NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG CỦA HỆ KẾT HỢP VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TỪ BÙN THẢI KHU CHẾ BIẾN SẮT BẢN CUÔN VÀ CÂY SẬY (PHRAGMITES AUSTRALIS) Ở QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN QUỐC BIÊN

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC
Ô NHIỄM MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG CỦA
HỆ KẾT HỢP VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TỪ BÙN THẢI
KHU CHẾ BIẾN SẮT BẢN CUÔN VÀ CÂY SẬY
(PHRAGMITES AUSTRALIS) Ở QUY MÔ
PHÒNG THÍ NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN QUỐC BIÊN

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC
Ô NHIỄM MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG CỦA
HỆ KẾT HỢP VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TỪ BÙN THẢI
KHU CHẾ BIẾN SẮT BẢN CUÔN VÀ CÂY SẬY
(PHRAGMITES AUSTRALIS) Ở QUY MÔ
PHÒNG THÍ NGHIỆM
Chuyên ngành: Địa chất môi trường
Mã số: 8440201.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ HOÀNG HÀ
XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG
Giáo viên hướng dẫn

Chủ tịch hội đồng chấm luận văn
thạc sĩ khoa học

TS. Nguyễn Thị Hoàng Hà

PGS.TS. Đinh Xuân Thành

Hà Nội - 2019


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn của
mình, TS. Nguyễn Thị Hoàng Hà, người đã truyền cho tôi tri thức cũng như tâm
huyết nghiên cứu khoa học, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện
tốt nhất để tôi hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô trong Khoa Địa chất, Trung tâm
Nghiên cứu Biển và Đảo, Phòng thí nghiệm trọng điểm Địa môi trường và Ứng phó
biến đổi khí hậu đã luôn ủng hộ, tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất trong suốt
quá trình tôi thực hiện luận văn.
Tôi xin cảm ơn Đề tài “Nghiên cứu, áp dụng công nghệ tích hợp địa môi
trường - địa sinh thái nhằm ngăn ngừa, xử lý ô nhiễm môi trường nước tại một số
điểm ở các lưu vực sông vùng Tây Bắc” (Mã số KHCN-TB.02C/13-18) thuộc
Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2013-2018
“Khoa học và Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc” đã cho phép sử
dụng thông tin, dữ liệu và kết quả nghiên cứu của đề tài để thực hiện luận văn.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân và bạn
bè đã luôn tin tưởng động viên, là chỗ dựa vững chắc giúp tôi có thêm nghị lực,
niềm tin để vượt qua khó khăn, hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2019

Học viên

Nguyễn Quốc Biên


MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT................................................................................ viii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................1
2. Giả thuyết nghiên cứu .........................................................................................2
3. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................2
4. Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................3
1.1. Tổng quan về ô nhiễm kim loại nặng trong nước ............................................3
1.1.1. Asen (As) ..................................................................................................4
1.1.2. Chì (Pb) .....................................................................................................5
1.1.3. Cadimi (Cd) ...............................................................................................6

1.1.4. Mangan (Mn) ............................................................................................8
1.1.5. Kẽm (Zn) ...................................................................................................9
1.2. Một số phương pháp xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng .............................9
1.2.1. Phương pháp trung hòa .............................................................................9
1.2.2. Phương pháp kết tủa ................................................................................10
1.2.3. Phương pháp trao đổi ion ........................................................................11
1.2.4. Phương pháp keo tụ - tạo bông ...............................................................11
1.2.5. Phương pháp màng lọc ............................................................................12

i


1.3. Xử lý kim loại nặng bằng phương pháp hấp phụ và sử dụng thực vật ..........12
1.3.1. Phương pháp hấp phụ ..............................................................................12
1.3.2. Phương pháp sử dụng thực vật ................................................................21
1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu ....................................................................27
1.4.1. Trên thế giới ............................................................................................27
1.4.2. Việt Nam .................................................................................................33
1.5. Tổng quan về vật liệu biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn và cây
Sậy .........................................................................................................................35
1.5.1. Vật liệu biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn ......................35
1.5.2. Tổng quan về cây Sậy (Phragmites australis) .........................................36
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................39
2.1. Phương pháp tổng hợp tài liệu .......................................................................39
2.2. Phương pháp biến tính vật liệu ......................................................................39
2.3. Phương pháp thiết kế thí nghiệm ...................................................................42
2.4. Phương pháp xử lý và phân tích mẫu .............................................................46
2.5. Phương pháp xử lý số liệu ..............................................................................47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................50
3.1. Đặc tính vật liệu hấp phụ ...............................................................................50

3.1.1. Thành phần khoáng vật ...........................................................................50
3.1.2. Một số đặc trưng khác của vật liệu biến tính ..........................................51
3.1.3. Khả năng hấp phụ của vật liệu SBC2-400-10S ......................................54
3.2. Hiệu quả xử lý kim loại nặng của hệ thống vật liệu - bãi lọc trồng cây ........57
3.2.1. Hiệu quả xử lý Mn ..................................................................................57

ii


3.2.2. Hiệu quả xử lý Zn ...................................................................................59
3.2.3. Hiệu quả xử lý As ...................................................................................60
3.2.4. Hiệu quả xử lý Cd ...................................................................................62
3.2.5. Hiệu quả xử lý Pb ....................................................................................63
3.3. Tích lũy kim loại nặng trong vật liệu .............................................................64
3.4. Tích lũy kim loại nặng trong thực vật ............................................................66
3.4.1. Tích lũy Mn trong cây Sậy ......................................................................71
3.4.2. Tích lũy Zn trong cây Sậy .......................................................................71
3.4.3. Tích lũy As trong cây Sậy .......................................................................72
3.4.4. Tích lũy Cd trong cây Sậy.......................................................................73
3.4.5. Tích lũy Pb trong cây Sậy .......................................................................74
3.4.6. Hệ số tích lũy và hệ số vận chuyển .........................................................74
3.5. Khả năng áp dụng hệ thống vật liệu - bãi lọc trồng cây trong thực tiễn ........76
3.5.1. Đánh giá hiệu quả hệ thống vật liệu – bãi lọc trồng cây .........................76
3.5.2. Đánh giá khả năng áp dụng thực tiễn ......................................................79
KẾT LUẬN ..............................................................................................................85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................86
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ......................98

iii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Sơ đồ khu vực ô nhiễm As trên thế giới ........................................................5
Hình 2. Hình thái và cấu trúc của khoáng sét montmorillonit ..................................16
Hình 3. Hình thái và cấu trúc của kaolin ...................................................................17
Hình 4. Cấu trúc và các nhóm hoạt động bề mặt của gơtit .......................................18
Hình 5. Cấu trúc lập thể của zeolit ............................................................................19
Hình 6. Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy tự do bề mặt......................................25
Hình 7. Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy thẳng đứng điển hình trong xử lý nước
thải của một hộ gia đình ............................................................................................26
Hình 8. Mô hình bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang ................................................26
Hình 9. Sơ đồ minh họa hệ thống xử lý tại mỏ chì West Fork .................................31
Hình 10. Sơ đồ minh họa hệ thống tích hợp xử lý nước thải tại Somerset,
Pennsylvania, Mỹ ......................................................................................................32
Hình 11. Cấu trúc cây Sậy.........................................................................................36
Hình 12. Rễ cây Sậy ..................................................................................................37
Hình 13. Quy trình chế tạo hạt vật liệu biến tính ......................................................39
Hình 14. Mẫu vật liệu trước và sau khi sấy khô .......................................................40
Hình 15. Máy nghiền MRC và các màng lọc kích cỡ hạt .........................................40
Hình 16. Mô hình máy ép vật liệu.............................................................................41
Hình 17. Quá trình tạo hạt vật liệu ............................................................................41
Hình 18. Vật liệu hấp phụ biến tính từ bùn thải mỏ sắt SBC2-400-10S...................42
Hình 19. Sơ đồ bố trí thí nghiệm...............................................................................43
Hình 20. Hệ pilot 50l/ngày đêm sử dụng vật liệu và hệ thống dòng chảy mặt – dòng
chảy ngầm .................................................................................................................45

iv


Hình 21. Thiết kế hệ thống dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm ...............................45

Hình 22. Các bước phá mẫu vật liệu và mẫu thực vật ..............................................47
Hình 23. Hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ............................................47
Hình 24. Kết quả đo XRD mẫu vật liệu biến tính SBC2-400-10S ...........................51
Hình 25. Hàm lượng Mn trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và
dòng chảy ngầm ........................................................................................................58
Hình 26. Hiệu suất xử lý Mn của hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy
ngầm ..........................................................................................................................58
Hình 27. Hàm lượng Zn trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và
dòng chảy ngầm ........................................................................................................59
Hình 28. Hiệu suất xử lý Zn của hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy
ngầm ..........................................................................................................................60
Hình 29. Hàm lượng As trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và
dòng chảy ngầm ........................................................................................................61
Hình 30. Hiệu suất xử lý As của hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy
ngầm ..........................................................................................................................61
Hình 31. Hàm lượng Cd trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và
dòng chảy ngầm ........................................................................................................62
Hình 32. Hiệu suất xử lý Cd của hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy
ngầm ..........................................................................................................................63
Hình 33. Hàm lượng Pb trong nước chảy qua hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và
dòng chảy ngầm ........................................................................................................64
Hình 34. Hiệu suất xử lý Pb của hệ thống vật liệu, dòng chảy mặt và dòng chảy
ngầm ..........................................................................................................................64
Hình 35. Hàm lượng kim loại nặng trong vật liệu trước và sau thí nghiệm .............65

v


Hình 36. Lượng kim loại nặng tích lũy trong vật liệu và dung dịch nước ................65
Hình 37. Hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong cây Sậy ......................................66

Hình 38. Lượng kim loại nặng mất đi trong dung dịch so với lượng tích lũy trong
cây (dòng chảy ngầm) ...............................................................................................67
Hình 39. Lượng kim loại nặng mất đi trong dung dịch so với lượng tích lũy trong
cây (dòng chảy mặt) ..................................................................................................67
Hình 40. Hàm lượng Mn trong cây Sậy ....................................................................71
Hình 41. Hàm lượng Zn trong cây Sậy .....................................................................72
Hình 42. Hàm lượng As trong cây Sậy .....................................................................73
Hình 43. Hàm lượng Cd trong cây Sậy .....................................................................73
Hình 44. Hàm lượng Pb trong cây Sậy .....................................................................74
Hình 45. Hệ số tích lũy kim loại của cây Sậy ...........................................................75
Hình 46. Hệ số vận chuyển kim loại của cây Sậy .....................................................76

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Nồng độ tối đa cho phép của một số ion kim loại nặng trong nước thải
công nghiệp .................................................................................................................3
Bảng 2. Nguồn thải và lượng thải Cd vào khí quyển ..................................................7
Bảng 3. Một số phương pháp sử dụng thực vật điển hình trong xử lý ô nhiễm môi
trường ........................................................................................................................23
Bảng 4. Hàm lượng kim loại trong nước đầu vào (mg/l) ..........................................43
Bảng 5. Thành phần khoáng vật của mẫu vật liệu ....................................................50
Bảng 6. Kết quả phân tích PCD, BET, pHPZC, tỉ lệ độ tan ........................................52
Bảng 7. Nhóm chức hoạt động bề mặt của mẫu vật liệu ..........................................53
Bảng 8. Mô hình động học hấp phụ ..........................................................................54
Bảng 9. Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ ........................................................................55
Bảng 10. Các tham số trong phương trình động học hấp phụ Thomas .....................56
Bảng 11. So sánh một số hệ thống bãi lọc trồng cây Sậy (P. australis) ...................69
Bảng 12. So sánh hệ số tích lũy và hệ số vận chuyển ...............................................76

Bảng 13. So sánh hàm lượng KLN đầu ra ................................................................77
Bảng 14. So sánh hiệu suất xử lý ..............................................................................77
Bảng 15. Hàm lượng KLN trung bình trong mẫu nước mặt tại các mỏ ...................83

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
KLN

Kim loại nặng

SBC2-400-10S

Bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn được chế tạo bằng cách
trộn 10% thủy tinh lỏng và nung ở 400oC trong 3 giờ

SBC2-BR

Bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn nguyên khai

PCD

Điện tích bề mặt vật liệu

BET

Diện tích bề mặt vật liệu

As

Asen

Pb

Chì

Cd

Cadimi

Mn

Mangan

Zn

Kẽm

AAS

Phương pháp hấp phụ nguyên tử xác định hàm lượng kim
loại nặng (Atomic Absorption Spectrophotometric)

VSSF

Dòng chảy ngầm thẳng đứng

HSSF

Dòng chảy ngầm ngang

SF

Dòng chảy bề mặt

viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ô nhiễm môi trường nước bởi các kim loại nặng (KLN) (Cd, Pb, Zn, Mn và
As) từ hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản cùng những ảnh hưởng nguy hại
tới môi trường sống của sinh vật và sức khỏe con người đã được nghiên cứu tại
nhiều vùng mỏ trên nhiều nước trên thế giới (EPA, 2014).
Việc xử lý ô nhiễm KLN tại các vùng khai thác và chế biến khoáng sản là
một trong những vấn đề rất cấp bách. Nhiều công nghệ tiên tiến đã được nghiên cứu
và áp dụng trên thế giới để xử lý ô nhiễm KLN; tuy nhiên, nhiều công nghệ đòi hỏi
thiết bị hiện đại và chi phí cao… (Fu và Wang, 2011). Công nghệ sử dụng vật liệu
hấp phụ kết hợp với thực vật bản địa để xử lý ô nhiễm thường có chi phí rẻ, hiệu
quả cao và thân thiện với môi trường. Nhiều vật liệu cũng như thực vật được nghiên
cứu, áp dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường. Bên cạnh những khoáng vật tự nhiên
phổ biến được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong xử lý ô nhiễm KLN trong môi
trường nước trên thế giới như đá ong, zeolit, các khoáng vật sét (kaolinit, bentonit,
vermiculite),... thì những chất thải từ hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản
cũng có nhiều tiềm năng trở thành nguồn vật liệu hấp phụ nhưng hầu như chưa
được nghiên cứu ứng dụng (Nguyễn Trung Minh, 2010). Sự kết hợp giữa vật liệu
hấp phụ biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt và hệ thống đất ngập nước sử dụng
cây Sậy (Phragmites australis) đã cho thấy hiệu quả trong xử lý nước thải chứa
KLN với mức nồng độ trung bình (Ha và Anh, 2017). Tuy nhiên, tiềm năng sử dụng

hệ thống này ở nồng độ kim loại cao hơn và các cơ chế loại bỏ KLN của hệ thống
vẫn chưa thực sự được làm rõ.
Từ những cơ sở đó, học viên tiếp tục lựa chọn sử dụng vật liệu biến tính từ
bùn thải mỏ sắt Bản Cuôn, tỉnh Bắc Kạn như một vật liệu hấp phụ xử lý KLN và As
kết hợp với hệ thống bãi lọc trồng cây Sậy (P. australis) trong đề tài: “Nghiên cứu
nâng cao khả năng xử lý nước ô nhiễm một số kim loại nặng của hệ kết hợp vật

1


liệu biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt Bản Cuôn và cây Sậy (Phragmites
australis) ở quy mô phòng thí nghiệm”.
2. Giả thuyết nghiên cứu
Hệ thống pilot quy mô 50l/ngày đêm kết hợp giữa vật liệu biến tính từ bùn
thải khu chế biến sắt Bản Cuôn (SBC2-400-10S) và bãi lọc trồng cây sử dụng cây
Sậy (P. australis) có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường nước bởi KLN với hàm
lượng ban đầu Mn, Zn, Pb ≤ 6 mg/l và As, Cd ≤ 1 mg/l.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, nâng cao khả năng xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng (Mn,
Zn, Pb, As, Cd) của hệ kết hợp vật liệu biến tính từ bùn thải khu chế biến sắt Bản
Cuôn và bãi lọc trồng cây Sậy (P. australis) quy mô 50l/ngày.
4. Nội dung nghiên cứu
- Thiết kế hệ pilot quy mô 50l/ngày sử dụng kết hợp vật liệu biến tính từ bùn
thải mỏ sắt Bản Cuôn và bãi lọc trồng cây, trong đó bãi lọc trồng cây bao gồm 2 hệ
thống dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm nằm ngang nhằm nâng cao khả năng xử lý
nước bị ô nhiễm kim loại nặng ở mức hàm lượng ban đầu Mn, Zn, Pb ≤ 6 mg/l và
As, Cd ≤ 1 mg/l;
- Nghiên cứu, đánh giá khả năng xử lý nước bị ô nhiễm KLN của hệ kết hợp
vật liệu biến tính và bãi lọc trồng cây Sậy (P. australis);
- Luận giải cơ chế hấp phụ KLN trong môi trường nước của bùn thải khu chế

biến sắt Bản Cuôn SBC2-400-10S và bãi lọc trồng cây;
- Đánh giá khả năng áp dụng hệ kết hợp vật liệu biến tính và bãi lọc trồng
cây Sậy (P. australis) trong xử lý nước bị ô nhiễm KLN tại các mỏ khai khoáng kim
loại tại Việt Nam.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về ô nhiễm kim loại nặng trong nước
Ô nhiễm kim loại nặng (KLN) trong môi trường nước đã và đang là mối de
dọa tới môi trường, hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Khác với các chất thải hữu
cơ có thể tự phân hủy trong đa số trường hợp, các KLN khi thải vào môi trường
thường tồn tại lâu dài. Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm KLN là do nước thải công
nghiệp và nước thải độc hại không qua xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu được xả
trực tiếp vào môi trường. Kết quả là, các KLN tồn tại trong môi trường đất, nước, đi
vào cơ thể của sinh vật và con người qua con đường hấp thụ như hô hấp, tiêu hóa và
qua da; thường tích lũy trong cơ thể và gây độc tính do chúng không hoặc ít tham
gia vào các quá trình sinh hóa của cơ thể sinh vật (Phạm Tích Xuân, 2010).
Với một hàm lượng nhỏ trong cơ thể, một số KLN (Cu, Zn, Mn, Co…) có
vai trò tích cực trong các enzim, các protein và vitamin… Chúng đi vào cơ thể con
người qua thức ăn và đồ uống. Nhưng khi hàm lượng KLN vượt quá ngưỡng chịu
đựng của cơ thể, nó sẽ có những tác động xấu đến sự sống và phát triển bình thường.
Với hàm lượng cao, chúng có thể gây ngộ độc cấp tính và dẫn đến tử vong nếu
không được điều trị kịp thời. Nguy hiểm hơn, KLN còn có khả năng tích lũy sinh
học cao và có tác động tới cả thế hệ sau như chì, thủy ngân… gây nên sự nhiễm độc
mãn tính (Trần Hồng Côn và Đồng Kim Loan, 2003).
Giới hạn nồng độ các chất gây ô nhiễm trong nước thải công nghiệp như sau
(QCVN 40:2011/BTNMT) (Bảng 1):
Bảng 1. Nồng độ tối đa cho phép của một số ion kim loại nặng

trong nước thải công nghiệp
STT

Chất ô nhiễm

Đơn vị

1

Asen

2
3

Giá trị giới hạn
A

B

mg/l

0,05

0,1

Cadimi

mg/l

0,05

0,1

Chì

mg/l

0,1

0,5

3


STT

Chất ô nhiễm

Đơn vị

4

Kẽm

5
6

Giá trị giới hạn
A

B

mg/l

3

3

Mangan

mg/l

0,5

1

Đồng

mg/l

2

2

A. Thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho
mục đích cấp nước sinh hoạt; B. Thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào
nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

1.1.1. Asen (As)
Asen (As) là một trong những chất có độc tính cao, được xếp vào nhóm độc

loại A cùng với Hg, Se, Pb, Cd theo tổ chức Y tế thế giới (WHO). As có thể được
sản sinh từ thiên nhiên (thay đổi nhiệt dịch, hoạt động núi lửa) hoặc từ các hoạt
động của con người (hoạt động công nghiệp, hoạt động khai thác khoáng sản).
Hai dạng tồn tại chính của As vô cơ được tìm thấy trong môi trường là
arsenite (As hóa trị 3 hay As III) và arsenate (As hóa trị 5 hay As V). Một số hợp
chất của As bao gồm: Asenic Florua (AsF3); Asenic florid (AsF5); Asenic oxid
(AsO3); Asenic sulphid (As2S3)… (Abernathy và nnk, 2003). Độc tính của As phụ
thuộc vào trạng thái tồn tại của nó, hợp chất của As (III) có độc tính cao hơn As (V)
(Kevin và Henke, 2009).
Phơi nhiễm As ở người có thể gây bởi quá trình hít thở không khí, hấp thu
thức ăn và nước uống. Khi cơ thể bị nhiễm độc As, tuỳ theo mức độ và thời gian
tiếp xúc sẽ biểu hiện những triệu chứng với những tác hại khác nhau, As có thể gây
ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người và sinh vật. Những biểu hiện của
ngộ độc As bao gồm: rối loạn da, sạm da, sừng hóa, ung thư da, ung thư phổi….
(Kevin và Henke, 2009).
Nồng độ cao của As trong nước ngầm đã được ghi nhận ở nhiều quốc gia
trên thế giới như Chile, Mexico, Trung Quốc, Argentina, một phần của USA, cũng

4


như ở Tây Bengal (Ấn Độ), Bangladesh và Việt Nam, với ước tính khoảng 150 triệu
người trên toàn thế giới bị ảnh hưởng (Hình 1) (Smedley và nnk, 2002).

Hình 1. Sơ đồ khu vực ô nhiễm As trên thế giới
Nguồn: Smedley và nnk, 2002

1.1.2. Chì (Pb)
Chì (Pb) là nguyên tố thuộc nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn, có độc
tính cao đối với sức khỏe con người. Pb có tỉ trọng d =1,3 g/cm3 và có hai trạng thái

oxy hóa bền là Pb (II) và Pb (IV). Trong tự nhiên Pb tồn tại dưới dạng quặng PbS,
PbCO3, PbSO4.
Nguồn phát sinh tự nhiên của Pb là từ quá trình phong hóa, hoạt động núi lửa,
động đất. Nguồn phát sinh Pb do hoạt động của con người: Pb được sử dụng trong
pin, acquy, trong một số dụng cụ dẫn điện. Hàng năm, trên thế giới sử dụng khoảng
3 triệu tấn Pb (U.S. Department of Health and Human Services, 2012). Việc sử
dụng rộng rãi Pb làm nảy sinh ô nhiễm độc chất Pb trong môi trường sinh thái, đặc
biết là môi trường nước và đất với thời gian tồn tại lâu dài.

5


Pb xâm nhập vào cơ thể con người và động vật chủ yếu bằng đường hô hấp
và chuỗi thức ăn. Sự hấp phụ qua da rất ít và nó phụ thuộc vào bản chất của hợp
chất Pb, kích thước hạt. Khả năng hấp phụ Pb qua đường hô hấp trung bình là 50%.
Ở người lớn khoảng 10% Pb trong thức ăn bị hấp phụ còn trẻ em là 50%. Sự hấp
phụ Pb từ bụi, đất không phụ thuộc vào các yếu tố sinh học. Sự hấp phụ Pb trong cơ
thể con người phân bố không đồng đều. Đầu tiên, Pb đi vào máu và đến các mô,
tích lũy trong xương rất lâu, có thể đến cả đời. Thời gian bán hủy của Pb trong máu
và mô mềm từ 28-36 ngày. Đối với trẻ em thời gian lưu của Pb là lớn hơn người lớn,
mức hấp phụ Pb cũng cao hơn 4-5 lần người lớn. Sự vận chuyển Pb ngoài 2 con
đường trên còn một đường lây từ mẹ sang con, trong suốt thời kì thai nghén. Pb
xâm nhập từ tuần thứ 20 của thai kỳ và tiếp diễn suốt thời kỳ mang thai. Trẻ em từ 6
tuổi trở xuống và phụ nữ có thai là 2 đối tượng mẫn cảm với những tác hại của Pb
(U.S. Department of Health and Human Services, 2012).
Pb và các hợp chất của nó là loại độc chất đa tác dụng, tác động lên toàn bộ
các cơ quan và hệ cơ quan, những tổn thương đặc biệt nặng xuất hiện trong hệ
thống tạo máu, hệ tim mạch và thần kinh và hệ tiêu hoá. Các hợp chất hữu cơ chứa
Pb có độc tính cao gấp hàng trăm lần so với các hợp chất vô cơ. Pb ảnh hưởng đến
hệ sinh sản, có thể gây vô sinh, gây sẩy thai. Đặc biệt đối với phụ nữ đang mang

thai và trẻ em là những đối tượng mẫn cảm với nguy hại của Pb nhất. Những biểu
hiện của ngộ độc Pb cấp tính như gây rối loạn tiêu hoá, nôn, tiêu chảy, giảm máu
đến thận gây tiểu đạm, tiểu máu, suy thận (Steenland và Boffetta, 2000). Thêm vào
đó, Pb có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể thông qua chuỗi thức ăn, tích lũy
sinh học trong cơ thể động vật thông qua quá trình metyl hóa.
1.1.3. Cadimi (Cd)
Cadimi (Cd), khối lượng nguyên tử 112, là một trong số ít nguyên tố không
cần thiết cho cơ thể con người và là một KLN có độc tính cao.
Cd phân bố phổ biến trên vỏ Trái Đất với hàm lượng trung bình là 0,1mg/kg,
có hàm lượng cao trong các đá trầm tích. Sự phong hóa và ăn mòn là quá trình

6


chính trong lưu trình của Cd trên vỏ Trái Đất. Nguồn gây ô nhiễm Cd từ tự nhiên
bao gồm bụi núi lửa, bụi vũ trụ, cháy rừng... Nguồn nhân tạo là từ công nghiệp
luyện kim, mạ, sơn... Nguồn phát thải nhân tạo so sánh với nguồn tự nhiên thì là
không đáng kể; nhưng nó nguy hiểm là ở chỗ xảy ra những vùng ô nhiễm cục bộ Cd
với hàm lượng cao gây ngộ độc cho người và động thực vật (U.S. Department of
Health and Human Services, 2012). Cd thường được sử dụng làm nguyên liệu cho
các nhà máy sản xuất acquy Ni-Cd, là loại acquy có dung lượng điện lớn thường
được sử dụng trong việc khai thác mỏ dưới lòng đất. Các loại pin kiềm hiệu suất cao
cũng thường chứa Cd. Những loại này sau khi hết hiệu lực vẫn thường được thải ra
môi trường. Cd còn được dùng nhiều làm chất chống lão hóa cho PVC trong sản
xuất các đồ dùng, giầy dép. Đây cũng là nguồn gây ra ngộ độc cho công nhân sản
xuất cũng như đưa Cd vào môi trường sống xung quanh chúng ta (U.S. Department
of Health and Human Services, 2012).
Hàng năm thế giới thải vào khí quyển lượng Cd từ 3.550 đến 14.640 tấn
(Bảng 2).
Bảng 2. Nguồn thải và lượng thải Cd vào khí quyển

Nguồn

Lượng thải (tấn)

Nguồn

Lượng thải (tấn)

Nguồn tự nhiên

150-2600

Đốt NL hóa thạch

176-882

Khai thác mỏ

0,6-3,0

Luyện Zn và Cd

920-4600

Đốt phế thải

56-1400

Luyện đồng

1700-3400

Luyện chì

39-195

Đốt bùn thải

3-36

Gia công kim loại

2,3-3,6

SX phân photphat

68-274

SX thép

28-284

Đốt gỗ, than củi

60-280

SX xi măng

8,4-534

SX các loại hóa
chất

0,5
Nguồn: Hutton, 1983

Cd là nguyên tố không cần thiết cho cơ thể con người. Cd xâm nhập và có xu
hướng tích lũy trong cơ thể con người (33% trong thận và 14% trong gan) thông
qua thức ăn, hít thở; gây nhiễu một số hoạt động của enzim, gây tăng huyết áp, ung

7


thư phổi, rối loạn chức năng thận, phá hủy xương, tủy... Cd thường gắn liền với Zn,
vì vậy nó có thể có thể thay thế Zn. Trong cơ thể, kẽm là một thành phần thiết yếu
của một số hệ thống enzym, vì vậy khi Zn đã được thay thế bởi Cd, hậu quả là ảnh
hưởng đến quá trình trao đổi chất, rối loạn tủy xương, tăng huyết áp và ung thư
(Nogawa và nnk, 1999).
1.1.4. Mangan (Mn)
Mangan (Mn) là một kim loại màu trắng bạc, cứng, khó nóng chảy. Trong tự
nhiên, Mn là nguyên tố tương đối phổ biến. Mn có nhiều trạng thái oxy hóa là +2,
+3, +4, +6 và +7, trong đó trạng thái ổn định nhất là Mn+2. Mn tồn tại trong nước
dưới dạng Mn4+ và Mn2+ trong các muối tan của clorua, sulfat, nitrat. Mn được tích
lũy trong các nguồn nước khác nhau như ao, hồ, sông, suối, biển thông qua quá
trình rửa trôi, phong hóa của đất đá và hoạt động của con người. Mn được sử dụng
trong sản xuất hợp kim thép, sản xuất ắc quy khô, công nghiệp sản xuất gốm, sản
xuất sơn, thuốc nhuộm,… Gần 95% Mn được dùng để chế tạo thép trong ngành
luyện kim (U.S. Department of Health and Human Services, 2012).
Mn là một nguyên tố vi lượng trong cơ thể sống với nhiều vai trò như: tác
động tới hô hấp tế bào, chuyển hóa gluxit, hoạt động của não. Mn liên kết với

vitamin K tham ra quá trình tổng hợp prothrombin ảnh hưởng tới quá trình đông
máu, tham gia tổng hợp protein và tương tác với acid nucleic, tham gia tổng hợp
cholesterol (U.S. Department of Health and Human Services, 2012).
Mn được hấp thu vào cơ thể con người thông qua 3 con đường: hô hấp, tiếp
xúc và tiêu hóa. Mn làm tổn thương phổi khi được hấp phụ vào cơ thể với nồng độ
cao, gây ảnh hưởng với các mức độ khác nhau như: ho, viêm phế quản cấp tính,
viêm cuống phổi, ù tai, run chân tay và tính dễ bị kích thích. Khi con người sử dụng
nguồn nước ăn uống có nồng độ Mn cao trong một thời gian dài, Mn tích tụ từ nước
uống sẽ làm giảm khả năng ngôn ngữ, giảm trí nhớ, giảm khả năng vận dụng sự
khéo léo của đôi tay và tốc độ chuyển động của mắt. Quá trình phơi nhiễm Mn lâu

8


dài (hơn 10 năm) cũng dẫn đến những triệu chứng thần kinh không bình thường ở
người cao tuổi (Malcolm và nnk, 2012).
1.1.5. Kẽm (Zn)
Kẽm (Zn) là một trong 4 KLN thường đi cùng với nhau trong dãy đồng (Cu),
chì (Pb), kẽm (Zn), cadimi (Cd). Tuy nhiên Cu và Zn còn là những nguyên tố cần
thiết cho cả động - thực vật và con người (Nriagu, 2007).
Trong tự nhiên, nguồn phát tán Zn chủ yếu thông qua các quá trình phong
hóa địa chất. Kẽm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp mạ điện. Kẽm xâm
nhập vào các hệ sinh thái nước thông qua hoạt động khai khoáng, thuốc diệt nấm,
công nghiệp sợi tổng hợp, công nghiệp mạ điện…
Kẽm là nguyên tố vi lượng được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và
nước uống dưới hình thức các phức chất hữu cơ, nó đóng vai trò quan trọng trong
quá trình trao đổi chất (Zn là thành phần quan trọng của nhiều enzym). Chế độ ăn
uống hàng ngày sẽ cung cấp Zn cho cơ thể, tuy nhiên hấp thu một lượng lớn Zn sẽ
gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người, cụ thể như gây nôn, tổn hại
thận, gây ra sự thiếu hụt của các khoáng chất khác trong dinh dưỡng (Nriagu, 2007).

Quá trình phơi nhiễm cấp tính với nồng độ Zn cao có thể gây chết người. Bên cạnh
đó, việc tiếp xúc với Zn trong thời gian dài có thể gây nên các bệnh về tầm thần
(đau đầu, mất ngủ, căng thẳng), rối loạn tiêu hóa (nôn mửa, đau bụng, tiêu chảy),
rối loạn chuyển hóa trong cơ thể (chuyển hóa lipid máu, thiếu máu), gây ảnh hưởng
tụy, thận (U.S. Department of Health and Human Services, 2012).
1.2. Một số phương pháp xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng
1.2.1. Phương pháp trung hòa
Phương pháp trung hòa là phương pháp sử dụng axit hoặc chất vô cơ để đưa
nước thải có chứa các axit hoặc kiềm về pH khoảng 6,5 - 8,5 trước khi thải vào
nguồn nhận. Quá trình trung hòa nước thải có thể được thực hiện bằng nhiều cách
khác nhau như: trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm; bổ sung tác nhân hóa học;

9


lọc nước thải có tính axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa; trung hòa nước thải
kiềm bằng các khí axit. Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy thuộc vào thể tích,
nồng độ nước thải, chế độ xả thải, khả năng sẵn có và giá thành của các tác nhân
hóa học. Lượng bùn cặn sinh ra từ quá trình trung hòa phụ thuộc vào nồng độ và
thành phần nước thải, cũng như liều lượng và loại tác nhân sử dụng. Các nước thải
axit thường được trung hòa bằng cách lọc qua các vật liệu như dolomit, đá vôi, đá
hoa và các chất thải rắn như xỉ và xỉ tro để làm vật liệu lọc. Các vật liệu trên được
sử dụng ở dạng cục với kích thước từ 30 đến 80 mm. Quá trình có thể được tiến
hành trong thiết bị lọc nằm ngang hay thẳng đứng (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga,
2002).
1.2.2. Phương pháp kết tủa
Phương pháp kết tủa là phương pháp phổ biến trong xử lý nước thải có chứa
KLN, đặc biệt sử dụng kết tủa carbonat canxi và hydroxit kim loại. Nguyên lý của
phương pháp dựa vào bản chất phản ứng hóa học giữa chất được xử lý và chất đưa
vào ở một mức pH thích hợp sẽ tạo thành chất kết tủa, sau đó được tách ra bằng

phương pháp lắng.
Cơ chế của phương pháp như sau:
Mn+ + n(OH) 

M(OH)n

Các kim loại khác nhau sẽ kết tủa tại các giá trị pH khác nhau. Do đó, cần
xác định giá trị pH thích hợp đối với từng kim loại trong nước. Tùy thuộc vào thành
phần, đặc trưng ô nhiễm của nguồn nước mà cần lựa chọn hóa chất để đưa pH lên
mức có thể kết tủa các kim loại cần xử lý. Một số hóa chất thường được sử dụng
bao gồm: magie oxit (MgO), natri hydroxyl (NaOH), vôi (CaO)…Trong quá trình
kết tủa, việc bổ sung các chất keo tụ như phèn, muối sắt, các polymer hữu cơ có thể
nâng cao khả năng loại bỏ KLN từ quá trình kết tủa (Trần Văn Nhân và Ngô Thị
Nga, 2002).

10


1.2.3. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước bị nhiễm KLN
(Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn…) cũng như các hợp chất của As, photpho,
xyanua và chất phóng xạ. Trao đổi ion là một quá trình trong đó có các ion trên bề
mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với
nhau. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự
nhiên hay nhân tạo. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có
nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo. Vật liệu trao đổi ion tự nhiên là những
khoáng có trong đất sét như sillit, montmorillonit, vermiculit và zeolit (clinoptilolit),
fenspat, chất mica khác nhau…. Chất hữu cơ dạng bùn cũng có khả năng trao đổi
ion như than bùn. Các chất có tính chất trao đổi cation là các chất chứa nhôm silicat,
các chất fluor apatit và hydroxyt apatit cũng có tính chất trao đổi lớn (Trần Văn

Nhân và Ngô Thị Nga, 2002).
1.2.4. Phương pháp keo tụ - tạo bông
Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hóa chất
(chất keo tụ) có thể đủ làm cho các hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống.
Quá trình keo tụ tạo bông gồm hai quá trình chính:
-

Quá trình keo tụ: Dựa trên cơ chế phá bền hạt keo;

-

Quá trình tạo bông: Tiếp xúc /kết dính giữa các hạt keo đã bị phá bền. Cơ
chất tiếp xúc giữa các hạt này bao gồm: (1) Tiếp xúc do chuyển động nhiệt
(chuyển động Brown) tạo thành các hạt có kích thước nhỏ; (2) Tiếp xúc do
quá trình chuyển động của lưu chất được thực hiện bằng cách khuấy trộn để
tạo thành những bông cặn có kích thước lớn hơn; (3) Tiếp xúc do quá trình
lắng của các hạt.
Các hóa chất keo tụ thường sử dụng là các muối nhôm sunfat [Al2(SO4)3],

poly aluminium cloric (PAC), sắt sunfat (FeSO4), sắt clorua (FeCl3) ... Tủa bông là
sự tổ hợp các hạt keo đã bị keo tụ, các chất tạo bông thường được sử dụng như các
polymer vô cơ (silic hoạt tính), polymer tự nhiên (tinh bột, xantan, pectin), polymer

11


tổng hợp và các chất tạo bông hữu cơ cao phân tử,... (Trần Văn Nhân và Ngô Thị
Nga, 2002).
1.2.5. Phương pháp màng lọc
Công nghệ lọc màng với các loại màng lọc khác nhau đang cho thấy nhiều

triển vọng trong việc xử lý KLN trong nước thải. Dựa vào kích thước lỗ của màng
lọc, người ta chia lọc màng làm bốn loại: siêu lọc (UF), lọc nano (NF), thẩm thấu
ngược (RO) và điện thẩm tách (EDR). Các màng lọc đóng vai trò như hàng rào chắn
chỉ cho phép nước chảy qua còn các chất rắn lơ lửng và những chất bẩn có kích
thước lớn hơn kích thước lỗ màng lọc sẽ bị giữ lại trên màng. Tuy nhiên, nhược
điểm phương pháp này là sau một thời gian lọc cần phải rửa màng lọc hoặc thay thế
chúng (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2002).
1.3. Xử lý kim loại nặng bằng phương pháp hấp phụ và sử dụng thực vật
1.3.1. Phương pháp hấp phụ
1.3.1.1. Các khái niệm hấp phụ
Hấp phụ là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách pha (rắn - lỏng, rắn khí, lỏng - lỏng). Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp phụ được gọi là chất hấp phụ,
chất được tích lũy trên bề mặt là chất bị hấp phụ (Trần Văn Nhân, 2004).
Như vậy thực chất hấp phụ là quá trình di chuyển của các ion từ pha lỏng
sang pha rắn, các ion tiếp xúc và bị giữ bởi các tâm hấp phụ của vật liệu hấp phụ
thông qua các dạng liên kết: liên kết Vander Waals, liên kết tĩnh điện, liên kết
Hydro, liên kết hóa trị. Quá trình hấp phụ xảy ra làm cho hàm lượng kim loại trong
nước giảm dần và hàm lượng kim loại trong pha rắn tăng lên cho đến khi đạt trạng
thái cân bằng, sau khi vật liệu hấp phụ đã bão hòa, đạt đến trạng thái cân bằng thì có
thể tiến hành giải hấp và thu hồi chất bị hấp phụ (Lê Văn Cát, 2002).
Cân bằng hấp phụ: Quá trình hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ là một quá
trình thuận nghịch. Các phần tử chất bị hấp phụ đã hấp phụ trên bề mặt chất bị
hấp phụ vẫn di chuyển ngược lại. Theo thời gian, lượng chất bị hấp phụ tích tụ

12


trên bề mặt chất rắn càng nhiều thì tốc độ di chuyển ngược trở lại pha mang càng
lớn. Đến một thời điểm nào đó, tốc độ hấp phụ bằng tốc độ di chuyển ngược lại
pha mang (giải hấp) thì quá trình hấp phụ đạt cân bằng.
Dung lượng hấp phụ cân bằng được biểu thị là khối lượng chất bị hấp phụ

trên một đơn vị khối lượng chất hấp phụ tại trạng thái cân bằng dưới các điều kiện
nồng độ và nhiệt độ cho trước.
Giải hấp phụ là sự đi ra của chất bị hấp phụ khỏi bề mặt chất hấp phụ. Quá
trình này dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình hấp phụ.
Đây là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó mang đặc trưng về hiệu quả
kinh tế (Lê Văn Cát, 2002; Trần Văn Nhân, 2004).
1.3.1.2. Bản chất hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp xử lý dựa trên nguyên tắc chất gây ô nhiễm tan
trong nước có thể hấp phụ vào các ống mao quản và trên bề mặt của một số chất rắn
xốp.
Quá trình hấp phụ được chia làm 2 loại: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học
(Nguyễn Trung Minh, 2010).
- 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 yếu.
Đó là tổng hợp của nhiều loại lực khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định
hướng. Trong hấp phụ vật lý, 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 (Lê Văn Cát,
2002).

13


- Hấp phụ hóa học: Xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học
với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học
thông thường (liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí…). Nhiệt hấp phụ hóa học

tương đương với nhiệt phản ứng hóa học và có thể đạt tới giá trị 100 kcal/mol. Cấu
trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ đều có sự biến đổi sâu sắc, tạo
thành liên kết hóa học. Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa
học chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình
hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học (Lê Văn Cát, 2002;
Trần Văn Nhân, 2004).
1.3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng
Hiệu quả xử lý của phương pháp hấp phụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố (Worch,
2012):
 Dung môi: hấp phụ trong dung dịch là hấp phụ cạnh tranh nghĩa là khi chất
tan bị hấp phụ càng mạnh thì dung môi bị hấp phụ càng yếu.
 Bản chất chất hấp phụ và bị hấp phụ: Thông thường các chất phân cực dễ
hấp phụ lên bề mặt phân cực và các chất không phân cực dễ hấp phụ lên bề
mặt không phân cực. Bề mặt phân cực sẽ hấp phụ tốt chất bị hấp phụ phân
cực và ngược lại. Trạng thái vật lý và độ xốp của chất hấp phụ cũng ảnh
hưởng rất lớn đến khả năng hấp phụ. Khi giảm kích thước mao quản trong
chất hấp phụ xốp thì sự hấp phụ từ dung dịch thường tăng lên nhưng chỉ
trong chừng mực mà kích thước của mao quản không cản trở sự đi vào của
chất bị hấp phụ. Nếu kích thước mao quản bé hơn kích thước của phân tử bị
hấp phụ thì sự hấp phụ sẽ bị cản trở.
 Nhiệt độ: Khi nhiệt độ dung dịch thay đổi sẽ dẫn tới sự tăng hoặc giảm khối
lượng chất bị hấp phụ tùy thuộc vào dạng hấp phụ vật lý hay hóa học. Khi
nhiệt độ tăng sẽ làm cho mức độ hỗn loạn trong hệ tăng lên và đồng thời bẻ
gãy các liên kết yếu. Do đó, đối với phản ứng hấp phụ thu nhiệt thì dung

14