1.4.1. Phương pháp kết tủa.
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc chuyển dạng tan của kim loại cần xử lý sang dạng không tan sau đó loại bỏ chúng bằng cách lắng lọc.
Đối với chì ta có thể chuyển ion Pb2+ sang dạng Pb(OH)2 hoặc các dạng khác như : PbS, PbSO4, Pb3(PO4)2...
Pb2+ + 2OH- Pb(OH)2 Pb2+ + S2- PbS
3Pb2+ + 2PO43- Pb3(PO4)2
Các tác nhân tạo kết tủa hiđroxit thông dụng là xút và vôi. Tuy nhiên dạng kết tủa này còn khá phân tán nên khó thu hồi bằng cách lọc hay sa lắng.
Do đó, người ta có thể thêm vào các tác nhân keo tụ - tuyển nổi dạng polime điện ly. Quá trình kết tủa hidroxit vẫn chỉ là quá trình xử lý sơ bộ, nó đòi hỏi những quá trình xử lý tiếp theo. Lượng bùn sinh ra khá lớn và khó có thể tái sử dụng. Nếu không tái sử dụng và không xử lý lượng bùn này thì lượng chì tích tụ trong bùn ngày càng nhiều và chúng có thể tan vào môi trường nước gây ô nhiễm bất cứ lúc nào nếu môi trường nước bị thay đổi.
1.4.2. Phương pháp 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 tạp chất và các hạt lơ lửng.
Các chất keo tụ thường là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp hai muối đó như: Al2(SO4)3.18H2O, KAl(SO4)3.12H2O, Fe2(SO4)3.2H2O, FeCl3,...Việc lựa chọn chất keo tụ phụ thuộc vào tính chất lý hóa, nồng độ của các tạp chất trong nước, pH và giá thành của chất keo tụ. Để tăng cường hiệu quả của quá trình keo tụ người ta còn dùng các chất trợ keo tụ có nguồn gốc thiên nhiên như tinh bột, xenlulozo, dextrin, các este...Việc sử dụng chất trợ keo tụ cho phép hạ thấp liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian của quá trình keo tụ và nâng cao tốc độ lắng của các hạt bông keo.
1.4.3. Phương pháp hấp phụ.
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân cách pha. Đây là phương pháp tách chất trong đó các cấu tử từ hỗn hợp lỏng hoặc khí được hấp phụ trên bề mặt rắn của chất hấp phụ.
Chất hấp phụ là chất có bề mặt tại đó xảy ra quá trình hấp phụ. Đó là những chất có diện tích bề mặt lớn đồng thời có nhiều trung tâm hoạt động có khả năng hút các chất bị hấp phụ.
Các chất hấp phụ thường sử dụng như silicagen, than hoạt tính, các loại khoáng sét, các hydroxit kim loại, các sản phẩm phụ như bùn than hoạt tính, xỉ, tro... có giá thành rẻ, dễ kiếm.
Chất bị hấp phụ là chất được tập trung trên bề mặt chất hấp phụ, thường ở pha lỏng hoặc khí. Quá trình hấp phụ thường được phân thành hai loại là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Hấp phụ vật lý: là hấp phụ được gây bởi lực hút Van der Waals giữa các phần tử chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Lực hút này yếu do đó nhiệt tỏa ra trong quá trình hấp phụ thường từ 2 – 3 kcal/mol. Tốc độ hấp phụ vật lý xảy ra nhanh hơn do quá trình hấp phụ không đòi hỏi sự hoạt hóa phân tử, hấp phụ vật lý rất ít phụ thuộc vào bản chất hóa học bề mặt chất hấp phụ.
Hấp phụ hóa học: được thực hiện bởi lực liên kết hóa học giữa các phân tử trên bề mặt chất hấp phụ và phân tử chất bị hấp phụ. Lực này bền khó bị phá vỡ nên nhiệt tỏa ra trong quá trình hấp phụ thường lớn hơn 22 kcal/mol. Hấp phụ hóa học đòi hỏi sự hoạt hóa phân tử nên tốc độ hấp phụ chậm hơn và phụ thuộc rất nhiều vào bản chất hóa học của bề mặt chất hấp phụ.
Yêu cầu của vật liệu hấp phụ (VLHP):
- Có diện tích bề mặt lớn.
- Có trung tâm hoạt động: nhóm chức, phân tử có khả năng tạo liên kết hóa học.
- Kích thước mao quản phù hợp với tạp chất cần tách.
Cân bằng hấp phụ: Quá trình hấp phụ là quá trình thuận nghịch và có thể biểu diễn dưới dạng một phản ứng hóa học.
A: chất hấp phụ
A’: phần bề mặt chất hấp phụ đã bị chiếm chỗ bởi chất bị hấp phụ O: bề mặt chất hấp phụ còn trống
K1, K2: hằng số tốc độ của các quá trình hấp phụ và giải hấp.
Các phân tử chất bị hấp phụ khi đã bị hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ vẫn có thể di chuyển trở lại pha lỏng hoặc pha khí. Theo thời gian phân tử chất lỏng hoặc chất khí di chuyển lên bề mặt chất rắn càng nhiều thì sự di chuyển ngược lại pha lỏng hoặc pha khí của chúng sẽ tăng lên. Đến một thời gian nào đó, tốc độ hấp phụ lên bề mặt của chất hấp phụ sẽ bằng tốc độ di chuyển của chúng ra ngoài pha lỏng hoặc pha khí, khi đó quá trình hấp phụ sẽ đạt trạng thái cân bằng.
Phương pháp hấp phụ có hiệu quả xử lý cao, quy trình xử lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp. Vật liệu hấp phụ có độ bền khá cao, có khả năng tái sử dụng nhiều lần nên chi phí xử lý thấp nhưng hiệu quả xử lý cao. Phương pháp này đang được đưa vào ứng dụng nhiều trong kĩ thuật xử lý nước và nước thải.
1.4.4. Phương pháp trao đổi ion.
Trao đổi ion là quá trình trao đổi ion dựa trên sự tương tác hóa học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn.
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.
Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ hay hữu cơ có gắn các nhóm như: (- SO3H), (- COO -), amin...Các cation và anion được thay thế các ion trao đổi (H+, Cl-) trên bề mặt nhựa trao đổi theo phản ứng:
RCl + A- RA + Cl-
Quá trình trao đổi ion có thể được tiến hành trong các cột anionit hoặc cationit.
K Srinivasa Rao và các cộng sự [20] đã nghiên cứu xử lý nước thải có chứa Pb và Fe bằng cách sử dụng hai loại nhựa trao đổi ion khác nhau là Duolite ES 467 (có chứa nhóm chức amino-phosphonic) và nhựa vòng càng trao đổi ion (có chứa nhóm chức axít hydroxamic).
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng rộng rãi trong các quá trình xử lý nước thải cũng như nước cấp. Trong xử lý nước cấp, phương pháp trao đổi ion thường được sử dụng để khử các muối, khử cứng, khử khoáng, khử nitrat, khử màu, khử kim loại nặng cũng như các ion kim loại khác trong nước. Trong xử lý nước thải, phương pháp trao đổi ion được sử dụng để loại các kim loại (kẽm, đồng, crom, niken, chì, thủy ngân, cadimi,...các hợp chất của asen, xianua, photpho và các chất phóng xạ). Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị với độ làm sạch nước cao.
Tuy nhiên phương pháp này cần chi phí đầu tư và vận hành khá cao nên ít được sử dụng cho các công trình lớn và thường chỉ sử dụng cho các trường hợp đòi hỏi chất lượng xử lý cao.
Trong các phương pháp xử lý ở trên thì phương pháp kết tủa, phương pháp keo tụ là các phương pháp đã và đang được sử dụng nhiều nhất. Đồng thời đây cũng là những phương pháp thải ra lượng bùn thải rất lớn. Do đó việc xác định nồng độ chì trong nước ở những khu vực sử dụng bùn thải để tái sử dụng cho sản xuất nông nghiệp hoặc khu vực hồ chứa bùn thải... là rất quan trọng.