Chế Tạo Vật Liệu Hấp Phụ Từ Vỏ Lạc - Ứng Dụng Xử Lý Kim Loại Kẽm Trong Các Nguồn Nước Bị Ô Nhiễm

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG
------------------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ VỎ LẠC - ỨNG
DỤNG XỬ LÝ KIM LOẠI KẼM TRONG CÁC NGUỒN
NƯỚC BỊ Ô NHIỄM
Người thực hiện
Lớp
Ngành
Người hướng dẫn
Địa điểm thực tập

:
:
:
:
:

NGUYỄN THU HUYỀN
MTB – K57
MÔI TRƯỜNG
TS NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH
BỘ MÔN HÓA- KHOA MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI 2016

i

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đề tài này là do chính em thực hiện, các số liệu thu
thập và kết quả phân tích trong đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất
kì đề tài nghiên cứu khao học nào. Những thông tin tham khảo trong khóa
luận đều được trích dẫn cụ thể nguồn sử dụng.
Ngày …tháng… năm 2016
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thu Huyền

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, em xin chân thành
bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới TS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh, cô đã
tận tình hướng dẫn ,động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập
nghiên cứu và thực hiện khóa luận.
Em cũng xin chân thành cảm ơn thày cô giáo, cán bộ kỹ thuật viên bộ
môn Hóa đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em thực hiện đề tài nghiên
cứu này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm Khoa Môi Trường
cùng các thầy cô giáo khoa Môi Trường, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
đã giúp đữ em trong quá trình hoàn thành khóa luận này.
Em vô cùng cảm ơn sự hỗ trợ, giúp đỡ, động viên của toàn thể gia đình,
bạn bè trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, cũng như trong
suốt quá trình học tập vừa qua.
Mặc dù đã hết sức cố gắng trong đề tài khóa luận tốt nghiệp, tuy nhiên
cũng không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, kính mong quý thầy giáo, cô giáo

cùng toàn thể bạn bè góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2016
Ký tên

Nguyễn Thu Huyền

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
Tính cấp thiết của đề tài................................................................................1
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài......................................................................2
Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..............................3
1.1 Tổng quan về kim loại kẽm....................................................................3
1.1.1 Nguồn gốc kim loại kẽm......................................................................3
1.1.2 Tính chất, đặc trưng của kim loại kẽm.............................................5
1.1.2.1 Tính chất vật lí...........................................................................5
1.1.2.2 Tính chất hóa học......................................................................6
1.1.3 Vai trò của kẽm................................................................................7
1.1.3.1 Vai trò sinh học.........................................................................7
1.1.3.3 Vai trò trong ngành công nghiệp...............................................9
1.1.3.4 Ứng dụng khác..........................................................................9
1.1.4. Ảnh hưởng của kẽm đến môi trường và sức khỏe con người.......10
1.1.4.1. Đối với môi trường.................................................................10
1.1.4.2. Đối với con người..................................................................11
1.1.5 Thực trạng ô nhiễm kẽm và các biện pháp xử lý ô nhiễm hiện nay
.................................................................................................................12
1.1.5.1 Thực trạng ô nhiễm kẽm..........................................................12

1.1.5.2 Các biện pháp xử lý ô nhiễm hiện nay....................................15
1.2 Giới thiệu về vỏ lạc...............................................................................17
1.2.1 Nguồn gốc phát sinh, trữ lượng vỏ lạc tại Việt nam......................17
1.2.2 Thành phần của vỏ lạc....................................................................18
1.2.3 Ứng dụng của vỏ lạc.......................................................................19
1.3 Tổng quan về than hoạt tính..................................................................20
1.3.1 Nguồn gốc và cấu trúc than hoạt tính.............................................20
1.3.4 Ứng dụng than hoạt tính.................................................................21
1.4 Giới thiệu về phương pháp hấp phụ......................................................22
1.4.1. Khái niệm về sự hấp phụ...............................................................22
1.4.2 Cân bằng hấp phụ...........................................................................23

iii


1.4.4 Hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich:.....................................................26
1.4.5 Hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir:.......................................................27
2.1 Đối tượng nghiên cứu............................................................................28
2.2 Phạm vi nghiên cứu...............................................................................28
2.3 Nội dung nghiên cứu.............................................................................28
2.4 Phương pháp nghiên cứu.......................................................................28
2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu.........................................................28
2.4.2 Phương pháp thực nghiệm..............................................................29
2.4.2.1 Chuẩn bị dụng cụ.....................................................................29
2.4.2.2 Chuẩn bị hóa chất....................................................................29
2.4.2.3 Chế tạo vật liệu hấp phụ..........................................................29
2.4.2.4 Phương pháp xác định hàm lượng kẽm trong dung dịch.........30
2.4.2.5 Khảo sát khả năng hấp phụ vật liệu.........................................30
2.4.3 Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu..........................................31
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................32

3.1 Kết quả chế tạo vật liệu hấp phụ...........................................................32
3.2 Khảo sát khả năng hấp phụ ...................................................................33
3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng hấp phụ.............................35
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................43
Kết luận.......................................................................................................43
Kiến nghị.....................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................45
Tài liệu Tiếng Việt..........................................................................................45

iv


DANH MỤC VIẾT TẮT
VLHP

: Vật liệu hấp phụ

VLHP1

: Vật liệu hấp phụ 1

VLHP2

: Vật liệu hấp phụ 2

VLHP3

: Vật liệu hấp phụ 3
VLHP4

: Vật liệu hấp phụ 4

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thông số vật lí của kẽm..............Error: Reference source not found
Bảng 1.2 Số liệu phân tích hàm lượng Pb và Zn ở mô hình xử lý làng
Hích.............................................Error: Reference source not found
Bảng 1.3 Thành phần của vỏ lạc................Error: Reference source not found
Bảng 1.4 Bảng so sánh hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học....Error: Reference
source not found
Bảng 3.1 Kết quả chế tạo vật liệu hấp phụ. Error: Reference source not found
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ
.....................................................Error: Reference source not found
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng hấp phụ
.....................................................Error: Reference source not found

vi


vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sphalerit (ZnS), một loại quặng kẽm phổ biến.......Error: Reference
source not found
Hình 1.2 Cây Lạc.......................................Error: Reference source not found
Hình 1.3 Củ lạc phơi khô...........................Error: Reference source not found
Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả

năng hấp phụ...............................Error: Reference source not found
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu
suất hấp phụ................................Error: Reference source not found
Hình 3.3

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến khả năng hấp
phụ..............................................Error: Reference source not found

Hình 3.4 Đường đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính.........Error: Reference
source not found
Hình 3.5 Sơ đồ phản ứng thủy phân xenlulozơ dưới tác dụng của bazơ.
....................................................Error: Reference source not found
Hình 3.6 Phản ứng bào mòn xenlulozơ......Error: Reference source not found

viii


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm môi trường
nước nói riêng và các hậu quả kéo theo của nó đang ngày càng bức xúc và
nhận được nhiều sự quan tâm của nhân loại. Ô nhiễm môi trường nước ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống và sự phát triển bền vững của mỗi
quốc gia. Trong đó, vấn đề bức bối nhất hiện của ô nhiễm môi trường nước
chính là vấn đề ô nhiễm bởi kim loại nặng. Các kim loại nặng xâm nhập vào
môi trường nước do các quá trình rửa trôi, do nước thải của các quá trình sản
xuất công nông nghiệp,điển hình trong đó có kim loại kẽm.Có nhiều phương
pháp khác nhau để xử lý nước thải có chứa kim loại nặng như: phương pháp
bay hơi, kết tủa hóa học, trao đổi ion, điện hóa … trong đó phương pháp hấp
phụ là phương pháp đơn giản có hiệu quả cao và đang được nghiên cứu để

ứng dụng rộng rãi.
Than hoạt tính là một trong những vật liệu hấp phụ được sử dụng phổ
biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: khai thác chế biến dầu
mỏ, công nghiệp dệt, công nghiệp thực phẩm… Ngày nay, việc ứng dụng than
hoạt tính vào mục đích xử lý môi trường ngày càng tăng.
Vỏ lạc là một phụ phẩm nông nghiệp với hàm lượng lớn và không được
thu gom để xử lý được coi là một chất gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên với
thành phần chính là xenlulozo vỏ lạc lại rất thích hợp để biến tính tạo thành
vật liệu hấp phụ tách các ion kim loại nặng. Sử dụng vỏ lạc làm nguồn
nguyên liệu chế tạo vật liệu hấp phụ kẽm vừa mang lại lợi ích xử lý vừa giúp
giải quyết được lượng lớn phụ phẩm nông nghiệp thải bỏ ra môi trường gây ô
nhiễm .

1


Xuất phát từ thực tiễn trên tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài : “Chế tạo
vật liệu hấp phụ từ vỏ lạc - ứng dụng xử lý kim loại kẽm trong các nguồn
nước bị ô nhiễm”.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
-Chế tạo vật liệu hấp phụ từ việc biến tính vỏ lạc bằng phương pháp
nhiệt độ và kiềm để tạo ra các vật liệu hấp phụ khác nhau .
- Khảo sát khả năng hấp phụ kẽm của vật liệu hấp phụ điều chế được,
các ảnh hưởng của các yếu tố (thời gian,nồng độ,nhiệt độ, pH….) tới khả
năng hấp phụ.

2


Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về kim loại kẽm
1.1.1 Nguồn gốc kim loại kẽm
Theo từ điển bách khoa toàn thư, Kẽm là một nguyên tố kim loại lưỡng
tính, kí hiệu là Zn và có số nguyên tử là 30. Nó là nguyên tố đầu tiên
trong nhóm 12 của bảng tuần hoàn nguyên tố. Kẽm, trên một số phương diện,
có tính chất hóa học giống với magiê, vì ion của chúng có bán kính giống
nhau và có trạng thái ôxy hóa duy nhất ở điều kiện bình thường là +2. Kẽm là
nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái Đất và có 5 đồng vị bền. Quặng
kẽm phổ biến nhất là quặng sphalerit, một loại kẽm sulfua.

Hình 1.1: Sphalerit (ZnS), một loại quặng kẽm phổ biến
Kẽm chiếm khoảng 75 ppm (0,0075%) trong vỏ Trái Đất, là nguyên tố
phổ biến thứ 24. Đất chứa 5–770 ppm kẽm với giá trị trung bình 64
ppm.Nước biển chỉ chứa 30 ppb kẽm và trong khí quyển chứa 0,1–

3


4 µg/m3.Nguyên tố này thường đi cùng với các nguyên tố kim loại thông
thường khác như đồng và chì ở dạng quặng. Kẽm là một nguyên tố ưa tạo
quặng (chalcophile), nghĩa là nguyên tố có ái lực thấp với ôxy và thường liên
kết với lưu huỳnh để tạo ra các sulfua. Các nguyên tố ưa tạo quặng hình thành
ở dạng lớp vỏ hóa cứng trong các điều kiện khử của khí quyển Trái
Đất. Sphalerit là một dạng kẽm sulfua, và là loại quặng chứa nhiều kẽm nhất
với hàm lượng kẽm lên đến 60–62%.
Tổng tài nguyên kẽm trên thế giới đã được xác nhận vào khoảng 1,9 tỉ
tấn. Các mỏ kẽm lớn phân bố ở Úc và Mỹ, và trữ lượng kẽm lớn nhất ởIran,
trong đó Iran có trữ lượng lớn nhất. Với tốc độ tiêu thụ như hiện nay thì
nguồn tài nguyên này ước tính sẽ cạn kiệt vào khoảng năm từ 2027 đến 2055.
Khoảng 346 triệu tấn kẽm đã được sản xuất trong suốt chiều dài lịch sử cho

đến năm 2002, và theo một ước lượng cho thấy khoảng 109 triệu tấn tồn tại ở
các dạng đang sử dụng.
Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 5 đồng vị ổn định 64Zn,
67

66

Zn,

Zn, 68Zn và 70Zn, trong đó đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự

nhiên) với chu kỳ bán rã 4,3×1018 năm, do đó tính phóng xạ của nó có thể bỏ
qua. Tương tự, 70Zn (0,6%), có chu kỳ bán rã 1,3×1016 năm thường không
được xem là có tính phóng xạ. Các đồng vị khác là 66Zn (28%), 67Zn (4%)
và 68Zn (19%).Một số đồng vị phóng xạ đã được nhận dạng. 65Zn có chu kỳ
bán rã 243,66 ngày, là đồng vị tồn tại lâu nhất, theo sau là 72Zn có chu kỳ bán
rã 46,5 giờ. Kẽm có 10 đồng phân hạt nhân. 69mZn có chu kỳ bán rã 13,76 giờ
(tham số mũ m chỉ đồng vị giả ổn định). Các hạt nhân của đồng vị giả ổn định
ở trong trạng thái kích thích và sẽ trở về trạng thái bình thường khi phát
ra photon ở dạng tia gamma. 61Zn có 3 trạng thái kích thích và 73Zn có 2 trạng
thái. Mỗi đồng vị 65Zn, 71Zn, 77Zn và 78Zn chỉ có một trạng thái kích thích.

4


1.1.2 Tính chất, đặc trưng của kim loại kẽm
1.1.2.1 Tính chất vật lí
Bảng 1.1 Thông số vật lí của kẽm
Màu

Ánh kim bạc xám

Trạng thái vật chất

Chất rắn

Nhiệt độ nóng chảy

629.68K (419.530C, 787.150F)

Nhiệt độ sôi

1180K (9070C, 16650F )

Mật độ (gần nhiệt độ phòng)

7.14 g/cm3 (00C, 101.325kPa)

Mật độ ở thể lỏng

ở nhiệt độ nóng chảy: 6.57 g/cm3

Nhiệt lượng nóng chảy

7.32 kJ/mol

Nhiệt lượng bay hơi

123.6 kJ/mol

Nhiệt dung

25.470 J/mol.K
Nguồn: Wikipedia

Kẽm có màu trắng xanh, óng ánh và nghịch từ, mặc dù hầu hết kẽm
phẩm cấp thương mại có màu xám xỉn. Nó hơi nhẹ hơn sắt và có cấu trúc tinh
thể lục phương.Kẽm là kim loại cứng và giòn ở hầu hết cấp nhiệt độ nhưng
trở nên dễ uốn từ 100 đến 150 °C. Trên 210 °C, kim loại kẽm giòn trở lại và
có thể được tán nhỏ bằng lực. Kẽm dẫn điện khá so với các kim loại khác,
kẽm có độ nóng chảy (419,5 °C,787,1F) và điểm sôi (907°C) tương đối thấp.
Điểm sôi của nó là một trong số những điểm sôi thấp nhất của các kim loại
chuyển tiếp, chỉ cao hơn thủy ngân và cadmi.Kẽm có thế điện cực chuẩn: Zn
đứng sau Mn và trước Cr trong dãy hoạt động hoá học của kim loại.

5


1.1.2.2 Tính chất hóa học
Kẽm có cấu hình electron là [Ar]3d104s2, có phân lớp 3d bền vững với
10e.Vì vậy, ta thấy Zn có cấu hình tương tự như các nguyên tố nhóm IIA nên
Zn cũng dễ dàng cho 2e để tạo ion Zn 2+. Nó là kim loại có độ hoạt động trung
bình và là chất oxi hóa mạnh.Tính chất hóa học của kẽm đặc trưng bởi trạng
thái oxi hóa +2. Khi các hợp chất ở trạng thái này được hình thành thì các
electron lớp s bị mất đi, và ion kẽm có cấu hình electron [Ar]3d 10. Quá trình
này cho phép tạo 4 liên kết bằng cách tiếp nhận thêm 4 cặp electron theo quy
tắc bộ tam nhưng các tính toán chỉ ra rằng hợp chất kẽm có trạng thái oxi hóa
+4 không thể tồn tại. Dạng cấu tạo hóa học lập thể là tứ diện và các liên kết có
thể được miêu tả như sự tạo thành của các orbitan lai ghép sp 3 của ion kẽm.
Kẽm có khuynh hướng tạo thành các liên kết cộng hóa trị với cấp độ cao hơn

và nó tạo thành các phức bền hơn với các chất cho N- và S.
Tính chất hóa học của kẽm tương tự tính chất của các kim loại chuyển
tiếp nằm ở vị tri cuối cùng của hàng đầu tiên như niken và đồng, mặc dù nó
có lớp d được lấp đầy electron, do đó các hợp chất của nó là nghịch từ và hầu
như không màu. Bán kính ion của kẽm và magie gần như bằng nhau. Do đó
một số muối của chúng có cùng cấu trúc tinh thể và trong một số trường hợp
khi bán kính ion là yếu tố quyết định thì tính chất hóa học của kẽm và magie
là rất giống nhau còn nếu không thì chúng có rất ít nét tương đồng.
Bề mặt của kim loại kẽm tinh khiết xỉn nhanh, thậm chí hình thành
một lớp thụ động bảo vệ là kẽm cacbonat, Zn5(OH)6(CO3)2, khi phản ứng với
carbon đioxit trong khí quyển. Lớp này giúp chống lại quá trình phản ứng
tiếp theo với nước và hidro.

6


Kẽm cháy trong không khí cho ngọn lửa màu xanh lục tạo ra khối kẽm
oxit.
2Zn + O2 2ZnO
Kẽm dễ dàng phản ứng với kiềm và các phi kim khác
Zn + 2NaOH
Zn + S

Na2(ZnO2) + H2

ZnS

Các axit mạnh như axit clohydric hay axit sulfuric có thể hòa tan lớp bảo vệ
bên ngoài và sau đó kẽm phản ứng với nước giải phóng khí hydro.
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

1.1.3 Vai trò của kẽm
1.1.3.1 Vai trò sinh học
Kẽm, là một khoáng chất quan trọng, đóng một vai trò quan trọng trong
tổng hợp protein và giúp điều chỉnh việc sản xuất tế bào trong hệ thống miễn
dịch của cơ thể con người. Kẽm được tìm thấy chủ yếu trong các cơ bắp mạnh
nhất trong cơ thể và được tìm thấy ở nồng độ đặc biệt cao trong các tế bào
bạch cầu và hồng cầu, võng mạc mắt, da, gan, thận, xương và tuyến tụy. Tinh
dịch và tuyến tiền liệt ở nam giới cũng chứa một lượng đáng kể của kẽm.
Trong cơ thể con người, có hơn 300 loại enzyme khác nhau đòi hỏi
phải có kẽm để hoạt động bình thường. Các nhà nghiên cứu tin rằng 3.000
protein trong khoảng 100.000 trong cơ thể bao gồm chủ yếu là kẽm.Một
người bình thường có 2-3 gram kẽm tại bất kỳ thời điểm nào. Các cơ quan
của cơ thể con người tiết kẽm như tuyến nước bọt, tuyến tiền liệt và tuyến tụy.
Thậm chí tế bào tham gia vào các hoạt động của hệ miễn dịch tiết ra kẽm. Như

7


vậy, nó được sử dụng trong các quá trình trao đổi chất khác nhau và bị loại bỏ
thông qua bài tiết nước tiểu, vì vậy nó cần phải được bổ sung thường xuyên.
Kẽm có vai trò điều hòa chuyển hóa lipid và ngăn ngừa mỡ hóa gan,
tham gia vào chức năng tạo máu, cần thiết cho sự biệt hóa tế bào và sự ổn
định màng. Thiếu kẽm, quá trình tổng hợp DNA và quá trình sao chép trong
tế bào bị suy yếu. Thiếu kẽm trong thời kỳ mang thai, gây hiện tượng đứt
đoạn quá trình nhân đôi ở các tế bào phôi. Thiếu kẽm ảnh hưởng xấu đến tốc
độ hấp thu các acid amine.
1.1.3.2 Vai trò trong ngành nông nghiệp
Là một trong số các chất vi dinh dưỡng thiết yếu, kẽm (Zn) là nguyên
tố thiết yếu cho sự phát triển và sinh trưởng khỏe mạnh của cây trồng, động
vật và con người. Nó thường có mặt trong đất với tỷ lệ 25 - 200 mg Zn/kg

trọng lượng khô, trong không khí với hàm lượng 40 - 100 ng Zn/m 3, trong
nước với hàm lượng 3 - 40 mg Zn/l. Dự trữ kẽm trong lớp đất mặt khoảng
120-170 kg/ha. Lượng kẽm dễ tiêu, thay đổi theo pH, hàm lượng lân, chất hữu
cơ va sét. Kẽm hòa tan nhiều khi pH quá chua hoặc quá kiềm. Trong khoảng
pH 6-8, kẽm thường khó hòa tan.
Kẽm có tác động đến các quá trình sinh lý sinh hóa sau đây: dinh
dưỡng khoáng (sự hụt dinh dưỡng và sự cố định N) sự hô hấp, sự quang hợp,
sự tổng hợp hữu cơ (gluxid, protit, axit nucleic và chất điều hòa sinh trưởng),
sự vận chuyển (sự thóat hơi nước và sự chuyển hóa gluxit), sự sinh trưởng
(tạo các mô mới) và khả năng chống lạnh chống nóng của cây. Kẽm ảnh
hưởng đến sự tạo thành nhiều loại hợp chất quan trọng trong cây như đường
bột, protit, các phootpholipit, vitamin C, auxin, các phenol, tamin, các protein
va enzym.

8


Hàm lượng Zn trong cây thay đổi từ 15-22 mg/kg chất khô. Nhiều cây
trồng thể hiện sự cần thiết phải bón kẽm. Các loại cây thể hiện nhu cầu bón
nhất là: lúa, ngô, cây ăn quả như cam quýt, bưởi, chanh, đào, lê, táo. Trong
các cây họ đậu thì các cây đậu ăn quả non đậu co ve, đậu đũa thường thể hiện
sự cần thiết phải bón kẽm.
1.1.3.3 Vai trò trong ngành công nghiệp
Do kẽm ít độc và có thể chịu được tác động của không khí hoặc nước một
cách an toàn. Kẽm ít nguy hiểm hơn nhiều so với chì hoặc liti, vi vậy ít gây ra
những lo ngại khi sử dụng cho các loại pin được đặt lên hoặc thậm chí đặt bên
trong cơ thể.Trong kỹ thuật hiện đại không chỉ sử dụng kẽm nguyên khối mà
cả bụi kẽm nữa.Chẳng hạn, bụi kẽm giúp những người làm thuốc pháo nhuộm
ngọn lửa thành màu xanh lam. Các nhà luyện kim dùng bụi kẽm để lấy vàng
và bạc ra khỏi các dung dịch xianua. Bụi kẽm được dùng để loại đồng và

cađimi ra khỏi dung dịch kẽm sunfat trong phương pháp thủy luyện (phương
pháp điện phân). Cầu cống và các kết cấu nhà công nghiệp bằng kim loại, các
máy móc cỡ lớn thường được phủ một lớp sơn màu xám để giữ cho kim loại
khỏi bị ăn mòn, trong thành phần của loại sơn đó cũng có bụi kẽm
1.1.3.4 Ứng dụng khác
Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm,
đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm.
+ Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, như thép chống gỉ
+ Kẽm được sử dụng trong công nghiệp ô tô, cơ sở đóng tàu (gắn vao
đuôi tàu)
+ Kẽm dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin, ống nước

9


+ Trong thực đơn hàng ngày, kẽm có trong thành phần của các loại
khoáng chất và vitamin. Người ta cho rằng kẽm có thuộc tính chống oxi hóa,
do vậy nó được sử dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sự lão hóa của da
và cơ trong cơ thể. Trong các biệt dược chứa một lượng lớn kẽm, người ta
cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành vết thương.
+ Một số hợp chất của Zn dùng trong y học, làm thuốc giảm đau dây
thần kinh, chữa bệnh eczema, bệnh ngứa…
1.1.4. Ảnh hưởng của kẽm đến môi trường và sức khỏe con người
1.1.4.1. Đối với môi trường
Một cuôc thăm dò được tiến hành hằng năm ở Anh và xứ Wales về chất
thải có chứa kim loại nặng từ phân gia súc cho thấy, mức độ kim loại nặng
cao nhất thải ra từ đất nông nghiệp là Kẽm (lên đến 3,3kg/ha) tại khu vực
chăn nuôi lợn vùng Tây Anglia và Humberside. Lượng kẽm thải ra từ phân
vật nuôi gây ô nhiễm môi trường chiếm đến 35% so với các yếu tố gây ô
nhiễm kim loại nặng khác .Sự dư thừa kẽm khi kẽm tích tụ qúa cao trong đất

gây độc đối với cây trồng, gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ kẽm trong cây
qúa nhiều cũng liên quan đến mức thừa lượng kẽm trong cơ thể người và góp
phần tăng sự tích tụ kẽm trong môi trường. Quá trình sản xuất từ quặng kẽm
sulfua thải ra một lượng lớn lưu huỳnh đioxit và hơi cadmi. Xỉ nóng chảy và
các chất cặn khác trong quá trình sản xuất cũng chứa một lượng kim loại nặng
đang kể.
Đất ô nhiễm kẽm từ hoạt động khai thác quặng chứa kẽm, tuyển, hoặc
nơi sử dụng bùn chứa kẽm để làm phân, có thể chứa hàm lượng kẽm ở mức
vài gam kẽm/kg đất khô. Hàm lượng kẽm trong đất cao hơn 500 ppm ảnh

10


hưởng tới khả năng hấp thụ các kim loại cần thiết khác của thực vật, như sắt
và mangan
1.1.4.2. Đối với con người
Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng
kẽm vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm
làm ngăn chặn sự hấp thu đồng và sắt. Theo từ điển bách khoa toàn thư, Ion
kẽm tự do là một axit Lewis mạnh đến mức có thể ăn mòn. Axit dịch vị
chứa axit clohydric, mà hàm lượng kẽm kim loại trong đó dễ hòa tan trong đó
gây ăn mòn kẽm clorua.Có những tình huống gọi là sự run kẽm hay ớn lạnh
kẽm sinh ra do hít phải các dạng bột ôxít kẽm nguyên chất.Cơ quan quản lý
thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã khuyến cáo rằng kẽm phá hủy các thụ
thể thần kinh trong mũi gây ra chứng mất khứu giác.
Hiệp hội Kẽm quốc tế cho rằng nồng độ kẽm cao cũng có thể làm giảm
hiệu quả của thuốc kháng sinh và các loại thuốc khác. Ngộ độc do kẽm cũng
là ngộ độc do cấp tính, do ăn nhầm phải một lượng lớn kẽm (5-10g ZnSO 4
hoặc 3-5ZnCl2) có thể gây chết người với triệu chứng như có vị kim loại khó
chịu và dai dẳng trong miệng, nôn, tiêu chảy, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chết

sau 10 đến 48 giây.
Thận có khả năng lọc tối đa khoảng 2g Zn/ngày. Nếu thừa lượng kẽm
lớn có thể gây ung thư, gây ngộ độc hệ thần kinh, ảnh hưởng lên tính nhạy
cảm, sinh sản, gây độc hệ miễn dịch. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể có thể gây
liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu
chứng khác. Các viện y tế quốc gia tư vấn không quá 40mg kẽm mỗi ngày.

11


Theo “Báo cáo về kim loại nặng và ảnh hưởng của nó đến con người”
thì lượng kẽm tiếp nhận tối đa hằng ngày có thể chịu đựng là 1mg/kg thể
trọng.
1.1.5 Thực trạng ô nhiễm kẽm và các biện pháp xử lý ô nhiễm hiện nay
1.1.5.1 Thực trạng ô nhiễm kẽm
*Ô nhiễm do kim loại nặng trong chất thải chăn nuôi gây ra
Theo Nguyễn Xuân Kỳ (2009), ở Việt Nam hiện nay, tổng khối lượng
chất thải chăn nuôi bình quân khoảng 73 triệu tấn/năm, trong đó chất thải
chăn nuôi lợn chiếm khoảng 24,38 triệu tấn/năm tương đương 33,4%. Đồng
(Cu) và kẽm (Zn) tồn dư trong chất thải chăn nuôi là hai trong nhiều yếu tố
gây ô nhiễm kim loại nặng đối với đất. Việc bổ sung oxid kẽm (ZnO) với hàm
lượng quá cao trong thức ăn cho lợn so với quy định để phòng ngừa tiêu chảy
là nguyên nhân cơ bản dẫn đến tình trạng này.
Theo ông Huỳnh Thanh Hùng (Khoa Nông học - ĐH Nông Lâm TP.
HCM): “Phần lớn người trồng rau đều sử dụng phân chuồng (lợn, gà), trong
khi các vật nuôi này được nuôi bằng thức ăn tổng hợp. Thức ăn dạng này có
nhiều khoáng đa lượng, vi lượng. Hàm lượng kim loại nặng trong phân của
vật nuôi sẽ xâm nhập vào đất trồng rau và tồn lưu trong các nông sản, đặc biệt
là đối với các loại rau ăn lá như cải ngọt, cải xanh, xà lách”.
Một cuộc khảo sát nhằm đánh giá ô nhiễm kim loại nặng gây ra bởi

phân gia súc tại Anh Quốc cho thấy lượng kẽm thải ra từ phân vật nuôi gây ô
nhiễm môi trường chiếm đến 35% so với các yếu tố gây ô nhiễm kim loại
nặng khác.

12


* Một số hoạt động phát thải ra nhiều kim loại kẽm
+ Hoạt động trong lĩnh vực công nghiệp mạ: đây là hoạt động chủ yếu
gây ra ô nhiễm kẽm trong thực tế. Nước thải ngành xi mạ có hàm lượng cao
các muối vô cơ và kim loại nặng. Tùy theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô
nhiễm chính có thể là đồng, kẽm, crom hoặc niken cà cũng tùy thuộc vào
muối kim loại sử dụng mà nước thải có chứa các độc tố khác như xianua,
muối sunfat, cromat…Nước thải ngành mạ điện có khoảng pH thay đổi rất
rộng từ rất axit (pH 2-3 ) đến rất kiềm (pH 10-11) ,do vậy xử lý nước thải mạ
điện không phải là vấn đề đơn giản. Theo Thomas (1986) các nguyên tố kim
loại nặng như Cu, Zn, Cd, Hg…thường có trong các nhà máy kim loại màu
sản xuất ô tô. Cũng theo Thomas khi nước thải chứa 13 mg Cu/l, 10mg Pb/l,
1mgZn/l sẽ gây ô nhiễm rất nghiêm trọng.
Kết quả nghiên cứu gần đây về hiện trạng môi trường ở nước ta cho
thấy hầu hết các nhà máy cơ sở xi mạ ở nước ta có quy mô vừa và nhỏ, áp
dụng công nghệ cũ và lạc hậu tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn như Hà
Nội, Hải Phòng, Tp Hồ Chí Minh…Phần lớn nước thải sản xuất tại các cơ sở
này được thải trực tiếp vào các cống thoát nước chung của thành phố mà
không qua xử lý triệt để đã gây ô nhiễm cục bộ trầm trọng nguồn nước. Tại
Tp Hồ Chí Minh, Bình Dương và Đồng Nai kết quả phân tích chất lượng
nước thải của các nhà máy cơ sở xi mạ điển hình của cả 3địa phương này cho
thấy hầu hết các cơ sở đều không đạt tiêu chuẩn nước thải cho phép: hàm
lượng chất hữu cơ cao, COD dao động tỏng khoảng 320-885 mg/l do thành
phần nước thải có chứa cặn sơn, dầu nhớt…

+ Hoạt động khai khoáng công nghiệp: bùn và đất đá chứa nhiều hóa
chất độc hại khó xử lý ,các ion kẽm tồn tại trong đó với hàm lượng lớn không

13


được xử lý thải bỏ trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nặng nề. Kết quả
nghiên cứu của Lindsay (1979), Kabata và cộng sự (1992) cho thấy rằng ở
trong đất hàm lượng các nguyên tố KLN thường dao động mạnh hơn so với
trong đá mẹ. Chênh lệch về hàm lượng cao nhất và thấp nhất có khi lên đến cả
trăm lần. Trong đất hàm lượng của kẽm (Zn) dao động từ 10 – 300 mg/kg,
hay chì (Pb) dao động từ 2 – 2000 mg/kg. Ngoài ra nghiên cứu cũng chỉ ra
rằng trong đá axit và đá vôi hàm lượng các KLN nhỏ hơn so với các loại đá
khác của đá trầm tích và macma. Tuy nhiên nguồn phát thải các KLN vào đất
chủ yếu lại xuất phát từ các hoạt động công nghiệp, khai mỏ cũng như quá
trình sản xuất nông nghiệp.
Tại Thái Nguyên, ở 4 vùng khai thác mỏ đặc trưng: mỏ than Núi
Hồng, mỏ sắt Trại Cau, mỏ chì - kẽm ở làng Hích (xã Tân Long, huyện Đồng
Hỷ) và mỏ thiếc ở núi Pháo (xã Hà Thượng, huyện Đại Từ) đang là những
điểm nóng về môi trường, bởi ở đây không chỉ có thiếc, chì, kẽm mà còn có
Asen và Cadimi là hai kim loại nặng có ảnh hưởng rất lớn đối với sức khỏe
của con người. Trong đó mẫu đất tại xã Tân Long có chứa hàm lượng cao các
nguyên tố Pb, Zn, và Cd; mẫu đất tại xã Hà Thượng tập trung nhiều As. Nhìn
chung, hàm lượng các kim loại Pb, Zn, As, Cd trong đất cao gấp nhiều lần
mứccho phép. Tại Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên hàm lượng
As trong một số mẫu đất cao hơn quy chuẩn cho phép là 1262 và 467 lần,
tương ứng.
Tại huyện Yên Lãng, hàm lượng As trong đất cao hơn quy chuẩn cho
phép của Việt Nam là 308 lần (Bộ khoa học và công nghệ, 2013)
+ Hoạt động sản xuất nông nghiệp: Sử dụng các phân bón hóa học với

hàm lượng lớn Zn trong một số phân phốt phát; thuốc bảo về thực vật Cu, Mn
và Zn trong thuốc trừ nấm…

14


+ Hoạt động ở các lò nung và chế biến hợp kim: trong quá trình sản
xuất chế biến kim loại kẽm, môi trường bị ảnh hưởng nặng bởi các chất thải
như sunfua-dioxit, nito oxit, khói độc…
+ Nước thải chưa được xử lý: chứa lượng lớn kẽm tồn tại ở dạng hợp
chất khó phân hủy thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm kim loại nặng.
1.1.5.2 Các biện pháp xử lý ô nhiễm hiện nay
*Các giải pháp để làm giảm thiểu ô nhiễm do chất thải chăn nuôi
Việc bổ sung kẽm ôxit trong thức ăn công nghiệp cho vật nuôi thường
là không thể thiếu và lượng bổ sung tùy thuộc vào từng giai đoạn. Trên thực
tế, lượng kẽm hữu dụng chỉ chiếm khoảng 5–20% trên tổng lượng kẽm bổ
sung, phần còn lại 80–95% được thải qua phân vào môi trường (Burton and
Turner, 2003).
Sự ô nhiễm Zn do chất thải chăn nuôi có thể được khắc phục tốt hơn
nếu sử dụng sản phẩm ZnO bổ sung trong thức ăn công nghiệp có tỷ lệ hữu
dụng cao trong khi vẫn đảm bảo việc phòng ngừa tiêu chảy trên lợn con. Như
vậy, vấn đề ô nhiễm môi trường đất bởi kim loại nặng sẽ được khắc phục từng
bước nhờ giảm tối đa lượng kẽm phân thải ra môi trường.
Theo ông Hoàng Kim Giao (Phó cục trưởng cục chăn nuôi): “Có 3
nhóm biện pháp cơ bản hạn chế ô nhiễm do chăn nuôi. (i) Cần quy hoạch lại,
đưa chăn nuôi ra xa đô thị, khu dân cư, khu công nghiệp và nhất thiết phải
thực hiện quy định chăn nuôi an toàn gắn với bảo vệ môi trường. (ii) Sử dụng
kỹ thuật cho vào thức ăn và chất thải chăn nuôi các men, các chế phẩm sinh
học nhằm hạn chế khí độc hại và vi sinh vật có hại. (iii) Ứng dụng tiến bộ kỹ
thuật thân thiện với môi trường. Tùy điều kiện cụ thể từng nơi để lựa chọn

một trong 3 quy trình xử lý chất thải như: bể lắng - hầm biogas - ao sinh học,

15


hầm biogas - ao sinh học và hầm biogas - thùng sục khí - ao sinh học; trong
đó trọng tâm là chăn nuôi theo mô hình VAC và sử dụng hầm biogas.”
* Các biện pháp xử lí kim loại kẽm
+ Sử dụng thực vật là các loại cây có khả năng hấp thụ kim loại kẽm
như: cỏ mần trầu, cải xoong, rang sẹo gà dải, rang chò chanh, cỏ Vertiver…
Theo Đặng Đình Kim (2011) nghiên cứu sử dụng thực vật để xử lý một số
kim loại nặng trong đất tại các vùng khai thác mỏ, khả năng tích lũy Zn trong
một số thực vật khảo sát là tương đối cao, các loài như Equisetum
ramosissimum (Vauch), Cyperus rotun-dus L và Eleusine indica L. có khả
năng tích lũy Zn trong thân là 1346,2 ± 130,2; 1201,4 ± 147,3 và 4346,8 ±
157,9 mg.kg, tương ứng và trong rễ là 3756,9 ± 145,7; 2194,4 ± 155,7 và
3108,7 ± 213,5 mg.kg Zn. Cỏ Mần Trầu có khả năng chống chịu Pb và Zn cao
(5000 ppm Pb và 1000 ppm Zn).
Bảng 1.2 Số liệu phân tích hàm lượng Pb và Zn ở mô hình xử lý
làng Hích
Kim loại

Đất ban đầu

Sau 15 tháng

Kết thúc

QCVN

nặng

(ppm)

(ppm)

(ppm)

03:2008/BTNMT
(ppm)

Pb

3470

1366,57

399,11

70

Zn

3191

2102,66

780,49

100

Mô hình xử lý đất nhiễm Pb và Zn tại Làng Hích: Sử dụng 3 loài thực
vật là: Dương xỉ Pteris vittata, cỏ cỏ Vetiver và cỏ Mần Trầu.Kết quả chỉ ra ở
bảng 2 cho thấy, sau thời gian 2,5 năm thực nghiệm, hàm lượng Pb và Zn còn
lại là 399,11 và 780,49 ppm (tương ứng với 11,5 %và 24,46 %) giảm đi đáng

16