Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) xử lý Crom trong nước thải ô nhiễm bằng phương pháp hấp phụ tĩnh (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LUÂN THỊ HOA
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRAI CÁNH MỎNG (CRISTARIA
BIALATA) XỬ LÝ CROM (Cr) TRONG NƯỚC THẢI Ô NHIỄM
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ TĨNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Khoa học môi trường

Khoa

: Môi Trường

Khóa học

: 2014-2018

Thái Nguyên - 2018


i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LUÂN THỊ HOA
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRAI CÁNH MỎNG (CRISTARIA
BIALATA) XỬ LÝ CROM (Cr) TRONG NƯỚC THẢI Ô NHIỄM
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ TĨNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Khoa học môi trường

Khoa

: Môi Trường

Khóa học

: 2014-2018

Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Hải Đăng

Thái Nguyên - 2018


ii

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được bài báo cáo thực tập tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm
ơn chân thành nhất đến tất cả quý thầy cô, những người đã cho em những
kiến thức cơ bản, những bài học, những kinh nghiệm quý báu để em có thể
hình dung được một cách khái quát những gì cần làm khi bước vào kì thực tập
này cũng như áp dụng những kiến thức trong quá trình thực tập và viết
chuyên đề. Đặc biệt em xin cảm ơn thầy giáo TS.Trần Hải Đăng, người đã tận
tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực tập. Sự chỉ bảo tận tình và chu
đáo của thầy giúp em hoàn thành bài báo cáo tốt hơn, giúp em nhận ra sai xót
cũng như tìm hướng đi đúng khi em gặp khó khăn bối rối.
Kế tiếp, em cũng xin cảm ơn đến Khoa Khoa học môi trường đã cho em
cơ hội thực tập tại Khoa và xin cảm ơn tất cả các thầy cô đã tạo điều kiện giúp
đỡ em trong suốt quá trình thực tập và cho em những lời khuyên để em có thể
hoàn thành bài báo cáo thực tập một cách tốt hơn.
Do thời gian thực tập có hạn và kiến thức của còn nhiều hạn chế nên bài báo
cáo thực tập tốt nghiệp này khó tránh khỏi sai xót nhất định. Em mong thầy cô
thông cảm và cho em những ý kiến để em có thể rút được nhiều kinh nghiệm hơn
cho bản than để sau khi ra trường em có thể làm việc được tốt hơn
Em xin chân thành cảm ơn !
Thái Nguyên, tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Luân Thị Hoa

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Tải lượng tác nhân ô nhiễm do con người đưa vào môi trường
nước ................................................................................................................... 5
Bảng 2.2. QCVN 08:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng môi trường nước mặt ........................................................................... 14
Bảng 2.3: QCVN 09:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước dưới đất ........................................................................................ 15
Bảng 2.4: QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước
thải công nghiệp ............................................................................................. 15
Bảng 4.1. Bảng kết quả thí nghiệm 1 .............................................................. 36
Bảng 4.2. Bảng kết quả thí nghiệm 2 .............................................................. 39
Bảng 4.3: Bảng kết quả thí nghiệm 3 .............................................................. 42
Bảng 4.4. Bảng kết quả thí nghiệm 4 .............................................................. 44


iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.1. Quá trình xử lý vỏ trai làm vật liệu hấp phụ ................................... 26
Hình 3.2. Vỏ trai và bột vỏ trai ....................................................................... 26
Hình 3.3. Hình ảnh hóa chất K2Cr2O7 ............................................................. 27
Hình 3.4. Máy quang phổ hấp phụ nguyên tử Hitachi U - 2900 .................... 33
Hình 4.1. Cấu trúc vỏ trai ................................................................................ 34
Hình 4.2. Biểu đồ hiệu suất hấp phụ Crom khi thay đổi pH ........................... 37
Hình 4.3. Biểu đồ hiệu suất hấp phụ Crom khi thay đổi hàm lượng vỏ trai ... 39
Hình 4.4. Biểu đồ hiệu suất hấp phụ Crom khi thay đổi thời gian hấp phụ ... 42
Hình 4.5. Biều đồ hiệu suât hấp phụ Crom khi thay đổi nồng độ đầu vào ..... 45

v

DANH MỤC CÁC TỪ CỤM TỪ VIẾT TẮT

Kí hiệu từ

Ý nghĩa từ

BTNMT

Bộ Tài Nguyên Môi Trường

CHXHCN

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa

HPNT

Hấp phụ nguyên tử

KLN

Kim loại nặng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

NĐ - CP

Nghị định chính phủ

NQLT

Nghị quyết liên tịch

TW
TCVN

Trung ương
Tiêu chuẩn Việt Nam


vi

MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu chung ........................................................................................ 2
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ....................................................................................... 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 2
1.3.1. Ý nghĩa trong khoa học ........................................................................... 2
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ........................................................................... 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4
2.1. Cơ sở khoa học ........................................................................................... 4
2.2. Cơ sở pháp lý ............................................................................................. 8
2.3.1. Sự ra đời của Crom ............................................................................... 10
2.3.2. Tính chất hóa lý ..................................................................................... 11

2.3.3. Phương pháp điều chế ........................................................................... 12
2.3.4. Độc tính của Crom ............................................................................... 12
2.3.5. Các ngành công nghiệp tạo ra nước thải chứa Crom ............................ 13
2.3.6. Một số tiêu chuẩn Crom trong nước .................................................... 14
2.3.7. Ô nhiễm Crom trong nước thải ............................................................. 16
2.4. Tổng quan về phương pháp hấp phụ ........................................................ 17
2.4.1. Khái niệm hấp phụ ................................................................................ 17
2.4.2. Phân loại hấp phụ .................................................................................. 17
2.4.3. Phương pháp hấp phụ tĩnh .................................................................... 18
2.5. Tổng quan về vỏ trai ................................................................................ 19
2.5.1. Cấu tạo và đặc tính của vỏ trai .............................................................. 19
2.5.2. Phân loại: ............................................................................................... 20
2.5.3. Phân bố .................................................................................................. 20
2.6. Tình hình nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước .............................. 21


vii

2.6.1. Tại Việt Nam ......................................................................................... 21
2.6.2. Trên thế giới .......................................................................................... 23
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
......................................................................................................................... 25
3.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ......................................... 25
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 25
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 25
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................... 25
3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 25
3.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 26
3.4.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu vỏ trai .................................... 26
3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp ................................................... 27

3.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm.............................................................. 27
3.4.3. Phương pháp tổng hợp, so sánh và xử lý số liệu................................... 33
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 34
4.1. Đặc điểm hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng (Critaria Bialata). .................. 34
4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ pH đến khả năng hấp phụ tĩnh của bột vỏ trai cánh mỏng.
......................................................................................................................... 36
4.3. Ảnh hưởng của hàm lượng bột vỏ trai đến khả năng xử lý Cr ................ 38
4.4. Ảnh hưởng của thời gian trộn đến hiệu suất xử lý Cr của bột vỏ trai cánh
mỏng ................................................................................................................ 41
4.5. Ảnh hưởng của nồng độ Crom (Cr) đến khả năng hấp phụ tĩnh của bột vỏ
trai cánh mỏng. ................................................................................................ 44
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 47
5.1. Kết luận .................................................................................................... 47
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 49


1

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Sự xuất hiện liên tục của các khu công nghiệp, sự gia tăng của các hoạt
động công nghiệp đã sản sinh các chất thải độc hại, tác động tiêu cực trực tiếp
đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Sự phát triển của các ngành công
nghiệp kéo theo lượng chất thải công nghiệp ngày một gia tăng nhiều hơn về
số lượng và chủng loại. Ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp là một
trong những vấn đề cấp bách được đặt ra ở hầu hết các quốc gia trên thế giới.
Vấn đề xử lý các kim loại nặng trong nước thải đã trở thành vấn đề rất
nghiêm trọng để duy trì chất lượng nước. Có nhiều phương pháp đã được áp

dụng nhằm để xử lý kim loại nặng trong nước thải như: phương pháp hóa lý
(phương pháp hấp thụ, phương pháp trao đổi ion…), phương pháp sinh học,
phương pháp hóa học,… trong đó phương pháp hấp phụ tĩnh (trộn cơ học)
bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trường như các
vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, các chất thải nông nghiệp đã được xử lý, hoạt
hóa là biện pháp khá hiệu quả có ý nghĩa kinh tế cao.
Crom và các hợp chất của crom là những chất có tính ôxi hóa mạnh
Trong không khí, crom được ôxy thụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng ôxít
bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn quá trình ôxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở
phía dưới. Crom tồn tại trong nước ở dạng Crom (VI) gây độc đối với động
thực vật. Với người Crom (VI) gây loét dạ dày, ruột non, viêm gan, viêm
thận, ung thư phổi…
Vỏ Trai gồm 3 lớp: lớp sừng, lớp đá vôi, lớp xà cừ. Lớp đá vôi, với đặc
điểm có rất nhiều lỗ rỗng bên trong, có khả năng giữ lại một số chất trên bề
mặt nên đây có thể là một vật liệu có khả năng hấp phụ tốt.
Vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) là vật liệu phổ biến dễ tìm thấy
trong tự nhiên, có khả năng hấp phụ tốt nhiều chất trong nước thải nhất là các


2

kim loại nặng. Vỏ trai cánh mỏng thường không được tận dụng và được coi là
một loại chất thải. Tuy nhiên, thành phần hóa học của vỏ trai rất phù hợp để
sử dụng làm chất hấp phụ phục vụ cho việc xử lý nước thải. Nếu có thể tận
dụng vỏ trai để phục vụ việc xử lý kim loại nặng trong nước sẽ rất có lợi cho
môi trường, vừa hạn chế được việc thải bỏ vỏ trai ra môi trường, vừa có thể
giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước. Vì vậy, em chọn đề tài: “Nghiên cứu tận
dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) xử lý Crom trong nước thải ô
nhiễm bằng phương pháp hấp phụ tĩnh”.
1.2. Mục tiêu của đề tài

1.2.1. Mục tiêu chung
Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng Crom của
bột vỏ trai cánh mỏng bằng phương pháp hấp phụ tĩnh.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
+ Nghiên cứu đặc điểm của vỏ trai cánh mỏng.
+ Đánh giá ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ tĩnh của vỏ trai cánh
mỏng.
+ Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng vỏ trai đến khả năng xử lý Cr
trong nước thải ô nhiễm.
+ Đánh giá ảnh hưởng của thời gian trộn đến hiệu xuất xử lý Cr trong nước
thải ô nhiễm của vỏ trai cánh mỏng.
+ Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ Cr đầu vào đến khả năng hấp phụ
tĩnh của vỏ trai cánh mỏng.
1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa trong khoa học
- Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được vỏ trai cánh mỏng ( Cristaria
bialata) hấp phụ Crom ô nhiễm trong nước thải.
- Vận dụng và phát huy nhưng kiến thức đã học tập vào nghiên cứu.


3

- Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục
vụ cho nghiên cứu này.
- Nâng cao khả năng tự học tập, nghiên cứu và tìm tài liệu.
- Bổ sung tư liệu cho học tập.
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
- Tận dụng được vỏ trai cánh mỏng là một phương pháp xử lý kim loại
nặng trong nước.
- Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nước.

- Đây là một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự
nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định,
đồng thời góp phần đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cho phép tái sử
dụng nước thải sau xử lý trong nông nghiệp.


4

PHẦN 2:
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học
 Khái niệm kim loại nặng: Có 2 quan điểm chính về kim loại nặng:
Quan điểm phân loại theo tỉ trọng: Cho rằng kim loại nặng là những
kim loại có tỉ trọng (ký hiệu d) lớn hơn 5g/cm3, bao gồm: Pb (d=11,34), Cd
(d=8,6), As (d=5,72), Zn (d=7,10)... Trong số các nguyên tố này có một số
nguyên tố cần cho dinh dưỡng cây trồng, ví dụ: Mn, Zn... Các nguyên tố này
cây trồng cần với hàm lượng nhỏ, gọi là nguyên tố vi lượng, nếu hàm lượng
cao sẽ gây độc cho cây trồng và sinh vật. Cũng như nhiều nguyên tố khác, các
kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, cây trồng động vật hoặc không
cần thiết. Nếu ít quá sẽ ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất, nếu nhiều quá sẽ
gây độc. Những kim loại không cần thiết, khi vào cơ thể sinh vật ngay cả ở
dạng vết (rất ít) cũng có thể gây tác động độc hại. Với quá trình trao đổi chất,
những kim loại này thường được xếp loại độc. Kim loại nặng gây độc hại với
môi trường và cơ thể sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn
cho phép.
Theo quan điểm độc học: Kim loại nặng là các kim loại có nguy cơ gây
nên các vấn đề môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, Vn, Ti,
Fe, Mn, As, Se. Có 4 nguyên tố được quan tâm nhiều là: Pb, As, Cd và Hg, 4
nguyên tố này hiện nay chưa biết được vai trò sinh thái của chúng, tuy nhiên
nếu dư thừa một lượng nhỏ 4 nguyên tố này thì tác hại rất lớn.

 Khái niệm về nước thải:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5980 -1995 và ISO 6107/1 - 1980:
Nước thải là nước được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra qua
một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó.
 Khái niệm về nguồn nước thải
Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng:


5

- Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt
động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác.
Thành phần của nước thải sinh hoạt là chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học,
chất dinh dưỡng (N, P), chất rắn, vi trùng. Tùy theo mức sống và lối sống mà
lượng thải cũng như tải lượng của các chất có trong nước thải của mỗi khu
vực khác nhau là khác nhau. Nói chung, mức sống càng cao thì lượng thải
càng cao. Tải lượng trung bình của các tác nhân gây ô nhiễm nước chính là do
con người đưa vào môi trường trong một được nêu trong bảng 2.1.
- Nước thải công nghiệp: là nước thải được sinh ra trong quá trình sản
xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản
xuất như nước thải khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt
của công nhân viên. Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành
phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công
nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại của công nghệ, tuổi thọ của
thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộ công nhân viên.
Bảng 2.1. Tải lượng tác nhân ô nhiễm do con người đưa vào môi
trường nước
TT

Tác nhân ô nhiễm

Tải lượng (g/người/ngày)

1

BOD5

45 - 54

2

COD

(1,6 - 1,9) x BOD5

3

Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

170 - 220

4

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

70 - 145

5

Clo (Cl- )

4-8

6

Tổng Nitơ (tính theo N)

6 - 12

7

Tổng Photpho (tính theo P)

0,8 - 4

(Trích: Dư Ngọc Thành, 2011) [12]
- Nước chảy tràn: là nước chảy từ mặt đất do mưa hoặc do thoát nước
từ đồng ruộng, là nguồn gây ô nhiễm nước sông, hồ. Nước chảy tràn qua đồng


6

ruộng có thể cuốn the các chất rắn, hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón. Nước
chảy tràn qua khu vực dân cư, đường phố, cơ sở sản xuất công nghiệp có thề
làm ô nhiễm nguồn nước do chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng (Dư Ngọc
Thành, 2011).
- Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như là nước thải tự nhiên, ở
những thành phố hiện đại chúng được thu gom theo hệ thống riêng.
- Nước thải đô thị: là loại nước thải được tạo thành do sự gộp chung
nước thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh, nước thải từ các cơ sở thương mại, sản

xuất công nghiệp nhỏ trong khu đô thị. Nước thải đô thị thường được thu gom
vào hệ thống cống thải của thành phố, đô thị để xử lý chung.
Thông thường ở các đô thị có hệ thống cống thải, khoảng 80-90% tổng
lượng nước sử dụng của đô thị sẽ trở thành nước thải đô thị và chảy vào
đường cống thải chung, nhìn chung nước thải đô thị có thành phần tương tự
như nước thải sinh hoạt.
Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp
ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và
làm ảnh hưởng xấu đến con người và đời sống sinh vật.
Nước trong tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: nước cống,
nước ở các sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí. Nước bị ô nhiễm nghĩa
là trong thành phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây
hại cho con người và đời sống sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường
là khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu.
Trong qua trình sinh hoạt hằng ngày, dưới tốc độ phát triển như hiện nay
của con người đã vô tình làm ô nhiễm nguồn nước bằng nhiều cách khác nhau
như nước thải từ các khu công nghiệp, nhà máy... các hóa chất thuốc trừ sâu,
diệt cỏ có trong vỏ hộp không được mang đi phân hủy mà chôn dưới lòng đất
lâu ngày bị nhiễm vào nguồn nước.
 Khái niệm ô nhiễm nước


7

Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất
vật lý, hóa học, sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, thể
rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại đối với con người và vi sinh vật. Làm
giảm đa dạng sinh vật trong nước. [7]
Hiến chương Châu Âu [15] định nghĩa: “Ô nhiễm nước là sự biến đổi
chủ yếu do con người gây ra đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước và

gây nguy hại cho việc sử dụng, cho nông nghiệp, công nghiệp, nuôi cá, nghỉ
ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã.”
Có nhiều cách phân loại ô nhiễm nước. Hoặc dựa vào nguồn gốc gây ô
nhiễm như ô nhiễm do công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt. Hoặc dựa vào
môi trường nước như ô nhiễm nước ngọt, ô nhiễm biển và đại dương. Hoặc
dựa vào tính chất của ô nhiễm như ô nhiễm sinh học, hóa học hay vật lý.
Ô nhiễm môi trường nước có nguồn gốc tự nhiên: Do sự nhiễm mặn,
nhiễm phèn, do gió bão, lũ lụt. Nước mưa rơi xuống mặt đất, nhà cửa, đường
phố, đô thị, khu công nghiệp kéo theo các chất bẩn xuống sông hồ, sản phẩm
của hoạt động sống của sinh vật, vi sinh vật kể cả xác chết của chúng… Sự ô
nhiễm này còn được gọi là ô nhiễm không xác định được nguồn.
Ô nhiễm môi trường nước có nguồn gốc nhân tạo: Chủ yếu là do nước
thải của các khu dân cư, hoạt động nông nghiệp (thuốc trừ sâu, thuốc diệt
cỏ…), khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải.
 Nước nhiễm kim loại nặng
Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v... thường
không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hoá của các thể sinh vật và
thường tích luỹ trong cơ thể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại
với sinh vật. 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. [11]
 Hậu quả của ô nhiễm kim loại nặng trong nước.


8

Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng
trong nước. Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt cá
và thuỷ sinh vật.
Trong thực tế một số kim loại nặng ở hàm lượng thích hợp rất cần thiết

cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật, động vật và con người. Nhưng
nếu chúng tích lũy nhiều trong nước thì có tác động tiêu cực tới môi trường
sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn
thâm nhập và cơ thể người. Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô
nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi trường liên quan khác.
2.2. Cơ sở pháp lý
Nước là khởi nghiệp của sự sống , của vi sinh vật trên Trái Đất, không có
nước thì không có sự sống. Tài nguyên nước là tài nguyên quan trọng hàng
đầu phục vụ cho con người, nhưng cùng với đó nước cũng kéo theo những
mối nguy hiểm hàng đầu với những thảm họa tự nhiên như lũ lụt, bão, hạn
hán…
Vấn đề tài nguyên nước là vấn đề không chỉ của một quốc gia vì nước
không riêng nơi nào là không cần đến. Các văn bản mang tính pháp lý trong
quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường (BVMT) có liên quan đến lĩnh vực đề
tài đang có hiệu lực:
- Nghị định 25/2013/NĐ-CP ngày 29 tháng 3 năm 2013 của Chính phủ
và các Thông tư hướng dẫn về thu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải.
- Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13; do Quốc hội nước
CHXHCN Việt Nam thông qua ngày ngày 01/1/2015.
- Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH 13 do Quốc hội nước CHXHCN
Việt Nam thông qua ngày ngày 21/6/2012.
- Nghị định 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định
về hướng dẫn thi hành một số điều của Luật tài nguyên nước.
- Nghị định 19/2015/NĐ - CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ quy định


9

chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường.
- Nghị định số 117/2009/NĐ-CP ngày 31/12/2009 của Chính phủ về xử

lý vi phạm pháp luật trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
- Nghị quyết liên tịch số 01/2005 NQLT - HPN - BTNMT ngày
07/01/2005 về việc phối hợp hành động bảo vệ môi trường phục vụ phát triển
bền vững.
- Nghị định số 155/2016/NĐ-CP ngày 18/11/2016 của Chính phủ quy
định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
- Nghị định 154/2016/NĐ-CP ngày 16/11/2016 về phí bảo vệ môi trường
đối với nước thải.
- Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 06/08/2014 về thoát nước và xử lý
nước thải đối với các tổ chức, cá nhân và hộ gia đình trên phạm vi cả nước.
- Quyết định số 22/2006/QĐ - BTNMT ngày 18/12/2006 về việc bắt
buộc áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường.
- Thông tư số 07/2007/TT - BTNMT ngày 03 tháng 07 của Bộ trưởng Bộ
Tài nguyên và Môi trường hướng dẫn phân loại và quyết định danh mục cơ sở
gây ô nhiễm môi trường cần phải xử lý.
- QCVN 08: 2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng
nước mặt.
- QCVN 40: 2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải
công nghiệp.
- QCVN 09: 2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước dưới đất.
- TCVN 5945 : 2005 Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải.


10

2.3. Tổng quan về Crom
2.3.1. Sự ra đời của Crom
Vào ngày 26 tháng 7 năm 1761, Johann Gottlob Lehmann đã tìm thấy
một khoáng chất màu đỏ da cam tại khu vực thuộc dãy núi Ural và ông đặt tên

cho nó là chì đỏ Siberi. Mặc dù bị xác định nhầm là hợp chất của chì với các
thành phần selen và sắt, nhưng trên thực tế nó là cromat chì với công thức
PbCrO4, ngày nay được biết dưới tên gọi khoáng chất crocoit.[9]
Năm 1770, Peter Simon Pallas đến cùng một khu vực như Lehmann và
tìm thấy khoáng chất "chì" đỏ có các tính chất rất hữu ích để làm chất nhuộm
màu trong các loại sơn. Việc sử dụng chì đỏ Siberi làm chất nhuộm sơn đã
phát triển rất nhanh. Chất nhuộm màu vàng sáng sản xuất từ crocoit trở thành
màu trong thời trang.[9]
Năm 1797, Louis Nicolas Vauquelin nhận được các mẫu vật chứa quặng
crocoit. Ông đã sản xuất được ôxít crom với công thức hóa học Cr2O3, bằng
cách trộn crocoit với axít clohiđric. Năm 1798, Vauquelin phát hiện ra rằng
ông có thể cô lập crom kim loại bằng cách nung ôxít trong lò than củi. Ông
cũng phát hiện được các dấu vết của crom trong các loại đá quý, chẳng hạn
như trong hồng ngọc hay ngọc lục bảo.[9]
Trong thế kỷ 19, crom được sử dụng chủ yếu như là thành phần trong các
loại sơn và trong các muối để thuộc da, nhưng hiện nay ứng dụng chủ yếu của nó
là trong các hợp kim và việc này chiếm tới 85% sản lượng crom. Phần còn lại
được sử dụng trong công nghiệp hóa chất và các ngành sản xuất vật liệu chịu
lửa và đúc kim loại.
Trong tiêu chuẩn Việt Nam, cũng có tiêu chuẩn nước mặt, nước ngầm,
nước thải công nghiệp nói chung. Tuy nhiên, do đặc thù của từng ngành công
nghiệp có khác nhau, nên trong tương lai sẽ có tiêu chuẩn đánh giá nước thải
cho từng ngành công nghiệp được ban hành.


11

2.3.2. Tính chất hóa lý
Trong các nhà máy hóa chất, nhà máy cơ khí chế tạo làm giàu quặng,… tạo ra
nước thải chứa Crom. Loại nước thải này thường tạo thành khi mạ crom làm trơ chi

tiết và chứa crom hóa trị 6. Nồng độ cho phép của crom hóa trị 6 trong nước sông là
0,1 mg/l, crom hóa trị 3 là 0,5 mg/l. Có sự khác nhau do crom hóa trị 3 ít độc hơn
crom hóa trị 6. Cr thuộc nhóm VIB, chu kì 4, số thứ tự 21 và là kim loại chuyển
tiếp.[20]
 Tính chất vật lý:
- Mạng lập phương tâm khối, màu trắng ánh bạc.
- Cứng nhất trong các kim loại, t0nc = 18900C, D = 7,2 g/cm3.
 Tính chất hóa học:
- Crom có tính khử mạnh:
Cr → Cr2+ + 2e hoặc Cr → Cr3+ + 3e.
1. Tác dụng với phi kim
- Ở nhiệt độ thường Crom chỉ tác dụng được với Flo.
- Ở nhiệt độ cao, Crom tác dụng được với nhiều phi kim
2Cr + 3O2 → 2Cr2O3
- Với halogen:
2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3
2. Tác dụng với nước
- Các vật dụng bằng Crom không tác dụng được với nước vì có oxit bảo vệ.
- Crom nguyên chất tác dụng với nước tạo thành hidroxit kết tủa dưới
dạng keo màu trắng ngăn cách không cho kim loại trên tiếp xúc với nước.
Crom có thế lực điện chuẩn nhỏ (E0Cr3+/Cr= -0,74V) âm hơn so với thế điện
cực hidro ở pH=7. Tuy nhiên trên thực tế, Crom không tác dụng vơi nước ở
nhiệt độ thường.
3. Tác dụng với dung dịch axit.
a. Với H+: tạo muối Cr2+ và H2


12

Cr + H2SO4 → CrSO4 + H2

b. Với HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội: Cr thụ động
c. Với HNO3 loãng, đặc nóng và H2SO4 đặc nóng → Cr3+ + H2O + ...
Cr + 4HNO3 → Cr(NO3)3 + NO + H2O
2.3.3. Phương pháp điều chế
- Trong phòng thí nghiệm: Crom kim loại được điều chế bằng phương
pháp nhiệt nhôm, người ta dùng bột nhôm khử Crom (III) oxit:
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + 2Al2O3
- Trong công nghiệp: lượng lớn kim loại Crom được sản xuất dưới dạng
ferocrom chứ 50%-70% Crom được sản xuất bằng cách dùng than cốc khử
quặng Cromit:
Fe(CrO2)2 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO
2.3.4. Độc tính của Crom
Crom hóa trị ba (Cr (III) hay Cr3+) là yêu cầu với khối lượng rất nhỏ cho
quá trình trao đổi chất của đường trong cơ thể người và sự thiếu hụt nó có thể
sinh ra bệnh gọi là thiếu hụt crom. Ngược lại, crom hóa trị sáu lại rất độc hại
và gây đột biến gen khi hít phải. Cr (VI) vẫn chưa được xác nhận là chất
gây ung thư khi hít phải , nhưng ở trạng thái dung dịch nó đã được xác nhận
là gây ra viêm da tiếp xức dị ứng (ACD). Tổ chức y tế thế giới (WHO)
khuyến cáo hàm lượng cho phép tối đa của crom (VI) trong nước uống là
0,05 miligam trên một lít.[20]
Gần đây, người ta nhận thấy rằng chất bổ sung ăn kiêng, phổ biến là
phức chất của pocolinat crom sinh ra các tổn thương nhiễm sắc thể ở các tế
bào của chuột đồng (phân họ Cricetinae). Tại Hoa Kỳ, các hướng dẫn ăn
kiêng đã hạ mức tiêu thụ crom hàng ngày từ 50-200 µg cho người lớn xuống
35 µg (đàn ông) và 25 µg (đàn bà). Khi bị nhiễm độc Crom thường có những
triệu chứng: nhức đầu, thiếu máu, gầy sút, suy thận và máu bị biến chất. Có
khi còn thấy vắng đầu và tê liệt khiếu giác. Một số hiện tượng nhiễm độc điển


13

hình là chúng gây ngứa và đau, nếu không cách ly bệnh sẽ tiếp tục trở lại. Một
triệu chứng khác là gây loét da, từ các vết xây xát trên da, kết hợp làm việc
trong môi trường có mối Cromat hay dicromat sẽ gây tình trạng sung thâm
tím, loét kéo dài, có thể ăn vào tới xương phải tháo khớp hoặc cắt cụt.[9]
Crom hóa trị 6 có độc tính mạnh hơn Crôm hóa trị 3 và tác động xấu đến
các bộ phận cơ thể như gan, thận, cơ quan hô hấp. Nhiễm độc cấp tính có thể
gây xuất huyết, viêm da, u nhọt. Crôm được xếp vào chất độc nhóm 1 (có khả
năng gây ung thư cho người và vật nuôi).[21]
Với niêm mạc: do hít thở hơi bụi gây viêm loét sụn vách ngăn mũi nhiều
khi không gây đau, không khó chịu cho bệnh nhân nhưng không phát hiện kịp
thời chỉ sau vài tuần vách ngăn thủng gây tổn thương loét rộng.
Niêm mạc khoang miệng: Tập trung ở phần niêm mạc dưới lưỡi, nổi lên
những vầng mụn lấm tấm màu vàng nhạt. Cuống họng và vòm họng cũng bị
sung tấy gây đau nhức cho bệnh nhân.
Đối với khí quản và phổi: Crom vào cơ thể người qua đường hô hấp sẽ
ảnh hưởng mạnh đến phổi, gây viêm họng, xung huyết phổi, gây hen suyễn,
sưng phổi, viêm phế quản đã được chứng minh khi người công nhân phải
thường xuyên tiếp xúc với crom và các muối của nó. Nguy hại hơn nữa khi
tích tụ một lượng độc quá mức cho phép thì dạng cromat sẽ gây ra ung thư
phổi.
2.3.5. Các ngành công nghiệp tạo ra nước thải chứa Crom
 Nước thải xi mạ
Kết quả các nghiên cứu gần đây về hiện trạng môi trường ở nước ta cho
thấy, hầu hết các nhà máy, cơ sở xi mạ kim loại có quy mô vừa và nhỏ, áp
dụng công nghệ cũ và lạc hậu, lại tập trung chủ yếu tại các thành phố lớn, như
Hà Nội, Hải Phòng, Thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hoà (Đồng Nai)… Trong
quá trình sản xuất, tại các cơ sở này (kể cả các nhà máy quốc doanh hoặc liên
doanh với nước ngoài), vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường còn chưa được xem

14

xét đầy đủ hoặc việc xử lý còn mang tính hình thức, chiếu lệ, bởi việc đầu tư
cho xử lý nước thải khá tốn kém và việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường
chưa được nghiêm minh.
Nước thải mạ thường gây ô nhiễm bởi các kim loại nặng như: Cadimi,
crom, niken ... Phần lớn nước thải từ các nhà máy, các cơ sở xi mạ được đổ
vào cống thoát nước chung của thành phố mà xử lý chưa triệt để, đã gây ô
nhiễm cục bộ nguồn nước.
 Mỹ phẩm
Do crom có thể làm cho da trắng và đẹp ra hoặc tăng tính đàn hồi của da
một cách rõ rệt (làm trẻ lại) nên một số nhà sản xuất đã đưa những nguyên tố
Crom vào kem dưỡng da, phấn, một số mỹ phẩm khác. Nếu liều lượng mỹ
phẩm dùng ít hàng ngày (1-2g) thì tác hại không đáng kể dù dùng nhiều năm
vì lượng kim loại nặng trên tích tụ không nhiều. Tuy vậy, crom có thể gây
viêm da dị ứng phát ban.[19]
Ngoài ra crom có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công
nghiệp khai thác mỏ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấy, gốm sứ và các
ngành luyện kim.
2.3.6. Một số tiêu chuẩn Crom trong nước
Bảng 2.2. QCVN 08:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng môi trường nước mặt [1]
Giá trị giới hạn
Thông số

Crom(Cr)

Đơn vị

mg/l

A

B

A1

A2

B1

B2

0,01

0,02

0,04

0,05

Việc phân hạng A1, A2, B1, B2 đối với các nguồn nước mặt nhằm đánh
giá và kiểm soát chất lượng nước, phục vụ cho các mục đích sử dụng nước
khác nhau, được sắp xếp theo mức chất lượng giảm dần.


15

A1 - Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (sau khi áp dụng xử lý

thông thường), bảo tồn động thực vật thủy sinh và các mục đích khác như loại
A2, B1 và B2.
A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công
nghệ xử lý phù hợp hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2.
B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng
khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như
loại B2.
B2 - Giao thông thuỷ và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp.
Bảng 2.3: QCVN 09:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất
lượng nước dưới đất [2]

Thông số

Đơn vị

Giá trị giới hạn

Crom (Cr)

mg/l

0,05

Bảng 2.4: QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước
thải công nghiệp [3]
Thông số

Đơn vị

Crom (III)

Crom(VI)

Giá trị giới hạn
A

B

mg/l

0,02

1

mg/l

0,05

0,1

Trong đó:
Cột A quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục
đích cấp nước sinh hoạt.
Cột B quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho
mục đích cấp nước sinh hoạt.


16

2.3.7. Ô nhiễm Crom trong nước thải
Ô nhiễm kim loại nặng trong nước không chỉ trực tiếp do nước thải công
nghiệp và sinh hoạt mà còn có thể từ các nguồn gốc khác (giao thông vận tải,
đốt than, đốt rác, phân bón, thuốc trừ sâu…). Riêng ở nước ta, các đường ống
dẫn nước và cáp ngầm do đã quá cũ nên có khả năng bị ăn mòn gây ra ô
nhiễm Zn, Pb, Cd,Cr…vào môi trường nước. Các kim loại nặng dù cho nằm
trong chất thải dạng khí hay rắn cũng gây ra ô nhiễm nguồn nước do sự lắng
rơi xuống mặt nước sông, hồ hoặc xuống đất rồi bị các cơn mưa làm thấm vào
tầng nước ngầm.[17]
Trong số các kim loại nặng có trong nước thải phải kể đến Crom (Cr)
Các hợp chất của chúng là những chất độc hại và là chất khá bền vững hay
khó phân hủy sinh học. Những hợp chất này có chủ yếu trong nước thải công
nghiệp của các ngành liên quan tới kim loại như: công nghiệp xi mạ, luyện
kim, sản xuất nến, sáp, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa,thuốc nổ, xi măng, chế tạo
ắc quy, mạ điện… Nước thải công nghiệp chứa hàng loạt các chất thải rắn,
chất hữu cơ và vô cơ, các muối của kim loại Crom. Các dạng tồn tại và hàm
lượng của các chất ô nhiễm có trong nước thải tùy thuộc vào loại hình công
nghiệp, quá trình sản xuất, tính hiện đại của máy móc.[10]
Do các hợp chất của crom đã từng được sử dụng trong thuốc nhuộm và
sơn cũng như trong thuộc da, nên các hợp chất này thông thường hay được
tìm thấy trong đất và nước ngầm tại các khu vực công nghiệp đã bị bỏ hoang.
Các loại sơn lót chứa crom hóa trị 6 vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong các
ứng dụng sửa chữa lại tàu vũ trụ và ô tô.[9]
Crom xâm nhập vào nguồn nước từ các nguồn nước thải của các nhà máy
mạ điện, nhuộm, thuộc da, chất nổ, mực in, in tráng ảnh… Crôm là nguyên tố
được xếp vào nhóm các nguyên tố có khả năng gây ung thư. Crom tồn tại
trong nước với 2 dạng Cr (III), Cr (VI). Cr (III) không độc nhưng Cr (VI) độc
đối với động thực vật. Với người Cr (VI) gây loét dạ dày, ruột non, viêm gan,

17

viêm thận, ung thư phổi. Khi tiếp xức với nước thải có chứa Crom (VI) xâm
nhập vào cơ thể qua da, nó kết hợp với protein tạo thành phản ứng phức hợp
kháng nguyên. Kháng thể gây hiện tượng dị ứng, bệnh tái phát. Khi tiếp xúc
trở lại, bệnh sẽ tiến triển nếu không được cách ly và sẽ trở thành chàm
hoá. Hàm lượng cho phép trong nước uống đóng chai là 50µg/L (QCVN 61:2010/BYT), trong nước ngầm là 50µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT). Tiêu
chuẩn WHO quy định hàm lượng crom trong nước uống là 0,005 mg/l.
2.4. Tổng quan về phương pháp hấp phụ
2.4.1. Khái niệm hấp phụ
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí – rắn,
lỏng – rắn, khí – lỏng, lỏng – lỏng). Đây là một phương pháp nhiệt tách chất,
trong đó các cấu tử xác định từ hỗn hợp lỏng hoặc khí được hấp phụ trên bề
mặt chất rắn, xốp [4, 5, 11, 14]. Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác
giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.
2.4.2. Phân loại hấp phụ
Người ta phân làm 2 loại hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Hấp phụ vật lý: Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân
(nguyên tử, phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực Van der
Waals(1) yếu. Đó là tổng hợp của nhiều loại lực khác nhau: tĩnh điện, tán xạ,
cảm ứng và lực định hướng. Các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ
không tạo thành hợp chất hoá học (không tạo thành các liên kết hóa học) mà
chất bị hấp phụ chỉ ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề
mặt chất hấp phụ. Do vậy, trong quá trình hấp phụ vật lý không có sự biến đổi
đáng kể cấu trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Ở hấp phụ
vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn, năng lượng tương tác thường ít khi vượt quá
10 kcal/mol, phần nhiều từ 3 ÷ 5 kcal/mol và năng lượng hoạt hóa không vượt
quá 1 kcal/mol. [4, 5]
Lực Van der Waals là một loại lực phân tử, sinh ra bởi sự phân cực của các phân tử thành các lưỡng cực
điện mà nguyên nhân sâu xa là do sự thăng giáng trong phân bố điện tích trong các điện tử.

1