ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

Vũ Thị Thu Trang

NGHIÊN CỨU  BIẾN TÍNH THAN HOẠT TÍNH BẰNG MnO2 VÀ TiO2 
LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ ASEN VÀ AMONI TRONG NƯỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội ­ 2015


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết  ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm  ơn chân thành tới thầy giáo 
PGS.TS. Trần Hồng Côn đã giao đề tài và nhiệt tình giúp đỡ, cho tôi những kiến 
thức quí báu trong quá trình nghiên cứu. 
Cảm ơn các thầy cô PTN Hóa Môi trường ­ Khoa Hóa học – Trường Đại 
học Khoa học Tự  nhiên đã tạo điều kiện giúp đỡ  tôi trong quá trình làm thực  
nghiệm.
Chân thành cảm  ơn các bạn học viên, sinh viên làm việc trong phòng thí 
nghiệm Hóa môi trường đã giúp đỡ  tôi trong quá trình tìm tài liệu và hoàn thiện  
luận văn.
Để  hoàn thành bản luận văn này, ngoài sự  nỗ  lực tìm tòi, nghiên cứu của 
bản thân, sự  giúp đỡ  của những người xung quanh, đặc biệt là những người 
thầy, đồng nghiệp trường THPT Xuân Mai đã đóng góp một phần không nhỏ 
trong nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên cao học

Vũ Thị Thu Trang

2


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, tình hình ô nhiễm nguồn nước nói chung và nguồn nước sinh 
hoạt nói riêng bởi các cation kim loại nặng là vấn đề  toàn xã hội quan tâm khi 
nhu cầu về chất lượng cuộc sống ngày càng cao. 
Trên thực tế, tại nhiều  địa phương, người dân đang phải sử  dụng các 
nguồn nước ô nhiễm, đặc biệt là ô nhiễm các kim loại nặng như asen, chì, thủy  
ngân, hay ô nhiễm amoni. Sử dụng các nguồn nước ô nhiễm này ảnh hưởng trực 
tiếp đến sức khỏe của người dân, gây nên các bệnh nguy hiểm đặc biệt là ung  
thư. 
Than hoạt tính từ lâu đã được sử dụng để làm sạch nước. Tuy nhiên, ứng  
dụng của nó trong xử lý nước mới chỉ dừng lại ở việc loại bỏ các hợp chất hữu  
cơ và một số các thành phần không phân cực có hàm lượng nhỏ trong nước. 
Với mục đích khai thác tiềm năng ứng dụng của than hoạt tính trong việc 
xử lý nước sinh hoạt, đặc biệt một lĩnh vực còn rất mới đó là loại bỏ các cation  
và  anion trong nước; chúng tôi đã chọn và thực hiện đề  tài “Nghiên cứu biến  
tính than hoạt tính bằng MnO2 và TiO2 làm vật liệu xử lý asen và amoni trong  
nước”.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
  ASEN
Giới thiệu chung về Asen
Asen hay còn gọi là thạch tín, có số hiệu nguyên tử 33, khối lượng nguyên 

tử  của nó bằng 74,92, được Albertus Magnus (Đức) viết vào năm 1250. Asen là 
một   nguyên   tố   rất   phổ   biến   và   xếp   thứ   20   trong   tự   nhiên,   chiếm   khoảng  
0,00005% trong vỏ  trái đất, xếp thứ  14 trong nước biển và thứ  12 trong cơ  thể 
người. Asen là một á kim gây ngộ độc khét tiếng và có nhiều dạng thù hình: màu 
vàng (phân tử  phi kim) và một vài dạng màu đen và xám (á kim) chỉ  là số  ít mà 
người ta có thể nhìn thấy. Asen  hay tồn tại dưới dạng các hợp chất asenua và 
asenat, nhưng ba dạng có tính kim loại của asen với cấu trúc tinh thể  khác nhau 
cũng được tìm thấy trong tự nhiên (các khoáng vật asen sensu stricto và hiếm hơn 
là asenolamprit cùng parasenolamprit)
Trạng thái  oxi hóa phổ  biến nhất của asen là ­3 (asenua: thông thường 
trong các hợp chất liên kim loại tương tự như hợp kim), +3 (asenat (III) hay asenit  
và phần lớn các hợp chất asen hữu cơ), +5 (asenat (V): phần lớn các hợp chất vô 
cơ chứa ôxy của asen ổn định). Asen cũng dễ tự liên kết với chính nó, chẳng hạn  
tạo thành các cặp As­As trong sulfua đỏ  hùng hoàng ( α­As4S4) và các ion As43­ 
vuông trong khoáng coban asenua có tên skutterudit.  Ở trạng thái ôxi hóa +3, tính 
chất hóa học lập thể  của asen chịu  ảnh hưởng bởi sự có mặt của cặp electron  
không liên kết [6,8].
Vì   tính   chất   hóa   học   của   asen   rất   giống   với   nguyên   tố   đứng   trên   nó  
là phốtpho,  nó  tạo  thành   các   ôxít   kết   tinh,   không   màu,  không   mùi 
như As2O3 và As2O5, những chất hút  ẩm và dễ  dàng hòa tan trong nước để  tạo 
thành các dung dịch có tính axít. Axít asenic (V), tương tự như axít phốtphoric, là 
một axít yếu. Tương tự  như  phốt pho, asen tạo thành hiđrua dạng khí và không  
ổn định, đó là arsin (AsH3). Sự tương tự lớn đến mức asen sẽ thay thế phần nào 
cho phốtpho trong các phản  ứng hóa sinh học và vì thế  nó gây ra  ngộ  độc. Tuy 
nhiên,  ở  các liều thấp hơn mức gây ngộ  độc thì các hợp chất asen hòa tan lại 
đóng vai trò của các chất kích thích và đã từng phổ  biến với các liều nhỏ như là 
các loại thuốc chữa bệnh cho con người vào giữa thế kỷ 18.
H2AsO3 ít phân ly là dạng tồn tại chủ yếu trong nước ngầm của asen. Hợp  
chất H3AsO3 được hình thành chủ  yếu trong môi trường khử  yếu. Các hợp chất 
4



của asen với Na có tính hòa tan rất cao. Những muối của asen với Ca, Mg và các  
hợp chất asen hữu cơ trong môi trường pH gần trung tính, nghèo Ca thì độ  hòa 
tan kém hơn các hợp chất hữu cơ, đặc biệt asen ­ axít fluvic thì rất bền vững có  
xu thế tăng theo độ pH và tỷ lệ Asen­axít fluvic. Các hợp chất của As(III) dễ bị 
oxi hóa thành các hợp chất của As(V).
Asen có thể kết hợp với một số nguyên tố tạo thành các hợp chất asen vô 
cơ   như   các   khoáng   vật,   đá   thiên   thạch,   Reagal   (AsS),   Orpiment   (As 2S3), 
Arsenolite (As2O3), Arsenopyrit (FeAs2, FeAsS, AsSb), vv . . . Hợp chất của Asen  
với cacbon và hydro gọi là hợp chất asen hữu cơ. Thường thì các dạng  hợp chất 
hữu cơ của asen ít độc hại hơn so với các hợp chất asen vô cơ.
Ảnh hưởng của asen đến sức khỏe con người
Asen là chất rất độc hại, có thể  gây 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có  
các bệnh nan y như ung thư da, phổi. IARC công nhận asen nguyên tố và các hợp 
chất của asen như  là các chất gây ung thư  nhóm 1, còn EU liệt kê triôxít asen, 
pentôxít asen và các muối asenat như là các chất gây ung thư  loại 1.Mức độ  gây  
độc của asen tùy thuộc vào dạng asen hữu cơ hay asen vô cơ và trạng thái oxi hóa  
của chúng. Nhìn chung asen vô cơ độc hơn asen hữu cơ và asenit As(III) độc hơn 
so với asenat As(V). 
Asen  có  thể   qua   đường   thực   phẩm,   nước   uống   xâm  nhập  vào  cơ   thể 
người,   “chất   phổ   biến   nhất   là   asenat   [HAsO 42­;   As(V)]   và   asenit   [H3AsO3; 
As(III)]”.…, tích luỹ dần và gây ra quá trình nhiễm độc từ từ. Tuỳ thuộc vào mức 
độ nhiễm độc, sức đề  kháng của cơ thể người và vấn đề  dinh dưỡng, các triệu  
chứng bệnh lý nhiễm độc asen có thể xuất hiện sau khi nhiễm từ 5 đến 20 năm. 
Lúc đầu bệnh lý biểu hiện dưới dạng các chấm đen trên da rồi sau đó có thể gây 
ra ung thu da, gan và thận. Ngay cả khi con người uống nước có hàm lượng asen 
thấp ( cỡ  0,1mg/L) trong thời gian dài cũng có thể  gây ra bệnh thần kinh. Hiện  
nay chưa có biện pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc asen.
Asen Vô Cơ

Asen vô cơ tác

 

động

 

lên 

các enzim hoạt động đảm bảo cho quá trình hô hấp,     nên  có thể phá huỷ các mô 
trong hệ hô hấp, trong gan và thận.   Các   nghiên   cứu   đã   chỉ   ra   cơ   chế   gây   độc 
chính của asen là do sự  liên kết của nó với các nhóm sunfuahydryl SH, làm mất  
chức năng hoạt động của các enzim.
5


SH
Enzym

SH
+

AsO3-3

As - O- +

Enzym

SH


2 OH-

SH

Asen(V) cchcỏcenzimsinhnnglngchotbonhcỏcenzimsinh
raATPlmchutrỡnhxitricbkỡmhóm.
OPO32H

C

OPO32-

+PO43ư
H

OH
C

C
C

O

ATP

OH
O

O


H

PO32-

OPO32H

C

OH
C

Phân huỷ thành sản
phẩm đầu

O

O
AsO33-

AsenHuC
Cỏchpchtasen(V)(RưAsO3H2)ớt nhhngnhottớnhcaenzim
nhngtrongnhngiukinthớchhpchỳngcúthkh v dngasen(III)c
hn.
Cỏchpchtasen(III)baogmasenovasenoso.Cỏchpchtasenob
oxihoỏddngngayckhicúvtoxi,tớnhhotngcachỳngccholdo
s chuynhoỏthnhcỏcdnxutasenotng ng.Cỏcdnxutnycúth
cchiathnhcỏchpchtthmtlnvcỏchpchtthhailntheophn
ngcachỳngvinhúmsunfuahydryl.Nhnghpchtth mtln,vớd Rư
As=O,phnngvienzimchanhúmưSH.

SR'

RưAs

O

+

2R'SH

RưAs

SR'

Mtsenzimchahainhúmthiolcúthphnngvihpchtasenth
mtln,bngcỏchútoracutrỳcvũng5cnh.Phn ngnythunnghch
vi ithiol. Axit liponic, cn thit cho giai on u trong s oxi hoỏ ca
piruvate,bcchbngcỏchnybiliuzit(sdnglmkhớc).
6


S
protein

S

SH
AsCH

CHCl + BAL


S

+ ClCH

protein
SH

CH2

CHAsH2
S

CH

CH2OH

Tình trạng ô nhiễm Asen
Việc cung cấp nước sạch cho sinh hoạt đã là một vấn đề  lớn mà cả thế 
giới hiện nay quan tâm. Sử dụng nước ngầm được coi như là một giải pháp hữu 
hiệu cho việc cung cấp nước sạch khi nguồn nước bề mặt như sông; suối; ao; 
hồ  ngày càng bị  ô nhiễm nặng bởi nước thải từ  các nhà máy; xí nghiệp, nước  
thải sinh hoạt. Nước  ngầm ít chịu ảnh hưởng do con người gây ra. Chất lượng  
nước ngầm thường tốt hơn nước bề mặt. Trong nước ngầm, không có hạt keo 
hay cặn lơ  lửng, các chỉ  tiêu trong nước ngầm cũng tốt hơn. Tuy nhiên, việc  
nhiễm độc kim loại nặng, asen là một vấn đề đáng lo ngại mà chúng ta phải đối 
mặt khi khai thác nguồn nước ngầm. 

Nguồn   asen,   kim   loại   nặng   có   trong 


nước ngầm chủ yếu do sự hòa tan các hợp chất có chứa asen, kim loại nặng có  
trong đất, đá do quá trình phong hóa, hoạt động núi lửa và một phần do quá trình  
sản xuất công nông nghiệp xảy ra.
Ô nhiễm Asen trên thế giới
Sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ asen cao là nguyên nhân khiến 
hang chục triệu người trên thế  giới bị  bệnh rụng móng chân, sừng hóa da, ung 
thư   da. Nhiều nước đã phát hiện hàm lượng asen rất cao trong nguồn nước   sinh 
hoạt như Canada, Alaska, Chile, Trung Quốc, Thái Lan, Bangladesh … Sự có mặt  
của asen ở các vùng khác nhau trên thế giới được tổng hợp trong hình 1.1.

7


Hình1.: Bản đồ phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới [3,7]
Năm 1953, Trung Quốc phát hiện trường hợp bệnh nhân nhiễm độc asen 
đầu tiên. Đến năm 1993 mới có 1546 nạn nhân của căn bệnh Asenicosis ( bệnh  
nhiễm độc asen) nhưng cho đến thời điểm này đã phát hiện 13500 bệnh nhân 
trong số  558000 người được kiểm tra  ở  462 làng thuộc 47 vùng bị  liệt vào khu  
vực nhiễm asen cao. Số liệu thống kê cho thấy 88% nhiễm qua thực phẩm, 5% 
từ  không khí và 7% từ  nước uống. Hàm lượng asen tối đa thu được trong nước 
uống là 4,43 mg/l gấp tới 443 lần giá trị Asen cho phép của tổ chức y tế thế giới  
WHO (10μg/l).
Ở Archentina cũng có tới 20000 bệnh nhân nhiễm độc Asen. Ngay cả các 
nước phát triển mạnh như Mỹ, Nhật Bản cũng đang phải đối phó với thực trạng  
ô nhiễm Asen.  Ở  Mỹ, theo những nghiên cứu mới nhất cho thấy trên 3 triệu 
người dân Mỹ có nguy cơ nhiễm độc Asen, mức độ nhiễm asen trong nước uống 
dao động từ  0,045 – 0,092 mg/l. Còn  ở  Nhật Bản, những nạn nhân đầu tiên có 
triệu chứng nhiễm asen đã được phát hiện từ năm 1971, cho đến năm 1995 đã có 
217 nạn nhân chết vì asen.
Asen trong nước ngầm có nguồn gốc tự nhiên, do các điều kiện thiếu ôxy 

của lớp đất gần bề mặt nên nó được giải phóng ra từ trầm tích vào nước ngầm.  
8


Khi các tổ  chức phi chính phủ  (NGO) phương Tây hỗ  trợ  chương trình làm các 
giếng nước lớn để lấy nước uống vào cuối thế kỷ 20, nước ngầm bắt đầu được  
sử dụng. Chương trình này được đề ra nhằm ngăn ngừa việc uống nước từ nước  
bề  mặt bị  nhiễm khuẩn, nhưng lại không chú trọng tới kiểm định asen trong 
nước ngầm. Nhiều quốc gia và khu vực khác  ở  Đông Nam Á, như  Việt Nam,  
Campuchia, Tây Tạng, Trung Quốc, được coi là có các điều kiện địa chất tương 
tự giúp cho quá trình tạo nước ngầm giàu asen.
Tình hình ô nhiễm asen tại Việt Nam
Hiện tượng nước dưới đất bị  nhiễm độc asen đã được báo động, không 
chỉ ở các quốc gia như Băngladesh, ấn Độ, Trung Quốc... mà ở Việt Nam cũng đã 
bắt đầu xuất hiện ngày càng nhiều. Do cấu tạo tự nhiên của địa chất, nhiều vùng 
của nước ta nước ngầm bị  nhiễm asen. Điển hình như  khu vực Quỳnh Lôi, Hai 
Bà Trưng, Hà Nội đã có nhiều gia đình phải chịu những hậu quả  và di chứng  
nặng nề do nhiễm độc asen, nhiều trường hợp đã tử  vong. Với tình trạng khoan 
giếng bừa bãi như hiện nay (do nước máy khan hiếm), đa số lại không có thiết bị 
xử lý triệt để (thường chỉ dùng các biện pháp thô sơ như  để lắng, lọc lấy nước  
trong...), lại thiếu sự hướng dẫn và kiểm soát của các cơ quan chức năng thì chất 
lượng sức khỏe của người dân sẽ giảm sút là điều không thể tránh khỏi.
Năm 1997, mẫu nước ngầm đã được các nhà địa hoá và địa chất thuỷ  văn  
phân tích và kết quả cho thấy có 29% số mẫu nước lấy từ tầng Holocen có hàm  
lượng asen vượt giới hạn cho phép và có 6% số mẫu nước lấy từ tầng Pleistocen 
có hàm lượng asen vượt quá tiêu chuẩn cho phép (Theo TCVN, hàm lượng asen 
cho phép là 0,05mg/l).
Ở  Việt Nam, nước dưới đất bị  nhiễm độc bởi asen chủ  yếu được phát 
hiện ở đồng bằng Bắc bộ và đồng bằng Nam bộ.
Trong 6 tháng đầu năm 1999, Văn phòng đại diện UNICEF tại Hà Nội và 

Trung tâm nước sinh hoạt và vệ  sinh môi trường nông thôn trung  ương đã tiến 
hành xét nghiệm mẫu nước của 351 trong số tổng số 519 giếng khoan  ở Quỳnh  
Lôi (Hai Bà Trưng ­ Hà Nội) và kết quả  là có 25% số  mẫu có hàm lượng asen  
vượt tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và nếu theo tiêu chuẩn của Tổ chức y tế 
thế giới (WHO là 0,01 mg/L) thì có tới 68% vượt tiêu chuẩn cho phép. Trong thời 
gian này, UNICEF phối hợp với Trung tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường 
nông thôn đã tiến hành kiểm tra asen trong nước của 1227 giếng khoan nông tại 6  
9


tỉnh Phú Thọ, Thanh Hóa, Quảng Ninh, Hà Tây(cũ), Hải Phòng và Thái Bình. Tại 
tỉnh Thanh Hóa chỉ  có 11 giếng khoan trong 201 lỗ  khoan có asen lớn hơn 0,05 
mg/l, cao nhất đạt 0,1mg/L (4 giếng khoan). Tại tỉnh Quảng Ninh tất cả 175 mẫu 
phân tích đều có hàm lượng asen nhỏ  hơn 0,05 mg/L, chất lượng nước  ở   đây 
nhìn chung là tốt.  Tại tỉnh Hà Tây (cũ) chỉ  có 01 kết quả  phân tích asen trong  
nước lỗ  khoan nông có hàm lượng asen lớn hơn 0,05 mg/L.  Tại thành phố  Hải 
Phòng chỉ  có 1 trong 49 mẫu nước lỗ  khoan phân tích có hàm lượng asen vượt 
tiêu chuẩn cho phép Việt Nam 3 lần. Tại tỉnh Thái Bình, kết quả tất cả 195 mẫu 
phân tích đều có hàm lượng asen nhỏ hơn 0,05 mg/L. Việt Trì ­ Lâm Thao có 12%  
số mẫu vượt giới hạn trên. Ở các vùng khác đều thấp hoặc nếu vượt thì không  
quá 5% (như ở Hải Phòng). Hàm lượng asen trong nước xét theo tính phổ biến thì 
về mùa khô cao hơn mùa mưa.
Ở  đồng bằng Nam bộ, một số kết quả  phân tích của Liên đoàn địa chất  
thủy văn ­ địa chất công trình miền Nam gần đây cho thấy chưa phát hiện ra vùng  
nào có hàm lượng asen vượt quá tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam.
Một số công nghệ xử lý asen
Theo các nhà chuyên môn, hiện nay có khá nhiều công nghệ khử asen trong  
nước dưới đất. Công nghệ  phù hợp cần được chọn dựa theo các nghiên cứu cụ 
thể  các  điều  kiện  như  loại  nguồn  nước,   đặc   điểm  thành phần hóa   học  của  
chúng; điều kiện địa chất thủy văn, khí tượng. Nguyên tắc để chọn công nghệ là 

phải đạt được các tiêu chí: Chất lượng nước sau xử  lý phải đạt yêu cầu sử 
dụng; công nghệ  đơn giản; giá thành thấp; không sử  dụng hoặc yêu cầu điện  
năng tối thiểu; có khả  năng áp dụng cho các loại nguồn nước khác nhau, với  
công suất cấp nước qui mô phục vụ  khác nhau; sử  dụng được các nguyên vật 
liệu nhân công địa phương; được cộng đồng chấp nhận.
Công nghệ kết tủa, lắng, lọc
Quá trình kết tủa và lọc, hoặc sử  dụng muối kim loại hoặc làm mềm  
nước bằng vôi liên quan đến phần lớn các phương pháp xử lý asen. Phương pháp 
xử lý này rất có hiệu quả khi loại bỏ các chất rắn lơ lửng và hoà tan ngoài asen  
như độ đục, sắt, mangan, phốt phát và florua. Nó còn có hiệu quả trong việc làm 
giảm mùi, mầu và giảm nguy cơ hình thành các chất ô nhiễm thứ cấp.
Muối nhôm và muối sắt clorua hoặc sunphat là các muối kim loại thường  
được sử dụng. Ở quy mô phòng thí nghiệm và ở các điều kiện tối ưu, hiệu quả 
10


xử  lý asen bằng muối nhôm hoặc muối sắt lên tới 99% và nồng độ  asen còn lại 
dưới 1mg/L. Còn đối với các hệ  xử  lý thực tiễn ngoài hiện trường thì hiệu quả 
xử lý thấp hơn khoảng từ 50 đến 90%.
Trong quá trình keo tụ và lắng/lọc, asen được loại bỏ thông qua ba cơ chế 
chính: 
Kết tủa: Sự  hình thành của các hợp chất ít tan như  Al(AsO4) hoặc 
Fe(AsO4)
Cộng kết: Kết hợp các dạng asen tan vào các pha hydroxit kim loại 
Hấp phụ: Sự  liên kết tĩnh điện họăc các lực vật lý khác của asen  
tan với bề mặt của các hạt hydroxit kim loại. 
Cả ba cơ chế này có thể sử dụng độc lập đối với quá trình loại bỏ chất ô 
nhiễm.
Oxi hoá/khử
As(III) thường được oxi hoá lên trạng thái As(V) trước khi xử  lý   vì hầu 

hết các công nghệ  xử  lý asen chỉ  có hiệu quả  cao đối với  việc loại bỏ  asen  ở 
dạng As(V). Khí clo, khí ozon, kali pemanganat, hydro peoxit, tác nhân Fenton’s 
(H2O2/Fe2+)... là các tác nhân hoá học thường được sử  dụng để  oxi hoá asenit 
thành asenat. Một số  chất rắn như  mangan oxit cũng được sử  dụng để  oxi hoá 
asen.
Ngoài ra, sử dụng trực tiếp các bức xạ từ mặt trời với sự có mặt của các 
chất xúc tác như sunfua, Fe3+, xitrat... cũng là một phương pháp để oxi hoá asenit  
thành asenat. Nếu chỉ sử dụng quá trình oxi hoá thì không thể loại bỏ asen ra khỏi 
dung dịch. Vì thế, quá trình này thường phải kết hợp với các quá trình kết tủa, 
hấp thụ hoặc trao đổi ion.
Công nghệ hấp phụ và trao đổi ion.
Phương pháp hấp phụ là sử dụng các vật liệu có diện tích bề mặt lớn, có 
ái lực lớn với các dạng asen hoà tan để  loại bỏ  asen ra khỏi nước. Người ta đã  
phát hiện ra khả  năng hấp phụ  asen của nhôm oxit đã hoạt hoá (Al2O3), các vật 
liệu có chứa oxit, hyđroxit sắt, các loại quặng sắt tự nhiên: limonit, laterit...
Phương pháp trao đổi ion có thể  được xem là một dạng  đặc biệt của 
phương pháp hấp phụ. Trong quá trình trao đổi ion, vị  trí của các ion bị hấp phụ 
trên bề mặt chất rắn bị thay thế bởi các ion hoà tan trong dung dịch. Trong việc  
11


xử  lý nước để  loại  bỏ  các chất hoà tan không mong muốn ra khỏi nước, nhựa  
trao đổi ion được sử  dụng rộng rãi. Các loại nhựa này có một bộ  khung polyme 
liên  kết ngang,   được  gọi  là  nền.  Thông thường,  nền  này  được  tạo thành do 
polystyren liên kết ngang với đivinylbenzen. Các nhóm chức tích điện liên kết với  
nền thông qua các liên kết cộng hoá trị. Phương pháp này rất hiệu quả trong việc  
loại bỏ asen. Tuy nhiên, nếu trong dung dịch, nồng độ các ion cạnh tranh với asen  
(như sunfat, florua, nitrat...) lớn, hiệu suất của quá trình sẽ bị giảm.
Các phương pháp vật lý
Các phương pháp như: thẩm thấu ngược, màng lọc nano, điện thẩm tách 

có khả  năng loại bỏ  tất cả  các dạng asen cùng muối khoáng hòa tan ra khỏi  
nước.
Trong quá trình này, nước được chảy qua một màng lọc đặc biệt mà  ở  đó, 
các chất gây ô nhiễm được giữ lại nhờ các tương tác vật lý. Để xứ lý nước bằng  
phương pháp lọc màng, trước hết người ta phải loại bỏ các chất rắn lơ  lửng và 
đưa asen về dạng As(V).
  AMONI
Giới thiệu chung về Amoni
Amoni bao gồm có 2 dạng: không ion hoá (NH3) và ion hoá (NH4). Nguồn 
gốc của Amoni trong môi trường nước là từ  các quá trình chuyển hóa, nông  
nghiệp, công nghiệp và từ  sự  khử  trùng nước bằng cloramin. Lượng Amoni tự 
nhiên ở trong nước bề mặt và nước ngầm thường thấp hơn 0,2mg/lít. Các nguồn  
nước hiếm khí có thể có nồng độ Amoni lên đến 3mg/lít.
Có nhiều nguyên nhân có thể dẫn đến sự gia tăng hàm lượng Amoni trong  
nước mặt như  việc chăn nuôi gia súc quy mô lớn, sự  nhiễm bẩn Amoni từ  các 
đoạn nối ống bằng vữa xi măng. Amoni trong nước là một chất ô nhiễm do chất 
thải động vật, nước cống và khả  năng nhiễm khuẩn. Khi hàm lượng Amoni 
trong nước ăn uống cao hơn tiêu chuẩn cho phép chứng tỏ  nguồn nước đã bị  ô 
nhiễm bởi chất thải động vật, nước cống và có khả  năng xuất hiện các loại vi  
khuẩn, kể cả vi khuẩn gây bệnh.
Lượng Amoni trong môi trường so với sự  tổng hợp bên trong cơ  thể  là 
không đáng kể. Tác hại của nó chỉ xuất hiện khi tiếp xúc với liều lượng khoảng  
trên 200mg/kg thể trọng.

12


Với những lý do trên đây, Amoni được xếp vào nhóm các chỉ  tiêu cảm 
quan   (được   đánh   dấu   bằng   chữ   a   trong   bảng   tiêu   chuẩn   theo   quyết   định 
1329/2002/BYT­QĐ của Bộ Y tế). Khi Amoni trong nước ăn uống vượt quá tiêu 

chuẩn cho phép thì chưa ảnh hưởng lắm tới sức khoẻ nhưng đó là dấu hiệu cho 
thấy nguồn nước bị ô nhiễm bởi chất thải có nguồn gốc động vật và có thể chứa  
các vi khuẩn gây bệnh.
Ảnh hưởng của Amoni đối với sức khỏe con người
Amoni thật ra không gây  ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.  
Tuy nhiên, trong qua trinh khai thac, l
́ ̀
́ ưu trữ va x
̀ ử ly… Amoni có th
́
ể  bị  chuyển  
­
hóa thành nitrit (NO2­) va nitrat (NO
̀
̀ ưng chât co tinh đôc hai t
̃
́ ́ ́
̣
̣ ới con ngươì 
3 ) la nh

vi no co thê chuyên hoa thanh Nitrosamin co kha năng gây ung th
̀ ́ ́ ̉
̉
́ ̀
́ ̉
ư cho con người.  
Chinh vi vây qui đinh nông đô nitrit cho phep trong n
́
̀ ̣

̣
̀
̣
́
ươc sinh hoat la kha th
́
̣ ̀ ́ ấp.
Như  vây 
̣ ở  trong nươc ngâm amoni không thê chuyên hoa đ
́
̀
̉
̉
́ ược do thiêu
́ 
oxi, khi khai thac lên vi sinh vât trong n
́
̣
ươc nh
́ ờ oxi trong không khi chuyên amoni
́
̉
 
­
­
thanh nitrit (NO
̀
̀
́
̣

ưc ăn. Khi ăn uông n
́
́ ước co ch
́ ưá  
2 ) va nitrat (NO
3 ) tich tu trong th

nitrit thi c
̀ ơ thê se hâp thu nitrit vao mau va chât nay se tranh oxi cua hông câu lam
̉ ̃ ́
̀
́ ̀ ́ ̀ ̃
̉
̀
̀ ̀  
hemoglobin mât kha năng lây oxi, dân đên trinh trang thiêu mau, xanh da. Vi vây,
́
̉
́
̃ ́ ̀
̣
́
́
̀ ̣  
nitrit đăc biêt nguy hiêm đôi v
̣
̣
̉
́ ơi tre m
́ ̉ ơi sinh d

́
ươi sau thang tu
́ ́
́
ổi, no co thê lam
́ ́ ̉ ̀  
châm s
̣ ự  phat triên, gây bênh 
́
̉
̣ ở  đường hô hâp. Đôi v
́
́ ới ngươi l
̀ ơn, nitrit k
́
ết hợp 
vơi cac axit amin trong th
́ ́
ực phâm lam thanh môt h
̉
̀
̀
̣ ợp chât nitrosami. Nitrosamin
́
 
co ́ thể  gây tôn th
̉
ương  di  truyên 
̀ tê ́ bao,
̀  nguyên  nhân  gây ung thư.  Nhưng 

̃ thí 
nghiêm cho nitrit vao trong th
̣
̀
ưc ăn, th
́
ức uông cua chuôt, tho…v
́
̉
̣
̉ ới ham l
̀ ượng 
vượt ngương cho phep thi thây sau môt th
̃
́
̀ ́
̣ ời gian những khôi u sinh ra trong gan,
́
 
phôi, vom hong cua chung [3].
̉
̀
̣
̉
́
Các hợp chất nitơ trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho  
người sử dụng nước. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các  
amin để tạo nên những nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi.  
Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để 
pha sữa. Sau khi lọt vào cơ thể, nitrat được chuyển hóa nhanh thành nitrit nhờ vi 

khuẩn đường ruột. Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat  đối với sức khỏe con 
người. Khi tác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có  
thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thư.
Tình trạngô nhiễm Amoni ở Việt Nam
13


Nguôn gôc ô nhiêm amoni trong n
̀ ́
̃
ươc ngâm 
́
̀ ở Viêt Nam
̣
Co nhiêu nguyên nhân dân đên trinh trang nhiêm bân amoni va cac chât h
́
̀
̃ ́ ̀
̣
̃
̉
̀ ́
́ ữu 
cơ trong nươc ngâm nh
́
̀
ưng môt trong nh
̣
ưng nguyên nhân chinh la do viêc s
̃

́
̀
̣ ử dung
̣  
qua m
́ ưc l
́ ượng phân bon h
́ ưu c
̃ ơ, thuôc tr
́ ừ sâu, hoa chât, th
́ ́ ực vât đa gây anh
̣
̃
̉  
hưởng nghiêm trong đên nguôn n
̣
́
̀ ươc, hoăc do qua trinh phân huy cac h
́
̣
́ ̀
̉ ́ ợp chât́ 
hưu c
̃ ơ  va cac chât trên cang lam đây nhanh qua trinh nhiêm amoni trong n
̀ ́
́
̀
̀
̉
́ ̀

̃
ươć  
ngâm. Ngoai ra m
̀
̀
ưc đô ô nhiêm con phu thuôc vao loai hinh canh tac cua t
́ ̣
̃
̀
̣
̣
̀
̣ ̀
́ ̉ ưng khu
̀
 
vực.
Do câu tao đia chât va lich s
́ ̣
̣
́ ̀ ̣
ử  hinh thanh đia tâng
̀
̀
̣
̀ : Kêt qua cua nh
́
̉ ̉
ưng
̃  

hoat đông đia chât (xói mòn, xâm th
̣
̣
̣
́
ưc…) đa hinh thanh lên tâng ch
̃ ̀
̀
̀
ứa nước cuôị  
sỏi Đê T
̣ ư. Đây la nguôn n
́
̀
̀ ươc chinh đ
́
́ ược khai thac cung câp n
́
́ ước sinh hoat cho
̣
 
cac hoat đông sông cua con ng
́
̣
̣
́
̉
ươi. Tâng Đê T
̀
̀

̣ ứ bao gôm nhiêu loai kiên tao v
̀
̀
̣
́ ̣ ới 
cac loai trâm tich khac nhau vê nguôn gôc. Nh
́
̣
̀ ́
́
̀
̀ ́
ưng nhin chung cac tâng nay đêu co
̀
́ ̀
̀ ̀ ́ 
chưa cac hat than bun, đât co lân cac h
́ ́ ̣
̀
́ ́ ̃ ́ ợp chât h
́ ữu cơ. Kha năng di chuyên chât
̉
̉
́ 
bân vao tâng n
̉
̀ ̀ ươc co liên quan chăt che đên thanh phân hat. Hat cang khô tinh l
́ ́
̣
̃ ́

̀
̀ ̣
̣ ̀
́ ưu  
thông cang l
̀ ơn, kha năng hâp thu nho, cac chât bân di chuyên dê dang, hat min thi
́
̉
́
̣
̉ ́
́ ̉
̉
̃ ̀
̣
̣
̀ 
ngược lai. Do quá trình khai thác n
̣
ước ngày càng mở rộng đã kéo theo giải phóng  
các hợp chất của N được phát sinh ngay trong lớp đất bùn chứa nhiều chất hữu  
cơ bị phân hủy, điều này dẫn đến hàm lượng N trong nước ngầm tăng lên
Do sự  tôn tai cua nguôn ô nhiêm năm 
̀ ̣
̉
̀
̃
̀ ở  phia trên măt đât
́
̣

́: Trong nhiêù  
năm qua cung v
̀ ơi s
́ ự phat triên cua đ
́
̉
̉ ời sông xa hôi, s
́
̃ ̣ ự phat triên cua công nghêp
́
̉
̉
̣  
va nông nghiêp chung ta đa thai vao môi tr
̀
̣
́
̃ ̉ ̀
ường môt l
̣ ượng lơn chât thai, ma trong
́
́ ̉
̀
 
đo ca n
́ ̉ ươc thai san xuât va n
́
̉ ̉
́ ̀ ước thai sinh hoat đêu co ham l
̉

̣ ̀ ́ ̀ ượng chât h
́ ữu cơ gây  
ô nhiêm sinh hoc cao.Trinh trang khoan khai thac n
̃
̣
̀
̣
́ ươc môt canh tuy tiên cua t
́
̣
́
̀ ̣
̉ ư 
nhân hiên nay rât phô biên. Giêng đ
̣
́
̉
́
́
ược khoan co đô sâu t
́ ̣
ừ 25 m đên 30 m la
́
̀ 
nguôn gôc tao ra cac c
̀ ́ ̣
́ ửa sô thuy văn đ
̉
̉
ưa chât nhiêm bân xuông n

́
̃
̉
́ ước ngâm. Ngoai
̀
̀ 
ra viêc khai thac n
̣
́ ươc ngâm v
́
̀ ới khôi l
́ ượng lớn ma l
̀ ượng nươc m
́ ơi không kip bô
́
̣
̉ 
xung va đa tao ra cac ph
̀ ̃ ̣
́ ễu ha thâp m
̣ ́ ực nươc, đêu nay cung góp phân lam cho chât
́
̀ ̀ ̃
̀ ̀
́ 
bân xâm nhâp nhanh h
̉
̣
ơn. Đê bu đăp l
̉ ̀ ́ ượng nươc ngâm bi khai thac, qua trinh xâm

́
̀ ̣
́
́ ̀
 
thực tự nhiên được đây manh, n
̉
̣
ươc ngâm đ
́
̀ ược bô xung băng viêc thâm t
̉
̀
̣
́ ừ nguôn
̀ 
nươc măt xuông. Đây chinh la nghiên nhân cua s
́
̣
́
́
̀
̉ ự  gia tăng nông đô cac chât ô
̀
̣ ́
́  
nhiêm trong n
̃
ươc ngâm b
́

̀ ởi cac chât co nguôn gôc nhân tao. Do viêc phong thai
́
́ ́
̀
́
̣
̣
́
̉ 
môt l
̣ ượng lơn cac chât thai, n
́ ́
́ ̉ ươc thai co ch
́
̉
́ ưa nhiêu h
́
̀ ợp chât Nit
́
ơ hoa tan trong
̀
 
14


nươc đa dân đên s
́ ̃ ̃ ́ ự  gia tăng nông đô cac chât Nit
̀
̣ ́
́

ơ  trong nươc bê măt, vi du san
́ ̀ ̣
́ ̣ ̉  
phâm cua qua trinh Urê hoa, amoni va muôi amon t
̉
̉
́ ̀
́
̀
́
ừ phân bon, t
́ ừ qua trinh thôi
́ ̀
́ 
rữa va t
̀ ừ dây chuyên sinh hoc cung nh
̀
̣
̃
ư từ nươc thai sinh hoat va n
́
̉
̣
̀ ươc thai công
́
̉
 
nghiêp…Cac chât nay theo n
̣
́

́ ̀
ươc măt thâm xuyên t
́
̣
́
ừ trên xuông hoăc thâm qua
́
̣
́
 
sươn cac con sông, xâm nhâp vao n
̀ ́
̣
̀ ươc ngâm dân t
́
̀
̃ ới trinh trang tăng nông đô
̀
̣
̀
̣ 
amoni trong nươc ngâm.
́
̀
Do chiêu day đ
̀
̀ ới thông khí: Khi chiêu day đ
̀ ̀ ới thông khi (hay chiêu day
́
̀ ̀ 

đường thâm) cang nho kha năng xâm nhâp cac chât bân vao tâng ch
́
̀
̉
̉
̣
́
́ ̉
̀ ̀
ứa nước cang
̀  
nhiêu. Nh
̀
ưng riêng đôi v
́ ới hợp chât nitrat va nitrit thi chiêu day đ
́
̀
̀
̀ ̀ ới thông khi l
́ ớn, 
qua trinh nitrat hoa diên ra thuân l
́ ̀
́ ̃
̣ ợi, con chiêu day đ
̀
̀ ̀ ới thông khi nho qua trinh
́
̉
́ ̀  
nitrat hoa yêu h

́ ́ ơn. Đôi v
́ ới thực tê trong điêu kiên đ
́
̀
̣ ới thông khi cang day khi đo
́ ̀
̀
́ 
ham l
̀ ượng oxi xâm nhâp t
̣ ừ khi quyên va cac nguôn khac trên măt đât vao đ
́
̉
̀ ́
̀
́
̣
́ ̀ ới  
thông khi se l
́ ̃ ơn, thuc đây cac điêu kiên thuân l
́
́ ̉
́
̀
̣
̣ ợi cho sự  phat triên cua vi khuân
́
̉
̉
̉  

hiêu khi. Khi đo qua trinh nitrat hoa xay ra va lam tăng ham l
́
́
́ ́ ̀
́ ̉
̀ ̀
̀ ượng NO2­ va NO
̀ 3­.
Do đô dôc thuy l
̣ ́
̉ ực lớn: Nhưng n
̃ ơi co c
́ ương đô dong chay manh lam tăng
̀
̣ ̀
̉
̣
̀
 
kha năng xâm nhâp cua cac chât ô nhiêm vao n
̉
̣
̉
́
́
̃
̀ ươc ngâm. Nh
́
̀
ững khu vực năm

̀  
dươi đô dôc cao th
́ ̣ ́
ương co ham l
̀
́ ̀ ượng ô nhiêm năng h
̃
̣
ơn những vung co đô dôc
̀
́ ̣ ́ 
thâp. Điêu nay phu h
́
̀ ̀
̀ ợp vơi qui luât vân đông t
́
̣ ̣
̣
ự nhiên cua vât chât.[5]
̉
̣
́
Hiện trạng ô nhiễm amoniở Việt Nam
Theo đanh gia cua nhiêu bao cao va hôi thao khoa hoc thi trinh trang ô nhiêm
́
́ ̉
̀ ́ ́ ̀ ̣
̉
̣
̀ ̀

̣
̃  
amoni trong nươc ngâm đa đ
́
̀
̃ ược phat hiên tai nhiêu vung trong ca n
́
̣
̣
̀
̀
̉ ươc. Chăng
́
̉  
han nh
̣
ư tai thanh phô Hô Chi Minh: Theo chi cuc bao vê môi tr
̣
̀
́ ̀ ́
̣
̉
̣
ường thanh phô Hô
̀
́ ̀ 
Chi Minh (TP Hô Chi Minh), kêt qua quan trăc n
́
̀ ́
́

̉
́ ước ngâm tâng nông gân đây cho
̀ ̀
̀
 
thây l
́ ượng nươc ngâm 
́
̀ ở khu vực ngoai thanh đang diên biên ngay cang xâu đi. Cu
̣
̀
̃
́
̀ ̀
́
̣ 
thê n
̉ ươc ngâm 
́
̀ ở  trạm Đông Thach (huyên Hoc Môn) bi ô nhiêm amoni (68,73
̣
̣
́
̣
̃
 
mg/l cao gâp 1,9 lân so v
́
̀
ới năm 2005) va co ham l

̀ ́ ̀ ượng nhôm cao, đô măn tăng va
̣ ̣
̀ 
mưc đô ô mhiêm chât h
́ ̣
̃
́ ưu c
̃ ơ cung tăng nhanh trong nh
̃
ưng năm gân đây; nông đô
̃
̀
̀
̣ 
săt trong n
́
ươc ngâm cua môt sô khu v
́
̀
̉
̣ ́
ực khac nh
́ ư Linh Trung, Trương Tho (Thu
̀
̣
̉ 
Đức),   Tân   Taọ   (Binh
̀   Chanh)…cung
́
̃   khá  cao   (11,76   đên

́   27,83   mg/l)   vượt   tiêu 
chuân cho phep gân 50 lân [5].
̉
́ ̀
̀
Ngoai ra con co môt sô khu v
̀
̀ ́ ̣
́
ực khac cung bi ô nhiêm amoni trong n
́ ̃
̣
̃
ươć  
ngầm nhưng khu vực bi ô nhiêm amoni trong n
̣
̃
ươc ngâm năng nê nhât trong c
́
̀
̣
̀ ́
ả 
nước la khu v
̀
ực đông băng Băc Bô. Theo kêt qua khao sat cua trung tâm nghiên
̀
̀
́
̣

́
̉
̉
́ ̉
 
15


cưu thuôc trung tâm khoa hoc t
́
̣
̣ ự nhiên va công nghê quôc gia va tr
̀
̣
́
̀ ương Đai Hoc
̀
̣
̣  
Mo­Đia Chât thi phân l
̉ ̣
́ ̀ ̀ ớn nước ngâm khu v
̀
ực đông băng Băc Bô gôm cac tinh
̀
̀
́
̣ ̀
́ ̉  
như: Ha Tây, Ha Nam, Nam Đinh, Ninh Binh, Hai D

̀
̀
̣
̀
̉ ương, Hưng Yên, Thai Binh
́ ̀  
va phia nam Ha Nôi đêu bi nhiêm bân amoni rât năng. Xac suât cac nguôn n
̀ ́
̀ ̣
̀ ̣
̃
̉
́ ̣
́
́ ́
̀ ước  
ngâm nhiêm amoni co nông đô cao h
̀
̃
́ ̀
̣
ơn tiêu chuân n
̉ ước sinh hoat (3 mg/l) khoang
̣
̉  
70­80%. Trong nhiêu nguôn n
̀
̀ ươc ngâm con ch
́
̀

̀ ưa nhiêu h
́
̀ ợp chât h
́ ữu cơ, đô oxi
̣
 
hoa co nguôn đat 30­40 mg O
́ ́
̀ ̣
́ ̉
̀
̀ ớn cac nguôn n
́
̀ ước ngâm
̀  
2/l. Co thê cho răng phân l
đang sử dung không đat tiêu chuân vê amoni va cac h
̣
̣
̉
̀
̀ ́ ợp chât h
́ ữu cơ [5].
Theo kêt qua khao sat cua cac nha khoa hoc Viên Đia ly thuôc Viên Khoa
́
̉
̉
́ ̉
́
̀

̣
̣
̣
́
̣
̣
 
Hoc va Công Nghê Viêt Nam thi hâu nh
̣
̀
̣
̣
̀ ̀ ư cac mâu n
́
̃ ước từ cac huyên cua tinh Ha
́
̣
̉ ̉
̀ 
Nam đêu co ty lê nhiêm amoni 
̀ ́ ̉ ̣
̃
ở mưc đang bao đông. Chăng h
́ ́
́ ̣
̉
ạn như tai Ly Nhân
̣
́
 

co mâu n
́ ̃ ươc v
́ ơi ham l
́ ̀ ượng lên tới 111,8 mg/l gâp 74 lân so v
́
̀
ới tiêu chuân Bô Y
̉
̣  
Tê (TC BYT), con 
́
̀ ở Duy Tiên la 93,8 mg/l gâp 63 lân…Trong khi đo, cac kêt qua
̀
́
̀
́ ́ ́
̉ 
khao sat cua tr
̉
́ ̉ ương Đai Hoc Mo­Đia Chât Ha Nôi cung cho biêt chât l
̀
̣
̣
̉ ̣
́ ̀ ̣
̃
́
́ ượng nươć  
ngâm 
̀ ở  tâng mach nông va mach sâu tai cac đia ph

̀
̣
̀ ̣
̣ ́ ̣
ương nay cung co ham l
̀ ̃
́ ̀ ượng  
Nitơ  trung binh > 20 mg/l v
̀
ượt mưc tiêu chuân Viêt Nam cho phep rât nhiêu lân.
́
̉
̣
́ ́
̀ ̀  
+
(Tiêu chuân n
̉ ươc vê sinh ăn uông 1329/BYT­2002 đôi v
́ ̣
́
́ ới nông đô NH
̀
̣
́
 
4  tôi đa cho

phep la 1,5 mg/l)[3].
́ ̀
Một số công nghệ xử lý Amoni

Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng
Amoni ở trong nươc tôn tai d
́ ̀ ̣ ưới dang cân băng:
̣
̀
                     NH4+                                 NH3 (khi hoa tan)   
+  H+    ; pka = 9,5
́ ̀
Như  vây, 
̣ ở  PH gân 7 chi co môt l
̀
̉ ́ ̣ ượng rât nho khi NH
́
̉
́ 3 so vơi ion amoni.
́
 
+
Nêu ta nâng PH t
́
ới 9,5 ty lê [NH
̉ ̣
̀ ̀
̀
̀  
3]/[ NH4 ] = 1, va cang tăng PH cân băng cang

chuyên  vê phia tao thanh NH
̉
̀ ́ ̣

̀
́ ́ ́ ̣
́ ̃
̣ ̣
́ ̣
̉ 
3. Khi đo nêu ap dung cac ky thuât suc khi hoăc thôi
khi thi NH
́ ̀ 3 se bay h
̃
ơi theo đinh luât Henry, lam chuyên cân băng vê phia phai:
̣
̣
̀
̉
̀
̀ ́
̉
                     NH4+  +  OH­                NH3  +   H2O
Trong thực tê PH phai nâng lên xâp xi 11, l
́
̉
́ ̉
ượng khi cân đê đuôi NH
́ ̀ ̉
̉
́ 
3 ở mưc
1600 m3 không khi/ m
́ 3 nươc va qua trinh phu thuôc vao nhiêt đô cua môi tr

́ ̀ ́ ̀
̣
̣
̀
̣
̣ ̉
ường. 
+ 
Phương phap nay ap dung đ
́ ̀ ́ ̣
ược cho nươc thai, kho co thê đ
́
̉
́ ́ ̉ ưa được nông đô NH
̀
̣
4

xuông d
́ ưới 1,5mg/l nên rât hiêm khi đ
́ ́
ược ap dung đê x
́ ̣
̉ ử ly n
́ ước câp.
́
­
Phương phap Ozon hoa v
́
́ ơi xuc tac Bromua(Br

́ ́ ́
)[5]

16


Đê khăc phuc nh
̉
́
̣
ược điêm cua ph
̉
̉
ương phap Clo hoa điêm đôt biên ng
́
́ ̉
̣
́ ười ta 
­
co thê thay thê môt sô tac nhân oxi hoa khac la ozon v
́ ̉
́ ̣ ́ ́
́ ́ ̀
ơi s
́ ự co măt cua Br
́ ̣
̉
. Vê c
̀ ơ 
­

ban x
̉ ử ly NH
́ 4+ băng O
̀
i sự co măt cua Br
́ ̣
̉
 cung diên ra theo c
̃
̃
ơ chê giông nh
́ ́
ư 
3 vớ
­
phương phap x
́ ử ly dung Clo. D
́ ̀
ươi tac dung cua O
́ ́ ̣
̉ 3, Br­ bi oxi hoa thanh BrO
̣
́ ̀
 theo 

phan 
̉ ưng sau đây:
́
                          Br­ +  O3 +  H+   =   HBrO  +  O2
­

Phan 
̉ ưng oxi hoa NH
́
́ 4+ được thực hiên b
̣ ởi ion BrO­ giông nh
́
ư cua ion ClO
̉

NH3     +   HBrO   =   NH2Br  +   H2O
NH2Br  +  HBrO   =   NHBr2   +  H2O
NH2Br  +  NHBr2   =   N2  +  3Br­ +  H+
Đây chinh la điêm t
́
̀ ̉ ương đông cua hai ph
̀
̉
ương phap Clo hoa va Ozon hoa
́
́ ̀
́ 
xuc tac Br
́ ́ ­ .
1.3. Than hoạt tính
Than hoạt tính là chất hấp phụ quí và linh hoạt, được sử dụng rộng rãi cho 
nhiều mục đích như loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn và các tạp chất hữu  
cơ, vô cơ trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thu hồi dung môi, làm sạch  
không khí, trong kiểm soát ô nhiễm không khí từ khí thải công nghiệp và khí thải  
động cơ, trong làm sạch nhiều hóa chất, dược phẩm, sản phẩm thực phẩm và 
nhiều  ứng dụng trong pha khí. Chúng được sử  dụng ngày càng nhiều trong lĩnh 

vực luyện kim để thu hồi vàng, bạc, và các kim loại khác, làm chất mang xúc tác.  
Chúng cũng được biết đến trong nhiều ứng dụng trong y học, được sử  dụng để 
loại bỏ các độc tố và vi khuẩn của một số bệnh nhất định. Cacbon là thành phần  
chủ yếu của than hoạt tính  với hàm lượng khoảng 85 – 95%. 
Bên cạnh đó than hoạt tính còn chứa các nguyên tố  khác như  hidro, nitơ, 
lưu huỳnh và oxi. Các nguyên tử khác loại này được tạo ra từ nguồn nguyên liệu  
ban đầu hoặc liên kết với cacbon trong suốt quá trình hoạt hóa và các quá trình  
khác. Thành phần các nguyên tố  trong than hoạt tính thường là 88% C, 0,5% H,  
0,5% N, 1%S, 6 –7% O. Tuy nhiên hàm lượng oxy trong than hoạt tính có thể thay 
đổi từ  1­ 20% phụ  thuộc vào nguồn nguyên liệu ban đầu, cách điều chế. Than  
hoạt tính thường có diện tích bề mặt nằm trong khoảng 800 đến 1500m2/g và thể 
tích lỗ xốp từ 0,2 đến 0,6cm3/g [19].
Diện tích bề mặt than hoạt tính chủ yếu là do lỗ nhỏ có bán kính nhỏ hơn 
2nm. Than hoạt tính chủ  yếu được điều chế  bằng cách nhiệt phân nguyên liệu 
17


thô chứa cacbon  ở  nhiệt độ  nhỏ  hơn 10000C. Quá trình điều chế  gồm 2 bước:  
Than hóa ở nhiệt  độ dưới 8000C trong môi trường trơ và sự hoạt hóa sản phẩm 
của quá trình than hóa ở nhiệt độ khoảng 950–10000C.
1.3.1. Đặc tính của than hoạt tính
Than hoạt tính với sự  sắp xếp ngẫu nhiên của các vi tinh thể  và với  liên 
kết ngang bền giữa chúng, làm cho than hoạt tính có một cấu trúc lỗ xốp khá phát 
triển. Chúng có tỷ trọng  tương đối thấp (nhỏ hơn 2g/cm 3) và mức độ graphit hóa 
thấp. Cấu trúc bề  mặt này được tạo ra trong quá trình than hóa và phát triển hơn  
trong quá trình hoạt hóa, khi làm sạch nhựa đường và các chất chứa cacbon khác 
trong khoảng trống giữa các tinh thể. Quá trình hoạt hóa làm tăng thể  tích và làm 
rộng đường kính lỗ. Cấu trúc lỗ và sự  phân bố cấu trúc lỗ của chúng được quyết 
định chủ yếu từ bản chất nguyên liệu ban đầu và phương pháp than hóa.
Than hoạt tính có bề mặt riêng phát triển và thường được đặc trưng bằng 

cấu trúc nhiều đường mao dẫn phân tán, tạo nên từ các lỗ với kích thước và hình 
dạng khác nhau. Người ta khó có thể đưa ra thông tin chính xác về hình dạng của 
lỗ  xốp. Có vài phương pháp được sử  dụng để  xác định hình dạng của lỗ, các  
phương pháp này đã xác định than thường có dạng mao dẫn mở cả hai đầu hoặc 
có một đầu kín, thông thường có dạng rãnh, dạng chữ V và nhiều dạng khác. 
Than hoạt tính có lỗ xốp từ 1 nm đến vài nghìn nm. Dubinin đề xuất một  
cách phân loại lỗ  xốp đã được IUPAC chấp nhận. Sự  phân loại này dựa trên 
chiều rộng của chúng, thể hiện khoảng cách giữa các thành của một lỗ xốp hình  
rãnh hoặc bán kính của lỗ dạng  ống. Các lỗ được chia thành 3 nhóm, lỗ nhỏ, lỗ 
trung và lỗ lớn.
Lỗ  nhỏ  (Micropores) có kích thước cỡ  phân tử, bán kính hiệu dụng nhỏ 
hơn 2nm. Sự hấp phụ trong các lỗ này xảy ra theo cơ chế lấp đầy thể tích lỗ, và  
không xảy ra sự  ngưng tụ  mao quản. Năng lượng hấp phụ  trong các lỗ  này lớn  
hơn rất nhiều so với lỗ trung hay bề mặt không xốp vì sự  nhân đôi của lực hấp  
phụ từ các vách đối diện nhau của vi lỗ. Nói chung chúng có thể tích lỗ từ 0,15 –  
0,70cm3/g. Diện tích bề mặt riêng  của lỗ nhỏ chiếm 95% tổng diện tích bề mặt 
của than hoạt tính. Dubinin còn đề xuất thêm rằng cấu trúc vi lỗ có thể chia nhỏ 
thành 2 cấu trúc vi lỗ  bao gồm các vi lỗ  đặc trưng với bán kính hiệu dụng nhỏ 
hơn 0,6 – 0,7nm và siêu vi lỗ với bán kính hiệu dụng từ 0,7 đến 1,6nm. Cấu trúc 

18


vi lỗ  của than hoạt tính được xác định rõ hơn bằng hấp phụ  khí, hơi và công  
nghệ tia X.
Lỗ trung (Mesopore) hay còn gọi là lỗ vận chuyển có bán kính hiệu dụng 
từ 2 đến 50 nm, thể tích của chúng thường từ 0,1 đến 0,2cm 3/g. Diện tích bề mặt 
của lỗ này chiếm không quá 5% tổng diện tích bề mặt của than. Tuy nhiên, bằng  
phương pháp đặc biệt người ta có thể tạo ra than hoạt tính có lỗ  trung lớn hơn,  
thể tích của  lỗ trung đạt được từ 0,2 – 0,65cm3/g và diện tích bề mặt của chúng 

đạt 200m2/g. Các lỗ  này đặc trưng bằng sự  ngưng tụ  mao quản của chất hấp  
phụ với sự tạo thành mặt khum của chất lỏng bị hấp phụ.
Lỗ  lớn (Macropore) không có nhiều ý nghĩa trong quá trình hấp phụ  của  
than  hoạt  tính  bởi  vì  chúng  có diện  tích  bề   mặt  rất  nhỏ  và  không vượt quá 
0,5m2/g. Chúng có bán kính hiệu dụng lớn hơn 50nm và thường trong khoảng 
500­ 2000nm với thể  tích lỗ  từ  0,2 – 0,4cm3/g. Chúng hoạt động như  một kênh 
cho chất bị hấp phụ vào trong lỗ nhỏ và lỗ trung. Các lỗ lớn không được lấp đầy 
bằng sự ngưng tụ mao quản.
Do đó, cấu trúc lỗ  xốp của than hoạt tính có 3 loại bao gồm lỗ  nhỏ, lỗ 
trung và lỗ lớn. Mỗi nhóm này thể hiện một vai trò nhất định trong quá trình hấp  
phụ.Lỗ nhỏ chiếm 1 diện tích bề mặt và thể tích lớn do đó đóng góp lớn vào khả 
năng hấp phụ của than hoạt tính, miễn là kích thước phân tử của chất bị hấp phụ 
không quá lớn để đi vào lỗ  nhỏ. Lỗ  nhỏ được lấp đầy ở  áp suất hơi tương đối 
thấp trước khi bắt đầu ngưng tụ mao quản. Mặt khác, lỗ  trung được lấp đầy ở 
áp suất hơi tương đối cao với sự xảy ra ngưng tụ mao quản. Lỗ lớn có thể  cho 
phân tử chất bị hấp phụ di chuyển nhanh tới lỗ nhỏ hơn
Nhóm cacbon – oxi bề  mặt là những nhóm quan trọng nhất  ảnh hưởng  
đến đặc trưng bề mặt như tính ưa nước, độ phân cực, tính acid, và đặc điểm hóa 
lý như khả năng xúc tác, dẫn điện và khả năng phản ứng của các vật liệu này[6],  
[15], [19]. Thực tế, oxi đã kết hợp thường được biết là yếu tố  làm cho than trở 
nên hữu ích và hiệu quả trong một số lĩnh vực ứng dụng nhất định. Ví dụ, oxi có  
tác động quan trọng đến khả năng hấp phụ nước và các khí, hơi có cực khác, ảnh 
hưởng đến sự hấp phụ chất điện phân, lên than sử  dụng làm chất lọc trong cao  
su và nhựa, lên độ  nhớt của graphit cũng như  lên tính chất của nó khi là một 
thành phần trong phản ứng hạt nhân. Trong trường hợp của sợi cacbon, nhóm bề 
mặt quyết định khả năng bám dính của nó vào chất nền là nhựa và sau đó là đặc 
19


điểm vật liệu composite. Theo Kipling, các nguyên tử  oxy và hydro là những 

thành phần cần thiết của than hoạt tính với đặc điểm hấp phụ  tốt, và bề  mặt 
của vật liệu này được nghiên cứu như một bề mặt hydrocacbon biến đổi ở  một 
sốtính chất bằng nguyên tử oxi.
Than hoạt tính cũng có thể được oxi hóa bằng nhiệt trong không khí, CO 2 
hoặc oxi. Bản chất và số  lượng nhóm oxi ­ cacbon bề  mặt tạo thành từ  các sự 
oxi hóa khác nhau phụ  thuộc vào bản chất bề  mặt than và cách tạo ra nó, diện  
tích bề  mặt của nó, bản chất chất oxi hóa và nhiệt độ  quá trình. Phản  ứng của  
than hoạt tính với oxi ở nhiệt độ dưới 4000C chủ yếu tạo ra sự hấp phụ hóa học 
oxi và sự tạo thành hợp chất cacbon – oxi bề mặt, khi  ở nhiệt độ  trên 400 0C, sự 
phân hủy hợp chất bề mặt và khí hóa cacbon là các phản ứng trội hơn hẳn [19].
C +  O2→ C(O) (<4000C)  

Sự tạo thành hợp chất bề mặt

C +  O2→ CO + CO2 (>4000C) 

Sự khí hóa

C(O)   → CO + CO2 (>4000C) 

Sự phân hủy hợp chất bề mặt

Trong trường hợp sự oxi hóa xảy ra trong dung dịch, phản ứng chính là sự 
tạo thành hợp chất  bề mặt, mặc dù một vài quá trình khí hóa cũng có thể xảy ra  
phụ   thuộc   độ   mạnh   của   chất   oxi   hóa   và   sự   khắc   nghiệt   của   điều   kiện   thí 
nghiệm. Sự  tạo thành hợp chất cacbon – oxi bề  mặt sử  dụng than khác nhau. 
Than hoạt tính và muội than sử  dụng nhiều cách oxi hóa trong pha khí và pha  
lỏng đã được nghiên cứu nhiều hơn. Đối những than có đặc trưng axit – bazơ, 
nhiều nhà khoa học đã bỏ  công sức nghiên cứu để  góp phần tìm hiểu nguyên 
nhân và cơ chế than có bản chất axit hay bazơ. Một vài thuyết, ví dụ thuyết điện 

hóa học của Burstein và Frumkin,, thuyết oxit của Shilov và trường của ông, 
thuyết pyron của Voll và Boehm đã được đưa ra để giải thích cho đặc trưng axit 
– bazơ của than. Các thuyết này và các nghiên cứu liên quan đã được xem xét lại 
một cách kỹ  lưỡng và được xem xét trong một vài bài báo tổng kết. Bây giờ 
người ta đã chấp nhận rằng đặc trưng axit – bazơ   của than là kết quả  của quá 
trình oxi hóa bề mặt, phụ thuộc vào cách tạo thành và nhiệt độ của quá trình oxi 
hóa. Dạng nhóm cacbon – oxi bề  mặt (axit, bazơ, trung hòa) đã được xác định, 
các nhóm axit bề mặt là rất đặc trưng và được tạo thành khi  than được xử lý với 
oxi ở nhiệt độ trên 4000C hoặc bằng phản ứng với dung dịch oxi hóa ở  nhiệt độ 
phòng.

20


 Các nhóm chức này ít bền nhiệt và phân hủy khi xử  lý nhiệt trong chân 
không hoặc trong môi trường khí trơ   ở  nhiệt độ  từ  350 0C đến 7500C và giải 
phóng   CO2. Các nhóm chức axit bề  mặt này làm cho bề  mặt than  ưa nước và  
phân cực, các nhóm này là caboxylic, lacton, phenol. Nhóm oxi bazơ trên bề mặt ít 
đặc trưng hơn và được tạo ra khi một bề mặt than không còn bất kỳ  nhóm oxy  
bề  mặt nào khi xử  lý nhiệt trong chân không hoặc trong môi trường trơ   ở  nhiệt 
độ 10000C sau đó làm nguội  ở nhiệt độ phòng, được tiếp xúc với khí oxi. Garten 
và Weiss đề xuất cấu trúc dạng pyron cho nhóm chức bazo, nhóm chức này cũng 
được biết như cấu trúc chromene. Cấu trúc này có vòng chứa oxy với nhóm hoạt  
hóa ­  CH2,  ­  CHR. Theo Voll và Boehm, các nguyên tử oxy trong cấu trúc kiểu  
pyron được định vị trong hai vòng khác nhau của lớp graphit. Tuy nhiên, cấu trúc  
của các nhóm oxi bazơ trên bề mặt cũng đang còn tranh cãi. Các nhóm oxy trung  
hòa trên bề  mặt được tạo ra do quá trình hấp phụ  hóa học không thuận nghịch  
oxy ở các tâm không bão hòa dạng etylen có mặt trên bề mặt than. Các hợp chất 
bề  mặt bị  phân hủy thành CO2  khi xử  lý nhiệt. Các nhóm trung hòa trên bề  mặt 
bền hơn so với các nhóm axit và bắt đầu phân hủy trong khoảng nhiệt độ 5000C– 

6000C và bị  loại bỏ hoàn toàn  ở  9500C. Một dạng của bề mặt than hoạt tính đã 
được oxi hóa được công bố bởi Tarkovskya ở hình dưới đây.
 

Hình 1.2.  Bề mặt than hoạt tính sau khi oxi hóa
Nhiều nỗ  lực của nhiều nhà nghiên cứu để  xác định và định lượng các  
nhóm oxi ­ cacbon bề mặt sử dụng các phương pháp vật lý, hóa học và hóa lý để 
giải hấp lớp oxit, trung hòa với kiềm, chuẩn độ điện thế, phương pháp phổ như 
phố IR, X­ray. Các nghiên cứu này đã chỉ  ra sự tồn tại của vài nhóm chức, quan  
21


trọng hơn cả  là các nhóm carboxyl, lacton, phenol, quinin và hydroquinon. Tuy  
nhiên, các phương pháp này không đưa ra các kết quả có thể so sánh với nhau và  
nhiều khi không giải thích được toàn bộ lượng oxi đã kết hợp.
1.3.2. Ảnh hưởng của nhóm bề mặt cacbon­oxi lên tính chất hấp phụ
Người ta biết rằng than hoạt tính chứa một lượng đáng kể  oxi và hidro  
được hấp phụ  hóa học, chúng có  ở  dạng phức bề  mặt cacbon­oxi. Một vài giả 
thuyết về  cấu trúc được đưa ra cho những chất phức bề mặt này. Dựa vào các 
phương   pháp  vật   lý,   hóa   học   và   hóa   lý,   sự   tồn   tại   của   các   nhóm   chức   như 
cacbonyl, cacboxyl, lacton, quinon, hydroquinon và phenol đã được đưa ra. Tuy  
nhiên, các phương pháp đánh giá khác nhau không cung cấp các kết quả có thể so  
sánh được, thậm chí quan trọng hơn là toàn bộ  lượng oxi liên kết không được  
giải thích. Vì thế, vấn đề  này không được làm sáng tỏ  một cách phù hợp, cũng  
như các cấu trúc, cơ chế khác nhau. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã công bố từ các  
phòng thí nghiệm và các nơi khác đã chỉ ra rằng hầu như chắc chắn các nhóm hay 
phức bề mặt xác định có thể  tạo ra CO 2 và tương tự có sự tồn tại bề mặt phân 
biệt có thểtạo ra CO trong quá   trình xử  lý nhiệt trong chân không hoặc môi 
trường trơ [6].
Bất kể là các oxit bề mặt này có bản chất và cấu trúc chính xác thì đều có  

một chút nghi vấn rằng oxi hấp phụ  hóa học có mặt chủ  yếu tại cạnh và góc  
phụ, nên những nhóm oxi này ảnh hưởng nhiều tới các đặc trưng bề mặt và tính 
chất bề mặt của than hoạt tính.
Tính axit bề mặt của than hoạt tính và muội than là đối tượng ban đầu của  
một số  lượng lớn các nghiên cứu do tầm quan trọng của nó trong việc xác định 
một   vài phản  ứng phân hủy, phản  ứng xúc tác, và các tính chất hấp phụ  của 
những vật liệu này. Trong trường hợp của muội than, Wiegand đã sử  dụng tính  
axit bề mặt để phân loại các họ của muội than chúng có tính axit mạnh hoặc có  
tính chất kiềm hoặc axit yếu. Tính axit bề  mặt của than được đo bởi khả  năng 
hấp phụ  bazơ  của nó (hoặc sự  trung hòa bazơ), khả  năng này được tính bằng 
lượng cation kiềm đã trao  đổi cho các ion hidro được cung cấp bởi các oxit axit  
trên bề  mặt than. Tính axit bề  mặt là do cấu trúc hóa học của cacbon ­ oxi bề 
mặt đã được công nhận như  cacboxyl hay lacton. Các cấu trúc hóa học bề  mặt  
này tạo ra CO2trong quá trình xử lý nhiệt trong chân không hay trong môi trường 
trơ   ở  nhiệt độ  300­7500C. Khả  năng trung hòa bazơ  của than giảm khi hút chân  
22


không hoặc loại khí bằng cách tăng nhiệt độ một cách từ từ, và giảm tại bất kỳ 
nhiệt độ  nào, tương  ứng với lượng CO 2  được tạo ra tại nhiệt độ  đó. Hơn nữa, 
khi nhiệt độ vượt cao quá, khả năng trung hòa bazơ của than giảm, cũng ở nhiệt 
độ  cao có sự  giải phóng CO2   từ  bề  mặt than. Do đó, tính axit bề  mặt của than  
phụ thuộc vào sự có mặt của nhóm hóa học bề mặt cacbon­oxi. 
Cacbon nguyên chất là chất kị  nước.Tính kị  nước càng giảm thì tính  ưa 
nước của than càng tăng, do lượng oxi liên kết với cacbon bề mặt tăng. Từ lâu ta  
đã biết rằng muội than với hàm lượng oxi cao có thể  dễ  dàng bị  làm  ướt bởi  
nước. Vì vậy, oxi hóa nhiệt độ  thấp muội than thường được sử  dụng để  làm 
tăng đặc điểm  ưa   nước của chúng. Tương tự, các sợi cacbon hiệu năng cao 
thường kị  nước được oxi hóa một cách thích hợp để  tạo thành nhóm chức bề 
mặt cacbon ­ oxi để  làm tăng tính  ưa nước của chúng, chúng lần lượt cải thiện  

sự  bám dính với các vật liệu nền trong composite có độ  bền cao. Fitzer đã công 
bố mối quan hệ trực tiếp giữa số lượng nhóm axit trên bề mặt sợi cacbon được  
tạo bởi sự  oxi hóa và độ  bền của composit  trong trường hợp của nhựa phenol  
cũng như nhựa epoxi làm vật liệu nền. Ảnh hưởng của nhóm oxi đưa lên bề mặt 
sợi cacbon bằng quá trình oxi hóa trong không khí tại 700 0C và các tính chất 
composit đã được nghiên cứu. Trong trường hợp than hoạt tính, sự  có mặt của 
nhóm axit bề mặt làm cho bề mặt than ưa nước và phân cực, theo đó cải tiến tính  
chất hấp phụ khí và hơi phân cực.
Sự  hấp phụ những hợp chất hữu cơ và vô cơ  từ  các dung dịch của chúng 
cũng cho thấy khả năng hấp phụ của than bị ảnh hưởng bởi việc có mặt của các  
nhóm oxi ­ cacbon. Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu sự  hấp phụ  của một vài  
thuốc nhuộm cation và anion trên than chì cũng như các loại muội than khác nhau,  
đã   thấy  rằng   sự   hấp   phụ   đó,   mặc   dù   được   xác   định  bởi   diện   tích   mặt  của 
cacbon, vẫn bị ảnh hưởng mạnh bởi sự hiện diện của các oxit có tính axit trên bề 
mặt.  Khả   năng  hấp phụ   những chất  nhuộm  cation tăng cùng với  sự   tăng  số 
lượng của nhóm oxi bề mặt trong quá trình oxi hóa than và giảm khi những oxit 
bề  mặt này bị  loại bỏ  trong quá trình giải hấp bằng nhiệt trong chân không. 
Trong trường hợp của những thuốc nhuộm anion, sự hấp phụ giảm theo mức độ 
oxi hóa, độ  giảm này tùy thuộc vào sự  tăng về  số  lượng của các nhóm axit bề 
mặt. Goyal và những cộng sự  cũng đã nghiên cứu sự   ảnh hưởng của các nhóm  
oxi ­ cacbon tới khả  năng hấp phụ  một vài ion kim loại như  Cr(III), Cr(VI), 
23


Co(II), Cu(II), và Ni(II) trên một vài cacbon hoạt tính có sự  khác nhau về  diện 
tích bề mặt và khác nhau về số nhóm chức oxi ­ cacbon trên bề mặt. Những nhà 
khoa học này đã tìm ra rằng sự hấp phụ này không chỉ liên quan đến diện tích bề 
mặt, mà còn phụ thuộc vào số lượng của các nhóm oxi và có thể là một vài nhóm  
oxit axit khác. Sự  hấp phụ cation tăng đối với trường hợp than đã thực hiện quá 
trình oxi hóa và giảm trong quá trình loại khí, kết quả này được giải thích là quá  

trình oxi hóa tạo thành các nhóm axit bề mặt mà sự ion hóa trong nước có thể tạo  
ra ion H+, chuyển trực tiếp vào pha lỏng, để lại bề mặt than có các tâm tích điện, 
ở đó sự hấp phụ các cation có thể xảy ra. Khi các tâm tích điện âm được loại trừ 
bằng loại khí, thì bề mặt than sẽ giảm xu hướng hấp phụ cation.
Sự  hấp phụ  của những hợp chất hữu cơ  như  phenol và p ­ nitrophenol 
cũng bị   ảnh hưởng bởi những nhóm oxi ­ cacbon này.Mặc dù sự  có mặt của 
những nhóm oxi axit làm giảm  đi sự  hấp phụ  phenol, nhưng sự  có mặt của  
những nhóm quinon lại làm tăng cường khả năng hấp phụ.
1.3.3. Biến tính bề mặt than hoạt tính
Đặc điểm quan trọng và thú vị  nhất của than hoạt tính là bề  mặt có thể 
biến tính thích hợp để thay đổi đặc điểm hấp phụ và làm cho than trở nên thích 
hợp hơn trong các ứng dụng đặc biệt. Sự biến tính bề mặt than hoạt tính có thể 
được thực hiện bằng sự  tạo thành các dạng nhóm chức bề  mặt khác nhau. Các  
nhóm chức này bao gồm các nhóm chức oxi – cacbon được tạo thành khi oxy hóa 
bề mặt than với các khí hoặc các dung dịch oxi hóa. Nhóm chức bề mặt cacbon –  
hydro tạo thành bằng quá trình xử lý than hoạt tính với khí hydro ở nhiệt độ cao. 
Nhóm chức cacbon   –   lưu huỳnh bằng quá trình xử  lý than hoạt tính với lưu 
huỳnh nguyên tố, CS2, H2S, SO2. Cacbon – nitơ  trong quá trình xử  lý than hoạt  
tính với amoniac. Cacbon – halogen được tạo thành bằng quá trình xử  lý than 
hoạt tính với halogen trong pha khí hoặc dung dịch. Vì các nhóm chức này được  
liên kết và được giữ ở cạnh và góc của lớp vòng thơm, và bởi vì thành phần các  
cạnh và góc này chủ yếu là bề mặt hấp phụ, nên người ta hi vọng khi biến tính 
than hoạt tính sẽ thay đổi  đặc trưng hấp phụ và tương tác hấp phụ của các than 
hoạt tính này. Thêm vào đó, sự biến tính bề mặt  than cũng được thực hiện bằng 
quá trình khử  khí và bằng việc mang kim loại lên bề  mặt. Trong phần này chủ 
yếu đề cập đến ảnh hưởng của phương pháp biến tính bằng các tác nhân oxi hóa  
khác nhau lên đặc điểm chất hấp phụ của than hoạt tính.
24



1.3.3.1 Biến tính bề mặt than hoạt tính bằng tác nhân oxi hóa 
Bản thân cacbon nguyên chất là chất kị  nước, không phân cực. Tính kị 
nước càng giảm thì tính  ưa nước của than càng tăng, do lượng oxi liên kết với 
cacbon bề mặt tăng. Từ  lâu ta đã biết rằng muội than với hàm lượng oxi cao có 
thể  dễ  dàng bị  làm  ướt bởi nước. Vì vậy, oxi hóa nhiệt  độ  thấp muội than  
thường được sử  dụng để làm tăng đặc điểm ưa nước của chúng. Tương tự, các 
sợi cacbon hiệu năng cao thường kị  nước được oxi hóa một cách thích hợp để 
tạo thành nhóm chức bề  mặt cacbon­oxi để  làm tăng tính  ưa nước của chúng, 
chúng lần lượt cải thiện sự bám dính với các vật liệu nền trong composite có độ 
bền cao. Fitzer đã công bố mối quan hệ trực tiếp giữa số lượng nhóm axit trên bề 
mặt sợi cacbon được tạo bởi sự  oxi hóa và độ  bền của composit trong trường  
hợp của nhựa phenola cũng như  nhựa epoxi làm vật liệu nền.  Ảnh hưởng của  
nhóm oxi đưa lên bề  mặt sợi cacbon bằng quá trình oxi hóa trong không khí tại 
7000C và các tính chất composit đã được nghiên cứu. Trong trường hợp than hoạt  
tính, sự có mặt của nhóm axit bề mặt làm cho bề mặt than ưa nước và phân cực,  
theo đó cải tiến tính chất hấp phụ khí và hơi phân cực.
Moreo và các cộng sự  [24] đã tiến hành biến tính một loạt than hoạt tính  
với các tác nhân oxi hóa khác nhau như  H2O2, (NH4)2S2O8, và HNO3 nhằm tạo ra 
các nhóm chức bề mặt cacbon – oxi khác nhau. Những thay đổi về về bề mặt hóa 
học của than hoạt tính sau khi bị oxi hóa đã được nghiên cứu bằng các công nghệ 
tinh vi như TPD, XPS, FTIR để hiểu biết chính xác hơn về các nhóm bề mặt này. 
Kết quả cho thấy rằng khi oxi hóa bằng (NH4)2S2O8 cho số lượng nhóm chức bề 
mặt cacbon – oxi là thấp nhất.Tuy nhiên quá trình oxi hóa này lại mang đến nhóm 
chức có tính axit mạnh nhất. Điều này có thể được giải thích rằng (NH4)2S2O8 đã 
cố định những nhóm cacboxyl gắn với các nhóm khác gần nhau hơn, chẳng hạn  
như cacbonyl và hydroxyl, làm tăng tính axit của chúng [20].
Edwin Vasu và các cộng sự  [12] đem biến tính một than hoạt tính được 
chế   biến   từ   vỏ   dừa   oxi   hóa   với   các   tác   nhân   oxi   hóa   khác   nhau,   cụ   thể   là, 
hydrogen peroxide, amoni persulphate và axit nitric. Cấu trúc bề  mặt của than 
hoạt tính chưa biến tính và sau khi biến tính được xác định bởi các phương pháp  

Boehm, chuẩn độ  thế  năng phổ, hồng ngoại IR. Các vật liệu được biến tính 
được đem đi thử nghiệm khả năng loại bỏ Ni (II), các ion từ dung dịch nước của 

25