Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí anion asen, photphat, cromat của vật liệu MnO2 kích thước nanomet trên nền pyroluzit

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------

Syamphone KEOJAMPA

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ ANION ASEN,
PHOTPHAT, CROMAT CỦA VẬT LIỆU MnO2 KÍCH THƢỚC NANOMET
TRÊN NỀN PYROLUZIT

Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
Mã số: 60520301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2016


Luận văn thạc sỹ khoa học

Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên

Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn Thầy GS.TS.NGƯT.
Nguyễn Trọng Uyển; NCS. Thạc sĩ Lê Mạnh Cường đã giao đề tài và tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ, cho em những kiến thực quý giá trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Đồng thời em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong khoa hóa học, các
Thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật hóa học đã giúp đỡ, cung cấp kiến thức khoa học cho
em trong quá trình nghiên cứu, các anh, chị và các bạn trong phòng Hóa học môi
trường - trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Phòng thí nghiệm phân tích môi trường –
trường Đại học Xây Dựng đã tạo điều kiện giúp đỡ trong thời gian làm đề tài.
Cảm ơn các phòng thí nghiệm trong Khoa Hóa Học – Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm.
Để hoàn thiện bản luận văn này,ngoài sự nỗ lực tìm tòi, nghiên cứu của bản
thân, sự giúp đỡ của những người xung quanh, đặc biệt là người thầy, đồng nghiệp
đã đóng góp một phần không nhỏ trong để hoàn thành đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên cao học

Syamphone KEOJAMPA

Syamphone KEOJAMPA

K25 CHH


Luận văn thạc sỹ khoa học

Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 8
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN................................................................................... 9
1.1. Giới thiệu chung về asen, photphat, cromat ......................................................... 9
1.1.1. Asen .................................................................................................................. 9
1.1.2. Photphat ......................................................................................................... 15
1.1.3. Cromat ........................................................................................................... 15
1.2. Các phương pháp xử lí asen, photphat, cromat ................................................. 17
1.2.1. Các phƣơng pháp xử lý asen ........................................................................ 17
1.2.2. Các phƣơng pháp xử lý photphat ............................................................... 18
1.2.3. Phƣơng pháp xử lý cromat ........................................................................... 20

1.3. Giới thiệu chung về pyroluzit............................. Error! Bookmark not defined.
1.3.1. Pyroluzit ............................................................. Error! Bookmark not defined.
1.4. Khả năng hấp phụ asen của sắt hyđroxit/oxit và khả năng ứng dụng làm vật liệu
hấp phụ ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.5. Cơ chế hấp phụ asen, photphat, cromat của mangan dioxit Error! Bookmark not defined.
1.6. Công nghệ nano và ứng dụng trong xử lý môi trường Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... Error! Bookmark not defined.
2.1. Ý tưởng và phương pháp tạo vật liệu mới ......... Error! Bookmark not defined.
2.2. Các phương pháp vật lý xác định đặc trưng vật liệuError! Bookmark not defined.
2.2.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) ......... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)Error! Bookmark not defined.

2.2.4. Phƣơng pháp Phƣơng pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET)Error! Bookmark not defi
2.2.5. Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng (EDS)... Error! Bookmark not defined.
2.2.6. Phƣơng pháp xác định pH tại điểm đẳng điện PZCError! Bookmark not defined.
2.2.7. Phƣơng pháp phân tích nhiệt (TG, DTA, DTG)Error! Bookmark not defined.
2.2.8. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (IR) .................. Error! Bookmark not defined.
2.2.9. Phƣơng pháp phổ huỳnh quang tia X (XRF) . Error! Bookmark not defined.
2.2.10. Phƣơng pháp phổ tán xạ Raman ................... Error! Bookmark not defined.
2.3. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu môi trường nướcError! Bookmark not defined.
2.3.1. Phƣơng pháp trắc quang (UV-Vis) .................. Error! Bookmark not defined.

Syamphone KEOJAMPA

K25 CHH


Luận văn thạc sỹ khoa học

Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên

2.3.2. Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng asen, phốt phát, cromatError! Bookmark not d
2.3. Phương pháp hóa lý............................................ Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Phƣơng trình LANGMUIR .............................. Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Phƣơng trình FRENDLICH............................. Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM ................................. Error! Bookmark not defined.
3.1. Hoá chất và dụng cụ ........................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Tổng hợp vật liệu MnO2 kích cỡ nanomet trên chất mang silicagen, laterit,
pyroluzit. ................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Chuẩn bị vật liệu nền ....................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Tổng hợp hệ keo MnO2 ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.3. Chế tạo vật liệu M1, M2 ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Khảo sát hình thái và cấu trúc liệu ..................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Khảo sát khả năng hấp thụ asen, photphat của vật liệuError! Bookmark not defined.
3.5.1. Hấp phụ asen ..................................................... Error! Bookmark not defined.
3.5.2. Hấp phụ photphat ............................................. Error! Bookmark not defined.
3.5.3. Hấp phụ cromat................................................. Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............. Error! Bookmark not defined.
4.1. Nghiên cứu đặc tính và cấu trúc vật liệu ............ Error! Bookmark not defined.
4.1.1. Khảo sát kích thƣớc hạt nano MnO2 ............... Error! Bookmark not defined.

4.1.2. Khảo sát cấu trúc bề mặt silicagen và pyroluzit trƣớc khi phủError! Bookmark not de
4.1.3. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M1 .............. Error! Bookmark not defined.
4.1.4. Khảo sát cấu trúc về mặt vật liệu M2 .............. Error! Bookmark not defined.

4.2. Phổ XRD của vật liệu M1 và vật liệu M1 nung tại các nhiệt độ khác nhauError! Bookmark
4.3. Phổ EDS của vật liệu M1 .................................... Error! Bookmark not defined.
4.3. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu ............ Error! Bookmark not defined.
4.3.1. Hấp phụ tĩnh ..................................................... Error! Bookmark not defined.
4.4. Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu ...... Error! Bookmark not defined.

4.4.1 Hấp phụ động ..................................................... Error! Bookmark not defined.
4.4.2 Đề xuất cơ chế hấp phụ asen giả định .............. Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN .................................................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 75

Syamphone KEOJAMPA

K25 CHH


Luận văn thạc sỹ khoa học

Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Lưu lượng thải của một số cơ sở sản xuất cơ khí có phân xưởng mạ ..... 15

Bảng 4.1. Hiệu suất ( H% ) hấp phụ PO43- với nồng độ ban đầu 10mg/l Error! Bookmark not def
Bảng 4.2: Giá trị pH đầu và pH sau ............................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.3: Thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M0p Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.4: Các giá trị đường cong hấp phụ asen của vật liệu M0p Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.4. Giá trị pH trước và sau của vật liệu M2 ........... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.5. Thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M2 Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.6: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M1 Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.7: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M2 Error! Bookmark not defined.

Bảng 4.8: Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M2 Error! Bookmark not def
Bảng 4.9: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M2 Error! Bookmark not defined.

Bảng 4.10: Khảo sát khả năng xử lý Cr(VI) của vật liệu M2 theo thời gian. Error! Bookmark not
Bảng 4.11: Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M2 Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.12: Hấp phụ động photphat ............................. Error! Bookmark not defined.

Syamphone KEOJAMPA

K25 CHH


Luận văn thạc sỹ khoa học

Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Các dạng tồn tại của asen trong nước phụ thuộc vào pe/pH. ................... 11
Hình 1.2. Sự phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới ....................................... 12
Hình 1.3. Ô nhiễm asen tại Việt Nam ...................................................................... 13
Hình 1.4. Ô nhiễm asen tại đồng bằng châu thổ sông Hồng .................................... 14
Hình 1.5. Cấu trúc của pyroluzit ................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1. Sơ đồ chùm tia tới và chùm tia nhiễu xạ trên tinh thể Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2. Độ tù của pic phản xạ gây ra do kích thước hạt Error! Bookmark not defined.
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét Error! Bookmark not defined.
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua Error! Bookmark not defined.
Hình 2.5. Sơ đồ cho thấy sự phong phú về thông tin thu được từ tương tác giữa
chùm điện tử với mẫu trong nghiên cứu hiển vi điện tử Error! Bookmark not defined.

Hình 2.6. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân loại IUPAC Error! Bookmar
Hình 2.7: Nguyên lý phát huỳnh quang tia X .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.8. Bước chuyển của các electron trong phân tử Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 40000 lần. Error! Bookmark not defined.

Hình 4.2. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 60000 lần. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.3. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 100000 lần. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.4. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 30000 lần Error! Bookmark not defined.
Hình 4.5. Hạt MnO2 kích thước nanomet phóng đại 50000 lần Error! Bookmark not defined.
Hình 4.6: Bề mặt silicagen trước khi phủ .................... Error! Bookmark not defined.

Hình 4.8. Bề mặt silicagen phủ MnO2 kích thước nanomet phóng đại 100000 lần Error! Bookma
Hình 4.9. Bề mặt pyroluzit biến tính nhiệt phủ MnO2 kích thước Error! Bookmark not defined.
Hình 4.10. Bề mặt pyroluzit biến tính nhiệt phủ MnO2 kích thước nanomet phóng
đại 200000 lần .............................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.11. Phổ XRD vật liệu M1 .................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.12. Phổ XRD vật liệu M1 nung ở 2000C .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.13. Phổ XRD vật liệu M1 nung ở 3000C .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.15. Phổ EDS của vật liệu M1 ............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 4.16: Đồ thị sự phụ thuộc pH vào pH của vật liệu M0p Error! Bookmark not defined.

Hình 4.17. Đồ thị hiệu suất hấp phụ theo thời gian của vật liệu M0p Error! Bookmark not define

Syamphone KEOJAMPA

K25 CHH


Luận văn thạc sỹ khoa học

Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên

Hình 4.18. Đường cong hấp phụ asen của VL M0p .... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.20: Đồ thì sự phụ thuộc pH vào pH của vật liệu M2 Error! Bookmark not defined.
Hình 4.21: Đồ thị hiệu suất hấp phụ theo thời gian ..... Error! Bookmark not defined.

Hình 4.22. Đường cong hấp phụ asen của VL M1 .................................................. 64
Hình 4.23. Đường XĐ tải trọng hấp thụ asen của VL M1 Error! Bookmark not defined.
Hình 4.24. Đường cong hấp phụ asen của VL M2 ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.26: Phổ EDS vật liệu M2 .................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.27: Phổ EDS vật liệu M2 sau khi hấp phụ asen . Error! Bookmark not defined.

Hình 4.28: Đồ thị biểu diễn thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M2 Error! Bookmark not de
Hình 4.29. Đường cong hấp phụ của VL M2........................ Error! Bookmark not defined.
Hình 4.31: Phổ EDS vật liệu M2 sau khi hấp phụ photphat Error! Bookmark not defined.
Hình 4.32: Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp phụ vào thời gian. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.33: Đường cong hấp phụ của VL M2 ............... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.35: Phổ EDS vật liệu M2 sau khi hấp phụ photphat Error! Bookmark not defined.

Hình 4.36. Đồ thị sự phụ thuộc nồng độ photphat qua cột vào thể tích nước chạy qua Error! Bookm

Syamphone KEOJAMPA

K25 CHH


MỞ ĐẦU

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên trầm trọng. Kể các nước phát
triển, việc giải quyết ô nhiễm môi trường đang là một thách thức lớn đối với mọi quốc gia.
Trên thế giới hiện nay vấn đề cung cấp nước sạch cho sinh hoạt 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, photphat,
cromat có trong nước ngầm chủ yếu do sự hòa tan các hợp chất quặng có chứa asen, các
hợp chất chứa photphat có trong đất, đá do quá trình phong hóa và còn do quá trình sản
xuất công, nông nghiệp xảy ra.
Việc sử dụng các nguồn nước bị nhiễm độc bởi asen, photphat, cromat đang 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, photphat, cromat là một vấn đề cấp bách hiện nay.
Đề tài: “Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí anion asen, photphat, cromat của
vật liệu MnO2 kích thước nanomet trên nền pyroluzit ” là đóng góp thiết thực cho công
nghệ xử lý môi trường hiện nay.

8


CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về asen, photphat, cromat

1.1.1. Asen[4,5,14,18,24,26,36]
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 H2AsO4-1 (trong môi trường pH
axit đến gần trung tính), HAsO4-2 (trong môi trường kiềm). Hợp chất H3AsO3 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(V) hình thành theo phương thức này.

9


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 (As2S3), Arsenolit (As2O3),
Arsenopyrit (FeAs2, 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: H3AsO4, H2AsO4-, HAsO42- và
AsO43-. 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 H2AsO4- và HAsO42- , còn asenit tồn tại chủ yếu ở dạng axit không phân ly
H3AsO3. Biểu đồ dưới đây cho thấy các dạng tồn tại của asen phụ thuộc vào pH và Eh
[10].
pe
H3AsO4
10

O2
H2AsO4-

55

H3AsO3

00

AsS (s)

HAsO42-

AsS2-

-5

10

H2
-10
0

2

44

66

88

H2AsO3-

10

pH


Hình 1.1. Các dạng tồn tại của asen trong nƣớc phụ thuộc vào pe/pH.
Độc tính của Asen
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.
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.
Tình trạng ô nhiễm asen hiện nay [5,18,25]
11


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. 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,
12


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.
Ô nhiễm asen tại Việt Nam [5,18,25]

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
13


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.

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
14


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
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. Photphat [3,14,20,28]
Phốt phát tồn tại trong nước ngầm chủ yếu là do sự phát tán từ các nguồn nhân tạo
như: Phân bón, thuốc trừ sâu, từ nguồn của chất tẩy rửa.Ngoài ra nước thải dân dụng, nước
thải công nghiệp, nông nghiệp cũng chính là nguồn gây ô nhiễm.
Theo các báo cáo tác động môi trường, nguyên nhân chính làm cho nguồn nước bị ô

nhiễm phốt phát là do nguồn thải của các nhà máy sản xuất phân bón và bột giặt. Cả nước
hiện nay có một số nhà máy sản xuất phân vô cơ từ đá quặng apatit như công ty
Supephotphat Lâm Thao, công ty TNHH phân đạm và hóa chất Hà Bắc, công ty CP Phân
lân nung chảy Văn Điển… Và hầu hết bột giặt tổng hợp được sản xuất chứa một lượng lớn
polyphotphat, từ 12-13% photpho[14].

1.1.3. Cromat[6,7,19,20]
Trên địa bàn Hà Nội, ngành cơ khí tập trung chủ yếu vào lĩnh vực gia công kim
loại, chế tạo máy móc, chi tiết phụ tùng máy nên quá trình liên quan đến mạ khá phong
phú. Theo số liệu thống kê, các cơ sở mạ lớn của công ty xe đạp Lixeha, kim khí Cầu
Bươu, công ty khóa Minh Khai, công ty Dụng cụ cơ khí xuất khẩu, công ty kim khí Thăng
Long hàng ngày thải ra môi trường khoảng 8,6kg Cu, 14kg Ni, 7kg Cr, 20kg Zn và 5kg
CN-.
Bảng 1.1: Lƣu lƣợng thải của một số cơ sở sản xuất cơ khí có phân xƣởng mạ

15


Nguồn: Đặng Đình Kim – 2002
Lượng nước thải của mạ điện không phải là lớn so với các ngành công nghiệp
khác như nước thải của ngành công nghiệp giấy, dệt, ... song thành phần và nồng độ
các chất độc hại trong đó khá lớn. Hơn nữa các hóa chất độc hại này lại có những biến
thiên hết sức phức tạp và phụ thuộc vào quy trình công nghệ cũng như từng công đoạn
trong quy trình đó. Vì vậy, muốn xử lý đạt hiệu quả cao thì chúng ta cần phải thu gom,
tách dòng theo từng công đoạn, từng trường hợp cụ thể và lựa chọn phương án xử lý
thích hợp.
Theo các tài liệu thống kê cho ta thấy, hầu hết các nhà máy, cơ sở xi mạ có quy
mô nhỏ và vừa đều tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng,
TP.HCM, Biên Hòa... Trong quá trình sản xuất, nước thải của các nhà máy xí nghiệp
này đều bị ô nhiễm các kim loại nặng, nhưng vấn đề xử lý nước thải còn chưa được

quan tâm, xem xét đầy đủ hoặc việc xử lý chỉ mang tính hình thức vì đầu tư cho một
quy trình xử lý nước thải khá tốn kém và việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa
được nghiêm minh, còn mang tính đối phó.
Đặc trưng chung của nước thải ngành mạ điện là chứa hàm lượng cao các muối
vô cơ và kim loại nặng như đồng, kẽm, crom, niken ... Trong nước thải xi mạ thường có
sự thay đổi pH rất rộng từ rất axit (pH = 2-3) đến rất kiềm (pH = 10-11). Các chất hữu
cơ thường có rất ít trong nước thải xi mạ, phần đóng góp chính là các chất tạo bóng,
16


chất hoạt động bề mặt... nên chỉ số COD, BOD của nước thải mạ điện thường nhỏ và
không thuộc đối tượng cần xử lý. Đối tượng cần xử lý chính trong nước thải là các muối
kim loại nặng như crom, niken, đồng, kẽm, sắt, photpho...
1.2. Các phƣơng pháp xử lí asen, photphat, cromat

1.2.1. Các phương pháp xử lý asen [4,5,18,23]
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 [5]:
- 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 Fenton’s (H2O2/Fe2+)...
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, Fe3+, 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.

17


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 (Al2O3), 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 thường
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).
1.2.2. Các phương pháp xử lý photphat [14,15,22,28,36]
* Phương pháp kết tủa, sa lắng
Có hai phương thức kết tủa:
+ Nước thải có axit: Sử dụng dung dịch nước vôi trong để tạo kết tủa canxi
hydrophotphat ở pH 6-7:
2H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca(HPO4)2 + 4H2O

(1.1)

Kết tủa canxi photphat từ pH 9-12
2CaHPO4 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2 + 2H2O

(1.2)

+Nước thải không axit: Sử dụng dung dịch muối Al, Fe vì tạo AlPO4 và FePO4 là
muối kết tủa. Kết tủa tạp chất được loại bỏ bằng hấp thụ trên bề mặt hydroxit được tạo bởi
từ muối của kim loại dư[28]
18


Các liều lƣợng phèn nhôm thƣờng sử dụng và hiệu suất xử lý photphat
Hiệu suất xử lý photphat

Tỉ lệ mol (Al:P)

(%)

Khoảng biến thiên

Giá trị thƣờng dùng

75

1,25:1 ÷ 1,5:1

1,4 ÷ 1

85

1,6:1 ÷ 1,9:1

1,7 ÷ 1

95

2,1:1 ÷ 2,6:1

2,3 ÷ 1

* Phương pháp hấp phụ
Nguyễn Thị Huệ và cộng sự[14] đã biến tính quặng laterit, pyroluzit bằng Al, Mn,
Fe, La để làm vật liệu hấp phụ photphat trong nước thải công nghiệp với dung lượng hấp
phụ cực đại đều trên 15 mg/g.
Đào Ngọc Nhiệm[24] khảo sát khả năng hấp phụ photphat từ hệ oxit CeO2 – Al2O3
trên chất mang than hoạt tính có tải trọng hấp phụ cực đại 125,42 mg/g.
Quản Cẩm Thúy [25] khảo sát khả năng hấp phụ photphat từ bùn đỏ để loại
photphat ra khỏi nguồn nước.
Bùi Văn Thắng [26] biến tính betonit bằng Al, La, Fe để hấp phụ photphat và có tải
trọng hấp phụ cao nhất 14,2 mg/g với hệ bentonit biến tính Al-Fe.
Trên thế giới, hấp phụ photphat cũng là một vấn đề rất được quan tâm. Ting Liua và
cộng sự đã chế tạo thành công vật liệu compozit oxit kim loại từ quặng mangan để loại bỏ
photphat với dung lượng 26,3 mg/g tại pH=6[41]; Sợi cacbon hoạt tính tẩm La2O3 11,78%
có thể loại bỏ 97,6% với nồng độ photphat ban đầu 30 mg/g[31]; Maryon Paulsen
Strugstad [28] đã nghiên cứu hấp phụ photphat, asenat trong nước biển bằng vật liệu
MnO2. Talal Almeelbi [39] đã nghiên cứu hấp phụ photphat bằng vật liệu α-FeOOH, hiệu
suất hấp phụ đạt 99% với nồng độ photphat ban đầu 10mg/l; Ibrahim Bakry Abdul
Razaq[41] đã nghiên cứu hấp phụ photphat từ bentonit; J. Das[28,39,41] và cộng sự đã

tiến hành tổng hợp hệ các oxit phức hợp Mg-Al, Zn-Al, Ni-Al, Co-Al, Mg-Fe, Zn-Fe, Ni-

19


Fe, Mn-Fe đều cho hiệu suất đạt trên 91,7% với nồng độ photphat qua cột hấp phụ là 50
mg/l.
1.2.3. Phương pháp xử lý cromat
1.2.3.1. Độc tính crôm
Mặc dù crôm tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau, chỉ có Cr(III) và Cr(VI) gây ảnh
hưởng lớn đến sinh vật và con người.
Đường xâm nhập và đào thải:
Crôm xâm nhập vào cơ thể theo 3 đường: hô hấp, tiêu hóa và qua da. Cr(VI) được
cơ thể hấp thu dễ dàng hơn Cr(III) nhưng khi vào cơ thể Cr(VI) sẽ chuyển thành dạng
Cr(III). Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất cứ đường nào, Crôm cũng được hòa tan trong
máu ở nồng độ 0.001mg/ml, sau đó được chuyển vào hồng cầu và sự hòa tan ở hồng cầu
nhanh hơn 10-20 lần. Từ hồng cầu, Crôm được chuyển vào các tổ chức và phủ tạng. Crôm
gắn với Sidero filing albumin và được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại thì
qua phân và nước tiểu. Từ các cơ quan phủ tạng, Crôm lại được hòa tan dần vào máu, rồi
được đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm. Do đó nồng độ Crôm trong máu và
nước tiểu biến đổi nhiều và kéo dài.
Tác động đến sức khoẻ:
Qua ngiên cứu người ta thấy Crôm có vai trò sinh học như chuyển hóa glucose,
protein, chất béo ở động vật hữu nhũ. Dấu hiệu của thiếu hụt Crôm ở người gồm có giảm
cân, cơ thể không thể loại đường ra khỏi máu, thần kinh không ổn định. Tuy nhiên với
hàm lượng cao Crôm làm giảm protein, axit nucleic và ức chế hệ thống men cơ bản.
Cr(VI) độc hơn Cr(III). IARC đã xếp Cr(VI) vào nhóm 1, Cr(III) vào nhóm 3 đối với các
chất gây ung thư. Hít thở không khí có nồng độ Crôm (ví dụ axit crômic hay Cr(III)
trioxit) cao (>2μg/m3) gây kích thích mũi làm chảy nước mũi, hen suyễn dị ứng, ung thư
(khi tiếp xúc với Crôm có nồng độ cao hơn 100-1000 lần nồng độ trong môi trường tự

nhiên). Ngoài ra Cr(VI) còn có tính ăn mòn, gây dị ứng, lở loét khi tiếp xúc với da.

20


Nồng độ giới hạn:


US. EPA giới hạn nồng độ tối đa cho phép của Cr(VI) và Cr(III) trong nước uống

là 100 μg/l.


Quy định của SHA về nồng độ của Crôm trong không khí tại nơi làm việc là:

o

Giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp cho ngày làm việc 8 giờ, tuần làm việc 40 giờ là

500 μg/m3 đối với Crôm tan trong nước và 1000 μg/m3 đối với Crôm kim loại và muối
không tan.
o

Nồng độ của Crôm trioxit (axit crômic) và các hợp chất của Cr(VI) trong không

khí tại nơi làm việc không cao hơn 52 μg Cr(VI)/m3 cho ngày làm việc 10 giờ, tuần 40
giờ.


NIOSH xem tất cả hợp chất Cr(VI) có tiềm năng gây ung thư nghề nghiệp và đưa

ra giới hạn nồng độ tiếp xúc là 1 μg Cr(VI)/m3 cho ngày làm việc 10 giờ, tuần 40 giờ.
1.2.3.2 Phương pháp xử lý cromat
Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến nhất là dùng phương pháp hoá học rồi
đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tích. Chọn phương pháp
nào là tuỳ chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cho phép, điều kiện môi trường địa phương, yêu cầu,
mục đích dùng lại hoặc thải thẳng ra môi trường… Chọn phương pháp nào cũng phải bảo
đảm chất lượng môi trường theo TCVN 5945- 1995.
Phương pháp kết tủa:
Quá trình kết tủa thường được ứng dụng cho xử lý nứơc thải chứa kim loại nặng.
Kim loại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH,
Na2CO3,…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ nhất.

Giá trị pH này

thay đổi tuỳ theo kim loại. Độ hoà tan nhỏ nhất của Crôm ở pH 7.5 và kẽm là 10.2. Ở
ngoài giá trị đó, hàm lượng hoà tan tăng lên.
Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết tủa.
Thí dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu
quả quá trình kết tủa. Cyanide có thể xử lý bằng chlorine hoá-kiềm, ammonia có thể khử
21


bằng phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough point), tách khí (air stripping)
hoặc các phương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại.
Trong xử lý nước thải công nghiệp, kim loại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình kết
tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide hay carbonat.
Một số nguyên tố như asen hoặc cadimi ở nồng độ thấp có thể xử lý hiệu quả khi
cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao, có thể áp dụng
quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình kết tủa.

Đối với Crôm VI, cần thiết tiến hành khử Cr(VI) thành Cr(III) và sau đó kết tủa với
vôi hoặc xút. Hoá chất khử thông thường cho xử lý nước thải chứa Crôm là sắt sunfat
(FeSO4), natri hidro sunfit, hoặc sulfur dioxit. Sắt sunfat (FeSO4), natri hidro sunfit có thể
ở dạng rắn hoặc dung dịch. SO2 ở dạng khí nén trong các bình chịu áp. Quá trình khử hiệu
quả trong môi trường pH thấp. Vì vậy các hoá chất khử sử dụng thường là các chất mang
tính axit mạnh. Trong quá trình khử, Fe(II) sẽ chuyển thành Fe(III). Nếu sử dụng natri
hidro sunfit hoặc sulfur dioxit, ion SO32- chuyển thành SO42-.
Phản ứng tổng quát như sau:
Cr6+ + Fe2+ + H+  Cr3+ + Fe3+

(1.1)

Cr6+ + Na2S2O3 (hoặc SO2) + H+  Cr3+ + SO42Cr3+ + 3OH-  Cr(OH)3 

(1.2)

(1.3)

Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe(II) phản ứng với Cr(VI), khử Cr(VI) thành
Cr(III) và oxy hoá Fe(II) thành Fe(III). Phản ứng xảy ra nhanh hơn ở pH nhỏ hơn 3. Axit
có thể được thêm vào để đạt pH thích hợp. Sử dụng FeSO4 là tác nhân khử có điểm bất lợi
khối lượng bùn sinh ra khá lớn do cặn Fe(OH)3 tạo thành khi cho chất kiềm hoá vào. Để
thu được phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO4 dư, khoảng 2.5 lần so với
hàm lượng tính toán trên lí thuyết.
Lượng axit cần thiết cho quá trình khử Cr(VI) phụ thuộc vào độ axit của nước thải
nguyên thuỷ, pH của phản ứng khử và loại hoá chất sử dụng.
22


Xử lý từng mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu quả kinh tế, khi nhà máy xi mạ

có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m3/ngày. Trong xử lý từng mẻ cần dùng hai loại bể
có dung tích tương đương lượng nước thải trong một ngày Qngày. Một bể dùng xử lý, một
bể làm đầy.
Khi lưu lượng ≥ 100m3/ngày, xử lý theo mẻ không khả thi do dung tích bể lớn. Xử
lý dòng chảy liên tục đòi hỏi bể axit và khử, sau đó qua bể trộn chất kiềm hoá và bể lắng.
Thời gian lưu nước trong bể khử phụ thuộc vào pH, thường lấy tối thiểu 4 lần so với thời
gian phản ứng lý thuyết. Thời gian tạo bông thường lấy khoảng 20 phút và tải trọng bể
lắng không nên lấy ≥ 20m3/ngày.
Trong trường hợp nước rửa có hàm lượng crôm thay đổi đáng kể, cần thiết có bể
điều hoà trước bể khử để giảm thiểu dao động cho hệ thống châm hoá chất.
Phương pháp trao đổi ion:
Phương pháp này thường được ứng dụng cho xử lý nước thải xi mạ để thu hồi
Crôm. Để thu hồi axit crômic trong các bể xi mạ, cho dung dịch thải axit crômic qua cột
trao đổi ion resin cation (RHmạnh) để khử các ion kim loại (Fe, Cr3+, Al,…). Dung dịch sau
khi qua cột resin cation có thể quay trở lại bể xi mạ hoặc bể dự trữ. Do hàm lượng Crôm
qua bể xi mạ khá cao (105-120kg CrO3/m3), vì vậy để có thể trao đổi hiệu quả, nên pha
loãng nước thải axit crômic và sau đó bổ sung axit crômic cho dung dịch thu hồi.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1.

Đỗ Trần Cát, Đỗ Văn An, Nguyễn Đức Chiến, Võ Thạch Sơn, Nguyễn Hoàng Nghị
(2003), Suy nghĩ về việc đào tạo công nghệ nano tại Đại học Bách Khoa Hà Nội,
Hội thảo khoa học khoa học và công nghệ nano, Hà Nội.

2.

Nguyễn Thị Thanh Chuyền (2009), Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hóa của
vật liệu MnO2 bằng phản ứng điện phân, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học khoa học tự

nhiên - ĐHQG Hà Nội.

23


3.

Đông Thu Vân (2011), Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp mạ điện
khu công nghiệp Phùng, Hà Nội, Luận văn thạc sĩ, Đại học khoa học tự nhiên ĐHQG Hà Nội.

4.

Lưu Minh Đại (2009), Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu xúc tác
chứa mangan oxit, sắt oxit kích thước nanomet sử dụng để tách sắt, mangan, asen
từ nước sinh hoạt ở quy mô hộ gia đình, Báo cáo đề tài Viện khoa học vật liệu –
Viện khoa học và công nghệ Việt Nam, Hà Nội.

5.

Lê Mạnh Cường (2012), Tổng hợp và đánh giá khả năng xử lí chất hữu cơ, amoni,
asen của vật liệu MnO2 kích thước nanomet mang trên silicagen, laterit, pyroluzit,
Luận văn thạc sĩ, Đại học khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội.

6.

Bùi Thị Hoàng Anh (2015), Nghiên cứu khả năng xử lý Cr6+ trong nước thải bằng
vật liệu hấp phụ chế tạo từ lá thông, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học dân lập Hải
Phòng.

7.

Lê Thị Tình, (2011), Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr trên vỏ trấu và ứng dụng
tách Cr khỏi nguồn nước thải, Luận văn thạc sĩ, Đại học khoa học tự nhiên - ĐHQG
Hà Nội.

8.

Trịnh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo Dục, Hà Nội.

9.

Nguyễn Văn Khôi, Cao Thế Hà (2002), nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm bẩn amoni, Báo cáo
thuộc chương trình 01C-09, Hà Nội.

10. Nguyễn Đức Nghĩa (2005), vật liệu polyme cấu trúc nano và nanocomposit, Hội
nghị khoa học KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Hà Nội.
11. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano, Nxb Khoa Học Tự Nhiên và Công nghệ,
Hà Nội.
12. Hoàng Nhâm (2001), Hoá vô cơ, Tập 2,3 Nxb Giáo Dục, Hà Nội.

24


13. Nguyễn Thị Thanh (2005), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposit(zieconichitosan) có tải trọng hấp phụ asen cao ứng dụng để xử lí asen trong môi trường
nước , Khóa luận tốt nghiệp, Đại học khoa học tự nhiên - ĐHQG Hà Nội.
14. Nguyễn Thị Huệ (2016), Nghiên cứu, chế tạo vật liệu hấp phụ ion flo, asen,
photphat và nhóm nito độc hại trên cơ sở biến tính quặng tự nhiên sẵn có của Việt
Nam, Đề tài Bộ Công Thương.
15. Bùi Văn Thắng (2011), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng dụng
hấp phụ photopho trong nước, Mã số B2010-20-23, đề tài cấp Bộ.

16. Dạ Trạch (12/12/2005), vật liệu nano, Vietscience.
17. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2003), Giáo
trình Hóa học phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên ĐHQG Hà Nội.
18. Nguyễn Trọng Uyển, Trần Hồng Côn, Phạm Hùng Việt, Hoàng Văn Hà (2000),
Nghiên cứu CN xử lý asen trong nước sinh hoạt, Hội thảo quốc tế về ô nhiễm asen ,
Hà Nội.
19. Trần Văn Thắng, Mô hình hoá và tối ưu hoá quá trình công nghệ khử Crôm (IV)
trong xử lý nước thải công nghiệp mạ điện, Luận án Tiến sỹ, (2009)
20.

Đặng Thị Thơm, Nghiên cứu quy trình xử lý crom và photpho trong nước thải mạ, Luận văn thạc
sĩ, Trường ĐH KHTN, Hà Nội, (2008)

21.

P.T.Hạnh và cộng sự (2010), Điện phân MnO2 từ quặng tự nhiên pyroluzit cho xử lý asen trong
nước giếng khoan, Tạp chí hóa học, 48(4C) 290-294.

22.

Phùng Đức Hòa, Nghiên cứu, chế tạo vật liệu xử lý nhóm nito, photphat trên cơ sở biến tính
quặng pyroluzit tự nhiên, Luận văn thạc sĩ, Trường ĐH KHTN, Hà Nội, (2014)

23. Phạm Ngọc Chức, Nghiên cứu tổng hợp một số oxit hỗn hợp chứa Fe (hệ Fe – Mn,
Fe – Ti, Fe – Nd) kích thước nanomet ứng dụng để xử lý Asen trong nước sinh hoạt,
Luận án tiến sĩ, Học viện khoa học và công nghệ, (2016).
25