7. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn
1.5.2.5. Xử lý Asen bằng sắt và đá ong biến tính (Laterite)
Laterite (đá ong) là khoáng vật tồn tại tự nhiên rất phong phú trên nhiều vùng tại miền Bắc Việt Nam. Nó đựơc biết đến như một loại vật liệu xây dựng trong dân gian từ lâu đời. Gần đây, trong những nghiên cứu đã công bố, laterite hay các dạng
sắt oxohydroxit kết vón còn chứng tỏ là chất hấp phụ rất tốt, đặc biệt đối với các hợp chất vô cơ. Các nghiên cứu này cũng cho thấy, ở dạng nguyên khai, laterite có khả năng hấp phụ cao, nhưng nó cũng có nhược điểm lớn nhất là dễ bị rã ra khi tiếp xúc hay khuấy trộn với nước, đặc biệt là phần sét xen kẽ giữa các lớp Fe2O3.nH2O. Mặt khác trong tự nhiên, laterite cũng thường ở trạng thái hấp phụ no các ion và hợp chất có sẵn, do đó khi sử dụng laterite làm vật liệu hấp phụ thường phải xử lý hoặc rửa giải để tái sinh khả năng hấp phụ hoặc loại bỏ hoàn toàn các chất đã hấp phụ. Việc thiêu kết ở nhiệt độ cao (sự biến tính bằng nhiệt) đã làm cho laterite có độ bền cơ lý cao hơn nhiều và giải hấp gần như toàn bộ các chất hấp phụ tự nhiên trong đó đáng quan tâm nhất là asen. Song ở dạng này (cũng như dạng sét sau thiêu kết thành gốm) khả năng hấp phụ lại giảm hẳn. [9]
Các loại sét và đá ong qua biến tính bằng nhiệt đã cho ra loại vật liệu dạng hạt có kích cỡ khác nhau theo ý muốn và độ bền cơ học cao, đáp ứng được yêu cầu sử dụng làm vật liệu xử lý nước ăn uống trong thực tế. Vật liệu hấp phụ được tạo ra qua hai bước: bước thứ nhất là làm xốp bề mặt vật liệu và bước thứ hai là hoạt hoá bề mặt ấy bằng cách tạo một lớp màng hydroxit hoạt động gắn kết với lớp vật liệu gốc phía trong.
Trước hết, sét và đá ong sau thiêu kết được gia công để lấy các cỡ hạt khác nhau, rửa hết bụi nhỏ bằng nước cất và sấy khô ở nhiệt độ 1050C. Lấy cỡ hạt có kích thước từ 1 đến 4 mm (kí hiệu là VLS0 và VLL0 tương ứng với vật liệu sét nung và laterite thiêu kết) để nghiên cứu. Sau đó, đem làm xốp bề mặt bằng cách ngâm trong axit ở những nồng độ khác nhau (0,5; 1,0; và 1,5M) và thời gian khác nhau (30, 60, và 90 phút). Vật liệu ngâm trong axit với nồng độ thích hợp, một mặt sẽ làm xốp vật liệu do chúng bị hoà tan một phần, mặt khác chính việc hoà tan đó đã tạo ra dung dịch Fe(III) và một lớp ion Fe3+ bị hấp phụ ngay trên bề mặt của các hạt vật liệu. Việc tạo lớp hydroxit trên bề mặt các hạt vật liệu cũng được tiến hành theo hai cách: một là dùng dung dịch NaOH 1M trung hoà và cho dư rồi để ngâm tiếp tục trong vòng 1 giờ. Lọc, rửa đến khi dịch lọc có pH khoảng 8 thì dừng lại, sấy khô, thu được loại vật liệu ký hiệu là VLS1 (VLS1, VLS2, VLS3 ứng với sản phẩm
trong cùng điều kiện bằng cách khuấy đều 100g vật liệu hấp phụ trong 1 lít dung dịch asen (III) cũng như asen (V) sau một khoảng thời gian nhất định, sau đó phân tích nồng độ asen còn lại trong pha nước để tính phần trăm asen đã bị hấp phụ. Kết quả như sau: vật liệu xử lý theo cách thứ nhất hiệu quả hấp phụ asen chỉ đạt khoảng dưới 40% đối với asen(III) và dưới 30% đối với asen(V), thấp hơn so với trước khi xử lý. Ngược lại, cách xử lý thứ hai, hầu hết các mẫu vật liệu đều chứng tỏ khả năng hấp phụ tốt hơn hẳn so với mẫu ban đầu không qua xử lý. Dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu laterite thiêu kết rồi hoạt hoá là khoảng 2.000mg/kg. Đối với laterite nguyên khai, dung lượng hấp phụ cực đại là 1.100mg/kg. Với sét nung hoạt hoá, dung lượng hấp phụ cực đại là 800mg/kg so với sét nung không hoạt hoá là 240mg/kg. Hệ thống xử lý sử dụng sét và đá ong biến tính có thể ứng dụng ở quy mô hộ gia đình hoặc cụm dân cư với chất lượng nước đạt tiêu chuẩn Việt Nam và thế giới về hàm lượng asen trong nước. [8]