(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bùn thải giấy xử lý nước nhiễm CROM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGUYỄN QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO
TỪ BÙN THẢI GIẤY XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM CROM

LUẬN VĂN THẠC SĨ
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên - 2020
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

NGUYỄN QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ CHẾ TẠO TỪ BÙN
THẢI GIẤY XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM CROM

Chuyên nghành: Quản lý tài nguyên và môi trường
Mã số: 8850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Văn Hữu Tập

Chữ ký GVHD

TS. Văn Hữu Tập

Thái Nguyên - 2020
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Nguyễn Quang Trung, xin cam đoan luận văn này là công trình
nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Văn Hữu
Tập, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác. Số liệu và kết quả
của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác.
Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được
trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn.

Tác giả

Nguyễn Quang Trung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, trước tiên e xin gửi lời cảm ơn chân thành tới
TS.Văn Hữu Tập, giảng viên trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.
Cảm ơn các thầy, cô giảng viên trong Khoa Tài nguyên và Môi trường, các thầy
cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Khoa Học – Đại học Thái Nguyên đã
giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên
cứu để hoàn thành luận văn khoa học.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do khả năng nghiên cứu của bản thân
còn hạn chế nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu xót. Em rất mong nhận
được sự góp ý , chỉ bảo của các thầy cô giáo, các anh chị, bạn đồng nghiệp và
những người quan tâm đến vấn để nghiên cứu được đưa ra trong luận văn để luận
văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 6 năm 2020.
Tác giả

Nguyễn Quang Trung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




MỤC LỤC
Lời cam đoan .......................................................................................................... i
Lời cảm ơn............................................................................................................. ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................ vii
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
1. Lý do lựa chọn đề tài ..................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 2
4. Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................... 2
5. Những đóng góp mới của đề tài .................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 4
1.1. Tổng quan nghiên cứu xử lý crom ............................................................. 4
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .......................................................... 4
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước......................................................... 5
1.2. Cơ sở lý luận và thực tiễn liên quan đến vấn đề nghiên cứu ..................... 7
1.2.1. Tổng quan về ô nhiễm crom trong nước và các phương pháp xử lý ...... 7
1.2.1.1. Tính chất hóa học ................................................................................. 7
1.2.1.2. Nguồn gốc ô nhiễm crom trong nước .................................................. 8
1.2.1.3. Ảnh hưởng của crom đến sinh vật và con người ................................. 9
1.2.1.4. Hiện trạng xử lý crom ở Việt Nam .................................................... 11
1.2.1.5. Các phương pháp xử lý crom ............................................................. 12
1.2.2. Đặc tính của vật liệu bùn giấy thu hồi .................................................. 15
1.2.3. Lý thuyết về phương pháp hấp phụ xử lý chất ô nhiễm trong nước ..... 17
1.2.3.1. Cân bằng hấp phụ ............................................................................... 18
1.2.3.2. Kỹ thuật hấp phụ ................................................................................ 18
1.2.3.3. Động học của quá trình hấp phụ ........................................................ 20
1.2.3.4. Một số phương trình đẳng nhiệt mô tả quá trình hấp phụ ................. 20
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

1.2.3.5. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ............................... 21
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 22
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Cr(VI) ................................................ 22
2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 23
2.3. Phương pháp chế tạo vật liệu hấp phụ từ bùn thải giấy ........................... 23
2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình thủy nhiệt đến hiệu suất
hấp phụ Cr(VI) của vật liệu hấp phụ từ bùn giấy............................................ 23
2.3.2. Biến tính than thủy nhiệt bùn giấy bằng Fe .......................................... 24
2.4. Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố đến hiệu quả hấp phụ Cr(VI) của
vật liệu chế tạo từ bùn giấy ............................................................................. 25
2.4.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ biến tính than thủy nhiệt bằng Fe ........................ 25
2.4.2. Ảnh hưởng của pH ................................................................................ 25
2.4.3. Ảnh hưởng của thời gian hấp phụ ......................................................... 26
2.4.4. Ảnh hưởng của nồng độ crom ............................................................... 26
2.5. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất .................................................................. 27
2.5.1. Thiết bị và dụng cụ:............................................................................... 27
2.5.2. Hóa chất................................................................................................ 28
2.6. Các Phương pháp phân tích ..................................................................... 28
2.6.1. Xác định giá trị pH ................................................................................ 28
2.6.2. Xác định hiệu quả xử lý Cr(VI) trong nước .......................................... 28
2.6.3. Phương pháp xác định pHpzc (pH điểm đẳng điện) ............................. 29
2.7. Các công thức tính toán............................................................................ 30
2.8. Phương pháp tiếp cận ............................................................................... 30
2.9. Phương pháp xử lý số liệu........................................................................ 31
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 32
3.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ ........................................................................... 32
3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến khả năng hấp phụ Cr(VI) của vật liệu
bùn giấy ........................................................................................................... 32
3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ biến tính ............................................................... 33

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




3.2. Đánh giá khả năng hấp phụ Cr(VI) trong nước của than thủy nhiệt bùn
giấy biến tính ................................................................................................... 35
3.2.1. Đặc điểm của vật liệu hấp phụ .............................................................. 35
3.2.2. Xác định điểm đẳng điện của than thủy nhiệt bùn giấy biến tính......... 36
3.2.3. Ảnh hưởng của pH ................................................................................ 37
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian ....................................................................... 39
3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ ........................................................................ 40
3.2.6. Động học hấp phụ ................................................................................. 42
3.2.7. Đường đẳng nhiệt hấp phụ .................................................................... 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 48
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 51

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Viết đầy đủ

BTNMT

Bộ tài nguyên Môi trường

BYT

Bộ Y tế

DPC

Diphenylcacbazit

DLHP

Dung lượng hấp phụ

EDX

Energy Dispersive X-ray spectroscopy

Fe/VLHP

Than thủy nhệt bùn giấy biến tính FeCl3.6H2O

KCN

Khu công nghiệp

KLN

Kim loại nặng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SEM

Scanning Electron Microscopy

VLHP

Than thủy nhệt bùn giấy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Giá trị giới hạn nồng độ của Cr(VI) trong nước thải công nghiệp ..... 11
Bảng 2.1. Thiết bị và dụng cụ ............................................................................. 27
Bảng 2.2. Hóa chất .............................................................................................. 28
Bảng 3.1. Các thông số của các mô hình động học hấp phụ Cr(VI) bằng than thủy
nhiệt bùn giấy biến tính FeCl3 .............................................................. 43
Bảng 3.2. Các tham số và hệ số tương quan của các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
hấp thụ Cr(VI) bằng than thủy nhiệt bùn giấy biến tính FeCl3............. 45

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

DANH MỤC HÌNH
Hình .1.1. Cấu trúc cellulose ............................................................................... 16
Hình 2.1. Đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) .............................................. 29
Hình 3.1: Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ nung tạo than thủy nhiệt đối với hiệu
suất và dung lượng hấp phụ Cr(VI) (q: dung lượng hấp phụ (mg/g), H:
hiệu suất xử lý (%), T: nhiệt độ)) ........................................................ 32
Hình 3.2: Biểu đồ ảnh hưởng của tỷ lệ biến tính vật liệu với FeCl3.6H2O đến hiệu
suất và dung lượng hấp phụ Cr(VI) (q: dung lượng hấp phụ (mg/g), H:
hiệu suất xử lý (%))............................................................................. 33
Hình 3.3. Đặc điểm than thuỷ nhiệt bùn giấy: ảnh SEM và EDX của than thuỷ
nhiệt (a, b) và than thuỷ nhiệt biến tính FeCl3 (c, d) .......................... 35
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn đường đẳng điện của than thủy nhiệt bùn giấy biến tính
(Fe/ VLHP) ......................................................................................... 36
Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH đến hiệu suất và dung lượng hấp
phụ Cr(VI) của than thuỷ nhiệt biến tính Fe ....................................... 37
Hình 3.6. Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất và dung lượng
hấp phụ Crom của vật liệu .................................................................. 39
Hình 3.7. Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ Cr(VI) đến hiệu suất và dung lượng
hấp phụ của vật liệu ............................................................................ 41
Hình 3.8: Các mô hình động học của sự hấp phụ Cr(VI) bằng than thủy nhiệt từ
bùn giấy thải biến tính FeCl3 .............................................................. 44
Hình 3.9: Đồ thị đường đẳng nhiệt hấp phụ Cr(VI) bằng than thủy nhiệt bùn giấy
biến tính FeCl3 .................................................................................... 45

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong
việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô
nhiễm nước là vấn đề rất đáng lo ngại, đặc biệt tại các thành phố và khu công
nghiệp. Tốc độ công nghiệp hóa, đô thị hóa khá nhanh và sự gia tăng dân số gây
áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước. Môi trường nước ở nhiều đô
thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và
chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang
gây ô nhiễm môi trường nước do chưa được thu gom và xử lý nước thải triệt để.
Trong các chất gây ô nhiễm nguồn nước, thì các kim loại nặng, trong đó có
crom là khá phổ biến và cần được quan tâm đặc biệt vì độc tính và khả năng tích
lũy của nó trong cơ thể. Crom xâm nhập vào cơ thể dễ gây biến chứng, tác động
lên tế bào và mô tạo ra sự phát triển tế bào không nhân, gây ung thư [6]. Với hàm
lượng cao, crom làm kết tủa các protein, các axit nucleic và ức chế hệ thống men
cơ bản. Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kỳ con đường nào (tiêu hóa, hô hấp, hay
tiếp xúc qua da), crom cũng được hòa tan vào trong máu ở nồng độ 0,001 mg/l,
sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hòa tan trong hồng cầu nhanh gấp 10 – 20
lần [3]. Từ hồng cầu crom chuyển vào các tổ chức phủ tạng, được giữ lại ở phổi,
xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu. Từ các cơ quan phủ tạng
crom hòa tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm.
Các nghiên cứu cho thấy con người hấp thụ Cr(VI) nhiều hơn Cr(III) và độc tính
Cr(VI) lại cao hơn Cr(III) khoảng 100 lần. Hàm lượng crom trong nước ăn uống
phải nhỏ hơn 0,05 mg/l ( theo QCVN 01-1:2018/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc
gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt).
Hiện nay, vấn đề xử lý nguồn nước bị ô nhiễm crom và các chất thải độc
hại khác vẫn luôn được tích cực nghiên cứu. Một số phương pháp được áp dụng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




để xử lý crom như: Phương pháp kết tủa, phương pháp trao đổi ion, phương pháp
sinh học, phương pháp hấp phụ..Trong đó, phương pháp hấp phụ là phương pháp
hiện đang mở ra những hướng nghiên cứu mới trong mục tiêu xử lý hiệu quả các
chất ô nhiễm gồm crom nói riêng và các kim loại nặng nói chung, các thành phần
vô cơ, hữu cơ phức tạp khác. Bên cạnh đó hướng nghiên cứu này còn giúp giảm
chi phí đầu tư cho xử lý, tận dụng được nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp và chất
thải từ các hoạt động sản xuất khác.
Lượng bùn thải lớn từ bể lắng sơ cấp trong các nhà máy xử lý nước thải sản
xuất giấy đang gây nhiều phiền toái cho công tác thu gom và xử lý. Loại bùn thải
này chứa nhiều các chất hữu cơ như: cellulose, hemicellulose,… có thể được xem
vừa là một nguồn vật liệu tiềm năng, chi phí thấp để chế tạo vật liệu hấp phụ vừa
giải quyết được bài toán xử lý bùn thải. Tuy nhiên, các nghiên cứu về ứng dụng
chất thải này cho xử lý nguồn nước nhiễm crom chưa được quan tâm nghiên cứu.
Vì thế, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bùn
thải giấy xử lý nước nhiễm crom”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Tái sử dụng bùn thải từ quá trình sản xuất và tái chế giấy để chế tạo thành
vật liệu hấp phụ và ứng dụng cho xử lý Cr(VI) trong môi trường nước.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ
đối với Cr(VI) trong môi trường nước, với nguồn nước ô nhiễm Cr(VI) là dung
dịch tự pha tại phòng thí nghiệm.
Đưa ra các thông số tối ưu qua quá trình khảo sát trên nhằm đạt được hiệu
quả tốt nhất cho xử lý nguồn nước ô nhiễm bởi Cr(VI).
4. Ý nghĩa của đề tài

Nội dung nghiên cứu của đề tài mở ra hướng ứng dụng các chất thải từ quá
trình sản xuất giấy thành vật liệu xử lý nước thải.
Kết quả nghiên cứu của đề tài là nội dung báo cáo chính trong báo cáo Luận
văn cao học của tác giả.

2


Đề tài là nguồn tài liệu tham khảo có hàm lượng khoa học và có độ tin cậy
cao, từ đó làm nền tảng cho việc phát triển nghiên cứu cao hơn theo hướng này
với mục đích xây dựng các công nghệ xử lý hiện đại đạt hiệu quả và thân thiện
với môi trường.
Đề tài là nguồn tài liệu tham khảo cho học tập, nghiên cứu và giảng dạy.
5. Những đóng góp mới của đề tài
Bùn thải từ bể lắng sơ cấp trong hệ thống xử lý nước thải giấy là những
thành phần có lưu lượng lớn đồng thời phải xử lý tốn kém nhưng có chứa một số
thành phần có thể sử dụng để chế tạo vật liệu hấp phụ và biến tính để cải thiện
hiệu quả xử lý nước nhiễm crom (Cr(VI)). Chưa có bất kỳ công trình nào ở Việt
Nam công bố về tái sử dụng loại chất thải này chế tạo thành vật liệu hấp phụ để
xử lý nguồn nước nhiễm crom (Cr(VI)).
Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn, là
tiền đề để xây dựng và phát triển các vật liệu chi phí thấp xử lý nguồn nước ô
nhiễm crom (Cr(VI)) nói riêng và các kim loại nặng nói chung. Mở ra những
hướng nghiên cứu khác trong tận dụng chất thải trong sản xuất để làm vật liệu xử
lý ô nhiễm, mang lại hiệu quả thiết thực về kinh tế và môi trường.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan nghiên cứu xử lý crom
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Hướng nghiên cứu sử dụng các vật liệu hấp phụ chi phí thấp xử lý chất ô
nhiễm đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới thực hiện. Than hoạt tính từ lõi
ngô được biến tính bằng HNO3 và hỗn hợp NaOH và NaCl đã được sử dụng để
hấp phụ Cr(VI) trong nước thải [23]. Kết quả nghiên cứu cho thấy than hoạt tính
biến tính bằng cả HNO3 và NaOH có dung lượng hấp phụ Cr(VI) lớn hơn than
biến tính bằng riêng HNO3 và lớn hơn than hoạt tính từ lõi ngô chưa biến tính.
Nghiên cứu nhận định tiềm năng tạo ra than hoạt tính với tác nhân HNO3 và NaOH
để loại bỏ Cr(VI) là tốt.
Năm 2012, Ademiluyi và cộng sự [26] đã thực hiện nghiên cứu hiệu quả
hấp phụ của một số loại than hoạt tính sản xuất từ tre, vỏ dừa, vỏ hạt cọ để hấp
phụ các kim loại nặng (Cr(VI), Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+). Các vật liệu này được nhiệt
phân ở nhiệt độ 400oC-500oC sau đó biến tính bằng 6 loại chất xúc tác gồm
(H2SO4, HCl, ZnCl2, H3PO4, NaOH, và HNO3) ở 800oC. Quá trình biến tính có
ảnh hưởng đáng kể đến độ rỗng trong than hoạt tính, làm tăng kích thước vi lỗ, do
đó có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình hấp phụ kim loại nặng.
Năm 2017, than hoạt tính sản xuất từ bã mía cũng được nghiên cứu để xử
lý Cr(VI) trong nước thải [25]. Kết quả nghiên cứu cho thấy, có thể xử lý được
80% Cr(VI) trong nước thải bằng vật liệu này. Rai và cộng sự [21] cũng đã nghiên
cứu sử dụng than hoạt tính từ hạt xoài được biến tính với H3PO4 40% tại nhiệt độ
nhiệt phân 600oC trong 1 giờ để hấp phụ Cr(VI). Dung lượng hấp phụ Cr(VI) lớn
nhất đạt 7,8 mg/l tại pH=2, nhiệt độ 35oC. Cơ chế hấp phụ là tương tác tĩnh điện
giữa các nhóm chức trên bề mặt mang điện tích dương và ion HCrO4-.
Gần đây, các nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano ZnO cho xử lý các kim
loại nặng và chất hữu cơ độc hại mới được triển khai. Một số nghiên cứu đã cho
thấy rằng các vật liệu nano ZnO có khả năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm khác
nhau với hiệu suất cao và có tính chọn lọc [27]. Banerjee và cộng sự [22] đã

nghiên cứu sử dụng vật liệu nano ZnO xúc tác cho quá trình quang hóa để xử lý
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Cr(VI) trong nước ô nhiễm. Mayank Pandey và cộng sự [20] cũng đã sử dụng
nano ZnO để xử lý Cr(VI) trong nguồn nước ô nhiễm.
Như vậy, cho đến nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về ứng dụng
than hoạt tính và một số nghiên cứu ứng dụng nano ZnO làm vật liệu hấp phụ
Cr(VI) ô nhiễm trong nước và nước thải. Đồng thời, các nghiên cứu biến tính vật
liệu này bằng các chất hóa học như: HNO3, H3PO4, NaOH, ZnCl2, H2SO4… nhằm
tăng khả năng hấp phụ cho các vật liệu đó cũng được thực hiện. Dung lượng hấp
phụ cao hơn so với vật liệu chưa biến tính. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu
mới chỉ là những nghiên cứu cơ bản và chỉ dừng lại ở việc biến tính bằng một
hoặc vài loại hóa chất thông thường. Hiệu suất xử lý Cr(VI) ô nhiễm trong nước
và nước thải chưa thực sự cao và giảm nhiều chi phí.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Tại Việt Nam hiện cũng đã có các nghiên cứu để tìm ra loại vật liệu hấp
phụ có khả năng xử lý tốt Cr(VI) như:
Tác giả Bùi Thị Hoàng Anh của Trường Đại học dân lập Hải Phòng đã
nghiên cứu khả năng xử lý Cr(VI) trong nước bằng vật liệu chế tạo từ lá thông
[1]. Tác giả Mai Quang Khuê của Trường đại học Sư phạm - Đại học Thái nguyên
đã nghiên cứu hấp phụ Cr(VI) của vật liệu chế tạo từ bã chè và ứng dụng xử lý
nước thải mạ điện[11]. Nghiên cứu đã chế tạo thành công vật liệu bã chè biến tính
với KOH, đã xác định được điểm đẳng điện của vật liệu hấp phụ bằng 6,38 và
khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ tĩnh Cr(VI) của vật liệu
hấp phụ: pH hấp phụ tốt nhất là tại pH=1, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 120
phút, khi tăng giá trị nhiệt độ từ 25-55ºC thì hiệu suất hấp phụ giảm và trong
khoảng khối lượng vật liệu hấp phụ đã khảo sát thì khối lượng vật liệu tối ưu cho

sự hấp phụ là 0,15 g . Nghiên cứu đã áp dụng xử lý thử nghiệm nước thải chứa
Cr(VI) của nhà máy khóa Việt Tiệp- Hà Nội và cho kết quả gần với tính toán,
nước thải sau xử lý đều cho kết quả nồng độ Cr(VI) dưới tiêu chuẩn loại A- QCVN
2011/BTNMT. Việc sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã chè để xử lý Cr(VI)
cho kết quả tốt [11].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Tác giả Lê Thị Tình, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 2011, đã thực hiện
nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI) trên vỏ trấu và ứng dụng xử lý tách crom
khỏi nguồn nước thải [11]. Trong ghiên cứu này vỏ trấu được biến tính với HCHO
với tỉ lệ 200 g/l ở nhiệt độ 300C, thời gian 5giờ, rửa sạch hết HCHO bằng nước
cất, đem sấy ở nhiệt độ 8000C thời gian 24 giờ, nghiền nhỏ với kích thước  =
0,3 mm, đem sấy lại và bảo quản. Kết quả xác định được các điều kiện hấp phụ
tối ưu đó là tại pH = 1,5, thời gian hấp phụ là 9 giờ, dung lượng hấp phụ đối với
Cr(VI) là 59,52 mg/g, hiệu suất tách loại crom của vỏ trấu khá cao (trên 90%).
Như vậy,có thể kết luận việc sử dụng vỏ trấu biến tính làm vật liệu hấp phụ crom
trong nước thải đạt hiệu suất hấp phụ cao, có khả năng ứng dụng vật liệu này để
tách crom khỏi nguồn nước thải.
Tác giả Keomany Inthavong của Trường đại học Sư phạm - Đại học Thái
nguyên đã chế tạo vật liệu nano ZnO bằng phướng pháp hóa siêu âm, nghiên cứu
hấp phụ Cr(VI) , quang xúc tác xử lý metylen xanh trong môi trường nước [9].
Nghiên cứu đã chế tạo thành công vật liệu nano ZnO dạng hạt với kích thước 20
- 60 nm bằng phương pháp hóa siêu âm từ dung dịch NaOH và dung dịch
Zn(NO3)2. Nghiên cứu đã xác định được điểm đẳng nhiệt của vật liệu hấp phụ
bằng 7,12 và khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ tĩnh Cr(VI)
của vật liệu hấp phụ: thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 180 phút, pH hấp phụ tốt
nhất là 3, khi tăng nhiệt độ từ 299 - 3230C thì hiệu suất hấp phụ giảm và trong

khoảng khối lượng vật liệu hấp phụ đã khảo sát thì khối lượng vật liệu tối ưu cho
sự hấp phụ là 0,06 g. Việc sử dụng vật liệu hấp phụ này cho kết quả tốt, các kết
quả thu được định hướng cho nghiên cứu xử lý kim loại nặng.
Bùn thải từ bể lắng sơ cấp của hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy cũng
là một nguồn chất thải tiềm năng cho chế tạo vật liệu hấp phụ. Tuy nhiên, loại vật
liệu này chưa được nhà khoa học nào trên thế giới tiếp cận.
Bên cạnh đó việc biến tính vật liệu để đạt hiệu quả xử lý cao hơn, tiết kiệm
chi phí và hạn chế tối đa sự phát thải ra môi trường sau xử lý cũng là vấn đề quan
trọng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




FeCl3 vẫn luôn được coi là hóa chất có vai trò quan trọng trong xử lý chất
ô nhiễm trong môi trường nước. FeCl3 có các tính chất như: hoạt động tốt trong
điều kiện nhiệt độ thấp với khoảng pH rộng, FeCl3 tạo bông bền và thô, có thể sử
dụng được cho nước có nồng độ muối cao. Do đó, FeCl3 là hóa chất được sử dụng
trong xử lý nước thải công nghiệp và nước thải đô thị, có tác dụng như keo lắng
để làm nước trong hơn. Đặc biệt, FeCl3 với phản ứng kết tủa còn có khả năng nó
loại bỏ phốt phát.
Sự kết hợp giữa than hoạt tính và FeCl3 sẽ hứa hẹn nhiều triển vọng vì kết
hợp được khả năng hấp phụ tốt của than hoạt tính và FeCl3 trong cùng một vật
liệu. Do đó, khả năng hấp phụ Cr(VI) trong nước ô nhiễm sẽ được cải thiện. Nếu
chỉ sử dụng riêng than hoạt tính để xử lý chất ô nhiễm này thì hiệu suất không
cao, nếu chỉ sử dụng riêng FeCl3 thì chi phí xử lý cao và khó tách ra khỏi nước
sau xử lý. Vì thế khi kết hợp gắn ion Fe3+ lên than hoạt tính sẽ tận dụng được ưu
điểm của FeCl3 với khả năng hấp phụ cao các chất ô nhiễm và tăng khả năng hấp
phụ của than hoạt tính, đồng thời hạn chế sự phát thải FeCl3 ra môi trường. Do
đó, hướng nghiên cứu này sẽ có nhiều ưu điểm trong xử lý chất ô nhiễm và có thể

được sử dụng thay thế cho các phương pháp xử lý truyền thống.
Vì vậy tôi chọn hướng nghiên cứu trong đề tài này là: sử dụng vật liệu hấp
phụ chế tạo từ bùn thải giấy xử lý nguồn nước nhiễm Cr(VI).
1.2. Cơ sở lý luận và thực tiễn liên quan đến vấn đề nghiên cứu
1.2.1. Tổng quan về ô nhiễm crom trong nước và các phương pháp xử lý
1.2.1.1. Tính chất hóa học
Crom là một kim loại cứng, mặt bóng, màu xám thép với độ bóng cao và
nhiệt độ nóng chảy cao. Crom được ký hiệu là Cr, thuộc chu kỳ 4, nhóm VIB, số
thứ tự nguyên tử là 24, nguyên tử lượng crom là 51,996 đvC. Nó là chất không
mùi, không vị. Các trạng thái ôxi hóa phổ biến của crom là Cr (II), Cr (III) và Cr
(VI) với Cr (III) là ổn định nhất. Các trạng thái Cr (I), Cr (IV) và Cr (V) là khá
hiếm. Các hợp chất Cr(VI) là những chất có tính ôxi hóa mạnh. Hàm lượng trung
bình của Cr trong vỏ trái đất là 122 ppm, trong đất khoảng từ 11- 22 ppm, trong
nước mặt là 1µg/l và trong nước ngầm khoảng 100µg/l [7]. Trong không khí, crom
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




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. Phương pháp này
được ứng dụng trong quá trình mạ.
Crom được sử dụng trong các hợp kim, trong mạ điện hoặc các chất nhuộm
màu. Các chất cromat được thêm vào trong nước mặt để ức chế sự ăn mòn kim
loại.
Trong tự nhiên, crom thường tồn tại ở dạng Cr(III) và Cr (VI). Trong đó,
Cr(III) tồn tại ở dạng Cr(OH)2+ và Cr(OH)4-, còn Cr(VI) tồn tại dưới dạng CrO42và Cr2O72- . Người ta cho rằng Cr(III) tạo tổ hợp bền với các amin và nó bám được
vào các khoáng sét [7].
Crom là một chất khử, giống như nhôm (Al), trên bề mặt crom được bao
phủ bởi màng oxit mỏng, nó bền với không khí, nước, CO2. Crom không phản

ứng trực tiếp với hydro. Ở điều kiện thường không phản ứng với oxi, nhưng khi
đốt cháy trong không khí tạo thành Cr2O3 [7]:
4Cr(rắn) + 3O2(kk) = 2 Cr2O3(rắn) ∆H0 = -1141 Kj/mol (1.1)
Tuy nhiên ở nhiệt độ cao, crom còn phản ứng với các halogen (trừ Flo phản
ứng xảy ra ở điều kiện thường tạo thành các Florua CrF4, CrF5).
Thế điện cực chuẩn của crom là E0Cr2+/ Cr = -0,91 V. Crom khử được H+
trong các dung dịch HCl, H2SO4 (l) giải phóng H2 và muối Cr(II).
4Crr+ 2 H+(aq) = Cr2+(aq) + H2(K) (1.2)
Crom thụ động trong axit HNO3 đặc nguội, trong H2SO4 đặc nguội. Crom
không tác dụng với nước do lớp oxit bảo vệ và không tác dụng với H2. Crom tác
dụng với muối của kim loại có thể có tiêu chuẩn cao hơn tạo thành muối Cr(II):
Cr + Cu2+ = Cr2+ + Cu

(1.3)

Các hợp chất quan trọng của crom tồn tại cở các dạng hợp chất quan trọng
như: Cr(II), Cr(III), Cr (VI).
1.2.1.2. Nguồn gốc ô nhiễm crom trong nước
Quá trình phát triển công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ ở nước ta đã làm
cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng. Các khu công nghiệp, nhà máy, các xí
nghiệp, xưởng gia tăng từng ngày. Nhu cầu về nước ngày càng nhiều, cùng với
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




đó nước thải ngày càng tăng. Sự ô nhiễm môi trường nước xảy ra ngày một nghiêm
trọng hơn.
Crom phát sinh chủ yếu ở một số ngành công nghiệp như nghành dệt
nhuộm, xi mạ, ngành sản xuất ô tô, khai thác khoáng sản và làng nghề có chứa

nhiều crom [12].
Sự phát sinh crom ở một số nghành nghề:
 Nghành công nghệ dệt nhuộm
Nước thải ngành dệt nhuộm phát sinh ra ở hầu hết các công đoạn trừ công
đoạn dệt vải. Trong đó công đoạn tẩy trắng, làm bóng và nhuộm vải hình thành
lên sự tồn tại của các tạp chất kim loại nặng do các nguyên nhân sau:
+ Các kim loại nặng đặc biệt là crom có thể có trong xút công nghiệp sản
xuất bằng điện cực thuỷ ngân.
+ Tạp chất kim loại nặng (Cu, Cr, Zn, Pb, Co, Ni) có trong một số thuốc
nhuộm sử dụng, nhất là thuốc nhuộm hoàn nguyên và cả trong một số thuốc
nhuộm hoạt tính.
 Ngành xi mạ
Thông thường bề mặt xi mạ là những kim loại cứng nên lớp hóa chất mạ
phải đảm bảo có độ bám chắc tốt nhất, nhằm bảo vệ kim loại khỏi những tác động
của thời tiết bên ngoài cũng như sự bào mòn của thời gian để giữ cho sáng phẩm
được vẻ sáng bóng như ban đầu. Lớp phủ xi mạ kẽm thường là tổ hợp của nhiều
lớp mạ nằm chồng lên nhau gồm: Cu+ Ni + Cr hoặc Ni + Cr.
Trong đó, lớp mạ crom cứng luôn nằm ở ngoài cùng nhằm tăng tác dụng
bảo vệ cũng như để trang trí cho sản phẩm được bền đẹp hơn. Những lớp mạ bên
dưới sẽ giữ nhiệm vụ là bảo vệ và chống ăn mòn cho sản phẩm.
1.2.1.3. Ảnh hưởng của crom đến sinh vật và con người
 Đối với động thực vật
Người ta đã khảo sát ảnh hưởng của hợp chất crom lên sự sống của cá chép
bằng cách ngâm trứng cá sau khi đã thụ tinh vào nước có chứa Cr(VI). Khi nồng
độ crom từ 3,9 – 9,6 mmol/L và ở pH = 8, crom không ảnh hưởng đến tỷ lệ trứng
nở nhưng khi nồng độ crom đạt đến 9,6 mmol/L và ở pH = 6,3 tỉ lệ cá mắc bệnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

khác nhau về da và tử vong tăng. Nếu ngâm trứng vào dung dịch Cr(VI) có nồng
độ 3,9 mmol/L và ở pH = 6,3 thì tỉ lệ cá mắc bệnh tủy sống tăng lên, mang và vây
khô hơn, khả năng chịu lạnh kém hơn. Hơn nữa, crom còn gây ra bệnh vàng lá ở
lúa [4]. Như vậy, crom gây ảnh hưởng đến quá trình phát triển của động vật và
thực vật.
 Đối với sức khỏe con người
Trong nước thải mà có chứa lượng crom khoảng 0,7µg/ml mà chủ yếu ở
dạng Cr(VI) có độc tính với nhiều loại động vật có vú. Hàm lượng Cr(VI) dù chỉ
một lượng nhỏ cũng có thể gây độc đối với con người. Nếu crom có nồng độ lớn
hơn giá trị 0,1 mg/l gây rối loạn sức khỏe như nôn mửa. Khi thâm nhập vào cơ
thể nó liên kết với các nhóm -SH trong enzim và làm mất hoạt tính của enzim gây
ra rất nhiều bệnh đối với con người.
Crom và các hợp chất của crom chủ yếu gây các bệnh ngoài da. Bề mặt da
là bộ phận dễ bị ảnh hưởng. Khi da tiếp xúc trực tiếp vào dung dịch Cr(VI), chỗ
tiếp xúc dễ bị nổi phồng và loét sâu, có thể bị loét đến xương. Khi Cr(VI) xâm
nhập vào cơ thể qua da, nó kết hợp với protein tạo thành phản ứng 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 tràm hoá [4].
Khi crom xâm nhập theo đường hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết hầu, viêm
phế quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi. Niêm
mạc mũi dễ bị loét. Phần sụn của vách mũi dễ bị thủng. Khi ở dạng CrO3 hơi hoá
chất này gây bỏng nghiêm trọng cho hệ thống hô hấp của người bị thấm nhiễm.
Nhiễm độc crom có thể bị ung thư phổi, ung thư gan, loét da, viêm da do tiếp xúc,
xuất hiện mụn cơm, viêm gan, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, ung thư phổi,
viêm thận, đau răng, tiêu hoá kém, gây độc cho hệ thần kinh và tim[5].
Những công việc có thể gây nhiễm độc crom: Chế tạo ắc quy, luyện kim,
sản xuất nến, sáp, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc nổ, pháo, diêm, keo dán, xi
măng, đồ gốm, muối crom, bột màu, men sứ, thuỷ tinh, bản kẽm, cao su, gạch
chịu lửa, xà phòng, hợp kim nhôm, thợ xây dựng, mạ điện, mạ crom. Đặc biệt

ngành mạ crom thường được tiến hành ở nhiệt độ khoảng trên 400C và hơi dung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




dịch axit cromic có nồng độ cao (thường lớn hơn 200 g/l) sẽ tác động đến hệ thống
hô hấp của công nhân. Hàm lượng crom có trong nước ngọt khoảng 0,1-6 µg/mL
và trong nước biển là 0,2-50µg/l. Trong các loại thức ăn, hàm lượng crom khoảng
từ 20-600 mg/kg. Trong nước crom chỉ tồn tại ở hai dạng Cr(VI), Cr(III) nhưng
dạng Cr(III) thường gặp hơn [4, 5].
1.2.1.4. Hiện trạng xử lý crom ở Việt Nam
Có thể thấy Cr(VI) và các hợp chất của Cr(VI) rất độc đối với sinh vật và
con người, do đó cần phải xử lý nguồn nước thải có chứa Cr(VI) trước khi xả thải
ra ngoài môi trường. Tuy nhiên, hiện nay tại Việt Nam còn nhiều cơ sở nhỏ không
có hệ thống xử lý nước thải trước khi xả thải vào hệ thống thoát nước chung của
khu vực vì nhiều lý do khác nhau. Đối với các nhà máy trong khu công nghiệp
(KCN), việc xử lý nước thải trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung là điều
cần thiết. Do áp lực từ các cơ quan quản lý nên một số nhà máy xi mạ có quy mô
lớn bắt buộc phải xử lý nước thải chứa kim loại nặng (KLN) sau đó mới được
phép xả vào hệ thống thoát nước chung.
Hiện nay để xử lý crôm trong nước thải công nghiệp, có hai phương pháp
được sử dụng khá phổ biến là phương pháp kết tủa và phương pháp điện phân.
Ngoài ra người ta còn áp dụng phương pháp trao đổi ion đối với nước thải đã qua
xử lý .Tuy nhiên do các phương pháp này khá tốn kém nên ở các nước đang phát
triển, trong đó có Việt Nam vẫn chưa được áp dụng triệt để và hiệu quả.
 Quy chuẩn Việt Nam về crom có trong nước thải công nghiệp
QCVN 2011/BTNMT quy định nồng độ của Cr(VI) trong nước thải công
nghiệp như sau (14);
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của Cr(VI) trong nước thải công nghiệp

Nguyên tố

Crom ( VI)

Đơn vị

mg/l

Giá trị giới hạn
A

B

0,05

0,10

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




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.
1.2.1.5. Các phương pháp xử lý crom

Các phương pháp xử lý nước thải có chứa các kim loại nặng nói chung và
Cr(VI) nói riêng được sử dụng ngày nay là: phương pháp hóa học, hấp phụ, kết
tủa, trao đổi ion, điện hóa và các phương pháp sinh học.
 Phương pháp hóa học
Dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với kim loại cần
tách, ở độ pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra khỏi nước
thải bằng phương pháp lắng. Cr (VI) được khử đến Cr (III) trong môi trường axit
và tạo thành Cr(OH)3 kết tủa trong môi trường kiềm [15].
Các chất khử Cr (VI) thường là khí SO2, khói có chứa SO2, natri bisunfit
NaHSO3, natri sunfit Na2SO3, polisunfit, natri sunfua Na2S, các muối sắt Fe2+.
Các phản ứng khử Cr (VI) thành Cr(III) diễn ra như sau:
Với natri sunfua:
Cr2O72- + 3S2- + 14H+ → 2Cr3+ + 3S + 7H2O

(1.4)

Với natri bisunfua:
Cr2O72- + 3HSO3- + 5H+ → 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O

(1.5)

Với sunfat sắt:
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

(1.6)

Trong các phản ứng nêu trên, để khử Cr (VI) thành Cr(III) phản ứng luôn
diễn ra trong môi trường axit. Vì vậy, để phản ứng diễn ra một cách triệt để, cần
thiết phải axit hóa nước thải tới pH = 2,4. Khi pH<10, các phản ứng khử Cr (VI)
chỉ diễn ra trong 10 phút. Vì vậy, trong công nghệ xử lý nước thải mạ, người ta

thường hợp nhất hai dòng axit và dòng crom. Nếu không đảm bảo được pH yêu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




cầu thì phải cho thêm axit vào. Trong thực tế, để đạt được hiệu quả khử Cr(VI)
thành Cr(III) lượng hóa chất tiêu hao thường gấp 1,25 lần nếu dùng natri sunfit
hoặc sắt sunfat và gấp 1,75 lần nếu dùng natri bisunfit. Lượng axit cho vào hệ
thống phản ứng để đảm bảo pH = 2,4 phụ thuộc vào loại axit và pH của nước thải
trước xử lý [13].
Nhược điểm : Các hóa chất được sử dụng khá đắt tiền, phải kết hợp nhiều
công đoạn, nhiều phương pháp (lắng, lọc), lượng bùn thải lớn và khó xử lý, gây ô
nhiễm thứ cấp.
 Phương pháp trao đổi ion
Dựa trên sự tương tác hóa học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn,
là một quá trình gồm các phản ứng hóa học đổi chỗ (phản ứng thế) giữa các ion
trong pha lỏng và ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi ion). Sự ưu tiên hấp thu của
nhựa trao đổi dành cho các ion trong pha lỏng, nhờ đó các ion trong pha lỏng dễ
dàng thế chỗ các ion có trên khung mang của nhựa trao đổi (ionit). Những hợp
chất có khả năng trao đổi cation gọi là cationit, những hợp chất có khả năng trao
đổi anion gọi là anionit [13].
Cationit axit mạnh thường được sử dụng để tách sắt, crom, nhôm. Từ các
dòng nước thải crom trong quá trình mạ điện cũng như để thu hồi axit photphoric
trong đó: Nhóm cationit axit yếu thường được sử dụng ở khâu cuối cùng của quá
trình trao đổi ion, để tách các nhóm bề mặt không ion và thu hồi kim loại màu
trong nước thải mạ điện.
Phương pháp này thường được ứng dụng cho xử lý nước thải xi mạ để thu
hồi crom. Để thu hồi axit cromic trong các bể xi mạ, cho dung dịch thải axit cromic
qua cột trao đổi ion resin cation (RH mạnh) để khử các ion kim loại (Fe, Cr(III),

Al). Dung dịch sau khi qua cột resin cation có thể quay trở lại bể xi mạ hoặc bể
dự trữ. Do hàm lượng crom qua bể xi mạ khá cao (105-120kg CrO3/m3) [13], vì
vậy để có thể trao đổi hiệu quả, nên pha loãng nước thải axit cromic và sau đó bổ
sung axit cromic cho dung dịch thu hồi. Đối với nước thải rửa, đầu tiên cho qua
cột resin cation axit mạnh để khử các kim loại. Dòng ra tiếp tục qua cột resin anion
kiềm mạnh để thu hồi cromate và thu nước khử khoáng. Cột trao đổi anion hoàn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




nguyên với NaOH. Dung dịch qua quá trình hoàn nguyên là hỗn hợp của Na2CrO4
và NaOH. Hỗn hợp này cho chảy qua cột trao đổi cation để thu hồi H2CrO4 về bể
xi mạ. Axit cromic thu hồi từ dung dịch đã hoàn nguyên có hàm lượng trung bình
từ 4-6% [13]. Lượng dung dịch thu được từ giai đoạn hoàn nguyên cột resin cation
cần phải trung hoà bằng các chất kiềm hoá, các kim loại trong dung dịch kết tủa
và lắng lại ở bể lắng trước khi xả ra cống.
Ưu điểm: Phương pháp cho phép thu hồi ion kim loại. Phản ứng trao đổi là
phản ứng thuận nghịch, do đó có thể hoàn nguyên tái sử dụng nhựa.
Nhược điểm: Chi phí đầu tư và vận hành khá cao nên ít được sử dụng ,
thường chỉ sử dụng cho các công trình lớn và các trường hợp đòi hỏi chất lượng
xử lý cao. Tính chịu nhiệt, chịu mài mòn, tính chịu oxy hóa kém, ảnh hưởng tới
khả năng thực dụng của nhựa ionit. Ngoài ra, phải sử dụng cả nhựa cation và anion
mới có thể loại bỏ được anion Cr(VI) và cation Cr(III). Cr (VI) có tính oxy hóa
cao làm hạt nhựa mất tính ổn định.
 Phương pháp điện hóa
Để xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, có thể áp dụng các
quá trình oxy hóa dương cực, khử âm cực, đông tụ điện, kết tụ điện, điện thẩm
tích. Tất cả các quá trình này diễn ra trên điện cực khi cho dòng điện một chiều
qua nước thải. Khử catot được ứng dụng để khử các ion kim loại như: Pb+, Sn2+,

Hg2+, Cu2+, As3+, Cr (VI). Kim loại sẽ được lắng và thu hồi trên catot. Điện phân
nước thải chứa H2Cr2O7 ở điều kiện tối ưu pH=2, mật độ dòng điện 0,2- 2A/dm2,
nồng độ giảm từ 1000 mg/l đến 1 mg/l, phản ứng khử diễn ra như sau:
Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

(1.7)

Hiệu suất của các phương pháp điện hóa được tính bằng các yếu tố như mật
độ dòng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dòng, hiệu
suất năng lượng [10].
Ưu điểm : Các phương pháp điện hóa cho phép thu hồi các sản phẩm có giá
trị từ nước thải công nghiệp một cách tương đối đơn giản, tự động hóa và không
sử dụng các chất hóa học.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Nhược điểm: Điểm yếu lớn nhất của phương pháp này là chi phí điện năng
cao do đó chỉ thích hợp với nước thải có nồng độ kim loại nặng >1g/l [13].
 Phương pháp sinh học
Dựa trên nguyên tắc một số loài thực vật, vi sinh vật trong nước sử dụng
kim loại như chất vi lượng trong quá trình phát triển sinh khối như bèo tây, bèo
tổ ong, tảo. Nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn 60 mg/l và bổ sung
đủ chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho) và các nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho
sự phát triển của các loài thực vật như rong tảo [10].
Nhược điểm: Cần diện tích xử lý lớn và nước thải có lẫn nhiều kim loại thì
hiệu quả xử lý kém.
Nhìn chung, các phương pháp xử lý trên thông thường mắc một số nhược
điểm chung là sinh ra một số lượng bùn thải lớn do sử dụng nhiều hóa chất để khử

Cr(VI), trung hòa và kết tủa, công nghệ tổ hợp tạp, phải kết hợp nhiều phương
pháp, giá đầu tư và chi phí vận hành quá cao và đòi hỏi trình độ kỹ thuật. Do đó,
việc ứng dụng với quy mô công nghiệp ở nước ta vẫn còn nhiều hạn chế [13].
 Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được xem là phương pháp ưu việt nhất. Sử dụng
phương pháp này có thể xử lý triệt để, loại bỏ hầu hết các chất vô cơ và hữu
cơ, màu sắc, mùi vị, không để lại ô nhiễm phụ sau xử lý, thu gom và kiểm soát
được hoàn toàn chất thải. Hơn nữa, phương pháp này lại khác đơn giản, dễ dàng
thực hiện.
Tuy nhiên, điều này cũng còn phụ thuộc vào khả năng chất hấp phụ sử dụng
và kinh phí cho phép nên việc xử lý bằng phương pháp hấp phụ với vật liệu hấp
phụ mới đem lại hiệu quả xử lý và lợi ích kinh tế cao là một hướng đi phù hợp với
thực tiễn sản xuất ở nước ta.
1.2.2. Đặc tính của vật liệu bùn giấy thu hồi
Bùn thải giấy thu hồi được lấy từ bể lắng sơ cấp của nhà máy sản xuất giấy
Hoàng Văn Thụ, Thái Nguyên. Theo tính toán cân bằng vật liệu cho dây chuyền
sản xuất giấy xi măng của công ty thì lượng bột thải thu được khi sản xuất ra 1
tấn sản phẩm là khoảng 292 kg . Một ngày công ty sản xuất được 69,44 tấn sản
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN