Nghiên cứu khảo sát và đánh giá các điều kiện ảnh hưởng xỉ thép hấp phụ và loại bỏ arsen trong nước

 280
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển; Tập 15, Số 3; 2015: 280-287 
DOI: 10.15625/1859-3097/15/3/7224 
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ẢNH 
HƯỞNG XỈ THÉP HẤP PHỤ VÀ LOẠI BỎ ARSEN TRONG NƯỚC 
Trần Thị Thu Trang1,2*, Yang ChangMing1, Shen Shuo1, Lê Minh Hiệp2 
1Học viện Khoa học và Công nghệ Môi trường-Đại học Tongji, Trung Quốc 
2Viện Tài nguyên và Môi trường biển- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
*E-mail: thithutrang.tran@yahoo.com 
Ngày nhận bài: 26-3-2015 
TÓM TẮT: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu này là tận dụng nguồn chất thải rắn trong 
môi trường là xỉ thép đưa vào hấp phụ và loại bỏ arsen trong nước. Việc nghiên cứu thực hiện các 
quy trình thực nghiệm theo các quy trình thực nghiệm ở các điều kiện ảnh hưởng đến tính năng xỉ 
thép hấp phụ và loại bỏ arsen trong nước ô nhiễm: nồng độ, kích cỡ, khối lượng hạt xỉ thép cần 
thiết, nồng độ ô nhiễm, nhiệt độ, các ion cộng sinh. Kết quả nghiên cứu cho thấy: nồng độ dung 
dịch ban đầu càng thấp cân bằng hấp phụ càng dễ đạt được, nồng độ dung dịch ban đầu càng cao 
thì phải mất thời gian dài mới đạt cân bằng hấp phụ; kích thước hạt xỉ thép càng nhỏ cân bằng hấp 
phụ càng dễ đạt đến, kích thước hạt lớn thì thời gian đạt cân bằng hấp phụ sẽ kéo dài; lượng hạt xỉ 
thép gia tăng càng cao thì hấp phụ lượng chất ô nhiễm càng lớn, hiệu quả loại bỏ càng nhiều; nồng 
độ pH ban đầu ảnh hưởng đến tính năng xỉ thép hấp phụ As (III); ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính 
năng xỉ thép hấp phụ As (III) không rõ ràng; các ion khác nhau (NO3-, Cl-, F-, SO42- và PO43-) can 
thiệp đến tính năng xỉ thép hấp phụ As (III) trong dung dịch. Như vậy, lựa chọn xỉ thép làm vật liệu 
hấp phụ và loại bỏ arsen trong nước là phương thức tối ưu, mang lại hiệu quả kinh tế, bảo vệ môi 
trường và tính ứng dụng cao có thể đưa vào áp dụng thực tiễn. 
Từ khóa: Xỉ thép, hấp phụ, arsen, chất thải rắn. 
MỞ ĐẦU 
Xỉ thép là chất thải trong sản xuất thép, là 
một trong các chất gây ô nhiễm môi trường. 
Hàng năm trên thế giới lượng xỉ thải vượt quá 1 
tỉ tấn, đứng đầu trong các ngành luyện kim dư 
lượng. Do đó, việc nghiên cứu đưa xỉ thép tái 
sử dụng làm nguồn nguyên liệu hấp phụ arsenic 
- làm giảm thiểu tác nhân gây ô nhiễm và mang 
lại giá trị môi trường với mục đích “dùng thải 
trị thải”, có giá trị kinh tế lớn, thích hợp áp 
dụng với vùng sâu, vùng nông thôn nơi nguồn 
nước bị nhiễm arsenic với nồng độ cao. 
Hơn thế nữa, trong các nghiên cứu khoa 
học đều cho thấy kết cấu của xỉ thép phù hợp 
với tính năng hấp phụ arsenic trong nước: 
kháng kiềm, có tính ổn định nhiệt, độ bền cơ 
học lớn, có khả năng hấp phụ mạnh, hàm lượng 
canxi, sắt, magie cao [1-4]. 
Trong bài báo này, kết quả nghiên cứu 
nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các yếu tố 
(hàm lượng, kích cỡ, thời gian rung của xỉ thép, 
nồng độ arsenic ban đầu, giá trị pH, nhiệt độ 
duy trì phản ứng, ion cộng sinh ảnh hưởng đến 
khả năng xỉ thép hấp phụ và loại bỏ arsenic 
trong nước bởi quá trình động lực học và nhiệt 
động lực học được trình bày. 
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 
Vật liệu 
Xỉ thép dùng trong thực nghiệm được làm 
vỡ, nghiền, phân biệt qua lưới sàng mắt lưới là 
Nghiên cứu khảo sát và đánh giá các điều  
 281
0,600 mm, 0,250 mm và 0,150 mm và dùng 
nước cất rửa sạch, sấy, lưu trữ. 
Chuẩn bị dung dịch arsenic nồng độ 1 N [5-
7]: lấy 0,1320 g As2O3 nguyên chất (phân tử 
khối là 197,84) cho vào cốc thủy tinh, thêm 
5 mL dung dịch NaOH nồng độ 2 mol.L-1, lắc 
đều đến khi ô-xít tan thì thêm 10 mL dung dịch 
sulfuric nồng độ 2 mol.L-1, cho vào bình định 
mức 1.000 mL, thêm nước tinh khiết đến vạch 
định mức. 
Phương pháp 
Quy trình thực nghiệm: Trong quá trình 
thực nghiệm, bằng cách thay đổi dao động thời 
gian [8], tăng lượng và kích cỡ hạt xỉ thép Φ 
0,15 mm, Φ 0,25 mm, Φ 0,60 mm [9], thay đổi 
giá trị pH [10], nồng độ dung dịch As (III) ban 
đầu [11], nhiệt độ phản ứng [12], ion cộng sinh 
ảnh hưởng tới hiệu quả loại bỏ As [13]. 
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Nồng độ As (III) ban đầu ảnh hưởng đến 
tính năng xỉ thép hấp phụ As (III) 
Tốc độ hấp phụ và cân bằng nồng độ không 
chỉ tương quan đến vật liệu hấp phụ mà còn 
phụ thuộc vào nồng độ dung dịch As (III) ban 
đầu [11]. Ở điều kiện đẳng nhiệt như nhau, 
nồng độ dung dịch ban đầu càng thấp cân bằng 
hấp phụ càng dễ đạt được, nồng độ dung dịch 
ban đầu càng cao thì phải mất thời gian dài mới 
đạt cân bằng hấp phụ. Nồng độ dung dịch As 
(III) ban đầu 6 mg/L, thời gian cân bằng hấp 
phụ khoảng 12 h; nồng độ dung dịch As (III) 
ban đầu 12 mg/L, thời gian cân bằng hấp phụ là 
16 h; nồng độ dung dịch As (III) ban đầu là 
18 mg/L, thời gian cân bằng hấp phụ là 44 h. 
Từ đó có thể thấy, nồng độ và thời gian cân 
bằng hấp phụ có tính tương quan, tuy nhiên khi 
nồng độ tương đối nhỏ, thì thời gian cân bằng 
hấp phụ bị ảnh hưởng rất ít. 
Từ hình 1 cho thấy, dưới tác động thời gian 
tương đồng, nồng độ dung dịch As (III) ban 
đầu càng thấp thì thời gian dừng của thủy lực 
càng dài. 
Phương trình phản ứng bậc một với các dữ 
liệu thực nghiệm động lực học ở nồng độ ban 
đầu không giống nhau của xỉ hấp phụ As (III) 
được trình bày hình 1 và bảng 1: 
0 8 16 24 32 40 48
0
100
200
300
400
500
600
吸
附
量
X(
m
g 
P/
Kg
)
时 间Ｔ（ h）
 6mg/L
 12mg/L
 18mg/L
A
s (
II
I)
ad
so
rp
tio
n 
(m
g/
kg
)
Time (h) 
Hình 1. Nồng độ As (III) ban đầu ảnh hưởng 
đến xỉ thép hấp phụ As (III) 
Bảng 1. Hằng số tốc độ hấp phụ (K) của động 
lực học phương trình bậc một 
Nồng độ ban 
đầu 
Phương trình phản ứng bậc một 
X = a(1-e-kt) 
a K R2 
6 mg/L 193,17 0,186 0,92991 
12 mg/L 396,333 0,156 0,98339 
18 mg/L 618,75 0,082 0,97223 
Hình 1 cho thấy, nồng độ ban đầu của xỉ 
khác nhau thì hằng số tốc độ hấp phụ không 
giống nhau, nồng độ càng nhỏ thì hằng số tốc 
độ càng lớn, thời gian cân bằng hấp phụ càng 
rút ngắn. Hằng số tốc độ hấp phụ theo thứ tự: 
6 mg/L ＞ 12 mg/L ＞18 mg/L, điều này khác 
với kết quả đặc trưng động lực học hấp phụ của 
xỉ thép với As (III) ở nồng độ bắt đầu. Từ bảng 
1 có thể cho thấy, khi nồng độ As (III) xuống 
thấp (C0 ≤ 12 mg/L), tương quan thời gian cân 
bằng và nồng độ rất nhỏ, gần như không 
liên quan. 
Kích thước hạt xỉ thép ảnh hưởng xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) 
Trong cùng điều kiện hấp phụ đẳng nhiệt, 
sự khác nhau về đặc trưng động lực học hấp 
phụ As (III) của các hạt xỉ thép được trình bày 
ở hình 2. Qua đó thấy là tốc độ và cân bằng hấp 
phụ As (III) có liên quan đến kích thước hạt xỉ 
thép kích thước càng nhỏ cân bằng hấp phụ 
càng dễ đạt, kích thước hạt càng lớn thì thời 
gian đạt cân bằng hấp phụ càng dài. Hạt xỉ thép 
0,60 mm thời gian đạt đến bão hòa hấp phụ là 
Trần Thị Thu Trang, Yang ChangMing,  
 282
24 h, hạt xỉ thép 0,25 mm thời gian đạt đến bão 
hòa hấp phụ là 20 h, hạt xỉ thép 0,15 mm thời 
gian đạt đến bão hòa hấp phụ là 10 h. Từ đó có 
thể thấy, hạt xỉ thép càng mịn thì thời gian đạt 
bão hòa hấp phụ càng ngắn, tốc độ hấp phụ 
càng lớn. Do đó tốc độ hấp phụ theo kích thước 
hạt xỉ thép như sau Φ 0,15 mm ＞ Φ 0,25 mm
＞ Φ 0,60 mm. Nguyên nhân là tốc độ hấp phụ 
chủ yếu do tốc độ khuếch tán của các lỗ hổng 
quyết định, hạt càng mịn tốc độ khuếch tán của 
các lỗ hổng càng nhanh, tổng tốc độ hấp phụ 
cũng nhanh [4, 6]. Tuy nhiên, kết cấu xỉ thép 
cứng, khó nghiền, đặc biệt càng khó nghiền 
mịn đòi hỏi chi phí cao nên ứng dụng thực tế 
phải lưu ý cân bằng giữa hiệu quả hấp phụ và 
chi phí xử lý [7]. 
0 10 20 30 40 50
0
100
200
300
400
500
600
吸
附
量
X
(
m
g
P
/
K
g
)
时 间T(h)
 干渣30目
 干渣60目
 干渣100目
A
s(
II
I)
 A
ds
or
pt
io
n 
(m
g/
kg
)
Time (h)
Φ 0.60 mm
Φ 0.25 mm
Φ 0.15 mm
Hình 2. Ảnh hưởng kích cỡ hạt xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) 
Bảng 2. Hằng số hấp phụ phương trình bậc một 
Kích cỡ (mm) 
Phương trình bậc một X = a(1-e-kt) 
A K R2 
0,60 353 0,097 0,97577 
0,25 396,33 0,157 0,98887 
0,15 586,25 0,515 0,98573 
Phương trình bậc một áp dụng cho những 
dữ liệu thực nghiệm động lực học các hạt xỉ 
thép khác nhau hấp phụ As (III) được trình bày 
trong bảng 2. Kết quả cho thấy các hạt xỉ khác 
nhau có tốc độ hấp phụ khác nhau, tốc độ hấp 
phụ càng mạnh thời gian cân bằng hấp phụ 
càng ngắn. Hằng số tốc độ cân bằng theo kích 
thước hạt xỉ thép theo thứ tự: Φ 0,15 mm ＞ Φ 
0,25 mm ＞ Φ 0,60 mm. 
Hằng số tốc độ hấp phụ của hạt xỉ thép 
0,60 mm và 0,25 mm khác nhau không lớn, 
nhưng hạt xỉ thép 0,15 mm tốc độ hấp phụ tăng 
rõ rệt. Có thể nhận thấy kích thước ảnh hưởng 
rất lớn đến tốc độ hấp phụ, nhưng mối quan hệ 
không phải là tuyến tính. 
Trong mô hình hình cầu, hằng số tốc độ 
hấp phụ và kích thước hạt xỉ thể hiện trong 
công thức: K = (π/r)2D, trong đó r là bán kính 
hấp phụ bề mặt, D là hệ số khuếch tán hữu hiệu, 
K cho trục y, 1/r2 trục x, lập biểu đồ (hình 3), 
hằng số tốc độ hấp phụ của các hạt xỉ thép khác 
nhau với kích thước phù hợp với công thức mô 
hình hình cầu, hệ số tương quan tuyến tính là 
0,9996, hệ số khuếch tán D = 0,001248 [2]. 
y = 0.0107x + 0.0262
R² = 0.97
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 10 20 30 40 50
A
ds
or
pt
io
n 
co
ns
ta
nt
(K
)
1/r2 
Hình 3. Hằng số vận tốc không đổi 
của hạt xỉ thép 
Liều lượng hạt xỉ thép ảnh hưởng đến hấp 
phụ và loại bỏ As (III) 
Tăng vật liệu xỉ thép có thể ảnh hưởng quan 
trọng đến sự hấp phụ chất ô nhiễm, lượng gia 
tăng càng cao thì hấp phụ lượng chất ô nhiễm 
càng lớn, hiệu quả loại bỏ càng nhiều [4]. Tuy 
nhiên, để lượng hấp phụ không quá nhiều, vẫn 
cần xác định lượng thêm tối ưu. Lượng xỉ thép 
ở các dạng khác nhau, hấp phụ và hiệu quả loại 
bỏ As (III) được thể hiện trong hình 4. Từ hình 
này cho thấy, nồng độ ban đầu là 12 mg/L 
trong nước thải nhiễm As (III), thêm 1 g xỉ thép, 
tỷ lệ loại bỏ As (III) là 38,5%, khi tăng liều 
lượng xỉ thép tỷ lệ loại bỏ As (III) tăng nhanh, 
như là tăng lượng xỉ thép đến 3 g thì tỷ lệ loại 
Nghiên cứu khảo sát và đánh giá các điều  
 283
bỏ As (III) là 98,7%, tại thời điểm nồng độ As 
(III) trong dung dịch là 0,156 mg/L, có thể thấy 
xỉ thép loại bỏ As (III) tương đối tốt. Tuy nhiên, 
khi tiếp tục tăng lượng xỉ thép thì hiệu quả loại 
bỏ As (III) trong dung dịch nước thải tăng 
không đáng kể. Do vậy đảm bảo chất lượng 
nước tốt trước khi loại bỏ, từ góc độ kinh tế, 
lựa chọn lượng chất tỷ lệ 1/100 (As/xỉ thép). 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Re
m
ov
al
 pe
rc
en
t o
f A
s (
II
I) 
(%
)
Dosages of steel slag (g) 
Hình 4. Liều lượng xỉ thép ảnh hưởng hấp phụ 
và loại bỏ As (III) 
Nồng độ pH ban đầu ảnh hưởng xỉ thép hấp 
phụ và loại bỏ As (III) 
40
50
60
70
80
90
100
3 5 7 9 11
R
em
ov
al
 p
er
ce
nt
 o
f A
s(
II
I)
 (%
)
pH 
Hình 5. Nồng độ pH ban đầu ảnh hưởng xỉ 
thép hấp phụ và loại bỏ As (III) 
Nồng độ pH ảnh hưởng đến tính năng xỉ 
thép hấp phụ As (III) [11]. Đặc tính hấp phụ và 
loại bỏ As (III) xỉ thép với ở pH khác nhau 
được thể hiện trong hình 5. Tại dung dịch axít 
ban đầu (pH=3), tỷ lệ xỉ thép loại bỏ As (III) 
trong dung dịch là 55,7% ngay trong điều kiện 
có tính axít, điều này do trong thành phần xỉ 
thép có chứa lượng lớn CaO dễ dàng thủy phân, 
mà dung dịch CaO trong nước thủy phân thành 
Ca(OH)2, do đó làm tăng tính axít. Nhưng nếu 
tăng giá trị pH thì trạng thái tỷ lệ loại bỏ là rõ 
ràng. Cụ thể giá trị pH ban đầu là 7, tỷ lệ loại 
bỏ As (III) đạt đến 92,4%, nhưng giá trị pH là 
11, tỷ lệ loại bỏ As (III) đạt cao nhất là 99,7%. 
Tiếp tục tăng giá trị pH, tỷ lệ xỉ thép loại bỏ As 
(III) giảm nhẹ, nhưng tính năng hấp phụ và loại 
bỏ vẫn cao. 
Nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng xỉ thép hấp 
phụ và loại bỏ As (III) 
Có thể nói gia tăng lượng xỉ thép và nồng 
độ dung dịch pH ban đầu là tương đối rõ nhưng 
ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính năng xỉ thép 
hấp phụ As (III) lại không rõ ràng như trong 
hình 6. Xét về tổng thể, với sự gia tăng của 
nhiệt độ phản ứng thì mức độ hấp phụ và tính 
năng loại bỏ As (III) cũng tăng [12], ở nhiệt độ 
thấp (50C và 150C), tính năng hấp phụ và loại 
bỏ của xỉ thép tăng cao, và tăng rõ ràng, nhưng 
ở nhiệt độ cao (450C và 550C) tính năng xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) tăng rất chậm, gần 
như không đáng kể. Do đó, ở nhiệt độ thường, 
xỉ thép vẫn đáp ứng được yêu cầu xử lý và loại 
bỏ As (III) trong nước thải hiệu quả. 
40
50
60
70
80
90
100
110
5 15 25 35 45 55
Re
m
ov
al
 pe
rc
en
t o
f A
s (
II
I) 
(%
)
T (oC) 
Hình 6. Nhiệt độ ảnh hưởng xỉ thép hấp phụ 
và loại bỏ As (III) 
Ion cộng sinh ảnh hưởng xỉ thép hấp phụ và 
loại bỏ As (III) 
Trần Thị Thu Trang, Yang ChangMing,  
 284
Các ion khác nhau (NO3-, Cl-, F-, SO42- và 
PO43-) ảnh hưởng tới tính năng xỉ thép hấp phụ 
As (III) trong dung dịch [13] được thể hiện 
trong hình 7. Từ hình 7 cho thấy, nồng độ ion 
NO3- khác nhau thì xu hướng ảnh hưởng đến 
tính năng của xỉ thép hấp phụ As (III) khác 
nhau, với nồng độ ion tăng thì xu hướng xỉ loại 
bỏ As (III) giảm, nhưng ion NO3- vượt quá 
5 mg/L, xỉ thép loại bỏ tăng trở lại, nhưng vẫn 
thấp hơn đáng kể so với giai đoạn đầu. Xu 
hướng biến hóa này không thể giải thích một 
cách hợp lý mà cần nghiên cứu thêm cơ chế. 
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 1 2 5 10 20
R
em
ov
al
 p
er
ce
nt
 o
f A
s 
(I
II
) (
%
)
Concentration of NO3- 
Hình 7. Ion NO3- cộng sinh ảnh hưởng xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) 
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 1 2 5 10 20
R
em
ov
al
 p
er
ce
nt
 o
f A
s 
(I
II
) (
%
)
Concentration of Cl- 
Hình 8. Ion Cl- cộng sinh ảnh hưởng xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) 
Khác với các ion NO3-, với sự gia tăng 
nồng độ ion Cl- thì khả năng xỉ thép loại bỏ As 
(III) trong dung dịch theo xu hướng giảm, nồng 
độ ion Cl- thêm vào càng cao thì tốc độ xỉ thép 
loại bỏ As (III) càng giảm, thêm ion Cl- tới 
nồng độ 20 mg/L thì tỷ lệ xỉ thép loại bỏ As (III) 
giảm xuống tới 22,3% (hình 8). 
Nghiên cứu ảnh hưởng của ion F- tới xỉ 
thép hấp phụ As (III) có ý nghĩa khoa học và 
thực tiễn rất quan trọng. Trong các dung dịch 
khi thêm ion F- ở các nồng độ khác nhau thì tỷ 
lệ xỉ thép loại bỏ As (III) cũng khác nhau 
(hình 9): ở nồng độ thấp (1 mg/L) thì tỷ lệ xỉ 
thép loại bỏ As (III) giảm rất ít, nhưng khi ở 
nồng độ > 2 mg/L thì tỷ lệ xỉ thép loại bỏ As 
(III) giảm rõ rệt. Như vậy, khi thêm ion Cl- thì 
ít ảnh hưởng hơn so với thêm ion F-, ngay cả ở 
liều tối đa 20 mg/L thì tỷ lệ loại bỏ so với các 
ion can thiệp giảm xuống là 5,8%, xỉ thép hấp 
phụ As (III) khi lượng ion F- tăng thì tăng khả 
năng can thiệp. 
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 1 2 5 10 20
R
em
ov
al
 p
er
ce
nt
 o
f A
s 
(I
II
) (
%
)
Concentration of F- 
Hình 9. Ion F- cộng sinh ảnh hưởng xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) 
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 1 2 5 10 20
R
em
ov
al
 p
er
ce
nt
 o
f A
s 
(I
II
) (
%
)
Concentration of SO42- 
Hình 10. Ion SO32- cộng sinh ảnh hưởng xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) 
Nghiên cứu khảo sát và đánh giá các điều  
 285
Ion SO32- cũng có nhiều trong nước ngầm 
nhiễm asen. Ảnh hưởng của nồng độ ion SO32- 
tới khả năng xỉ thép hấp phụ As (III) được thể 
hiện trong hình 10. Từ đó có thể thấy, tại nồng 
độ thấp, ion SO32- có ảnh hưởng tới xỉ thép hấp 
phụ As (III) trong dung dịch nhưng ít thay đổi, 
khi ion SO32- vượt quá 5 mg/L thì tỉ lệ xỉ thép 
hấp phụ As (III) trong dung dịch mới giảm, tại 
nồng độ ion SO32- 20 mg/L, hệ thống phản ứng 
xỉ thép có thể duy trì tỷ lệ loại bỏ 85%, với ion 
SO32- có tác dụng can thiệp nhất định. 
Với ion PO43-, tính năng ảnh hưởng xỉ thép 
hấp phụ As (III) trong dung dịch cũng như 3 
loại ion cộng sinh (Cl-, F-, SO42-), khi tăng ion 
PO43- thì tính năng xỉ thép hấp phụ As (III) 
trong dung dịch tăng, từ đó dẫn đến xỉ thép hấp 
phụ As (III) trong dung dịch không ngừng giảm 
(hình 11). Nhưng với ion Cl-, F-, SO42- không 
như vậy, thêm ion PO43- xỉ thép loại bỏ As (III) 
suy giảm lớn hơn, thậm chí ở nồng độ thấp 
(< 5 mg/L), tỷ lệ loại bỏ cũng giảm tới 25,2%, 
tuy nhiên sau tăng tới mới độ nào đó, nhưng 
vẫn có xu hướng giảm, cuối cân bằng phản ứng, 
xỉ thép loại bỏ As (III) trong dung dịch là 
63,1%, như không thêm ion PO4
3- hiệu quả xử 
lý giảm xuống 33,6%. 
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 1 2 5 10 20
R
em
ov
al
 p
er
ce
nt
 o
f A
s 
(I
II
) (
%
)
Concentra tion of PO43- 
Hình 11. Ion PO43-cộng sinh ảnh hưởng xỉ thép 
hấp phụ và loại bỏ As (III) 
Như vậy có thể thấy, nước ngầm bị nhiễm 
As cao trong đó sự cộng sinh với các ion NO3-, 
Cl-, F-, SO42- và PO43- sẽ có ảnh hướng bất lợi 
tính năng xỉ thép hấp phụ As (III), từ đó suy 
giảm hiệu quả xỉ thép loại bỏ As (III). Theo so 
sánh, ion PO43- cộng sinh có tính năng can thiệp 
xỉ thép hấp phụ As (III) lớn nhất do phốt pho 
và arsen là nhóm đồng phân, P (V) và As (III) 
đều là anion tứ diện, có cấu trúc hóa học và 
tính chất tương tự, vì vậy, sự cạnh tranh trên 
các điểm hấp phụ trên vật liệu hấp phụ xỉ dữ 
dội hơn các ion cùng tồn tại khác tiếp theo là 
ion Cl-. Trong nước ngầm hàm lượng As (III) 
cao, các ion F- và ion SO42- cộng sinh cao ảnh 
hưởng tới tính năng xỉ thép loại bỏ As (III) 
trong dung dịch không đáng kể. Trong nghiên 
cứu cơ bản hai ion cộng sinh này cho thấy năng 
lực ảnh hưởng tính năng vật liệu hấp phụ xỉ 
thép tương đối mạnh, phù hợp với xử lý và 
thanh lọc nước ngầm bị nhiễm As ở độ sâu. 
Thực tế cho thấy nước ngầm nhiễm As không 
chỉ có một loại ion cộng sinh trong khi thực 
nghiệm cơ bản chỉ chọn một số ion nhất định, 
do vậy có thể không phản ánh đầy đủ sự ảnh 
hưởng tính năng xỉ thép hấp phụ As (III). Vì 
vậy, trong tương lai từng bước tiến hành nghiên 
cứu các ion cộng sinh và điều kiện cộng sinh 
tồn tại xung quanh ion. 
KẾT LUẬN 
Hiệu quả xỉ thép hấp phụ và loại bỏ As (III) 
là 3,58*10 4 mg/kg và dùng xỉ thép làm vật liệu 
hấp phụ có hiệu quả hơn hẳn các vật liệu khác 
như sỏi đá, zeolite, đá phiến sét. Hằng số tốc độ 
hấp phụ theo thứ tự: 6 mg/L ＞ 12 mg/L ＞ 
18 mg/L về nồng độ ban đầu của dung dịch 
arsen, khi nồng độ As (III) xuống thấp 
(C0 ≤ 12 mg/L), tương quan thời gian cân bằng 
và nồng độ rất nhỏ, gần như không liên quan. 
Hạt xỉ thép càng nhỏ thì càng dễ hấp phụ và 
loại bỏ As (III), tốc độ đạt trạng thái cân bằng 
theo kích cỡ hạt: Φ 0,15 mm ＞ Φ 0,25 mm ＞ 
Φ 0,60 mm. Lượng xỉ thép càng nhiều thì tỷ lệ 
hấp phụ và loại bỏ arsen càng cao, và xỉ thép ở 
các dạng khác nhau thì hiệu suất hấp phụ và 
loại bỏ arsenic khác nhau. Nồng độ pH là 11 thì 
tỷ lệ loại bỏ As là cao nhất là 99,7%. Nhiệt độ 
ảnh hưởng không rõ ràng đến xỉ thép hấp phụ 
và loại bỏ As. Ngoài ra, các ion cộng sinh trong 
môi trường ô nhiễm As (III) có ảnh hưởng tiêu 
cực đến tỷ lệ xỉ thép hấp phụ và loại bỏ As (III). 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Zhao Haiyin, Yu Qiujun, Wei Jiangxiong, et 
al., 2010. Thành phần, hình thái hoạt động và 
ảnh hưởng hoạt tính của xỉ thép. Đại học 
công nghệ Vũ Hán, (15): 22-26 (tiếng Trung). 
2. Zhang Yushu, Lei Yunbo, Li Junguo, 2011. 
Phân tích thành phần và cấu trúc vi mô của 
Trần Thị Thu Trang, Yang ChangMing,  
 286
xỉ. Phân tích luyện kim, 31(9): 11-17. 
(tiếng Trung) 
3. Deng Tenghaobo, Gu Haihong, Chou 
Rongliang, 2011. Sử dụng xỉ thép xử lý ô 
nhiễm kim loại nặng và cải thiện hiệu quả 
hấp phụ kim loại nặng trong đất. Báo cáo 
khoa học nông nghiệp, 30(3): 455-460 
(tiếng Trung). 
4. Shu Mingwu, 2007. Đặc tính của xỉ thép và 
áp dụng công nghệ tổng hợp. Nghiên cứu 
và chế tạo luyện kim màu, 28(5): 31-34. 
(tiếng Trung) 
5. Jiang Yanhong, Liu Mimi, Qiu Mingda, nnk, 
2012. Nghiên cứu so sánh hấp phụ Cr (VI) 
của bọt biển, quặng, xỉ thép trong xử lý 
nước thải. Công trình môi trường và an 
toàn, 19(1): 35-37. (tiếng Trung) 
6. Li Xueming, Li Guiju, Lei Gangxing, nnk, 
2009. Nghiên cứu sử dụng xỉ thép hấp phụ 
phốt pho. Công nghiệp hóa học và kĩ thuật, 
26(6): 479-481. (tiếng Trung) 
7. Liang Haina, Liu Hailing, Zhu Yinian, nnk, 
2006. Hợp chất ôxít nhôm, sắt loại bỏ As 
(V) trong nước. Báo cáo khoa học môi 
trường, 23(3): 438-446. (tiếng Trung) 
8. Yin, Y., Allen, H. E., Huang, C. P., and 
Sanders, P. F., 1997. 
Adsorption/Desorption Isotherms of Hg (II) 
by Soil. Soil Science, 162(1): 35-45. 
9. Wu Jjianghong, 2010. Nghiên cứu hình thái, 
thành phần, kết cấu và hoạt tính hóa lí của 
xỉ thép. Nghành sắt Trung Quốc, 5(10): 38-
41. (tiếng Trung) 
10. Stein, E. D., Cohen, Y., and Winer, A. M., 
1996. Environmental distribution and 
transformation of mercury 
compounds. Critical reviews in 
Environmental Science and 
technology, 26(1): 1-43. 
11. Wang, G., Wang, Y., and Gao, Z., 2010. 
Use of steel slag as a granular material: 
volume expansion prediction and usability 
criteria. Journal of Hazardous 
Materials, 184(1): 555-560. 
12. Tsakiridis, P. E., Papadimitriou, G. D., 
Tsivilis, S., & Koroneos, C., 2008. 
Utilization of steel slag for Portland cement 
clinker production. Journal of Hazardous 
Materials, 152(2): 805-811. 
13. Ding Aizhong, Fu Yunfei, Liu Peisheng, nnk, 
2011. Nghiên cứu vật liệu zeolite hấp phụ 
arsen trong nước. Báo khoa học trực tuyến, 
6(9): 700-706. 
RESEARCH ON SURVEY AND ASSESSMENT OF THE 
CONDITIONS AFFECTING ARSENIC ADSORPTION 
AND REMOVAL BY STEEL SLAG IN WATER 
Tran Thi Thu Trang1,2 (*), Yang ChangMing1, Shen Shuo1, Le Minh Hiep2 
1College of Environmental Science and Engineering-Tongji University, China 
2Institute of Marine Environment and Resources-VAST 
ABSTRACT: This paper presents the results of this research which utilizes solid waste 
resources in the environment, namely steel slag, to adsorp and remove arsenic in water. The study 
conducted empirical processes based on the processes in the experimental conditions affecting 
arsenic adsorption and removal by steel slag in contaminated water: concentration, steel slag size, 
steel slag weight, pollution concentration, temperature, symbiotic ions. The research results show: 
The lower initial solution concentration is, the more easily adsorption equilibrium can achieve, the 
higher initial concentration is, the longer it takes to reach adsorption equilibrium; the smaller steel 
slag particle is, the more easily adsorption equilibrium can reach; the larger particle size, the 
Nghiên cứu khảo sát và đánh giá các điều  
 287
longer the time to reach adsorption equilibrium; the more increasing the number of steel slag 
particles, the greater the pollutant adsorption, the higher the removal efficiency; initial pH 
concentration affects As adsorption of steel slag (III); influence of temperature on As adsorption of 
steel slag (III) is not clear; different ions (NO3-, Cl-, F-, SO42- and PO43-) intervene in As adsorption 
of steel slag (III) in solution. Thus, the choice of steel slag as the material to adsorb and remove 
arsenic in water is the optimal method, bringing economic efficiency, environmental protection and 
practical application. 
Keywords: Steel slag, adsorption, arsenic, solid waste.