Xử lý nước nhiễm asen

Asen là chất gây ô nhiễm độc tính cao. Hình thức hữu cơ của asen có thể có mặt trong thực phẩm ít gây độc hại đối với con người, tuy nhiên dạng vô cơ của asen hòa tan trong nước tạo thành độc tố gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.

Asen phân bố rộng rãi trong môi trường. Nó là thành phần chính của ít nhất 245 khoáng sản khác nhau và trong môi trường nó chủ yếu liên quan đến các khoáng chất sunfua cùng với đồng, niken, chì, coban hoặc các kim loại khác. Cùng với sự hình thành từ tự nhiên, hiện nay sự ô nhiễm từ các nguồn nước thải công nghiệp như từ các ngành công nghiệp luyện kim, thủy tinh, gốm, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu… cũng là nguồn cung cấp lượng lớn asen vào môi trường nước.

Tổng asen là tổng của asen dưới dạng hạt và asen hòa tan. Dạng asen vô cơ hòa tan trong nước tự nhiên thường gặp là asen hóa trị III hoặc arsenate. Trong điều kiện kỵ khí nước giếng khoan thường chứa asen. Arsenit dễ dàng bị oxy hóa thành asenat ở điều kiện nước có PH>7, và ngược lại asenat có thể chuyển thành arsenit ở PH thấp

Phương pháp loại bỏ asen trong nước:

+ Hấp phụ

+ Trao đổi ion

+ Màng lọc thẩm thấu

+ Oxy hóa bằng làm thoáng

+ Lọc

Bảng dưới đây cho phép đánh giá một cách khái quát nhất về hiệu quả loại bỏ asen của một số phương pháp

Các yếu tố được xem xét đối với từng phương pháp là chi phí gồm vốn, vận hành và chi phí bảo trì, quản lý hóa chất nguy hiểm được sử dụng, khối lượng và quản lý chất thải, lượng nước thải của từng phương pháp

Quá trình hấp phụ: Quá trình hấp phụ liên quan đến việc nước qua lớp tiếp xúc, asen được loại bỏ bằng phản ứng hóa học bề mặt. Nhôm hoạt tính, than hoạt tính, oxit sắt bố trí trong các thiết bị lọc nước được sử dụng vào quá trình này.

Quá trình lọc: Hấp phụ kết tủa đồng  thời với thủy phân các kim loại như Al³⁺ và Fe³⁺ là kỹ thuật phổ biến để loại bỏ asen trong nước. Lắng sau lọc cát nhanh hoặc lọc trực tiếp được sử dụng để loại bỏ kết tủa, để nâng cao hiệu quả quá trình oxy hóa As(III) thành As (V) nên thực hiện trước keo tụ, lắng, lọc

Trao đổi ion: Sử dụng hạt anion để loai bỏ asen hóa trị V, nếu trong nước còn Asen hóa trị III cần tiến hành oxy hóa trước khi đưa nước vào cột trao đổi ion

Màng lọc: Sử dụng màng lọc loại bỏ hiệu quả asen V. Màng siêu lọc, màng vi lọc, màng lọc nano, hay màng lọc thẩm thấu ngược RO có thể được sử dụng để xử lý nước nhiễm asen. Việc sử dụng màng vi lọc và màng siêu lọc phụ thuộc vào kích thước phân phối của các hạt mang asen trong nước. Để tăng hiệu quả xử lý với tỷ lệ hạt asen thấp, sử dụng màng siêu lọc kết hợp với keo tụ tạo bông.

Màng lọc nano có khả năng loại bỏ phần quan trọng của các hợp chất asen hòa tan trong nước.

Màng lọc thẩm thấu ngược RO cũng rất hiệu quả trong việc loại bỏ asen hòa tan

Có 3 cơ chế có thể xảy ra trong quá trình loại bỏ asen. Đó là:

–          Sự hình thành các hợp chất không hòa tan

–          Sự kết hợp kết tủa của asen hòa tan

–          Sự tạo phức bề mặt giữa asen hòa tan và bề mặt bên ngoài của hydroxit kim loại không hòa tan

Trong 3 cơ chế trên thì việc hình thành các hợp chất không hòa tan là quan trọng nhất trong loại bỏ asen, trong khi cơ chế kết tủa đồng thời và hấp phụ là cơ chế loại bỏ các hợp chất không hòa tan này.