Nghiên cứu chế tạo và đánh giá hiệu quả tách Asen của vật liệu ôxit hỗn hợp Fe-Mn

Độc tính của asen[11,18]

Nhng về mặt sinh học, asen lại là chất độc cực mạnh khi ở hàm lợng đủ lớn đối với cơ thể con ngời và các sinh vật khác, nhiễm độc asen có thể gây 19 bệnh khác nhau, trong đó có ung th da và phổi [11]. Biểu hiện của bệnh là chứng sạm da (melanosis), dầy biểu bì (keratosis) từ đó dẫn đến hoại th hay ung th da mà khởi đầu là sự phá huỷ da ngoài, ngón tay, ngón chân, sau đó là các bộ phận nội tạng, cuối cùng là ung th, hoại th…. Một biểu hiện đặc trng khi bị nhiễm độc asen dạng hợp chất vô cơ qua đờng miệng là sự xuất hiện các vết màu đen và sáng trên da, những hạt ngô nhỏ trong lòng bàn tay, lòng bàn chân và trên mình bệnh nhân.

Cơ quan về an toàn định c và sức khoẻ của Mỹ (OSHA) quy định nồng độ giới hạn cho phép của asen trong không khí ở trong các phân xởng là 10 àg/m3 đối với asen vô cơ và 500 àg/m3 đối với asen hữu cơ. Các điều tra khảo sát sự ô nhiễm asen trong nớc ngầm đã đợc thực hiện ở nhiều nớc nh Mỹ, ấn Độ, Đài Loan, Slovakia, Argentina, Thái Lan, Mehico, Chilê, Trung Quốc, Bangladesh, Mông Cổ. Bangladesh đã hình thành đợc một hệ thống cơ sở thông tin t liệu tơng đối hoàn chỉnh, về cả quan trắc, thống kê, nghiên cứu khoa học, giải thích nguồn gốc ô nhiễm asen trong nớc ngầm và những thành công cũng nh kinh nghiệm của Bangladesh về xử lý asen trong nớc ngầm.

Hàng triệu ngời dân mắc các chứng bệnh nh ung th da, chân đen, sừng hoá lòng bàn tay, bàn chân và nhiều bệnh điển hình khác nữa, đó là căn bệnh nhiễm độc asen, đe doạ sức khoẻ hàng triệu ngời dân Bangladesh. Trên cả nớc Trung Quốc có tới 13-14 triệu ngời sống trong những vùng có nguồn gốc bị ô nhiễm asen cao, tập trung nhiều nhất ở tỉnh An Huy, Sơn Tây, Nội Mông, Ninh Hạ và Tân Cơng.

Một số phơng pháp xử lý asen

Các phơng pháp hoá học[13, 16, 20]

Ozon là chất oxy hoá mạnh, khi sục ozon vào nớc 1 phút (hàm lợng khoảng 2 mg/l) trớc khi lọc sẽ có hiệu quả rất cao trong việc ôxy hoá sắt và mangan, loại bỏ hiệu quả asen và các kim loại khác. Nguyên tắc của phơng pháp là sử dụng phản ứng oxy hoá quang hoá As(III) thành As(V) nhờ ánh sáng mặt trời, sau đó tách As(V) ra khỏi nớc bởi sự hấp phụ trên các hạt Fe(III) hydroxit. Những nghiên cứu của Cheng và các cộng sự [21] đã chỉ ra rằng khi thêm 2- 4 mg/l polymer cation cho phép giảm 2/3 hàm lợng chất kết tủa mà không làm giảm hiệu quả xử lý asen.

Nhợc điểm của quá trình làm mềm nớc bằng vôi đối với việc xử lý asen là hàm lợng vôi sử dụng khá lớn khoảng 800 - 1000 mg/l, điều này sẽ dẫn đến việc hình thành một lợng bùn thải lớn và sau đó lại phải sử dụng axit để điều chỉnh pH của n- ớc sau xử lý. Asen có thể đợc hấp phụ lên bề mặt của các vật liệu hấp phụ nh: các hợp chất oxyt sắt, oxyt titan, oxyt silic; khoáng sét(caolanh, bentonite ..), boxit, hematite,. Một hạn chế của phơng pháp sử dụng nhôm hoạt hoá là lợng vật liệu hấp phụ thải ra lớn: 50 - 200 g/m3 nớc, nghĩa là gấp gần 10 lần so với lợng cặn tạo thành khi sử dụng phơng pháp keo tụ bằng phèn sắt.

Tại Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam đã tổng hợp MnO2 kích thớc nanomet và nghiên cứu sử dụng vào hấp phụ asen trong nớc đạt tải trọng 32,79mg asen/gam vật liệu.[4]. Theo lý thuyết có rất nhiều công nghệ xử lý nhng để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, phải căn cứ vào các điều kiện cụ thể: loại nguồn nớc, điều kiện địa chất, thuỷ văn, đối tợng sử dụng nớc, công nghệ thiết bị hiện có, khả năng tài chính, khả.

Cơ sở lý thuyết của quá trình hấp phụ [9]

Tải trọng hấp phụ là một đại lợng biểu thị khối lợng chất bị hấp phụ trên một. Ngời ta có thể mô tả một quá trình hấp phụ dựa vào đờng đẳng nhiệt hấp phụ. Đờng đẳng nhiệt hấp phụ mô tả sự phụ thuộc giữa tải trọng hấp phụ vào nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch (hay áp suất riêng phần trong pha khí).

Đ- ờng đẳng nhiệt hấp phụ tại một nhiệt độ nào đó đợc thiết lập bằng cách cho một l- ợng xác định chất hấp phụ vào một lợng cho trớc dung dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ. - Bề mặt hấp phụ đồng nhất, nghĩa là năng lợng hấp phụ trên các trung tâm là nh nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh. - Mỗi phân tử chất bị hấp phụ chỉ chiếm chỗ một trung tâm hoạt động bề mặt.

- Tất cả các trung tâm hoạt động liên kết với các phân tử với cùng một ái lực - Không có tơng tác qua lại giữa các phân tử chất bị hấp phụ. Để xác định các hằng số trong phơng trình hấp phụ đẳng nhiệt langmuir có thể sử dụng phơng pháp đồ thị bằng cách chuyển phơng trình trên thành phơng trình. - KF: hằng số hấp phụ Freundlich, đặc trng cho khả năng hấp phụ của hệ, phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích bề mặt và các yếu tố khác.

- n : số mũ của biến Cf thờng nhỏ hơn 1, đặc trng cho bản chất lực tơng tác của hệ, nếu n nhỏ thì bản chất hấp phụ thiên về dạng hoá học, nếu n lớn thì lực hấp phụ thiên về dạng vật lý. Giải hấp phụ là quá trình ngợc với hấp phụ, tách chất bị hấp phụ trên bề mặt chất rắn ra ngoài dung dịch. - Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp phụ.

- Sự dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề mặt chất rắn. Giải hấp phụ là phơng pháp tái sinh chất hấp phụ để có thể tiếp tục sử dụng lại nên nó mang đặc trng về hiệu quả kinh tế. Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, ngời ta sử dụng một số các phơng pháp tái sinh: tái sinh nhiệt, phơng pháp hóa lý và phơng pháp vi sinh.

Tài liệu tham khảo

[16]Tran r Tran Hong Con, Nguyen Phuong Thao, activation of ther mal denaturated clay and laterit formed arsenic sorption material arsenic in drinking water. [17] Do Trong Su (1997), “Assessment of Underground water Pollution in Bac Bo Delta Plain and Proposal Solutions for Water Source Protection”, Geological Archives, Hanoi. [18] Babloe Chander, Nguyen Thi Phuong Thao, Nguyen Quy Hoa (2004), “Random Survey of Arsenic Contamination in Tubewell Water of 12 Provinces in Vietnam and Initially Human Health Arsenic Risk Assessment through Food Chain”, Chơng trình hội nghị khoa học - Trờng ĐHKHTN “Những vấn đề Khoa học và Công nghệ liên quan đến ô nhiễm asen -Hiện trạng, ảnh hởng đến sức khoẻ và công nghệ xử lý”, Hà Nội.

[21] Hoang Thai Long, Nguyen Van Hop, Kabayashi Takaaki (2000), “Laboratory Study on As(III) Removal from Aqueous Solution by Coprecipitation with Iron Hydroxide”, International Workshop on Arsenic, Hanoi, 2000.