Đồ án Nghiên cứu khả năng xử lý Asen trong nước ngầm của xương rồng bà trên các mẫu nước nhân tạo. ứng dụng vào xử lý nguồn nước ngầm tự nhiên tại huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận

LỜI CAM ĐOAN Tôi: Phan Văn Trƣờng xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn thực tế trên cơ sở các số liệu liên quan và thực hiện theo hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn. - Đồ án đƣợc thực hiện hoàn toàn mới, là thành quả của riêng tôi, không sao chép theo bất cứ đồ án tƣơng tự nào. - Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án điều đƣợc trích dẫn các nguồn tài liệu trong báo cáo và danh mục tham khảo. - Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trƣờng, tôi xin hoàn toàn chiu trách nhiệm. TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 07 năm 2018 Sinh viên Phan Văn Trƣờng LỜI CẢM ƠN Trên thực tế, không có thành công nào mà không có sự giúp đỡ, hỗ trợ, dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trƣớc tiên tôi xin gửi tới Ban giám hiệu trƣờng Đại học công nghệ TP. Hồ Chí Minh, lãnh đạo và Ban chủ nhiệm Viện KHƢD HUTECH lời cảm ơn sâu sắc, niềm tự hào vì đã đƣợc học tập tại Trƣờng trong những năm qua. Chân thành cảm ơn đến những thầy cô giáo đã giảng dạy em trong bốn năm qua, những kiến thức mà em nhận đƣợc trên giảng đƣờng đại học sẽ là hành trang giúp em vững bƣớc trong tƣơng lai. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GVHD, PGS.TS Thái Văn Nam , Viện KHƢD HUTECH, Đại học công nghệ TP. Hồ Chí Minh đã tận tâm, tận lực giúp đỡ, hƣớng dẫn và chỉ bảo tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Trịnh Trọng Nguyễn – cán bộ quản lý Phòng thí nghiệm Trƣờng đại học công nghệ TP. Hồ Chí Minh đã hỗ trợ các thiết bị, 1 phần hóa chất trong quá trình tôi thực hiện đề tài trong phòng thí nghiệm. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, ngƣời thân và các bạn bè tôi, đã quan tâm sâu sắc, chia sẻ khó khăn và động viên và giúp đỡ để tôi hoàn thành đồ án này. Sinh viên Phan Văn Trƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC .................................................................................................................. ii DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iv DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. vii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 7 1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ XƢƠNG RỒNG BÀ (NOPAL CACTUS) ....... 7 1.1.1 Nguồn gốc ................................................................................................. 7 1.1.2 Đặc điểm hình thái .................................................................................... 8 1.1.3 Các thành phần chính trong xƣơng rồng ................................................... 9 1.1.4 Công dụng ............................................................................................... 11 1.1.5 Tình hình phân bố cây xƣơng rồng ở Việt Nam ..................................... 11 1.2. KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC CỦA CÂY XƢƠNG RỒNG BÀ ................... 12 1.2.1 Các nghiên cứu ngoài nƣớc ..................................................................... 12 1.2.2 Nghiên cứu trong nƣớc ............................................................................ 15 1.3. NƢỚC CẤP VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC CẤP ................... 16 1.3.1 Tầm quan trọng của nguồn nƣớc ............................................................. 16 1.3.2 Một số chứng bệnh liên quan đến thiếu nƣớc sạch ................................. 16 1.3.3 Các thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc ngầm và tiêu chuẩn chất lƣợng sử dụng nƣớc .................................................................................................... 17 i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.3.4 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc .................................................................. 24 1.4. TỔNG QUAN VỀ ASEN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ASEN ........ 31 1.4.1 Giới thiệu chung về Asen ........................................................................ 31 1.4.2 Nguồn gốc và sự phân bố Asen trong tự nhiên ....................................... 31 1.4.3 Cấu tạo và tính chất của Asen ................................................................. 32 1.4.4 Các dạng tồn tại của Asen trong môi trƣờng. .......................................... 35 1.4.5 Độc học của Asen. ................................................................................... 36 1.4.6 Cơ chế ô nhiễm Asen và sự tồn tại của Asen trong nƣớc. ...................... 38 1.4.7 Ảnh hƣởng của Asen đến sức khỏe con ngƣời. ....................................... 38 1.4.8 Ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm trên thế giới và Việt Nam. .................. 41 1.4.9 Các phƣơng pháp xử lý Asen .................................................................. 46 CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ....................... 52 2.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN .................................................. 52 2.2. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ........................................................................... 52 2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .......................................................................... 53 2.3.1 Nghiên cứu khả năng loại bỏ Asen bằng bột khô xƣơng rồng bà trên các mẫu nƣớc gây nhiễm As(III) nhân tạo ............................................................. 53 2.3.2 Đánh giá khả năng loại bỏ Asen bằng bột khô xƣơng rồng trên các mẫu nƣớc ngầm tự nhiên. ......................................................................................... 54 2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 54 2.4.1 Phƣơng pháp luận .................................................................................... 54 2.4.2 Phƣơng pháp cụ thể ................................................................................. 57 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 64 3.1. CẤU TRÚC BỀ MẶT VẬT LIỆU ................................................................ 64 ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2. XÁC ĐỊNH CÁC GIÁ TRỊ TỐI ƢU TRÊN MẪU NƢỚC NHÂN TẠO .... 65 3.2.1 pH tối ƣu .................................................................................................. 65 3.2.2 Liều lƣợng keo tụ tối ƣu .......................................................................... 68 3.2.3 Tốc độ khuấy tối ƣu ................................................................................. 70 3.2.4 Thời gian khuấy tối ƣu ............................................................................ 72 3.2.5 Đánh giá hiệu quả xử lý ở các nồng độ khác nhau .................................. 75 3.2.6 Đánh giá khả năng xử lý các mẫu nƣớc ngầm tự nhiên bằng bột khô xƣơng rồng bà ................................................................................................... 77 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ .................................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 82 iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 : Giá trị giới hạn của các thông số chất lƣợng nƣớc dƣới đất .................... 22 Bảng 1.2 : Chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt ăn uống ........................................... 24 Bảng 1.3 : Nồng độ Asen trong nƣớc ở một số khu vực trên thế giới ...................... 43 Bảng 2.1: Các thiết bị chính dùng trong nghiên cứu ............................................ 5468 Bảng 3.1: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25(mg/L) bằng bột xƣơng rồng khô ở các pH khác nhau. ................................................... 6968 Bảng 3.2: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05(mg/L) bằng bột xƣơng rồng khô ở các pH khác nhau ........................................................ .70 Bảng 3.3: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25 (mg/L) bằng bột khô bà xƣơng rồng ở các liều lƣợng chất keo tụ khác nhau....................... 72 Bảng 3.4: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05 (mg/L) bằng bột khô bà xƣơng rồng ở các liều lƣợng chất keo tụ khác nhau....................... 73 Bảng 3.5: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25 (mg/L) bằng bột xƣơng rồng khô ở các tốc độ khuấy khác nhau. ......................................... 74 Bảng 3.6: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05 (mg/L) bằng bột xƣơng rồng khô ở các tốc độ khuấy khác nhau. ......................................... 75 Bảng 3.7: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25 (mg/L) bằng bột xƣơng rồng khô ở các thời gian khuấy khác nhau. .................................... 77 Bảng 3.8: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05 (mg/L) bằng bột xƣơng rồng khô ở các thời gian khuấy khác nhau. .................................... 73 Bảng 3.9: Kết quả xử lý keo tụ nƣớc nhiễm Asen nhân tạo (mg/L) bằng bột xƣơng rồng khô ở các nồng độ khác nhau. ........................................................................... 80 Bảng 3.10: Kết quả xử lý keo tụ mẫu nƣớc ngầm tự nhiên . .................................... 82 iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cây xƣơng rồng bà ...................................................................................... 9 Hình 1.2: Các hợp chất quan trọng của xƣơng rồng ................................................. 11 Hình 1.3 : Sơ đồ xử lý nƣớc ngầm ............................................................................ 31 Hình 1.4 :Mô hình cấu tạo nguyên tử Asen .............................................................. 34 Hình 1.5: Các dạng tồn tại Asen trong tự nhiên ........................................................ 35 Hình 1.6: Sự xăm nhập của Asen và các hợp chất của nó trong cơ thể .................... 38 Hình 1.7: Các con đƣờng thâm nhập As vào cơ thể con ngƣời ................................ 40 Hình 1.8: Ô nhiễm Asen ở Việt Nam ........................................................................ 47 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu ...................................................................................... 59 Hình 2.2: Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét ......................................................... 61 Hình 3.1: Ảnh bề mặt bột khô xƣơng rồng bà (SEM) .............................................. 68 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen bằng bột khô xƣơng rồng bà ở các pH khác nhau ............................................................................................................. 71 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen bằng bột khô xƣơng rồng bà ở các liều lƣợng khác nhau ................................................................................................. 74 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen bằng bột khô xƣơng rồng bà ở các tốc độ khuấy khác nhau ............................................................................................. 76 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen bằng bột khô xƣơng rồng bà ở các thời gian khuấy khác nhau ........................................................................................ 79 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen bằng bột khô xƣơng rồng bà ở các nồng độ khác nhau .................................................................................................... 81 Hình 3.7: Đánh giá khả năng xử lý các mẫu nƣớc ngầm tự nhiên bằng bột khô xƣơng rồng bà ......................................................................................................... 83 v ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Ý nghĩa 1 BGBL Brilliant Green Bile Salt – Dịch trích hỗn hợp 2 BYT Bộ Ytế 3 CE Combined extract (GE +NE) 4 COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học 5 DS Disolved solid – Chất rắn hòa tan 6 EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy- Phổ tán xạ năng lƣợng tia X 7 GDP Gross Domestic Product – Tổng sản phẩm nội địa 8 GE Gelling extract – Dịch trích dạng keo 9 LL Liều Lƣợng 10 NE Non-gelling extract – Dịch trích dạng không keo 11 NTU Nephelometric Turbidity Units – Đơn vị đo độ đục 12 OFI Opuntia ficus-indica – Xƣơng rồng bà 13 PW Pepton Water –Dung dịch pepton 14 QCVN Quy Chuẩn Việt Nam 15 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 16 TĐK Tốc độ khuấy 17 TGK Thời gian khuấy 18 TP.HCM Thành Phố Hồ Chí Minh 19 TT Thông tƣ 20 UNICRF United Nations Children’s Fun (Qũy Nhi Đồng Liên Hiệp Quốc) 21 VS Volatile solide – Chất rắn bay hơi 22 WB World Bank - Ngân hàng Thế giới 23 WHO World Health Organizzation (Tổ chức Y tế Thế giới) vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Tại Việt Nam, mức độ ô nhiễm và khan hiếm nguồn nƣớc đang trong tình trạng báo động.Những hệ lụy về thiếu nƣớc sạch đang ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống ngƣời dân.Khoảng 20% dân cƣ tại Việt Nam chƣa đƣợc tiếp cận nguồn nƣớc sạch. Theo thống kê của Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trƣờng, hiện có khoảng 17.2 triệu ngƣời Việt Nam (tƣơng đƣơng 21.5% dân số) đang sử dụng nguồn nƣớc sinh hoạt từ giếng khoan, chƣa đƣợc kiểm nghiệm hay qua xử lý [2]. Thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên – Môi trƣờng, trung bình mỗi năm Việt Nam có khoảng 9,000 ngƣời tử vong vì nguồn nƣớc và điều kiện vệ sinh kém. Hàng năm, có gần 200,000 ngƣời mắc bệnh ung thƣ mới phát hiện, mà một trong những nguyên nhân chính bắt nguồn từ ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, 30% ngƣời dân chƣa nhận thức đƣợc tầm quan trọng của nƣớc sạch [3]. Thực trạng khan hiếm nƣớc sạch cũng nhƣ ý thức bảo vệ nguồn tài nguyên nƣớc của ngƣời dân Việt Nam chƣa cao. Đánh giá của Tổng cục Môi trƣờng, mỗi ngày cả nƣớc khai thác hàng triệu m³ nƣớc ngầm cung cấp cho hơn 300 nhà máy nƣớc khai thác thành nƣớc sinh hoạt[4]. Nhƣng, đáng lo ngại là nguồn nƣớc ngầm đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm, từ việc bị xâm nhập mặn trên diện rộng, ô nhiễm vi sinh, cho tới ô nhiễm kim loại nặng nghiêm trọng do việc khai thác tràn lan, thiếu quy hoạch và không có kế hoạch bảo vệ nguồn nƣớc. Hầu hết đô thị lớn đều bị ô nhiễm nƣớc ngầm do tốc độ đô thị hóa, đặc biệt là ở Hà Nội và TP.HCM. Ngoài ra, tại các khu vực miền Trung hiện trạng khan hiếm nƣớc sạch xảy ra hằng ngày do hạn hán kéo dài. Ở nông thôn ngƣời dân phần lớn chƣa đƣợc tiếp cận với nƣớc sạch, nguồn nƣớc sử dụng chính là nƣớc mƣa tích trữ trong các chum vại, một là nguồn nƣớc ngầm (nƣớc giếng) một số sử dụng trực tiếp sau khai thác, một số nhỏ các công trình chứa nƣớc nhỏ lắng sơ bộ trƣớc khi sử dụng. Nhƣng chất lƣợng nƣớc cũng không đảm bảo. Hàm lƣợng chất ô nhiễm trong nƣớc vẫn còn cao và điển hình là ô nhiễm Asen trong nƣớc là một trong những mối đe dọa lớn đối với sức khỏe con ngƣời. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhiễm Asen có thể gây những căn bệnh nguy hiểm nhƣ ung thƣ da, bàng quang, thận, phổi, và nhiều căn bệnh khác. Ngoài ra, Asen còn đầu độc hệ tuần hoàn Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều phƣơng pháp xử lý asen nhƣ: hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, lắng lọc, thẩm thấu ngƣợc, điện thẩm tích,... Nhƣng ít đƣợc sử dụng rộng rải ở các vùng nông thôn vì tính kinh tế của các phƣơng pháp này và đòi hỏi ngƣời dân áp dụng phải có trình độ cao. Một số nơi trên thế giới đã có các biện pháp xử lý nƣớc dùng cho ăn uống từ các thực vật tự nhiên không độc hại nhƣ hóa chất tránh ảnh hƣởng đến sức khỏe trong các khu vực nghèo, hạn chế về khả năng tài chính không thể áp dụng các công nghệ xử lý nƣớc hiện đại. Theo các chuyên gia Canada thuộc Trung tâm Công nghệ nƣớc và Môi trƣờng giá rẻ, ở các vùng nông thôn thiếu nƣớc sạch, nông dân có thể sử dụng nhánh xƣơng rồng để xử lý nƣớc uống [5]. Trên cơ sở chất nhầy cây xƣơng rồng bà (Nopal cactus) chất chống oxy hóa có khả năng loại bỏ chất hữu cơ cũng nhƣ độ màu của nƣớc, bột khô xƣơng rồng đƣợc chứng minh về có khả năng loại bỏ nồng độ kim loại nặng (Asen) tốt nhất trong các dạng chiết xuất dùng trong keo tụ xử lý nƣớc. Xƣơng rồng có nguồn gốc ở châu Mỹ, đƣợc nhập trồng khoảng thế kỷ thứ 17, nay trở thành hoang dại, rất thông thƣờng trên đất cát hoang dọc bờ biển miền Trung nƣớc ta, có sức sống mãnh liệt dễ tìm kiếm. Với mong muốn tìm một biện pháp xử lý nƣớc sạch dùng trong sinh hoạt cho ngƣời dân khu vực không có nƣớc sạch đảm bảo an toàn nhƣng ít tốn chi phí và dễ dàng thực hiện, đặt biệt về mùa khô hạn là việc làm hết sức cần thiết. Vì vậy, trên cơ sở kế thừa và tiếp tục phát triển từ nghiên cứu “Nghiên cứu khả năng loại bỏ độ đục, độ màu và COD trong một số nguồn nước sử dụng bột khô xương rồng bà, Nopal cactus.” của tác giả Nguyễn Thị Tiên. Đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý Asen trong nƣớc ngầm của xƣơng rồng bà trên các mẫu nƣớc nhân tạo. Ứng dụng vào xử lý nguồn nƣớc ngầm tự nhiên tại huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận” đƣợc thực hiện. Đề tài sẽ xem xét khả năng loại bỏ một số chất ô nhiễm điển hình trong nƣớc mặt làm tiền đề SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP cho xây dựng giải pháp xử lý nƣớc đơn giản, tiện lợi và rẻ tiền tân dụng các nguồn thực vật sẵn có ở địa phƣơng đặc biệt là khu vực miền Trung, Việt Nam. 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1.Mục tiêu chung Nghiên cứu khả năng loại bỏ Asen trong một số nguồn nƣớc sử dụng bột khô từ cây xƣơng rồng bà, Nopal cactus. 2.2. Mục tiêu cụ thể 1. Xác định cấu trúc bề mặt vật liệu bột xƣơng rồng khô. 2. Xác định các giá trị tối ƣu nhƣ: pH, liều lƣợng chất keo tụ, vận tốc khuấy, tốc độ khuấy và thời gian khuấy trên mẫu nƣớc gây nhiễm As (III) nhân tạo. 3. Đánh giá khả năng loại bỏ Asen trên một số mẫu nƣớc ngầm tự nhiên 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung 1: Tổng quan tài liệu Tìm hiểu các nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc liên quan đến đề tài thực hiện, tìm hiểu các phƣơng pháp thực hiện, tiến hành nghiên cứu, nắm bắt các vấn đề cần phải khắc phục hoặc kế thừa phát triển từ nền tảng các nghiên cứu trƣớc đó. Tổng quan về xƣơng rồng bà. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý nƣớc. Tổng quan các phƣơng pháp xử lý Asen Nội dung 2: Xác định cấu trúc bề mặt vật liệu Tạo bột khô cây xƣơng rồng đúng phƣơng pháp và bảo quản trong điều kiện thích hợp tránh gây các sai sót trong quá trình nghiên cứu và kết quả nghiên cứu. Gửi mẫu chụp ảnh SEM, cấu trúc bề mặt vật liệu. Phân tích, nhận xét các ảnh chụp và so sánh với các nghiên cứu liên quan. Nội dung 3: Xác định các giá trị tối ƣu trên mẫu nƣớc nhiễm Asen nhân tạo và khảo sát hiệu quả xử lý trên một số mẫu nƣớc ngầm tự nhiên. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Tạo nguồn nƣớc nhân tạo có nồng độ Asen khác nhau từ 0,01 – 0,5 mg/L. - Thực hiện thí nghiệm 1: xác định pH tối ƣu. - Thực hiện thí nghiệm 2: xác định liều lƣợng chất keo tụ tối ƣu. - Thực hiện thí nghiệm 3: xác định tốc độ khuấy tối ƣu. - Thực hiện thí nghiệm 4: xác định thời gian khuấy tối ƣu. - Thực hiện thí nghiệm 5: thử nghiệm hiệu quả xử lý Asen ở các điều kiện tối ƣu với các nồng độ ô nhiểm thực tế khác nhau. - Thực hiện thí nghiệm 6: khảo sát, so sánh hiệu quả xử lý của bột khô xƣơng rồng bà và phèn nhôm trên một số mẫu nƣớc ngầm tự nhiên. 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực hiện để tài nghiên cứu chúng tôi dùng các phƣơng pháp sau: - Phƣơng pháp tạo vật liệu keo tụ. - Phƣơng pháp xác định cấu trúc bề mặt. - Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu. - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm. - Phƣơng pháp xử lý số liệu thống kê. Các phƣơng pháp thực hiện cụ thể sẽ đƣợc trình bày rõ ở Chƣơng 2. 5. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5.1. Đối tƣợng nghiên cứu Đồ án tốt nghiệp chủ yếu nghiên cứu về các đối tƣợng sau: Vật liệu keo tụ tự nhiên, bột khô xƣơng rồng bà. Xƣơng rồng bà (Nopal cactus) có tên tiếng anh là Opuntia ficus indica còn gọi là xƣơng rồng tai thỏ thuộc họ Cactaceae đƣợc thu về từ những bãi cát tại huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận. Mẫu nƣớc ngầm: đƣợc lấy từ huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận 5.2. Phạm vi nghiên cứu SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhƣ tên gọi của đề tài đƣợc giao nhiệm vụ là “Nghiên cứu khả năng xử lý Asen trong nƣớc ngầm của xƣơng rồng bà trên các mẫu nƣớc nhân tạo. Ứng dụng vào xử lý nguồn nƣớc ngầm tự nhiên tại huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận‖ đƣợc giới hạn trong mục tiêu, nhiệm vụ nêu trên.Thời gian và kinh phí hạn chế nên việc nghiên cứu chỉ thực hiện trên nguồn nƣớc nhiễm Asen nhân tạo và một số mẫu nƣớc ngầm tự nhiên thuộc huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình . 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN 6.1. Ý nghĩa khoa học Việc thực hiện đề tài ―Nghiên cứu khả năng xử lý Asen trong nƣớc ngầm của xƣơng rồng bà trên các mẫu nƣớc nhân tạo. Ứng dụng vào xử lý nguồn nƣớc ngầm tự nhiên tại huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận‖ tạo thêm một mảnh ghép góp phần ngày càng hoàn thiện thêm công tác nghiên cứu tìm kiếm các chất keo tụ tự nhiên phục vụ cho công tác xử lý nƣớc tiết kiệm, thân thiện với môi trƣờng lại an toàn cho sức khỏe con ngƣời. Kết quả nghiên cứu có thể sẽ là nền tảng, cung cấp các cơ sở dữ liệu cũng nhƣ là tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn Trong thực tiễn việc nghiên cứu của đề tài giúp giải quyết đƣợc một số vấn đề cấp bách về nguồn nƣớc sạch ngƣời dân ở vùng nông thôn, đặt biệt là các vùng khan hiếm nguồn nƣớc sạch và có trử lƣợng nƣớc ngầm lớn nhƣ miền Trung, có một phƣơng pháp xử lý nƣớc mặt không tốn nhiều chi phí phù hợp cho hoàn cảnh và điều kiện nơi đây. Việc áp dụng một cách thức xử lý ít tốn kém và tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu có sẵn giải quyết các khó khăn trƣớc mắt của ngƣời dân khi không thể tiếp cận đƣợc nguồn nƣớc sạch của nhà nƣớc. Bên cạnh đó sẽ tạo nền tảng vững chắc trong phát triển kinh tế xã hội, mọi ngƣời dân có thể tự áp dụng không cần có trình độ cao. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7. CẤU TRÚC ĐỒ ÁN Đồ án tốt nghiệp đƣợc cấu trúc thành 3 phần với 3 chƣơng nội dung chính: Phần mở đầu: Đề cập đến đặt vấn đề cho đề tài và các mục tiêu nghiên cứu, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn khi thực hiện đề tài Tốt nghiệp. Chƣơng 1:Tổng quan tài liệu Giới thiệu về xƣơng rồng bà (Nopal cactus) nguồn gốc, thành phần chính cũng nhƣ các công dụng của xƣơng rồng bà, tình hình phân bố ở Việt Nam hiện nay, Tổng quan tài liệu các nghiên cứu về khả năng xử lý nƣớc của xƣơng rồng bà tìm cơ sở khoa học cho nghiên cứu và sơ lƣợc các phƣơng pháp xử lý nƣớc, xử lý Asen và tầm quan trọng của nƣớc đối với con ngƣời. Chƣơng 2: Phƣơng pháp và vật liệu nghiên cứu Trình bày các phƣơng pháp sử dụng để thực hiện đề tài, vật liệu dùng cho nghiên cứu và địa điểm tiến hành thực hiện Đồ án Tốt nghiệp. Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trình bày các kết quả thu đƣợc, kết quả cấu trúc bề mặt vật liệu (bột khô xƣơng rồng bà) trên ảnh SEM, các giá trị tối ƣu đƣợc xác định với mẫu nƣớc nhân tạo, hiệu quả xử lý các mẫu nƣớc ngầm tự nhiên bằng bột khô xƣơng rồng bà và thảo luận, giải thích và bình luận các kết quả trên so với các nghiên cứu trƣớc đó. Kết luận và kiến nghị Tổng kết các kết quả thu đƣợc từ đề tài, các vấn đề làm đƣợc và chƣa đƣợc. Đƣa ra những kiến nghị cụ thể nhằm phát triển đề tài nghiên cứu có thể áp dụng cho thực tiễn. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ XƢƠNG RỒNG BÀ (NOPAL CACTUS) 1.1.1 Nguồn gốc Xƣơng rồng Nopal cactus hay Opuntia ficus indica còn gọi là xƣơng rồng tai thỏ, là loại xƣơng rồng ăn đƣợc, mọc tự nhiên rất nhiều ở khu vực đất khô cằn và bán khô hạn Tây Bắc Mexico và Tây Nam Hoa Kỳ. Nhƣng cũng đƣợc tìm thấy ở Châu Phi, Châu Úc, Nam Âu và Châu Á. Đã từ lâu đời, cƣ dân địa phƣơng dùng xƣơng rồng Nopal để chăn nuôi, làm thực phẩm, thuốc chữa bệnh vì thế cây xƣơng rồng Nopal cũng là một nét biểu trƣng văn hoá, một logo của miền viễn Tây châu Mỹ. Giới (Kingdom) Thực vật Ngành (Division) Thực vật có hoa Lớp (Class) Thực vật hai lá mầm Bộ (Ordo) Caryophyllales Họ (Familia) Cactaceae (Nguồn:http:// en.wikipedia.org/wiki/cactaceae). Cây xƣơng rồng thƣờng là loại cây mọng nƣớc thuộc họ Cactaceae (có cây ra hoa hai lá mầm). Họ Cactaceae có từ 24 đến 220 chi, tùy theo nguồn (90 chi phổ biến nhất), trong đó có từ 1,500 đến 1,800 loài. Những cây xƣơng rồng đƣợc biết đến nhƣ là có nguồn gốc từ Châu Mỹ, nhất là ở những vùng sa mạc. Cũng có một số loại biểu sinh trong rừng nhiệt đới, những loại đó mọc trên những cành cây, vì ở đó mƣa rơi xuống rất nhanh, cho nên ở đó thƣờng xuyên bị khô. Hình 1.1: Cây xương rồng bà SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.2 Đặc điểm hình thái Xƣơng rồng là một loài thực vật mọng nƣớc, ƣa ánh sáng, đặc biệt là ánh sáng trực tiếp vào buổi sáng. Có nhiều dạng phát triển: thành cây lớn, thành bụi hoặc phủ sát mặt đất. Đa số các loài xƣơng rồng đều mọc và phát triển từ đất, nhƣng cũng có rất nhiều loài kí sinh trên các loài cây khác để phát triển. Trung bình, một cây xƣơng rồng sống rất lâu, tới hơn 300 năm, và cũng có loài chỉ sống 25 năm. Gai xƣơng rồngchính là lá của chúng bị biến đổi. Một số xƣơng rồng, gai và lông đều mọc lên từ các cụm chân gai (areoles). Mục đích gai và lông là: - Giảm thiểu tối đa sự thoát hơi nƣớc. - Đón bắt lƣợng mƣa và sƣơng đêm ít ỏi của vùng hoang mạc. Thân: Xƣơng rồng bà có thân hình tai thỏ hay còn gọi là bàn chải xếp chồng lên nhau. Bên trong thân cây xƣơng rồng là các màng nhầy dạng gel. Chính códạng này xƣơng rồng mới giữ đƣợc một lƣợng nƣớc lớn trong cơ thể để có thểchịu đựng sự khô hạn trong một thời gian dài. Hầu nhƣ tất cả các loài xƣơng rồng có vị đắng, thỉnh thoảng bên trong còn có nhựa đục. Da cây xƣơng rồng thƣờng trơn láng, có độ dai dẻo nhất định, ít có tế khổng. Mục đích là để hạn chế sự mất nƣớc và giảm ảnh hƣởng của bức xạ mặt trời. Hoa: Cánh hoa phân bố đồng đều và đồng tâm, hoa đa phần là lƣỡng tính, nở vào cả sáng và tối tuỳ theo loài. Hình dạng thay đổi từ dạng phễu qua dạng chuông và tới dạng tròn phẳng, kích thƣớc trong khoảng từ 0,2 đến 15-30cm. Phần lớn có đài hoa (từ 5 – 50 cái hoặc hơn), thay đổi dạng từ ngoài vào trong, từ lá bắc đến cánh hoa. Số lƣợng nhị rất lớn, từ 50 đến 1.500 (hiếm khi ít hơn). Trái xƣơng rồng có vị ngọt, nhiều hạt. Điều này kích thích các loạichim, dơi đến ăn và sau đó mang các hạt đi phát tán nhiều nơi khác để có thế hệxƣơng rồng về sau.Một trái chứa khoảng 3.000 hạt, mỗi hạt dài 0,4 - 12 mm. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bộ rễ xƣơng rồng thƣờng bò lan theo chiều ngang hơn là chiều sâu. Lý do chính là lƣợng nƣớc trong đất nơi nó sống thƣờng tập trung ở phần lớp đất mặt (do lƣợng mƣa ít nên những vùng này nƣớc ngầm rất sâu hoặc không có nƣớc ngầm). 1.1.3 Các thành phần chính trong xƣơng rồng Các thành phần chính của Nopal cactus (Opuntia Ficus cladodesindica) là nƣớc (80-95%), tiếp theo là một lƣợng nhỏ carbohydrat (3-7%), chất xơ (1-2%), và protein (0.5-1%); các hợp chất khác đƣợc chỉ đƣợc biết đến và chƣa đƣợc định lƣợng. Một phần nữa gồm các thành phần nhầy chứa polyme, chẳng hạn nhƣ các chuỗi (1-4) –liên kết β – D–galacturonic acid và R (1-2) –liên kết L–rhamnose dƣ [6,7]. Vai trò sinh lý của chất nhầy thực vật là điều tiết lƣợng nƣớc trong đợt hạn hán kéo dài và để điều tiết luồng canxi của thực vật [8,9]. Xƣơng rồng Nopal cladodes cũng đại diện cho một nguồn phytochemicals, nhƣ phenol axit và flavonoids (Hình 1.2) [10]. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Myricetin Aromadendren Dihydroquercet e in Orientin kaempferol Quercetin Β-carotene Betacyanin Betanin Betalain Isorhamnetin Hình 0.1: Các hợp chất quan trọng của xƣơng rồng Nopal Cactus(Opuntia ficus indica) SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1.4 Công dụng Xƣơng rồng bà chứa rất nhiều các chất chống oxy hóa nên có công dụng nhƣ là một phƣơng thuốc chữa bệnh.Cactus chất xơ bao gồm một số thành phần hóa học có khả năng kháng các enzym tiêu hóa nhƣ ellulose, hemicelluloses, pectin, lignin,... những lợi ích kết hợp với cấu nội dung đƣợc nổi tiếng, đặc biệt là trong việc ngăn ngừa các bệnh nhƣ tiểu đƣờng, điều trị các rối loạn tiêu hóa, bệnh tật liên quan với lƣợng chất xơ thấp, giảm glucose trong máu, chống hyperlipidemic và tác dụng chống hypercholesterolemic. Trong suốt lịch sử, những lợi ích của tiêu thụ chất xơ đã đƣợc công nhận. Xơ hòa tan, bao gồm pectin, nƣớu răng, và chất nhầy, tăng độ nhớt của thứcăn trong ruột, làm chậm hoặc giảm bớt sự hấp thụ đƣờng. Pectin và chất nhầy của Opuntia có lợi cho hệ tiêu hóa.Hoa đƣợc dùng để trị tiêu chảy, đau bụng và các triệu chứng khó chịu đƣờng ruột.Khả năng chống ung loét bao tử đã đƣợc nghiên cứu tại Messina –Ý [11]. Opuntia đã đƣợc nghiên cứu để làm nguồn cung cấp chất sơ trong dinh dƣỡng. Cũng là một loại thực phẩm khá phổ biến ở một số nơi, dùng cho ẩm thực, là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp. Bên cạnh đó Xƣơng rồng bà còn đƣợc phát hiện với một công dụng mới có khả năng làm sạch môi trƣờng nƣớc.Trong thân xƣơng ...hƣơng pháp làm mềm nƣớc phổ biến nhƣ: phƣơng pháp nhiệt, phƣơng pháp hóa học, phƣơng pháp trao đổi ion. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP f. Khử trùng nước Để đảm bảo an toàn về mặt vi sinh vật, nƣớc trƣớc khi cấp cho ngƣời tiêu dùng phải đƣợc khử trùng. Nó là khâu bắt buộc trong quá trình xử lý nƣớc cho sinh hoạt và ăn uống. Có rất nhiều biện pháp khử trùng nƣớc hiệu quả nhƣ: khử trùng bằng các chất oxy hóa mạnh, khử trùng bằng các tia vật lý, khử trùng bằng phƣơng pháp siêu âm, khử trùng bằng phƣơng pháp nhiệt, khử trùng bằng phƣơng pháp ion kim loại nặng,... Hiện nay ở Việt Nam sử dụng phổ biến nhất là phƣơng pháp khử trùng bằng chất oxi hóa mạnh. Các chất đƣợc sử dụng phổ biến nhất là Clo và các hợp chất của Clo vì giá thành thấp, dễ sử dụng, vận hành và bảo quản đơn giản. Quá trình khử trùng của Clo phụ thuộc vào: - Tính chất của nƣớc xử lý: số vi khuẩn, hàm lƣợng chất hữu cơ và chất khử có trong nƣớc - Nhiệt độ của nƣớc - Liều lƣợng Clo SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 29 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Sơ đồ xử lý nước ngầm Nƣớc ngầm Hóa chất Bể chứa (làm thoáng) Trộn Lắng tiếp xúc Lọc nhanh Khử trùng Bể bùn Chú thích: Lọc Đƣờng nƣớc Bể chứa nƣớc sạch Đƣờng bùn Hóa chất Trạm bơm II Hình 0.2 :Sơ đồ xử lý nước ngầm Nƣớc từ giếng khoan sẽ đƣợc bơm lên bể chứa đã qua giàn làm thoáng để oxi hóa thông qua việc tiếp nhận O2 và loại bỏ bớt CO2, sau đó nƣớc đƣợc bơm qua bể trộn.Tại bể trộn nƣớc đƣợc bổ sung hóa chất (vôi) phản ứng tạo các bông cặn. Tiếp đến, nƣớc đƣợc chảy qua bể lắng để lắng các cặn đã đc xử lý trƣớc đó, phần bùn sẽ đƣợc thải ra bể bùn và xử lý theo tiêu chuẩn, phần nƣớc đƣợc lọc ở bể bùn sẽ đƣợc hoàn lƣu về bể điều hòa. Nƣớc tiếp theo sẽ qua bể lọc để giữ lại các tạp chất còn sót lại sau đó chảy qua bể khử trùng để khử các vi sinh vật và các yếu tố gây bệnh trƣớc khi vào bể chứa để cung cấp cho sinh hoạt. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4. TỔNG QUAN VỀ ASEN VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ASEN 1.4.1 Giới thiệu chung về Asen Asen có tên khoa học gọi là Arsenic. Đƣợc ký hiệu là As và Asen tồn tại ở rất nhiều dạng khác nhau. Do cấu tạo địa chất, nhiều vùng ở nƣớc ta nƣớc ngầm bị nhiễm Asen. Khoảng 13,5% dân số Việt Nam (10 – 15 triệu ngƣời ) đang sử dụng nƣớc cho việc sinh hoạt ăn uống từ nƣớc giếng khoan rất dễ bị nhiễm Asen. Theo thống kê chƣa đầy đủ, cả nƣớc hiện có khoảng hơn 1 triệu giếng khoan, trong đó nhiều giếng có nồng độ Asen cao từ 20 – 50 lần nồng độ cho phép (0,01 mg/L), ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe, tính mạng cộng đồng. Điều nguy hiểm là Asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nƣớc, cả khi ở hàm lƣợng có thể gây chết ngƣời, nên không thể phát hiện. Vì vậy, các nhà khoa học gọi Asen là ― sát thủ vô hình‖. Nƣớc uống bị nhiễm bởi Asenic (As) đã trở thành mối đe dọa đối với sức khỏe con ngƣời ở quy mô toàn cầu, theo ƣớc tính khoảng 140 triệu ngƣời ở ít nhất 70 quốc gia đang bị ảnh hƣởng bởi nguồn ô nhiễm này ( UNICEF, 2008 ). Nguồn arsenic trong nƣớc dƣới đất (nƣớc ngầm) ở các khu vực đồng bằng là do các quá trình tự nhiên ( oxy hóa khoáng vật sulfur, và khoáng vật chứa As trong trầm tích, khử các hydroxyt sắt chứa As.) và do các hoạt động của con ngƣời. 1.4.2 Nguồn gốc và sự phân bố Asen trong tự nhiên Asen trong thiên nhiên có thể tồn tại trong các thành phần môi trƣờng đất, nƣớc, không khí, sinh học... và có liên quan chặt chẽ tới các quá trình địa chất, địa hóa, sinh địa hóa. Các quá trình này sẽ làm cho Asen nguyên sinh có mặt trong một số thành tạo địa chất (các phân vị địa tầng, mangan, các biến đổi nhiệt dịch và quặng hóa sunphua chứa Asen) tiếp tục phân tán hay tập trung gây ô nhiễm môi trƣờng sống. Trên thế giới đã có nhiều nƣớc nghiên cứu và xác định đƣợc hàm lƣợng Asen trong đá và quặng, trong đất và vỏ phong hóa, trong nƣớc, không khí... Ở Việt Nam, một số nhà khoa học Địa chất và Địa chất thủy văn đã nghiên cứu về sự tồn tại của Asen trong đá, quặng, đất và vỏ phong hóa cũng nhƣ trong trầm tích bở rời, trong SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nƣớc biển, nƣớc mƣa, nƣớc dƣới đất... Nhờ công cụ và phƣơng pháp phân tích hiện đại nhƣ thiết bị kích hoạt nơtron và máy quang phổ hấp thụ nguyên tử nên trong khoảng 10 năm gần đây các nhà khoa học Việt Nam đã phân tích đƣợc hàm lƣợng Asen trong các hợp phần môi trƣờng tự nhiên. Và trọng tâm là nghiên cứu, tìm hiểu tình trạng ô nhiễm Asen trong nƣớc, mà chủ yếu là nƣớc dƣới đất. 1.4.3 Cấu tạo và tính chất của Asen Asen (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp arsenic), còn đƣợc viết là a-sen, arsen, là một nguyên tố hóa học có ký hiệu As và số nguyên tử 33. Asen lần đầu tiên đƣợc Albertus Magnus (Đức) viết về nó vào năm 1250. Khối lƣợng nguyên tử của nó bằng 74,92. Asen là một á kim gây ngộ độc và có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim) và một vài dạng màu đen và xám (á kim) chỉ là số ít mà ngƣời ta có thể nhìn thấy. Ba dạng có tính kim loại của asen với cấu trúc tinh thể khác nhau cũng đƣợc tìm thấy trong tự nhiên (các khoáng vật asen sensu stricto và hiếm hơn là asenolamprit cùng parasenolamprit), nhƣng nói chung nó hay tồn tại dƣới dạng các hợp chất asenua và asenat. Vài trăm loại khoáng vật nhƣ thế đã đƣợc biết tới. Asen và các hợp chất của nó đƣợc sử dụng nhƣ là thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và trong một loạt các hợp kim. 1.4.3.1 Cấu tạo Asen Bán kính nguyên tử: 1,33Å Khối lƣợng nguyên tử: 13,1 cm3/mol Bán kính cộng hóa trị: 1,2Å Cấu trúc tinh thể: Rhombohedral Electron cấu hình: [Ar] 4s2 3d10 4p3 Các electron trên mỗi cấp năng lƣợng: 2, 8, 18, 5 Bán kính ion: 0,58Å Quá trình oxy hóa: ± 3, 5 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 0.3: Mô hình cấu tạo nguyên tử Asen 1.4.3.2 Tính chất vật lý Asen không gây mùi khó chịu trong nƣớc, (cả khi ở hàm lƣợng có thể gây chết ngƣời ), khó phân hủy. Là nguyên tố phổ biến thứ 20 trong các nguyên tố có trên bề mặt trái đất. Khối lƣợng phân tử 79,9216 g/mol, không hòa tan trong nƣớc. Theo từ điển Bách khoa dƣợc học xuất bản năm 1999, thạch tín là tên gọi thông dùng chỉ nguyên tố Asen, nhƣng cũng đồng thời dùng chỉ hợp chất ôxit của Asen hóa trị III (As2O3). Ôxit này màu trắng, dạng bột, tan đƣợc trong nƣớc, rất độc. Trong tự nhiên, nguyên tố thạch tín tồn tại ở ba dạng hình thù (dạng alpha có màu vàng, dạng beta có màu đen, dạng gamma có màu xám). Nguyên tố thạch tín cũng tồn tại ở một số dạng ion khác. Dạng vô cơ của thạch tín độc hơn sovới dạng hữu cơ của nó. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 0.4: Các dạng tồn tại Asen trong tự nhiên 1.4.3.3 Tính chất hóa học. Trạng thái oxi hóa phổ biến nhất của nó là: -3 (Asenua: thông thường trong hợp chất liên kim loại tượng tự như hợp kim), +3 Asenat (III) hay Asenit và phần lớn là các hợp chất asen hữu cơ, +5 Asenat (V) phần lớn là các hợp chất vô cơ chứa oxy của Asen ổn định. Trong nƣớc Asen tồn tại ở 2 dạng hoá trị: hợp chất Asen hóa trị (III) và (V). Hợp chất Asen hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V. Asen có khả năng kết tủa cùng các ion sắt. Asen tạo thành hydrua dạng khí va không ổn định, đó là Asin (AsH3). Khi bị nung nóng trong không khí, nó bị oxy hóa để tạo ra trioxit Asen, hơi của phản ứng này có mùi nhƣ mùi tỏi. As tham gia phản ứng với Oxy trở thành dạng As2O3 rồi sau đó là As2O5. Nếu trong môi trƣờng yếm khí thì As(V) sẽ bị khử về trạng thái As(III). As2O3: Là oxit màu trắng hay còn gọi là asen trắng, ít tan trong nƣớc (1,7g 0 trong 100g H2O) ở 15 C dung dịch bão hòa chứa khoảng 1,5% As2O3. Khi tan trong nƣớc tạo thành Asenơ. As2O3 + 3 H2O → 2 As(OH)3 As(OH)3 ≡ H3AsO3 là một chất lƣỡng tính nhƣng tính axit trội hơn. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP As2O3 + 4 NaOH → 2 NaHAsO3 + H2O Khi nung nóng As2O3 bị C, H2 khử dễ dàng sinh ra kim loại. As2O3 + 6 H2 → + 2 As + 3 H2O As2O3 ( As4O6 ) thể hiện tính khử khi tác dụng với O3, H2O2, FeCl3, K2Cr2O7, HNO3, As4O6 + HNO3 + 14 H2O → 12 H3AsO4 + 8 NO ↑ As2O3 tác dụng với kim loại trong môi trƣờng axit As2O3 + 6 Zn + 12 HCl → 6 ZnCl2 + 2 AsH3 + H2O 1.4.4 Các dạng tồn tại của Asen trong môi trƣờng Các dạng tồn tại của Asen trong môi trƣờng là một vấn đề đán quan tâm. Trong môi trƣờng As tồn tại chủ yếu ở các dạng: Asenite As(III), Asenate - 2- As(V), Asenious acids (H3AsO3, H2AsO3 , HAsO3 ), Asenic acids (H3AsO4, - 2- H2AsO4 , H2AsO4 ), dimethylarsinate (DMA), monomethylarsonate (MMA), Aseno – betanie (AB) và asencholine (AC). Những dạng hợp chất này minh họa cho sự đa dạng của trạng thái oxy hóa của As và kết quả là đƣa đến sự phức tạp về hóa tính của nó trong môi trƣờng. Các hợp chất Asien dẫn xuất asine và asenic xuất hiện ở điều kiện khử cao. Bởi vì nó tạo thành dạng anion trong dung dịch nên As không kết hợp với các anion 3- đơn giản nhƣ Cl; SO4 nhƣ các cation kim loại. Đúng hơn là các hợp chất anion As cƣ xử nhƣ các gốc tự do trong nƣớc. As (III) phản ứng với nhóm sulphur và sul- phydryl nhƣ cystine, organic dithiols, proteins, enzymes nhƣng không phản ứng với amine. Hàm lƣợng As trong nƣớc ngầm phụ thuộc rất nhiều vào tính chất và trạng -1 thái môi trƣờng địa hóa. Dạng As tồn tại chủ yếu trong nƣớc ngầm là H3AsO4 -2 (trong môi trƣờng pH acid đến gần trung tính), HAsO4 (trong môi trƣờng kiềm). SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hợp chấtH3AsO3 đƣợc hình thành chủ yếu trong mỗi trƣờng oxy hóa-khử yếu. các hợp chất của As với Na có tính hòa tan rất cao, còn những muối của As với Ca,Mg và các hợp chất As hữu cơ trong mỗi trƣờng pH gần trung tính và nghèo ca thì độ hòa tan kém hơn cá hợp chất asen hữu cơ, đặc biệt là asen-acid fulvic.các hợp chất của As+5 đƣợc hình thành theo phƣơng thức này. As trong nƣớc ngầm thƣờng tập trung cao trong kiểu nƣớc bicarbonat Cl, Na, B, Si. Nƣớc ngầm trong những vùng trầm tích núi lửa, một số khu vực quặng hóa nguồn gốc nhiệt dịch, mỏ dầu- khí, mỏ than...thƣờng giàu As. Thế oxy hóa khử,độ pH của môi trƣờng và lƣợng kaloit giàu Fe3+..., là những yếu tố tácđộng đến quá trình oxy hóa – khử các hợp chất As trọng tự nhiên. Những yếu tố này có ý nghĩa làm tăng hay giảm sự độc hại của các hợp chất As trong môi trƣờng sống. 1.4.5 Độc học của Asen Sự nhiễm độc As còn gọi là Asenicosis xuất hiện nhƣ một tai họa môi trƣờng đối với sức khỏe con ngƣời trên thế giới. Theo các nghiên cứu những ngƣời sống trên khu vực có hàm lƣợng As trong nƣớc giếng khoang cao hơn 0,05mg/L cho thấy tơi 20% dân cƣ bị xạm da, dầy biểu bì và có hiện tƣợng ung thƣ da. Hiện chƣa có phƣơng pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc As. Asen là chất độc mạnh cỏ khả năng gây ung thƣ cao, liều LD50 đổi với con ngƣời là 1 — 4 mg/kg trọng lƣợng cơ thể. Tuy nhiên, tùy thuộc vào các trạng thải oxi hóa của asen mà asen thể hiện tính độc khác nhau. Cả As(III) và As(V) đèu là những chất độc, các hợp chất asen vô cơ độc hơn so với asen hữu cơ. Sự phơi nhiễm asen vô cơ xảy ra trong cơ thể thông qua đƣờng hít khí bụi cổng nghiệp và quá trình chuyển hóa qua đƣờng thức ăn và nƣớc uổng. Sự phơi nhiễm asen hữu cơ xảy ra chủ yếu thông qua chuỗi thức ăn. Nếu một ngày hít lƣợng bụi asen tò 0,1 ÷ 4 µg/ngày và cơ thể hấp thụ một lƣợng thức ăn có hàm lƣợng asen ở khoảng tìr 7 ÷ 330 µg/ngày thì sau khi đi vào cơ thể có khoảng 80 -ĩ- 100% lƣợng asen đƣợc hấp thụ qua dạ dày và lá phổi; 50 4- 70% asen đƣợc bài SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tiết qua đƣờng nƣớc tiểu và một lƣợng nhỏ đƣợc hấp phụ qua đƣờng tóc, mỏng tay, móng chân. Sự xâm nhập, phân bố và lƣu trữ của Asenic cũng nhƣ các hợp chất của nó trong cơ thể ngƣời có thể hình dung theo sơ đồ sau: Hình 0.5 :Sự xăm nhập của Asen và các hợp chất của nó trong cơ thể Về mặt sinh học, As là một chất độc có thể gây một số bệnh trong đó có ung thƣ da và phổi. Mặt khác As có vai trò trong trao đổi nuclein, tổng họp protit và hemoglobin. As ảnh hƣởng đến thực vật nhƣ một chất cản trao đổi chất, làm giảm mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trƣờng thiếu photpho. Trong môi trƣờng sinh thái, các dạng họp chất As hóa trị (3) có độc tính cao hơn dạng hóa trị (5). Mồi trƣờng khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất As hóa trị 5 chuyển sang As hóa trị 3. Trong các họp chất của As trong môi trƣờng thì asenite đáng đƣợc quan tâm tới nhiều nhất bởi vì tính độc của nó cao hơn gấp 10 lần so với asenate và hơn gẩp 70 lần so với các dạng methyl hoá của nó, trong khi đó DMA, MMA ít độc hơn còn AB và AC lại gần nhƣ không độc. Thông thƣờng Arsen đi vào cơ thể con ngƣời trong một ngày đêm thông qua chuỗi thức ăn khoảng lmg và đƣợc hấp thụ vào cơ thể qua đƣờng dạ dày nhƣng cũng dễ bị thải ra. Hàm lƣợng As trong cơ thể ngƣời khoảng 0.08-0.2 ppm tổng SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP lƣợng As có trong ngƣời bình thƣờng khoảng 1,4 mg. As tập trung trong gan thận hồng cầu, homoglobin và đặc biệt tập trung trong não, xƣơng, da. phổi tóc. Hiên nay ngƣời ta có thể dựa vào hàm lƣợng As trong cơ thể con ngƣời để tìm hiểu hoàn cảnh và môi trƣờng sống, nhƣ hàm lƣợng As trong tóc nhóm dân cƣ khu vực nông thôn trung bình là 0,4-1,7 ppm, khu vực thành phố công nghiệp 04-21 ppm cỏn khu vực ô nhiễm nặng 0,6-4,9 ppm. 1.4.6 Cơ chế ô nhiễm Asen và sự tồn tại của Asen trong nƣớc. Asen đƣợc giải phóng vào môi trƣờng nƣớc do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu Asen. Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng, trong đó có Asen vào nƣớc ngâm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhƣng vẫn chƣa thống nhất. Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa chất thủy văn mà Asen có thể xâm nhập vào môi trƣờng nƣớc. Hàm lƣợng Asen trong nƣớc dƣới đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trƣờng địa hóa. Asen tồn tại - trong nƣớc dƣới đất ở dạng H3AsO4 (trong môi trƣờng pH axit đến gần trung tính), 2- HASO4 (trong môi trƣờng kiềm). Hợp chất H3AsO3 đƣợc hình thành chủ yếu trong môi trƣờng oxi hóa-khử yếu. Các hợp chất của Asen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối của Asen với Ca, Mg và các hợp chất Asen hữu cơ trong môi trƣờng pH gần trung tính, nghèo Ca thì độ hòa tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là Asen-axit fulvic thì rất bền vững, có xu thế tăng theo độ pH và tỳ lệ Asen-axit fulvic. Các hợp chất của As5+ hình thành theo phƣơng thức này. 1.4.7 Ảnh hƣởng của Asen đến sức khỏe con ngƣời. Asen xâm nhập vào con ngƣời qua con đƣờng nƣớc uống, không khí trong vùng ô nhiễm, nhỉễm do da tiếp xúc nhiều liên tục với nguồn nƣớc không khi ô nhiễm. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 38 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 0.6: Các con đƣờng thâm nhập As vào cơ thể con ngƣời Vào cơ thể con ngƣời Asen thƣờng tích tụ trong não, các mô da, móng tay, tóc, răng, xƣong và trong các bộ phận nhiều biêu mô nhƣ niêm mạc, vòm miệng, thực quản, dạ dày, ruột non. Gây nhiễm độc cấp tính cao. Nhƣng sự xâm nhập Asen qua đƣờng nƣớc ăn uống mới là nguy hiểm nhất, dù ở mức độ nào đi nữa, vì nó diễn ra hằng ngày, theo con đƣờng tiêu hóa, mà nƣớc trong cơ thể chiếm tỉ lệ cao. Về mặt sinh học As là một chất độc có thể gây nên 19 loại bệnh khác nhau trong đỏ có ung thƣ da và ung thƣ phổi, As lại có vai trò quan trọng trong việc trao đổi nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Nếu bị nhiễm độc Asen với liều lƣợng dù nhỏ nhƣng tích tụ trong thời gian dài sau 5 hay 10 năm sẽ gây mệt mỏi, buồn nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm. Hai loại bệnh phổ biến nhất do Asen gây ra là ung thƣ da và phổi... Nguồn nƣớc bị nhiễm Asen dù nhỏ cũng ảnh hƣởng đến sức khỏe các bà mẹ. làm động thai ảnh hƣởng đến thai nhi va gây ra những bệnh phổi ác tính, SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP những tác động xấu lên sự phát triển lên thể chất và trí tuệ của trẻ con mới lớn. Nik Van La renbeke, một giáo sƣ ngƣời Bỉ, đã cảnh báo trên tờ Het Laatste Nieuws: Do ô nhiễm nên ngày càng có ít bé trai đƣợc sinh ra trên thế giới. Sự nhiễm độc Asen đƣợc gọi là arsenicosis. Đó là một tai họa môi trƣờng đối với sức khỏe con ngƣời. Những biểu hiện của bệnh nhiễm độc Asen là chứns sạ da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), từ đó dẫn đến hoại thƣ hay ung, thƣ da, viêm răng, khớp... Hiện tại trên thể giới chƣa có phƣong pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Asen. Liên quan đến việc xác định, đánh giá tác động của Asen đối với cơ thể, trong một số năm gần đây đã có các nghiên cứu phân tích mẫu tóc, máu để xác định hàm lƣợng Asen. Nghiên cứu phân tích hàm lƣợng Asen trong tóc cho thấy có sự tƣơng đồng giữa các vùng ô nhiễm nƣớc ngầm bởi Asen. Số liệu phân tích tại Thƣợng Cát (điểm đối chứng với nƣớc không bị nhiễm Asen, As < 10 pg/1) và Vạn Phúc, Sơn Đồng (điểm nghiên cứu với nƣớc bị nhiễm Asen với hàm lƣợng cao, As > 50 pg/1) cho thấy: giá trị Asen trong tóc ngƣời ở mẫu đối chứng chỉ là 0,27 mg/kg (trong khoảng 0,04 - 0,84 mg/kg), trong khi đó ở mẫu nghiên cứu bị nhiễm Asen là 0,79 mg/kg (0,01 - 3,3mg/kg) và 1,61 mg/kg (0,16 -10,36mg/kg). Tại Sơn Đồng, 70% số mâu có nông độ Asen trong tóc lớn hơn 1mg/kg, có những mâu lên tới 10mg/kg. Kêt quả này có thể so sánh với nghiên cứu ở vùng Tây Bengan An Độ, nơi bị nhiêm Asen nặng với hàm lƣợng Asen trong tóc ngƣời dân khoảng 3-10mg/kg. Giá trị tiêu chuẩn của WHO là 0,02-0,2 mg/kg. Kết quả nghiên cứu tại Hà Nam năm 2004 cũng cho thấy ở Hín Hụ và Bang Mon nằm trên đới biến đổi nhiệt dịch có hàm lƣợng Asen cao, có biểu hiện nhiễm độc mãn tính, làm tăng trội theo một sô bệnh nhƣ sôt rét, tiêu hóa, tâm thần, bệnh xƣơng khớp, tim mạch, viêm phổi. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4.8 Ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm trên thế giới và Việt Nam. 1.4.8.1 Ô nhiễm Asen trên thế giới. Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu ngƣời đã bị bệnh đen và rụng móng chân, sừng hoá da, ung thƣ da do sử dụng nguồn nƣớc sinh hoạt có nồng độ Asen cao. Nhiều nƣớc đã phát hiện hàm lƣợng Asen rất cao trong nguồn nƣớc sinh hoạt. Ô nhiễm As trong nƣớc ngầm đã đƣợc ghi nhận ở hơn 70 quốc gia, gây tác động nghiêm trọng đối với sức khỏe cho khoảng 150 triệu ngƣời trên toàn thế giới. Khoảng 110 triệu ngƣời trong số đó thuộc 10 quốc gia ở vùng Nam và Đông Nam Á nhƣ: Bangladesh, Campuchia, Trung Quốc, Ấn Độ, Lào, Myanma, Nepal, Pakistan, Đài Loan và Việt Nam Bảng 0.3: Nồng độ Asen trong nƣớc ở một số khu vực trên thế giới STT Địa điểm Nồng độ Asen trong nƣớc (µg/L) 1 Pampa, Cordopa 100 – 3810 2 Cordopa >100 3 Băngladet 1000 4 Carcuta ( Ân Độ ) <50 – 23.080 5 Phía Tây Bengal (Ấn Độ ) 3 – 3700 6 Chile 470 – 770 7 Fukuoka ( Nhật Bản ) 0,001 – 0,293 8 Hà Nội ( Việt Nam ) 1 – 3050 9 Hungary 1 – 174 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 Khu tự trị Nội Mông ( Trung Quốc ) 1 – 2400 11 Sơn Tây ( Trung Quốc ) 0,03 – 1,41 12 Tân Cƣơng ( Trung Quốc ) 0,005 – 850 13 Laguna ( Mexico ) 8 – 624 14 Khu vực sông Mêkông (Campuchia) 1 – 1340 15 Nakhon Si Thammarat ( Thái Lan ) 1,25 – 5114 16 Ropibol ( Thái Lan ) 1 – 5000 17 Nepal 8 – 2660 18 Peru 500 19 Rumani 1 – 176 20 Phía Tây Nam ( Phần Lan ) 17 – 980 21 Phía Tây ( Mỹ ) 1 – 48.000 1.4.8.2 Ô nhiễm Asen tại Việt Nam. Ở ĐBSCL cũng phát hiện ra nhiều giếng khoan có hàm lƣợng Asen cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang. Sự ô nhiễm Asen ở miền Bắc hiện phổ biến và cao hơn miền Nam. Qua điều tra cho thấy ¼ số hộ gia đình sử dụng trực tiếp nƣớc ngầm không qua xử lý ở ngoại thành Hà Nội đã bị ô nhiễm Asen, tập trung nhiều ở phía Nam thành phố (20,6%), huyện Thành Trì (41%) và Gia Lâm (18,5%). Điều nguy hiểm là Asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nƣớc ngay cả khi ở hàm lƣợng gây chết ngƣời nên nếu không phân tích mẫu mà chỉ bằng cảm quan thì không thể phát hiện đƣớc sự tồn tại của Asen. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong hơn 2 năm (2003-2005), Chính phủ Việt Nam và UNICEF đã khảo sát về nồng độ Asen trong nƣớc của 71.000 giếng khoan thuộc 17 tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam. Kết quả phân tích cho thấy, nguồn nƣớc giếng khoan của các tỉnh vùng lƣuvực sông Hồng: Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hƣng Yên, Hải Dƣơng và các tỉnh An Giang,Đồng Tháp thuộc lƣu vực sông Mê Kông đều bị nhiễm Asen rất cao. Tỷ lệ các giếng có nồng độAsen từ 0,1mg/l đến > 0,5 mg/l (cao hơn Tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và Tổ chức Y tế thế giới 10-50 lần) của các xã dao động từ 59,6 - 80%. Theo bản tin TTXVN phát đi ngày 12/11/2006, ở 4 huyện cù lao An Phú, Phú Tân, Tân Châu và Chợ Mới (An Giang), đã phát hiện 544 trong số gần 2.700 giếng khoan có nguồn nƣớc bị nhiễm Asen. Trong số giếng bị nhiễm thạch tín có 100 giếng bị nhiễm với hàm lƣợng vƣợt mức tiêu chuẩn nƣớc sạch về ăn uống, 445 giếng bị nhiễm với hàm lƣợng vƣợt mức tiêu chuẩnvề nƣớc sạch sinh hoạt. Tại An Giang có tới 40% số giếng bị nhiễm Asen dƣới 50ppb, 16% nhiễm trên 50ppb. Tình trạng nhiễm Asen tập trung tại 4 huyện An Phú, Tân Châu, Phú Tân và Chợ Mới. Tại Long An, trong tổng số 4.876 mẫu nƣớc ngầm đƣợc khảo sát có 56% số mẫu nhiễm Asen Tại Đồng Tháp, tình hình cũng đáng báo động, khi có trên 67% số mẫu trong tổng số2.960 mẫu nƣớc ngầm đƣợc khảo sát đã phát hiện nhiễm Asen. Trong đó, huyện Thanh Bình cótỷ lệ nhiễm Asen cao với 85% số mẫu thử có hàm lƣợng trên 50ppb. Trên 51% số mẫu thử trong tổng số hơn 3.000 mẫu đƣợc khảo sát phát hiện đã nhiễm Asen tại Kiên Giang. Có thể thấy tình trạng ô nhiễm Asen trong nguồn nƣớc của các giếng khoan tại các xã là rất nghiêm trọng. Tỷ lệcác giếng có nồng độ Asen cao >0,1 mg/l (gấp hơn 10 lần tiêu chuẩn cho phép) ở hầu hết các xãchiếm từ 70% - 96%, trừ Mai Động có tỷ lệ thấp hơn (46%). Tại tỉnh Bình Thuận, Trung tâm Kỹ thuật Tài nguyên và Môi trƣờng thuộc Sở Tài nguyên và Môi trƣờng đã ký Hợp đồng số 95/HĐ-AS ngày 21/01/2008 với Cục Quản lý Tài nguyên nƣớc để thực hiện đề án: ―Điều tra, SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP khảo sát chi tiết, đánh giá hiện trạng ô nhiễm Arsen trong nguồn nước sinh hoạt trên địa bàn tỉnh Bình Thuận‖. Qua phân tích, trong số 1510 mẫu nƣớc giếng đã lấy, có 1135 mẫu có hàm lƣợng Asenic từ nhỏ hơn 0,001 (782 mẫu trƣớc xử lý, 353 mẫu sau xử lý), có 193 mẫu có hàm lƣợng Arsenic nằm trong khoảng ≥ 0,001 đến ≤ 0,025 (142 mẫu trƣớc xử lý, 51mẫu sau xử lý), có 64 mẫu có hàm lƣợng Arsenic nằm trong khoảng > 0,025 mg/l đến < 0,05 mg/l (41 mẫu trƣớc xử lý, 23 mẫu sau xử lý) và 118 mẫu có hàm lƣợng Arsenic ≥ 0,05 mg/l (85 mẫu trƣớc xử lý, 33 mẫu sau xử lý). So với tiêu chuẫn chất lƣợn nƣớc ăn uống (0,01 mg/L) thì nồng độ ô nhiễm rất cao, hơn gấp 2,5 – 5 lần. Có nhiều nơi nồng độ cao hơn gấp 10 lần so với TC nƣớc dùng trong ăn uống. So với tiêu chuẫn nƣớc dƣới đất nồng độ ô nhiễm khu vực này vẫn trong TC cho phép. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 0.7: Ô nhiễm Asen ở Việt Nam SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4.9 Các phƣơng pháp xử lý Asen Khi nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý, loại bỏ Asen trƣớc tiên phải căn cứ vào trạng thái tồn tại, mức độ hay nồng độ của nó trong nƣớc, các yếu tố và điều kiện địa phƣơng... Cần nhấn mạnh rằng TCCP về hàm lƣợng Asen trong nƣớc ăn uống sinh hoạt theo TC 505/ BYT năm 1992 là 0,05 mg/l hay 50 µg/l, nhƣng do độc tính cao của Asen nên quy định theo TC 1329/BYT năm 2002 là 0,01 mg/l hay 10 µg/l tức là nhƣ quy định của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), Mỹ (US EPA), Cộng đồng châu Âu (EU). Dƣới đây là một số công nghệ xử lý nƣớc ô nhiễm Asen ở các nƣớc và Việt Nam. Công nghệ loại bỏ Asen trong nƣớc, phần lớn là nƣớc dƣới đất đƣợc phân thành các phƣơng pháp chủ yếu sau: Keo tụ, kết tủa - Lắng hay Cộng keo tụ - kết tủa - lắng; Oxi hóa; Sử dụng ánh sáng mặt trời hay oxi hóa quang hóa; Hấp phụ; Trao đổi ion; Lọc qua lớp vật liệu lọc, Lọc màng; Phƣơng pháp sinh học và cây trồng; Sử dụng kết hợp các phƣơng pháp trên.  Keo tụ - Kết tủa Cộng kết tủa - lắng - lọc đồng thời với quá trình xử lý sắt và/hoặc mangan có sẵn trong nƣớc ngầm tự nhiên. Đây là phƣơng pháp xử lý đơn giản nhất, bằng cách bơm nƣớc ngầm từ giếng khoan, sau đó làm thoáng để ôxy hóa sắt, mangan, tạo hydroxyt sắt và mangan kết tủa. Asen (III) đƣợc oxy hóa đồng thời thành As (V), có khả năng hấp phụ lên bề mặt của các bông keo tụ Hydroxyt Sắt hay Mangan tạo thành và lắng xuống đáy bể, hay hấp phụ và bị giữ lại lên bề mặt hạt cát trong bể lọc. Nghiên cứu của Trung tâm KTMT ĐT & KCN (CEETIA), Trƣờng ĐHXD và Trung tâm CNMT & PTBV (CETASD), Trƣờng ĐHKHTN năm 2000 - 2002 cho thấy công nghệ hiện đại có tại các nhà máy nƣớc ở Hà Nội, chủ yếu để xử lý sắt và mangan, cho phép loại bỏ 50 - 80% Asen có trong nƣớc ngầm mạch sâu khu vực Hà SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nội. Nghiên cứu gần đây của CETASD và Viện Công nghệ Môi trƣờng Liên bang Thụy Sĩ cho thấy đối với các hộ gia đình sử dụng giếng khoan đơn lẻ, nơi có hàm lƣợng sắt cao trong nƣớc ngầm, mô hình làm thoáng nƣớc ngầm bằng cách phun mƣa trên bề mặt bể lọc cát (lọc chậm), phổ biến ở các hộ gia đình hiện nay, cho phép loại bỏ tới 80% Asen trong nƣớc ngầm cùng với việc loại bỏ sắt và mangan. Những nghiên cứu này cũng đã chỉ rằng hàm lƣợng Asen trong nƣớc sau khi xử lý bằng phƣơng pháp trên phụ thuộc nhiều vào thành phần các hợp chất khác trong nƣớc nguồn và trong đa số trƣờng hợp, không cho phép đạt nồng độ Asen thấp dƣới tiêu chuẩn, do vậy cần tiếp tục xử lý bằng các phƣơng pháp khác.  Keo tụ bằng hóa chất: Phƣơng pháp keo tụ đơn giản nhất là sử dụng vôi sống (CaO) hoặc vôi tôi (Ca(OH)2) để khử Asen. Hiệu suất đạt khoảng 40 - 70 %. Keo tụ bằng vôi đạt hiệu suất cao với pH trên 10,5 cho phép đạt hiệu suất khử Asen cao, với nồng độ Asen ban đầu khoảng 50 µg/l. Có thể sử dụng để khử Asen kết hợp với làm mềm nƣớc. Tuy vậy, phƣơng pháp này khó cho phép đạt đƣợc nồng độ Asen trong nƣớc sau xử lý xuống tới 10 mg/l. Một hạn chế của phƣơng pháp sử dụng vôi là tạo ra một lƣợng cặn lớn sau xử lý. Ngoài ra còn có thể dùng phƣơng pháp keo tụ, kết tủa bằng Sunfat nhôm hay Clorua sắt.  Oxi hóa Oxi hóa bằng các chất oxi hóa mạnh: Các chất oxi hóa đƣợc phép sử dụng trong cấp nƣớc nhƣ Clo, KMnO4, H2O2, Ozon. Oxi hóa điện hóa: Có thể xử lý nƣớc chứa Asen bằng phƣơng pháp dùng điện cực là hợp kim và áp dụng cho các hộ sử dụng nƣớc quy mô nhỏ. Oxy quang hóa: Nhóm các nhà khoa học Ôxtrâylia đã phát minh ra công nghệ loại bỏ Asenite (As(III)) và cả các chất hòa tan khác nhƣ Sắt, Phosphorus, Sulfur,... khỏi nƣớc bằng cách đƣa chất oxy hóa và chất hấp phụ quang hóa: (chiếu SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tia cực tím vào nƣớc rồi sau đó lắng). Chất oxy hóa có thể là oxy tinh khiết hoặc sục khí. Chất hấp phụ quang hóa có thể là Fe(II), Fe(III), Ca(II). Có thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn tia cực tím. Phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ trong phòng và ánh sáng thấp, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp. Do As(III) bị oxy hóa thành As(V) với tốc độ rất chậm, có thể sử dụng các chất oxy hóa mạnh nhƣ Cl2, H2O2 hoặc O3. Phần lớn chi phí xử lý chính là các chất oxy hóa này.  Hấp phụ Hấp phụ bằng nhôm hoạt hóa: Nhôm hoạt hóa đƣợc sử dụng có hiệu quả để xử lý nƣớc có hàm lƣợng chất rắn hòa tan cao. Tuy nhiên, nếu trong nƣớc có các hợp chất của Selen, Florua, Clorua, Sunffat với hàm lƣợng cao, chúng có thể cạnh tranh hấp phụ. Nhôm hoạt hóa có tính lựa chọn cao đối với As(V), vì vậy mỗi lần xử lý có thể giảm tới 5 - 10 % khả năng hấp phụ. Cần hoàn nguyên và thay thế vật liệu lọc khi sử dụng. Cột lọc hấp phụ với Nhôm hoạt hóa dùng cho giếng khoan bơm tay đƣợc thiết kế bởi các nhà khoa học Ấn Độ. Các chuyên gia đã chọn Nhôm hoạt hóa làm vật liệu hấp phụ, dựa trên đặc tính lựa chọn và công suất hấp phụ cao đối với Asen, khả năng hoàn nguyên, nguồn cung cấp sẵn có và bỏ qua đƣợc yêu cầu sử dụng hóa chất. Phƣơng pháp này tƣơng đối thuận lợi, nhất là cho các vùng nông thôn nghèo. Chỉ cần đổ nƣớc giếng cần xử lý qua lớp vật liệu lọc. Thời gian làm việc của thiết bị phụ thuộc vào chất lƣợng nƣớc và hàm lƣợng sắt trong nƣớc nguồn. Hàm lƣợng sắt trong nƣớc nguồn càng cao, hiệu suất khử Asen càng cao và chu kỳ làm việc trƣớc khi hoàn nguyên càng tăng. Hấp phụ bằng oxyt nhôm hoạt hóa: Công ty Project Earth Industries (PEI Inc.) đã chế tạo ra một loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền, có nguồn gốc từ nhôm, có khả năng tách Asen ở 2 dạng tồn tại phổ biến ở trong nƣớc là As (III) và As(V). Vật liệu hấp phụ này có đặc tính hóa học, diện tích bề mặt và độ rỗng cao, có khả năng hấp phụ cao hơn 10 lần so với các vật liệu thông thƣờng khi có mặt các Ion cạnh tranh. Cƣờng độ hấp phụ nhanh, cho phép đạt hiệu suất cao, lƣợng Asen sau xử lý đạt SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP dƣới mức giới hạn tìm thấy của thiết bị phân tích trong phòng thí nghiệm. Loại vật liệu này cũng đã đƣợc thử nghiệm tính không độc hại theo tiêu chuẩn của cơ quan BVMT Mỹ và đã đƣợc thử nghiệm ở Ấn Độ và Bangladesh (1998, 1999). Thiết bị khử Asen của PEI đƣợc lắp đặt ở Lalpur, Chakdah, Tây Bengal. Với công suất 1.000 l/ngđ, thiết bị thử nghiệm cho phép giảm Asen từ giá trị trung bình ban đầu 340 ppb xuống dƣới 50 ppb (Tiêu chuẩn nƣớc uống của Bangla...ắng trong 30 phút. Tiến hành xác định nồng độ Asen đầu ra TN4. Xác định thời gian khấy tối ưu với mẫu nước ô nhiễm nhân tạo Mẫu nƣớc nhân tạo đƣợc tạo ra ở các nồng độ Asen khác nhau: 0.05mg/L, 0.25mg/L Xác định nồng độ đầu vào cho từng mẫu nƣớc. Ở mỗi nồng độ Asen cho mẫu nƣớc vào 5 cốc, mỗi cốc 1l. Dùng vài giọt NaOH 0.5N hoặc HNO3 0.5N để điều chỉnh pH đến mức tối ƣu vừa xác định ở thí nghiệm 1. Cân bột khô xƣơng rồng bà cho vào các cốc đã đƣợc điều chỉnh pH với liều lƣợng tối ƣu đã đƣợc xác định ở thí nghiệm 2. Tiến hành keo tụ - tạo bông bằng máy Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 100vòng/phút trong 5 phút sau đó khấy chậm sử dụng giá trị tối ƣu vừa tìm đƣợc ở thí nghiêm 3 với thời gian khuấy khác nhau tƣơng ứng: 6 phút, 10 phút, 12 phút, 14 phút, 16 phút. Sau khi keo tụ, để lắng trong 30 phút. Tiến hành xác định nồng độ Asen đầu ra. TN5. Thử nghiệm hiệu quả xử lý Asen ở các điều kiện tối ưu với các nồng độ ô nhiểm thực tế khác nhau. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mẫu nƣớc nhân tạo đƣợc tạo ra ở các nồng độ Asen khác nhau: 0,025 mg/L, 0.05mg/L, 0,1 mg/L 0.25mg/L Xác định nồng độ đầu vào cho từng mẫu nƣớc. Ở mỗi nồng độ Asen cho mẫu nƣớc vào 6 cốc, mỗi cốc 1l. Dùng vài giọt NaOH 0.5N hoặc HNO3 0.5N để điều chỉnh pH đến mức tối ƣu vừa xác định ở thí nghiệm 1. Cân bột khô xƣơng rồng bà cho vào các cốc đã đƣợc điều chỉnh pH với liều lƣợng tối ƣu đã đƣợc xác định ở thí nghiệm 2. Tiến hành keo tụ - tạo bông bằng máy Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 100vòng/phút trong 5 phút sau đó khấy chậm sử dụng giá trị tối ƣu vừa tìm đƣợc ở thí nghiêm 3 với thời gian khuấy tối ƣu ở thí nghiệm 4. Sau khi keo tụ, để lắng trong 30 phút. Tiến hành xác định nồng độ Asen đầu ra. Mẫu trắng làm tương tự, nhưng không thêm bột khô xương rồng bà TN6. Xác định hiệu quả keo tụ với một số mẫu nước tự nhiên, so sánh với khi sử dụng phèn nhôm Mẫu nƣớc ngầm tự nhiên đƣợc lấy về theo đúng phƣơng pháp và bảo quản tốt. Phân tích xác định giá trị nồng độ Asen đầu vào cho từng mẫu. Thực hiện với từng mẫu nƣớc, cho nƣớc cần xử lý vào 6 cốc, mỗi cốc 1l. Dùng vài giọt NaOH 0.5N hoặc HNO3 0.5N để điều chỉnh pH đến giá trị tối ƣu vừa xác định ở thí nghiệm 1. Cân bột khô xƣơng rồng bà cho vào các cốc đã đƣợc điều chỉnh pH với liều lƣợng tối ƣu đã đƣợc xác định ở thí nghiệm 2. Tiến hành keo tụ - tạo bông bằng máy Jartest, bật máy khuấy ở tốc độ 100 vòng/phút trong 5 phút sau đó khấy chậm sử dụng giá trị tối ƣu vừa tìm đƣợc ở thí nghiêm 3 với thời gian khuấy tối ƣu ở thí nghiệm 4. Sau khi keo tụ, để lắng trong 30 phút. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tiến hành xác định nồng độ Asen đầu ra Làm tƣơng tự nhƣ trên, thay bột khô xƣơng rồng bằng phèn nhôm. 2.4.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thống kê Xử lý và phân tích số liệu hay dữ liệu là một trong các bƣớc cơ bản của một nghiên cứu, bao gồm xác định vấn đề nghiên cứu; thu thập số liệu; xử lý số liệu; phân tích số liệu và báo cáo kết quả. Xác định rõ vấn đề nghiên cứu giúp việc thu thập số liệu đƣợc nhanh chóng và chính xác hơn. Để có cơ sở phân tích số liệu tốt thì trong quá trình thu thập số liệu phải xác định trƣớc các yêu cầu của phân tích để có thể thu thập đủ và đúng số liệu nhƣ mong muốn. Sau khi tiến hành các thí nghiệm và phân tích nồng độ Asen trong quá trình keo tụ. Các số liệu đƣợc tổng hợp và xử lý bằng phần mềm Excel. Tính toán các hiệu suất xử lý một cách nhanh chóng và chính xác bên cạnh đó phần mềm còn hỗ trợ thêm một số công cụ vẽ biểu đồ, dựa vào đó ta có thể so sánh đƣợc các kết quả với nhau. 2.4.2.6 Phương pháp so sánh Kết quả phân tích chất lƣợng nƣớc sau xử lý đƣợc so sánh với QCVN, cùng với các kết quả thu đƣợc trong quá trình thự hiện đề tài đƣợc biện luận và so sánh với các nghiên cứu trƣớc đó, từ đó rút kết các vấn đề đạt đƣợc và chƣa đạt của đề tài. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. CẤU TRÚC BỀ MẶT VẬT LIỆU Một số nghiên cứu của Hadjittofi và Pashalidis, 2015; Prodromou và Pashalidis, 2013a; Wahab, 2012 [35, 36, 37] đánh giá khả năng hấp thụ các chất bẩn có trong một số nguồn nƣớc mặt của bột khô xƣơng rồng bà đã tiến hành phân tích ảnh SEM, vì thế trong nghiên cứu cũng thực hiện gửi mẫu chụp ảnh SEM và kết quả đƣợc thể hiện nhƣ hình 3.1. Hình 3.1: Ảnh bề mặt bột khô xƣơng rồng bà (SEM) Ảnh chụp SEM-EDX của vật liệu OFI cái nhìn sâu sắc hơn về bản chất của bột OFI với thành phần cơ bản đã sử dụng kính hiển vi điện tử quét kết hợp với SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP phân tích năng lƣợng phân tán tia X (EDX). Các kỹ thuật cho thấy hình thái, độ xốp, kết cấu và các thành phần cơ bản chúng trên bề mặt của vật liệu. Kỹ thuật SEM đƣợc sử dụng để nghiên cứu cấu trúc bề mặt và hình thái của bột tạo ra từ xƣơng rồng bà (nopal cactus). Hình 3.1 trình bày hình ảnh SEM chụp ở các độ khuếch đại 500nm, 5µm, 2µm và 1µm. Các ảnh hiển vi cho thấy kết cấu bề mặt thô và độ xốp lớn cùng với cấu trúc nhiều lớp tăng diện tích bề mặt góp phần tham gia vào quá trình hấp phụ các chất bẩn. Khả năng loại bỏ chất ô nhiễm bằng hấp tụ sinh học do cấu trúc vật liệu quan sát cho thấy có sự hiện diện của các lỗ hổng sâu kích thƣớc hiển nhiên với hình dạng không cố định cho phép hấp thụ và tăng cƣờng khuếch tán các chất ở kích thƣớc khác nhau hạt/phân tử/ion. Ảnh SEM của nghiên cứu có kết quả tƣơng tự nhƣ nghiên cứu của Kumar và Barakat, 2013 [38] trên cơ sở đó có thể khẳng định bột khô xƣơng rồng là vật liệu thích hợp trong việc loại bỏ nồng độ kim loại nặng trong nguồn nƣớc ngầm tự nhiên. 3.2. XÁC ĐỊNH CÁC GIÁ TRỊ TỐI ƢU TRÊN MẪU NƢỚC NHÂN TẠO Quá trình keo tụ - tạo bông có khả năng xử lý nƣớc ô nhiễm nhƣng nó lại chịu ảnh hƣởng nhiều bởi các yếu tố bên ngoài để có hiệu quả xử lý cao nhất nhƣ: pH phải phù hợp, liều lƣợng chất keo tụ vừa đủ, thời gian khuấy và vận tốc khuấy vừa phải do đó phải tìm các giá trị tối ƣu nhất cho quá trình keo tụ bột khô xƣơng rồng bà. 3.2.1 pH tối ƣu Bảng 3.1: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25(mg/L) bằng bột xương rồng khô ở các pH khác nhau. Cốc 1 2 3 4 5 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N pH 6 7 8 9 10 Bột OFI (mg/l) 30 30 30 30 30 Khấy 30 vòng/phút trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,1 0,05 0,05 0,01 0,1 Hiệu suất xử lý Asen (%) 60 80 80 60 60 Bảng 3.2: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05(mg/L ) bằng bột xương rồng khô ở các pH khác nhau. Cốc 1 2 3 4 5 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N pH 6 7 8 9 10 Bột OFI (mg/l) 30 30 30 30 30 Khấy 30 vòng/phút trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,025 0,01 0,01 0,025 0,025 Hiệu suất xử lý Asen (%) 50 80 80 50 50 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP H% Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen ở 2 nồng độ (0,25 và 0,05mg/L) bằng bột khô xương rồng bà ở các pH khác nhau Hình 3.2 cho thấy: Ở các nồng độ gây nhiễm Asen khác nhau hiệu xuất xử lý Asen có xu hƣớng tăng từ pH = 6 – 8 và sau đó giảm dần đến pH = 10. Từ đó cho thấy giá trị pH tối ƣu cho quá trình keo tụ bằng bột khô xƣơng rồng bà trong khoảng pH = 7 – 8, kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Kevin Andrew Young (2006) cho pH = 7 – 9 với bộ khô xƣơng rồng bà. Điều này có thể giải thích nhƣ sau: Trong bột xƣơng rồng bà có thành phần các polymer nhƣ: L -arabinose, D- galactose, L- rhamnose, D - xylose và axit galacturonic chứa nhiều các nhóm COOH khi pH trong khoảng 7 – 8 quá trình thủy phân diễn ra mạnh tạo ra các vị trí trống mang diện tích (-) sẽ gắn kết với các hạt cặn mang điện tích (-) hoặc (+), pH tăng lên trên 9 tạo môi trƣờng bazơ làm giảm khả năng thủy phân hiệu suất xử lý giảm. Ở pH tối ƣu 7.5 (giá trị trung bình 7 – 8 chọn thông số này cho các thí nghiệm sau) khả năng loại bỏ Asen tốt đối với mẫu nƣớc có nồng độ Asen dƣới 0,25mg/L khả năng xử lý Asen tƣơng đƣơng nhau, hàm lƣợng Asen còn lại sau quá trình keo tụ từ khoảng 0,01 – 0,025mg/L. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.2 Liều lƣợng keo tụ tối ƣu Bảng 3.3: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25 (mg/L) bằng bột khô bà xương rồng ở các liều lượng chất keo tụ khác nhau. Cốc 1 2 3 4 5 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N pH 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 10 20 30 40 50 Khấy 30 vòng/phút trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,1 0,1 0,05 0,05 0,1 Hiệu suất xử lý Asen (%) 60 60 80 80 60 Bảng 3.4: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05 (mg/L) bằng bột khô bà xương rồng ở các liều lượng chất keo tụ khác nhau. Cốc 1 2 3 4 5 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP pH 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 10 20 30 40 50 Khấy 30 vòng/phút trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,025 0,025 0,01 0,01 0,025 Hiệu suất xử lý Asen (%) 50 50 80 80 50 H% mg/L Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen ở 2 nồng độ (0,25 và 0,05mg/L) bằng bột khô xương rồng bà ở các liều lượng khác nhau. Hình 3.3 cho thấy: Ở các nồng độ nhiễm Asen khác nhau thì khả năng loại bỏ Asen thay đổi với các giá trị liều lƣợng chất keo tụ, hiệu suất xử lý Asen tăng tƣơng ứng với liều lƣợng chất keo tụ từ 20 – 40 mg/L và giảm xuống khi liều lƣợng tăng vƣợt qua ngƣỡng 40 mg/L đến 50mg/L và đạt hiệu quả cao nhất ở liều lƣợng từ 30 – 40 mg/L. Do lƣợng keo tụ cho vào phải vừa đủ, nếu ít thì hiệu quả keo tụ không tốt nhƣng nếu cho quá nhiều thì bông cặn sẽ trở lại trạng thái ban đầu (hiện tƣợng tái bền hạt keo). SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.3 Tốc độ khuấy tối ƣu Bảng 3.5: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25 (mg/L) bằng bột xương rồng khô ở các tốc độ khuấy khác nhau. Cốc 1 2 3 4 5 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N pH 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 40 40 40 40 40 Vận tốc khuấy (vòng/phút) 10 20 30 40 60 Khuấy trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,1 0,1 0,05 0,05 0,1 Hiệu suất xử lý Asen (%) 60 60 80 80 60 Bảng 3.6: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05 (mg/L) bằng bột xương rồng khô ở các tốc độ khuấy khác nhau. Cốc 1 2 3 4 5 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N pH 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 40 40 40 40 40 Vận tốc khuấy (vòng/phút) 10 20 30 40 60 Khuấy trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,025 0,025 0,01 0,01 0,025 Hiệu suất xử lý Asen (%) 50 50 80 80 50 H% V( vòng/ phút) Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen bằng bột khô xương rồng bà ở các tốc độ khuấy khác nhau. Hình 3.4 cho thấy: Đối với các mẫu nƣớc nhiễm Asen nhân tạo khác nhau 0,05 và 0,25 mg/L sau quá trình thí nghiệm với các tốc độ khuấy thay đổi từ 10-60 vòng/phút thì hiệu quả loại bỏ Asen có xu hƣớng tăng khi tốc độ khuấy tăng từ 10- SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 40 vòng /phút khi tiếp tục gia tăng vận tốc khuấy lên đến 60 vòng /phút hiệu suất giảm do việc khuấy quá nhanh gây ra hiện tƣợng vỡ bông cặn, hoặc khuấy quá chậm thời gian phản ứng lâu và làm lắng cặn. Dựa vào bản xác định giá trị tối ƣu cho quá trình keo tụ 40 vòng/phút Ở giá trị tốc độ khuấy tối ƣu mẫu nƣớc nhiễm Asen nhân tạo 0,25 với tốc độ khuấy tối ƣu 40 vòng/phút hàm lƣợng đƣợc xử lý chỉ còn khoảng 0,05 – 0,1 mg/L với hiệu suất xử lý từ 60 %. Đặc biệt mẫu nƣớc với nồng độ nhiễm Asen 0,05 mg/L có khả năng xử lý tốt, hàm lƣợng sau xử lý 0,01 – 0,025mg/L với hiệu suất lên đến 70 – 80 %. So với tiêu chuẩn về nồng độ Asen cho nƣớc sinh hoạt vẫn chƣa đảm bảo nhƣng với khả năng xử lý trên nồng độ Asen đầu ra có thể loại bỏ bằng việc lọc lại qua các lớp vật liệu lọc nƣớc. 3.2.4 Thời gian khuấy tối ƣu Bảng 3.7: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,25 (mg/L) bằng bột xương rồng khô ở các thời gian khuấy khác nhau. Cốc 1 2 3 4 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,25 0,25 0,25 0,25 pH 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 40 40 40 40 Khuấy 40 vòng/Phút Thời gian khuấy (phút) 6 10 12 14 Lắng 30 phút SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Asen đầu ra (mg/L) 0,1 0,05 0,05 0,1 Hiệu suất xử lý Asen (%) 60 80 80 60 Bảng 3.8: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo nồng độ 0,05 (mg/L) bằng bột xương rồng khô ở các thời gian khuấy khác nhau. Cốc 1 2 3 4 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,05 0,05 0,05 0,05 pH 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 40 40 40 40 Khuấy 40 vòng/Phút Thời gian khuấy (phút) 6 10 12 14 Lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,025 0,01 0,01 0,025 Hiệu suất xử lý Asen (%) 50 80 80 50 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP H% phút Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen ở 2 nồng độ (0,25 và 0,05mg/L) bằng bột khô xương rồng bà ở các thời gian khuấy khác nhau. Hình 3.5 cho thấy: Đối với các mẫu nƣớc nhiễm Asen nhân tạo khác nhau từ 0,05 mg/L và 0,25 mg/L sau quá trình thí nghiệm với các thời gian khuấy thay đổi từ 6-14 phút thì hiệu quả loại bỏ Asen tăng khi thời gian khuấy tăng từ 6 – 12 phút sau đó giảm khi khuấy tiếp đến thời gian 14 phút hiện tƣợng trên có thể lý giải do quá trình tạo bông cần thời gian cho các hạt cặn và chất keo tiếp xúc với nhau tạo nên các liên kết, nếu không đủ thời gian thì các liên kết không kịp hình thành làm hiệu suất xử lý thấp hoặc thời gian khuấy quá lâu các cặn tạo thành đủ lớn với mật độ dày gây ra va chạm vỡ bông cặn. Từ bản kết quả trên có thể thấy đƣợc thời gian khuấy tối ƣu cho quá trình keo tụ dùng bột khô xƣơng rồng bà là 10 phút phù hợp với kết quả các nghiên cứu trƣớc của Thái Văn Nam và cộng sự. Đối với mẫu nƣớc nhiễm Asen nhân tạo 0,25 mg/L với thời gian khuấy tối ƣu hàm lƣợng Asen sau xử lý còn lại khoảng 0,1mg/L với hiệu suất khoảng 60%. Đặc biệt mẫu nƣớc nhiễm Asen nhân tạo có nồng độ 0,05mg/L có hiệu suất xử lý tốt hàm lƣợng sau xử lý 0,01 – 0,025 mg/L tƣơng ứng hiệu suất lên đến 70 – 80%. So với tiêu chuẩn về nồng độ Asen cho nƣớc sinh hoạt vẫn chƣa đảm bảo nhƣng với SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP khả năng xử lý trên nồng độ Asen đầu ra có thể loại bỏ bằng việc lọc lại qua các lớp vật liệu lọc nƣớc. 3.2.5 Đánh giá hiệu quả xử lý ở các nồng độ khác nhau Trong thí nghiệm này sẽ tiến hành làm 2 thí nghiệm song song ở các điều kiện tốt nhất chỉ khác nhau: thí nghiệm đầu có sử dụng lƣợng bột khô tốt nhất 40mg/L, còn thí nghiệm sau thì không dùng bột khô xƣơng rồng bà để xét khả năng xử lý của mẫu. kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.9: Bảng 3.9: Kết quả xử lý keo tụ nước nhiễm Asen nhân tạo (mg/L) bằng bột xương rồng khô ở các nồng độ khác nhau. Cốc 1 2 3 4 5 Nội dung Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,01 0,025 0,05 0,1 0,25 Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N pH 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 40 40 40 40 40 Khấy 40 vòng/phút trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,005 0,005 0,01 0,05 0,1 As cho phép QCVN 01: 2009 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Hiệu suất xử lý 50 80 80 50 60 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Asen (%) Mẫu đối chứng Nƣớc mẫu (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 Asen đầu vào (mg/L) 0,01 0,025 0,05 0,1 0,25 Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N, HNO3 0.5N pH 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Bột OFI (mg/l) 0 0 0 0 0 Khuấy 40 vòng/phút trong 10 phút rồi lắng 30 phút Asen đầu ra (mg/L) 0,01 0,025 0,025 0,05 0,25 Hiệu suất xử lý Asen (%) 0 0 50 50 0 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen bằng bột khô xương rồng bà ở các nồng độ khác nhau. Hình 3.6 cho thấy: Hiệu suất xử lý Asen khác nhau ở các nồng độ, Nồng độ Asen nhỏ hơn 0,05mg/L cho hiệu suất xử lý tốt hơn lên đến 80%. So với tiêu chuẩn về nồng độ Asen dùng trong sinh hoạt 0,01mg/L, ở nồng độ lớn hơn 0,05mg/L vẫn chƣa đảm bảo nhƣng với khả năng xử lý trên Asen đầu ra có thể loại bỏ bằng việc lọc lại qua lớp vật liệu lọc, nƣớc có thể sử dụng đƣợc. 3.2.6 Đánh giá khả năng xử lý các mẫu nƣớc ngầm tự nhiên bằng bột khô xƣơng rồng bà Các mẫu nƣớc đƣợc lấy và xử lý đúng cách, sử dụng các giá trị tối ƣu ở trên cho quá trình xử lý. Thuộc thôn Phú Thái, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận. Trong thí nghiệm này tiến hành so sánh khả năng xử lý As(III) của bột khô xƣơng rồng bà ở các điều kiện tốt nhất và khả năng xử lý của phèn nhôm kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.10 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 3.10: Kết quả xử lý keo tụ mẫu nước ngầm tự nhiên Mẫu 1 2 3 4 5 Nội dung Nồng độ Asen 0,025 0,025 0,01 0,01 0,025 vào (mg/L) Điều chỉnh pH bằng vài giọt NaOH 0.5N hoặc H2NO3 0.5N pH 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 Khuấy nhanh 100 vòng/phút trong 5 phút rồi giảm tốc độ 40 vòng/phút trong 10 phút rồi lắng Mẫu keo tụ bằng bột OFI Bột khô OFI 40 40 40 40 40 (mg/l) Nồng độ Asen 0,01 0,01 0,005 0 0,01 ra (mg/L) As cho phép 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Hiệu suất xử lý Asen (%) 60 60 50 100 60 Mẫu keo tụ phèn nhôm Al2(SO4)3•18H2O Liều lƣợng 40 40 40 40 40 phèn nhôm (mg/L) Nồng độ Asen 0,01 0,01 0,005 0 0,01 ra (mg/L) Hiệu suất xử lý Asen (%) 60 60 50 100 60 Mẫu đối chứng Nồng độ Asen ra (mg/L) 0,025 0,025 0,01 0,01 0,025 SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hiệu suất xử lý Asen (%) 0 0 0 0 0 Hình 3.7: Đánh giá khả năng xử lý các mẫu nước ngầm tự nhiên bằng bột khô xương rồng bà Hình 3.7 cho thấy: Thực hiện quá trình xử lý với 2 chất keo tụ khác nhau là bột khô xƣơng rồng bà và phèn nhôm kết quả loại bỏ Asen tƣơng đƣơng nhau. Từ hình 3.7 ta thấy ở cùng nồng độ 0,01 mg/L nhƣng cho hai hiệu suất xử lý khác nhau. Vậy khả năng loại bỏ Asen con phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhƣ: nồng độ sắt, mangan, SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian thực hiện đề tài Tốt nghiệp Đại học ―Nghiên cứu khả năng xử lý Asen trong nƣớc ngầm của xƣơng rồng bà trên các mẫu nƣớc nhân tạo. Ứng dụng vào xử lý nguồn nƣớc ngầm tự nhiên tại huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận‖ đề tài thu đƣợc kết quả sau: (1)Về cấu trúc vật liệu: Với vật liệu bột khô xƣơng rồng bà đƣợc xử lý dùng phƣơng pháp chụp ảnh SEM cho thấy bề mặt vật liệu thô ráp, cấu trúc nhiều lớp gắn kết với nhau tăng diện tích tiếp xúc cùng với các lỗ sâu hình dạng không xác định tăng khả năng khuếch tán và hấp thụ các cặn bẩn ở các kích thƣớc khác nhau. Từ cơ sở trên có thể thấy xƣơng rồng bà là một vật liệu keo tụ tự nhiên, thân thiện môi trƣờng có thể áp dụng ở khu vực miền Trung Việt Nam nhằm giải quyết tình trạng thiếu nƣớc sạch. (2) Về các giá trị tối ƣu: Xƣơng rồng bà, qua các thử nghiệm tại các khu vực khác nhau đối với nhiều loại nƣớc khác nhau, đã chứng tỏ là một chất keo tụ có hiệu quả để xử lý, đặt biệt khi nƣớc cần làm sạch có độ đục trung bình và cao. Trong nghiên cứu này với mẫu nƣớc nhiễm Asen nhân tạo 0,05 và 0,25mg/L xác định đƣợc giá trị tối ƣu của vật liệu keo tụ pH = 7.5, tốc độ khuấy 40 vòng/ phút, thời gian khuấy 10 phút và liều lƣợng chất keo tụ lại tăng theo mức nồng độ Asen từ 30 – 40mg/L . (3) Về khả năng xử lý trên mẫu nƣớc tự nhiên: Trên một số mẫu nƣớc tự nhiên đƣợc nghiên cứu cho thấy hiệu quả giảm nồng độ Asen co thể đạt đến trên 70% Kết quả xử lý nƣớc của bột khô xƣơng rồng cho thấy ở nồng độ Asen thấp hơn 0,025mg/L hiếu quả xử lý tốt đạt QCVN 01: 2009 nhƣng ỏ nồng độ cao vẫn chƣa đạt đƣợc do đó để nâng cao chất lƣợng nƣớc, ta cần thực hiện qua công đoạn lọc để loại bỏ nồng độ Asen còn lại va giảm bớt các chỉ tiêu khác trong QCVN. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KIẾN NGHỊ Do điều kiện thời gian và khả năng nên đề tài chƣa đi sâu nghiên cứu một số yếu tố khác và các mẫu nƣớc cụ thể tại khu vực miền Trung. Nên chúng tôi đề xuất một vài ý kiến có thể mở rộng đề tài cũng nhƣ có thể đƣa nghiên cứu áp dụng thực tế:  Khảo sát nồng độ sắt và mangan trong nƣớc ngầm ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ – tạo bông của bột xƣơng rồng bà, do điều kiện khí hậu miền Trung khác so với điền kiện nơi thực hiện các thí nghịệm.  Tiến hành nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc của cây xƣơng rồng bà ở các phƣơng pháp chiết khác nhau, So sánh và tìm ra phƣơng pháp chiết phù hợp cho điều kiện địa phƣơng. Hiện nay ở Việt Nam, đặt biệt là khu vực Miền Trung, xƣơng rồng bà là loại cây rất phổ biến, chúng mọc hoang dại dọc theo các bờ biển với số lƣợng vô cùng lớn, do đó có thể kết hợp và khuyến khích việc sử dụng xƣơng rồng bà để làm trong nƣớc đồng thời với mục đích khác (bảo vệ bờ biển, làm thực phẩm). Điều này cũng góp phần làm giảm chi phí xử lý nƣớc bằng các hóa chất keo tụ thông thƣờng vẫn còn khá cao đối với nhân dân Miền Trung nhƣng lại không an toàn cho sức khỏe con ngƣời. Do đó, xử lý nƣớc bằng xƣơng rồng bà cùng với một số chất keo tụ tự nhiên khác có nhiều hứa hẹn là một phƣơng pháp phù hợp để cung cấp nguồn nƣớc tƣơng đối sạch cho cộng đồng nhân dân nông thôn tại các quốc gia đang pháp triển nói chung và Việt Nam nói riêng. Hƣớng tới mục tiêu nâng cao chất lƣợng cuộc sống và phát triển kinh tế bền vững, việc có đƣợc nguồn nƣớc sạch và an toàn để sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày của ngƣời dân trở nên hết sức chính đáng. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO (Liệt kê theo thứ tự xuất hiện khi trích dẫn tài liệu) [1] Thái Văn Nam và cộng sự (2017) Nghiên cứu khả năng loại bỏ độ đục, độ màu và COD trong một nguồn nước mặt bằng bột khô xương rồng bà. [2] Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng Việt Nam. Trung tâm quy hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc gia. 2013. [3] Hội bảo vệ thiên nhiên và môi trƣờng Việt Nam. Môi trường và du lịch, nước sạch và những con số.03/2014. [4]Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng Việt Nam. Báo cáo môi trường nước mặt, chương 1. 2012. [5] Sở Tài nguyên và Môi trƣờng Vĩnh phúc. tin tức môi trường. 02/2009 [6]Shlomo Trachtenberg, Alfred M. Mayer (1981) Composition and properties of Opuntia ficus-indica mucilage, Phytochemistry. Volume 20, Issue 12, 1981. Pages 2665-2668. [7] Lee EH1, Kim HJ, Song YS, Jin C, Lee KT, Cho J, Lee YS.(2003).Constituents of the stems and fruits of Opuntia ficus-indica var. saboten, Arch Pharm. Res 26(12):1018-23. [8] Hernández-Urbiola MI, Pérez-Torrero E, Rodríguez-García ME (2011).Chemical analysis of nutritional content of prickly pads (Opuntia ficus indica) at varied ages in an organic harvest. Int J Environ Res Public Health.8: 1287-1295. [9] Rodríguez-García ME, De Lira C, Hernández-Becerra E, Cornejo-Villegas MA, Palacios-Fonseca AJ, et al. (2007).Physicochemical characterization of prickly pads (Opuntia ficus indica) and dry vacuum prickly pads powders as a function of the maturation. Plant Foods Hum Nut.r 62: 107–112. [10] Ginestra G, Parker ML, Bennett RN, Robertson J, Mandalari G, et al. (2009).Anatomical, chemical, and biochemical characterization of cladodes from prickly pear [Opuntia ficus-indica(L.) Mill.]. J Agric Food Chem 57: 10323-10330. [11] Journal of Ethnopharmacology. Số 76 (Jan 2001) SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP [12] Lƣơng Huỳnh Ngọc Diễm. Đồ án tốt nghiệp, nghiên cứu hiết tách pectin từ lá xương rồng bàn chải (opuntina dillenii) và khảo sát khả năng ứng dụng dịch chiết từ lá xương rồng này làm màng bao bảo quản trái cây. 2012 [13] ThS Võ Hồng Thi. Kỹ thuật xử lý nước cấp. Đại học công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh. [14] Amit Bhatnagar, A. K. Minocha.Conventional and non-conventional adsorbents for removal of pollutants from water – A review. May 2006. [15] François Renault.Chitosan for coagulation/flocculation processes – An eco- friendly approach. 45(5):1337-1348. May 2009. [16] Vinod K Gupta.Adsorptive Removal of Dyes from Aqueous Solution onto Carbon Nanotubes: A Review, March 2013. [17] Mittal, A., Mittal, J., Malviya, A., Gupta, V.K., 2010. Removal and recovery of Chrysoidine Y from aqueous solutions by waste materials. J. Colloid Interface Sci. 344, 497 - 507. [18] Saleh, T.A., Gupta, V.K., 2012. Column with CNT/magnesium oxide composite for lead(II) removal from water. Env. Sci. Pollut. Res. 19, 1224 - 1228. [19] Srinivasan, A., Viraraghavan, T., 2010. Decolorization of dye wastewaters by biosorbents: a review. J. Environ. Manage 91, 1915 - 1929. [20] Fu, F., Wang, Q., 2011. Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review.J. Environ. Manage 92, 407 - 418. [21] Mittal, A., Kaur, D., Malviya, A., Mittal, J., Gupta, V.K., 2009. Adsorption studies on the removal of coloring agent phenol red from wastewater using waste materials as adsorbents. J. Colloid Interface Sci. 337, 345 – 354. [22] Aygun, A., Yilmaz, T., 2010. Improvement of coagulation-flocculation process for treatment of detergent wastewaters using coagulant aids. Int. J. Chem. Environ. Eng. 1, 97 - 101. [23] Buttice, A.L., 2012. Aggregation of Sediment and Bacteria with Mucilage from the Opuntiaficus-indicaCactus. Univ. South Florida Sch, Commons. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP [24] Miller, S.M., Fugate, E.J., Craver, V.O., Smith, J.A., Zimmerman, J.B., 2008. Toward understanding the efficacy and mechanism of Opuntia spp. as a natural coagulant for potential application in water treatment. Environ. Sci. Technol. 42, 4274 - 4279. [25] Theodoro, J.D.P., Lenz, G.F., Zara, R.F., Bergamasco, R., 2013. Coagulants and natural polymers: perspectives for the treatment of water. Plast.Polym. Technol. 2, 55 – 62. [26] Bustillos, L.G.T., Carpinteyro-urban, S., Orozco, C., 2013. Production and characterization of Opuntiaficus-indicamucilage and its use as coagulant- flocculant aid for industrial wastewaters. Int. J. Biotechnol. Res. 1, 38 - 45. [27] Torres, L.G., Carpinteyro-Urban1, S.L., Vaca, M., 2012. Use of Prosopis laevigata seed gum andOpuntiaficus-indicamucilage for the treatment of municipal wastewaters by coagulation-flocculation.Nat. Resour. 03, 35 - 41. [28] Bouatay, F., Mhenni, F., 2014. Use of the Cactus cladodes mucilage (Opuntiaficusindica) as an eco-friendly flocculants: process development and optimization using stastical analysis. Int. J. Environ. Res. 8, 1295 – 1308. [29] Jadhav, M.V., Mahajan, Y.S., 2014. Assessment of feasibility of natural coagulants in turbidity removal and modelling of coagulation process.Desalin. Water Treat.52, 5812 - 5821. [30] Pichler, T., Young, K., Alcantar, N., 2012. Eliminating turbidity in drinking water using the mucilage of a common Cactus. Water Sci. Technol. Water Supply 12, 179 - 186. [31] Kazi, T., Virupakshi, A., 2013. Treatment of tannery wastewater using natural coagulants. Int. J. Innov. Res. Sci. Eng. Technol. 2, 4061 - 4068. [32] Võ Hồng Thi, Hoàng Hƣng và Lƣơng Minh Khánh, Nghiên cứu sử dụng hạt chùm ngây ( Moringa Oleifera) để làm trong nước tại Việt Nam, Tạp chí khoa học Huế, Đại học Huế, Tập 75A, Số 6, (2012), 153 – 164. [33] Bộ Tài nguyên và môi trƣờng Việt Nam (MONRE), Báo cáo môi trường quốc gia, 2006. SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP [34] Hanna S. A., Cone S. M. and Roebuck G. G., Measurement of floc strength by particle counting, J. Am. Wks Ass., Vol. 59, (1967), 843 – 858. [35] Hadjittofi, L., Pashalidis, I., 2015. Uranium sorption from aqueous solutions by activated biocharfibres investigated by FTIR spectroscopy and batch experiments. J. Radioanal. Nucl.Chem. 304, 897 – 904. [36] Prodromou, M., Pashalidis, I., 2013a. Copper(II) removal from aqueous solutions by adsorption on non-treated and chemically modified Cactusfibres. Water Sci. Technol. 68, 2497 – 2504. [37] Wahab, M.A., Boubakri, H., Jellali, S., Jedidi, N., 2012. Characterization of ammonium retention processes onto Cactus leavesfibers using FTIR, EDX and SEM analysis.J. Hazard.Mater 241e242, 101e109. [38] Kumar, R., Barakat, M.A., 2013. Decolourization of hazardous brilliant green from aqueous solution using binary oxidized Cactus fruit peel. Chem. Eng. J. 226, 377 - 383. [39] (https://vi.wikipedia.org/wiki/Asen) SVTH: Phan Văn Trƣờng GVHD: PGS.TS Thái Văn Nam 85