Tác Hại Của Kim Loại Nặng Và Cách Xử Lý

Bạn hay nghe nói đến kim loại nặng nhưng lại không hiểu khái niệm này từ đâu ra. Vậy có phải cứ kim loại đều là kim loại nặng và chúng gây hại như thế nào đối với con người? Hôm nay, Tin Cậy xin chia sẻ với mọi người về vấn đề này nhé.

Kim loại nặng là gì?

Kim loại nặng (KLN) là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3, có số nguyên tử cao và thường thể hiện tính kim loại ở nhiệt độ phòng. KLN được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…).

Ở dạng nguyên tố thì kim loại nặng không có hại, nhưng khi tồn tại ở dạng ion thì kim loại nặng lại rất độc hại cho sức khỏe chúng ta.

Độc tính của các kim loại nặng

Chì (Pb): gây độc cho hệ thần kinh, người nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Khi xâm nhập vào cơ thể chì ít bị đào thải mà bị tích tụ theo thời gian rồi mới gây độc.
Crom (Cr): tồn tại trong nước với 2 dạng Cr (III), Cr (VI). Cr (III) không độc nhưng Cr (VI) rất độc đối với động thực vật đặc biệt là với con người.Với người – Cr (VI) gây loét dạ dày, ruột non, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi.
Asen (As): là kim loại có thể tồn tại ở dạng tổng hợp chất vô cơ và hữu cơ. Trong tự nhiên As tồn tại trong các khoáng chất. Nồng độ thấp thì kích thích sinh trưởng, nồng độ cao gây độc cho động thực vật.
Thủy Ngân (Hg): tính độc phụ thuộc vào dạng hoá học của nó. Thuỷ ngân nguyên tố (ở dạng lỏng) tương đối trơ, không độc. Nhưng thuỷ ngân ở dạng hơi lại rất độc, chúngdễ bay hơi ở nhiệt độ thường nên nếu hít phải sẽ rất nguy hiểm. Thuỷ ngân có khả năng phản ứng với axit amin chứa lưu huỳnh, các hemoglobin, abumin; có khả năng liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân bằng axit bazơ của các mô, làm thiếu hụt năng lượng cung cấp cho tế bào thần kinh.

Tác hại của nước nhiễm kim loại nặng đối với con người

Khi nước chứa hàm lượng kim loại nặng vượt mức cho phép sẽ gây nguy hại cho sức khỏe con người nếu tiếp xúc lâu dài. Nếu cơ thể tích lũy hàm lượng lớn kim loại nặng sẽ gây ra nhiều biến chứng nặng nề, gây tổn thương não bộ – hệ thần kinh, co rút cơ. Kim loại nặng có thể tiếp xúc với màng tế bào, ảnh hưởng đến quá trình phân chia DNA, dẫn đến thai chết, sự dị dạng, quái thai của các thế hệ sau. Kim loại nặng cũng là nguyên nhân của các căn bệnh ung thư: cổ tủ cung, vòng họng, dạ dày,…

Khi chúng ta sử dụng nước chứa kim loại nặng sẽ gây rối loạn quá trình trao đổi chất trong cơ thể, việc hấp thu chất dinh dưỡng và quá trình bài tiết cũng trở nên khó khăn hơn; kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể. Làm rối loạn tiêu hóa, rối loạn tim mạch, rối loạn chức năng hệ thống thần kinh,…Ngoài ra kim loại nặng khi tiếp xúc qua da còn làm kích ứng da, tích tụ về lâu dài sẽ gây viêm da, các bệnh về da,…

Làm cách nào để xử lý nước thải chứa kim loại nặng?

1. Phương pháp kết tủa hóa học

Dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách ra khỏi nước thải. Ion kim loại sẽ kết hợp với ion hydroxit hoặc ion khác để kết tủa sau đó được tách ra bằng phương pháp lắng-lọc cơ học (tùy vào từng kim loại mà ta chọn tác chất kết tủa phù hợp). Các ion kim loại nặng kết tủa cực đại ở các khoảng pH khác nhau nhưng khoảng pH tối ưu nhất để kết tủa các kim loại nặng là 7-10,5.

Ưu điểm của phương pháp kết tủa:

Đơn giản, dễ áp dụng
Hóa chất xử dụng rẻ tiền dễ kiếm, chi phí đầu tư thấp
Xử lý cùng lúc nhiều ion kim loại nặng, hiệu quả cao
Áp dụng được ở các nhà máy quy mô lớn

Nhược điểm của phương pháp kết tủa:

Xử lý không triệt để khi nồng độ ion kim loại nặng cao
Phát sinh bùn thải chứa kim loại nặng àphát sinh chi phí xử lý bùn
Với kim loại lưỡng tính như Al, Zn khi sử dụng tác nhân OH- sẽ khó điều chỉnh pH ở mức tối ưu

2. Phương pháp hấp phụ

Là phương pháp sử dụng các vật liệu có bề mặt xốp hấp thụ được các chất hòa tan trên bề mặt như than hoạt tính, than bùn, oxit sắt, tro xỉ, các vật liệu polymer tổng hợp,…

Có 2 kiểu hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:

Hấp phụ vật lý: là sự tương tác yếu nhờ lực hút tĩnh điện giữa ion kim loại nặng và các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ. Liên kết này yếu nên thuận lợi cho quá trình giải hấp thu hồi các kim loại có giá trị kinh tế, kim loại hiếm và tái tạo lại chất hấp phụ.
Hấp phụ hóa học: là phản ứng tạo liên kết hóa học giữa ion kim loại nặng và nhóm chức của chất hấp phụ, hay kim loại nặng sẽ tạo phức với chất hấp phụ. Liên kết này bền khó phá vỡ nên gần như không thu hồi được kim loại cũng như không tái tạo được chất hấp phụ.

Ưu điểm của phương pháp hấp phụ

Xử lý tốt ở nồng độ thấp
Đơn giản dễ áp dụng
Có thể sử dụng Fe2O3 là phụ phẩm của ngành luyện kim
Có thể tái tạo chất hấp phụ giúp giảm chi phí

Nhược điểm của phương pháp hấp phụ

Chi phí xử lý cao do giá thành của vật liệu hấp phụ khá cao
Chỉ xử lý được ở nồng độ thấp

3. Phương pháp sinh học

Sử dụng những vi sinh vật đặc trưng chỉ xuất hiện trong môi trường nước thải có khả năng tích lũy kim loại nặng. Các vi sinh vật này thường là nấm, vi khuẩn hoặc tảo,…

Cơ chế xử lý của vi khuẩn như sau:

Giai đoạn 1: tích tụ các kim loại nặng và sinh khối, làm giảm nồng độ các kim loại này trong nước thải
Giai đoạn 2: sau khi hấp thụ kim loại và tăng sinh khối đến mức tối đa vi sinh vật thường lắng xuống đáy hình thành bùn. Sau giai đoạn này cần tách bùn ra khỏi nước thải.

Ưu điểm của phương pháp sinh học:

Xử lý được ô nhiễm ở mức độ cao.
Diện tích bề mặt riêng của sinh khối lớn.
Giá thành tương đối thấp so với các phương pháp khác

Nhược điểm của phương pháp sinh học:

Cần mặt bằng lớn để xây dựng bể chứa, bể Aerotank để xử lý
Thời gian lưu lâu
Phát sinh chi phí xử lý bùn

Trong ba phương pháp vừa nêu ở trên, phương pháp kết tủa hóa học và phương pháp sinh học là hai phương pháp được hầu hết các nhà máy chọn để xử lý nước thải có chứa kim loại nặng. Để vận hành tốt hệ thống của hai phương pháp này không thể không kể đến hóa chất và vi sinh vật bổ sung cho hệ thống. Tin Cậy chuyên cung cấp các loại hóa chất và các dòng vi sinh vật cho các hệ thống xử lý nước thải:

Đầu tiên là hóa chất xút, khi tan trong nước xút-NaOH sẽ phân ly ra ion OH-. Ion này sẽ tạo kết tủa với các kim loại có trong nước từ đó tách kim loại dạng ion ra khỏi nước.