pháp xử lý
Kim loại nặng là những kim loại có khối lƣợng riêng lớn hơn 5 g/cm3 và thông
thƣờng nói đến kim loại nặng là ngƣời ta nghĩ đến những nguyên tố có liên quan tới các tính chất không tốt trong một lĩnh vực nào đó. Các kim loại nặng ở nồng độ thấp (nồng độ vi lƣợng) là các nguyên tố dinh dƣỡng cần thiết cho sự phát triển bình thƣờng của con ngƣời. Tuy nhiên nếu vƣợt quá hàm lƣợng cho phép, chúng lại gây
các tác động vô cùng nguy hại tới sức khỏe con ngƣời. Kim loại nặng gây độc hại với môi trƣờng và cơ thể sinh vật khi hàm lƣợng của chúng vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép.
Hầu hết các kim loại nặng tồn tại trong nƣớc ở dạng ion. Chúng phát sinh từ nhiều nguồn thải khác nhau nhƣ trong công nghiệp, nông nghiệp cũng nhƣ trong tự nhiên, trong đó chủ yếu là từ các hoạt động công nghiệp nhƣ công nghiệp hóa chất, khai khoáng, gia công và chế biến kim loại, công nghiệp pin và ắc qui, công nghiệp thuộc da....Khác với các chất thải hữu cơ có thể tự phân hủy trong đa số trƣờng hợp, các kim loại nặng khi đã phóng thích vào môi trƣờng thì sẽ tồn tại lâu dài. Số lƣợng ngày càng tăng của kim loại nặng trong môi trƣờng là nguyên nhân gây nhiễm độc đối với đất, không khí và nƣớc. Chúng tích tụ vào các mô sống qua chuỗi thức ăn mà ở đó con ngƣời là mắt xích cuối cùng, khi nồng độ kim loại đủ lớn sẽ gây ra độc hại ảnh hƣởng đến sức khỏe và có thể gây nguy hiểm đến tính mạng của con ngƣời.
Ion Cu2+
Đồng có thể đƣợc tìm thấy nhƣ một chất gây ô nhiễm trong thực phẩm, đặc biệt là động vật thân mềm (nhƣ trai, ốc, hến…), gan và nấm,… hoặc quá trình sản xuất hay dụng cụ đựng sản phẩm bằng đồng cũng có thể làm ô nhiễm các sản phẩm nhƣ thực phẩm và nƣớc uống. Đồng là một thành phần cần thiết cho cơ thể do thức ăn đƣa vào hàng ngày từ 0,033 đến 0,05 mg/kg thể trọng. Với liều lƣợng này, ngƣời ta không thấy có tích luỹ Cu trong cơ thể ngƣời bình thƣờng. Đến một nồng độ nào đó, ngay cả khi thể vết đồng có thể làm ảnh hƣởng đến mùi vị và giá trị dinh dƣỡng của thức ăn, thí dụ kích thích sự tự ôxy hoá của dầu mỡ chóng bị ôi thiu, đẩy nhanh sự phá huỷ các vitamin... Một lƣợng quá giới hạn cho phép của đồng tích tụ trong gan và thận có thể dẫn đến suy thận và bệnh gan nghiêm trọng, thiểu năng tuyến thƣợng thận, viêm khớp, ung thƣ, tâm thần phân liệt, loãng xƣơng.... Nó cũng là một chất độc của các loài sinh vật thủy sinh khi ở nồng độ rất nhỏ trong nƣớc. Các nguồn phát sinh của đồng chủ yếu là trong nƣớc thải công nghiệp bao gồm làm sạch
kim loại, mạ tấm, bột giấy, giấy, sản xuất bột gỗ và công nghiệp phân bón. Với nồng độ rất nhỏ ion kim loại đồng khó có thể loại bỏ từ dung dịch nƣớc.
Ion Pb2+
Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con ngƣời. Chì có thể đi vào cơ thể con ngƣời qua nƣớc uống, thức ăn và hô hấp. Một số tác hại không thể không kể đến của chì đối với sức khoẻ. Đối với trẻ em có mức hấp thụ chì cao gấp 3-4 lần ngƣời lớn. Chì tích tụ ở xƣơng, cản trở chuyển hóa Canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D, gây độc cả cơ quan thần kinh trung ƣơng lẫn thần kinh ngoại biên. Đặc biệt, chì gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ. Ngộ độc chì còn gây ra biến chứng viêm não ở trẻ em. Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến, nếu nặng có thể gây tử vong. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc.
Ion Cd2+
Cadimi xâm nhập vào cơ thể đƣợc tích tụ ở thận và xƣơng, gây nhiễu hoạt động của một số enzim, gây tăng huyết áp, ung thƣ phổi, thủng vách ngăn mũi, làm rối loạn chức năng thận, phá hủy tủy xƣơng, gây ảnh hƣởng đến nội tiết, máu, tim
mạch. Nghiên cứu xử lý ion Cd2+
ô nhiễm trong nƣớc thu hút đƣợc sự quan tâm của các nhà khoa học.
Loại bỏ kim loại nặng trong nƣớc thƣờng đƣợc thực hiện bằng các quá trình vật lý và hóa học nhƣ phƣơng pháp kết tủa, phƣơng pháp hấp phụ và trao đổi ion, phƣơng pháp điện hóa, …. Trong đó phƣơng pháp hấp phụ đƣợc sử dụng rộng rãi nhất do đơn giản, dễ thực hiện, thân thiện với môi trƣờng và hiệu suất xử lý cao, đặc biệt là khi sử dụng các chất hấp phụ chi phí hợp lý nhƣ hydroxyapatit, vật liệu đất sét, laterit, phế thải nông nghiệp, ….
Doãn Đình Hùng và cộng sự (CS) bƣớc đầu nghiên cứu khả năng sử dụng bùn thải mỏ than để xử lý nƣớc thải ô nhiễm kim loại nặng cho kết quả rất tốt [56]. Nhóm nghiên cứu Nguyễn Trung Minh, Nguyễn Đức Chuy và CS đã nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Cd, As) của bazan, laterit - đá ong và đất sét đều rất tốt [57]. Đỗ Trà Hƣơng và CS đã sử dụng bã chè tái chế biến
tính kiềm làm vật liệu hấp phụ Cr(VI) trong môi trƣờng nƣớc (dung lƣợng hấp phụ 52,083 mg/g, hiệu suất hấp phụ Cr(VI) trong nƣớc thải đạt 100%) [58]. Nguyễn Thị Đông và CS đã nghiên cứu loại bỏ Ni(II) khỏi dung dịch nƣớc bằng chitosan deacetyl hóa hoàn toàn với dung lƣợng hấp phụ đạt 212 mg/g [59]. Nguyễn Tiến An, Nguyễn Thị Đông và CS đã tổng hợp vật liệu hấp phụ N-cacboxyetyl chitosan để xử lý kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc [60-61]. Hồ Nguyễn Nhật Hà và CS đã sử dụng cột chứa hạt hydroxyt lớp đôi tổng hợp (nhóm vật liệu khoáng sét) hấp phụ asen trong nƣớc với hiệu suất trung bình 50-60% trong 22-23,5h ở tốc độ dòng 0,24 l/h, nồng độ As ban đầu 300-500 µg/l [62], Nguyễn Trung Minh đã chế tạo hạt vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ bauxit và phụ gia thủy tinh lỏng có đƣờng kính khoảng
2,5 mm và ứng dụng để xử lý một số kim loại nặng (Cu2+
, Pb2+, Zn2+, Cd2+) và As(III), As(V) trong nƣớc thải với dung lƣợng hấp phụ lần lƣợt: 16950, 73790, 15720, 30370 mg/g [63]. Doãn Đình Hùng và cộng sự đã chế tạo hạt vật liệu hấp
phụ từ đuôi thải bauxit Bảo Lộc với 10% phụ gia thủy tinh lỏng, nung ở 350-400o
C
và ứng dụng trong xử lý Zn2+ dƣới dạng cột hấp phụ, kết quả cho dung lƣợng hấp
phụ đạt 5700 mg/kg, hiệu suất hấp phụ đạt 75-95% với thể tích dung dịch 7l trong thời gian 3 ngày và giảm xuống 30% với tổng thể tích dung dịch 63l trong 23 ngày [64]. v.v….
Tuy nhiên, các vật liệu hấp phụ nêu trên chủ yếu sử dụng để xử lý nƣớc thải. Để xử lý nƣớc sinh hoạt cần sử dụng vật liệu có độ tinh khiết cao, không gây hại cho sức khỏe con ngƣời. Qua khảo sát ban đầu cho thấy, bột HAp có khả năng hấp phụ kim loại nặng rất tốt, lại không gây ảnh hƣởng xấu đối với sức khỏe con ngƣời.