PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG

Việt Nam là một trong những quốc gia đang đối mặt với tình trạng ô nhiễm nước thải chứa kim loại nặng. Các nguồn gốc ô nhiễm chủ yếu bắt nguồn từ các hoạt động khai thác mỏ, xử lý chất thải và sản xuất công nghiệp. Các chất kim loại đó như Cd, Cr, Cu, Ni, As, Pb, Zn… Gây hại đến sức khỏe con người và động vật. Nó có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư, suy giảm chức năng thần kinh và hệ miễn dịch, suy giảm chức năng sinh sản và phát triển trí não ở trẻ em. Do đó xử lý kim loại nặng trong nước thải trước khi xả ra môi trường là cực kỳ quan trọng.

Nguồn phát sinh nước thải chứa kim loại nặng

Nước thải chứa kim loại nặng thường phát sinh từ các hoạt động sản xuất công nghiệp

• Nước thải ngành thuộc da, dệt nhuộm, mực in: chứa Crom
• Nước thải ngành xi mạ: Tuỳ theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô nhiễm có thể là Cu, Zn, Cr, Ni,…
• Nước thải ngành sơn, pin, cáp điện: chứa nhiều chì Pb, thủy ngân Hg
• Ngành công nghiệp sản xuất thuốc trừ sâu, diệt chuột, điện tử, thủy tinh: chứa Thallium Tl.
• Nước thải xử lý tập trung tại khu công nghiệp.

Các Phương Pháp Xử lý kim loại nặng

1- Phương Pháp Kết Tủa Hóa Học

Đây là phương pháp phổ biến nhất để loại bỏ nước thải vô cơ. Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với các kim loại cần tách, ở độ pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và được tách ra khỏi nước bằng phương pháp lắng

Mn+ + OH- = M(OH)n ↓

Phương pháp thường được dùng là kết tủa kim loại dưới dạng hydroxit bằng cách trung hòa đơn giản các chất thải axit. Độ pH kết tủa cực đại của tất cả các kim loại không trùng nhau, ta tìm một vùng pH tối ưu, giá trị từ 7 – 10,5 tùy theo giá trị cực tiểu cần tìm để loại bỏ kim loại mà không gây độc hại.

• Đơn giản, dễ sử dụng.
• Hóa chất xử lý rẻ tiền, dễ kiếm.
• Xử lý được nhiểu kim loại cùng lúc.
• Hiệu quả xử lý cũng khá cao, rất thích hợp cho nhà máy quy mô lớn.

Nhược điểm

• Với nồng độ kim loại cao thì phương pháp này xử lý không triệt để.
• Tốn kinh phí như vận chuyển, chôn lấp khi đưa bùn thải đi xử lý.
• Khi tạo kết tủa là OH- thì khó điều chỉnh pH đối với nước thải chứa Zn.

2- Phương Pháp Hấp Phụ

Phương pháp hấp phụ là sử dụng các vật liệu xốp có khả năng hút chất hòa tan trên bề mặt như than hoạt tính, than bùn, oxit sắt, các vật liệu polymer tổng hợp…

Có 2 phương pháp hấp phụ phổ biến là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:

• Hấp phụ vật lý: là sự tương tác yếu nhờ lực hút tĩnh điện giữa ion kim loại nặng và các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ. Phương pháp này phù hợp để thu hồi các kim loại có giá trị kinh tế, kim loại hiếm và tái tạo lại chất hấp phụ.
• Hấp phụ hóa học: là phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kim loại nặng và nhóm chức của chất hấp phụ, hay kim loại nặng sẽ tạo phức với chất hấp phụ. Liên kết này bền khó phá vỡ nên gần như không thu hồi được kim loại cũng như không tái tạo được chất hấp phụ.

Ưu điểm

• Phù hợp xử lý nước thải có nồng độ kim loại thấp
• Đơn giản dễ áp dụng
• Chất hấp phụ có thể tái tạo được, giảm chi phí

Nhược điểm

• Chi phí vận hành cao do giá thành vât liệu đắt.
• Chỉ xử lý được ở nồng độ thấp.

3 – Phương pháp trao đổi ion

Sử dụng nhựa hữu cơ tổng hợp, các chất cao phân tử có gốc hidrocacbon và các nhóm chức có khả năng trao đổi cation hoặc anion từ nước thải. Bằng phương pháp này, tính chất vật lý của các chất trong dung dịch sẽ không bị thay đổi. Các ion dương hay âm cố định trên các cột sẽ này đẩy ion cùng dấu để loại bỏ ra khỏi nước.

Ưu điểm của phương pháp này là xử lý hiệu quả cao, đơn giản thực hiện, không gian xử lý nhỏ. Có khả năng thu hồi được kim loại quý, không tạo cất thải thứ cấp. Nhược điểm là không phù hợp với quy mô sản xuất lớn.

Ưu điểm

• Khả năng trao đổi ion lớn, hiệu quả xử lý kim loại cao
• Đơn giản, dễ sử dụng
• Không gian xử lý nhỏ
• Có khả năng thu hồi kim loại có giá trị, không tạo ra chất thải thứ cấp.

Nhược điểm

• Chi phí xử lý cao do đó không phù hợp với các nhà máy có quy mô lớn

4 – Phương Pháp Sinh Học

Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật đặc trưng có thể sinh sống trong môi trường nước nhiễm kim loại nặng và tích lũy vào trong sinh khối. Các vi sinh vật này có đặc điểm: có khả năng hấp thụ, lưu giữ, thay đổi trạng thái điện tích kim loại nặng bằng cách liên kết các kim loại trong tế bào, kết tủa, tích tụ hoặc đóng gói các ion kim loại trong màng nhầy ở ngoài tế bào,… giúp chuyển hóa ion kim loại nặng thành dạng không độc và giảm hàm lượng của chúng trong môi trường.. Các vi sinh vật này thường là nấm, vi khuẩn hoặc tảo…

Ngoài ra còn có một số loài thực vật sống có khả năng hấp thụ và tách các kim loại nặng như: Cỏ Vetiver, cải xoong, cây dương xỉ, cây thơm ổi…

Ưu điểm của phương pháp là thu nhận kim loại nặng ở mức cao, diện tích bề mặt riêng của sinh khối lớn, giá thành thấp.

Ưu điểm

• Thu nhận kim loại nặng ở mức độ cao
• Diện tích bề mặt riêng của sinh khối lớn
• Giá thành thấp

Nhược điểm

• Cần diện tích xây dựng lớn.
• Sinh khối phát sinh ra sẽ chứa toàn kim loại nặng khó xử lý.

5 – Phương Pháp Điện Hóa (Điện Phân)

Phương pháp tách kim loại ra khỏi nước thải bằng cách sử dụng các điện cực nhúng chìm trong nước thải và cho dòng điện 1 chiều chạy qua. Trong quá trình điện hóa, dưới tác dụng của điện trường các cation sẽ chạy về cực âm (catot) còn các anion sẽ chạy về điện cực dương (anot)

• Tại Catot xảy ra quá trình khử:

Mn+ + ne → M

• Tại Anot xảy ra quá trình oxy hóa anion:

Xn- → X + ne

Ưu điểm

• Hiệu quả xử lý kim loại cao
• Không sử dụng hóa chất

Nhược điểm

• Chi phí đầu tư cao, tiêu tốn nhiều năng lượng
• Chỉ thích hợp với nước thải có nồng độ kim loại cao

Xem thêm: Công nghệ điện phân

MPTEK chuyên nghiên cứu ứng dụng và xử lý nước thải bẳng công nghệ điện phân. Chúng tôi cung cấp thiết bị điện phân và cho thuê chạy thử nghiệm với chi phí hợp lý.

Liên hệ với chúng tôi ngay để được tư vấn và báo giá.

CÔNG TY TNHH GIẢI PHÁP MPTEK

Hotline: 0903188563

Địa chỉ: 20 Huỳnh Thiện Lộc, Phường Hòa Thạnh, Quận Tân Phú, TPHCM.