Nhiễm độc asen trong nước ngầm, được xem là một cuộc khủng hoảng môi trường chưa từng có trong lịch sử thế giới hiện đại. Ô nhiễm asen theo diện rộng đã gây ngộ độc đến số lượng lớn dân chúng. Một nghiên cứu năm 2007 cho thấy có  trên 137.000.000 người ở hơn 70 quốc gia có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễm độc asen trong nước ăn uống điển hình là: Ấn Độ, Đài Loan, Achentina, Trung Quốc, Mehico, Thái Lan, Chile, Bangladesh, Mỹ, Campuchia, Việt Nam… Năm 2002 các nhà khoa học viện Công nghệ Massachusetts đã dự đoán trên toàn thế giới có khoảng 1,2 triệu trường hợp tăng sắc tố da, 600.000 trường hợp mắc chứng dày biểu bì và sừng hóa da, 125.000 trường hợp ung thư da và 3.000 người chết mỗi năm do ung thư các cơ quan nội tạng liên quan đến việc ăn uống nước có chứa hàm lượng asen cao.

Ô nhiễm asen trong nước ngầm (nguồn nước đặc biệt quan trọng cung cấp nước cho người dân) ở Việt Nam là vấn đề đã được khẳng định. Theo đánh giá của WHO, khoảng trên 15 triệu người Việt Nam (gần 1/5 dân số) có thể phải đối mặt với nguy cơ tiềm tàng về nhiễm độc asen do sử dụng các nguồn nước ô nhiễm không được xử lý triệt để. Mức độ ô nhiễm đặc biệt cao ở các tỉnh Hà Nam, Hà Nội, Hưng Yên, Hà Tây, Vĩnh Phúc, Long An, Đồng Tháp, An Giang và Kiên Giang… Do đó, việc loại bỏ asen và các kim loại nặng trong nước ăn uống trở thành nhu cầu cấp thiết, đòi hỏi phải có một giải pháp về công nghệ có hiệu quả. phù hợp với thực tiễn của Việt Nam và có tính khả thi cao.

Trong các kỹ thuật sử dụng để loại bỏ asen, hấp phụ được đánh giá là kỹ thuật phổ biến có hiệu quả cao trongHóa chất xử lý nước. Hàng loạt chất hấp phụ mới được phát triển nhằm nâng cao hiệu quả loại bỏ các chất gây ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong nước đặc biệt là asen. Chất hấp phụ nanocomposite được quan tâm đặc biệt vì chúng kết hợp được bản chất và ưu thế của từng cấu tử nhất là các cấu tử có kích thước nano. Chúng đại diện cho một sự thay thế hấp dẫn, là một chất hấp phụ xúc tác với hoạt tính cao và chọn lọc theo hướng phù hợp với một tác nhân nào đó. Các chất hấp phụ mới tiên tiến có thành phần, cấu trúc, chức năng và đặc tính đặc biệt được nghiên cứu áp dụng trong Hóa chất xử lý nước nhiễm asen.

Tại Việt Nam việc nghiên cứu loại bỏ asen cho nước sinh hoạt đã bắt đầu từ lâu, nhưng nói chung chúng ta chưa có một công nghệ và vật liệu nào tỏ ra có ưu thế vượt trội trong việc xử lý asen cả ở quy mô gia đình cũng như quy mô công nghiệp. Công nghệ chủ yếu vẫn là oxy hoá cộng kết tủa – lắng lọc đồng thời với quá trình xử lý mangan và sắt có sẵn trong nước ngầm. Đây là một công nghệ cổ điển, hiệu quả loại bỏ asen thấp, sự can thiệp của các tác nhân oxy hoá đôi khi không đem lại kết quả mong muốn.

Đi tìm lời giải cho bài toán xử lý asen, gần đây, các nhà khoa học thuộc phòng Hóa vô cơ – Viện Hóa học đã nghiên cứu chế tạo thành công hệ thốngHóa chất xử lý nước nhiễm Asen và kim loại nặng sử dụng công nghệ Nano VAST, trong đó có sử dụng 2 loại vật liệu hấp phụ asen tiên tiến chế tạo trong nước là NC-F20 và NC-MF. Đây là kết quả nghiên cứu của đề tài “Hoàn thiện công nghệ và chế tạo thiết bịHóa chất xử lý nước nhiễm asensử dụng vật liệu hấp phụ hiệu năng cao NC-F20 cho vùng nông thôn Hà Nam” thuộc Chương trình mục tiêu quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn, do KSC. Phạm Văn Lâm – Phòng Hóa vô cơ – Viện Hóa học làm chủ nhiệm.

Vật liệu hấp phụ asen hiệu năng cao NC-F20

Vật liệu hấp phụ asen NC–F20 là vật liệu Nanocomposite – Magnetite. Đây là loại vật liệu lai tổ hợp giữa oxit sắt từ kích thước nano với carbon hoạt tính trên nền montmorillonite. NC-F20 có màu nâu đen đến nâu đỏ; có khả năng hấp phụ cả hai dạng As(III) và As(V) dung lượng hấp phụ tĩnh đạt Q_max = 30-35 g As(V)/kg vật liệu, ngoài ra vật liệu còn có khả năng hấp phụ hàng loạt các ion khác như Cu, Pb, Hg, Cr,…; thời gian tiếp xúc ngắn (10-15 phút) trở lực thủy lực thấp.

Vật liệu xúc tác oxy hóa hấp phụ nanocomposite oxit phức hợp Mn-Fe (NC-MF)

Đây là vật liệu lai tổ hợp giữa oxit phức hợp Mn- Fe dạng vô định hình với carbon hoạt tính trên nền montmorillonite. Vật liệu thể hiện tính năng xúc tác oxy hóa và hấp phụ đồng thời. NC-MF có khả năng hấp phụ cả hai loại As(III) và As(V), Dung lượng hấp phụ tĩnh Q_max = 100-120gAs(III) / kg, vật liệu có khả năng hấp phụ các ion kim loại khác: Fe, Cu, Pb, Cr…; tốc độ hấp phụ tương đối cao (20 phút tiếp xúc).

Cả hai vật liệu (Nc-F20 và NC-MF) đều có thời gian sống cao khi làm việc liên tục, dễ sử dụng, dễ loại bỏ khi vật liệu hết tác dụng, rất thích hợp với các hệ thống nhỏ nhất là quy mô hộ gia đình, cơ quan xí nghiệp, chi phí hoạt động thấp và thân thiện với môi trường.

Dạng asen phổ biến trong nước ngầm là As(III), chúng có độc tính cao và rất khó loại bỏ. Thông thường cần phải oxy hóa As(III) thành As(V) bằng các tác nhân hóa học như O₂, ozon, H₂O₂, KMnO₄, Cl₂ … Điều đó dẫn đến phức tạp hóa và chi phí cao cho hệ thống tiền oxy hóa. Việc chế tạo thành công vật liệu xúc tác oxy hóa hấp phụ NC -MF đã giải quyết triệt để vướng mắc này.

Công nghệ NanoVAST (Tổ hợp vật liệu NC-MF và NC-F20 kết nối với các kỹ thuật khác)

Trong công nghệ NanoVAST, một hệ thống tiền xử lý theo kỹ thuật thông thường được lắp đặt trước hệ thống hấp phụ. Nhiệm vụ của hệ thống này là bão hòa oxy không khí nhằm tách loại triệt để Fe, Mn… và qua đó giảm tối đa nồng độ asen và các chất rắn lơ lửng. Hiệu quả làm việc của hệ thống này là rất quan trọng nhằm giảm tải và chống làm bẩn các chất hấp phụ. Tùy theo từng nguồn nước hệ thống này có thể được thiết kế khác nhau.

Tổ hợp vật liệu NC-MF và NC-F20 có ưu điểm nổi trội là hấp phụ với tốc độ nhanh với dung lượng rất cao, khi cân bằng nồng độ asen trong nước nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép (10 ppb).

Việc ghép nối hệ thống tiền xử lý với hệ thống lọc nano trên nền vật liệu NC-F20 và NC-MF cho phép kéo dài thời gian làm việc do nồng độ asen đầu vào của cột hấp phụ NC-F20 giảm, tăng thời gian sống của NC-MF và NC-F20 và làm giảm giá thành.

Hệ thống Nano Vast ban đầu đã được triển khai ứng dụng vào thực tiễn tại trạm xá xã Nhân Khang – Lý Nhân – Hà Nam, có khả năng loại bỏ asen từ 200 ppb xuống dưới 5 ppb (tiêu chuẩn là 10 ppb) với công suất xử lý 1,5m3/h đạt tiêu chuẩn về asen trong nước ăn uống. Hệ thống được thiết kế dạng modul chuẩn nhằm  lắp ghép dễ dàng, điều khiển hệ thống theo hai chế độ: tự động hoàn toàn hoặc bằng tay. Đến nay hệ thống Nano Vast đã được triển khai và nhân rộng tại nhiều địa bàn trong cả nước với các công suất là 0,8m³/h, 1,2m³/h và 1,5m³/h.

Hệ thống NanoVAST hiện được thiết kế tương đối chuyên nghiệp với những ưu điểm nổi bật như không dùnghóa chất xử lý nước , điều khiển hoàn toàn tự động hoặc bán tự động, giảm đến mức tối đa can thiệp của các thao tác vận hành. Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn nước ăn uống với hàm lượng asen < 5μg/l (tiêu chuẩn nồng độ asen an toàn là: <10μg/l). Hệ thống có hình thức đẹp, cấu trúc chắc chắn. Có thể sử dụng rộng rãi ở quy mô cụm gia đình cơ quan xí nghiệp, trường học, bệnh viện …

KSC. Phạm Văn Lâm cho biết, việc kết nối Nano VAST với hệ thống tiền xử lý thông thường (oxy hóa, lắng, lọc) có một nhược điểm là hệ thống vẫn sinh ra nhiều cặn rắn (trong bể lắng) chứa nồng độ cao của asen và chi phí sẽ tăng lên do tốn thiết bị (thiết bị lắng. thiết bị lọc thô và vật liệu CIM…). Hiện nay, với mong muốn hạn chế các nhược điểm trên, nhóm nghiên cứu đang phát triển công nghệ theo hướng kết nối công nghệ NanoVAST với SAR (Subterranean Arsenic Removal), với ý tưởng là chuyển toàn bộ quá trình oxy hóa và lọc thực hiện trên mặt đất như đang tiến hành theo cách thông thường vào tầng nước ngầm. Tầng nước ngầm dưới lòng đất được sử dụng như một hệ thống phản ứng sinh hóa tự nhiên. Lợi thế lớn nhất của việc kết hợp này là không phải xử lý bùn, không sử dụng hóa chất, đơn giản và dễ dàng vận hành, chi phí vốn và chi phí hoạt động nhỏ. Việc thực hiện thành công ý tưởng này sẽ mở ra một hướng mới đầy tiềm năng trong lĩnh vực hóa chất xử lý nước đảm bảo vệ sinh an toàn cho cộng đồng, đặt nền móng cho một công nghệ linh hoạt, hiệu quả cao, an toàn và thân thiện với môi trường.

-Hổn hợp với CuSO4 làm chất cầm màu cho phẩm trực tiếp.

– Đối với các hóa chất nguy hiểm thì chỉ nên để tại nơi làm việc số lượng vừa đủ cho yêu cầu sử dụng trong ca. Số còn lại sẽ được bảo quản trong kho. Kho hóa chất phải đảm bảo được yêu cầu an toàn cho thủ kho, cho những người làm việc ở gần và không gây ô nhiễm môi trường.

– Nhìn chung, một nhà kho an toàn và an ninh cần phải có vị trí thích hợp với các lối đi thuận tiện. Nếu nhà kho ở trong một tổng kho, nó cần phải được tách rời khỏi các kho khác. Vị trí của nhà kho phải tính toán đến khả năng gây ô nhiễm từ việc rò rỉ hoặc tràn đổ hóa chất. Nhà kho phải được đặt xa khu nhà ở và nguồn nước bề mặt như sông, suối và chỗ chứa nước cung cấp cho nhu cầu dân sinh hoặc nước tưới ruộng.

– Nhà kho không nên đặt trong khu vực:

+ Dễ bị lụt, hoặc có khả năng gây ô nhiễm nguồn cung cấp nước ngầm chẳng hạn như giếng đào, giếng khoan;

+ Đầu nguồn sông, suối;

+ Nhậy cảm về môi trường.

Một nhà kho lưu cất giữ hóa chất cần phải đảm bảo:

– Phải chịu được lửa, nhiệt độ cao, không phản ứng hóa học và không thấm chất lỏng. Sàn nhà phải thiết kế chỗ chứa hóa chất rò rỉ hoặc tràn đổ và bề mặt không gồ ghề để dễ dọn sạch. Tường bên ngoài phải chịu được lửa ít nhất là 30 phút; tất cả các bức tường đều không thấm nước; bề mặt bên trong của tường trơn nhẵn, có thể rửa một cách dễ dàng và không bắt bụi. Nếu kho được xây dựng đơn lẻ thì mái phải làm bằng một vật liệu khó cháy và thông hơi dễ dàng khi cháy;

– Có lối ra, vào phù hợp với những cửa chịu lửa được mở hướng ra ngoài. Cửa phải có kích cỡ tương xứng để cho phép vận chuyển một cách an toàn (lối đi chính phải rộng tối thiểu 1,5 m). Các cửa bên trong nên là loại cửa lò xo mở hai hướng và đóng tự động. ở những nơi mà những kho chứa được xây dựng trong một nhà kho chung (kho tổng), thì các cửa thoát nạn nên thiết kế mở hướng thẳng ra bên ngoài tòa nhà;

– Có chỗ chứa hóa chất tràn đổ hoặc rò rỉ để bảo vệ môi trường bên ngoài. Trong trường hợp môi trường đặc biệt nhậy cảm, phải xây dựng một hệ thống thoát nước bên trong nối liền với các hố quây nước hoặc với các công trình xử lý chất thải;

– Được giữ khô và tránh được sự gia tăng nhiệt độ. Trong điều kiện quá nóng hoặc quá lạnh, hầu hết các hóa chấtnông nghiệp bị phân hủy và thậm chí cả thùng chứa cũng có thể bị hỏng. Tương tự như vậy, sự ẩm ướt cũng làm cho các bao, gói giấy bị hư hại, và có thể dẫn đến việc rò rỉ hóa chất;

– Có ánh sáng nhân tạo hoặc tự nhiên thích hợp nhờ các cửa sổ hoặc hệ thống đèn. Cửa sổ không được phép để ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào hóa chất bởi tia cực tím có thể hủy hoại thùng chứa và hóa chất bên trong. Đèn điện và những công tắc cần phải được đặt ở vị trí thích hợp để tránh hư hỏng và cần có khoảng cách nhất định giữa các đèn và chỗ chứa hóa chất nhằm tránh việc truyền nhiệt;

– Có hệ thống thông gió phù hợp để làm loãng hoặc hút sạch lượng khí độc sinh ra. Những nơi việc thông gió tự nhiên không đủ thì phải lắp quạt thông gió;

– Được đánh dấu với ký hiệu cảnh báo thích hợp. Bất cứ ký hiệu cảnh báo nào cũng cần phải tuân thủ những yêu cầu của Quốc gia về các khía cạnh màu sắc, hình tượng và dạng hình học. An ninh nhà kho là quan trọng nhằm ngăn chặn kẻ trộm hoặc những người không có thẩm quyền lạm dụng hóa chất. Cần tăng cường An ninh trong các tình huống có thể dự đoán được. Bên cạnh đó, tại kho phải có bảng hướng dẫn cụ thể tính chất của từng hóa chất những điều cần phải triệt để tuân theo khi xắp xếp, vận chuyển, san rót, đóng gói.

– Được tổ chức tốt để hóa chất giao nhận được lưu giữ vào kho đúng lúc, được xếp lên giá và xếp đống đúng quy cách, đảm bảo an toàn, ngăn nắp và có thể dễ dàng nhìn thấy nhãn. Thông thường, xếp không cao quá 2m, không sát trần nhà kho, cách tường ít nhất 0,5 m. cách mặt đất từ 0,2 – 0,3m. Những sản phẩm dễ cháy phải được xắp xếp riêng biệt ở vị trí chống lửa đặc thù của nhà kho. Nên chứa chất lỏng dễ cháy, dễ bay hơi trong các thùng kim loại không rò rỉ, để trong hang, hầm, nơi thoáng mát. Không được xếp trong cùng một kho các hóa chất có tính đối nhau hoặc phương pháp chữa cháy hoàn toàn khác nhau. Đối với các hóa chất kỵ ẩm phải xếp cao tối thiểu 0,3 m. Thêm vào đó, những sản phẩm dễ ô xy hóa cần cất giữ trong điều kiện hoàn toàn khô, không tồn chứa nhiều chất ô xy hóa trong một kho. Để đề phòng sự cố rò rỉ hay tràn đổ, không nên xắp xếp gần nhau những hóa chất mà khi phản ứng tạo ra các hóa chất nguy hiểm (ví dụ: bình chứa axít gần hợp chất cyanua thì có nguy cơ tạo khí hyđrô cyanua độc gây chết người), ngay cả khi các hóa chất này ở các kho riêng biệt trong cùng một tổng kho thì cùng tránh đặt các kho đó sát nhau. Tương tự như vậy, không đặt kho hóa chất gần quá trình sản xuất không tương hợp, dễ xảy ra các phản ứng nguy hiểm. Bất cứ sự sắp xếp nào trong nhà kho cũng phải cẩn thận, tránh việc quá tải trên các giá hoặc nén quá chặt các thùng chứa ở dưới đáy của chồng hàng.

Một số điểm khác cần lưu ý:

– Cung cấp nước. Hệ thống cấp nước phải được đặt ở gần nhưng không được ở trong nhà kho.

– Lập hồ sơ: Phải lập hồ sơ về các hóa chất ở trong kho nhưng phải cất giữ chúng riêng biệt ở một nơi an toàn để tránh sử dụng không đúng thẩm quyền hoặc có thể dễ dàng lấy chúng ra trong trường hợp khẩn cấp như cháy. Khi giao nhận hóa chất nguy hiểm, người giao hàng phải giao cho người nhận hàng bản hướng dẫn tính chất và những yêu cầu an toàn đối với hóa chất đó và phải có giấy biên nhận hợp lệ;

– Sơ cứu: Những phương tiện sơ cứu phải luôn có sẵn để sử dụng khi bị nhiễm độc vào mắt, vào da hay bị thương nhẹ;

– Phòng rửa: Các phòng rửa phải được đặt ở gần nhà kho để mọi người sử dụng hóa chất ở trong kho dùng thuận lợi. Phòng rửa cần được trang bị bể rửa, xà phòng và khăn lau (tốt nhất là các khăn lau chỉ dùng một lần);

– Nơi cất giữ quần áo bảo vệ: Cần có nơi thông thoáng và riêng biệt để cất giữ phương tiện bảo vệ và các quần áo cá nhân. Nơi cất giữ này thường được đặt trong các tủ có khóa và không đặt ở trong kho hóa chất;

– Nhà kho để chứa các vật chứa rỗng hoặc các chất thải hóa chất dạng rắn: Những vật chứa rỗng (trừ những cái đã chứa loại hóa chất khi phản ứng với nước tạo ra khí độc) cần phải được rửa sạch ít nhất 3 lần và được cất giữ ở nơi khô ráo, an toàn cùng với chất thải hóa chất. Không được dùng chúng để chứa thực phẩm, nước hoặc các chất được dùng cho người hoặc vật nuôi. Phải nhớ rằng chỉ một lượng rất nhỏ của hóa chất còn sót lại trong vật chứa cũng có thể gây ra những bệnh hiểm nghèo hoặc tử vong;

– Khu vực chuẩn bị: Việc chuyển rót, đóng gói hóa chất độc không được làm ở trong kho. Phải làm ở trong phòng riêng, có hệ thống hút hơi khí độc tốt. Những nơi đó thường phải có mặt nền cứng, bằng phẳng và thiết kế hướng dốc vào trong khu vực dùng cho việc chứa hóa chất để tránh ô nhiễm môi trường xung quanh;

– Những cẩn trọng về cháy:

+ Cấm hút thuốc hoặc sử dụng lửa trần trong phạm vi nhà kho.

+ Cần có đủ những bình chống cháy phù hợp và hoạt động tốt đề phòng trường hợp khẩn cấp; Hệ thống phòng cháy tự động phải luôn sẵn sàng hoạt động;

+ Nên kết hợp tự động việc đóng các cửa phát sinh lửa, hệ thống báo động và vành đai xung quanh vùng để ngăn ngăn chặn cháy lan tràn;

+ Phải có lối vào dễ dàng cho xe cứu hỏa;

+ Mạch điện phải đặt thiết bị thích hợp để ngăn chặn sự quá tải;

+ Hệ thống dây điện, công tắc, các thiết bị điện đặt cố định phải được bảo vệ để tránh bị hư hỏng do va chạm khi di chuyển các thùng chứa và khi xe nâng đi qua;

+ Để tránh cháy bởi tĩnh điện, khi sắp đặt và dịch chuyển các thùng chứa hóa chất đều phải được nối đất và chằng buộc cẩn thận;

+ Không được dùng xe cần trục chạy bằng động cơ đốt trong ở khu vực kho chứa hóa chất dễ cháy nổ