Nghiên cứu đánh giá hiện trạng hàm lượng asen trong nước ngầm tại một số tỉnh thành thuộc đồng bằng sông hồng

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS.
Phạm Tiến Dũng, đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện khóa luận
tốt nghiệpvới đề tài: Nghiên cứu đánh giá hiện trạng hàm lượng Asen trong nước
ngầm tại một số tỉnh thành thuộc đồng bằng sông Hồng.
Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong Viện Môi Trường, Trường Đại
Học Hàng Hải Việt Nam đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm em
học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền
tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em
bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Mặc dù em đã có nhiều cố gắng hoàn thiện đồ án bằng tất cả sự nhiệt tình
vá năng lực của mình, tuy nhiên, không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
nhận được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn.
Cuối cùng em kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công
trong sự nghiệp cao quý.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hải phòng, ngàytháng 11 năm 2015
Người thực hiện
Sinh viên
Trần Thị Thanh Xuân


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng

Tên bảng

1.1

Chỉ tiêu hàm lượng Asen theo QCVN 01:2009/BYT

Trang
11

1.2

Chỉ tiêu hàm lượng Asen theo QCVN 02:2009/BYT

11

2.1

Ô nhiễm Asen trong nước ngầm và số người dân bị
phơi nhiễm ở các nước trên thế giới

24

2.2

Số liệu báo cáo về tình hình ô nhiễm Asen của
UNICEF năm 2004.

27

3.1

Hàm lượng Asen (mg/l) tại các vị trí vượt so với
TCCP

34

3.2

Kết quả khảo sát hàm lượng Asen tại Hà Nam theo
UNICEF

37

3.3

Kết quả đo tại chỗ một số thông số của nước ngầm
tại xã Hợp Lý

40

3.4

Giải pháp về kỹ thuật

45


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang
1

1.1

Một mẫu lớn chứa Asen tự nhiên

1.2

Asenic

1

1.3

Cấu trúc của Asenictương tác

3

1.4

Cấu trúc của Asenickhông tương tác

3

1.5

Trên lòng bàn tay nổi lên các nốt sẩn

15

1.6

Các nốt đen thâm nhỏ trên bàn tay

16

1.7

Các nốt đen thâm nhỏ chân

16

1.8

Biểu hiện nhiễm Asen

17

1.9

Sơ đồ công nghệ xử lý Asen sử dụng phương pháp
trao đổi ion

19

1.10

Sơ đồ công nghệ xử lý Asen sử dụng phương pháp
hấp phụ

20

1.11

Đá ong chỉ cần đập nhỏ, sơ chế là có thể dùng để
loại bỏ asen trong nước

22

1.12

Minh hoạ phương pháp lọc màng

23

2.1

Phân bố Asen trên thế giới

24

2.2

Bản đồ các khu vực nhiễm Asen trên toàn quốc

26

2.3

Hàm lượng Asen tại các tỉnh tại đồng bằng sông
Hồng theo UNICEF năm 2004

28

2.4

Bản đồ xác suất liên tục của đồng bằng sông Hồng
(Việt Nam)

30

2.5

Hàm lượng As (<0,5 đến >50 µg/l)

31

2.6

Bản đồ ô nhiễm điểm và 3D

32

3.1

Hình ảnh mô phỏng mức độ ô nhiễm Asen trong
nước ngầm tại Hà Nội

33

3.2

Bản đồ hành chính tỉnh Hà Nam

36

3.3

Tỷ lệ mẫu nước giếng khoan có nồng độ Asen vượt
QCVN 01-2009 BYT, xã Chuyên Ngoại năm 2011

39

3.4

Hàm lượng Asen trong nước ngầm thô (màu đỏ) và
nước ngầm sau lọc (màu xanh)

40

3.5

Lọc cát sử dụng phổ biến tại xã Hợp Lý – huyện Lý
Nhân

41


3.6

Cấu tạo bể lọc xử lý Asen theo dự án tăng cường
bảo vệ nước ngầm tại Việt Nam IGPVN

43


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước là tài nguyên thiên nhiên vô giá và có vai trò vô cùng quan trọng
đối với sự sống của con người và muôn loài trên Trái Đất. Nhờ vòng tuần hoàn
của mình, nước là tài nguyên liên tục được tái tạo, do đó sự sống trên hành tinh
được duy trì và phát triển phong phú như ngày nay.
Tuy nhiên, nếu coi nước là tài nguyên vô tận, con người có thể sử dụng
tùy ý, không quan tâm đến biến đổi chất lượng của nó thì rất nguy hiểm, vì nó
dẫn đến lúc không đủ nước đảm bảo chất lượng dùng cho sinh hoạt của con
người cũng như các ngành công nghiệp, nuôi trồng thủy, hải sản… Vệ sinh môi
trường cũng trở lên tồi tệ, tác động xấu đến an toàn cuộc sống của con người và
sinh vật. Như vậy, cách sử dụng đúng đắn nhất của chúng ta là phải sử dụng hợp
lí và bảo vệ chất lượng tài nguyên môi trường.
Nước ta nằm ở khu vực nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều có nguồn nước tự
nhiên dồi dào. Tuy nhiên, lượng mưa lại tập trung ở một số tháng trong năm nên
nhiều thời điểm, nhiều khu vực lại thiếu nước trầm trọng trong sinh hoạt cũng
như sản xuất. Hơn nữa, trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất, con người đã
thải ra môi trường rất nhiều chất gây ô nhiễm môi trường trong đó có môi
trường nước. Chúng đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe người dân và chất lượng
sống nói chung. Gây ra nhiều bệnh tật hiểm nghèo đáng báo động.
Ở khu vực sông Hồng có nguồn nước mặt khá dồi dào. Nước sinh hoạt
cũng như sản xuất ở Đồng bằng sông Hồng chủ yếu sử dụng là nước sông. Với
cách canh tác trồng trọt sử dụng nhiều chất bảo vệ thực vật và chất kích thích
cùng với hoạt động công nghiệp, giao thông, nuôi trồng thủy, hải sản … đã và
đang làm cho nguồn nước mặt ngày càng bị ô nhiễm giảm chất lượng nước.
Đã đến lúc chúng ta phải tính đến khai thác các nguồn nước khác để thay
thế cho nguồn nước mặt. Một trong những nguồn nước phong phú đó là nước

ngầm. Tuy nhiên, nguồn nước ngầm lại có thành phần và tính chất rất khác nhau
ở các vị trí khác nhau. Hơn nữa, nước ngầm còn chứa nhiều loại hợp chất phức
tạp hơn nước mặt, đặc biệt là các ion của các kim loại rất phong phú tan trong
nước. Chính vì vậy, việc nghiên cứu tính chất, thành phần để đưa ra các phương
pháp sử lí nước trước khi dùng là việc làm rất quan trọng. Xuất phát từ những lí
5


trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng hàm lượng
Asen trong nước ngầm tại một số tỉnh thành thuộc đồng bằng sông Hồng“.
Đề tài này sẽ góp phần làm cơ sở khoa học để đi nghiên cứu các phương pháp
xử lí và khai thác có hiệu quả nguồn tài nguyên nước ngầm quý giá.
2. Việc nghiên cứu nhằm đáp ứng các mục tiêu sau
- Nêu lên được ảnh hưởng Asen đối với môi trường nước ngầm.
- Dựa vào kết quả của nghiên cứu đánh giá được mức độ ô nhiễm.
- Kiến nghị tìm và đưa ra những giải pháp công nghệ và quản lý nhằm xử
lý Asen và phòng ngừa giảm thiểu tác động.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung đánh giá hàm lượng Asen tại đồng bằng sông Hồng.
4. Nội dung đề tài
- Khái quát và đánh giá ảnh hưởng của Asen.
- Phân tích và đánh giá chất lượng nước ngầm và các chi tiêu trong nước
ngầm đặc biệt là Asen.
- Đề xuất biện pháp xử lý hợp lý cho việc khử Asen trong nước ngầm.
5. Phương pháp chủ yếu được áp dụng để thực hiện đề tài
-Phương pháp tổng hợp số liệu: Phương pháp này nhằm thu thập và xử lý
số liệu một cách tổng quan về tình hình ô nhiễm Asen trong nước ngầm tại đồng
bằng sông Hồng. So sánh, xác định độ tin cậy của số liệu, xử lý và tổng hợp số
liệu.
-Khảo cứu tài liệu

6. Ý nghĩa của đề tài
Qua việc phân tích đánh giá ảnh hưởng Asen đến con người, ta đánh giá
một cách khách quan về hiện trạng và mức độ ô nhiễm, đồng thời ta đề ra giải
pháp khả thi để xử lý, ngăn ngừa và giảm thiểu ô nhiễm góp phần làm sạch môi
trường nước tại đồng bằng sônh Hồngđể cải thiện chất lượng cuộc sống người
dân tại những nơi sử dụng nguồn nước ngầm.
Đề tài cung cấp những dữ liệu liên quan đến hiện trạng hàm lượng Asen
tại đồng bằng sông Hồng là một cơ sở để so sánh giữa các khu vực khác nhau.
6


CHƯƠNG1. TỔNG QUAN VỀ ASEN
1.1.Đặc trưng về Asen
1.1.1. Giới thiệu chung về Asen
Asen là nguyên tố 33 trong bảng tuần hoàn Mendeleev. Tên gọi thông
thường là thạch tín và asen tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau(tới 368 dạng),
trong nướcthường tồn tại dưới dạng các hợp chất Asenua, Asenit và Asenat. Hợp
chất oxit của asen màu trắng bạc tan trong nước rất độc, độc gấp 4 lần thủy ngân
chỉ cần 1 lượng nhỏ vào cơ thể con người sẽ dẫn đến tử vong nhanh chóng.

Hình 1.1. Một mẫu lớn chứa Hình 1.2. Asenic
Asen tự nhiên
Asen là một nguyên tố có trong nước, không khí, đất, thực phẩm và từ
nhiều cách Asen gây độc cho cơ thể con người.
Ngoài ra, những nơi dân tự động đào và lấp giếng không theo đúng kỹ
thuật khiến nhiều chất bẩn, độc hại bị khuếch tán xuống mạch nước. Cũng như
việc khai thác nước ngầm ở mức độ quá lớn làm cho mức nước trong các giếng
hạ xuống khiến cho khí ôxy đi vào địa tấng và gây ra phản ứng hóa học tạo ra
thạch tín từ quặng pyrite trong đất và nước ngầm nông, ở mức nước ngầm sâu
thì không phát hiện được. Trong công nghiệp, Asen có trong nghành luyện kim,

xử lý quặng, sản xuất thuốc bảo vệ thực vật,phân bón (lân - phốt phát, đạmnitơ) thuộc da. Asen thường có mặt trong thuốc diệt cỏ dại,trừ sâu, diệt nấm….

7


1.1.2. Tính chất cơ bản về Asen
1.1.2.1. Tính chất nguyên tử [11]
Trạng thái ôxi hóa: +5, +3, +2, +1,[2] -3 Axít nhẹ
Độ âm điện: 2,18 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa: Thứ nhất: 947,0 kJ·mol−1
Thứ hai: 1798 kJ·mol−1
Thứ ba: 2735 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị: 119 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị: 119±4 pm
Bán kính Van der Waals: 185 pm
1.1.2.2. Tính chất vật lý[12]
Màu sắc: Ánh kim xám
Trạng thái vật chất: Chất rắn
Nhiệt độ thăng hoa: 887 K (615°C)
Mật độ (gần nhiệt độ phòng): 5,727 g·cm−3 (at 0°C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng: ở nhiệt độ nóng chảy: 5,22 g/cm−3
Điểm ba trạng thái: 1090K
Nhiệt dung: 328,88J/(Kg.K)
1.1.2.3. Tính chất hóa học
Trạng thái ôxi hóa phổ biến nhất của nó là -3 (Asenua: thông thường trong
các hợp chất liên kim loại tương tự như hợp kim), +3 (Asenat (III) hay Asenit và
phần lớn các hợp chất Asen hữu cơ), +5 (Asenat (V): phần lớn các hợp chất vô
cơ chứa ôxycủa Asen ổn định.

8

Hình 1.3. Cấu trúc của Asenic

Hình 1.4.Cấu trúc của Asenic

tương tác

không tương tác

Asen về tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là photpho
Các ôxít của nó kết tinh, không màu, không mùi như As2O3 và As2O5 là
những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nước để tạo thành các dung dịch có
tính axít.
Asen tạo thành hiđrua dạng khí và không ổn định, đó là Arsin (AsH3).
Khi bị nung nóng trong không khí, nó bị oxy hoá để tạo ra trioxit Asen;
hơi từ phản ứng này có mùi như mùi tỏi.
•Tính Axit – Bazơ
-Trong môi trường axit đặc As tồn tại dưới dạng cation (AsO) + không màu. Axit
Arsenơ H3AsO3 là một axit rất yếu, tan trong nước. Trong dung dịch kiềm (pH >
10) tồn tại dưới dạng anion Asennit (AsO2)-,có cả (HAs2O4)- Asen oxit (As2O3) tan trong dung dịch kiềm mạnh và HCl đặc
•Tính Tạo Phức
- As (III) tạo phức với ion Cl- trong dung dịch HCl: AsOCl, AsOHCl2, AsCl3
H3AsO3 + [H]+ + [Cl]-→AsOCl + 2H2O
As cũng tạo phức Thio với ion (S) 2-,vì vậy As2S3 và As2S5 cũng tan nhiều trong
kiềm và sunfua kiềm :
As2S3 + 3(S)2-→2(AsS3)3As2S5 + 3(S)2-→ 2 (AsS4)39


- As(V) tạo phức với tatrat, tạo phức với Molipđen Mo(VI), Tungsten W(VI),

các phức với các Poliancol.
•Tính Chất Oxi Hóa - Khử
-Asen có thể bị khử thành asin AsH3 :
As + 3 (H)+ + 3e-→AsH3
- As(III) có thể bị khử thành As :
(AsO2)- + 4(H)+ + 3e-→As + 2H2O
Ở trạng thái tự nhiên As tồn tại nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng dạng gây
độc và ảnh hưởng mạnh đến con người nhiều nhất là As(III).
1.1.3. Sự chuyển hóa giữa các dạng của Asenvà sự phân bố Asen trong tự
nhiên
1.1.3.1.Sự chuyển hóa giữa các dạng của Asen trong môi trường[2]
Sự chuyển hóa giữa các dạng Asen và mangan trong môi trường chủ yếu
là do tác động của một số quá trình phong hóa, oxy hóa tự nhiên của các lớp đất
đá, than, trầm tích trong lòng đất và trên bề mặt của quặng chứa Asen, các quá
trình khử sinh hóa tự nhiên trong tầng ngậm nước và quá trình chuyển hóa trong
cơ thể sinh vật.
•

Chuyển hóa Asen trong quá trình phong hóa, oxi hóa

Sự chuyển hóa giữa các dạng của Asen qua quá trình phong hoá bao gồm
3 dạng chính là phong hoá vật lý, phong hoá hoá học và phong hoá sinh học.
Dựa vào cách phân chia các quá trình phong hoá đó ta có thể hiểu quá trình
phong hoá Asen trong tự nhiên diễn ra theo 3 quá trình sau:
-

Phong hóa vật lý
Đây là giai đoạn thứ nhất bao gồm các quá trình phá vỡ và giãn nở các
lớp đất đá trên bề mặt, các loại quặng khoáng, trầm tích có chứa sẵn Asen và
thành các mảnh vụn nhỏ. Phong hóa vật lý bao gồm những dạng sau

+ Phong hóa nhiệt xảy ra do sự nung nóng nham thạch bởi bức xạ mặt
trời.
+ Phong hóa băng giá xảy ra dưới ảnh hưởng của nhiệt độ thấp.
10


+ Phong hóa cơ học do muối khoáng kết tinh xuất hiện cùng với quá trình
vận chuyển nước lên mặt đất.
+ Phong hóa cơ học do sinh vật: Trong quá trình sống, các sinh vật đặc
biệt là hệ thống rễ thực vật có khả năng xuyên vào các khe, kẽ nứt của đá. Các rễ
cây phát triển dần làm kẽ nứt ngày càng rộng, gây nứt vỡ đất đá.
-

Phong hóa hóa học
Trong quá trình phong hóa tự nhiên, nhờ tác dụng phá vỡ, chia nhỏ đất đá
và nham thạch của các tác nhân vật lý ở quá trình phong hóa vật lý xảy ra trước
đó đã làm cho diện tích tiếp xúc của đá với môi trường tăng lên đáng kể. Vì vậy
các quá trình phong hóa hóa học xảy ra sau đó gặp thuận lợi hơn rất nhiều. Khác
với quá trình phong hóa vật lý, quá trình phong hóa do tác dụng của các tác nhân
hóa học không chỉ làm cho đá vỡ vụn mà còn có thể làm cho thành phần hóa học
của khoáng vật và đá thay đổi. Một số yếu tố như nước, không khí, chất hòa tan
trong nước và sinh vật tác dụng lên những sản phẩm hình thành từ quá trình
phong hóa vật lý bằng cách lấy đi hoặc bổ sung vào một số chất, đồng thời gây
ra sự biến đổi một số thành phần hóa học trong nham thạch.
Phong hóa hóa học gồm 4 quá trình: quá trình hòa tan, quá trình hydrat
hóa, quá trình oxi hóa khử và quá trình thủy phân ngoài ra kèm theo các quá
trình hấp phụ giải hấp phụ, lắng đọng, kết tinh. Trong đó, sự phân hủy xảy ra
theo hai quá trình oxi hóa và thủy phân là những cơ chế phong hóa chính biến
các loại đá mắc ma và đá biến chất trong vỏ phong hóa thành các nhóm khoáng
vật sét, zeolit, các oxit và hydroxit.

+ Quá trình hòa tan xảy ra do một số đặc tính, nước có thể hòa tan nhiều
loại khoáng chất, đất đá và nham thạch. Theo một số nghiên cứu, quá trình hòa
tan phụ thuộc nhiều vào thành phần của nham thạch và các khoáng vật.
+ Quá trình thứ hai của phong hóa hóa học là quá trình hidrat hóa, trong
quá trình này các phân tử nước kết hợp với các khoáng vật không chứa nước để
biến chúng thành dạng hydrat.
+ Quá trình thứ ba phong hóa hóa học là quá trình oxy hóa, quá trình này
xảy ra ở những vùng có chứa các tác nhân oxi hóa, điển hình là oxi không khí.
Do trong khoáng vật, đá và quặng thường có chứa các ion mức oxy hóa thấp như
Fe(II), Mn(II) … nên khi gặp môi trường oxi hóa chúng dễ dàng chuyển thành
11


các dạng có mức oxy hóa cao hơn.
Nghiên cứu khác của M.A.Armienta về sự phong hóa của các đá chứa
Asen như Asenopyrit, scorodit và pyrit chỉ ra rằng quá trình oxy hóa phong hóa
hòa tan Asenopyrit và pyrit xảy ra theo phản ứng sau:
FeAsS + 3,2 O2+ 1,5 H2O = Fe2++ SO42- + H3AsO4, logK = 198,17
FeS2+ 3,5 O2 + H2O = Fe2++ 2 SO42- + 2 H+, logK = 208,46
Sau các quá trình phong hóa, Asen có trong thành phần của đất đá có thể
được giải phóng, đi vào các nguồn nước. Các khoáng chứa Asen có thể bị phân
tán vào môi trường dưới các dạng khác nhau phụ thuộc vào vị trí, điều kiện môi
trường nơi xảy ra các quá trình xói mòn, phong hóa và sau phong hóa. Quá trình
phong hóa xảy ra trên bề mặt trái đất hoặc ở các vùng nước bề mặt làm Asen
được giải phóng ra và thường tồn tại ở dạng As(V). Các dạng As(V) tạo thành
một phần tan vào trong nước bị cuốn trôi đi, còn một phần bị giữ lại trên bề mặt
quặng hoặc các hợp chất có khả năng hấp phụ Asen.
+ Quá trình thứ tư của phong hóa hóa học là quá trình thủy phân xảy ra do
sự thay thế của các ion kim loại bằng ion H + trong nước như quá trình thủy phân
của Fe(III) tạo ra do sự oxy hóa Fe(II) tạo thành trong quá trình phong hóa các

khoáng.
-

Phong hóa sinh học
Bản chất của phong hóa sinh học là các quá trình biến đổi cơ học và biến
đổi thành phần hóa học trong các loại khoáng chất do tác động của các loại sinh
vật. Theo thời gian, dưới tác dụng của sinh vật và quá trình sống của chúng như
quá trình tiêu thụ các nguyên tố dinh dưỡng được giải phóng ra từ phong hóa tự
nhiên để tồn tại.
•

Quá trình khử sinh hóa tự nhiên trong lòng đất

Sự chuyển hóa giữa các dạng Asen còn xảy ra trong quá trình khử sinh
hóa tự nhiên trong lòng đất (các aquifer). Trong trầm tích và tầng ngậm nước,
các hợp chất sắt, mangan và Asen tham gia vào hàng loạt các phản ứng oxi hoá
khử.
Nghiên cứu của Nicholas C. Papacostas chỉ ra rằng sự chuyển hóa Asen
dựa vào quá trình khử hợp chất sắt hydroxit dưới tác động của vi sinh vật xảy ra
12


mạnh mẽ nơi lắng đọng chất hữu cơ. Vùng chất hữu cơ cạn kiệt, khả năng ô
nhiễm Asen giảm. Vùng trầm tích già cỗi nồng độ Asen và sắt thấp do đó sự ô
nhiễm Asen thấp.
Theo Harvey & Nickson, Asen trong nước ngầm là do quá trình khử VI
SINH VẬT của hợp chất sắt hydroxit chứa Asen.
1.1.3.2.Quá trình di chuyển và tồn lưu của Asen trong tự nhiên
Quá trình di chuyển và tồn lưu Asen, mangan và sắt trong tự nhiên một
phần do sự di chuyển, giải thoát sinh hoá tự nhiên và các cân bằng giữa hai pha

lỏng (nước) và pha rắn là bùn, đất, đá và phụ thuộc vào bản chất của chúng
trong các tầng, các đới và các vùng xác định. Bắt đầu từ các quá trình tự nhiên
xói mòn, phong hoá và các quá trình sau phong hoá. Các khoáng vậtchứa Asen,
mangan và sắt có thể bị hoà tan và đi ngay vào nước ngầm khi mà sự phong hoá
xảy ra ngay ở tầng đất ngập nước. Chúng sẽ bị oxy hoá khi mức nước rút đi và
giải phóng ra Asen, mangan và sắt vào nước ngầm. Khi sự phong hoá xảy ra trên
mặt đất thì các phần tử chứa Asen, mangan và sắt tan ra đi vào tầng nước mặt
trước tiên.
1.1.3.3. Đặc điểm phân bố của Asen trong môi trường tự nhiên[2]
Asen trong đá, đất và trầm tích
Asen trong đá và khoáng: Asen là một nguyên tố có mặt ở khắp nơi trong môi
trường. Sự phân bố của Asen trong hệ thống tự nhiên phụ thuộc vào sự ổn định
liên kết của Asen với các hình thái của nước và phụ thuộc vào khả năng hấp phụ
Asen lên bềmặt của đất. Trong tự nhiên, Asen hiếm khi tồn tại ở dạng Asen đơn
chất, nó luôn tồn tại ở dạng hợp chất với mức oxy hóa III hoặc V. Asen có trong
khoảng hơn 368 loại khoáng khác nhau, bao gồm các khoáng cơ bản là, Asenua,
Asenit, Asenat, oxit, sunfua... Trong cấu trúc của các loại khoáng vật này, Asen
thường đi kèm với một số nguyên tố khác như Fe, Ni, Co, Cu, S, Ca, Mg. Asen
còn xuất hiện trong mạch nước địa nhiệt núi lửa, suối nước nóng v.v. Loại quặng
chứa nhiều Asen nhất là quặng Asenopyrit.
•
-

Asen có nhiều trong các loại khoáng vật như Reanga As 4S4, (As2S3),
auripiment, Asenolit (As2O3), Asenopyrit (FeAsS).
Hàm lượng Asen trong các loại khoáng dao động đáng kể. Ví dụ như
quặng sunfua, quặng sắt, quặng sunfat, quặng oxyt sắt luôn có hàm lượng
13

Asencao. Có loại như quặng pyrit lên tới vài chục gam trong một
kilogam.Quặng oxyt sắt cũng chứa nhiều Asen. Các loại quặng cacbonat, silicát,
chứa Asen với hàm lượng thấp, chỉ vài miligam hoặc nhỏ hơn không đáng kể.
Ở Việt Nam chưa có nhiều các nghiên cứu chuyên sâu và toàn diện về
Asen trong các thành tạo tự nhiên. Trước đây, trong công tác lập bản đồ địa chất
và tìm kiếm khoáng sản thường người ta đã dùng phương pháp phân tích quang
phổ phát xạ với độ nhạy rất thấp nên khó phát hiện được Asen. Bằng phương
pháp mẫu giả đãi đã tìm thấy Asen trong nhiều phức hệ đá xâm nhập có chứa
Asenopyrit với hàm lượng Asen trong khoảng 100mg/l- 1000 mg/l.
Nhìn chung, hàm lượng Asen trong một số vùng mỏ có nguồn gốc nhiệt
dịch thường là cao hơn vùng bình thường. Có nhiều quặng có nguồn gốc nhiệt
dịch giàu Asen, hệ số làm giàu của chúng so với đá từ hàng chục tới hàng trăm
lần.
-

-

Asen trong trầm tích bở rời: Hàm lượng Asen tổng trong bùn biển đại dương
trên thế giới là khoảng 1 mg/l, trong trầm tích đệ tứ hạt mịn ở Kyoto, Sendai
(Nhật Bản) khoảng 1-30 mg/l. Hàm lượng Asen trong trầm tích đệ tứ ở các lỗ
khoan nước Hà Nội 6-63 mg/l trong trầm tích sét nâu, 2-12 mg/l trong sét màu
xám; 0,5 – 5 mg/l trong cát vàng– nâu xám và có quan hệ với hàm lượng
Fe(OH)3, FeOOH. Hàm lượng Asen trong trầm tích biển ven bờ Việt Nam dao
động trong khoảng 0,1- 6,1 mg/l, trầm tích ở sông Hồng chứa 1,3 – 22 mg/l.
Người ta đã tìm thấy Asen trong trầm tích bề mặt sông Meghna ở Bangladesh
trung bình 16 ± 7 mg/kg nơi nồng độ cao lên 100 - 1000 mg/kg.
Asen trong đất và vỏ phong hoá: Ở nước ta còn ít tài liệu về địa hoá Asen trong
đất. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy sự phân bố Asen trong đất vỏ phong
hoá ở Việt Nam, hàm lượng trung bình của Asen trong đất ở vùng Tây Bắc dao
động trong khoảng 2,6 – 11 mg/l. Asen được giải phóng ra trong quá trình phong

hoá. Trong đất ở các vùng khác nhau có hàm lượng Asen giàu hơn trong đá mẹ.
Ở Việt Nam, tuy chưa có nghiên cứu đầy đủ về địa chất của Asen, nhưng
theo một số tác giả cho thấy xuất hiện một số dị thường Asen ở vùng Đầm Hồng
(tỉnh Tuyên Quang) và vùng Bản Phúng (tỉnh Sơn La). Ở vùng Đầm Hồng có
mỏ vàng - antimon với thành phần khoáng vật quặng chủ yếu là antimonit,
Asenopyrit, pyrit và galenit. Hàm lượng Asen trong đất ở vùng này cỡ 0,0031%, trong bùn ở các ao, hồ từ 0,01 - 0,3% còn trong nước ở khoảng 0,03-0,14
µg/l. Nền địa chất của Bản Phúng là trầm tích của hệ tầng sông Mã. Ở đây người
14


ta tìm thấy có các khoáng vật chứa Asen như Asenopyrit, glaucodot, colingit,
grexdofit. Hàm lượng Asen trong đá gốc cũng như trong đới phong hoá ở đây
thường gấp nhiều lần giá trị trung bình trong quyển đá. Cụ thể :
+ Hàm lượng Asen trung bình trong đá từ 72,4.10-4 %, cao nhất là 7.10-2 %.
+ Trong đới phong hoá màu nâu đỏ, hàm lượng Asen trung bình là
67,7.10-4 %, hàm lượng lớn nhất là 3.10-2 %.
•

Asen trong không khí

Trong không khí xung quanh vùng nông thôn và thành thị Asen chủ yếu
tồn tại ở hai dạng Asen vô cơ và Asen hữu cơ, trong đó metylasin chiếm xấp xỉ
20% lượng Asen tổng. Ở vùng nông thôn và khu vực hẻo lánh, nồng độ Asen
trung bình khoảng 0,02 đến 4 mg/m3. Ở các khu vực thành thị, nồng độ Asen cao
hơn, khoảng từ 3 đến 200 mg/m3, còn ở các khu vực xung quanh các khu công
nghiệp, đặc biệt là gần các lò luyện kim loại màu thậm chí nồng độ Asen có thể
đạt tới 1000 mg/m3 [WHO, 2001].
•

Asen trong môi trường nước

Asen có thể tồn tại ở 4 mức oxi hoá: - 3, 0, + 3, + 5. Trong nước tựnhiên,
Asen tồn tại chủ yếu ở 2 dạng hợp chất vô cơ là Asenat As(V), Asenit As(III).
As(V) là dạng tồn tại chủ yếu của Asen trong nước bề mặt và As(III) là dạng chủ
yếu của Asen trong nước ngầm. Dạng As(V) hay các Asenat gồm AsO 43-, HAsO4
2, H2AsO4-, H3AsO4 còn dạng As(III) hay các Asenit gồm H3AsO3, H2AsO3-,
HAsO32-và AsO33-.Asen còn tồn tại ở nhiều dạng hợp chất hữu cơ như metylasin,
đimetylasin. Các dạng tồn tại của Asen trong nước phụ thuộc vào pH và thế oxi
hoá khử Eh của môi trường.
Do cấu tạo tự nhiên của địa chất, nhiều vùng ở Việt nam nước ngầm bị
nhiễm Asen, điển hình là hai vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng và sông
Mêkong. Theo thống kê chưa đầy đủ, hiện có khoảng hơn 1 triệu giếng khoan,
nhiều giếng trong số này có nồng độ Asen cao hơn từ 20-50 lần theo tiêu chuẩn
của Bộ Y tế và của Tổ chức Y tế Thế giới WHO (0,01mg/l).
Asen cũng có trong nước mưa. Ở các khu vực không bị ô nhiễm, nồng độ
Asen trung bình khoảng 0,013 ÷ 0,5 µg/l, trong khi đó ở thềm lục địa gần cực
bắc nồng độ Asen trung bình tới 0,045mg/l.
15


•

Asen trong sinh quyển

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, cây trồng
cũng chứa một hàm lượng Asen nhất định, đôi khi khá cao. Hàm lượng trung
bình của Asen trong hạt lúa từ 110-200mg/l, hạt ngô từ 30-40mg/l, bắp cải từ 2050 mg/l. Asen tích tụ chủ yếu ở rễ cây. ở những khu vực đất bị ô nhiễm thì rễ
cây hấp thụ khá nhiều Asen. Tảo biển và rong biển cũng chứa một lượng đáng
kể Asen. Hàm lượng Asen tổng trong tảo biển ở Norwegian khoảng 10 100mg/kg. Thực vật sống dưới nước ở sông Waikato New Zealand cũng chứa
một lượng Asen trên 971 mg/kg. Sinh vật biển nói chung cũng chứa Asen,

thường tập trung trong gan và mỡ cá. Hàm lượng trung bình của Asen trong cá
biển từ 0,6-4,7 mg/l.
“Asen khi đi vào cơ thể con người trong một ngày đêm thông qua chuỗi
thức ăn khoảng 1mg, qua bụi, không khí 1,4 µg/l, các đường khác 0,04 -1,4 µg.
Hàm lượng Asen trong cơ thể người khoảng 0,08 – 0,2 mg/l, tổng lượng Asen có
trong người bình thường khoảng 1,4mg. Asen tập trung trong gan, thận, hồng
cầu, hemoglobin và đặc biệt tập trung trong não, xương, da, phổi, tóc.
Hiện nay, người ta có thể dựa vào hàm lượng Asen trong cơ thể con người
để tìm hiểu hoàn cảnh và môi trường sống, như hàm lượng Asen trong tóc nhóm
dân cư khu vực nông thôn trung bình là 0,4 – 1,7mg/l, khu vực thành phố công
nghiệp 0,4 – 2,1mg/l, còn khu vực ô nhiễm nặng là 0,6 – 4,9mg/l.”
1.2. Tiêu chuẩn về hàm lượng Asentrong chất lượng nước, ảnh hưởng của
Asen đến sức khoẻ con người
1.2.1.Tiêu chuẩn về hàm lượng Asen trong chất lượng nước
“Về tiêu chuẩn nước uống đối với Asen hiện nay còn nhiều điều phải bàn
luận. Năm 1993 Tổ Chức Y Tế Thế Giới đã hạ tiêu chuẩn khuyến cáo tối đa với
Asen trong nước từ 0,05mg/l xuống 0,01 mg/l. Việc thay đổi tiêu chuẩn này
được dựa trên bằng chứng dịch tế học về mối liên quan giữa Asen và ung thư.
Tuy nhiên tiêu chuẩn nước uống của nhiều nước trong đó có Việt Nam trước
năm 2002 vẫn là nhỏ hơn hoặc bằng 0,05mg/l. Năm 2002, Bộ Y Tế Việt Nam đã
đưa tiêu chuẩn Asen nhỏ hơn hoặc bằng 0,01mg/l vào áp dụng. Tại Hoa Kỳ, năm
2000 chính quyền của Tổng thống B.Clinton đã sửa đổi tiêu chuẩn Asen trong
nước uống xuống 0,01 mg/l nhưng tháng 3 năm 2001 chính quyền của Tổng
16


thống Bush lại phủ định sự sửa đổi đó và lại đưa tiêu chuẩn này lên
0,05mg/l”[11].Tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) là 0,01 mg/l
Năm 2009, Bộ Y tế đã ban hành 02 quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước, gồm Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống

QCVN 01:2009/BYT và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh
hoạt QCVN 02:2009/BYT.
QCVN 01:2009/BYT do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biên soạn và được
Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 04/2009/TT - BYT ngày 17 tháng
6 năm 2009
Bảng 1.1. Chỉ tiêu hàm lượng Asen theo QCVN 01:2009/BYT
Tên chỉ tiêu

Đơn vị

Giới hạn tối
đa cho phép
0,01

Phương pháp thử

Mức độ
giám sát
TCVN 6626:2000 hoặc B
SMEWW 3500 - As B

Hàm lượng mg/l
Asen tổng
số
QCVN 02:2009/BYT do Cục Y tế dự phòng và Môi trường biên soạn và được
Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành theo Thông tư số: 05/2009/TT - BYT ngày 17 tháng
6 năm 2009.
Bảng 1.2. Chỉ tiêu hàm lượng Asen theo QCVN 02:2009/BYT
Tên chỉ tiêu

Đơn vị tính

Giới hạn cho phép
I

Giám sát

II

Hàm lượng
0.01
0.05
B
Asen tổng số mg/l
Giới hạn tối đa cho phép I: Áp dụng đối với các cơ sở cung cấp nước.
Giới hạn tối đa cho phép II: Áp dụng đối với các hình thức tự khai thác nước của
cá nhân, hộ gia đình (giếng khoan, giếng đào, bể mưa, máng lần, đường ống tự
chảy).
1.2.2.Ảnh hưởng của Asen đối với sức khỏe con người
Con đường xâm nhập trong nước:
Asen là nguyên tố có hàm lượng tương đối lớn trong nước ngầm ở một số
khu vực. Theo nhiều tài liệu công bố cho thấy, nguyên nhân ô nhiễm asen trong
nước (cả nước mặt và nước ngầm) là do hai nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo.
17


Nguyên nhân tự nhiên là do quá trình phong hóa oxy hóa các quặng chứa
asenua và quá trình khử yếm khí các hợp chất chứa asenat, Fe(III) oxyt/hydroxit
dưới tác động của vi sinh vật và có mặt của các chất hữu cơ.
Nguyên nhân nhân tạo là do tác động từ các nguồn thải của quá trình sản

xuất công nghiệp, chủ yếu tác động đến môi trường nước mặt. Cấu tạo điạ chất,
ở một số nơi không có các tầng sét ngăn cách giữa nước mặt và các tầng ngậm
nước, nên asen từ nước mặt có thể thâm nhập vào các tầng nước ngầm [63,104].
Nguyên nhân chủ yếu khiến nước ngầm ở nhiều vùng thuộc nước ta
nhiễm Asen là do cấu tạo địa chất.
1.2.2.1Hiệu ứng hóa sinh của Asen
As (III) thể hiện tính độc bằng cách tấn công lên các nhóm _SH của enzim,
làm cản trở hoạt động của enzim.
SH

O

[ Enzim]
+2OH-

S
As _O-

+
SH

As_O-

[Enzim]

O

S

Các enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình của axit nitric bị

ảnh hưởng rất lớn. Bởi vì các enzim bị ức chế do việc tạo phức với As (III), dẫn
đến thuộc tính sản sinh ra các phần tử ATP bị ngăn cản.
O_O_As

+
O-

Asenit

HS_CH2
CH2

S_CH2
_O_As

HS_CH

CH2
S_CH

(CH2)4

(CH2)4

C=O

C=O

Protein

Protein

Dihidrolipoic axit-protein phức bị thụ động hóa của protein và
Asen
Do có sự tương tự về tính chất hóa học với phospho, Asen can thiệp vào
một số quá trình hóa sinh làm rối loạn phospho. Có thể thấy được hiện tượng
18


này khi nghiên cứu sự phát triển hóa sinh của chất sinh năng lượng chủ yếu là
ATP (ađennozin triphotphat). Một giai đoạn quan trọng trong quá trình hình
thành và phát triển của ATP là tổng hợp enzim của 1,3 – diphotphoglixerat từ
glixerandehit – 3 - photphat. Asen sẽ dẫn đến sự tạo thành 1 – Aseno – 3 –
phophoglixerat gây cản trở giai đoạn này. Sự photpho hóa được thay bằng sự
Asen hóa, quá trình này kèm theo sự thủy phân tự nhiên tạo thành 3 –
photphoglixerat và Asenit.
Asen (III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein là do sự tấn công liên
kết của nhóm sunfua bảo toàn các cấu trúc bậc 2 và bậc 3.
Như vậy, Asen có 3 tác dụng hóa sinh là: làm đông tụ protein, tạo phức
với coenzim và phá hủy quá trình photpho hóa.
CH2_OPO32-

photphat

H_C_OH

CH2_OPO32H_C_OH

C=O ATP

C=O

H

OPO32-

Glixerandehit – 3 – photphat

quá trình phụ

dẫn đến tạo thành

1,3 – diphotphoglixerin

Quá trình tự phân hủy
3 – photphoglixerat + Asenit

Asen

CH2OPO32H_C_OH

ngăn cản việc tạo ATP

C=O

O-

O_As = O
O1 – Asen-3 –photphoglixerat
Các chất chống độc As là các hóa chất có nhóm _SH hoạt động mạnh hơn

ở enzim, có khả năng tạo liên kết với Asen (III).
Ví dụ như chất 2,3 – dimercaptopropanol:
SH_CH2_CH_CH2_OH
SH
19


1.2.2.2. Tác động của Asen đến con người
“Asen gây ung thư biểu mô da, phế quảng, phổi, các xoang …do Asen và
các hợp chất của Asen có tác dụng lên nhóm Sulphydryl (-SH) phá vỡ quá trình
phophoryl hóa. Các Enzim sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình axit
xitric bị ảnh hưởng rất lớn. Enzym bị ức chế do việc tạo phức với Asen(III) làm
ngăn cản sự sản sinh phân tử ATP. Do Asen có tính chất hóa học tương tự như
Photpho, nên chất này có thể làm rối loạn photpho ở một số quá trình hóa
sinh’’[3].
Hàm lượng Asen trong nước sinh hoạt phải < 0,01 mg/l mới là đạt yêu
cầu. Theo tổ chức y tế thế giới WHO cứ 10.000 người thì có 6 người bị ung thư
do sử dụng nước ăn có nồng độ Asen> 0,01 mg/l nước.
Asen là nguyên tố khi được ăn vào rất khó hấp thụ và phần lớn được triệt
tiêu ở nguyên dạng. Các hợp chất Asen hòa tan trong nước được hấp thụ nhanh
chóng từ ống tiêu hóa; Asen (V) và Asen hữu cơ được đào thải qua thận rất
nhanh và hầu như toàn bộ. Asen vô cơ có thể được tích lũy ở da, xương và cơ
bắp; chu kỳ bán hủy của nó trong cơ thể người trong vòng 20 đến 40 ngày.
“Mặc dầu các kết quả nghiên cứu cho thấy Asen có thể là một nguyên tố
thiết yếu cho một số loài động vật như dê, chuột, gà nhưng chưa có bằng chứng
để nói rằng Asen cần cho người’’[3].
Nhiễm độc Asen cấp của con người chủ yếu phụ thuộc vào nhịp độ đào
thải khỏi cơ thể của các hợp chất. Arsine được coi là dạng độc nhất sau đó đến
Asenite (Asenic(III)), Asenate (Asenic(V)) và hợp chất thạch tính hữu cơ.
“Hiện tại vẫn chưa có một bản liệt kê đầy đủ nào về các loại bệnh do

Asen. Asen vô cơ được coi là chất gây ung thư đồng thời nó cũng gây nhiều tác
động khác nữa. Đôi khi các triệu chứng khó thở gây ra bởi Asen bị nhầm lẫn với
triệu chứng của các bệnh khác. Asen có thể gây bệnh cấp tính hay mãn tính, tuy
nhiên dưới góc độ Asen trong nước uống thường chỉ có các bệnh mãn tính (do
dùng nước uống chứa nồng độ Asen quá từ năm lần mức cho phép sẽ gây ra các
bệnh ung thư, bao gồm ung thư da, ung thư bàng quang, thận, phổi, gan, các
bệnh tiểu đường) do Asen gây ra”.[11]
Trong nước uống, Asen không trông thấy được, không mùi vị, nên không
thể phát hiện. Sự phát hiện người nhiễm Asen rất khó do những triệu chứng của
20


bệnh phải từ 5 đến 15 năm sau mới xuất hiện. Bởi vậy, các nhà hóa học còn gọi
Asen là “sát thủ vô hình”. Và một điều đáng lưu ý là Asen độc gấp 4 lần so với
thủy ngân.
Ngộ độc Asen là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có chứa Asen
ở nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài. Các hiệu ứng bao gồm sự thay
đổi màu da, sự hình thành của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi,
ung thư thận và bàng quang cũng như có thể dẫn tới hoại tử.
Asen là một chất rất độc. Có thể chết ngay nếu uống một lượng bằng nửa
hạt ngô (bắp)[4]. Biểu hiện nhiễm độc Asen:
“Nhiễm độc cấp tính: Bệnh nhân nôn mửa, đau bụng, tiêu chảy liên tục,
khát nước dữ dội, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, tiểu khó và tử vong
nhanh nếu không được cấp cứu kịp thời.
Nhiễm độc mạn tính: Xảy ra do tích lũy liều lượng nhỏ Asen trong thời
gian dài và có các biểu hiện:
- Xuất hiện các mảng dày sừng: Trên lòng bàn tay bàn chân nổi lên các sẩn
giống như mụn cơm, bé bằng hạt tấm rồi lớn dần bằng hạt đậu xanh hay hạt lạc,
lan rộng thành mảng. Chúng thường mọc đối xứng hai bên, đôi khi xuất hiện cả
ở lưng, bụng, đùi, cẳng chân, cánh tay. Da vùng này vàng, có thể có vết nứt

nẻ”[1]. “Bệnh sừng hoá da thường xuất hiện ở tay, chân, lòng bàn tay, gan bàn
chân - phần cơ thể cọ xát nhiều hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều lâu ngày sẽ tạo
thành các đinh cứng màu trắng gây đau đớn”[3].

Hình 1.5. Trên lòng bàn tay nổi lên các nốt sẩn
- Tăng hoặc giảm sắc tố da: Các nốt đen thâm nhỏ (bằng phẳng hoặc nổi cao) có
thể xuất hiện khắp nơi, nhất là vùng được che kín như ngực, bụng, cẳng chân.
Ngoài ra, có thể xuất hiện các nốt nhỏ trắng, phẳng, ở bụng, lưng, ngực, ngang
thắt lưng, cẳng tay cẳng chân. Giảm hoặc tăng sắc tố thường xuất hiện trong giai
21


đoạn đầu.

Hình 1.6. Các nốt đen thâm nhỏ
trên bàn tay

Hình1.7. Các nốt đen thâm nhỏ
chân

-“Tê buốt đầu ngón tay ngón chân: Là biểu hiện tắc mạnh đầu chi. Từ tê, bệnh
nhân dần cảm thấy đau buốt. Do thiếu máu, các ngón có thể bị hoại tử.
- Các biểu hiện khác bao gồm sạm da từng đám lan tỏa, rụng tóc nhiều, tê tay
chân, rối loạn tiêu hóa, xơ gan, tăng huyết áp, nhiễm độc thai nghén, sinh con
nhẹ cân, sảy thai”[1]...
“Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của Asen tới sức khoẻ là khả năng
gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn
tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ
tim và não), các loại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thư
da...), tiểu đường, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn

ở hệ thần kinh - ngứa hoặc mất cảm giác ở chi và khó nghe. Sau 15 - 20 năm kể
từ khi phát hiện, người nhiễm độc Asen sẽ chuyển sang ung thư và chết”[1].

22


Hình 1.8. Biểu hiện nhiễm Asen
1.3. Giới thiệu sơ lược về
1.3.1. Kết tủa
Phương pháp kết tủa sử dụng hóa chất để chuyển hóa các chất gây ô
nhiễm ở dạng hòa tan sang dạng rắn không tan. Đối với phương pháp cộng kết,
chất ô nhiễm có thể ở dạng hòa tan và sẽ được hấp phụ lên bề mặt của một cơ
chất kết tủa khác. Nếu chất gây ô nhiễm ở dạng keo hay chất rắn lơ lửng thì sẽ
được loại khỏi nước bằng phương pháp keo tụ, trong đó, chất keo tụ hay chất tạo
bông/tạo keo sẽ được hòa vào nước và giúp kết tủa toàn bộ những chất keo, chất
rắn lơ lửng trong nước. Trong dân gian, sử dụng phèn chua để đánh phèn làm
trong nước cũng là một hình thức của phương pháp keo tụ.
Nhiều quá trình xử lý Asen trong nước thường có sự kết hợp cả phương
pháp kết tủa và cộng kết. Chất rắn kết tủa/cộng kết sẽ được loại khỏi nước qua
quá trình lọc hoặc gạn lọc. Phương pháp kết tủa/ cộng kết thường được thực
hiện bằng cách điều chỉnh pH của nước để phù hợp cho các chất kết tủa, thêm
hóa chất thường là chất keo tụ. Điều kiện pH tối ưu cho kết tủa arsen là 7, trong
môi trường kiềm, song song với sự tạo thành sắt arsenat còn các phản ứng cạnh
tranh tạo ra sắt hydroxit và oxit, còn trong môi trường axit thì arsen nằm ở dạng
hợp chất trung hoà không tham gia phản ứng kết tủa. Phản ứng tạo ra mangan
arsenat cũng có thể tiến trình tương tự.Ngoài ra, tác nhân ôxi hóa cũng có thể
được sử dụng để ôxi hóa các chất gây ô nhiễm, giúp chúng kết tủa nhanh và dễ
23

dàng hơn, làm tăng hiệu quả của quá trình kết tủa. Một số cách ôxi hóa As(III)
thành As(V) bao gồm ozon hóa, quang hóa, sử dụng tác nhân ôxi hóa như thuốc
tím, nước Javen, nước oxi già.
1.3.2. Trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình hóa lý trong đó các ion được níu giữ tĩnh
điện trên bề mặt của một chất rắn có thể đổi chỗ cho các ion có cùng điện tích ở
trong dung dịch tiếp xúc với chất rắn đó. Bằng cách này, quá trình trao đổi ion
có thể lấy đi các chất gây ô nhiễm trong nước. Môi trường trao đổi ion thường là
các loại nhựa trao đổi ion được làm từ vật liệu hữu cơ tổng hợp, vật liệu vô cơ
hoặc vật liệu cao phân tử có trong tự nhiên vốn có nhiều nhóm chức ion có khả
năng trao đổi ion.
Nhựa trao đổi ion tính kiềm mạnh có khả năng trao đổi anion và có hoạt
tính trong một khoảng pH rộng thường được dùng cho xử lý Asen do Asen tồn
tại trong nước tự nhiên chủ yếu ở dạng anion hòa tan. Các loại nhựa trao đổi ion
được phân loại dựa trên loại ion mà nó trao đổi và đưa vào dung dịch hoặc dựa
trên loại ion trong dung dịch mà nó có thể lấy đi. Ví dụ, loại nhựa trao đổi ion
đưa clorua vào dung dịch được gọi là nhựa tạo clorua; loại nhựa trao đổi ion lấy
đi sunphat trong dung dịch được gọi là nhựa tuyển sunphat. Cả hai loại nhựa
tuyển sunphat và tuyển nitrat đều được dùng cho xử lý Asen.
Nhựa trao đổi ion thường được nhồi vào cột, nước cần xử lý sẽ được đưa
qua cột và quá trình trao đổi ion sẽ diễn ra. Trong xử lý nước, trao đổi ion
thường được tiến hành sau khi nước đã được lọc để loại bỏ những chất hữu cơ,
chất rắn lơ lửng hoặc những chất gây ô nhiễm khác vốn có thể gây tắc nghẽn
môi trường trao đổi ion và giảm hiệu quả của nhựa trao đổi ion.
Trao đổi ion đã được áp dụng xử lý nước ngầm nhiễm Asen và có thể
giảm nồng độ Asen trong nước xuống dưới 0,05 mg/l hoặc dưới 0,01 mg/l. Hiệu
quả của quá trình trao đổi ion dễ bị ảnh hưởng bởi các thành phần khác có mặt
trong nước. Nhìn chung, quá trình này không được áp dụng rộng rãi như quá
trình kết tủa/đồng kết tủa, thường được áp dụng để xử lý nước ngầm và nước
uống, hoặc áp dụng như một bước đệm để chuẩn bị cho các quá trình xử lý tiếp

theo.
Nhựa trao đổi cần được tái sinh theo định kỳ để loại bỏ những chất ô
24


nhiễm đã hấp phụ lên hạt nhựa, bổ sung thêm nhựa mới. Quá trình tái sinh nhựa
trao đổi ion bao gồm 3 bước: rửa ngược; ngâm trong dung dịch chứa ion tương
ứng tráng rửa cho sạch hết dung dịch tái sinh còn bám trên nhựa.
KHỬ TRÙNG
NGUỒN

GIÀN MƯA

BỂ LẮNG

TRAO ĐỔI ION

NƯỚC RỬA

CẶN

HỒ ỔN ĐỊNH

CẤP NƯỚC

Hình 1.9.Sơ đồ công nghệ xử lý Asen sử dụng phương pháp trao đổi ion
1.3.3. Hấp phụ
Trong quá trình hấp phụ, các chất tan trong dung dịch được tập trung lại
trên bề mặt của một chất hấp phụ, do vậy nồng độ của chất tan trong dung dịch
sẽ giảm xuống. Chất hấp phụ thường được chứa trong các cột và khi nước cần

xử lý đi qua cột, quá trình hấp phụ sẽ diễn ra. Khi các vị trí hấp phụ trên bề mặt
chất hấp phụ đã được lấp đầy thì cột hấp phụ cần được tái sinh hoặc thay chất
hấp phụ mới.
Hiện tượng hấp phụ cạnh tranh gây ra bởi các thành phần khác có mặt
trong dung dịch có thể làm giảm hiệu quả của quá trình hấp phụ và tăng tần suất
tái sinh, thay thế chất hấp phụ. Sunphat, clorua và vật chất hữu cơ được cho là
có thể làm giảm khả năng hấp phụ Asen của chất hấp phụ. Ái lực hấp phụ đối
với một số hợp phần giảm theo trình tự sau đây:
OH−> H2AsO4−> Si(OH)3O−> F−> HSeO3−> SO42−>H3AsO3
Một số chất hấp phụ điển hình có thể kể đến là nhôm hoạt tính, cac bon
hoạt tính, hạt hydroxit sắt, cát xanh (glauconit), đá son (limonit), đất đỏ (laterit),
cát vàng…
Vật liệu hấp phụ chứa sắt được áp dụng rất phổ biến để xử lý Asen trong
nước uống, bao gồm hạt hydroxit sắt, cát bọc oxit sắt, bột giấy bọc hydroxit sắt,
25