Hạt Hiđroxit sắt (III) được sản xuất từ dung dịch FeCl3 bằng cách cho phản ứng với dung dịch NaOH. Kết tủa tạo thành được rửa sạch, tách nước bằng quay ly tâm và tạo hạt dưới áp suất cao. Vật liệu này có khả năng hấp phụ cao. Nồng độ Asen trong nước trước xử lý 160 - 205 g /l, sau xử lý đạt <10 g /l.
3.4.2 Ƣu điểm của phƣơng pháp
Hiđroxit sắt (III) dạng hạt được sử dụng trong cột hấp phụ. Công nghệ này kết hợp những ưu điểm của phương pháp keo tụ - lọc, có hiệu suất xử lý cao và lượng cặn sinh ra ít, với phương pháp nhôm hoạt hóa, có ưu điểm là đơn giản.
Khi lọc nước có chứa các cặn bẩn quá ở cát có thể xảy ra quá trình sau:
+ Cặn bẩn chứa nước lằng đọng thành màng mỏng trên bề mặt của lớp cát (thường gọi là màng lọc).
+ Cặn bẩn chứa trong nước lằng đọng trong lớp cát.
+ Một phần cặn lắng động trên bề mặt tao thành màng lọc, còn một phần khác lằng đọng trong các lỗ rỗng của cát.
Asen được loại bỏ khỏi nước trong bể lọc cát nhờ sự kết tủa với Fe3+ trên bề mặt cát hạt cát không gian giữa các lỗ rỗng trong lớp cát. Fe2+ ở dạng hòa tan trong nước, sẽ bị oxi hóa bởi oxi không khí để tạo thành một lớp hấp phụ mỏng. As trong nước sẽ hấp phụ vào lớp Fe(OH)3 đó và giữ lại ở lớp cát lọc. Kết quả nước ra khỏi bể lọc đã được loại bỏ bớt asen và sắt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các hạt cát với cấu trúc tinh thể thường mang điện tích âm, do đó hạt cát có khả năng hấp phụ các hạt mang điện tích dương dưới dạng lơ lửng như các tinh thể cacbonat, các bong keo tụ, nhôm, mangan, sắt, asen,… những sản phẩm này thường có điện tích dương, kể cả các cation sắt, nhôm, mangan… Quá trình hấp phụ các ion dương đã làm giảm thế điện âm của bề mặt vật liệu lọc sẽ xảy ra hiện tượng bão hòa và bề mặt vật liệu trở nên tích điện dương. Từ đó xảy ra quá trình hấp phụ thứ hai, hấp phụ các hạt mang điện tích âm xảy ra. Các hạt keo có nguồn gốc từ động thực vật, cáo chất bản hòa tan, các anion như NO3-… sẽ được hấp phụ ở giai đoạn này. Quá trình hấp phụ hạt mang điện tích âm sẽ đạt đến bão hà và trên bề mặt vật liệu xảy ra quá trình hấp phụ các hạt mang điện tích dương. Hiện tượng đảo thế bề mặt vật liệu lọc xảy ra lien tục và điện thế bề mặt giảm dần theo thời gian lọc. Do đó lự hấp phụ giảm và hiệu suất lọc theo cớ chế này cũng giảm theo thời gian.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 7 Kết quả xử lý mẫu nước của một số hộ dân tại huyện Hải Hậu – Nam Định bằng cát biến tính
Mẫu Ngày lấy mẫu
Địa điểm lấy mẫu Nồng độ Asen
(µg/L) Hiệu suất (%) Trước khi lọc Sau khi lọc 1 18/02/2013 Ông Đinh Văn Hải – Xã
Hải Phú – Hải Hậu 162,13 2,98 98,16 2 18/02/2013 Ông Định Quốc Tuấn – Xã
Hải Phú – Hải Hậu 166,72 3,08 98,15 3 18/02/2013 Bà Nguyễn Thị Hậu – Xã
Hải Phú – Hải Hậu 164,44 2,72 98,34 4 18/02/2013 Ông Trần Quang Nam –
Xã Hải Phú – Hải Hậu 165,58 2,67 98,39 5 05/03/2013 Ông Đinh Văn Hải – Xã
Hải Phú – Hải Hậu 164,03 3,26 98,01 6 05/03/2013 Ông Định Quốc Tuấn – Xã
Hải Phú – Hải Hậu 167,10 2,25 98,65 7 05/03/2013 Bà Nguyễn Thị Hậu – Xã
Hải Phú – Hải Hậu 162,12 3,36 97,93 8 05/03/2013 Bà Hoàng Thị Hòa – Xã
Hải Cường – Hải Hậu 193,34 3,09 98,40 9 05/03/2013 Bà Đinh Thị Lý – Xã Hải
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10 05/03/2013 Ông Nguyễn Hải Hưng –
Xã Hải Cường – Hải Hậu 194,08 3,53 98,18
11 05/03/2013
Bà Nguyễn Thị Trúc – Xã Hải Cường – Hải Hậu
191,34 4,25 97,78
12 05/03/2013
Bà Nguyễn Thị Bình – Xã Hải Cường – Hải Hậu
201,81 3,59 98,22
13 05/03/2013 Ông Đinh Quang Nam –
Xã Hải Cường – Hải Hậu 184,44 2,86 98,45
14 05/03/2013
Bà Đinh Văn Chính – Xã Hải Cường – Hải Hậu
183,64 3,25 98,23
15 05/03/2013
Ông Đinh Văn Bẩy – Xã Hải Cường – Hải Hậu
193,35 2,76 98,57
16 05/03/2013 Bà Nguyễn Thị Mùi – Xã
Hải Cường – Hải Hậu 194,08 3,40 98,25
17 05/03/2013
Bà Hoàng Thị Dung – Xã Hải Cường – Hải Hậu
193,34 3,38 98,25
18 05/03/2013
Bà Đinh Thị Vân Anh– Xã Hải Cường – Hải Hậu
192,98 3,07 98,41
19 05/03/2013 Ông Nguyễn Tuấn Nam –
Xã Hải Cường – Hải Hậu 174,52 2,72 98,44
20 05/03/2013
Bà Đinh Thị Lý Hòa – Xã Hải Cường – Hải Hậu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN
Với đề tài “Đánh giá vật liệu cát tự nhiên và biến tính để xử lý asen trong nước”, sau một thời gian nghiên cứu, luận văn đã thu được những kết quả sau:
1. Kết quả nghiên cứu về khả năng sử dụng hyđroxit sắt để hấp phụ asen trong nước cho thấy khoảng pH tối ưu là 6,0 – 6,5, khả năng hấp phụ As bởi Hiđroxit sắt (III) đạt 19,9 mg g-1. Động học quá trình hấp phụ tuân thủ theo phương trình Lagergren với hệ số k = 0,486, phương trình hồi quy qt =
19,77(1e-0,486t) với hệ số tương quan R2=0,92, thời gian hấp phụ đạt cân bằng trong khoảng 15 phút thể hiện hiệu suất hấp phụ As của hyđroxit sắt cao.
2. Qua khảo sát nồng độ Asen ở một số xac thuộc huyện Hải Hậu – Nam Định thì nồng độ asen đều đạt ở mức độ cao (từ 160 - 205 g /l). Thông qua việc xử lý bằng bể lọc cát thong thường thì hàm lượng asen dã giảm thiểu (khoảng 40 – 60%). Tuy nhiên, nồng độ asen sau khi xử lí vẫn vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn an toàn.
3. Phương pháp xử lí bằng cát biến tính đã mang lại những hiệu quả cao. Các mẫu nước chứa asen đã được xử lí và đạt tiêu chuẩn (< 10 g /l). Bên cạnh đó đây là một phương pháp đơn giản có thể vận dụng vào việc xử lí nước nhiễm asen của các hộ gia đình.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. 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 môi trường ở Việt Nam, Báo cáo hội thảo quốc tế ô nhiễm asen, Hà Nội.
2. Nguyễn Việt Anh, Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Văn Tín, Đỗ Hải (2000), Một số công nghệ xử lý asen trong nước ngầm, phục vụ cho cấp nước sinh hoạt, Báo cáo Hội thảo Quốc tế ô nhiễm asen, Hà Nội.
3. Nguyễn Duy Bảo, Nguyễn Khắc Hải (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng của ô nhiễm asen trong nguồn nước ăn uống, sinh hoạt tới sức khỏe, bệnh tật của cộng đồng dân cư vùng đồng bằng sông Hồng và biện pháp khắc phục, Bộ khoa học và Công nghệ, Viện Y học Lao động và vệ sinh môi trường.
4. Trần Hồng Côn, Nguyễn Thị Chuyên, Phạm Hùng Việt, Bước đầu đánh giá hàm lượng Asen trong nước ngầm, nước cấp khu vực Hà Nội, Hội thảo quốc tế về Asen, Hà Nội 12-2000.
5. Nguyễn Văn Đản, Tống Ngọc Thanh (2001), “Về khả năng nhiễm bẩn Arsenic các nguồn nước dưới đất ở Việt Nam”, Hội nghị về Asen trong nước sinh hoạt và xây dựng kế hoạch hành động, Bộ NN&PTNT, Hà Nội.
6. Trịnh Bích Hà (2008), “Nghiên cứu, phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm Asen trong nguồn nước sinh hoạt tại khu vực quân Hoàng Mai – Hà Nội”. Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại Học Sư Phạm Hà Nội.
7. Trần Tứ Hiếu (2000), Hóa học môi trường, NXB Giáo Dục
8. Trần Tứ Hiếu (2000), Hóa học phân tích, NXB Đại học Quốc Gia.
9. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007),
Hóa học phân tích phần II: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10.Phạm Thị Thanh Hồng (2009), “Nghiên cứu xác định tổng số tổng dạng asen trong một số hải sản bằng phương pháp trắc quang”. Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Thái Nguyên.
11. Phạm Thị Mai Hương (2008), “Điều chế và khảo sát khả năng ứng dụng của một số vật liệu tách asen trong nước ngầm”. Luận văn thạc sĩ khoa học , Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội..
12.Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ2, 3, Nhà xuất bản Giáo Dục.
13.Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hóa học, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
14.Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích công cụ trong hóa học hiện đại, Nhà xuất bản Đại học Sư Phạm Hà Nội.
15.Đặng Xuân Tập (2002), Nghiên cứu khả năng hấp phụ một số khoáng tự nhiên, tổng hợp và ứng dụng của chúng, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội.
16.Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng–số 4(33) 2009, Xây dựng phương pháp xác định tổng asen trong một số nguồn nươc bề mặt ở thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS .
17.Tiêu chuẩn Việt Nam (1996), Xác định asen tổng- phương pháp quang phổ dùng bạc đietylđithiocacbamat, TCVN 6182: 1996- Hà Nội (1996).
Tiếng Anh
18. Bitner MJ, Chwirka JD (1994), Arsenic removal treatment technologies for drinking water supplies, proceeding of 39th New Mexico water conference, Albuquerque.
19. Chen, S.L., Yeh, S.J., Yang, M.H‟., Lin, T.H., 1995, Trace element concentration and arsenic speciation in the well water of a Taiwan area with endemic Blackfoot disease. Biol. Trace Elem. Res. 48, 263-274.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
20. Chatterjee A, Das D, 1995, Arsenic in ground water in six districts of West Belgan, India, Analyst, 120: 643-650.
21. David B. Vance (2001), Arsenic-chemical behavior and treatment, the enviromental technology.
22. David Norman, Frederick Partey, Samuel Ndur, Robert Nartey (2008), Arsenic sorption onto laterite iron concretions: Temperature effect, Jour of Colloid and Interface Science, 10.1016/Jcis.2008.02.034.
23. E. Erdem, N. Karapinar, R. Donat (2004), the removal of heavy metal cation by natural zeolites, Journal of Colloid and Interface Science 280.
24. Ghurye, Ganesh and Dennis Clifford (2001), „Laboratory Study on the Oxidation of Arsenic III to Arsenic V’, EPA 600-R-01-021, Prepared under contract 8C-R311-NAEX for EPA ORD, March 2001.