Đánh giá hiện trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm Hà Nội, ứng dụng vật liệu Hydroxit sắt III phế thải để hấp phụ Asen trong nước ngầm

90 832 26
Đánh giá hiện trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm Hà Nội, ứng dụng vật liệu Hydroxit sắt III phế thải để hấp phụ Asen trong nước ngầm

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN BÁ CẢNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM ASEN TRONG NƢỚC NGẦM HÀ NỘI, ỨNG DỤNG VẬT LIỆU HYDROXIT SẮT III PHẾ THẢI ĐỂ HẤP PHỤ ASEN TRONG NƢỚC NGẦM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Thái Nguyên -2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là kết quả của quá trình thực nghiệm của tôi trong phòng thí nghiệm và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Học viên Nguyễn Bá Cảnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii LỜI CẢM ƠN Bằng tấm lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trịnh Lê Hùng cùng toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Sau đại học ngành Khoa học Môi trường, trường Đại Học Nông Lâm đã giao đề tài, hướng dẫn chu đáo và tận tình trong suốt quá trình em nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các anh chị em trong phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ Môi trường Việt Nhật đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ban lãnh đạo, các anh chị em trong Công ty Cổ phần Thương mại và Kỹ thuật Việt-Sing đã luôn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Học viên Nguyễn Bá Cảnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu của đề tài 3 2.1. Mục tiêu tổng quát 3 2.2. Mục tiêu cụ thể 3 3. Yêu cầu của đề tài 3 4. Ý nghĩa 3 4.1. Ý nghĩa khoa học 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 CHƢƠNG 1: 5 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1. Tổng quan về asen 5 1.1.1. Giới thiệu về asen 5 1.1.2. Ô nhiễm asen 19 1.1.3. Xử lý Asen 23 1.2. Tổng quan về Hyđroxit sắt (III) phế thải trong bùn thải mạ 29 1.3. Tổng quan về phương pháp hấp phụ 32 1.3.1. Nguyên lý chung của phương pháp hấp phụ 32 1.3.2. Các đặc tính của chất hấp phụ 33 1.3.3. Khả năng hấp phụ asen của hyđroxit sắt 36 1.3.4. Một số chất hấp phụ đang sử dụng trong xử lý nước 37 CHƢƠNG 2: 39 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1. Đối tượng nghiên cứu 39 2.2. Phạm vi và thời gian nghiên cứu 39 2.3. Nội dung nghiên cứu 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v 2.4. Phương pháp nghiên cứu: 40 2.4.1. Phương pháp kế thừa sử dụng tài liệu thứ cấp ( số liệu thứ cấp) 40 2.4.2. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu: 40 2.4.3. Phương pháp bố trí các thí nghiệm: 43 2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu 51 2.4.5. Phương pháp đối chiếu với quy chuẩn tiêu chuẩn Việt Nam 51 CHƢƠNG 3: 53 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 53 3.1. Hiện trạng Asen trong nước ngầm ở Hà nội 53 3.1.1. Thực trạng ô nhiễm Asen trong nước ngầm ở Hà Nội: 53 3.1.2. Hiện trạng Asen trong nước ngầm Hà Nội 56 3.2. Xác định thành phần các chất có trong bùn thải mạ 62 3.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ Hidroxyt sắt III phế thải. 63 3.4. Đánh giá khả năng hấp phụ Asen của vật liệu 65 3.4.1. Xác định thời gian tối ưu để hấp phụ Asen của vật liệu 65 3.4.2. Xác định pH tối ưu để hấp phụ Asen của vật liệu 67 3.4.3. Xác định phương pháp tối ưu để vật liệu hấp phụ Asen 69 3.4.4. Ứng dụng vật liệu vào mẫu thực tế 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 1. Kết luận 77 2. Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu : Nghĩa của từ C : Nồng độ gam/lít MF : Màng lọc nước kích thước Micromet NF : Màng lọc nước kích thước nanomet RO : Màng lọc nước thẩm thấu ngược UBND : Ủy ban nhân dân UF : Màng lọc nước kích thước Micromet UNICEF : Quỹ bảo trợ nhi đồng liên hợp quốc WHO : Tổ chức y tế thế giới TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TT KHTN&CN QG : Trung tâm nước sạch và vệ sinh môi trường quốc gia TT. NS&VSMTNT : Trung tâm nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn % : Phần trăm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii DANH MỤC BẢNG, BIỂU Trang Bảng 1.1. Hàm lượng Asen trong một số khoáng vật 8 Bảng 1.2. Hàm lượng asen trong một số loại đá ở Việt Nam 16 Bảng 1.3. Ưu nhược điểm các phương pháp xử lý Asen 27 Bảng 1.4. Một số chất hấp phụ đang được ứng dụng 37 Bảng 2.1. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Đông Anh 40 Bảng 2.2. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Từ Liêm 41 Bảng 2.3. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Gia Lâm 41 Bảng 2.4. Bảng vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu tại Thanh Trì 42 Bảng 3.1. Nồng độ asen trung bình tại các huyện ngoại thành Hà Nội 54 Bảng 3.2. Hàm lượng Asen trong mẫu nước ở Đông Anh 58 Bảng 3.3. Hàm lượng Asen trong mẫu nước ở Từ Liêm 59 Bảng 3.4. Hàm lượng Asen trong mẫu nước tại Gia Lâm 60 Bảng 3.5. Hàm lượng Asen trong mẫu nước ở Thanh Trì: 61 Bảng 3.6. Thành phần chủ yếu các chất có trong phế thải 62 Bảng 3.7. Tỉ lệ phối trộn vật liệu tối ưu 63 Bảng 3.8. Khả năng hấp phụ asen của vật liệu 65 Bảng 3.9. Hiệu suất hấp phụ Asen của vật liệu ở các pH khác nhau. 67 Bảng 3.10. Hiệu suất hấp phụ asen theo mẻ của vật liệu 70 Bảng 3.11. Hiệu suất hấp phụ asen theo phương pháp lọc hấp phụ dòng chảy xuôi. 71 Bảng 3.12. Hiệu suất hấp phụ Asen theo phương pháp lọc hấp phụ dòng chảy ngược qua lớp vật liệu từ dưới lên 72 Bảng 3.13. Hiệu suất hấp phụ Asen mẫu nước gia đình theo phương pháp lọc hấp phụ dòng chảy ngược qua lớp vật liệu từ dưới lên 74 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ viii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Cấu chúc không gian các hợp chất của asen 8 Hình 1.2. Các con đường xâm nhập asen vào cơ thể. 13 Hình 1.3. Bản đồ phân bố khu vực ô nhiễm Asen trên thế giới 20 Hình 1.4. Bản đồ khu vực nhiễm Asen trên toàn quốc 23 Hình 1.5. Sơ đồ công ghệ xử lý nước thải ngành mạ 32 Hình 2.1. Bố trí thí nghiệm chế tạo vật liệu 46 Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian tối ưu 46 Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm xác định pH tối ưu 47 Hình 2.4 . Bố trí thí nghiệm xác định phương pháp 48 Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm xác định phương pháp lọc tối ưu 50 Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm xác định hời gian tối ưu 51 Hình 3.1. Tình hình nhiễm Asen ở Hà Nội năm 2006 54 Hình 3.2. Biểu đồ tỉ lệ phần trăm các chất trong bùn thải 63 Hình 3.3. Ảnh vật liệu tối ưu 65 Hình 3.4. Biểu đồ hiệu suất xử lý Asen ở các thời gian khác nhau với Asen đầu vào 0,1 mg/l 66 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Asen (Thạch tín) cho thấy sự tồn tại cũng như ảnh hưởng của asen trên toàn thế giới và ở Việt Nam. Đặc biệt nguy cơ nước uống bị nhiễm độc bởi asen (thạch tín) đã được phát hiện từ lâu trên Thế giới và ở nước ta, nhưng từ giữa tháng 05 năm 2000 đến nay vấn đề này mới được phổ biến rộng rãi trên các phương tiện thông tin đại chúng trong nước. Asen là một chất rất độc, độc gấp 4 lần thuỷ ngân. Asen tác động xấu đến hệ tuần hoàn, hệ thần kinh. Nếu bị nhiễm độc từ từ, mỗi ngày một ít, tuỳ theo mức độ bị nhiễm và thể tạng mỗi người, có thể xuất hiện nhiều bệnh như: rụng tóc, buồn nôn, sút cân, ung thư, giảm trí nhớ Asen làm thay đổi cân bằng hệ thống enzim của cơ thể, nên tác hại của nó đối với phụ nữ và trẻ em là lớn nhất [3]. Theo GS. TS Đào Ngọc Phong, những người bị nhiễm độc asen mãn tính ở thượng nguồn Sông Mã có 31 triệu chứng lâm sàng [13]. Asen không gây mùi vị khó chịu khi có mặt trong nước ngay cả ở lượng đủ làm chết người, nên không thể phát hiện bằng cảm quan. Bởi vậy có nhà báo gọi nó là kẻ “giết người vô hình” (Invisible Killer) [22]. Hiện tại đã có nhiều công trình nghiên cứu nhưng vẫn chưa có giải pháp tốt nhất: Các vật liệu hấp phụ chưa trở thành hàng hóa phổ biến trên thị trường, có người mua nước tinh khiết, có người dùng máy lọc nước RO, có 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ người cũng không có điều kiện phân tích xác định hàm lượng asen và chấp nhận sử dụng vì không có điều kiện tiếp cận các thiết bị xử lý,…. Để giải quyết vấn đề cấp bách về hiện trạng ô nhiễm asen trong nguồn nước và bảo vệ sức khỏe của người dân, các nhà khoa học trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu về phương pháp loại bỏ asen. Cho đến nay, các kết quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất Hyđrôxyt và ô xít của sắt (III) cho khả năng loại bỏ asen rất tốt. Song song với vấn đề về ảnh hưởng của asen thì vấn đề về nước thải công nghiệp cũng được các nhà quản lý, các doanh nghiệp và người dân hết sức quan tâm về những ảnh hưởng của nó đến môi trường, hầu hết các nhà máy sản xuất công nghiệp đều phải có hệ thống xử lý nước thải để xả thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn cho phép, đặc biệt nước thải ngành mạ trong công đoạn tẩy rỉ sắt cho ra một lượng bùn thải lớn có thành phần chủ yếu là hydroxit sắt (III) với hàm lượng cao, bùn thải này có thể được tận dụng để làm nguyên vật liệu hấp phụ asen trong nước. Mặt khác về kinh tế, các vật liệu loại asen thương mại đang được bán trên thị trường hiện nay có giá thành khá cao và khó sử dụng với người dân. Nhằm góp phần giải quyết những vấn đề trên, chúng tôi đã tiến hành các nghiên cứu với mục tiêu tận dụng được phế thải để làm vật liệu có khả năng xử lý asen tốt, dễ chế tạo và giá thành rẻ, phù hợp với cả những người dân có thu nhập thấp. Trong các phương pháp xử lý asen, phương pháp hấp phụ là phương pháp đơn giản, dễ áp dụng và cho hiệu quả xử lý asen tốt. Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của nhà trường và khoa chuyên môn dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của: PGS TS. Trịnh Lê Hùng tôi tiến [...]...3 hành nghiên cứu đề tài: Đánh giá hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm Hà Nội, ứng dụng vật liệu Hyđroxit sắt (III) phế thải để hấp phụ asen trong nước ngầm 2 Mục tiêu của đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu, đánh giá khả năng sử dụng của vật liệu, đánh giá khả năng sản xuất vật liệu 2.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm. .. trong nước ngầm thành phố Hà Nội - Ứng dụng khả năng hấp phụ Asen của Hyđroxit sắt (III) phế thải 3 Yêu cầu của đề tài - Đánh giá mức độ ảnh hưởng của ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Hà Nội - Ứng dụng hydroxyt sắt III phế thải ngành mạ để xử lý Asen trong nước ngầm ở Hà Nội 4 Ý nghĩa 4.1 Ý nghĩa khoa học - Xác định hiệu quả hấp phụ Asen đối với vật liệu chế tạo từ hyđroxit sắt (III) phế thải ngành mạ 4.2... tác nhân hấp phụ đối với việc xử lý asen *Phương pháp hấp phụ: - Hấp phụ lên vật liệu có thành phần là Sắt: Mạt Sắt (Sắt kim loại), Sắt hydroxit, các vật liệu phủ Sắt, oxit Sắt là những vật liệu được sử dụng cho quá trình hấp phụ asen từ nước ngầm Hiệu quả loại bỏ Asen vô cơ ra khỏi dung dịch của Sắt đạt trên 95% ở cả trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường [7] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/... được hiện trạng về ô nhiễm asen trong nước ngầm ở thành phố Hà Nội - Góp phần giải quyết theo hướng tái sử dụng các phế liệu, phế thải ngành mạ thành thương phẩm có tác dụng xử lý được Asen trong nước ngầm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về asen 1.1.1 Giới thiệu về asen *... Thái Bình và Hải Dương * Ô nhiễm asen ở Hà Nội và vùng đồng bằng sông Hồng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 23 Hình 1.4 Bản đồ khu vực nhiễm Asen trên toàn quốc Số liệu từ bảng 1 cho thấy: Hà Nội, Hà Nam và Hà Tây (cũ) là những địa phương có nguồn nước ngầm hay bị nhiễm Asen Giá trị nồng độ asen trong nước ngầm 10 µg/l và 50µg/l là tiêu chuẩn cho phép cấp nước ăn uống sinh hoạt... 25 - Hấp phụ lên nhôm và các hợp chất của nhôm: oxit nhôm hoạt hóa có khả năng hấp phụ cao hơn 10 lần so với các vật liệu thông thường khi có mặt ion cạnh tranh Nhôm hoạt hóa sử dụng xử lý hiệu quả đối với nước có hàm lượng chất rắn hòa tan cao Tuy nhiên, nếu trong nước có các hợp chất của selen, florua, clorua, sulfat với hàm lượng cao chúng có thể cạnh tranh vị trí hấp phụ [8] - Hấp phụ lên vật liệu. .. lượng asen có trong mẫu phân tích thông qua đường chuẩn Phương pháp này có ngưỡng phát hiện tối thiểu là 1µg asen 1.1.2 Ô nhiễm asen 1.1.2.1 Ô nhiễm Asen trên thế giới Hiện nay, trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị bệnh đen và rụng móng chân, sừng hoá da, ung thư da… do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ Asen cao Nhiều nước và vùng lãnh thổ đã phát hiện hàm lượng Asen rất cao trong nguồn nước. .. Si + Nước dưới đất không có oxi thì hợp chất asenat được khử thành asenit, có độc tính gấp 4 lần asenat Trong trường hợp tầng nhiều sắt và chất hữu cơ thì khả năng hấp thụ asen tốt khiến tiềm năng ô nhiễm sẽ cao hơn + Nguyên nhân khiến cho nước ngầm có hàm lượng asen cao hơn là do sự oxi hóa asenopyrit, pyrite trong các tầng sét và lớp kẹp than bùn trong bồi tích cũng như giải phóng asen dạng hấp thụ... thống nhưng cũng đã phát hiện biểu hiện ô nhiễm asen trong nước -Từ năm 2000 đến nay, khá nhiều tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu về asen trong nước ngầm khu vực Hà Nội Đã có hàng nghìn mẫu nước hàng trăm mẫu đất được lấy và phân tích cả ở trong và ngoài nước nhằm nghiên cứu quy luật phân bố biến đổi của asen để tìm ra các giải pháp phòng ngừa và xử lý Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/... của asen: - Asen là nguyên tố có mặt trong nhiều loại hóa chất sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: Hóa chất, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, dệt, nhuộm… - Nhiều ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch như: công nghiệp xi măng, nhiệt điện…công nghệ đốt chất thải rắn cũng là nguồn gây ô nhiễm nước, không khí bởi asen * Nghiên cứu về asen trên thế giới: - Con người đã biết đến asen . đánh giá khả năng sản xuất vật liệu. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm thành phố Hà Nội. - Ứng dụng khả năng hấp phụ Asen của Hyđroxit sắt (III) phế thải. . sắt (III) phế thải để hấp phụ asen trong nước ngầm . 2. Mục tiêu của đề tài 2.1. Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu, đánh giá khả năng sử dụng của vật liệu, . Asen trong nước ngầm ở Hà Nội: 53 3.1.2. Hiện trạng Asen trong nước ngầm Hà Nội 56 3.2. Xác định thành phần các chất có trong bùn thải mạ 62 3.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ Hidroxyt sắt III phế

Ngày đăng: 05/05/2015, 18:02

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan