Nghiên cứu khả năng làm sạch nước thải bị nhiễm kim loại nặng của dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí bằng một số loại thực vật thủy sinh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.52 MB, 97 trang )
..
bộ giáo dục và đào tạo
Nguyễn Cao Tuấn
trường đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------
luận văn thạc sĩ khoa học
Kỹ thuật môi trường
ngành : kỹ thuật môi trường
NGHIấN CU KH NNG LÀM SẠCH NƯỚC THẢI BỊ NHIỄM
KIM LOẠI NẶNG CỦA DÂY CHUYỀN XỬ LÝ BỀ MẶT VŨ KHÍ
BẰNG MỘT SỐ LOẠI THỰC VẬT THỦY SINH
Ngun Cao Tn
2007 - 2009
Hµ Néi
2009
Hµ Néi 2009
i
Mục lục
Mục lục
Mở đầu ............................................................................................................ 1
Chương 1. Tổng quan................................................................................. 3
1.1. Đặc điểm công nghệ và nguồn nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí . 3
1.1.1. Đặc điểm công nghệ xử lý bề mặt vũ khí ..................................................... 3
1.1.1.1. Công nghệ nhuộm đen vũ khí ................................................................ 3
1.1.1.2. Công nghệ mạ Crôm ............................................................................. 5
1.1.1.2. Công nghệ mạ Niken ............................................................................. 6
1.1.1.4. Công nghệ phốt phát hoá ...................................................................... 7
1.1.2. Đặc điểm ô nhiễm của nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí ................ 8
1.1.3. Nhận xét về đặc điểm nguồn nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí ...... 10
1.2. Tính chất, nguồn gốc và độc tính của Crôm và niken đối với thực vật ........ 10
1.2.1. Tính chất của Crôm và Niken ........................................................................ 10
1.2.2. Nguồn gốc và phân bố Crôm và Niken trong môi truờng ............................. 11
1.2.3. Mối quan hệ đất - cây trồng ......................................................................... 15
1.2.4. Một số nghiên cứu về các ảnh hưởng do độc tính của Crôm và Niken đến
thực vật ......................................................................................................... 17
1.2.4.1. ảnh hưởng của độc tính Crôm đối với thực vật .................................... 17
1.2.4.2. ¶nh hëng cđa ®éc tÝnh Niken ®èi víi thùc vËt .................................... 23
1.3. Tổng quan về một số phương pháp điển hình trong xử lý nước thải chứa
kim loại Nặng ................................................................................................... 30
1.3.1. Phương pháp kết tủa hóa học ......................................................................... 30
1.3.2. Phương pháp trao đổi ion .............................................................................. 33
1.3.3. Phương pháp điện hoá .................................................................................. 34
1.3.4. Phương pháp sinh học ................................................................................... 34
1.4. Công nghệ xử lý kim loại nặng trong đất, nước bằng thực vËt ..................... 35
1.4.1. Giíi thiƯu ....................................................................................................... 35
1.4.2. C«ng nghƯ xư lý kim loại nặng bằng thực vật ............................................... 36
1.4.3. Các loài thực vật có khả năng hấp thụ kim loại ............................................. 38
1.4.4. Phytoremediation .......................................................................................... 39
ii
Môc lôc
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 44
2.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................ 44
2.2. Thiết bị, hóa chất và nguyên liệu nghiên cứu ................................................. 44
2.2.1. Thiết bị ......................................................................................................... 44
2.2.2. Hóa chất và nguyên liệu ................................................................................ 44
2.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 45
2.3.1. Phương pháp phân tích nồng độ kim loại nặng trong nước ......................... 45
2.3.2. Phương pháp phân tích hàm lượng kim loại nặng trong thực vật và đất. ..... 47
2.3.3. Phương pháp chuẩn bị thực vật thủy sinh cho nghiên cứu............................ 51
2.3.4. Phương pháp điều chế dung dịch thí nghiệm chứa khoảng 10mg/l Cr và
10mg/l Ni. ............................................................................................. 51
2.4. Thiết kế thí nghiệm ........................................................................................... 52
2.4.1. Khảo sát khả năng hấp thu Crôm và Niken của một số thực vật thủy sinh .. 52
2.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng sinh khối đến khả năng hấp thu Crôm,
Niken của rong đi chó, rong đi chồn và thủy trúc. ............................... 53
2.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kim loại đến khả năng hấp thu Crôm,
Niken của rong đuôi chó, rong đi chồn và thủy trúc. ............................... 53
2.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng hấp thu Crơm, Niken
của rong đi chó, rong đi chồn .............................................................. 53
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 55
3.1. Khảo sát khả năng xử lý crôm và niken của rong đi chó và rong đi
chồn ................................................................................................................... 55
3.2. Động học q trình hấp thu crơm và niken của rong đi chó .................... 58
3.1.1. Xác định bậc của phản ứng theo phương pháp một đường cong .................. 59
3.1.2. Xác định hằng số tốc độ phản ứng (k) .......................................................... 61
3.3. Khả năng tích lũy kim loại nặng của rong đi chó ...................................... 62
3.4. Ảnh hưởng của sinh khối đến khả năng xử lý crơm và niken của rong
đi chó ............................................................................................................. 64
3.5. Ảnh hưởng của nồng độ kim loại ban đầu đến hiệu suất xử lý crơm và
niken của rong đi chó .................................................................................. 67
3.6. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất xử lý crơm và niken của rong
đi chó ............................................................................................................. 70
iii
Môc lôc
3.7. Khả năng xử lý crôm và niken của thủy trúc ................................................. 71
3.8. Động học quá trình xử lý crôm và niken của thủy trúc................................. 74
3.8.1. Xác định bậc của phản ứng theo phương pháp một đường cong .................. 74
3.8.2. Xác định hằng số tốc độ phản ứng (k) .......................................................... 75
3.9. Khả năng hấp thu kim loại của thủy trúc và đất ........................................... 76
3.10. Ảnh hưởng sinh khối đến khả năng xử lý kim loại của thủy trúc .............. 80
3.11. Ảnh hưởng của nồng độ crôm và niken ban đầu đến hiệu suất xử lý của
thủy trúc............................................................................................................ 82
3.12. Khả năng kết hợp giữa thủy trúc và rong đi chó trong việc làm sạch
nguồn nước bị nhiễm crôm và niken.............................................................. 84
3.13. Đề xuất quy trình xử lý nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí bằng
thực vật thủy sinh ............................................................................................ 85
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 89
iv
Danh mục hình và bảng
Danh mục hình
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ nhuộm đen vũ khí ........................................................... 4
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ mạ Crôm ......................................................................... 5
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ mạ Niken ........................................................................ 6
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ phốt phát hóa .................................................................. 7
Hình 1.2. Mô hình giả thuyết về độc tính và sự vận chuyển Crôm trong rễ cây ........ 18
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải chứa kim loại theo phương
pháp kết tủa ................................................................................................ 32
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống thiết bị trao đổi ion ............................................................ 34
Hình 1.5. Các cơ chế của phytoremediation............................................................... 40
Hình 1.6. Cơ chế phytovolatilization .......................................................................... 41
Hình 1.7. Cơ chế phytostabilization ........................................................................... 42
Hình 1.8. Cơ chế phytoextraction............................................................................... 43
Hình 2.1. Hình học nguồn - mẫu - detector minh hoạ cho phương pháp tính cường
độ tia X huỳnh quang đặc trng ................................................................ 49
Hình 3.1. Khả năng xử lý kim loại nặng của rong đi chó, đi chồn .................... 54
Hình 3.2. Đường cong động học biểu diễn sự suy giảm nồng độ kim loại trong quá
trình xử lý ................................................................................................. 59
Hình 3.3. Phổ phân tích hình quang tia X rong đi chó........................................... 63
Hình 3.4. Ảnh hưởng của sinh khối đến khả năng xử lý kim loại nặng của rong
đi chó ..................................................................................................... 65
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến khả năng xử lý kim loại ................. 68
Hình 3.6. Hiệu suất xử lý ở các nồng độ kim loại khác nhau .................................... 68
Hình 3.7. Hiệu suất xử lý Crơm và Niken của rong đi chó sau 2 ngày ở các pH
khác nhau .................................................................................................. 70
Hình 3.8. Sự suy giảm nồng độ kim loại trong quá trình xử lý bằng thủy trúc ......... 72
Hình 3.9. Đường cong động học biểu diễn sự suy giảm nồng độ kim loại trong quá
trình xử lý ................................................................................................. 74
Hình 3.10. Sự suy giảm nồng độ kim loại ở các sinh khối khác nhau ....................... 81
Hình 3.11. Khả năng xử lý kim loại của thủy trúc ở các nồng độ kim loại ban đầu
khác nhau ................................................................................................... 82
v
Danh mục hình và bảng
Hỡnh 3.12. Kh nng kt hp rong đi chó và thủy trúc trong việc xử lý Crơm và
Niken ......................................................................................................... 84
Hình 3.13. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khớ .......... 86
Danh mục Bảng
Bảng 1.1. Chất lượng nước thải của một số dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí ............ 8
Bảng 1.2. Nồng độ của Crôm và Niken trong đất trồng ............................................ 12
Bảng 1.3. Ước tính toàn cầu về việc thải Crôm và Niken vào khí quyển từ các
nguồn tự nhiên và do con người vào năm 1983 ........................................ 14
Bảng 1.4: Nồng độ của Crôm và Niken trong bùn thải toàn cầu ................................ 15
Bảng 1.5. Mối quan hệ giữa nồng độ Crom trong quá trình phát triển và sù hÊp thu
cđa thùc vËt ................................................................................................ 19
B¶ng 1.6. ¶nh hëng của Crôm đến quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật20
Bảng 1.7. Khả năng hấp thu Nikel ở một số thực vật ................................................. 25
Bảng 1.8. Sự phân bố Niken trong các cơ quan của thực vật...................................... 26
Bảng 1.9. Thứ tự độc tính của kim loại nặng đối với một số loài............................... 28
Bảng 1.10. Phạm vi pH cho quá trình kết tủa của một số kim loại ............................ 30
Bảng 1.11. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao................... 37
Bảng 1.12. Một số loài thùc vËt cho sinh khèi nhanh cã thĨ sư dơng để xử lý kim
loại nặng.................................................................................................. 38
Bảng 1.13: Phân loại các cơ chế, đối tượng thực hiện và các loài thực vËt t¬ng
øng. ......................................................................................................... 41
Bảng 3.1. Khả năng xử lý Crơm, Niken của rong đi chó và rong đi chồn ......... 53
Bảng 3.2. Hiệu suất xử lý Crôm và Niken của rong đi chó, đi chồn ................. 57
Bảng 3.3. Sự suy giảm nồng độ kim loại trong quá trình xử lý bằng rong đi chó . 59
Bảng 3.4. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng ở các thời điểm khác nhau ..................... 62
Bảng 3.5. Khả năng tích lũy Crơm và Niken của rong đi chó ............................... 62
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của khối lượng sinh khối đến hiệu suất xử lý kim loại của
rong đi chó ............................................................................................. 64
Bảng 3.7. Tốc độ xử lý Crơm và Niken của rong đi chó ....................................... 66
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ kim loại ban đầu đến hiệu suất xử lý của rong
đi chó ..................................................................................................... 68
vi
Danh mục hình và bảng
Bng 3.9. Kh nng x lý Crơm và Niken của rong đi chó ở các điều kiện pH
ban đầu khác nhau ..................................................................................... 70
Bảng 3.10. Hiệu xuất xử lý Crơm và Niken của rong đi chó sau 2 ngày ở các
điều kiện pH khác nhau (%) ................................................................... 70
Bảng 3.11. Khả năng xử lý Crôm và Niken của thủy trúc ......................................... 71
Bảng 3.12. So sánh tốc độ xử lý Cr và Ni của thủy trúc và rong đuôi chó ................ 73
Bảng 3.13. Sự suy giảm nồng độ kim loại trong quá trình xử lý bằng thủy trúc ....... 74
Bảng 3.14. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng ở các thời điểm khác nhau ................... 76
Bảng 3.15. Khả năng hấp thu Crôm và Niken của gốc rễ và thân lá của thủy trúc ... 77
Bảng 3.16. Khối lượng Crôm mà thủy trúc đã hấp thu được ..................................... 78
Bảng 3.17. Khối lượng Niken mà thủy trúc đã hấp thu đuợc .................................... 78
Bảng 3.18. Khối lượng kim loại tích lũy trong đất trồng thủy trúc ........................... 79
Bảng 3.19. Mối tương quan giữa khối lượng kim loại tích lũy trong đất trồng
(MTLĐ), trong thủy trúc (MTLTT) và thực tế khối lượng kim loại đưa
vào (M) ................................................................................................... 77
Bảng 3.20. Khả năng xử lý kim loại của thủy trúc ở các khối lượng sinh khối khác
nhau ........................................................................................................ 80
Bảng 3.21. Hiệu suất xử lý kim loại của thủy trúc ở các nồng độ ban đầu khác
nhau ......................................................................................................... 83
Bảng 3.22. Hiệu suất xử lý kim loại nặng của rong đi chó, thủy trúc và thủy trúc
kết hợp rong đi chó ............................................................................. 84
3
MỞ ĐẦU
Hiện nay, để xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng ở nước ta
đã và đang ứng dụng khá phổ biến các phương pháp truyền thống như phương
pháp kết tủa, điện hóa, hấp phụ hay phương pháp trao đổi ion (chủ yếu dùng
để thu hồi các kim loại quý). Trong thời gian gần đây, phương pháp sử dụng
các tác nhân sinh học để loại bỏ các kim loại nặng trong nước thải cũng đang
dần được quan tâm nghiên cứu do một số ưu điểm như thân thiện với mơi
trường, giá thành xử lý thấp và rất thích hợp đối với các nguồn nước thải có
lưu lượng và nồng độ kim loại nặng nhỏ. Ngoài ra, phương pháp sinh học cịn
có một ưu điểm nổi bật so với các phương pháp truyền thống khác là ngoài
việc hấp thu kim loại nặng trong nước thải, cịn có khả năng khắc phục tình
trạng phú dưỡng của mơi trường nước.
Mặc dầu vậy, ở nước ta hiện nay việc nghiên cứu và ứng dụng các tác
nhân sinh học mà đặc biệt là thực vật thủy sinh để xử lý nước thải nhiễm kim
loại nặng gặp một số khó khăn như yêu cầu phải có một diện tích mặt bằng
thơng thống, đủ lớn và giải quyết được vấn đề sinh khối thực vật phát sinh
sau xử lý đối với các nhà máy, cơ sở sản xuất trong nội vi thành phố, thị xã
hay khu công nghiệp.
Tuy nhiên, đối với các nhà máy, cơ sở sản xuất quốc phịng thì hầu hết
đều nằm ở các khu vực xa khu tập trung đông dân cư, có diện tích mặt bằng
rộng nên việc triển khai phương pháp sinh học trong xử lý nước thải sẽ rất
thuận lợi. Ngoài ra, do nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất quốc phòng là các đơn
vị bao cấp, còn thiếu điều kiện đầu tư kinh phí xây dựng hệ thống xử lý nước
thải hiện đại. Do vậy, giải pháp xử lý nước thải bằng thực vật là một lựa chọn
hợp lý do phương pháp này có ưu điểm nổi bật là có kỹ thuật đơn giản, chi
phí đầu tư và vận hành thấp. Đây cũng chính là cơ sở thiết lập đề tài của luận
4
văn: “Nghiên cứu khả năng làm sạch nước thải bị nhiễm kim loại nặng của
dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí bằng một số loại thực vật thủy sinh”.
Mục tiêu của đề tài là: thử nghiệm khả năng sử dụng thực vật thủy sinh
để làm sạch nguồn nước thải bị ô nhiễm một số kim loại nặng của dây chuyền
xử lý bề mặt vũ khí, từ đó đề xuất được quy trình xử lý loại nước thải này.
Để đạt được mục tiêu trên, luận văn cần giải quyết một số nội dung sau:
1. Khảo sát, thu thập thông tin về hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong
nguồn nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí.
2. Thu thập tài liệu, xây dựng tổng quan về hiện trạng công nghệ xử lý
nước thải chứa kim loại nặng, trong đó có cơng nghệ xử lý kim loại
nặng bằng thực vật.
3. Nghiên cứu đặc điểm quá trình hấp thu kim loại nặng của một số loài
thực vật thủy sinh phổ biến ở nước ta. Xác định khả năng tích lũy kim
loại ở mỗi loài và các yếu tố ảnh hưởng như nồng độ kim loại, pH, thời
gian, sinh khối thực vật v.v.. tới hiệu suất xử lý. Trên cơ sở đó, lựa
chọn lồi thực vật và điều kiện thích hợp cho mục đích xử lý.
4. Nghiên cứu đề xuất phương án áp dụng thực vật thủy sinh trong việc
làm sạch nước thải của dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí.
5
CHƯƠNG 1: Tổng quan
1.1. đặc điểm công nghệ và nguồn nước thải dây chuyền xử
lý bề mặt vũ khí
1.1.1. Đặc điểm công nghệ xử lý bề mặt vũ khí [1]
Hiện nay, có khá nhiều nhà máy, cơ sở sửa chữa quốc phòng có dây
chuyền xử lý bề mặt vũ khí như Nhà máy Z1, Z2 và các Xưởng X1, X2,...
(theo quy định bảo mật của Bộ quốc phòng trong luận văn này không nêu tên
cụ thể mà chỉ lấy ký hiệu nhà máy là Z, Xưởng là X). Tùy thuộc vào mỗi
chủng loại vũ khí và yêu cầu xử lý mà các dây chuyền này sử dụng các công
nghệ khác nhau, tuy nhiên đa số các dây chuyền này có sử dụng các công
nghệ xử lý bề mặt sau:
1.1.1.1. Công nghƯ nhm ®en vị khÝ [1, 2, 4, 5]:
Mơc ®Ých là tạo một lớp màng ôxyt sắt từ (Fe3O4) trên bề mặt chi tiết. Đầu tiên
các chi tiết được tiến hành tẩy dầu mỡ, tiếp theo được rửa sạch và tẩy rỉ sau đó
được đưa vào bể ôxy hóa tại nhiệt độ 140 - 1450C. Sơ đồ công nghệ nhuộm
đen vũ khí và các nguồn thải được trình bày trong Hình 1.1:
Các chất ô nhiễm trong công đoạn này là: hơi axit (H2SO4), dầu mỡ, hơi
kiềm (NaOH), nước thải có chứa dầu mỡ, axit, kiềm, kim loại nặng, NO2-,
NO3- và chất thải rắn (dầu mỡ, bao bì đựng hóa chất thải bỏ).
Các công đoạn chính:
- Tẩy dầu mỡ:
+ Tẩy mỡ cũ: chi tiết cần phải tẩy dầu mỡ cũ được ngâm trong dầu
AU và BO ở nhiệt độ 110 - 1150C, sau đó chi tiết được lấy ra lau
sạch dầu.
+ Tẩy mỡ bằng phương pháp hoá học: ngâm chi tiết cần xử lý vào
dung dịch kiềm gồm Na2CO3 (80-100 g/l), Na2SiO3 (10-15 g/l) ë
nhiƯt ®é 1000C sau ®ã rưa b»ng nước và lau khô.
6
Vũ khí cần nhuộm đen
Dung dịch NaOH,
Na2CO3, Na2SiO3
Tẩy dầu mỡ (90-1050C)
Hơi khí thải
Thải gián đoạn
Nước
Rửanước
nước nguội
Rửa
nóng
Nước
Nước thải
Rửa nước nguội
Dung dịch H2SO4
Tẩy Gỉ
Hơi khí thải
Thải gián đoạn
Nước
Dung dịch
NaNO2 + NaNO3
Nước
Dầu
Rửa
nước
Tẩy dầu
mỡ
(110-1150C)
ôxy
hóa
(140nóng
-1450C)
Rửa
nước
Hơi khí thải
Thải gián đoạn
Nước thải
nước
RửaRửa
nước
nguội
Nhúng
dầu
Tẩy rỉ
Thành phẩm
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ nhuộm đen vũ khí
- Tẩy rỉ bằng phương pháp hoá học: ngâm chi tiết trong dung dịch hỗn
hợp H2SO4 (100-150 g/l) vµ urotropin (5 - 10 g/l) ë nhiệt độ thường.
- Nhuộm đen: Ngâm chi tiết trong dung dÞch chøa: NaOH (560 650g/l); NaNO3 (50 - 100 g/l); NaNO2 (50 - 100 g/l), NhiƯt ®é
(≥1000C), Thêi gian (30 phót).
7
- Thấm dầu nóng: Ngâm chi tiết trong dung dịch chứa: Dầu (AU, BO),
Nhiệt độ (05 - 115 0C ); Thời gian (2 - 3 phút).
1.1.1.2. Công nghệ mạ Crôm [1, 2, 3, 4, 5]:
Quá trình này chi tiết cũng qua các bước tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ sau đó tiến
hành mạ Crôm. Sơ đồ công nghệ mạ Crôm được trình bày trong Hình 1.2.
Chi tiết cần mạ
Dung dịch NaOH,
Na2CO3, Na2SiO3
Tẩy dầu mỡ (90-1050C)
Thải gián đoạn
Nước
Rửa
nước
nguội
Rửa
nước
Nước
Tẩy Gỉ
H2SO4 (HCl)
Nước
Rửa
nước
Tẩy dầu
mỡ
(110-1150C)
Dung dịch
H2CrO4, Cr , H2SO4
Nước
Nước thải
Hơi khí thải
Dung dịch
+
3
Hơi khí thải
crôm
RửaMạ
nước
nóng
Nước thải
Nước thải
Hơi khí thải
Thải gián đoạn
nước
RửaRửa
nước
nguội
Sấy
Tẩykhô
rỉ
Nước thải chứa
Cr6+, Cr3+
Hơi khí thải
Thành phẩm
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ mạ Crôm
Hóa chất sử dơng bao gåm: hãa chÊt tÈy dÇu mì (Na2CO3, NaOH,
Na2SiO3), tẩy gỉ (H2SO4 hoặc HCl), hóa chất mạ (H2CrO4, Cr3+, H2SO4).
8
Các thành phần ô nhiễm được sinh ra trong công đoạn này bao gồm: hơi
axit H2SO4, HCl, nước thải có chứa (Cr6+, một lượng nhỏ Cr3+, dầu mỡ), chất
thải rắn là dầu mỡ, bao bì đựng hóa chất thải bỏ.
Thành phần hóa học trong bể mạ Crom bao gồm: CrO3 (180 - 200g/l);
H2SO4 (1,8 - 2 g/l); Cr2O3 (3 - 5 g/l); Fe3+ ( 8 g/l).
1.1.1.3. Công nghệ mạ Niken [1, 2, 3, 4, 5]
Tương tự như mạ Crôm, mạ Niken cũng qua các bước tẩy dầu mỡ, rửa
nước, tẩy gỉ sau đó được đưa vào bể mạ Niken. Sơ đồ công nghệ mạ Niken và
các nguồn thải được trình bày trong Hình 1.3.
Chi tiết cần mạ
Hơi khí thải
Hoá chất
NaOH, Na2CO3
Dung dich
tẩy dầu mỡ sơ bộ
(90 1500c)
Thải gián đoạn
Hơi khí thải
Tẩy dầu mỡ (90-1150C)
Nước thải
Thải gián đoạn
Na2SiO3
H2SO4,(HCl)
mài chải
Dung dịch
mạ niken
NiSO4, NiCl2
tẩy rỉ đệm
Hơi khí thải
Hơi khí thải
Axit thải gián đoạn
Nước thải gián đoạn
Nước
rửa nước
Nước thải
sấy khô
sản phẩm
Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ mạ Niken
Hóa chất sử dụng: hóa chất tÈy dÇu mì (Na2CO3, NaOH, Na2SiO3), tÈy
gØ (H2SO4, HCl), hãa chÊt m¹ (C5H5(OH)3, NiSO4, Na2SO4, NiCl2, H3BO3).
9
Thành phần hóa học chính trong bể mạ Niken bao gồm: NiSO4 (240g/l);
NiCl2 (50g/l); H3BO3 (38 g/l).
Các thành phần ô nhiễm bao gồm: hơi axit, kiềm, nước thải có chứa
(Ni2+, dầu mỡ), chất thải rắn là dầu mỡ, bao bì đựng hóa chất thải bỏ.
1.1.1.4. Công nghệ phốt phát hoá [1, 2, 4, 5]:
Sơ đồ công nghệ phốt phát hóa và các nguồn thải được trình bày trong
Hình 1.4.
Dung dịch NaOH,
Na2CO3, Na2SiO3
Nước
Tẩy dầu mỡ (90-1050C)
Hơi khí thải
Thải gián đoạn
Rửa
nóng
Rửanước
nước nguội
Nước
Nước thải
Rửa nước nguội
Dung dịch H2SO4
Tẩy Gỉ
Hơi khí thải
Thải gián đoạn
lần 1 0C)
TẩyRửa
dầunước
mỡ (110-115
Nước thải
Nước
Rửa nước lần 2
Zn(H2PO4)2
Zn(NO3)2 , H3PO4
Nước
Dung dịch
K2Cr2O7
Dầu
Phốtnước
phátnóng
hóa
Rửa
Nước thải
Hơi khí thải
Thải gián đoạn
nước
RửaRửa
nước
nguội
Thụ
động
Tẩy
rỉ
Nhúng
dầu
Tẩy rỉ
Thành phẩm
Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ phốt phát hóa
10
Mục đích của quá trình photphat hoá là tạo ra một lớp bảo vệ muối phốt
phát bề mặt sản phẩm sau đó được thụ động bằng K2CrO7 và được bảo quản
bằng ngâm dầu hoặc sơn.
Đầu tiên, các chi tiết được đưa vào tẩy dầu mỡ ở nhiệt độ 90 - 1050C,
tiếp theo được rửa nước, tẩy gỉ sau đó được phèt ph¸t hãa ë 90 - 1000C.
C¸c hãa chÊt sư dơng bao gåm hãa chÊt tÈy dÇu mì (Na2CO3, NaOH,
Na2SiO3), tÈy gØ (H2SO4), hãa chÊt phèt ph¸t hãa (ZnO, HNO3, H3PO4,
Zn(NO3)2), chất thụ động (K2Cr2O7).
Thành phần hoá học bể phốt ph¸t: Zn(H2PO4)2.2H2O (35 - 40g/l);
Zn(NO3)2.6H2O: (50 - 55g/l); H3PO4 (12 - 17g/l);
Các thành phần ô nhiễm bao gồm: hơi axit (H2SO4, H3PO4), kiỊm, níc
th¶i cã chøa (Fe, Zn, Cr, NO3-, PO4-, dầu mỡ), chất thải rắn là dầu mỡ, bao bì
đựng hóa chất thải bỏ.
1.1.2. Đặc điểm ô nhiễm của nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí
Qua khảo sát thực tế và tham khảo các tài liệu [1, 2, 3, 4, 5] cho thÊy
ngn níc th¶i cđa các dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí thường bị ô nhiễm
hàm lượng cao các kim loại nặng như Cr6+, Ni2+ là các tác nhân có độc tính
cao với môi trường (Bảng 1.1).
Bảng 1.1. Chất lượng nước thải của một số dây chuyền
xử lý bề mặt vũ khí
Đơn vị
Z1
Z2
X1
X2
pH
-
5,8
3,2
5,9
5,5
TCVN 59452005(B)
5,5 - 9
SS
mg/l
124
68
158
144
100
COD
mg/l
130
32
143
136
80
BOD5
mg/l
66
3,5
84,1
80,7
50
Sắt tổng
mg/l
2,2
3,9
1,7
2,6
5
Crôm (Cr6+)
mg/l
8,95
5,5
7,7
7,73
0,1
Crôm (Cr3+)
mg/l
0,81
1,42
0,26
0,61
1
Thông số
11
Đơn vị
Z1
Z2
X1
X2
Niken (Ni2+)
mg/l
7,63
5,9
6,68
10,3
TCVN 59452005(B)
0,5
Kẽm (Zn2+)
mg/l
2,6
0,33
2,6
2,1
3
Tổng Nitơ
mg/l
48,3
-
73,2
55,4
30
Tổng Phốtpho
mg/l
10,2
-
16,6
18,8
6
Dầu mỡ
khoáng
mg/l
85,6
10,8
104
87,3
5
m3/ngày
8
15
6
12
-
Thông số
Lưu lượng
Ghi chó: Z1, Z2, X1, X2: ký hiƯu tªn mét sè Nhà máy, xưởng sửa chữa quốc phòng.
Các số liệu trong Bảng 1.1 có thể rút ra các nhận xét sau:
- Thải lượng nước thải của các dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí không
lớn dao động từ 6 đến 15m3/ngày, nước thải có độ pH thấp, dao động
từ 3,2 đến 5,9.
- Trong 4 mẫu nước thải thì chỉ có mẫu Z2 không bị ô nhiễm COD và
BOD5, 3 mẫu nước còn lại giá trị của 2 chỉ tiêu này ®Ịu kh¸ cao giao
®éng tõ 130 ®Õn 143mg/l ®èi víi COD và từ 66 đến 84,1mg/l đối với
BOD5 đà vượt xa giíi h¹n cho phÐp cđa TCVN 5945-2005 møc B.
- Nước thải các dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí bị ô nhiễm Crôm và
Niken rất nặng nề. Nồng độ 2 kim loại này trong nước thải dao động
trong khoảng từ 5,5 đến 10,3 mg/l đà vượt xa giới hạn cho phép của
TCVN 5945-2005(B) vài chục lần.
- Nồng độ dầu mỡ khoáng trong nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ
khí rất cao, dao động từ 10,8 đến 104mg/l vượt quá giới hạn cho
phép của TCVN 5945-2005 (B) từ 2,16 đến 20,8 lần.
- Nồng độ các chất dinh dưỡng khá cao: tổng Nitơ dao động từ 48,3
đến 73,2mg/l vượt TCVN 5945-2005(B) từ 1,61 đến 2,44 lần; tổng
Phốt pho dao động từ 10,2 đến 18,8mg/l vượt TCVN 5945-2005(B)
từ 1,7 ®Õn 3,13 lÇn.
12
1.1.3. Nhận xét về đặc điểm nguồn nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ
khí
Từ các kết quả điều tra, khảo sát cho thấy lưu lượng cũng như chất
lượng nước thải của các dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí thường không ổn định
mà thay đổi theo từng năm, từng thời kỳ tùy thuộc vào khối lượng và chủng
loại của sản phẩm. Có dây chuyền một năm chỉ hoạt động một vài tháng hoặc
có hoạt động nhưng cầm chừng chỉ một vài bộ phận. Chính vì vậy, vấn đề xử
lý nước thải của các dây chuyền này gặp nhiều khó khăn do lưu lượng nước
thải ít, không ổn định, hơn nữa đặc thù các nhà máy bao cấp thường không có
nhiều điều kiện đầu tư và duy trì hoạt động các hệ thống xử lý nước thải hiện
đại.
Từ thực tế trên cho thấy việc nghiên cứu làm sạch nước thải dây chuyền
xử lý bề mặt vũ khí bằng thực vật thủy sinh là khá phù hợp do phương pháp
này không cần nhiều kinh phí đầu tư mà dễ dàng trong vận hành cũng như duy
trì hoạt động. Ngoài ra, do đặc tính của nước thải là ngoài các ô nhiễm dầu
mỡ, SS, kim loại nặng, nước thải dây chuyền xử lý bề mặt vũ khí còn bị ô
nhiễm chất dinh dưỡng (N, P). Đây là một trong những khó khăn khi sử dụng
phương pháp hóa lý nhưng lại là lợi thế khi sử dụng phương pháp sinh học để
xử lý nước thải. Vấn đề khó khăn nhất đặt ra là phải lựa chọn được loài thực
vật có khả năng hấp thu hiệu quả các kim loại nặng như Crôm và Niken trong
nước thải.
1.2. Tính chất, nguồn gốc và độc tính của Crôm và niken đối
với thực vật.
1.2.1. Tính chất của Crôm và Niken [6]
Crôm là một kim loại chuyển tiếp của khối D thuộc nhóm VIb của bảng
tuần hoàn, có số nguyên tử 24 và khối lượng nguyên tử là 51,996, có năm
13
đồng vị phóng xạ. 51Cr (chu kỳ bán rà là 27, 8 ngày) thường được dùng trong
các thí nghiệm.
Kim loại Crôm có màu xám và giòn, có thể đánh bóng tốt. Nó chống lại
sự oxy hóa nên được dùng trong các hợp kim chống ăn mòn. Sự hiện diện của
Crôm trong hợp kim cũng làm tăng độ cứng và chống lại sự ăn mòn cơ học.
Nó xuất hiện ở trạng thái oxy hóa +3 và +6 trong môi trường, cho dù Cr3+ bền
vững nhất, bán kính ion là 0,052 - 0,053 nm cho Cr6+ và 0,064 nm cho Cr3+.
Crôm được dùng trong công nghiệp luyện kim, sản xuất vật liệu chịu
nhiệt, thuốc nhuộm, công nghiệp thuộc da Cr tạo thành các hợp chất có hóa
trị 2+, 3+, 6+. Xét về độc tính gây ung thư, Cr6+ thuộc nhóm 1 còn Cr3+ thuộc
nhóm 3, có khả năng gây viêm da, kích thích niêm mạc, Cr6+ gây đột biến đối
với vi sinh vật và các tế bào động vật có vú, làm biến đổi hình thái tế bào, ức
chế sự tổng hợp bình thường DNA, làm sai lệch các nhiễm sắc thể.
Niken là một kim loại thuộc nhóm VIII của bảng tuần hoàn. Số nguyên
tử là 28 và khối lượng nguyên tử 58, 71. Trong số bảy đồng vũ phóng xạ đÃ
biết
63
Ni (chu kỳ bán phân rà là 92 năm) được dùng nhiều nhất trong các
nghiên cứu đất - cây trồng. Niken có thể xuất hiện trong một số trạng thái oxy
hóa nhưng chỉ có Ni(II) bền vững trên dÃy pH rộng và điều kiện oxy hoá - khử
trong môi trường đất. Bán kính ion của Ni(II) là 0,065 nm (gần với bán kính
ion của Fe, Mg, Cu và Zn). Độc tính của Ni được thể hiện khi nó có thể thay
thế các kim loại thiết yếu trong các enzym và gây ra sự đứt gÃy các đường trao
đổi chất trong cơ thể sinh vật và người.
1.2.2. Nguồn gốc và phân bố Crôm và Niken trong môi truờng [6]
- Trong đất và vật liệu gốc
Nồng độ trung bình của Niken trong đất trên thế giới là 40 mg/kg, phụ
thuộc rất nhiều vào bản chất của vật liệu gốc. Ví dụ như đất hình thành trên
sespentine có thể chứa 100 - 7000 mg /kg. Nguyên nhân chính của việc sinh
trưởng yếu của cây trồng trên đất sespertine vẫn còn đang bàn cÃi nhưng ai
14
cũng đồng ý là Niken có thể độc hại hơn Crôm và Coban tập trung với lượng
tương đối lớn. Độ độc hại và tỷ lệ N /Ca + Mg cao có thể là nhân tố chính giới
hạn sự phát triển của cây trồng.
Bảng 1.2: Nồng độ của Crôm và Niken trong đất trồng (mg/kg)
Crôm
Niken
Giá trị
Trung bình
Phạm vi
Giá trị
Trung bình
Phạm vi
Số mẫu
nghiên cứu
200
-
-
40
-
-
23
-
-
5-3000
-
-
10-800
27
-
70
5-1500
-
50
2-750
28
-
6,3
-
-
-
17
-
-
54
1-2000
-
19
5-700
30
84
-
0,9-1500
34
-
0,1-1523
24
150
62
0,5-10000
53
27
0,5-5000
25
41
39
0,3-837
25
20
0,8-440
26
-
-
-
-
18
1-269
31
Nguồn: Coln-2000
- Vật tư nông nghiệp
Tổng số của Crôm và Niken cho vào đất do bón phân trên toàn cầu được
ước tính khoảng từ 480 - 1.300 và 106 - 544.103 tấn. Phân bón chứa nhiều
Crôm hơn Niken, phân phosphate có nhiều cả hai nguyên tố trên. Mặc dù
lượng Crôm đưa vào đất qua việc sử dụng phân phosphate là bất thường, nó
vẫn hiện diện trong đất dưới dạng Cr (III) và không có khả năng gây độc hại.
- Sự lắng đọng trong khí quyển
Tổng lượng Crôm lớn nhất được thải vào bầu khí quyển dưới dạng các
hạt nhỏ do các hoạt động của con người là từ ngành công nghiệp luyện kim, ví
dụ: từ lò luyện kim bằng hồ quang điện. Trong một bảng kiểm kê về sự thải
không khí của Mỹ, sản xuất Crôm chứa sắt là phần quan trọng nhất của các
ngành quan trọng này. Thậm chí ngay sau đợt kiểm tra ô nhiễm không khí thì
chất thải ước tính là 12.360 tấn/năm.
15
Một nguồn quan trọng nữa của Crôm trong khí quyển là sản xuất gạch
chịu lửa, thải ra 1.630 tấn/năm, theo sát sau là sự cháy của than đá thải ra
1.564 tấn/năm. Sản xuất thép thải ra 20 tấn/năm. Tuy nhiên, một nghiên cứu
gần đây kết luận rằng: công nghiệp sắt và thép là nguồn Crôm do con người
thải ra lớn nhất trên toàn cầu.
Nguồn Niken lớn nhất do con người là việc đốt cháy nhiên liệu và dầu
ăn còn dư, thải ra 26.700 tấn Ni /năm trên toàn thế giới. Niken tập trung trong
khói thải động cơ diesel là 50010.000 mg/lít. Dầu chứa nhiều Niken hơn
than đá và cũng như chì, kẽm và đồng. ĐÃ có các chứng cứ về việc nồng độ
của Niken giảm dần trong đất và cỏ cùng với khoảng cách xa dần các trục lộ
chính. Đốt cháy than đá là một nguồn thải quan trọng, theo sau là khai thác
mỏ, luyện kim, nấu chảy Niken có thể có các ảnh hưởng nghiêm trọng cho các
vị trí gần các hầm mỏ và lò luyện kim. Ví dụ: Sublbury ë Ontario (Canada) vµ
Clydach ë South Wales (Anh). Cịng có các nguồn Niken và Crôm lớn trong tự
nhiên hiện hữu trong bầu khí quyển. Ví dụ, đất bị gió cuốn, hoạt động núi lửa,
cháy rừng, bụi sao băng và muối biển ở dạng bụi nước hoặc hạt nhỏ chứa
Crôm.
- Rác cống rÃnh
Các kim loại từ các nguồn tự nhiên, trong nhà và công nghiệp có
khuynh hướng tập trung vào các cặn bà hữu cơ, các công trình xử lý nước thải.
Niken có mặt trong nhiều sản phẩm như xà phòng: 100 700 mg/kg; bột giặt:
400 700 mg/kg và bột tẩy: 800 mg/kg. Crôm được thải ra bởi các hoạt động
xi mạ kim loại, điện phân, sản xuất mực, nhuộm thủy tinh, sứ sành, keo dán,
thuộc da, bảo quản gỗ, dệt và các tác nhân cản trở sự ăn mòn trong nước làm
nguội. Cả Cr(III) và Cr(VI) có thể hiện diện trong các loại nước này. Nriagu
và Pacyna (1984) đà ước lượng rằng, khoảng 1,4 và 11.103 tấn Crôm và 5
22.103 tấn Niken được cho thêm vào đất mỗi năm là kết quả của việc thải bùn
cống trên toàn cầu.
16
Bảng 1.3: Ước tính toàn cầu về việc thải Crôm và Niken vào
khí quyển từ các nguồn tự nhiên và do con người vào năm 1983 (tấn)
Nguồn phát thải
Nguồn do các hoạt động con người:
Đốt than đá
Đốt dầu
Các ngành công nghiệp luyện kim
không sắt
Khai thác mỏ
Sản xuất chì
Sản xuất đồng, Niken
Sắt và thép
Việc đốt rác thành tro
Thành thị
Rác, nước thải
Phân phosphate
Sản xuất ximăng
Đốt củi
Phương tiện đi lại có động cơ
Cộng
Trung bình
Nguồn thiên nhiên
Thể vẩn trong đất
Núi lửa
Cây trồng
Cháy rừng
Bụi sao băng
Muối biển
Cộng
Tổng céng chung
Cr«m
Niken
292 – 19,63
0,45 – 2,37
3,38 – 24,15
11,00 – 43,14
–
–
–
284 – 28,4
0,80
0,33
7,65
0,04 – 7,10
0,098 – 0,98
0,15 – 0,45
–
0,89 – 1,78
–
–
7,34 – 53,61
30,48 (36%)
0,098 – 0,42
0,03 – 0,18
0,14 – 0,69
0,09 – 0,89
0,60 – 1,80
0,9
25,05 – 88,05
55,65 (87%)
50
–
3,9
–
–
–
53,9 (64%)
84,38
4,8
2,5
0,82
0,19
0,18
0,009
8,5 (13%)
64,15
(Nguån: Nriagu vµ Pacyna, 1986; Schmidt và Andren, 1987)
Mức tập trung Crôm và Niken và nhiều kim loại khác cực kỳ lớn nếu
chúng nhận bùn từ các vùng đô thị. Nồng độ trong đất ở các nông trại này
được biểu diễn ở Bảng 1.4, một thí dụ là: nước thải nông trại Stoke Bardolph
17
gần Nottingham (Anh), nơi mà 600 kg Ni/năm được thải hơn 100 năm trong
bùn thải chứa trung bình 550 mg Ni và 2.600 mg Cr/kg đất khô cứng.
Bảng 1.4: Nồng độ của Crôm và Niken trong bùn thải toàn cầu
(mg/kg trọng lượng khô)
Crôm (Giá trị
TB, phạm vi)
Niken (Giá trị
TB, phạm vi)
Số mẫu thí
nghiệm
Tham khảo
Ontario
(Canada)
530
100 9,740
120
23 410
17
56
Anh và Wales
250
40 – 8,800
80
20 – 5,300
42
57
Anh vµ Wales
335
94
193
58
Mü
1,290
169 – 14,000
190
36 – 562
16
39
Mü
890
10 99,000
82
2 3,520
165
59
Thụy Điển
20 40615
16 2,120
93
60
Địa điểm
Nguồn: Nriagu và Pacyna (1984)
1.2.3. Mối quan hệ đất - cây trồng
Nồng độ Crôm ở dạng sẵn có rất nhỏ trong cây trồng trên phần lớn loại
đất. Chẳng hạn, cây sống trên đất chứa khoáng serpentine ở Great Dyke
Zimbabwe có nồng độ Crôm 77 mg/kg. Nồng độ của Crôm trong cây trồng
mọc trên bùn khoáng và nhiều kim loại chất thải Crôm ở trong khoảng 10
190 mg/kg, nhưng nồng độ độc có thể tích lũy trong cây trồng mọc trên chất
thải Crômat trong đó dạng Cr(VI) hòa tan trội hơn hẳn. Bartlett và James
(1979), đà tìm thấy độc tố Cr trong mù tạt, lúa mạch và cỏ linh lăng bằng cách
thêm Cr(III) vào đất ẩm, nhưng đáng chú ý là có ít tổn thương do việc thêm
Cr(III) vào đất khô. Có sự khác nhau giữa Cr(VI) và Cr(III) trong đất ít.
18
Tuy nhiên, nồng độ Crôm trong cây trồng ngũ cốc mọc trên đất xử lý
bùn thải chứa nồng độ Crôm cao thì ít khi lớn hơn mức nền, phản ánh dạng
hợp chất hữu cơ rất bền và lắng tụ với Cr (III). Sù tËp trung Ni trong thùc vËt
mäc trªn đất không ô nhiễm ở trong phạm vi 0,1 5 mg/kg. Các giá trị hơi
cao hơn đà được tìm thấy trong cây trồng mọc trên đất hữu cơ cao và một số
loại cây rừng.
Một nhóm thực vật có khả năng tích lũy cao Niken. Ví dụ, cây seratia
acuminata có một loại nhựa màu xanh chứa 11% Ni.
Có quan điểm thịnh hành là Cr(VI) độc hại hơn là Cr(III). Ví dụ
Skeffington (1987) cho rằng, Cr(VI) làm ức chế sự phát triển của cả rễ và chồi
của cây lúa mạch non nhiều hơn là Cr (III) mặc dù đà có ghi chú là việc hấp
thụ Crôm ở dạng Cr(III) lớn hơn dạng Cr(VI) ở rễ cây. Tuy nhiên, Mc Grath
(1992) giải thích, có sự khác nhau ở tính độc hại giữa hai hình thái là do tính
hấp thụ bề mặt sinh học đà giảm sút nhiều của Cr(III) tại nơi có nång ®é pH >
5. Trong thÝ nghiƯm, khi ngêi ta ®iỊu chØnh c¸c ®iỊu kiƯn ®Ĩ nång ®é b»ng
nhau cđa Cr(III) và Cr(VI), trong quá trình trồng trọt liên tục thấy rằng, cả hai
dạng đều độc hại đến cây yến mạch non trong đó, tại các lần kiểm tra thì cho
kết quả là sự ức chế sự phát triển ở rễ do Cr(III) cao hơn Cr(VI). Tuy nhiên,
trong nhiều trường hợp tính độc hại của Cr(III) biểu hiện không rõ, trừ trường
hợp trong đất có tính acid cao. Do đó, nó được xem là tương đối không độc.
Nhưng Cr(VI) thì luôn độc cho thực vật. Tuy nhiên, anion (âm lượng tử) Crôm
có nhiều hơn ở pH cao. Muốn giảm độc Cr người ta tăng dần khả năng biến
Cr(VI) thành Cr(III) ít độc hơn bằng cách thêm chất hữu cơ, một tiến trình xảy
ra tự nhiên trong hầu hết tất cả các loại đất.
Crôm có độc tính cao đối với động vật và con người. Độc tính của
Cr(VI) cao hơn nhiều so víi Cr(III). WHO (Tỉ chøc Y tÕ ThÕ giíi) cho phép
nồng độ Crôm tối đa trong nước uống là 0,05 mg/lít. Nồng độ cho phép
Cr(VI) cho nước thải theo TCVN 5945 2005 là 0,05 mg/lít đối với nước th¶i
19
đưa vào nguồn loại A hoặc 0,1 mg/lít đối với nước thải đưa vào nguồn loại B.
Nồng độ Cr(VI) cho phép trong nước sinh hoạt, nước ngầm, nước biển ven bờ
đều là 0,05 mg/lít.
Hiện nay, nồng độ Crôm trong sông và nước biển ở Việt Nam còn thấp
(nói chung, còn thấp hơn 0,05 mg/lít trong nước các sông Mê Kông, Sài Gòn,
Đồng Nai và nhỏ hơn 0,02 mg/lít trong nước biển ven bờ).
Nikel gây ung thư cho người, kìm hÃm sự phát triển của cây và ảnh
hưởng môi trường, đất, không khí, nước ...
Ví dụ, ở Thành phố Hồ Chí Minh, nhà máy tôn tráng kẽm Posvina có
nước thải từ công đoạn, rỉ sét và mạ có lưu lượng không lín (3 – 5 m3/24 giê)
l¹i chøa nhiỊu Zn, Fe, Cr có tính độc hại lớn. Lượng Crôm tổng số là 200
300 mg/lít nước thải của phân xưởng mạ và nước thải chung là 100 120 mg
Cr/ lít, 100 – 120 mg Zn/lÝt, 10–20 mg Cu/lÝt vµ 1800 mg Cl/lít Các phương
pháp như điện phân để mạ phủ Ni của một số cơ sở cũng đà gây hại ít nhiều
cho môi trường do tính độc hại của nó khi tích lũy trong đất.
1.2.4. Một số nghiên cứu về các ảnh hưởng do độc tính của Crôm và
Niken đến thực vật
1.2.4.1. ảnh hưởng của độc tính Crôm đối với thực vật [7]
Crôm là một chất độc mạnh, ức chế sự sinh trưởng và phát triển đối với
thực vật. Mặc dù một số loài thực vật không chịu ảnh hưởng khi hàm lượng
Crôm trong đất nhỏ (3,8 ì 10-4 àM/kg đất khô) (Huffman and Allaway, 1973),
tuy nhiên Crôm độc với hầu hết các loài thực vật ở hàm lượng 100 àM/kg
trong đất khô (Davies et al., 2002). Phần trình bày dưới đây giới thiệu một số
nghiên cứu về ảnh hưởng của độc độc tính Crôm đối với cây trồng.
ã Sự hấp thu, di chuyển và tích lũy của crôm trong thực vật
Đầu tiên, tác động của Crôm đối với thực vật xảy ra trong suốt quá trình
hấp thu của nó. Crôm là chất độc và là chất không cần thiết đối với quá trình
20
sinh trưởng và phát triển của thực vật, vì vậy nó không tạo các cơ chế hấp thu
đặc biệt. Chính vì thế, sự hấp thu của Crôm là xuyên suốt và cùng với quá
trình hấp thu các kim loại thiết yếu cho quá trình sinh trưởng và phát triển của
thực vật. Các ảnh hưởng của độc tính Crôm trước tiên phụ thuộc vào hình thái
Crôm hóa trị 3 hay hóa trị 6. Sự hấp thu, di chuyển, hoán đổi và tích lũy của
Crôm được trình bày trong Hình 1.5. dưới đây.
Hình 1.5. Mô hình giả thuyết về độc tính và sự vận chuyển
Crôm trong rễ cây
Con đường vận chuyển Cr(VI) là một cơ chế hoạt động trong đó chất
mang là các anion thiết yếu của thực vật như sunphát. Sắt, lưu huỳnh và phốt
pho cũng được biết đến là các chất mang Cr(VI).
Sự hấp thu và tích tụ Crôm của một số thực vật khác nhau đà được
thống kê trong Bảng 1.5. Các cơ chế hấp thu của Cr(VI) và Cr(III) đà được ghi
nhận ở cây lúa mạch. Các chất ức chế trao đổi chất ảnh hưởng nhỏ đến quá
trình hấp thu Cr(VI), tuy nhiên không ảnh hưởng đến quá trình hấp thu Cr(III),
điều đó đà chứng tỏ quá trình hấp thu Cr(VI) phụ thuộc vào năng lượng trao
đổi chất còn Cr(III) thì không. Nhìn chung quá trình hấp thu Cr(III) là tốt hơn
