ làm xuất hiện một điện tích âm trong mạng lưới
tinh thể, và được bù trừ bởi một cation hoá trị 1 - cation bù trừ, cation đối. Các
cation này chủ yếu là Na +, K+, Mg2+, Ca2+. Những cation này được liên kết bằng lực
hấp phụ lỏng trên bề mặt khối tứ diện và được bao quanh là những phân tử nước.
Công thức tổng quát cảu Zeolit được biểu diễn như sau:
(Me++,Me2+)x . (AlO2)x . (SiO2)y . zH2O,
Trong đó: x, y, z là các hệ số tương ứng; Me + thông thường là K+, Na+; Me++ có thể
là Ca++, Mg++ hay Fe++. Hiếm khi có Li, Sr hay Ba đóng vai trò là cation đối.
Đặc trưng cơ bản nhất của Zeolit là các kiểu cấu trúc tinh thể, cấu tạo hình học
( cách sắp xếp các tứ diện; thể tích lỗ xốp; kích cỡ các kênh (từ 3-10A 0 , rãnh, các
hốc lỗ) tỷ số Si/Al ( hoặc SiO 2/ Al2O3) và các cation bù trừ (Na +, K+...). Các cation

2323


bù trừ có khả năng trao đổi với một nhóm các cation KLN nhất định trong dung
dịch (như: Pb, Cd, Zn, Mn…(Breck 1974) [14].
Về sự hình thành Zeolite tự nhiên (Bramlette và Posniak , 1933 [13]), đoán
nhận sự có mặt của những zeolite như những sản phẩm thay đổi của tro bụi vitric
trong những đá trầm tích có hạt nhỏ. Coombs (1954) [12], đã xác định khoáng
zeolite có xuất hiện trong đá macma phun trào (đá phún xuất) tại Southland, New

Zealand. Ngày nay các dạng khoáng zeolite tự nhiên này đã được xác định ở nhiều
nước như: Nhật Bản, Nga, Ý, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kì, Mexico, Mỹ, Kenya và
Australia.
Bản chất hấp phụ của khoáng Zeolite là trao đổi cation bằng khả năng cạnh
tranh ái lực trên bề mặt khoáng. Do vậy khoáng Zeolite thường được sử dụng để xử
lý ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước và đất. Trong khi đó cation NH 4+
khi xét về điện tích thì có tính chất như một kim loại nặng nhóm I.
L. Curkovic, T. Filipan (1996) , khi nghiên cứu về khả năng trao đổi các ion
kim loại nặng bởi khoáng Zeolite tự nhiên và hoạt hóa, các tác giả cho rằng: sự hấp
thu KLN được cho là do những cơ chế khác nhau của quá trình trao đổi ion cũng
như quá trình hấp phụ (hút bám hóa học). Trong suốt quá trình trao đổi ion, những
ion Pb và Cd phải được chuyển qua những kênh, lỗ (khe hở) của khoáng Zeolite và
chúng phải thay thế các cation kim loại có khả năng trao đổi Pb và Cd như Na, Ca
và một số ít là K. Sự khuếch tán nhanh hơn khi những ion di chuyển qua các lỗ và
chậm lại khi những ion di chuyển qua các kênh có đường kính nhỏ hơn. Tuy nhiên
sự hấp phụ trên bề mặt khoáng là nguyên nhân quan trọng nhất giữ Pb và Cd ổn
định trên bề mặt khoáng. Điều này cũng mở ra hướng nghiên cứu sử dụng các
khoáng sét khác cũng có thể cho kết quả tốt, một số khoáng sét được đề nghị là
(bentonite, illite, monmorinolite, feldspar, calcite, quartz và halite). Sự tương tác
giữa ion KLN trong đất và các ion trên bề mặt khoáng sẽ dẫn tới các KLN sẽ được
vận chuyển tới bề mặt các phần tử Zeolite, ở đó các hoạt động của kim loại sẽ bị
giới hạn và được ổn định.
Trịnh Quang Huy (2006), khi tiến hành nghiên cứu về việc xử lý nước thải
chứa Pb2+ và Cd2+ từ các phòng thí nghiệm hóa học đã cho kết luận rằng: kết quả
nghiên cứu động thái hấp phụ của Pb 2+ và Cd2+ trên các mẫu zeolite thí nghiệm cho
thấy Pb và Cd được gắn trên bề mặt khoáng nhờ các quá trình trao đổi ion khác
2424


nhau. Khi diễn ra sự trao đổi ion một phân các ion Pb và Cd được vận chuyển tới

khe hở trên bề mặt khoáng zeolite, phần khác được trao đổi với các cation như Na +,
K+, Ca2+, Mg2+ nhờ cơ chế đổi chỗ. Sự khuếch tán diễn ra nhanh tại các khe hở trên
bề mặt khoáng zeolite, sau đó chậm dần. Các ion Pb 2+ và Cd2+ được hấp phụ chủ
yếu nhờ các phản ứng trao đổi ion trong các lỗ hổng của bề mặt khoáng zeolite.
Việc sử dụng Zeolite tự nhiên và zeolite hoạt hóa cho thấy hiệu quả cao trong việc
loại bỏ các ion kim loại nặng trong nước thải có nồng độ khoảng 2ppm. Hiệu quả
đối với Pb đạt hơn 95% và đối với Cd đạt hơn 99%.
Thực tế cho thấy các khu vực nuôi tôm thường xử lý hiện tượng khí độc nền
đáy ao bằng khoáng Zeolit, vật liệu này được nhập khẩu từ Thái Lan hoặc được sản
xuất trong nước. Do có hệ mao quản nhỏ với kích thước ngang với kích thước của
các phân tử nên chúng có khả năng tách chọn lọc một chất nào đó phụ thuộc vào
kích thước phân tử - tức là khả năng “sàng lọc”, vì vậy zeolit còn có tên là vật liệu
rây phân tử.
1.2.2. Khoáng Laterit (đá ong )
Laterite là loại khoáng được hình thành do quá trình phong hóa và tích tụ của
sắt hydroxit/oxohydroxit trong tự nhiên. Laterite thông thường được tạo bởi hai
phần chính trong cấu trúc đó là phần “xương cứng” là khung sắt hydroxit/oxit kết
von và phần mềm xen kẽ chủ yếu là sắt hydroxit và sét. Laterite phân bố nhiều tại
những vùng giáp ranh giữa vùng đồi núi và đồng bằng có sự phong hóa quặng chứa
sắt và các dòng nước ngầm có oxi hòa tan. Ở miền Bắc nước ta, đặc trưng là tại
vùng đồng bằng Bắc Bộ như Hà Tây, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh... Ngoài ra
còn tại các tỉnh như Thanh Hoá, Nghệ An, Ninh Bình...sự tồn tại của laterit cũng rất
đáng kể.
Đã có rất nhiều tài liệu nói về đá ong, các tác giả đưa ra nhiều ý kiến khác
nhau về nguồn gốc hình thành. Song có nhiều tác giả đã đồng tình với quan điểm
cho rằng sự hình thành đá ong là do các quá trình di chuyển của ôxit sắt từ nơi khác
đến, đặc biệt khi xét đến vai trò của nước ngầm trong việc hình thành đá ong, các
tác giả đã nhấn mạnh ý nghĩa của các dòng nước mạch ngầm mang sắt từ tầng đất
trên đưa xuống tầng dưới. Tại đây nhờ các quá trình ôxi hoá và đất bị khô đi mà Fe
bị kết von lại và tham gia vào quá trình tạo thành đá ong.

2525