Công nghệ xử lý nước nhiễm Asen phục vụ mục đích sinh hoạt quy mô hộ gia đình: Trường hợp tại tỉnh Đắk Nông, Việt Nam

Trong nghiên cứu này, việc loại bỏ As trong nước cấp sinh hoạt được thực hiện bằng phương pháp trao đổi ion, sử dụng hạt nhựa anionit gốc ion Cl- . Mô hình thử nghiệm với mẫu nước mô phỏng tại phòng thí nghiệm có hàm lượng Asen ban đầu từ 200 ppb đến 1.000 ppb.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ xử lý nước nhiễm Asen phục vụ mục đích sinh hoạt quy mô hộ gia đình: Trường hợp tại tỉnh Đắk Nông, Việt Nam TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 14, Số 2 (2019) CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC NHIỄM ASEN PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH SINH HOẠT QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH: TRƢỜNG HỢP TẠI TỈNH ĐẮK NÔNG, VIỆT NAM Phạm Hồng Tuân1, Trần Ái Linh2, Lê Thị Thảo Vi2, Võ Nguyễn Vinh Quang2, Trần Tuấn Việt1* 1Viện Nhiệt đới môi trường 2Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh *Email: viet.vittep@gmail.com Ngày nhận bài: 22/5/2019; ngày hoàn thành phản biện: 14/6/2019; ngày duyệt đăng: 02/7/2019 TÓM TẮT Theo kết quả khảo sát năm 2018, nguồn nước bị nhiễm Asen (As) cao hơn giới hạn cho phép của Bộ Y Tế là 10 ppb đã được phát hiện ở một số khu vực thuộc tỉnh Đắk Nông như Krông Nô, Cư Jút, Đắk Glong, Đắk Mil, Gia Nghĩa, trong số đó có mẫu nước nhiễm As lên tới trên 500 ppb. Trong nghiên cứu này, việc loại bỏ As trong nước cấp sinh hoạt được thực hiện bằng phương pháp trao đổi ion, sử dụng hạt nhựa anionit gốc ion Cl-. Mô hình thử nghiệm với mẫu nước mô phỏng tại phòng thí nghiệm có hàm lượng Asen ban đầu từ 200 ppb đến 1.000 ppb. Kết quả thử nghiệm cho thấy thiệu quả loại bỏ As đạt trên 99%, hàm lượng As còn lại trong mẫu nước sau quá trình trao đổi anion thấp hơn 10 ppb với các mẫu nước có hàm lượng As ban đầu thấp hơn 600 ppb. Tốc độ lọc tối ưu nhỏ hơn 42 m/giờ. Kết quả thử nghiệm với mẫu nước ngầm thực tế chỉ cho hiệu quả mong muốn (Công nghệ xử lý nước nhiễm Asen phục vụ mục đích sinh hoạt quy mô hộ gia đình … môi trường Hoa Kỳ (USEPA) đã đưa ra ngưỡng giới hạn nồng độ As tối đa trong nước sinh hoạt từ 50 đến 10 ppb [4]. Tại Việt Nam, Asen thường hiện diện trong nguồn nước ngầm, phổ biến nhất là các khu vực dọc theo châu thổ sông Hồng và lưu vực sông Mekong. Nồng độ trung bình của Asen trong nước thường cao hơn 10 ppb [5] (quy chuẩn nước ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT và WHO). Riêng đối với địa bàn tỉnh Đắk Nông, theo khảo sát của Viện Nhiệt đới môi trường năm 2018, nồng độ As vượt ngưỡng tiêu chuẩn ăn uống (10 ppb) được phát hiện tại một số huyện như Krông Nô, Cư Jút, Đắk Glong, Đắk Mil, Gia Nghĩa, trong số đó có mẫu nước nhiễm Asen lên trên 500 ppb. As có thể được loại bỏ ra khỏi nước bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm: keo tụ với muối sắt hoặc nhôm; hấp phụ bằng than hoạt tính; trao đổi ion; lọc thẩm thấu RO và điện thẩm tích [6]. As tồn tại trong môi trường nước tự nhiên dưới hai dạng chính là Asenit (As hóa trị III) và Asenat (As hóa trị V). Nồng độ của mỗi loại As phụ thuộc nhiều vào pH và thế ôxy hóa khử. Trong hai dạng trên, As(III) có tính linh động hơn, độc tính cao hơn As(V) [7]. As hóa trị 3 thường ở dạng H3AsO3, As hóa trị 5 thường ở dạng H2AsO4- và HAsO42-. Về cơ bản, khi sử dụng hạt nhựa anionit gốc ion Cl-, ion Asen được hấp phụ lên bề mặt hạt nhựa và thay thế ion Cl- theo phản ứng [8] như sau: (1) (2) 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1. Đối tƣợng thí nghiệm Trong nghiên cứu này, thử nghiệm hiệu xuất xử lý As trong các điều kiện khác nhau được thực hiện trên mẫu pha tại phòng thí nghiệm với giải nồng độ từ 200 ppb đến 1.000 ppb bằng dung dịch chuẩn NaAsO2 0,05M (Merck) trong nền mẫu nước cấp. Sau khi xác định các thông số vận hành với hiệu suất xử lý phù hợp, mẫu nước nhiễm As tại tỉnh Đắk Nông sẽ được thử nghiệm và đánh giá hiệu quả. 2.2. Mô hình và điều kiện thí nghiệm Mô hình thử nghiệm dòng chảy liên tục được lắp đặt như Hình 1. Mẫu nước nhiễm As với các hàm lượng ban đầu muốn thử nghiệm được chứa trong bồn, bơm liên tục qua mô hình lọc bao gồm 01 cột lọc cát thạch anh để loại bỏ cặn lơ lửng không mong muốn (nếu có trong nguồn nước đầu vào) và 01 cột lọc trao đổi ion để loại bỏ As ra khỏi nước cấp. Nước sau lọc trao đổi ion được lấy và phân tích hàm lượng As còn lại 116 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 14, Số 2 (2019) trong mẫu nước. Lưu lượng nước qua mô hình thử nghiệm được điều chỉnh bằng các van điều tiết. Cột lọc cát dạng hình trụ, làm từ composite, Quy cách đương kính, chiều cao DxH=200x1.100 (mm), dung tích cát lọc 30 lít. Cột lọc trao đổi ion làm từ ống nhựa uPVC, DxH=60x700 (mm), dung tích hạt nhựa trao đổi ion 1,5 lít. Hạt nhựa trao đổi ion dùng trong nghiên cứu dạng Anionit, gốc ion Cl- (GS300, Ấn Độ). Thí nghiệm được tiến hành nhằm xác định hiệu quả l ...