Kim loại nặng trong nước là tác nhân ô nhiễm vô cơ nguy hiểm cần được kiểm soát trong hệ thống xử lý nước. Chúng gây ăn mòn thiết bị, ảnh hưởng chất lượng đầu ra và đe dọa sức khỏe cộng đồng. Việc nhận diện và xử lý kịp thời là yêu cầu bắt buộc trong hệ thống. Quý khách hàng hãy theo dõi bài viết sau của ATS Water Technology để cập nhật thông tin chi tiết nhé!

1. Các kim loại nặng trong nước là gì?

Kim loại nặng là nhóm nguyên tố vô cơ có khối lượng riêng lớn (thường lớn hơn 5 g/cm3) và có khả năng gây độc đối với các sinh vật sống, kể cả ở nồng độ rất thấp. Trong môi trường nước bị ô nhiễm, các ion kim loại nặng thường gặp bao gồm Crom (Cr(VI)), Cadimi (Cd(II)), Chì (Pb(II)), Asen (As(V)), Asen (As(III)), Thủy ngân (Hg(II)), Niken (Ni(II)), và Đồng (Cu(II)).

Những chất ô nhiễm vô cơ này có thể có nguồn gốc từ quá trình tự nhiên (như sự phong hóa của các khoáng chất trong đất đá) hoặc từ các hoạt động do con người gây ra (chẳng hạn như khai thác khoáng sản, công nghiệp luyện kim, sản xuất pin và thuốc trừ sâu).

1.1. Chì (Pb)

Chì được xếp vào nhóm kim loại nặng có độc tính cao, thường xuất hiện trong các hệ thống đường ống cũ, nước thải công nghiệp, hoặc từ nguồn xăng có pha chì. Khi tan trong nước, ion chì có khả năng xâm nhập vào cơ thể người qua đường tiêu hóa hoặc thông qua da.

  • Nguồn phát sinh: Ống dẫn nước cũ, sơn có chứa chì, nước thải từ công nghiệp sản xuất pin, chất tạo màu, nhiên liệu xăng pha chì.
  • Tác hại: Là chất độc thần kinh mạnh, đặc biệt nguy hiểm cho trẻ nhỏ. Chì gây chậm phát triển trí tuệ, rối loạn hành vi, tổn thương chức năng gan thận và hệ thống tim mạch.
nước nhiễm kim loại nặng
Chì là loại kim loại nặng trong nước nguy hiểm, tích tụ lâu dài và gây tổn thương hệ thần kinh

Xem thêm: Cách nhận biết nước nhiễm chì là gì? Biện pháp xử lý hiệu quả

1.2. Cadimi (Cd)

Cadimi thường xuất hiện trong nước thải từ ngành công nghiệp luyện kim, sản xuất pin và phân bón. Đây là nguyên nhân chính gây ra hội chứng Itai-Itai nổi tiếng ở Nhật Bản.

  • Nguồn phát sinh: Nước thải từ ngành luyện kim, sản xuất pin, công nghiệp nhựa, sản xuất phân bón phosphate và thuốc trừ sâu.
  • Tác hại: Gây tổn thương thận, rối loạn cơ xương khớp và được phân loại là chất gây ung thư nhóm 1 theo WHO.

1.3. Thủy ngân (Hg)

Thủy ngân là một trong những chất ô nhiễm nguy hiểm nhất với đặc tính dễ bay hơi và khả năng tích tụ thông qua chuỗi thực phẩm. Dạng methyl thủy ngân có mức độ nguy hiểm cao nhất đối với hệ thần kinh.

  • Nguồn phát sinh: Sản phẩm từ ngành khai khoáng, công nghiệp điện tử, thiết bị đo nhiệt độ, đèn huỳnh quang, ngành công nghiệp clo-kiềm.
  • Tác hại: Tác động lên hệ thần kinh trung ương, có thể gây co giật, mù lòa và ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng ghi nhớ lâu dài.

1.4. Asen (As)

Asen thường có mặt tự nhiên trong các tầng nước ngầm, đặc biệt phổ biến tại các vùng đồng bằng phù sa như ở Việt Nam, Bangladesh, Ấn Độ.

  • Nguồn phát sinh: Xuất hiện tự nhiên trong tầng nước ngầm, hoặc do sử dụng thuốc trừ sâu, chất bảo quản gỗ, hoạt động luyện kim.
  • Tác hại: Liên quan đến nhiều loại ung thư như da, phổi, bàng quang, và gây ra các rối loạn về sắc tố da, tổn thương gan.
ô nhiễm kim loại nặng trong nước
Kim loại nặng asen thường xuất hiện trong nước ngầm bị ô nhiễm, gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe

Xem thêm: Nước nhiễm asen | Nguyên nhân, tác hại và cách xử lý

1.5. Crom (Cr)

Crom tồn tại trong nước ở 2 dạng chính là Cr(III) hoặc Cr(VI), trong đó Cr(VI) thể hiện độc tính cao hơn rất nhiều và có khả năng gây ung thư cao.

  • Nguồn phát sinh: Công nghiệp thuộc da, sản xuất sơn, xi mạ, dệt nhuộm.
  • Tác hại: Crom hóa trị VI là chất gây ung thư mạnh, ảnh hưởng nghiêm trọng đến phổi, da và gan.

1.6. Niken (Ni)

Niken là nguyên tố thường có trong các hợp kim công nghiệp, pin và chất xúc tác. Chúng dễ dàng xâm nhập qua nguồn nước sinh hoạt và thực phẩm bị ô nhiễm.

  • Nguồn phát sinh: Nhà máy luyện kim, sản xuất thép không gỉ, công nghiệp dầu khí, thiết bị điện tử.
  • Tác hại: Gây dị ứng, hen suyễn, ung thư phổi khi tiếp xúc trong thời gian dài.

1.7. Đồng (Cu)

Đồng là nguyên tố vi lượng thiết yếu với cơ thể người nhưng khi ở nồng độ cao lại trở thành chất độc hại. Đồng thường tồn tại trong nước do rò rỉ từ đường ống đồng hoặc quá trình ăn mòn thiết bị.

  • Nguồn phát sinh: Hệ thống ống nước bằng đồng, sự ăn mòn trong đường ống, nước thải từ ngành công nghiệp điện, hoạt động khai khoáng.
  • Tác hại: Ở hàm lượng cao, đồng gây kích ứng đường tiêu hóa, tổn thương gan, thận và hệ thần kinh.
Các kim loại nặng trong nước là gì?
Kim loại nặng là nhóm nguyên tố vô cơ có khối lượng riêng lớn, như Cr, Cd, Pb, As, Hg, Ni và Cu

2. Tác hại của kim loại nặng trong nước với các doanh nghiệp

Nước nhiễm kim loại nặng không chỉ đe dọa đến sức khỏe cộng đồng, mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sản xuất – kinh doanh của doanh nghiệp. Các vấn đề phát sinh từ nước ô nhiễm kim loại không chỉ làm tăng chi phí vận hành, mà còn có thể dẫn đến vi phạm pháp lý, giảm uy tín thương hiệu và thiệt hại kinh tế nghiêm trọng.

2.1. Ảnh hưởng quy trình sản xuất

Sử dụng nước bị ô nhiễm kim loại nặng trong quy trình công nghiệp có thể phá vỡ toàn bộ chuỗi vận hành:

  • Ăn mòn thiết bị: Kim loại nặng có khả năng phản ứng và phá hủy bề mặt kim loại trong hệ thống ống, thiết bị trao đổi nhiệt, bồn chứa, buộc doanh nghiệp phải thay thế thiết bị trước thời hạn.
  • Ô nhiễm sản phẩm cuối: Trong các ngành như thực phẩm, dược phẩm, điện tử – độ tinh khiết nước đầu vào là yếu tố quan trọng. Kim loại nặng có thể gây ra lỗi sản phẩm, thậm chí làm hư hại thiết bị sản xuất.
  • Tăng chi phí xử lý nước: Việc kiểm soát và xử lý nước ô nhiễm kim loại đòi hỏi hệ thống lọc phức tạp, chi phí đầu tư lớn và vận hành kỹ thuật cao.
Tác hại của kim loại nặng trong nước với các doanh nghiệp
Kim loại nặng trong nước gây ăn mòn nghiêm trọng đường ống và thiết bị, làm tăng chi phí bảo trì và thay thế cho doanh nghiệp

2.2. Ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động

Người lao động có thể tiếp xúc trực tiếp với kim loại nặng qua đường hô hấp, tiếp xúc da hoặc sử dụng nguồn nước ô nhiễm. Hậu quả bao gồm:

  • Tăng nguy cơ mắc bệnh mãn tính như rối loạn hệ thần kinh, tổn thương gan thận.
  • Giảm năng suất lao động và ảnh hưởng đến khả năng sinh sản.
  • Tăng tỷ lệ nghỉ việc, chi phí y tế và bảo hiểm xã hội cho doanh nghiệp.
Nước bị nhiễm kim loại nặng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người lao động

2.3. Các vấn đề về pháp lý

Không kiểm soát chặt chất lượng nước đầu vào và nước thải đầu ra có thể khiến doanh nghiệp đối mặt với nhiều hệ lụy pháp lý:

  • Thu hồi sản phẩm: Các sản phẩm bị phát hiện có hàm lượng kim loại nặng vượt mức cho phép có thể bị cơ quan chức năng yêu cầu thu hồi, tiêu hủy và bồi thường thiệt hại.
  • Vi phạm quy định môi trường: Doanh nghiệp xả nước thải vượt QCVN 40:2011/BTNMT sẽ bị xử phạt hành chính, đình chỉ hoạt động, thậm chí truy cứu trách nhiệm hình sự.
  • Mất uy tín thương hiệu: Trong thời đại truyền thông nhanh, bất kỳ sai phạm môi trường nào cũng có thể lan truyền, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hình ảnh và niềm tin của khách hàng.

3. Cách kiểm tra kim loại nặng trong nước

Để đảm bảo an toàn cho sản xuất và sức khỏe người dùng, việc kiểm tra hàm lượng các kim loại nặng có trong nước là bước không thể thiếu. Dưới đây là một số phương pháp phổ biến hiện nay:

  • Phân tích phòng thí nghiệm (AAS, ICP-MS): Các phương pháp như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) hoặc khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS) có khả năng xác định chính xác hàm lượng nhiều loại kim loại cùng lúc ở mức vi lượng (ppb).
  • Bộ kit test nhanh tại hiện trường: Dành cho mục đích kiểm tra nhanh, định tính hoặc bán định lượng. Các bộ kit này hữu ích cho giám sát hiện trường hoặc sàng lọc ban đầu.
  • Thiết bị cảm biến online: Được lắp đặt cố định trong hệ thống xử lý, cho phép theo dõi liên tục hàm lượng kim loại, phát hiện sự cố kịp thời và kích hoạt cảnh báo tự động.
cách kiểm tra kim loại nặng trong nước
Lấy mẫu kiểm tra nước có bị nhiễm kim loại nặng hay không là bước quan trọng để đảm bảo an toàn sản xuất và chất lượng nước đầu vào

4. Cách xử lý nước nhiễm kim loại nặng hiệu quả

Nước bị ô nhiễm kim loại nặng đòi hỏi các giải pháp xử lý chuyên biệt nhằm loại bỏ hoàn toàn các ion kim loại có hại và đảm bảo nước đạt chuẩn đầu ra. Mỗi phương pháp lọc kim loại nặng trong nước có nguyên lý hoạt động riêng biệt và phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Dưới đây là các công nghệ xử lý hiệu quả được áp dụng phổ biến hiện nay.

4.1. Sử dụng màng RO công nghiệp

Hệ thống thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO) là một trong số những cách khử kim loại nặng trong nước hiệu quả. Phương pháp này sử dụng màng bán thấm để loại bỏ các ion kim loại, tạp chất, muối và vi sinh vật. Với áp suất cao, nước sẽ đi qua màng RO, trong khi các kim loại nặng và chất ô nhiễm bị giữ lại.

lọc kim loại nặng trong nước bằng công nghệ màng lọc
Màng RO công nghiệp loại bỏ kim loại nặng và tạp chất, cung cấp nguồn nước đạt chuẩn cho sinh hoạt và sản xuất

4.2. Trao đổi ion

Phương pháp này sử dụng hạt nhựa trao đổi ion để thay thế các ion kim loại nặng như Pb2+, Cu2+ bằng các ion vô hại như Na+ hoặc H+. Quá trình diễn ra nhanh, hiệu quả cao với nguồn nước có nồng độ kim loại thấp. Hạt nhựa có thể hoàn nguyên, giúp kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí vận hành.

xử lý kim loại nặng trong nước bằng hạt nhựa trao đổi ion
Hạt nhựa trao đổi ion thay thế ion kim loại độc hại bằng ion an toàn, hiệu quả cao và có thể hoàn nguyên

4.3. Tạo kết tủa hóa học

Bằng cách thêm các chất như NaOH, Ca(OH)2, hoặc Na2S, các ion kim loại nặng sẽ phản ứng tạo thành dạng kết tủa không tan như hydroxide hay sulfide. Kết tủa này có thể dễ dàng loại bỏ bằng quá trình lắng và lọc.

4.4. Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ sử dụng vật liệu có bề mặt xốp lớn như than hoạt tính, zeolit, biochar hoặc vật liệu nano để bắt giữ ion kim loại. Cơ chế hoạt động dựa trên lực hút tĩnh điện hoặc liên kết hóa học giữa bề mặt vật liệu và ion kim loại. Đây là giải pháp thân thiện môi trường, dễ triển khai.

xử lý kim loại nặng trong nước bằng than hoạt tính
Than hoạt tính giúp hấp phụ kim loại nặng, mang đến giải pháp xử lý nước thân thiện môi trường

4.5. Phương pháp oxi hóa

Oxy hóa hóa học sử dụng các chất như clo, ozone hoặc kali permanganat để biến đổi kim loại nặng về dạng ít độc hại hoặc dễ kết tủa. Ví dụ, Asen (III) có thể bị oxy hóa thành Asen (V) rồi loại bỏ bằng hấp phụ hoặc kết tủa. Phương pháp này thường được dùng trong giai đoạn tiền xử lý nước ngầm.

4.6. Phương pháp sinh học

Công nghệ sinh học dùng vi khuẩn hoặc tảo có khả năng tích lũy hoặc chuyển hóa kim loại nặng thành dạng không độc hại. Vi khuẩn khử sulfate có thể kết tủa kim loại dưới dạng sulfide. Dù hiệu suất thấp hơn các phương pháp hóa lý, đây là giải pháp bền vững và ít phát sinh phụ phẩm.

4.7. Phương pháp điện hóa

Phương pháp điện hóa sử dụng dòng điện một chiều để loại bỏ kim loại nặng hoặc chất ô nhiễm trong nước thông qua các quá trình như điện kết tủa, điện đông keo, hoặc oxy hóa – khử trên bề mặt điện cực. Đây là công nghệ hiệu quả trong xử lý nước thải chứa kim loại nặng như Cr6+, Cu2+, Zn2+, Ni2+… đặc biệt phù hợp với các ngành mạ, luyện kim, hoặc điện tử.

So sánh các phương pháp xử lý kim loại nặng:

PHƯƠNG PHÁP ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM ỨNG DỤNG
Màng RO Loại bỏ đến 99,89% kim loại nặng, nước tinh khiết Chi phí cao, yêu cầu bảo trì thường xuyên Nước uống, thực phẩm, dược phẩm
Trao đổi ion Hiệu quả với nồng độ thấp, dễ tích hợp hệ thống Cần hoàn nguyên định kỳ, không xử lý kim loại nồng độ cao Công nghiệp nhẹ, nước sinh hoạt
Kết tủa hóa học Hiệu quả cao với nồng độ lớn, chi phí thấp Sinh bùn thải, cần kiểm soát pH Nước thải xi mạ, luyện kim
Hấp phụ Thân thiện môi trường, đơn giản Tái sinh vật liệu, hiệu suất giảm theo thời gian Nước giếng, nước sinh hoạt
Oxy hóa Xử lý asen, sắt, mangan hiệu quả Tạo phụ phẩm nếu không kiểm soát tốt Tiền xử lý nước ngầm
Sinh học Vận hành ổn định, chi phí thấp Tốc độ chậm, nhạy cảm với môi trường Xử lý asen, nước thải khai khoáng
Điện hóa Hiệu quả với kim loại nặng, không cần hóa chất bổ sung Chi phí đầu tư ban đầu cao, cần vật liệu điện cực phù hợp Nước thải xi mạ, ngành điện tử, luyện kim

5. Các câu hỏi thường gặp về nước bị nhiễm kim loại nặng

Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước là gì?

Một số nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng trong nước là do nước thải công nghiệp, khai thác khoáng sản, phân bón, thuốc trừ sâu, đường ống cũ.

Những nguồn nước nào thường bị nhiễm kim loại nặng?​

Những nguồn nước dễ bị nhiễm kim loại nặng bao gồm nước ngầm, nước sông gần khu công nghiệp, nước thải chưa xử lý.

Các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước là gì?

Sau đây là một số phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước là dùng màng RO, trao đổi ion, kết tủa, hấp phụ, oxi hóa, sinh học, điện hóa tùy nồng độ và loại kim loại.

Như vậy, xử lý kim loại nặng trong nước không chỉ đảm bảo an toàn vận hành, mà còn giúp hệ thống xử lý nước đạt chuẩn xả thải hoặc tái sử dụng. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp sẽ giúp Quý khách được tối ưu hiệu quả, giảm chi phí và rủi ro pháp lý. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi – ATS Water Technology để được hỗ trợ nhé!

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NƯỚC ATS