MỞ ĐẦU Những chuyện huyền thoại về nước nếu chép lại chắc chắn cũng dày như lịch sử loài người vậy, vì nước là nơi bắt nguồn của sự sống trên trái đất. Trong phong tục tập quán của hầu hết các dân tộc, tôn giáo, nước thường được xem như vật thiêng liêng dành cho việc thờ cúng, được coi là biểu hiện của sự trong sạch, giàu có của sức sống bất diệt không bao giờ tàn lụi. Nước là một tài nguyên vô tận, giữ một vai trò quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển sinh quyển. Không thể có sự sống khi không có nước.
Nước đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và đời sống. Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật và cuộc sống của con người được nâng cao, thì nhu cầu về nước ngày càng nhiều, nhưng sự ô nhiễm môi trường nước càng xảy ra ngày một nghiêm trọng hơn. Hiện nay, thế giới đang rung hồi chuông báo động về thực trạng ô nhiễm môi trường toàn cầu. Nằm trong bối cảnh chung của thế giới, môi trường Việt Nam cũng đang xuống cấp cục bộ.
Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm môi trường là do chính các hoạt động của con người. Một trong những nguồn chất thải bị ô nhiễm nguồn nước đó là từ các khu công nghiệp thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ điện, luyện kim, chế biến lâm hải sản. hay trong nông nghiệp từ việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, sự đào thải của động, thực vật. Các nguồn nước thải ra môi trường có rất nhiều các kim loại nặng độc hại như Pb, Cr, Cu, Cd, Hg, As,.Những kim loại này có liên quan trực tiếp đến các biến đổi gen, ung thư, cũng như ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Chúng thường gây ô nhiễm, gây độc hại ở hàm lượng rất nhỏ. Đối với những nước đang phát triển như Việt Nam, qui mô công nghiệp chủ yếu ở mức vừa và nhỏ, việc xử lý nước thải gặp nhiều khó khăn do chi phí xử lý cao, khả năng đầu tư thấp. Các phụ phẩm nông nghiệp do đó được nghiên cứu nhiều để sử dụng trong việc xử lý nước vì chúng có ưu điểm là giá thành rẻ, là vật liệu có thể tái tạo được và thành phần chính của chúng chứa các polymer dễ biến tính và có tính chất hấp phụ hoặc trao đổi ion cao [9]. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong luận văn này chúng tôi chọn đề tài: ((Nghiên cứu sự hấp phụ crom trên vỏ trấu và ứng dụng để xử lý tách crom khỏi nguồn nước thải )) Vật liệu này là phụ phẩm của nông nghiệp, rẻ tiền, dễ kiếm, không làm nguồn nước bị ô nhiễm.
Mặt khác Việt Nam là một nước có nguồn phế thải nông nghiệp dồi dào song việc sử dụng chúng vào việc chế tạo vật liệu hấp phụ nhằm xử lý nước thải còn ít được quan tâm, chúng tôi hy vọng rằng vật liệu này có thể ứng dụng vào xử lý kim loại nặng có trong nguồn nước bị ô nhiễm, góp phần làm cho môi trường xanh – sạch – đẹp. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1. Vai trò của nƣớc sạch và tình trạng ô nhiễm nƣớc 1. Tài nguyên nước trên thế giới [8] Theo các tài liệu thống kê gần đây của một số tổ chức quốc tế ( UNDP, FAO, WB.) nước chiếm 3/4 bề mặt Trái Đất với lượng khoảng 1,44.
Trong đó chỉ có 2,5% là nước ngọt, còn 97,5% là nước mặn. Trong 2,5% nước ngọt trên Trái Đất thì có 97% nước ở thể băng, 20% ở dạng nước ngầm khó khai thác, chỉ còn 1% ở dạng bề mặt. Thực tế nước có thể sử dụng được, chiếm khoảng 0,31%. Mặc dù lượng nước của cả thế giới là 1,44.
109 tỉ m3, nhưng nước phân bố không đều trên Trái Đất. Chẳng hạn, ở sa mạc lượng mưa trung bình là dưới 100mm/năm, trong khi ở vùng nhiệt đới lượng mưa có thể đạt 5. Vì vậy, có nhiều nơi thiếu nước, bị hạn hán. Ngược lại có nhiều vùng thường bị mưa gây ngập lụt hàng năm.
Nước ngọt là nguồn tài nguyên tái tạo, tuy vậy việc cung cấp nước ngọt và sạch trên thế giới đang từng bước giảm đi. Nhu cầu nước đã vượt cung ở một vài nơi trên thế giới, trong khi dân số thế giới vẫn đang tiếp tục tăng làm cho nhu cầu nước càng tăng. Sự nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ nguồn nước cho nhu cầu hệ sinh thái chỉ mới được lên tiếng gần đây. Trong suốt thế kỷ 20, hơn một nửa các vùng đất ngập nước trên thế giới đã bị biến mất cùng với các môi trường hỗ trợ có giá trị của chúng.
Các hệ sinh thái nước ngọt mang đậm tính đa dạng sinh học hiện đang suy giảm nhanh hơn các hệ sinh thái biển và đất liền [31]. Lượng nước ngọt con người sử dụng thường có nguồn gốc từ nước mưa. Nước ngọt dùng cho sinh hoạt chiếm 8%, cho công nghiệp chiếm 23% và cho hoạt động nông nghiệp là 63% [4]. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tiêu dùng nước ngọt trên phạm vi toàn cầu đã tăng gấp 6 lần trong giai đoạn 1990-1995, lớn hơn gấp 2 lần tỉ lệ tăng dân số.
Có khoảng 1/3 dân số trên thế giới đang sống ở những vùng thiếu nước, nơi mà nhu cầu sử dụng nước cao hơn 10% nguồn nước có thể tái tạo được. Theo thống kê và dự đoán có khoảng 20% dân số thế giới sẽ không có nước sạch để uống và khoảng 50% dân số không đủ điều kiện vệ sinh. Vì vậy, vấn đề khai thác và làm sạch nước để đáp ứng trong các lĩnh vực là điều quan tâm của cả thế giới. Tài nguyên nước ở Việt Nam Việt Nam là quốc gia nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có tài nguyên nước dồi dào so với các nước trên thế giới, lượng mưa trung bình khoảng 2000mm/năm, gấp 2,6 lần lượng mưa trung bình của các vùng lục địa trên thế giới.
Thêm vào đó, hàng năm lãnh thổ Việt Nam nhận thêm lưu lượng nước từ nam Trung Quốc và Lào với số lượng khoảng 550. Dòng chảy trung bình Việt Nam gấp 3 lần dòng chảy trung bình thế giới [7]. Nguồn tài nguyên nước của Việt Nam tương đối phong phú nhưng phân bố không đều và dao động rất phức tạp theo thời gian, nhất là các mạch nước ngầm. Từ lâu các mạch nước ngầm đã được khai thác bằng các phương pháp thô sơ và hiện đại để sử dụng cho các mục đích khác nhau, nhưng không được sự kiểm soát chặt chẽ của nhà nước.
Theo đánh giá của tác giả [7] tổng trữ lượng nước mạch thiên nhiên trên toàn lãnh thổ đạt 1513m3/s. Xấp xỉ 15% tổng trữ lượng nước mặt. Sự ô nhiễm nguồn nước 1. Khái niệm ô nhiễm [4] Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người.
4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sự ô nhiễm đất, nước, không khí có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, khi một thành phần bị ô nhiễm sẽ ảnh hưởng đến các thành phần khác. Ô nhiễm là vấn đề nan giải và rộng khắp, nó có tác động trực tiếp hay gián tiếp tới con người. Kiểm soát và hạn chế sự ô nhiễm nước là một vấn đề cần đề cấp bách và thiết thực. Vấn đề này có liên quan đến các yếu tố chính trị, kinh tế, xã hội, khoa học và công nghệ, nó không còn là vấn đề của một quốc gia mà đó là vấn đề của toàn nhân loại.
Nguồn gốc của sự ô nhiễm nước. Sự ô nhiễm nước có nguồn ngốc tự nhiên và nhân tạo. Nguồn ngốc tự nhiên là do mưa, tuyết tan, gió, bão, lũ lụt…. các yếu tố dựa vào môi trường nước, các chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng.
Ô nhiễm có nguồn gốc nhân tạo là quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng, rắn vào môi trường. Nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm này có thể do chiến tranh xảy ra, nhưng nguyên nhân chủ yếu ngày nay là tình trạng ô nhiễm từ quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp mà chưa có sự xử lý đầy đủ và khoa học. Tác hại của chất thải - Với con người: Những năm gần đây tình trạng các chất thải này đã giảm đi nhưng sự lắng đọng, tồn dư của chúng trong môi trường đang gây lên những hậu quả nghiêm trọng cả những vùng đã bị ô nhiễm cũng như tác động lan rộng qua chuỗi thức ăn [11]. Khi tiếp xúc với kim loại nặng thường dẫn tới sự kém phát triển, các bệnh ung thư và phổi.
Tiếp xúc với hàm lượng cao thuỷ ngân và chì có khả năng mắc bệnh suy giảm khả năng miễn dịch, ở đó hệ thống miễn dịch bắt đầu bị tấn công chính các tế bào của vật chủ làm nhầm lẫn chúng với các vật lạ từ bên ngoài có thể. Vài nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng dư lượng chì có thể giảm đáng kể chỉ số thông minh (IQ) của trẻ em … 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Với môi trường: Nguồn chất thải là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường. Chúng trực tiếp hay gián tiếp gây ra các hiện tượng như hiệu ứng nhà kính, hiện tượng Enino, lỗ thủng tầng Ozon, hiện tượng sa mạc hoá, hiện tượng băng tan ở Bắc cực. đều do ô nhiễm môi trường gây nên, mà nguyên nhân chính bắt nguồn từ con người.
Do vậy thế giới đã phải lên tiếng cảnh báo tình trạng ô nhiễm môi trường hiện nay và từ đó đặt ra các biện pháp khắc phục nhằm bảo vệ môi trường. Đại cƣơng về Crom [3, 15] 1. Nguồn gốc, đặc điểm và cấu tạo Crom là nguyên tố thuộc chu kỳ 4, nhóm VIB. Crom có khối lượng nguyên tử là 51,996 đvC.
Crom có số thứ tự 24 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Cấu hình electron của Crom là: 1s22s22p63s23p63d54s1. Crom có hoá trị từ 1 đến 6. Khối lượng trung bình của Crom trong vỏ trái đất là 122ppm, trong đất sự có mặt của Crom dao động từ 11 - 22ppm, trong nước mặt Crom có khoảng 1ppb và trong nước ngầm có khoảng 100ppb.
Crom được tìm thấy trước tiên ở dạng quặng Crom sắt (FeO. Nó được sử dụng trong luyện kim, mạ điện hoặc trong các chất nhuộm màu và thuộc da. Trong nước tự nhiên Crom tồn tại ở dạng là Cr(III) và Cr(VI) - Cr(III) thường tồn tại ở dạng Cr(OH)2+, Cr(OH)2+ và Cr(OH)4-. - Cr(VI) thường tồn tại ở dạng CrO42- và Cr2O72-.