Đặt vấn đề Sự xuất hiện liên tục của các khu công nghiệp, sự gia tăng của các hoạt động công nghiệp đã sản sinh các chất thải độc hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Sự phát triển của các ngành công nghiệp kéo theo lượng chất thải công nghiệp ngày một gia tăng nhiều hơn về số lượng và chủng loại. Ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp là một trong những vấn đề cấp bách được đặt ra ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Vấn đề xử lý các kim loại nặng trong nước thải đã trở thành vấn đề rất nghiêm trọng để duy trì chất lượng nước.
Có nhiều phương pháp đã được áp dụng nhằm để xử lý kim loại nặng trong nước thải như: phương pháp hóa lý (phương pháp hấp thụ, phương pháp trao đổi ion…), phương pháp sinh học, phương pháp hóa học,… trong đó phương pháp hấp phụ tĩnh (trộn cơ học) bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trường như các vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, các chất thải nông nghiệp đã được xử lý, hoạt hóa là biện pháp khá hiệu quả có ý nghĩa kinh tế cao. Crom và các hợp chất của crom là những chất có tính ôxi hóa mạnh Trong không khí, crom được ôxy thụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng ôxít bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn quá trình ôxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới. Crom tồn tại trong nước ở dạng Crom (VI) gây độc đối với động thực vật. Với người Crom (VI) gây loét dạ dày, ruột non, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi… Vỏ Trai gồm 3 lớp: lớp sừng, lớp đá vôi, lớp xà cừ.
Lớp đá vôi, với đặc điểm có rất nhiều lỗ rỗng bên trong, có khả năng giữ lại một số chất trên bề mặt nên đây có thể là một vật liệu có khả năng hấp phụ tốt. Vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) là vật liệu phổ biến dễ tìm thấy trong tự nhiên, có khả năng hấp phụ tốt nhiều chất trong nước thải nhất là các 2 kim loại nặng. Vỏ trai cánh mỏng thường không được tận dụng và được coi là một loại chất thải. Tuy nhiên, thành phần hóa học của vỏ trai rất phù hợp để sử dụng làm chất hấp phụ phục vụ cho việc xử lý nước thải.
Nếu có thể tận dụng vỏ trai để phục vụ việc xử lý kim loại nặng trong nước sẽ rất có lợi cho môi trường, vừa hạn chế được việc thải bỏ vỏ trai ra môi trường, vừa có thể giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước. Vì vậy, em chọn đề tài: “Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) xử lý Crom trong nước thải ô nhiễm bằng phương pháp hấp phụ tĩnh”. Mục tiêu của đề tài 1. Mục tiêu chung Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng Crom của bột vỏ trai cánh mỏng bằng phương pháp hấp phụ tĩnh.
Mục tiêu cụ thể + Nghiên cứu đặc điểm của vỏ trai cánh mỏng. + Đánh giá ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ tĩnh của vỏ trai cánh mỏng. + Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng vỏ trai đến khả năng xử lý Cr trong nước thải ô nhiễm. + Đánh giá ảnh hưởng của thời gian trộn đến hiệu xuất xử lý Cr trong nước thải ô nhiễm của vỏ trai cánh mỏng.
+ Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ Cr đầu vào đến khả năng hấp phụ tĩnh của vỏ trai cánh mỏng. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong khoa học - Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được vỏ trai cánh mỏng ( Cristaria bialata) hấp phụ Crom ô nhiễm trong nước thải. - Vận dụng và phát huy nhưng kiến thức đã học tập vào nghiên cứu.
3 - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho nghiên cứu này. - Nâng cao khả năng tự học tập, nghiên cứu và tìm tài liệu. - Bổ sung tư liệu cho học tập. Ý nghĩa trong thực tiễn - Tận dụng được vỏ trai cánh mỏng là một phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước.
- Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nước. - Đây là một giải pháp công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cho phép tái sử dụng nước thải sau xử lý trong nông nghiệp. 4 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học Khái niệm kim loại nặng: Có 2 quan điểm chính về kim loại nặng: Quan điểm phân loại theo tỉ trọng: Cho rằng kim loại nặng là những kim loại có tỉ trọng (ký hiệu d) lớn hơn 5g/cm3, bao gồm: Pb (d=11,34), Cd (d=8,6), As (d=5,72), Zn (d=7,10).
Trong số các nguyên tố này có một số nguyên tố cần cho dinh dưỡng cây trồng, ví dụ: Mn, Zn. Các nguyên tố này cây trồng cần với hàm lượng nhỏ, gọi là nguyên tố vi lượng, nếu hàm lượng cao sẽ gây độc cho cây trồng và sinh vật. Cũng như nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, cây trồng động vật hoặc không cần thiết. Nếu ít quá sẽ ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất, nếu nhiều quá sẽ gây độc.
Những kim loại không cần thiết, khi vào cơ thể sinh vật ngay cả ở dạng vết (rất ít) cũng có thể gây tác động độc hại. Với quá trình trao đổi chất, những kim loại này thường được xếp loại độc. Kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Theo quan điểm độc học: Kim loại nặng là các kim loại có nguy cơ gây nên các vấn đề môi trường, bao gồm: Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, Ni, Cr, Co, Vn, Ti, Fe, Mn, As, Se.
Có 4 nguyên tố được quan tâm nhiều là: Pb, As, Cd và Hg, 4 nguyên tố này hiện nay chưa biết được vai trò sinh thái của chúng, tuy nhiên nếu dư thừa một lượng nhỏ 4 nguyên tố này thì tác hại rất lớn. Khái niệm về nước thải: Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5980 -1995 và ISO 6107/1 - 1980: Nước thải là nước được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra qua một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó. Khái niệm về nguồn nước thải Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng: 5 - Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác. Thành phần của nước thải sinh hoạt là chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, chất dinh dưỡng (N, P), chất rắn, vi trùng.
Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng thải cũng như tải lượng của các chất có trong nước thải của mỗi khu vực khác nhau là khác nhau. Nói chung, mức sống càng cao thì lượng thải càng cao. Tải lượng trung bình của các tác nhân gây ô nhiễm nước chính là do con người đưa vào môi trường trong một được nêu trong bảng 2. - Nước thải công nghiệp: là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như nước thải khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên.
Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại của công nghệ, tuổi thọ của thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộ công nhân viên. Tải lượng tác nhân ô nhiễm do con người đưa vào môi trường nước TT Tác nhân ô nhiễm Tải lượng (g/người/ngày) 1 BOD5 45 - 54 2 COD (1,6 - 1,9) x BOD5 3 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) 170 - 220 4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 70 - 145 5 Clo (Cl- ) 4-8 6 Tổng Nitơ (tính theo N) 6 - 12 7 Tổng Photpho (tính theo P) 0,8 - 4 (Trích: Dư Ngọc Thành, 2011) [12] - Nước chảy tràn: là nước chảy từ mặt đất do mưa hoặc do thoát nước từ đồng ruộng, là nguồn gây ô nhiễm nước sông, hồ. Nước chảy tràn qua đồng 6 ruộng có thể cuốn the các chất rắn, hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón. Nước chảy tràn qua khu vực dân cư, đường phố, cơ sở sản xuất công nghiệp có thề làm ô nhiễm nguồn nước do chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng (Dư Ngọc Thành, 2011).
- Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như là nước thải tự nhiên, ở những thành phố hiện đại chúng được thu gom theo hệ thống riêng. - Nước thải đô thị: là loại nước thải được tạo thành do sự gộp chung nước thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh, nước thải từ các cơ sở thương mại, sản xuất công nghiệp nhỏ trong khu đô thị. Nước thải đô thị thường được thu gom vào hệ thống cống thải của thành phố, đô thị để xử lý chung. Thông thường ở các đô thị có hệ thống cống thải, khoảng 80-90% tổng lượng nước sử dụng của đô thị sẽ trở thành nước thải đô thị và chảy vào đường cống thải chung, nhìn chung nước thải đô thị có thành phần tương tự như nước thải sinh hoạt.
Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và làm ảnh hưởng xấu đến con người và đời sống sinh vật. Nước trong tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: nước cống, nước ở các sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí. Nước bị ô nhiễm nghĩa là trong thành phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con người và đời sống sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường là khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu.
Trong qua trình sinh hoạt hằng ngày, dưới tốc độ phát triển như hiện nay của con người đã vô tình làm ô nhiễm nguồn nước bằng nhiều cách khác nhau như nước thải từ các khu công nghiệp, nhà máy. các hóa chất thuốc trừ sâu, diệt cỏ có trong vỏ hộp không được mang đi phân hủy mà chôn dưới lòng đất lâu ngày bị nhiễm vào nguồn nước.