Xử lý Asen trong nước ngầm tại tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/QK9 bằng công nghệ keo tụ điện hóa sử dụng điện cực sắt

Các nghiên cứu gần đây đã cho thấy phương pháp keo tụ điện hóa (electrocoagulation) có hiệu quả cao trong việc xử lý nước bị nhiễm Asen. Tiếp theo kết quả nghiên cứu trước đó, mô hình thử nghiệm xử lý Asen trong nước ngầm lấy tại tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/QK9 đã được thiết lập tại phòng thí nghiệm với điện cực sắt, dung tích 6,8 lít, mật độ điện tích 2,5mA/cm².
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xử lý Asen trong nước ngầm tại tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/QK9 bằng công nghệ keo tụ điện hóa sử dụng điện cực sắt Nghiên cứu khoa học công nghệ XỬ LÝ ASEN TRONG NƯỚC NGẦM TẠI TIỂU ĐOÀN 3/LỮ ĐOÀN 962/QK9 BẰNG CÔNG NGHỆ KEO TỤ ĐIỆN HÓA SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC SẮT Phạm Hồng Tuân*, Ngô Văn Thanh Huy, Nguyễn Thị Thủy, Nguyễn Thanh Tùng Tóm tắt: Tại Việt Nam, mức độ ô nhiễm Asen trong nước ngầm trên địa bàn Quân khu 9 là khá phổ biến. Nồng độ Asen trung bình trong nước đều vượt ngưỡng 10 ppb theo tiêu chuẩn nước cấp ăn uống QCVN 01:2009/BYT và khuyến cáo của Tổ chức y tế thế giới WHO. Các nghiên cứu gần đây đã cho thấy phương pháp keo tụ điện hóa (electrocoagulation) có hiệu quả cao trong việc xử lý nước bị nhiễm Asen. Tiếp theo kết quả nghiên cứu trước đó, mô hình thử nghiệm xử lý Asen trong nước ngầm lấy tại tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/QK9 đã được thiết lập tại phòng thí nghiệm với điện cực sắt, dung tích 6,8 lít, mật độ điện tích 2,5mA/cm². Thử nghiệm đã cho kết quả tốt, HRT=15 phút (tương ứng mật độ điện tích 168 C/L), hiệu quả loại bỏ As đạt trên 98%, hàm lượng Asen sau xử lý nhỏ hơn 10 ppb. Bên cạnh đó, kết quả thử nghiệm cũng đã ghi nhận mức độ tiêu hao điện năng ước tính xấp xỉ 6 W.h, lượng điện cực hao mòn 1,3 gFe2+/giờ. Từ khóa: Xử lý Asen, Keo tụ điện hóa, Tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/QK9. 1. MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, một số nghiên cứu về Asen (As) trong nước ngầm đã đưa ra kết quả đáng chú ý về mức độ nhiễm As trong nước ngầm ở 10 vùng thuộc khu vực châu thổ sông MeKong[1, 2]. Mức độ ô nhiễm As trong nước ngầm trên địa bàn QK 9 là khá phổ biến, nhất là các tỉnh Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre, An Giang, Hậu Giang, Kiên Giang, Đồng Tháp, Cà Mau [1]. As là một chất độc và gây ung thư, việc sử dụng nước có chứa As trong ăn uống sẽ gây tổn hại nghiêm trọng đến hệ tiêu hóa, tim mạch và hệ thần kinh trung ương. Do đó, USEPA đã đưa ra ngưỡng giới hạn nồng độ As tối đa trong nước sinh hoạt từ 50 đến 10 g/L[3]. Nồng độ As trung bình tại các tỉnh này đều cao hơn 10 g/L (tiêu chuẩn nước ăn uống theo QCVN và WHO), đặc biệt một số nơi có mức độ nhiễm As lên tới gần 1.000 g/L. As tồn tại trong môi trường nước tự nhiên dưới 2 dạng chính là Asenit (As (III)) và Asenat (As (V)). Nồng độ của mỗi loại As phụ thuộc nhiều vào pH và thế ôxy hóa khử. Trong 2 dạng trên, As(III) có tính linh động hơn, độc tính cao hơn As(V)[4]. 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 [5]. Trong thời gian gần đây, phương pháp điện keo tụ đã được các nhà nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm trong xử lý nước và nước thải [6-8]. Kết quả ghi nhận được từ các báo cáo đã mở ra một hướng ứng dụng mới để xử lý các chất ô nhiễm trong nước, trong đó có As. Tiếp theo kết quả nghiên cứu trước đó [9], mô hình keo tụ điện hóa với điện cực sắt tại phòng thí nghiệm đã được thiết lập nhằm đánh giá kết quả thử nghiệm xử lý nước ngầm nhiễm As lấy tại tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/QK9. Keo tụ điện hóa (Electrocoagulation) là một quá trình diễn ra các phản ứng phức tạp và phụ thuộc, tương tác lẫn nhau trong dung dịch điện ly[4]. Về cơ bản, khi điện cực được làm từ sắt, các phản ứng xảy ra như sau[10]: Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 85  Hóa học & Kỹ thuật môi trường Phản ứng diễn ra trên bề mặt điện cực anốt: Fe(s)  Fe2+(aq) + 2e- (1) Phản ứng trên bề mặt điện cực catốt: 2H2O(l) + 2e-  H2(g) + 2OH-(aq) (2) Phản ứng trong dung dịch điện ly 2Fe2+(aq) + 4H2O(l) + O2  2Fe(OH)3(s) + H2(g) (3) 2+ + 4Fe (aq) + 10H2O(l) + O2  4Fe(OH)3(s) + 8H (aq) (4) 2+ - Fe (aq) + 2OH  Fe(OH)2(s) (5) Sự hình thành phức hợp chất kết tủa khi có mặt As trong dung dịch Fe(OH)3(s) + AsO43-(aq)  [Fe(OH)3(s)* AsO43-](s) (6) Phức kết tủa asenat được hình thành có thể bị loại bỏ bằng quá trình lắng, lọc. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Nguồn nước thử nghiệm Nhóm nghiên cứu đã tiến hành việc khảo sát, lấy mẫu nước ngầm tại Tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/Quân khu 9 (xã Kiến An, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang). Kết quả phân tích cho thấy trong nước ngầm có chứa hàm lượng As vượt tiêu chuẩn cho phép đối với tiêu chuẩn nước sinh hoạt và ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT. Bảng 1. Chất lượng nước ngầm tại Tiểu đoàn 3/Lữ đoàn 962/QK9. Thông số Đơn vị ...