CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về asen
1.1.3.2. Các phương pháp xử lý asen đã và đang được nghiên cứu, áp dụng
dụng tại Việt Nam
- Viện Hóa học Cơng nghiệp nghiên cứu phân tích và xử lý asen trong nước ngầm và đưa ra một hệ xử lý quy mơ hộ gia đình, chủ yếu để lọc asen và mangan. Nguyên tắc là sử dụng quặng Mangan để kết tủa As(V) dưới dạng Mn3(AsO4)2. Sau thời gian sử dụng, hàng năm phải bổ sung cát đen đã hoạt hóa thành cát chuyên dụng vào cột.
- Viện Địa lý, VAST phối hợp với Viện Nghiên cứu Địa chất Khống sản nghiên cứu thí nghiệm sản xuất vật liệu hấp thu asen dưới dạng bột, là nguyên liệu dễ kiếm, công nghệ chế tạo không quá phức tạp, giá thành thấp, sử dụng đơn giản.
- PGS.TS. Nguyễn Trung Minh thuộc Viện Địa chất - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam nghiên cứu chế tạo hạt vật liệu BVNQ từ bùn đỏ Bảo Lộc (Lâm Đồng) có dung lượng hấp phụ As là 4090mg/kg vật liệu [23].
- Các nhà khoa học thuộc phịng Hóa vơ cơ, Viện Hóa học đã nghiên cứu chế tạo thành công hệ thống xử lý nước nhiễm asen và kim loại nặng sử dụng cơng nghệ Nano VAST, trong đó có sử dụng 2 loại vật liệu hấp phụ asen tiên tiến chế tạo trong nước là NC-F20 và NC-MF. Vật liệu hấp phụ asen NC–F20 là loại vật liệu lai tổ hợp giữa oxit sắt từ kích thước nano với carbon hoạt tính trên nền montmorillonite. NC-F20 có màu nâu đen đến nâu đỏ; có khả năng hấp phụ cả hai dạng As(III) và As(V) dung lượng hấp phụ tĩnh đạt Qmax = 30-35g As(V)/kg vật liệu. Vật liệu xúc tác oxy hóa hấp phụ nanocomposite oxit phức hợp Mn-Fe (NC-MF) là vật liệu lai tổ hợp giữa oxit phức hợp Mn- Fe dạng vơ định hình với carbon hoạt tính trên nền montmorillonite. NC-MF có khả năng hấp phụ cả hai loại As(III) và As(V), Dung lượng hấp phụ tĩnh Qmax = 100-120gAs(III)/kg, vật liệu có khả năng hấp phụ các ion kim loại khác: Fe, Cu, Pb, Cr...; tốc độ hấp phụ tương đối cao (20 phút tiếp xúc) [30].
- Một phương pháp được nghiên cứu nhiều là phương pháp oxy hóa cộng kết tủa. Chất oxy hóa có thể là oxy khơng khí hoặc là hóa chất như NaOCl, Cl2, KMnO4 hoặc H2O2. As(III) oxy hóa lên As(V) và sau đó cộng kết tủa cùng hydroxit Sắt.
Ưu nhược điểm của một số phương pháp xử lý ô nhiễm asen trong nước ngầm đã và đang được nghiên cứu, sử dụng và được coi là phù hợp với điều kiện Việt Nam được nêu trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Ưu nhược điểm các phương pháp xử lý asen
Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm
trình xử lý nước nhiễm Sắt và Mangan đã có của hộ gia đình. - Lắp đặt và vận hành đơn giản. - Khơng phải bổ sung thêm hóa chất
Chất hấp phụ sẵn có trên thị trường nhưng giá thành vẫn cịn cao so với điều kiện nơng thôn Việt Nam.
- Khó kiểm sốt nồng độ asen đầu ra luôn luôn đảm bảo dưới mức cho phép (nồng độ asen trong nước xử lý đầu ra tăng dần theo thời gian do vật liệu bão hòa)
- Giá thành xử lý cao nếu nồng độ asen trong nước đầu vào cao.
Oxy hóa cộng kết tủa Oxi hóa bằng oxy khơng khí – Cộng kết tủa - Đơn giản, dễ lắp đặt - Giá thành rẻ - Có thể tận dụng các cơng trình xử lý nước nhiễm Sắt và Mangan đã có của hộ gia đình
- Hiệu suất xử lý không cao đối với nguồn nước nhiễm asen với nồng độ cao.
- Chỉ có thể áp dụng với những nguồn nước có nồng độ Sắt lớn để có thể cộng kết tủa (hoặc phải bổ sung Sắt)
Oxi hóa bằng NaOCl, Cl2 – Cộng kết tủa - Chi phí giá thành rẻ - Dễ lắp đặt - Dễ dàng ứng dụng cho các nhà máy xử lý nước hiện có
- Chất lượng nguồn nước phải sạch để hạn chế sự tạo thành các chất hữu cơ Clo độc hại. - Cần oxy hóa Fe2+ trước khi xử lý bằng chất oxy hóa
- Khó kiểm soát được lượng Clo dư.
Oxy hóa bằng H2O2 – Cộng kết tủa
- Có thể loại bỏ triệt để asen trong nước với hàm lượng asen cao,
- Nồng độ Sắt khơng cần lớn do đó có thể áp dụng cho cả vùng nồng độ Sắt trong nước thấp,
- Khơng cần oxy hóa Fe2+ trước khi xử lý asen
- Có thể áp dụng cho cả quy mơ xử lý tập trung cũng như quy mơ hộ gia đình, - Chi phí xử lý thấp.
- Cần bổ sung hóa chất H2O2 - Cần bổ sung Sắt nếu hàm lượng Sắt trong nguồn nước không đủ lớn.
Mỗi phương pháp kể trên đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Tuy nhiên cho đến nay việc tìm kiếm, tổng hợp các loại vật liệu hấp phụ xử lý ơ nhiễm asen có ưu điểm về hiệu quả xử lý, chi phí sản xuất và chế tạo thiết bị vừa phải, dễ triển khai và vận hành ở quy mô nhỏ và vừa, và đặc biệt là khắc phục được nhược điểm của các loại hình cơng nghệ xử lý nêu trên vẫn là vấn đề thời sự được các tổ chức khoa học, các nhà khoa học trong nước quan tâm nghiên cứu. Xuất phát từ thực tế đó, trong phạm vi của đề tài này tơi lựa chọn phương pháp hấp phụ làm cơ sở để chế tạo vật liệu xử lý asen.