7. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn
1.5.3.Giới thiệu vật liệu lọc Asen
1.5.3.1. Vật liệu oxi hóa xử lý Asen
Oxi hóa bằng các chất oxi hóa mạnh: Các chất oxi hóa được phép sử dụng trong cấp nước như Clo, KMnO4, H2O2, Ozon.
Ca(II). Có thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn tia cực tím. Phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ trong phòng và ánh sáng thấp, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp. Do As(III) bị oxy hóa thành As(V) với tốc độ rất chậm, có thể sử dụng các chất oxy hóa mạnh như Cl2, H2O2 hoặc O3. Phần lớn chi phí xử lý chính là các chất oxy hóa này.
1.5.3.2. Vật liệu hấp phụ xử lý Asen
Vật liệu Nhôm oxit
Nhôm oxit dạng γ(γ- Al2O3) là chất hấp phụ asen được sử dụng rộng rãi nhất, vật liệu này thường là dạng hạt có kích thước không lớn (0,3- 0,6mm). Nhôm oxit có tính năng chọn lọc đối với các anion theo trật tự: OH- > H2AsO4- > Si(OH)3O- > F- > HSeO3- > SO42- > CrO42- >> HCO3- > Cl- > NO3- > Br- > I-. Nhôm oxit được dùng làm vật liệu hấp phụ asen là do độ chọn lọc cao của nó đối với hợp chất asen. Vì là quá trình tạo phức trên bề mặt chất rắn nên diện tích bề mặt của chất hấp phụ chỉ được sử dụng một phần, tại các trung tâm hoạt động có khả năng tạo liên kết phức chất, vì vậy nhôm oxit có diện tích bề mặt cao sẽ thuận lợi cho quá trình hấp phụ. Tuy vậy dung lượng hấp phụ của nhôm oxit đối với asen cũng không cao do nồng độ của asen trong nước thường rất nhỏ. Với nhôm oxit có diên tích bề mặt khoảng 400m2/g dung lượng hấp phụ asen cũng chỉ đạt 1,4mgAs/ml nhôm oxit ( xấp xỉ 1,6mg/g) tại pH= 6. pH thích hợp cho quá trình hấp phụ asen trên nhôm oxit nằm trong khoảng 5,5-6,0, tại Ph cao hơn, ví dụ pH= 8 dung lượng hấp phụ chỉ còn non một nửa so với nó tại pH= 6. Dung lượng hấp phụ của nhôm oxit đối với asen giảm rất mạnh khi có mặt sunfat nhưng hầu như không bị tác động bởi ion clorua. Tạp chất hữu cơ, chất keo có mặt trong nước cũng ảnh hưởng xấu đến quá trình hấp
phụ của asen trên nhôm oxit. Asen tạo phức chất trên bề mặt nhôm oxit khá bền nên khi tái sinh phải dùng dung dịch xút 4% sau đó trung hoà lại với axit sunfuric 2%. Tuy vậy, dù có tăng nồng độ axit thì cũng chỉ tách được 50-70% lượng asen trong chất hấp phụ, do vậy dung lượng hoạt động của chu kỳ sau giảm 10- 15% và nhôm oxit sẽ mất tác dụng sau vài chu kỳ hoạt động. Do khó khăn trong việc tái sinh và xử lý dung dịch tái sinh chứa nồng độ asen cao nên một số nhà công nghệ có ý định chỉ sử dụng cột nhôm oxit một lần sau đó loại bỏ chất hấp phụ đã bão hoà asen. Dung dịch tái sinh nhôm oxit bão hoà asen có thể xử lý như sau: Dung dịch tái sinh kiềm và axit chứa một lượng nhôm tan đủ để kết tủa thành dạng hydroxit nếu sử dụng axit đưa pH của nó về 6,5, asen sẽ cùng kết tủa, nước được tách khỏi chất rắn chứa nồng độ asen rất thấp
Vật liệu Sắt oxit
Sắt oxit cũng được sử dụng làm chất hấp phụ asen. Chất hấp phụ từ sắt có thể dùng nhiều dạng: loại tổng hợp hay tự nhiên: goethite, sắt hydroxit hay quặng sắt limonit (đá ong). Phần lớn các công trình nghiên cứu đều kết luận là khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ từ sắt rất thấp đối với As(III), riêng quặng limonit có dung lượng hấp phụ đạt khoảng 0,9 mg/g đối với As(V) và khoảng 0,5 mg/g đối với As(III).
Sắt hydroxit dạng hạt (Granuliertes Eisen Hydroxit – GEH) được sản xuất bằng cách kết tủa FeCl3 với xút và tạo thành dạng hạt. Nó có khả năng hấp phụ khá cao nhưng cũng phụ thuộc vào đặc điểm chất lượng của nước như pH, các thành phần tạp chất không phải là asen (phosphat, sunfat, silicat, hữu cơ, độ cứng). Ngoài tác dụng hấp phụ asen, nó còn hấp phụ một số kim loại nặng khác như crôm, selen, đồng. Tuy hiệu có quả hấp phụ asen cao nhưng giá thành của vật liệu trên khá đắt. [11]
Vật liệu Mangan dioxit
Mangan dioxit (các dạng thù hình khác nhau) tổng hợp hay tự nhiên (quặng pyrolusite) cũng có khả năng hấp phụ asen và nó có thể trực tiếp oxy hoá As (III) thành As(V) ngay trong cột hấp phụ mà không cần tới oxi hoà tan. Ngoài quá trình
Sử dụng mangan dioxit tổng hợp birnessite (δ- MnO2) để oxy hoá As (III) người ta nhận thấy quá trình khử As (III) xảy ra rất nhanh (tính theo phút), sản phẩm As(V) tách ra khỏi chất rắn cũng nhanh nhưng Mn2+ hình thành từ MnO2 tách ra khỏi chất rắn chậm hơn một chút. Sự có mặt của oxy hoà tan trong nước không ảnh hưởng đến tốc độ oxy hoá As(III). Từ các kết quả trên dẫn tới kết luận: δ- MnO2 oxy hoá trực tiếp As(III) thành As(V) thông qua cơ chế phản ứng hoá học trên bề mặt chất rắn; hấp phụ As(III) lên bề mặt chất rắn là giai đoạn chậm nhất và cơ chế tách khỏi bề mặt chất rắn của As(V) và Mn(II) là khác nhau. [12]
Quặng mangan tự nhiên tồn tại dưới dạng pyrolusite cũng có khả năng hấp phụ asen. Với tính năng hấp phụ khá tốt và ưu điểm nổi bật là giá thành hạ, nó đã được sử dụng khá rộng rãi để hấp phụ asen và mangan trong nguồn nước ngầm. Trong nguồn nước chứa đồng thời cả asen lẫn mangan thì mangan (II) trong nước sẽ chuyển hóa thành mangan dioxit trên bề mặt chất rắn và sản phẩm mới hình thành trở thành vật liệu hấp phụ asen. Do có nhiều chất có thể sử dụng làm chất hấp phụ asen mà những chất này có thể tồn tại sẵn ở trong nước (Fe,Mn) hoặc là hoá chất dùng để xử lý nước (phèn nhôm) nên người ta có thể tận dụng các yếu tố trên để xử lý asen đồng thời với loại bỏ các thành phần đó. Để đạt hiệu quả tốt cần chú ý tới các điều kiện oxy hoá As(III) thích hợp vì tính hấp phụ của As(III) thấp hơn nhiều so với As (V).
Trong một số hệ thống xử lý nước ngầm có sử dụng cát thạch anh để lọc hy- droxit sắt và mangan dioxit kết tủa. Sau một thời gian sử dụng, mangan dioxit kết tủa trên bề mặt hạt cát, khi đó nó trở thành vật liệu hấp phụ mangan.
Hầu hết các công nghệ loại bỏ asen đã được hoàn thiện sử dụng một vài trong số các quá trình này một cách đồng thời hoặc liên tiếp. Tất cả các công nghệ loại bỏ asen đều có thể loại bỏ cùng lúc những hợp chất không mong muốn - tuỳ thuộc vào từng công nghệ, như vi khuẩn, độ đục, màu, mùi, độ cứng, photphat, florua, nitrat, sắt, mangan, và các kim loại khác.
1.5.3.3. Vật liệu hấp thụ xử lý Asen
Quặng pyrolusite cũng được áp dụng dể lọc asen. Quặng xuất xứ từ Cao Bằng với thành phần chủ yếu là mangan dioxit (MnO2), chiếm từ 40- 60%. Ngoài ra còn có nhiều hợp chất kim loại khác từ sắt, silic, nhôm.. Mẫu quặng được sử dụng bằng cách nghiền thành bột mịn và xử lý nung ở nhiệt độ 400oC. Bột quặng sau đó được cho vào các cốc thủy tinh có chứa dung dịch asen ở nhiều nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy, khi được nung tới 400oC, quặng pyrolysite có khả năng hấp thụ cao nhất lượng asen trong nước. Ứng dụng pyrolusite để loại bỏ asen trong nước ngầm thực tế cho thấy sau khi xử lý hàm lượng asen trong nước giảm từ 170ppb xuống còn dưới 10ppb đạt tiêu chuẩn Việt Nam cho nước ăn uống. Cứ một gam pyrolusite có thể lọc tối đa 0,175mg asen trong một lít nước. Giá 1.000-2.000 đồng/kg vật liệu lọc. Tuy nhiên, quặng có chứa nhiều tạp chất khác nhau, nên các nhà khoa học cần phải nghiên cứu kỹ hơn để tránh làm thôi nhiễm nguồn nước sau khi đã lọc sạch asen. Nếu là quặng sạch, người ta chỉ cần dùng nước rửa sạch quặng, sau đó nghiền nhỏ và bỏ trực tiếp vào nước. Asen trong nước sẽ được lọc sạch. Ngoài ra, việc xử lý bột quặng có chứa asen vẫn còn đang được nghiên cứu. Asen là một chất vô cơ, nên không chuyển biến thành các chất khác. Việc xử lý không cẩn thận sẽ trả asen lại vào nguồn nước. [13]
Dựa vào những di chỉ và dấu vết cổ sử - khảo cổ học, các nhà sử học thuộc Viện Sử học Việt Nam đã thống nhất rằng, từ xa xưa nơi đây là một trong nhiều địa điểm tụ cư của các nhóm dân có nguồn gốc Mã Lai - Đa Đảo (phản ánh trong truyền thuyết Sơn Tinh - Thủy Tinh). Cửa Lò thật ra là một địa danh Việt hóa từ Kuala (tiếng Mã Lai: Bãi bồi có nhiều cát sỏi).
Ngày 29-8-1994, toàn bộ diện tích tự nhiên và nhân khẩu của thị trấn Cửa Lò và 4 xã: Nghi Thu, Nghi Hương, Nghi Hòa, Nghi Hải; 50 ha diện tích tự nhiên và 2.291 nhân khẩu của xã Nghi Quang thuộc huyện Nghi Lộc được tách ra thành lập thị xã Cửa Lò. Ngày 30-9-2010, chuyển 2 xã Nghi Hương và Nghi Thu thành 2 phường có tên tương ứng.
Thị xã Cửa Lò nằm ở tọa độ từ 18045 – 18050 vĩ độ Bắc, từ 105042 – 105045 kinh độ Đông, cách thành phố Vinh 16km về phía Đông Bắc, thủ đô Hà Nội hơn 300km về phía Bắc và cách TP Hồ Chí Minh 1400km về phía Nam.
Thị xã Cửa Lò cũng được nối với Lào và Bắc Thái Lan bằng đường Quốc lộ 8A, cách Viên Chăn thủ đô của Lào 468km, Thị xã Cửa Lò nằm gọn trong vòng cung của 2 con sông: sông Cấm ở phía Bắc và sông Lam ở phía Nam
Cửa Lò nổi tiếng với bãi biển, khu nghỉ mát và cảng biển sầm uất. Từ ngày 12/3/2009 Bộ Xây dựng đã có quyết định công nhận Cửa Lò là đô thị loại 3. [22]
Hình 2.1.1b: M ặt bằng tổng thể khu vực nghiên cứu [22]
2.1.2. Điều kiện tự nhiên và xã hội
2.1.2.1. Diện tích và dân số
Từ Báo cáo Kinh tế - Xã hội năm 2010 và 6 tháng đầu năm 2011 của các phường, xã, dân số hiện tại của khu vực nghiên cứ như sau:
Bảng 2.1.2.1: Dân số tại các phường, xã
Dân cư trong vùng chủ yếu là dân tộc Kinh, phân bố không đều. Theo Niên giám thống kê tỉnh Nghệ An năm 2005 thì dân số của thị xã Cửa Lò là 47.207 người. Mật độ dân số thị xã Cửa Lò 1.758người/km2.
Đến năm 2010 thì dân số: 70.398 người, diện tích 27,81 km²
Trong thời gian tới, Cửa Lò sẽ sát nhập thêm 4 xã của huyện Nghi Lộc là Nghi Thạch, Nghi Khánh, Nghi Xuân và Nghi Hợp nâng tổng diện tích của thị xã lên 49,52 km², dân số sẽ vượt trên 100.000 người. [19] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1.2.2. Vị trí địa lý
Hình 2.1.2.2: Sơ đồ ranh giới các Phường ở T hị Xã C ửa L ò [22]
Nằm ở phía Đông Nam tỉnh Nghệ An, cách Thành phố Vinh, tỉnh lị tỉnh Nghệ An 16 km về phía Đông, Sây bay Vinh 10 km về phía Tây, Thủ đô Hà Nội gần 300 km về phía Bắc và Thành phố Hồ Chí Minh 1.400 km về phía Nam, thủ đô Viên Chăn của lào 400 km. Cửa Lò nằm giữa 2 con sông lớn là Sông Lam ở phía Nam và Sông Cấm ở phía Bắc.
Cửa Lò là một thị xã thuộc tỉnh Nghệ An, nằm ở phía đông của tỉnh Nghệ An, phía đông giáp Biển Đông, phía tây giáp Nghi Lộc, phía nam giáp thành phố Vinh và huyện Nghi Xuân, phía bắc giáp Diễn Châu. Thị xã Cửa Lò được thành lập
tương lai bao gồm các địa danh như sau: Xã Nghi Khánh, Xã Nghi Hợp, Xã Nghi Xuân, Xã Nghi Thạch.
Hiện nay trung tâm du lịch vẫn tập trung ở phường Thu Thủy, Nghi Hương và Nghi Thu và đang mở rộng xuống khu vực Cửa Hội (Nghi Hòa và Nghi Hải). Phường Nghi Thủy còn được biết đến với cái tên làng chài do khách du lịch quen gọi và đây là nơi tập trung các chợ hải sản phục vụ cho du lịch thị xã.[22]
2.1.2.3. Địa hình
Địa hình tương đối bằng phẳng. Trong thị xã có nhiều ngọi núi nhỏ, nhiều đảo và bán đảo tạo nên những cảnh quan kỳ thú. Núi chạy lan ra tận biển làm cho địa hình bờ biển của khu vực thị xã Cửa Lò trở nên phức tạp, thực vật kém phát triển. Đất đá tạo nên địa hình đồi núi chủ yếu là cát kết, bột kết, cuội kết, đá vôi tuổi Trias (T2ađt, T3n-rđđ)
Cửa Lò được bao bọc bởi hai con sông là sông Cấm ở phía bắc và Sông Lam ở phía Nam. Nếu như ở phía Bắc là các ngọn núi nhô ra sát biển, tạo nên cảnh đẹp hùng vĩ thì ở phía Nam lại có rừng bần, có Sông Lam tạo nên cảnh hiền hòa, sâu lặng. [17]
2.1.2.4. Khí hậu
Khí hậu gió mùa ẩm ướt, nóng bức gồm hai mùa: mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa từ tháng 5 dến tháng 10, thời tiết thường khô nóng, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông - Bắc và gió Tây Nam (gió Lào), lượng mưa trung bình nhiều năm từ 116,6mm đến 425,5mm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thời tiết thường mưa dầm giá rét, chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông - Bắc, ít mưa, lượng mưa trung bình tháng nhiều năm thường từ 35,l mm đến 168,8 mm.
Lượng mưa lớn nhất của mùa mưa tập trung vào ba tháng 8, 9 và 10. Lượng mưa trong ba tháng này là 1.028,3 mm, chiếm 70% tổng lượng mưa của mùa mưa và chiếm 57% tổng lượng mưa của cả năm. Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm (1970-2005) là 1.817,l mm/năm.
Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm lớn nhất (tháng 7) là 182,8mm, nhỏ nhất (tháng 2) là 30,5 mm. Tổng lượng bốc hơi trung bình nhiều năm là 985,l mm/năm.
Như vậy tồng lượng bốc hơi trung bình nhiều năm (985,l mm/năm) chỉ bằng 54% tổng lượng mưa trung bình nhiều năm (1.817,l mm/năm).
Độ ẩm không khí trung bình tháng nhiều năm lớn nhất (thảng 2) là 89,1%, nhỏ nhất (tháng 7) là 77,5%. Độ ẩm trung bình tháng nhiều năm là 84,7%.
Nhiệt độ không khí trung bình tháng nhiều năm cao nhất (tháng 7) là 29,2°c, thấp nhất (tháng 1) là 17,5°c. Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm là 24,0°c.[13]
2.1.2.5. Thủy văn, hải văn
Mạng thủy, hải văn tương đối phát triển bao gồm sông Cấm và sông Lam và các chi lưu của chúng.
Sông Cấm nằm phía Bắc vùng nghiên cứu, bắt nguồn từ phía Tây chảy uốn lượn quanh co và đồ ra biển tại Cửa Lò, khu vực cửa sông rộng đến lkm, tại đây hình thành các bãi bồi. Tại cửa sông bờ Bắc vách đá lởm chởm, độ sâu trung bình từ 3m đến 3,5m. Tại cửa sông biên độ thủy triều khoảng l,2m đến l,5m.
Sông Lam nằm phía Đông - Nam vùng nghiên cứu, bắt nguồn từ dãy Trường Sơn chảy qua Anh Sơn, Nam Đàn, Hưng Nguyên xuống thành phố Vinh và đổ ra biển tại Cửa Hội. Đoạn cửa sông nằm trong vùng nghiên cứu dài khoảng 20km, rộng 0,5m đến 2km.
Mực thủy triều thường lên cao vào các tháng mùa mưa và đầu các tháng mùa khô, thấp nhất từ tháng 4 - tháng 6, trong ngày mực nước cao nhất và thấp nhất thường chênh nhau 12 giờ. [19]
2.1.2.6. Giao thông
Điều kiện giao thông khá thuận lợi cả về đường bộ, đường sắt, đường thủy và đường hàng không.
Hội. Cảng Cửa Lò có thề tiếp nhận tàu trọng tải 1,8 vạn tấn ra vào thuận lợi, làm đầu mối giao lưu quốc tế. Ngoài ra trên sông Lam thuyền bè ngược xuôi dễ dàng, vận chuyển hàng hóa, vật liệu giữa miền xuôi và miền núi.[22]
2.1.3. Kinh tế
Theo Niên giám thống kê tỉnh Nghệ An năm 2005 thì tổng sản phẩm toàn tỉnh Nghệ An trong năm 2005 là 10.292 tỷ đồng, thị xã Cửa Lò là 488 tỷ đồng. Các chỉ tiêu kinh tế của toàn tỉnh cũng như của vùng nghiên cứu năm sau đều tăng trưởng hơn năm trước.
- Công nghiệp: Hiện nay tỉnh đã và đang đẩy mạnh phát triển công nghiệp, trong đó xây dựng các khu công nghiệp tập trung như Khu công nghiệp Cửa Lò (40,5 ha), ngoài ra các hợp tác xã thủ công, cơ khí, hợp tác xã sản xuất hàng tiêu dùng, các cơ sở sản xuất gạch ngói, vôi, xi măng và vật liệu xây dựng cũng rất phát triển, đáp ứng nhu cầu cho công cuộc xây dựng cơ bàn cho địa phương.