Kỹ thuật xử lý nước thiên nhiên 1
LOGO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG
Môn học: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THIÊN NHIÊN
ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN:
XỬ LÝ NƯỚC THIÊN NHIÊN
NHIỄM ARSENIC.
CBGD: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG
LỚP: CAO HỌC K.2008
HVTH: PHAN THẾ NHẬT
NGUYỄN LỄ
TRẦN BẢO PHÚC
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
2
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
TỔNG QUAN VỀ ARSENIC
1
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AS
TRONG NƯỚC THIÊN NHIÊN
2
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5
MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ XỬ LÝ AS
4
HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ XỬ LÝ AS
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
3
Kỹ thuật xử lý nước thiên
Hầu hết các hợp chất As vô cơ và hữu cơ đều là bột màu trắng
hoặc không màu, không bay hơi, không có vị đặc biệt. Vì vậy
rất khó nói rằng trong thực phẩm, nước, không khí có hay
không sự hiện diện của As
Nhiều hợp chất As có thể hoà tan trong nước, dễ bị hút bám
bởi sắt và mangan, phản ứng với đất sét. Điều này giải thích
tại sao As được tìm thấy trong các lớp trầm tích (cặn)
Arsenic được sử dụng làm thuỷ tinh, chất bán dẫn, thuốc trị
bệnh, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm.
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
5
1.2 Tính chất của As.
1.2.1Tính chất vật lý
Có tính chất gần với các kim loại, nó có bốn dạng thù hình: dạng kim loại, vàng,
xám và nâu. Asen thường gặp ở dạng kim loại có màu sáng bạc. Cấu trúc tinh thể
gần giống Photpho đen, khi gặp lạnh nó ngưng thành tinh thể, hơi Asen có mùi tỏi
rất độc. Asen còn là một chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột, người ta có thể tạo
hợp chất bán dẫn của asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như silic và gecmani.
Thông số vật lý Đơn vị Giá trị
Tỉ trọng g/cm
3
5,7
Độ dẫn điện µΩ 30
Bán kính nguyên tử A
CuHAsO3 + NaOH → CuNaAsO3 + H2O
2AsH3 + 6H2SO4 → 6SO 2 + As2O3 + 9H2O
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
7
1.2 Tính chất của As (tt).
1.2.3 Các hợp chất của As
As tinh khiết trong tự nhiên rất ít, ta thường thấy nó ở dạng kết hợp với một hay nhiều
nguyên tố khác:
Với O2, Cl, S tạo thành hợp chất arsenic vô cơ bao gồm As3+ và As5+
Được tìm thấy trong nhiều loại đá, đặt biệt trong quặng chứa đồng hoặc than chì. Khi
quặng được đun nóng để tách đồng hoặc tach chì thì hầu hết Arsenic thoát vào
không khí dưới dạng bụi mịn hoặc thu lại bụi Arsenic này và tinh chế thành Arsenic
để sử dụng cho các mụch đích khác (bảo quản gỗ: CCA (Chromated copperarsenic);
thuốc diệt cỏ, côn trùng:Arsar, Scorch và premix ). Hiện diện trong thực phẩm, thức
ăn gia súc, thuốc lá
Với C,H tạo thành hợp chất Arsenic hữu cơ.
Hiện diện trong đất với nồng độ 0.1 - 40ppm và trong thuỷ sản như tôm hùm ở nồng
độ 25 - 80ppm. Tồn tại chủ yếu trong cơ thể động thực vật.
Hai hợp chất hữu cơ không độc, đượ ctìm thấy nhiều nhất trong thực phẩm của
người là: Arsenobetaine và arsenocholine. Khi hai hợp chất này vào cơ thể thì nó sẽ
được loại thải qua nước tiểu
.
K thut x lý nc thiờn
nhiờn
8
n
Dimethylarsinic acid DMAA (CH
3
)
2
AsO(OH)
Dimethylarinuos acid DMAA(III) (CH
3
)
2
AsOH[((CH
3
)
2
As)
2
O]
Roxarsone C
6
H
6
AsNO
6
Trimethylarsine TMA (CH
3
)
3
As
Trimethylarsine oxide TMAO (CH
3
As+2 (AsS). As có 140 khoáng vật độc lập, trong đó quan trọng nhất là
acsenopirit (FeAsS), reanga (AsS) và ocpimen (AsS3). Ngoài ra As còn có
mặt trong các khoáng vật khác như pyrit, v.v…
Nguồn cấp As chủ yếu trong môi trường là các mỏ, các đá và khoáng
vật chứa As cũng như hoạt động núi lửa. Vật chất hữu cơ cũng có khả năng
hấp phụ và tích lũy As. Điều đó giải thích vì sao As tập trung cao trong mùn
của đất đen, trong các đá phiến sét than,v.v. Đất và nước vùng có núi lửa,
nhất là có nước khoáng đi kèm, thường giàu các As hơn các vùng khác.
Quá trình khử keo hydroxyt Fe3+ hoặc oxy hoá các khoáng vật chứa As
trong trầm tích thường là nguồn cấp As cho nước ngầm như đối với vùng Hà
Nội và vùng tây Bengac.
Ngoài ra vi khuẩn là thủ phạm làm tăng mức asen trong nước. John
Lloyd, nhà vi sinh vật thuộc ĐH Manchester (Anh).
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
10
1.3 Nguồn gốc ơ nhiễm As trong
nước thiên nhiên (tt).
1.3.2 Trong tự nhiên (tt): Hàm lượng As phân bố trong tự nhiên (%)
Thiên thạch sắt 0,036
Thiên thạch đá 20.10
-4
Đá siêu bazơ 5.10
-5
Đá bazơ 2,4.10
-4
Đá trung tính 2,4.10
-4
Đá axít 1,5.10
-4
Hoạt động con người cũng thúc đẩy sự phân tán As. Khai thác, chế
biến, vận chuyển quặng chứa As phân tán As với khối lượng lớn. As
được dùng rộng rãi trong thuốc bảo quản gỗ, thuốc nhuộm, duợc
phẩm, luyện kim, công nghiệp bán dẫn, nhân quang điện, thuốc trừ
sâu, diệt cỏ và chất độc hoá học.
Bảng thống kê hàm lượng hóa chất thải bỏ có chứa As
Mục đích sử dụng Lượng As được dùng
Thuốc diệt cỏ 8000 tấn/năm
Làm khô bông vải 12000 tấn/năm
Bảo quản gỗ 16000 tấn/năm
Thuốc sát trùng 2 – 4 kg/ha
Thức ăn gia súc 10 – 50 mg/kg As
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
12
1.3 Nguồn gốc ô nhiễm As trong nước
thiên nhiên (tt).
As từ môi trường
xâm nhập vào cơ thể
người chủ yếu qua
chuỗi thức ăn và
nước uống như hình
bên cạnh.
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
13
1.4 Tác hại của As
1.4.1 Tác động của As:
Hợp chất ôxit của Asen hóa trị III (As2O3). Ôxit này màu trắng, dạng
bột, tan được trong nước, rất độc. Khi uống phải một lượng thạch tín bằng
ngăn cản
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
16
1.4 Tác hại của As (tt)
1.4.2 Cơ chế gây độc của As (tt):
As có ba tác dụng hóa sinh là: làm đông tụ protein, tạo phức với coenzyme và
phá hủy quá trình photpho hóa. Các chất chống độc As là các hóa chất có
nhóm –SH hoạt động mạnh hơn ở enzyme, có khả năng tạo liên kết với As(III).
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
17
1.5 Tiêu chuẩn và phương pháp xác
định As
1.5.1 Tiêu chuẩn áp dụng:
- Theo TCVN 5502:2003 cho nước cấp sinh hoạt hàm lượng As trong
nước là 0,01 mg/l hay 10 ppb (phụ lục TCVN 5502:2003). (cho As2O3;
As2O5)
- Theo WHO (Guidelines for Drinking water Quality) tiêu chuẩn As trong
nước sinh hoạt là 0,01 mg/l (10ppb)
- Liên Xô là 0,01mg/m3
- USEPA và cộng đồng châu Âu cũng đã đề xuất hướng tới đạt
tiêu chuẩn arsen trong nước cấp uống trực tiếp là 2-20 µg/l.
- Mỹ áp dụng trị số giới hạn ngưỡng (TLV) do hội nghị các nhà
vệ sinh công nghiệp chính phủ Mỹ (ACGIH) đưa ra đối với asen
TLV (ACGIH 1969) : 0,5 mg/m3
TLV(ACGIH 1989-1990) : 0,2mg/m3
TLV(ACGIH 1998) : 0,01mg/m3
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
2.4
Phương pháp lọc màng
2.3
2.6 Phương pháp trao đổi ion
2.7 Phương pháp sinh học
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
20
2.1 KEO TỤ - KẾT TỦA
2.1.1 Cơ chế:
Phương pháp này dựa trên cơ chế chuyển hóa các hợp chất As (III) lên
As (V) (oxy hóa) keo tụ và lắng xuống khi bị các hợp chất keo tụ (muối sắt,
muối nhôm, hydroxyt sắt, hydroxyt nhôm,…) hấp phụ và lắng xuống đáy bể,
hay hấp phụ và bị giữ lại trên bề mặt hạt cát trên bể lọc. Phương pháp này
cho phép loại bỏ 50 - 80% Asen có trong nước ngầm mạch sâu (nghiên cứu
xử lý tại khu vực Hà Nội). Khi cho các chất keo tụ như muối nhôm, muối sắt
vào nước, chúng sẽ bị thủy phân tạo ra các hydroxyt hấp phụ các hợp chất
As và lắng xuống.
Ngoài ra người ta còn dùng muối sắt, nhôm để kết tủa các hợp chất As
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
21
2.1 KEO TỤ - KẾT TỦA (tt)
2.1.2 Hoạt động:
Các bước tiến hành keo tụ các chất trong nước theo quy trình sau:
Đầu tiên là giai đoạn hóa chấ keo tụ được tiếp xúc và pha trộn với nước. Kế
đó các chất keo tụ bị thủy phân, làm hệ keo mất tính ổn định và bắt đầu hình
thành bông căn.
Phương pháp keo tụ đơn giản nhất là sử dụng vôi sống (CaO) hoặc vôi
++→++
++→+
OHClSOClHS
HClMnOOHOClMn
HClOHFeOHOClFe
ClHAsOHOClAsOH
2
4)(252
22
2
32
2
4233
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
24
2.2 OXY HÓA (tt)
2.2.2 Hoạt động (tt):
b.
Oxy hóa bằng permaganate
Oxy hóa bằng permaganate
OHMnOSHMnOHS
HMnOOHMnOMn
HMnOOHFeOHMnOFe
OHMnOHAsOHMnOAsOH
224
224
2
2324
2
++→++
++→++
++→+
+−
++
++
+
−
Kỹ thuật xử lý nước thiên
nhiên
25
2.2 OXY HÓA (tt)
2.2.2 Hoạt động (tt):
d.
Oxy hóa bằng oxy
Oxy hóa bằng oxy
e.
Oxy hóa bằng Fenton
Oxy hóa bằng Fenton
Copyright: Tài liệu đại học ©