Với những tác hại và độc tính kể trên, việc nghiên cứu chì trong môi trường nước đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu trong nước và quốc tế. Theo tài liệu, có nhiều phương pháp tách loại chì như: phương pháp hấp phụ, kết tủa hóa học, chiết dung môi, keo tụ, trao đổi ion…[19].
a) Phương pháp kết tủa hóa học
Quá trình này chuyển chì từ dạng ion Pb2+ thành các dạng ít tan, sau đó loại bỏ chúng bằng quá trình lắng, lọc. Người ta có thể bỏ chì bằng cách chuyển chì về dạng Pb(OH)2hoặc kết tủa dưới dạng PbS hoặc PbCO3.
Pb2++ S2- PbS Pb2+ + CO32- PbCO3 Pb2+ + 2 OH- Pb(OH)2
Phương pháp kết tủa hóa học cho hiệu quả không cao ở nồng độ ô nhiễm kim loại từ 1- 100 ppm và chi phí cho hóa chất kết tủa, keo tụ hay lọc để loại bỏ phần kết tủa cao cũng như phụ thuộc nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH, bản chất kim loại…
b) Phương pháp trao đổi ion
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 chức trao đổi ion. Quá trình trao đổi ion được tiến hành trong cột cationit và anionit. Các vật liệu nhựa
37
này có thể thay thế được mà không làm thay đổi tính chất vật lý của các chất trong dung dịch và cũng không làm biến mất hoặc hoà tan. Các ion dương hay âm cố định trên các gốc này đẩy ion cùng dấu có trong dung dịch làm thay đổi số lượng tải toàn bộ có trong chất lỏng trước khi trao đổi. Đối với xử lý kim loại hoà tan trong nước thường dùng cơ chế phản ứng thuận nghịch:
RmB + mA mRA + B
K. Srinivasa Rao và cộng sự [22] đã nghiên cứu xử lý nước thải có chứa Pb2+ bằng cách sử dụng hai loại nhựa trao đổi ion khác nhau là Duolite ES 467 (có chứa nhóm amino-phosphonic) và nhựa vòng càng trao đổi ion (có chứa nhóm chức axit hydroxamic). Thời gian đạt trạng thái cân bằng là 30 phút, pH tối ưu là 2 và 3, hiệu suất đạt được là 11,63 và 33,96 g/dm3 với các loại nhựa tương ứng.
Phương pháp trao đổi ion có ưu điểm là tiến hành ở quy mô lớn và với nhiều loại kim loại khác nhau. Tuy vậy lại tốn nhiều thời gian, tiến hành khá phức tạp do phải hoàn nguyên vật liệu trao đổi.
c) Phương pháp đông tụ và keo tụ
Cơ sở của phương pháp là dựa trên quá trình trung hòa điện tích giữa các hạt keo và liên kết các hạt keo lại với nhau, dẫn đến trạng thái keo của các hạt bị phá vỡ tạo thành các khối bông lớn và sa lắng xuống. Trong quá trình sa lắng chúng kéo theo các hạt lơ lửng và các tạp chất khác.
Các chất đông tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp 2 muối đó như Al2(SO4)3.18H2O, KAl(SO4)3.12H2O, Fe2(SO4)3.2H2O, FeCl3… Việc lựa chọn chất đông tụ phụ thuộc vào tính chất hóa lý, nồng độ của các tạp chất trong nước, pH và giá thành của các chất đông tụ. Để tăng cường hiệu quả của quá trình đông tụ người ta còn dùng chất trợ đông tụ có nguồn gốc thiên nhiên như tinh bột, xenlulozo…
d) Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là một trong những phương pháp được đánh giá cao bởi chi phí thấp, cách sử dụng đơn giản, hiệu quả và thân thiện với môi trường.
38
Các chất hấp phụ thường sử dụng phổ biến như than hoạt tính, zeolit, oxit nhôm, silicagel, ziconi…vì chúng có một số tính chất và cấu trúc đặc biệt như: diện tích bề mặt lớn, bền vật lý, bền nhiệt. Các vật liệu như mùn cưa, xơ dừa, trấu, vỏ các loại đậu, bã mía… đã được nghiên cứu cho thấy khả năng tách loại kim loại nặng hòa tan trong nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polyme như cenllulose, pectin, lignin và protein.
Trong nước, một số công trình nghiên cứu loại bỏ ion chì bằng vật liệu hấp phụ tanin chiết tách từ vỏ keo tai tượng của nhóm tác giả trường Đai học Bách khoa Đà Nẵng có hiệu quả tương đối cao. Vật liệu này có khả năng hấp phụ Pb2+ ở pH = 6, nồng độ đầu của dung dịch Pb2+ = 2,0mg/l. Quá trình hấp phụ Pb2+ tuân theo phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich [1]. Một số nghiên cứu khác của nhóm tác giả trường Đại học Quốc Gia Hồ Chí Minh đã sử dụng vật liệu hấp phụ tự nhiên để xử lý kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp. Zeolit tự nhiên đã qua sơ chế dạng aluminosilicate ngậm nước và vỏ tôm cua (chitin thô) của ngành công nghiệp thủy sản đã được dùng làm vật liệu hấp phụ. Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy vật liệu này có khả năng xử lý Pb2+ với hiệu quả cao [8].
Ở nước ngoài người ta cũng thực hiện một số công trình nghiên cứu cho kết quả khả quan như sử dụng tro trấu bay [23], than hoạt tính [36], bùn đỏ [37] làm vật liệu hấp phụ chì ra khỏi nước thải.
39
Chương 2 - THỰC NGHIỆM