Nghiên cứu loại bỏ asen trong nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt bằng vật liệu cát đen biến tính

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (23.65 MB, 51 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỞNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
_________ ***_________

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU LOẠI BÒ ASEN TRONG NƯỚC NGẰM

ĐẺ SẢN XUẤT NƯỚC SINH HOẠT

BẢNG VẬT LIỆU CÁT ĐEN BIẾN TÍNH

MẲ SĨ: QT-08-18

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: ThS. NGUYỄN THỊ HẠNH 
CÁC CÁN B ộ THAM GIA: CN. HÀ MINH NGỌC

ĐA! H O C Q l 'O C G /» m.A '.ị.-;.
TltUNG TÁv Tí,..

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

BÁO CÁO TĨM TẤT

1. Tin đề tài:

“Nghiên cứu loại bỏ asen trong nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt bằng 
vật liệu cát đen biến tính”

Mã sổ: QT-08-18

2. Chủ trì đề tài: ThS. Nguyễn Thị Hạnh

3. Cán bộ tham gia: CN. Hà Minh Ngọc

4. Mục tiêu và nội dung nghiên cửu:

a. Mục tiêu: Chế tạo vật liệu mangan dioxit bọc cát; nghiên cứu đặc trưng 
của vật liệu thu được bằng các phương pháp vật lý và hỏa lý; nghiên cứu các yếu tổ
ảnh hưởng tới quá trinh hấp phụ asen của vật liệu mangan -dioxit bọc cát.

b. Nội dung nghiên cứu: Chế tạo vật liệu mangan dioxit bọc cát và nghiên 
cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của vật liệu. Cụ thể như sau:

s Chế tạo vật liệu mangan đioxit bọc cát bằng cách tạo ra lớp mangan dioxit 
bọc trên cát từ nguồn nguyên liệu phổ biến là cát đen, dung dịch KMn04 và
một sổ hóa chất khác.

s Đặc trưng vật liệu chế tạo bằng các phương pháp vật lý hiện đại.

S Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen.

S Nghiên cứu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu chế tạo.

S Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen của vật liệu chế tạo trong điều kiện tĩnh.

s Khảo sát khả năng hấp phụ động của vật liệu chế tạo.

5. Các kết quả đạt được

a. Nội dung khoa học: Qua quá trình chế tạo vật liệu, nghiên cứu khả năng 
hấp phụ của vật liệu MnƠ2 bọc cát đã thu được những kết quả sau:

s Chế tạo thành công vật liệu MnƠ2 bọc cát, xác định các đặc trưng vật liệu
thu được qua chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

bàng dung dịch NaỌH.

s Khảo sát khả năng hấp phụ asen của vật liệu Mnơ2 bọc cát đối với mẫu nước
tại Trung tâm Mầm non, xã Đồng Du, huyện Bình Lục, tinh Hà Nam. Kết 
quả cho thấy: Mâu nước ngầm ban đầu có nồng độ asen là 0,4924mg/l sau
khỉ cho qua cột hấp phụ nồng độ asen giảm còn 0,007mg/l đạt tiêu chuẩn về
nước ăn uổng sinh hoạt (<0,01mg/l).

Đề tài đã góp phần vào xử lý nguồn nước bị ô nhiễm asen. Chúng tôi hy
vọng rằng trong thcn'gian tới sẽ cỏ những nghiên cứu mở rộng hơn về vật liệu xử lý
asen nhằm đưa ra được vật liệu cho hiệu quả xử lý tốt nhất.

b. Bài báo khoa học

Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc. Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen của 
vật liệu mangan dioxit bọc cát. Đã gửi đăng tạp chí Hóa học, T47, sổ 2A, đãng 
trong tháng 2/2009.

c. Hướng dẫn khỏa luận tốt nghiệp: 01

Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen của vật liệu mangan dioxit bọc cát.
Sinh viên: Lê Minh Đức K49B - Ngành Cơng nghệ Hóa học

6. Tinh hình kinh ph ỉ của đề tài:

Tổng kinh phí được cấp: 20.000.000 đồng

Đã chi: 20.000.000 đồng

KHOA QUẢN LÍ CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI

PGS. TS. Nguyễn Văn Nội ThS. Nguyễn Thị Hạnh

C ơ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

SUMMARY REPORT OF THE SCIENTIFIC

RESEARCH SUBJECT

1. Title o f subject:

"Removal of arsenic from ground water for producing drink water by 
using chemical modifed sand"

Code: QT-08-18

2. Head o f Subject: M.Sc. Nguyen Thi Hanh

3. Participants: B.Sc. Ha Minh Ngoc

4. Purpose and content o f research:

a. Purpose: Manufacture material manganese dioxite to cover sand; research 
on the characteristics of materials obtained by physical and chemical methods,
research on the effects of the factors on the arsenic adsorption.

b. Content: Preparation of adsorbent for removing of arsenic from 
groundwater and study on the effects of some factors on the adsorption efficiencies.
Detail:

s Preparation of manganene dioxite cover by sand from black sand, KMn04 
and some other chemicals.

s Determination of physical and chemical properties of adsorption material by 
some morden methods.

s Study on the effect of pH, contact time on the adsorption ability and 
determine maximum adsorption capacity.

s Research on the adsorption of material in two conditions: stừed and non stired.

5. The obtained results

a. The main results in science and technology

s Adsorption material was prepared and its properties were investigated.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

water.

b. Results in training

01 undergraduate student in chemical engineering.
c. Publications

Nguyen Thi Hanh, Ha Minh Ngoc, 2009. Study on the treatment o f arsen by 
an adsorption method using mangane dioxite coated by sand. Journal of Chemistry 
(Vol. 47; No. 2A, in press).

Head of the Subject

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

MỤC LỰC

MỞĐẦƯ... 3

CHƯƠNG 1. TỒNG QUAN... ... 4

1. Giới thiệu chung về Asen... 4

1.1. Sự tôn tại của asen trong tự nhiên...5

1.2. Tinh chất hoả lý của asen...5

1.3. Độc tính của asen...6

2. Tình trạng ơ nhiễm asen trên thế giới và ở Việt Nam...8

2. ỉ. Ô nhiễm asen trên thể giới...8

2.2. Ô nhiễm asen tại Việt Nam... 9

3. Một sổ phương pháp xử lý asen... 12

3. ỉ. Oxi hoả/ khử... 12

3.2. Trao đổi ion...12

3.3. Kết tủa, cộng kết... 12

3.4. Hấp phụ... ... 12

3.4.1. Động học của quả trình hấp phụ... ... 13

3.4.2. Tốc độ của (ịuả trình hấp p h ụ ... 13

3.4.3. Tải trọng hap phụ...14

3.4.4. Các phương trình cơ bản của quả trình hấp phụ... 14

3.5. Các phương pháp vật lý ... 15

CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM... 17

1. Đổi tượng và phương pháp nghiên cứu... 17

ỉ. L Đôi tượng nghiên cứu... 17

1.2. Phương pháp nghiên cửu...17

2. Hoá chất, dụng cụ...17

2.1. Hoá chất.... ... 17

2.2. Dụng c ụ ... ...18

2.3. Chế tạo vật liệu... ... 18

2.4. Phân tích asen bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy ngân
Bromna... 19

2.5. Phân tích asen bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử...21

CHƯƠNG III. KÉT QUẢ VẠ THẢO LUẠN...7... 23

1. Nghiên cửu khả năng hấp phụ asen của vật liệu mangan đioxit bọc cát... 23

1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đên khả năng hâp phụ asen...23

1.2. Nghiên cửu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu... 23

1.3 Nghiên cửu khả năng hâp phụ asen của vật liệu trong điêu kiện tĩnh... 24

2. Khảo sát khả năng hấp phụ động của vật liệu...25

3. Khảo sát hấp phụ đổi với mẫu nước thực tế...26

3.1. Phương pháp lẩy mẫu và bảo quản m ẫu...26

3.2. Phương pháp phân tích mâu... 27

3.3. Kết qua... 29

KẾT LUẬN...31

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

MỞ ĐÀU

Đối với bất ki quốc gia nào trên thế giới, tài nguyên nước đều là nguồn tài
nguyên vô cùng quan trọng. Mặc dù, nước chiếm 3/4 diện tích tồn cầu nhưng 
ỉượng nước có thể sử dụng được trong sinh hoạt lại rất ít.

Cùng với sự phát triển của xâ hội lồi người thì sự ô nhiễm và cạn kiệt nguồn nước 
ngày càng trở lôi trầm trọng, nhất là đổi với nước bề mặL Chính vì vậy, nước ngầm trở
thành nguồn nước chính để khai thác phục vụ nhu cầu sử dụng của con người.

Nhưng đi đôi với việc sử dụng nước ngầm là vấn đề ô nhiễm kim loại trong
nước, đặc biệt là asen. Asen được biết đến là một chất kịch độc, có thể gây chết người
khi bị nhiễm độc cấp tính và khi bị nhiềm độc mãn tính có thể gây ra nhiều loại bệnh
khác nhau, trong đó có các bệnh nan y như ung thư da, phổi....Từ xưa asen ở dạng
hợp chất vô cơ được sử dụng nhử chất độc (thạch túi), một lượng cực nhỏ Asen loại
này (0,1 - 0,2 gam) cũng đủ gây chết người. Mức độ nhẹ hơn có thể gây thương tổn
các mơ hay hệ thống trong cơ thể sinh vật và tiến triển thành ung thư.

Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị nhiễm bệnh đen và
rụng móng chân, sừng hố da, ung thư da... do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có
nồng độ asen cao. Ở Việt Nam, hiện tượng ô nhiễm Asen trong nước ngầm đã được
phát hiện từ những năm 1996 - 1997. Từ đó Văn Phịng UNICEF ờ Hà Nội đã cùng
với các nhà khoa học ở Việt Nam mờ nhiều đợt khảo sát hàm lượng Asen trong
nước ngầm ở nhiều tinh như: Hà Nội, Nam Định, Hà Nam... Kết quả khảo sát sơ bộ
cho thấy nguy cơ nhiễm asen ữong nước ngầm ở Việt Nam là khá rõ rệt và tương
đổi lớn.

Do đó, việc hạn chế sự ô nhiễm Asen là vấn đề nóng bỏng, cấp thiết nhằm
bảo vệ sinh mạng cho con người.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

CHƯƠNG 1. TỊNG QUAN
1. Giói thiệu chang về Asen

Asen ỉà nguyên tố tồn tại tự nhiên trong vỏ trái đất, trong nhiều loại khoáng 
vật. Ở dạng nguyên chất asen là kim loại màu xám, nhưng dạng này không tồn tại

trong tự nhiên. Người ta thường tìm thấy asen dưới dạng các hợp chất với một hay
một sổ nguyên tố khác như ôxy, clo và lưu huỳnh. Asen trong thiên nhiên có thể tồn
tại trong các thành phần môi trường đất nuớc khơng khí, sinh học...và có liên quan 
chặt chẽ tới các quá trình địa chất, quá trình sinh địa hố. Các q trình này sẽ làm
cho asen có mặt trong một số thành tạo địa chất và sẽ phân tán hay tập trung là
nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường sống.

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu xác định được hàm lượng Asen ừong
đá, quặng, trong đất và vò phong hố, trong nước, khơng khí...ở Việt Nam ưong
khoảng 10 năm gần đây, một số nhà khoa học địa chất và địa chất thuỷ vãn đã
nghiên cửu về sự tồn tại của asen trong đá, quặng, đất và vỏ phong hoá cũng như
trong trầm tích bở rời, trong nước biển, nước mưa, nước ngầm... bàng những công
cụ và phương pháp phân tích hiện đại như thiết bị kích hoạt nơtron và máy quang
phổ hấp thụ nguyên tử, ICP - MS ....

Asen được giải phóng vào mơi trường nước do q trình ơxy hố các khống
sunfua hoặc khử các khống ơxi hidroxit giàu asen. Hiện tượng asen cỏ mặt trong
nước ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa có sự
thống nhất. Giả thiết có thể là thơng qua các q trình thuỷ địa hoá và sinh địa hoá,
các điều kiện địa chất thuỷ vãn mà asen đã xâm nhập vào môi trường nước.

Hàm lượng asen trong nước ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái mơi
trường địa hố. Asen tồn tại ứong nước ngầm ở dạng H2AsCV (trong mơi trường pH
axit đến gần trung tính), HAs042' (trong môi trường kiềm). Hợp chất H3ASO3 được
hình thành chủ yếu trong mơi trường khử yếu. Các hợp chất cùa asen với natri có tính
hoà tan rất cao. Những muối của asen với canxi, magie và các hợp chất asen hữu cơ
trong môi trường pH gần trung tính, nghèo canxi thi độ hồ tan kém hom các hợp chất
hữu cơ, đặc biệt là asen - axit fulvic thì rất bền vững có xu thế tăng theo độ pH và tỷ
lệ asen - axit fulvic. Các hợp chất của As5f hình thành theo phương thức này.

Như chúng ta đã biết, asen là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự phát
triển của con người và sinh vật. asen có vai trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp
protit và hemoglobin.

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

đá thải có ỉin asenopyrit ở lân cận khu mỏ. Tại các nhà máy tuyển quặng asenopyrít 
được tách ra khơi các khống vật có ích và đi vào trong môi trường. Asenopyrit bị
rửa lũa, dẫn đến hậu quả ỉà một ỉượng lớn asen đượe đưa vào môi trường xung 
quanh, asenopyrit sau khi tách khôi quặng sẽ thành chất thải và được chất đổng 
ngoài ười và trôi vào sông suối, gây ô nhiễm tràn lan.

Asen có thể kết hợp với một sổ nguyên tổ tạo thành các hợp chất asen vô cơ
như các khoáng vật, đá thiên thạch, Reagal (AsS), Orpiment (AS2S3 ), Arsenolite
(AS2O3), Arsenopyrite (FeAs2, FeAsS, AsSb), ....Hợp chất của asen với carbon và
hydrơ gọi là hợp chất asen hữu cơ. Thường thì các dạng hợp chất hữu cơ của asen ít
độc hại hơn so với các hợp chất asen vô cơ.

I.ĩ. Sự tồn tại cửa asen trong tự nhiên

Sự biến đổi sinh học được quan sát đầu tiên vào thế kỳ 19 trong khi sử dụng
giấy dán tường chứa các sắc tố cỏ asen. Sự biến đổi asen trong mơi trường chủ yếu là
q trình metyl hố asen bởi nấm, vi sinh vật và vi khuẩn trong đất tạo thành dimetyl
và trimetylasin cũng đã được nói đến. Ngồi ra, trầm tích tự nhiên có thể metyl hố
asen tạo thành sàn phẩm là các hợp chất có thể bay hơi hoặc không bay hơi. Những
nhân tổ ảnh hưởng tới q trình metyl hố asen vẫn cịn đang được nghiên cứu, có thể
ỉà cấy vi khuẩn thuần nhất họ Aeromonas và Flavobacterium tách từ hồ nước và
Escherichia coli đã metyl hoá âsen trong những điều kiện hiếu khí. Axit dimetyl
asenic được hình thành trong điều kiện trung gian của các hợp chất asenic, giải phóng
asin và trimetylasin ở phần khơng gian phía trên bình cấy vi khuẩn.

Dạng metyl hoá của asen đã được phát hiện trong nước tự nhiên trong vỏ

trứng, vỏ ổc biển và trong nước tiểu người. Những nghiên cứu với hệ vi sinh vật
hiếu khí và yếm khí đã cho thấy trimetylasin và dimetylasin được hình thành sau
cùng. Q trình chuyển hố này có thể được mô tả như sau :

Asenat, asenic và metylasenat biến đổi tương tự nhau dưới những điều kiện
hiếu khí và kỵ khí tạo thành sản phẩm của cacodylat (muối của axit dimetylasinic).
Sau đó vi sinh vật hiếu khí đã khử và metyl hoá hợp chất này thành trimetylasin
nhưng vi sinh vật kị khí lại khử nó thành dimetylasin.

Rõ ràng ràng hệ sinh vật trong môi trường đã cỏ thể biến đổi asen và những
dẫn xuất của nó thành các dạng asin. Nói chung, về phương diện hoá học và sinh
học asin khác so với hợp chất gốc.

1.2. Tinh chất hoả ỉỷ cùa asen

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

817°c và gặp ỉạnh ngưng thành tinh thể, tỷ trọng của asen là 5,72 g/cm3. Asen phi 
kim là chất rán màu vàng, có mạng ỉưới phân tử mà ở các mắt của mạng ỉưới ỉà 
những phân tử As* Dạng này không bền, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh
sáng nó chuyển nhanh sang dạng kim ỉoại. Asen dạng này được tạo lên khi ngưng tụ 
hơỉ của nó. Hơi của asen gồm những phân tử AS4, bắt đầu phân huỷ ở Ỉ325°c và
phân huỷ hoàn toàn ờ nhiệt độ ỉ 700°c.

Trong tất cà các hợp chất của asen thỉ hợp chất có tính chất thương mại và
quan trọng nhất là asen (in) oxit. Ở nhiệt độ khoảng 800°c nó tồn tại ở thể hơi, có
cơng thức phân tử là AS4O6. Hợp chất này là sản phẩm phụ trong quá trình luyện
đồng và một sổ kim loại màu khác từ các quặng sunfua. Nó có nhiệt độ sôi khoảng
465°c và thăng hoa ở nhiệt độ thấp hon.

Asen khơng hồ tan trong nước. Trong khơng khí ở nhỉệt độ thường nó bị
ơxy hố rất chậm cịn khi bị đốt nóng mạnh nó bị cháy tạo thành ơxit AS2O3 màu

trắng và có mùi tỏi đặc trưng. Ờ nhiệt độ cao asen có khả năng tác dụng với nhiều
nguyên tố. Trong các hợp chất asen thường có số oxi hố -3; +3 và +5. Asen tự do
cũng như các hợp chất của nó đều rất độc.

1.3. Độc tính của asen

1.3.1. Cơchểgăy độc của asen

Khi xâm nhập vào cơ thể các asen vô cơ tấn cơng ngay lập tức vào các enzim
có chứa nhóm (SH) và cản trờ hoạt động của chúng.

SH SH

/

_ * ./ \

Enâm + AsO 3 --- ► Enảm As— o + 2OH ~

SH S H ^

As (V) ức chế các enzim sinh năng lượng cho tể bào như các enzim sinh ra
ATP là cho chu trình xitric bị kìm hãm.

^ opaj2" .PO43- ,°p°42"

C -O H --- I --- H—C—OH --- ► ATP

Nc= 0

Ố 
\ 2-

P03

2 _

ỵ— OPO3

^ — Phân hủy thành sân phẩm đầu
c= 0

/
Ọ

^ 2-

ẦSO3

_________________________________________________________________________________________________Báo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

c= 0

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Các hợp chất As(V) (R-ASO3H2) ít ảnh hưởng đén hoạt tính của enzim
nhưng trong những điều kiện thích hợp chúng có thể bị khử về As

(in)

độc hơn.

Các hợp chất hóa trị

(ni)

gồm aseno và asenoso. Các hợp chất aseno (R-
As=As-R) bị oxi hố dễ dàng ngay cà khi chi có vết oxi, người ta cho rằng chúng 
hoạt động mạnh như vậy ỉà do sự chuyển đổi thành dẫn xuất aseno tương ứng có thể
phân chia thành các hợp chất thay thể một lần theo phản ứng của chúng với nhóm 
suníuahydryỉ. Những hợp chất thay thế một lần ví đụ R-As=0 phản ứng với enzim 
có chứa nhỏm -SH.

Một sổ enzim chứa hai nhóm thiol có thể phản ứng với hợp chất asen thế một
lần, bằng cách đó tạo ra cấu trúc vịng năm cạnh. Phản ứng này thuận nghịch với
đithỉoỉ. Axit liponic, cần thiết cho giai đoạn đầu trong sự oxi hoá của pyruvate bị ức
chế bằng cách này bởi liuzit (CH3-CH=CHAsC12) (sử dụng làm khí độc trong chiến
tranh).

1.3*2. Độc tính của asett

Asen là chất kịch độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc cấp tính và khi
bị nhiễm độc mãn tính có thể gây ra nhiều loại bệnh khác nhau, trong đó có các
bệnh nan y như ung thư da, phổi..Từ xa xưa asen ở dạng hợp chất vô cơ được sử
dụng làm chất độc (thạch túi), một lượng nhỏ asen loại này có thể gây chết người.
Mức độ nhiễm nhẹ hơn có thể gây thương tổn các mô hay hệ thống trong cơ thể
sinh vật và tiến triển thành ung thư.

Asen ảnh hưởng đối với thực vật như một chất ngăn cản quá trình trao đổi
chất, làm giảm năng suất cây trồng.

Bệnh nhiễm độc mãn tính asen được gọi là arsenicois. Đó ià một tai họa môi
trường đổi với sức khoè con người. Những biểu hiện của bệnh nhiễm độc asen là
chứng sạm da (melaimois), dày biểu bỉ (keratosis), từ đó dẫn đến hoại thư hay ung
thư da, viêm răng, khớp...Hiện tại trên thế giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa
bệnh nhiễm độc asen.

R—As—o + 2R-SH *■ R— As^

SR'

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

Liên quan đến việc xác định, đánh giá tác động của âsen đối với cơ thể, ở 
Việt Nam trong một số năm gần đây đó có các nghiên cứu phân tích mẫu tóc, mẫu
máu để xác định hàm ỉượng asen.

Nghiên cứu phân tích hàm lượng asen trong tóc cho thấy sự tương đồng giữa
các vùng ô nhiễm nước ngầm đo asen. sổ liệu phân tích tại Thượng Cát (điểm đối
chứng với nước không bị nhiễm Asen, A s > 5 0 ^ ^ ) cho thấy giá tri Asen trong tóc
người ở mẫu đối chứng chi là 0,27 mg/kg (trong khoảng 0,04 - 0,84 mg/kg), ữong
khi đó ở mẫu nghiên cửu bị nhiễm asen là 0,79 mg/kg (0,01 - 3,3 mg/kg) và 1,61
mg/kg (0,16 - 10,36 mg/kg). Tại Sơn Đồng, 70% số mẫu có nồng độ asen trong tóc
lớn hơn lmg/kg, có những mẫu lên tới 10 mg/kg. Kết quả này cỏ thể so sánh với
nghiên cứu ở vùng Tây Đengan Ấn Độ, nơi bị nhiễm asen nặng với hàm lượng asen
trong tóc người đến khoảng 3-10 mg/kg trong khi giá trị tiêu chuẩn của WHO là
0,002 - 0,2 mg/kg. Kết quả nghiên cứu tại Hà Nam năm 2004 cũng cho thấy có biểu
hiện nhiễm độc mãn tính, làm tăng trội theo một số bệnh như tiêu hoá, tâm thần,
bệnh xương khớp, tim mạch, viêm phổi.

Nhiễm độc As không phân biệt độ tuổi, từ trẻ em đến người già. Nhưng qua
các số Ịiệu nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ bị nhiễm bệnh này thuộc về nữ nhiều hơn
nhiều lần so với nam giới. Nếu người dân sừ đụng nguồn nước cỏ nồng độ asen là
0,75mg Asen/lit trong 1 năm thì theo thống kê cho thấy tỷ lệ phát bệnh là năm
28,8%; 3 năm là 35,52%; 4 năm là 42,2%; 5 năm là 62,9%. Khu vực nào có khí hậu
khơ và nóng thì tỷ lệ nhiễm cao hơn, nhưng dấu hiệu bệnh lại dễ nhận thấy vào mùa
đơng. Vùng nào kinh tế phát triển thì ít bị nhiễm bệnh hơn.

2. Tình trạng ơ nhiễm asen trên thế giới và ở Việt Nam

2.1. Ô nhiễm asett trên thể giới

Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị nhiễm bệnh đen và
rụng móng chân, sừng hoá đa, ung thư da...do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có
nồng độ asen cao. Nhiều nước phát hiện hàm ỉượng asen rất cao trong nguồn nước
sinh hoạt như Canada, Alaska, Chile, Arhentina, Trung Quốc, India, Thái Lan... đặc
biệt tại Bangladesh.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

sống trong những vùng có nguồn gốc bị ơ nhiễm asen cao, tập trung nhiều nhất ở 
tính An Huy, Sơn Tây, Nội Mông, Ninh Hạ và Tân Cương. Tại Sơn Tây đã phát 
hiện 105 làng bị ô nhiễm asen. Hàm ỉượng asen tối đa thu được trong nước uổng ỉà 
4,43 mg/1 gấp 443 lần giá trị asen cho phép của tổ chức y tế thế giới WHO

Khu vực có vấn đề lớn nhất là vùng đồng bằng châu thổ sông Ganges nằm
giữa Tây Bengal của Ắn Độ và Băngladesh (Chowdhury và cộng sự, 1999). Ở Tây
Bengal trên 40 triệu người có nguy cơ nhiễm độc asen do sổng trong khu vực có
nồng độ asen cao. Tới nay đã có 0,2 triệu người bị nhiễm và nồng độ asen tổi đa
trong nước cao gấp 370 lần so với nồng độ cho phép của WHO. Tại Bangladesh,
trường hợp đầu tiên nhiễm asen mới được phát hiện vào năm 1993, nhưng đến nay
có tới 3.000 người chết vì nhiễm độc asen mỗi năm và 77 triệu người có nguy cơ
nhiễm asen. Tổ chức y tế Thế giới đã phải coi đây là "vụ nhiễm độc tập thể lớn nhất
trong lịch sử".

Con số bệnh nhân nhiễm độc asen ở Archentina cũng tới 20.000 người. Ngay
cả các nước phát triển mạnh như Mỹ, Nhật Bản cũng đang phải đối phó với thực
trạng ơ nhiễm asen. Ở Mỹ, theo những nghiên cửu mới đây nhất cho thấy trên 3
triệu người dân Mỹ cỏ nguy cơ nhiễm độc asen, mức độ nhiễm asen trong nước
uống đao động từ 0,045 - 0,092 mg/1. Cịn ở Nhật Bản, những nạn nhân đầu tiên có
triệu chứng nhiễm asen được phát hiện từ năm 1971, cho đến năm 1995 đã có 217
nạn nhân chết vì asen.

2.2. Ơ nhiễm asen tại Việt Nam

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

Bảo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

B A N ĐO C A C KHU v u c N H I Ẻ M A S E N {THẠCH TÍN) TREN TOAN Q UOC

Hình ỉ. Bàn đồ các khu vực bị ồ nhiễm asen

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Hình 2. Các khu vực bị nhiễm asen tại miền bắc Việt Nam

Cũng theo khảo sát mới đây của UNICEF và một sổ đom vị nghiên cứu của
Việt Nam khiến người ta giật mình khi thấy hệ thống nước ngầm toàn vùng Hà
Nam bị nhiễm asen. Trong lúc nước mặt cũng bị ô nhiễm ừầm trọng bởi sản xuất và
sinh hoạt, mức ô nhiễm thạch túi trong nước ngầm ở đây thuộc hàng cao nhất tồn
quốc, có nơi gấp 100 - 500 lần mức cho phép. Tỷ lệ người mắc các chứng bệnh
nguy hiểm nghi liên quan tới asen ngày càng cao. Hàng ừăm trường hợp khác được
xác định có các biểu hiện thay đổi sắc tố da, sừng hóa, thậm chí mắc bệnh hiểm
nghèo như ung thư, V . V . . . M Ộ Í chuyên gia UNICEF cho biết, 62% sổ giếng khoan

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

Hồng, sông Nhuệ, sông Đáy, sông Châu Giang, đoạn chảy qua Hà Nam đều ô
nhiễm nghiêm trọng

3. Một số phương pháp xử lý asen

Ở nhiều khu vực nước bị ô nhiễm asen khá cao và có rất ít nguồn nước
không bị nhiễm asen hoặc các hợp chất khác. Chính vì vậy mà những khu vực này
cần thiết phải có cơng nghệ xử lý asen hiệu quả. Rất nhiều công nghệ đậ được
nghiên cứu để xử lý asen. Tất cả các công nghệ này đều dựa vào các quá trình hố
học cơ bản và cỏ thể tóm tắt như sau:

3.1. Oxỉhố/kkử

Hầu hết các cơng nghệ xử lý asen chỉ có hiệu quả cao đối với việc loại bỏ
asen ở dạng As(V), vì vậy As(III) thường được oxi hố lên trạng thái As(V) trước
khi xử lý. Gác tác nhân hoá học thường được sử dụng để oxỉ hố Asenit thành
Asenat bao gồm : khí clo, khí ozon, kali pemanganat, hydro peoxi, tác nhân Fenton's
(H202/Fe3+)...MỘt số chứa chất rắn như mangan oxit cũng được sử dụng để oxi hoá
asen. Ngồi ra người ta cịn cỏ thể xử lý trực tiếp các bức xạ từ mặt trời để oxi hố
asenit thành asenat với sự có mặt của các chát xúc tác như: Sunfiia, Fe3+, xitrat....

Nếu chỉ sử dụng q trình oxi hố thì không thể loại bỏ asen ra khỏi đung
dịch. Vì thế, quá trình này thường phải kết hợp với các quá trình keo tụ, hấp thụ
hoặc ừao đổi ion.

3.2. Trao đổi ion

Trao đổi ion có thể được xem là một là một dạng đặc biệt của phương pháp
hấp phụ. Trao đổi ion là q trình thay thế vị trí của các ion bị hấp phụ trên bề mặt
chất rắn bởi các ion hoà tan trong dung dịch. Nhựa trao đổi ion được sử dụng rộng
rãi trong việc xử lý nước để ỉoại bỏ các chất hoà tan không mong muốn ra khỏi
nước, các loại nhựa này có một bộ khung polyme liên kết ngang, được gọi là nền,
thông thường nền này được tạo thành do polystyren liên kết ngang với
đivinyỉbenzen. Các nhóm chức tích điện liên kết với nền thông qua các liên kết
cộng hoá trị. Phương pháp này rất hiệu quả trong việc loại bỏ asen. Tuy nhiên, nếu
trong dung dịch, nồng độ các ion cạnh tranh với asen (như sunfat, florua, nitrat....)
lớn, hiệu suất của quá trình sẽ giảm đi một cách đáng kể.

3.3. Kết tủa, cộng kểt

Quá trình này chuyển asen từ dạng tan thành các dạng ít tan như canxi asenat
bằng phản ứng hố học, sau đó loại bỏ chúng nhờ quá trình lắng hoặc iọc, nhưng

việc xử lý chất thài rắn của quá trình này là một vấn đề.

3.4. Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ là tạo ra các vật liệu có diện tích bề mặt lớn, có ái lực
lớn với các dạng asen hoà tan và sử dụng các vật liệu đó để loại bỏ asen ra khỏi

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

nước. Người ta đã phát hiện ra khả năng hấp phụ asen của nhôm đã hoạt hố AỈ2O3,
các vật liệu có chứa oxit, hydroxit sắt, các loại quặng tự nhiên: Limonit, latent....
3.4.1. Động học của quá trình hấp phụ

Hấp phụ là một quá trình thuận nghịch và có thể được mơ tả như một phản
ứng hoá học:

A + o "<=> A'
k2

Trong đỏ: A là chât bị hâp phụ

o là đại lượng biểu thị cho chỗ trống trên bề mặt chất rắn
A’ là chất bị hấp phụ đã chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ
ki, k2 là các hằng số tốc độ của quá trình hấp phụ và giải hấp
Quả trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn:

- Khuếch tán ngoài: quá trinh di chuyển chất cần hấp phụ từ dung dịch nước
thải tới bề mặt hấp phụ

- Quá trình giữ tạp chất trên bề mặt chất hấp phụ

- Khụếch tán trong: quá trình di chuyển các chất vào bên trong các lỗ
mao quản.

Thường giai đoạn hấp phụ giữ chất trên bề mặt xảy ra nhanh do đỏ tốc độ
chung của cả quá trinh phụ thuộc vào tốc độ của giai đoạn khuếch tán ngoài hoặc
khuếch tán trong.

-Vận tốc khuếch tán ngoài phụ thuộc vào tốc độ khuấy trộn, vận tốc dòng
chảy, nhiệt độ....

-Vận tốc khuếch tán ừong phụ thuộc vào kích thước hình dạng mao quản,
kích thước của chất bị hấp phụ.

3.4.2. Tốc độ của quả trình hấp phụ

Tốc độ của q trình hấp phụ được tính bằng lượng chất bị hấp phụ trên một
đơn vị thể tích chất hấp phụ trong một đơn vị thời gian. Nếu coi quá trình hấp phụ
phụ thuộc bậc nhất vào sự biến thiên nồng độ theo thời gian thì tốc độ hấp phụ được
xác định:

r = ^ = k . ( C i - c,)

dt

Trong đó : k là hệ số chuyển khối, tính cho một đơn vị thể tích chất hấp phụ (s'1) 
Ci là nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ (mg/1)

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cẩp ĐHQG

3.4.3. Tải trọng hấp phụ

Tải trọng hấp phụ là một đại ỉượng biểu thị khối ỉượng chất bị hấp phụ trên 
một đơn vị khối lượng của chất hấp phụ tại trạng thái cân bằng ở một nhiệt độ và
nồng độ xác định.

q - ( c , - c t) y

m
Trong đỏ: V là thể tích đung dịch (1)

m là khối lượng chất hấp phụ (g)
Cj là nồng độ chất ban đầu (mg/1)

Ci là nồng độ dung dịch khi chất hấp phụ đạt cân bàng (mg/ỉ)
Cũng có thể biểu diễn đại lượng hấp phụ theo khối lượng chất bị hấp phụ
trên một đơn vị diện tích bề mặt vật liệu hấp phụ như sau:

Q — (C ,-C ,).r

4 mS

Trong đỏ: s là diện tích bề mặt riêng của vật liệu hấp phụ (m2)
3.4.4. Các phương trình cơ bản của quả trình hấp phụ

Người ta có thể mơ tả một q trình hấp phụ dựa vào đường đẳng nhiệt hấp
phụ. Đường đẳng nhiệt hấp phụ mô tả sự phụ thuộc giữa tải trọng hấp phụ tại một
thời điểm vào nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch (hay áp suất
riêng phần trong pha khí) tại thời điểm đỏ. Đường đẳng nhiệt hấp phụ tại một nhiệt
độ nào đó được thiết lập bằng cách cho một lượng xác định chất hấp phụ vào một

lượng cho trước dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ. Sau một thời
gian đo nồng độ cần bàng của chất bị hấp phụ trong dung dịch. Lượng chất hấp phụ
được tính theo cơng thức:

m = (Q - Q ).v
Trong đó\ m là lượng chất bị hấp phụ (g)

Cj là nồng độ ban đầu của chất bị hấp phụ (mg/1)
Cị là nồng độ cuối của chất bị hấp phụ (mg/1)

V là thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (1)

Các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ được đùng rộng rãi nhất là phương
trình Langmuừ và Freundlich.

* Giải hấp phụ

Giải hấp phụ là quá trình ngược với hấp phụ, tách chất bị hấp phụ trên bề
mặt chất rắn ra ngoài dung dịch. Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sừ dụng các yếu
tố bất lợi với hấp phụ.

Đổi với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động thông
qua các yếu tổ sau:

- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp phụ.
- Tăng nhiệt độ cũng có tác dụng làm lệch hệ số cân bằng vì hấp phụ là quá
trình tỏa nhiệt, về thực chất là làm yếu tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

- Sự dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề

mặt chất rắn.

- Sử dụng tác nhân ỉà vi sinh vật.

Giải hấp phụ là phương pháp tái sinh chất hấp phụ đề cỏ thể tiếp tục sử dụng
ỉại nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế. Nêu chất hấp phụ rẻ mà tái sinh tốn
kém thì chỉ nên sử dụng chất hấp phụ một lần rồi bỏ, tuy nhiên cịn phải tính đến
vấn đề bảo vệ mơi trường.

Dựa ứên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, người ta sử dụng một số các
phuơng pháp tái sinh: tái sinh nhiệt, phương pháp hóa lý và phương pháp vi sinh.
5.5. Các phương pháp vật lý

Một số kĩ thuật cùa phuơng pháp này như: Thẩm thấu ngược, màng lọc nano,
điện thẩm tách có khả năng ỉoại bỏ tất cả các dạng asen hoà tan ra khỏi nước. Trong
quá trình này, người ta cho nước chảy qua một màng lọc đặc biệt, các chất ô nhiễm
được giữ lại nhờ các tương tác vật lý. Đê xử lý nước bằng phương pháp lọc màng,
trước hết người ta phải loại bò các chất rắn lơ lửng và đưa asen về dạng As(V).

Tách pha rắn và pha lịng: Q trình này thường được sử dụng để tách các
chất rắn được tạo ra do quá trình kết tủa, keo tụ ra khôi dung dịch. Các kĩ thuật tách
thường thấy là lắng và lọc, ưong đó, phương pháp lọc bằng một lớp cát dày thượng
cho hiệu quả cao.

Hầu hết các công nghệ xử lý asen đều phải sử dụng đồng thời hoặc tuần tự
các quá trình trên. Sau đây là hiệu quả loại bỏ của một số công nghệ và ưu điểm,
nhược điểm của các công nghệ đó.

Bảng 1. Hiệu quả xử lý asen của một sổ công nghệ
Công

nghệ 
xử lý

Nồng độ asen 
ban đầu

Nồng độ 
asen còn lại

Ưu điểm Nhưực điểm

Kêt tủa
cùng với
sắt

Asenat 350^» ^ 6 ^ n - Chi phí, vơn

tương đối thấp
Q trình
tương đối đom
giản

- Các hoá chât
thông dụng

- Tạo ra chât thải
ran độc hại

- Hiệu quả thấp

trong việc loại bò
As (III)

- Phải thực hiện
quá trình oxi hố
trước khi xử lý
Asenit 3 5 0 ^ ^ \A 0 ^ n

Asenat 560^2^

Asenat300^^ 6« s /z
Asenit 300 138 vgtl
Kêt tủa

cung VƠI

nhôm

AseiiatSSO^" 74 ỊtgU
Asenit350 263 v&n
Asenat 300 3 0 ^ ỵ/
Asenit 3 0 0 ^ ^ 249 Mgtl
Nhơm đã

hoạthố'

Asenat 1 0 0 ^ ^ 4 vgỉt

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Bảo cáo nghiêm thu đề tài cấp ĐHQG

Trao đổi
ion

Asenat 1 0 0 ^ ^ <800 1*8 tl - Hiệu quả cao - Chi phí tương
đối cao

Asenat 68 mg/1 12,2 mg/1

Thẩm
thấu
ngược

A s e n a t3 7 ^ ^ 7 VẵIỈ - Hiệu quả cao
- Không tạo ra
chất thải rắn
độc hại

- Có thể loại bỏ
các chất gây ơ
nhiểm khác

- Chi phí cao
- Tạo ra nước
thải độc hại

Asenat 51 VgM 1,5«*//
Điện thẩm

tách

Asenat 1 8 8 ^ ^ 1 3 6 ^ ;/

Than hoạt
tính

Asenit 5 0 0 ^ ^ 300 V&Ịl - Chi phí thâp - Hiệu quả khơng
cao

* Theo lý thut có rât nhiêu cơng nghệ xử lý nhưng đê lựa chọn công nghệ 
xử lý phù hợp, phải căn cứ vào các điều kiện cụ thể của mỗi địa phương như:

- Loại nguồn nước, khả năng khai thác và cung cấp nước từ các nguồn
khác nhau

- Điều kiện địa chất, thuỷ văn, khí tượng, vị trí địa lý, thời tiết...
- Loại đối tượng sử dụng nước, quy mồ công suất trạm cấp nước.
- Chất lượng, yêu cầu chất lượng nước cấp.

- Nguồn gốc quy mô mức độ ô nhiễm
- Công nghệ, thiết bị hiện có

- Mật độ đân cư, tâp quán sinh hoạt và sử dụng nước

- Khả năng tài chính, hình thức tham gia của cộng đồng cư dân
- Khả năng sử đụng nguyên vật liệu, năng lượng tại địa phương

* Đổi với Viêt Nam, trong thời gian trước mắt có thể nghiên cứu lựa chọn
các giải pháp mang tính định hướng như sau:

- Tạo két tủa/ lắng

- Keo tụ/ lắng
- Lọc

- Hấp phụ bằng các vật liệu phù hợp
- Oxy hoá, kết tủa, lắng, lọc

- Sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời
* Các tiêu chí lựa chọn cơng nghệ phù hợp

- Chất lượng nước sau xử lý phải đạt yêu cầu sử dụng
- Công nghệ đơn giản

- Giá thành thấp
- Tiết kiệm điện năng

- Có khả năng áp dụng cho các loại nguồn nước khác nhau, công suất cấp
nước, quy mô phục vụ khác nhau

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

CHƯƠNG II. THựC NGHIỆM
1. Đốỉ tượng và phuvng pháp nghiên cứu

1.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong đề tài này là nghiên cứu loại bỏ asen trong nước
ngầm để sản xuất nước sinh hoạt bằng vật liệu cát đen biến tính

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp thực nghiệm bao gồm:
- Chế tạo vật liệu hấp phụ

- Xác định tính chất bề mặt và cấu trúc vật liệu đã chế tạo được bàng kinh
hiển vi quét SEM

- Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ trên vật liệu đã chế tạo
- Nghiên cứu giải hấp của vật liệu chế tạo

2. Hoá chất, dụng cụ

2.1. Hoáchất

* Dung dịch asen chuẩn 1 (gA)\ Cân chính xác 1,320 gam As203 tinh khiết
phân tích, cho vào bình định mức 1000 ml; thêm một lượng nhỏ nước cất, 2 gam
NaOH và lắc đều cho đến khi tan hết. Dùng dung dịch HC1 1:1 axit hoá dung dịch
đến phản ứng axit sau đó điền nước cất đến vạch định mức. Trộn đều và bảo quản
dung dịch trong chai nhựa pp hoặc PE.

* KMnOị tinh khiết hoá học: Cân 11,8530 gam KMn04 trên cân phân tích,
hồ tan trong nước cất có thêm 2 ml H2SO4 đặc (98,8%). Sau đó cho vào bình định
mức 1000 ml và định mức bằng nước cất đên vạch. Bảo quản dung dịch trong chai
thuỷ tinh sẫm màu có nút kín.

* FẹS04.7 H2O tinh khiết hoả học: Cân 62,5525 gam FeS04.7 H20 trên cân

phân tích, hồ tan trong 200 ml H2SO4 10%. Sau đó cho vào bình định mức 1000 ml
và định mức bẳng nước cất đến vạch.

* Dung dịch KI 10%: Cân 10 gam KI tinh khiết hố học, hồ tan trong cốc 
với 30 ml nước cất, rồi cho vào bình định mức 100 ml đã tráng rửa bàng nước cất.
Tráng rửa cốc cân 3 lần rồi thêm nước cất đến vạch định mức, đậy nút bình, lắc đều.

Dung dịch KI pha xong đựng trong chai màu, có nút kín.

* Dung dịch SnCỈ2 bão hồ: Cân 40 gam S11CI2.2H2O tinh khiết hố học, hồ

tan bằng 100 ml HC1 đặc. Đun nóng nhẹ, dung dịch được bảo quản trong bình thuỷ
tinh có nút kín.

* Giấy tẩm Pb(CH3COO) 2: Cân 10 gam Pb(CH3COO)2 tinh khiết hoá học,
hoà tan trong 100 ml nước cất. Dung đich pha xong átrợc tẩm đều lên-giấy-teGy-^ể

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

Bảo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

khô tự nhiên. Giấy tẩm Pb(CH3COO)2 được cát với kích thước 50 X 50 mm và bảo 
quản trong ỉọ thuỷ tinh màu.

* Giấy tâm HgBr2". Hoà tan 4 gam HgBĩ2 trong 100 ml cồn 95 %. Dung dịch

pha xong được tẩm đều lên giấy lọc, để khô tự nhiên. Giấy tẩm HgBr2 được cắt với
kích thước 3 x 150 mm và bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu, kín.

* Dung dịch HCl 1:2: Được pha từ dung dịch HC1 đặc vói tỷ lệ thể tích HC1 
đặc và nước cất ỉà 1:2. Dung dịch pha xong được đựng trong lọ thuỷ tinh cỏ nút kín.

* Dung dich NaOH 5 M: Cân 200 gam NaOH tinh khiết hố học hồ tan từ 
từ trong 800 ml nước cất khơng có C02, khuấy cho tan hết, để nguội và định mức
thành 1 lit bằng nước cất khơng có C02. Dung dịch được bảo quản trong chai nhựa
nút kín.

* Kẽm hạt tinh khiết hoả học.

2.2. Dụng cụ

- Thiết bị đo SEM Jeol JMS 5410 Lv Scanning Electron Microscopy
- Cân kỹ thuật Presica XT-1200C

- Cân phân tích Adventuer ™OHAUS, Thuỵ Sỹ.
- Tủ sấy Model 1430 D, Đức

- pH Meter: Model XT 1200C, Thuỵ Sỹ
- Máy khuấy từ HC 502 (Anh).

- Máy nhiễu xạ tia X - D8 Advance - Bruker
- Tủ hút

- Máy lắc
- Rây cỡ 1 mm

- Bình định mức : 50, 100, 250, 500, 1000 ml
- Bình nón 250 ml

- Pipet: 1,2, 5,10,25, 50 ml

- Ống đong: 100,200, 500, 1000 ml

- Giấy lọc băng xanh, Phễu, giấy chỉ thị pH, Bát sứ

2.3. Chế tạo vật liệu

2.3.1. Chuẩn bị vật liệu cát đen

Cát đen sau khi lấy về được rây để chọn cờ dưới lmm. Sau đó đem rửa sạch
và ngâm vào dung dịch axit HC1 1:3 trong thời gian 12 giờ. Tiếp đó, đem ra rửa
sạch và sấy khô.

2.3.2. Cổ định mangan dioxit trên vật liệu mang

Các bước tiến hành:

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

• Rót tiếp vào cốc 225mỉ dung dịch MnSƠ4 0,1M và khuấy đều cho phản
ứng xảy ra hoàn toàn

2KMnơ4 + 3MnS04 + 2H20 -> 5Mnơ2 + K2S04 + 2H2SƠ4
• Dùng máy lọc hút chân khơng loại bỏ nước, sau đỏ đem sấy khơ cát
• Lấy cát ra rửa lại cho sạch ion sunfat bám trên bề mặt

• Sấy cật ở 105°c trong 2h cho khơ.

Vật liệu thu được có màu đen, được bảo quàn trong lọ khơ có nút kín.
2.3.3. Kết quả chụp SEM của vật liệu

Từ ảnh SEM cho thấy vật liệu hấp phụ gồm các hạt tinh thể MnC>2 có kích
thước khá đồng đều bám trên bề mặt cát.

2.4. Phân tích asen bạng phương pháp so màu trên giấy tầm íhủy ngần Bromua
2.4.1. Quy trình phân tích

Lấy một lượng chính xác mẫu cần phân tích (V=50ml) vào bình định mức
100ml. Sau đó thêm lần lượt 25ml HC1 1:2 và 1 ml KI để khử toàn bộ As(V) về
As(III). Để yên khoảng 15 phút. Lượng Ỉ2 giải phóng làm cho dung dịch có màu

vàng. Cho 2 giọt SnCỈ2 bão hòa vào trong thiết bị lẳc đều để khử Ỉ2 về dạng I*.

Giấy tẩm HgBr2 kích thước 3xl50mm được cho vào ống thủy tinh nhỏ, đài,
khô, có nút cao su, được nối với thiết bị. Tiếp theo, quấn giấy tẩm Pb(CIỈ3COO)2

vào phần trên của bình, cho 3 gam kẽm hạt vào rồi nối ống thủy tinh có chứa giấy
tẩm HgCl2 vào miệng bình.

Khí ASH3 được sinh ra đo phản ứng của asenit với hidro mói sinh sẽ bốc lên,
làm giấy tẩm HgBr2 chuyển tò màu trắng sang màu vảng nâu. Để phản ứng xảy ra
trong 60 phút.

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Bảo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

2.4.2. Lập đường chuẩn xác định asen

Từ dung dịch asen gốc nồng độ lg/1, pha ra các dung dịch có nồng độ từ 10

đến lOOOppb để lập đưởng chuẩn xác định asen. Lẩy 50mỉ các dung dịch trên tiến 
hành đo theo phương pháp nhuộm màu HgBr2. Các kết quả được trình bày ở các 
bảng 2 và 3, các hình 7 và 8.

Bảng 2. Đường chuẩn xác định asen trong khoảng nồng độ

c <

100 bbp

C(ppb) 10 20 30 40 50 60 70 80 90

h(mm) 1,2 1,6 2,7 4,6 5,3 6,1 7,4 8,8 10

h(mm)

Hĩnh 7. Đường chuẩn xác định asen trong khoảng nồng

độ c

<100ppb 
Phương trình hồi quy thu được: y = 0,112x - 0,341

Bảng 3. Đường chuẩn xác định asen trong khoảng nồng độ ỈOOppb + ỈOOOppb

C(ppb) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

h(mm) 6,05 11,2 17,6 21,3 27,8 34,3 37,4 44,2 48,3 52,1

____ ___tlimrr0__ ____

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

Phương trình hồi quy thu được: y = 0,052x + 1,293
2.5. Phăn tích asen bảng phương pháp phổ hop thụ nguyên từ

Nguyên tẳc: Khi các nguyên tử ở trạng thái khỉ tự do trên mức năng lượng cơ

bản, nếu chiếu vào đám hơi đó một chùm sáng có bưởc sóng đặc trưng cho nguyên 
tử đố thi nỏ sẽ hấp thụ chọn ỉọc một số tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ 
nguyên tử của kim loại đó. Trong những điều kiện nhất định tồn tại một mối quan 
hệ giữa cường độ của vạch hấp thụ và nồng độ của nguyên tổ đó trong mẫu theo 
biểu thức:

Ĩ = K * Ơ (1)

Trong đó: I - cường độ vạch phô hâp thụ nguyên tử
K - hằng sổ kinh nghiệm

c - nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu
b - hàng số nằm trong vùng có giá trị 0 < b < 1

ứng với mỗi vạch phổ hấp thụ ln tìm được một giá trị C0 của nguyên tố
cần phân tích và nếu:

* Co < c x thì ln có b < 1 và b —> 0 khi c x tăng.

* c x < c 0 thì ln có b = 1, khi đỏ (1) có dạng I = K*c (2)

Vậy nếu b = 1 thì quan hệ giữa I và c là tuyến tính cịn b -ệ 1 thì quan hệ đó 
khơng cịn tuyến tính nữa. Cơng thức (1) là phương trình cơ bản của phép đo định
lượng xác định các kim loại theo phương pháp phổ hấp thụ ngun tử.

Quy trình chuẩn bị mẫu phân tích:

Các mẫu trước khi phân tích phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS được chuẩn bị
theo quy trình sau:

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

CHƯƠNG IIỈ. KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

1. Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen của vật liệu mangan dioxit bọc cát

1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hẩp phụ asen

Cách tiến hành: Cho vào 5 bình tam giác 250ml, mỗi binh lOOral dung dịch

asen có nồng độ ban đầu ỉà 500ppb, điều chỉnh pH lần lượt theo các bình là 3, 5, 7,
9,11. Sau đó thêm vào mỗi bình 2 gam vật liệu, lắc nhẹ trong 4h rồi để lắng xuống, 
lọc lẩy 50mỉ dung dịch đem xác định nồng độ asen còn lại bằng phương pháp so
màu trên giấy tẩm thủy ngân Đromua. Két quả thí nghiệm được biểu diễn trong

bảng 4.

Bảng 4. Anh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ

pH 3 5 7 9 11

Cj(ppb) 390,52 265,52 78,04 205,90 428,98

H (%) 21,89 46,89 84,39 58,82 14,20

90 -|
80 -ị
70 T 
60 -Ị 
50 -ỉ
! 40 !
X 3 0 1
20 -Ị

10 -ị

0 ị

0 2 4 6 8 10 12

__________________________________________pH_________________ ____________ _

Hình 9. Anh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen

Từ kết quả thực nghiệm ta thấy, ở cùng một điều kiện nhiệt độ, thời gian và

tốc độ lác như nhau, khả năng hấp phụ asen bị ảnh hưởng rõ rệt bởi pH. Khả năng
hấp phụ là tốt nhất tại pH=7, giảm dần trong môi trường axit và bazơ.

Sự thay đổi khả năng hấp phụ cùa vật liệu theo pH có thể được giải thích như sau:
• Vật liệu chứa MnƠ2 nên có thể phản ứng và bị hồ tan một phần ở pH thấp.
• Asen trong mơi trường axit tồn tại phần lớn ở dạng As(III), trong khi đó

dạng. As(V) cỏ khả năng được hấp phụ là tốt nhất.

• Ở pH cao asen có thể bị giải phóng ra khỏi vật liệu hấp phụ theo cơ chế
trao đổi ion.

1.2. Nghiên cứu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vệt tìệu

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

Báo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

Bảng 5. Thcri gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu_________________ _

-80

ị

Ệ t Ệ ệ * * A

6 0 -Ị

/

g 40 i /
1 30 -ị

20 ị 
1 0 -Ị

ị

---T---0 1 2 3 4 5 6

______ t(h)_ ________

Hình 10. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu

Từ đô thị ta thây hiệu suất hấp phụ của vật liệu tăng dần theo thời gian. Thời
gian đạt cân bằng hấp phụ là 4 giờ. Vậy khi sử dụng vật liệu ta chỉ tiến hành trong
khoảng thời gian cần thiết là 4 giờ.

1.3 Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen của vật liệu trong điều kiện tình

Cách tiến hành: Cho vào 10 bình tam giác 250ml, mỗi bình 100ml dung dịch 
asen cỏ nồng độ ban đầu là: 500ppb, lppm, 2ppm, 4ppm, ìoppm, 20ppm, ìooppm,
200ppm, 300ppm, 400ppm. Chuẩn pH =7, sau đó thêm vào mỗi bình lg vật liệu, lắc 
nhẹ trong các khoảng thời gian khác nhau rồi để lắng xuổng, lọc lấy 50ml dung dịch
đem xác định nồng độ asen còn lại bằng phương pháp so màu trên giấy tẩm thủy
ngân Bromua.

Bảng 6. Ket quả tải trọng hấp phụ của vật liệu trong điều kiện tĩnh

CQ: Nồng độ asen trước khỉ hấp phụ (mg/ỉ)

Cị: Nồng độ asen cân bằng trong dung dịch

(mg/ỉ)

q: Tải trọng hấp phụ (mg/g)

Co(ppm) CKppm) q(mg/g)

0,5 0,058 0,044

1 0,346 0,065

2 0,825 0,117

4 1,911 0,209

10 5,179 0,482

20 11,349 0,865

100 74,921 2,508

200 156,486 4,351

300 244,18 5,582

400 342,10 5,789

Thời, 
gian (h)

c,

(ppb)
H
(%)
0,5 615,5 38,44

1 475,1 52,48
1,5 255,9 74,40
2 234,7 76,52
2,5 223,2 77,68

3 221,3 77,87

3,5 203,9 79,60

4 194,4 80,56

4,5 192,4 80,75

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

Đuờug iiãp pliụ đàng nhiệt Lansmuứ

<1 = q«~T b.Cf/( l4 b .C f)

ía=0.99327084 DFAdj ^ .9 9 1 3 + 5 2 2 FưSldErr=020689295 Fítat=li80.855 
qn*x= 8.7759055 (n*/g)

5 = 0.0062239064

Cf (mg.l)

Hình 11. Đường xác định tải trọng hấp phụ của vật liệu

Nhận xét: Các kết quả khảo sát cho thây mơ hình Langmuừ mơ tả tơt sơ liệu 
thực nghiệm, điều này thể hiện qua hệ số hồi quy r2.

Tải trọng hấp phụ cực đại qmax tính theo mơ hình Langmuir của vật liệu hấp

phụlàqmax=8,77mg/g.

2. Khảo sát khả năng hấp phụ động của vật liệu
Đặc trưng của vật liệu dùng trong hâp phụ động:

s Vật liệu ở dạng hạt

s Có khả năng hấp phụ cao, có tính chọn lọc và có tốc độ hấp phụ nhanh 
s Có hiệu quà tốt đối với cả As(III) và As(V)

s Khơng bị tan trong nước

s Có thể tái sinh và thu hồi, có giá thành thấp

Quả ữình hấp phụ động: Chuẩn bị đung dịch asen nồng độ 500ppb, cột hấp 
phụ có thể tích 25ml. Nhồi vào cột 21 fig vật liệu. Cho dung dịch asen chảy qua cột 
với tốc độ trung bỉnh lml/phủt. Mỗi một Bed - Volume tương ứng với 25ml, cứ 10
Bed-Volume đem xác định nồng độ asen một lần.

Tại lần đo thứ 8, nồng độ asen đo được 9,5ppb. Như vậy cột hấp phụ có thể
xử lý được 21 dung dịch asen nồng độ SOOppb đạt đến tiêu chuẩn cho phép
(<10ppb).

Quá trình giải hấp

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Bảo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

Cho dung dịch NaOH 0,1M chạy qua cột với tốc độ lml/phút. Kết quả được
trình bày ở bảng 7.

Bảng 7. Kết quả giải hấp vật liệu

Tính tốn cân bằng vật chất cho thấy sau 3 bed-
volume đầu tiên khoảng 92% asen đã được giải hấp.

STT Bed

volume

c

(ppm)

1 1 8

2 2 4

3 3 1

4 4 0,2

3. Khảo sát hấp phụ đối vói mẫu nước thực tế

3.1, Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

Quy định lẩy mẫu:

Trước khi lấy mẫu nước giếng khoan, mẫu nước để thử nghiệm, ít nhất phải
bơm rửa đường ống với 3 lần thể tích nước của đường ống. Chai lấy mẫu được xúc
rửa 3 lần bằng mẫu nước của chính nước giếng đó.

Quy trình lẫy mẫu:

- Mẩu nước được lấy tại đầu ra của bơm hút đựng vào các chai đựng mẫu
chuyên đụng, vị trí lấy mẫu, mã số và ngày lấy mẫu vào chai, sau đó mang về nơi
tập trung và phân tích mẫu ữong vịng 150 phút sau khi iấy mẫu. Tiến hành đo ngay
một sổ chỉ tiêu tại hiện trường lấy mẫu như: pH, N H /, P043',... Mầu được phân tích
tại Phịng thí nghiệm sẽ được bảo quản theo TCVN.

- Lấy mẫu phân tích hấp thụ nguyên tử: Nếu hàm lượng mẫu asen trong mẫu
nước > 50 ppb, đặc biệt > 200 ppb sẽ được axit hóa bằng 0,5 ml HC1 (1:1) để mang
về PTN phấn tích.

Bảo quản và xử lý mẫu:

Để tránh quá trình phân hủy và thay đổi đặc tính mẫu gây sai lệch trong kết
quả phân tích, mẫu lấy về cần được phân tích ngay hoặc bảo quản nghiêm ngặt đảm
bảo các đặc tính hóa lý của chúng khơng bị thay đổi.

Kiểm sốt chất ỉượng;

Thực hiện chương trình đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng
(QA/QC) trong phân tích ở phịng thí nghiệm. Các qui trình này bao gồm:

- Mầu trắng hiện trường
- Mầu đúp hiện trường

- Mầu chuẩn tham khảo (CRM)

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

3.2. Phương phập phân tích mẫu

3.2.1. Xác định Asen trong nước bằng kít thử (Bộ dụng cụ và hóa chất xét nghiệm

nhanh Asen tại hiện trường (Asenic field Kit))

Nguyên lý của các kit - xác định Asen tại hiện trường

Phần lớn các kit hiện đang được sử đụng để xác định nhanh sự có mặt của
Asen trong mẫu đều dựa vào sự khử các muối As(III), As(V) bằng hydro mới sinh
tạo thành ASH3 để kết hợp với HgCl2 hoặc HgBĩ2 tẩm trong giấy lọc và cho màu từ 
vàng đến nâu tuỳ theo hàm iượng asen có trong mẫu như Merck (Đức), Gutzeit
method- kit (BSG), Marsh method, Hach kit (Mỹ).

Các thuốc thử của từng hãng sản xuất có thể khác nhau về thành phần và tỷ
lệ, đây cũng là bí quyết để quyết định ưu điểm của từng loại kit về độ nhạy và độ
phân giải.

Sử dụng Kít thừ hãng Merck 
+ Phương pháp xác định

Khi cho bột kẽm, dung dịch axit và một tác nhân oxy hoá (để loại giá trị
nhiễu là ion sunphít) vào hỗn hợp asenic (III) và asenat(V), hydrua asenic giải
phóng phản ứng với thuỷ ngân (II) brơmua có tẩm ở vùng phản ứng của test thử và
tạo ra màu nâu vàng của hỗn hợp của muối halogenua asen và thuỷ ngân. Nồng độ
của asenic (III) và asenat (V) được xác định một cách bán định lượng bằng mắt
thường so màu của vùng phản ứng trên giấy thử với một thang màu có chỉ số nồng
độ tương đương được cung cấp cùng với bộ kiểm tra.

+ Ảnh hưởng của các chất khác đến kết quà phần tích

Giới hạn nồng độ của các chất khác có ảnh hưởng đến kết quả phân tích liệt
kê trong bảng 8.

Bảng 8. Bảng giới hạn nồng độ của các chất khác có ảnh hưởng đến kết q 
phân tích

Nồng độ các chất khác ở đơn vị mg/ỉ hoặc %

Ag+ 0.5 F* 100 n o2' 100 EDTA 1000

Al3+ 100 Fe2+ 500 n o3‘ 100 NaCl 20%

Ca2+ 1000 Fe3+ 500 PO43' 100

c r 1000 K+ 1000 s 2* 2

CN* 500 Mg2+ 1000 Sb2+ 1

CO32' 100 Mn042' 500 Se032' 1

CrCV 250 Na+ 1000 SO32 2

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

+ Hoả chất và dụng cụ 
Bộ kiểm tra gồm cỏ:

ỉ lọ dung dịch hóa chất sổ ỉ (As-1) 
ỉ ỉọ hóa chất sổ 2 (As-2)

1 lọ hóa chất số 3 (As-3)
ỉ binh phản ứng có nắp xốy

1 thìa đong hóa chất màu đỏ

1 thìa đong hóa chất màu xanh

1 bảng màu chuẩn để xác định nồng độ với các thang

(0 - 0,005 - 0,01 - 0,025 - 0,05 - 0,1 - 0,25 - 0,5)

Các hoả chất khác không bao gồm trong bộ kiểm tra:
Dung dịch asenic chuẩn CertiPƯR®, 1000 mg/1 As.
+ Chuẩn bị mẫu

Trong trường hợp mẫu có chứa nhiều hơn 0,5mg/l As3+/5+ thì ta phải tiến
hành pha lỗng mẫu với nước cất. Sau đó kết quả sẽ được nhân với hệ số pha loãng
để tính giá trị nồng độ thực của mẫu.

+ Các bước tiến hành

- Lấy vào bình phản ứng 60ml mẫu cần đo (lấy mẫu đến vạch ưên chai)
- Cho thêm vào bình phản ứng 02 giọt tác nhân 1 (As-1) rồi lắc đều.

- Cho thêm vào một thìa đỏ (bằng miệng thìa) tác nhân 2 (As-2) rồi lắc cho
tan hồn tồn

- Cho thêm vào một thìa xanh (bàng miệng thìa) tác nhân 3 (As-3) rồi đóng
ngay nắp bình phản ứng lại.

- Lật gá đỡ màu đến trên nắp bình phản ứng ra sao cho chấm trắng quay về
phía người ngồi thao tác. Lấy một que thử trong hộp đưa vào bình phản ứng qua

khe hẹp của nắp bình (phần phản ứng đưa vào trước). Đưa vào đến khi vạch mầu
xanh của que thử ngang bề mặt nắp bình thì gập gá đỡ màu đen lại. Que thử sẽ được
gá đỡ giữ chặt ở ngun vị trí đó. Thao tác từ khi mở gá đỡ đến khi cho que thừ vào
bình phản ứng phải thật nhanh để tránh sai lệch kết quả và ảnh hưởng đến sức kh
người phân tích.

Để bình phản ỏng trong vòng 20 phút và lắc 3 lần trong vịng 20 phút này.
Chú v: Tránh khơng được để que thử tiếp xúc với dung dịch bên dưới.

- Sau 20 phút lấy que thử ra, nhúng ngập vùng phản ứng vào nước sạch, vẩy
hết nước bám trên que thử, so sánh với bảng màu kèm theo để xác định xem nó
tương ứng với khoảng nào nhất trên bảng màu. Đọc nhanh giá trị nồng độ mg/1
As3+/5+ tương ứng trên bảng màu. Nếu màu khơng tương đương hồn tồn với vạch

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

nào trên bảng thì ta có thể đọc ước lượng giá trị trung bình giữa hai giá trị của hai
vạch màu trên và dưới của màu trên que thử.

+ Những điều cần chú ý trong quá trình đo:

- Màu trên vùng phản ứng của que thử có thể tiếp tục thay đổi sau khi thời
gian của phản ứng kết thúc. Điều này khơng có giá trị so với kết quả đọc được ngay
sau khỉ kết thúc thời gian phản ứng.

- Nửa màu của vùng phản ứng của que thử tương đương hoặc đậm hơn màu
tối nhất trên bảng so màu thi lặp lại phép đo nhưng sử đụng nước cất pha loãng mẫu
cho tới khi giá trị đo nhỏ hon 0,5mg/L Sau đó kết quả phải nhân với hệ số pha
lỗng để tính giá trị nồng độ thực của mẫu.

3.3. Kết quả

3.3.1. Kết quả phân tích nồng độ asen trong nước ngầm

Nơi lẩy mẫu: Trung tâm Mầm Non - xã Đồng Du - huyện Bình Lục - Hà Nam 
Sử dụng Kít thử hãng Merck để xác định asen tại hiện trường v,à các kít thử
khác để xác định amoni, photphat, Fe

Bảng 9. Bảng kết quả phân tích nồng độ asen trong nước ngầm bằng kít thử

Chỉ tiêu

Mẩu pH (mg/1)

PO 43'

(mg/1)

Fe
(mg/1)

n h4+

(mg/1)

Mn
(mg/1)

Mẩu nước giếng khoan 7,17 0,412 13,8 8,68 12,8 1,02

Tiêu chuẩn cho phép 6,5-8,5 0,01 1-2,5 0,5 1,5 0,5

3.3.2. Kết quả phân tích asen sau khi qua cột hấp phụ bằng vật liệu hấp phụ

Mâu nước ngầm sau khi lấy về tiến hành phân tích nồng độ asen băng kỹ
thuật F-AAS và cho hấp phụ động. Tiến hành quá trình hấp phụ động giống phần 2
(Khảo sát khả năng hấp phụ động của vật liệu - ữang 24). Kết quả thu được trong
báng 10.

Bảng 10. Kết quả các chỉ tiêu trong mẫu nước sau khỉ qua cột hấp phụ

STT Chi tiêu Đơn vi M l M2

1. Mn mg/1 0,8224 0,1781

2. Fe mg/1 10,3295 0,8043

3. As mg/1 0,4924 0,0076

4. Ca mg/1 78,5819 79,6066

5. Mg mg/1 41,6779 40,0652

6. pH - 6,91 7,35

7. n h4+ mg/1 15,7 11,06

8. *0 0 <UJ1

9,4 7,65

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

Báo cảo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

M2: Mâu nước qua cột hấp phụ

Qua phân tích các chi tiêu trong nước đầu vào chúng tôi thấy ràng tại nước
ngầm tại khu vực Trung tâm Trường Mầm Non - xã Đồng Du - huyện Bình Lục -
tình Hà Nam bên cạnh bị ơ nhiễm Asen (có nồng độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép
tới hơn 40 lần) cịn bị ơ nhiễm thêm về amoni và photphat.

Nước sau khi đi qua cột hấp phụ đã được loại bỏ các chất ô nhiễm: Asen đạt
tiêu chuẩn cho phép về nước uống; hàm lượng amoni, photphat tuy đã giảm nhưng
vẫn chưa đạt tiêu chuẩn về nước uống.

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

KẾT LUẬN

Qua quá trình chế tạo vật liệu, nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu
Mn02 bọc cát đã thu được những kết quả sau:

s Chế tạo thành công vật liệu Mnơ2 bọc cát, xác định các đặc trưng vật liệu
thu được qua chụp ảnh lánh hiển vi điện tử quét SEM.

S Khảo sát và thu được các điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ asen của vật 
liệu mangan dioxit bọc cát: pH tổi ưu cho quá trình hấp phụ pH = 7; Thời
gian đạt cân bằng hấp phụ ỉà 4h; Tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu
MnƠ2 bọc cát là qmax = 8,77 mg/g, vật liệu có khả năng hấp phụ tốt asen
trong nước.

S Khả năng hấp phụ động của vật liệu tương đối tốt và có khả năng giải hấp 
bằng dung dịch NaOH.

s Khảo sát khả năng hấp phụ asen của vật liệu MnC>2 bọc cát đối với mẫu nước

tại Trung tâm Mầm non, xã Đồng Du, huyện Bỉnh Lục, tỉnh Hà Nam. Kết
quả cho thấy: Mẩu nước ngầm ban đầu có nồng độ asen là 0,4924mg/l sau
khi cho qua cột hấp phụ nồng độ asen giảm còn 0,007mg/l đạt tiêu chuẩn về
nước ăn uống sinh hoạt (<0,01mg/l).

Đề tài đã góp phần vào xử lý nguồn nước bị ô nhiễm asen. Bên cạnh đó
chúng tôi cũng đang tiến hành nghiên cửu chế tạo vật liệu hỗn hợp Fe(OH)3 - MnƠ2

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

Báo cáo nghiệm thu đề tài cấp ĐHQG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Đình Bảng (2004), Bài giảng chuyên đề các phương pháp xử lỷ 
nước, nước thải, Hà Nội.

2. Lê Văn Cát (2002), Trong kỹ thuật xử lý nước & nước thải, NXB Thanh 
Niên.

3. Nguyễn Đức Huệ (2000), Bài giảng chuyên đề độc học môi trường, Hà Nội.
4. Nguyễn Kinh Quốc, Nguyễn Quỳnh Anh (2000), Đánh giá sơ bộ về độ chứa

asen và dự bảo khoanh vùng dị thường asen liên quan đến các thành tạo địa 
chất ở Việt Nam, Hội thảo quốc tế - Ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến 
sức khỏe con người và các giải pháp phòng ngừa, Hà Nội.

5. Đỗ Văn Ái, Mai trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh, Một sổ đặc điểm phần bổ 
asen Trong tự nhiên và vẩn đề ô nhiễm asen trong môi trường ở Việt Nam ”, 
Hội thảo Quốc tể về Ô nhiễm asen : Hiện trạng, Tác động đến sức khỏe cộng 
đồng và các giải pháp phòng ngừa, Hà Nội 2000, 21-32.

6. Hồ Vương Bính, Đặng Văn Can, Phạm Văn Thanh, Bùi Hữu Việt, Phạm
Hùng Thanh, 0 nhiễm asen và sức khoẻ cộng đồng, Hội thảo Quốc tế về Ô 
nhiễm asen: Hiện trạng, Tác động đến sức khỏe cộng đồng và các giải pháp 
phòng ngừa, Hà Nội, 2000, 91-101.

7. Trần Hồng Côn, Chu Thị Thu Hiền, Đồng Kim Loan, Kim ỉoại nặng trong 
môi trường nước. Một sổ kết quả phân tích và đánh giá tại khu vực Hà Nội, 
Tuyển tập cơng trình khoa học, Hội nghị khoa học phân tích hố, lý và sinh
học Việt Nam lần thứ nhất - 26/9/2000, tr. 275-278.

8. Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn, trung tâm nước sạch và vệ sinh mơi
tìuờng tỉnh Hà Nam, Báo cáo kết quả xét nghiêm nước ngầm và tình trạng ơ 
nhiễm asen và amonỉ tỉnh Hà Nam, 20/ 8/ 2002

9. Zeng, L, (2003). A method fo r preparing silica - containing ion (III) oxide 
adsorbents for arsenic removal Water Ros, www.elsevier.com

10.V.K Gupta, V.K. Saini, Neeraj Jain (2005), Adsorption o f As(III) from 
aqueous solutions by iron oxide-coated sand, www.sciencedirect.com

ll.Sanjeev Bajpai and Malay Chaudhuri (2005), Removal o f Arsenic from 
Ground Water by Manganese Dioxide-Coated Sand, www.sciencedirect.com
12.Hũlya Genẹ-Fuhrman, Peng Wu, Yushan Zhou, Anna Ledin (2007), Removal

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

PHỤ LỤC

CÁC SẢN PHẨM KHOA HỌC ĐÃ HOÀN THẢNH

*Bài bảo khoa học: 01

1. Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc. Nghiên cứu khả năng hấp phụ asen 
của vật liệu mangan dioxit bọc cát. Đã gửi đăng tạp chí Hóa học, T47, số

2A, đăng trong tháng 2/2009.

*Hưởng dẫn khóa ỉuận tốt nghiệp: 01

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ASEN 
CỦA VẶT LIỆU MANGAN D io x r r BỌC CÁT

Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc

Khoa Hoả học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

STUDY ON THE TREATMENT OF ARSEN BY AN ADSORPTION 
METHOD USING MANGANE DIOXITE COATED BY SAND

SUMMARY

Asen is very toxic. Long-term uptake o f asen contaminated water can lead to 
cancer o f the liver, lung, kidney, bladder, and skin. According to preliminary 
investigation in several provinces o f Vietnam, the content o f asen in groundwater 
overcomes the Vietnam standard for domestic water supply. The study to removal 
asen in water source has been interested in the world. This study focuses on 
preparation o f adsorption material mangane dioxite coated by sand (VLHP) and

evaluation o f VLHP for effective asen removal. Batch experimenral results showed 
that adsorption potential o f this material at pH = 7 is best, the maximal adsorption 
capacity o f VLHP is o f 8,77mg/g.

LM ỞĐẦU

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

n . THựC NGHIỆM
2.1. Chế tạo vật liệu
a, Chuẩn bị vật liệu cát đen

Cát đen được rây để chọn cỡ dưới lmm. Sau đó đem rửa sạch và ngâm vào
dung dịch axit HC11:3 trong thời gian 12 giờ. Tiếp đó, đem ra rửa sạch và sấy khô.
b, Cố định mangan dioxit trên vật liệu mang

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

2.2. Kết quả chụp SEM càa vât liệu chế tạo

Hình 2. Một số hình ảnh chụp SEM của vật liệu

Qua ảnh chụp SEM cho thấy vật liệu điều chế gồm các hạt tinh thể MnƠ2 có
kích thước khá đồng đều bám trên bề mặt cát.

n i. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Cách tiến hành: Cho vào 5 
bình tam giác 250ml, mỗi
bình 100ml dung dịch asen
có nồng độ ban đầu là
500ppb, điều chỉnh pH lần
lượt theo các bình là 3, 5, 7,
9, 11. Sau đó thêm vào mỗi
bình 2 gam vật liệu, lắc nhẹ
trong 4h rồi để lắng xuống,

asen
xác định nông độ asen còn

lại theo phương pháp so màu Từ kết quả thực nghiệm ta thấy, ở cùng một điều
trên giấy tẩm thủy ngân kiện nhiệt độ, thời gian và tốc độ lắc như nhau, khả
Bromua. Kết quả thi nghiệm năng hấp phụ asen bị ảnh hưởng rõ rệt bởi pH. Khả
được biểu diễn trên đồ thị hình năng hấp phụ là tốt nhất tại pH=7, giảm dần trong

3 môi trường axit và bazơ.

3.2. Nghiên cứu xác định thòi gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

hấp phụ của vật liệu tăng
dần theo thời gian. Thời
gian đạt cân bằng hấp phụ
là 4 giờ.

Hình 4. Thời gian đạt cân băng hấp phụ của vật liệu

3.3. Nghỉên cứu khả năng hấp phụ asen của vật liệu trong điều kiện tĩnh

Cách tiên hành: Cho vào 10 bình tam giác 250ml, mỗi binh ỈOOml dung dịch

asen có nơng độ ban đầu là: 500ppb, lppm, 2ppm, 4ppm, ìoppm, 20ppm, ìooppm,

200ppm, 300ppm, 400ppm. Chuẩn pH =7, sau đó thêm vào mỗi bình lg vật liệu, lắc
nhẹ trong các khoảng thời gian khác nhau rồi để lắng xuống, lọc lấy 50ml dung dịch
đem xác định nồng độ asen còn lại.

Đường M p pliụ đâii2 nhiệt Langmtiir 
(J.= ijiMt b.Cf/IHb.Cfi

r==0.993270&4 DF Adj t ^ . 9 9 1 34822 FuSỉdE«=0.20689295 Fsiar=!iS0.855
qmax = 8.7739055 (mg/g)

b = 0.00«22 39064

Nhận xét: Các kết quả khảo sát cho thấy mơ hình Langmuir mơ tả tốt số liệu 
thực nghiệm, điều nảy thể hiện qua hệ số hồi quy r2 = 0,9932. Tải trọng hấp phụ cực
đại qmax tính theo mơ hình Langmuir đối với vật liệu hấp phụ là qmax= 8,77 mg/g.
3.4. Khảo sát khả năng hấp phụ động của vật liệu

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

với tơc độ trung bình lmỉ/phút. Mỗi một Bed — Volume tương ứng với 25ml, cử 10

Bed-Volume đem xác định nồng độ asen một lần. Tại lần đo thứ 8, nồng độ asen đo
được 9,5ppb. Như vậy cột hấp phụ có thể xử lý được 21 dung dịch asen nồng độ

sooppb đạt đến tiêu chuẩn cho phép (<10ppb).

Qua trình giải hấp: raVật |jệu=ll,05g, thể tích nhồi cột: 10cm3, V chạy qua cột 
là 700ml với c=500ppb mới bắt đầu xuất hiện asen quan sát được trong dịch lọc
<10ppb. Vậy đã có 0,3 5mg asen được hấp phụ vào vật liệu.

Cho dung dịch NaOH 0,1M chạy qua cột với tốc độ 1 ml/phút. Kết quả được
trinh bày ở bảng 1.

Bảng ỉ. Kết quả giải hấp vật liệu

Tính tốn cân bằng vật chất cho thấy sau 3 bed-
volume đầu tiên khoảng 92% asen đã được giải hấp.

IV. KÉT LUẬN

- Chế tạo thành cơng vật liệu Mn02 bọc cát, có khả năng xử lý asen khá tốt:
+ pH tối ưu cho quá trình hấp phụ pH=7

+ Thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 4h
+ Tải trọng hấp phụ cực đại qjnax= 8,77 mg/g.

- Khả năng hấp phụ động của vật liệu tương đối tốt và có khả năng giải hấp
bằng dung dịch NaOH.

- Kết quả thu được tạo cơ sở cho việc khảo sát khả năng ứng đụng vật liệu
MnƠ2 bọc cát để xử lý nguồn nước bị ô nhiễm asen.

V. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phạm Hùng Việt, Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Chuyền, Michael Berg, Bước 
đầu khảo sát nhằm đánh giả hàm ỉượng asen trong nước ngầm và nước cấp 
khu vực Hà Nội, Hội thảo quốc tế - Ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến 
sức khỏe con người và các giải pháp phòng ngừa, Hà Nội, 2000.

2. Đỗ Văn ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh, Một sổ đặc điểm phân bổ 
asen trong tự nhiên và vẩn đề ô nhiễm asen trong môi trường ở Việt Nam, 
Hội thảo quốc tế - Ồ nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến sức khỏe con
người và các giải pháp phòng ngừa, Hà &ội, 2000.

STT

Bed-volume

c

(ppb)

1 1 8

2 2 4

3 3 1

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

Ground Water by Manganese Dioxide-Coated Sand, www.sciencedirect.com

4. Hỹlya Geno-Fuhrman, Peng Wu, Yushan Zhou, Anna Ledin (2007),

Removal o f As, Cd, Cr, Cu, Ni and Zn from pollutedwater using an iron

based sorbent, http://www. elsevier. com

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN 
KHOA HOÁHỌC

Lê Minh Đức

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ASEN

CỦA VẬT LIỆU MANGAN DIOXIT BỌC CÁT

KHOÁ LUẬN TĨT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Ngành: Cơng nghệ Hóa học

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Hạnh

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

p CHÍ HĨA HỌC

70 Trần Hưng Điện thoại: 3 9 42 21

p CHÍ HĨA HỌC

Điện thoại: 3 9 42 28 25; 3 8 22 45 31 
E-mail: :

THƠNG BÁO

Kinh gửi: Nhóm Tác giả Nguyẻn Thị Hạnh

Tịa soạn Tạp chí Hóa học đã nhận được bài báo:

N ghicn cứu khả năng hấp phụ ascn của vật liệu mangan dioxit bọc cál,
ngày 17 Iháng 2 nãm 2009.

Bài báo sẽ được gửi đi phản biện, khi nào có kết quả chúng tơi SC ihông

báo sớm.

Xin trân trọng thông báo và cảm ơn sự cộng tác của Quý tác giả.

Hà Nội, ngàys/ỹ tháng 02 năm 2009

TL. TÔNG BIÊN TẬP 
Biên tập kỹ thuật

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

TĨM TẮT CÁC CƠNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN

Nguyễn Thị Hạnh, Vũ Đức Nam, Phạm Hùng Việt, Yasuaki Maeda.
Analysis and Evaluation for the trace of hazardous organic compounds as 
Nitrophenols in the effluent exhaust from several kinds of mechanical 
transportation vehicles using diesel gasoline in Hanoi City. JSPS Conference,

Osaka, Japan, Nov. 200Ỉ.

2. Tran Hong Con, Hanh T. Nguyen, at al, July 2002. Investigation of Arsenic

Releasing from Solid Phase into Water in the Earth’s Crust. The Proceeding 
o f the Fifth Inter. Conf. on Arsenic Exposure and Health Effects, San Diego,

CA, USA.

3. Phạm Hùng Việt, Nguyễn Thuý Ngọc, Nguyễn Thị Hạnh, Võ Thành Lê,
Lương Mạnh Tuân, Yasuaki Maeđa. Bước đầu xác định các hợp chất
hydrocacbon thơm đa vòng trong khơng khí tại các điểm nút giao thơng quan
trọng ở Hà Nội. Tạp chỉ phân tỉch Hoả, Lỷ và Sinh học T.8 sổ 4. 2003.

4. Tran Hong Con, Nguyên Thi Hanh, Jan, 2005. Study on the mechanism of
arsenic releasing into groundwater - simulation of air fastidious
decontamination in hydrated layers. J. o f Chemistry, T.43.

5. Nguyễn Trọng Uyển, Lê Hữu Thiềng, Nguyễn Thị Hạnh. Nghiên cứu sự tạo
phúc của Lantan với Methyonin. Tạp chỉ Hỏa học tập 46, sổ 4 trang 48ỉ -

486, 2008.

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

TRONG BẢO CÁO ĐÈ TÀI
Bàl báo khoa học: 01

NGHIÊN CỨU KHẢ NÀNG HẤP PHỤ ASEN 
CỦA VẬT LIỆU MANGAN DIOXIT BỌC CÁT

Nguyễn Thị Hạnh, Hà Minh Ngọc 
Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

TÓM TẤT

Asen là một chât rât độc, có độc tính gấp 4 lần thủy ngân. Trong số các hợp
chât của asen thì As(III) độc hơn As(V). Việc nghiên cứu loại bỏ asen trong nước
ngầm nhằm đem lại nguồn nước sạch phục vụ ăn uống sinh hoạt đatìg là vấn đề
quan tâm cùa nhiều nhà khoa học trong và ngồi nước. Qua q trình tạo vật liệu
đơn giản, khả năng hấp phụ asen khá cao, tài trọng hấp phụ cực đại qmax = 8,77mg/g 
ở pH = 7, thời gian đạt cân bằng hấp phụ 4h, vật liệu chế tạo có khả năng ứng dụng
thực tế.

STUDY ON THE TREATMENT OF ARSEN BY AN ADSORPTION 
METHOD USING MANGANE DIOXITE COATED BY SAND

SUMMARY

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

SCIENTIFIC PROJECT

Brach: Chemistry

Project categogy: Vietnam National University

1, Title o f subject:

"Removal of arsenic from ground water for producing drink water by 
using chemical modifed sand"

Code: QT-08-18

2. Head o f Subject: M.Sc. Nguyen Thi Hanh

5. Participants: B.Sc. Ha Minh Ngoc
4.Budget:

20,000,000.00 VND has been budgeted fo r this project

5. Purpose and content o f research:

b. Content: Preparation o f adsorbent for removing o f arsenic from

groundwater and study on the effects of some factors on the adsorption efficiencies.
Detail:

s Preparation of manganene dioxite cover by sand from black sand, KMn04 
and some other chemicals.

s Determination of physical and chemical properties of adsorption material by 
some morden methods.

s Study on the effect o f pH, contact time on the adsorption ability and 
determine maximum adsorption capacity.

•/ Research on the adsorption of material in two conditions: stừeđ and non stired.

6. The obtained results

a. The main results in science and technology

•S Adsorption material was prepared and its properties were investigated.

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

capacity of material was 8.77 mg/g.

^ The adsoipbent was a suitable material for removing of arsenic from ground
water.

b. Results in training

01 undergraduate student in chemical engineering.
c. Publications

The obtained results from this project will represent in 01 article on Journal
of Chemistry (Vol. 47; No. 2A, 2/2009).

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

PHIÉU ĐĂNG KÝ

KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KHCN

Tên đề tài: ~ ~ ---

---Nghiên cứu loại bỏ asen trong nước ngầm để sản xuất nước sinh hoạt bằng vật 
Hận cát đen biến tính.

Mã số: QT-08-18

Cơ quan chủ trì đề tài:

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Địa chỉ:

334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
Tel:

04-38584287

Tống kinh ph ỉ thực chi: 20.000.000 VNĐ (Hai mươi triệu đồng chẵn)
Trong đó:

- Từ ngân sách Nhà nước: 20.000.000 đ
- Kinh phí của trường: 0 đ

- Vay tín dụng: 0 đ

- Vốn tự cỏ: 0 đ

- Thu hồi: 0 đ

Thời gian nghiên cứu: 12 tháng

Thời gian băt đâu: 3/2008
Thời gian kết thúc: 3/2009

Tên các cán bộ phối hợp nghiên cứu: CN. Hà Minh Ngọc

Số đăng kỷ đề tài: SỐ chứng nhận đăng kỷ Bảo mật:

Ngày: kết quả nghiên cứu: a. Phô biên rộng rãi: X

b. Phổ biến hạn chế:
c. Bảo mật:

Tóm tăí kêí quả nghiên cửu:

Qua quá trình ché tạo vật liệu, nghiên cửu khả năng hấp phụ của vật liệu
Mn02 bọc cát đã thu được những kết quả sau:

s Chế tạo thành công vật liệu Mnơ2 bọc cát, xác định các đặc trưng vật liệu
thu được qua chụp ảnh kính hiển vi điện từ quét SEM.

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

bằng dung dịch NaOH.

^ Khảo sát kha năng hâp phụ asen của vật liệu MnOi bọc cát đổi với mẫu nước 
tại Trung tâm Mầm non, xă Đồng Du, huyện Bình Lục, tinh Hà Nam. Kết;
quả cho thấy: Mầu nước ngầm ban đầu có nồng độ asen là 0,4924mg/l sau
khi cho qua cột hâp phụ nông độ asen eiàm còn 0,007mg/l đạt tiêu chuẩn về

nước ăn uống sinh hoạt (<0,01mg/l).

j Kiến nghị về quy mô và đồi tượng áp dụng nghiên cứu:

Đê tài đã góp phân vào xừ lý nguôn nước bị ô nhiễm asen. Chúng tôi hy
vọng ràng trong thời gian tới sẽ có nhừng nghiên cứu mờ rộns hơn về vật
liệu xừ lý asen nhằm đưa ra được vật liệu cho hiệu quà xử lý tổt nhất.

s Nghiên cứu tổng hợp vật liệu tồ hợp Fe(OH)j - MnO: bọc cát. bọc than hoạt

tính nhằm xừ lý hoàn toàn asen và các hợp chất hữu cơ trons nước tại khu
I vực ô nhiễm trọng điềm về asen là Hà Nam.

s Nahiên cứu đẽ xuất phươne án xử lý áp dụng cho quỵ mô hộ da đinh và mơ rộng.
Chú nhiệm TM Thu trường Chu tịch Hội Thu innrng
đè tài cơ quan đồ nơ đánh giá cơ quan

chu trì đê tài chính thức Ị quan lý
dề tài
Họ tên Naiyên Thị Hạnh

Học hàm, ThS

</div>


<a href=''>www.elsevier.com</a>
<a href=''>www.sciencedirect.com</a>
<a href='http://www'>http://www</a>
Nghiên cứu xử lý Asen trong nước ngầm ở một số vùng nông thôn