L IC M

N

hoàn thành t t khóa h c này tôi đã nh n đ

c s đ ng viên giúp đ t n

tình c a gia đình, các th y cô, các c quan, đ ng nghi p và b n bè.
Qua lu n v n này, tr
Vi n N

c, T

c tiên cho tôi g i l i c m n TS. Lê Xuân Quang -

i tiêu và Môi tr

ng ng

i đã tr c ti p h

ng d n, giúp đ và cung

c p nh ng tài li u, thông tin c n thi t đ tác gi hoàn thành lu n v n này.
Tôi xin g i l i c m n t i các th y giáo, cô giáo và cán b khoa K thu t Tài
nguyên n

c - Tr

ng

thành ph Hà N i”
Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n đ
thu th p t ngu n th c t , đ
Vi n N

c, T

c làm d a trên các s li u, t li u đ

c công b trên báo cáo c a các c quan nhà n

i tiêu và Môi tr

c

c nh

ng,… Nh ng k t qu nghiên c u, thí nghi m

không sao chép t b t k ngu n thông tin nào khác. N u vi ph m tôi xin hoàn toàn
ch u trách nhi m, ch u b t k các hình th c k lu t nào c a Nhà tr

ng.

Hà n i, ngày 01 tháng 12 n m 2014
Tác gi lu n v n

Nguy n Trung Hi u



:

Quy chu n Vi t Nam

TCCP

:

Tiêu chu n cho phép

WHO

:

T ch c Y t th gi i (World Health Organization)

IMS

:

Vi n Khoa h c v t li u

VAST

:

Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam

FDA



1.2 T ng quan tình hình nghiên c u ng d ng công ngh Nano trong l c n

c trên

th gi i .........................................................................................................................7
1.3 T ng quan tình hình nghiên c u ng d ng công ngh Nano trong l c n

c

Vi t Nam .....................................................................................................................9
1.4 T ng quan v nhu c u n
1.5 Gi i pháp x lý n
1.6 K t lu n ch
CH
N

c sinh ho t cho vùng ô nhi m Asen .........................11

c trong vùng ô nhi m Asen hi n nay ..................................13

ng 1 ...............................................................................................14

NG 2. NGHIÊN C U
C, C P N

NG D NG CÔNG NGH NANO TRONG L C

C SINH HO T CHO VÙNG Ô NHI M ASEN .......................... 15


ng 2 .............................................................................................31


CH

NG 3. NG D NG CÔNG NGH

NANO TRONG L C N

C, C P

N
C SINH HO T VÙNG Ô NHI M ASEN, XÃ CAO D
NG, HUY N
THANH OAI, THÀNH PH HÀ N I ............................................................................. 33
3.1 i u ki n t nhiên, kinh t xã h i, hi n tr ng s d ng n c s ch, v sinh môi
tr ng vùng nghiên c u ............................................................................................33
3.2 ánh giá hi n tr ng và kh n ng khai thác ngu n n c vùng nghiên c ...........39
3.3 Xác đ nh nhu c u c p n c vùng nghiên c u .....................................................44
3.4
xu t ph ng án c p n c .............................................................................45
3.4.1 C n c l a ch n................................................................................................45
3.4.2 Ph ng án c p n c ........................................................................................46
3.5 Ph ng pháp và gi i pháp công ngh x lý n c c p sinh ho t vùng nghiên c u .
...........................................................................................................................46
3.5.1 Các c n c l a ch n .......................................................................................46
3.5.2 Th nghi m đ i ch ng gi i pháp công ngh ..................................................46
3.6 Gi i pháp thi t k các h ng m c công trình h th ng c p n c sinh ho t vùng
ô nhi m Asen xã Cao D ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i ........................51
3.6.1 C n c thi t k ...............................................................................................51


B ng 3.4 : Tính toán nhu c u c p n

ng – Thanh Oai..43

c vùng nghiên c u ..............................................45

B ng 3.5: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 1 .............................................47
B ng 3.6: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 2 .............................................48
B ng 3.7: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 3 .............................................49
B ng 3.8: K t qu phân tích và hi u qu x lý Asen đ t 4 .............................................50
B ng 3.9: Các thông s k thu t c a thi t b công su t 60 - 80 lít/h. ..............................59
B ng 3.10: Các thông s k thu t c a thi t b công su t 300 lít/h. .................................61
B ng 3.11: B ng chi phí xây d ng l p đ t thi t b công trình. ................................. 68


DANH M C HÌNH V
Hình 1.1: Ô nhi m Asen gây b nh ung th da .......................................................13
Hình 2.1: B ng m tr n
Hình 2.2: B tr n

c m a ...........................................................................16

c m a n i...............................................................................16

Hình 2.3: Gi ng khoan k t h p máy b m ..............................................................17
Hình 2.4: B l c cát đ n gi n .................................................................................17
Hình 2.5: Chuy n giao công ngh ch t o lõi l c b ng v t li u Nano d ng màng 20
Hình 2.6: Nghiên c u ch t o thi t b l c b ng v t li u Nano cacbon đ x lý Asen
................................................................................................................................20


Hình 3.5: S đ dây chuy n công ngh x lý ng d ng công ngh

nano ..........53

Hình 3.6: M t b ng b trí h ng m c công trình x lý ng d ng công ngh nano 54
Hình 3.7: B n v gi ng khoan k t h pl p đ t máy b m n

c ...............................55

Hình 3.8: M t c t b l c cát ...................................................................................56
Hình 3.9: M t c t b ch a n

c sau l c cát ...........................................................58


Hình 3.10: Fin l c tinh ...........................................................................................58
Hình 3.11: Thi t b l c n

c x lý Asen h gia đình .............................................59

Hình 3.12: Thi t b l c n

c x lý Asen tr

ng m m non ....................................60

Hình 3.13: L p đ t thi t b x lý t i h gia đình ....................................................63
Hình 3.14: L p đ t thi t b x lý t i tr



nhi u n

c ng m. Ô nhi m Asen (th ch

c ng m đã tr thành m i quan tâm đ c bi t trên

th gi i khi x y ra th m h a nhi m đ c Asen trên di n r ng
n

Bengan

c trên th gi i,

Bangladesd và Tây

. Nhi m đ c Asen có th gây ra nh ng c n b nh nguy hi m d n t i

t vong cho con ng

i nh

ng th da và các c quan n i t ng. Ngày nay, ngoài hai

khu v c trên, đã phát hi n nhi u n i trên th gi i nh M , Canađa, Achentina,
Loan, Vi t Nam c ng có các ngu n n

ài

c b nhi m Asen. Vì v y nhi u qu c gia trên

b t c p c a các thi t b x lý n

c truy n th ng, đ c bi t có th x lý lo i b đ

các kim lo i n ng nh asen,.. đ t tiêu chu n c p n
Vi t Nam hi n nay, có nhi u ngu n n

c

c n, u ng.

c ng m b nhi m asen, đ c bi t là

nh ng vùng g n khu đô th , công nghi p. Xã Cao D

ng, huy n Thanh Oai, thành

ph Hà N i là m t trong các đi m b nhi m asen v i hàm l

ng khá cao, có m u

phân tích cao g p hàng ch c l n tiêu chu n cho phép c a WHO, làm nhi m đ c
ngu n n

c, nh h

ng nghiêm tr ng đ n s c kh e c a c ng đ ng, đ c bi t làm


2


c sinh ho t cho

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i.

ng và Ph m vi nghiên c u
it

ng nghiên c u:

Nghiên c u ng d ng công ngh nano trong l c n

c, c p n

c sinh ho t

cho vùng ô nhi m asen.
Ph m vi nghiên c u:
Vùng ô nhi m asen, xã Cao D
IV. Cách ti p c n và ph

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i.

ng pháp nghiên c u

4.1 Cách ti p c n
- Ti p c n th c t :

i kh o sát, nghiên c u, thu th p các s li u v nh ng



c

c pn

i

c có th x lý đ

c các kim lo i n ng có h i cho s c kh e con ng

nh Asen…đ t tiêu chu n c p n

c n, u ng.


3
- Ti p c n có s tham gia c a nh ng ng
n

c sinh ho t: Các d án c p n

v i ch t l

ng đ m b o t i ng

ý ki n, nguy n v ng c a ng
ngh x lý n

cđ


th p các tài li u, s li u liên quan v vùng ô nhi m Asen và các công ngh
l cn
n
- Ph
đ

c đ ph c v công tác đánh giá th c tr ng ô nhi m Asen trong ngu n

c và đ a ra gi i pháp công ngh x lý phù h p.
ng pháp phân tích, x lý, đánh giá s li u: Các gi i pháp công ngh s
c áp d ng trên c s phân tích, x lý, đánh giá s li u đ

th c t nhu c u l c n
- Ph

cc pn

c thu th p t

c vùng ô nhi m Asen.

ng pháp th ng kê và phân tích h th ng: Th ng kê và phân tích h

th ng s giúp cho vi c x lý đánh giá s li u, tài li u và đánh giá hi u qu
c a các công ngh l c n
- Ph

cc pn


ng pháp chuyên gia: Tham kh o ý ki n các chuyên gia trong l nh v c

c pn

c sinh ho t và trong công ngh , khoa h c nano qua đó l a ch n gi i

pháp công ngh phù h p nh t cho l c n
Cao D

cc pn

ng, huy n Thanh Oai, thành ph Hà N i.

c vùng ô nhi m Asen, xã


4
V. Nh ng k t qu đ t đ
ng d ng đ

c

c công ngh Nano trong l c n

nhi m asen, xã Cao D

c, c p n

c sinh ho t cho vùng ô


đ chính sau đây:
-

C s khoa h c Nano

-

Ph

-

Ch t o v t li u Nano

-

ng pháp quan sát và can thi p

ng d ng v t li u Nano.

1.1.2 Phân lo i v t li u Nano

V tr ng thái c a v t li u, ng
khí. V t li u Nano đ

i ta phân chia thành ba tr ng thái: R n, l ng,

c t p trung nghiên c u hi n nay ch y u là v t li u r n, sau

đó m i đ n ch t l ng và khí.
V hình dáng v t li u, ng


c


6
trung bình hóa v i r t nhi u nguyên t (1 µm3 có kho ng 1012 nguyên t ) và có th
b qua các th ng giáng ng u nhiên. Nh ng các c u trúc nano có ít nguyên t h n thì
các tính ch t l

ng t th hi n rõ ràng h n. Ví d m t ch m l

coi nh m t đ i nguyên t , nó có các m c n ng l

ng t có th đ

c

ng gi ng nh m t nguyên t .

Hi u ng b m t

Khi v t li u có kích th

c nm, các s nguyên t n m trên b m t s chi m t l

đáng k so v i t ng s nguyên t . Chính vì v y các hi u ng có liên quan đ n b
m t, g i t t là hi u ng b m t s tr nên quan tr ng làm cho tính ch t c a v t li u
có kích th

c nanomet khác bi t so v i v t li u

c v mô mà ta th y hàng ngày. N u ta gi m kích th

h n quãng đ

kích

c c a v t li u xu ng nh

ng t do trung bình c a đi n t trong kim lo i, mà th

ng có giá tr

t vài đ n vài tr m nm, thì đ nh lu t Ohm không còn đúng n a. Lúc đó đi n tr c a
v t có kích th

c nano s tuân theo các quy t c l

nào có kích th

c nano đ u có tính ch t khác bi t mà nó ph thu c vào tính ch t mà

nó đ

ng t . Không ph i b t c v t li u

c nghiên c u.
Các tính ch t khác nh tính ch t đi n, tính ch t t , tính ch t quang và các tính

ch t hóa h c khác đ u có đ dài t i h n trong kho ng nm. Chính vì th mà ng


i v i vi c u

trúc, đ c bi t là nh ng phân t h u c l n, nh ng khác bi t nh v n ng l
nh ng c u hình khác nhau có th t o đ

ng gi a

c các thay đ i đáng k t nh ng t

ng tác

đó. Vì v y mà chúng có nhi u ti m n ng cho vi c đi u ch nh ng v t li u v i t
tr ng cao và t s c a di n tích b m t trên th tích cao, ch ng h n nh b nh .
Nh ng ph c t p này hoàn toàn ch a đ

c khám phá và vi c xây d ng nh ng k

thu t d a vào nh ng vi c u trúc đòi h i s hi u bi t sau s c khoa h c c n b n tìm n
trong chúng. Nh ng ph c t p này c ng m đ

ng cho s ti p c n v i nh ng h

th ng không tuy n tính ph c t p mà chúng có th phô bày ra nh ng l p bi u hi n
trên c n b n khác v i nh ng l p bi u hi n c a c hai c u trúc phân t và c u trúc
quy mô micromet.
Khoa h c nano là m t trong nh ng biên gi i c a khoa h c ch a đ
hi m t
1.2

c thám


3

X lý n

4

Ch n đoán b nh và chi u ch p

5

H th ng cung c p thu c

ng nông nghi p
c

ng


8

6

Ch bi n và d tr th c ph m

7

Ki m soát ô nhi m

8

c m a do Vi n Công ngh Massachusetts (Hoa K ) s n xu t:

H p ch t polymer và các h t Nano th y tinh đ
n

c b ng v t li u

c ph trên b m t nh v i đ hút

c. X p Nano ho t đ ng hi u qu h n so v i v t li u truy n th ng. X p Nano

dùng đ gi n

cm a

các n

2. H t Nano t tính x lý asen do

c: Trung Qu c, Neepal và Thái Lan.
i h c Rice (Hoa K ) s n xu t: Các h t Nano t

tính g m các ion oxit l l ng trong n
m t nam châm.
nghìn tr

n

c liên k t v i asen, sau đó lo i b b ng



Trung Qu c và kh m n n

n ng l
5. Que n

ng h n ph
c trong l

c u ng

ng pháp th m th u ng

c

c
c

Iran đòi h i ít

c.

i Nano do Phòng thí nghi m Seldon (Hoa K ) s n xu t: Thi t

b l c có hình d ng nh c ng r m s d ng các ng Nano cácbon đ t lên trên v t
li u d o có l . Que n

c làm s ch n

c u ng.


c

n

cung c p n

c c a các n

. Thu c b o v th c v t th

ng th y trong các ngu n
ng t n t i trong các ngu n

c đang phát tri n. Thi t b l c thu c b o v th c v t

có th cung c p cho m i h gia đình
1.3

Chennai và Công

n

6000 lít n

c s ch m i n m.

T ng quan tình hình nghiên c u ng d ng công ngh Nano trong l c n

Hi n nay, trong n

l c, v t li u l c Nano ...
Công ngh l c b ng v t li u Nano còn khá m i m , m t công ngh hi n đ i
cho hi u qu x lý cao, giá thành phù h p.
thu hút đ

Vi t Nam công ngh Nano c ng đã

c các nhà khoa h c t p trung nghiên c u, trong đó có nghiên c u ch t o

ng Nano cacbon. C s đ u tiên ch t o thành công ng Nano cacbon

Vi t Nam

là Vi n Khoa h c v t li u (IMS) thu c Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam
(VAST). Trung tâm ITIMS (thu c

i h c Bách khoa Hà N i) là c s th hai ch

t o thành công Carbon Nanotubes (CNTs) vào n m 2003, ti p theo đó là Vi n V t
lý K thu t (tr

ng

i h c Bách Khoa Hà N i) vào kho ng đ u n m 2005. N m

2007 Ti n s Nguy n Hoài Châu và t p th các nhà khoa h c Vi n Công ngh môi
tr

ng (Vi n Khoa h c Công ngh Vi t Nam) th c hi n đ tài "Nghiên c u công



c chuy n t o ra s c hút m i. Nhà n

c ng đã dành m t kho n ngân sách khá l n cho ch
Nano c p qu c gia v i s tham gia c a nhi u tr

c

ng trình nghiên c u công ngh
ng

i h c và Vi n nghiên c u.

Hàng n m, nhi u cu c h i th o trao đ i kinh nghi m v nghiên c u v t li u Nano
đã đ

c t ch c nh : H i th o v

lý và l c n

ng d ng công ngh Nano s n xu t các thi t b x

c do h i Thông tin Khoa h c k thu t thành ph Hà N i, công ty

Vivina ph i h p v i T p đoàn Biocera (Hàn Qu c) t ch c ngày 24/9/2004, t i Hà
N i. Biocera đã gi i thi u vi c s d ng công ngh Nano ch t o h t Ceramic dùng
đ x lý n

c. T các d ng h t này, s n xu t ra các thi t b l c n



11
và Môi tr

ng v i đ tài “Nghiên c u thi t k , ch t o thi t b s d ng v t li u

Nano đ x lý n
PGS.TS Hà L

c có nhi m Asen ph c v c p n

c sinh ho t nông thôn”, do

ng Thu n làm ch nhi m th c hi n 2008-2010. Trên c s ti p thu

ng d ng công ngh tiên ti n thông qua vi c h p tác v i Vi n hàn lâm KH t nhiên
Liên bang Nga, k t h p v i c i ti n ng d ng cho phù h p v i công ngh s n xu t,
ch t o, phù h p v i đi u ki n kinh t c a Vi t Nam, đ tài đã nghiên c u thi t k
và s n xu t ng d ng thành công thi t b s d ng v t li u Nano đ x lý n
nhi m Asen đ t tiêu chu n c p n

c n u ng v i nhi u quy mô l c n

c có

c khác nhau:

Thi t b l c quy mô h gia đình, c m gia đình và thi t b l c quy mô c m dân c ,
tr
1.4


c t p trung quy mô nh

c s ch & VSMT và đ

ng trình m c tiêu Qu c gia v

c s giúp đ c a t ch c Unicef. T n m 2004 đ n

tháng 9/2006, Trung tâm NSH & VSMTNT t nh Hà Tây c đã ti n hành l y 15.771
m un

c l y t các gi ng đào, các b ch a n

gi ng khoan khai thác n
t t c các m u n

c, các tr m c p n

c trong các t ng ch a n

c t p trung và

c qh và qp. K t qu t ng h p

c cho th y huy n Thanh Oai b nhi m Asen cao nh t trong t nh

v i t l m u nhi m là 51,12%.
i u tra hi n tr ng th c t trên đ a bàn huy n Thanh Oai t i 3 xã : Cao
D


12

m u

s

1.319

54

32

17

5

2.967

1.381

227

385

538

231

46,55


40,98

2.000

749

494

210

45

37,45

6 Phúc Th

5.32

165

70

61

34

31,02

7 Ba Vì


634

91

107

293

143

42,87

10 Th

ng Tín

1.946

967

141

233

322

271

49,69

ng

5 Hoài

c

8 M

c

% so v i t ng s

0,05-0,07 0,07-0,1 0,1-0,2

100% 49,40%

13,97%

13,93% 14,40%

> 0,2

Asen
3,87

Ngu n: Trung tâm NSH & VSMTNT t nh Hà Tây c
Trong khi đó, theo k t qu đi u tra s b t i Cao D
gia đình

đây s d ng ngu n n

nghiên c u, đánh giá c a WHO thì n u b nhi m đ c asen
m t ít v i li u l

m c đ th p, m i ngày

ng dù nh nh ng trong th i gian dài s gây: m t m i, bu n nôn và

nôn, h ng c u và b ch c u gi m, da s m, r ng tóc, sút cân, gi m trí nh , m ch máu
b t n th
ung th ...,

ng, r i lo n nh p tim, đau m t, đau tai, viêm d dày và ru t, làm ki t s c,


13

Hình 1.1: Ô nhi m Asen gây b nh ung th da
Do đó vi c đánh giá hi n tr ng ch t l

ng ngu n n

pháp công ngh thích h p, hi u qu và kinh t đ x lý n

c nh m đ a ra các gi i
c c p cho n u ng, sinh

ho t c n ph i đ

c nghiên c u và tri n khai đ đáp ng nhu c u c p bách v n


gia đình bên c nh ngu n n
kh c ph c đ
công ngh x lý n

c m a hàng n m dùng cho n, u ng.

c các nh

c đi m trên, T ch c th c hi n đã hoàn thi n

c s d ng v t li u nano đ t o ra các s n ph m thi t b l c n

phù h p cho vùng ô nhi m Asen xã Cao D

c

ng và có th áp d ng cho khu v c

đ ng b ng sông H ng.
Công ngh x lý đ

c hoàn thi n b ng nhi u gi i pháp tích h p (x lý s b

b ng l ng, l c cát; x lý tinh b ng v t li u l c đa n ng, than ho t tính, v t li u trao
đ i ion; x lý tri t đ b ng v t li u l c Nano), thi t b có các nhánh l c thô và l c
tinh đ c p n

c sinh ho t và nhánh x lý tri t đ c p n

c ph c v

i.

ng luôn

luôn là thách th c đ i v i các n

c đang phát tri n. Tình tr ng này càng tr m tr ng

h n đ i v i khu v c mà ngu n n

c đang b ô nhi m tr m tr ng, đ c bi t là các khu

v c mà ngu n n
c ng nh

c b ô nhi m Asen n ng, g p nhi u l n tiêu TCCP. Trên th gi i

Vi t Nam đã có cái nhìn nh n gi i quy t bài toán thi u n

d ng các gi i pháp c p n

c, các công ngh x lý n

c nh m s d ng hi u qu và

ti t ki m ngu n tài nguyên quý giá này. Công ngh Nano c ng đã đ
nghiên c u ng d ng đ góp ph n gi i quy t bài toán thi u n
gi i c ng nh

Vi t Nam.

t các gi ng khoan đ s d ng cho sinh ho t, n
N

c sinh ho t truy n th ng

c s d ng cho m c đích sinh ho t, n u ng cho vùng ô nhi m Asen

c m a và n
a. N

C,

cm ađ

c ng m đ

c b m lên

c s d ng cho n u ng.

cm a
c m a là ngu n n

c có th tích tr đ

c d dàng và ch c n x lý đ n

gi n là đun sôi đ ngu i là có th dùng đ u ng.
B ch a n


c treo

c nhi u n

c nh t trong m i l n m a. Không nên l y n

c

t mái l p fibroximang, b i m t l

ng nh b t amiang t ngói có th l n vào n

c,

gây đ c. Ch nên h ng n

c m a b ng mái tôn và mái ngói ho c mái bê tông.


16

Hình 2.1: B ng m tr n

Hình 2.2: B tr n
b. N

cm a

cm an i