Công nghệ loại bỏ asen

Ở những khu vực có nguồn nước uống chứa lượng asen không an toàn, mối quan tâm trước mắt là tìm nguồn nước an toàn. Chúng ta có hai lựa chọn chính: Tìm nguồn an toàn mới hoặc loại bỏ asen khỏi nguồn ô nhiễm. Nếu không thể tìm được nguồn nước an toàn, mục tiêu ngắn hạn nên làm là giảm nồng độ asen. Có một số phương pháp có sẵn để loại bỏ asen ra khỏi nước, bài viết này sẽ giới thiệu một số phương pháp: Oxy hóa; Làm đông, kết tủa và lọc;Hấp phụ (lọc sorptive); Trao đổi ion; Kỹ thuật màng.

1. Oxy hóa

Hầu hết các công nghệ loại bỏ asen có hiệu quả nhất trong việc loại bỏ dạng asen pentavalent (Asenate hóa trị V), vì dạng hóa trị ba (Arsenite) chủ yếu không được tính dưới pH 9,2. Vì vậy, asen hóa trị V ít di động hơn arsenite, vì nó có xu hướng kết tủa với các ion kim loại hoặc hấp thụ vào bề mặt rắn. Do đó, nhiều hệ thống xử lý bao gồm một bước oxy hóa để chuyển đổi arsenite thành asenate. Arsenite có thể bị oxy hóa bởi oxy (O2), hypoclorit (HClO), permanganat (HMnO4) và hydrogen peroxide (H2O2). Oxy trong khí quyển là chất oxy hóa có sẵn nhất và nhiều quá trình xử lý thích quá trình oxy hóa bằng cách này. Tuy nhiên, quá trình oxy hóa không khí của asen là một quá trình rất chậm và có thể mất vài tuần. Quá trình oxy hóa không khí của arsenit có thể được xúc tác bởi vi khuẩn, dung dịch kiềm hoặc kiềm mạnh, đồng, than hoạt tính dạng bột và nhiệt độ cao.

Trầm tích và sự đóng cặn

Oxy hóa với oxy chứa trong không khí tự nhiên trong quá trình thu thập và lưu trữ trong nhà có thể làm giảm nồng độ asen trong nước được lưu trữ, còn được gọi là đóng cặn. Đối với trầm tích thụ động, nước cần được lưu trữ trong một thời gian đủ dài cho phép trao đổi oxy từ không khí với nước. Việc giảm asen bằng cách lắng đọng dường như phụ thuộc vào chất lượng nước, đặc biệt là sự hiện diện của sắt kết tủa trong nước. Độ kiềm cao và sắt trong các giếng nước làm tăng khả năng loại bỏ arsen bằng cách bảo quản.

Sự oxy hóa tại chỗ của sắt và asen trong tầng ngậm nước

Sự oxy hóa tại chỗ của sắt và asen trong tầng ngậm nước đã được thử nghiệm trong dự án thí điểm giảm nhẹ Arsenic của DANIDA (Bộ Ngoại giao Đan Mạch) tại Bangladesh. Công nghệ xử lý là lấy nước từ giếng để oxy hòa tan trong không khí với oxy trong khí quyển. Nước oxy sau đó được phép chạy ngược trở lại vào nước ngầm và nước ngầm bị ô nhiễm asen qua cùng một giếng. Điều này cho phép tạo thành lớp phủ hydroxit sắt trên các hạt cát xung quanh bộ lọc của giếng. Nước thu lại từ giếng sẽ giảm đáng kể lượng asen và sắt.

2. Làm đông và lọc

Làm đông và lọc với muối kim loại và vôi, tiếp theo lọc là phương pháp giúp loại bỏ asen từ nước. Trong quá trình làm đông, arsen được lấy ra khỏi dung dịch thông qua ba cơ chế.

Lượng kết tủa: Sự hình thành các hợp chất không hòa tan

Kết tủa: Kết hợp các asen hòa tan vào các pha hydroxit kim loại đang phát triển (ví dụ đồng kết tủa với Fe (III);

Hấp phụ: Liên kết tĩnh điện của asen hòa tan với các bề mặt bên ngoài của hydroxide kim loại không hòa tan.

Công nghệ làm đông đã được sử dụng từ năm 1970 ở miền bắc Chile, để loại bỏ arsenic khỏi nước uống. Kinh nghiệm này cho thấy,làm đông là một công nghệ hiệu quả để loại bỏ asen. Hiện tại, có thể giảm asen từ 400μg/L xuống 10μg/L với tốc độ 500L/giây, giả sử các chất pH, oxy hóa và đông máu được kiểm soát chặt chẽ.

Quá trình đông tụ-keo sử dụng phèn, clorua sắt, hoặc sunfat sắt có hiệu quả trong việc loại bỏ asen. Chúng là các phương pháp điều trị arsenic nổi tiếng nhất và đã được thử nghiệm rộng rãi hơn trong cả nghiên cứu thực địa và phòng thí nghiệm so với các công nghệ khác. Khi được thêm vào nước, chúng hòa tan dưới sự khuấy động hiệu quả trong một đến vài phút. Trong quá trình keo tụ này, tất cả các loại vi hạt và ion tích điện âm đều được gắn vào các cụm xốp bằng phần đính kèm tĩnh điện. Asen cũng được hấp thụ vào các khối xốp đông tụ. Nó có thể được loại bỏ một phần bằng cách lắng đọng, trong khi lọc có thể được yêu cầu để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn tất cả các cụm xốp. Loại bỏ asen bằng cách làm đông chủ yếu được kiểm soát bởi pH và liều lượng đông. Sự đông tụ với clorua sắt hoạt động tốt nhất ở pH dưới 8 và Alum có phạm vi hiệu dụng hẹp hơn từ pH 6 đến 8.

Sử dụng sắt tự nhiên trong nước ngầm: Việc sử dụng sắt tự nhiên có trong nước ngầm là một phương pháp có khả năng loại bỏ arsen bằng cách hấp phụ, có nghĩa là không cần thêm hóa chất. Kết tủa sắt hình thành bởi quá trình oxy hóa của sắt hòa tan đã được tìm thấy để loại bỏ asen bởi đông tụ, hấp thụ, kết tủa và lọc, mà còn bởi quá trình oxy hóa. Hiệu quả của các đơn vị phụ thuộc vào hàm lượng asen và sắt trong nước. Nó có thể được nâng cao bằng cách tăng thời gian tiếp xúc giữa các loài asen và cụm xốp sắt.

Lọc hấp phụ

Một số nguyên liệu như nhôm hoạt tính, than hoạt tính, sắt và cát tráng mangan, sét kaolinit, oxit ferric ngậm nước, bauxite hoạt tính, oxit titan, oxit silic và nhiều nguyên liệu tự nhiên khác đã được đánh giá để loại bỏ arsenic khỏi nước. Hiệu quả của các phương pháp này phụ thuộc vào việc sử dụng các tác nhân oxy hóa như hỗ trợ để kích thích sự hấp phụ của asen trên các nguyên liệu nói trên.

Kích hoạt Alumina

Alumina hoạt tính (Al2O3) có bề mặt hấp phụ tốt, trong khoảng 200-300 m2/g. Khi nước đi qua một cột nhôm hoạt hóa đóng gói, các tạp chất trong đó có arsenic trong nước được hấp thụ trên bề mặt của các hạt nhôm hoạt tính. Cuối cùng, cột trở nên bão hòa, đầu tiên ở vùng trên và sau đó hạ lưu về phía đáy, và cuối cùng cột được bão hòa hoàn toàn. Tái tạo alumina bão hòa được thực hiện bằng cách phơi bày trung bình đến 4% xút ăn da (NaOH) hoặc theo lô, hoặc chảy qua cột dẫn đến nước thải nhiễm asen bị nhiễm asen cao. Việc loại bỏ asen bằng alumina hoạt hóa được kiểm soát bởi pH và hàm lượng asen trong nước. Hiệu quả giảm xuống khi điểm tiếp xúc với điện tích không được tính đến và ở pH 8.2, nơi bề mặt bị tích điện âm, khả năng loại bỏ chỉ có 2-5% công suất ở pH tối ưu.

Hydroxyt dạng hạt

Hydroxyt dạng hạt cũng được sử dụng để loại bỏ hấp phụ arsenat, arsenit và phosphate khỏi nước. Lò phản ứng ferric hydroxit dạng hạt là chất hấp phụ cố định hoạt động giống như một bộ lọc thông thường với dòng chảy xuống của nước. Nước chứa sắt hòa tan cao và các chất lơ lửng nên được sục khí và lọc qua một lớp sỏi / cát làm tiền xử lý để tránh làm tắc nghẽn đường hấp phụ.

Sắt và cát bọc gạch

Các viên gạch có lớp phủ sắt và cát bọc sắt có hiệu quả trong việc loại bỏ cả As (III) và As (V). "Bộ lọc asen Shapla" là một ví dụ về bộ lọc loại bỏ asen trong hộ gia đình dựa trên các viên gạch được phủ sắt phát triển và được thúc đẩy bởi các doanh nghiệp phát triển quốc tế. Các viên gạch được xử lý bằng dung dịch sắt sunfat cho lớp phủ sắt. Nước thu được từ các giếng nhiễm bẩn đi qua các phương tiện lọc được đặt trong thùng chứa đất có hệ thống thoát nước bên dưới.

3. Trao đổi ion

Trao đổi ion tương tự như alumina hoạt hóa, chỉ là môi trường là một loại nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion được xác định tốt hơn. Nhựa tổng hợp dựa trên một bộ xương polyme liên kết chéo, được gọi là ma trận. Các nhóm chức năng tích điện được gắn vào ma trận thông qua liên kết hóa trị và rơi vào các nhóm có tính axit yếu. Quá trình trao đổi ion ít phụ thuộc vào pH của nước. Arsenite, không được sạc, không được loại bỏ bởi quá trình trao đổi ion. Do đó, trước khi oxy hóa As (III) thành As (V) được yêu cầu để loại bỏ arsenite bằng quá trình trao đổi ion nhưng dư thừa chất oxy hóa cần phải được loại bỏ trước khi trao đổi ion để tránh thiệt hại. Khi nhựa trở nên cạn kiệt, nó cần phải được tái sinh. Nhựa trao đổi ion có thể dễ dàng tái sinh bằng cách rửa bằng dung dịch NaCl.

4. Kỹ thuật màng

Màng tổng hợp được sử dụng để loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm từ nước, bao gồm các tác nhân gây bệnh, muối và các ion kim loại khác nhau. Thông thường, hai loại màng lọc được sử dụng: màng áp suất thấp như vi lọc và siêu lọc và màng áp lực cao như lọc nano và thẩm thấu ngược. Việc loại bỏ asen bằng cách lọc màng là độc lập với pH và sự hiện diện của các chất tan khác nhưng bị ảnh hưởng bất lợi bởi sự hiện diện của các chất keo. Sắt và mangan cũng có thể dẫn đến sự co giãn màng tế bào. Màng một lần bị ô nhiễm bởi tạp chất trong nước không thể được rửa ngược. Nước có hàm lượng chất rắn cao đòi hỏi phải xử lý trước khi loại bỏ asen bằng kỹ thuật màng để tránh tắc nghẽn.

Suckhoecuocsong.com.vn/Theo Tạp chí thử nghiệm ngày nay