Các kỹ sư thuộc Đại học Brown đã nghiên cứu một hệ thống loại bỏ sạch và hiệu quả lượng nhỏ kim loại nặng trong nước. Trong các thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã trình diễn một hệ thống làm giảm nồng độ catmi, đồng và niken, biến nước ô nhiễm thành nước gần tiêu chuẩn hoặc dưới tiêu chuẩn ở mức chấp nhận được. Công nghệ này có khả năng chuyển đổi và có thể ứng dụng thương mại, đặc biệt trong lĩnh vực khắc phục hậu quả môi trường và thu hồi kim loại. Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Chemical Engineering.
Một hệ quả không mong muốn của các hoạt động công nghiệp và sản xuất, từ các nhà máy dệt đến hoạt động kỹ nghệ sắt, là việc thải kim loại nặng vào đường thủy. Các kim loại này có thể tồn tại trong hàng thập kỷ, thậm chí hàng thế kỷ ở nồng độ thấp nhưng vẫn là nồng độ nguy hiểm.
GS Joseph Calo và các kỹ sư thuộc Viện Brown đã miêu tả một phương pháp mới, thu kim loại nặng nồng độ thấp trong nước bằng cách tăng nồng độ của các kim loại này tới mức mà các kỹ thuật loại bỏ kim loại có thể áp dụng. Trong chuỗi thí nghiệm tiến hành, hệ thống kết tủa bằng điện tuần hoàn (CEP) đã loại bỏ tới 99% đồng, catmi và niken, biến nước ô nhiễm thành nước ở tiêu chuẩn chấp nhận được.
Công nghệ loại bỏ kim loại nặng từ nước được tiến hành thông qua việc giảm ion kim loại từ một chất điện phân. Bằng cách sử dụng một cực điện để chuyển đổi các ion kim loại điện tích dương thành trạng thái ổn định. Ở trạng thái đó, có thể dễ dàng tách và loại bỏ chúng khỏi nước. Hạn chế chính của công nghệ này là phải có nồng độ ion kim loại đủ lớn trong nước, nếu nồng độ thấp, khoảng ít hơn 100 phần triệu, hiệu suất của điện cực sẽ thấp, và điện cực phải hoạt động trên lượng ion lớn.
Một phương thức loại bỏ kim loại khác là dựa vào hóa chất. Công nghệ này liên quan đến việc sử dụng hydroxit và muối sunfit để làm lắng các ion kim loại trong nước, để hình thành chất rắn. Tuy nhiên, chất này tạo nên một lớp lắng có tính độc và không có phương pháp để thay xử lý. Chôn lấp thông thường không làm mất lớp lắng này và sẽ tù đọng lại gây ra độc hại cho môi trường.
Hệ thống CEP được giới thiệu gồm hai phần chính, một phần tập trung các ion kim loại điện tích dương và phần kia biến các ion này thành kim loại trạng thái rắn, ổn định, đồng thời loại bỏ chúng. Trong pha đầu tiên, nước chứa đầy kim loại được trữ vào một thùng, trong đó axit sunfuric hoặc kiềm NaOH được bổ sung vào để làm thay đổi pH của nước, giúp tách các phân tử nước từ chất kết tủa của kim loại lắng dưới đáy. Nước sạch được dẫn qua ống xifong, và bổ sung thêm nước ô nhiễm vào thùng. pH được điều chỉnh lại, đầu tiên tiến hành hòa tan các chất lắng và sau đó kết tủa lại các kim loại, mỗi lần hòa tan và kết tủa và rút nước ra như vậy làm tăng nồng độ kim loại. Quá trình này được lặp lại cho đến khi nồng độ ion kim loại trong dung dịch đạt tới điểm mà công nghệ làm sạch bằng điện có thể thực hiện hiệu quả.
Khi nồng độ ion kim loại đã đạt đến ngưỡng, dung dịch này được chuyển sang điện cực thứ hai. Tại đây các ion kim loại được biến đổi hóa học thành chất kim loại rắn ổn định để có thể dễ dàng bị loại bỏ. Nước sạch được đưa trở lại thùng lắng, nơi ion kim loại có thể được kết tủa lại một lần nữa. Để làm sạch hơn, nước ở phía trên được đưa sang một bể chứa khác, tại đó có thể tiến hành quy trình bổ sung để tiếp tục làm giảm nồng độ ion kim loại trong nước. Các quá trình này có thể được thự hiện tự động, quay đi quay lại nhiều lần nếu cần thiết cho đến khi đạt được chất lượng nước mong muốn như tiêu chuẩn nước uống của liên bang.
Kết quả thí nghiệm trên hệ thống CEP cho thấy nồng độ catmi giảm còn 1,50ppm, đồng 0,23ppm, niken 0,37ppm, gần ngưỡng dưới mức nồng độ ô nhiễm của Ủy ban Bảo vệ môi trường.
TheoVista
