Công nghệ xử lý nước nhiễm arsenic

Do đó, việc loại bỏ arsenic và các kim loại nặng trong nước ăn uống trở thành nhu cầu cấp thiết, đòi hỏi phải có một giải pháp về công nghệ có hiệu quả, phù hợp với thực tiễn của Việt Nam và có tính khả thi cao.

Trong các kỹ thuật sử dụng để loại bỏ arsenic, hấp phụ được đánh giá là kỹ thuật phổ biến có hiệu quả cao trong xử lý nước. Hàng loạt chất hấp phụ mới được phát triển nhằm nâng cao hiệu quả loại bỏ các chất gây ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong nước, đặc biệt là arsenic. Chất hấp phụ nanocomposit được quan tâm đặc biệt vì chúng kết hợp được bản chất và ưu thế của từng cấu tử, nhất là các cấu tử có kích thước nano. Chúng đại diện cho một sự thay thế hấp dẫn, là một chất hấp phụ xúc tác với hoạt tính cao và chọn lọc theo hướng phù hợp với một tác nhân nào đó. Các chất hấp phụ mới tiên tiến có thành phần, cấu trúc, chức năng và đặc tính đặc biệt được nghiên cứu áp dụng trong xử lý nước.

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu loại bỏ arsenic cho nước sinh hoạt đã bắt đầu từ lâu, nhưng nói chung chúng ta chưa có một công nghệ và vật liệu nào tỏ ra có ưu thế vượt trội trong việc xử lý arsenic cả ở quy mô gia đình cũng như quy mô công nghiệp. Công nghệ chủ yếu vẫn là oxy hóa cộng kết tủa - lắng lọc đồng thời với quá trình xử lý mangan và sắt có sẵn trong nước ngầm. Đây là một công nghệ cổ điển, hiệu quả loại bỏ arsenic thấp, sự can thiệp của các tác nhân oxy hóa đôi khi không đem lại kết quả mong muốn.

Đi tìm lời giải cho bài toán xử lý arsenic, gần đây, các nhà khoa học thuộc Viện hóa học đã nghiên cứu chế tạo thành công hệ thống xử lý nước nhiễm arsenic và kim loại nặng sử dụng công nghệ nano VAST, trong đó có sử dụng hai loại vật liệu hấp phụ arsenic tiên tiến chế tạo trong nước là NC-F20 và NC-MF. Đây là kết quả nghiên cứu của đề tài “Hoàn thiện công nghệ và chế tạo thiết bị xử lý nước nhiễm arsenic sử dụng vật liệu hấp phụ hiệu năng cao NC-F20 cho vùng nông thôn Hà Nam” thuộc Chương trình mục tiêu quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn, do KSC. Phạm Văn Lâm - phòng hóa vô cơ - Viện hóa học làm chủ nhiệm.

Vật liệu hấp phụ arsenic NC-F20 là vật liệu nanocomposit - magnetite. Đây là loại vật liệu lai tổ hợp giữa oxid sắt từ kích thước nano với carbon hoạt tính trên nền montmorillonite. NC-F20 có màu nâu đen đến nâu đỏ; có khả năng hấp phụ cả hai dạng As (III) và As (V). Ngoài ra, vật liệu còn có khả năng hấp phụ hàng loạt các ion khác như Cu, Pb, Hg, Cr...; thời gian tiếp xúc ngắn (10 - 15 phút), trở lực thủy lực thấp.

Trong công nghệ nano VAST, một hệ thống tiền xử lý theo kỹ thuật thông thường được lắp đặt trước hệ thống hấp phụ. Nhiệm vụ của hệ thống này là bão hòa oxy không khí nhằm tách loại triệt để Fe, Mn... và qua đó giảm tối đa nồng độ arsenic và các chất rắn lơ lửng. Hiệu quả làm việc của hệ thống này là rất quan trọng nhằm giảm tải và chống làm bẩn các chất hấp phụ. Tùy theo từng nguồn nước, hệ thống này có thể được thiết kế khác nhau.

Tổ hợp vật liệu NC-MF và NC-F20 có ưu điểm nổi trội là hấp phụ với tốc độ nhanh với dung lượng rất cao, khi cân bằng nồng độ arsenic trong nước nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép (10 ppb).

Việc ghép nối hệ thống tiền xử lý với hệ thống lọc nano trên nền vật liệu NC-F20 và NC-MF cho phép kéo dài thời gian làm việc do nồng độ arsenic đầu vào của cột hấp phụ NC-F20 giảm, tăng thời gian sống của NC-MF và NC-F20 và làm giảm giá thành.

Hệ thống nano VAST hiện được thiết kế tương đối chuyên nghiệp với những ưu điểm nổi bật như không dùng hóa chất, điều khiển hoàn toàn tự động hoặc bán tự động, giảm đến mức tối đa can thiệp của các thao tác vận hành. Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn nước ăn uống. Hệ thống có hình thức đẹp, cấu trúc chắc chắn. Có thể sử dụng rộng rãi ở quy mô cụm gia đình, cơ quan, xí nghiệp, trường học, bệnh viện...