Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình nhiễm asen và mangan trong nước và ứng dụng xử lý tại nguồn

• Tác giả: Nguyễn Thị Kim Dung
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Hằng Côn
• Trường học: Đại học quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Xử Lý Asen Và Mangan Trong Nước Dưới Điều Kiện Oxy Hóa - Khử
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ hóa học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Các dạng tồn tại của asen và Mangan trong tự nhiên
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp luận
• 2.3. Thiết kế thiết bị nghiên cứu
• 2.4. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Lấy mẫu và phân tích mẫu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Quá trình oxy hóa asen(III) thành asen(V) trong dung dịch nước
• 3.2. Ảnh hưởng của Fe đến hiệu suất chuyển hóa As(III) thành As(V)
• 3.3. Quá trình chuyển hóa As(III) và Mn (II) trong môi trường nước có thành phần tương tự nước mưa ngấm qua đất
• 3.4. Quá trình kết tủa, cộng kết, hấp phụ của asen, sắt và mangan
• 3.5. Ảnh hưởng nồng độ Fe(II) đến khả năng tách loại asen và mangan
• 3.6. Ảnh hưởng của pH đến khả năng tách loại asen và mangan
• 3.7. Ảnh hưởng của các ion khác đến quá trình tách loại asen và mangan
• 3.8. Nghiên cứu khả năng giải phóng asen, mangan và sắt vào môi trường nước từ quặng asenopyrit
• 3.9. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phong hóa giải phóng asen, sắt và mangan ra môi trường nước từ quặng asenopyrit
• 3.10. Nghiên cứu sự chuyển hóa của As, Mn và Fe trong điều kiện yếm khí
• 3.11. Sự biến thiên nồng độ các chất trong môi trường yếm khí
• 3.12. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hóa asen, sắt và mangan trong điều kiện yếm khí
• 3.13. Nghiên cứu khả năng cố định Fe2+, As(III) và Mn2+ khi có tác động của oxi
• 3.14. Đề xuất phương án cố định asen, sắt và mangan ngay trong tầng ngậm nước khi khai thác nước ngầm
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về asen và mangan trong nước

Nghiên cứu về xử lý asen và mangan trong nước là một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực môi trường. Nước nhiễm asen và nước nhiễm mangan thường xuất hiện do các hoạt động tự nhiên và nhân tạo. Asen và mangan tồn tại trong nhiều dạng khác nhau trong tự nhiên, và sự chuyển hóa của chúng phụ thuộc vào điều kiện oxy hóa - khử. Việc hiểu rõ các dạng tồn tại của chúng trong môi trường nước là cần thiết để phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả.

1.1. Các dạng tồn tại của asen và mangan

Asen và mangan có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau trong môi trường tự nhiên. Asen thường xuất hiện dưới dạng hợp chất với oxy hóa III hoặc V, trong khi mangan chủ yếu tồn tại dưới dạng Mn(II) và Mn(IV). Sự chuyển hóa giữa các dạng này có thể xảy ra thông qua các quá trình oxy hóa và khử. Nghiên cứu cho thấy rằng các yếu tố như pH, nồng độ oxy và sự hiện diện của các ion khác có thể ảnh hưởng đến quá trình này. Việc nắm bắt được các dạng tồn tại của asen và mangan sẽ giúp trong việc phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả hơn.

II. Quá trình oxy hóa và khử asen và mangan

Quá trình oxy hóa và khử là hai quá trình chính ảnh hưởng đến sự chuyển hóa của asen và mangan trong nước. Trong điều kiện oxy hóa, asen(III) có thể chuyển hóa thành asen(V), trong khi mangan(II) có thể bị oxy hóa thành mangan(IV). Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự hiện diện của các ion kim loại khác, như sắt, có thể thúc đẩy quá trình này. Việc hiểu rõ các quá trình này không chỉ giúp trong việc kiểm soát ô nhiễm mà còn mở ra hướng đi mới cho các phương pháp xử lý hiệu quả.

2.1. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

Các yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ và nồng độ oxy có ảnh hưởng lớn đến quá trình oxy hóa và khử. Nghiên cứu cho thấy rằng pH cao có thể thúc đẩy quá trình oxy hóa asen, trong khi pH thấp có thể tạo điều kiện cho quá trình khử. Nồng độ oxy cũng đóng vai trò quan trọng, vì trong điều kiện thiếu oxy, asen có thể tồn tại dưới dạng asen(III) và gây ô nhiễm. Việc kiểm soát các yếu tố này là cần thiết để phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả cho nước nhiễm asen và mangan.

III. Phương pháp xử lý asen và mangan trong nước

Việc phát triển các phương pháp xử lý asen và mangan trong nước là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho nguồn nước uống. Các phương pháp như lắng, lọc, và sử dụng các vật liệu hấp phụ đã được nghiên cứu và áp dụng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng sắt hydroxit có thể giúp hấp phụ asen và mangan hiệu quả. Ngoài ra, các phương pháp xử lý dựa trên phản ứng trao đổi ion cũng cho thấy tiềm năng trong việc loại bỏ các kim loại nặng này khỏi nước.

3.1. Các công nghệ xử lý hiện đại

Công nghệ xử lý nước hiện đại đang ngày càng phát triển với nhiều phương pháp mới. Việc sử dụng công nghệ nano, màng lọc và các vật liệu mới như graphene đang được nghiên cứu để nâng cao hiệu quả xử lý. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp nhiều phương pháp có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc loại bỏ asen và mangan. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.