Nghiên cứu xử lý nước ngầm ô nhiễm asen bằng phương pháp oxi – quang hóa trong điều kiện thực tế ở các vùng nông thôn

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ô nhiễm nước đang là vấn đề nóng bỏng và là mối quan tâm hàng đầu ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Tại Việt Nam, nước ngầm được sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt chính của nhiều cộng đồng dân cư. Sự có mặt của Asen trong nước ngầm tại nhiều khu vực, nhất là vùng nông thôn tại Việt Nam đã và đang gây ra những nguy cơ cho sức khỏe con người. Bên cạnh đó tác hại của Asen đối sức khỏe chưa được cảnh báo đầy đủ đến người dân. Theo thống kê của Bộ Y tế, tính đến năm 2010, hiện có 21% dân số Việt Nam đang dùng nguồn nước nhiễm asen vượt quá mức cho phép và tình trạng nhiễm độc asen ngày càng rõ rệt và nặng nề trong dân cư, đặc biệt ở khu vực đồng bằng sông Hồng 3. Mặc dù có nhiều phương pháp cho hiệu quả cao để loại trừ hoặc làm giảm nồng độ asen trong nước xuống dưới 10 μgl theo QCVN 02: 2009BYT hoặc tiêu chuẩn về nước uống của Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization WHO) nhưng các phương pháp đó chỉ có thể thực hiện được với những hệ thống xử lý nước cấp với công nghệ phù hợp, qui mô lớn ở các đô thị, thành phố có kinh tế phát triển. Còn các khu vực nông thôn nghèo, vùng sâu, vùng xa thì các công nghệ vẫn chưa được phổ biến và sử dụng một cách rộng rãi do hạn chế về trình độ dân trí, kinh phí và bất tiện trong việc vận hành và bảo trì. Phương pháp người dân thường áp dụng theo kinh nghiệm để giảm thiểuloại bỏ sắt và asen trong nước giếng khoan là bể lọc cát đơn giản nhưng đôi khi hiệu quả lại không cao do việc vệ sinh, bảo trì không đảm bảo. Với mong muốn góp phần giúp người dân có cơ hội được sử dụng nguồn nước sạch bằng những biện pháp, phương tiện đơn giản cùng với những kiến thức đã học, sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu chúng em quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước ngầm ô nhiễm Asen bằng phương pháp oxi – quang hóa trong điều kiện thực tế ở các vùng nông thôn”.

Mục lục MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Tính sáng tạo đề tài .5 Lợi ích đề tài Nhiệm vụ đề tài Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Asen 1.1.1 Asen 1.1.2 Tác hại Asen sức khỏe 1.2 Tìm hiểu nước ngầm Việt Nam 1.2.1 Nước ngầm 1.2.2 Thực trạng ô nhiễm Asen nước ngầm Việt Nam 1.3 Các phương pháp xử lý asen nước ngầm 3.1 Xử lý công nghệ xử lý giàn mưa 1.3.2 Xử lý bể lắng 1.3 Xử lý bể lọc 1.3.4 Công nghệ NanoVAST (Tổ hợp vật liệu NC-MF NC-F20 kết nối với kỹ thuật khác) 1.3.5 Keo tụ - Kết tủa 1.3.6 Oxi hóa 10 1.4 Cơ sở lí thuyết đề tài 10 Chương THỰC NGHIỆM 12 2.1 Dụng cụ hóa chất: 12 2.2 Thu mẫu nước: 12 2.3 Khảo sát hàm lượng Sắt Asen mẫu nước ngầm 12 2.4 Các bước làm thí nghiệm 13 2.5 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Asen 14 2.6 Ảnh hưởng H2O2 đến khả oxi – hóa Asen(III) 14 2.7 Xử lí Asen nước có hàm lượng sắt 14 2.8 Kiểm tra E.Coli Coliform nước sau xử lý 14 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 15 3.1 Thu mẫu nước 15 3.2 Khảo sát hàm lượng Sắt Asen mẫu nước ngầm 15 3.3 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Asen 16 3.4 Ảnh hưởng H2O2 đến khả oxi – hóa Asen(III) 17 3.5 Xử lý Asen nước có hàm lượng sắt 18 3.6 Kiểm tra E.Coli Coliform nước sau xử lý 18 KẾT QUẢ 20 Định hướng thời gian tới 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ô nhiễm nước vấn đề nóng bỏng mối quan tâm hàng đầu Việt Nam giới Tại Việt Nam, nước ngầm sử dụng làm nguồn nước sinh hoạt nhiều cộng đồng dân cư Sự có mặt Asen nước ngầm nhiều khu vực, vùng nông thôn Việt Nam gây nguy cho sức khỏe người Bên cạnh tác hại Asen đối sức khỏe chưa cảnh báo đầy đủ đến người dân Theo thống kê Bộ Y tế, tính đến năm 2010, có 21% dân số Việt Nam dùng nguồn nước nhiễm asen vượt mức cho phép tình trạng nhiễm độc asen ngày rõ rệt nặng nề dân cư, đặc biệt khu vực đồng sơng Hồng [3] Mặc dù có nhiều phương pháp cho hiệu cao để loại trừ làm giảm nồng độ asen nước xuống 10 μg/l theo QCVN 02: 2009/BYT tiêu chuân nước uống Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization - WHO) phương pháp chi thực với hệ thống xử lý nước cấp với công nghệ phù hợp, qui mô lớn thị, thành phố có kinh tế phát triển Con khu vực nông thôn ngheo, vùng sâu, vùng xa cơng nghệ chưa phổ biến sử dụng cách rộng rãi hạn chế trình độ dân trí, kinh phí bất tiện việc vận hành bảo trì Phương pháp người dân thường áp dụng theo kinh nghiệm để giảm thiểu/loại bỏ sắt asen nước giếng khoan bể lọc cát đơn giản hiệu lại khơng cao việc vệ sinh, bảo trì khơng đảm bảo Với mong muốn góp phần giúp người dân có hội sử dụng nguồn nước biện pháp, phương tiện đơn giản với kiến thức học, sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu chúng em định chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước ngầm ô nhiễm Asen phương pháp oxi – quang hóa điều kiện thực tế vùng nông thôn” Trong đề tài này, chúng em sử dụng điều kiện, nguyên liệu có sẵn, dễ kiếm ánh sáng mặt trời, chanh, nước oxi già (dung dịch H2O2), đinh sắt gi để sử lý nước nhiễm Asen Tính sáng tạo đề tài - Chi với nước cốt chanh, chai nhựa, giấy nhôm, dung dịch H2O2… (dụng cụ nguyên liệu dễ kiếm, không độc hại) kết hợp với ánh sáng mặt trời để loại bỏ Asen khỏi nước ngầm, đồng thời khử trùng nước Thao tác thực đơn giản, truyền đạt rộng rãi để người dân áp dụng - Đối với nguồn nước có thành phần sắt Asen cao, cần bổ sung thêm tác nhân oxi hóa (như H2O2) nhằm tăng khả oxi hóa Asen(III) thành Asen (V) - Đối với nguồn nước có thành phần sắt thấp: bổ sung thêm sắt (dùng đinh sắt gi) với mục đích tạo thêm chất hấp phụ Asen Lợi ích đề tài - Góp phần chứng minh khả loại bỏ asen nước phương pháp oxi – quang hóa điều kiện thường với nguyên vật liệu đơn giản sẵn có tận dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn lượng cho q trình oxi hóa khử trùng - Góp phần tuyên truyền để người dân sống vùng nơng thơn có nguồn nước bị nhiễm asen tự làm giảm thiểu/loại bỏ asen khử trùng nước để ăn uống, sinh hoạt phương pháp đơn giản, dễ thực nhằm bảo vệ sức khỏe cho cộng đồng Nhiệm vụ đề tài - Tìm hiểu nguồn nước bị nhiễm asen địa phương để lựa chọn mẫu nước để tiến hành thí nghiệm - Lấy mẫu nước giếng khoan vùng có nhiều Asen, xác định hàm lượng sắt Asen mẫu - Tiến hành thí nghiệm với mức độ bổ sung tăng dần nhằm so sánh khả loại bỏ As:  Khơng có tác động bên ngồi  Sử dụng ánh sáng mặt trời  Sử dụng ánh sáng mặt trời với lượng nước chanh khác nhằm tìm điều kiện pH tối ưu cho khả loại bỏ As  Bổ sung tác nhân oxi hóa (H2O2)  Bổ sung đinh sắt gi nhằm tăng cường trình hấp phụ As - Lấy mẫu nước sau thí nghiệm đem phân tích kết sắt Asen - Đồng thời kiểm tra nước sau xử lý khuân E.coli Coliform không Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Asen 1.1.1 Asen Asen (As) nguyên tố phổ biến thứ 20 vỏ trái đất, thứ 14 nước biển thứ 12 thể người As nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm nhóm V bảng Hệ thống tuần hồn Mendeleep As tồn hợp chất vơ hữu với bốn mức hóa trị là: -3, 0, +3 +5 Trong nước tự nhiên, As tồn chủ yếu dạng hợp chất vô asenat [As(V)], asenit [As(III)] As(V) dạng tồn chủ yếu As nước bề mặt As(III) dạng chủ yếu As nước ngầm 1.1.2 Tác hại Asen sức khỏe Ngộ độc asen bệnh kinh niên sử dụng nước uống có chứa asen nồng độ cao khoảng thời gian dài (Asvà nhiều hợp chất chất độc có hiệu nghiệm) Asen phá vỡ việc sản xuất ATP thông qua vài chế Ở cấp độ chu trình axít citric, asen ức chế pyruvat dehydrogenaza cách cạnh tranh với phốtphat tháo bỏ phốtphorylat hóa ơxi hóa, ức chế q trình khử NAD+ có liên quan tới lượng, hô hấp ti thể tổng hợp ATP Sản sinh perơxít hiđrơ tăng lên, điều tạo thành dạng ơxy hoạt hóa sức căng ơxi hóa Các can thiệp trao đổi chất dẫn tới chết từ hội chứng rối loạn chức đa quan Các hiệu ứng bao gồm thay đổi màu da, hình thành vết cứng da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận bàng quang dẫn tới hoại tử Tổ chức y tế giới (WHO) đề nghị mức giới hạn asen 0,01 mg/L nước uống 1.2 Tìm hiểu nước ngầm Việt Nam 1.2.1 Nước ngầm Nước ngầm chi loại nước nằm bên bề mặt đất không gian rỗng đất khe nứt thành tạo đá, khơng gian rỗng có liên thơng với Một đơn vị đá dạng tích tụ vật liệu không cố kết gọi tầng chứa cung cấp lượng nước sử dụng Ở Việt Nam việc khai thác nước ngầm phổ biến, hình thức: giếng đào, giếng khoan, giếng khoan nhà máy nước Đối với nhiều đô thị, chẳng hạn Hà Nội, nguồn cung cấp nước chủ yếu nước ngầm 1.2.2 Thực trạng ô nhiễm Asen nước ngầm Việt Nam Vì điều kiện yếm khí (anaerobic), hầu hết arsenic nước ngầm Việt Nam dạng arsenite [As(III)], hợp chất arsenic hữu có độc tính cao Khi tiếp xúc với khơng khí hay tia tử ngoại (ultra violet), arsenite bị oxy hóa thành arsenate [As(V)] độc Khu vực bị nhiễm Asen cao đồng sông Hồng đồng sông Cửu Long ÐBSH ÐBSCL cấu tạo phù sa thời kỳ Holocene Pleistocene nên nước ngầm hai vùng nầy có đặc tính gần giống nhau, chứa nhiều sắt (iron), manganese, ammonium Kết phân chất cho thấy nồng độ sắt lên đến 56 milligram/lít (mg/l) (trung bình 2,26 mg/l) mâu nước ngầm An Giang Ðồng Tháp vào năm 2004 48 mg/l (trung bình 13 mg/l) mâu nước ngầm gần Hà Nội vào năm 2002 [24] Sự diện sắt quan trọng việc loại trừ làm giảm nồng độ arsenic nước ngầm, arsenate kết hợp với Fe(III) để thành FeAsO4 bị loại khỏi nước ngầm kết tủa với Fe(OH)3 Khu vực đồng ung Hồng bao gồm Hà Nội tinh phía nam Hà Nội Hà Nam khu vực có hàm lượng Asen cao Bản đồ khu vực nhiễm Asen toàn quốc 1.3 Các phương pháp xử lý asen nước ngầm 3.1 Xử lý công nghệ xử lý giàn mưa Nước nguồn hay nước giếng khoan thường tồn dạng Fe2+, Mn2+ Giàn mưa có tác dụng oxy hố chuyển đổi thành Fe3+ Mn4+ số tác nhân mang tính khử khác As (III) oxy hoá lượng nhỏ 1.3.2 Xử lý bể lắng Đây phương pháp sử lý Asen mà dân gian thường sử dụng, phương pháp gần giống với giàn mưa chi khác nước lắng tĩnh dùng ánh nắng mặt trời oxy để lắng loại bỏ Asen 1.3 Xử lý bể lọc Tuỳ theo điều kiện sử dụng, xây dựng bể theo kích thước khác Bể lọc sử dụng lớp vật liệu lọc than hoạt tính, cát, sỏi…Nước thấm qua lớp than hoạt tính có tác dụng hấp thụ chất độc hại, loại vi sinh vật nguy hiểm trung hồ khống chất khó tan nước, sau nước tiếp tục thấm qua lớp cát lớp sỏi 1.3.4 Công nghệ NanoVAST (Tổ hợp vật liệu NC-MF NC-F20 kết nối với kỹ thuật khác) Trong công nghệ NanoVAST, hệ thống tiền xử lý theo kỹ thuật thông thường lắp đặt trước hệ thống hấp phụ Nhiệm vụ hệ thống bão hoa oxy khơng khí nhằm tách loại triệt để Fe, Mn… qua giảm tối đa nồng độ asen chất rắn lơ lửng Hiệu làm việc hệ thống quan trọng nhằm giảm tải chống làm bân chất hấp phụ Tùy theo nguồn nước hệ thống thiết kế khác Ưu điểm: Tổ hợp vật liệu NC-MF NC-F20 hấp phụ với tốc độ nhanh với dung lượng cao, cân nồng độ asen nước nhỏ tiêu chuân cho phép (10 ppb) Việc ghép nối hệ thống tiền xử lý với hệ thống lọc nano vật liệu NC-F20 NC-MF cho phép kéo dài thời gian làm việc nồng độ asen đầu vào cột hấp phụ NC-F20 giảm, tăng thời gian sống NC-MF NC-F20 làm giảm giá thành Nhược điểm: Việc kết nối Nano VAST với hệ thống tiền xử lý thơng thường (oxy hóa, lắng, lọc) sinh nhiều cặn rắn (trong bể lắng) chứa nồng độ cao asen chi phí tăng lên tốn thiết bị (thiết bị lắng Thiết bị lọc thô vật liệu CIM…) 1.3.5 Keo tụ - Kết tủa Cộng kết tủa – lắng – lọc đồng thời với q trình xử lý sắt và/hoặc mangan có sẵn nước ngầm tự nhiên Đây phương pháp xử lý đơn giản nhất, cách bơm nước ngầm từ giếng khoan, sau làm thống để ơxy hóa sắt, mangan, tạo hydroxyt sắt mangan kết tủa Asen (III) oxy hóa đồng thời thành As (V), có khả hấp phụ lên bề mặt keo tụ Hydroxyt Sắt hay Mangan tạo thành lắng xuống đáy bể, hay hấp phụ bị giữ lại lên bề mặt hạt cát bể lọc Nghiên cứu Trung tâm KTMT ĐT & KCN (CEETIA), Trường ĐHXD Trung tâm CNMT & PTBV (CETASD), Trường ĐHKHTN năm 2000 – 2002 cho thấy cơng nghệ đại có nhà máy nước Hà Nội, chủ yếu để xử lý sắt mangan, cho phép loại bỏ 50 – 80% Asen có nước ngầm mạch sâu khu vực Hà Nội Nghiên cứu gần CETASD Viện Công nghệ Môi trường Liên bang Thụy Sĩ cho thấy hộ gia đình sử dụng giếng khoan đơn lẻ, nơi có hàm lượng sắt cao nước ngầm, mơ hình làm thống nước ngầm cách phun mưa bề mặt bể lọc cát (lọc chậm), phổ biến hộ gia đình nay, cho phép loại bỏ tới 80% Asen nước ngầm với việc loại bỏ sắt mangan Những nghiên cứu chi hàm lượng Asen nước sau xử lý phương pháp phụ thuộc nhiều vào thành phần hợp chất khác nước nguồn đa số trường hợp, không cho phép đạt nồng độ Asen thấp tiêu chuân, cần tiếp tục xử lý phương pháp khác 1.3.6 Oxi hóa Oxi hóa chất oxi hóa mạnh: Các chất oxi hóa phép sử dụng cấp nước Clo, KmnO4, H2O2, Ozon Oxi hóa điện hóa: Có thể xử lý nước chứa Asen phương pháp dùng điện cực hợp kim áp dụng cho hộ sử dụng nước quy mô nhỏ Oxy- quang hóa: Cơng nghệ loại bỏ Asenite (As(III)) chất hoa tan khác Sắt, Phosphorus, Sulfur, khỏi nước cách đưa chất oxy hóa chất hấp phụ quang hóa: (chiếu tia cực tím vào nước sau lắng) Chất oxy hóa oxy tinh khiết sục khí Chất hấp phụ quang hóa Fe(II), Fe(III), Ca(II) Có thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn tia cực tím Phản ứng xảy nhiệt độ phong ánh sáng thấp, không đoi hỏi thiết bị phức tạp Do As(III) bị oxy hóa thành As(V) với tốc độ chậm, sử dụng chất oxy hóa mạnh Cl2, H2O2 O3 Phần lớn chi phí xử lý chất oxy hóa 1.4 Cơ sở lí thuyết đề tài Trên sở nguyên lý phản ứng oxi hóa quang hóa với nguồn lượng từ ánh sáng mặt trời, kết hợp điều chinh pH nước cốt chanh phù hợp cho q trình oxi hóa Fe(II) thành Fe(III), As(III) thành As(V), làm tăng cường khả hấp phụ As(V) hiđroxit sắt sinh dẫn đến làm tăng khả loại bỏ As nước Nước ngầm vừa lấy lên thường chứa nhiều sắt (II) Asen (III) Sắt nước ngầm sử dụng để tạo chất hấp phụ asen Khi phơi nắng cho thêm chanh xảy trình sau: Fe(II) Fe(III) dạng FeOOH hv, chanh   As(III) (asenit) hv  10 As(V) (asenat) Sắt hiđroxit sinh có khả hấp phụ asen dạng asenat tốt As(V) hấp phụ bề mặt kết tủa FeOOH lắng xuống Với việc sử dụng giấy thiếc nhôm gấp lại làm tăng cường khả phản xạ, tích tụ nhiệt tia UV ánh sáng mặt trời vào khối nước tạo điều kiện cho phản ứng quang hóa diễn triệt để, đồng thời cho phép diệt khuân, đảm bảo nước sau xử lý an toàn mặt sinh học 11 Chương THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ hóa chất: - Chai nhựa Lavie loại 500 ml; 350 ml - Dung dịch HNO3 (xuất xứ: Trung Quốc) - Dung dịch H2O2 3% (nước oxi già) mua hiệu thuốc thơng thường - Nước cất lần, chanh, giấy nhôm - Đo tại: Trung tâm phân tích giám định thực phâm quốc gia – Viện Công nghiệp thực phâm (địa chi: 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội) 2.2 Thu mẫu nước: Nước ngầm lấy địa điểm xã Hồng Dương, huyện Thanh Oai; xã Đông La, huyện Hồi Đức; quận Hà Đơng (HĐ1), Hà Nội Tiến hành làm thực nghiệm sau nước lấy lên Nước chưa đem phân tích phải bảo quản tủ lạnh (4oC) 2.3 Khảo sát hàm lượng Sắt Asen mẫu nước ngầm Lấy mẫu nước ngầm chọn để đo nồng độ Fe As ban đầu có mẫu nước Trung tâm phân tích giám định thực phâm quốc gia – Viện Cơng nghiệp thực phâm Kí hiệu mẫu sau: Thanh Oai (TO1); Đơng La, Hồi Đức (ĐL1); Hà Đơng (HĐ1) Hình 2.1: Lấy nước ngầm Đơng La, Hoài Đức, Hà Nội 12 2.4 Các bước làm thí nghiệm Mỗi thí nghiệm làm theo bước sau: + Cho 400 ml nước ngầm vào chai Lavie loại 500ml (chai tráng dung dịch axit nitric lỗng, sau tráng nước cất) + Thêm điều kiện cần khảo sát vào chai (ví dụ: nước cốt chanh, dung dịch H2O2 3% , ) + Nút kín, lắc mạnh khoảng 30 giây để oxi tan tối đa nước + Phơi nắng ngày từ 7.00h đến 17.00h: chai đặt nằm ngang tốt đặt giấy nhôm (loại bọc thực phâm) Yêu cầu: trời phải nắng ráo, mây, tốt làm vào mùa he + Sau phơi nắng, đặt chai thẳng đứng để lắng qua đêm + Gạn, lọc qua lớp y tế (lớp xốp dày 1,0 cm đặt phễu nhựa), loại bỏ phần cặn trút vào chai 350ml (cũng tráng chai 500ml) + Mẫu nước bảo quản ngăn mát tủ lạnh (4oC) + Nước sau xử lý đem xác định lại nồng độ Asen Fe Trung tâm phân tích giám định thực phâm quốc gia – Viện Cơng nghiệp thực phâm Hình 2.1: Chuẩn bị chai Lavie để làm thí nghiệm 13 2.5 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Asen pH điều chinh lượng nước cốt chanh cho vào mẫu nước lấy Đơng La, Hồi Đức, Hà Nội Tiến hành làm thí nghiệm với mẫu (theo mục 2.4): + Không cho thêm nước cốt chanh.(ĐL2) + Thêm nước cốt chanh mức độ: giọt (ĐL2(5)); giọt (ĐL2(8)); 10 giọt (ĐL2(10)) Đem mẫu làm thực nghiệm xác định lại hàm lượng As Fe 2.6 Ảnh hưởng H2O2 đến khả oxi – hóa Asen(III) Làm thí nghiệm với nước ngầm lấy Thanh Oai (hàm lượng As Fe cao), cụ thể làm với mẫu (tiến hành thí nghiệm theo mục 4.4): + mẫu chi làm với nước cốt chanh (8 giọt) + phơi nắng (TO2(8)): điều kiện tốt xác định mục 2.5 + mẫu: nước cốt chanh (8 giọt) + dung dịch H2O2 3% (10 giọt) + phơi nắng.(TO3) Đem mẫu làm thực nghiệm xác định lại hàm lượng As Fe 2.7 Xử lí Asen nước có hàm lượng sắt Mẫu nước lấy Hà Đơng, Hà Nội có hàm lượng sắt thấp làm thực nghiệm sau (theo mục 4.4): + mẫu cho thêm nước cốt chanh (8 giọt) + phơi nắng.(HĐ2(8)) + mẫu cho thêm nước cốt chanh (8 giọt) + đinh sắt gi (rửa bụi bân) + lắc vài phút + phơi nắng.(HĐ3) - Đem mẫu làm thực nghiệm xác định lại hàm lượng As Fe 2.8 Kiểm tra E.Coli Coliform nước sau xử lý Làm lại thực nghiệm mẫu ĐL2(8), TO3, HĐ3 sau đem kiểm tra E.Coli Coliform nước sau xử lý 14 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thu mẫu nước Nước ngầm khu vực Thanh Oai, Hồi Đức, Hà Đơng , Hà Nội khu vực mà nhà khoa học nhận định nước ngầm có Asen Khi lấy lên nước ngầm chưa có màu vàng, để khơng khí khoảng 1h đồng hồ nước chuyển dần sang màu vàng Nguyên nhân nước lấy lên sắt dạng Fe(II), tiếp xúc với khơng khí Fe(II) bị oxi hóa thành Fe(III) nên nước chuyển sang màu vàng Quan sát đáy thiết bị đựng nước ta dự đốn sơ nước giếng khoan có nhiều hay sắt Nếu nhiều sắt, đáy thiết bị đựng nước thường có nhiều cặn vàng sắt Sắt (III) hiđroxit sinh (FeOOH) chất hấp phụ As(V) tốt nên nước ngầm lấy lên phải xử lý luôn, để lâu hiệu loại As bị giảm 3.2 Khảo sát hàm lượng Sắt Asen mẫu nước ngầm Nước ngầm lấy địa điểm xã Hồng Dương, huyện Thanh Oai (kí hiệu TO1); xã Đơng La, huyện Hồi Đức (kí hiệu ĐL1); quận Hà Đơng (HĐ1), Hà Nội Kết khảo sát sau: STT Tên tiêu Nồng độ Arsen (As) (*) Nồng độ Sắt (Fe) (*) Đơn vị tính µg/l TO1 mg/l 8,56 Kết 87 HĐ1 ĐL1 QCVN 02: 2009/BYT 60 10 4,25 6,79 0,05 55 Phương pháp thử TCVN 6626:2000 AOAC 974.27 Bảng 3.1: Kết đo nồng độ sắt asen mẫu nước ngầm Cả ba mẫu nước có hàm lượng As cao mức độ cho phép (10 μg/l), gây ngộ độc sử dụng làm nước uống chưa qua xử lý, mẫu nước Thanh Oai có hàm lượng As cao Về lượng sắt, hàm lượng mẫu cao nhiều lần so với nồng độ cho phép (0,5mg/l), cao nước lấy khu vực Thanh Oai Tuy sắt không gây độc hại cho thể nồng độ sắt cao mức khiến cho nước có vị tanh, màu vàng, độ đậm độ đục tăng nên khó sử dụng 15 Ti lệ nồng độ Sắt/Asen Thanh Oai, Hà Đơng, Hồi Đức 98/1; 77/1; 113/1 Nồng độ sắt cao Thanh Oai, Hồi Đức tốt cho q trình loại bỏ Asen khỏi nước ngầm 3.3 Ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ Asen pH điều chinh lượng nước cốt chanh cho vào mẫu nước lấy Đơng La, Hồi Đức, Hà Nội Tiến hành làm thí nghiệm với mẫu theo mục 2.5 Mẫu nước không xử lý chanh sau phơi nắng có chưa hết màu vàng Các mẫu xử lý chanh sau phơi 10h đồng hồ trong, có kết tủa màu trắng lắng Hình 3.1: Các mẫu nước khu vực Đơng La phơi nắng Kết sau đo lại nồng độ asen sắt sau: ST T Tên tiêu Nồng độ Arsen (As) ( ) * Nồng độ Sắt (Fe) (*) % loại bỏ Asen Đơn vị tính µg/l mg/l % ĐL2 Kết ĐL2(5) ĐL2(8) ĐL2(10) QCVN 02: 2009/BYT 47 30 10 18 10 5,05 22 3,95 50 1,12 83 1,59 70 0,5 Phương pháp thử TCVN 6626:2000 AOAC 974.27 Bảng 3.2: Kết đo nồng độ Asen sắt sau khảo sát chanh Nhận thấy, mẫu ĐL2(8) cho kết tốt nhất, hàm lượng As đạt mức độ cho phép, lượng Fe nhiều mức cho phép giảm đáng kể, chứng tỏ lượng nước cốt chanh cho vào chi nên dừng khoảng giọt, nhiều lại làm tăng hàm lượng asen sắt Khi lượng chanh nhiều, sắt (III) hiđroxit bị tan 16 nên giảm chất hấp phụ Asen lượng Asen lại cao hơn, đồng thời lượng sắt tăng lên Nước sau xử lý chanh trong, cảm quan tốt, lượng chanh cho vào nên không ảnh hưởng nhiều đến pH nước (sau xử lý pH≈7) Nước gần sử dụng ln Hình 3.1: Các mẫu nước khu vực Đông La sau phơi nắng 3.4 Ảnh hưởng H2O2 đến khả oxi – hóa Asen(III) Làm thí nghiệm với nước ngầm lấy Thanh Oai (hàm lượng As Fe cao) theo mục 2.6 Đem mẫu làm thí nghiệm xác định lại nồng độ As Fe STT Tên tiêu Nồng độ Arsen (As) ( ) * Nồng độ Sắt (Fe) ( ) * % loại bỏ Asen Đơn vị tính Kết µg/l TO2(8) 20 TO3 12 mg/l 3,15 1,02 % 77 86 QCVN 02: 2009/BYT Phương pháp thử 10 TCVN 6626:2000 0,5 AOAC 974.27 Bảng 3.3: Kết đo nồng độ sắt asen sau khảo sát H2O2 Từ bảng kết thu được, ta thấy dùng thêm chất oxi hóa H2O2 khả loại bỏ As khỏi nước tốt Khả hấp phụ sắt (III) hiđroxit As(V) tốt As(III) nên nồng độ As Fe cao (hoặc nắng ít) nên bổ sung 17 thêm chất oxi hóa (H2O2) để q trình oxi hóa As(III) thành Asen (V) tốt từ khả loại bỏ As tốt Khơng chi có lượng sắt mẫu dùng H2O2 giảm ba lần so với chi dùng chanh không, chứng tỏ việc sử dụng chất oxi hóa giúp cho q trình loại bỏ sắt asen tốt 3.5 Xử lý Asen nước có hàm lượng sắt Mẫu nước lấy Hà Đơng, Hà Nội có hàm lượng sắt thấp (ti lệ nồng độ sắt/asen Hà Đơng 77/1) làm thí nghiệm theo mục 2.7 Đem mẫu làm thí nghiệm xác định lại nồng độ As Fe Kết sau: STT Đơn vị tính Tên tiêu Nồng độ Arsen (As) * µg/l Nồng độ Sắt (Fe) (*) mg/l ( ) % loại bỏ Asen % Kết HĐ2(8) 29 0,65 47 HĐ3 0,78 85 QCVN 02: 2009/BYT Phương pháp thử 10 0,5 TCVN 6626:2000 AOAC 974.27 Bảng 3.4: Kết đo nồng độ sắt asen mẫu nước ngầm Khi hàm lượng sắt nước ngầm không cao, sắt (III) hiđroxit sinh không nhiều nên lượng chất hấp phụ Asen bị giảm Từ số liệu đo ta thấy rõ điều này, không bổ xung thêm sắt chi loại bỏ 47% Asen, bổ xung thêm sắt hiệu tăng lên rõ có 85% Asen nước ngầm bị loại bỏ 3.6 Kiểm tra E.Coli Coliform nước sau xử lý Làm lại thực nghiệm mẫu ĐL2(8), TO3, HĐ3 sau đem kiểm tra E.Coli Coliform nước sau xử lý Kết quả: STT Tên tiêu E.Coli Đơn vị tính Vi khuân/ 100ml Coliform tổng Vi khuân/ số 100ml ĐL2(8) 21 Kết TO3 HĐ3 12 QCVN 02: 2009/BYT Bảng 3.5: Kết đo khuẩn e.coli coliform nước sau xử lý 18 50 Các mẫu nước sau xử lý đạt tiêu chuân mặt sinh học, mức độ cho phép e coli coliform Trong điều kiện đun sôi nước uống trực tiếp Tuy nhiên, nước đun sơi khuyến cáo sử dụng 19 KẾT QUẢ Sau thời gian nghiên cứu làm thí nghiệm chúng em thu kết sau: Khi dùng chanh ánh sáng mặt trời kết hợp với sắt có sẵn nước ngầm loại bỏ Asen với hiệu cao so với không dùng chanh Hiệu loại bỏ Asen tốt đạt 83% xác định cho thêm nước cốt chanh với hàm lượng 20 giọt/1lít Khi nước ngầm có nồng độ asen sắt cao cần cho thêm chất oxi hóa vào (dùng H2O2 dễ mua không độc hại), hiệu loại bỏ asen thu tốt (86%) Ti lệ nồng độ Fe/As có ảnh hưởng đến khả hấp phụ As Khi ti lệ thấp cần cho thêm sắt vào (dùng đinh sắt gi) Chúng em đưa quy trình đơn giản sau để hộ gia đình áp dụng được: - Cho nước ngầm lấy vào 4/5 bình nhựa dung tích 20 lít - Thêm nước cốt chanh vào với hàm lượng 20 giọt/1lít Lắc bình khoảng 30 giây - Nút kín, đặt bình nằm ngang phơi nắng ngày Tốt nên đặt bình giấy nhơm Tùy theo lượng sắt hay nhiều dùng thêm dung dịch H2O2 đinh sắt gi để làm tăng hiệu loại bỏ asen - Sau phơi nắng, đặt bình thẳng đứng để lắng qua đêm - Gạn, lọc bỏ phần cặn y tế vải lấy phần nước để dùng Một hộ gia đình người cần ngày 50 lít nước để dung cho việc ăn uống Định hướng thời gian tới - Hoàn thiện tiếp nội dung làm - Tuyên truyền, vận động hướng dẫn hộ gia đình vùng nơng thơn có hàm lượng asen cao sử dụng phương pháp để làm giảm thiểu/loại bỏ asen khử trùng nước để ăn uống, sinh hoạt nhằm bảo vệ sức khỏe cho cộng đồng 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Alexander J.B Zehnder Solar powered cleaning - Chemistry&Industry • June 2013 Krishna Parajuli Rural methods to mitigate arsenic contaminated water - December 2013 Nguyễn Minh Quang PHƯƠNG PHÁP ÐƠN GIẢN VÀ RẺ TIỀN ÐỂ LOẠI TRỪ HOẶC GIẢM BỚT ARSENIC (THẠCH TÍN) TRONG NƯỚC NGẦM Ở VIỆT NAM Tháng năm 2010 Information collected from: www.sodis.ch Back to the Household –Also in Water Treatment EAWAG news 48 21 ... nguồn nước biện pháp, phương tiện đơn giản với kiến thức học, sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu chúng em định chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu xử lý nước ngầm ô nhiễm Asen phương pháp oxi – quang hóa điều. .. tục xử lý phương pháp khác 1.3.6 Oxi hóa Oxi hóa chất oxi hóa mạnh: Các chất oxi hóa phép sử dụng cấp nước Clo, KmnO4, H2O2, Ozon Oxi hóa điện hóa: Có thể xử lý nước chứa Asen phương pháp dùng... điều kiện thực tế vùng nông thôn? ?? Trong đề tài này, chúng em sử dụng điều kiện, nguyên liệu có sẵn, dễ kiếm ánh sáng mặt trời, chanh, nước oxi già (dung dịch H2O2), đinh sắt gi để sử lý nước nhiễm