Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 08/01/2008 00:12 (GMT+7)

Các công nghệ đơn giản để tách asen khỏi nước sinh hoạt

Asen gặp trong tự nhiên trong đá, ở dạng này nó không độc nhưng khi tiếp xúc với nước và không khí nó tạo thành dung dịch asenat (As +5) và asenit (As +3) gây độc hại với cây cối, động vật và con người. Asenat dễ khử nhưng asenit rất khó khử.

Tất cả các công nghệ để tách asen đều dựa vào một số quá trình hoá học cơ bản sau:

- Oxy hoá - khử, quá trình này không tách được asen ra khỏi dung dịch nhưng nó thường được dùng để tối ưu hoá các quá trình khác.

- Kết quả là quá trình đưa tác nhân hoá học vào để asen chứa trong nước tạo thành hợp chất rắn có độ tan thấp như canxi asenat... các chất rắn này sau đó được tách ra bằng lắng, lọc. Khi đưa chất kết tụ vào, các hợp chất hoà tan khác cũng bị kết tủa, đây là hiện tượng đồng kết tủa.

- Hấp phụ và trao đổi ion: các vật chất rắn như bông kết sắt hydroxyt, nhôm hydroxyt có ái lực rất mạnh với asen hoà tan. Asen bị hút mạnh vào chất hấp phụ này và có thể tách hiệu quả nó khỏi dung dịch. Trao đổi ion được xem là một dạng đặc biệt của quá trình hấp phụ, trong đó ion cần thu hồi sẽ trao đổi với ion chứa trong nhựa trao đổi ion.

- Tách rắn/ lỏng là quá trình tách các chất đã kết tủa, đồng kết tủa, hấp phụ và nhựa trao đổi ion ở dạng rắn ra khỏi pha nước bằng cách lắng, lọc.

- Tách bằng màng bán thấm, màng này có tác dụng như thiết bị lọc phân tử để tách asen hoà tan cũng như các hợp chất hoà tan khác.

- Tách bằng sinh học, ở đây vi khuẩn đóng vai trò là chất xúc tác cho nhiều quá trình đã nêu ở trên.

- Đun sôi không tách được asen khỏi nước.

Các công nghệ để tách asen đều sử dụng một vài quá trình trên hoặc kết hợp với nhau hoặc kế tiếp nhau; ngoài việc tách asen, các quá trình trên còn tách được các tác nhân không mong muốn khác như vi khuẩn, độ đục, màu, mùi, độ cứng, phôtphat, fluorit, nitrat, sắt, mangan và các kim loại nặng khác.

Hầu hết các công nghệ tách asen chỉ tách hiệu quả asenat vì asenit ở pH < 9,2 không mang điện tích, do đó nhiều hệ thống xử lý phải có bước oxy hoá để chuyển asenit thành asenat. Có thể oxy hoá trực tiếp asenit thành asenat bằng các hoá chất như clo, hypoclorit, ozôn, pecmanganat, hydro peoxit (H 2O 2).

Có nhiều công nghệ để tách asen, dưới đây là các công nghệ đơn giản nhất:

- Kết tủa và lọc phương phápthông dụng nhất để tách asen. Có thể kết tủa asen bằng muối kim loại hoặc vôi tôi, dùng phương pháp này ngoài việc tác được asen còn tách được nhiều chất lơ lửng và chất hoà tan trong nước như sắt, mangan, đồng thời nó cũng làm giảm đáng kể màu sắc, mùi vị của nước. Muối kim loại thông dụng nhất là phèn, clorua sắt 3 hoặc sunfat sắt 3. Muối sắt 3 và muối nhôm là các muối tách asen hiệu quả nhất; trong điều kiện thí nghiệm, ở chế độ tối ưu có thể tách được trên 99% asen. Trong quá trình này, asen được tách ra theo 3 cơ chế chính như sau:

+Asen bị kết tủa tạo thành hợp chất không tan Al(AsO 4) hoặc Fe(AsO 4).

+ Đồng kết tủa: asen hydroxit tạo thành cùng kết tủa với các hydroxit kim loại khác.

+ Hấp phụ: asen hoà tan sẽ liên kết tĩnh điện với bề mặt ngoài của hydroxit kim loại không tan.

- Dùng oxyt nhôm hoạt tính

Oxyt nhôm hoạt tính ở dạng hạt (Al 2O 3) có điện tích bề mặt bên trong rất lớn, nằm trong khoảng 200 - 300 m 2/g nên có khả năng hấp phụ asen trong nước; nó có thể tách cả asenit và asenat. Khả năng tách asenat của Al 2O 3tốt nhất ở pH = 5,5 - 6,0; với nước có tính bazơ và trung tính, cần thiết phải điều chỉnh pH đến giá trị thích hợp để tách asen.

Để tách asen, người ta dùng oxy nhôm hoạt tính có cỡ hạt mịn 28 - 48 mesh; để tách asen ra khỏi oxyt nhôm hoạt tính (tái sinh lại oxyt nhôm) người ta rửa nó bằng dung dịch 4% NaOH, sau đó rửa bằng axit để khôi phục lại diện tích dương trên bề mặt hạt Al 2O 3.

Các ưu điểm của công nghệ dùng nhôm hoạt tính là đơn giản, có thể thực hiện trong hộ gia đình nhưng nó có nhược điểm là khó tái sinh lại oxyt nhôm, bằng cách tái sinh ở trên chỉ đạt hiệu quả 50 - 80%.

- Các công nghệ nổi bật khác

Gần đây có nhiều công trình nghiên cứu tìm công nghệ mới giá rẻ, đơn giản để tách asen cho phép có thể sử dụng nó ở vùng nông thôn. Nhiều công nghệ dựa trên sự oxy hoá asenit, sau đó lọc qua một số vật liệu xốp, khi đó asen được tách ra bằng quá trình hấp phụ hoặc đồng kết tủa. Rất nhiều hệ thống tách asen có sử dụng hợp chất sắt là chất tác dụng mạnh với asen. Một số công trình đó là:

+ Oxy hoá Fe - Mn

Khi ôxy hoá để tách sắt và mangan ra khỏi nước có thể tách được cả lượng đáng kể asen do asen kết tủa đồng hình hoặc hấp phụ lên sắt 3 hydroxit hoặc mangan hydroxyt. Hầu hết các công nghệ giá rẻ để tách asen và mangan đều dựa vào sự thông khí rồi lọc qua lớp vật liệu xốp như cát, sỏi. Bất kể công nghệ nào tách hiệu quả sắt và mangan thì cũng có thể tách hiệu quả asen. Song ở công nghệ này cần lưu ý:

  • Tách sắt không phải lúc nào cũng dễ dàng, một số loại nước chứa sắt ở dạng chậm oxy hoá hoặc sắt có thể tạo phức với các hợp chất hữu cơ sẽ gây trở ngại cho sự oxy hoá và lọc nó và việc kết tủa cũng không xảy ra khi độ kiềm thấp.
  • Không có bước lọc, rất nhiều sắt có thể nằm lơ lửng ở dạng hạt keo, thậm chí cả sau khi oxy hoá.
  • Asenit không liên kết mạnh với sắt như asenat, nếu nước chứa chủ yếu asenit thì việc tách asen sẽ ít hiệu quả.
  • Khi nước được tích chứa ở các bể chứa của hộ dân thì khả năng nó bị nhiễm khuẩn là rất lớn.

Người ta cũng nhận thấy rằng, thêm clorua sẽ làm tốt sự oxy hoá cả sắt, asenit và chống được vi khuẩn, tuy nhiên clorua có thể kết hợp với các chất hữu cơ thành các chất độc hại và việc clorua hoá ở trong hộ dân khó thực hiện.

+ Hấp phụ asen lên oxyt kim loại khác

Ngoài oxyt nhôm hoạt tính, các oxyt kim loại khác cũng tác dụng mạnh với asen và nó được dùng như chất hấp phụ. Cát thạch anh không tách được asen ở hầu hết các môi trường vì bề mặt khoáng vật này mang điện tích âm, nhưng nếu cát được phủ bằng lớp oxy kim loại thì nó có khả năng hấp phụ cao.

Gần đây, người ta đã sử dụng oxy sắt tự nhiên giá rẻ như hêmatit, gơtit với hàm lượng sắt từ 59 - 64% Fe, có cỡ hạt nanô phủ lên bề mặt của cát thạch anh; cho nước nhiễm asen có nồng độ 1 mg/l (As +5) chảy qua lớp lọc chứa các hạt thạch anh phủ sắt này, lượng asen còn lại trong nước có thể giảm xuống dưới 0,01 mg/l.

Người ta đã nghiên cứu nhiều thông số ảnh hưởng đến sự hấp phụ asen lên oxyt sắt như: lượng hấp phụ, pH, thời gian tiếp xúc, cỡ hạt chất hấp phụ, diện tích bề mặt và sự có mặt của các chất cản trở như silicat, phốtphát, clorit và sunfat.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, để giảm nồng độ asen từ 1 mg/l xuống dưới 0,01 mg/l thì số lượng chất hấp thụ là 5 g/l; độ pH thích hợp là 4,5 - 6,5, cỡ hạt chất hấp phụ là - 0,07 + 0,063 mm, quan hệ giữa lượng asen được hấp phụ với thời gian tiếp xúc là quan hệ tuyến tính. Diện tích bề mặt của chất hấp phụ không phải là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến sự hấp phụ. Sự có mặt của các chất cản trở ảnh hưởng đến sự hấp phụ asen như sau:

- Tăng nồng độ silic từ 14 đến 5 b/l làm lượng hấp phụ asen giảm 30%. Để giảm thiểu ảnh hưởng của silic nên thực hiện hấp phụ asen ở pH nhỏ hơn 5.

- Trong dung dịch có As và P, hai ion này cạnh tranh hấp phụ lên oxyt sắt; thực tế nghiên cứu cho thấy, nếu trong dung dịch có 2 mg/l P, nồng độ As là 1 mg/l thì lượng sắt cần thiết phải tăng lên 6 lần (30 g) để hấp phụ asen đến nồng độ 0,01 mg/l.

- Sự có mặt của clorua, đặc biệt là sunfat, làm tốt sự hấp phụ asen lên oxyt sắt.

Tài liệu tham khảo

(1)    Richard Johnston, Han Heijnen. Safe water tachnology for arsenic removal.

(2)    W. Zhang, P. Singh và nnk. Arsenic removal from contaminated water by natural iron ores Minerals Engieering 17 (2004), 517 - 524.

Xem Thêm

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Thủ tướng Lê Minh Hưng lên đường tham dự Hội nghị cấp cao ASEAN lần thứ 48 tại Philippines
Nhận lời mời của Tổng thống nước Cộng hòa Philippines Ferdinand Romualdez Marcos Jr, Chủ tịch ASEAN năm 2026, ngày 7/5, Thủ tướng Chính phủ nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Lê Minh Hưng dẫn đầu Đoàn đại biểu cấp cao Việt Nam lên đường tham dự Hội nghị cấp cao ASEAN lần thứ 48 tại Cebu, Philippines từ ngày 7 đến 8/5/2026.
Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam: Điểm tựa khoa học công nghệ gắn với chuyển đổi số quốc gia
Hội Vô tuyến - Điện tử Việt Nam với gần 40 năm phát triển đang thể hiện rõ vai trò tổ tổ chức xã hội - nghề nghiệp uy tín trong lĩnh vực vô tuyến, điện tử, viễn thông, công nghệ thông tin đồng thời đóng góp thực chất vào tiến trình chuyển đổi số quốc gia theo tinh thần Nghị quyết 57-NQ/TW của Bộ Chính trị.
Đầu tư khoa học công nghệ giải quyết điểm nghẽn của ngành Thủy sản Việt Nam
Phát biểu tại Hội nghị khoa học công nghệ thủy sản và kiểm ngư toàn quốc năm 2026, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Môi trường Phùng Đức Tiến đã nhấn mạnh sự cần thiết của đổi mới sáng tạo khoa học công nghệ trong giải quyết điểm nghẽn về logistics, môi trường, nâng cao sức cạnh tranh của ngành Thủy sản trong nước.
Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng nhận danh hiệu Giáo sư danh dự Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga
Sáng 30/4/2026, tại Trường Đại học Năng lượng Moskva, Liên bang Nga (MPEI), TSKH. Phan Xuân Dũng, Chủ tịch VUSTA đã vinh dự đón nhận danh hiệu Giáo sư danh dự của MPEI. Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng là công dân đầu tiên của Việt Nam được trao tặng danh hiệu Giáo sư tại MPEI, đứng trong bảng danh dự cùng với các nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới.
51 năm thống nhất đất nước: Khơi thông nguồn lực tri thức trong kỷ nguyên mới
Thông tấn xã Việt Nam giới thiệu bài phỏng vấn với Phó Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) về vai trò của lực lượng trí thức và những giải pháp đột phá để hiện thực hóa khát vọng hùng cường vào năm 2030 và 2045.