Mô tả

Việt Nam hiện nay các ngành công nghiệp ngày càng phát triển và càng ngành đa dạng và phức tạp. Điều đó dẫn tới những tác động môi trường ngày nhiều và theo chiều hướng tiêu cực. Các ngành Công Nghiệp thải ra môi trường rất nhiều chất thải độc hại, đặc biệt là nước thải ngành mạ. Nước thải ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của sinh vật cũng như con người. Một trong những ngành gây ảnh hưởng nghiêm trọng, đó là Công nghiệp Xi mạ.

Lịch sử hình thành và phát triển.

Ngành mạ điện được nhà hóa học ý Luigi V. Brugnatelli khai sinh vào năm 1805. Ông đã sử dụng thành quả của người đồng nghiệp Alessandro Volta, pin Volta để tạo ra lớp phủ điện hóa đầu tiên. Phát minh của ông không có ứng dụng trong công nghiệp trong suốt 30 năm và chỉ được nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm.
Năm 1839, hai nhà hóa học Anh và Nga khác độc lập nghiên cứu quá trình mạ kim loại đồng cho những nút bản in. Ngay sau đó, John Wright, Birmingham, Anh sử dụng Kali Xyanua cho dung dịch mạ vàng, bạc.
Vào thời kì này, đó là dung dịch duy nhất có khả năng cho lớp mạ kim loại quý rất đẹp. Tiếp bước Wright, George Elkington và Henry Elkington đã nhận được bằng sáng chế kĩ thuật mạ điện vào năm 1840.
Hai năm sau đó, ngành công nghiệp mạ điện tại Birmingham đã có sản phẩm mạ điện trên khắp thế giới. Cùng với sự phát triển của khoa học điện hóa, cơ chế điện kết tủa lên bề mặt kim loại ngày càng được nghiên cứu và sáng tỏ. Kĩ thuật mạ điện phi trang trí cũng được phát triển. Lớp mạ kền, đồng, kẽm, thiếc thương mại chất lượng tốt đã trở nên phổ biến từ những năm 1850.
Kể từ khi máy phát điện được phát minh từ cuối thế kỉ 19, ngành công nghiệp mạ điện đã bước sang một kỉ nguyên mới. Mật độ dòng điện tăng lên, năng suất lao động tăng, quá trình mạ được tự động hóa từ một phần đến hoàn toàn. Những dung dịch cùng với các phụ gia mới làm cho lớp mạ đạt chất lượng tốt hơn. Các lớp mạ được nghiên cứu phát triển để thỏa mãn cả yêu cầu chống ăn mòn lẫn trang trí, làm đẹp…
Kể từ sau chiến tranh thế giới thứ hai, người ta còn nghiên cứu thành công kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa lớp, mạ đồng hợp kim. mạ kiềm sunfamat… Nhà vật lý Mỹ Richard Feynman đã nghiên cứu thành công công nghệ mạ lên nền nhựa. Hiện nay công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi. Kĩ thuật mạ hiện là một trong ba quá trình trong chu trình LIGA – được sử dụng trong sản xuất robot điện tử siêu nhỏ (MEMS).

Xi mạ là gì.

Kỹ thuật xi mạ hay kỹ thuật Galvano (lấy theo tên nhà khoa học Ý Luigi Galvani), là tên gọi của quá trình điện hóa phủ lớp kim loại lên một vật.

Trong quá trình mạ điện, vật cần mạ được gắn với cực âm catôt, kim loại mạ gắn với cực dương anôt của nguồn điện trong dung dịch điện môi. Cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron e- trong quá trình ôxi hóa và giải phóng các ion kim loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh điện các ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại e- trong quá trình ôxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện của nguồn và thời gian mạ.

Sự hình thành lớp mạ

Điều kiện tạo thành lớp mạ điện

Mạ điện là một công nghệ điện phân. Quá trình tổng quát là:

-Trên anot xảy ra quá trình hòa tan kim loại anot:

M – ne → Mⁿ⁺

-Trên catot xảy ra quá trình cation phóng điện trở thành kim loại mạ:

Mⁿ⁺ + ne → M

Thực ra quá trình trên xảy ra theo nhiều bước liên tiếp nhau, bao nhiều giai đoạn nối tiếp nhau như: quá trình cation hidrat hóa di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catot (quá trình khuếch tán); cation mất lớp vỏ hidrat, vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catot (quá trình hấp phụ); điện tử chuyển từ catot điền vào vành hóa trị của cation, biến nó thành nguyên tử kim loại trung hòa (quá trình phóng điện); các nguyên tử kim loại này sẽ tạo thành mầm tinh thể mới, hoặc tham gia nuôi lớn mầm tinh thể đã hình thành trước đó. Mọi trở lực của các quá trình trên đều gây nên một độ phân cực catot, (quá thế catot), tức là điện thế catot dịch về phía âm hơn một lượng so với cân bằng:

η_c = φ_cb – φ = η_nđ + η_đh + η_kt

Trong đó:

η_c: quá thế tổng cộng ở catot
φ_cb: điện thế cân bằng của catot
φ: điện thế phân cực catot (đã có dòng i)
η_nđ: quá thế nồng độ (phụ thuộc vào quá trình khuếch tán)
η_đh: quá thế chuyển điện tích
η_kt: quá thế kết tinh

Do đó, điện kết tủa kim loại trên catot sẽ chỉ diễn ra khi nào điện thế catot dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng về phía âm một lượng đủ để khắc phục các trở lực nói trên.

Điều kiện xuất hiện tinh thể

Trong điều kiện điện kết tủa kim loại trong dung dịch, yếu tố quyết định tốc độ tạo mầm tinh thể là tỷ số giữa mật độ dòng điện catot Dc và mật độ dòng trao đổi i0:

β = D_c / i₀

Mặt khác, theo phương trình Tafel:

η = a + b.log D_c

Suy rộng ra, mọi yếu tố làm tăng phân cực catot đều cho lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn, và ngược lại. Các mầm tinh thể ban đầu mới xuất hiện được ưu tiên tham gia vào mạng lưới tinh thể của kim loại nền ở vị trí có lợi nhất về mặt năng lượng. Đó là những chỗ tập trung nhiều nguyên tử láng giềng nhất, vì ở đó năng lượng dư bề mặt lớn nhất, các mối liên kết chưa được sử dụng là nhiều nhất. Nếu kim loại nền và kim loại kết tủa có cấu trúc mạng khá giống nhau về hình thái, kích thước thì cấu trúc của kim loại nền được bảo tồn và kim loại kết tủa sẽ phát triển theo cấu trúc đó (cấu trúc lai ghép (epitaxy)), xảy ra ở những lớp nguyên tử đầu tiên. Sau đó sẽ dần chuyển về cấu trúc vốn có của nó ở những lớp kết tủa tiếp theo. Trường hợp này cho lớp kim loại mạ có độ gắn bám rất tốt, xấp xỉ với độ bền liên kết của kim loại nền. Nếu thông số mạng của chúng khác khá xa nhau, hoặc bề mặt chúng có tạp chất hay chất hấp phụ, thì sự lai ghép sẽ không xảy ra. Đấy là một trong những nguyên nhân gây nên ứng suất nội và làm lớp mạ dễ bong.

Dây chuyền công nghệ Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ) thường bao gồm các công đoạn sau:

• Bề mặt của vật liệu cần mạ phải được làm sạch để lớp mạ có độ bám dính cao và không có khuyết tật. Để làm sạch bề mặt trước hết phải tẩy rửa lớp mỡ bảo quản trên bề mặt bằng cách tẩy rửa với dung môi hữu cơ hoặc với dung dịch kiềm nóng. Dung môi thường sử dụng là loại hydrocacbon đã được clo hoá như tricloetylen, percloetylen. Dung dịch kiềm thường là hỗn hợp của xút, soda, trinatri photphat, popyphotphat, natri silicat và chất hoạt động bề mặt (tạo nhũ).
• Hoạt hoá bề mặt của vật liệu mạ bằng cách nhúng chúng vào dung dịch axit loãng (H₂SO₄, HCl), nếu mạ với dung dịch chứa xianua (CN) thì chúng được nhúng vào dung dịch natri xianua.
• Giai đoạn mạ được tiến hành sau đó, dung dịch mạ ngoài muối kim loại còn chứa axit hoặc kiềm đối với trường hợp mạ có chứa xianua.

Sau từng bước, vật liệu mạ đều được tráng rửa với nước. Một số dung dịch mạ có các thành phần chủ yếu sau:

• Dung dịch chì: axit + muối chì (II) dạng borflorua hoặc silicoflorua.
• Dung dịch chì- thiếc: axit, muối chì, thiếc (II) dạng borflorua.
• Dung dịch đồng hun: dung dịch xianua trong đó đồng nằm trong phức xianua và thiếc trong phức hydroxo. Ngoài ra dung dịch còn chứa xianua tự do (NaCN).
• Dung dịch cadmi: axit + cadmi dạng muối sunfat. Thông dụng hơn là dung dịch cadmi dạng phức xianua và xianua tự do.
• Dung dịch crôm: axit crômic và axit sunfuric.
• Dung dịch vàng: dung dịch xianua, vàng nằm trong phức NaAu(CN)₂ và xianua tự do. Có thể sử dụng phức vàng-sunfit.
• Dung dịch đồng: axit + đồng sunfat hoặc đồng borflorua.
• Dung dịch đồng xianua (phức) và xianua tự do, dung dịch đồng dạng polyphotphat và muối amoni.
• Dung dịch niken: muối niken sunfat, clorua và axit yếu (axit boric) hoặc dung dịch niken trên nền của axit amonisulfonic.
• Dung dịch bạc: dung dịch bạc xianua hoặc dung dịch bạc thisunfat.
• Dung dịch kẽm: phức kẽm xianua và xianua tự do hoặc kẽm sunfat, clorua với axit boric hoặc muối amoni làm chất đệm.

Ảnh hưởng của nước thải ngành xi mạ đến môi trường và con người.

Ảnh hưởng đến môi trường.

• Là độc chất đối với cá và thực vật nước
• Tiêu diệt các sinh vật phù du, gây bệnh cho cá và biến đổi các tính chất lí hoá của nước, tạo ra sự tích tụ sinh học đáng lo ngại theo chiều dài chuỗi thức ăn. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị chết hoặc thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật về lâu về dài.
• Ảnh hưởng đến đường ống dẫn nước, gây ăn mòn, xâm thực hệ thống cống rãnh.
• Ảnh hưởng đến chất lượng cây trồng, vật nuôi canh tác nông nghiệp, làm thoái hoá đất do sự chảy tràn và thấm của nước thải.
• Ảnh hưởng đến hệ thống xử lý nước thải, cần tách riêng nếu không sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật khi thực hiện xử lý sinh học.

Ảnh hưởng đến con người.

Xi mạ là ngành có mật độ gây ô nhiễm môi trường cao bởi hơi hóa chất, nước thải có chứa các ion kim loại nặng, kim loại độc ảnh hưởng tới sức khỏe con người gây nên nhiều căn bệnh khó chữa, nguy hiểm tới tính mạng. Nước thải từ các quá trình xi mạ kim loại, nếu không được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và gây các bệnh nghiêm trọng, như viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư,…

Trong khuôn khổ của Đồ án này chỉ chú trọng vào tính chất gây ô nhiễm môi trường của nước thải xi mạ do độc tính của Crôm.

Độc tính của Crom.

Mặc dù Crôm tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau, chỉ có Cr(III) và Cr(VI) gây ảnh hưởng lớn đến sinh vật và con người.

1. Đường xâm nhập và đào thải:

Crôm xâm nhập vào cơ thể theo 3 đường: hô hấp, tiêu hóa và qua da. Cr(VI) được cơ thể hấp thu dễ dàng hơn Cr(III) nhưng khi vào cơ thể Cr(VI) sẽ chuyển thành dạng Cr(III). Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất cứ đường nào, Crôm cũng được hòa tan trong máu ở nồng độ 0.001mg/ml, sau đó được chuyển vào hồng cầu và sự hòa tan ở hồng cầu nhanh hơn 10-20 lần. Từ hồng cầu, Crôm được chuyển vào các tổ chức và phủ tạng. Crôm gắn với Sidero filing albumin và được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại thì qua phân và nước tiểu. Từ các cơ quan phủ tạng, Crôm lại được hòa tan dần vào máu, rồi được đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm. Do đó nồng độ Crôm trong máu và nước tiểu biến đổi nhiều và kéo dài.

1. Tác động đến sức khoẻ:

Qua ngiên cứu người ta thấy Crôm có vai trò sinh học như chuyển hóa glucose, protein, chất béo ở động vật hữu nhũ. Dấu hiệu của thiếu hụt Crôm ở người gồm có giảm cân, cơ thể không thể loại đường ra khỏi máu, thần kinh không ổn định. Tuy nhiên với hàm lượng cao Crôm làm giảm protein, axit nucleic và ức chế hệ thống men cơ bản.

Cr(VI) độc hơn Cr(III). IARC đã xếp Cr(VI) vào nhóm 1, Cr(III) vào nhóm 3 đối với các chất gây ung thư. Hít thở không khí có nồng độ Crôm (ví dụ axit crômic hay Cr(III) trioxit) cao (>2μg/m³) gây kích thích mũi làm chảy nước mũi, hen suyễn dị ứng, ung thư (khi tiếp xúc với Crôm có nồng độ cao hơn 100-1000 lần nồng độ trong môi trường tự nhiên). Ngoài ra Cr(VI) còn có tính ăn mòn, gây dị ứng, lở loét khi tiếp xúc với da.

1. Nồng độ giới hạn:
   • EPA giới hạn nồng độ tối đa cho phép của Cr(VI) và Cr(III) trong nước uống là 100 μg/l.
   • Quy định của SHA về nồng độ của Crôm trong không khí tại nơi làm việc là:
     • Giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp cho ngày làm việc 8 giờ, tuần làm việc 40 giờ là 500 μg/m³ đối với Crôm tan trong nước và 1000 μg/m³ đối với Crôm kim loại và muối không tan.
     • Nồng độ của Crôm trioxit (axit crômic) và các hợp chất của Cr(VI) trong không khí tại nơi làm việc không cao hơn 52 μg Cr(VI)/m³ cho ngày làm việc 10 giờ, tuần 40 giờ.
   • NIOSH xem tất cả hợp chất Cr(VI) có tiềm năng gây ung thư nghề nghiệp và đưa ra giới hạn nồng độ tiếp xúc là 1 μg Cr(VI)/m³ cho ngày làm việc 10 giờ, tuần 40 giờ.

Độc tính Xuanua.

Xyanua ít thấy ở dạng đơn chất mà chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất. Xyanua có thể phản ứng với kim loại và các hợp chất hữu cơ khác. Các hợp chất đơn giản của Xyanua như kali xyanua, natri xyanua thường rất độc. Nhất là kali xyanua có thể gây chết người với liều lượng thấp. Chỉ cần bị xâm nhập vào cơ thể từ 3 đến 4 mg chất này thì một người khỏe mạnh có thể mất ý thức trong vòng 10 giây đến 1 phút. Sau khoảng 45 phút thì rơi vào trạng thái hôn mê và có thể tử vong sau khoảng 2 giờ nếu không có các biện pháp điều trị kịp thời.

Con người có thể bị nhiễm xyanua qua 3 đường: đường tiêu hóa thông qua thức ăn và nước uống, đường hô hấp vì axít xyanua có thể bay hơi và sau cùng xyanua cũng có thể xâm nhập xuyên qua da. Vào cơ thể, xyanua sẽ gắn kết chặt “không thể hồi phục” với gốc sắt nhị Fe2+của men cytochrom oxidase trong “chuỗi hô hấp vàng” Warburg. Cytochrom oxidase  là nơi chủ chốt để trao đổi oxy cho cơ thể, cho nên khi men cytochrom oxidase này bị khóa cơ thể không hô hấp được và sẽ bị “ngạt” dù vẫn có đầy đủ dưỡng khí oxy.

Nhận xét: Lượng nước thải của ngành xi mạ không phải là lớn so với các ngành công nghiệp khác như nước thải của ngành công nghiệp giấy, dệt,… song thành phần và nồng độ các chất độc hai trong đó khá lớn. Hơn nữa các hóa chất độc hại này lại có những biến thiên hết sức phức tạp và phụ thuộc vào quy trình công nghệ cũng như từng công đoạn trong quy trình đó. Vì vậy, muốn xử lý đạt hiệu quả cao thì chúng ta cần phải thu gom, tách dòng theo từng công đoạn, từng trường hợp cụ thể và lựa chọn phương án xử lý thích hợp.

Giới thiệu các phương pháp và công nghệ xử lý nước thải xi mạ:

Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến nhất là dùng phương pháp hoá học rồi đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tích. Chọn phương pháp nào là tuỳ chỉ tiêu kinh tế – kĩ thuật cho phép, điều kiện môi trường địa phương, yêu cầu, mục đích dùng lại hoặc thải thẳng ra môi trường… Chọn phương pháp nào cũng phải bảo đảm chất lượng môi trường theo TCVN 5945- 2010.

Phương pháp kết tủa.

Quá trình kết tủa thường được ứng dụng cho xử lý nước thải chứa kim loại nặng. Kim loại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH, Na₂CO₃,…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ nhất. Giá trị pH này thay đổi tuỳ theo kim loại.

Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết tủa. Thí dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm giảm hiệu quả quá trình kết tủa.

Trong xử lý nước thải công nghiệp, kim loại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide hay carbonat.

Một số kim loại như arsenic hoặc cadmium ở nồng độ thấp có thể xử lý hiệu quả khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao, có thể áp dụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình kết tủa.

Đối với Crôm VI (Cr⁶⁺), cần thiết tiến hành khử Cr⁶⁺ thành Cr³⁺ và sau đó kết tủa với vôi hoặc xút. Hoá chất khử thông thường cho xử lý nước thải chứa Crôm là ferrous sulphate (FeSO₄), sodium-meta-bisulfit, hoặc sulfur dioxit. Ferrous sulphate (FeSO₄), sodium-meta-bisulfit có thể ở dạng rắn hoặc dung dịch. SO₂ ở dạng khí nén trong các bình chịu áp. Quá trình khử hiệu quả trong môi trường pH thấp. Vì vậy các hoá chất khử sử dụng thường là các chất mang tính axit mạnh. Trong quá trình khử, Fe²⁺ sẽ chuyển thành Fe³⁺. Nếu sử dụng meta-bisulfit hoặc sulfur dioxit, ion SO₃^2- chuyển thành SO₄^2-.

Phản ứng tổng quát như sau:

Cr⁶⁺ + Fe²⁺ + H⁺ à Cr³⁺ + Fe³⁺

Cr⁶⁺ + Na₂S₂O₃ (hoặc SO₂) + H⁺ à Cr³⁺ + SO₄^2-

Cr³⁺ + 3OH^– à Cr(OH)₃ â

Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe²⁺ phản ứng với Cr⁶⁺, khử Cr⁶⁺ thành Cr³⁺ và oxy hoá Fe²⁺ thành Fe³⁺. Phản ứng xảy ra nhanh hơn ở pH nhỏ hơn 3. Axit có thể được thêm vào để đạt pH thích hợp. Sử dụng FeSO₄ là tác nhân khử có điểm bất lợi khối lượng bùn sinh ra khá lớn do cặn Fe(OH)₃ tạo thành khi cho chất kiềm hoá vào. Để thu được phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO₄ dư, khoảng 2.5 lần so với hàm lượng tính toán trên lí thuyết.

Lượng axit cần thiết cho quá trình khử Cr⁶⁺ phụ thuộc vào độ axit của nước thải nguyên thuỷ, pH của phản ứng khử và loại hoá chất sử dụng.

Xử lý từng mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu quả kinh tế, khi nhà máy xi mạ có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m³/ngày. Trong xử lý từng mẻ cần dùng hai loại bể có dung tích tương đương lượng nước thải trong một ngày Q_ngày. Một bể dùng xử lý, một bể làm đầy.

Khi lưu lượng ≥ 100m³/ngày, xử lý theo mẻ không khả thi do dung tích bể lớn. Xử lý dòng chảy liên tục đòi hỏi bể axit và khử, sau đó qua bể trộn chất kiềm hoá và bể lắng. Thời gian lưu nước trong bể khử phụ thuộc vào pH, thường lấy tối thiểu 4 lần so với thời gian phản ứng lý thuyết. Thời gian tạo bông thường lấy khoảng 20 phút và tải trọng bể lắng không nên lấy ≥ 20m³/ngày.

Trong trường hợp nước rửa có hàm lượng crôm thay đổi đáng kể, cần thiết có bể điều hoà trước bể khử để giảm thiểu dao động cho hệ thống châm hoá chất.

Phương pháp trao đổi ion.

Phương pháp này thường được ứng dụng cho xử lý nước thải xi mạ để thu hồi Crôm. Để thu hồi axit crômic trong các bể xi mạ, cho dung dịch thải axit crômic qua cột trao đổi ion resin cation (RH_mạnh) để khử các ion kim loại (Fe, Cr³⁺_,  Al,…). Dung dịch sau khi qua cột resin cation có thể quay trở lại bể xi mạ hoặc bể dự trữ. Do hàm lượng Crôm qua bể xi mạ khá cao (105-120kg CrO₃/m³), vì vậy để có thể trao đổi hiệu quả, nên pha loãng nước thải axit crômic và sau đó bổ sung axit crômic cho dung dịch thu hồi.

Đối với nước thải rửa, đầu tiên cho qua cột resin cation axit mạnh để khử các kim loại. Dòng ra tiếp tục qua cột resin anion kiềm mạnh để thu hồi crômat và thu nước khử khoáng. Cột trao đổi anion hoàn nguyên với NaOH. Dung dịch qua quá trình hoàn nguyên là hỗn hợp của Na₂CrO₄ và NaOH. Hỗn hợp này cho chảy qua cột trao đổi cation để thu hồi H₂CrO₄ về bể xi mạ. Axit crômic thu hồi từ dung dịch đã hoàn nguyên có hàm lượng trung bình từ 4-6%. Lượng dung dịch thu được từ giai đoạn hoàn nguyên cột resin cation cần phải trung hoà bằng các chất kiềm hoá, các kim loại trong dung dịch kết tủa và lắng lại ở bể lắng trước khi xả ra cống.

Phương pháp điện hóa.

Dựa trên cơ sở của quá trình oxy hoá khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng trong nước thải chứa kim loại nặng khi cho dòng điện một chiều chạy qua. Phương pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nước mà không cần cho thêm hoá chất, tuy nhiên thích hợp cho nước thải có nồng độ kim loại cao (> 1g/l)

Phương pháp sinh học.

Dựa trên nguyên tắc một số loài thực vật, vi sinh vật trong nước sử dụng kim loại như chất vi lượng trong quá trình phát triển khối như bèo tây, bèo tổ ong, tảo,… Với phương pháp này, nước thải phải có nồng độ kim loại nặng nhỏ hơn 60 mg/l và phải có đủ chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho,…) và các nguyên tố vi lượng cần thiết khác cho sự phát triển của các loài thực vật nước như rong tảo. Phương pháp này cần có diện tích lớn và nước thải có lẫn nhiều kim loại thì hiệu quả xử lý kém.

Phương pháp hập phụ.

Nguyên tắc: Quá trình hấp phụ chủ yếu là hấp phụ vật lý tức là quá trình di chuyển của các chất ô nhiễm (các ion kim loại) (chất bị hấp phụ) đến bề mặt phan rắn (chất hấp phụ)

Người ta thường dung biện pháp hấp phụ sinh học, tức là dùng các vật liệu sinh học để tách các kim loại hay các hợp chất của nó ra khỏi nước thải. Chẳng hạn như: Chitosan – một polymer sinh học dạng glucosamin là sản phẩm của deactyl hóa chitin lấy từ vỏ tôm, cua, một vài loại nấm và một số loài động vật giáp xác.

Trong công nghệ xử lý nước thải ngành mạ các hệ thống được thiết kế bằng phương pháp xử lý hóa học chiếm đa số, bởi những ion kim loại có trong nước rất khó xử lý, chính vì vậy phương pháp hóa học là phương pháp xử lý hiệu quả cao. Trong một vài trường hợp khác khi liên quan đến độ màu chúng ta cần xử lý kết hợp giữa hóa học và sinh học để loại bỏ hết hàm lượng ô nhiễm trong nước thải xi mạ.