xử lý kim loại nặng

Phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước này đơn giản mà tiết kiệm tối đa chi phí. Phương pháp này sử dụng tia cực tím để khử Cr có nồng độ pH là 2 và thêm oxalate. Xử lí nước nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp trao đổi ion Phương pháp trao đổi ion thường sử dụng để loại bỏ sắt và mangan có trong nước cực kỳ hiệu quả. 2. Công nghệ xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật 2.1 Cơ chế Thực vật có thể kích thích sự phân hủy các chất hữu cơ trong vùng quyển rễ thông qua việc giải phóng các chất tiết rỉ rễ, các enzyme và tạo thành cacbon hữu cơ trong đất. Cơ chế việc xử lý ô Chương 2: Các biện pháp xử lý kim loại nặng trong đất 4 I. Xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất bằng thực vật 4 1. Những giả thiết giải thích cơ chế và triển vọng của loại công nghệ xử lý KLN bằng thực vật 4 2.Xử lý KLN trong đất bằng Cỏ Vetiver 4 2.1 Đặc điểm hình thái 4 2.2 Đặc điểm sinh lý 5 2.3 Đặc điểm sinh thái 6 Để xử lý kim loại nặng thường dùng các phương pháp: phương pháp kết tủa, điện phân, trao đổi ion, kỹ thuật phân ly màng, cô đặc, bay hơi… 1. Phương pháp kết tủa hóa học a. Phương pháp kết tủa hợp chất hyđrôxit Vì chưng làm sạch cùng xử lý bề mặt kim loại không chỉ là giúp sản phẩm đẹp hơn. Cơ mà nó còn khiến cho cho kim loại khi mang theo sơn mạ, lớp đánh được bám chặt hơn, có chất lượng cao hơn. Công đoạn làm sạch bề mặt kim loại với những vết gỉ sét, vết mờ do bụi Tác hại của nước nhiễm kim loại nặng đối với con người. Khi nước chứa hàm lượng kim loại nặng vượt mức cho phép sẽ gây nguy hại cho sức khỏe con người nếu tiếp xúc lâu dài. Nếu cơ thể tích lũy hàm lượng lớn kim loại nặng sẽ gây ra nhiều biến chứng nặng nề Dịch Vụ Hỗ Trợ Vay Tiền Nhanh 1s. Trong các nhà máy sản xuất gang thép hoặc ngành công nghiệp khai thác kim loại bằng các dây chuyền công nghệ lớn và cần nhiệt độ khá lớn. Và để làm dịu đi lượng khí tỏa nhiệt này thì người ta thường sử dụng hàm lượng lớn nguồn nước làm mát và nguồn nước này chứa hoặc nhiễm một lượng lớn kim loại nặng khác nhau. Vì thế, nếu không xử lý nước thải kịp thời sẽ ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Nước thải nhiễm kim loại nặng, vì sao cần xử lý?Kim loại nặng được chia làm 3 loại chínhTác hại của kim loại nặng đến sức khỏe con ngườiPhương pháp xử lý nước thải kim loại nặngPhương pháp trao đổi ionPhương pháp điện hóaPhương pháp sinh họcPhương pháp kết tủa hóa họcPhương pháp hấp phụ Nước thải nhiễm kim loại nặng, vì sao cần xử lý? Kim loại nặng được chia làm 3 loại chính Kim loại độ như Hg, Cr, Pb, Zn, Ni, Cd, As, Co, Sn,… Kim loại quý như Pd, Pt, Au, Ag, Ru,.. Kim loại phóng xạ như U, Th, Ra, Am,… Tác hại của kim loại nặng đến sức khỏe con người Đối với thủy ngân rất dễ bay hơi và mang tính độc hại cao. Chúng dễ ảnh hưởng đến hệ thần kinh, tiêu hóa, phổi, thận, xảy ra hiện tượng co giật, phân liệt ở trẻ em và thậm chí tử vong. Đối với asen, con người dễ bị lây qua đường thức ăn và không khí nên dễ mắc phải bệnh về tim mạch, rối loạn thần kinh, tuần hoàn máu, rối loạn chức năng gan, thận. Khi bị nhiễm asen cấp tính sẽ gây buồn nôn, khô miệng, khô họng, rút cơ, đau bụng, suy nhược thần kinh. Đối người ngộ độc chì sẽ bị giảm trí nhớ, giảm IQ, thiếu máu, ung thư phổi, dạ dày hoặc hệ thần kinh. Đối với người nhiễm crôm, với liều lượng cao ảnh hưởng đến xấu đến sức khỏe con người như gây loét dạ dày, ruột non, viêm thận, ung thư phổi. Đối với cađimi gây tổn hại đến thận, xương, khiến xương dễ bị ăn mòn, dễ gãy, giòn. Phương pháp trao đổi ion Khi xử lý nước thải kim loại nặng, người ta thường sử dụng cơ chế phản ứng thuận nghịch để xử lý dựa trên nguyên tắc trao đổi ion RmB + mA = mRA + B Phương pháp này thích hợp trong việc xử lý nhiều thành phần kim loại khác nhau và ứng dụng trong các ngành công nghiệp rất phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất khi xử lý vẫn là mất nhiều thời gian và hệ thống vận hành khá phức tạp có sử dụng nhiều nguyên liệu trao đổi ion. Phương pháp điện hóa Quy trình xử lý nước thải kim loại bằng phương pháp điện hóa diễn ra nhờ tác động của dòng điện sử dụng các điện cực hòa tan và không hòa tan. Song song, việc tách phần kim loại nhờ việc nhúng các điện cực đi qua dòng điện 1 chiều. Đây là sự ứng dụng dựa trên sự chênh lệch giữa hiệu điện thế của 2 cực kéo dài vào bình điện phân nhằm tạo ra một điện trường giúp các ion chuyển động để cation chuyển thành catot và amoni thằng anot. Phương pháp sinh học Qua nhiều công trình, chúng tôi nhận thấy giải pháp mới cho xử lý nước thải chứa kim loại nặng rất phổ biến và hữu ích bằng việc sử dụng và phát triển nhiều hệ thực vật khác nhau. Hiện nay công nghệ sử dụng thực vật để xử lý nước thải ô nhiễm vì diện tích đất ngày càng hạn hẹp, chức năng của sinh vật và sinh thái được đánh giá cao. Phương pháp này có khả năng giảm nồng độ kim loại nặng trong đất bằng cách trồng các loài thực vật tích lũy được kim loại nặng trong thân. Các loài thực vật thường có thân thảo hoặc thân gỗ, có thể tích lũy hàm lượng kim loại nặng cao gấp trăm lần so với các loài khác. Một số loại thực vật điển hình như dương xỉ, cỏ voi, cỏ vertiver, thơm ổi, cải xoong,… Phương pháp kết tủa hóa học Tiến hành đưa các chất vào nguồn nước xử lý với các phản ứng hóa học với thành phần kim loại cần tách. Ở một nồng độ pH và nhiệt độ thích hợp sẽ hình thành nên kết tủa của hợp chất hydroxit không tan. Những kết tủa này được loại bỏ khỏi nguồn nước nhờ sử dụng phương pháp lắng. Nồng độ pH kết tủa cực đại của tất cả kim loại nặng trùng nhau và pH tối ưu từ 7 – 10,5. Khi trong nước có nồng độ kim loại nặng thì quá trình kết tủa diễn ra thuận lợi hơn và giảm được nồng độ pH dựa trên nguyên tắc sau Hình thành chất cùng kết tủa Hấp thụ các hydroxit khó kết tủa và hydroxit dễ kết tủa Hệ năng lượng dễ bị phá hủy nhờ các ion kim loại nặng Ưu điểm của phương pháp xử lý nước thải kim loại nặng này Đơn giản, dễ sử dụng Nguyên liệu rẻ tiền và có thể xử lý nhiều loại kim loại khác nhau Phương pháp hấp phụ Đây là quá trình hấp phụ khí bay hơi vào chất hòa tan lên bề mặt xốp. Một số vật liệu chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, than bùn, vật liệu vô cơ như oxit sắt, oxit mangan, tro xỉ, vật liệu polyme. Một số phương pháp hấp phụ gồm Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học Ưu điểm của phương pháp Có thể xử lý kim loại nặng ở nồng độ thấp Quá trình xử lý nước thải này tương đối đơn giản, dễ thực hiện Có thể tiến hành hấp phụ để tái sinh vật liệu hấp phụ Hình Công ty môi trường Hợp Nhất Nếu bạn có nhu cầu xử lý nước thải, hãy liên hệ ngay với công ty môi trường Hợp Nhất theo Hotline 0938 089 368 để được tư vấn miễn phí nhé! ©2018 CÔNG TY CP ĐẦU TƯ & GIẢI PHÁP AVINA. Số GCNDN 0108212835, Cấp ngày 03/04/2018, UBND Thành Phố Hà Nội. Tình trạng nước sinh hoạt nhiễm kim loại nặng khá phổ biến ở Việt Nam. Cùng Viteko tìm hiểu về tác hại, cách nhận biết cũng như xử lý nước nhiễm kim loại qua bài viết dưới đây. I. Kim loại nặng là gì? Tại sao lại xuất hiện trong nước. Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lơn hơn 5g/cm3, có số nguyên tử cao và thường thể hiện tính kim loại ở nhiệt độ phòng. Kim loại nặng được chia làm 3 loại các kim loại độc Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…, những kim loại quý Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…, các kim loại phóng xạ U, Th, Ra, Am,…. Ở dạng nguyên tố thì kim loại nặng không có hại, nhưng khi tồn tại ở dạng ion thì kim loại nặng lại rất độc hại cho sức khỏe chúng ta. Nước bị nhiễm kim loại xuất phát từ hai nguyên nhân chính Do nước thải từ các hoạt động sản xuất của con người, chưa được xử lý, hoặc xử lý chưa đạt yêu cầu đã thải thẳng ra ngoài môi trường. Khi nguồn nước mặt bị ô nhiễm sẽ khiến các chất ô nhiễm thấm dần vào mạch nước ngầm, khiến nguồn nước bị nhiễm kim loại Do các yếu tố tự nhiên, điều kiện thổ nhưỡng, chứa các kim loại trong lòng đất. Hoạt động xả thải công nghiệp là nguyên nhân chính khiến nước bị nhiễm kim loại nặng Theo tài liệu của Cơ quan năng lượng và nguyên tử Quốc tế IAEA thì hiện nay, hàng năm độc tố gây ra bởi các kim loại đã vượt quá tổng số độc tố gây ra bởi chất thải phóng xạ và chất thải hữu cơ. hại của việc ô nhiễm kim loại nặng trong nước Sử dụng nước nhiễm kim loại nặng trong một thời gian dài gây ra các tác động tiêu cực đến sức khỏe như Cơ thể tích lũy hàm lượng lớn kim loại nặng sẽ dẫn đến nhiều biến chứng nặng nề, gây tổn thương não, co rút các bó cơ, kim loại nặng tiếp xúc với màng tế bào ảnh hưởng đến quá trình phần chia DNA, dẫn đến thai chết, dị dạng, quái thai của các thế hệ sau. Một số kim loại nặng còn có thể ra các căn bệnh ung thư như ung thư da, ung thư vòm họng, ung thư dạ dày. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ EPA và Cơ quan Quốc tế Nghiên cứu về Ung thư IARC coi kim loại nặng là tác nhân gây ung thư lớn ở người. Nước nhiễm kim loại gây cản trở quá trình trao đổi chất trong cơ thể, việc hấp thụ chất dinh dưỡng và quá trình bài tiết cũng trở nên khó khăn hơn. Kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển. Làm rối loạn tiêu hóa, rối loạn tim mạch, rối loạn chức năng hệ thống thần kinh… loại kim loại nặng trong nước SắtFe Sắt có rất nhiều trong các mạch nước ngầm ở Việt Nam, chúng thường tồn tại dưới dạng Fe2+, khiến nước có mùi tành. Khi được bơm lên khỏi mạch đất, Fe 2+ gặp oxy và chuyển hóa thành Fe 3+, khiến nước có màu nâu đỏ. Theo tiêu chuẩn nước uống và nước sạch, hàm lượng sắt trong nước phải nhỏ hơn mg/l. Nếu vượt quá con số này, nước sẽ bị ô nhiễm sắt còn gọi là nhiễm phèn, sử dụng trong một thời gian dài sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe. Tìm hiểu chi tiết về Nước giếng khoan nhiễm sắt. Tác hại và cách xử lý hiệu quả Mangan Mn Mangan cũng là kim loại nặng thường được tìm thấy trong nước ngầm. Chúng thường tạo ra lớp cặn màu đen bám vào thành và đáy của các dụng cụ chứa nước, bồn cầu… Theo quy định nước uống và nước sạch, hàm lượng mangan trong nước phải nhỏ hơn mg/l. Vượt quá con số này sẽ gây ra tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe. Asen As Asen thường tồn tại trong nước ở dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ. Quy định về nồng độ của asen trong nước sạch phải nhỏ hơn mg/l, đối với nước uống lượng asen không được vượt quá mg/l. Đồng bằng sông hồng là khu vực có nồng độ nước nhiễm asen cao. Sử dụng nước có hàm lượng Asen vượt quá quy định gây nhiều ảnh hướng xấu đến sức khỏe như Ngộ độc asen ở người Gây ung thư và tăng sắc tố cơ thể Nhiễm độc gan Ảnh hưởng đến hệ miễn dịch Tìm hiểu chi tiết về Nước nhiễm Asen? Tác hại, cách nhận biết và xử lý Chì Pb Chì xuất hiện trong nước chủ yếu là do hiện tượng ăn mòn đường ống và do nước thải công nghiệp từ các hoạt động sản xuất của con người. Theo quy định về nước sạch và nước uống, lượng chì trong nước không được vượt quá mg/l. Sử dụng nước nhiễm kim loại chì gây ra các tác hại Gây ngộ độc Mệt mõi, thiếu máu khó chịu Tăng huyết áp, tổn thương não Ảnh hưởng đến tế bào. Tìm hiểu chi tiết về Nước nhiễm chì? Tác hại, nhận biết và xử lý Crom Cr Crom trong nước tồn tại ở dạng Cr III, Cr VI. Cr III không độc, tuy nhiên CrVI được xếp vào chất độc nhóm 1, với khả năng gây ung thư cho con người và vật nuôi. Ngoài ra chúng còn gây viêm loét dạ dày, ruột non, viêm gan, thân… Crom tồn tại trong nước chủ yếu đến từ nguồn nước thải của các nhà máy mạ điện, nhuộm, da, chất nỗ, mực in. Theo quy chuẩn về nước uống va sinh hoạt của Bộ y Tế, hàm lượng Crom trong nước không được vượt quá mg/l Cadimi Cd Cadimi là kim loại thường tìm thấy trong nước ngầm. Nước nhiễm cadimi do nước ngầm thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau trong quá trình di chuyển. Theo quy định Cadimi phải dưới mg/l. Sử dụng nước chứa Cadimi vượt quá tiêu chuẩn gây ra các tác hại Tổn thương nghiêm trọng cho thận và xương Tình trạng viêm phế quản, thiếu máu. Bệnh cấp tính ở trẻ em. Thủy ngân Hg Thủy ngân tồn tại trong nước chủ yếu ở dạng hợp chất của thủy ngân. Bằng đường hô hấp, thấm qua da hoặc ăn uống thủy ngân đi vào cơ thể sẽ phản ứng với axit amin chứa lưu huỳnh, các hemoglobin, abumin; có khả năng liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân bằng axit bazơ của các mô, làm thiếu hụt năng lượng cung cấp cho tế bào thần kinh. Trong nước, metyl thủy ngân là dạng độc nhất, nó làm phân liệt nhiễm sắc thể và ngăn cản quá trình phân chia tế bào. Hàm lượng thủy ngân cho phép trong nước là mg/l. Vượt quá con số này sẽ gây ra các tác hại nghiệm trọng đối với sức khỏe như Gây ngộ độc Nguyên nhân gây đột biến, dị dạng ở người. Làm rối loạn cholesterol Kẽm Zn Nước nhiễm kẽm thường là nước mặt. Nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm là do nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp sản xuất không được xử lý, thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài. Lượng kẽm trong nước không nên vượt quá 3mg/l. Vượt quá con số này có thể gây các tác hại Thiếu máu ảnh hưởng xấu đến sự phát triển cơ bắp Gây hại cho tế bào Gây đau bụng Đồng Cu Đồng cũng là kim loại thường được tìm thấy trong nước. Để đảm bảo an toàn, lượng đồng trong nước phải nhỏ hơn 2mg/l. Sử dụng nước bị nhiễm kim loại đồng gây ra các tác hại Độc tố cho tế bào Kích thích niêm mạc và ăn mòn Gây ức chế hệ thần kinh trung ương. Molybden Mo Molybden là kim loại nặng thường được tìm thấy ở các nguồn nước gần các khu vực nhiễm nước thải từ các nghành thuốc nhuộm, gốm sứ, thủy tinh, hóa dầu…Theo quy định lượng molybden trong nước uống phải nhỏ hơn g/l. kiểm tra kim loại nặng trong nước Để kiềm tra đầy đủ về các kim loại trong nước, cũng như nồng độ cũng chúng, bạn nên mang mẫu nước đến các cơ quan xét nghiệm để kiểm tra. Xét nghiệm mẫu nước giúp xác định thành phần cũng như nồng độ kim loại có trong nước Ngoài ra bạn có thể nhận biết một số kim loại phổ biến trong nước thông qua các mẹo được liệt kê bên dưới. Tuy nhiên bạn cần phải lưu ý rằng các cách này hoàn toàn không xác định được nồng độ của chúng. Canxi Nước nhiễm canxi cảm quan nhìn rất trong, có vị ngang ngang, khó uống. Đun sôi sẽ thấy cặn trắng ở đáy ấm. Mangan Nước nhiễm mangan thường có mùi tanh, đục, có màu vàng và thường tạo lớp cặn đen đóng bám vào thành và đáy dụng cụ chứa nước. Sắt Nước nhiễm sắt thường có màu vàng đụcmàu phèn, có mùi tanh của kim loại, nếm có vị chua. V. Phương pháp xử lý nước nhiễm kim loại nặng pháp xử lý trong công nghiệp pháp kết tủa hóa học Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước và kim loại cần tách khỏi nước. Ion kim loại sẽ kết hợp với ion hydroxit hoặc ion khác để kết tủa, sau đó được tách ra bằng phương pháp lắng hoặc lọc. Tùy vào từng kim loại mà chọn các chất kết tủa phù hợp. Sử dụng phương pháp kết tủa hóa học để loại bỏ kim loại nặng trong nước. Ưu điểm Đơn giản, dễ áp dụng Các hóa chất thường rẻ, dễ mua, chi phí xử lý thấp Hiệu quả cao, xử lý cùng lúc nhiều kim loại khác nhau. Phù hợp được áp dụng ở các nhà máy quy mô lớn Nhược điểm Xử lý không triệt để khi nồng độ kim loại nặng cao Phát sinh bùn thải trong quá trình xử lý, cần phải xử lý bùn pháp hấp phụ Phương pháp này sử dụng các vật liệu có bề mặt xốp hấp thụ được các chất hòa tan trên bề mặt như than hoạt tính, than bùn, oxit sắt, các vật liệu polymer tổng hợp… Có 2 phương pháp hấp phụ phổ biến là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học Hấp phụ vật lý là sự tương tác yếu nhờ lực hút tĩnh điện giữa ion kim loại nặng và các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ. Phương pháp này phù hợp để thu hồi các kim loại có giá trị kinh tế, kim loại hiếm và tái tạo lại chất hấp phụ. Hấp phụ hóa học là phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kim loại nặng và nhóm chức của chất hấp phụ, hay kim loại nặng sẽ tạo phức với chất hấp phụ. Liên kết này bền khó phá vỡ nên gần như không thu hồi được kim loại cũng như không tái tạo được chất hấp phụ. Ưu điểm Phù hợp với nguồn nước có nồng độ kim loại thấp Đơn giản dễ áp dụng Có thể tái tạo chất hấp phụ, giảm chi phí Nhược điểm Chi phí xử lý cao do giá thành của vật liệu hấp phụ khá cao Chỉ xử lý được ở nồng độ thấp. pháp sinh học Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật đặc trưng chỉ sinh sống trong môi trường nước nhiễm kim loại nặng. Các vi sinh vật này thường là nấm, vi khuẩn hoặc tảo… Cơ chế xử lý nước nhiễm kim loại nặng bằng phương pháp sinh học diễn ra như sau Giai đoạn 1 tích tụ các kim loại nặng và sinh khối, làm giảm nồng độ các kim loại này trong nước thải Giai đoạn 2 sau khi hấp thụ kim loại và tăng sinh khối đến mức tối đa vi sinh vật thường lắng xuống đáy hình thành bùn. Sau giai đoạn này cần tách bùn ra khỏi nước thải. Cần phải loại bỏ bùn sinh khối sau khi cần xử lý bằng phương pháp sinh học Ưu điểm Xử lý được ô nhiễm ở mức độ cao Diện tích bề mặt riêng và sinh khối lớn Giá thành tương đối thấp so với các phương pháp khác Nhược điểm Cần mặt bằng lớn để xây dựng bể chứa Thời gian lưu lâu Phát sinh chi phí xử lý bùn pháp xử lý đối với các hộ gia đình. Đối với các hộ gia đình, để xử lý nước giếng khoan nhiễm kim loại nặng, bạn nên sử dụng các hệ thống lọc có khả năng loại bỏ các kim loại khỏi nước. Tùy thuộc vào công suất cũng như nhu cầu sử dụng, bạn có thể chọn một trong hai hệ thống lọc sau a. Máy lọc nước RO Máy lọc nước RO với công nghệ lọc thẩm thấu ngược, không chỉ có khả năng loại bỏ các kim loại trong nước mà còn có thể lọc sạch 99% các vi khuẩn, tạp chất độc hại khác. Nước sau là nước tinh khiết, có thể uống trực tiếp. Tuy nhiên các loại máy này công suất lọc thấp, thường chỉ đủ đáp ứng nguồn nước cho nhu cầu uống, không thể đáp ứng đủ nước cho mục đích sinh hoạt hằng ngày. Màng lọc RO giúp loại bỏ 99% các chất độc hại có trong nước. b. Sử dụng các hệ thống lọc nước giếng khoan chuyên dụng Các hệ thống này được thiết kế, sử dụng các vật liệu lọc chuyên dụng xử lý nước nhiễm kim loại, cũng như các vấn đề ô nhiễm khác có trong nước. Nước sau khi qua hệ thống đạt chuẩn nước sinh hoạt của bộ y tế. Hệ thống lọc Viteko xử lý kim loại nặng trong nước hiệu quả. Nếu có bất kỳ thắc mắc, câu hỏi cần được tư vấn, hãy liên hệ với VITEKO qua hotline để được tư vấn và giải đáp. Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng >5g/cm3 như thủy ngân Hg, cadimi Cd, chì Pb, Asen As, Thiếc Sn, Crom Cr, đồng Cu, kẽm Zn, mangan Mn, thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và tích lũy trong cơ thể chúng. Do độ hòa tan trong nước của các kim loại này cao nên chúng có thể hấp thụ tốt vào cơ thể sinh vật, nếu sự tích lũy diễn ra với nồng độ cao và vượt quá giới hạn cho phép có thể gây ra nhiễm độc và tổn hại trầm trọng đến cơ thể sinh vật. Các kim loại nặng đều được tìm thấy tự nhiên trên Trái Đất, và hiện nay sự tích lũy nồng độ cao của chúng đang dần hình thành với số lượng lớn do các hoạt động chung của con người đến từ công nghiệp khai khoáng mỏ, nguồn thải từ các nhà máy khu công nghiệp, các chế phẩm công nông nghiệp. Hình 1 Chu trình đường đi của kim loại nặng trong tự nhiên. Nguyên nhân dẫn đến nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng là gì? Kim loại nặng khi có nồng độ vượt quá 5g/cm3 sẽ là yếu tố ảnh hưởng nguy hiểm đến môi trường nói chung và sức khỏe con người nói riêng bao gồm như suy giảm sự tăng trưởng và phát triển của cơ thể, tổn thương hệ thần kinh cũng như các cơ quan, ung thư hay trong trường hợp cực đoan có thể dẫn đến tử vong. Trẻ em có thể bị hấp thụ kim loại nặng từ thực phẩm cao hơn người lớn do nhu cầu tiêu thụ thức ăn cho cơ thể trẻ em lớn hơn. Các kim loại nặng có thể liên kết các thành phần tế bào quan trọng, như các protein cấu tạo, các enzyme, và các axit nucleic và can thiệp vào chức năng của chúng. Triệu chứng và hiệu quả của việc nhiễm độc kim loại nặng có thể khác nhau tùy theo hợp chất kim loại hoặc kim loại, và liều lượng thời gian tích lũy nhưng kết quả cuối cùng là ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ thần kinh trung ương và ngoại biên, hệ thống tuần hoàn hay cấu trúc cơ thể. Hình 2 Một số biểu hiện khi nhiễm độc kim loại nặng Các quy định về nồng độ kim loại nặng trong nước đã được thiết lập để giảm thiểu tối đa sự phơi nhiễm của con người và môi trường. Đó là quy định về loại cũng như nồng độ giới hạn tối đa cho phép của kim loại nặng có mặt trong nước. Hình 3 Bảng giới hạn nồng độ kim loại nặng tối đa theo cơ quan bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ Hầu hết việc ô nhiễm kim loại nặng hiện nay đến từ ngành công nghiệp hiện đại và nước thải chứa số lượng lớn chất thải kim loại nặng có thể được sản xuất từ nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Quá trình mạ điện và xử lý bề mặt kim loại tạo ra một lượng đáng kể các chất thải chứa các kim loại nặng như Cd, Zn, Pb, Cr, Ni, Cu,… Ngoài ra một số nguồn chất thải kim loại đáng kể khác như sản xuất mạch in thiếc, chì, niken,..., chế biến gỗ Cu, As, Cr,..., sản xuất chất màu vô cơ Cr, Cd,..., chế biến dầu mỏ Ni, Cr,... Những phương pháp xử lý nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng hiệu quả Hiện nay do sự phát triển về kinh tế, kéo theo là sự gia tăng dân số nên số lượng khí thải và nước thải ngày càng bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng từ công nghiệp và giao thông vận tải. Các kim loại nặng nói chung lại khó loại bỏ bằng các phương pháp xử lý nước thải thông thường và nếu chúng xâm nhập vào các nguồn nước sinh hoạt ở mức độ cao hơn giới hạn cho phép sẽ là nguồn gốc của các bệnh hiểm nghèo. Gần đây nhiều phương pháp xử lý kim loại nặng đã được nghiên cứu và phát triển với mục tiêu chi phí thấp, hiệu quả cao đồng thời giảm lượng nước thải và cải thiện chất lượng xử lý. Trong những năm gần đây, phương pháp hấp phụ đã trở thành một trong những biện pháp xử lý hiệu quả, việc tìm kiếm các chất hấp phụ kim loại nặng có chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo liên kết kim loại nặng đã tăng lên. Các chất hấp phụ có thể có nguồn gốc khoáng chất, hữu cơ vật liệu polime, sản phẩm phụ nông nghiệp, chất thải nông nghiệp, sinh học sinh khối. Ngoài ra phương pháp lọc màng cũng ngày càng được sử dụng phổ biến do sự hoạt động đơn giản và hiệu quả như màng siêu lọc UF, màng lọc nano NF, thẩm thấu ngược RO; phương pháp điện phân, xử lý xúc tác quang học cũng là những kỹ thuật sáng tạo và có triển vọng trong công cuộc giảm nồng độ các kim loại nặng trong nước ở mức độ xử lý công nghiệp. Mặc dù có nhiều kỹ thuật có thể áp dụng trong việc xử lý hiệu quả sự ô nhiễm kim loại nặng tuy nhiên với phương án xử lý cho nguồn nước gia đình chúng ta sẽ tìm hiểu một số cách cho phù hợp với nguồn nước hay điều kiện kinh tế, nhu cầu sử dụng riêng. Dưới đây là ba phương pháp phổ biến nhất hiện nay trong xử lý kim loại nặng. Phương pháp kết tủa hóa học Cơ chế của phương pháp này chính là việc bổ sung các hóa chất để làm kết tủa các ion kim loại hòa tan trong nước sau đó loại bỏ chúng bằng hình thức lắng cặn hoặc lọc. Kết tủa hóa học được sử dụng rộng rãi nhất là kết tủa hydroxit. Đối với các ion kim loại nặng có thể dựa vào tính chất hydroxit của chúng không tan trong nước để sử dụng các dung dịch kiềm như NaOH, CaOH2, nâng pH để thu được kết tủa dạng hydroxit. Mn+ + nNaOH → MOHn ↓ + nNa+ 2Mn+ + nCaOH2 → 2MOHn ↓ + nCa2+ *M là ion kim loại nặng Trong quá trình kết tủa hydroxit, bổ sung chất kết dính như phèn, muối sắt, polime hữu cơ có thể làm tăng khả năng loại bỏ các kim loại nặng và mỗi kết tủa hydroxit kim loại sẽ có độ lắng đọng cực đại ở dải pH khác nhau. * Ưu điểm - Đơn giản, dễ sử dụng với nguồn nguyên liệu dễ kiếm - Xử lý được nhiều kim loại cùng lúc với hiệu quả xử lý cao. * Nhược điểm - Tạo ra lượng chất kết tủa thải sau khi lắng cặn - Khó điều chỉnh pH trong nước khi dùng tác nhân kết tủa là dung dịch kiềm. - Không xử lý triệt để khi nồng độ kim loại quá cao. - Giảm hiệu quả xử lý khi có mặt tác nhân tạo phức với hydroxit trong nguồn nước xử lý Ngoài ra dựa vào đặc tính muối không tan của các kim loại nặng, có thể xử lý bằng cách kết tủa muối sunfua tuy nhiên nguy cơ tiềm ẩn của phương pháp này chính là thực hiện kết tủa ở môi trường axit và dễ dẫn đến sự hình thành khí độc H2S. Hơn nữa phương pháp kết tủa muối sunfua kim loại còn có xu hướng hình thành dạng keo tụ gây khó khăn cho vấn đề lắng đọng tách cặn sau đó. Phương pháp hấp phụ Sự hấp phụ hiện nay được công nhận là một phương pháp đạt hiệu quả cao và tính kinh tế trong xử lý nước nhiễm kim loại nặng. Trong xử lý nước, hấp phụ là quá trình hút chất hòa tan lên bề mặt xốp. Vật liệu có khả năng hấp phụ kim loại nặng như than hoạt tính, cát mangan, zeolit, laterit, đá ong, chất hấp phụ hữu cơ, chất hấp phụ sinh học,… Cơ chế chung của hấp phụ là sự tương tác nhờ lúc hút tĩnh điện giữa ion kim loại nặng với các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ hấp phụ vật lý hay là sự liên kết thông qua phản ứng hóa học giữa ion kim loại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ hấp phụ hóa học *Ưu điểm - Xử lý hiệu quả kim loại nặng ở nồng độ thấp và có tính chọn lọc cao. - Đơn giản, dễ sử dụng với nguồn nguyên liệu đa dạng * Nhược điểm - Chi phí xử lý cao. - Định kỳ thay thế hoặc thực hiện tái sinh vật liệu hấp phụ. Phương pháp lọc màng Hiện nay công nghệ lọc màng đã được ứng dụng rất phổ biến trong ngành xử lý nước với các loại màng khác nhau cho thấy rất nhiều hứa hẹn cho việc loại bỏ kim loại nặng vì hiệu quả cao, vận hành dễ dàng và tiết kiệm không gian. Các loại màng được sử dụng để loại bỏ kim loại khỏi nước thải là siêu lọc UF, công nghệ lọc nano NF, thẩm thấu ngược RO, điện thẩm tách,… Sau đây là giới thiệu sơ bộ về một số loại màng lọc - Màng siêu lọc UF Ultra Filtration là màng siêu lọc sợi rỗng thẩm thấu với kích thước lỗ màng từ 0,1~0,001µm do vậy chủ yếu ngăn lại virus, vi khuẩn, bụi, hydroxit kim loại, chất keo, nhũ tương, chất rắn lơ lửng… - Lọc nano NF công nghệ lọc cho phép loại bỏ các vật thể có kích thước từ 0,001- 0,01 µm trở lên ra khỏi nước, ngoài ra vật liệu NF có thể phản ứng với các chất trên bề mặt, hấp phụ, hấp thụ các chất hóa học. - Lọc thẩm thấu ngược RO là công nghệ lọc cho phép loại bỏ các vật thể có kích thước từ 0,0005µm trở lên ra khỏi dung dịch. Áp suất làm việc từ 2-70 bar. Công nghệ RO loại bỏ đến hơn 99 % các muối hòa tan, ion kim loại theo lý thuyết chỉ có phân tử nước có kích thước khoảng 0,0002µm có thể đi qua màng RO Hình 5 So sánh các phương pháp lọc màng Dựa vào tính chất cũng như đặc điểm của mỗi phương pháp lọc, có thể thấy rằng hiện nay công nghệ lọc thẩm thấu ngược RO đang có khả năng loại bỏ cao kim loại nặng trong nước hơn các loại màng lọc khác. Tuy nhiên mỗi loại màng lọc đều có ưu nhược điểm riêng, việc sử dụng hợp lý loại màng lọc cho từng nguồn nước phụ thuộc vào từng điều kiện xử lý cụ thể. Siêu lọc UF Lọc nano NF Thẩm thấu ngược RO Ưu điểm - Tiết kiệm chi phí - Không có nước thải, không dùng điện - Vật liệu lọc không xâm nhập vào nguồn nước - Tiết kiệm chi phí - Loại bỏ được asen khỏi nguồn nước - Không có nước thải, không dùng điện - Công nghệ tiên tiến, dễ sử dụng. - Loại bỏ hoàn toàn tạp chất trong nước - Phù hợp với nhiều nguồn nước khác nhau Nhược điểm - Tuổi thọ màng lọc thấp - Các ion kích thước nhỏ hơn sẽ không bị màng giữ lại. - Cần xác định rõ nguồn nước đầu vào. - Tuổi thọ màng thấp - Muối khoáng và các ion kích thước nhỏ hơn sẽ chui qua lỗ màng. - Cần xác định rõ nguồn nước đầu vào. - Nước sau lọc thiếu khoáng chất. - Có nước thải Hình 6 Bảng so sánh các loại màng lọc Ngoài các phương pháp phổ biến trên, hiện nay còn có nhiều các phương pháp xử lý kim loại nặng khác được sử dụng như trao đổi ion, điện phân, điện thẩm tách, đông và kết tụ, tuyển nổi - Trao đổi ion đã được ứng dụng rộng rãi để loại bỏ kim loại nặng từ nguồn nước. Tuy nhiên, nhựa trao đổi ion phải được tái sinh bằng hóa chất và quá trình tái tạo có thể gây ô nhiễm thứ cấp nghiêm trọng. Và chi phí tốn kém cũng là một nhược điểm của phương pháp này, đặc biệt là khi xử lý một lượng lớn nước có chứa kim loại nặng ở nồng độ thấp. - Sử dụng phương pháp xử lý nước nhiễm kim loại nặng bằng cách đông kết tụ có đặc điểm làm lắng cặn bùn và làm sạch nước tốt. Tuy nhiên, phương pháp này liên quan đến việc tiêu thụ hóa chất và tạo ra khối lượng bùn thải. - Tuyển nổi là biện pháp cung cấp một số ưu điểm hơn so với các phương pháp thông thường như chọn lọc kim loại cao, hiệu quả loại bỏ cao, chi phí vận hành thấp và sản xuất bùn đậm đặc nhưng những bất lợi liên quan đến chi phí đầu tư ban đầu cao, chi phí bảo trì vận hành cao và phù hợp với công suất xử lý nguồn nước quy mô công nghiệp. - Kỹ thuật xử lý nước bằng phương pháp điện phân, điện thẩm tách có ưu điểm nhanh chóng và được kiểm soát tốt đòi hỏi phải có ít hóa chất hơn, giảm năng suất và sản sinh ít bùn hơn. Tuy nhiên, các công nghệ điện hóa liên quan đến đầu tư vốn ban đầu cao và cung cấp điện đắt tiền, điều này hạn chế sự phát triển của nó. Mặc dù các phương pháp này đều thể sử dụng cho việc xử lý nước nhiễm kim loại nặng tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp nào hợp lý hoàn toàn phụ thuộc vào nồng độ kim loại nặng trong nước, thành phần nước, chi phí đầu tư và vận hành, sự tác động đến môi trường và điều kiện thực hiện. Ô nhiễm kim loại nặng trong nước đang là một trong những vấn đề quan trọng nhất trên thế giới khi liên quan trực tiếp đến sức khỏe con người. Để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt hiện nay về môi trường cũng như sức khỏe, rất nhiều phương pháp xử lý nước nhiễm kim loại nặng đã được đưa ra để giải quyết và loại bỏ hoàn toàn . Trong đó các biện pháp kết tủa hóa học, hấp phụ trao đổi ion, lọc màng là nghiên cứu và được ứng dụng thường xuyên nhất hiện nay đặc biệt là phương pháp lọc màng thẩm thấu ngược RO với những ưu điểm vượt trội. Tùy vào nguồn nước cũng như nhu cầu và mối lo ngại về sức khỏe, hãy lựa chọn phương pháp đơn giản, an toàn, tiết kiệm và hiệu quả nhất cho nguồn nước của gia đình. Nhắc đến kim loại nặng là gì, phần lớn chúng ta đều biết rằng chúng cực kỳ có hại đối với sức khỏe con người. Thậm chí, có nhiều người rơi vào tình trạng nguy kịch khi sử dụng nguồn nước nhiễm kim loại nặng. Tuy nhiên đến nay, nhiều người vẫn không biết rõ kim loại nặng là gì cũng như những giải pháp để khắc phục tình trạng nhiễm kim loại ra sao. Do đó, những thông tin được bật mí dưới đây sẽ giúp bạn rất nhiều trong việc bảo vệ sức khỏe của gia loại nặng là gì và những đặc điểm cơ bản nhấtKim loại nặng là gì? Kim loại nặng được quy ước là những nguyên tố có khối lượng riêng trên 5g/cm3, thường thể hiện tính kim loại ở nhiệt độ phòng và có số lượng nguyên tử khá loại nặng cũng là tập hợp các chất có thể gây ô nhiễm cho môi trường, đặc biệt là nguồn nước sinh hoạt. Bản thân các kim loại nặng này chứa yếu tố nhiễm bẩn rất lớn và chứa nhiều độc tố độc hại. Do đó, khi tồn tại trong môi trường, chúng có thể gây độc với nồng độ thấp hoặc cực kỳ độc cho cơ thể con người khi nhiễm loại nặng là gì và những đặc điểm cơ bản nhấtTuy nhiên, trên thực tế, kim loại nặng không phải lúc nào cũng độc. Vai trò của kim loại nặng là gì? Một trong những vai trò của kim loại nặng chính là các chất cần thiết cho việc trao đổi chất, sản sinh năng lượng diễn ra bên trong cơ thể con người. Tuy nhiên, chúng chỉ tốt khi ở một hàm lượng cho phép nhất định. Trong trường hợp quá định mức cho phép, những kim loại này sẽ trở nên cực độc hại và ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng của con loại nặng có thể được chia thành 3 nhóm, dựa theo tính chất của chúng ở nhiệt độ thường, bao gồm– Nhóm kim loại độc như Pb, Hg, Zn, Cr, Cd, Ni, Cu, As, Sn, Co,…– Nhóm kim loại quý như Ag, Au, Ru, Pd, Pt,…– Nhóm kim loại phóng xạ U, Am, Th, Ra,…Một số kim loại nặng độc hại nhất trong nướcThạch tín AsenAsen là một chất độc nguy hiểm có trong nướcThạch tín hay Asen là nguyên tố có ký hiệu hóa học là As. Trong tự nhiên, thạch tín có trong cả nước, đất, không khí và thực tín cực độc, được mệnh danh là “Vua của các loại chất độc”. Người trưởng có thể tử vong khi chỉ uống một lượng asen nhỏ bằng nửa hạt ngô. Loại á kim này thâm nhập vào cơ thể con người qua 3 con đường da, hô hấp và ăn có 2 dạng tổng hợp chất hữu cơ và vô cơ. Ở dạng hợp chất hữu cơ, asen có độc tính ít hơn so với ở dạng hợp chất vô cơ. Với nồng độ thấp thì Asen có khả năng kích thích sự sinh trưởng nhưng Asen nồng độ cao sẽ gây nhiễm độc cho động thực Quy chuẩn của Bộ Y tế, lượng Asen cho phép là 10 µg/L đối với nước uống trực tiếp và ngưỡng cho phép là 50 µg/L đối với nguồn nước là kim loại nặng cực độc ảnh hưởng đến chất lượng nướcChì có ký hiệu hóa học là Pb, cũng được xếp là một trong những kim loại nặng nhất tồn tại trong người có thể bị ngộ độc kim loại nặng khi nhiễm Chì vào cơ thể. Thông qua đường hô hấp, nguồn thức ăn và nước uống, Chì đi vào cơ thể con người sẽ phát tán chất độc đến hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên và tác động tới hệ enzim có nhóm hoạt động chứa khác, ở trong cơ thể, Chì ít bị đào thải ra ngoài mà cứ tích tụ dần dần rồi mới gây độc. Nhiễm độc kim loại nặng Chì ở mức độ nhẹ, con người có thể mắc các bệnh như đau bụng, viêm khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai biến, ảnh hưởng đến sinh sản… còn nhiễm độc mức độ nặng có thể dẫn đến tử với nước uống đóng chai, nước uống trực tiếp và nước ngầm, hàm lượng Chì cho phép là 10 µg/L dựa theo quy chuẩn về nước sinh hoạt của Bộ Y Tế.CadmiumNguồn nước nhiễm Cadmium sẽ rất độc hại để uốngCadmium hay Cadimi có ký hiệu hóa học là Cd, là một kim loại nặng được dùng nhiều trong ngành công nghiệp luyện kim, sản xuất pin và đồ nhựa. Đây cũng là một trong những kim loại nặng nhất có trong nguồn nước sử dụng hiện đi vào cơ thể người qua thuốc lá, thức ăn, nước uống và hô hấp. Dựa theo Quy chuẩn của bộ Y tế, hàm lượng cho phép trong nước uống của Cadmium là 3 µg/L và trong nước ngầm là 5 µg/ ngânThủy ngân là kim loại nặng độc hại nhất có trong nướcThủy ngân là kim loại nặng nhất có trong nước mà ta cần chú ý. Tính độc của thủy ngân Hg phụ thuộc vào dạng hóa học. Thủy ngân là kim loại nặng có ánh bạc, ở dạng nguyên tố có đặc tính tương đối trơ và không có độc. Nhưng ở nhiệt độ thường, thủy ngân rất dễ bay hơi và gây độc cho người hít trong nước, metyl thủy ngân là dạng có độc tố cao nhất, có thể làm phân liệt các nhiễm sắc thể và ngăn chặn quá trình phân chia của tế bào. Trẻ em nếu bị ngộ độc kim loại nặng thủy ngân sẽ bị phân liệt và co giật không chủ động, thậm chí nhiễm độc não, suy nhược thần kinh, mù lòa hoặc suy Quy chuẩn của Bộ Y tế quy định, thủy ngân được phép có trong nước với hàm lượng là 6 µg/L đối với nước uống đóng chai và đối với nước ngầm là 1 µg/ hòa vào nguồn nước từ nước thải công nghiệpCrom có trong nước dưới 2 dạng là Cr III và CrVI. Trong khi Crom III không có độc tố thì ngược lại Crom VI lại gây độc cho động thực vật. Kim loại này từ lượng nước thải của các nhà máy mạ điện, nhuộm thuộc da, mực in, chất nổ,… hòa lẫn vào trong nguồn nước trong môi người sử dụng nguồn nước có chứa Crom vượt ngưỡng quy định sẽ dẫn đến mắc các bệnh nghiêm trọng như viêm gan, viêm thận, loét dạ dày, ung thư phổi…Quy chuẩn về hàm lượng Crom cho phép đối với nguồn nước uống đóng chai và nước ngầm của bộ Y tế là 50 µg/ nguyên nhân gây ra tình trạng nước nhiễm kim loại nặngKim loại nặng có thể tồn tại ở nhiều môi trường khác nhau, nguy hiểm nhất là ở nguồn nước vì chúng ta sử dụng nguồn nước hàng ngày trong sinh hoạt như tắm giặt, nấu nướng và thậm chí là uống trực tiếp,… Nếu nước sinh hoạt chứa kim loại nặng sẽ trở thành “vũ khí giết người” đe dọa đến mạng sống của chính chúng ta. Vậy bạn có biết nguyên nhân khiến nước bị nhiễm kim loại nặng là gì hay không?Những nguyên nhân gây ra tình trạng nước nhiễm độc kim loại nặngMột số nguyên nhân tiêu biểu có thể kể đến nhưCác loại thiết bị máy móc, độ vật sử dụng công nghệ sau khi hỏng hóc không được tiêu huỷ, xử lý theo đúng quy trình. Do đó, những kim loại nặng có từ các đồ vật này thâm nhập vào nguồn nước, thức ăn bằng nhiều cách khác chất thải khai thác, nước rỉ ở các bãi rác phế thải hoặc từ các khu công nghiệp cao trong thành phố nhưng chưa được xử lý triệt để chảy về sông ngòi, kênh rạch, ảnh hưởng trực tiếp từ các nguồn nước sinh hoạt được bơm loại nặng trong đất lâu ngày sẽ ảnh hưởng đến mạch nước ngầm, từ đó sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt nước con chứa kim loại nặng gây ra những nguy hại gì cho con người?Những tác hại mà nước chứa kim loại nặng gây ra sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của chúng ta. Vì hàm lượng lớn kim loại nặng có trong nước nhưng rất khó nhận biết bằng mắt thường, do đó khi vô tình sử dụng chúng ta sẽ gặp những biến chứng nguy hại đến sức khỏe. Vậy tác hại của nước chứa kim loại nặng là gì? Chúng có thực sự đáng sợ như cách nhiều người vẫn nói hay không?Nước chứa kim loại nặng gây ra những nguy hại gì cho con người?Gây ra bệnh itai itaiItai Itai là một căn bệnh từng rất phổ biến tại Nhật Bản nhưng lại không được quá nhiều người Việt Nam biết đến. Đây là một chứng bệnh có thể là xốp xương khớp, khiến chúng trở nên giòn và dễ gãy nếu như vận động mạnh. Theo thời gian, xương ngày càng trở nên yếu đi và người nhiễm bệnh gần như không thể di chuyển bình thường. Thậm chí họ còn phải chịu đựng những cơn đau đớn kéo nhân gây ra chứng bệnh này chính là Cadmium, một dạng kim loại nặng tồn tại trong nước. Đặc biệt, kim loại này không cần thiết đối với sinh thái của con người nên dù chỉ ở nồng độ thấp, độc tính chúng mang lại cũng vô cùng lớn. Camium được xem là một trong các kim loại nặng có khả năng gây hại rất lớn đối với sức khỏe của con người. Không chỉ xương khớp, chúng còn có thể ảnh hưởng đến các bộ phận khác như nội tạng, hệ thần kinh, sinh lý,…Tổn thương nội tạng và hệ thần kinhChromium, Đồng, Niken, Kẽm, Asen đều là những kim loại có giá trị trong sản xuất công nghiệp. Nhưng mặt trái chính là chúng có thể khiến nội tạng bị tổn thương và ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thần kinh trung ương. Khi hàm lượng kim loại này tồn tại quá nhiều trong cơ thể, chúng sẽ khiến da bị viêm loét, chức năng của gan và thận đều bị đình trị. Không chỉ vậy, hệ thần kinh cũng trở nên rối loạn và suy thương nội tạng và hệ thần kinhTrong một vài trường hợp, bạn còn có thể rơi vào tình trạng nôn mửa, cơ thể kiệt sức, đi đứng không vững. Bên cạnh đó, Niken cũng có tác hại xấu khi chúng làm ảnh hưởng đến hoạt động của hồng cầu, là tác nhân dẫn đến nguy cơ mắc bệnh ung thư ở người. Do đó nếu dùng nước bị nhiễm kim loại nặng, sức khỏe của mạnh sẽ không thể đảm bảo và trường hợp xấu nhất chính là mất hưởng đến sinh lý, thai nhiĐáp án cho câu hỏi tác hại của kim loại nặng là gì còn có việc gây ảnh hưởng đến sinh lý, thai nhi. Thuỷ ngân có trong nước khi xâm nhập vào cơ thể sẽ ảnh hưởng đến hoạt động sinh lý của cơ thể. Quá trình trao đổi và tổng hợp các chất yếu đi khiến các cơ quan khác không được bổ sung đầy đủ các chất cần thiết để cung cấp năng lượng cho cơ thể. Đặc biệt, đối với phụ nữ mang thai thì thai nhi chính là nơi chịu ảnh hưởng nhiều huỷ tế bào sinh họcKhi lượng kim loại nặng đưa vào cơ thể càng lớn thì những tác hại chúng gây ra lại càng kinh khủng. Theo đó, chúng có thể phá huỷ tế bào sống và làm cản trở quá trình nhân đôi tế bào. Điều này không chỉ khiến cơ thể suy nhược mà còn gia tăng nguy cơ bị tấn công từ các yếu tố có hại bên huỷ tế bào sinh họcPhương pháp xử lý kim loại nặng trong nướcĐể đảm bảo an toàn cho chất lượng cuộc sống sinh hoạt hàng ngày thì những cách làm sạch nước dính kim loại nặng đang nhận được sự quan tâm của rất nhiều người hiện nay. Tuy nhiên bạn có biết cách xử lý hiệu quả kim loại nặng là gì hay không? Dưới đây là những phương pháp phổ biến nhất được nhiều người lựa chọnXử lý sinh họcXử lý sinh học nước kim loại nặng là gì? Bản chất của phương pháp xử lý sinh học chính lại lợi dụng hoạt động của các loại vi khuẩn để xử lý những nguồn bị nhiễm kim loại nặng. Một số loại thuỷ sinh đang được nhiều người lựa chọn sử dụng hiện nay có thể kể đến như Phigateites, Lemna, Eichhornia hay Azolla, Typha, …Nhưng xử lý kim loại nặng bằng vi sinh vật lại tương đối hạn chế theo mục đích sử dụng. Vì sau khi xử lý kim loại nặng trong nước, những sinh vật này không thể chuyển hóa hay biến mất. Lâu dần, khi số lượng thuỷ sinh vượt ngưỡng mức định cho phép, chúng lại thành yếu tố gây hại. Do đó, quá trình xử lý kim loại nặng bằng vi sinh vật chỉ được dùng cho các loại nước thải, không thể dùng cho nước pháp xử lý kim loại nặng trong nướcXử lý bằng công nghệ giàn mưaNếu bạn muốn biết phương pháp hiệu quả nhất xử lý nước uống nhiễm kim loại nặng là gì thì công giàn mưa có lẽ là một cái tên bạn nên tìm hiểu. Vì cách áp dụng đơn giản và chi phí cũng không cao nên chúng được sử dụng khá phổ biến. Khi áp dụng, các kim loại nặng có trong nước sẽ bị tiến hành Oxy hóa ngay trong nước và tạo thành các kết tủa. Những kết tủa này sẽ đóng cặn lại bên dưới bình chứa, không còn lơ lửng trong máy lọc nước điện giảiKhi tìm hiểu cách xử lý nước nhiễm kim loại nặng là gì thì chắc chắn bạn sẽ thấy các dòng máy lọc nước điện giải được nhắc đến rất nhiều. Thiết bị này đang được đánh giá là một trong những cách lọc kim loại nặng trong nước không chỉ hiệu quả mà từ đó còn có thể tạo ra nhiều cấp độ nước quý máy lọc nước điện giảiNhờ vào thiết kế bộ lọc đặc biệt, nước đầu vào sau khi qua bộ phận lọc không chỉ loại sạch bụi bẩn mà kim loại nặng cũng sẽ được giữ lại. Nguồn nước được lọc xong không chỉ sạch, tinh khiết mà còn cực giàu khoáng chất. Tiếp đến, chúng sẽ được dẫn vào bình điện phân và phân tách thành những phân tử nước mới nhỏ và giàu vi khoáng hơn rất nhiều. Việc sử dụng loại nước điện giải này thường xuyên sẽ cực kỳ tốt và có lợi cho sức mua máy điện giải loại bỏ kim loại nặng ở đâu?Không chỉ muốn biết phương pháp lọc nước kim loại nặng là gì mà nhiều người còn quan tâm đến chất lượng nước được sử dụng trong sinh hoạt hiện nay. Và với những giá trị lớn lao mang lại, các loại máy lọc điện giải trở thành sản phẩm cực hot được mọi người săn đón. Vậy bạn có biết nên mua những dòng máy này ở đâu chính hãng chất lượng hay không?Nên tìm mua máy lọc nước điện giải chính hãng ở đâu bạn có biết?VITAMIA hiện đang là một đơn vị phân phối máy lọc nước điện giải hàng đầu nhận được sự tin tưởng lớn từ khách hàng. Tại đây, chúng tôi chuyên nhập khẩu các dòng máy chất lượng cao đến từ Nhật Bản và có hoá đơn chứng từ xác thực. Đặc biệt, Vitamia cũng có rất nhiều dịch vụ tư vấn, hỗ trợ nhằm mang tới cho khách hàng những dịch vụ tuyệt vời nhất. Đó là lý do vị thế của Vitamia trên thị trường vẫn luôn vững vàng ở top hiểu kim loại nặng là gì và sự nguy hại của chúng khi ở trong nước là điều cần thiết với mỗi người. Thông quá đó, bạn sẽ luôn chủ động được trong việc bảo vệ sức khỏe của chính bản thân và những người xung quanh. Do đó, nếu muốn tìm mua máy lọc nước điện giải để nâng cao khả năng xử lý nước nhiễm kim loại, bạn có thể liên hệ với VITAMIA theo Hotline 056 919 8888 hoặc website nhé. Mục Lục Mở đầu Trong một vài thập kỷ gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của đất nước, nghành công nghiệp Việt Nam đã có những tiến bộ không ngừng cả về số lượng các nhà máy cũng chủng loại các sản phẩm và chất lượng cũng ngày càng được cải thiện. Nghành công nghiệp phát triển đã đem lại cho nhân dân những hàng hóa rẻ hơn mà chất lượng không thua kém so với hàng ngoại nhập là bao nhiêu. Ngoài ra, ngành công nghiệp cũng đóng một vai trò đáng kể trong nền kinh tế quốc dân. Bên cạnh nhữn 97 trang Chia sẻ huyen82 Lượt xem 2188 Lượt tải 5 Tóm tắt tài liệu Kim loại nặng và biện pháp xử lý, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trêng tác động tích cực do nghành công nghiệp mang lại thì cũng phải kể đến những tác động tiêu cực. Một trong những mặt tiêu cực đó là các loại chất thải do các nghành công nghiệp thải ra ngày càng nhiều làm ảnh hưởng đến môi trường sống và sức khoẻ của người dân. Môi trường sống của người dân đang bị đe dọa bởi các chất thải công nghiệp, trong đó vấn đề bức xúc nhất phải kể đến nguồn nước. Hầu hết các hồ, ao sông, ngòi đi qua các nhà máy công nghiệp ở Việt Nam đều bị ô nhiễm đặc biệt là các hồ ao trong các đô thị lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Một trong những nguyên nhân làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước ở Việt Nam là nước thải công nghiệp có chứa kim loại nặng như thủy ngân, chì, kẽm, đồng, crôm, nikel... ảnh hưởng của các kim loại này gây ra rất lớn ngay cả khi chúng ở nồng độ rất thấp do độc tính cao và khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể sống. Các nguồn chính thải ra các kim loại nặng này là từ các nhà máy cơ khí, nhà máy luyện kim, nhà máy mạ và các nhà máy hóa chất... Tác động của kim loại nặng tới môi trường sống là rất lớn, tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam việc xử lý các nguồn nước thải chứa kim loại nặng từ các nhà máy vẫn chưa có sự quan tâm đúng mức. Bởi các nhà máy ở Việt Nam thường là có quy mô sản xuất vừa và nhỏ do vậy khả năng đầu tư vào các hệ thống xử lý nước thải là hạn chế. Hầu hết các nhà máy chưa có hệ thống xử lý hoặc hệ thống xử lý quá sơ sài do vậy nồng độ kim loại nặng của các nhà máy thải ra môi trường thường là các hệ thống sông, hồ đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Theo đánh giá của một số các công trình nghiên cứu hầu hết các sông, hồ ở hai thành phố lớn là Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, và một số thành phố có các khu công nghiệp lớn như Bình Dương nồng độ kim loại nặng của các sông ở các khu vực này đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 3 đến 4 lần [32]. Có thể kể đến các sông ở Hà Nội như sông Tô lịch, sông Nhuệ nơi có nhiều nhà máy công nghiệp, ở thành phố Hồ Chí Minh là sông Sài Gòn và kênh Nhiêu Lộc, kênh Sài Gòn ... Trước hiện trạng trên, đòi hỏi phải có những phương pháp thích hợp, hiệu quả để xử lý kim loại nặng nhằm tránh và hạn chế những tác động xấu của nó đến môi trường và sức khỏe cộng động. Nội dung của đồ án Phần I Tổng quan về nước thải chứa kim loại nặng Phần II Giới thiệu một số các phương pháp xử lý kim loại Phần III Nghiên cứu, thăm dò khả năng sử dụng chất hấp phụ sinh học có nguồn gốc từ chất thải thủy sản chitosan để xử lý kim loại nặng Cr6+ Kết luận Phần I Tổng quan về kim loại nặng trong nước thải CHƯƠNG I GIớI THIệU SƠ LƯợC Về KIM LOạI NặNG Giới thiệu sơ lược về kim loại nặng Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3. Các kim loại quan trọng nhất trong việc xử lý nước là Zn, Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, As, ... Một vài các kim loại trong số này có thể cần thiết cho cơ thể sống bao gồm động vật, thực vật, các vi sinh vật khi chúng ở một hàm lượng nhất định như Zn, Cu, Fe... tuy nhiên khi ở một lượng lớn hơn hoặc nhỏ hơn nó sẽ trở nên độc hại. Những nguyên tố như Pb, Cd, Ni không có lợi ích nào cho cơ thể sống. Những kim loại này khi đi vào cơ thể động vật hoặc thực vật ngay cả ở dạng vết cũng có thể gây độc hại. Trong tự nhiên, kim loại nặng tồn tại trong ba môi trường môi trường khí, môi trường nước và môi trường đất. Trong môi trường khí, kim loại nặng thường tồn tại ở dạng hơi kim loại. Các hơi kim loại này phần lớn là rất độc, có thể đi vào cơ thể con người và động vật khác qua đường hô hấp. Từ đó gây ra nhiều bệnh nguy hiểm cho con người và động vật. Trong môi trường đất thì các kim loại nặng thường tồn tại ở dưới dạng kim loại nguyên chất, các khoáng kim loại, hoăc các ion... Kim loại nặng có trong đất dưới dạng ion thường được cây cỏ, thực vật hấp thụ làm cho các thực vật này nhiễm kim loại nặng… Và nó có thể đi vào cơ thể con người và động vật thông qua đường tiêu hóa khi người và động vật tiêu thụ các loại thực vật này. Trong môi trường nước thì kim loại nặng tồn tại dưới dạng ion hoặc phức chất... Trong ba môi trường thì môi trường nước là môi trường có khả năng phát tán kim loại nặng đi xa nhất và rộng nhất. Trong những điều kiện thích hợp kim loại nặng trong môi trường nước có thể phát tán vào môi trường đất hoặc khí. Kim loại nặng trong nước làm ô nhiễm cây trồng khi các cây trồng này được tưới bằng nguồn nước có chứa kim loại nặng hoặc đất trồng cây bị ô nhiễm bởi nguồn nước có chứa kim loại nặng đi qua nó. Do đó kim loại nặng trong môi trường nước có thể đi vào cơ thể con người thông qua con đường ăn hoặc uống. Bảng Một số các kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đến cơ thể sống Tên kim loại nặng Khối lượng phân tử g Khối lượng riêng g/cm3 ảnh Hưởng đến thực vật ảnh hưởng đến động vật Pt 195 21,4 Độc - Hg 200,56 13,59 Độc Độc Pb 207 11,34 Độc Độc Cu 64 8,92 Cần thiết Độc Cần thiết Độc Co 59 8,9 - Cần thiết Ni 59 8,9 Độc Cần thiết Cd 112 8,65 Độc Độc Fe 56 7,86 Cần Cần thiết Cr 52 7,2 Cần thiết Độc Cần thiết Mn 55 7,2 Cần thiết Độc Cần thiết Zn 65 7,14 Cần thiết Các quá trình sản xuất công nghiệp, quá trình khai khoáng, quá trình tinh chế quặng, kim loại, sản xuất kim loại thành phẩm... là các nguồn chính gây ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước. Thêm vào đó, các hợp chất của kim loại nặng được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp khác như quá trình tạo màu và nhuộm, ở các sản phẩm của thuộc da, cao su , dệt, giấy, luyện kim, mạ điện và nhiều nghành khác... cũng là nguồn đáng kể gây ô nhiễm kim loại nặng. Khác biệt so với nước thải nghành công nghiệp, nước thải sinh hoạt thường có chứa trong nó một lượng kim loại nhất định bởi quá trình tiếp xúc lâu dài với Cu, Zn, hoặc Pb của đường ống hoặc bể chứa. Sự tồn tại của kim loại nặng ở trong nước thải sinh hoạt do các tác nhân trong các mỹ phẩm dùng để trang điểm, rửa mặt... Một vài hóa chất được sử dụng trong nông nghiệp cũng làm gia tăng ô nhiễm kim loại nặng như Cu được thêm vào thức ăn cho lợn và được bài tiết ra một lượng lớn bởi các loài động vật. Kim loại nặng được phân loại nói chung là chất độc hại hoặc rất độc hại đối với các động vật sống dưới nước hoặc rất nhiều các loài thực vật mặc dù ngay cả khi với mỗi loài hoặc một nhóm loài có liên quan gần gũi tới nhau thì chúng đều có độ nhạy cảm với ảnh hưởng của kim loại là khác nhau. Chỉ một phần nhỏ các tác động của kim loại nặng đối với các thực vật nhỏ thủy sinh được biết đến. Tuy nhiên các loại tảo, các loài động vật nhỏ không có xương sống, các loài các loại được nghiên cứu rộng rãi. Nói chung trong môi trường nước thì kim loại nặng có thể được liệt kê sẵp xếp theo thứ tự giảm độc hại như sau Hg, Cd, Cu, Ni, Pb, Cr, Co [20].... Tuy nhiên sự sắp xếp này chỉ là tương đối và các vị trí của các nguyên tố này trong chuỗi sẽ rất khác nhau với từng loài, từng điều kiện và đặc điểm môi trường. Phân chia theo sự khác biệt về đặc tính của độ nhạy cảm với các kim loại, độc tính của các kim loại rất đa dạng với các điều kiện môi trường chính bởi vì ảnh hưởng của điều kiện môi trường khác nhau lên các đặc tính của từng kim loại. Nghiên cứu ảnh hưởng, hậu quả của kim loại nặng trong nước tới sinh thái thường gặp những cản trở bởi thực tế là các tạp chất ô nhiễm khác luôn luôn có mặt, do đó khó có thể xác định được mức độ ô nhiễm hay hậu quả của các kim loại có trong nước thải gây nên với môi trường sinh thái. Trong môi trường thì các kim loại nặng tồn tại trong các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ. Có một vài bằng chứng cho thấy rằng khi trong nước thải có chứa các hợp chất hữu cơ thì độc tính của kim loại đối với các động thực vật sống giảm đi. Tuy nhiên cũng có khi sự tồn tại một số các hợp chất hữu cơ mà sự có mặt của nó cùng với các kim loại nặng lại làm tăng thêm độc tính của kim loại nặng đó. Ví dụ như metyl thủy ngân. Đối với con người một số các kim loại khi tồn tại một hàm lượng nhất định trong cơ thể con người sẽ có ích, tuy nhiên khi nồng độ của các kim loại này lớn hoặc thấp hơn mức cho phép thì nó sẽ là chất độc gây rối loạn trong cơ thể con người và tạo ra các bệnh nguy hiểm như rối loạn cơ quan thần kinh, phá hủy gan, thận hoặc gây ra các bệnh ung thư... Kim loại nặng trong môi trường nước Ion kim loại nặng trong môi trường nước thường kết hợp với các thành phần khác để chuyển về trạng thái bền hơn. Trong nước chúng thường bị hyđrat hóa tạo ra lớp vỏ là các phân tử nước che chắn nó với các phân tử không phải là nước ở xung quanh để trở về trạng thái bền hơn. Lớp vỏ hyđrat này thường là hình cầu mà ion kim loại nằm ở trung tâm, các phân tử nước bao xung quanh được gọi là lớp vỏ. Các phân tử nằm sát với ion kim loại nhất thì chúng có tương tác với ion kim loại mạnh nhất, các lớp tiếp sau thì yếu hơn và trong một khoảng cách nào đó thì sẽ không có tương tác. Quá trình hyđrat hóa có thể được coi là quá trình tạo phức với nhân trung tâm là ion kim loại và các phối tử là các phân tử nước. Thông thường số phối trí của hấu hết các kim loại là 6. Các ion kim loại mang điện tích dương do vậy dưới tác dụng của lực đẩy tĩnh điện các nguyên tử hiđro của các phân tử nước nằm sát với các ion kim loại bị đẩy ra, và như vậy làm cho các phân tử nước nằm sát các ion kim loại có tính axit cao hơn khả năng nhường proton cao hơn so với các phân tử nước ở ngoài dung dịch. Quá trình nhường proton này đã tạo thành các phức chất hyđroxo, oxo hay hyđro oxo kim loại tức là các sản phẩm hyđroxit, oxit hay oxit hyđroxit hỗn hợp. Quá trình này gọi là quá trình thủy phân của kim loại, ion kim loại với nước. Như đã trình bày, việc tách proton ra khỏi các phân tử nước nằm sát các ion kim loại là nhờ vào lực đẩy tĩnh điện, tức là phụ thuộc vào điện tích của các ion kim loại và khoảng cách giữa chúng với các phân tử nước. Do vậy ion kim loại nào có điện tích càng cao thì khả năng tách proton càng lớn. Đối với các ion có cùng điện tích thì ion nào có kích thước ion càng nhỏ thì lực tĩnh điện tạo ra bởi nó với proton càng mạnh do mật độ điện tích của các ion này cao hơn so với các ion cùng điện tích. Với các ion có điện tích là +1 các kim loại kiềm, lực tương tác giữa chúng với các proton lớp vỏ không đủ để tách proton này ra. Do vậy các ion kim loại có điện tích +1 chỉ tồn tại ở trạng thái hiđrat hóa. Với các ion có điện tích là +2 thì lực tương tác có mạnh hơn, tuy nhiên nó chỉ có khả năng đẩy proton ra ở vùng pH cao tức là các phân tử nước xung quanh có khả năng tiếp nhặn proton cao, ở trong nhóm này thì các ion kim loại có kích thước nhỏ, mật độ điện tích lớn có khả năng đẩy các proton và tạo thành các hiđroxit kim loại. M2+. 6H2O = M2+. + H+ M2+. = MOH +H+ Đối với các ion kim loại có điện tích là +3, lực tương tác của chung đủ mạnh để tách cả 3 proton ở điều kiện pH trung hòa, thậm chí có thể tách được cả proton thứ tư khi ở pH cao, ví dụ như sắt III ở pH > 8,5. Fe3+. 6H2O đ FeOH2+.5H2O đ FeOH2+. 4H2O đ FeOH đ FeOH Đối với các ion có điên tích là 4 hay cao hơn, việc tách các proton ra hết sức dễ dàng, chúng có thể tách cả 2 proton trong một phân tử nước và tạo thành các phức oxo Cr2O72-, CrO42-, MnO4- ... CHƯƠNG II Giới thiệu một số các kim loại nặng và các ảnh hưởng của chúng lên cơ thể hữu cơ sống và con người Crom CTHH Cr Cr3+, Cr6+ Nguồn phát sinh Crom nói chung được biết đến trong trang trí của các sản phẩm mạ crom. Hầu hết các quặng crom sản xuất được sử dụng trong sản xuất thép không rỉ. Tuy nhiên, crom kim loại là chất không độc hại, chỉ các hợp chất của crom dưới dạng ion Cr3+, Cr6+ mới có độc tính. Trong môi trường nước, crom chủ yếu xuất hiện dưới dạng Cr3+, Cr6+. Cr6+ xuất hiện trong nước thải dưới dạng các hợp chất CrO42- pH >7 Cr2O72- pHÊ 7. Các hợp chất của crom được thêm vào nước làm lạnh để ngăn chặn sự ăn mòn. Chúng cũng được sử dụng trong các quá trình sản xuất như + Tạo màu, nhuộm + Tananh hóa + Điện cực nhôm và các quá trình mạ kim loại và mạ điện khác + Trong các nghành công nghiệp hóa chất Trong các quá trình mạ trong công nghiệp thì nghành sản xuất ô tô sản xuất ra nhiều các sản phẩm mạ crom nhất. Nguồn chính của việc thải các hợp chất crom là các axit crom được sử dụng trong quá trình mạ. Cr3+ xuất hiện trong nước thải phần lớn là do quá trình khử Cr6+ trong nước thải công nghiệp. Tuy nhiên trong các nước thải mạ vẫn có chứa Cr3+ kể cả khi chưa khử. Độc tính Crom khi ở nồng độ nằm ngoài khoảng cho phép đi vào cơ thể con người sẽ gây ra những tác hại + Khi bị nhiễm độc crom ở nồng độ thấp thì người nhiễm độc sẽ cảm thấy có vị kim loại, ớn lạnh, đau cơ. + Crom được tích lũy trong gan thận, gây tổn thương gan thận và làm tổn thương các cơ quan khác. Tiêu chuẩn cho phép của Crom trong nước Theo tiêu chuẩn của tổ chức WHO nồng độ cho phép của Crom trong nước uống là 0,05 mg/l, ở Việt Nam nồng độ crom cho phép trong nước sinh hoạt là 0,05 mg/l. Đồng CTHH Cu Cu+, Cu2+ Nguồn phát sinh Nguồn thải chính của đồng trong nước thải công nghiệp là nước thải quá trình mạ và nước thải quá trình rửa, ngâm trong bể có chứa đồng. Các bể làm bằng đồng và đồng thau thường bị các axit mạnh, trong các quá trình chứa, đựng các dung dịch, oxi hóa làm đồng tan vào trong dung dịch. Còn trong các quá trình mạ, đồng được sử dụng làm nguyên liệu chính hoặc chỉ là lớp phủ cho các kim loại như vàng, bạc ... Đồng trong nước thải thường tồn tại dưới các dạng các muối Cu2+ như CuCl2, CuSO4 ... hoặc tồn tại dưới dạng các muối phức. Ví dụ như khi đồng được kết hợp với kiềm Na OH tạo ra Na2[CuOH4]. Độc tính Đồng có độc tính cao đối với hầu hết các thực vật thủy sinh, ở nồng độ thấp Ê 0,1 mg/l, nó đã gây ra ức chế không cho các loài thực vật này phát triển. Ngoài ra đồng còn có khả năng làm mất muối bởi vậy làm giảm khả năng thẩm thấu của tế bào. Đối với độc tính của đồng lên thực vật thủy sinh thì đồng chỉ đứng sau thủy ngân. Đối với các loài cá nước ngọt thì đồng cũng gần như là kim loại có độc tính nhất chỉ sau thủy ngân. Ngưỡng độc của đồng là LC50 = 0,017 - 1 mg/l, tùy thuộc vào điều kiện môi trường và từng loài. Đồng ít độc hơn đối với các loài cá biển vì khả năng tạo phức cao của đồng đối với các muối có trong nước biển, các phức này có thể là các phức kết tủa hoặc các phức được tạo ra này ít nguy hiểm hơn. Đối với con người thì đồng không quá độc bởi sự kết hợp trung gian của đồng giữa các axit mạnh và axit yếu. Cũng không có bằng chứng nào chứng tỏ đồng là chất gây ung thư cho con người. Tuy nhiên cũng như các kim loại nặng khác, khi ở nồng độ cao, đồng có thể tích luỹ vào các bộ phận trong cơ thể như gan, thận ... và gây tổn thương đối với các cơ quan này. Chì CTHH Pb Pb2+ Nguồn phát sinh * Nguồn gốc tự nhiên Hàm lượng chì trong vỏ trái đất 10-20 mg/kg. Trong nước ngầm và nước mặt nồng độ của chì không vượt quá 10 mg/l. Trong không khí lượng chì đưa vào khí quyển khoảng tấn/năm, trong đó 80-90% bắt nguồn từ chất phụ gia akyl chì. * Nguồn nhân tạo Lượng chì tiêu thụ trên thế giới ngày một tăng do vậy lượng chì thải ra môi trường ngày càng lớn. Các nguồn thải ra chì chính là + Khai thác quặng có chứa chì như mỏ chì sunfit PbS, chì cacbonat PbCO3 và chì sunfatPbSO4... +Tinh luyện Chì + Sản xuất pin, acquy có sử dụng điện cực chì + Xử dụng xăng có pha chì + Quá trình luyện thép + Sản xuất chất màu + Thuốc trừ sâu có sử dụng Pb + Và một số các quá trình khác Độc tính Các tác động của chì lên quá trình sinh hóa, đặc biệt lên quá trình tổng hợp heme cả ở người lớn và trẻ em. Khi nồng độ chì trong máu cao người ta thấy + Tăng tỷ lệ protoporphyrin tự do ở hồng cầu + Tăng đào thải coproporhyrin và axit d- aminolevulinicd-ALA trong nước tiểu. Do vậy d- ALA không được tích luỹ trong cơ thể. + Do thiếu heme để tổng hợp hemoglobin nên gây bệnh thiếu máu khi nồng độ chì lên tới 1,92 mmol/l 40mg/dl + Chì ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ sinh sản và máu của con người và động vật. Chì được tích luỹ trong xương, mề và máu. + Trẻ em dễ bị ngộ độc chì hơn người lớn vì cơ thể của trẻ em hấp thụ chì dễ dàng hơn và ít có khả năng đào thải chúng . * Dấu hiệu và triệu chứng + Sau một vài tháng tiếp xúc với chì ở nồng độ thấp kém thông minh, mất trí, da tái do thiếu máu, chán ăn, đau đầu, nôn, đau bụng, mệt mỏi, có vị kim loại trong miệng. + Với nồng độ cao có thể bị nôn dữ dội, đau khớp, cổ tay, bàn chân rã rời, co giật, đau bụng. Tiêu chuẩn cho phép của Pb trong nước Người ta xác định khi nồng độ trong máu dưới 25mg/dl thì giảm chỉ số thông minh IQ. Nhưng cho đến nay những nghiên cứu chưa có đủ số liệu để xác định chính xác giá trị ngưỡng độc của chì. Giá trị ngưỡng dao động trong khoảng 10- 15 mg/dl. Nếu nồng độ chì trong máu lớn hơn 30 mg/dl thì xuất hiện sự suy giảm tốc độ dẫn truyền ngoại biên của người. Nếu lớn hơn 40 mg/dl có thể dẫn đến rối loạn chức năng vận động và chức năng của hệ thần kinh thưc vật. Tiêu chuẩn PTWI = 0,025 -0,05 mg Pb/kg cân nặng cơ thể /tuần. Nồng độ cho phép tối đa của chì trong nước uống của tổ chức WHO là 0,05 mg/l. Tiêu chuẩn cho phép của chì trong nước sinh hoạt của Việt Nam là 0,05 mg/l. ngân CTHH Hg.Hg, Hg+, Hg2+ Nguồn phát sinh * Nguồn gốc tự nhiên Thủy ngân tự nhiên chủ yếu do quá trình thoát khí của vỏ trái đất và sự phun trào núi lửa. Thủy ngân có nguồn gốc tự nhiên đưa vào môi trường 2700-6000 tấn/năm. * Nguồn gốc nhân tạo Hàng năm thế giới khai thác khoảng tấn thủy ngân kim loại. Trong quá trình khai thác một phần thủy ngân bị mất trong môi trường và có phần thải trực tiếp vào khí quyển. Một số các nguồn sau cũng đóng góp vào ô nhiễm môi trường do thủy ngân như +Luyện quặng kim loại sunfit +Tinh luyện vàng +Sản xuất xi măng +Thiêu chất thải rắn + Trong đời sống người ta sử dụng thủy ngân vào nhiều công việc như làm catot trong điện phân muối NaCl. Sản phẩm xút của quá trình điện phân bị ô nhiễm bởi thủy ngân. Người ta ước tính khi sản xuất 1tấn sản phẩm sẽ thải khoảng 450g thủy ngân vào môi trường. + Trong công nghiệp sản xuất các dụng cụ đo lường có sử dụng thủy ngân. + Tinh luyện vàng + Trong nha khoa dùng hỗn hợp Cu-Hg để hàn răng có thể chứa tới 70% thủy ngân. + Thủy ngân được dùng trong một số loại mỹ phẩm nhất là đối với người da đen để làm sáng da. * Các dạng của thủy ngân trong môi trường sống và cơ thể con người Thủy ngân tồn tại trong môi trường tự nhiên và cơ thể sống của con người dưới dạng Hg nguyên tố, các hợp chất của Hg+ và Hg2+. + Độ tan của thủy ngân tăng dần theo thứ tự Hg nguyên tố Tt MA Trong đó Mn+ ion kim loại Am- tác nhân gây kết tủa Tt tích số tan. Trong phương pháp này người ta có thể sử dụng nhiều các nhân để tạo kết tủa với kim loại như S2-, SO42-, PO43-, Cl-, OH- ... nhưng trong đó S2-,OH- được sử dụng nhiều nhất vì nó có thể tạo kết tủa dễ dàng với hầu hết các kim loại, còn các ion PO43-, SO42-, Cl- ... chỉ tạo kết tủa với một số các ion kim loại nhất định do vậy chúng chỉ được dùng khi dòng thải chứa đơn kim loại hoặc một vài kim loại nhất định. Đối với mỗi kim loại khác nhau có pH thích hợp để kết tủa khác nhau tùy thuộc vào khả năng tạo kết tủa của MOHn và tùy thuộc vào nồng độ các kim loại có trong nước thải cần xử lý. Trong nước thải chứa kim loại thường tồn tại dưới dạng ion ở nhiều dạng khác nhau có những hợp chất hoặc chất dễ kết tủa nhưng có những chất khó kết tủa hoặc cực độc hại như các hợp chất của Cr6+ ta phải tiến hành xử lý biến đổi các chất đó về dạng ít độc hơn và dễ kết tủa hơn. Quá trình oxi hóa khử Như đã nói ở trên, để xử lý kim loại nặng trong nước bằng phương pháp kết tủa có hiệu quả thì ta cần phải chuyển các kim loại khó có khả năng kết tủa với tác nhân làm kết tủa và có tính cực độc về dạng dễ kết tủa hơn và ít độc hơn. * Cơ chế M hóa trị n + tác nhân oxi hóa khử = Mhóa trị m +chất mớinếu có M kim loại dưới dạng hợp chất hoặc ion. * Các tác nhân sử dụng phải thỏa mãn các yêu cầu sau + Có tính oxi hóa hoặc khử đảm bảo có thể chuyển hóa hết được kim loại về dạng mong muốn. + Không tạo ra các chất mới có độc tính hoặc khó xử lý. + Kim loại sau quá trình phải ở dạng phù hợp, dễ xử lý cho quá trình tiếp theo quá trình tạo kết tủa. + Các tác nhân dễ kiếm, dễ sử dụng và rẻ tiền. + Càng tạo ra ít chất mới càng tốt. * Ta có thể xét một ví dụ là khử Cr6+ có trong nước thải có nhiều trong nước thải mạ điện thành Cr3+ Cr6+ tồn tại trong nước thải dưới dạng CrO42- nếu ở trong môi trường kiềm, hoặc Cr2O72- nếu ở trong môi trường axit. Cr6+ là chất oxi hóa mạnh và các hợp chất của nó có độc tính cao như đã trình bày ở phần I do vậy trong quá trình xử lý nước thải có chứa Cr6+ người ta thường phải có biện pháp xử lý để chuyển Cr6+ thành Cr3+ Cr6+ + 3e = Cr 3+ Các chất thường dùng để khử Cr6+ là Fe SO4, NaHSO3, các hợp chất có chứa S ... * Phản ứng + Nếu dùng tác nhân là FeSO4 6 FeSO4 + H2Cr2O7 + 6 H2SO4 = 3Fe2SO43 + Cr2SO43 + 7H2O hoặc 2CrO3 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = 3Fe2SO43 + Cr2SO43 + 6H2O + Nếu dùng tác nhân là NaHSO3 2H2Cr2O7 + NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr2SO43 + 3Na2SO4 + 8H2O hoặc 4CrO3 + 6NaHSO3 +3 H2SO4 = 2 Cr2SO43 +3 Na2SO4 + 6H2O + Nếu dùng tác nhân là Na2S H2Cr2O7 + 3Na2S + 6H2SO4 = Cr2SO43 + 3Na2SO4 + 7H2O +3S Tùy vào từng điều kiện, hoàn cảnh của từng nhà máy khác nhau mà ta có thể lựa chọn phương pháp xử lý cho thích hợp. Dựa trên các phản ứng trên ta có thể đưa ra phương trình động học của phản ứng khử Cr rpư = r tốc độ phản ứng k hằng số tốc độ phản ứng a,b,c các hằng số được xác định bằng thực nghiệm CK nồng độ chất khử trong thời điểm xác định trong phản ứng. CH nồng độ H+ trong phản ứng Ccr nồng độ Cr6+ trong thời điểm xác định Qua phương trình trên ta thấy pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình. Trên cơ sở thực nghiệm, các số liệu đã cho thấy khoảng pH phù hợp cho quá trình 1- 5 tối ưu là 3. ở pH bằng 3, hiệu suất quá trình thường đạt từ 85-100%. Đặc biệt với 3 chất Na2S, FeSO4, NaHSO3 với nồng độ thích hợp của các chất này ở pH =3 thì hiệu suất có thể đạt tới 99,99 %. Điều này thuận lợi cho việc loại bỏ Cr6+ trong nước. Như vậy với việc đã xác định được khoảng pH tối ưu cho quá trình thì coi như trong quá trình pH =3 không đổi, phương trình động học có thể rút gọn lại rpư = k. Để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì lượng chất khử đưa vào thường lớn hơn nhiều lần lượng cần phản ứng, do vậy trong nhiều trường hợp ta có thể coi nồng độ chất khử là không đổi. Do vậy phương trình động học có thể viết lại rpư = = Dựa vào các thông số thực nghiệm và giải bằng phương pháp bình phương tối thiểu ta có thể xác định được phương trình động học của phản ứng. * Cách xác định lượng hóa chất tiêu hao trong xử lý Cr6+ Lấy 100 ml nước thải có chứa CrO3 thêm H2SO4 làm môi trường, sau đó đem chuẩn độ bằng dung dịch chứa chất tác nhân oxi hóa hoặc khử ví dụ như NaHSO3 0,1M ta có đến khi dung dịch chuyển từ màu nâu đỏ sang màu xanh nhạt. Lượng NaHSO3 cần dùng là g NaHSO3 Vậy Vl nước thải cần dùng g NaHSO3 Trong đó X là lượng chất chuẩn độ tiêu tốn 104 khối lượng phân tử của NaHSO3 Từ đây ta có thể xác định lượng hóa chất cần cho vào để xử lý nước thải một cách hợp lý nhất, tránh lãng phí. + Tương tự như vậy ta tính với khi sử dụng FeSO4 , Na2S..... Trong nhiều kết quả thực nghiệm trong nhiều công trình của các tác giả khác nhau, người ta đã cho thấy rằng việc sử dụng FeSO4 để khử Cr6+ là tốt nhất và kinh tế nhất. Lượng hóa chất FeSO4 cần thiết để khử Cr6+ ít hơn 4-5 lần thậm chí tới 10 lần nếu sử dụng các hóa chất khác. Quá trình kết tủa Sau khi đã dùng phương pháp để chuyển các kim loại về dạng dễ xử lý và ít độc hơn thì ta tiến hành phương pháp kết tủa. * Kết tủa dùng OH ở một vùng pH nhất định pH >7 các kim loại kết hợp với OH- tạo thành các hiđroxit kim loại kết tủa Cu2+ + 2OH- = CuOH2¯ Cd2+ + 2OH- = CdOH2¯ Ni2+ + 2OH- = Ni OH2¯ Cr3+ + 3OH- = Cr OH3¯ Fe3+ + 3OH- = Fe OH3¯ Zn2+ + 2OH- = ZnOH2¯ Nguyên tắc để tạo kết tủa là [Mn+].[OH-]n > Tt MOHn Bảng pH tại điểm bắt đầu kết tủa của các kim loại Ion pH Ion pH Fe +3 2,0 Cd +2 6,7 Cu +2 5,3 Co +2 6,9 Cr +3 5,3 Zn +2 7,0 Fe +2 5,5 Mg +2 7,3 Pb +2 6,0 Mn +2 8,5 Ni +2 6,7 Ag + 9 pH trong quá trình phải đảm bảo để quá trình có thể tạo kết tủa dễ dàng, thuận lợi. Để tạo pH > 7 ta có thể dùng các chất có tính kiềm như NaOH, KOH, CaOH2.... Để cho kinh tế, người ta thường sử dụng CaOH2 vì chất này vừa rẻ, dễ kiếm lại cho hiệu quả tốt. Tuy nhiên phương pháp này thường không hiệu quả đối với các kim loại kết tủa khác nhau lớn, đặc biệt là đối với các kim loại có khả năng tạo phức khi ở pH lớn. Đây là một trong những nhược điểm lớn nhất của phương pháp kết tủa dùng OH- Bảng trên chỉ nêu mức pH tối thiểu có thể để kết tủa các kim loại nặng. ở mức pH này độ kết tủa của các kim loại không phải là cực đại. *Kết tủa Sunfit Cd2+ + S 2- = CdS ¯ Ni2+ + S 2- = NiS ¯ Zn2+ + S 2- = ZnS ¯ Cu2+ + S 2- = CuS ¯ 2Ag+ + S 2- = Ag2S ¯ Pb2+ + S 2- = PbS ¯ Fe2+ + S 2- = FeS ¯ Tương tự như kết tủa dùng OH để tạo kết tủa thì [Mn+]2.[S2-]n > Tt MSn/2 nếu n chia hết cho 2. Còn nếu n không chia hết cho 2 thì [Mn+]2.[S]n >TtM2Sn Đồ thị Khả năng hòa tan của hiđroxit kim loại theo pH Nhìn trên đồ thị trên ta thấy các kim loại thường kết tủa cực đại ở pH =9-11. Khi pH tăng quá khoảng này thì độ kết tủa giảm do các kim loại này có thể tạo phức khi ở mức pH cao, tức là nồng độ kiềm cao phức này có thể là phức của ion kim loại với một chất khác không phải chỉ với OH- ZnOH2 + 2OH- = [ZnOH4]2- CuOH2 + 2OH- = [CuOH4]2- Ưu nhược điểm của phương pháp * Ưu điểm + Đơn giản, dễ sử dụng + Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ kiếm + Chất lượng nước sau xử lý đáp ứng được chất lượng B TCVN 5495- 1995 + Xử lý được cùng lúc nhiều kim loại + Xử lý được nước thải đối với các nhà máy có quy mô lớn * Nhược điểm + Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để + Tạo ra bùn thải kim loại + Tốn kinh phí như vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý + Khi sử dụng tác nhân tạo kết tủa là OH- thì khó điều chỉnh pH đối với nước thải có chứa kim loại nặng lưỡng tính Zn. Chương II Phương pháp sinh học Như đã nói ở trên thì phương pháp sinh học là một trong những phương pháp có nhiều hứa hẹn mang lại những hiệu quả tích cực cho việc xử lý kim loại nặng. Đặc biệt tại Việt Nam ngày càng có nhiều hơn các công trình nghiên cứu về ứng dụng của phương pháp sinh học trong xử lý nước thải có chứa kim loại nặng. Sở dĩ phương pháp sinh học đang ngày được quan tâm bởi vì nhưng ưu điểm nổi trội của nó so với các phương pháp khác như tính gần gũi với tự nhiên, ít tạo ra các ô nhiễm thứ cấp, đặc biệt là rẻ tiền vì có thể tận dụng các loài sinh vật trong tự nhiên. Nhiều các loài sinh vật trong tự nhiên đã đươc các nhà khoa học phát hiện và ứng dụng trong xử lý nước thải kim loại. Hiện nay, trong phương pháp sinh học, xử lý nước thải có chứa kim loại nặng có 4 phương pháp xử lý chính như đã nêu ở trên + Hấp thu sinh học + Chuyển hóa sinh học + Phương pháp sử dụng lau sậy + Phương pháp sử dụng các quá trình enzym Phương pháp hấp thu sinh học Định nghĩa phương pháp hấp thu sinh học Phương pháp hấp thu sinh học là phương pháp sử dụng các loài sinh vật trong tự nhiên hoặc các loại vật chất có nguồn gốc sinh học có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu nhận bên trong các tế bào của chúng các kim loại nặng khi đưa chúng vào môi trường nước thải có chứa kim loại nặng. Hiện nay người ta đã tìm ra nhiều loại sinh vật có khả năng hấp thu các kim loại nặng đặc biệt là các loại thực vật thủy sinh như bèo lục bình, rong đuôi chó, bèo tấm, bèo ong, rong xương cá và các loài tảo, vi tảo, nấm... Nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu và chứng minh được hiệu quả của các loài thực vật trên trong xử lý nước thải. Ví dụ như cây Bèo lục bình có khả năng hấp thụ Pb, Cr, Ni, Zn, Fe trong nước thải chứa kim loại mạ. Trong khi đó thì rong đuôi chó và bèo tấm lại có thể giảm thiểu được Fe, Cu, Pb, Zn có trong Hồ Bảy Mẫu. Nói chung, phương pháp xử lý kim loại nặng bằng phương pháp hấp thu sinh học là phương pháp còn khá mới mẻ và nhiều tiềm năng. Giới thiệu phương pháp vi tảo trong xử lý nước thải Phương pháp vi tảo là một trong những phương pháp đầy hứa hẹn trong việc xử lý kim loại nặng. Mặc dù phương pháp sử dụng vi tảo đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu từ lâu tuy nhiên đây là phương pháp khá mới mẻ ở Việt Nam. Một số các nghiên cứu đã được bắt đầu và đã thu được kết quả khá khả quan. Một số các chủng vi tảo đã được nghiên cứu và thu được các kết quả khả quan như Chlorella, Stichococcus, Anabaena, Aphanocapsa, Nostoc... Bảng Một số loài vi tảo có khả năng xử lý kim loại nặng Loại tảo Kim loại nặng Hệ số nồng độ Tảo Silic Zn Chlroococus paris Zn,Cu ,Cd 4000 Chlorella pyrenoidosa Cd Chlorella sp. Cu, Cd, Ni 2500 Cladophora glomerata Pb 16000 * Cơ chế của phương pháp hấp thu kim loại nặng sử dụng vi tảo Cơ chế của phương pháp hấp thụ kim loại nặng bằng phương pháp vi tảo là khá phức tạp và có thể khác nhau đối với các loại vi tảo khác nhau. Nhìn chung nó có thể xảy ra theo cơ chế Quá trình hấp thu kim loại nặng bởi vi tảo có thể được chia làm 2 pha + Pha thứ nhất Gọi là pha hấp phụ sinh học. Tương tự như hấp phụ trong hóa học, hấp phụ trong sinh học cũng tuân theo định luật Langmuir và Freudlich có nghĩa là nồng độ kim loại nằm trên bề mặt tế bào có mối quan hệ tuyến tính đối với nồng độ kim loại nằm trong nước thải. Vì tảo được cấu tạo từ polysaccarit, cellulose, acid uronic và các protein do vậy rất dễ tạo liên kết với các kim loại nặng, chúng đóng vai trò như các tâm hấp phụ, kết nối các kim loại nặng vào mạch của chúng đặc biệt là polysaccarit và protein. Các liên kết tham gia vào quá trình này là liên kết cộng hóa trị và liên kết ion. Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình này là ảnh hưởng của các ion lạ, của pH, và mật độ tế bào. + Pha thứ hai Gọi là hấp thu nội bào hay sự tích tụ sinh học. Sự hấp thu nội bào rất mẫn cảm với sự thiếu ánh sáng. Thực chất của sự hấp thu nội bào này cũng là liên kết tạo phức của kim loại trong nhân tế bào. Các kim loại này được giữ trong nhân tế bào. Do vậy, nồng độ kim loại trong nội bào có thể gấp nhiều lần so với nồng độ kim loại nặng bên ngoài. Với sự liên kết trong nội bào này khi nồng độ kim loại nặng trong nội bào tăng cao cũng có thể làm chết một số loại vi tảo tuy nhiên một số khác vẫn phát triển tốt sau khi hấp thu một lượng lớn các kim loại nặng. Do vậy tốc độ hấp thu nội bào phụ thuộc rất lớn vào trạng thái tế bào và thành phần tế bào. Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình hấp thu nội bào trạng thái tế bào, thành phần chất dinh dưỡng. * Một số điểm cần lưu ý khi sử dụng vi tảo trong nước thải có chứa kim loại nặng + Như chúng ta đã biết, kích thước của vi tảo là khá nhỏ bé, do vậy việc thu hồi sinh khối là khá khó khăn. Để khắc phục điều này, người ta đã dùng kĩ thuật cố định tảo sử dụng các loại chất mang khác nhau nhằm cố định tảo tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu hồi sinh khối dẫn đến dễ thu hồi kim loại nặng. + Trước khi xử lý kim loại nặng có sử dụng vi tảo thì nước thải phải được loại bỏ các chất độc có hại cho vi tảo. * Ưu nhược điểm của phương pháp vi tảo * Ưu điểm + Nhiều loại vi tảo có khả năng hấp thu kim loại cao, nồng độ kim loại bên trong tế bào gấp nhiều nghìn lần so với bên ngoài. + Diện tích bề mặt riêng lớn do vậy làm cho chúng rất hiệu quả trong việc loại trừ và tái thu hồi kim loại nặng trong nước thải. + Có khả năng thích nghi trong một khoảng pH và nhiệt độ rộng do vậy có thể xử lý kim loại nặng trong một khoảng pH rộng. + Có thể loại bỏ một cách chọn lọc các ion kim loại nặng có nồng độ thấp, trong nhiều trường hợp chỉ còn 1ppm. + Có khả năng xử lý nước thải có lưu lượng lớn với tốc độ nhanh. + Đơn giản, dễ vận hành, chi phí thấp. + Không gây ra các chất ô nhiễm thứ cấp. + Trong quá trình sinh hóa tảo còn thu nhận một lượng lớn CO2, giảm hiệu ứng nhà kính, sử dụng các chất dinh dưỡng hữu cơ trong nước thải làm giảm BOD trong nước. * Nhược điểm + Mỗi loại tảo chỉ có khả năng hấp thu một số kim loại nhất định do vậy khó có thể xử lý nước thải có chứa nhiều kim loại. + Vì phương pháp hiện nay còn mới nên chưa phát hiện ra được nhiều chủng tảo có khả năng xử lý kim loại nặng. + Khi sử dụng phương pháp vi tảo, như đã nêu ở trên do kích thước nhỏ của vi tảo dẫn đến khó thu hồi sinh khối do vậy cần phải có chất mang. Khâu này là khâu tốn kém nhất. + Nước thải chứa nhiều thành phần khác nhau, có thể có độc tính cao đối với vi tảo bởi vậy trước khi đưa nước thải vào xử lý bằng vi tảo thì cần phải xử lý sơ bộ trước để loại các chất có độc với vi tảo. Do vậy phương pháp sử dụng vi tảo nói riêng và phương pháp sinh học nói chung chỉ tham gia được vào giai đoạn xử lý cấp II và cấp III. vọng ứng dụng của phương pháp hấp thu sinh học trong ứng dụng vào xử lý kim loại nặng Phương pháp hấp thu sinh học là một phương pháp rất mới mẻ đặc biệt là ở Việt Nam, phương pháp này hứa hẹn nhiều tiềm năng trong việc xử lý kim loại nặng. Đây là một lĩnh vực hội tụ nhiều bộ môn khoa học như sinh lý, sinh hóa thực vật, nông hóa thổ nhưỡng, canh tác nông nghiệp, vi sinh vật học và di truyền học. Phương pháp này có những ưu thế như + Rẻ tiền, vật liệu dễ kiếm + Đơn giản, chi phí vận hành thấp + Có khả năng xử lý kim loại nặng với hiệu quả cao + Có tính chọn lọc cao + Giảm độ phì dưỡng của nước thải + Sử dụng CO2 trong quá trình sinh hóa, do vậy có thể giảm hiệu ứng nhà kính. + Có thể tạo cảnh quan môi trường xung quanh đối với một số loài thực vật như cây hoa loa kèn, hoa huệ. Ngoài những ưu thế nói trên tuy nhiên phương pháp này còn gặp rất nhiều thách thức khó khăn + Mỗi loài sinh vật chỉ có khả năng hấp thu một số kim loại nhất định + Phương pháp sinh học thường chỉ phù hợp đối với giai đoạn xử lý cấp II và cấp III + Đối với một số loài thực vật thủy sinh đòi hỏi một không gian xử lý rộng Phương pháp chuyển hóa sinh học Cũng như các phương pháp sinh học khác, phương pháp xử lý kim loại nặng bằng chuyển hóa sinh học đang còn khá mới mẻ đặc biệt là ở Việt Nam. Hiện nay ở Việt Nam hầu như chưa có công trình nghiên cứu nào nghiên cứu về khả năng xử lý kim loại nặng bằng chuyển hóa sinh học. Trên thế giới phương pháp này đã được quan tâm từ cách đây khá lâu và cũng đạt được một số kết quả nhất định. Nhiều chủng vi sinh vật và các enzym đã được phát hiện là có khả năng chuyển hóa các kim loại nặng về dạng ít độc hại hơn. Tuy nhiên phương pháp này có khó khăn lớn là hầu hết các chủng vi sinh vật và enzym được phát hiện là có khả năng chuyển hóa kim loại nặng thì ít khi được công bố, do vậy việc áp dụng của phương pháp này vào thực tế còn hạn chế. Xử lý kim loại nặng bằng phương pháp chuyển hóa sinh học có thể theo 2 cách sau + Các vi sinh vật enzym trực tiếp chuyển hóa các kim loại nặng ở dạng độc về dạng ít độc hơn hoặc không độc. + Nguời ta có thể sử dụng gián tiếp bằng cách chuyển hóa một chất khác không phải kim loại về dạng có thể kết hợp với kim loại nặng để tạo ra chất ít độc hơn hoặc dễ xử lí hơn. Ví dụ người ta có thể sử dụng các vi khuẩn và enzym để chuyển hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh về S2-, sau đó các kim loại có thể kết hợp với S2- tạo thành các chất kết tủa. Phương pháp chuyển hóa kim loại nặng bằng phương pháp chuyển hóa trực tiếp Các kim loại nặng thường chuyển hóa các kim loại nặng bằng cách sử dụng các enzym có chức năng oxi hóa hoặc khử để chuyển hóa kim loại về dạng ít độc hơn. Ví dụ sử dụng vi khuẩn pseudomonas để khử ion Hg2+ có độc tính về dạng Hgo không độc. Nhiều kim loại nặng cũng được xử lý bằng cách này như FeIII, MnIV, CrVI, Se VI, AsV. Phương pháp chuyển hóa sinh học gián tiếp để xử lý kim loại nặng Phương pháp chuyển hóa sinh học gián tiếp để xử lý kim loại nặng là sử dụng các vi sinh vật enzym để chuyển hóa các chất hóa học thành một dạng có thể kết hợp được với các kim loại nặng để tạo kết tủa. Một trong các chất thường hay được sử dụng trong cách xử lý này là sunfat SO42- . Bằng cách sử dụng vi khuẩn chuyển hóa SO42- để chuyển hóa về dạng S2-, và từ đó các kim loại nặng sẽ kết hợp với S2- tạo kết tủa. Tương tự như vậy, người ta sử dụng các vi khuẩn chuyển hóa photphat, chuyển hóa các hợp chất photpho hữu cơ về dạng photphat PO43-. Ví dụ như vi khuẩn Citrobacter tổng hợp Photphat từ glycerol 2- photphat. Ngoài hai cách trên, người ta còn sử dụng kết hợp cả hai phương pháp để xử lý kim loại nặng. Ban đầu sẽ dùng các chủng vi khuẩn để chuyển hóa các chất ở dạng độc ví dụ như Cr6+ về dạng ít độc hơn Cr3+, sau đó dùng chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa tổng hợp photphat hay sunfit có thể là chính chủng ban đầu. Ưu nhược điểm của phương pháp * Ưu điểm + Vì vi khuẩn, enzym là rất đa dạng và phong phú do vậy phương pháp xử lý kim loại nặng bằng phương pháp chuyển hóa sinh học là rất hứa hẹn. + Thân thiện với môi trường + Nếu dùng cách chuyển hóa gián tiếp có thể xử lý chất thải ô nhiễm sunfat + Xử lý tốt đối với một số kim loại. * Nhược điểm + Vì các chủng vi khuẩn là những thực thể hữu cơ sống do vậy phải cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho chúng. + Dễ bị ảnh hưởng của môi trường, do vậy dễ bị nhiễm độc đối với một số chất có chứa trong nước thải do vậy phương pháp này cũng chỉ sử dụng được ở giai đoạn 2 hoặc 3. + Mỗi loại enzym hay vi khuẩn chỉ có thể xử lý đối với 1 hoặc 1 số kim loại nhất định. + Chỉ xử lý được các kim loại khi chúng ở nồng độ tương đối nhỏ. Phương pháp sử dụng lau sậy Phương pháp sử dụng lau sậy để xử lý nước thải chứa kim loại nặng là một hướng đi mới. Phương pháp này đã được nghiên cứu ở Việt Nam thông qua một số công trình khoa học và đã thu được những kết quả lạc quan. Thực ra phương pháp lau sậy đã được nghiên cứu từ lâu trên thế giới bắt đầu khoảng vào thập kỷ 70 tại Châu âu trong các công trình tìm kiếm những thực vật thủy sinh đầm lầy có khả năng xử lý kim loại nặng. Phương pháp sử dụng lau sậy để xử lý nước thải có chứa kim loại nặng là một phương pháp đầy triển vọng bởi lau sậy có thể phát triển rất nhanh và ngay cả dưới nhiệt độ khắc nghiệt như khi nó bị chôn vùi trong tuyết. Cơ chế của phương pháp sử dụng lau sậy Cơ chế xử lý kim loại nặng bằng phương pháp sử dụng bãi lau sậy là rất phức tạp, nó bao gồm nhiều cơ chế khác nhau. Nhưng tựu chung lại có thể tóm tắt như sau nó dựa trên sự tác động đồng thời của bộ rễ, cây và hệ sinh vật có trong đất. Bộ rễ cây sẽ cung cấp ôxi cho các vi sinh vật sống trong đất hoạt động ôxi hóa phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước và các kim loại nặng một phần sẽ đi vào cơ thể của các loài vi sinh vật, các loài sinh vật này có thể sử dụng các kim loại nặng này như một chất dinh dưỡng hoặc có thể chỉ là hấp thu vào cơ thể chúng, một phần khác sẽ được rễ thân của cây lau sậy hấp thu. Ngoài ra thân cây và bộ rễ của các cây lau sậy kết hợp thành một lớp đệm đóng vài trò như một lớp lọc, khi nước thải đi qua lớp đệm này nó sẽ được lọc sạch các chất cặn lơ lửng. Bộ rễ của lau sậy rất phát triển do vậy nhờ bộ rễ này mà khả năng hấp thu các chất dưỡng của lau sậy rất lớn, nhờ đó khả năng làm sạch nước thải khi sử dụng lau sậy là tương đối cao. Ưu nhược điểm của phương pháp sử dụng lau sậy * Ưu điểm +Giống như các phương pháp sinh học khác thì phương pháp sử dụng lau sậy có ưu điểm là thân thiện với môi trường. +Việc thiết kế hệ thống bãi lau sậy hợp lý sẽ tạo ra một môi trường tốt cho các loài chim cư trú, tạo một khu vực xanh cho nhà máy. +Chi phí thực hiện thấp, không phải sử dụng điện năng hoặc hóa chất. +Hệ thống này không sản sinh ra mùi hôi và tiếng ồn. +Xử lý kim loại nặng hiệu quả. +Có thể xử lý nước thải có lưu lượng lớn. * Nhược điểm + Yêu cầu diện tích xử lý lớn, do vậy không phù hợp với đối với các nhà máy nhỏ. Triển vọng ứng dụng phương pháp lau sậy ở Việt Nam Triển vọng ứng dụng phương pháp lau sậy ở Việt Nam là rất lớn. Với ưu thế là có điều kiện khí hậu và địa hình phù hợp để lau sậy có khả năng phát triển mạnh. Như đã nêu ở trên thì phương pháp này tương đối hiệu quả mà chi phí thực hiện lại thấp, đây là một điểm quan trọng đối với một nước đang phát triển và còn nghèo như Việt Nam chúng ta. Hơn nữa phương pháp này còn rất thân thiện với môi trường có thể tạo ra một môi trường xanh xung quanh các nhà máy, nhờ đó làm môi trường không những của nhà máy mà còn cả các vùng lân cận xung quanh nhà máy trong sạch hơn. Với tình hình hiện nay đối với các nhà máy có mặt bằng rộng, khi xử lý nước thải nói chung và nước thải chứa kim loại nặng nói riêng thường phải sử dụng những phương pháp hóa lý vừa đắt tiền lại vừa phải xử lý các chất thải thứ cấp sinh ra sau quá trình xử lý, do vậy phương pháp lau sậy là một phương pháp thay thế khá hiệu quả và thích hợp. Chương III Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion Phương pháp hấp phụ Hấp phụ là quá trình hút khí bay hơi hoặc chất hòa tan trong chất lỏng lên bề mặt chất rắn xốp gọi là quá trình hấp phụ. Phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong xử lý nước thải nói chung và nước thải chứa kim loại nặng nói riêng. Phương pháp hấp phụ được sử dụng khi xử lý nước thải chứa các hàm lượng chất độc hại không cao. Quá trình hấp phụ kim loại nặng xảy ra giữa bề mặt lỏng của dung dịch chứa kim loại nặng và bề mặt rắn. Hiện nay người ta đã tìm ra nhiều loại vật liệu có khả năng hấp phụ kim loại nặng như than hoạt tính, than bùn, các loại vật liệu vô cơ như oxit sắt, oxit mangan, tro bay, xỉ than, bằng các vật liệu polyme hóa học hay polyme sinh học. Cơ chế quá trình hấp phụ Trong hấp phụ thường diễn ra 2 kiểu hấp phụ + Hấp phụ vật lý được thực hiện bởi các tương tác yếu và thuận nghịch giữa các phân tử và các tâm hấp phụ trên bề mặt than hoạt tính. + Hấp phụ hóa học được thực hiện bởi các liên kết hóa học. Quá trình hấp phụ vật lý đối với chất hấp phụ và các ion kim loại nặng trong nước thường xảy ra nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại này với các tâm hấp phụ. Mối liên kết này thường là yếu và không bền. Tuy nhiên chính vì yếu do vậy quá trình giải hấp phụ để hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và thu hồi các kim loại diễn ra thuận lợi. Quá trình hấp phụ hóa học xảy ra nhờ các phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kim loại nặng và các nhóm chức của tâm hấp phụ, thường là các ion kim loại nặng phản ứng tạo phức đối với các nhóm chức trong chất hấp phụ. Mối liên kết này thường là rất bền và khó bị phá vỡ, do vậy rất khó cho quá trình giải hấp phụ. Sau khi thực hiện hấp phụ để xử lý các chất độc trong nước nói chung và kim loại nặng nói riêng thì người ta thường tiến hành nhả hấp phụ để hoàn nguyên, tái sinh đối với các loại vật liệu hấp phụ có giá trị, và nhất thiết phải có kích thước đủ lớn để có thể hoàn nguyên được chất hấp phụ và trong nhiều trường hợp có thể thu hồi những cấu tử quý. Tái sinh chất hấp phụ Khi chất hấp phụ đã bão hòa người ta tiến hành nhả hấp thụ để tái sinh vật liệu hấp phụ và đôi khi có thể thu hồi các chất có giá trị. * Tái sinh bằng phương pháp vật lý + Nhờ nhiệt độ người ta thường dùng hơi nước bão hòa hay hơi quá nhiệt, hoặc bằng khí trơ nóng. + Nhờ phương pháp trích ly nhả pha lỏng bằng các chất hữu cơ có nhiệt độ sôi thấp và dễ chưng bằng hơi nước như metanol, benzen, toluen... * Tái sinh bằng phương pháp hóa học Trong một số trường hợp, trước khi tái sinh các chất bị hấp Các file đính kèm theo tài liệu này

xử lý kim loại nặng