Kim loại nặng trong nước uống gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe con người. Chúng ảnh hưởng đến thần kinh, các cơ quan nội tạng như tim, gan, phổi .. thậm chí có thể gây ung thư. Bài viết giúp bạn nhận biết 6 loại kim loại nặng thường có trong nước uống và cách loại bỏ chúng khỏi nước triệt để.

Kim loại nặng là gì và tác hại của chúng đối với con người

Kim loại nặng được hiểu là các nguyên tố kim loại độc hại và có mật độ, trọng lượng riêng hoặc trọng lượng nguyên tử cao. Kim loại nặng được tìm thấy tự nhiên trong vỏ trái đất nhưng cũng từ hoạt động sản xuất của con người, sự cân bằng địa hóa và sinh hóa khiến chúng xâm nhập vào nguồn nước uống.

Cơ thể con người khi nhiễm kim loại nặng không thể thải ra ngoài các kim loại này, chúng sẽ tiếp tục tích tụ bên trong cơ thể. Nó không có tác động ngay lập tức đến cơ thể nhưng kim loại nặng có thể gây ra các vấn đề lớn lâu dài phần lớn trong số đó ảnh hưởng đến não như làm giảm chức năng tâm thần và thần kinh trung ương. Kim loại nặng cũng gây hại cho phổi, gan, thận và các cơ quan quan trọng khác. Kim loại nặng còn có thể gây ung thư.

Trẻ nhỏ dễ bị tổn thương hơn trước tác hại của kim loại nặng vì cơ thể đang trong giai đoạn phát triển. Sự tích lũy liên tục của kim loại nặng trong cơ thể trẻ em có thể ảnh hưởng đến hệ thần kinh dẫn đến khó khăn trong học tập, suy giảm trí nhớ đồng thời dẫn đến các vấn đề về hành vi như hiếu động thái quá.

6 kim loại nặng trong nước cần kiểm tra và loại bỏ khỏi nước uống

Chì trong nước uống

Chì là một kim loại màu bạc xanh có trong tự nhiên và gây độc đối với con người, động vật và hầu hết các dạng sống khác. Chì có thể xâm nhập vào nước uống theo 3 cách:

• Chì có mặt trong nước uống do sự ăn mòn của đường ống (thường từ đường ống thép mạ kẽm), đồ đạc, mối hàn.
• Từ sự xói mòn tự nhiên vào nguồn nước
• Từ chất thải công nghiệp làm ô nhiễm nguồn nước.

Theo tiêu chuẩn chất lượng nước dùng cho sinh hoạt ăn uống của Việt Nam QCVN 01:2009/BYT: Mức giới hạn của chì là 0,01 ppm

Đồng trong nước uống

Đồng là kim loại mềm, dễ uốn có trong tự nhiên trong nhiều loại khoáng chất. Đồng là kim loại nặng thường được phát hiện nhiều nhất trong nước máy. Nguồn bổ sung đồng vào nước chủ yếu từ sự ăn mòn của ống đồng, vòi nước và các thiết bị khác. Một lượng đồng nhỏ là cần thiết cho sức khỏe của của con người nhưng quá nhiều đồng trong nước sẽ gây hại. Tiêu chuẩn Việt Nam quy định mức giới hạn tối đa của đồng trong nước uống là 1 mg/l (QCVN01:2009/BYT)

Việc sử dụng đồng lâu dài trong nước uống có thể gây tổn thương thận và gan. Nếu ăn phải một lượng đồng rất lớn cùng một lúc có thể gây ra các tác động cấp tính như nôn mửa, tiêu chảy và đau bụng.

Asen trong nước uống

Asen là một kim loại tự nhiên khác có trong lớp vỏ trái đất, rất độc đối với con người. Asen thường xâm nhập vào nước uống theo 2 cách:

• Sự xói mòn của đất và đá giàu asen làm ô nhiễm nguồn nước ngầm.
• Nước chảy tràn từ hoạt động nông nghiệp hoặc công nghiệp

Tiếp xúc lâu dài với asen trong nước uống có thể gây ra các biến chứng ở nhiều cơ quan trong cơ thể. Asen là chất gây ung thư, sử dụng nước uống nhiễm asen  trong thời gian có thể làm tăng nguy cơ ung thư. Asen thường xuất hiện từ nguồn nước ngầm, nước thải nông nghiệp và công nghiệp cũng ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm.

QCVN đặt ra mức giới hạn tối đa của asen trong nước uống là 0,01 mg/l.

Xét nghiệm nước là cách tốt nhất để xác định xem nước có nhiễm asen hay không, nồng độ của nó và dạng cụ thể của nó. Các trạng thái oxy hóa khác nhau của asen phản ứng với các công nghệ xử lý theo những cách khác nhau vì vậy việc xác định trạng thái oxy hóa của asen trong nước giếng là rất quan trọng để lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.

Asen trong nước uống có thể được loại bỏ bằng phương pháp:

• Thẩm thấu ngược RO
• Trao đổi anion
• Vật liệu lọc hấp phụ (Bộ lọc nhôm hoạt tính và bộ lọc gốc sắt)

Crom trong nước uống

Crom là kim loại có trong môi trường dưới nhiều dạng tự nhiên phổ biến là crom III. Các dạng crom khác nhau được tạo ra khi crom III được sử dụng trong các quy trình sản xuất như mạ điện. Crom đi vào nguồn nước thông qua:

• Sự xói mòn của đá giàu crom
• Nước chảy tràn hoặc chất thải khai thác mỏ và công nghiệp

Trong nước uống crom thường tồn tại ở một trong 2 dạng sau:

• Crom hóa trị 3 (Crom 3) là một chất dinh dưỡng thiết yếu
• Crom hóa trị 6 (Crom 6) là một chất gây ung thư mạnh ở người. Ngoài ra nó còn gây tổn thương gan và thận, gây ra các rối loạn tuần hoàn và tổn thương thần kinh.

Giống như nhiều kim loại nặng khác trong nước uống, crom không thể nhìn thấy, nếm hay ngửi thấy. Cách duy nhất để phát hiện crom có trong nước uống hay không là xét nghiệm nước.

• Phương pháp loại bỏ crom trong nước

Niken trong nước uống

Niken thường xuất hiện trong nước uống thông qua hoạt động khai thác và luyện kim. Vòi nước và đồ đạc mạ niken cũng có thể trở thành nguồn gây ô nhiễm. Tiêu chuẩn Việt Nam quy định hàm lượng tối đa của niken trong nước uống là 0,02 mg/l.

Mangan trong nước uống

Mangan là khoáng chất có trong đá, đất, nước ngầm và nước mặt. Nguồn tiếp xúc chính với mangan là tự thực phẩm. Khi một người tiếp xúc với nồng độ mangan cao trong nước uống, tổng lượng mangan hấp thụ có thể trở thành vấn đề. Mangan là chất dinh dưỡng thiết yếu mà cơ thể con người cần với lượng nhỏ, nhưng  nếu tiếp xúc với nồng độ mangan cao trong nhiều năm có thể gây ra độc tính với hệ thần kinh đặc biệt nguy cơ đối với trẻ sơ sinh.

Quy chuẩn Việt Nam quy định mức giới hạn trong nước uống đối với hàm lượng mangan tổng số là 0,3mg/l

Việc loại bỏ mangan ra khỏi nước phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa của nó, độ PH của nó, sự hiện diện và nồng độ của các khoáng chất khác và nồng độ tổng chất rắn hòa tan TDS. Các phương pháp loại bỏ mangan như:

• Lọc oxy hóa: Làm thoáng oxy hóa+ lọc
• Lọc than xúc tác
• Thẩm thấu ngược

Cách loại bỏ kim loại nặng khỏi nước uống

Các nhiều phương án xử lý khác nhau để loại bỏ kim loại nặng khỏi nước uống. Để đưa ra cách loại bỏ kim loại nặng khỏi nước uống hiệu quả nhất là kiểm tra:

• Những kim loại nào có trong nước và chúng có thể ở trạng thái oxy hóa nào (Quan tâm đến asen và crom)
• Tính chất hóa học đặc trưng của nước như độ PH, TDS …

Dưới đây là các phương pháp loại bỏ kim loại nặng khỏi nước:

Kết tủa hóa học

Phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để loại bỏ kim loại nặng trong nước là kết tủa hóa học. PH của nước là thông số chính cần được quan tâm để cải thiện khả năng loại bỏ kim loại nặng trong nước. Vôi và đá vôi thường được sử dụng làm chất kết tủa cho chi phí rẻ và sẵn có. Kết tủa vôi có thể được sử dụng để xử lý nước thải vô cơ với nồng độ kim loại thích hợp.

Trao đổi ion

Phương pháp được sử dụng trong công nghiệp để loại bỏ kim loại nặng khỏi nước là trao đổi ion. Chất trao đổi ion là một chất rắn có thể trao đổi cation hoặc anion từ nước. Nhựa trao đổi ion tổng hợp là chất nền được sử dụng phổ biến nhất để trao đổi ion. Nhược điểm của phương pháp trao đổi trong loại bỏ kim loại nặng khỏi nước là trao đổi ion không thể xử lý được dung dịch kim loại cô đặc vì chất nền dễ bị các chất hữu cơ và các chất rắn khác trong nước làm bẩn. Quan trọng hơn phương pháp này không chọn lọc và rất nhạy với độ PH của dung dịch.

Điện phân

Điện phân là một trong nhiều công nghệ được sử dụng nhằm loại bỏ kim loại nặng. Kỹ thuật loại bỏ kim loại nặng này sử dụng điện truyền qua dung dịch chứa kim loại trong nước có chứa một tấm catot và một anot không hòa tan. Các ion kim loại tích điện dương bám vào các catot tích điện âm để cặn kim loại có thể thu hồi được. Nhược điểm đáng kể nhất của phương pháp điện phân là ăn mòn khiến cho cần phải thay thế các điện cực thường xuyên gây tốn kém chi phí.

Hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp xử lý nước thải thay thế để loại bỏ kim loại nặng. Về cơ bản, hấp thụ là quá trình truyền khối trong đó một chất được chuyển từ pha lỏng sang bề mặt của chất rắn và bị liên kết bởi các tương tác vật lý và hóa học. Nhiều chất hấp phụ giá rẻ có nguồn gốc từ chất thải nông nghiệp, sản phẩm phụ công nghiệp, vật liệu tự nhiên hoặc polymer sinh học đã được biến đổi gần đây được sử dụng để loại bỏ kim loại nặng trong nước

Lọc màng

Phương pháp lọc màng loại bỏ hiệu quả các chất rắn lơ lửng, hợp chất hữu cơ và các chất gây ô nhiễm vô cơ như kim loại nặng trong nước. Lọc màng có nhiều loại khác nhau như lọc thẩm thấu ngược RO, màng siêu lọc UF, màng lọc nano … Màng có thể được sản xuất bằng vật liệu polymer hoặc vật liệu gốm như silicon carbibe. Phương pháp lọc màng không đòi hỏi lượng hóa chất cao để tăng hiệu suất loại bỏ kim loại và có độ bám bẩn thấp.