Asen trong môi trường nước thường tồn tại ở hóa trị 3 (As4O6) và oxit asen hóa trị 5 (As4O10). Khi tiếp xúc với cơ thể con người, asen thường gây ra các bệnh như ung thư, phổi, bàng quang, gây tổn thương đường tiêu hóa, tim, rối loạn mạch máu,… Hiện có nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ asen. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào đặc tính nguồn nước, khối lượng, nồng độ, điều kiện thực tế,.. Dưới đây là 6 cách loại bỏ asen trong nước, mời các bạn cùng tham khảo.
Những cách loại bỏ asen trong nước
Dưới đây là một số phương pháp được ứng dụng để loại bỏ asen ra khỏi nước.
Sử dụng phương pháp kết tủa – keo tụ – lắng
Phương pháp này dùng hóa chất để “kéo” asen ra khỏi nước, biến chúng thành cặn, sau đó lắng xuống và loại bỏ. Đây là cách phổ biến, hiệu quả, chi phí hợp lý để xử lý asen trong nước ngầm và nước sinh hoạt.
Quy trình thực hiện như sau:
- Kết tủa: Trước tiên, người ta cho vào nước một số hóa chất (như vôi, phèn nhôm, muối sắt…) để tạo phản ứng hóa học. Các hóa chất này sẽ biến đổi asen từ dạng hòa tan khó xử lý thành hợp chất không tan, có thể loại bỏ được.
- Keo tụ: Sau khi kết tủa hình thành, các hạt cặn thường rất nhỏ và lơ lửng. Lúc này, chất keo tụ (như PAC hoặc phèn sắt) sẽ được thêm vào để gom các hạt nhỏ lại thành bông cặn lớn hơn, dễ dàng tách ra khỏi nước.
- Lắng: Cuối cùng, bông cặn chứa asen được cho lắng xuống đáy bể, phần nước trong bên trên sẽ được tách ra để xử lý tiếp hoặc sử dụng.
Sử dụng phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ dựa trên nguyên tắc cho nước có chứa asen đi qua các vật liệu có khả năng “giữ chặt” asen trên bề mặt của chúng. Các vật liệu thường dùng là than hoạt tính, zeolit, cát phủ oxit sắt, nhôm oxit hay vật liệu tổng hợp chuyên dụng. Khi tiếp xúc, các phân tử asen sẽ bám vào bề mặt vật liệu thay vì còn lơ lửng trong nước.
Quy trình xử lý thường gồm các bước:
- Tiền xử lý nước: loại bỏ cặn thô, điều chỉnh pH phù hợp để tăng hiệu quả hấp phụ.
- Cho nước tiếp xúc với vật liệu hấp phụ: thông qua bể lọc hoặc cột hấp phụ.
- Lưu giữ asen trên bề mặt vật liệu: asen bị giữ lại, còn nước sạch tiếp tục chảy qua.
- Tái sinh hoặc thay thế vật liệu: khi vật liệu bão hòa, cần rửa hoặc thay mới để duy trì hiệu quả.
Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao, dễ vận hành, chi phí hợp lý và có thể áp dụng cho cả quy mô hộ gia đình lẫn công nghiệp.
Sử dụng phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion hoạt động dựa trên nguyên lý: cho nước đi qua lớp hạt nhựa trao đổi ion (resin). Các hạt nhựa này mang điện tích và có khả năng bắt giữ ion Asen (As³⁺, As⁵⁺) trong nước, đồng thời nhả ra những ion vô hại khác như Cl⁻, OH⁻ hoặc Na⁺.
Quy trình cơ bản:
Nước chứa asen được dẫn qua cột lọc chứa nhựa trao đổi ion.
- Các ion asen trong nước sẽ bám vào bề mặt nhựa, đồng thời nhựa sẽ giải phóng ra các ion khác (như Cl⁻) để thay thế.
- Nhờ đó, nồng độ asen trong nước giảm xuống, nước sau xử lý đạt chuẩn an toàn cho sinh hoạt hoặc sản xuất.
- Khi nhựa đã bão hòa, sẽ tiến hành tái sinh bằng dung dịch muối (NaCl) hoặc hóa chất phù hợp, giúp nhựa lấy lại khả năng trao đổi và tiếp tục sử dụng.
Phương pháp trao đổi ion là giải pháp phù hợp để xử lý Asen trong nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, nhưng cần thiết kế hệ thống hợp lý và kết hợp với các bước tiền xử lý khác để đạt hiệu quả cao.
Sử dụng phương pháp lọc màng (RO, Nano, UF)
Nếu mục tiêu chính là xử lý asen trong nước thì RO là lựa chọn tối ưu, NF có thể dùng khi nồng độ asen thấp và muốn giữ khoáng, còn UF chỉ nên coi là bước tiền xử lý trước khi dùng các công nghệ khác.
Các công nghệ lọc màng (RO, Nano, UF) đều có khả năng loại bỏ asen khỏi nước, nhưng hiệu quả khác nhau:
- Màng RO (Thẩm thấu ngược): Đây là phương pháp hiệu quả nhất, có thể loại bỏ 90–99% asen trong nước, kể cả dạng As(III) và As(V). Nhờ kích thước lỗ lọc siêu nhỏ (0,0001 micron), RO gần như loại bỏ hoàn toàn các ion kim loại nặng, muối khoáng dư thừa và tạp chất.
- Màng Nano (NF): Hiệu quả loại bỏ asen thấp hơn RO, thường đạt 70–90%. NF phù hợp hơn cho xử lý nước có nồng độ asen không quá cao, đồng thời vẫn giữ lại một phần khoáng chất có lợi cho sức khỏe.
- Màng UF (Siêu lọc): UF chủ yếu loại bỏ cặn lơ lửng, vi khuẩn, virus và chất hữu cơ có kích thước lớn. Do kích thước lỗ lọc khoảng 0,01 micron, UF hầu như không loại bỏ được asen dưới dạng ion hòa tan.
Sử dụng phương pháp Oxy hóa kết hợp lọc
Phương pháp oxy hóa – lọc loại bỏ asen dựa trên nguyên lý:
- Chuyển đổi As(III) thành As(V) bằng oxy hóa.
- Kết hợp với quá trình tạo bông sắt/mangan để hấp phụ asen.
- Loại bỏ hoàn toàn asen thông qua lắng và lọc.
Quy trình oxy hóa kết hợp lọc để loại bỏ asen (As) một cách dễ hiểu như sau:
Bước 1: Oxy hóa
- Trong nước ngầm, asen thường tồn tại ở hai dạng chính: As(III) (dạng độc hơn, khó xử lý) và As(V) (dễ loại bỏ hơn).
- Trước tiên, ta bổ sung các chất oxy hóa như clo, kali permanganat (KMnO₄), ozone hoặc sục khí.
- Quá trình này sẽ chuyển As(III) → As(V), đồng thời tạo ra các oxit/hydroxit kim loại (như sắt, mangan) có khả năng hấp phụ asen.
Bước 2: Keo tụ – tạo bông (nếu có sắt/mangan trong nước)
- Khi sắt hoặc mangan bị oxy hóa, chúng tạo thành kết tủa dạng bông (Fe(OH)₃, MnO₂).
- Những bông cặn này sẽ kéo theo và hấp phụ asen, giúp quá trình loại bỏ hiệu quả hơn.
Bước 3: Lắng và lọc
- Nước sau khi oxy hóa được đưa qua bể lắng hoặc trực tiếp qua cột lọc cát, than hoặc vật liệu chuyên dụng.
- Tại đây, các cặn chứa asen sẽ bị giữ lại.
- Asen tồn tại ở dạng As(V) dễ dàng bị hấp phụ lên bề mặt các hạt lọc (đặc biệt là khi có mặt sắt/mangan).
Bước 4: Hoàn thiện và khử trùng: Sau khi qua hệ thống lọc, nước được khử trùng bằng clo, ozone hoặc tia UV để đảm bảo an toàn khi cấp cho sinh hoạt.
Sử dụng Phương pháp sinh học
Đây là phương pháp tận dụng vi sinh vật để chuyển hóa asen từ dạng độc hại sang dạng ít độc hơn, hoặc tạo thành kết tủa không tan để dễ dàng tách ra khỏi nước.
Cơ chế chính gồm:
- Vi khuẩn oxy hóa asen: chuyển As(III) (dạng độc hơn) thành As(V) (ít độc hơn), sau đó As(V) có thể dễ dàng bị hấp phụ lên bùn, vật liệu lọc hoặc tạo kết tủa.
- Vi khuẩn khử asen: trong điều kiện yếm khí, một số vi sinh vật có thể khử hợp chất chứa asen, giúp cố định asen trong bùn hoặc khoáng chất.
- Tích hợp vào bể sinh học: thường kết hợp với các công nghệ như bể lọc sinh học, biofilter hoặc màng sinh học để tăng hiệu quả.
- Ưu điểm của phương pháp này là thân thiện với môi trường, chi phí vận hành thấp, nhưng hạn chế ở chỗ cần kiểm soát tốt điều kiện sống của vi sinh vật (oxy, pH, dinh dưỡng).
Nói một cách dễ hiểu: vi sinh vật sẽ “ăn” và biến đổi asen thành dạng dễ loại bỏ hơn, giúp làm sạch nước mà không phải dùng quá nhiều hóa chất.
Kết hợp nhiều phương pháp
Ngoài ra. để mang lại hiệu quả cao, nhiều nơi chọn cách kết hợp cùng lúc nhiều phương pháp để loại bỏ asen ra khỏi nước như sau:
- Oxy hóa + keo tụ – lắng – lọc: Dùng chất oxy hóa (như clo, KMnO₄, ozone) để chuyển As(III) thành As(V), sau đó cho chất keo tụ (phèn nhôm, PAC, sắt) để tạo bông cặn cuốn theo asen, rồi lắng và lọc loại bỏ.
- Oxy hóa + hấp phụ: Sau khi oxy hóa, dùng vật liệu hấp phụ như than hoạt tính biến tính, quặng mangan, cát phủ oxit sắt… để giữ lại asen.
- Trao đổi ion + lọc hấp phụ: Kết hợp cột trao đổi ion để loại bỏ asen và bước lọc hấp phụ để tăng độ sạch.
- Màng lọc (RO, Nano) + tiền xử lý oxy hóa/keo tụ: Màng lọc cho hiệu quả cao nhưng dễ tắc, vì vậy thường đi kèm xử lý tiền đề để giảm tải.
Trên đây là một số thông tin về một số cách loại bỏ asen ra khỏi nước. Nếu bạn đang có nhu cầu tư vấn thiết kế, lắp đặt hệ thống xử lý nước cho nhà máy, cơ sở của mình, hãy liên hệ trực tiếp Zalo/Hotline: 0938.857.768 để được tư vấn thông tin cụ thể.
