Nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trong lọc nước cấp nước sinh hoạt cho vùng ô nhiễm asen xã cao dương huyện thanh oai thành phố hà nội

L IC M

N

hồn thành t t khóa h c này tôi đã nh n đ

c s đ ng viên giúp đ t n

tình c a gia đình, các th y cô, các c quan, đ ng nghi p và b n bè.
Qua lu n v n này, tr
Vi n N

c, T

c tiên cho tôi g i l i c m n TS. Lê Xuân Quang -

i tiêu và Môi tr

ng ng

i đã tr c ti p h

ng d n, giúp đ và cung

c p nh ng tài li u, thông tin c n thi t đ tác gi hoàn thành lu n v n này.
Tôi xin g i l i c m n t i các th y giáo, cô giáo và cán b khoa K thu t Tài
nguyên n

c - Tr

ng

i h c Th y l i đã giúp đ , đ ng viên tôi r t nhi u trong

su t th i gian h c t p.
Tôi xin trân tr ng c m n các c quan, đ n v đã nhi t tình giúp đ tác gi
trong quá trình đi u tra thu th p tài li u cho lu n v n này.
Cu i cùng, tôi xin c m n gia đình và b n bè - nh ng ng

i luôn

bên đ ng

viên tôi trong h c t p và trong cu c s ng.
Trân tr ng c m n!
Hà n i, ngày 01 tháng 12 n m 2014
Tác gi lu n v n

Nguy n Trung Hi u


B N CAM K T
Tên đ tài lu n v n: “Nghiên c u ng d ng công ngh Nano trong l c n
c pn

c sinh ho t cho vùng ô nhi m asen, xã Cao D

c,

ng, huy n Thanh Oai,

thành ph Hà N i”
Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n đ
thu th p t ngu n th c t , đ
Vi n N

c, T

c làm d a trên các s li u, t li u đ

c công b trên báo cáo c a các c quan nhà n

i tiêu và Môi tr

c

c nh

ng,… Nh ng k t qu nghiên c u, thí nghi m

khơng sao chép t b t k ngu n thông tin nào khác. N u vi ph m tơi xin hồn tồn
ch u trách nhi m, ch u b t k các hình th c k lu t nào c a Nhà tr

ng.

Hà n i, ngày 01 tháng 12 n m 2014
Tác gi lu n v n

Nguy n Trung Hi u

CÁC KÝ HI U VÀ CH

VI T T T

B KH

:

Bi n đ i khí h u

MT

:

Mơi tr

NSVSMTNT

:

N

TCVN

:

Tiêu chu n Vi t Nam

QCVN

:

Quy chu n Vi t Nam

TCCP

:

Tiêu chu n cho phép

WHO

:

T ch c Y t th gi i (World Health Organization)

IMS

:

Vi n Khoa h c v t li u

VAST

:

Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam

FDA

:

C quan an toàn th c ph m Hoa K

ng

c s ch v sinh môi tr

ng nông thôn


M CL C
L IC M N
B N CAM K T
CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T
M

U .................................................................................................................................... 1

CH

NG 1: T NG QUAN.................................................................................................. 5

1.1 T ng quan v lý thuy t công ngh Nano ..............................................................5
1.1.1 Khái ni m ...........................................................................................................5
1.1.2 Phân lo i v t li u Nano ......................................................................................5
1.1.3 C s khoa h c c a công ngh Nano .................................................................5
1.1.4 H

ng ng d ng chung....................................................................................6

1.2 T ng quan tình hình nghiên c u ng d ng cơng ngh Nano trong l c n

c trên

th gi i .........................................................................................................................7
1.3 T ng quan tình hình nghiên c u ng d ng cơng ngh Nano trong l c n

c

Vi t Nam .....................................................................................................................9
1.4 T ng quan v nhu c u n
1.5 Gi i pháp x lý n
1.6 K t lu n ch
CH
N

c sinh ho t cho vùng ô nhi m Asen .........................11

c trong vùng ô nhi m Asen hi n nay ..................................13

ng 1 ...............................................................................................14

NG 2. NGHIÊN C U
C, C P N

NG D NG CÔNG NGH NANO TRONG L C

C SINH HO T CHO VÙNG Ô NHI M ASEN .......................... 15

2.1 ánh giá ngu n n

c sinh ho t và các ph

ng pháp x lý n

c sinh ho t truy n

th ng ..........................................................................................................................15
2.2 C s khoa h c trong vi c ng d ng công ngh Nano trong c p n

c sinh ho t ..

...........................................................................................................................19
2.3 Gi i thi u công ngh Nano trong l c n c c p n c sinh ho t..........................20
2.3.1 Gi i thi u v t li u Nano: ................................................................................20
2.3.2 Quy trình cơng ngh :......................................................................................23

2.3.3 Qu n lý v n hành ................................................................................................................................... 34

2.4 Nghiên c u l a ch n dây chuy n công ngh và kh n ng x lý ......................30
2.5

ánh giá kh n ng ng d ng công ngh Nano trong l c n

c cho vùng ô

nhi m Asen................................................................................................................30
2.6 K t lu n ch

ng 2 .............................................................................................31


CH

NG 3. NG D NG CÔNG NGH

NANO TRONG L C N

C, C P

N
C SINH HO T VÙNG Ô NHI M ASEN, XÃ CAO D
NG, HUY N
THANH OAI, THÀNH PH HÀ N I ............................................................................. 33
3.1 i u ki n t nhiên, kinh t xã h i, hi n tr ng s d ng n c s ch, v sinh môi
tr ng vùng nghiên c u ............................................................................................33
3.2 ánh giá hi n tr ng và kh n ng khai thác ngu n n c vùng nghiên c ...........39
3.3 Xác đ nh nhu c u c p n c vùng nghiên c u .....................................................44
3.4
xu t ph ng án c p n c .............................................................................45
3.4.1 C n c l a ch n................................................................................................45
3.4.2 Ph ng án c p n c ........................................................................................46
3.5 Ph ng pháp và gi i pháp công ngh x lý n c c p sinh ho t vùng nghiên c u .
...........................................................................................................................46
3.5.1 Các c n c l a ch n .......................................................................................46
3.5.2 Th nghi m đ i ch ng gi i pháp công ngh ..................................................46
3.6 Gi i pháp thi t k các h ng m c cơng trình h th ng c p n c sinh ho t vùng
ô nhi m Asen xã Cao D ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i ........................51
3.6.1 C n c thi t k ...............................................................................................51

3.6.2 Nh ng yêu c u thi t k ..................................................................................52
3.6.3 Quy mô, công su t và c p cơng trình .............................................................52
3.6.4 Gi i pháp thi t k và k t c u cơng trình ........................................................53
3.7 Qu n lý v n hành h th ng c p n c sinh ho t ng d ng công ngh Nano
trong l c n c vùng ô nhi m Asen xã Cao D ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà
N i ...........................................................................................................................63
3.8 Nh n xét đánh giá................................................................................................65
K T LU N VÀ KI N NGH ............................................................................................. 66
K t lu n .....................................................................................................................66
Ki n ngh ...................................................................................................................67
DANH M C TÀI LI U THAM KH O .......................................................................... 69
PH L C................................................................................................................................. 70


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1: ng d ng v t li u Nano trong khoa h c k thu t và đ i s ng ......................... 7
B ng 1.2: Hi n tr ng ô nhi m Asen t i Hà Tây c (n m 2008) .....................................11
B ng 3.1. K t qu quan tr c n

c m t ..............................................................................40

B ng 3.2. K t qu quan tr c n

c ng m ...........................................................................41

B ng 3.3 Ch t l

ng n

c sinh ho t t i các h gia đình t i Cao D

B ng 3.4 : Tính tốn nhu c u c p n

ng – Thanh Oai..43

c vùng nghiên c u ..............................................45

B ng 3.5: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 1 .............................................47
B ng 3.6: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 2 .............................................48
B ng 3.7: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 3 .............................................49
B ng 3.8: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 4 .............................................50
B ng 3.9: Các thông s k thu t c a thi t b công su t 60 - 80 lít/h. ..............................59
B ng 3.10: Các thơng s k thu t c a thi t b công su t 300 lít/h. .................................61
B ng 3.11: B ng chi phí xây d ng l p đ t thi t b cơng trình. ................................. 68


DANH M C HÌNH V
Hình 1.1: Ơ nhi m Asen gây b nh ung th da .......................................................13
Hình 2.1: B ng m tr n
Hình 2.2: B tr n

c m a ...........................................................................16

c m a n i...............................................................................16

Hình 2.3: Gi ng khoan k t h p máy b m ..............................................................17
Hình 2.4: B l c cát đ n gi n .................................................................................17
Hình 2.5: Chuy n giao công ngh ch t o lõi l c b ng v t li u Nano d ng màng 20
Hình 2.6: Nghiên c u ch t o thi t b l c b ng v t li u Nano cacbon đ x lý Asen
................................................................................................................................20

Hình 2.7: V t li u cacbon Nano .............................................................................23
Hình 2.8: C u t o b l c đ n chi c cơng ngh nano ..............................................24
Hình 2.9: Chu n b nguyên v t li u s n xu t lõi l c ..............................................25
Hình 2.10: G n đáy vào thân lõi.............................................................................25
Hình 2.11: Ti p li u và nén ép v t li u vào thân lõi ..............................................26
Hình 2.12: G n n p vào thân lõi.............................................................................26
Hình 2.13: Nén ép lõi hồn thi n ...........................................................................27
Hình 2.14: Ki m tra đo đ c s n ph m ....................................................................27
Hình 2.15: B l c đ n chi c công su t 60 – 80 l/h ................................................28
Hình 2.16: B l c đ n chi c cơng su t 300 - 350 l/h .............................................29
Hình 2.17: S đ dây chuy n cơng ngh ................................................................30
Hình 3.1: V trí xã Cao D

ng trên b n đ ............................................................33

Hình 3.2: Tr em trong l p h c t i tr
Hình 3.3: L p h c tr
Hình 3.4: N

ng m m non Cao D

ng m m non Cao D

ng – khu D

c gi ng khoan nhi m s t và Asen t i Cao D

ng .........................37
c Li u .......................38
ng ...........................38

Hình 3.5: S đ dây chuy n công ngh x lý ng d ng cơng ngh

nano ..........53

Hình 3.6: M t b ng b trí h ng m c cơng trình x lý ng d ng cơng ngh nano 54
Hình 3.7: B n v gi ng khoan k t h pl p đ t máy b m n

c ...............................55

Hình 3.8: M t c t b l c cát ...................................................................................56
Hình 3.9: M t c t b ch a n

c sau l c cát ...........................................................58


Hình 3.10: Fin l c tinh ...........................................................................................58
Hình 3.11: Thi t b l c n

c x lý Asen h gia đình .............................................59

Hình 3.12: Thi t b l c n

c x lý Asen tr

ng m m non ....................................60

Hình 3.13: L p đ t thi t b x lý t i h gia đình ....................................................63
Hình 3.14: L p đ t thi t b x lý t i tr

ng m m non ...........................................63


1

M
I. Tính c p thi t c a
N
đ

U

tài

c là m t ngu n tài nguyên quý c a m i Qu c gia, n

c không th thi u

c trong cu c s ng sinh ho t hàng ngày c ng nh trong q trình s n xu t cơng

nghi p, nông nghi p. Tuy nhiên s phát tri n kinh t quá nóng trong b i c nh bi n
đ i khí h u tồn c u di n ra ngày càng nhanh h n d n đ n nguy c c n ki t ngu n
tài nguyên n

c, d n t i tình tr ng ơ nhi m ngu n n

đ c bi t là ô nhi m kim lo i n ng nh Asen trong n
tín-ký hi u hóa h c: As) trong n

c

nhi u n

c ng m. Ô nhi m Asen (th ch

c ng m đã tr thành m i quan tâm đ c bi t trên

th gi i khi x y ra th m h a nhi m đ c Asen trên di n r ng
n

Bengan

c trên th gi i,

Bangladesd và Tây

. Nhi m đ c Asen có th gây ra nh ng c n b nh nguy hi m d n t i

t vong cho con ng

i nh

ng th da và các c quan n i t ng. Ngày nay, ngoài hai

khu v c trên, đã phát hi n nhi u n i trên th gi i nh M , Canađa, Achentina,
Loan, Vi t Nam c ng có các ngu n n

ài

c b nhi m Asen. Vì v y nhi u qu c gia trên

th gi i đã và đang ho ch đ nh các th ch qu n lý đ đ m b o vi c ki m soát t t
h n ngu n tài nguyên vô giá này và làm cho ngu n n

c ngày càng s ch h n. Các

gi i pháp nghiên c u ng d ng khoa h c công ngh nh m khai thác, s d ng n
ti t ki m, c i thi n ch t l

ng ngu n n

c c ng đang đ

M t trong các gi i pháp công ngh đ
li u Nano trong l c n
hi n nay

cc pn

c

c chú tr ng.

c quan tâm g n đây là ng d ng v t

c n, u ng. ây là công ngh m i và hi n đ i nh t

Vi t Nam và trên th gi i. Công ngh Nano đã và đang tr thành m t

l nh v c khoa h c cơng ngh đóng vai trò quan tr ng trong vi c gi i quy t m t s

b t c p c a các thi t b x lý n

c truy n th ng, đ c bi t có th x lý lo i b đ

các kim lo i n ng nh asen,.. đ t tiêu chu n c p n
Vi t Nam hi n nay, có nhi u ngu n n

c

c n, u ng.

c ng m b nhi m asen, đ c bi t là

nh ng vùng g n khu đô th , công nghi p. Xã Cao D

ng, huy n Thanh Oai, thành

ph Hà N i là m t trong các đi m b nhi m asen v i hàm l

ng khá cao, có m u

phân tích cao g p hàng ch c l n tiêu chu n cho phép c a WHO, làm nhi m đ c
ngu n n

c, nh h

ng nghiêm tr ng đ n s c kh e c a c ng đ ng, đ c bi t làm


2

t ng nguy c gây ung th trong c th con ng
n

c s d ng cho sinh ho t hàng ngày c a ng

khoan khai thác n

i dân trong xã hi n nay là các gi ng

c ng m đã b ơ nhi m asen. Vì v y vi c nghiên c u ng d ng

các công ngh nano trong l c n
Cao D

i. Trong khi đó ph n l n ngu n

c, c p n

c sinh ho t cho vùng ô nhi m asen, xã

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i là c n thi t và c p bách.

II. M c đích nghiên c u
Nghiên c u ng d ng công ngh Nano trong l c n
vùng ô nhi m asen, xã Cao D
III.

it

c, c p n

c sinh ho t cho

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i.

ng và Ph m vi nghiên c u
it

ng nghiên c u:

Nghiên c u ng d ng công ngh nano trong l c n

c, c p n

c sinh ho t

cho vùng ô nhi m asen.
Ph m vi nghiên c u:
Vùng ô nhi m asen, xã Cao D
IV. Cách ti p c n và ph

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i.

ng pháp nghiên c u

4.1 Cách ti p c n
- Ti p c n th c t :

i kh o sát, nghiên c u, thu th p các s li u v nh ng

vùng ô nhi m Asen, qua đó đánh giá th c tr ng m c đ ô nhi m Asen c a
vùng nghiên c u đ đ a ra nh ng gi i pháp công ngh phù h p trong c p
n

c sinh ho t, x lý Asen đ t tiêu chu n cho phép.

- Ti p c n h th ng: Ti p c n, tìm hi u, phân tích h th ng t t ng th đ n chi
ti t, đ y đ và h th ng.
- Ti p c n các ph
n

c c a các n

ng pháp nghiên c u m i, các công ngh Nano trong l c
c trên th gi i và trong n

c: Các ph

ng pháp nghiên c u

m i, các công ngh m i đ c bi t là công ngh Nano đang đ
th gi i quan tâm đ c bi t vì nó có th

c các n

c trên

ng d ng trong nhi u l nh v c và

mang l i hi u qu r t cao, trong đó ng d ng cơng ngh nano trong l c n

c

c pn

i

c có th x lý đ

c các kim lo i n ng có h i cho s c kh e con ng

nh Asen…đ t tiêu chu n c p n

c n, u ng.


3
- Ti p c n có s tham gia c a nh ng ng
n

c sinh ho t: Các d án c p n

v i ch t l

ng đ m b o t i ng

ý ki n, nguy n v ng c a ng
ngh x lý n

cđ

i h

ng l i trong các d án c p

c th c hi n đ cung c p ngu n n

c

i s d ng do đó c n ph i tìm hi u, đánh giá
i s d ng t đó có th đ a ra gi i pháp công

c c p phù h p v i kh n ng, đi u ki n kinh t c a vùng

nghiên c u.
- Ti p c n đáp ng nhu c u: Tính tốn, đánh giá đúng nhu c u n
n

c sinh ho t,

c n u ng cho vùng ô nhi m Asen đ đ xu t các gi i pháp k thu t công

ngh phù h p, ti t ki m chi phí xây d ng l p đ t thi t b x lý.
4.2 Ph
- Ph

ng pháp nghiên c u
ng pháp đi u tra, thu th p các s li u, tài li u có liên quan:

i u tra thu

th p các tài li u, s li u liên quan v vùng ô nhi m Asen và các công ngh
l cn
n
- Ph
đ

c đ ph c v công tác đánh giá th c tr ng ô nhi m Asen trong ngu n

c và đ a ra gi i pháp công ngh x lý phù h p.
ng pháp phân tích, x lý, đánh giá s li u: Các gi i pháp công ngh s
c áp d ng trên c s phân tích, x lý, đánh giá s li u đ

th c t nhu c u l c n
- Ph

cc pn

c thu th p t

c vùng ô nhi m Asen.

ng pháp th ng kê và phân tích h th ng: Th ng kê và phân tích h

th ng s giúp cho vi c x lý đánh giá s li u, tài li u và đánh giá hi u qu
c a các cơng ngh l c n
- Ph

cc pn

c chính xác và toàn di n.

ng pháp k th a: K th a các k t qu nghiên c u tr

c đó v c p n

sinh ho t cho khu v c đã b ô nhi m Asen trên th gi i và trong n
n

c, t

i tiêu và Môi tr

c

c (Vi n

ng và m t s c quan khác), k th a các k t qu

c a công ngh nano trong l c n

cc pn

c sinh ho t đã đ

c ng d ng

trong th c t .
- Ph

ng pháp chuyên gia: Tham kh o ý ki n các chuyên gia trong l nh v c

c pn

c sinh ho t và trong cơng ngh , khoa h c nano qua đó l a ch n gi i

pháp công ngh phù h p nh t cho l c n
Cao D

cc pn

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i.

c vùng ô nhi m Asen, xã


4
V. Nh ng k t qu đ t đ
ng d ng đ

c

c công ngh Nano trong l c n

nhi m asen, xã Cao D

c, c p n

c sinh ho t cho vùng ô

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i.

K T LU N VÀ KI N NGH
TÀI LI U THAM KH O


5

CH

NG 1

T NG QUAN
1.1

T ng quan v lý thuy t công ngh Nano

1.1.1 Khái ni m

Công ngh Nano (ti ng Anh: Nanotechnology) là ngành công ngh liên quan
đ n vi c thi t k , phân tích, ch t o và ng d ng các c u trúc, thi t b và h th ng
b ng đi u khi n hình dáng, kích th

c trên quy mơ nanomet (nm, 1 nm = 10-9m).

Ranh gi i gi a công ngh nano và khoa h c nano đôi khi không rõ ràng, tuy nhiên
chúng đ u có chung đ i t

ng là v t li u Nano. Công ngh Nano bao g m các v n

đ chính sau đây:
-

C s khoa h c Nano

-

Ph

-

Ch t o v t li u Nano

-

ng pháp quan sát và can thi p

ng d ng v t li u Nano.

1.1.2 Phân lo i v t li u Nano

V tr ng thái c a v t li u, ng
khí. V t li u Nano đ

i ta phân chia thành ba tr ng thái: R n, l ng,

c t p trung nghiên c u hi n nay ch y u là v t li u r n, sau

đó m i đ n ch t l ng và khí.
V hình dáng v t li u, ng

i ta phân chia thành các lo i sau:

-

V t li u Nano không chi u

-

V t li u Nano m t chi u

-

V t li u Nano hai chi u

Ngồi ra cịn có v t li u có c u trúc nano hay nanocomposite trong đó ch có
m t ph n c a v t li u có kích th

c nm, ho c c u trúc c a nó có nano khơng chi u,

m t chi u, hai chi u đan xen l n nhau.
1.1.3 C s khoa h c c a công ngh Nano
Tính ch t chung: V t li u nano có 3 tích ch t nh sau:
Chuy n ti p t tính ch t c đi n đ n tính ch t l

ng t :

i v i v t li u v mô g m r t nhi u nguyên t , các hi u ng l

ng t đ

c


6
trung bình hóa v i r t nhi u ngun t (1 µm3 có kho ng 1012 ngun t ) và có th
b qua các th ng giáng ng u nhiên. Nh ng các c u trúc nano có ít ngun t h n thì
các tính ch t l

ng t th hi n rõ ràng h n. Ví d m t ch m l

coi nh m t đ i nguyên t , nó có các m c n ng l

ng t có th đ

c

ng gi ng nh m t nguyên t .

Hi u ng b m t

Khi v t li u có kích th

c nm, các s ngun t n m trên b m t s chi m t l

đáng k so v i t ng s nguyên t . Chính vì v y các hi u ng có liên quan đ n b
m t, g i t t là hi u ng b m t s tr nên quan tr ng làm cho tính ch t c a v t li u
có kích th

c nanomet khác bi t so v i v t li u

Kích th

d ng kh i.

ct ih n

Các tính ch t v t lý, hóa h c c a các v t li u đ u có m t gi i h n v kích
th

c. N u v t li u mà nh h n kích th

thay đ i. Ng

i ta g i đó là kích th

là do kích th

c c a nó có th so sánh đ

c này thì tính ch t c a nó hoàn toàn b

c t i h n. V t li u nano có tính ch t đ c bi t
c v i kích th

c t i h n c a các tính

ch t c a v t li u. Ví d đi n tr c a m t kim lo i tuân theo đ nh lu t Ohm
th

c v mô mà ta th y hàng ngày. N u ta gi m kích th

h n quãng đ

kích

c c a v t li u xu ng nh

ng t do trung bình c a đi n t trong kim lo i, mà th

ng có giá tr

t vài đ n vài tr m nm, thì đ nh lu t Ohm khơng cịn đúng n a. Lúc đó đi n tr c a
v t có kích th

c nano s tuân theo các quy t c l

nào có kích th

c nano đ u có tính ch t khác bi t mà nó ph thu c vào tính ch t mà

nó đ

ng t . Khơng ph i b t c v t li u

c nghiên c u.
Các tính ch t khác nh tính ch t đi n, tính ch t t , tính ch t quang và các tính

ch t hóa h c khác đ u có đ dài t i h n trong kho ng nm. Chính vì th mà ng

i ta

g i ngành khoa h c và công ngh liên quan là khoa h c nano và công ngh nano.
1.1.4 H

ng ng d ng chung

Các c u trúc nano có ti m n ng ng d ng làm thành ph n ch ch t trong
nh ng d ng c thơng tin k thu t có nh ng ch c n ng mà tr
có th đ

c kia ch a có. Chúng

c l p ráp trong nh ng v t li u trung tâm cho đi n t và quang. Nh ng vi

c u trúc này là m t tr ng thái đ c nh t c a v t ch t có nh ng h a h n đ c bi t cho
nh ng s n ph m m i và r t h u d ng.


7
Nh vào kích th

c nh , nh ng c u trúc nano có th đóng gói ch t l i và do

đó làm t ng t tr ng gói. T tr ng gói cao có nhi u l i đi m: t c đ x lý d li u
và kh n ng ch a thông tin gia t ng. T tr ng gói cao là nguyên nhân cho nh ng
t

ng tác đi n và t ph c t p gi a nh ng vi c u trúc k c n nhau.

i v i vi c u

trúc, đ c bi t là nh ng phân t h u c l n, nh ng khác bi t nh v n ng l
nh ng c u hình khác nhau có th t o đ

ng gi a

c các thay đ i đáng k t nh ng t

ng tác

đó. Vì v y mà chúng có nhi u ti m n ng cho vi c đi u ch nh ng v t li u v i t
tr ng cao và t s c a di n tích b m t trên th tích cao, ch ng h n nh b nh .
Nh ng ph c t p này hoàn toàn ch a đ

c khám phá và vi c xây d ng nh ng k

thu t d a vào nh ng vi c u trúc đòi h i s hi u bi t sau s c khoa h c c n b n tìm n
trong chúng. Nh ng ph c t p này c ng m đ

ng cho s ti p c n v i nh ng h

th ng khơng tuy n tính ph c t p mà chúng có th phơ bày ra nh ng l p bi u hi n
trên c n b n khác v i nh ng l p bi u hi n c a c hai c u trúc phân t và c u trúc
quy mô micromet.
Khoa h c nano là m t trong nh ng biên gi i c a khoa h c ch a đ
hi m t
1.2

c thám

ng t n. Nó h a h n nhi u phát minh k thu t lý thú nh t.

T ng quan tình hình nghiên c u ng d ng công ngh Nano trong l c n

c trên th gi i

Theo đánh giá t ng h p c a các nhà khoa h c trên th gi i nghiên c u v v t
li u Nano, có 10 ng d ng hàng đ u c a v t li u Nano trong khoa h c k thu t và
đ i s ng, đ

c th ng kê

B ng 1.1:

B ng 1.1

ng d ng v t li u Nano trong khoa h c k thu t và đ i s ng

STT

ng d ng

1

D tr , s n xu t và chuy n bi n n ng l

2

T ng s n l

3

X lý n

4

Ch n đoán b nh và chi u ch p

5

H th ng cung c p thu c

ng nông nghi p
c

ng


8

6

Ch bi n và d tr th c ph m

7

Ki m sốt ơ nhi m

8

Xây d ng

9

Giám sát s c kh e

10

Phát hi n và ki m soát sâu b nh

ng d ng v t li u Nano trong x lý n
c h iđ

c s d ng n

c s ch cho ng

c có vai trị quan tr ng và m ra nhi u

i dân các n

c đang phát tri n. Hi n nay,

các nhà khoa h c đã nghiên c u, phát tri n công ngh x lý n
Nano và đã có m t s s n ph m đi n hình ra đ i và đ
1. X p Nano gi n

c ng d ng khá r ng rãi:

c m a do Vi n Công ngh Massachusetts (Hoa K ) s n xu t:

H p ch t polymer và các h t Nano th y tinh đ
n

c b ng v t li u

c ph trên b m t nh v i đ hút

c. X p Nano ho t đ ng hi u qu h n so v i v t li u truy n th ng. X p Nano

dùng đ gi n

cm a

các n

2. H t Nano t tính x lý asen do

c: Trung Qu c, Neepal và Thái Lan.
i h c Rice (Hoa K ) s n xu t: Các h t Nano t

tính g m các ion oxit l l ng trong n
m t nam châm.
nghìn tr

n

c liên k t v i asen, sau đó lo i b b ng

, Bangladesh và các n

ng h p nhi m đ c asen m i n m là do các gi ng n

3. Màng kh m n do

c b ô nhi m asen.

i h c California, Los Angeles và NanoH2O s n xu t: H p

ch t polyme và h t Nano hút các ion n
đã có m t trên th tr
v i ph

c đang phát tri n khác có hàng

c và đ y mu i hòa tan. Màng kh m n

ng, cho phép kh m n v i chi phí n ng l

ng th p h n so

ng pháp th m th u.

4. Màng l c Nano do Công ty Saehan (Hàn Qu c) s n xu t: Màng l c Nano đ
s n xu t t polyme có kích th

c l t 0,1÷10 Nano mét. Màng l c Nano đ

th nghi m x lý n

Trung Qu c và kh m n n

n ng l
5. Que n

ng h n ph
c trong l

c u ng

ng pháp th m th u ng

c

c
c

Iran địi h i ít

c.

i Nano do Phịng thí nghi m Seldon (Hoa K ) s n xu t: Thi t

b l c có hình d ng nh c ng r m s d ng các ng Nano cácbon đ t lên trên v t
li u d o có l . Que n

c làm s ch n

c u ng.

6. Thi t b l c thông d ng do Công ty KX (Hoa K ) s n xu t: Thi t b l c s d ng


9
l p s i Nano đ

c ch t o t các polyme, nh a thông, g m và các v t li u khác

đ x lý các ch t ô nhi m. Thi t b đ
c ng đ ng

các n

c ch t o dành riêng cho h gia đình trong

c đang phát tri n s d ng. Các thi t b l c hi u qu , d s

d ng và không c n ph i b o d

ng.
n

7. Thi t b l c thu c b o v th c v t do Vi n Công ngh
ty TNHH Eureka Forbes ( n

) s n xu t: Thi t b này s d ng b c Nano đ hút

và sau đó phân h y 3 lo i thu c b o v th c v t th
cung c p n

c

n

cung c p n

c c a các n

. Thu c b o v th c v t th

ng th y trong các ngu n
ng t n t i trong các ngu n

c đang phát tri n. Thi t b l c thu c b o v th c v t

có th cung c p cho m i h gia đình
1.3

Chennai và Cơng

n

6000 lít n

c s ch m i n m.

T ng quan tình hình nghiên c u ng d ng cơng ngh Nano trong l c n

Hi n nay, trong n

c

c s d ng r t nhi u công ngh đ x lý n

Vi t Nam

c ph c v sinh

ho t nh :
-

X lý n

c b ng các công ngh truy n th ng.

-

X lý n

c b ng công ngh màng (l c màng RO - th m th u ng

-

X lý n

c b ng các công ngh l c: Dùng than ho t tính, h t v t li u

c)

l c, v t li u l c Nano ...
Công ngh l c b ng v t li u Nano còn khá m i m , m t công ngh hi n đ i
cho hi u qu x lý cao, giá thành phù h p.
thu hút đ

Vi t Nam công ngh Nano c ng đã

c các nhà khoa h c t p trung nghiên c u, trong đó có nghiên c u ch t o

ng Nano cacbon. C s đ u tiên ch t o thành công ng Nano cacbon

Vi t Nam

là Vi n Khoa h c v t li u (IMS) thu c Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam
(VAST). Trung tâm ITIMS (thu c

i h c Bách khoa Hà N i) là c s th hai ch

t o thành công Carbon Nanotubes (CNTs) vào n m 2003, ti p theo đó là Vi n V t
lý K thu t (tr

ng

i h c Bách Khoa Hà N i) vào kho ng đ u n m 2005. N m

2007 Ti n s Nguy n Hoài Châu và t p th các nhà khoa h c Vi n Công ngh môi
tr

ng (Vi n Khoa h c Công ngh Vi t Nam) th c hi n đ tài "Nghiên c u công

ngh ch t o v t li u l c Nano t axetat xenlulo và ng d ng l c Nano trong quy
trình x lý n

c sinh ho t b ô nhi m".

tài thi t k ch t o m t thi t b l c Nano


10
cơng su t 100 lít n

c/h, có kh n ng x lý các ngu n n

c sinh ho t, n

c th i b

ơ nhi m asen có đ c ng cao h n m c cho phép 4 - 5 l n và x lý n

c th i có

COD l n h n 5000 mg/l. K t qu nghiên c u cho th y, màng l c Nano có kh n ng
tách Albumin và kh n ng b t gi ch n l c đ i v i các ch t đi n ly có hóa tr khác
nhau nh NaCl, Na 2 SO 4 và MgCl 2 ...t
li u màng đ

c ch n s d ng

dàng đ t mua trong n
ng

c.

ng đ

ng v i màng Osmonics c a M . V t

đây là Axentat xenlulo, m t s n ph m có th d

u đi m l n nh t c a l c Nano là, v i công ngh này

i ta không ph i đ a thêm m t lo i hóa ch t hay vi sinh nào vào n

l y đi đ

c mà v n

c nh ng t p ch t b n. Cơng ngh này có th x lý các ngu n n

c ng toàn ph n và COD cao c ng nh đ i v i n

c có màu và n

c có đ

c nhi m phèn

chua m n.
Tuy ch m i ti p c n v i công ngh Nano trong nh ng n m g n đây nh ng ngành
công ngh Vi t Nam c ng có nh ng b

c chuy n t o ra s c hút m i. Nhà n

c ng đã dành m t kho n ngân sách khá l n cho ch
Nano c p qu c gia v i s tham gia c a nhi u tr

c

ng trình nghiên c u công ngh
ng

i h c và Vi n nghiên c u.

Hàng n m, nhi u cu c h i th o trao đ i kinh nghi m v nghiên c u v t li u Nano
đã đ

c t ch c nh : H i th o v

lý và l c n

ng d ng công ngh Nano s n xu t các thi t b x

c do h i Thông tin Khoa h c k thu t thành ph Hà N i, công ty

Vivina ph i h p v i T p đoàn Biocera (Hàn Qu c) t ch c ngày 24/9/2004, t i Hà
N i. Biocera đã gi i thi u vi c s d ng công ngh Nano ch t o h t Ceramic dùng
đ x lý n

c. T các d ng h t này, s n xu t ra các thi t b l c n

sinh ho t (s n ph m đã đ
ch ng nh n ch t l

c dùng trong

c B Y t và c quan an toàn th c ph m Hoa K (FDA)

ng); H i th o qu c t v khoa h c v t li u tiên ti n và công

ngh Nano t ch c ngày 16/9/2008 t i Nha Trang. H i ngh nh m nâng cao kh
n ng h p tác v công ngh v t li u gi a các n
công ngh Nano

c ASEAN và thúc đ y nghiên c u

Vi t Nam.

Ngoài ra, r t nhi u các nhà khoa h c đã có các đ tài, cơng trình khoa h c
nghiên c u ng d ng công ngh Nano trong l nh v c x lý n

c và đã đ t đ

nh ng ý ngh a thi t th c có th áp d ng trong th c ti n nh : Vi n N

c, T

c

i tiêu

11
và Môi tr

ng v i đ tài “Nghiên c u thi t k , ch t o thi t b s d ng v t li u

Nano đ x lý n
PGS.TS Hà L

c có nhi m Asen ph c v c p n

c sinh ho t nông thôn”, do

ng Thu n làm ch nhi m th c hi n 2008-2010. Trên c s ti p thu

ng d ng công ngh tiên ti n thông qua vi c h p tác v i Vi n hàn lâm KH t nhiên
Liên bang Nga, k t h p v i c i ti n ng d ng cho phù h p v i công ngh s n xu t,
ch t o, phù h p v i đi u ki n kinh t c a Vi t Nam, đ tài đã nghiên c u thi t k
và s n xu t ng d ng thành công thi t b s d ng v t li u Nano đ x lý n
nhi m Asen đ t tiêu chu n c p n

c n u ng v i nhi u quy mơ l c n

c có

c khác nhau:

Thi t b l c quy mô h gia đình, c m gia đình và thi t b l c quy mô c m dân c ,
tr
1.4

ng h c, tr m y t .
T ng quan v nhu c u n

c sinh ho t cho vùng ô nhi m Asen

Các gi i pháp c p n

c sinh ho t vùng ơ nhi m Asen có th s d ng là: V i

quy mơ h gia đình có th s d ng b ch a n
gia đình ho c s d ng ngu n n

c m a, gi ng đào, gi ng khoan h

c c p t các tr m x lý n

đ n quy mô l n. Tuy nhiên v i gi i pháp s d ng ngu n n
c n ph i đ

c qua x lý tr

c ng m thì ngu n n

c

c khi đ a vào s d ng cho sinh ho t và n u ng.

Theo s ch đ o c a Ban ch nhi m ch
N

c t p trung quy mô nh

c s ch & VSMT và đ

ng trình m c tiêu Qu c gia v

c s giúp đ c a t ch c Unicef. T n m 2004 đ n

tháng 9/2006, Trung tâm NSH & VSMTNT t nh Hà Tây c đã ti n hành l y 15.771
m un

c l y t các gi ng đào, các b ch a n

gi ng khoan khai thác n
t t c các m u n

c, các tr m c p n

c trong các t ng ch a n

c t p trung và

c qh và qp. K t qu t ng h p

c cho th y huy n Thanh Oai b nhi m Asen cao nh t trong t nh

v i t l m u nhi m là 51,12%.
i u tra hi n tr ng th c t trên đ a bàn huy n Thanh Oai t i 3 xã : Cao
D

ng, Xuân D

ng, C khê, là 3 xã đ

nh t b i Asen trong n

c đánh giá là b ô nhi m nghiêm tr ng

c ng m.

B ng 1.2: Hi n tr ng ô nhi m Asen t i Hà Tây c
T ng
TT

Huy n

s

S m un
T ng

(n m 2008)

c b nhi m Asen (mg/l)
Chia ra

T l
nhi m

12

m u

s

1.319

54

32

17

5

2.967

1.381

227

385

538

231

46,55

3 Thanh Oai

2.864

1.464

500

502

356

106

51,12

an Ph

1.242

509

102

165

146

96

40,98

2.000

749

494

210

45

37,45

6 Phúc Th

5.32

165

70

61

34

31,02

7 Ba Vì

455

16

8

6

2

3,52

891

160

60

34

37

29

17,96

9 Phú Xun

1.479

634

91

107

293

143

42,87

10 Th

ng Tín

1.946

967

141

233

322

271

49,69

T ng

15.771

6.099

1.725

1720

1.778

876

38,67

7,1%

38,67

1 Ch
2

4

ng M

ng Hịa

ng

5 Hồi

c

8 M

c

% so v i t ng s

0,05-0,07 0,07-0,1 0,1-0,2

100% 49,40%

13,97%

13,93% 14,40%

> 0,2

Asen
3,87

Ngu n: Trung tâm NSH & VSMTNT t nh Hà Tây c
Trong khi đó, theo k t qu đi u tra s b t i Cao D
gia đình

đây s d ng ngu n n

m a, trong đó n
n

c gi ng khoan và n

c

c gi ng khoan là ch y u( kho ng 80% ). Nhi u h gia đình dùng

c gi ng khoan tr c ti p không qua b l c.
Vi c dùng n

kh e con ng
n

c n u ng, sinh ho t là n

ng g n 100% các h

c sinh ho t không h p v sinh nh h

i, đ c bi t v i ngu n n

ng nghiêm tr ng t i s c

c sinh ho t b ô nhi m Asen. S d ng ngu n

c b nhi m Asen trong sinh ho t, lâu dài s có th d n t i ung th . Theo các

nghiên c u, đánh giá c a WHO thì n u b nhi m đ c asen
m t ít v i li u l

m c đ th p, m i ngày

ng dù nh nh ng trong th i gian dài s gây: m t m i, bu n nôn và

nôn, h ng c u và b ch c u gi m, da s m, r ng tóc, sút cân, gi m trí nh , m ch máu
b t n th
ung th ...,

ng, r i lo n nh p tim, đau m t, đau tai, viêm d dày và ru t, làm ki t s c,


13

Hình 1.1: Ơ nhi m Asen gây b nh ung th da
Do đó vi c đánh giá hi n tr ng ch t l

ng ngu n n

pháp cơng ngh thích h p, hi u qu và kinh t đ x lý n

c nh m đ a ra các gi i
c c p cho n u ng, sinh

ho t c n ph i đ

c nghiên c u và tri n khai đ đáp ng nhu c u c p bách v n

sinh ho t cho ng

i dân n i đây.

1.5

Gi i pháp x lý n

c trong vùng ô nhi m Asen hi n nay

Nhu c u v m t ngu n n

c an toàn cho sinh ho t c a ng

và vi c mong mu n có m t h th ng x lý, c p n
th c hi n đ
ngu n n

c

i dân r t c n thi t

c t p trung trong xã v n ch a

c do thi u đi u ki n kinh phí. Hi n t i, ng

i dân v n ph i s d ng

c ng m qua l c cát đ n gi n đ ph c v m c đích sinh h at chung trong

gia đình bên c nh ngu n n
kh c ph c đ
công ngh x lý n

c m a hàng n m dùng cho n, u ng.

c các nh

c đi m trên, T ch c th c hi n đã hoàn thi n

c s d ng v t li u nano đ t o ra các s n ph m thi t b l c n

phù h p cho vùng ô nhi m Asen xã Cao D

c

ng và có th áp d ng cho khu v c

đ ng b ng sơng H ng.
Cơng ngh x lý đ

c hồn thi n b ng nhi u gi i pháp tích h p (x lý s b

b ng l ng, l c cát; x lý tinh b ng v t li u l c đa n ng, than ho t tính, v t li u trao
đ i ion; x lý tri t đ b ng v t li u l c Nano), thi t b có các nhánh l c thơ và l c
tinh đ c p n

c sinh ho t và nhánh x lý tri t đ c p n

c ph c v

n u ng. Thi t


14
b x lý n
tr
1.6

c có th l p đ t

quy mơ h gia đình ho c quy mơ c m gia đình,

ng h c.
K t lu n ch

Nhu c u n

ng 1

c s ch là nhu c u không th thi u đ

Vi c cung c p đ y đ n

c trong đ i s ng con ng

c s ch đ m b o yêu c u v ch t l

ng và s l

i.

ng luôn

luôn là thách th c đ i v i các n

c đang phát tri n. Tình tr ng này càng tr m tr ng

h n đ i v i khu v c mà ngu n n

c đang b ô nhi m tr m tr ng, đ c bi t là các khu

v c mà ngu n n
c ng nh

c b ô nhi m Asen n ng, g p nhi u l n tiêu TCCP. Trên th gi i

Vi t Nam đã có cái nhìn nh n gi i quy t bài toán thi u n

d ng các gi i pháp c p n

c, các công ngh x lý n

c nh m s d ng hi u qu và

ti t ki m ngu n tài nguyên quý giá này. Công ngh Nano c ng đã đ
nghiên c u ng d ng đ góp ph n gi i quy t bài toán thi u n
gi i c ng nh

Vi t Nam.

c s ch là áp

c quan tâm,

c s ch trên toàn th


15
CH

NG 2

NGHIÊN C U NG D NG CÔNG NGH NANO TRONG L C N
C PN
2.1

ánh giá ngu n n

Ngu n n
là n

C SINH HO T CHO VÙNG Ô NHI M ASEN

c sinh ho t và các ph

ng pháp x lý n

c ng m. Trong đó ch y u là s d ng n

t các gi ng khoan đ s d ng cho sinh ho t, n
N

c sinh ho t truy n th ng

c s d ng cho m c đích sinh ho t, n u ng cho vùng ô nhi m Asen

c m a và n
a. N

C,

cm ađ

c ng m đ

c b m lên

c s d ng cho n u ng.

cm a
c m a là ngu n n

c có th tích tr đ

c d dàng và ch c n x lý đ n

gi n là đun sôi đ ngu i là có th dùng đ u ng.
B ch a n

c m a là m t cơng trình thu n

ho t. B ch a có dung tích th

c m a s d ng cho m c đích sinh

ng t 4m3 đ n 10m3, đ

n i nào đó. B có th xây b ng g ch, bê tơng, chìm d

c xây d ng kiên c t i m t
i đ t hay n a trên n a d

sao cho phù h p v i đ a hình n i c trú. M t cơng trình ch a n

i

c hồn ch nh ph i

bao g m c ph n mái h ng, máng thu, ng d n và b ch a.
Mái h ng: T t nh t là mái ngói, mái tơn ho c mái b ng bê tơng. Di n tích mái
h ng c n đ r ng đ h ng đ l

ng n

c m a c n thi t.

Máng thu: Máng đóng vai trị quan tr ng trong vi c thu h ng, c n đ
đ c n th n đ h ng đ

c treo

c nhi u n

c nh t trong m i l n m a. Không nên l y n

c

t mái l p fibroximang, b i m t l

ng nh b t amiang t ngói có th l n vào n

c,

gây đ c. Ch nên h ng n

c m a b ng mái tơn và mái ngói ho c mái bê tông.


16

Hình 2.1: B ng m tr n

Hình 2.2: B tr n
b. N

cm a

cm an i

c ng m

- Gi ng khoan h gia đình s d ng đ thu n

c ng m th

ng đ

c khoan b ng

máy. C u t o c a gi ng khoan bao g m: ng l ng, ng l c, ng ch ng, c gi ng,…


17

Hình 2.3: Gi ng khoan k t h p máy b m
- B l c cát đ n gi n: L c n

c gi ng khoan b ng b l c cát đ n gi n là bi n

pháp x lý đ n gi n mà các gia đình đ u có th t làm đ
v n hành b o d

ng d dàng.

Hình 2.4: B l c cát đ n gi n

c v i chi phí th p,