Nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung bằng trấu để xử lý arsen trong nước ngầm, ứng dụng trong xử lý nước

Việc nghiên cứu, tìm kiếm vật liệu lọc nước có nguồn gốc từ thiên nhiên, có thể áp dụng ở mỗi hộ gia đình cũng như các hệ thống xử lý nước cấp lớn là một trong những giải pháp hiệu quả đ

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các thiết bị sử dụng 10

Bảng 2.2 Các tỷ lệ trộn trấu và đất sét 12

Bảng 2.3 Ký hiệu mẫu Ceramic sau khi nung 12

Bảng 2.4 Hiệu quả khử các kim loại 2+ của cột lọc cát 17

Bảng 2.5 Hiệu quả khử các kim loại 2+ của cột lọc ceramic 21

Bảng 2.6 Hiệu suất xử lý Arsen của lọc cát và Ceramic 24

Bảng 2.7 So sánh hiệu suất xử lý các kim loại 2+ của ceramic và lọc cát 25

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn nồng độ sắt đầu ra của cột lọc cát 14

Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Arsen của cột lọc cát 17

Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý sắt của cột lọc ceramic 19

Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý của cột lọc ceramic 20

Hình 2.5 a,b So sánh hiệu quả khử sắt của ceramic và cột lọc cát 23

Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn Arsen đầu ra của cột lọc ceramic và cột lọc cát 24

Hình 2.7 Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý các kim loại 2+ của cột lọc ceramic và cột lọc cát 25

Hình 2.8 Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý các kim loại 2+ của cột lọc ceramic và cột lọc cát 26

Hình 2.9 Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý các kim loại 2+ của cột lọc ceramic và cột lọc cát 26

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 4

1.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 5

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 5

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 5

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI 6

CHƯƠNG 2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 7

2.1 NGUYÊN LIỆU ĐỂ SỬ DỤNG LÀM VẬT LIỆU CERAMIC 7

2.1.2 Đất sét 4

2.1.2 Vỏ trấu 5

2.2 ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU CERAMIC 9

2.2.1 Dụng cụ, thiết bị 9

2.2.2 Điều chế vật liệu 10

2.3 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CERAMIC 14

2.3.1 Hiệu quả xử lý của cột lọc cát 14

2.3.2 Hiệu quả hấp phụ của vật liệu Ceramic 18

2.3.3 So sánh hiệu quả xử lý của Ceramic với lọc cát 22

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28

3.1 KẾT LUẬN 28

3.2 KIẾN NGHỊ 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH 29

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Vấn đề nước sạch là một trong những vấn đề nổi cộm trên thế giới, đặc biệt là ở Việt Nam Việc sử dụng nước sạch là vấn đề cấp thiết rất quan trọng trong đời sống hàng ngày của mọi người Thực tế đã chứng minh, rất nhiều người có thói quen uống nước lã, hay mua nước uống ở những cơ sở không hợp

vệ sinh đã dẫn đến nhiều trường hợp tiêu chảy, các bệnh liên quan đến đường ruột rất đáng tiếc

Do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, các nguồn nước mặt và nước ngầm ngày càng trở nên khan hiếm Ở các vùng đồng bằng, nguồn nước mặt bị

ô nhiễm do rác thải vứt bừa bãi dọc theo sông, chất thải chưa qua xử lý, do sản

xuất nông nghiệp, các khu công nghiệp, các làng nghề, đồng thời việc nước biển dâng cao đã gây ra hiện tượng nhiễm mặn và nhiễm phèn ở hầu hết các con sông ở Đồng bằng sông Cửu Long Nước ngầm thường chứa nhiều sắt (Fe2+), có mùi tanh không thuận lợi cho việc sử dụng, một số nơi bị nhiễm thạch tín (As) đòi hỏi phải xử lý Ở các tỉnh miền núi phía Bắc và Tây Nguyên,

do địa hình cao, người dân lại phụ thuộc vào nguồn nước từ sông suối, ao hồ nên vào mùa khô thường thiếu nước dùng Thói quen sử dụng nước sông, suối,

ao hồ vẫn chưa thể xoá bỏ được trong sinh hoạt của người dân các vùng nông thôn và miền núi

Việc nghiên cứu, tìm kiếm vật liệu lọc nước có nguồn gốc từ thiên nhiên, có thể áp dụng ở mỗi hộ gia đình cũng như các hệ thống xử lý nước cấp lớn là một trong những giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước hiện nay

Đứng trước thực trạng trên chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung bằng trấu để xử lý Asen trong nước ngầm, ứng dụng trong xứ lý nước” với mong muốn nghiên cứu, tìm kiếm một loại vật liệu lọc mới từ một loại phụ phẩm nông nghiệp và sản phẩm của thiên nhiên là vỏ trấu

và đất sét, từ đó có thể áp dụng vào thực tiễn

1.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu vật liệu lọc ceramic bằng đất nung và trấu

Nghiên cứu mô hình thí nghiệm xử lý nước bằng công nghệ lọc áp lực vật liệu Ceramic với các chỉ tiêu pH, Fe2+, Fe3+, As (V), Cu, Pb, Zn, Cd

So sánh hiệu quả giữa cột lọc áp lực vật liệu bột đá và cột lọc áp lực vật liệu ceramic

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Mô hình xử lý nước uống quy mô phòng thí nghiệm:

- Cột lọc áp lực vật liệu lọc bột đá và hiệu quả xử lý của nó

- Vật liệu lọc ceramic và hiệu quả xử lý của nó

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu hoạt hóa đất sét nung bằng trấu

Đánh giá khả năng hấp thụ Asen của đất sét đã hoạt hoá, cũng như ion

Fe2+ và các ion khác có trong nước ngầm

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp khảo cứu tài liệu: Trên cơ sở các nguồn tài liệu: sách, các nghiên cứu khoa học, tạp chí, bài báo khoa học trong và ngoài nước, tiến hành chọn lọc, tổng hợp tài liệu về các kim loại nặng, vật liệu ceramic cũng như tình hình nghiên cứu các nội dung liên quan đến xử lý kim loại nặng bằng phương pháp hấp phụ để có hướng nghiên cứu phù hợp

Phương pháp thực nghiệm: Được tiến hành qua các thí nghiệm khảo sát theo trình tự logic, đảm bảo đủ thời gian thực hiện và kết quả phải mang tính đại diện, khách quan và giảm thiểu sai số Quá trình thực nghiệm sử dụng cả hai kỹ thuật hấp phụ: gián đoạn theo mẻ và qua cột vật liệu cố định để có cái nhìn tổng quan và khả năng ứng dụng thực tế

Phương pháp toán học: Xử lý các số liệu thực nghiệm, tính toán các thông số cho quá trình hấp phụ

Phương pháp đồ thị: Từ các số liệu toán học, dữ liệu thực nghiệm, phương pháp đồ thị đem lại cái nhìn trực quan, toàn diện, dễ dàng phân tích nhận định về các kết quả đạt được, xác định hướng nghiên cứu hợp lý nhất

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Vỏ trấu và đất sét là những vật liệu rẻ tiền và gần gũi với người nông dân Việt Nam Việc nghiên cứu, điều chế vật liệu hấp thụ từ vỏ trấu và đất sét rất dễ áp dụng vào thực tiễn Góp phần giảm tính trạng khan hiếm nước sạch ở các khu vực nông thôn, đồng thời tăng thêm giá trị kinh tế cho người nông dân

CHƯƠNG 2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

2.1 NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG LÀM VẬT LIỆU CERAMIC

2.1.1 Đất sét

Đất sét hay sét là một thuật ngữ được dùng để miêu tả một nhóm các khoáng vật phyllosilicat nhôm ngậm nước thông thường có đường kính hạt nhỏ hơn 2μm (micromét) Đất sét bao gồm các loại khoáng chất phyllosilicat giàu các ôxít và hiđrôxít của silic và nhôm cũng như bao gồm một lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc và thay đổi theo từng loại đất sét Đất sét nói chung được tạo ra do sự phong hóa hóa học của các loại đá chứa silicat dưới tác động của axít cacbonic nhưng một số loại đất sét lại được hình thành do các hoạt động thủy nhiệt Đất sét được phân biệt với các loại hạt đất đá nhỏ khác có trong đất, chẳng hạn như bùn nhờ kích thước nhỏ của chúng, hình dạng tạo bông hay tạo lớp, khả năng hút nước cũng như chỉ số độ dẻo cao

Đất sét được chia ra thành các nhóm chính như sau: kaolinit, montmorillonit - smectit, illit và chlorit (nhóm cuối cùng không phải lúc nào cũng được coi là một phần của đất sét và đôi khi được phân loại như là một nhóm riêng) Trong các nhóm này thì có khoảng 30 loại đất sét “nguyên chất” khác nhau, nhưng phần lớn là đất sét “tự nhiên” là các hỗn hợp của các loại khác nhau này cùng với các khoáng chất đã phong hóa khác

Đất sét là chất mềm dẻo khi ẩm, điều này có nghĩa là rất dễ tạo hình dạng cho nó bằng tay Khi khô nó trở nên rắn chắc hơn và khi bị “nung” hay làm cứng bằng nhiệt độ cao, đất sét trở thành rắn vĩnh cửu Thuộc tính này làm cho đất sét trở thành một chất lý tưởng để làm các đồ gốm sứ có độ bền cao, được sử dụng cả trong những mục đích thực tế cũng như dùng để làm đồ trang trí Với các dạng đất sét khác nhau và các điều kiện nung khác nhau, người ta thu được đất nung, gốm và sứ Loài người đã phát hiện ra các thuộc tính hữu ích của đất sét từ thời tiền sử và một trong những đồ tạo tác sớm nhất mà người

ta đã biết đến là các bình đựng nước làm từ đất sét được làm khô dưới ánh nắng mặt trời Phụ thuộc vào các hợp chất có trong đất, đất sét có thể có nhiều màu khác nhau, từ màu trắng, xám xịt tới màu đỏ da cam

Đất sét được nung kết trong lửa đã tạo ra những loại đồ gốm sứ đầu tiên

và hiện nay nó vẫn là một trong những vật liệu rẻ tiền nhất để sản xuất và sử dụng rộng rãi nhất Gạch, ngói, các xoong nồi từ đất, các đồ tạo tác nghệ thuật

từ đất, bát đĩa và thậm chí cả các nhạc cụ như đàn ocarina đều được làm từ đất sét Đất sét cũng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn trong sản xuất giấy, xi măng, gốm sứ và các bộ lọc hóa học

Nguồn đất sét sử dụng trong đề tài này được lấy từ lò gạch ở khu phố Tân Hòa, phường Đông Hòa, thị xã Dĩ An, Bình Dương là loại đất sét tự nhiên, màu đỏ da cam

2.1.2 Vỏ trấu

Việt nam là nước có nền văn minh lúa nước rất lâu đời, từ lâu cây lúa đã gắn liền với đời sống của nhân dân, không những hạt lúa được sử dụng làm thực phẩm chính, mà các phần còn lại sau khi đã thu hoạch lúa cũng được người dân tận dụng trở thành những vật liệu có ích trong đời sống hàng ngày

Ví dụ rơm được sử dụng để lợp nhà, làm thức ăn cho gia súc, làm chất đốt, hoặc ủ làm phân; trấu được sử dụng làm chất đốt hay trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng, vật liệu lọc nước; trấu không những được sử dụng làm chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày mà còn được sử dụng như là một nguồn nguyên liệu thay thế cung cấp nhiệt trong sản xuất với giá rất rẽ…

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát Vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro Các chất hữu cơ có trong vỏ trấu chủ yếu là cellulose, lignin và Hemi - cellulose (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ, trong đó lignin chiếm khoảng 25-30% và cellulose chiếm khoảng 35-40%

Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền: sản lượng lúa năm

2007 cả nước đạt 37 triệu tấn, trong đó, lúa đông xuân 17,7 triệu tấn, lúa hè thu 10,6 triệu tấn, lúa mùa 8,7 triệu tấn Lượng vỏ trấu thu được sau khi xay xát tương đương 7,4 triệu tấn, riêng sản lượng trấu có thể thu gom được ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long lên tới 1,4-1,6 triệu tấn (2006)

Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxít, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng đưọc sử dụng rất thường xuyên Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Trấu có thể được ứng dụng rất đa dạng trong đời sống của con người Việt Nam Trấu có ưu thế rất lớn về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu sử dụng trấu vào sản xuất luôn mang lại hiệu quả kinh tế cao và tiết kiệm chi phí Thực tế hiện nay ở một số tỉnh, nhất là ở đồng bằng sông Cửu Long, lượng trấu vẫn còn rất dồi dào nên cần lưu ý tăng cường việc nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu này nhằm mở rộng khả năng sử dụng trấu vừa tiết kiệm chi phí sản xuất, vừa có lợi cho môi trường

Trấu sử dụng trong đề tài này được lấy ở Xã Thạnh Phú, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai, có hàm lượng chất rắn bay hơi là 85%, và có khối lượng riêng là 370kg/m3 (phân tích tại PTN môi trường, trường ĐH SPKT TPHCM)

2.2 ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU CERAMIC

2.2.1 Dụng cụ, thiết bị

a Dụng cụ

Cốc thủy tinh các loại: 100ml, 250ml, 500ml ( Đức)

Bình định mức 50ml ( Đức)

Ống đong 10ml, 50ml của hãng Schott (Đức)

Pipet 1 ml, 2 ml, 5 ml, 10 ml của hãng Schott (Đức)

Erlen 100 ml của hãng schott (Đức)

Giấy lọc Qualitative No103, hiệu UNI – Sci

Bình tia, đũa thủy tinh, bóp cao su

b Thiết bị

Bảng 2.1 Các thiết bị sử dụng

STT Tên thiết bị Hãng sản xuất

1 Máy đo pH Inolab Inolab - WTW

2 Tủ sấy Ecocell - Medcenter Einrichtungen

GmbH MMM group

3 Tủ nung Carbolite

4 Cân phân tích 4 số Sartorius BL 210S

5 Cân kỹ thuật 2 số AdventureTMPro OHAUS

6 Máy cất nước Water still Aquatron |A4000D|

7 Máy xay National MX – 491N

8 Máy cực phổ Model 797 VA Computrace của hãng

Metrohm – Mỹ

c Một số lưu ý khi sử dụng dụng cụ, thiết bị và hóa chất

Trước khi làm thí nghiệm, các dụng cụ thuỷ tinh (erlen, cốc, pipet…) đều phải được rửa sạch, tráng lại bằng nước cất rồi đem sấy khô rồi mới được

Khối lượng riêng đo được là 760 kg/m3, cách đo như sau:

- Cho đất sét vào ống đong 10ml đúng mức, xốc nhẹ cho có độ nén

tự nhiên

- Cân xác định khối lượng khối vật liệu có thể tích 10 ml trên (cân ống đong trước và sau khi bỏ vật liệu vào, trừ ra độ chênh lệch khối lượng)

Ta có: khối lượng riêng = khối lượng (mg) / thể tích (ml)

 Hoạt hóa bề mặt cho Ceramic

Quy trình hoạt hóa bề mặt Ceramic được tiến hành cụ thể như sau:

Hạt Ceramic Khối Ceramic Hỗn hợp đất sét + trấu + nước

Nghiền

Hạt Ceramic hoàn chỉnh

Sấy khô ở 105oC Nung ở 8000C

Rửa sạch

Trộn trấu và đất sét với tỉ lệ khác nhau theo bảng sau:

Bảng 2.2 Các tỷ lệ trộn trấu và đất sét

Mẫu Tỉ lệ trấu:sét (theo

khối lượng)

Kích thước trấu, mm

A0,1 0,1 <0,15 A0,2 0,2 <0,15 A0,3 0,3 <0,15 B0,1 0,1 0,15 ÷ 0,2 B0,2 0,2 0,15 ÷ 0,2 B0,3 0,3 0,15 ÷ 0,2 C0,1 0,1 0,2 ÷ 0,45 C0,2 0,2 0,2 ÷ 0,45 C0,3 0,3 0,2 ÷ 0,45

Bảng 2.3 Ký hiệu mẫu Ceramic sau khi nung

Mẫu Kích thước Ceramic

sau nung, mm Ký hiệu

A0,1 < 0,15 C15A0,1

0,15 ÷ 0,2 C20A0,1 0,2 ÷ 0,45 C45A0,1 A0,2 < 0,15 C15A0,2

0,15 ÷ 0,2 C20A0,2 0,2 ÷ 0,45 C45A0,2

A0,3 < 0,15 C15A0,3

0,15 ÷ 0,2 C20A0,3 0,2 ÷ 0,45 C45A0,3 B0,1 < 0,15 C15B0,1

0,15 ÷ 0,2 C20B0,1 0,2 ÷ 0,45 C45B0,1 B0,2 < 0,15 C15B0,2

0,15 ÷ 0,2 C20B0,2 0,2 ÷ 045 C45B0,2 B0,3 < 0,15 C15B0,3

0,15 ÷ 0,2 C20B0,3 0,2 ÷ 0,45 C45B0,3 C0,1 < 0,15 C15C0,1

0,15 ÷ 0,2 C20C0,1 0,2 ÷ 0,45 C45C0,1 C0,2 < 0,15 C15C0,2

0,15 ÷ 0,2 C20C0,2 0,2 ÷ 0,45 C45C0,2 C0,3 < 0,15 C15C0,3

0,15 ÷ 0,2 C20C0,3 0,2 ÷ 0,45 C45C0,3 D0,1 < 0,15 C15D0,1

0,15 ÷ 0,2 C20D0,1 0,2 ÷ 0,45 C45D0,1 D0,2 < 0,15 C15D0,2

0,15 ÷ 0,2 C20D0,2 0,2 ÷ 0,45 C45D0,2 D0,3 < 0,15 C15D0,3

0,15 ÷ 0,2 C20D0,3 0,2 ÷ 0,45 C45D0,3

Đem mẫu Ceramic đi rửa cho sạch hết cặn bẩn và huyền phù, sau đó đem sấy khô ở 105oC, ta được mẫu vật liệu lọc Ceramic

 Khảo sát tỷ lệ trấu tối ưu

So sánh tiết diện bề mặt và độ xốp của các mẫu Ceramic có tỷ lệ trấu khác nhau và chọn được tỷ lệ trấu thích hợp là mẫu Ceramic có tiết diện bề mặt

và có độ xốp tốt nhất

2.3 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CERAMIC

2.3.1 Hiệu quả xử lý của cột lọc cát

Sử dụng cột lọc cát với vật liệu là bột đá có kích thước 0,2 ÷ 0,45 mm để làm vật liệu lọc

Chu kỳ rửa ngược 3 tháng một lần

a Hiệu quả xử lý sắt

 Nồng độ sắt hai 0,2 mg/l – sắt tổng 0,7 mg/l

Sau 1 tháng vận hành mô hình, ta tiến hành lấy mẫu để kiểm tra Trong

8 lần khảo sát kết quả xử lý sắt, ta thu được giá trị trung bình của các nồng độ sắt đầu ra và hiệu suất xử lý sắt như sau:

Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn nồng độ sắt đầu ra của cột lọc cát

Ở những khoảng nồng độ thấp (sắt II: 0,2 ÷ 0,8 mg/l; sắt tổng: 0,7 ÷ 1 mg/l), cột lọc cát có khả năng xử lý sắt tương đối tốt

- Với sắt II: hiệu quả xử lý ổn định với hiệu suất 70 ÷ 80%, nồng độ đầu

ra trong khoảng (0 mg/l < Ce < 0,1 mg/l); do trên bề mặt cột lọc cát đã hình thành lớp màng sắt sau một thời gian chạy mô hình và có giàn mưa phía trước cột lọc cát đã xử lý một phần sắt II, chuyển nó thành sắt III

- Với sắt tổng: hiệu suất xử lý tăng dần trong khoảng 55 ÷ 65%, do lớp màng sắt được hình thành từ từ dày lên làm tăng hiệu suất xử lý sắt, nồng độ đầu ra ổn định trong khoảng (0,18 ÷ 0,3 mg/l); nồng độ đầu ra đạt tiêu chuẩn nước ăn uống (0,3 mg/l)

Ở những khoảng nồng độ cao (sắt II: 0,26 ÷ 4 mg/l; sắt tổng: 3 ÷ 5 mg/l), khả năng xử lý của cột lọc cát giảm mạnh và nồng độ đầu ra lớn hơn 0,3 mg/l (vượt tiêu chuẩn nước ăn uống: 0,3 mg/l); cụ thể như sau:

- Với sắt II: nồng độ đầu ra trong khoảng (1 ÷ 2 mg/l), hiệu suất 50 ÷ 60%

- Với sắt tổng: hiệu suất xử lý và nồng độ đầu ra trong khoảng 50 ÷ 70%

và (0,9 ÷ 2,5 mg/l) Khi nồng độ sắt tăng cao, giàn mưa mất tác dụng làm thoáng, chính vì vậy sắt II không được chuyển thành sắt III ở dạng cặn lắng nên cột lọc cát không lọc được Do đó khi nguồn nước có nồng độ sắt cao hơn 1 mg/l cần có biện pháp làm thoáng cưỡng bức thay thế cho giàn mưa để oxy hóa hết sắt II

b Hiệu quả xử lý Asen

Khi tiến hành khảo sát Asen ở các nồng độ ô nhiễm thường xuất hiện trong nước ngầm (0,1 mg/l đến 0,5 mg/l), ta nhận thấy cột lọc cát khi có lớp màng sắt phủ bên trên có khả năng xử lý Asen rất tốt, nồng độ đầu ra ổn định theo thời gian và nhỏ hơn 0,01 mg/l, đạt tiêu chuẩn nước vệ sinh ăn uống (0,01 mg/l), khả năng xử lý của cột lọc cát thể hiện qua hình sau:

Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý Asen của cột lọc cát

Sau khoảng thời gian khảo sát trên đồ thị ta thấy hiệu quả xử lý Asen của cột lọc cát ổn định và khá cao (> 95%), nồng độ Asen đầu ra < 0,01 mg/l (đạt tiêu chuẩn nước ăn uống: 0,01 mg/l), là do trên bề mặt vật liệu cột lọc cát

có một lượng ion Fe3+ bám lên trong quá trình xử lý sắt có trong nước ngầm, chính lượng sắt này có tác dụng hấp thụ Asen trong nước giúp cột lọc cát có khả năng giữ lại Asen

Sau 3 tháng, theo như quan sát sắt III đã chui sâu xuống phía dưới của lớp vật liệu lọc nên đã tiến hành rửa ngược cho cột lọc, điều này làm hiệu suất

xử lý Asen giảm khá nhanh (còn 85 ÷ 90%) và nồng độ đầu ra ≥ 0,02 mg/l không đạt tiêu chuẩn nước ăn uống (<0,01 mg/l), nguyên nhân là khi rửa ngược, dưới áp lực của nước lớp sắt III bám trên cột lọc cát bong ra và trôi theo nước ra ngoài, khi mất đi lớp sắt III, khả năng xử lý của cột lọc cát giảm rõ rệt

so với lúc có lớp sắt III

c Hiệu quả xử lý các kim loại 2 + khác

Khi khảo sát khả năng xử lý của cột lọc cát với các kim loại đồng, chì, kẽm, cadimi ta thấy sắt ảnh hưởng không lớn đến hiệu quả xử lý của cột lọc cát, cụ thể như sau:

Bảng 2.4 Hiệu quả khử các kim loại 2 + của cột lọc cát

Đầu vào (mg/l) Đầu ra (mg/l) Hiệu suất (%)

Cu

2,25 ± 0,25 0,55 ± 0,05 75,76 ± 1,85 4,25 ± 0,25 1,65 ± 0,45 50,42 ± 12,92 6,15 ± 0,15 2,15 ± 0,15 64,79 ± 1,88

Pb

0,051 ± 0,001 0,015 ± 0,006 71,95 ± 10,41 0,25 ± 0,01 0,065 ± 0,005 73,42 ± 2,59 0,41 ± 0,01 0,069 ± 0,002 82,25 ± 0,08

Zn

5,25 ± 0,25 0,81 ± 0,03 71,78 ± 4,39 6,2 ± 0,2 1,06 ± 0,08 82,60 ± 1,60 8,1 ± 0,1 1,19 ± 0,04 87,23 ± 0,16

Cd

0,051 ± 0,001 0,025 ± 0,005 50,59 ± 9,41 0,25 ± 0,01 0,185 ± 0,035 26,44 ± 11,06 0,515 ± 0,015 0,375 ± 0,035 26,93 ± 8,93

Đối với đồng và chì, cột lọc cát có khả năng xử lý tốt ở nồng độ thấp (Đồng ≤ 2 mg/l, chì ≤ 0,05 mg/l), nồng độ đầu ra đạt tiêu chuẩn vệ sinh nước

ăn uống (Đồng: < 1mg/l, chì: < 0,01 mg/l), khi nồng độ cao hơn ngưỡng này, hiệu suất xử lý của cột lọc cát giảm và đầu ra không đạt tiêu chuẩn nước ăn uống

Đối với kẽm, cột lọc cát xử lý tốt kẽm ở cả những nồng độ cao với nồng

độ kẽm đầu ra ≤ 2 mg/l (đạt tiêu chuẩn nước ăn uống < 3mg/l)

Đối với cadimi, cột lọc cát hầu như không thể xử lý được cadimi, hiệu suất ≤ 30%, nồng độ đầu ra không đạt tiêu chuẩn nước ăn uống (< 0,003 mg/l)