5.6.1.3 .Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý asen qua các lần lọc đầu tiên
5.6.2.3. Thiết kế mơ hình thùng lọc FC
Trên cơ sở hấp phụ động trên cột theo mơ hình Bed – volume tiến hành ở phịng
thí nghiệm chúng tơi tiến hành thiết kế mơ hình thùng lọc FC quy mơ hộ gia đình với
lƣu lƣợng 1,5 m3/ngày, giả sử nồng độ As đầu vào nƣớc giả lập là 50 ppb gồm các thông số thiết kế thùng lọc FC nhƣ sau:
Giếng - Bơm Giàn mƣa Bồn lọc chậmg Thùng lọc FC Bồn nƣớc sạch
Bảng 5.20. Các thông số thiết kế thùng lọc FC quy mơ gia đình
STT Thơng số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Đƣờng kính trong d 80 cm
2 Chiều cao lớp vật liệu lọc H 25 cm
3 Lƣu lƣợng chảy Q 1,5 m3/ngày 4 Khối lƣợng vật liệu sử dụng M 114 kg 5 Khối lƣợng As đƣợc hấp phụ mHấp phụ 13 g 6 Thời gian sử dụng vật liệu T 176 ngày 7 Thể tích xử lý V 264,5 m3 Hình 5.25. Thùng lọc asen FC thiết kế
CHƢƠNG 6
CHƢƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1. KẾT LUẬN
6.1.1. Kết luận
Với các kết quả đạt đƣợc trong nghiên cứu thì vật liệu Ceramic – Bùn sắt là vật liệu có khả năng hấp phụ asen rất tốt. Vật liệu lọc này sẽ thay thế cho những loại vật liệu thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ cát, bột đá…và rất khả thi cho việc triển khai ứng dụng vào q trình xử lý nƣớc ngồi thực tế nhờ những ƣu điểm sau:
- Vật liệu này có khả năng loại bỏ triệt để các ion kim loại thƣờng tồn tại trong nƣớc ngầm nhƣ asen, đồng, chì, kẽm, sắt... Ceramic – Bùn sắt là dạng vật liệu lọc thơ, bản thân nó có độ rỗng xốp cao, tiết diện bề mặt lớn. Điều này giúp vật liệu có khả năng xử lý các ion kim loại tồn tại trong nƣớc là khá cao.
- Sản xuất dễ dàng vì sử dụng nguồn ngun liệu sẵn có là mùn cƣa và đất sét cùng với phế thải bùn sắt của nhà máy nƣớc cấp, vật liệu lọc này đã giải quyết đƣợc vấn đề giá thành cao của các loại vật liệu lọc nƣớc hiện nay, bên cạnh đó cịn tận dụng lại đƣợc phế phẩm, góp phần bảo vệ môi trƣờng. Thời gian sử dụng nhỏ hơn 2 lần so với hạt Nano nhƣng với giá chỉ 185.790 VNĐ/lít rẻ hơn 6 lần so với giá của vật liệu Nano (1.043.000 VND/lít). Điều này cho thấy tính khả thi về mặt kinh tế khi ứng dụng vật liệu này trong thực tiễn sẽ dễ dàng tiếp cận và phù hợp với mức sống của ngƣời dân những vùng nơng thơn nói chung và ở khu vực đồng bằng sơng Cửu Long nói riêng.
- Lõi lọc asen FC chứa vật liệu Ceramic – Bùn sắt có hiệu quả xử lý As cao. Thời gian sử dụng lâu (6 tháng), có khả năng tích hợp vào bình lọc nƣớc hai tầng, dễ dàng vận hành, lắp đặt, sử dụng và tháo lắp. Chi phí sản xuất của lõi lọc thấp phù hợp với điều kiện kinh tế nhiều vùng trên cả nƣớc.
- Cơng nghệ xử lý asen quy mơ hộ gia đình (thùng lọ asen FC) là một công nghệ thiết kế đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp đặt, dễ sử dụng với chi phí thấp mà ngƣời dân bình thƣờng cũng có thể tựlàm đƣợc, cung cấp nƣớc sinh hoạt đạt yêu cầu chất lƣợng theo
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN 02 - 2009/BYT bảo vệ sức khỏe ngƣời dân, giải quyết vấn đề nƣớc sạch, vệ sinh môi trƣờng nông thôn.
Nhƣ vậy, vật liệu FC là một trong nhữngchất hấp phụ phù hợp có thể sử dụng để xử lý asen trong nƣớc ngầm ở khu vực nơng thơn.
6.1.2. Thiếu sót và hạn chế
Do thời gian khơng nhiều và điều kiện nghiên cứu cịn nhiều hạn chế do vậy cịn rất nhiều điều nhóm em muốn phát triển mà chƣa thực hiện đƣợc. Nhóm em rất mong sẽ có điều kiện để có thể phát triển đề tài của mình với các nội dung nghiên cứu nhƣ
sau:
Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tới q trình ơxi hố As(III) thành As(V). Tiến hành thí nghiệm q trình xử lý As trong mẫu nƣớc thựctế.
Một số chỉ tiêu nghiên cứu không đo đƣợc ở trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật TPHCM do thiếu máy móc thiết bị nên phải thuê sử dụng của một số đơn vị hỗ trợ.
Do giới hạn về mặt thời gian và kinh phí, nghiên cứu chỉ tiến hành với quy mơ phịng thí nghiệm nên chƣađánh giá đƣợc hết các yếu tốảnh hƣởng khi ứng dụng với
nƣớc trong thực tế.
6.2. KIẾN NGHỊ
Bằng những kết quả đạt đƣợc của bài nghiên cứu đã mở ra một cơ hội cho việc phát triển loại vật liệu xử lý nƣớc uống rất có tiềm năng và khả thi. Tuy nhiên, q trình nghiên cứu cũng có những vấn đề cịn tồn đọng cần khắc phục, bổ sung thêm:
- Vật liệu FC chƣa phải là dạng vật liệu hoàn thiện và tối ƣu nhất cho xử lý nƣớc uống.
- Mơ hình nghiên cứu hấp phụ tự thiết kế chƣa thực sự tốt để đảm bảo thực hiện thí nghiệm đạt độ chính xác cao nhất.
Vì vậy, việc tiếp tục nghiên cứu tìm hiểu về vật liệu này cần đƣợc quan tâm và phát triển hơn nhƣ sau:
- Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu này đối với các ion kim loại nặng khác nhƣ thủy ngân, niken, crom, …
- Nghiên cứu bƣớc tiếp theo là ứng dụng vào xử lý nguồn nƣớc không chỉ dành cho ăn uống, sinh hoạt mà còn ở những lĩnh vực khác nhƣ chế biến thực phẩm, sản
xuất thuốc tây…hay rộng hơn nữa là xử lý nƣớc thải chứa kim loại nặng của các ngành xi mạ, cơ khí, thuộc da…
- Nghiên cứu ra những dạng vật liệu lọc dạng gốm (Ceramic) khác mà có thể khắc phục nhƣợc điểm của nó và hồn thiện vật liệu này để nó chính thức đƣợc cơng nhận và đƣa vào sử dụng.
Riêng đối với mơ hình xử lý nƣớc quymơ phịng thí nghiệm là dạng mơ hình rất phù hợp với khả năng của sinh viên cần đƣợc quan tâm phát triển và mở rộng hơn nữa. Đƣợc tự tay thiết kế, lắp đặt và vận hành một mơ hình sẽ giúp sinh viên có cơ hội đƣợc học tập lý thuyết và áp dụng song song thực tiễn. Qua đó sinh viên có thể hiểu sâu hơn và nắm vững đƣợc những kiến thức đã đƣợc học qua sự chỉ dạy của thầy, cô và các tài liệu sách báo, đồng thời tiếp thu thêm những kinh nghiệm, kiến thức mới rất có ích cho q trình học tập, nghiên cứu tiếp theo và sau khi ra trƣờng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1] BS.CKII. Vũ Trọng Thiện , Ths. Đặng Ngọc Chánh (2010), Ô nhiễm Asen và những ảnh hưởng đến sức khỏe, Khoa Sức khỏe Môi trƣờng - Viện vệ sinh Y tế Công
cộng TP.HCM.
[2] Bộ Y tế (2008), Tình hình ơ nhiễm asen trong nước ngầm, Hà Nội.
[3] Đỗ Văn Ái, Mai Trọng Nhuận, Nguyễn Khắc Vinh (2000), Một số đặc điểm phân
bố asen trong tự nhiên và vấn đề ô nhiễm asen trong tự nhiên và vấn đề ô nhiễm asen trong môi trường ở Việt Nam, Hội thảo quốc tế về ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động
đến cộng đồng và các giải pháp phòng ngừa, 21 - 32.
[4] Đỗ Trọng Sự (1996), Nghiên cứu nhiễm bẩn nước dưới đất vùng Hà Nội, Luận án Tiến sỹ Địa lý - Địa chất.
[5] Đào Bích Thuỷ (2005), Nghiên cứu xử lý asen trong nước ngầm bằng phương pháp kết tủa với hydroxit sắt, phương pháp kết hợp oxy hoá - cộng kết tủa với hydroxit sắt, Luận văn Thạc sĩ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội.
[6] Đào Mạnh Phú (2010), Nghiên cứu sự biến động theo mùa của một số thành phần hố học liên quan tới q trình ơ nhiễm asen trong nước ngầm tại huyện Đan Phượng, Hà Nội, Luận văn Thạc sĩ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên
Hà Nội.
[7] Hồng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ – Tập II, NXB Giáo dục, 210.
[8] Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường cơ bản, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ
Chí Minh.
[9] Lê Văn Cát (2000), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước, NXB
Thống kê Hà Nội, 1-4; 45-44; 234-238.
[10] Nguyễn Thị Phƣơng Thảo, Đỗ Trọng Sự (1999), Báo cáo Hội nghị Ô nhiễm Asen của Bộ Kế hoạch và Đầu tư.
[11] Nguyễn Văn Phƣớc, Nguyễn ThịThanh Phƣợng (2006), Giáo trình kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, NXB Xây dựng Hà Nội.
[12] Phạm Văn Lâm (2011), Loại bỏ asen trong nước ăn uống bằng vật liệu nanocomposite NC-MF và NC-F20 tự chế tạo, Viện Hóa học - Viện khoa học và cơng
nghệ Việt Nam.
[13] Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ hấp thu nguyên tử, Đại học Quốc gia Hà Nội.
[14] Phan Đỗ Hùng, Nguyễn Thế Đồng, Nguyễn Hồi Châu, Đào Bích Thuỳ và Kim Ngọc Mai (2005), Xửlý asen trong nước ngầm bằng phương pháp oxy hố - cộng kết tủa kết hợp, Viện Cơng nghệMôi trƣờng, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.
[15] PGS.TS. Nguyễn Văn Sức (2012), Hóa kỹ thuật mơi trường, Trƣờng Đại học Sƣ
Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, 116 - 125.
[16] Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, NXB xây dựng.
[17] TS. Nguyễn Ngọc Dung (2011), Xửlý nước cấp, NXB Xây Dựng Hà Nội.
[18] Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội, Phạm Hùng Việt (1999), Hóa học mơi trường cơ sở, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.
[19] Trần Thị Thanh Hƣơng, Lê Quốc Tuấn (2010), Cơ chếgây độc Asen và khảnăng giải độc Asen của vi sinh vật, Hội thảo Môi trƣờng và Phát triển bền vững, Vƣờn Quốc
gia Côn Đảo.
[20] Trần Thị Thu Hằng (2013), Luận văn Thạc Sỹ kỹ thuật: Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite trên nền nhựa polyethylene và mùn cưa, Đại học Đà Nẵng.
[21] Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Văn Tín, Đỗ Hải (2000), Một số công nghệ xửlý asen trong nước ngầm, phục vụ cho cấp nước sinh hoạt đô thị và nông thôn, Hội thảo quốc tế về ô nhiễm asen: Hiện trạng, tác động đến cộng đồng và các
giải pháp phòng ngừa.
[22] Trần Hiếu Nhuệ (1998), Thốt nước và xửlý nước thải cơng nghiệp, NXB Khoa
học và kỹ thuật Hà Nội, 129 - 145.
[23] UNICEF, United Nation Children’s Fund (2002), Hướng tới giảm nhẹ ô nhiễm Arsen ở Việt Nam, Hội thảo Quốc tế về ô nhiễm Asen.
[24] UNICEF (2004), Ơ nhiễm thạch tín trong nguồn nước sinh hoạt ở Việt Nam - Khái quát tình hình và các biện pháp giảm thiểu cần thiết, UNICEF Việt Nam.
TIẾNG ANH
[25] Badloe, et al (2004), The adversed affects of arsenic contamination in ground water to public health.
[26] Chowdhury, T.R et al (1999), Arsenic Poisoning in the Ganges Delta, Nature
401, 545 -546.
[27] DPHE, UNICEF, Government of people’s republic of Bangladesh (1998),
Proposed arsenic testing guidelines for new tubewell installation in Bangladesh.
[28] Emsley, John (2001), Nature’s Building Blocks: An A – Z Guide to the Elements,
Oxford: Nhà in Đại học Oxford, 43.
[29] Fields, Keith, Abraham Chen, and Lili Wang (2000), Arsenic Removal from Drinking Water by Iron Removal Plants, EPA 600-R-00-086.
[30] Guillot and Charlet (2007), Comparison of arsenic concentrations in simultaneously-collected groundwater and aquifer particles from Bangladesh, India, Vietnam, and Nepal.
[31] H. Y. Chiou, S. T. Chiou, Y. H. Hsu, Y. L. Chou, C. H. Tseng, M. L. Wei and C. J. Chen (2001), Incidence of transitional cell carcinoma and arsenic in drinking water: a follow-up study of 8,102 residents in an arseniasis-endemic area in northeastern Taiwan, Am. J. Epidemiol, Vol.153(5): 411-418.
[32] Ioannis A. Katsoyiannis, Anastasios I. Zouboulis (2002), Removal of arsenic from contaminated water sourse by sorption onto iron-oidecoated polymeric materials, Water Research, 36.
[33] Jerome O. Nriagu (1994), Arsenic in the Environment, part I: Cycling and characterization, John Wiley and Son.
[34] Jian-bo Shi, Zhi-yong Tang, Ze-xiang Jin, Quan Chi, Bin He, Gui-bin Jiang (2005), Determination of As(III) and As(V) in soils using sequential extraction combined with flow injection hydride generation atomic fluorescence detection,
[35] Jain, C.K. (2001), Adsorption of zinc onto bed sediments of the River Ganga: adsorption models and kinetics, Hydrological Sciences – Journal – des Sciences
Hydrologiques Vol.46, 419-434.
[36] K. P. Cantor (1997), Drinking water and cancer, Cancer Causes Control,
Vol.8(3), 292-308.
[37] Lehimas G.F.D, Chapman J.I vµ Bourgine F.P (2001), Arsenic removal from groundwater in conjunction with biological - iron removal, Journal of Chartered
Institution of Water and Environmental Management 15, 190-192.
[38] Lide, D.R. (ed.) (2005), CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet
Version.
[39] L.M. Del Razo, M. Styblo, W.R Cullen, and D.J. Thomas (2001), Determination
of Trivalent Methylated Arsenicals in Biological Matrices, Toxicology and Applied
Pharmacology, Vol.174, 282 – 293.
[40] Luis Cumbal and Arup K. SenGupta, “Arsenic removal using polymer – Supported hydrated iron(III) oxide nanoparticles: Role of donnan membrance effect+”, Environmental science & technology.
[41] Luis Cumbal, John Greenleaf, David Leun, Arup K. SenGupta, “Polymer
supported inorganic nanoparticles: Characterization and environmental applications”, Department of Civil and Environmental Engineering, Lehigh University.
[42] M. Morita and J.S. Edmonds (1992), Determination of arsenic species in biological samples, Vol. 64, No. 4, 579.
[43] Mohammed Joinal Abedin, Joă rg Feldmann, and Andy A. Meharg (2002),
Uptake Kinetics of Arsenic Species in Rice Plants, Plant Physiology,Vol.128, 1120–
1128.
[44] Nan Chen, Zhenya Zhang, et al (2011), Preparation and characterization of porous granular ceramic containing dispersed aluminum and iron oxides as adsorbents for fluoride removal from aqueous solution, Hazardous materials 186: 863-
[45] Netherlands National Commite of the International Association of Hydrogeologists (2006), Arsenic in groundwater – a world problem, Seminar Utrecht
29 November 2006, The Netherlans.
[46] Navarro, R.R., S. Wada, and K. Tatsumi (2005), “Heavy Metal Precipitation by
Polycation–Polyanion Complex of PEI and its Phosphonomethylated Derivative”, Journal of Hazardous Mater.
[47] Rochell M.Cornell and Udo Shwertmann (1996), The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrence and Use, Wiley-VCM, New York.
[48] Staley E. Manahan (2000), Environmental chemistry, Seventh Edition, Lewis
Publishers, Boca Raton London D.C.
[49] Tommy Ka Kit Ngai (2002), Arsenic speciation and evaluation of an adsorption
media in rupandehi and nawalparasi districts of nepal, 15.
[50] P.L. Smedley, D.G. Kinniburgh (2002), “A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in netural weters”, Applied Geochemistry, 17, 517–568.
[51] Urs Von Gunten. Zobrist (1993), Biochemica et Cosmochimica Acta, 57, 3895 –
3906.
[52] V.K. Saxena, Sanjeev Kumar and V. S. Singh (2004), Occurrence, behaviour and speciation of arsenic in groundwater, Current Science, Vol.86(2), 281 – 284.
[53] World Health Organization (2001), Arsenic and arsenic compounds (Environmental Health Criteria 224), International Programme on Chemical Safety,
Geneva, Switzerland.
[54] Weifang C., Robert P, Will S., Fred S.C, Brian A.D (2001), Arsenic remocal with
iron-tailored activated Carbon Plus Zero-Valent Iron, Water Research Foundation.
[55] Yu G., D. Sun, et al (2007), Health effects of exposure to natural arsenic in
groundwater and coal in China: an overview of occurrence .
[56] Y. Fujikawa, et al (2011), The basic principle of biological filtration and the pilot test results in Japan, Seminar on biological filtration for simultaneous removal of
arsenic and iron from water, Hà Nội.
WEBSITES
http://hoanggiatts.com/index.php?option=com_content&view=article&id=70%3Aasen &catid=1%3Alatest-news&Itemid=1&lang=en, 25/6/2011.
[58] BET theory, http://en.wikipedia.org/wiki/BET_theory [59] Bed – Volume,
http://www.novasep.com/misc/glossary.asp?defId=46&lookfor=&search=B
[60] Đất sét, http://vi.wikipedia.org/wiki/Đất_sét
[61] J.R.Loewenstein (1994), The Materials Flow of Arsenic in the United States,
Bureau of Mines Information Circular,
http://www.utexas.edu/research/ceer/dfe/project2.pdf
[62] Kính hiển vi điện tử quét,
http://vi.wikipedia.org/wiki/Kính_hiển_vi_điện_tử_quét
[63] Kênh phân phối Kangaroo lớn nhất Việt Nam,
http://www.maynuocnongkangaroo.vn
[64] Nƣớc nhiễm asen nguy hiểm nhƣ thế nào,
http://hanico.vn/Tintuc/Nuoc-nhiem-asen-nguy-hiem-nhu-the-nao.html, 25/6/2011.
[65] Naidu R., E. Smith, et al (2006), Assessment of Arsenic Bioavailability in Rice and Its Significance for Human Health Risk Assessment,
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1764129/
[66] Trần Hữu Hoan, Asen trong nước uống và giải pháp phòng chống,
http://www.vinachem.com.vn/XBP%5CVien_hoa%5CMT%5Cbai1.htm , 25/6/2011.
[67] WaterAid, Silent killer: Arsenic,
http://www.wateraid.org/international/what_we_do/policy_and_research/4602.asp?key words=&subject=&author=...
[68] William E.Brooks (2002), U.S. Geological Surveys Minerals Yearbook: Arsenic,
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/arsenic/asmyb02r.pdf.
PHỤ LỤC I
TÍNH TỐN THIẾT KẾ
I.1. TÍNH TỐN Q TRÌNH CHUYỂN KHỐI TRONG CỘT I.1.1. Chiều cao cột hấp phụ