ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------------------------

Lê Thị Mai Linh

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG AXIT HUMIC TÁCH TỪ THAN BÙN
ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC BỊ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------------------

Lê Thị Mai Linh

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG AXIT HUMIC TÁCH TỪ THAN BÙN
ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC BỊ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG

Chuyên ngành: Hóa môi trƣờng
Mã số: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. TRẦN HỒNG CÔN
PGS. TS. NGUYỄN TRƢỜNG SƠN


1.2.

Axit humic......................................................................................................5

1.2.1.

Cấu tạo và tính chất của axit humic ...............................................................5

1.2.2.

Ứng dụng của axit humic trong nông nghiệp và môi trƣờng .........................7

1.3.

Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc .............................................9

1.3.1.

Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc .............................9

1.3.2.

Ảnh hƣởng sinh hóa của kim loại nặng đối với con ngƣời và sinh vật .......10

1.4.

Các phƣơng pháp xử lý nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng hiện nay ...............11

1.4.1.


Chương 2 – THỰC NGHIỆM ................................................................................ 20
2.1.

Vật liệu, hóa chất .........................................................................................20

2.2.

Tách và bảo quản axit humic từ than bùn ....................................................20

2.2.1.

Quy trình tách axit humic từ than bùn .........................................................20

2.2.2.

Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ than bùn và dung dịch NaOH đến hàm
lƣợng axit humic tách đƣợc .........................................................................21

2.2.3.

Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch NaOH và điều kiện tách
đến hàm lƣợng axit humic tách đƣợc ...........................................................22

2.2.4.

Bảo quản axit humic ....................................................................................22

2.3.

So sánh axit humic tách từ các nguồn than bùn khác nhau .........................23

Xử lý nƣớc thải chứa kim loại nặng bằng axit humic ..................................27

Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 28
3.1.

Tách và bảo quản axit humic từ than bùn ....................................................28

3.1.1.

Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ than bùn và dung dịch NaOH đến hàm
lƣợng axit humic tách đƣợc .........................................................................28

3.1.2.

Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch NaOH và điều kiện tách
đến hàm lƣợng axit humic tách đƣợc ...........................................................29

3.2.

So sánh axit humic tách từ các nguồn than bùn khác nhau .........................31

3.2.1.

So sánh độ hấp thụ quang của các loại axit humic ......................................31

3.2.2.

So sánh khả năng xử lý ion Cu2+ của các loại axit humic ............................32

ii



DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. Hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng trong than bùn ở miền Đông Nam Bộ .......5
Bảng 2. Thành phần các nguyên tố của axit humic ....................................................6
Bảng 3. Hàm lƣợng axit humic tách đƣợc khi thay đổi tỷ lệ than bùn và dung
dịch NaOH ...................................................................................................28
Bảng 4. Hàm lƣợng axit humic tách đƣợc khi thay đổi nồng độ dung dịch
NaOH và điều kiện tách ...............................................................................29
Bảng 5. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Cu2+ sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT ......................37
Bảng 6. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Zn2+ sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT ......................37
Bảng 7. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Pb2+ sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08 : 2008/BTNMT ...........................38
Bảng 8. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc có chứa ion Cd2+ sau xử lý bằng axit
humic với các loại nƣớc theo QCVN 08 : 2008/BTNMT ...........................38
Bảng 9. Giá trị pH tối ƣu đối với quá trình xử lý nƣớc chứa các ion kim loại
Cu2+, Zn2+, Pb2+, Cd2+ bằng axit humic ........................................................39
Bảng 10. Kết quả so sánh màu mẫu nƣớc sau xử lý bằng axit humic với các
loại nƣớc theo QCVN 08-MT:2015/ BTNMT .............................................39
Bảng 11. Nồng độ các kim loại nặng trong nƣớc tại xã Đình Dù – huyện Văn
Lâm – tỉnh Hƣng Yên trƣớc và sau quá trình xử lý bằng axit humic ..........42
Bảng 12. Nồng độ các kim loại nặng trong nƣớc tại thị trấn Lâm – huyện Ý
Yên – tỉnh Nam Định trƣớc và sau quá trình xử lý bằng axit humic ...........42
Bảng 13. Kết quả so sánh nồng độ các kim loại nặng trong hai mẫu sau xử lý
bằng axit humic với QCVN 08-MT:2015/BTNMT.....................................43

iv



CT

Công thức

NXB

Nhà xuất bản

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

vi


MỞ ĐẦU
Nƣớc là một tài nguyên thiên nhiên quý giá, là một trong bốn thành phần cấu
tạo của môi trƣờng. Nƣớc đóng vai trò quan trọng và ảnh hƣởng trực tiếp đến hầu
hết mọi hoạt động của con ngƣời. Hiện nay, nƣớc ở Việt Nam (cả nƣớc mặt và nƣớc
ngầm) đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Đặc biệt, ô nhiễm các kim loại nặng gây ra
bởi các hoạt động nhƣ sử dụng phân bón, khai thác mỏ, luyện kim, tái chế kim loại
tại các làng nghề… đang là vấn đề rất bức xúc. Nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại
nặng sẽ ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe cũng nhƣ hoạt động sản xuất của con
ngƣời. Vì thế, xử lý nƣớc ô nhiễm kim loại nặng là một nhiệm vụ vô cùng cấp thiết.
Cho đến nay đã có nhiều phƣơng pháp xử lý kim loại nặng trong nƣớc nhƣ


2


Chương 1 – TỔNG QUAN
1.1. Than bùn
1.1.1. Sự hình thành than bùn
Than bùn là sản phẩm chuyển hóa của xác thực vật bởi các con đƣờng khác
nhau (chủ yếu bởi sự phân hủy của vi sinh vật) trong điều kiện yếm khí. Quá trình
này diễn ra tại các vùng trũng ngập nƣớc. Các vùng đất ngập nƣớc là những vùng có
năng suất sinh học cao, điều kiện phát triển của thực vật rất thuận lợi. Lớp thổ
nhƣỡng tại các vùng này luôn trong điều kiện yếm khí; do đó, mặc dù sinh khối các
loài cỏ sống trên mặt nƣớc tăng nhanh, nhƣng quá trình phân giải xác thực vật lại
xảy ra chậm và không đạt tới giai đoạn vô cơ hoá, dẫn đến tích luỹ hữu cơ. Tiếp
theo cỏ là lau, lách, cây bụi, cây thân gỗ thay thế, kết hợp với quá trình kiến tạo địa
chất, quá trình bồi tụ, lắng đọng phù sa đã chôn vùi kể cả cây thân gỗ, làm cho hữu
cơ tích tụ thành các lớp và tạo thành than bùn [7].
Hầu hết các bãi than bùn hiện đại đƣợc hình thành ở vĩ độ cao sau khi có sự
rút lui của các dòng sông băng ở cuối kỷ băng hà (12.000 năm trƣớc đây). Than bùn
thƣờng đƣợc tích lũy dần dần, với tốc độ khoảng một milimet mỗi năm. Quá trình
hình thành than bùn sẽ quyết định các đặc tính của nó nhƣ màu sắc, cấu trúc, thành
phần các chất hữu cơ, vô cơ… Ngƣời ta thấy, than bùn hình thành ở vùng ôn đới có
chất lƣợng tốt hơn khi hình thành ở các vùng khác.
1.1.2. Phân bố các vùng đất than bùn trên thế giới
Vùng đất than bùn là những vùng đất có một lớp tích lũy tự nhiên của than
bùn. Vùng đất than bùn đƣợc tìm thấy trong ít nhất 175 quốc gia và bao gồm
khoảng 4.000.000 km² hay 3% diện tích đất của thế giới. Một số vùng đất than bùn
lớn nhất thế giới bao gồm vùng đất thấp Tây Siberia, vịnh Hudson và thung lũng
sông Mackenzie. Nam bán cầu có trữ lƣợng than bùn nhỏ hơn Bắc bán cầu, một
phần do có ít đất, nhƣng Nam Mỹ lại sở hữu một trong những vùng đất ngập nƣớc

chất dinh dƣỡng trong than bùn cao hơn trong phân chuồng, nhƣng chủ yếu ở dƣới
dạng hữu cơ. Chúng cần đƣợc phân huỷ thành dạng vô cơ cây mới sử dụng đƣợc.
Số liệu phân tích thành phần dinh dƣỡng của than bùn ở một số địa điểm thuộc miền
Đông Nam Bộ đƣợc trình bày trong bảng 1 (số liệu của Hồ Thìn, Võ Đình Ngô –
Trung tâm địa học, Phân viện khoa học Việt Nam, TP Hồ Chí Minh).

4


Bảng 1. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn ở miền Đông Nam Bộ
Địa điểm lấy than bùn

Hàm lượng chất
dinh dưỡng (%)

Tây Ninh

Củ Chi

Mộc Hóa

Duyên Hải

N

0,38

0,09

0,16 – 0,91

hoại hay nƣớc thải đô thị. Than bùn còn đƣợc sử dụng rộng rãi trong phƣơng pháp
tắm để trị bệnh tại các spa. Phƣơng pháp điều trị này có truyền thống rất lâu đời ở
châu Âu, đặc biệt là ở Ba Lan, Cộng hòa Séc, Đức và Áo [23].
1.2. Axit humic
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của axit humic
Axit humic là một trong ba thành phần chính của hợp chất mùn, đó là một
trong những hợp chất hữu cơ quan trọng của đất (đất mùn), than bùn, than đá, nhiều
suối miền núi, hồ bị loạn dƣỡng và nƣớc biển. Nó đƣợc tạo ra bởi sự phân hủy các
chất hữu cơ sinh học nhƣ xác động - thực vật và là sản phẩm phụ của các quá trình
trao đổi chất [24].
Axit humic hòa tan tốt trong các dung dịch kiềm loãng (NaOH, Na2CO3,
Na4P2O7.10H2O), nhƣng không tan trong nƣớc và axit vô cơ. Tùy theo nồng độ và
loại đất mà các dung dịch axit humic chiết đƣợc có màu nâu đen đến màu đen [19].
Thành phần nguyên tố của axit humic chủ yếu bao gồm bốn nguyên tố là C, H,
O, N. Hàm lƣợng các nguyên tố này thay đổi, phụ thuộc vào loại đất, thành phần
hoá học của tàn tích sinh vật, điều kiện mùn hoá và phƣơng pháp tách axit humic.

5


Theo L. N. Alexandrova, thành phần trung bình của các nguyên tố C, H, O, N trong
axit humic của một số loại đất chính ở Liên Xô (cũ) đƣợc trình bày trong bảng 2 [20].
Bảng 2. Thành phần các nguyên tố của axit humic
STT

Nguyên tố

Thành phần (%)

1

nhiều ý kiến khác nhau liên quan đến công thức phân tử của axit humic; tuy nhiên ,
công thức đƣợc Stevenson đƣa ra năm 1982 là công thức đƣợc nhiều ngƣời ủng hộ
nhất. Công thức này đƣợc trình bày ở hình 1.

Hình 1. Công thức phân tử của axit humic
Nhìn vào công thức trên ta có thể thấy, với nhiều nhóm chức –COOH và –OH,
axit humic là phân tử có khả năng tạo phức cao. Nó có thể tạo phức ở nhiều vị trí

6


khác nhau trong phân tử, cho phức càng cua bền ở dạng vòng 5, 6 cạnh. Các nhóm
tạo phức –COOH và –OH chứa oxi nên quá trình tạo phức là không chọn lọc; vì thế,
axit humic có khả năng tạo phức với hầu hết các ion kim loại.
Cũng theo tác giả trên, phân tử axit humic bao gồm nhiều mạng lƣới cấu trúc.
Mỗi mạng lƣới cấu trúc bao gồm nhiều đơn vị cấu trúc. Đơn vị cấu trúc là phần còn
lại của phân tử axit humic khi chúng bị phân hủy và có cấu tạo tƣơng đối đơn giản.
Về hình thái, axit humic không có cấu tạo tinh thể, song những nghiên cứu
điện di và quang phổ Rơnghen cho thấy chúng đƣợc cấu tạo bằng những mạng lƣới
xếp lớp. Quá trình mùn hoá càng mạnh thì những mạng này xếp càng khít. Theo
những nghiên cứu gần đây nhất, phân tử axit humic không đối xứng, chúng có dạng
dài, tỷ lệ các trục từ 1 : 6 đến 1 : 12 [15].
1.2.2. Ứng dụng của axit humic trong nông nghiệp và môi trường
Thành phần chính của axit humic là các vòng cacbon thơm có gắn các nhóm
chức hoạt động nhƣ các nhóm cacboxyl, quinon, hidroxi. Hoạt tính sinh học của
axit humic phụ thuộc vào số lƣợng của các nhóm chức này và khả năng trao đổi ion
của chúng.
Axit humic và các muối humat của chúng không phải là nguồn dinh dƣỡng
cho cây trồng mà chỉ đóng vai trò nhƣ một chất có hoạt tính sinh học, mang chức
năng điều hòa, kích thích tăng trƣởng. Các muối humat hòa tan khi tham gia vào

Trong môi trƣờng, vì khả năng tạo phức mạnh với các ion kim loại nên axit
humic đã đƣợc sử dụng để làm sạch nƣớc. Đã có những công trình nghiên cứu về
khả năng hấp phụ kim loại nặng của axit humic nhằm xử lý ô nhiễm môi trƣờng,
nhƣ nghiên cứu sử dụng axit humic làm giàu các kim loại hiếm và phóng xạ của
Phạm Văn Tình, Lƣu Minh Đại [16]; nghiên cứu sử dụng axit humic để tách các ion
Co2+, Mn2+ từ dung dịch nƣớc của Bùi Duy Cam, Phạm Văn Tình [4]. Và mới đây
nhất là nghiên cứu của Trịnh Thị Yến về khả năng kết tủa ion Cu2+ trong nƣớc của
axit humic [18]. Các nghiên cứu đều cho kết quả rất tốt.
Với môi trƣờng đất, các axit humic giúp cải tạo đất: khi bón cho đất sét, axit
humic có thể giúp phá vỡ lớp đất kết chặt, cho phép sự thâm nhập của nƣớc đƣợc
tăng cƣờng và phát triển vùng rễ tốt hơn; khi bón cho đất cát, axit humic thêm chất
hữu cơ cần thiết để giữ nƣớc; do đó, cải thiện rễ phát triển, tăng cƣờng khả năng của
đất cát để giữ lại và không rửa trôi các chất dinh dƣỡng quan trọng [14].

8


1.3. Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước
1.3.1. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước
Kim loại nặng là một thuật ngữ trong khoa học môi trƣờng, nhằm chỉ một số
kim loại có khối lƣợng riêng lớn hơn 5 g/cm3, đƣợc sử dụng tƣơng đối phổ biến trong
sản xuất và khi bị thải ra môi trƣờng thì gây tác hại tiềm tàng tới môi sinh. Kim loại
nặng có thể tồn tại trong khí quyển (dạng bụi, hơi), trong thủy quyển (dạng ion), trong
địa quyển (dạng muối hoặc hợp chất cơ-kim loại), trong sinh quyển (tồn tại trong các
mô của động thực vật và thƣờng gây bệnh khi nồng độ đủ lớn).
Ở Việt Nam, nguồn nƣớc bị ô nhiễm đang gia tăng cùng với sự phát triển của
các hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, ngƣ nghiệp,
giao thông, dịch vụ và sinh hoạt của ngƣời dân. Đặc biệt, ô nhiễm kim loại nặng
trong nƣớc đang là một mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe của con ngƣời và
an toàn của hệ sinh thái.

lại ở trong gan, phần lớn thải qua mật rồi theo phân ra ngoài. Chì gây thiếu máu,
tăng huyết áp và nhiễm độc thần kinh.
Thủy ngân (Hg): là chất thải từ hoạt động công nghiệp mỏ, sản xuất các hợp
chất vô cơ, thuốc trừ sâu. Hợp chất thủy ngân có độc tính cao, gây hoại tử đƣờng
tiêu hóa, trụy mạch, suy thận cấp, phân chia sai lệch nhiễm sắc thể. Chúng đƣợc tích
tụ ở thận, trong não và bào thai. Thủy ngân đƣợc thải qua đƣờng nƣớc tiểu và phân.
Cá có khả năng hấp thu thủy ngân cao nhƣng chƣa chết. Ngƣời ăn cá nhiễm thủy
ngân dẫn tới tăng lƣợng thủy ngân trong máu và tóc, lâu ngày dẫn đến bệnh ung thƣ
và tử vong. Trƣờng hợp nhiễm độc thủy ngân ở vịnh Minimata ở Nhật Bản là một
ví dụ điển hình [6].
Niken: có trong nƣớc uống do hòa tan từ các đƣờng ống dẫn nƣớc và mối hàn,
nƣớc thải mạ điện, sản xuất acquy, luyện kim, dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ.
Kẽm: có trong nƣớc uống do tan ra từ các ống dẫn nƣớc, chúng đƣợc hấp thụ
và tích lũy trong cá. Độc tính của chúng phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và độ cứng của
nƣớc.
1.3.2. Ảnh hưởng sinh hóa của kim loại nặng đối với con người và sinh vật
Cũng nhƣ nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể cần thiết hoặc không
cần thiết cho con ngƣời và sinh vật. Nếu kim loại là cần thiết thì chỉ cần thiết ở một
hàm lƣợng nhất định, nếu ít hơn hoặc nhiều hơn thì lại gây tác động ngƣợc lại. Các

10


kim loại cần thiết này tham gia cấu thành các enzym, các vitamin, đóng vai trò quan
trọng trong quá trình trao đổi chất. Những kim loại không cần thiết khi vào cơ thể ngay
cả ở dạng vết (rất ít) cũng có thể gây tác động độc hại. Ví dụ nhƣ với đồng, một lƣợng
nhỏ đồng rất cần cho động vật và thực vật, con ngƣời mỗi ngày cần khoảng 20mg đồng,
nhƣng với hàm lƣợng nhiều hơn lại gây hại cho cơ thể; hay với niken, đối với thực vật thì
niken không cần thiết và là chất độc, nhƣng đối với động vật, niken lại rất cần thiết ở
hàm lƣợng thấp.

mMn+ + nAm- = MmAn

(kết tủa)

[M]m.[A]n > Tt MmAn
Trong đó:

Mn+ : ion kim loại
Tt : tích số tan

Am- : tác nhân gây kết tủa

11


Phƣơng pháp này có thể sử dụng nhiều tác nhân để tạo kết tủa với kim loại
nhƣ S2-, SO42-, PO43-, Cl-, OH-, axit humic... Trong đó S2-, OH-, axit humic dễ dàng
tạo kết tủa với hầu hết các kim loại, còn các ion SO42-, PO43-, Cl- chỉ tạo kết tủa với
một số các ion kim loại nhất định.
Để xử lý kim loại nặng trong nƣớc bằng phƣơng pháp kết tủa có hiệu quả thì
ta cần phải chuyển các kim loại từ dạng khó có khả năng kết tủa và có tính cực độc
về dạng dễ kết tủa hơn và ít độc hơn bằng các tác nhân oxi hóa khử. Các tác nhân
oxi hóa khử phải thỏa mãn các yêu cầu sau: có thể chuyển hóa hết đƣợc kim loại về
dạng mong muốn, không tạo ra các chất mới có độc tính hoặc khó xử lý, các tác
nhân dễ kiếm, dễ sử dụng và rẻ tiền. Sau khi đã chuyển các kim loại về dạng dễ xử
lý và ít độc hơn thì tiến hành phƣơng pháp kết tủa bằng các tác nhân gây kết tủa nhƣ
cơ chế nêu trên [12].
Phƣơng pháp kết tủa đã đƣợc đánh giá cao vì xử lý cùng lúc nhiều kim loại, áp
dụng đƣợc cho dòng thải có quy mô lớn. Tuy nhiên, với nồng độ kim loại cao thì
phƣơng pháp này xử lý không triệt để, tạo ra bùn thải kim loại.

Trong quá trình này, catot thƣờng đƣợc làm bằng thép và anot làm bằng
graphit. Áp dụng phƣơng pháp này có thể thu hồi đƣợc các kim loại quý hiếm,
không thải ra các chất ô nhiễm thứ cấp có hại cho môi trƣờng. Tuy nhiên, chi phí
cho hệ thống xử lý cao, gây tốn điện năng và đặc biệt xử lý không hiệu quả đối với
các kim loại có mức oxi hóa lớn [12].
1.4.3. Phương pháp hấp phụ và trao đổi ion
Phƣơng pháp hấp phụ đƣợc sử dụng khi xử lý nƣớc thải chứa hàm lƣợng chất
độc hại không quá 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, ngƣời ta đã tìm ra nhiều
loại vật liệu có khả năng hấp phụ kim loại nặng nhƣ than hoạt tính, than bùn, các
loại vật liệu vô cơ nhƣ sắt oxit, mangan oxit, tro bay... Có hai kiểu hấp phụ đó là:
Hấp phụ vật lý: Quá trình hấp phụ vật lý giữa chất hấp phụ và các ion kim loại
nặng trong nƣớc thƣờng xảy ra nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion kim loại này với
các tâm hấp phụ. Mối liên kết này thƣờng là yếu và không bền. Tuy nhiên, nhờ có
đặc điểm đó mà quá trình hoàn nguyên vật liệu hấp phụ và thu hồi các kim loại diễn
ra thuận lợi.

13


Hấp phụ hóa học: Quá trình này xảy ra nhờ các phản ứng tạo liên kết hóa học
giữa ion kim loại nặng và các nhón chức của tâm hấp phụ, thƣờng là các ion kim
loại nặng phản ứng tạo phức đối với các nhóm chức trong chất hấp phụ. Mối liên
kết này thƣờng là 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 nƣớc nói chung và kim
loại nặng nói riêng, ngƣời ta thƣờng tiến hành giải hấp để tái sinh chất hấp phụ (đối
với các vật liệu hấp phụ có giá trị và nhất thiết phải có kích thƣớc đủ lớn để có thể
tái sinh đƣợc).
Phƣơng pháp trao đổi ion cũng là một phần của phƣơng pháp hấp phụ, nhƣng
là quá trình hấp phụ có kèm theo trao đổi ion giữa chất hấp phụ với ion của dung

glomerata... Đây là phƣơng pháp đầy hứa hẹn trong việc xử lý kim loại nặng. Tuy
nhiên, mỗi loại tảo chỉ có khả năng hấp thu một số kim loại nhất định, việc thu hồi
sinh khối tảo lại khó khăn và nhất là trƣớc khi đƣa tảo vào xử lý nƣớc phải loại bỏ
các chất độc hại với vi tảo [9].
1.4.5. Phương pháp chuyển hóa sinh học
Xử lý kim loại nặng bằng phƣơng pháp chuyển hóa sinh học có thể thực hiện
bằng hai cách là chuyển hóa trực tiếp và chuyển hóa gián tiếp.
Chuyển hóa trực tiếp: các vi sinh vật (enzym) trực tiếp chuyển hóa các kim
loại nặng ở dạng độc về dạng ít độc hơn hoặc không độc. Ví dụ, vi khuẩn Geobacter
có khả năng biến kim loại từ dạng hòa tan thành dạng rắn, làm cho kim loại tách
khỏi nƣớc ngầm; vi khuẩn pseudomonas có thể khử ion Hg2+ có độc tính về dạng
Hg0 không độc.
Chuyển hóa gián tiếp: 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 lý hơn.
Ví dụ, sử dụng các vi khuẩn và enzym để chuyển hóa các hợp chất chứa lƣu huỳnh
về dạng S2-, sau đó các kim loại có thể kết hợp với S2- tạo thành các chất kết tủa
[13].
Tuy nhiên, đây là phƣơng pháp còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Bởi vì, những
chủng vi sinh vật và enzym đƣợc phát hiện có khả năng chuyển hóa kim loại nặng
không đƣợc công bố rộng rãi. Do vậy, việc áp dụng phƣơng pháp này vào thực tế
gặp nhiều khó khăn.

15


1.5. Một số phương pháp đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong nước
Hiện nay, có rất nhiều phƣơng pháp xác định hàm lƣợng kim loại nặng trong
nƣớc. Tùy theo từng đối tƣợng mẫu phân tích và hàm lƣợng kim loại nặng trong
mẫu mà ta có thể lựa chọn phƣơng pháp nào cho hợp lý. Sau đây là một số phƣơng
pháp đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc quan trọng.

chiều và một chiều, tia lửa điện, plasma cảm ứng.
Phƣơng pháp Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ
(ICP-MS) là một kỹ thuật phân tích đƣợc sử dụng để xác định nguyên tố. Ngay từ
khi đƣợc thƣơng mại hóa cách đây 20 năm, ICP-MS đã trở thành một thiết bị đƣợc
sử dụng rộng rãi cho những phân tích thƣờng ngày và cả các nghiên cứu ở nhiều
lĩnh vực khác nhau. ICP-MS là một kỹ thuật linh động có nhiều điểm mạnh hơn so
với các kỹ thuật phân tích nguyên tố truyền thống, kể cả Quang phổ Phát xạ Nguyên
tử nguồn cảm ứng cao tần Plasma (ICP-AES) và Quang phổ Hấp thụ Nguyên tử
(AAS). Giới hạn phát hiện tƣơng đƣơng hoặc nhỏ hơn giới hạn phát hiện của AAS
Lò Graphite nhƣng có nhiều ƣu điểm hơn. ICP-MS là một kỹ thuật nhanh, đa
nguyên tố và thƣờng có công suất nhƣ ICP-AES nhƣng có khả năng phát hiện tốt
(thấp) hơn nhiều.
Phƣơng pháp so màu: đây là một phƣơng pháp nhằm đánh giá nhanh hàm
lƣợng của các kim loại nặng trong nƣớc. Theo đó, các kim loại nặng đƣợc cho phản
ứng với các thuốc thử để tạo sản phẩm có màu. Cƣờng độ màu của dung dịch sản
phẩm sẽ tỉ lệ với nồng độ của chất tan. Nhờ việc xây dựng thang màu của các mẫu
chuẩn, ta hoàn toàn có thể đánh giá đƣợc hàm lƣợng của kim loại nặng trong mẫu
phân tích.
1.6. Khả năng sử dụng axit humic và các hợp chất tương tự trong xử lý nước bị
ô nhiễm kim loại nặng
Trong đất, dạng tồn tại cơ bản của axit humic là dạng keo; tuy nhiên, chúng rất
dễ bị phân tán bởi các dung dịch kiềm để tạo thành dung dịch phân tử hoặc dung
dịch keo. Vì ở dạng keo nên axit humic có khả năng hấp phụ cao (dung tích hấp phụ
từ 300 - 600 lđl/100g). Trong cấu tạo tƣơng đối phức tạp của axit humic thì nhóm
COOH và OH đóng vai trò quyết định đến khả năng tạo phức với các ion kim loại
nặng; nhờ đó, axit humic có khả năng hấp phụ các ion kim loại này [20].
Các phức chất của axit humic tƣơng đối bền vững. Sự hình thành các hợp chất

17