nghiên cứu khả năng tương tác của một số polyme ưa nước với kim loại nặng

Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường hiện nay đã trở thành mối quan tâm của toàn cầu.
Nguyên nhân là do sự phụ thuộc của con người vào môi trường tự nhiên nhằm đáp
ứng các nhu cầu trong cuộc sống. Sự tương tác này đã tác động tiêu cực đến môi
trường và tài nguyên thiên nhiên. Đồng thời sự phát triển nhanh chóng của các
nghành kinh tế, công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ … vượt khả năng phục hồi
của môi trường. Hơn nữa, sự phát triển toàn cầu làm tăng những thách thức mới
trong bảo vệ môi trường và bảo tồn tài nguyên thiên. Nước là nguồn phổ biến nhất
bị ô nhiễm bởi các hoạt động khác nhau của con người. Một trong những vấn đề
môi trường quan trọng nhất liên quan đến ô nhiễm nguồn nước trên toàn thế giới là
ô nhiễm bởi các ion kim loại nặng.
Việt Nam là nước có nền kinh tế nông nghiệp nhưng hoạt động công nghiệp
đem lại 20% GDP. Nhịp độ phát triển công nghiệp nhanh. Sự phát triển trong hoạt
động công nghiệp đang vượt sự phát triển của cơ sở hạ tầng.
Do vậy, nhu cầu cấp thiết đặt ra là cần có phương pháp xử lý kim loại đảm
bảo về hiệu quả xử lý, chi phí, thời gian và vấn đề môi trường.
Một trong số các phương pháp cho hiệu quả và phát triển trong những năm
gần đây là sử dụng polyme ưa nước làm tác nhân cố định các ion kim loại nặng
trong môi trường nước. Để khảo sát hiệu quả của phương pháp, trong luận văn này
chúng tôi “Nghiên cứu khả năng tương tác của một số polyme ưa nước với
kim loại nặng” nhằm sử dụng một số polyme ưa nước để hấp phụ một số ion kim
loại trong nước thải công nghiệp.
Trong giới hạn của luận văn chúng tôi tiến hành nghiên cứu tương tác của các
polyme ưa nước: poly(acrylamit), poly(acrylic axit), poly(hydroxamic axit) với
các ion kim loại: Pb2+, Cu2+, Ni2+. Với các nội dung chính như sau:
• Nghiên cứu, kiểm tra tương tác giữa polyme ưa nước và ion kim loại.
• Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến tương tác polyme ưa nước – kim

loại, rút ra các điều kiện tối ưu cho quá trình tương tác này
Lớp KTMT 2012B

1 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

• Áp dụng thử nghiệm xử lý mẫu nước thải có chứa kim loại nặng của một cơ
sở sản xuất với tác nhân xử lý là polyme ưa nước.

Lớp KTMT 2012B

2 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về ô nhiễm kim loại và các phương pháp xử lý
1.1.1. Ô nhiễm kim loại trong nước thải công nghiệp [1,8]
Kim loại nặng bao gồm một số loại như: As, Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Hg, Se,
Zn,... chúng có nguồn gốc từ các nguồn nước thải trong công nghiệp, nông nghiệp
cũng như trong tự nhiên như: cadimi có nguồn gốc từ chất thải công nghiệp, trong
chất thải khi khai thác quặng. Crôm xuất hiện trong công nghiệp mạ hay chì trong

công nghiệp than, dầu mỏ. Thuỷ ngân trong chất thải công nghiệp khai thác
khoáng sản, thuốc trừ sâu. Chúng đều có những tác hại nhất định như As có thể
gây ung thư, Cd có thể gây ra huyết áp cao, đau thận phá huỷ các mô và tế bào
máu, chì rất độc ảnh hưởng tới thận và thần kinh hay thuỷ ngân là một kim loại rất
độc. Các kim loại này khi thải vào nước làm cho nước bị nhiễm bẩn mất đi một số
tính chất hoá lý đặc biệt cũng như những tính chất và thành phần thay đổi làm ảnh
hưởng xấu đến môi trường sinh thái và sức khoẻ con người.
Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi
trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý
không đạt yêu cầu.
Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực
nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng
sản. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong
nước.
Hầu hết các kim loại nặng tồn tại trong nước ở dạng ion. Chúng phát sinh
từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó chủ yếu là từ các hoạt động công nghiệp.
Khác với các chất thải hữu cơ có thể tự phân hủy trong đa số trường hợp, các kim
loại nặng khi đã phóng thích vào môi trường thì sẽ tồn tại lâu dài. Chúng tích tụ
vào các mô sống qua chuỗi thức ăn mà ở đó con người là mắt xích cuối cùng. Quá
trình này bắt đầu với những nồng độ rất thấp của các kim loại nặng tồn tại trong
Lớp KTMT 2012B

3 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

nước hoặc cặn lắng, rồi sau đó được tích tụ nhanh trong các động vật và thực vật

sống trong nước. Tiếp đến là các động vật khác sử dụng các thực vật và động vật
này làm thức ăn, dẫn đến nồng độ các kim loại nặng được tích lũy trong cơ thể
sinh vật trở nên cao hơn. Cuối cùng ở sinh vật cao nhất trong chuỗi thức ăn, nồng
độ kim loại sẽ đủ lớn để gây ra độc hại. Con người, xét theo quan điểm sinh thái,
thường có vị trí cuối cùng trong chuỗi thức ăn, vì thế họ vừa là thủ phạm vừa là
nạn nhân của ô nhiễm kim loại nặng.
1.1.2. Một số phương pháp xử lý kim loại trong nước thải [4,7]
Hàm lượng ngày càng tăng của kim loại nặng trong môi trường là nguyên
nhân gây nhiễm độc đối với đất, không khí và nước. Việc loại trừ các thành phần
chứa kim loại nặng độc ra khỏi các nguồn nước, đặc biệt là nước thải công nghiệp
là mục tiêu môi trường quan trọng phải giải quyết hiện nay.
Đã có nhiều giải pháp được đưa ra nhằm loại bỏ kim loại nặng trong nước
thải trước khi thải ra môi trường. Tuy nhiên do nước thải công nghiệp có thành
phần rất đa dạng, nồng độ các ion kim loại thay đổi rất rộng, giá trị pH cũng luôn
biến động từ axit đến trung tính hoặc kiềm. Để xử lý cũng như thu hồi chúng có
thể dùng nhiều phương pháp khác nhau, phù hợp để đạt liệu quả cao. Dưới đây
trình bày một số phương pháp để xử lý và thu hồi các ion kim loại trong nước thải
công nghiệp.
1.1.2.1. Xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng các phương pháp hóa lý.
Bằng con đường xử lý hóa học người ta có thể loại trừ kim loại nặng ra khỏi
nước thải. Với các nguồn nước thải công nghiệp có nồng độ kim loại nặng cao và
pH cực đoan thì việc xử lý chúng bằng các phương pháp hóa lý là rất ưu thế. Các
phương pháp thường được sử dụng là:
- Phương pháp đông keo tụ
- Phương pháp kết tủa hóa học
- Phương pháp trao đổi ion
Lớp KTMT 2012B

4 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

- Phương pháp điện hóa
- Phương pháp điện thẩm tách
- Phương pháp hấp phụ
a. Phương pháp đông keo tụ
Các chất lơ lửng trong nước được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau
để cung cấp nước có chất lượng phù hợp cho sinh hoạt và yêu cầu công nghiệp
nhất định. Các chất lơ lửng có thể bao gồm các chất rắn lớn có thể lắng nhờ tác
dụng của trọng lực, và các chất rắn không thể lắng thường là các hạt keo trong tự
nhiên. Để loại bỏ chúng người ta thường sử dụng phương pháp đông keo tụ.
Đông tụ là quá trình trung hòa điện tích, còn quá trình tạo thành các bông
lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ. Đông tụ có thể được thực hiện thông
qua việc bổ sung các muối vô cơ của nhôm hoặc sắt. Các muối vô cơ trung hòa
điện tích trên các hạt lơ lửng trong nước, và cũng có thể thủy phân để tạo thành kết
tủa. Quá trình đông tụ cũng có thể được thực hiện bằng việc bổ sung các polyme
hữu cơ hòa tan trong nước với rất nhiều các vị trí bị ion hóa để trung hoà điện tích.
Quá trình keo tụ có thể được tăng cường bằng việc bổ sung các hợp chất
cao phân tử như các polyme hữu cơ hòa tan. Các polyme có tác dụng làm tăng
kích thước của các hạt keo để tạo thành bông keo.
Nguyên tắc phương pháp
Khi ta đưa vào nước muối kim loại hóa trị III có thể thủy phân, ví dụ như:
một muối sắt hoặc muối nhôm. Việc thêm vào này trước hết gây ra sự tăng nhẹ
một lực ion, đồng thời cũng làm biến đổi pH vì xảy ra sự acid hóa của môi trường
(do sự thủy phân) ở liều lượng thích hợp của các muối này, sự thủy phân diễn ra
hoàn toàn tạo các kết tủa hydroxyd kim loại vô định hình dạng kết tủa bông.
Chúng có thể “bẫy” hoặc “bắt” các hạt keo để rồi có thể lắng gạn chúng. Sử dụng

một muối kim loại thủy phân hóa trị III là một biện pháp thường hay ứng dụng
nhất trong việc xử lý nước.

Lớp KTMT 2012B

5 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Khi đưa vào các hợp chất polyme tự nhiên hoặc tổng hợp, nói chung là các
polyme hữu cơ (amidon, alginate, polyelectronlyte tổng hợp) đôi khi polyme vô cơ
(silic) vào hệ keo thì xảy ra sự hấp thụ trên bề mặt các hạt keo làm cho các hạt keo
bị phá vỡ trạng thái cân bằng. Các polyme với các mạch dài có khả năng liên kết
các hạt keo lại với nhau tạo thành các bông keo tạo điều kiện hình thành tập hợp
lớn hơn, thế nên nếu hàm lượng polyme cao sẽ dẫn đến sự tái tạo tính bền cho hệ
keo.
Cơ chế của quá trình đông tụ keo

Lớp KTMT 2012B

6 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Một số chất keo tụ vô cơ: Các muối nhôm: NH 4Al(SO4)2.12H2O,
KAl(SO4)2.12H2O,

NaAlO2, Al2(SO4)3.18H2O, AlCl3.6H2O

và

muối

sắt:

Fe2(SO4)3.nH2O, FeCl.6H2O, FeClSO4. Tuy nhiên muối nhôm và sắt khi cho trực
tiếp sẽ bị thủy phân tạo thành các oxo-hydroxid tan và không tan đồng thời kèm
theo sự giải phóng proton làm giảm pH của môi trường, do vậy để khắc phục hạn
chế này người ta đang tìm ra một loại polyme vô cơ mới để thay thế như: Đầu tiên
là PAC (polyaluminium chloride) và PEC (polyferric chloride). Các thử nghiệm
đều cho thấy cả PAC và PFC đều đạt hiệu quả xử lý cao về độ đục, kim loại nặng,
COD và đều cho thấy khả năng xử lý trội hơn khi ở nhiệt độ thấp và trong việc xử
lý nước thải. Sau đó là sự ra đời của một số sản phẩm mới như: PAS
(polyaluminium sulfat), PASS (polyaluminium silicate sulfat), PFS (polyferric
sulfat), PAFS (polyaluminium ferric sulfat).
Một số chất keo tụ hữu cơ (Polyelectrolytes): gồm hai loại là polyme tổng
hợp và polyme tự nhiên.
Polyme tự nhiên: tinh bột, xenlulozo...
Polyme tổng hợp: polyme mạch thẳng, tan trong nước có 3 dạng cation, anion, và
không ion như: polyacrylamit, polyacrylic, polystiren...
Trong hai loại polyme tổng hợp và polyme tự nhiên được sử dụng thì
polyme tổng hợp có hiệu quả cao hơn nhiều so với polyme tự nhiên do khả năng

Lớp KTMT 2012B

7 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

kết nối của polyme tổng hợp với các chất trong nước hiệu quả hơn, dễ kiểm soát
trọng lượng phân tử, cũng như bản chất và hàm lượng ion trong polyme.
Đây là phương pháp khả thi về mặt kinh tế. Tuy nhiên nó không xử lí được
tất cả các loại chất rắn lơ lửng mà khả năng keo tụ không tốt, không kết lắng dễ
dàng, bông cặn chất lượng thấp, chất rắn lơ lửng mà có hoạt tính khó xử lý bằng
các tác nhân keo tụ thông thường và còn ít được ngiên cứu. Bên cạnh đó phương
pháp keo tụ cũng tạo ra một lượng bùn thải lớn và không làm giảm tổng chất rắn
hòa tan nên gây khó khăn cho tuần hoàn nước.
b. Phương pháp kết tủa
Xử lý kim loại bằng phương pháp kết tủa là phương pháp phổ biến và thông
dụng nhất ở Việt Nam hiện nay. Với ưu điểm là rẻ tiền, khả năng xử lí nhiều kim
loại trong dòng thải cùng một lúc và hiệu quả xử lý kim loại nặng ở mức chấp
nhận được thì phương pháp này đang là lựa chọn số một cho các nhà máy công
nghiệp ở Việt Nam.
Nguyên tắc của phương pháp
Mn+ +Am =MmAn↓ (kết tủa)
Kết tủa tạo thành khi:
[M] m.[A] n ≥ Tt MA
Trong đó :
Mn+ : ion kim loại
Tt

Am- : tác nhân gây kết tủa

: tích số tan.

Trong phương pháp này người ta có thể sử dụng nhiều tác nhân để tạo
kết tủa như: S2-, SO42-, PO43-, Cl-, OH- ... nhưng trong đó S2-, OH- được sử dụng
nhiều nhất vì nó có thể tạo kết tủa dễ dàng với hầu hết các kim loại, còn các ion
PO43-, SO42-, Cl-... chỉ tạo kết tủa với một số các ion kim loại nhất định do vậy

Lớp KTMT 2012B

8 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

chúng chỉ được dùng khi dòng thải chứa đơn kim loại hoặc một vài kim loại nhất
định.
Đối với mỗi kim loại khác nhau có pH thích hợp để kết tủa khác nhau tùy
thuộc vào khả năng tạo kết tủa của M(OH) n và tùy thuộc vào nồng độ các kim loại
có trong nước thải cần xử lý.
Trong nước thải các kim loại thường tồn tại dưới dạng ion ở nhiều dạng
khác nhau, có những hợp chất hoặc chất dễ kết tủa nhưng có những chất khó kết
tủa hoặc cực độc hại như các hợp chất của Cr6+ thì ta phải tiến hành xử lý biến đổi
các chất đó về dạng ít độc hơn và dễ kết tủa hơn
Ngoài ra để xử lý kim loại nặng trong nước bằng phương pháp kết tủa có
hiệu quả thì ta cần phải chuyển các kim loại khó có khả năng kết tủa với tác nhân
kết tủa đồng thời có tính cực độc về dạng dễ kết tủa hơn và ít độc hơn bằng cách

sử dụng các tác nhân oxi hóa-khử.
M (hóa trị n) + tác nhân oxi hóa (khử) = M (hóa trị m) + chất mới (nếu có)
M: kim loại dưới dạng hợp chất hoặc ion
Một số tác nhân oxi hóa hay dùng như : clo, oxi, peoxit,.. hoặc tác nhân khử
như: Na2SO3, FeSO4,… để oxi hóa - khử các chất ô nhiễm thành dạng ít ô nhiễm
hoặc không ô nhiễm.
Ưu nhược điểm của phương pháp
* Ưu điểm:
+ Đơn giản, dễ sử dụng
+ Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm
+ Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại
+ Áp dụng cho các nhà máy có quy mô lớn.
* Nhược điểm:
Lớp KTMT 2012B

9 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

+ Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để
+ Tạo ra bùn thải kim loại
+ Tốn kinh phí vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý
+ Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa là OH - thì khó điều chỉnh pH đối với nước thải
có chứa kim loại nặng lưỡng tính như Zn
c. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là một trong những phương pháp phổ biến để xử
lý các ion kim loại nặng trong nước thải như : Ni 2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+... Phương

pháp này khá hiệu quả trong việc xử lý kim loại nặng đặc biệt là có thể thu hồi
hiệu quả một số kim loại có giá trị. Quá trình trao đổi ion diễn ra giữa hai pha lỏng
- rắn, giữa các ion có trong dung dịch và các ion có trong pha rắn.
Nguyên tắc của phương pháp
Trao đổi cation
RA + B+ = RB + A+
Đối với trao đổi kim loại thì B+ là các ion kim loại như: Ni2+, Cu2+, Cr3+, Fe2+...
Trao đổi anion
RA + B- = RB + AĐối với trao đổi kim loại nặng thì B- có thể là: Cr2O72- , MoO42- ....
Khi kim loại nặng tiếp xúc với chất trao đổi ion thì sẽ xảy ra quá trình trao
đổi ion giữa dung dịch và chất trao đổi ion.
Quá trình tái sinh
Các cation được tái sinh bằng dung dịch kiềm, và sau đó cũng được nạp
điện tích bằng muối ăn NaCl, lúc đó các ion Cl - sẽ thay thế các ion OH - đẩy các
ion OH- vào dung dịch.
Lớp KTMT 2012B

10 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Ưu nhược điểm của phương pháp
* Ưu điểm:
+ Khả năng trao đổi ion lớn, do vậy xử lý rất hiệu quả đối với kim loại nặng. Đây
là một trong những phương pháp tốt nhất trong xử lý kim loại nặng.
+ Đơn giản, dễ sử dụng.
+ Thích hợp để xử lý nước thải có chứa nhiều hơn một kim loại.

+ Không gian xử lý nhỏ.
+ Có khả năng thu hồi các kim loại có giá trị.
+ Không tạo ra chất thải thứ cấp.
* Nhược điểm:
+ Đắt tiền, đặc biệt là đối với các nhà máy có quy mô lớn, lượng nước thải nhiều
thì phương pháp này đòi hỏi chi phí khá lớn.
d. Phương pháp điện hóa
Nguyên tắc chung của phương pháp điện hóa trong xử lý nước thải nói
chung và nước thải chứa kim loại nói riêng là sử dụng quá trình oxi hóa ở cực anot
và khử ở cực catot, đông tụ, điện kết tủa... khi cho dòng điện một chiều đi qua 2
cực anot và catot.
Nguyên tắc chung
Cơ chế chung của quá trình điện hóa như ta đã biết là sử dụng dòng điện
một chiều, quá trình oxi hóa và khử sẽ xảy ra ở anot và catot.
-

Ở anot : trên anot xảy ra quá trình oxi hóa anion hoặc OH- hoặc chất làm
anot.

Lớp KTMT 2012B

11 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

+ Nếu thế phóng điện của anion và OH - lớn hơn thế cân bằng của kim loại
làm anot thì anot sẽ tan ra ( quá trình này sẽ được ứng dụng trong phương pháp

đông tụ điện hóa)
Mr – ne = Mn+
+ Trong trường hợp ngược lại anot không tan, khi đó ở anot sẽ xảy ra quá
trình oxi hóa của anion hoặc OH+ Thường thì thứ tự phóng điện của các anion như sau: đầu tiên là các
anion không chứa oxi S2-, I-, Br-, Cl- ... sau đó đến OH- và cuối cùng là anion chứa
oxi.
+ Anot thường làm bằng các vật liệu không hòa tan, và có tính chất điện
phân như: graphit, macnetit, dioxyt mangan...
- Ở catot: khi cho dòng điện chạy qua dung dịch thì cation và H + sẽ tiến
về bề mặt catot. Nếu thế phóng điện của cation lớn hơn của H + thì cation sẽ thu
electron của catot chuyển thành các ion ít độc hơn hoặc tạo thành kim loại bám
vào điện cực.
Mn+ + me = Mn-m ( n >m)
Mn+ + ne = Mr
Ngược lại thì :

2H3O+ +2e = H2 + 2H2O

+ Catot thường được làm bằng molipden, hợp kim của vonfram với sắt hay
Niken, từ than chì (graphit), thép không rỉ, và các kim loại khác được phủ lớp
molipden, vonfram hay hợp chất của chúng.
+ Trong quá trình sử dụng phương pháp điện hóa ta cũng cần phải chú ý tới
quá thế, đặc biệt là quá thế của hidro. Quá thế của hidro phụ thuộc vào nhiệt độ T,
mật độ dòng, bản chất của chất làm điện cực, trạng thái bề mặt điện cực... nên nếu
ta biến đổi các yếu tố này thì thứ tự phóng điện của các ion có thể thay đổi.

Lớp KTMT 2012B

12 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Ưu nhược điểm của phương pháp
* Ưu điểm:
+ Đơn giản, dễ sử dụng.
+ Dễ cơ giới và tự động hóa.
+ Không sử dụng hóa chất
* Nhược điểm:
+ Chỉ xử lý nước thải có nồng độ cao
+ Mặc dù hiệu suất đạt được tới 90% hoặc lớn hơn nhưng nồng độ kim loại vẫn
còn cao
+ Tiêu hao năng lượng điện lớn
e. Phương pháp điện thẩm tách
Thực chất của phương pháp này là sự kết hợp giữa phương pháp màng và
phương pháp điện hóa.
Điện thẩm tách được thực hiện bằng cách đặt các cặp màng còn tính chọn
lọc với caion và anion, theo thứ tự, luân phiên nhau theo dòng điện.
Đặt dòng điện một chiều vào 2 cực anot và catot, lúc đó các ion mang điện
tích dương sẽ đi về hướng catot đi qua màng trao đổi cation, còn các anion đi qua
màng trao đổi với anion về hướng anot.
Quá trình diễn ra như vậy sẽ làm cho khoang muối chứa kim loại ban đầu
sẽ dần giảm còn khoang bên cạnh nồng độ muối sẽ tăng lên. Như vậy có thể làm
đặc nồng độ muối kim loại ở khoang bên cạnh để thu hồi lại, còn nồng độ kim loại
nặng trong nước thải xử lý giảm.
Ưu nhược điểm của phương pháp
* Ưu điểm:
Lớp KTMT 2012B

13 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

+ Không sử dụng hóa chất
+ Có thể thu hồi kim loại quý hiếm
+ Không thải ra chất ô nhiễm thứ cấp
* Nhược điểm:
+ Chi phí cao
+ Xứ lý không hiệu quả đối với các kim loại có hóa trị lớn, do vậy xử lý kim loại
nặng kém, chỉ ứng dụng để xử lý nước mặn thành nước ngọt
+ Tốn điện năng
f. Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là quá trình hút khí, hơi hoặc chất hòa tan trong chất lỏng lên bề
mặt chất rắn xốp gọi là quá trình hấp phụ
Phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong
xử lý nước thải nói chung và nước thải chứa kim loại nói riêng. Phương pháp hấp
phụ được sử dụng khi xử lý nước thải chứa hàm lượng chất độc hại không cao.
Quá trình hấp phụ kim loại nặng xảy ra giữa bề mặt chất lỏng của dung dịch chứa
kim loại nặng và bề mặt rắn.
Hiện nay người ta đã tìm ra nhiều loại vật liệu có khả năng hấp phụ kim
loại nặng như: than hoạt tính, than bùn, các loại vật liệu vô cơ như: oxit sắt, oxit
mangan, tro bay, xỉ than, các vật liệu polyme hóa học hay polyme sinh học.
Nguyên tắc quá trình hấp phụ
Trong hấp phụ thường diễn ra 2 kiểu hấp phụ:
+ Hấp phụ vật lý: được thực hiện bởi các tương tác yếu và thuận nghịch

giữa các phân tử và các tâm hấp phụ trên bề mặt than hoạt tính
+ Hấp phụ hóa học: được thực hiện bởi các liên kết hóa học.
Lớp KTMT 2012B

14 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Quá trình hấp phụ vật lý đối với chất hấp phụ và các ion kim loại nặng
trong nước thường xảy ra nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại này với các
tâm hấp phụ. Mối liên kết này thường là yếu và không bền. Tuy nhiên chính vì vậy
mà quá trình giải hấp phụ để hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và thu hồi các kim loại
diễn ra thuận lợi.
Quá trình hấp phụ hóa học xảy ra nhờ các phản ứng tạo liên kết hóa học
giữa ion kim loại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ, thường là các ion kim
loại nặng phản ứng tạo phức với các nhóm chức trong chất hấp phụ. Mối liên kết
này thường là rất bền và khó bị phá vỡ, do vậy gây khó khăn cho quá trình giải
hấp phụ.
Quá trình hấp phụ được thực hiện cho đến khi chất hấp phụ bão hòa thì
người ta tiến hành quá trình nhả hấp phụ để tái sinh vật liệu hấp phụ và đôi khi là
để thu hồi các chất có giá trị.
Ưu nhược điểm của phương pháp
* Ưu điểm:
+ Xử lý hiệu quả kim loại nặng ở nầng độ thấp
+ Đơn giản, dễ sử dụng
+ Có thể nhả hấp phụ để tái sinh vật liệu hấp phụ
* Nhược điểm:

+ Thường chỉ áp dụng cho xử lý kim loại ở nồng độ thấp
+ Chi phí xử lý vẫn còn cao

1.1.2.2. Xử lý ô nhiễm kim loại nặng bằng các phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học là một trong những phương pháp đầy hứa hẹn mang
lại nhưng hiệu quả tích cực cho việc xử lý kim loại nặng. Đặc biệt tại Việt Nam
Lớp KTMT 2012B

15 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

ngày càng có nhiều hơn các công trình ngiên cứu về ứng dụng của phương pháp
sinh học trong xử lý nước thải có chứa kim loại nặng. Sở dĩ phương pháp sinh học
đang ngày càng được quan tâm bởi vì những ưu điểm nổi trội của nó so với các
phương pháp khác như: tính gần gũi với tự nhiên, ít tạo ra các ô nhiễm thứ cấp,
đặc biệt là rẻ tiền vì có thể tận dụng các loài sinh vật trong tự nhiên. Nhiều các loài
sinh vật trong tự nhiên đã được các nhà khoa học phát hiện và ứng dụng trong xử
lý nước thải kim loại.
Nguyên tắc chung
Hiện nay, phương pháp sinh học xử lý nước thải có chứa kim loại nặng có 2
phương pháp xử lý chính:
+ Hấp thu sinh học: Phương pháp hấp thu sinh học là phương pháp sử dụng các
loài sinh vật trong tự nhiên hoặc các loại vật chất có nguồn gốc sinh học có khả
năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận vào bên trong các tế bào của chúng các kim
loại nặng độc hại, khi mà đưa chúng vào môi trường nước thải có chứa kim loại
nặng. Hiện nay người ta đã tìm ra nhiều loài sinh vật có khả năng hấp thụ các kim

loại như thực vật thủy sinh, bèo lục bình, rong đuôi chó, bèo tấm, bèo ong, các loài
tảo, vi tảo, nấm ...
+ Chuyển hóa sinh học : xử lý kim loại nặng bằng phương pháp chuyển hóa sinh
học có thể theo hai cách sau:
Các vi sinh vật (enzyme) trực tiếp chuyển hóa các kim loại nặng ở dạng độc
về dạng ít độc hơn hoặc không độc.
Người ta có thể sử dụng gián tiếp bằng cách chuyển hóa một chất khác về
dạng có thể kết hợp với các kim loại nặng để tạo ra chất ít độc hơn hoặc dễ xử lý
hơn. Ví dụ: Người ta có thể sử dụng các vi khuẩn và enzim để chuyển hóa các hợp
chất như lưu huỳnh về S2-, sau đó các kim loại có thể kết hợp với S 2- tạo thành các
chất kết tủa.

Lớp KTMT 2012B

16 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Ưu nhược điểm của phương pháp
* Ưu điểm:
+ Nhiều loài sinh vật có khả năng hấp thu hay chuyển hóa kim loại cao, nồng độ
kim loại bên trong tế bào gấp nhiều nghìn lần so với bên ngoài.
+ Có khả năng xử lý nước thải có lưu lượng lớn với tốc độ nhanh.
+ Đơn giản, dễ vận hành, chi phí thấp.
+ Không gây ra các chất gây ô nhiễm thứ cấp.
* Nhược điểm:
+ Mỗi loại sinh vật có khả năng hấp thụ một số kim loại nhất định do vậy khó có

thể xử lý nước thải có chứa nhiều kim loại.
+ Khi sử dụng phương pháp do kích thước nhỏ dẫn đến khó thu hồi sinh khối do
vậy cần phải có chất mang. Khâu này là khâu tốn kém nhất.
+ Nước thải chứa nhiều thành phần khác nhau, có thể có độc tính cao đối với một
số loài sinh vật bởi vậy trước khi đưa nước thải vào xử lý thì cần xử lý sơ bộ trước
để loại các chất có độc. Do vậy phương pháp sinh học nói chung chỉ tham gia
được vào giai đoạn xử lý cấp 2, cấp 3.
+ Ngoài các phương pháp được nêu trên còn có một số các phương pháp khác là
phương pháp màng, phương pháp trích ly, phương pháp quang hóa...Tuy nhiên các
phương pháp này thường không được ứng dụng nhiều trong xử lý nước thải công
nghiệp chứa kim loại nặng bởi hiệu quả xử lý không cao và giá thành đắt.

1.1.3. Vấn đề xử lý kim loại nặng trong nước thải tại Việt nam [6,7]
Nước thải nhiễm kim loại nặng từ các cơ sở công nghiệp là nguy cơ gây ô
nhiễm môi trường nước mặt. PTS Đặng Đình Kim và cộng sự dựa trên đặc tính
Lớp KTMT 2012B

17 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

kim loại nặng được tích luỷ bởi tế bào sinh vật trong môi trường để tiến hành xử lý
nước ô nhiễm kim loại nặng. Khâu then chốt là tìm được chất hấp thụ thích hợp
cho từng kim loại nặng muốn loại bỏ. Các chế phẩm từ BIOSPRB-P1.BIOSPRBE1 do viện công nghệ sinh học tạo ra chỉ sau 1 giờ đã hấp thụ từ 90-97 % lượng
Pb trong môi trường với nồng độ ban đầu 100mg/l. Một số chế phẩm khác cũng
cho kết quả tương đối khả quan loại bỏ các kim loại nặng như Cr, Ni, Cu, Zn.
Bùi Minh Lý và cộng sự cho thấy rong biển ở nước ta vừa là chỉ thị ô

nhiễm kim loại vừa có khả năng hấp thụ mạnh mẽ các nguyên tố vi lượng trong
nước biển. Kết quả nghiên cứu rong biển lấy từ Đà Nẵng đến Kiên Giang cho thấy
hầu hết các mẫu rong đều thể hiện khả năng hấp thụ các nguyên tố vi lượng với hệ
số tích tụ cao, trong đó rong nâu là có nhiều khả năng hơn cả nên có thể ứng dụng
để xử lý nhiễm bẩn môi trường bởi kim loại nặng.
Nước thải công nghiệp từ khâu mạ thường có hàm lượng Cr, Ni cao. Để xử
lý một cách có hiệu quả trước tiên cần phải lựa chọn quy trình hợp lý. Thông
thường loại nước thải này được xử lý bằng hai phương pháp nhựa IONIT.
Vũ Văn Mạnh và các cộng sự đã đem kết quả nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm áp dụng cho việc xử lý nước thải ở nhà máy khoá Minh Khai với việc sử
dụng FeSO4 tự chế tạo trên cơ sở tái sử dụng chất thải và tận dụng được thiết bị
sẵn có của cơ sở. Hiệu suất xử lý cao khử 99.99% Cr 6+ và tách được 99.9% Ni2+.
Giá thành xử lý thấp: 1000 đồng/m3 nước thải tính riêng cho phân xưởng mạ và
300 đồng/ m3 nước thải tính chung cho cả công ty.
Đặc trưng bề mặt của silicagel là có chứa các nhóm silanol (SiOH) có khả
năng trao đổi proton với các cation kim loại đã được ứng dụng để xứ lý kim loại
nặng trong nước thải. Các nghiên cứu của Trần Hồng Hà và các cộng sự cho thấy
dùng silicagel hút ẩm để hấp phụ một số ion kim loại nặng như Pb 2+, Cu2+, Ni2+,
Zn2+, Cd2+ cho hiệu suất khá cao. Silicagel hút ẩm cho dung lượng hấp phụ tương
đương với silicagel sắc ký sau khi xử lý bằng axit. Vì vậy, có thể sử dụng thay
cho Silicagel sắc ký trong ứng dụng về hấp thụ các ion kim loại trong nước.
Lớp KTMT 2012B

18 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Chitin là một loại polyme phổ biến trong thiên nhiên cùng với dẫn xuất
deaxetyl của nó là chitosan và các dẫn xuất mới như CMCh, Ach, butyl chitosan
tan trong nước đã được áp dụng để làm sạch nước thải có chứa kim loại nặng. Kết
quả nghiên cứu của Trịnh Đức Hưng và cộng sự cho thấy CMCh hấp thụ kim loại
tốt hơn Ach. Khả năng hấp phụ này giảm dần theo dãy Cu(II) > Cd(II) > Ni(II). Độ
bền hoạt tính xúc tác Cu(II)/CMCh cao hơn Cu(II)/Ach, do vậy CMCh và các
phức kim loại của nó có thể được sử dụng để xử lý nước thải chứa ion kim loại và
các hợp chất chứa lưu huỳnh.
Các phương pháp trên đây mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm
riêng cũng như phạm vi ứng dụng riêng của nó, tuy nhiên nhằm khắc phục tình
trạng ô nhiễm và đáp ứng nhu cầu đòi hỏi cấp bách phải có những biện pháp xử lý
nước thải kim loại nặng đạt hiệu quả và phải phù hợp với điều kiện hoàn cảnh của
các nhà máy ở Việt Nam như: diện tích xử lý nhỏ, hiệu quả xử lí tốt, và đặc biệt là
phải rẻ tiền. Do đó để có thể thực hiện được những tiêu chí trên việc nghiên cứu
“ tương tác giữa polyme ưa nước với kim loại nặng” được tiến hành nhằm mục
đích xử lý kim loại nặng trong nước thải công nghiệp bằng tác nhân là polime và
nước.
1.2. Tổng quan về polyme ưa nước
1.2.1. Polyme [23,25].
Polyme là các hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp thường có trọng lượng phân
tử lớn. Chúng là các phân tử rất lớn (đại phân tử) được xây dựng từ các đơn vị nhỏ
là monome.
Hoá học Polyme là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng của hoá học vật
liệu. Polyme được biết đến với khả năng ứng dụng rộng rãi và chi phí thấp. Chúng
được sử dụng trong một số nghành như xử lý nước thải, loại bỏ kim loại độc hại
và làm giàu kim loại quý từ chất lỏng thủy luyện.
Cấu trúc của mỗi loại polyme thường được mô tả trong các đơn vị cấu trúc.
Đơn vị cấu trúc (monome) là những phân tử hữu cơ đơn giản có chứa liên kết kép
Lớp KTMT 2012B

19 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

(đôi hoặc ba) hoặc có ít nhất hai nhóm chức hoạt động có khả năng phản ứng với
nhau tạo thành polyme.
Tính chất cơ bản của mỗi loại polyme phụ thuộc vào thành phần monome
và cách sắp xếp monome trong chuỗi polyme. Lực hút giữa các chuỗi polyme
đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất hóa học của polyme.
Chuỗi polyme rất dài và có thể chứa các nhóm phụ khác nhau tạo điều kiện cho
các polyme liên kết với nhau bằng liên kết ion hoặc liên kết hydro.
Ví dụ: polyme chứa nhóm amide hoặc nhóm cacbonyl có thể hình thành
liên kết hydro giữa các chuỗi liền kề, các nguyên tử hydro trong nhóm N-H tích
điện dương có thể được thu hút vào phần điện tích âm trên nguyên tử oxi trong
nhóm C = O, kết quả của lực tương tác mạnh là làm cho polyme có độ bền kéo cao
hơn và nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Nói chung lực bên trong chuỗi polyme bị chi
phối bởi lưỡng cực trong các monome.
1.2.2. Polyme ưa nước [34].
Polyme ưa nước rất đa dạng, bao gồm các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên
hoặc tổng hợp, chúng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Polyme
ưa nước là loại polyme có thể hoà tan được trong nước mà có hay không có sự hỗ
trợ của dung môi và chất trung hòa để tạo thành các dung dịch trong suốt.
Chúng có thể được phân thành hai loại, polyme tổng hợp và các sản phẩm
tự nhiên cùng với các dẫn xuất biến đổi hóa học, và có thể được nhóm lại thành ba
loại chính: polyme tự nhiên, polyme tổng hợp và polyme bán tổng hợp.
1.2.3. Giới thiệu một số polyme ưa nước[3]
1.2.3.1. Poly Acry Amit (PAM)

Năm 1955, monome acrylamit thực tế đã được thương mại hóa. Hợp chất
này từ lâu đã được biết đến trong việc sản xuất ra các polyme tan trong nước, nhờ
quá trình đồng trùng hợp với các monome khác hoặc từ trùng hợp. Sự sẵn có của
acrylamit đã đem lại cho nghành công nghiệp một phương tiện hiệu quả để sản

Lớp KTMT 2012B

20 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

xuất các polyme hoạt động như: anionic, cationic, hoặc thuộc ion nhằm đáp ứng
nhu cầu của công nghệ hiện đại.
Acrylamit được tổng hợp nhờ thủy phân axit acylonitrin qua acrylamit
sunfat. Copolyme của acrylamit đã được tổng hợp để được sử dụng làm chất đông
tụ và làm đặc. Nó hoạt động như một tác nhân keo tụ khoáng xét và tuyển quặng
có khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải.
Các polyme và các copolyme này hiện đang được sản xuất với số lượng
lớn và có tính chất đồng đều cao hơn nhiều so với các loại gôm tự nhiên tan trong
nước khác.
Hầu hết các poly(acryamit) đều được tổng hợp từ phản ứng trùng hợp của
acrylamit với bis-acrylamit ("bis", N, N-methylen-bis- acrylamit) với các hệ khơi
mào khác nhau.

Hình 1.1: Phản ứng trùng hợp poly(acrylamit)
Poly(acrylamit) tan được trong nước ở tất cả các nông độ, nhiệt độ và giá trị
pH. Các phân gel không tan đôi khi thu được do tạo thành liên kết ngang giữa các

mạch hoặc tạo thành các nhóm imit dọc theo mạch trong. Trong dung dịch rất
loãng, poly(acrylamit) tồn tại như keo không liên kết có thể có cấu trúc elipxoit
hoặc hạt đậu.
Poly(acrylamide) có khả năng hấp phụ các kim loại nặng rất tốt và được
ứng dụng rộng rãi trong kiểm soát ô nhiễm. Ngoài ra, trong các ngành công
Lớp KTMT 2012B

21 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

nghiệp poly(acrylamit) có rất nhiều ứng dụng quan trọng. Trong công nghiệp mỏ,
polyme tan trong nước này được sử dụng làm chất keo tụ các chất vô cơ mịn lơ
lửng trong các buồng sa lắng. Khi poly(acrylamit) có khối lượng phân tử cao
được thêm vào dưới dạng phân tán trong nước của các hạt rắn mịn, các hạt keo
trong pha phân tán sẽ liên kết với nhau tạo thành các khối kết tụ nặng còn gọi là
“khối keo”. Các khối keo này hình thành ngẫu nhiên và nhanh chóng lắng xuống
khỏi dung dịch cùng với phần chất rắn phân tán nặng hơn, để lại chất lỏng không
chứa các hạt rắn.
1.2.3.2. Poly Acrylic Axit (PAA)
Poly(acrylic) và dẫn xuất có nhiều tính chất vật lý và hóa học làm cho
chúng có nhiều ứng dụng. Sự khác nhau về tính ưa nước, độ cứng, độ bền, độ bám
dính và khả năng tạo phức là cơ sở cho những ứng dụng rộng rãi.
Đi từ etylen thành etylen oxit sau đó cộng hợp HCN thành etylen
xyanohydrin thủy phân để hydrat hóa thu được axit acrylic. Đồng thời
hydroxyanua có thể cộng hợp với axetylen để tạo thành acrylonitrin, sau đó thủy
phân thành axit acrylic.

Muối có thể được tổng hợp từ các homopolyme tan trong nước của axit
acrylic bằng cách trung hòa trực tiếp với một bazơ phù hợp như natri hay amoni
hydroxit. Muối của axit polyacrylic cũng được tổng hợp nhờ thủy phân kiềm
polyme của este acrylic hay acrylonitrin
Poly(acrylic axit) cũng như muối của chúng có đặc tính và ion điều này làm
giảm độ tan khi có mặt chất điện li hòa tan.
Poly(acrylic axit) đều được tổng hợp bằng quá trình trùng hợp của axit
acrylic và N,N'- metylenbisacrylamit (MBA) với các chất khơi mào là amoni
persulfate, phản ứng trùng hợp thể hiện trong hình dưới đây:

Lớp KTMT 2012B

22 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Hình 1.2: Phản ứng trùng hợp poly(acrylic axit)
Hydrogel của poly(acrylic axit) và những copolyme như poly(axit acryliccoacrylamit), poly(vinylpyrrolidon- axit acrylic), poly(2- acrylamidoglycolic axit),
poly(acrylamit-co-axit maleic)… có cấu trúc mạng lưới 3 chiều chứa các nhóm
chức ưa nước, không tan trong nước nhưng có thể hấp thụ và giữ một lượng nước
lớn, thậm chí dưới áp lực. Các hydrogel này chứa các nhóm chức có khả năng tạo
phức, từ lâu đã được sử dụng để hấp phụ, làm giàu, tách loại và thu hồi các ion
kim loại từ các dung dịch nước khác nhau và ngày càng được nhiều tác giả quan
tâm nghiên cứu.
Khi poly(acrylic axit) được làm khô trong điều kiện đủ êm dịu để tránh tạo
lưới ( như tránh làm khô bằng đông đặc) các polyme này tan nhiều trong nước,
thậm chí khối lượng phân tử của chúng tới một triệu hoặc lớn hơn. Tuy nhiên nếu

polyme khô cứng, đặc biệt là ở nhiệt độ cao, độ tan của chúng giảm mạnh.
Khi tiếp xúc với không khí ẩm, poly(acrylic axit) hấp thụ ẩm nhanh chóng.
Mẫu poly(acrylic axit) hấp thị tới 8% nước khi tiếp xúc với khí quyển trong 10
phút.
1.2.3.3. Poly Hydroxamic Axit (PHA)
Nhóm hydroxamic axit trong poly(hydroxamic axit) có công thức chung là
RCO-NHOH (R là ankyl hoặc aryl) và xuất hiện ở hai dạng tautome hóa giữa
xeton và enol như trong hình.

Lớp KTMT 2012B

23 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

O

OH
NOH

C

NHOH

C

Hình 1.3: Nhóm chức hydroxamic ở dạng tautome hóa giữa xeton và enol

Quá trình tổng hợp hydrogel poly(hydroxamic axit) có thể được tiến hành
theo phương pháp trùng hợp dung dịch bằng phương pháp khơi mào gốc tự do.
Quá trình có thể được khơi mào bằng các muối pesunfat ở nhiệt độ trung bình (6570oC) hay khơi mào bằng hệ oxy hóa–khử ascobic-peroxidisunfat, phản ứng có thể
tiến hành ở nhiệt độ phòng. Phản ứng tổng hợp hydrogel polyacrylamit dựa trên
quá trình trùng hợp acrylamit có mặt chất tạo lưới N,N’- metylenbisacrylamit
(MBA) nhằm tạo gel toàn bộ copolyme. Phản ứng diễn ra theo phương trình tổng
quát sau:
n CH 2= CH + m CH 2= CH

CH2

CH

CH 2

CH

CH 2 CH

C=O

C=O

C=O

C=O

C=O

NH 2

NH

NH 2

NH

NH 2

CH2

CH2

NH

NH 2

NH

NH 2

C=O

C=O

C=O

C=O

CH 2 = CH

CH 2

CH2 CH

CH 2

CH

CH 2 CH

CH2

(MBA)

Hình 1.4: Phản ứng tổng hợp hydrogel poly(hydroxamic axit)
1.2.4. Nghiên cứu tương tác giữa polyme ưa nước và kim loại nặng.
Cấu trúc của polyme là một yếu tố quan trọng, nó mô tả cách sắp xếp của
các monome trong chuỗi polyme. Vì vậy, cấu trúc của polyme nào thì quyết định
tính chất của polyme ấy. Tính chất cơ bản nhất của một loại polyme là sự đồng
nhất về thành phần monome. Từ tính chất này khi hấp phụ các ion kim loại tạo ra
các liên kết khác nhau trong quá trình tương tác. Các liên kết có thề xảy ra khi
polyme tương tác với các ion kim loại.
1.2.4.1. Liên kết Hydro
Lớp KTMT 2012B

24 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Trần Thị Liên

Liên kết hydro được hình thành giữa các nhóm proton của polyme với các
proton của dung dịch ion kim loại hoặc giữa các proton của polyme.Ví dụ: Liên
kết hydro giữa các proton trong poly(acrylic axit).

Hình 1.5: Liên kết hydro giữa các proton trong poly(acrylic axit).
Tương tác giữa polyme ưa nước với các ion kim loại là quá trình xảy ra
trong môi trường nước, do đó những polyme ưa nước chẳng hạn như PAA có
thể liên kết gián tiếp với các cation trao đổi thông qua cầu nối phân tử nước.
Các nhóm chức phân cực của PAA tạo liên kết Hydro với các phân tử nước
trong lớp hydrat hóa chính của các cation trao đổi [24]. Cầu nối phân tử nước
có thể đặc biệt quan trọng trong hệ phân tử nước. Khi các phân tử nước có mặt
trong lớp xen kẽ, các cation trao đổi là ngậm nước. Do đó, các polyme có thể
phản ứng với các cation trao đổi thông qua liên kết phân tử nước.

Hình 1.6: Cầu nối phân tử H2O trong phân tử poly(acrylic axit)
Lớp KTMT 2012B

25 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường