Luận văn nghiên cứu sử dụng vật liệu nano sio2 để xử lý nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn đông mai xã chỉ đạo huyện văn lâm tỉnh hưng yên

LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: VŨ THỊ KIM OANH Mã số học viên: 1482440301005 Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê và PGS.TS

Trang 1

LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: VŨ THỊ KIM OANH Mã số học viên: 1482440301005

Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn của

PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê và PGS.TS Nguyễn Thị Minh Hằng với đề tài: “Nghiên

cứu sử dụng vật liệu nano SiO2 để xử lý nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn Đông

Mai, xã Ch ỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên”

Đây là đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đề tài luận văn nào trước đây,

do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào Nội dung của luận văn được thể

hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử dụng trong luận

văn đều được trích dẫn nguồn

Nếu xảy ra vấn đề gì với nội dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

dai loi dai loi dai loi

dai

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi, Khoa

Môi trường đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành

luận văn này

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Thị Thanh Lê và PGS.TS

Nguyễn Thị Minh Hằng, đã trực tiếp tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành

luận văn

Xin chân thành cảm ơn các anh, chị tại Phòng phân tích Trung tâm Kỹ thuật Môi

trường và An toàn Hóa chất, đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu

thực nghiệm

Xin chân thành cảm ơn Trưởng thôn Đông Mai, Ban quản lý CLN, đã giúp đỡ tạo điều

kiện cung cấp những thông tin cần thiết để tôi hoàn thành luận văn

Qua đây, tôi xin cảm ơn bạn bè, gia đình đã động viên, khích lệ, giúp đỡ tôi trong quá

trình học tập và hoàn thành luận văn

Mặc dù, tôi đã rất cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt huyết và năng lực

của mình, song với kiến thức còn hạn chế và trong giới hạn thời gian quy định, luận

văn có thể còn thiếu sót Tác giả rất mong nhận được những đóng góp quý báu của quý

thầy cô và các chuyên gia để nghiên cứu một cách sâu hơn, toàn diện hơn trong thời

dai

Trang 3

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Giới thiệu về vật liệu nano SiO2 4

1.1.1 Cấu trúc vật liệu nano SiO2 4

1.1.2 Tính chất và ứng dụng của vật liệu nano SiO2 6

1.2 Giới thiệu chung về ắc quy 9

1.2.1 Định nghĩa và công dụng 9

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy chì 11

1.2.3 Thực trạng tái chế ắc quy thải ở Việt Nam 13

1.2.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường tại các làng nghề tái chế chì ở Việt Nam 14

1.2.5 Ảnh hưởng của chì đến sức khỏe con người 17

1.3 Các biện pháp xử lý kim loại nặng trong môi trường nước 17

1.3.1 Phương pháp hóa lý 18

1.3.2 Phương pháp sinh học 22

1.4 Giới thiệu về làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên 24

1.4.1 Điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế - xã hội 24

1.4.2 Hoạt động tái chế tại làng nghề thôn Đông Mai 28

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 31

2.1 Hóa chất và dụng cụ, thiết bị 31

2.1.1 Hóa chất và vật liệu 31

Hóa chất 31

Vật liệu 31

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 32

2.2 Đối tượng nghiên cứu 32

dai

Trang 4

2.3 Lấy mẫu nước 33

2.3.1 Quy trình lấy mẫu: 34

2.3.2 Lựa chọn thông số phân tích 35

2.4 Phân tích mẫu nước 36

2.5 Nghiên cứu sử dụng vật liệu nano SiO2 để xử lý nước thải làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai trong phòng thí nghiệm 36

2.5.1 Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu nano SiO2 36

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ SiO2 37

2.5.3 Thiết lập mô hình xử lý nước thải tại CLN bằng vật liệu nano SiO2 trong phòng thí nghiệm 38

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Kết quả khảo sát hiện trạng ở Cụm làng nghề thôn Đông Mai, làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai 40

3.1.1 Hiện trạng tái chế chì tại Cụm làng nghề thôn Đông Mai 40

3.1.2 Thực trạng hệ thống xử lý nước thải tại làng nghề 45

3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai 50

3.1.1 Kết quả phân tích nước thải ở CLN 50

3.1.2 Kết quả phân tích thông số chất lượng nước mặt tại khu vực CLN 52

3.3 Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai bằng vật liệu nano SiO2 trong phòng thí nghiệm 57

3.3.1 Kết quả nghiên cứu xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu nano SiO2 57 3.3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng lượng chất hấp phụ SiO2 59

3.3.3 Kết quả xử lý nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai bằng vật liệu nano SiO2 trong phòng thí nghiệm 61

3.4 Đề xuất mô hình xử lý nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn Đông mai sử dụng vật liệu nano SiO2 62

3.4.1 Cơ sở đề xuất mô hình 62

3.4.2 Đề xuất mô hình xử lý nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai 64

3.4.3 Tính toán sơ bộ chi phí lắp đặt, chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

dai

Trang 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Ba dạng tinh thể của silic đioxit 4

Hình 1.2 Mô hình cấu trúc tứ diện của SiO2 5

Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể của silica 5

Hình 1.4 Phân loại ắc quy chì 10

Hình 1.5 Cấu tạo ắc quy chì – axit 12

Hình 1.6 Hình ảnh tái chế chì tại các làng nghề 14

Hình 1.7 Một số hình ảnh về ô nhiễm làng nghề tái chế chì 15

Hình 1.8 Bản đồ xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên 25

Hình 1.9 Khu vực xây dựng CCN thôn Đông Mai 30

Hình 2.1 Hình ảnh vật liệu nano SiO2 sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm 31

Hình 2.2 Hình ảnh khảo sát và lấy mẫu nước ngoài hiện trường 33

Hình 2.3 Sơ đồ vị trí lấy mẫu 35

Hình 2.4 Hình ảnh trong quá trình thí nghiệm 39

Hình 3.1 Sơ đồ phân bố khu tái chế chì tại thôn Đông Mai 40

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ tái chế chì tại các xưởng sản xuất ở thôn Đông Mai 41

Hình 3.3 Hoạt động phá dỡ ắc quy tại xưởng tái chế chì ở thôn Đông Mai 43

Hình 3.4 Hình ảnh tái chế nhựa tại CLN 45

Hình 3.5 Sơ đồ thu gom và xử lý nước thải tại CLN 45

Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống công trình xử lý nước thải CLN 47

Hình 3.7 Hình ảnh công trình hệ thống xử lý nước thải của CLN 49

Hình 3.8 Sơ đồ mô hình xử lý nước thải CLN đề xuất 66

Hình 3.9 Bể lắng đề xuất 68

Hình 3.10 Hình ảnh máy khuấy chìm dự kiến sử dụng 69

dai

Trang 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số hóa học của SiO2 7

Bảng 1.2 Thông số vật lý của hạt nano SiO2 7

Bảng 1.3 Dự báo số lượng ắc quy sản xuất đến năm 2020 10

Bảng 1.4 Ưu nhược điểm của phương pháp kết tủa hóa học 19

Bảng 1.5 Ưu nhược điểm của phương pháp hấp phụ 22

Bảng 1.6 Ưu nhược điểm của phương pháp sinh học 23

Bảng 1.7 Số người đi học năm 2015 28

Bảng 3.1 Một số công trình xử lý trong hệ thống xử lý nước thải tại CLN 48

Bảng 3.2 Kết quả phân tích một số thông số chất lượng nước thải tại CLN 52

Bảng 3.3 Kết quả phân tích chất lượng nước mặt ………54

Bảng 3.4 Kết quả phân tích nước thải của CLN –tháng 6/2016 55

Bảng 3.5 Kết quả phân tích chất lượng nước mặt tại khu vực CLN – tháng 6/2016 56

Bảng 3.6 Kết quả xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu – thông số Pb 58

Bảng 3.7 Kết quả xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu – thông số Fe 58 Bảng 3.8 Kết quả phân tích với thời gian khuấy dung dịch là 30 phút 59

Bảng 3.9 Kết quả khảo sát ảnh hưởng lượng chất hấp phụ SiO2 – thông số Pb…… 61

Bảng 3.10 Kết quả khảo sát ảnh hưởng lượng chất hấp phụ SiO2 – thông số Fe 60

Bảng 3.11 Kết quả phân tích hàm lượng Pb, Fe trong nước sau khi sử dụng vật liệu SiO2 62

Bảng 3.12 Thông số thiết kể bể lắng đề xuất 68

Bảng 3.13 Thông số cơ bản các công trình trong hệ thống xử lý nước thải của CLN sau cải tạo 70

Bảng 3.14 Chi phí xây dựng bể lắng Error! Bookmark not defined

dai

Trang 7

DANH MỤC VIẾT TẮT

HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải

dai

Trang 8

dai loi dai dai loi dai loi dai loi dai loi

dai loi dai loi dai

dai loi dai loi dai dai loi dai loi dai

dai

Trang 9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của nhiều ngành công nghiệp như dệt nhuộm, hóa

chất, nhựa, công nghiệp giấy, thuộc da, luyện kim, mạ điện, chế phẩm màu đã và

đang làm cho môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm

Ở Việt Nam, ngoài các nhà máy, cơ sở sản xuất lớn thì các làng nghề cũng đang phát

triển rất nhiều Phần lớn các cơ sở sản xuất tại các làng nghề có quy mô nhỏ, cơ sở sản

xuất đặt ngay tại các hộ gia đình và trong các khu dân cư đông người Cơ sở hạ tầng

của các địa phương làng nghề ở mức thấp, không có các hệ thống thu gom xử lý chất

thải hoặc không đáp ứng được yêu cầu

Làng nghề tái chế chì, thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên

đang là điểm “đen” về ô nhiễm môi trường Nghề tái chế chì ở thôn Đông Mai có cách

đây hơn 30 năm, ban đầu chỉ một số hộ thu mua ắc-quy hỏng, phá dỡ, nấu chì bằng

phương pháp thủ công Sau đó, nghề này phát triển lan ra cả thôn, thời điểm cao nhất

có tới gần 200 hộ làm nghề Trước năm 2016, công việc phá dỡ bình ắc-quy hầu như

tại nhà, các hóa chất, chì, axít trong bình chảy ra ngấm vào đất, theo hệ thống tiêu

thoát nước chảy vào hệ thống kênh, mương trong thôn xã; việc nấu chì ở ngoài cánh

đồng tuôn ra khói, bụi chì… Tất cả những chất thải đó đã làm môi trường bị ô nhiễm

nghiêm trọng, ảnh hưởng nặng nề, lâu dài đến đời sống và sức khỏe của nhân dân Từ

năm 2016 đến nay, khi làng nghề được quy hoạch sản xuất tại khu tái chế tập trung,

môi trường tại làng nghề đã được cải thiện (đặc biệt là môi trường không khí), các chất

thải trong quá trình sản xuất đã được thu gom và xử lý tập trung trước khi thải ra môi

trường Tuy nhiên, hàm lượng một số kim loại nặng trong nước vẫn cao hơn quy

chuẩn cho phép nhiều lần

Việc xử lý các thành phần ô nhiễm trong nguồn nước thải tới hàm lượng cho phép

đang là vấn đề thời sự được các cấp quản lý và người dân đặc biệt quan tâm Mặt khác,

do nhu cầu thị trường và sự phát triển của làng nghề, một số loại hình sản xuất khác

dai

Trang 10

được phát triển trong làng nghề Điều này dẫn đến việc kiểm soát nguồn ô nhiễm môi

trường ngày càng khó khăn

Hiện nay, công nghệ xử lý nước ngày càng phát triển, đã có nhiều phương pháp lý học,

hoá học hoặc sinh học ra đời và được áp dụng rộng rãi Các phương pháp có thể được

kết hợp trong nhiều công đoạn để xử lý chuyên biệt hiệu quả cho các đối tượng, thành

phần ô nhiễm khác nhau

Nano SiO2 là vật liệu vô cơ quan trọng, bởi vì có kích thước hạt nhỏ, diện tích bề mặt

lớn, độ tinh khiết hóa học cao, tính chất phân tán tốt Nano SiO2 có ứng dụng trong

nhiều ngành và lĩnh vực với tính năng độc đáo Nano SiO2 ứng dụng trong cao su,

nhựa, gốm sứ, y sinh học, quang học, vật liệu và nhiều lĩnh vực khác Gần đây, vật liệu

SiO2 dạng siêu mịn đặc biệt được quan tâm nghiên cứu cho các ứng dụng như dùng

làm chất hấp phụ: hấp phụ khí, hấp phụ ion kim loại nặng, hấp phụ chất hữu cơ

Từ những phân tích trên, học viên chọn đề tài nghiên cứu cho luận văn là: “Nghiên

cứu sử dụng vật liệu nano SiO 2 để xử lý nước thải ở làng nghề tái chế chì thôn

Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được thực trạng mức độ ô nhiễm nước thải và chất lượng nước mặt tại Cụm

làng nghề thôn Đông Mai, làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện

Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên

- Nghiên cứu sử dụng vật liệu nano SiO2 để xử lý nước thải của Cụm làng nghề thôn

Đông Mai trong phòng thí nghiệm

- Đề xuất mô hình xử lý nước thải của Cụm làng nghề thôn Đông Mai, sử dụng vật liệu

nano SiO2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu nano SiO2; nước thải của Cụm làng nghề thôn Đông Mai

- Phạm vi nghiên cứu:

dai

Trang 11

+ Phân tích và đánh giá thành phần nước thải Cụm làng nghề thôn Đông Mai, làng

nghề tái chế chì thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên – khu

tái chế tập trung gồm 26 cơ sở tái chế

+ Phân tích và đánh giá chất lượng nước mặt khu vực Cụm làng nghề thôn Đông Mai

+ Sử dụng vật liệu nano SiO2 để xử lý nước thải ở Cụm làng nghề thôn Đông Mai,

trong phòng thí nghiệm

+ Đề xuất mô hình xử lý nước thải ở Cụm làng nghề thôn Đông Mai, sử dụng vật liệu

nano SiO2

4 Phương pháp nghiên cứu

Để hoàn thành được các mục tiêu và nội dung nghiên cứu đặt ra trong quá trình thực

hiện đề tài luận văn, học viên tiến hành những phương pháp nghiên cứu sau đây:

- Phương pháp tổng hợp, thống kê tài liệu: Thu thập, tổng hợp và phân tích các tài liệu

liên quan nhằm định hướng quy trình thực nghiệm của đề tài

- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: điều tra khảo sát hoạt động sản xuất tái chế

chì ở Cụm làng nghề thôn Đông Mai, làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, xã Chỉ

Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên

- Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả, số liệu liên quan (chất lượng nước mặt,

nước thải, ) của các cơ quan quản lý, các nhà nghiên cứu

- Phương pháp thí nghiệm, phân tích, xử lý số liệu:

+ Phương pháp thực nghiệm phân tích một số thành phần trong nước thải, xử lý số liệu

để đưa ra các nhận định và đánh giá

+ Phương pháp thực nghiệm dùng vật liệu nano SiO2 để xử lý nước thải

+ Phương pháp hấp phụ

+ Phương pháp so sánh: so sánh chất lượng môi trường nước thải sau khi xử lý bằng vật liệu

nano SiO2 với các Tiêu chuẩn, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về môi trường hiện hành

dai

Trang 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.1 Cấu trúc vật liệu nano SiO 2

Silic đioxit - SiO2 (Silica) là một khoáng sản, chiếm 60% trọng lượng của trái đất

Trong tự nhiên, chúng tồn tại dưới dạng đơn chất hoặc kết hợp với các oxit khác ở

dạng muối silicat Trong tự nhiên, có thể tìm thấy silica ở hai dạng tồn tại là cát và

thạch anh với hai dạng cấu trúc là tinh thể và vô định hình [17], [20]

Silica cấu trúc tinh thể:

Cấu trúc tinh thể là dạng tồn tại chủ yếu của Silica trong tự nhiên Với điều kiện áp

suất thường, SiO2 tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể như thạch anh,

triddimit, cristobalit (hình 1.1) Một số silica có cấu trúc tinh thể được tạo ra ở nhiệt độ

và áp suất cao như coesit và stidhovit Mỗi loại có hình thái bền ở những khoảng nhiệt

độ khác nhau, dạng bền của α-quartz là 573-8670

c, tridymit 1470c, 171300c là pha bền của cristobalit

Hình 1.1 Ba dạng tinh thể của silic đioxit

Những tinh thể này được cấu tạo nên từ nhóm các tứ diện SiO4 nối với nhau qua

những nguyên tử O chung Trong đó, nguyên tử Si nằm ở tâm của tứ diện liên kết cộng

hóa trị với bốn nguyên tử O nằm ở các đỉnh của tứ diện Mỗi một dạng tinh thể có

những cách sắp xếp khác nhau của các tứ diện SiO4 Mô hình cấu trúc tứ diện của

SiO2 và các kiến trúc tinh thể của một số dạng đa hình của silic đioxit được trình bày ở

hình 1.2 và hình 1.3

dai

Trang 13

Hình 1.2 Mô hình cấu trúc tứ diện của SiO2

Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể của silica

Silica cấu trúc vô định hình:

SiO2 dạng vô định hình có cấu trúc tinh thể không xác định Trong tự nhiên chúng có

mặt trong đất đá, trầm tích (dạng đá opan) và các sản phẩm của các quá trình tổng hợp

phục vụ cho công nghiệp SiO2 vô định hình tổng hợp có hai loại dựa trên phương

pháp tổng hợp là siliac quá trình ướt và silica của quá trình sốc nhiệt, gồm các sản

phẩm như silica sol, silica gel, silica bột, silica kết tủa, thủy tinh khan:

- Silica sol là dạng huyền phù bền của những hạt silica vô định hình riêng rẽ, chúng

gồm các chuỗi liên kết ngang dây chuyền với số lượng lớn các lỗ chứa không khí

Những lỗ xốp của SiO2 dạng keo rất nhỏ, trung bình từ 10nm – 100nm, phụ thuộc vào

độ tinh khiết và phương pháp chế tạo Do SiO2 dạng keo có độ xốp cao nên được coi

là vật liệu nhẹ nhất hiện nay, khối lượng riêng khoảng 3 kg/m3 Độ bền của silica sol

phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ muối hay sự có mặt của chất

hoạt động bề mặt

dai

Trang 14

- Silica gel có cấu trúc là mạng lưới 3 chiều liên tục, cứng nhắc và chắc chắn của các

hạt hình cầu Cấu trúc gel chứa cả liên kết Si-O-Si và Si-O-H Các lỗ rỗng trong mạng

lưới được lấp đầy bởi các phân tử nước từ phản ứng thủy phân và ngưng tụ

- Silica dạng hydrogel là gel mà trong mao quản chứa đầy nước Silica dạng xerogel là

gel mà đã được loại bỏ các phần tử nước đồng thời tạo ra sự gãy cấu trúc, giảm độ xốp

của sản phẩm Nếu quá trình loại bỏ nước mà không gây ra sự co ngót và làm vỡ cấu

trúc gel thì sẽ tạo ra silica dạng aerogel

- Silica kết tủa bao gồm những hạt kết tụ từ những hạt silica có kích thước keo mà

không hình thành liên kết hóa học trong mạng lưới gel lớn trong suốt quá trình kết tủa

Nó cũng có thể được tạo thành từ pha hơi để hình thành dạng “pyrogenic silica” hoặc

từ quá trình kết tủa trong dung dịch Silica kết tủa có cấu trúc mở hơn với thể tích lỗ

mao quản lớn hơn Tính chất vật lý và hóa học của silica kết tủa có thể thay đổi tùy

theo quá trình sản xuất

- SiO2 dạng khối là một sản phẩm tổng hợp từ silic dioxit được phân tán cao Ở dạng

mịn, SiO2 được phân nhóm theo các quá trình chế tạo chúng: sản phẩm tự nhiên, bán

tổng hợp và sản phẩm tổng hợp Các sản phẩm có sự khác biệt rõ rệt về tính chất của

silica Sản phẩm tự nhiên như bột quart hoặc thạch anh, bán tổng hợp gồm fused silica,

silaca fume, hoặc tro từ thực vật và quá trình luyện kim là những sản phẩm dạng tinh

thể ở kích thức micro hoặc lớn hơn, có diện tích bề mặt từ 1 m2/g đến 10 m2/g

Silica ở dạng khối kết đám với nhau thành những cấu trúc hạt phân nhánh và kéo dài

với kích thước trung bình khoảng 100 nm-200 nm

Có thể thấy rằng, SiO2 nhân tạo tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như silica gel, silica

khói, aerogel, xerogel, silica keo, Cấu trúc và tính chất của mỗi dạng phụ thuộc vào

dai

Trang 15

Gồm hai thành phần là Si (46,83%), O (53,33%) Các thông số hóa học của SiO2 được

trình bày tại bảng 1.1

Bảng 1.1 Thông số hóa học của SiO2 [21]

Silicon 14 Oxygen 16

2 3p2Oxygen [He] 2s2 2p4

Tính ch ất vật lý hạt nano SiO2:

Trong thực tế, vật liệu nano SiO2 thường xuất hiện dưới dạng bột màu trắng Một số

tính chất vật lý của hạt vật liệu nano SiO2 được thể hiện tại bảng 1.2:

Bảng 1.2 Thông số vật lý của hạt nano SiO2 [21]

Những ứng dụng của vật liệu nano SiO2 được dựa trên cơ sở tính chất và các dạng tồn

tại của vật liệu Trên thế giới, chúng được biết đến với nhiều ứng dụng khác nhau như

làm vật liệu xúc tác; vật liệu điện môi; chất hấp phụ khí, hấp phụ ion kim loại nặng;

chất mang vô cơ; ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu xây dựng như sản xuất gạch bê tông

dai

Trang 16

nhẹ không nung, sản xuất bê tông hiện đại, làm phụ gia sản xuất xi măng…; lọc nước

cho trồng cây; vvv Cụ thể:

- Sử dụng trong sản xuất sơn: thêm SiO2 nanopowder vào nước sơn latex sẽ tạo thành

từ 0,3-1 % tổng trọng lượng Qua đó, hiệu suất ổn định đình chỉ, xúc tác biến của lớp

phủ, độ kết hợp giữa chất nền và lớp phủ và mức độ hoàn thành đã được cải thiện

Ngoài ra, thời gian sấy được rút ngắn đáng kể, thời gian thử nghiệm để tăng tốc lão

hóa nhân tạo UV được nhận, các kháng chà tăng đến mười ngàn lần và mức kháng cự

vết sơn cũng được cải thiện đáng kể

- Sử dụng trong sản xuất nhựa: hạt nano SiO2 có khả năng phân tán hoàn toàn trong

polypropylene (PP) và polyvinyl clorua (PVC) trong quá trình sản xuất nhựa, tăng tính dẻo

dai, chịu mài nòn và khả năng chống lão hóa của nhựa Ví dụ, nano đổi PP, hiệu quả của nó

trong sự hấp thụ nước, điện trở cách điện, biến dạng dư nén, độ bền uốn và các chỉ số khác

đều đáp ứng hoặc vượt quá nylon nhựa kỹ thuật, và thời tiết của nó là hơn gấp đôi trong một

số lĩnh vực, và nó có thể được một thay thế cho nylon 6 tại một số khu vực

- Sử dụng trong sản xuất cao su màu: vật liệu nano SiO2 là một tác nhân gia cố và

chống lão hóa đại lý, tăng sự dẻo dai, kéo dài, uốn và chống lão hóa hiệu suất của các

sản phẩm cao su màu Các nghiên cứu còn chỉ ra rằng, khi gia cường 5% theo khối

lượng các hạt nano SiO2 có kích thước hạt 15 nm-50 nm với diện tích bề mặt riêng

200 ± 20 m2/kg vào cao su thiên nhiên sẽ tăng cường các tính chất cơ – lý của cao su

- Sử dụng trong gia cường tính chất của gỗ nhân tạo, làm chất mang xúc tác

- Vật liệu nano SiO2 được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghệ sợi quang học, thiết

bị phát quang và trong ngành luyện kim, điện tử do có khả năng giãn nở nhiệt thấp

- Vật liệu nano SiO2 được sử dụng như một chất mang nhờ có khả năng hấp phụ tốt: một

số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vật liệu nano SiO2 có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ,

PO43-, metylen, trong nước thải [2], [8], xử lý aldehyt trong môi trường không khí

- Một số nghiên cứu cũng đã chỉ ra, vật liệu nano SiO2 có tính chất phù hợp trong nhận

biết phân tử sinh học, phát hiện ra bệnh ung thư

dai

Trang 17

 Một số nghiên cứu về vật liệu nano SiO2 đã được thực hiện

Kết quả nghiên cứu của Đặng Thị Thanh Lê và cộng sự về khả năng hấp phụ xanh

metylen trong nước của vật liệu nano SiO2 cho thấy, vật liệu SiO2 có ái lực hấp phụ

vật lý mạnh đối với xanh metylen: dung lượng hấp phụ trên bề mặt vật liệu lớn nhất là

20,41 mg/g và hiệu suất hấp phụ lớn hơn 90 % khi nồng độ đầu của xanh metylen là

40 mg/l [8]

Theo nghiên cứu của Phạm Minh Tân về ứng dụng của vật liệu nano SiO2 trong việc

nhận biết các phân tử sinh học, việc sử dụng các phức hệ SiO2RB@KT,

SiO2RB@HER2, SiO2FITC@HER2 có thể nhận biết đặc hiệu tế bào vi khuẩn E coli

O157:H7 và tế bào ung thư vú KPL4 và BT-474 bằng phương pháp miễn dịch huỳnh

quang [28]

Cũng theo kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Kim Chi và cộng sự, vật liệu

nano SiO2 được điều chế từ tro trấu có ứng dụng cao khi sản xuất vật liệu xây dựng,

đặc biệt là gạch bê tông nhẹ không nung do chúng có tính chất xốp và diện tích bề mặt

riêng lớn Những hạt nano SiO2 điều chế có hình thái dạng hạt và kích thước trung

bình ~ 15 nm, được kết tụ lại thành những đám hạt có kích thước lớn hơn và có dạng

xốp [5]

Ngoài ra, trên thế giới, có nhiều nghiên cứu về ứng dụng vật liệu nano SiO2 trong sản

xuất công nghiệp, xây dựng,….vv

1.2 Giới thiệu chung về ắc quy

1.2.1 Định nghĩa và công dụng

a Định nghĩa

Ắc quy chì là một thiết bị điện hóa, dùng để biến đổi năng lượng dưới dạng điện năng

thành hóa năng (khi nạp) và ngược lại biến hóa năng thành điện năng (khi phóng) Ắc

quy axit chì được phân loại như sau:

dai

Trang 18

Hình 1.4 Phân loại ắc quy chì [10]

b Công d ụng

Ắc quy chì là một bộ phận cung cấp điện năng trong các động cơ như motor, ôtô,…

và được sử dụng để cung cấp năng lượng điện cho các phụ tải khi động cơ không

làm việc

Sự phát triển nhanh về khoa học công nghệ và nhu cầu sử dụng các loại máy móc,

động cơ, phương tiện giao thông ngày càng tăng; cũng như nhu cầu sử dụng các thiết

bị chiếu sáng, lưu kho tại các vùng cao hiện nay tại Việt Nam đã kéo theo tỉ lệ tăng

trưởng sản xuất ắc quy chì ở nước ta hàng năm không ngừng tăng lên Tính tăng

trưởng theo Quy hoạch phát triển ngành Hóa chất Việt Nam giai đoạn đến năm 2010

và dự báo đến 2020 như sau:

Bảng 1.3 Dự báo số lượng ắc quy sản xuất đến năm 2020

dai

Trang 19

Như vậy có thể thấy, ắc quy được ứng dụng khá rộng rãi và phổ biến trong cuộc sống

cũng như các ngành công nghiệp

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy chì

a C ấu tạo

Bình ắc quy được chia thành nhiều ngăn, thông thường là 6 ngăn Mỗi ngăn đơn của ắc

quy cho ra điện áp là 2V, khi đấu nối tiếp 6 ngăn sẽ có bộ ắc quy 12 V

Vỏ bình ắc quy được chế tạo bằng vật liệu cứng có tính chịu axit, nhiệt như nhựa cứng

hoặc ebonite Phía trong vỏ có các vách ngăn để tạo tành các ngăn đơn Dưới đáy bình

là hai yếm đỡ bản cực, mục đích là để các bản cực tỳ lên đó, tránh bị ngắn mạch khi

trong đáy bình có lắng đọng các cặn bẩn

Bản cực được làm từ hợp kim chì và antimony, trên bản cực có gắn các xương dọc và

xương ngang để tăng độ cứng và tạo ra các ô cho chất hoạt tính bám trên bản cực Chất

hoạt tính phủ trên khung ô bản cực dương là PbO2, trên bản cực âm hoạt tính được sử

dụng là Pb xốp, ở giữa các bản cực là dung dich axit H2SO4 loãng được pha chế theo

tỉ lệ nhất định với nước cất

Khi ắc quy hoạt động, chất hoạt tính tham gia đồng thời vào các phản ứng hóa học

càng nghiều càng tốt Do đó, để tăng bề mặt tiếp xúc của các chất hoạt tính với dung

dịch điện phân, người ta chế tạo chất hoạt tính có độ xốp; đồng thời đem ghép những

tấm cực cùng tên song song tạo thành một chùm cực trong mỗi ngăn ắc quy đơn

Chùm bản cực dương và âm được lồng xen kẽ nhau, giữa hai bản cực khác tên được

đặt thêm một tấm lá cách được chế tạo từ chất cách điện để cách điện giữa hai bản cực

như nhựa xốp, thủy tinh hoặc gỗ

Phần nắp của ắc quy có tác dụng che kín những bộ phận bên trong bình, ngăn ngừa bụi

và các vật khác từ bên ngoài rơi vào, đồng thời giữ cho dung dịch điện phân không bị

tràn ra ngoài Trên nắp bình có các lỗ để đổ và kiểm tra dung dịch điện phân, các lỗ

này được nút kín bằng các bút có lỗ thông hơi nhỏ Để đảm bảo độ kín của bình, xung

quanh mép của nắp ắc quy và các lỗ cực đầu ra thường được chát nhựa chuyên dụng

dai

Trang 20

Hình 1.5 Cấu tạo ắc quy chì – axit [10]

b Nguyên lý ho ạt động

Nguyên lý nạp và phóng điện Mỗi ắc quy nạp và phóng năng lượng điện qua phản

ứng hóa học với dung dịch điện phân

Quá trình phóng điện diễn ra nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện,

khi đó xảy ra phản ứng hóa học sau:

Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O + O2

Tại cực âm: Pb + H2SO4 → PbSO4 + H2

Phản ứng chung gộp lại trong toàn bình là:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn

chuyển thành PbSO4

Quá trình nạp điện cho ắc quy, do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ

có phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên:

2PbSO4 + 2H2O → Pb + PbO2 + 2H2SO4

Kết thúc quá trình nạp, ắc quy trở lại trạng thái ban đầu: cực dương là PbO2 và cực âm

là Pb

dai

Trang 21

1.2.3 Thực trạng tái chế ắc quy thải ở Việt Nam

Trong cuộc sống cũng như các ngành công nghiệp, ắc quy được sử dụng khá phổ biến

Tuy nhiên, chúng lại có tuổi thọ thấp (loại có tuổi thọ cao nhất là 5 năm) Do vậy, hàng

năm sẽ có một lượng rất lớn bình ắc quy thải bỏ Theo báo cáo từ Tổng cục Môi

trường, trong năm 2010 đã có khoảng 40.000 tấn ắc quy chì đã được thải ra môi

trường, đến năm 2015 con số này là gần 70.000 tấn và sẽ còn tiếp tục tăng trong những

năm tiếp

Mặt khác, Pb trong một bình ắc quy chì chiếm khoảng 70% trọng lượng của bình,

lượng chì thải bỏ này có khả năng tái chế, tái sử dụng cho ngành công nghiệp hóa chất

Vỏ bình chiếm khoảng 5-7% trọng lượng của ắc quy, được làm từ các vật liệu như

polyetylen, polypropylen, hoặc ebonite Lá cách được làm từ vật liệu PVC và sợi thủy

tinh và điện dịch chiếm khoảng 18% trọng lượng của ắc quy

Do đó, công tác thu gom và tái chế ắc quy thải luôn là vấn đề được quan tâm của các

doanh nghiệp cũng như nhà nước Tuy nhiên, vấn đề này đã và đang vượt qua sự kiểm

soát của các cơ quan có trách nhiệm

Trong những năm của thập kỷ trước, ắc quy chì phế thải đều được các doanh nghiệp

sản xuất pin và ắc quy lớn của Việt Nam như Công ty CP Pin ắc quy miền Nam hoặc

Công ty Cổ phần Pin ắc quy Tia Sáng thu mua, tái chế và tái sử dụng chì cho quá trình

sản xuất Nhưng hiện nay, các công ty này không thể thu mua được do không cạnh

tranh được về mặt giá cả thu mua của các làng nghề

Những năm gần đây, tái chế ắc quy phế thải để lấy chì chủ yếu tập trung ở các làng

nghề, điển hình là làng nghề Đông Mai (huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên) với trên 200

lao động tham gia hoạt động tái chế Tại đây, chì được tái sinh theo phương pháp thủ

công Do làm theo phương pháp thủ công, công nghệ sản xuất đơn giản và chỉ tính đến

lợi nhuận nên không có sự quan tâm đến các biện pháp bảo vệ môi trường, các chất

thải được xả thẳng ra môi trường Kết quả là gây ra tình trạng ô nhiễm chì trầm trọng

tại làng nghề

dai

Trang 22

Hình 1.6 Hình ảnh tái chế chì tại các làng nghề

Tại các nhà máy sản xuất ắc quy hiện nay, nơi có điều kiện tổ chức sản xuất công nghiệp

với các phương pháp xử lý tương đối tiên tiến, cho hiệu suất thu hồi cao hơn và giảm

thiểu tối đa ô nhiễm môi trường xung quanh đã có chủ trương thu gom ắc quy cũ và tái

chế theo phương pháp và phương tiện hiện có nhưng hiệu quả không lớn và chiếm tỉ lệ rất

thấp so với tư nhân; do đó không giải quyết được vấn đề thu mua ắc quy cũ

Ngoài ra, do nhu cầu thị trường, sự tận dụng triệt để nguồn nguyên vật liệu trong sản

xuất và theo sự phát triển làng nghề, hầu hết các làng nghề đều sản xuất theo mô hình

đa ngành Một số làng nghề tái chế chì đã và đang phát triển thêm các loại hình sản

xuất khác như tái chế nhựa Nguồn nguyên liệu được tận dụng tại chỗ và thu gom thêm

ngoài thị trường

Có thể thấy, hiện nay vấn đề tái chế mới chỉ đơn thuần là một hoạt động kinh tế Khi

các doanh nghiệp tư nhân và nhà nước tiếp cận vấn đề này dưới góc độ kinh tế - xã hội

– môi trường (phát triển bền vững) thì mới có thể giải quyết các vấn đề đã nêu trên Để

giải quyết không thể dựa vào một vài cá nhân hay tập thể nhỏ và phải có sự tập trung

trí tuệ tập thể, tập trung nguồn nhân lực và dành một khoản kinh phí xứng đáng cho

vấn đề này

1.2.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường tại các làng nghề tái chế chì ở Việt Nam

Ô nhiễm môi trường ở các làng nghề nói chung và các làng nghề tái chế chì nói riêng

tại Việt Nam đã và đang là vấn đề quan tâm hàng đầu của các cơ quan quản lý, các nhà

khoa học cũng như toàn cộng đồng Chất thải từ quá trình sản xuất của các làng nghề

tái chế chì đã làm gia tăng đáng kể hàm lượng kim loại trong môi trường đất, nước,

cũng như tích tụ trong sinh khối thực vật

dai

Trang 23

Theo nghiên cứu của Phạm Văn Khang và cộng sự (2004), hàm lượng chì trong đất

nông nghiệp tại khu vực tái chế ở thôn Đông Mai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên:

14,29% số mẫu nghiên cứu có hàm lượng chì là 100 - 200 mg/kg; 9,25% số mẫu đất có

hàm lượng chì từ 200 – 300 mg/kg; 18,5% số mẫu đất có hàm lượng Pb từ 300 - 400

mg/kg; 9,25% số mẫu có hàm lượng Pb từ 400 - 500 mg/kg; 9,25% số mẫu có hàm

lượng Pb từ 500 – 600 mg/kg; 18,05% số mẫu có hàm lượng Pb từ 600 - 700 mg/kg;

4,76% có hàm lượng chì từ 900 - 1000 mg/kg và 4,76% số mẫu có hàm lượng Pb lớn

hơn 1000 mg/kg (trong tổng số 21 mẫu phân tích) Như vậy, 100% số mẫu phân tích

có hàm lượng Pb vượt quá tiêu chuẩn cho phép [16]

Cũng theo nghiên cứu của Đặng Thị An và cộng sự (2008) tại xã Chỉ Đạo thu được kết

quả về hàm lượng Pb tổng số trong đất ở các ruộng lúa là từ 964 ppm đến 7070 ppm,

vượt xa hơn 100 lần so với TCVN 7209:2002 (70 ppm) Chỉ tính riêng lượng Pb dễ

tiêu trong đất thì cũng đã vượt TCVN (Pb dễ tiêu từ 103 đến 757 ppm) Còn tại các

ruộng rau muống thì hàm lượng Pb tổng số trong đất từ 700 ppm đến 3500 ppm Do

đất bị ô nhiễm Pb quá nặng nên hàm lượng Pb được cây hấp thụ cũng rất cao Theo tác

giả thì Pb trong gạo từ 1,9 ppm đến 4,2 ppm, so với tiêu chuẩn của Hội đồng Châu Âu

(EC, 2001) đối với ngũ cốc là 0,2 ppm thì gạo thí nghiệm đều vượt xa ngưỡng an toàn

Theo tính toán, nếu ăn gạo thu được từ những ruộng trên thì chỉ qua gạo thôi một

người đã tiêu thụ lượng Pb cao hơn mức an toàn 7 lần/ngày Và nếu ăn rau muống hay

dùng rau muống để nuôi lợn thì nguy cơ bị ngộ độc Pb và các bệnh do Pb gây ra sẽ

càng gia tăng [1]

Hình 1.7 Một số hình ảnh về ô nhiễm làng nghề tái chế chì

dai

Trang 24

Kết quả khảo sát của Trung tâm Môi trường và Phát triển cộng đồng (CECoD) phối

hợp với Viện Blacksmith (Mỹ) (tháng 9/3013) đã chỉ ra: hàm lượng chì tại các điểm

đo dao động từ 400 ppm - 5.000 ppm, tại các điểm gần các xưởng nấu chì, phá dỡ bình

ắc quy, hàm lượng chì ở mức trên 5.000 ppm và có điểm trên 20.000 ppm [18]

Kết quả nghiên cứu của Lê Đức và cộng sự (2003) về môi trường đất vùng đồng bằng

sông Hồng, ở khu vực nhà máy Pin Văn Điển hàm lượng Pb trong các nguồn nước thải

là 0,012 mg/lít, trong đất là 30,737 mg/kg so với đối chứng là 818,240 mg/kg ; khu

vực Hanel, Pb trong nước thải là 0,560 mg/lít, trong đất là 23,070 mg/kg so với đối

chứng là 13,650 mg/kg; khu vực nhà máy Phả Lại, Pb trong nước thải là 0,013 mg/lít,

trong đất là 2,320 mg/kg và đối chứng là 2 mg/kg Đặc biệt tại làng nghề thì hàm

lượng chì trong nước thải và đất tăng cao và mức ô nhiễm (TCVN, 2002): ở làng nghề

Phùng Xá, Pb trong nước thải là 5,2 mg/lít, trong đất là 304,59 mg/kg còn đối chứng là

30,76 mg/kg; ở làng nghề xã Chỉ Đạo, Pb trong nước là 3,278 mg/lít, trong đất là

273,63 mg/kg so với đối chứng là 35,11 mg/kg [6]

Kết quả nghiên cứu hàm lượng chì tại làng nghề khai thác và chế biến kẽm – chì làng

Hích – Tân Phong – Thái Nguyên cho thấy, hàm lượng Pb trong bãi thải cao nhất

(5,3.103 - 9,2.103 ppm), tiếp đến là bãi liền kề (164 - 904 ppm), đất vườn nhà dân

(27,9 - 35,8 ppm), bãi thải cũ (1,1.103 - 13.103 ppm), đất ruộng lúa cách bãi thải cũ

(1271 - 3953 ppm), vườn nhà dân gần bãi thải cũ (230 - 360 ppm) [1] Khi đối chiếu

với TCVN 7209:2002 (>70 ppm) thì hầu hết các điểm đã bị ô nhiễm Pb, riêng khu vực

vườn nhà dân gần bãi thải mới chưa bị ô nhiễm Tuy nhiên cũng cần có giải pháp xử lý

kịp thời

Nghiên cứu của Hồ Thị Lam Trà (2005) cho thấy: hàm lượng Pb tổng số trong đất

phục vụ nông nghiệp chịu ảnh hưởng của các làng nghề đúc đồng và tái chế kẽm tại xã

Đại Đồng, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên rất cao, dao động từ 51,2 - 313,0 mg/kg,

trong đó có nhiều mẫu >200 mg/kg [29]

Theo tác giả Nguyễn Thị Lan Hương (2006) khi nghiên cứu về hàm lượng kim loại

nặng ở các khu công nghiệp ngoại thành Hà Nội với 15 mẫu đất nghiên cứu có hàm

lượng chì trong đất dao động từ 8,36 đến 93,39 mg/kg Trong đó có 6 mẫu bị ô nhiễm

dai

Trang 25

Pb với hàm lượng Pb trong đất là 75,39; 75,73; 78,03; 79,74; 88,02; 93,39, đó là 3 mẫu

đất lấy gần đường cao tốc Thăng Long - Nội Bài và đường cao tốc số 5; 2 mẫu lấy tại

bãi rác Kiêu Kị - Gia Lâm và bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn; 1 mẫu lấy tại Tiên Dương -

Đông Anh nơi có nhà máy sản xuất pin và phân sinh học Nguyên nhân dẫn đến tích tụ

Pb trong đất tại các điểm trên chính là do hoạt động giao thông, do quá trình chôn lấp

rác lâu dài và do trong chất thải có hàm lượng Pb lớn nên đã dẫn đến tích đọng hàm

lượng chì trong đất [15]

Như vậy, có thể thấy tình trạng ô nhiễm môi trường tại các làng nghề tái chế chì đang

ở mức báo động, đặc biệt là ô nhiễm chì Hàm lượng chì và một số kim loại nặng trong

môi trường nước, đất và không khí và sinh khối của sinh vật tại môi trường đó rất cao

Khi vấn đề này không được giải quyết một cách triệt để sẽ gây ảnh hưởng tới sức khỏe

con người trong thời gian hiện tại và trong tương lai

1.2.5 Ảnh hưởng của chì đến sức khỏe con người

Như đã phân tích tại mục 1.2 và mục 1.3, Pb là yếu tố chính gây ô nhiễm môi trường

và ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người dân tại các làng nghề tái chế chì Do đó,

luận văn đi sâu vào phân tích ảnh hưởng của chì tới sức khỏe con người

Chì là kim loại nặng phổ biến trong môi trường sống của con người, nhưng cũng là

kim loại có tính độc mạnh Khi xâm nhập vào cơ thể, chì tác động lên toàn bộ các hệ

cơ quan đặc biệt trong hệ tạo máu, tim mạch, hệ tiêu hóa và hệ thần kinh

Trong cơ thể con người, xương được xem là nơi tích tụ Pb, chiếm khoảng 95% tổng

lượng chì trong cơ thể người lớn, 73% tổng lượng chì trong cơ thể trẻ em [7] Sau đó,

chì có thể tương tác với phốt phát trong xương và thể hiện tính độc khi truyền vào các

mô mềm trong cơ thể

1.3 Các biện pháp xử lý kim loại nặng trong môi trường nước

Trên thế giới cũng như Việt Nam, đã có rất nhiều nghiên cứu về các biện pháp loại bỏ

kim loại nặng nói chung và chì nói riêng trong nước thải Các phương pháp chủ yếu

được ứng dụng trong thực tế như phương pháp hóa-lý (kết tủa hóa học, oxy hóa-khử,

trao đổi ion, xử lý điện hóa) và sinh học (hấp phụ và hấp thụ bằng thực vật thủy sinh,

vật liệu sinh học; chuyển hóa sinh học bằng sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật)

dai

Trang 26

Tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước, để lựa chọn phương pháp xử

lý phù hợp

1.3.1 Phương pháp hóa lý

Bản chất của phương pháp là đưa các chất phản ứng vào nước thải để gây tác động với

các tạp chất bẩn, chất biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc

chất hòa tan nhưng không độc hại hay gây ô nhiễm môi trường

Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng khi xử lý kim loại nặng trong môi

trường nước như phương pháp bay hơi, phương pháp kết tủa hóa học, phương pháp

trao đổi ion, phương pháp hấp phụ, kỹ thuật màng và phương pháp điện hóa

Mỗi một phương pháp đều có những ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng khác nhau

Căn cứ vào điều kiện địa phương và yêu cầu vệ sinh mà phương pháp hóa lý là giải

pháp cuối cùng hoặc là giải pháp xử lý sơ bộ trong hệ thống xử lý nước thải

Với các nguồn nước thải có nồng độ kim loại năng cao và pH cực đoan, lượng nước thải

không lớn thì việc áp dụng phương pháp hóa lý có tính khả quan, hiệu quả xử lý cao Tuy

nhiên, trong một số điều kiện nhất định, phương pháp không có tính hiệu quả cao và chi

phí cho phương pháp đắt (nồng độ kim loại nặng trong nước khoảng 10-100 mg/l) [4]

a Phương pháp hóa học

Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học của chất đưa vào nước thải với kim loại

nặng cần tách, ở điều kiện phản ứng thích hợp (pH, dung môi) sản phẩm của phản ứng

là chất kết tủa và được tách khỏi nước bằng phương pháp lắng, lọc hoặc các chất hòa

tan không gây độc cho môi trường Một số phương pháp hóa học thường được sử dụng

khi tách bỏ kim loại nặng trong nước như phương pháp oxy hóa – khử, phương pháp

kết tủa hóa học,…[2], [4]

Phương pháp oxy hóa – khử:

Nguyên lý của phương pháp là sử dụng chất có khả năng oxy hóa (hoặc khử) để

chuyển kim loại nặng hòa tan sang dạng không độc trong nước

Khử ↔ oxyhóa n+ + ne- (1.1)

dai

Trang 27

Phương pháp kết tủa hóa học:

Cơ chế của phương pháp dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào với các kim

loại cần tách, ở điều kiện phản ửng thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được

tách ra khỏi nước nhờ phương pháp lắng

Phương pháp thường được sử dụng hiện nay là kết tủa kim loại nặng dưới dạng

hydroxit bằng cách trung hòa đơn giản các chất thải axit Điều kiện pH kết tủa cực đại

phụ thuộc vào từng kim loại khác nhau Phương trình tạo kết tủa như sau:

Mn+ + Am- = MmAn ↓ (1.2)

Một số ưu điểm của phương pháp được thể hiện tại bảng 1.4:

Bảng 1.4 Ưu nhược điểm của phương pháp kết tủa hóa học

+ Đơn giản, dễ sử dụng;

+ Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại,

hiệu quả xử lý cao;

+ Xử lý được nước thải đối với các nhà

máy có quy mô lớn;

+ Tạo ra bùn thải kim loại;

+ Tốn kinh phí như vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý;

+ Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa là OH- thì khó điều chỉnh pH đối với nước

thải chứa kim loại lưỡng tính Zn

b Phương pháp trao đổi ion

Đây là phương pháp quan trọng để thu hồi các kim loại nặng trong nước Cơ chế của

phương pháp như sau:

Phương pháp dựa trên nguyên tắc của phương pháp trao đổi ion dùng ionit là nhựa hữu

cơ tổng hợp, các chất cao phân tử có gốc hydrocacbon và các nhóm trao đổi ion Quá

trình trao đổi ion được tiến hành trong hai cột Cationit và Anionit

Cơ chế của phản ứng là:

dai

Trang 28

AmB + mC = mAC + B (1.3)

Ngày nay, phương pháp này đang được sử dụng rộng rãi nhằm thu hồi các kim loại trong

nước do phương pháp đảm bảo các yêu cầu khi ứng dụng một công nghệ xử lý như:

Phương pháp đơn giản, dễ áp dụng; Hiệu quả xử lý kim loại cao; Không gian xử lý

nhỏ; Có khả năng thu hồi kim loại có giá trị, không tạo ra chất thải thứ cấp Tuy nhiên,

chi phí xử lý của phương pháp cao, do đó không phù hợp với các hệ thống xử lý có

quy mô lớn [2], [4]

c Phương pháp dùng chất hấp phụ

Phương pháp sử dụng các vật liệu hấp phụ có diện tích bề mặt riêng lớn, trên đó các

trung tâm hoạt động, có khả năng lưu giữ các ion kim loại nặng trên bề mặt vật liệu

Việc lưu giữa kim loại nặng có thể do lực tương tác giữa các phân tử (hấp phụ vật lý)

hoặc do sự tạo thành các liên kết hóa học, tạo phức chất giữa các ion kim loại với các

nhóm chức có trên bề mặt vật liệu (hấp phụ hóa học), cũng có thể do trao đổi ion

là tập trung các kim loại nặng trên bề mặt chất hấp phụ hoặc tương tác các chất bẩn

hòa tan với các chất hấp phụ (chất rắn) Phương pháp thường được sử dụng khi nước

thải cần xử lý đạt tiêu chuẩn cao hoặc tái sử dụng nước thải Đây được coi là phương

pháp xử lý cuối cùng sau xử lý sinh học trong các công trình xử lý nước thải [14]

Trong hấp phụ thường diễn ra hai kiểu hấp phụ là hấp phụ vật lý à hấp phụ hóa học

[13]

+ Hấp phụ vật lý: Là sự tương tác yếu và thuận nghịch nhờ lực hút tĩnh điện giữa các

ion kim loại và các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ Các mối liên kết này yếu do

vậy thuận lợi cho quá trình giải hấp phụ và thu hồi kim loại quý

+ Hấp phụ hóa học: Là quá trình xảy ra các phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kim

loại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ, thường là các ion kim loại nặng phản

dai

Trang 29

ứng tạo phức đối với các nhóm chức trong chất hấp phụ Mối liên kết này thường rất

bền và khó bị phá vỡ

+ Sau khi thực hiện hấp phụ để xử lý chất độc trong nước nói chung và kim loại nặng

nói riêng thì người ta thường tiến hành giải hấp phụ để hoàn nguyên, tái sinh

Các vật liệu hấp phụ có thể là chất hữu cơ (vật liệu sinh học) hoặc vô cơ Một số vật liệu

có khả năng hấp phụ kim loại nặng như than hoạt tính, nano sắt kim loại, vv Hiệu quả

của phương pháp phụ thuộc vào một số yếu tố như: diện tích bề mặt chất hấp phụ, bản

chất của sự hấp phụ, độ pH, thời gian tiếp xúc và bản chất của hệ tiếp xúc [14]

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về khả năng hấp phụ kim loại nặng bằng các loại vật

liệu Các kết quả nghiên cứu đều chứng minh được tính ứng dụng cao của vật liệu

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Nhung và cộng sự về khả năng hấp phụ vật liệu

nano sắt kim loại cho thấy, việc tách bỏ chì trong nước bằng nano sắt xảy ra nhanh, tạo ít

cặn nên có tính ứng dụng cao trong thực tiễn Kết quả đã chỉ ra, hiệu suất tách loại Pb2+

của nano sắt là 325g Pb2+/

1kg nano sắt khi hàm lượng Pb2+

ban đầu ≤ 50mg/l và nano sắt

là 0,1g/l; pH môi trường từ 4,5- 7,5; thời gian là 10 phút, so với bột sắt thương mại, hiệu

quả loại bỏ chì trong nước bằng vật liệu nghiên cứu cao gấp 3 lần [12]

Cũng theo kết quả nghiên cứu loại bỏ Cu2+ trong nước thải bằng vật liệu chế tạo từ

sinh khối của tảo SARGASSUM MCCLUREI trình bày tại báo cáo [27] cho thấy, hiệu

quả xử lý đạt 78,55 %, hàm lượng Cu2+ giảm từ 21,57 mg/l chỉ còn lại 2mg/l

Kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả được trình bày tại báo cáo [9], cho thấy khả năng

hấp phụ của vật liệu tốt, dung lượng hấp phụ cực đại (Qmax) của các vật liệu được

điều chế bằng phương pháp hấp phụ tĩnh từ vỏ chuối là 121,95 mg Pb2+/g và 53,2 mg

Cu2+/g; điều chế từ rơm là 55,56 mg Pb2+

/g và 46,3 mg Cu2+/g

Một số ưu nhược điểm của phương pháp được trình bày tại bảng 1.5:

dai

Trang 30

Bảng 1.5 Ưu nhược điểm của phương pháp hấp phụ

+ Xử lý hiệu quả kim loại nặng ở nồng

độ thấp;

+ Đơn giản, dễ sử dụng;

+ Có thể tận dụng một số vật liệu là chất

thải của các ngành khác như Fe2O3;

+ Có thể giải hấp phụ để tái sinh vật liệu

Cơ chế của phương pháp:

Phương pháp sinh học là phương pháp sử dụng những vi sinh vật đặc trưng chỉ xuất

hiện trong môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng và có khả năng tích lũy kim loại nặng

trong cơ thể Quá trình xử lý nhân tạo có thể đạt tới hiệu xuất 90-95% và không hoàn

toàn là 40-80% [2], [4]

Kỹ thuật xử lý ô nhiễm bằng phương pháp sinh học thích hợp với môi trường nước có

nồng độ chất ô nhiễm thấp, phạm vi rộng Trên thực tế, kỹ thuật này được xem là khâu

cuối trong hệ thống xử lý nước thải

Cơ chế hấp thụ kim loại nặng ở vi khuẩn như sau:

Giai đoạn 1: Tích tụ các kim loại nặng và sinh khối, làm giảm nồng độ các kim loại

này ở trong nước

Giai đoạn 2: Sau quá trình phát triển ở mức tối đa sinh khối, vi sinh vật thường lắng

xuống đáy bùn hoặc kết thành mảng nổi trên bề mặt và cần phải lọc hoặc thu sinh khối

ra khỏi môi trường nước

dai

Trang 31

Cơ chế hấp thụ kim loại nặng ở thực vật như sau:

+ Tích tụ các kim loại nặng vào sinh khối của thực vật, làm giảm nồng độ các kim loại

này ở trong nước Các bộ phận tích tụ kim loại của thực vật chủ yếu ở thân và lá

Những loại thực vật có đặc điểm thân xốp có khả năng xử lý kim loại nặng tốt

+ Tích tụ các kim loại nặng vào sinh khối của vi khuẩn, vi sinh vật cư trú tại rễ của

thực vật, làm giảm nồng độ kim loại nặng trong nước Mỗi một loại thực vật có hệ vi

sinh vật ở hệ rễ khác nhau, do đó hiệu quả loại bỏ kim loại nặng trong nước của mỗi

loại thực vật cũng phụ thuộc vào khả năng của hệ vi sinh vật đó

Ưu nhược điểm của phương pháp:

Một số ưu nhược điểm của phương pháp được thể hiện tại bảng 1.6

Bảng 1.6 Ưu nhược điểm của phương pháp sinh học

+ Thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao

+ Diện tích bề mặt riêng của sinh khối

Hiện nay, một số vi sinh vật thường sử dụng như tảo, nấm, vi khuẩn, nấm men

Saccharomyces cerevisiae, hỗn hợp chủng vi khuẩn KSF DM10, v.v Ngoài ra còn có

một số loài thực vật sống trong môi trường ô nhiễm kim loại nặng có khả năng hấp thụ

và tách các kim loại nặng độc hại như: Cỏ Vertiver, cải xoong, cây dương xỉ, cây thơm

ổi, cây bèo sen EICHHORNIA CRASSIPES v.v Thực vật có nhiều phản ứng khác

nhau đối với sự có mặt của các ion kim loại trong môi trường

Các nghiên cứu đã chứng minh được hiệu quả xử lý kim loại nặng trong nước của các

loại thực vật thủy sinh, vi sinh vật trong nước Kết quả nghiên cứu Kiều Thị Quỳnh

Hoa và công sự cho thấy, hiệu quả loại bỏ chì của hỗn hợp chủng DM10 tới 99-100%

với tỷ lệ COD/SO42- là 2 và 3 Mặt khác, hỗn hợp chủng DM10 có sức chống chịu chì

dai

Trang 32

cao và sinh trưởng tốt trong môi trường nước thải, do vậy nghiên cứu có tính ứng dụng

cao trong thực tiễn [13]

Kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả tại báo cáo [11] cũng đã chỉ ra nấm men

Saccharomyces cerevisiae có khả năng hấp thụ kim loại nặng tương đối tốt Hiệu suất

hấp thụ đạt 95 % (Pb2+); 25 % (Cu2+)và 21% (Zn2+) khi nghiên cứu với nồng độ đầu

vào 50mg/l và thời gian xử lý là 48 giờ

1.4 Giới thiệu về làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn

Lâm, tỉnh Hưng Yên

1.4.1 Điều kiện tự nhiên và đặc điểm kinh tế - xã hội

1.4.1.1 Điều kiện tự nhiên

a V ị trí địa lý

Làng nghề tái chế thôn Đông Mai, nằm ở phía Đông của xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm,

tỉnh Hưng Yên Diện tích tự nhiên của thôn là 85,3 ha, chiếm 14,3 % diện tích toàn xã

Xã Chỉ Đạo có vị trí tiếp giáp như sau:

- Phía Bắc giáp tỉnh Bắc Ninh

- Phía Nam giáp xã Minh Hải, huyện Văn Lâm

- Phía Đông giáp xã Đại Đồng, huyện Văn Lâm

- Phía Tây giáp xã Lạc Hồng, huyện Văn Lâm

Vị trí của thôn Đông Mai trong xã như sau:

- Phía Đông Bắc giáp xã Đại Đồng

- Phía Tây giáp thôn Trịnh Xá

- Phía Nam giáp thôn Ngĩa Lộ

- Phía Bắc giáp thôn Văn Ố (Cát Lư)

Bản đồ xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên được thể hiện tại hình 1.8

dai

Trang 33

Hình 1.8 Bản đồ xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên [3]

b Đặc điểm tự nhiên

- Địa hình: Làng nghề tái chế thôn Đông Mai có địa hình cao hơn so với các nơi khác

trong tỉnh và tương đối bằng phẳng, có xu hướng nghiêng dần theo hướng Đông, Đông

Nam

- Khí hậu, thủy văn:

Thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo nằm trong khu vực đồng bằng Bắc Bộ, nên chịu ảnh

hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm Hàng năm có bốn mùa xuân, hạ, thu,

đông, nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 200C-250C Mùa Đông bắt đầu từ tháng 11 đến

tháng 3 năm sau, khí hậu khô và lạnh; mùa hè nóng ẩm

Lượng mưa trung bình trong mùa mưa là 1650 mm, mùa khô là 450 mm Mưa nhiều

nhất từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 70% tổng lượng mưa của cả năm, có những trận

mưa lên tới 200-300mm Từ trung tuần tháng thứ 4 đến tháng 6 có mưa tiểu mãn,

lượng mưa khoảng 60-100 mm/tháng, độ ẩm không khí trung bình năm trong khoảng

79%-92% Hai hướng gió chủ đạo tại xã là Đông – Nam và Đông – Bắc Gió Đông –

Nam từ tháng 5 đến tháng 10, gió thổi từ ngoài biển vào mang theo nhiều hơi nước và

dai

Trang 34

gây mưa Từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau, hướng gió chính là Đông – Bắc có tính

chất lạnh và khô, từ tháng 2 đến tháng 4, có gió Đông gây mưa phùn cho khu vực

Mùa bão của khu vực là từ tháng 5 đến tháng 10, hàng năm có từ 1-3 cơn bão ảnh

hưởng trực tiếp đến khí hậu, thủy văn khu vực nghiên cứu

Thông thường lượng bốc hơi có liên quan đến nhiệt độ, nắng, mưa, độ ẩm và gió

Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm là 752 mm/năm

- Sông ngòi: Hệ thống sông ngòi của tỉnh Hưng Yên tương đối dày đặc với hai hệ

thống sông lớn là sông Hồng, sông Luộc cùng với hơn 20 con sông lớn nhỏ khác nhau

Hai hệ thống sông lớn này là nguồn nước mặt lớn, giàu phù sa với lượng nước chảy

qua tương ứng là 80-90 tỷ m3/năm và 11-12 tỷ m3/năm, trong đó xã Chỉ Đạo có sông

Hồng chảy qua nên thuận lợi cho phát triển nông nghiệp

- Thổ nhưỡng: Đất của khu vực nghiên cứu thuộc nhóm đất phù sa được bồi đắp hàng

năm bởi hệ thống sông Hồng Loại đất này có đặc điểm: đất có phản ứng trung tính do

tính chất phù sa hóa và quá trình thâm canh lúa nước; đất có hàm lượng mùn cao; đất

có thành phần cơ giới là thịt nặng, giàu sét

1.4.1 2 Đặc điểm kinh tế - xã hội

Làng nghề tái chế thôn Đông Mai hiện có 3000 nhân khẩu với 667 hộ, sống tập trung tại 4

xóm: xóm Đông, xóm Nam, xóm Bắc và xóm Chùa

Nguồn thu nhập chính của người dân trong thôn là từ sản xuất nông nghiệp và tái chế

chì Tuy nhiên, trong những năm gần đây do môi trường đất, nước trong thôn bị ô

nhiễm chì nghiêm trọng nên ngành nông nghiệp không còn là ngành chính, nguồn thu

nhập chủ yếu của người dân từ hoạt động tái chế chì Người dân chủ yếu tham gia hoạt

động tái chế chì hoặc làm việc tại các địa phương khác

a Cơ cấu kinh tế của thôn Đông Mai

- Sản xuất nông nghiệp chiếm 20,5%

- Tiểu thủ công nghiệp chiếm 62,5%

- Dịch vụ thương mại chiếm 17%

dai

Trang 35

Kết hợp với trồng trọt, nhiều hộ gia đình trong thôn gia tăng chăn nuôi Các hộ nông

dân vận dụng kỹ thuật vào thực tế, chủ động định kỳ tiêm các loại vacxin phòng chống

dịch bệnh cho vật nuôi, việc mở các lớp tập huấn về chăn nuôi và phòng trừ dịch bệnh

cũng được cơ quan chính quyền tại xã cùng các ban ngành như Hội Nông dân, Hội

Phụ nữ, Hợp tác xã dịch vụ, đẩy mạnh thực hiện Theo thống kê đến 30/12/2015 trên

địa bàn thôn, số vật nuôi trong xã như sau: lợn có 534 con; gia súc, gia cầm có 5000

con và trâu bò có 32 con [3]

b Xây d ựng và môi trường

Cơ sở hạ tầng trong xã Chỉ Đạo nói chung và thôn Đông Mai nói riêng, đã từng bước

được nâng cấp: đường làng, ngõ xóm đã được bê tông hóa và lát gạch 100%, trường

học, cơ sở y tế trang trang, đầy đủ Năm 2015, xã đã tiến hành tu sửa, cải tạo 08 phòng

học và nhà hiệu bộ Trường trung học cơ sở Chỉ Đạo với tổng kinh phí trên 2,1 tỉ đồng

Xã thường xuyên tuyên truyền, vận động nhân dân và các công ty hoạt động trên địa

bàn xã thực hiện tốt các công tác vệ sinh môi trường, vệ sinh trong khu dân cư và các

trục đường giao thông Các thôn đều có tổ thu gom rác thải hoạt động thường xuyên

đảm bảo vệ sinh môi trường Nhìn chung công tác vệ sinh môi trường hiện nay tại xã

đã khá hơn so với những năm trước [3]

c Ti ểu thủ công nghiệp, dịch vụ giao thông vận tải

Trong năm 2015, nghề tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ trong xã đã khắc phục mọi khó

khăn duy trì nhịp độ phát triển, toàn xã có 185 hộ tái chế kim loại màu, tái chế chì, tái

chế nhựa, dịch vụ cơ khí, ăn uống, giải khát, tạp hóa, xay xát,… Trong đó nghành tái

chế kim loại, tái chế chì tập trung chủ yếu tại thôn Đông Mai

Bình quân mỗi hộ làm nghề thu nhập từ 5-6 triệu đồng/tháng Cá biệt một số hộ có thu

nhập bình quân trên 10 triệu đồng/tháng Toàn xã có trên 300 lao động trẻ làm việc

trong các doanh nghiệp với thu nhập bình quân 3-4 triệu đồng/tháng [3]

d Văn hóa – xã hội

dai

Trang 36

Giáo d ục: Xã có một trường mầm non, một trường tiểu học và một trường trung học

cơ sở khang trang, sạch đẹp tạo điều kiện tốt cho các em học tập

Bảng 1.7 Số người đi học năm 2015 [3]

Trong mùa tuyển sinh năm 2015 đã có 32 em đỗ vào các trường đại học, trong đó có

23 em đỗ từ 18 điểm trở lên được huyện khen thưởng động viên

xã, được huyện đánh giá cao, nhân dân trong xã tích cực hưởng ứng Tích cực tuyên

truyền về luật quân sự, quyền và nghĩa vụ của công dân đối với sự nghiệp bảo vệ tổ

quốc, tuyên truyền làm cho công dân hiểu hơn về quyền sử dụng đất theo quy định của

Luật đất đai,…

Đài truyền thanh xã luôn phát huy tác dụng phát các tin thường ngày của xã, phát lại

những kết quả hội nghị, nội dung thông báo, chỉ đạo của xã Đồng thời kết nối với đài

phát thanh huyện chọn lọc các tin bài để nâng cao hiệu quả của thông tin với nội dung

cụ thể, dễ hiểu

1 bác sĩ đông y và 1 dược sĩ Trạm có đầy đủ giường bệnh cho bệnh nhân và trang thiết

bị phục vụ cho khám chữa bệnh Trạm đã làm tốt công tác chăm sóc khám chữa bệnh

cho nhân dân, công tác tuyên truyền vệ sinh an toàn thực phẩm và vệ sinh môi trường

cho nhân dân trong xã cùng chủ động ngăn ngừa dịch bệnh, đảm bảo sức khỏe

1.4.2 Hoạt động tái chế tại làng nghề thôn Đông Mai

Nghề tái chế chì bắt đầu xuất hiện tại thôn Đông Mai từ những năm 1970, sau khi nghề

đúc đồng truyền thống bị mất thị trường và phát triển mạnh vào những năm 1990

Theo thống kê, từ những năm 2000 đến cuối năm 2014, làng nghề có trên 100 hộ,

xưởng tái chế chì hoạt động trong khu dân cư, trung bình mỗi tháng cho ra sản phẩm

dai

Trang 37

gần 300 nghìn tấn chì thành phẩm Tuy nhiên, gần đây do thị trường về nhu cầu chì

thay đổi nên tốc độ sản xuất chì giảm nhiều

Ngoài ra, do nhận thức về ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe, nhiều hộ

gia đình đã bỏ nghề Tính trong năm 2015, trong thôn còn 13 hộ hoạt động tái chế và 2

khu sản xuất tập trung là Công ty Hiệp hội làng nghề (Cụm làng nghề thôn Đông Mai)

và Công ty Ngọc Thiên Năm 2016, 13 hộ sản xuất trong khu dân cư đã di dời đến

Cụm làng nghề thôn Đông Mai hoạt động

Từ năm 2015 trở về trước, các công đoạn của quá trình tái chế chì được thực hiện

trong khuôn viên các hộ gia đình, sản xuất với quy mô nhỏ lẻ, việc tái chế được thực

hiện hoàn toàn bằng phương pháp thủ công Do đó, đã phát sinh một lượng lớn khói và

bụi chì, gây ô nhiễm môi trường không khí, đất, nước Đồng thời, nước axit phát sinh

trong quá trình phá dỡ bình ắc quy không được thu gom mà thải trực tiếp ra nền nhà,

cống rãnh chung của làng, sau đó chảy ra kênh mương, ao hồ, ruộng lúa, gây ô nhiễm

nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm và làm cho một số loại thực phẩm bị nhiễm

chì như rau muống, bèo, cá,…

Kết quả khảo sát của các cơ quan chức năng cho thấy, hiện hàm lượng chì trong môi

trường đất, nước ngầm và nước mặt tại xã Chỉ Đạo đều vượt tiêu chuẩn của Việt Nam,

như: hàm lượng chì trong nước ngầm vượt gấp 4 lần, trong đất gấp 9 lần, đặc biệt

trong nước mặt gấp từ 50 đến 600 lần mức cho phép

Do bề mặt nước bị ô nhiễm, một số thực vật cũng bị ảnh hưởng xấu Trong đó, bèo

tích lũy chì tới 430,35 mg/kg; rau muống từ 168,15 - 430,35 mg/kg Trong đất, hàm

lượng chì trung bình là 398,72 mg/kg Trong không khí, hàm lượng chì từ 26,332

mg/m3 - 46,414 mg/m3, gấp 4.600 lần so với tiêu chuẩn cho phép [18]

Năm 2010, UBND tỉnh Hưng Yên ban hành Quyết định số 491/QĐ-UB ngày

27/2/2010 về việc xây dựng “Cụm công nghiệp xã Chỉ Đạo” nhằm mục đích tập trung

các hoạt động tái chế chì và di dời các hộ sản xuất ra khỏi làng Đông Mai Đây là khu

vực thuộc cánh đồng lúa của xã Chỉ Đạo, cách xa khu dân cư, có tổng diện tích khoảng

21,8 ha Phía Tây Bắc là thôn Đông Mai cách 2 km; phía Đông - Bắc là thôn Đại Từ,

xã Đại Đồng, cách khoảng 3 km, Phía Đông - Nam là làng Chương, xã Phan Đình

dai

Trang 38

Phùng, huyện Mỹ Hào, cách dân cư khoảng 4 km Phía Tây - Nam là làng Khê, làng

Chùa cách 4 km

Hình 1.9 Khu vực xây dựng CCN thôn Đông Mai

Thực hiện Quyết định này, phần lớn các hộ tái chế chì đã chuyển vào Cụm công

nghiệp (CCN), giảm thiểu nguồn ô nhiễm chì ở trong làng Tuy nhiên, tính đến cuối

năm 2015 vẫn còn một số cơ sở tư nhân đang thực hiện các hoạt động phá dỡ bình và

nấu luyện chì ngay trong khu vực dân cư (13 hộ), gây ô nhiễm môi trường và ảnh

hưởng lớn đến sức khỏe và đời sống của người dân địa phương Đến năm 2016, tất cả

các hộ sản xuất riêng lẻ trong thôn Đông Mai đã được di chuyển vào Hiệp hội làng

nghề Đông Mai, khi công ty này bắt đầu đi vào hoạt động

Từ những vấn đề tổng quan đã phân tích, học viên lựa chọn và nghiên cứu thực

nghiệm với những đối tượng nghiên cứu là nước thải và nước mặt tại Cụm làng nghề

thôn Đông Mai, làng nghề tái chế chì thôn Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm,

tỉnh Hưng Yên Nội dung nghiên cứu thực nghiệm được trình bày chi tiết tại chương 2

dai

Trang 39

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

Vật liệu nano SiO2 sử dụng nghiên cứu được điều chế từ tro trấu Vật liệu được mua

tại Trung tâm Hóa Học và Ứng dụng , trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội Hình ảnh của

vật liệu nano SiO2 được trình bày tại hình 2.1:

Hình 2.1 Hình ảnh vật liệu nano SiO2sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm

Một số đặc tính của vật liệu như sau [8]:

- Vật liệu tồn tại dưới dạng bột màu trắng

- Thành phần: Si (28,78 %) và O (57,92%), tỷ lệ % nguyên tử Si/O xấp xỉ 1/2 và một

lượng nhỏ C

- Vật liệu tồn tại chủ yếu ở dạng pha tinh thể SiO2 thuộc hệ mạng một nghiêng

monoclinic, đỉnh pic đặc trưng ứng với các góc 2θ khoảng 6,83o (d = 13,19); 19,76o

dai

Trang 40

(d = 4,64); 22,82o (d = 3,94); 24,92 (d = 3,59) Bên cạnh pha tinh thể mẫu SiO2 còn

lẫn một ít pha SiO2 vô định hình

- Vật liệu gồm các hạt có kích thước nhỏ, khoảng 15nm, kết tụ lại với nhau tạo nên các

khối SiO2 có cấu trúc xốp Đây là đặc điểm quan trọng giúp cho vật liệu SiO2 tách từ

tro trấu có đặc tính hấp phụ tốt Diện tích bề mặt riêng của vật liệu SiO2 khá lớn,

- Máy khuấy từ ra nhiệt Relp (Italia), máy khuấy đũa của Velp (Ý)

- Cân điện tử 3 số (Trung Quốc)

- Máy phân tích Hach DR5000 (Mỹ)

- Máy đo pH D-51 (Nhật Bản)

- Máy đo DO cầm tay

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là:

- Nước thải, nước mặt tại Cụm làng nghề thôn Đông Mai, làng nghề tái chế chì thôn

Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên

- Hàm lượng chì, sắt trong nước thải tại Cụm làng nghề thôn Đông Mai,

- Vật liệu hấp phụ nano SiO2 được điều chế từ tro trấu

dai

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	4,65 MB