BÁO cáo tốt NGHIỆP (6)

Nghiên cứu thành phần, tính chất bùn đỏ định hướng ứng dụng lĩnh vực môi trường Trần Mạnh Hùng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS ngành: Hố phân tích; Mã số: 60 44 29 Người hướng dẫn: TS Vũ Đức Lợi Năm bảo vệ: 2012 Abstract Phân tích thành phần bùn đỏ thô Xác định thành phần cấu trúc pha mẫu bùn đỏ phương pháp nhiễu xạ tia X Nghiên cứu điều kiện để hoạt hóa bùn đỏ Nghiên cứu, đánh giá khả hấp phụ photphat bùn đỏ sau hoạt hóa Xử lý đánh giá kết thực nghiệm Keywords Hóa học; Hố phân tích; Bùn đỏ Content MỞ ĐẦU Bauxit khoáng sản phổ biến bề mặt Trái đất để chế biến thành nhôm kim loại nguồn tài ngun khống sản có trữ lượng lớn Việt Nam Theo kết điều tra thăm dò địa chất chưa đầy đủ, nước ta khoáng sản Bauxit phân bố rộng từ Bắc đến Nam với trữ lượng khoảng 5,5 tỷ quặng nguyên khai, tương đương với 2,4 tỷ quặng tinh; tập trung chủ yếu Tây Nguyên (chiếm 91,4%), Đăk Nông 1,44 tỷ (chiếm 61%) So với mỏ Bauxit giới, Bauxit Việt Nam đánh giá có chất lượng trung bình Bùn đỏ bã thải q trình sản xuất nhơm từ quặng bauxit theo phương pháp Bayer Do tính kiềm cao lượng bùn thải lớn, bùn đỏ tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng không quản lý tốt Bùn đỏ hỗn hợp bao gồm hợp chất sắt, mangan… lượng xút dư thừa q trình hịa tan tách quặng bauxit Đây hợp chất độc hại, chí bùn đỏ ví “bùn bẩn” Hiện nay, giới chưa có nước xử lý triệt để vấn đề bùn đỏ Cách phổ biến mà người ta thường làm chôn lấp bùn đỏ vùng đất người, ven biển để tránh độc hại Với quy hoạch phát triển bauxit Tây Nguyên đến năm 2015 năm sản xuất khoảng triệu Alumin, tương đương với việc thải môi trường 10 triệu bùn đỏ Đến năm 2025 15 triệu alumin tương đương với 23 triệu bùn đỏ Cứ sau 10 năm có 230 triệu sau 50 năm có 1,15 tỷ bùn đỏ tồn đọng vùng Tây Nguyên Tuy nhiên, thành phần tính chất quặng bauxit khác dẫn đến thành phần tính chất bùn đỏ khác nhau, thời điểm nay, chưa có quan nghiên cứu thành phần tính chất bùn đỏ q trình sản xuất alumin Việt Nam -Do Thải vậy,ƣớt việc nghiên bơm bùn cứura thành bãi thải phần với hàm tính lượng chất chất rắn bùnthấp đỏ nhằm hơn, đỡ định tốn hướng kém, thích ứng hợp với dụng cácxử vùng lý mơi có trường thung lũng việc dễ làmtạo cần thành thiếthồ vàchứa cấp bách 1.2.2 Thành phần tính chất bùn đỏ 1.2.3 Định hướng xử lý bựn đỏ Trên giới có nhiềuCHƢƠNG cơng trình nghiên cứuQUAN thành cơng (kể quy mơ thí nghiệm TỔNG bán cơng nghiệp) sử dụng bùn đỏ, hiệu kinh tế thấp lượng bùn đỏ thải lớn nên việc sử dụng chúng hạn chế, chủNam yếu thải bãi chứa 1.1 Tình hình khai thác chế biếnrấtbauxit Việt Thế giới Trước đây, bauxit giới, ta thường bơm bùn xuống đáy sơng, 1.1.1 Tình hình khai thác số nước chế biến trênngười Thế giới đáy biểnTheo hay công ngăn bố mộtcủa phần biển chứa bùnMỹthải [28, 37] 1Arawal cụcvịnh khảo sátđểĐịa chất vào tháng năm 2009 thìcộng tiềm bauxit kê thống toàn 84thế nhàgiới máykhoảng alumin55trên – 75 thếtỷgiới tấn, phâncóbố7 nhà máy Châu có dựlục án thảibảng biển 1.1:vì đất (Nhật, Hylạp) Tuy nhiên, cácbốbiện bị nghiêm cấm phá hủy hoàn Bảnghiện 1.1:nay Phân pháp trữ lƣợng Châu lục tồn mơi trường STT sống sinh vật đáylục thủy vực Châu Tỷ lệ phân bố (%) Từ năm 1945, nước Anh sử dụng bùn đỏ làm chất keo tụ Hiện Châu Phi 33 nay, giới có nhiều ứng dụng2 từ bùn đỏ, trung vào lĩnh vực như:24chất phụ gia xi Châu Đạitập Dương măng, sản xuất vật3liệu xây dựng, điều chế quặng Châu Mỹ Carribesắt [27, 28, 29, 32, 41, 2245] Một kết quả4 nghiên cứu Châu Mỹ vềÁviệc tái sử dụng bùn đỏ 15 cách thủy phân bùn đỏ axit sunphuric để thu hồi Ti nhơm cịn dư bùn đỏ, sau 6đó cặn thải Các nơi khác trình thu hồi Ti đưa vào trung hịa kiềm dư bùn đỏ Tuy nhiên phương án phùTrên hợp với bauxit có hàm lượng Titrong lớn 10%, cịn quặng giới cóquặng khoảng 40 nước có bauxit, nướcđối cóvới tiềm năngBauxit lớn Việt hàm lượng TiOở2 hàngnam, đầu trình bày bảngkhoảng 1.2: 7% phương án khơng thể áp dụng Các nghiên cứu1.2: Các nƣớc nhà Khoa học Séc [29], đưa sản xuất gạch khơng Bảng có tiềm lớn hàng đầu để bauxit nung, cách trộn bùn đỏ với xi măng đá vơi theo tỷTrữ lệ lượng thích hợp, tính chất lý Bauxit STT Tên nước gạch chế tạo từ bùn đỏ tương đương với gạch Block M100 theo tiêu chuẩn Việt (109 tấn) Nam, phương án khả thi áp dụng cho Việt nam 8,6 Guinea Các kết nghiên cứu nhà Khoa học Hy Lạp đưa phương án sử dụng 7,8 Australia bùn đỏ thành vật liệu làm3 đường, kết cho thấy sử dụng tỷ lệ 60% bùn đỏ 40% đất 5,5 Việt Nam cấp phối khả chịu đất tự nhiên, lực đường Brazil tương đương với 2,5 phương án cần quan tâm sử dụng tái chế bùn đỏ Việt2,5 Nam [34] Jamaica Việc sử dụng bùn đỏ thành vật liệu hấp phụ chất2,3 màu, Asen, Flo, Photpho, Trung Quốc Sắt, Mangan nhà khoa học giới đưa ra, 1,4 nhiên bùn đỏ cần Ấn Độ biến tính hoạt hóa trước sử dụng [27,47,50] Đây hướng nghiên cứu cần áp Hầu có nguồn bauxit lớn khai thác để chế biến nước xuất dụng Việt Nam Hiện giới có khoảng 20 nước khai thác bauxit, 33 nước sản xuất alumin 1.3 Các phƣơng pháp phân tích xác định thành phần tính chất bùn đỏ 45 nước điện phân nhơm [29] 1.3.1 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X:[ 3,4,6, 7, 8, 9,16] 1.1.2 hình khaiquang thác chế biến Việt Nam 1.3.2 Tình Phương pháp phổ hấp thụbauxit nguyên tử [2,3,4,6,7,8, ] Việt Nam xác định nước có nguồn tài nguyên bauxit vào 1.3.3 Các phương pháp phân tích hóa học [2,3,4,6,7,8, ] loại lớn giới, tổng trữ lượng tài nguyên dự báo khoảng 5,5 tỷ tấn, khu 1.4 Vấn đề ô nhiễm photphat nước vực miền Bắc khoảng triệuthải tấn,làcòn tập trung yếudịch khu vựctrọng miềncho Nam 5,4 Photphat 91 nước mộtlạithành phầnchủ dung quan sựkhoảng phát triển tỷ tổng trữvàlượng nước), gồm Đăk khoảng tỷ củatấn các(chiếm loại tảo98% quang hợp tổcảchức sinhtrong học khác môiNông trường nước 3,42 Tuy nhiên (chiếm 62% tổng trữ lượng); Lâm Đồng khoảng 975 triệu (chiếm 18%); Gia Lai nồng độ PO43- dịch thải vượt qua ngưỡng cho phép dẫn tới tượng Kon phú Tum triệubằng (chiếm 15%) Bình Phước 217ảnh triệu (chiếm dưỡngkhoảng phá806 vỡ cân hệ sinh học có trongkhoảng nước hưởng tới chất4%) lượng số khu vực ven biển Quảng Ngãi Phú Yên [1,11,12] Đây yếu tố quan trọng nước, chủ yếu làm giảm lượng oxi nước tảo phân hủy Lượng oxi suy giảm định việc có phát cơng nghiệp khainước, thác ảnh bauxit, sản tới xuất nhôm kim gây ảnh hưởng hạitriển tới cángành hệ sống hưởng alumin phát triển vi loại Nam sinh vật Việt trùng làm thối hóa tài ngun tự nhiên Do vậy, hàm lượng 1.2 Công thải đặc tính bùnphải đỏ kiểm sốt chặt chẽ qua công PO43trongnghệ nước thảibùn sinhđỏhoạt công nghiệp 1.2.1 Công nghệthải thải bùn đỏ nghệ xử lý nước Thải bùn đỏ đất có phương pháp thải khô thải ướt: 1.5 Vấn đề ô nhiễm asen nước ngầm [7, 17, 13, 21] -ƠThải khơ bơm bãi thảilàvới chấttính rắn tồn cao, diện tích nhiễm Asen trongbùn nước ngầm mộthàm vấnlượng đề mang cầutiết kiệm trở thành tốn phức tạp hơn, thích hợp với vùng có lượng bốc lớn so với thử thách cho nhà khoa học tồn giới Đã có nhiều báo cáo tình trạng lượng mưa trong năm gần từ nhiều khu vực giới Mỹ, Trung quốc, Chilê, Mêhicô, Canada, Bănglađet, Ấn Độ Việt Nam Nhiễm độc Asen từ nước giếng khoan trở thành mối đe dọa sức khỏe người dân vùng nông thôn nhiều nơi giới đặc biệt Bănglađét Ở Việt Nam theo nghiên cứu Phạm Thị Kim Trang cộng sự, hàm lượng Asen trung bình nước ngầm giếng khoan số vùng nông thôn đồng sông Hồng lên tới 200- 300 μg/l (tiêu chuẩn cho phép hàm lượng Asen nước ăn theo Tổ chức Y tế giới Việt Nam 10 μg ) Do đó, người dân sinh sống vùng gặp rủi ro cao sử dụng lâu ngày nguồn nước ô nhiễm Asen Khi vào thể, asen lưu giữ tích lũy dần mơ giàu chất sừng tóc, móng tay da Khi tích lũy lâu ngày, Asen có khả gây ung thư bệnh hiểm nghèo khác CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Các mẫu bùn đỏ lấy nhà máy hóa chất Tân Bình q trình sản suất 2.2 Nội dung nghiên cứu - Phân tích thành phần bùn đỏ thô - Xác định thành phần cấu trúc pha mẫu bùn đỏ phương pháp nhiễu xạ tia X - Nghiên cứu điều kiện để hoạt hóa bùn đỏ - Nghiên cứu, đánh giá khả hấp phụ photphat bùn đỏ sau hoạt hóa - Xử lý đánh giá kết thực nghiệm 2.4 Lấy mẫu, tiền xử lý hoạt hóa mẫu bùn đỏ 2.4.1 Mẫu bùn đỏ thơ Mẫu bùn đỏ lấy nhà máy Hóa chất Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh dạng bùn thải ướt, sau mẫu ly tâm với tốc độ 2400 vòng/phút để loại dịch bám theo bùn đỏ Mẫu bùn thải khô sấy khô 105oC để phục vụ nghiên cứu 2.4.2 Hoạt hóa bùn đỏ - Hoạt hóa nhiệt: Mẫu bùn đỏ sau ly tâm sấy khô 105 oC, Mỗi mẫu cân 50g bùn đỏ khơ cho vào chén sứ nung nóng tới nhiệt độ khác nhau: 200 oC, 400 oC, 600 oC , 800 oC, 900 oC vòng - Hoạt hóa axit: Mẫu bùn đỏ sau hoạt hóa nhiệt hịa tan 1lít dung dịch HCl có nồng độ: 0,25M; 0,5M; 1M; 1,5M; 2M khuấy Sau lọc rửa với 1lít nước cất để loại bỏ axit dư chất tan khác Phần cặn sau sấy khơ 105 oC 2.5 Tiến hành thực nghiệm 2.5.1 Phân tích thành phần bùn đỏ [1,5,11,12,16,17,] 2.5.2 Quy trình xác định PO43- theo phương pháp trắc quang - Phạm vi ứng dụng Phương pháp áp dụng để phân tích photphat (PO43-) mẫu nước uống, nước mặt, nước ngầm, nước thải - Nguyên tắc Ion photphat phản ứng với Amoni molipdat Antimonyl tartrat môi trường axit tạo thành hợp chất Antimony – photpho – Molipdat có màu vàng, phức khử axit ascorbic tạo thành hợp chất có màu xanh, cường độ màu phức tỷ lệ với nồng độ PO43- mẫu Mật độ quang đo bước sóng 880nm - Thiết bị Hệ thống máy đo quang vùng tử ngoại khả kiến 2.5.3 Phân tích asen [18, 21] Hàm lượng asen mẫu trước sau hấp phụ bùn đỏ xác định phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật ngun tử hóa lị graphít Các điều kiện đo phổ chương trình nhiệt độ tối ưu nghiên cứu lựa chọn vạch đo, nguồn sáng, nhiệt độ sấy khơ, nhiệt độ tro hóa luyện mẫu,nhiệt độ ngun tử hóa, khoảng tuyến tính giới hạn phát phương pháp 2.6 Xử lí số liệu thực nghiệm 2.6.1 Hiệu suất hấp phụ photphat - Hiệu suất hấp phụ photphat tính sau: Ci −C f H= *100 (%) Ci Trong đó: H: hiệu suất hấp thụ photphat Ci: nồng độ photphat ban đầu Cf: nồng độ photphat sau hấp thụ 2.6.2 Lượng PO43-hấp phụ đơn vị khối lượng bùn đỏ Khối lượng PO43- hấp thụ đơn vị khối lượng bùn đỏ tính theo cơng thức Ci −C f X= * V (mg/g bùn đỏ) m Trong đó: X: nồng độ PO43- hấp thụ Ci: nồng độ PO4 3-ban đầu Cf: nồng độ PO43- sau hấp thụ V: thể tích dung dịch m: khối lượng bùn đỏ Các kết thực nghiệm xử lý phần mềm Microsoft Office Excel 2007 Minitab 15 2.6.3 Đánh giá khả hấp phụ asen bùn đỏ [18, 21] Khả hấp phụ asen bùn đỏ đánh giá theo chế độ tĩnh, lượng bùn đỏ sử dụng 1g 50 ml dung dịch hấp phụ Xử lý kết theo công thức: Q = (C0 −Ce).V % Hấp phụ = (C0 −Ce).100% e m C0 Trong đó: Qe: Dung lượng hấp phụ (mg/g); C0: Nồng độ ion kim loại asen ban đầu (mg/l); Ce: Nồng độ ion kim loại cân cân thiết lập (mg/l); V: Thể tích dung dịch ion kim loại asen (lít); m: Khối lượng hạt bùn đỏ CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Kết phân tích thành phần bùn đỏ Sau tiến hành vơ hóa mẫu bùn đỏ theo phương pháp vơ hóa khơ sử dụng Na2CO3 Hàm lượng silíc xác định phương pháp trọng lượng, hàm lượng nhôm sắt xác định phương pháp chuẩn độ, hàm lượng titan xác định phương pháp đo quang Kết phân tích mẫu bùn đỏ thơ đưa bảng sau: STT Bảng 3.1: Kết phân tích thành phần bùn đỏ Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Hàm lƣợng Fe2O3 % 46.32 Al2O3 % 17.56 SiO2 % 6.70 TiO2 % 7.20 Kết phân tích bảng 3.1 cho thấy, thành phần bùn đỏ Fe2O3 Al2O3, bùn đỏ có kích thước mịn diện tích bề mặt riêng lớn nên sử dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ khả thi 3.2 Kết xác định cấu trúc pha bùn đỏ Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu bùn đỏ thô STT Bảng 3.2: Cấu trúc pha hợp phần bùn đỏ thơ Cơng thức hóa học Dạng tồn Al(OH)3 Dạng gibbsite FeO(OH) Geothite Fe2O3 Hematite SiO2 Quartz 1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O Sodium Aluminum Silicat hydrat 3.3 Kết xác định cấu trúc pha bùn đỏ sau hoạt hóa nhiệt Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu bùn đỏ biến tính 200 oC Bảng 3.3: Cấu trúc pha hợp phần bùn đỏ biến tính 200oC STT Cơng thức hóa học Dạng tồn Al(OH)3 Dạng gibbsite FeO(OH) Geothite Fe2O3 Hematite SiO2 Quartz 1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O Sodium Aluminum Silicat hydrat Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu bùn đỏ biến tính 400 oC Bảng 3.4: Cấu trúc pha hợp phần bùn đỏ biến tính 400oC STT Cơng thức hóa học Dạng tồn Al(OH)3 Dạng gibbsite Fe2O3 Hematite 1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O Sodium Aluminum Silicat hydrat Hình 3.4: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu bùn đỏ biến tính 600 oC Bảng 3.5: Cấu trúc pha hợp phần bùn đỏ biến tính 600oC STT Cơng thức hóa học Dạng tồn Fe2O3 Hematite SiO2 Quartz 1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O Sodium Aluminum Silicat hydrat Hình 3.5: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu bùn đỏ biến tính 800oC Bảng 3.6: Cấu trúc pha hợp phần bùn đỏ biến tính 800oC STT Cơng thức hóa học Fe2O3 1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O Dạng tồn Hematite Sodium Aluminum Silicat hydrat 3.4 Kết hấp phụ photphat với bùn đỏ 3.4.1 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ photphat phƣơng pháp đo quang Hình 3.6: Đƣờng chuẩn hấp phụ photphat Đường chuẩn xây dựng có hệ số tương quan R2 lớn gần Do đó, sử dụng đường chuẩn để xác định nồng độ photphat mẫu thực 3.4.2 Nghiên cứu lựa chọn phƣơng pháp biến tính bùn đỏ 3.4.2.1 Bùn đỏ đƣợc biến tính phƣơng pháp axit STT Bảng 3.8: Hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ đƣợc hoạt hoá axit Lượng PO43- hấp phụ KHM Nồng độ pH sau Hiệu suất đơn vị bùn đỏ (mol/l) hấp phụ hấp phụ (%) (mg/g) RM0,001 RM0,01 RM0,05 RM0,25 RM0,5 RM1 0.001 0.01 0.05 0.25 0.5 1.0 7.54 7.72 7.76 7.71 8.11 8.13 40.38 3681 33.19 21.26 22.65 25.53 6.73 6.14 5.53 3.54 3.76 4.26 RM1,5 RM2 1.5 2.0 7.94 7.97 25.44 22.30 4.24 3.72 Từ kết bảng ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ hiệu suất hấp phụ với nồng độ axit mẫu bùn đỏ biến tính 40 35 30 25 20 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Nong mau hoat hoa (M) Hình 3.7: Hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ đƣợc biến tính axit 3.4.2.2 Bùn đỏ đƣợc biến tính phƣơng pháp gia nhiệt Bảng 3.9: Hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ đƣợc biến tính phƣơng pháp gia nhiệt STT Kí hiệu mẫu pH sau hấp phụ Hiệu suất hấp phụ (%) Lượng PO43- hấp phụ đơn vị bùn đỏ (mg/g) RM RM200 RM400 RM600 RM800 7.93 7.74 7.90 7.82 7.66 45.78 53.73 64.72 76.51 93.82 7.63 8.96 10.79 12.75 15.64 Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ biến tính phương pháp gia nhiệt theo nhiệt độ biến tính ta có đồ thị sau: 100 90 80 70 60 50 40 200 400 600 800 Nhiet bien tinh mau Hình 3.8: Hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ đƣợc biến tính phƣơng pháp gia nhiệt Do việc khảo sát khả hấp phụ photphat bùn đỏ định dùng mẫu bùn đỏ biến tính phương pháp gia nhiệt 3.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng lƣợng chất hấp phụ Bảng 3.10: Ảnh hƣởng lƣợng bùn đỏ thô khác với hiệu suất hấp phụ PO43STT Khối lượng bùn đỏ thô (g) 0.25 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 pH sau hấp phụ 8.04 7.66 8.15 8.25 8.02 8.37 Hiệu suất hấp phụ (%) 21.18 22.65 32.47 43.75 35.27 30.82 Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ thô với lượng bùn đỏ khác ta có đồ thị sau: 45 40 35 30 25 20 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Khoi luong mau bun Hình 3.9: Ảnh hƣởng lƣợng bùn đỏ thô khác đến hiệu suất hấp phụ PO43Từ bảng số liệu đồ thị ta rút kết luận sau: Lượng bùn đỏ dùng hấp phụ photphat nồng độ 25mg/l tốt 1,5g 3.4.4 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ ban đầu dung dịch photphat hấp phụ Bảng 3.11: Hiệu suất hấp phụ photphat với nồng độ PO43ban đầu khác STT Nồng độ PO43ban đầu (mg/l) 10 25 50 75 100 pH sau hấp phụ 7.74 7.96 7.90 7.82 7.66 7.81 Hiệu suất hấp phụ (%) 26.32 35.64 44.56 34.29 28.15 24.92 Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ thô với nồng độ dung dịch photphat ban đầu khác nhau, ta có đồ thị sau: 45 40 35 30 25 20 40 60 80 100 Nong phosphate ban dau (mg/l) Hình 3.10: Ảnh hƣởng nồng độ PO43- ban đầu đến hiệu suất hấp phụ PO43Từ bảng số liệu đồ thị ta rút kết luận sau: nồng độ photphat ban đầu để bùn đỏ hấp phụ tốt 25mg/l 3.4.5 Khảo sát ảnh hƣởng pH ban đầu dung dịch phophat hấp phụ Bảng 3.12: Hiệu suất hấp phụ photphat với pH ban đầu khác pH ban đầu dung dịch phosphate pH sau hấp phụ pH = pH = pH = pH = pH = 7.38 7.93 8.02 8.63 8.87 Hiệu suất hấp phụ (%) 25.73 45.78 31.58 7.64 4.73 Lượng PO43- hấp phụ đơn vị bùn đỏ (mg/g) 4.29 7.63 5.26 1.27 0.79 Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ thô với nồng độ dung dịch photphat 25mg/l pH khác nhau, ta có đồ thị sau: 50 40 30 20 10 0 10 pH Hình 3.11: Ảnh hƣởng pH ban đầu đến hiệu suất hấp phụ PO43Từ bảng số liệu đồ thị ta rút kết luận sau: Mẫu bùn đỏ hấp phụ nồng độ photphat 25mg/l tốt pH = 3.4.6 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ Bảng 3.13: Hiệu suất hấp phụ photphat với mẫu bùn đỏ đƣợc biến tính theo nhiệt độ Mẫu RM thô RM 2000C RM 4000C RM 6000C RM 8000C pH sau hấp phụ 7.93 7.74 7.90 7.82 7.66 Hiệu suất hấp phụ (%) 45.78 53.73 64.72 76.51 93.82 Lượng PO43- hấp phụ đơn vị bùn đỏ (mg/g) 7.63 8.96 10.79 12.75 15.64 Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ biến tính phương pháp gia nhiệt nhiệt độ khác với nồng độ dung dịch photphat 25mg/l pH = 3, ta có đồ thị sau: 100 90 80 70 60 50 40 200 400 600 800 Nhiet bien tinh mau Hình 3.12: Ảnh hƣởng nhiệt độ biến tính mẫu bùn đỏ đến hiệu suất hấp phụ PO43Từ bảng số liệu đồ thị ta rút kết luận sau: Mẫu bùn đỏ gia nhiệt nhiệt độ 8000C hấp phụ dung dịch photphat 25mg/l pH = tốt 3.4.7 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian hấp phụ Bảng 3.14: Hiệu suất hấp phụ photphat với mẫu bùn đỏ đƣợc biến tính theo thời gian Thời gian lắc khuấy pH sau hấp phụ Hiệu suất hấp phụ RM800/2h+2h RM800/4+4h RM800/8h+8h RM800/16h+16h RM800/24h+24h 8.04 7.66 8.15 8.25 8.02 64.16 93.82 72.17 48.75 31.51 Lượng PO43- hấp phụ đơn vị bùn đỏ (mg/g) 10.69 15.64 12.03 8.13 5.25 Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat mẫu bùn đỏ với dung dịch photphat 25mg/l thời gian lắc khác nhau, ta có đồ thị sau: 100 90 80 70 60 50 40 30 10 15 20 25 Thoi gian lac mau Hình 3.13: Ảnh hƣởng thời gian khuấy lắc đến hiệu suất hấp phụ PO433.5 Nghiên cứu khảo sát hấp phụ asen bùn đỏ hoạt hóa axit 3.5.1 Nghiên cứu điều kiện tối ưu để xác định asen 3.5.1.1 Khảo sát điều kiện đo phổ asen Bảng 3.17: Chƣơng trình hóa nhiệt độ cho lị graphit Các điều kiện Sấy khơ Tro hóa luyện mẫu Ngun tử hóa mẫu Làm Nhiệt độ (oC) 100-200 400-1000 1600-2000 2600 Thời gian tăng (giây) 10 (giây) (giây) (giây) Thời gian trì 30 (giây) 20 (giây) (giây) (giây) 3.5.1.2 Khảo sát ảnh hưởng chương trình nhiệt độ Bảng 3.21: Chƣơng trình hóa nhiệt độ tối ƣu cho lị graphit Các điều kiện Sấy khơ Tro hóa luyện mẫu Nguyên tử hóa mẫu Làm Nhiệt độ (oC) 120 600 1800 2600 3.5.1.3 Xây dựng đường chuẩn để phân tích asen Thời gian tăng (giây) 10 (giây) (giây) (giây) Thời gian trì 30 (giây) 20 (giây) (giây) (giây) Hình 3.18: Đƣờng chuẩn xác định asen Đường chuẩn hình 3.10 có hệ số tương quan 0.99889 độ dốc 0.0103 Khoảng tuyến tính đường chuẩn từ 5µg/l đến 25 µg/l Hàm lượng asen mẫu phân tích dựa đường chuẩn 3.5.1.4 Giới hạn phát phương pháp Bảng 3.22: Kết phân tích mẫu asen 1µg/l TT Đo lần Đo lần Đo lần Đo lần Đo lần Đo lần Đo lần Trung bình lần đo Hàm lượng asen đo (µg/l) 1.09 1.11 0.97 0.96 1.07 1.11 1.07 1.06 Độ lệch chuẩn (S): 0,118 Giá trị trung bình: 1,06 Bậc tự (n-1): Giá trị t tra bảng với độ tin cậy 99%: 3,143 GHPH= t × S = 3,143 × 0,118 = 0,37 (µg/l) 3.5.2 Nghiên cứu khảo sát điều kiện hấp phụ asen HCl 0.25M HCl 0.5M HCl 1M HCl 1.5M HCl 2M 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 10 12 pH Hình 3.24: Hấp phụ As (III) bùn đỏ hoạt hóa dung dịch HCl - Nhận xét: Qua bảng 3.23 hình 3.16, ta thấy pH ≈ ÷ 8, dung lượng hấp phụ hầu hết mẫu bùn đỏ đựợc hoạt hóa axit có giá trị hấp phụ cao Trong cao mẫu bùn đỏ hoạt hóa, mẫu bùn đỏ đựơc hoạt hóa mơi trường HCl 1M) cực đại As (III) Do vậy, lựa chọn mẫu bùn đỏ đựơc hoạt hóa HCl 1M thực trình hấp phụ pH=7,5 nghiên cứu 3.5.2.2 Nghiên cứu lựa chọn thời gian hấp phụ tối ưu Để khảo sát thời gian hấp phụ tối ưu, lựa chọn mẫu bùn đỏ đựơc họat hóa với HCl 1M thực trình hấp phụ pH=7,5 Nồng độ ban đầu asen 10 mg/l, thời gian hấp phụ tiến hành từ 10 phút đến 150 phút Kết đưa bảng 3.26 hình 3.17 Bảng 3.28: Ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ STT 10 Thời gian (phút) 10 30 40 45 50 60 80 90 100 150 Khối lượng (gam) 1 1 1 1 1 Co Ce (mg/l) Qe (mg/g) (mg/l) 10 4.0 0.3 10 2.75 0.3625 10 1.73 0.4135 10 1.5 0.425 10 0.4225 1.55 10 1.5 0.425 10 0.39 2.2 10 2.05 0.3975 10 1.98 0.401 10 2.25 0.3875 % Hấp phụ 60.0 72.5 82.7 85 84.5 85 78 79.5 80.2 77.5 85 80 75 70 65 60 20 40 60 80 100 120 140 160 Thoi gian Hình 3.25 : Ảnh hƣởng thời gian đến trình hấp phụ * Nhận xét: Qua bảng 3.26 đồ thị hình 3.17, ta nhận thấy thời gian tăng khả hấp phụ As (III) tăng lên Trong 20 phút đầu khả hấp phụ As (III) thấp Đó cân hấp phụ chưa thiết lập Sau 45 phút khả hấp phụ As (III) đạt giá trị cực đại, tức sau khoảng thời gian cân hấp phụ thiết lập Do chọn khoảng thời gian 45 phút khoảng thời gian hợp lý để tiến hành cho nghiên cứu khảo sát 3.5.2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ As(V) Nghiên cứu ảnh hƣởng pH đến hấp phụ As(V) 100 95 90 85 80 75 10 12 pH Hình 3.26: Hấp phụ As (V) bùn đỏ hoạt hóa HCl 1M pH khác As(III) Các kếtvàquả 0,50 mg/g bảng 3.27 As(V) hình 3.18 Khoảng cho thấy pH tối khảưu để hấp hấp phụ phụAs(III) As (V)làcao 7,5nhất đối với pH khoảng As(V) 4,0 ÷ 4, tiếp tục tăng pH khả hấp phụ As (V) giảm xuống Tuy ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ As (V) bùn đỏ hoạt hóa HCl 1M không khác nhiều nhiên giá trị pH khoảng từ ÷ làm cho khả hấp phụ As (V) cao Do vậy, chúng tơi chọn pH = 4.0 cho thí nghiệm References Tài liệu tiếngcứu việtảnh hƣởng thời gian đến hấp phụ As (V) Nghiên Phạm Đăng Địch, PGS TS Lê Xuân Khuông, TS Lê Gia Mô, KS Dương Thanh Sủng (3/2003) Báo cáo tổng kết đề tài: " Nghiên cứu công nghệ tiên tiến sản 96 từ quặng tinh bôxit Tân Rai - Lâm Đồng điện phân nhôm đạt chất xuất alumin lượng thương phẩm" Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xn Trung (2003), 94 Hóa học phân tích phần 2: Các phương pháp phân tích cơng cụ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Luận92 (2000), Giáo trình phương pháp phân tích phổ khối ngun tử ICP-MS, Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Luận90 (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Luận (1999), Giáo trình hướng dẫn vấn đề sở kỹ thuật xử lý mẫu phân88tích, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Phạm Luận (1999), Phần II: Cơ sở lý thuyết Phương pháp phân tích hấp thụ nguyên tử, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 86 Phạm Luận, Đặng Quang Ngọc, Trần Tứ Hiếu, Lại Văn Hoa (1998), “Nghiên cứu xác 20 40 60 80 100 120 140 160 định số kim loại tóc cơng nhân thuộc khu vực nhà máy in, Tạp chí Phân Thoi gian tích Hố, Lý Sinh học, 3(1), tr 5-8 Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ huỳnh quang, Đại 3.27: Ảnh hƣởng thời gianNội đến hấp phụ As (V) học KhoaHình học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà đưa bảng Giáo 3.30 trình hình 3.27, pháp cho thấy khitích thời gian tăng khảtử hấp KếtPhạm Luậnra(1994), phương phân phổ hấp thụthì phân UV-VIS, phụ As (V) tăng lên Khả hấp phụ As (V) đạt ổn định sau 90 phút Trong Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội As(III) Nguyễn thời gianCảnh đạt cân là“Một 45 phút thấp nhiềucứu so với As(V) 10 Nhã (2007) số kết quảhơn nghiên cơng nghệ tuyển quặng bauxit Gia Nghĩa” Tạp chí Cơng Nghiệp Mỏ Số 5- 2007 11 Nguyễn Cảnh Nhã (2008) “Nghiên cứu tuyển bauxit mo Tap Na -Cao Băng” KẾT LUẬN VIMLUKI Hà Nội 2008 12 Nguyễn Cảnh Nhã (2005) '' Tài nguyên bauxit Việt Nam số kết ban đầu Từvề kết thực hiệncao đềchất tài luận văn “Nghiên cứu thành phần, chất bùn khả tuyển nâng lượng bauxit laterit miền Nam Việt tính Nam'' Tuyển tập đỏ định hướng ứng dụng lĩnh vực môi trường” thu Chúng rút báo cáo Hội nghị KHCN tuyển khoáng toàn quốc lần tứ II Hà nội 11/2005 kết luậnHoàng sau: Nhâm (2003), Hố vơ cơ, tập 3, NXB Giáo Dục 13 Đã áp dụng Nhâm phương tích hóaxuất lý đại đểdục, xácHàđịnh 14 Hồng (2000),pháp Hóaphân học vơ cơhóa (tậphọc 2),và Nhà giáo Nộithành phần hóa học''và cấuhoach trúc phân pha mẫu bùndo đỏ, thô bùnchê đỏ biến nhiệt Cấugiai trúcđoan pha 15 Quy vung thăm khaivàthac, biên sư tính dungbằng quăng bauxit bùn 2007-2015 đỏ thơ baocógồm dạng gibbsite, Geothite, Hematite, Quartz Sodium Aluminum xét đến năm 2025'' (2007) Quyêt đinh phê duyêt cua Thu tương chinh Silicat hydrat Mẫu bùn đỏ sau khingày biến 01/11/2007 tính nhiệt 800oC có thành phần chủ yếu phủ số 167/2007/QĐ-TTg, dạng Hematite 16 Dương Thanh Sủng, Nguyễn Văn Ban (1985) '' Phương pháp đánh giá chất Đã nghiên điều kiệnquặng tối ưubauxit'' để loại Tuyển bỏ photphat bùnsốđỏ biến4/1985 tính, mẫu lượng cứu cơngđược nghệcác alumin tập cơng trình Kim bùn đỏ sau biến tính kim phương loạikhi màu Viện Luyện màu.pháp gia nhiệt 800oC có khả hấp phụ cao nhất, pH tốiTrịnh ưu làThị pH =3, dung lượngĐộc hấp học phụ môi 15,64 mg/g.và sức khỏe người, NXB Đại học 17 Thanh (2007), trường Đã xây dựng quy trình xác định hàm lượng asen mẫu nước phương pháp Quốc giađược Hà Nội 18 quang phổ hấpThanh, thụ nguyên tử với thuật Diệp ngun tử hóa lị graphit, Lê Tự Nguyễn VănkỹĐông, Ngọc Sương (2000), “Xác giới địnhhạn asenphát tổnghiện số phương pháp 0,37µg/l, tính củaAs phép từ 5µg/l đếnpháp 25 µg/l nghiên cứu xác địnhkhoảng riêng tuyến lẻ As (III) (V)đo phương quang phổ hấp Đã nghiên cứu điều ưuhydrua để loạihố”, bỏ asen bùn thảo đỏ biến tính, bùn thụ nguyên tử sửcác dụng kỹkiện thuậttốikhí Kỷ yếu Hội Quốc tế mẫu Ô nhiễm đỏ sau biến tính HCl 1M có dung lượng hấp phụ cao 0,48 mg/g 19 20 21 Asen: Hiện trạng, Tác động đến sức khoẻ cộng đồng giải pháp phòng ngừa, tr.7-13 Phạm Kim Trang cộng (2005), “Nhiễm độc lâu dài asen dùng nước giếng khoan số khu vực thuộc đồng sơng Hồng sơng Mê Kơng”, Tạp chí Y học thực hành, 591(9), tr 14-17 Nguyễn Đức Vận (2006), Hóa học vơ cơ, tập 2: Các kim loại điển hình, NXB Khoa học Kĩ thuật Phạm Hùng Việt, Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (1999), Hố học mơi trường sở, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Tài liệu tiếng anh 22 Affandi S., Setyawan H., Winardi S., Purwanto A., Balgis R (2009) A facile method for production of high-purity silica xerogels from bagasse ash Advanced Powder Technology 20(5), 468-472 23 Altundogan H S., Altundogan S., Tumen F., Bildik M (2002) Arsenic adsorption from aqueous solutions by activated red mud Waste Management 22, 357–363 24 Anlauf H (2007) Recent developments in centrifuge technology Separation and Purification Technology 58, 242–246 25 APP project ATF-06-03 (2008) Bauxite Residues - Management and Re- Use of Bauxite Residues AluminiumTask Force 26 Bajukov O.A., Anshits N.N., Petrov M.I., Balaev A.D., Anshits A.G (2009) Composition of ferrospinel phase and magnetic properties of microspheres and cenospheres from fly ashes Materials Chemistry and Physics 114, 495–503 Batra V S., Urbonaite S., Svensson G (2008) Characterization of unburned carbon 27 in bagasse fly ash Fuel 87, 2972–2976 28 Brunori C., Cremisini C., Massanisso P., Pinto V., Torricelli L (2005) Reuse of a treated red mud bauxite waste: studies on environmental compatibility Journal of Hazardous Materials B117, 55–63 29 Cablik V (2007) Characterization and applications of red mud from bauxite processing GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI 23(4) 30 Carucci A., Cappai G., Muntoni A., Onnis A (2002) Use of red mud from Bayer process for nitrogen and phosphorus removal VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 31 Genc –Fuhrman H., Christiantjell J., Conchie D M C (2004) Adsorption of Arsenic from Water Using Activated Neutralized Red Mud Environ Sci Technol 38, 24282434 32 Gong C., Yang N (2000) Effect of phosphate on the hydration of alkali-activated red mud slag cementitious material Cement and Concrete Research 30, 1013-1016 33 Hadi Khezri S., Azimi N., Mohammed-Vali M., Eftekhari-Sis B., Hashemi M M., Baniasadi M H., Teimouric F (2007) Red mud catalyzed one-pot synthesis of nitriles from aldehydes and hydroxylamine hydrochloride under microwave irradiation ARKIVOC (xv) 162-170 34 Kehagia F (2010) An Innovative Geotechnical Application of Bauxite Residue 35 Kotai L., Sajo I E., Gacs I., Papp K., Bartha A., Banvolgyi G (2006) An Environmentally Friendly Method for Removing Sodium in Red Mud Chemistry Letters 35(11), 1278-1279 36 Liu W., Yang J., Xiao B (2009) Application of Bayer red mud for iron recovery and building material production from alumosilicate residues Journal of Hazardous Materials 161, 474–478 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Menzies N W., Fulton I M., Morrell W J (2004) Seawater Neutralization of Alkaline Bauxite Residue and Implications for Revegetation J Environ Qual 33, 1877-1884 Pan Z., Cheng L., Lu Y., Yang N (2002) Hydration products of alkali-activated slag– red mud cementitious material Cement and Concrete Research 32, 357–362 Pan Z., Cheng L., Lu Y., Yang N (2002) Hydration products of alkali-activated slag– red mud cementitious material Cement and Concrete Research 32, 357–362 Paredes J.R., Ordóđez S., Vega A., D´ıez F.V (2004) Catalytic combustion of methane over red mud-based catalysts Applied Catalysis B: Environmental 47, 37– 45 Singh M., Upadhayay S N., Prasad P M (1996) Preparation of special cements from red mud Waste Management, 16(8), 665-670 Singh M., Upadhayay S.N., Prasad P.M (1997) Preparation of iron rich cements using red mud Cement and Concrete Research, 27(7), 1037-1046 Stathers T.E., Riwa W., Mvumi B.M., Mosha R., Kitandu L., Mngara K., Kaoneka B., Morris M (2008) Do diatomaceous earths have potential as grain protectants for small-holder farmers in sub-Saharan Africa? The case of Tanzania Crop Protection 27, 44–70 Sushil S., Batra V S (2008) Catalytic applications of red mud, an aluminium industry waste: A review Applied Catalysis B: Environmental 81, 64–77 Thomas Paul K., Satpathy S K., Manna I., Chakraborty K K., Nando G B (2007) Preparation and Characterization of Nano structured Materials from Fly Ash: A Waste from Thermal Power Stations, by High Energy Ball Milling Nanoscale Res Lett 2, 397–404 Tsakiridis P.E., Agatzini-Leonardou S., Oustadakis P (2004) Red mud addition in the raw meal for the production of Portland cement clinker Journal of Hazardous Materials B116, 103–110 Wang S., Ang H.M., Tadé M.O (2008) Novel applications of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes Chemosphere 72, 1621– 1635 Wang S., Boyjoo Y., Choueib A., Zhu Z.H (2005) Removal of dyes from aqueous solution using fly ash and red mud Water Research 39, 129–138 Yang J., Xiao B (2008) Development of unsintered construction materials from red mud wastes produced in the sintering alumina process Construction and Building Materials 22, 2299–2307 Yang J., Zhang D., Hou J., He B., Xiao B (2008) Preparation of glass-ceramics from red mud in the aluminium industries Ceramics International 34, 125–130 Zhao Y., Wang J., Luan Z., Peng X., Liang Z., Shi L (2009) Removal of phosphate from aqueous solution by red mud using a factorial design Journal of Hazardous Materials 165, 1193–1199  ... hơn, thích hợp với vùng có lượng bốc lớn so với thử thách cho nhà khoa học toàn giới Đã có nhiều báo cáo tình trạng lượng mưa trong năm gần từ nhiều khu vực giới Mỹ, Trung quốc, Chilê, Mêhicô, Canada,... (V) Nghiên Phạm Đăng Địch, PGS TS Lê Xuân Khuông, TS Lê Gia Mô, KS Dương Thanh Sủng (3/2003) Báo cáo tổng kết đề tài: " Nghiên cứu công nghệ tiên tiến sản 96 từ quặng tinh bôxit Tân Rai - Lâm... miền Nam Việt tính Nam'' Tuyển tập đỏ định hướng ứng dụng lĩnh vực môi trường” thu Chúng rút báo cáo Hội nghị KHCN tuyển khống tồn quốc lần tứ II Hà nội 11/2005 kết luậnHồng sau: Nhâm (2003),