Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano hệ fe2o3 mn2o3 la2o3, ceo2 mn2o3 fe2o3 để hấp phụ asen trong nước

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐOÀN TRUNG HIẾU

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO
HỆ Fe2O3-Mn2O3-La2O3, CeO2-Mn2O3-Fe2O3
ĐÊ HẤP PHỤ ASEN TRONG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Thái Nguyên - Năm 2015

0


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN ĐOÀN TRUNG HIẾU


NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO
HỆ Fe2O3-Mn2O3-La2O3, CeO2-Mn2O3-Fe2O3
ĐÊ HẤP PHỤ ASEN TRONG NƯỚC

Chuyên ngành: Hóa Vô cơ
Mã số: 60 44 01 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lưu Minh Đại

Thái Nguyên - Năm 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS. Lưu Minh Đại. Các số liệu, kết quả trong luận văn là
hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Đoàn Trung Hiếu

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài luận văn, tôi
đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện của Ban Giám hiệu,
khoa Sau đại học, khoa Hóa học, các thầy cô giáo trường Đại học Sư phạm
Thái Nguyên và ban lãnh đạo cùng tập thể cán bộ nhân viên phòng Vật liệu
Vô cơ, Viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam .Tôi xin chân thành cảm ơn.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Lưu Minh Đại,
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tôi
hoàn thành bản luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến người thân trong gia đình, đồng
nghiệp, bạn bè đã luôn quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu.


Tác giả luận văn

Nguyễn Đoàn Trung Hiếu

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ............................................ iv DANH
MỤC CÁC BẢNG.............................................................................. ..v DANH
MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ vi MỞ ĐẦU
........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 2
1.1. Tình hình ô nhiễm asen .......................................................................... 2
1.1.1. Nguồn gốc ô nhiễm asen ................................................................. 2
1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm ..................................... 3
1.1.3. Cơ chế tác hại của ô nhiễm asen ..................................................... 5
1.2. Giải pháp xử lý asen từ môi trường nước ............................................. 9
1.2.1. Các phương pháp xử lý asen ........................................................... 9
1.2.2. Phương pháp hấp phụ.................................................................... 10
1.2.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng vật liệu oxit hấp phụ asen ............ 14
1.3. Phương pháp tổng hợp vật liệu nano oxit ............................................ 17
1.3.1. Phương pháp kết tủa...................................................................... 17
1.3.2. Phương pháp sol-gel...................................................................... 18
1.3.3. Phương pháp đốt cháy gel ............................................................. 19
1.4.Tình hình nghiên cứu về oxit hỗn hợp nên Ce(La)-Mn-Fe .................. 21
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM ................................................. 23
2.1. Phương pháp tổng hợp oxit hỗn hợp nên Ce(La)-Mn-Fe .................... 23
2.1.1. Hóa chất ........................................................................................ 23
2.1.2. Phương pháp tổng hợp .................................................................. 23
2.1.3. Quy trình tổng hợp ........................................................................ 24
iii


2.2. Phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu .................................. 26

iii


2.2.1. Phương pháp phân tích nhiệt.........................................................
26
2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X .......................................................... 27
2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử ......................................................... 28
2.2.4. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X........................................... 29
2.2.5. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng ........................................
30
2.2.6. Phương pháp quang phổ hồng ngoại............................................. 31
2.2.7. Phương pháp xác định điểm điện tích không của vật liệu ............ 32
2.3. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu.....................
32
2.4. Phương pháp phân tích nguyên tố........................................................ 33
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 35
3.1. Chế tạo oxit hỗn hợp nền Ce(La)-Mn-Fe............................................. 35
3.1.1. Chế tạo oxit hỗn hợp CeO2-Mn2O3-Fe2O3 .................................... 35
3.1.2. Chế tạo oxit hỗn hợp Fe2O3-Mn2O3-La2O3 ................................... 43
3.2. Ứng dụng vật liệu oxit hỗn hợp nền Ce(La)-Mn-Fe hấp phụ As(V) ... 52
3.2.1. Vật liệu oxit hỗn hợp Ce1-xMnxO2-Fe2-yMnyO3 hấp phụ As(V) .... 52
3.2.2. Vật liệu oxit hỗn hợp Fe2O3-Mn2O3-La2O3 hấp phụ As(V) .......... 58
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 65
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ................ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 67
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
BET

Brunauer- Emmett - Teller : Phương pháp xác định diện tch bề
mặt (lấy theo tên riêng của 3 nhà khoa học)

CMF73
7/3

Vật liệu oxit hỗn hợp nền CeO2-Mn2O3-Fe2O3 có tỷ lệ (Ce+Mn)/Fe =

DTA

Differential Thermal Analysis: Phân tích nhiệt vi sai

EDX

Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy: Phổ tán xạ năng lượng ta X

KL/PVA Tỷ lệ mol ion kim loại so với PVA
LMF73
7/3

Vật liệu oxit hỗn hợp nền Fe2O3-Mn2O3-La2O3 có tỷ lệ La/(Mn+Fe) =

PVA

Poly vinyl ancohol: polyme vinyl ancol

SBET

Diện tch bề mặt riêng xác định theo phương pháp BET

SEM

Scanning Electron Microscopy: Hiển vi điện tử quét TGA

Thermal Gravity Analysis: Phân tích nhiệt trọng lượng TLTK
liệu tham khảo
XRD

X-Ray Diffraction: Nhiễu xạ tia X

Tài


iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Số liệu báo cáo tình hình ô nhiễm asen của UNICEF năm 2004 ..... 4
Bảng 1.2: Dung lượng hấp phụ cực đại đối với asen ...................................... 16
Bảng 1.3: Một số oxit nano tổng hợp bằng phương pháp kết tủa ...................
18
Bảng 1.4: Một số oxit nano tổng hợp bằng phương pháp sol-gel................... 19
Bảng 1.5: Một số oxit nano tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy gel polime
.......21
Bảng 3.1: Xác định hiệu suất hấp phụ As(V) trên oxit hỗn hợp Ce1-xMnxO2- Fe2yMnyO3

...................................................................................................... 53

Bảng 3.2: Xác định hiệu suất hấp phụ As(V) trên CMF73 theo thơi gian ..... 54
Bảng 3.3: Xác định các giá trị pH của CMF73 ............................................... 55
Bảng 3.4: Xác định hiệu suất hấp phụ As(V) trên CMF73 theo pH............... 56
Bảng 3.5: Xác định dung lượng hấp phụ As(V) trên CMF73......................... 57
Bảng 3.6: Xác định hiệu suất hấp phụ trnêoxit hỗn hợp Fe2O3-Mn2O3-La2O3 ...
59
Bảng 3.7: Xác định hiệu suất hấp phụ As(V) trên LMF73 theo thơi gian...... 59
Bảng 3.8: Xác định các giá trị pH của LMF73 ............................................... 60
Bảng 3.9: Xác định hiệu suất hấp phụ As(V) trên LMF73 theo pH ............... 62
Bảng 3.10: Xác định dung lượng hấp phụ As(V) trên LMF73....................... 63


v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Đường đẳng nhiệt Langmuir và sự phụ thuộc của Cf /q vào Cf ...... 13
Hình 2.1: Sơ đồ tổng hợp mẫu oxit bằng phương pháp đốt cháy gel PVA .... 24
3+

2+

3+

Hình 3.1: Giản đồ phân tch nhiệt DTA-TGA của gel (Ce +Mn +Fe )-PVA. 36
3+

2+

3+

Hình 3.2: Giản đồ XRD của mẫu gel (Ce +Mn +Fe )-PVA nung theo nhiệt độ
......................................................................................................................... 37
3+

2+

3+

3+

2+

3+

o

Hình 3.3: Phổ EDX của mẫu gel (Ce +Mn +Fe )-PVA nung ở 700 C...... 38
Hình 3.4: Phổ FTIR của mẫu gel (Ce +Mn +Fe )-PVA nung theo nhiệt độ
......................................................................................................................... 39
Hình 3.5: Giản đồ XRD của mẫu oxit hỗn hợp x%(CeO2-Mn2O3)-y%Fe2O3 41
Hình 3.6: Giản đồ XRD của mẫu oxit hỗn hợp 70%(CeO2-Mn2O3)-30%Fe2O3
......................................................................................................................... 42
Hình 3.7: Ảnh SEM của mẫu oxit hỗn hợp 70%(CeO2-Mn2O3)-30%Fe2O3 .. 43
3+

2+

3+

Hình 3.8: Giản đồ phân tích nhiệt DTA-TGA của gel (La +Mn +Fe )-PVA
......................................................................................................................... 44
3+

2+

3+

Hình 3.9: Giản đồ XRD của mẫu gel (La +Mn +Fe )-PVA nung theo nhiệt độ
..................................................................................................................... 46
Hình 3.10: Phổ EDX của mẫu perovskit LaMn0,5Fe0,5O3 ............................... 47
3+

2+

3+

Hình 3.11: Phổ FTIR của mẫu gel (La +Mn +Fe )-PVA nung theo nhiệt độ
......................................................................................................................... 48
Hình 3.12: Giản đồ XRD của mẫu x%La2O3-y%(Mn2O3-Fe2O3) .................. 49
Hình 3.13: Giản đồ XRD mẫu oxit hỗn hợp 70%La2O3-30%(Mn2O3-Fe2O3)
......................................................................................................................... 51
Hình 3.14: Ảnh SEM của mẫu oxit hỗn hợp 70%La2O3-30%(Mn2O3-Fe2O3)51
Hình 3.15: Sư phu thuôc hiệu suất hâp phu As(V) trên CMF73 theo thời gian
......................................................................................................................... 54
Hình 3.16: Sự phụ thuộc của ΔpHi vào pHi trên CMF73 ............................... 55
Hình 3.17: Sư phu thuôc hiêu suât hâp phu As(V) vào pH trên CMF73........ 56


vi


Hình 3.18: Sư phu thuôc dung lương q vao nông đô Cf trên CMF73............. 58
Hình 3.19: Sư phu thuôc cua hiệu suất hấp phụ As(V) trên LMF73 .............. 60
theo thời gian ...................................................................................................
60
Hình 3.20: Sự phụ thuộc của ΔpHi vào pHi trên LMF73................................ 61
Hình 3.21: Sư phu thuôc hiêu suât hâp phu As(V) vào pH trên LMF73........ 62
Hình 3.22: Sư phu thuôc dung lương q vao nông đô Cf trên LMF73 ............. 63


MỞ ĐẦU
Nước là một tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá, là yếu tố không
thể thiếu đối với con người và sự sống trên Trái Đất. Ngày nay, quá trình
công nghiệp và đô thị hóa cùng với sự gia tăng dân số khá nhanh đã đòi hỏi
nguồn nước cung cấp không ngừng tăng cả về số lượng và chất lượng.
Nguồn nước sinh hoạt được khai thác chủ yếu từ nước ngầm, theo Tổ
chức Y tế thế giới (WHO), nước ngầm tại các vùng địa chất như Bangladet,
+

Tây Bengal, Trung Quốc và Việt Nam thường chứa các hóa chất như NH 4 ,
Fe, Mn, As… gây tác hại đến cơ thể con người. Đặc biệt sử dụng nguồn nước
nhiễm asen có thể gây một số bệnh hiểm nghèo như: Ung thư, tm mạch,
biến đổi gen … Do đó, trong công nghệ khai thác và xử lý nước, việc loại bỏ
các chất ô nhiễm, nhất là asen trở nên hết sức cần thiết và cấp bách.
Có nhiều phương pháp loại bỏ asen ra khỏi nguồn nước như: kết tủa,
trao đổi ion, hấp phụ… Trong đó, hấp phụ là phương pháp phổ biến và có
hiệu quả cao. Ngày nay, với sự phát triển của nhiều phương pháp tổng hợp
vật liệu mới, các vật liệu oxit được tổng hợp có kích thước nanomet đã thể
hiện vai trò to lớn trong lĩnh vực hấp phụ asen, được nhiều nhà khoa học
quan tâm nghiên cứu.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy, vật liệu hấp phụ asen có chứa các
đơn oxit mangan (MnO2, Mn2O3), oxit sắt (Fe2O3, Fe3O4), hay oxit đất hiếm
(La2O3, CeO2)... đã thể hiện hiệu quả xử lý cao. Tuy nhiên, các oxit hỗn hợp
của chúng vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu đầy đủ. Vì vậy, đề tài
“Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano hệ Fe2O3-Mn2O3-La2O3, CeO2 -Mn2O3Fe2O3 để hấp phụ asen trong nước” được thực hiện trong khuôn khổ của
một luận văn thạc sĩ khoa học. Các kết quả đạt được của đề tài sẽ góp
1


phần lựa chọn điều kiện tổng hợp vật liệu oxit hỗn hợp để ứng dụng hấp
phụ asen có trong nguồn nước sinh hoạt.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tình hình ô nhiễm asen
1.1.1. Nguồn gốc ô nhiễm asen
Trong tự nhiên, asen có trong nhiều loại khoáng vật như Realgar As4S4,
Orpoment As2S3, Asenolit As2O3, Asenopyrit FeAsS (có tới 368 dạng)... trong

2


3
3nước, asen thường ở dạng asenit hoặc asenat (AsO3 , AsO 4 ). Các hợp chất

asen methyl có trong môi trường do chuyển hóa sinh học.
Trong công nghiệp, asen có trong ngành luyện kim, xử lý quặng, sản
xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuộc da. Asen thường có mặt trong thuốc
trừ sâu, diệt nấm, diệt cỏ dại. Quá trình đô thị hoá, hiện đại hoá trong công
nghiệp, nông nghiệp đã tạo ra một lượng lớn hoá chất, cùng với chất
thải và nước thải của các khu công nghiệp và khu dân cư chưa qua xử lý thải
ra môi trường. Các nguồn chất thải ngấm qua lớp đất đá, khi đó đã làm
cho asen ở dạng khó tan chuyển thành dễ tan và đi vào nguồn nước
làm suy thoái nguồn nước ngầm.
Asen không chỉ có trong nước mà còn có trong không khí, đất, thực
phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con người. Nguyên nhân chủ yếu khiến
nước ngầm ở nhiều vùng khu vực nhiễm asen là do cấu tạo địa chất [1]. Khi
nước chảy qua các vỉa quặng chứa asen đã bị phong hoá, asen sẽ di
chuyển vào nguồn nước làm cho nồng độ của asen trong nước tăng lên. Sự
phân bố rộng rãi của nguyên tố asen được bắt đầu từ quá trình địa hóa. Điều
này có nghĩa là nồng độ của asen gia tăng khi càng xuống sâu dưới các tầng
đất hoặc mạch nước ngầm.
Các tầng nước ngầm có nồng độ asen cao thường ở độ sâu từ 20m đến
120m. Ở 20m, cấu trúc địa chất chứa nhiều đất sét pha cát trộn lẫn với
kankar. Xuống đến độ sâu 120m, đất mịn pha sét có thể chứa nồng độ
asen lên đến
550 mg/l. Ở dưới tầng đất ngầm, asen thường xuất hiện nhiều trong các
hỗn

3


hợp khoáng tạo đá (Ví dụ: oxit sắt, đất sét, hoặc hỗn hợp khoáng
sulphide). Rất nhiều asen bị kết dính trong các hỗn hợp khoáng pyrite ở lưu
vực phù sa. Đáng chú ý là trong quá trình bơm nước lên từ những khu vực
giếng sâu làm hạ thấp mực nước ngầm, oxi theo đó sẽ xâm nhập vào thúc
đẩy quá trình oxi hóa khoáng pyrite. Quá trình phản ứng oxi hóa khoáng
pyrite cũng đồng thời với việc giải phóng nguyên tố asen vào môi trường
nước [1].
Càng xuống sâu dưới các tầng địa chất của một số địa vực đã nêu, nồng
độ asen càng cao hơn. Ở trong những tầng địa chất này, phản ứng oxi hóa
đối với khoáng chất sunfua diễn ra càng mạnh. Vì thế, giải phóng một lượng
asen lớn hơn. Ở môi trường có độ ẩm càng cao, các hỗn hợp khoáng sunfua
tham gia vào quá trình phong hóa càng cao hơn. Khoáng pyrite là một trong
những điển hình của hỗn hợp khoáng kém ổn định nhất trong quá trình địa
hóa. Quá trình oxi hóa diễn ra theo phản ứng:
FeAsS + O2 + H2O → H3AsO4 + H3AsO3 + H2SO4 + FeOOH
1.1.2. Hiện trạng ô nhiễm asen trong nước ngầm
Vấn đề ô nhiễm asen trong nước sinh hoạt đang là một trong những
mối quan tâm đặc biệt trên toàn thế giới. Năm 1991, lần đầu tên phát hiện
ra hiện tượng nước ngầm ở Đài Loan chứa hàm lượng asen cao hơn têu chuẩn
quốc gia hiện hành và số người bị ảnh hưởng bởi các nguồn nước nhiễm asen
này lên đến con số 100 ngàn người, cùng với thảm hoạ nhiễm độc asen được
phát hiện trên diện rộng ở Bangladet, Mỹ, Trung Quốc, Chi Lê, Đài Loan, Hà
Lan, Canada, Hungari, Nhật Bản và Ấn Độ… Vì vậy, vấn đề ô nhiễm asen càng
trở nên vô cùng cấp thiết [64,65]. Giá trị cho phép của WHO (Tổ chức Y tế thế
giới) đối với asen trong nước uống đã giảm từ 0,05 mg/l (năm 1993) xuống
0,01 mg/l [4].
3


Ở Việt Nam, theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, trên cả
nước có nhiều vùng nhiễm asen, đặc biệt các tỉnh ở đồng bằng Bắc Bộ như Hà
Nội, Hà Nam, Hưng Yên, Vĩnh Phúc… nhiễm asen với mức độ cao [30], [31].

4


Theo thống kê của UNICEF (Quỹ Nhi đồng Liên hiệp quốc), tại Việt Nam
có khoảng 10 triệu người có nguy cơ bị bệnh do tếp xúc với asen. Qua những
số liệu thu thập được cho thấy sự ô nhiễm asen ở miền Bắc cao hơn miền
Nam. Đáng chú ý là cả vùng đồng bằng Bắc Bộ đều nằm trong tình trạng
đáng lo ngại về mức độ ô nhiễm asen.
Bảng 1.1: Số liệu báo cáo tình hình ô nhiễm asen của UNICEF năm 2004
Số
TT

Tỉnh

Số

mẫu

Mẫu có

Tỷ lệ

Mẫu có

Tỷ lệ

giếng

khảo

As>10µg/l

%

As>10µg/l

%

sát
1

An Giang

1543

240

61

25,4

10

4,2

2

Bình Phước

-

52

0

0,0

0

0

3

Cao Bằng

-

35

2

5,7

0

0

4

Đồng Tháp

7780

212

88

41,5

83

39,2

5

Gia Lai

-

293

9

3,1

1

0,3

6

Hà Nam

49000

7042

4517

73,4

3534

62,1

7

Hà Nội

-

824

414

49,3

199

23,3

8

Hà Tây

180891

1368

638

46,6

338

24,7

9

Hải Dương

57938

480

34

7,1

3

0,6

10 TP HCM

-

240

0

0,0

0

0,0

11 T.T. Huế

16560

322

17

5,3

1

0,3

12 Hưng Yên

147933

3384

700

20,7

310

9,2

13 Lâm Đồng

-

50

11

22,3

0

0,0

2722

235

0

0,0

0

0,0

14 Long An

5


15 Nam Định

42964

605

156

21,3

104

13,8

16 Ninh Bình

-

75

26

34,7

8

10,7

17 Phú Thọ

-

150

0

0,0

1

0,2

18 Quảng Nam

-

546

0

0,0

1

0,2

19 Quảng Ninh

4960

240

5

2,1

1

0,4

20 Quảng Trị

-

128

14

10,4

1

0,8

21 Tây Ninh

-

603

0

0,0

0

0,0

22 Thái Bình

136172

125

66

52,8

1

0,8

23 Thái Nguyên

-

240

7

2,9

2

0,8

24 Thanh Hóa

-

347

17

4,9

17

4,9

25 Vĩnh Phúc

-

161

0

0,0

0

0,0

Số liệu từ bảng 1.1 cho thấy: Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây (cũ), Đồng
Tháp... là những địa phương có nguồn nước ngầm bị nhiễm asen.
Nồng độ asen trong nước ngầm : 0,01 mg/l là tiêu chuẩn cho phép
nước cấp sinh hoạt QCVN 01/2009 của Bộ Y Tế [2], [22].
Theo UNICEF và WHO thì ở Việt Nam hiện nay cứ năm người thì có
một người có nguy cơ nhiễm asen trong nước. Rất nhiều nơi nhiễm asen ở
mức độ cao được phát hiện và nơi nhiễm nặng nhất là tỉnh Hà Nam. Trong
khoảng gần 1 triệu dân Hà Nam thì khoảng 300 ngàn người bị phơi nhiễm
asen.
1.1.3. Cơ chế tác hại của ô nhiễm asen
Asen có lẽ là nguyên tố duy nhất trong số các kim loại nặng và các
nguyên tố oxi-anion (asen, selen, antmon, molipden, vanadi, crom, ura, reni)

6


dễ chuyển hóa theo từng giá trị pH trong nước ngầm dưới cả điều kiện oxi
hóa lẫn điều kiện khử.

7


Asen xuất hiện trong môi trường ở các dạng oxi hóa khác nhau (-3, 0,
+3 và +5) nhưng trong nước tự nhiên chủ yếu tồn tại dạng vô cơ oxi-anion với
số oxi hóa +3 hoặc +5. Các dạng asen hữu cơ có thể được tạo ra nhờ các hoạt
động sinh học trong hầu hết nước bề mặt, còn trong nước ngầm chúng xuất
hiện khi nguồn nước bị ô nhiễm chủ yếu do công nghiệp.
Asen - một nguyên tố gây ra nhiều vấn đề khó giải quyết nhất
trong môi trường bởi vì sự di chuyển của nó trên phạm vi rộng dưới các
điều kiện oxi hóa-khử. Trong nước, thế oxi hóa-khử (Eh) và pH là hai yếu tố
điều khiển
sự phân bố các dạng biến đổi của asen. Trong điều kiện oxi hóa, asen tồn tại

o

-

dạng oxi-anion của As(V) có 4 dạng gồm H3AsO4 , H2AsO , 4HAsO

2-


4

3-

AsO4 tương ứng với khoảng pH < 2; 2-7; 7-12 và pH > 12, với các giá trị
pKa như sau:

Trong điều kiện khử, asen tồn tại ở dạng oxi-anion của As(III) có 4

8


-

dạng gồm H3AsO3, H2AsO3 , HAsO

2-

3

và AsO3

3-

với các giá trị pKa như sau:

Asen là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát
triển của con người và sinh vật khi ở một mức độ nhất định. Asen đóng vai
trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Asen
thường tồn tại dưới dạng hợp chất, chính các hợp chất của asen mới là
những chất độc cực mạnh. Các dạng hợp chất As(III) có độc tnh cao hơn
dạng As(V). Khi hàm lượng asen vượt quá mức cho phép (0,01mg/l đối với
nước sinh hoạt, nước uống) thì chúng rất nguy hiểm.

9


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×