1

MỤC LỤC

LI M U ......................................................................................................... 4
NG QUAN ....................................................................................... 5
1.1. Ô nhi lý .......................................................... 5
1.1.1 Dng tn ti ca Asen trong t nhiên ...................................................... 5
c tính ca Asen ................................................................................... 8
1.1.3 Tình trng ô nhim Asen ....................................................................... 10
1.1.4 Mt s công ngh x lý ô nhim asen ................................................... 17
1.2 Ô nhim photphat và  lý ............................................. 20
1.2.1 Ô nhim photphat .................................................................................. 20
1.2.2 X lý ô nhim photphat ........................................................................ 21
1.3 S dng Than hot tính và Zirconi trong hp ph x lý Asen và photphat 24
1.3.1 Than hot tính ........................................................................................ 24
1.3.2 C nh Zr trên ch loi b As và Photphat .......................... 27
C NGHIM ................................................................................. 35
2.1 Mc tiêu và ni dung nghiên cu ca lu .......................................... 35
2.1.1 Mc tiêu nghiên cu .............................................................................. 35
2.1.2 Ni dung nghiên cu ............................................................................. 35
2.2 Hóa cht, dng c ....................................................................................... 35
2

2.2.1 Dng c ................................................................................................. 35
2.2.2 Hóa cht và vt liu ............................................................................... 36
 dng trong thc nghim ............................ 38
nh PO
4
3-
................................................................. 38

KT LUN ........................................................................................................... 85
TÀI LIU THAM KHO ..................................................................................... 87 4

LỜI MỞ ĐẦU
Hin nay, tình hình ô nhim ngu c nói chung và ngu c sinh
hot nói riêng bi asen là v toàn xã hi quan tâm khi nhu cu v chng
cuc sng ngày càng cao.
Theo các nghiên cu gi dân Hà Ni và mt s tnh min bc
(thung bng sông Hng), min nam (thung bng sông C
phi s dng asen cao gp t 10 n n tiêu chun
c sch. u này ng nghiêm trng và trc tip ti sc kho ca con
i, do s c hi ca asen mang li. Nó gây ra rt nhiu loi nguy hi
i.. ng vi chúng ta.
Vic loi b   c thi c   , nhà máy hay xí
nghic loi b c bit là nguc ngm là vô
cùng cn thit và cp bách.
Than hot tính t c s d làm sc. Tuy nhiên, ng
dng ca nó trong x c mi ch dng li  vic loi b các hp cht h
và mt s các thành phn không phân cng nh c.
Vi mng dng ca than hot tính trong vic
x c sinh hoc bit là loi b c hin
nghiên c  tài: Nghiên cứu xử lý các hợp chất asen và photphat trong
nguồn nước ô nhiễm với than hoạt tính cố định Zr (IV).

5

Chương 1: TỔNG QUAN

3
AsO
3
, H
3
AsO
3
, H
3
AsO
3
2-
,), các asenic axit (H
3
AsO
4
,
H
3
AsO
4
-
, H
3
AsO
4
2-
, các asenit, asenat, metyl-asenic axit, dimethylarsinic axit,
  ng ng thy trong t nhiên ca arsen là asenit (AsO
3

3
2-
và AsO
3
3-
. Các dng tn ti ca Asen trong t nhiên ph thuc
nhiu king.
1.1.1.1 Ảnh hưởng của pH [5] Hình 1.1 Ảnh hưởng của pH đến dạng tồn tại của Asen
Mt s dng dng tn ti ca As: As (III), As (V), chu cân bng axit-b,
vì th s có mt ca các dng tn ti chính và các dng ph s da vào pH.
As(OH)
3
s phân ly liên ti
H
3
AsO
3
 H
2
AsO
3
-
+ H
+
pK
1
= 9,2

chim t l chính trong khi
H
2
AsO
3
-
ch chim 1 t l rt nh (<1%) và s có mt ca HAsO
3
2-
và AsO
3
3-
là

As (V) là mt axit 3 n:
H
3
AsO
4
 H
2
AsO
4
-
+ H
+
pK
1
= 2,3
H

và HAsO
4
2-
.  pH < 5,
   còn dng H
2
AsO
4
-
, s có mt ca các dng khác không
.
1.1.1.2 Ảnh hưởng của pH-E
h

Th ôxi-hóa kh và pH là các yu t quyn dng tn ti ca Asen
trong.  u kin ôxi-hóa, và pH thp (nh ng H
2
AsO
4
-
chi,
trong khi  pH cao HAsO
4
2-
li chi (H
3
AsO
4
0
và AsO

2
O  
có n s hp ph asen trên FeOOH (Hfo).  th cho thy kh p ph
tt asen (asenate)  vùng pH gu kin ôxi hóa và kh yu. 
u kin ôxi hóa, dng tn ti ca As trong dung d c 2 vùng pH, khi
c gim.  u kin ôxi hóa mnh, các dng asenite chi 
mt vùng pH rng, do liên kt ca nó vi Hfo không nh [20].

Hình 1.3 Đồ thị E
h
-pH của hệ As-Fe-H
2
O [20]
1.1.2 Độc tính của Asen
i vi c thc vng vc chng minh là
nhân t i vic ca i vi sc khe con
i theo các m t tn và d dày.
c tính cnh ph thuc vào các dng tn ti ci
v sng, bao gng vt khác, nhng dng Asen vô
ng As h s LD
50
qua ming (ling gây
9

cht trung bỡnh 50% qun th nghiờn cui vng l 15-
293mg/kg v 11-150mg/kg th trng ca chung vt thớ nghim khỏc.
Tip xỳc vi 70-80 mg As
2
O
3

SH
-
C
C
H
OPO
3
2-
H OH
O
+ PO
4
3-
C
C
O
OPO
3
2-
H OH
O
PO
3
2-
C
C
O
OPO
3
2-

1.1.3 Tình trạng ô nhiễm Asen
Hin nay do s bùng n dân s th gii, v cung cc sch cho
sinh hot v ln mà xã hi quan tâm. Trong khi ngun nc b
mt: sông, sui, ao, h  ô nhim nng bi nc thi sinh hot,
nc thi t các nhà máy công nghip thì vic s dng ngun nc ng là
mt gii pháp hu hiu cho vic cung c c s c ngm ít chu nh
ng b ng ca con ngi. Chng nc ngng t
R-As
O
+
2R'SH
R-As
SR'
SR'
protein
S
S
AsCH
CHCl
+
BAL
protein
SH
SH
+
ClCH
CHAsH
2
S
S

bnh Asenicosis (bnh nhi   n th   
hin 13500 bnh nhân trong s c kim tra  462 làng thuc 47
vùng b lit vào khu vc nhim Asen cao. Trên c c Trung Quc có ti 13 -
14 tri i sng trong nhng vùng có ngun gc b ô nhim Asen cao, tp
trung nhiu nht  tn Tây, Ni Mông, Ninh Hi
n 105 làng b ô nhing Asen tc
c ung là 4,43 mg/l gp ti 443 ln giá tr Asen cho phép ca t chc y
t th gii WHO (10g/l).
Khu vc có v ln nht là ng bng châu th sông Ganges nm
gia Tây Bengal ca  và Bangladesh (Chowdhury và cng s, 1999). 
Tây Bengal, trên 40 tric Asen do sng trong các
13

khu vc có n Asen cao. Ti b nhim và n
Asen t   c cao gp 370 ln n  cho phép ca WHO. Ti
ng hu tiên nhim Asen mc phát hi
 n nay có t i cht vì nhi c Asen m 
trim Asen. T chc Y t Th gi
nhic tp th ln nht trong lch s".


 

 
 

1.1.3.2. Ô nhiễm Asen tại Việt Nam
Do cu to t nhiên ca cht, nhiu vùng cc ngm b
nhim Asenic (thch tín). Theo th, hin có khou
ging khoan, nhiu ging trong s này có n  20-50 ln theo

Hình 1.7 Tình hình nhiễm asen trong nước ngầm tại một số bãi giếng khai thác
nước ngầm của Hà nội, 2001 (I. Mai Dịch, II. Ngọc Hà, III. Yên Phụ, IV. Ngô Sỹ
Liên, V. Lương Yên, VI. Hạ Đình, VII. Tương Mai, VIII. Pháp Vân)
16

Kho sát m  ô nhim asen ti 4 làng (Vinh Tru, Bo De, Hoa Hau,
Nhan Dao) thuc tnh Hà Nam, Pham Hung Viet et al [19] thy n asen có
c ngm  3 làng (Vinh Tru, Bo De, Hoa Hau) t quá nhiu ln tiêu
chun cho phép ca b y t. C th ng asen trung bình c ngm 
3 làng lt là: 348, 211, 325 µg/L. c
x lý bc cát gim rõ rt (hiu sut loi b asen t 70-98%)
  ng asen v tiêu chun cho phép ca b y t. Hàm
ng sc ngm rt cao ca 4 làng (Vinh Tru  18,1 mg/L, Bo De 
23,9 mg/L, Hoa Hau  23,1 mg/L, Nhan Dao  40,8 mg/L) là nguyên nhân chính
giúp quá trình lc hiu qu cao trong x lý asen.
 vùng ng bng sông Cu Long (Mekong) theo nghiên cu ma
Kim Phuong Nguyen et al, 2009 [8] , trong báo cáo này các tác gi iên cu
s có mt cc ngm, ti 47 ging khoan  12 vùng thuc các
tnh  ng bng sông Cu Long. Các kt qu nghiên cu cho thy: 38,3% các
mu nghiên cu có n t quá tiêu chun cho phép ca B Y T (<10
n 8,5% các mu có n As >100 µg/L, tp trung ch yu 
Tan Chau, An Phong, Lai Vung.
17 Hình 1.8 Bản đồ ô nhiễm As tại lưu vực sông MeKong –Việt Nam [8]
1.1.4 Một số công nghệ xử lý ô nhiễm asen
1.1.4.1 Công nghệ kết tủa, lắng/lọc
Hu ht các phx n quá trình kt ta và
lc, hoc s dng mui kim loi hoc làm mm nc bng vôi. Ph

O
3
), các vt liu có cht, các loi qung st t nhiên:
limonit, laterit...
i ion có th c xem là mt dc bit cp
phi ion là quá trình thay th v trí ca các ion b hp ph trên b mt
cht rn bi các ion hoà tan trong dung dch. Nh   c s dng
rng rãi trong vic x lý n loi b các cht hoà tan không mong mun ra
khc. Các loi nha này có mt b khung polyme liên kc gi
là nng, nc to thành do polystyren liên kt ngang vi
en. Các nhóm chn liên kt vi nn thông qua các liên kt
19

cng hoá trt hiu qu trong vic loi b asen. Tuy nhiên,
nu trong dung dch, n  các ion cnh tranh vi asen (nh  
nitrat...) ln, hiu sut ca quá trình s gi.
1.1.4.3. Các phương pháp vật lý
Mt s t nhm thu ngc, màng ln thm tách có
kh i b tt c các dng asen cùng các mui khoáng hoà tan ra khc.
i ta cho nc chy qua mt màng lc bit, các cht
gây ô nhic gi li nh các t x c b
pháp lc màng, trc hi ta phi loi b các cht r
dng As(V).
1.1.4.4 Phương pháp sử dụng thực vật (phytoremediation)
X lý ô nhim bng thc vt là công ngh thân thin vng, ng
d lý As  nhng vùng ô nhic mt s
tác gi nghiên cu g   Pteris vittata  Trung Qu c
phát hin có kh ng li Asenic và có kh ng ln As
c. Kh  lý ô nhic s d
P. vittala c (Huang et al., 2004; Elless et al., 2005; Wei and Chen, 2006;

6
và photpho hu c. Muc
s dng rng rãi trong các ngành công nghip bao gm: sn phm làm sch, kem
t la, công nghip dt may, x c và phân bón.
Photpho là nguyên t rt quan trng i vi sinh vt. Chúng có mt trong
thành phn ATP, ADP, AMP, trong photpholipit, trong axit nucleic. Chính vì th,
photpho rt cn thit cho sinh vt.
    t quá nhiu , các ion photphat s kt
hp vi các ion kim lo    
3+
), st (Fe
3+
, Fe
2+
n
chai ct, tiêu dit mt s sinh vt có li, không tt cho cây trng phát trin .
s gây nên hing
ng.  ng t   i, hoà tan photphat t
dng kt ta hoc phc bn din ra t t, quá trình tiêu th photphat din ra cân
bng to s phát trin nh cho h sinh vt. ng photphat quá
c thn gây hing  c .
ng là hi ng phát trin  t, mnh m ca các loài sinh vt
thu  to S phát trin quá mnh m s gây nên s thi
h siu king. Vi m c, chúng ngn ánh
c. Khi ch xác ca chúng cn mt
ng oxi ln, làm cn kit ô nhic,
do các sn phm phân hu không hoàn toàn. Các xác cht cùng sn phm phân
hu to nên lp bùn dày  . C y, sau mt thi gian, quá trình phân
hu hiu khí chuyn thành phân hu ym khí  i lên các tng trên. Quá
21


Bảng 1.2 Tích số tan của một số hợp chất photphat với canxi, sắt, nhôm ở 25
o
C
H T (tích s tan)

Fe.PO
4
.2H
2
O  Fe
3+
+ PO
4
3-
+ 2H
2
O 10
-23

AlPO
4
.2H
2
O 
3+
+ PO
4
3-
+ 2H

10
(PO
4
)
6
(OH)
2
 10Ca
2+
+ 6PO
4
3-
+ 2OH
-
(hydroxylapatit) 10
-114

Ca
10
(PO
4
)
6
F
2

2+
+ 6PO
4
3-

Ca
2+
+ 2F
-
10
-10,4
MgNH
4
PO
4

2+
+ NH
4
+
+ PO
4
3-
(struvit) 10
-12,6
Fe(OH)
3

3+
+ 3OH
-
10
-36
Al(OH)
3

c da trên hing là mt s loi vi sinh vt tích
 ng photpho nhi     chúng c  u kin hiu khí.
23

ng photpho trong t bào chim 1,5-2,5% khng t bào
thô, m s loi có th h 6-u kin ym khí chúng
li thi ra phn photpho ai d
4
3-
. Quá trình
loi b photpho da trên hi ng trên gi là loi b   ng.
 c tách ra kh c trc tip thông qua th     a
nhiu photpho) hoc tách i dng mui không tan sau khi x lý ym khí vi
mt h kt ta kèm theo (ghép h thng ph).
Nhiu loi vi sinh vt tham gia vào quá trình hp thu  tàng tr - thi
c quy chung v nhóm vi sinh bio-P mà vi sinh vt Acinetobacter là
ch yu. u kin hiu khí (O
2
) vi sinh vt Bio-
 chúng t n tc thi.
C
2
H
4
O
2
+ 0,16NH
4
+
+ 1,2O

) + H
2
O  (C
2
H
4
O
2
)
2
+ PO
4
3-
+ 3H
+

2
H
4
O
2
)
2
là cht h vi sinh vc
hp thu t ngoài vào.
1.2.2.3 Hấp phụ và trao đổi ion
Hp ph i ion là nh lý photphat rt có trin
v thu hi photphat mt cách chn lc, thu hi li t dung dch tái sinh và
tái s dng.
i các thành ph

[28], ngoài ra còn nhiu vt lic nghiên cu có bn cht là các kim
lo dng zirconi làm cht hp ph t trong
nhc mi c nghiên cu, và rt có trin vng [12][14].
1.2.2.4 Một số phương pháp khác
Tách lo  ng thi vi các tp cht khác qua quá trình màng
thích hp: Màng nano, màng thm thc, hon thm tích. V nguyên
tc hiu qu lc qua màng có hiu sut nên hu
y ng dng trong thc t.
1.3 Sử dụng Than hoạt tính và Zirconi trong hấp phụ xử lý Asen và photphat
1.3.1 Than hoạt tính
Vic s dng than (cacc bin t rt lâu. Ngun gc ca nó
không th tìm thy trong tài liu nào. Vi lc u
c t i Hindu   áp dng, than g c s dt hp
ph thuc và làm si Ai Cp bic Công
nguyên.
Ngành công nghip sn xut cacbon hot tính hic thành lp t
 -  thay th cho than- -char) dùng trong làm trng
ng. Than hot tính dng bt (PAC) lc sn xui (t
g)  châu Âu t u th k c s dng rng dãi trong ngành công
25

nghip sn xut ng. Than ho x c báo cáo lu
tiên  M 
Than hot tính là dng thô ca gra-phit vi cu trúc ngnh
hình vi nhiu l (khong trng) vc khác nhau t nhng vt nt nhìn
thn nhng vt ch vc ca phân t. Than hoc sn
xut t than da, than g, cht g li-nhin, than c
 tru, mía, h phm phân bón, ph phm lp cao
 (130000 t-nhin (50000 t
da (35000 t       ng nguyên li c