Đánh giá khả năng xử lý đồng thời As, Cd và Pb trong điều kiện lọc qua hạt vật liệu chế tạo từ bùn thải mỏ sắt Bản Cuôn, tỉnh Bắc Kạn
Main Article Content
Abstract
Tóm tắt: Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá khả năng xử lý As, Cd và Pb trong môi trường nước thông qua thí nghiệm hấp phụ dạng cột của vật liệu SBC2-400 chế tạo từ bùn thải mỏ sắt Bản Cuôn, tỉnh Bắc Kạn. Cột vật liệu có đường kính trong 3 cm, chiều dài 11,5 cm, dung tích 60 ml và khối lượng vật liệu được chèn 50g, với điều kiện dòng chảy liên tục theo chiều hướng lên trên, tốc độ dòng chảy 2 ml/phút. Hai thí nghiệm hấp phụ dạng cột được tiến hành đồng thời và liên tục trong 25 ngày với hàm lượng As, Cd, Pb ban đầu lần lượt là: 1,0; 0,5; 20 mg/l và 0,4; 0,1; 0,6 mg/l. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu suất xử lý As, Cd, Pb của vật liệu SBC2-400 đối với 2 thí nghiệm cột lần lượt dao động trong khoảng 70,0 - 83,2; 9,8 - 56,3; 97,0 - 98,6 % và 53,1 - 76,1; 4,3 - 31,0; 43,9 - 63,9 %. Hàm lượng Pb trong dung dịch đầu ra đạt mức hàm lượng cho phép đối với nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT. Hàm lượng As và Cd đều vượt quá mức giới hạn cho phép trong QCVN40:2011. Để nước thải đầu ra đạt quy chuẩn môi trường, cần kết hợp với các công nghệ xử lý hoặc tăng khối lượng hạt vật liệu.
Từ khóa: Biến tính, bùn thải mỏ sắt, hấp phụ, kim loại nặng, loại bỏ, nước thải.
References
[1] H.M. Chen, Q. Lin, C.R. Zheng, Interaction of Pb and Cd in soil-water-plantsystem and its mechanism: II Pb-Cd interaction in rhizosphere, Pedosphere 8 (1998) 237-244.
[2] P.L. Smedley, D.G.Kinniburgh, A review of the source, behaviour, and distribution of arsenic in natural waters, Applied Geochemistry 17(5) (2002) 517–568.
[3] D.B. Johnson, K.B. Hallberg, Acid mine drainage remediation options: A review, Science of the Total Environment 338(1) (2005) 3–14.
[4] J.H. Kyle, P.L. Breuer, K.G. Bunney, R.P. Leysier, P.M. May, “Review of trace toxic elements (Pb, Cd, Hg, As, Sb, Bi, Se, Te) and their deportment “, in gold processing Part 1: Mineralogy, aqueous chemistry, and toxicity, Hydrometallurgy 107 (2011) 91-100.
[5] S. Tamaki, W.T. Frankenberger, A review and synthesis Environmental Biochemistry of Arsenic, Reviews of Environmental Contamination and Toxicology 124 (1992) 79-110.
[6] K. Steenland, P. Boffetta, Lead and cancer in humans: where are we now?, American Journal of Industrial Medicine 38 (2000) 295-299.
[7] S. Satarug, H.G. Scott, A.S. Mary, A.S. Donald, Cadmium, environmental exposure, and health outcomes, Environmental health perspectives 118 (2010) 182-190.
[8] T.F. Lin, J.K. Wu, Adsorption of arsenite and arsenate within activated alumina grains: equilibrium and kinetics, Water Resources 35 (8) (2001) 2049-2057.
[9] Y. Zhang, M. Yang, X. Huang, Arsenic (V) removal with a Ce(IV)-doped iron oxide adsorbent, Chemosphere 51 (2003) 945-952.
[10] E. Korngold, N. Belayev, L. Aronov, Removal of arsenic from drinking water by anion exchange, Desalination 141 (2001) 81-84.
[11] J. Kim, M.M. Benjamin, Modeling a novel ion exchange process for arsenic and nitrate removal, Water Resources 38 (2004) 2053-2062.
[12] I.A. Katsoyiannis, A.I. Zouboulis, Removal of arsenic from contaminated water sources by sorption onto iron-coated polymeric materials, Water Resources 36 (2002) 5145-5155.
[13] J.G. Hering, P.J. Chen, J.A. Wilkie, M. Elimelech, Arsenic removal from drinking water during coagulation, Journal of Environmental Engineering 8 (1997) 800-807.
[14] H. Patel, R.T. Vashi, COD and BOD removal from wastewater using nautrally prepared adsorbents and their activation forms using sulphuric acid. (Eds.H.A. Aziz and A. Mojiri). In Wastewater engineering: advance wastewater treatment systems International Journal of Scientific Research Books (2014) 31-40.
[15] A. Maiti, S. Dasgupta, J.K. Basu, S. De, Adsorption of arsenite using natural laterite as adsorbent, Separation and Purification Technology 55 (2007) 350-359.
[16] R. Han, L. Zou, X. Zhao, Y. Xu, F. Xu, Y. Li, Y. Wang, Characterization and properties of iron oxide-coated zeolite as an adsorbent for removal of copper (II) from solution in fixed bed column, Chemical Engineering Journal 149(1) (2009) 123-131.
[17] K.G. Bhattacharyya, S.S. Gupta, Adsorption of a few heavy metals on natural and modified kaolinite and montmorillonite: a review, Advances in Colloid and Interface Science 140(2) (2008) 114-131.
[18] H. Liu, T. Chen, R.L. Frost, An overview of the role of goethite surfaces in the environment, Chemosphere 103 (2014) 1-11.
[19] N.T. Minh, Hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ bauxit Bảo Lộc và định hướng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm nước thải, Tạp chí các Khoa học về Trái đất 33 (2011) 231-237.
[20] D.Đ. Hùng, N.T. Minh, N.T. Thu, C.S. Thắng, L.T.P. Dung, Kết quả nghiên cứu bước đầu về khả năng sử dụng bùn thải mỏ than Bình Minh và Khe Chàm vào việc chế tạo vật liệu hấp phụ kim loại nặng trong xử lý ô nhiễm môi trường nước, Tạp chí Địa chất 340(A) (2014) 79-90.
[21] D.Đ. Hùng và N.T. Minh, Nghiên cứu hấp phụ Zn (II) dạng cột của hạt vật liệu BVNQ chế tạo từ đuôi thải quặng bauxit Bảo Lộc, Tạp chí các Khoa học về Trái đất, 33(3Đ) (2011) 591-598.
[22] N.N. Minh, P.V. Quang, D.T.N. Than, N.T. Huong, Technical analysis application of electrodynamics to determine surface charge density of some minerals in the soil, Soil Science 43 (2014).
[23] S. Chotpantarat, S.K. Ong, C. Sutthirat, K. Osathaphan, Competitive sorption and transport of Pb2+, Ni2+, Mn2+, and Zn2+ in lateritic soil columns, Journal of Hazardous Materials 190 (2011) 391-396.
[24] M. Jiang, Q. Wang, X. Jin, Z. Chen, Removal of Pb (II) from aqueous solution using modified and unmodified kaolinite clay, Journal of Hazardous Materials 170 (2009) 332-339.
[25] Y. Glocheux, M.M. Pasarín, A.B. Albadarin, S.J. Allen, G.M. Walker, Removal of arsenic from groundwater by adsorption onto an acidified laterite by-product, Chemical Engineering Journal 228 (2013) 565-574.
[26] P.K. Raul, R.R. Devi, I.M. Umlong, A.J. Thakur, S. Banerjee, V. Veer, Iron oxide hydroxide nanoflower assisted removal of arsenic from water, Materials Research Bulletin 49 (2014) 360.
[27] N.T. Minh, Nghiên cứu chế tạo sản phẩm hấp phụ trên cơ sở nguyên liệu khoáng tự nhiên bazan, đá ong, đất sét để xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng và asen, KC02.25/06-10 (2011).
[28] S.T. Bosso, J. Enzweiler, Evaluation of heavy metal removal from aqueous solution onto scolecite, Water Research 36(19) (2002) 4795-4800.
[29] Ö. Yavuz, Y. Altunkaynak, F. Güzel, Removal of copper, nickel, cobalt and manganese from aqueous solution by kaolinite, Water Research 37(4) (2003) 948-952.
[30] W. Jiang, và nnk, Arsenate and cadmium co-adsorption and co-precipitation on goethite, Journal of Hazardous Materials 262 (2013) 55-63.
[31] L.S. Chính, M.T. Nhuận, N.X. Hải, N.T. Hải, D.N. Thăng, N.T. Giang, T.D. Quy, N.T.H. Hà, Đánh giá khả năng xử lý kim loại nặng trong nước sử dụng vật liệu chế tạo từ bùn thải mỏ sắt chế biến sắt, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, 32(1S) (2016) 45 -52.
[2] P.L. Smedley, D.G.Kinniburgh, A review of the source, behaviour, and distribution of arsenic in natural waters, Applied Geochemistry 17(5) (2002) 517–568.
[3] D.B. Johnson, K.B. Hallberg, Acid mine drainage remediation options: A review, Science of the Total Environment 338(1) (2005) 3–14.
[4] J.H. Kyle, P.L. Breuer, K.G. Bunney, R.P. Leysier, P.M. May, “Review of trace toxic elements (Pb, Cd, Hg, As, Sb, Bi, Se, Te) and their deportment “, in gold processing Part 1: Mineralogy, aqueous chemistry, and toxicity, Hydrometallurgy 107 (2011) 91-100.
[5] S. Tamaki, W.T. Frankenberger, A review and synthesis Environmental Biochemistry of Arsenic, Reviews of Environmental Contamination and Toxicology 124 (1992) 79-110.
[6] K. Steenland, P. Boffetta, Lead and cancer in humans: where are we now?, American Journal of Industrial Medicine 38 (2000) 295-299.
[7] S. Satarug, H.G. Scott, A.S. Mary, A.S. Donald, Cadmium, environmental exposure, and health outcomes, Environmental health perspectives 118 (2010) 182-190.
[8] T.F. Lin, J.K. Wu, Adsorption of arsenite and arsenate within activated alumina grains: equilibrium and kinetics, Water Resources 35 (8) (2001) 2049-2057.
[9] Y. Zhang, M. Yang, X. Huang, Arsenic (V) removal with a Ce(IV)-doped iron oxide adsorbent, Chemosphere 51 (2003) 945-952.
[10] E. Korngold, N. Belayev, L. Aronov, Removal of arsenic from drinking water by anion exchange, Desalination 141 (2001) 81-84.
[11] J. Kim, M.M. Benjamin, Modeling a novel ion exchange process for arsenic and nitrate removal, Water Resources 38 (2004) 2053-2062.
[12] I.A. Katsoyiannis, A.I. Zouboulis, Removal of arsenic from contaminated water sources by sorption onto iron-coated polymeric materials, Water Resources 36 (2002) 5145-5155.
[13] J.G. Hering, P.J. Chen, J.A. Wilkie, M. Elimelech, Arsenic removal from drinking water during coagulation, Journal of Environmental Engineering 8 (1997) 800-807.
[14] H. Patel, R.T. Vashi, COD and BOD removal from wastewater using nautrally prepared adsorbents and their activation forms using sulphuric acid. (Eds.H.A. Aziz and A. Mojiri). In Wastewater engineering: advance wastewater treatment systems International Journal of Scientific Research Books (2014) 31-40.
[15] A. Maiti, S. Dasgupta, J.K. Basu, S. De, Adsorption of arsenite using natural laterite as adsorbent, Separation and Purification Technology 55 (2007) 350-359.
[16] R. Han, L. Zou, X. Zhao, Y. Xu, F. Xu, Y. Li, Y. Wang, Characterization and properties of iron oxide-coated zeolite as an adsorbent for removal of copper (II) from solution in fixed bed column, Chemical Engineering Journal 149(1) (2009) 123-131.
[17] K.G. Bhattacharyya, S.S. Gupta, Adsorption of a few heavy metals on natural and modified kaolinite and montmorillonite: a review, Advances in Colloid and Interface Science 140(2) (2008) 114-131.
[18] H. Liu, T. Chen, R.L. Frost, An overview of the role of goethite surfaces in the environment, Chemosphere 103 (2014) 1-11.
[19] N.T. Minh, Hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ bauxit Bảo Lộc và định hướng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm nước thải, Tạp chí các Khoa học về Trái đất 33 (2011) 231-237.
[20] D.Đ. Hùng, N.T. Minh, N.T. Thu, C.S. Thắng, L.T.P. Dung, Kết quả nghiên cứu bước đầu về khả năng sử dụng bùn thải mỏ than Bình Minh và Khe Chàm vào việc chế tạo vật liệu hấp phụ kim loại nặng trong xử lý ô nhiễm môi trường nước, Tạp chí Địa chất 340(A) (2014) 79-90.
[21] D.Đ. Hùng và N.T. Minh, Nghiên cứu hấp phụ Zn (II) dạng cột của hạt vật liệu BVNQ chế tạo từ đuôi thải quặng bauxit Bảo Lộc, Tạp chí các Khoa học về Trái đất, 33(3Đ) (2011) 591-598.
[22] N.N. Minh, P.V. Quang, D.T.N. Than, N.T. Huong, Technical analysis application of electrodynamics to determine surface charge density of some minerals in the soil, Soil Science 43 (2014).
[23] S. Chotpantarat, S.K. Ong, C. Sutthirat, K. Osathaphan, Competitive sorption and transport of Pb2+, Ni2+, Mn2+, and Zn2+ in lateritic soil columns, Journal of Hazardous Materials 190 (2011) 391-396.
[24] M. Jiang, Q. Wang, X. Jin, Z. Chen, Removal of Pb (II) from aqueous solution using modified and unmodified kaolinite clay, Journal of Hazardous Materials 170 (2009) 332-339.
[25] Y. Glocheux, M.M. Pasarín, A.B. Albadarin, S.J. Allen, G.M. Walker, Removal of arsenic from groundwater by adsorption onto an acidified laterite by-product, Chemical Engineering Journal 228 (2013) 565-574.
[26] P.K. Raul, R.R. Devi, I.M. Umlong, A.J. Thakur, S. Banerjee, V. Veer, Iron oxide hydroxide nanoflower assisted removal of arsenic from water, Materials Research Bulletin 49 (2014) 360.
[27] N.T. Minh, Nghiên cứu chế tạo sản phẩm hấp phụ trên cơ sở nguyên liệu khoáng tự nhiên bazan, đá ong, đất sét để xử lý nước thải ô nhiễm kim loại nặng và asen, KC02.25/06-10 (2011).
[28] S.T. Bosso, J. Enzweiler, Evaluation of heavy metal removal from aqueous solution onto scolecite, Water Research 36(19) (2002) 4795-4800.
[29] Ö. Yavuz, Y. Altunkaynak, F. Güzel, Removal of copper, nickel, cobalt and manganese from aqueous solution by kaolinite, Water Research 37(4) (2003) 948-952.
[30] W. Jiang, và nnk, Arsenate and cadmium co-adsorption and co-precipitation on goethite, Journal of Hazardous Materials 262 (2013) 55-63.
[31] L.S. Chính, M.T. Nhuận, N.X. Hải, N.T. Hải, D.N. Thăng, N.T. Giang, T.D. Quy, N.T.H. Hà, Đánh giá khả năng xử lý kim loại nặng trong nước sử dụng vật liệu chế tạo từ bùn thải mỏ sắt chế biến sắt, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, 32(1S) (2016) 45 -52.