We All Care

 



Các biện pháp thanh lọc thạch tín trên thế giới

Sự có mặt của hàm lượng thạch tín cao trong nước ngầm đã trở thành mối quan tâm lớn trên thế giới, đặc biệt là ở Nam Á. Cho đến nay, không có cách điều trị hiệu quả nào để chữa trị được các tác động đến sức khoẻ do lượng thạch tín cao tích tụ trong cơ thể con người.
Hàng loạt các công nghệ đã được phát triển để loại bỏ hàm lượng cao của thạch tín trong nước uống. Các công nghệ loại bỏ thạch tín phổ biến nhất sử dụng quá trình oxyd hóa, sự đông tụ, hấp thu kết tủa, trao đổi ion và các kỹ thuật màng lọc.
Các phương pháp tiếp cận khả dĩ khác bao gồm sự thanh lọc quang thực vật (phytoremediation) hoặc sử dụng vi khuẩn; hai phương pháp nầy có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc xúc tác sinh học trong quá trình loại bỏ thạch tín. Tất cả các công nghệ thanh lọc asen sau nầy tập trung vào việc khử thạch tín bằng tính hấp thụ, bùn dư hay trong môi trường lỏng.

 

Phương pháp Oxyd hóa

Hầu hết các công nghệ thanh lọc thạch tín (arsenic) có hiệu quả nhất là khi loại bỏ được hóa trị (As(V), arsenate), vì dạng hóa trị 3 (As(III), arsenite) phần đông không được không khử được với nồng độ pH dưới 9,2. Như vậy arsenat ít di động hơn arsenit, vì nó có khuynh hướng đồng kết tủa với cation kim loại hoặc được hấp phụ lên bề mặt rắn.
Do đó, nhiều hệ thống thanh lọc bao gồm từ bước oxyd hóa để chuyển arsenit thành arsenate. Arsenite có thể bị oxyd hóa bởi oxy (O2), hypochlorite (HClO), permanganat (MnO4-) và hydrogen peroxide (H2O2). Oxy trong không khí là nhân tố oxyd hoá dễ dàng có sẵn nhất, và có nhiều quá trình thanh lọc thích hợp đều xử dụng oxy trong không khí. Tuy nhiên, sự oxyd hóa arsenic bằng không khí là một quá trình rất chậm và có thể mất vài tuần cho quá trình oxyd hóa. Sự oxyd hóa arsenit bằng không khí có thể được xúc tác bởi vi khuẩn, các dung dịch acid hoặc kiềm, đồng, bột than hoạt tính và nhiệt độ cao.

 

Phương pháp Đông tụ và Lọc

Sự đông tụ và lọc với muối kim loại và vôi, tiếp theo là quá trình lọc là phương pháp được ghi nhận nhiều nhất trong việc loại trừ thạch tín trong nước. Trong quá trình đông tụ, thạch tín được thanh lọc từ dung dịch thông qua ba cơ chế.

  • Precipitation: The formation of insoluble compounds
     
  • Co-precipitation: The incorporation of soluble arsenic species into a growing metal hydroxides phases (e.g. co-precipitation with Fe(III)
     
  • Adsorption: The electrostatic binding of soluble arsenic to external surfaces of the insoluble metal hydroxide

    Quá trình đông kết kết tụ bằng phèn, sắt cloride, hay ferric sulphat có hiệu quả trong việc loại bỏ asen. Đây là những phương pháp thanh lọc thạch tín được biết đến nhiều nhất và đã được thử nghiệm rộng rãi hơn trong phòng thí nghiệm và thực địa so với các công nghệ khác.
    Khi nước được thêm, thạch tín hòa tan qua sự khấy động trong vòng vài phút. Trong quá trinh đóng cục (flocculation) này, tất cả các loại vi hạt và các ion có điện tích âm đều được gắn vào các chất kết dính do tĩnh điện. thạch tín cũng được hấp phụ lên các chất đông kết tụ. Và sau cùng thạch tín thể được thanh lọc một phần do trầm tích, hay màng lọc khi có nhu cầu cần đảm bảo loại bỏ hoàn toàn của tất cả các chất đông kết tụ.

    Phương pháp “Đơn vị Điều trị Bồn” (BTU) và Viện Công nghệ Stevens
    Phương pháp Đơn vị Điều trị Bồn (BTU), được phát triển bởi dự án DANIDA của Thụy Điển áp dụng ở Bangladesh, dựa trên quá trình đông đặc và quá trình lọc nói ở phần trên. Nó bao gồm hai cái thùng thông nhau 20 lít, đặt chồng lên nhau. Hóa chất được trộn với nước bị ô nhiễm thạch tín chứa trong thùng phía trên và được khuấy đều trong 30 đến 60 giây. Các hóa chất được sử dụng bao gồm nhôm, sulphate và kali permanganat dưới dạng bột. Nước từ thùng phía trên sau đó được cho vào thùng dưới nhỏ màu xanh lá cây thông qua ống nhựa và một lớp cát làm màng lọc được lắp đặt trong thùng phía dưới.

     

    Còn công nghệ Stevens Institute tương tự như phương pháp BTU. Nó cũng sử dụng hai thùng, một thùng để trộn các hóa chất (sắt sulphate và calcium hypochlorit đựng trong các gói) và một thùng để tách các hạt kết tủa (flocs) qua các quá trình trầm tích và sang lọc.

    Phương pháp Kết tụ bằng vôi
    Thanh lọc nước bằng cách thêm vôi sống, CaO, hoặc vôi ngậm nước Ca(OH)2 để loại bỏ thạch tín. Thanh lọc bằng vôi là một quá trình tương tự như phương pháp động tụ với muối kim loại. Calcium ngậm nước Ca(OH)2 đóng vai trò như là một chất kết dính cho thạch tín. Lượng vôi dư thừa sẽ không hòa tan, nhưng vẫn đóng vai trò như một chất trợ giúp kết tụ, và sau cùng lượng vôi nầy phải được loại bỏ cùng với các kết tủa qua quá trình lắng đọng và sàng lọc. Kinh nghiệm cho thấy rằng việc loại bỏ thạch tín bằng vôi có hiệu quả tương đối thấp, đạt trong khoảng từ 40 đến 70%. Nếu nồng độ pH từ 10,6 đến 11,4, sự thanh lọc bằng phương pháp trên cò thể đạt được cao hơn tỷ lệ trên. Do đó, nên xử dụng phương pháp nầy như là một phương pháp tiền thanh lọc và tiếp theo bằng phương pháp đông tụ và phèn nói ở phần trên.

     

    Phương pháp Hấp Phụ

    Một số hóa chất có tính hấp phụ như nhôm hoạt tính, than hoạt tính, sắt và manganese có lớp tráng lên cát, đất sét kaolinit, oxit ferric ngậm nước, Nhôm ngậm nước (bauxite) hoạt tính, oxid titan, oxid silic và nhiều nhân tố trong thiên nhiên và tổng hợp đã được công bố để thanh lọc thạch tín hiện diện trong nước. Tính hiệu nghiệm của sự hấp thụ phụ thuộc vào việc sử dụng các tác nhân oxid hóa như là một tác nhân hỗ trợ để kích thích sự hấp phụ thạch tín trong nước.

    Phương pháp Kích hoạt Alumina
    Alumina hoạt tính (Al2O3) có bề mặt có tình hấp phụ lớn, trong khoảng 200-300 m2/g. Diện tích bề mặt lớn tạo cho oxid nhôm có được một diện tích rất lớn để hấp phụ thạch tín. Khi nước có chứa thạch tín chảy qua một cột chứa cát hạt nhôm hoạt tính, các tạp chất trong đó có thạch tín có trong nước được hấp phụ trên bề mặt của các hạt nhôm hoạt tinh trên. Cuối cùng, cột oxid nhôm trở nên bão hòa, bắt đầu ở vùng trên cùng và sau đó chuyển dịch dần về phía đáy, và cuối cùng cột được bão hòa hoàn toàn.

     

    Phương pháp dùng Sắt và Cát Gạch
    Các miếng gạch có phủ màng sắt và cát phủ màng sắt có hiệu quả trong việc loại bỏ cả As (III) và As (V). "Bộ lọc thạch tín Shapla" là một thí dụ về bộ lọc dung để loại bỏ thạch tín trong nhà dựa trên các miếng gạch được phủ màng sắt đang phát triển mạnh và được Doanh nghiệp Phát triển Quốc tế (IDE) cổ súy và khuyến khích. Các miếng gạch được phủ bề mặt bằng dung dịch sắt sulphate. Nước thu được từ các giếng ống nhiễm bẩn có chứa thạch tín đi qua các ống lọc trên đặt trong thùng chứa có hệ thống thoát nước ở phía dưới.

     

    Phương pháp Trao đổi ion

    Trao đổi ion cũng tương tự như của alumina hoạt hóa. Đó là một loại nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion chứa trong một ống. Nhựa tổng hợp trên nguyên tắc là một hệ thống hợp chất tổng hợp đan chéo nhau, được gọi là ma trận. Các nhóm tác dụng mang tích điện được gắn vào ma trận bằng liên kết cộng hóa trị (covalent) rơi vào các nhóm khác có tính acid, hay acid yếu, có tính base mạnh, hay base yếu.
    Quá trình trao đổi ion ít phụ thuộc vào pH của nước. Phương pháp trao đổi ion không thanh lọc được As3+ (Arsenite) vì không tạo ra sự liên kết cộng hóa trị. Do đó, cần phải oxyd hóa As3+ thành As5+ để loại bỏ arsenite trước. Sau đó cần phải loại bỏ nhưng chất oxyd hóa dư thừa trước khi cho dung dịch chứa As5+ chảy xuyên qua ống ion hóa. Một khi Ống ion hóa trở nên bão hòa do sự hấp phụ arsenic, nhựa trao đổi ion trong ống có thể dễ dàng được tái sinh bằng cách rửa bằng dung dịch NaCl.

     

    Công nghệ màng

    Màng tổng hợp được sử dụng để loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm hiện diện trong 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
     
  • màng áp suất cao như màng lọc nano và thẩm thấu ngược
    Việc loại bỏ thạch tín bằng màng lọc không bị ảnh hưởng đến độ pH của nước bị ô nhiễm và sự hiện diện của các chất hòa tan. Nhưng tái lại, các màng lọc trên sẽ dị ứng và bị ảnh hưởng bất lợi do sự hiện diện của các chất kết dính. Sắt và mangan cũng có thể dẫn đến sự co giãn màng tế bào và màng bị tắt nghẽn. Một khi màng bị tắt nghẽn rồi do các tạp chất trong nước, màng không thể được rửa được và không tái sử dụng lại được. Nước có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao đòi hỏi phải được thanh lọc trước khi loại bỏ thạch tín bằng kỹ thuật màng để tránh tắc nghẽn.