Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu đánh giá khả năng giải phóng kim loại nặng từ xỉ thải pyrit lộ thiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRỊNH KHẮC HOÀN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG KIM LOẠI NẶNG TỪ XỈ THẢI PYRIT LỘ THIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trịnh Khắc Hoàn NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG KIM LOẠI NẶNG TỪ XỈ THẢI PYRIT LỘ THIÊN Chun ngành: Hóa Mơi trường Mã số: 60 44 41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Hồng Côn Hà Nội – 2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………1 Chương TỔNG QUAN …………………………………………………………….1 1.1 Pyrit (FeS2) 1.1.1 Giới thiệu chung Pyrit sắt………………………………………………2 1.2 Tình trạng nhiễm kim loại nặng vùng lân cận khu vực khai thác quặng……………………………………………………………………… 1.2.1 Tại Việt Nam……………………………………………………………… 1.2.2 Trên giới 1.3 Q trình phong hố quặng Pyrit 1.3.1 Quá trình phong hoá 1.3.1.1 Phong hoá vật lý 1.3.1.2 Phong hoá hoá học 10 1.3.1.3 Phong hoá sinh học 12 1.3.2 Khái quát trình biểu sinh mỏ sulfua [9] 12 1.3.3 Oxi hoá khoáng vật đồng sulfua [9] 13 1.4 Ảnh hưởng kim loại nặng đến môi trường thể sống 14 1.5 Giới thiệu số kim loại nặng ảnh hưởng chúng lên thể sống người 15 1.5.1 Asen 15 1.5.2 Cadmi 17 1.5.3 Chì 18 1.5.4 Coban 19 1.5.5 Crom 19 1.5.6 Đồng 20 1.5.7 Kẽm 21 1.5.8 Mangan 22 1.5.9 Niken 22 1.5.10 Sắt 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương THỰC NGHIỆM 26 2.1 Đối tượng nghiên cứu 26 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 27 2.3 Cơ sở phương pháp luận 272.4 Danh mục hoá chất, thiết bị cần thiết cho nghiên cứu 28 2.5 Thực nghiệm 29 2.5.1 Thiết kế thiết bị nghiên cứu 30 2.6 Phương pháp nghiên cứu 32 2.6.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH nồng độ sắt(II) đến khả cộng kết – hấp phụ kim loại nặng lên sắt(III) hydroxit 32 2.6.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ sắt(II) ban đầu 32 2.6.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng pH 33 2.6.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến q trình phong hố điều kiện bãi thải xỉ pyrit lộ thiên 34 2.6.3 Lấy mẫu phân tích 35 2.6.3.1 Xác định hàm lượng kim loại nặng 35 2.6.3.2 Xác định hàm lượng As phương pháp so màu giấy tẩm thủy ngân bromua 36 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………… 37 3.1 Quá trình kết tủa, cộng kết, hấp phụ nguyên tố kim loại nặng 37 3.1.1 Q trình oxi hố - thuỷ phân dạng kết tủa sắt 37 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ sắt(II) đến khả tách loại số kim loại nặng Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn 38 3.1.3 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả tách loại số kim loại nặng Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn 39 3.2 Nghiên cứu khả phong hoá giải phóng kim loại nặng mơ hình bãi thải xỉ pirit lộ thiên 42 3.2.1 Sự biến thiên nồng độ ion kim loại nặng trình rửa quặng 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.3.2 Sự biến thiên pH nồng độ ion kim loại nặng điều kiện xung khơng tích lũy 45 3.3.3 Sự biến thiên pH nồng độ ion kim loại nặng điều kiện xung có tích lũy 47 3.3.4 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại nặng 49 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Mức độ ô nhiễm đất nông nghiệp khai thác mỏ Bảng 1.2 Nồng độ trung bình kim loại nặng đất trồng Nyakabale Bảng 2.1 Danh mục thiết bị cần thiết cho nghiên cứu 29 Bảng 2.2 Danh mục hoá chất cần thiết cho nghiên cứu 29 Bảng 2.3 Thành phần nước mưa 30 Bảng 2.4 Bảng biểu diễn phụ thuộc chiều cao nồng độ 34 As Bảng 2.5 Kết biểu diễn phụ thuộc nồng độ As 35 chiều cao Bảng 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe(II) đến khả 37 cố định kim loại Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn Bảng 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả cố 39 định Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn Bảng 3.3 Sự biến thiên nồng độ kim loại nặng trình rửa 41 xỉ Bảng 3.4 Sự biến thiên pH nồng độ kim loại nặng điều 43 kiện xung khơng tích lũy Bảng 3.5 Sự biến thiên pH nồng độ kim loại nặng điều 46 kiện xung có tích lũy Bảng 3.6 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng 49 kim loại pH =8 Bảng 3.7 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com kim loại pH =7 Bảng 3.8 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng 52 kim loại pH =6 Bảng 3.9 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng 54 kim loại pH =5 Bảng 3.10 Ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại 56 nặng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình Hình 1.1 Hình 2.1 Tên hình Hình ảnh quặng pyrit Thiết bị cho q trình phong hố giải phóng kim loại Trang 28 điều kiện ngập nước Hình 2.2 Đường chuẩn As 10-80ppb 31 Hình 2.3 Đường chuẩn As 100-800ppb 32 Hình 3.1 Hình 3.1 Ảnh hưởng nồng độ Fe(II) đến hiệu suất cố 34 định kim loại Zn, Cu, Pb, As, Cd, MnHình 3.2 Ảnh hưởng pH đến khả cố định Zn, Cu, Pb, As, 39 Cd, Mn Hình 3.3 Sự biến thiên nồng độ kim loại Cr, Co, Ni, As, Cd, Mn 41 trình rửa xỉ Hình 3.4 Sự biến thiên nồng độ kim loại Cu, Pb, Zn, Fe 42 trình rửa quặng Hình 3.5 Sự biến thiên nồng độ kim loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd 44 điều kiện xung khơng tích lũy Hình 3.6 Sự biến thiên nồng độ kim loại Cu, Mn, Zn, Fe 44 điều kiện xung khơng tích lũy Hình 3.7 Sự biến thiên nồng độ kim loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd 46 điều kiện xung có tích lũy Hình 3.8 Sự biến thiên nồng độ kim loại Mn, Cu, Zn, Fe pH 47 điều kiện xung có tích lũy Hình 3.9 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 50 loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH =8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.10 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 50 loại Mn, Cu, Zn, Fe pH = Hình 3.11 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 51 loạiCr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH = Hình 3.12 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 52 loại Mn, Cu, Zn, Fe pH = Hình 3.13 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 53 loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH =6 Hình 3.14 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 53 loại Mn, Cu, Zn, Fe pH =6 Hình 3.15 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 54 loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH =5 Hình 3.16 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim 55 loại Mn, Cu, Zn, Fe pH =5 Hình 3.17 Ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại Cr, 57 Co, Ni, As, Pb, Cd Hình 3.18 Ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại Mn, 57 Cu, Zn, Fe 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU Hiện nay, ô nhiễm môi trường vấn đề nóng bỏng mang tính tồn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe đời sống người Đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng Trong tự nhiên có khoảng 70 kim loại nặng, kim loại có tỉ khối lớn gam/cm3 Kim loại nặng có hầu hết mỏ khoáng sản với hàm lượng khác nhau, tuỳ thuộc vào loại khoáng sản vùng địa chất khác Trong kim loại nặng có số nguyên tố cần thiết cho sinh vật ngưỡng đấy, chúng nguyên tố vi lượng như: Cu, Zn, Mn, Mo… Đa số kim loại nặng với đặc tính bền vững môi trường, khả gây độc liều lượng thấp tích luỹ lâu dài chuỗi thức ăn, giới xem chất thải nguy hại Tuy nhiên khả gây độc kim loại nặng hoàn toàn phụ thuộc vào trạng thái tồn chúng Trong hoạt động khai thác khoáng sản sản xuất công nghiệp, người làm biến đổi trạng thái tồn kim loại nặng, chuyển chúng thành dạng ion tự vào môi trường nước hạt bụi có kích thước nhỏ bé khơng khí làm suy giảm chất lượng mơi trường Do lực có hạn, cơng nghệ sản xuất chưa đại, quy trình cịn thiếu nghiêm ngặt, nên nhiều nhà máy sản xuất hóa chất nước ta hiệu suất sản xuất chưa cao, bặc biệt giai đoạn xử lý đốt quặng, dẫn đến không tận thu Như vậy, thiệt hại kinh tế đáng kể Nhưng lo ngại hơn, với lượng chất thải sau sản xuất, theo thời gian ảnh hưởng xấu đến mơi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sức khoẻ người động thực vật Với lý đó, chúng tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả giải phóng kim loại nặng từ xỉ thải pyrit lộ thiên” 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nồng độ kim loại (mg/l), pH 600 500 Mn 400 Cu 300 Zn Fe 200 pH 100 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Ngày Hình 3.8 Sự biến thiên nồng độ kim loại Mn, Cu, Zn, Fe pH điều kiện xung có tích lũy Nhìn vào bảng kết ta thấy biến thiên nồng độ kim loại tăng dần theo thời gian Trong ngày đầu, pH dung dịch cịn cao khả giải phóng kim loại mơi trường nước cịn thấp Tuy nhiên, pH pha nước giảm dần trình thuỷ phân kim loại tạo thành q trình phong hố nồng độ kim loại tăng dần Khả oxi hoá quặng xảy mạnh khơng có oxi pha nước mà cịn có oxi khơng khí Khi pH dung dịch giảm đến 3,8 (pH pha nước) nồng độ kim loại tăng mạnh Ở pH này, khả bị hấp thụ ion kim loại lên sắt(III)hidroxit giảm nên nồng độ chúng pha nước cho vào tăng Mặt khác với pH giảm, để quặng hai ngày, sau cho pha nước vào pH 3,5 nồng độ ion kim loại có bước tăng vọt, nồng độ cao gấp đến lần so với mẫu trước, chí asen cao gấp lần Vì vậy, điều kiện khả giải phóng kim loại vào môi trường nước lớn Cùng với trình tăng nồng độ ion kim loại pH pha nước giảm dần pH giảm giảm mạnh hai nguyên nhân sau: 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thứ nhất: Trong trình phong hố, ln xảy q trình oxi hố pyrit tạo lượng H+ đáng kể vào pha nước Chính lượng H+ góp phần làm cho pH giảm dần nồng độ ion kim loại tăng dần Pyrit bị oxi hoá sau 2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ 4Fe2+ + O2 + 4H+ → 4Fe3+ + 2H2O Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+ Phương trình phản ứng tổng hợp 4FeS2 + 15O2 + 14H2O → 4Fe(OH)3 + 8SO42- + 16H+ Khi pyrit tiếp xúc với dung dịch giàu sulfat chuyển đổi thành jarozit có cơng thức chung M+Fe33+(SO4)2(OH)6, M+ K+, Na+, NH4+, Ag+ (Pb2+), sau FeS2 → Fe(OH)3 K+ + 3Fe(OH)3 + 2SO42- + 3H+ → KFe3(SO4)2(OH)6 + 3H2O Axit H2SO4 Fe3+ giải phóng trình oxi hố sulfua sắt tác dụng lên khống vật sulfua khác đẩy nhanh q trình phân huỷ chúng theo phản ứng MS + H2SO4 → H2S + MSO4 2MS + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O + 3O2 → 2MSO4 + 4FeSO4 + 2H2SO4 (M kim loại hố trị hai: Cu, Pb, Zn ) Vì vậy, pyrit bị oxi hố, giải phóng H+ làm tăng độ axit môi trường tăng nồng độ kim loại Thứ hai: Các kim loại nặng nước xảy trình thuỷ phân sau Mn+ + H2O ↔ M(OH)(n-1)+ + H+ M(n-1)+ + H2O ↔ M(OH)2(n-2)+ + H+ ……………………………………………… M(OH)n-1+ + H2O ↔ M(OH)n + H+ 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong trình thực thí nghiệm, theo thời gian pH giảm dần làm cho lượng Fe(OH)3 giảm dần Do giải phóng kim loại bị hấp phụ Fe(OH)3 Mặt khác, pH giảm khả phong hố quặng mạnh nên hàm lượng ion kim loại tăng Do đó, lượng ion kim loại tăng dần làm cho phản ứng chuyển dịch sang phải làm cho nồng độ H+ tăng Vì vậy, pH dung dịch giảm Khi nồng độ ion kim loại lớn pH giảm mạnh, giảm xuống 2,8 3.3.4 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại nặng Để nghiên cứu ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại từ quặng, photphat cho vào pha nước với nồng độ tương ứng cho lần thực thí nghiệm ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm, 25 ppm Thí nghiệm thực nhiệt độ 27±10C điều chỉnh giá trị pH khác 8, 7, 6, Quá trình tiến hành mục 2.6.2 Kết thể bảng bảng từ 3.6 đến 3.9 hình 3.9 đến 3.16 Bảng 3.6 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại pH =8 Photphat Cr ppb mg/l Co ppb Ni ppb As ppb Pb ppb Cd ppb Mn mg/l Cu mg/l Zn mg/l Fe mg/l 34.37 65.93 43.13 23.42 39.84 52.74 1.784 1.315 1.52 2.797 10 18.65 47.34 26.69 67.19 23.91 33.82 1.06 1.032 1.03 1.606 15 11.12 30.94 18.77 84.87 16.57 19.92 0.68 0.53 0.53 1.098 20 8.29 19.45 14.73 104.28 11.06 11.52 0.38 0.35 0.45 0.81 25 6.45 11.46 8.92 134.24 8.64 8.52 0.22 0.21 0.31 0.48 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 160 Nồng độ kim loại (ppb) 140 Cr 120 Co 100 Ni 80 As 60 Pb 40 Cd 20 10 15 20 25 Nồng độ photphat(ppm ) Hình 3.9 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH =8 Nồng độ kim loại (ppm) 2.5 Mn Cu 1.5 Zn Fe 0.5 10 15 20 25 Nồng độ photphat (ppm) Hình 3.10 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Mn, Cu, Zn, Fe pH = 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tại pH = đồng thời có mặt ion photphat ta thấy nồng độ kim loại thấp pH điều kiện kim loại nằm dạng kết tủa hidroxit, photphat Riêng As nồng độ tăng dần anion photphat hấp phụ cạnh tranh làm cho anion asenat bị hấp phụ keo sắt keo dương Bảng 3.7 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại pH =7 Photphat Cr ppb mg/l Co ppb Ni ppb As ppb Pb ppb Cd ppb Mn mg/l Cu mg/l Zn mg/l 80.34 9.728 22.085 19.179 Fe mg/l 68.23 128.23 120.33 289.76 207.98 71.48 10 58.03 105.54 89.79 243.78 163.83 102.11 8.007 19.55 15.134 61.57 15 46.05 74.12 66.12 203.21 123.32 119.54 6.071 17.501 11.664 49.57 20 35.55 51.75 47.9 169.33 25 26.05 39.1 32.34 113.71 86.53 135.76 4.143 10.693 8.718 30.51 63.83 201.19 3.707 5.984 21.57 8.55 350 Nồng độ kim loại 300 Cr 250 Co 200 Ni 150 Pb Cd 100 As 50 10 15 20 25 Nồng độ photphat (ppm) Hình 3.11 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH = 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nồng độ kim loại (ppm) 80 70 60 Mn 50 Cu 40 Zn 30 Fe 20 10 10 15 20 25 Nồng độ photphat (ppm) Hình 3.12 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Mn, Cu, Zn, Fe pH = Tại pH = đồng thời có mặt ion photphat ta thấy nồng độ kim loại thấp so với pH = cao pH giảm thủy phân nồng độ PO43- dạng kết tủa giảm, dạng tan tăng Bảng 3.8 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại pH =6 Photphat Cr ppb mg/l Co ppb Ni ppb As ppb Pb ppb Cd ppb Mn mg/l Cu mg/l Zn mg/l Fe mg/l 75.55 168.43 141.12 175.15 83.78 213.83 10.08 24.55 29.694 20.879 10 64.5 120.11 132.89 205.12 83.78 173.83 9.172 21.55 26.584 19.127 15 57.195 117.78 106.84 220.89 67.76 171.24 7.291 20.776 20.845 11.129 20 45.03 93.6 87.38 212.76 44.04 132.99 5.506 16.908 17.311 10.506 25 36.05 82.01 65.11 245.11 43.78 103.823 4.907 13.55 13.684 7.07 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nồng độ kim loại (ppb) 300 250 Cr 200 Co Ni 150 As 100 Pb Cd 50 10 15 20 25 Nồng độ photphat (ppm ) Hình 3.13 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH =6 Nồng dộ kim loại (ppm) 35 30 25 Mn 20 Cu 15 Zn Fe 10 5 10 15 20 25 Nồng độ photphat (ppm ) Hình 3.14 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Mn, Cu, Zn, Fe pH =6 Tại pH = 6, ta nhận thấy tương tự pH = 7, pH = nồng độ photphat tăng nồng độ kim loại giảm ( trừ As) giảm nồng độ kim loại không mạnh giá trị pH lớn 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.9 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại pH =5 Photphat mg/l Cr ppb Co ppb Ni ppb As ppb Pb ppb Cd ppb Mn mg/l Cu mg/l Zn mg/l Fe mg/l 85.55 221.67 153.39 197.75 145.67 241.28 12.994 29.929 40.348 29.494 10 54.98 197.45 142.33 234.24 125.05 209.52 12.781 24.904 37.179 23.728 15 46.21 187.49 102.02 236.23 100.34 191.52 11.218 20.007 31.579 21.784 20 43.27 165.15 97.03 284.44 85.39 179.52 10.832 18.231 28.179 17.432 25 32.79 137.75 72.39 334.29 67.09 159.52 9.928 15.165 28.792 17.282 Nồng độ kim loại (ppb) 400 350 Cr 300 Co 250 Ni 200 As 150 Pb 100 Cd 50 10 15 20 25 Nồng độ photphat(ppm) Hình 3.15 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd pH =5 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 45 Nồng độ kim loại (ppm) 40 35 30 Mn 25 Cu 20 Zn 15 Fe 10 5 10 15 20 25 Nồng độ photphat (ppm ) Hình 3.16 Ảnh hưởng ion photphat đến khả giải phóng kim loại Mn, Cu, Zn, Fe pH =5 Theo bảng kết ta thấy có asen có nồng độ tăng tăng nồng độ ion photphat Điều giải thích sau: keo sắt tạo thành q trình thí nghiệm hạt keo dương, dễ dàng hấp phụ ion asenat, photphat Vì xảy hấp phụ cạnh tranh ion làm cho lượng asenat bị hấp phụ Khi nồng độ photphat tăng lượng asenat hấp phụ nên lượng asen pha nước tăng theo độ tăng photphat cho vào Đối với ion kim loại khác, tăng nồng độ photphat thi hàm lượng ion kim loại giảm tạo thành muối photphat tan mức độ khác M2+ + PO43- → M3(PO4)2 ↓ Khi pH có giá trị lớn, ảnh hưởng bới ion photphat mạnh pH bé Thể ỏ hình giảm nồng độ kim loại dần tăng nồng độ photphat pH= 8, 7, , 5( độ dốc giảm dần) Điều giải thích muối photphat thường có độ tan nhỏ nhiều so với hidroxit Mặt khác, lượng photphat cho vào pH cao ( 8, 7) lượng PO43- lớn làm cho ion kim loại chủ yếu nằm dạng photphat không tan, lượng tan giảm tuyến tính với tăng nồng độ 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com photphat Còn pH thấp ( 6, ) ion photphat chuyển sang dạng hydrophotphat, muối có độ tan lớn 3.3.5 Ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại nặng Để khảo sát ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại nặng từ xỉ pyrit, tiến hành sau: Cho 1,5 ml dung dịch H2SO4 98% vào H2O định mức 100 ml thu dung dịch có pH = Từ dung dịch ta pha thành 100 ml dung dịch có pH = 2, 3, 4, 5, có thành phần nước mưa thấm qua, Cho 100 ml dung dịch có pH =6 thấm với tốc độ giọt/s qua xỉ, mở van lấy mẫu Mẫu với pH = 5, 4, tiến hành tương tự Lấy mẫu thu xác định As phương pháp so màu giấy tẩm HgBr2 xác định kim loại khác máy ICP-MS Bảng 3.10 Ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại nặng pH Cr Co Ni As Pb Cd Mn ppb ppb ppb ppb ppb ppb mg/l 95.55 208.03 101.22 145.15 103.79 273.3 16.089 Cu mg/l 23.550 Zn mg/l 39.594 Fe mg/l 99.720 116.51 297.34 163.67 181.09 123.98 308.76 28.406 32.132 52.150 136.450 157.13 312.38 200.45 209.68 185.86 366.65 42.098 41.943 81.268 192.458 379.7 837.45 542.33 734.24 585.05 879.52 59.728 72.087 106.179 311.612 708.23 998.23 930.33 1075.56 896.76 997.98 107.090 165.090 198.098 708.090 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1200 Nồng độ kim loại (ppb) 1000 Cr 800 Co Ni 600 As Pb 400 Cd 200 pH Hình 3.16 Ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại Cr, Co, Ni, As, Pb, Cd 1200 Nồng độ kim loại (ppb) 1000 Cr 800 Co Ni 600 As Pb 400 Cd 200 pH Hình 3.17 Ảnh hưởng pH đến khả giải phóng kim loại Mn, Cu, Zn, Fe 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Từ bảng kết chứng tỏ pH có giá trị cao 6,0 nồng độ kim loại thấp, Ở pH kim loại bị thuỷ phân kết tủa cộng kết – hấp phụ sắt(III)hidroxit Khi pH giảm nồng độ kim loại tăng Khi pH giảm đến nồng độ kim loại tăng mạnh pH lượng sắt(III)hydroxit kết tủa bị tan đồng thời giải phóng kim loại cộng kết – hấp phụ Mặt khác pH khơng có khả oxi hố Mn(II) lên MnO2 dạng kết tủa nên chủ yếu tồn dạng Mn(II) Vì vậy, nồng độ ion kim loại tăng mạnh, kể asen sắt 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu đánh giá khả giải phóng kim loại từ xỉ thải Pyrit lộ thiên, chúng tơi rút kết luận sau Q trình rửa trôi dạng chất tan xỉ làm giải phóng lượng lớn kim loại nặng vào mơi trường Phong hoá quặng đường giải phóng kim loại vào mơi trường nước ngun nhân gây nhiễm mơi trường * Q trình phong hóa khơng tích lũy làm giải phóng kim loại nặng từ phần sufua lại đáng kể giai đoạn đầu Giai đoạn sau vẩn tiếp tục chậm pH không giảm xuống thấp, đồng thời phong hóa bị hạn chế bị che phủ bề mặt làm kim loại cố định trở lại xỉ Tuy nhiên độ giảm nồng độ pha lỗng nên tổng lượng kim loại giải phóng vẩn tăng theo thời gian * Quá trình phong hóa có tích lũy nguy giải phóng kim loại độc hại mơi trường cao Mà thực tế, bãi thải xỉ lớn, có bề dày lớn nên khả xảy q trình phong hóa oxi hóa có tích lũy cao pH giảm dần nồng độ ion kim loại giải phóng từ xỉ điều kiện xung có tích lũy tăng dần theo thời gian Đặc biệt, pH pha nước giảm mạnh khả giải phóng kim loại tăng mạnh Trong pha nước có mặt ion photphat, asen nguyên tố gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khoẻ người (có thể gây ung thư) giải phóng mạnh khả hấp phụ cạnh tranh ion photphat Còn nguyên tố kim loại nặng khác giảm mạnh khả giải phóng mơi trường nước pH cao Khả chuyển hoá từ sắt(II) lên sắt (III) khả thuỷ phân sắt(III) thành sắt(III)hydroxit đóng vai trị quan trọng, đơi mang tính định việc giải phóng kim loại nặng asen vào môi trường nước 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Thị Kim Dung (2011), Nghiên cứu q trình nhiễm asen mangan nước tác động mơi trường oxi hố khử tự nhiên ứng dụng xử lý chúng nguồn, Luận án tiến sĩ Hoá học, Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2007), Nghiên cứu mối quan hệ môi trường nuôi trồng tới khả tích luỹ số kim loại nặng lồi Nghêu(Meretrixlyrata) xóm I-II, xã Nam Thịnh, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình, Khố luận tốt nghiệp Đại học, Đại học dân lập Hải Phòng Hồ Sĩ Giao, Mai Thế Tồn (2011), Những điểm nóng mơi trường hoạt động khai thác mỏ Việt Nam, Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ quốc tế 2010 Trần Tứ Hiếu,Nguyễn Văn Nội (2008), Cơ sở Hố học mơi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Ngọc Hồ-Đồng Kim Loan-Trịnh Thị Thanh (2010), Giáo trình sở mơi trường nước, Nhà xuất giáo dục Dỗn Văn Kiệt, Một số nguyên tố vi lượng thường gặp nước ảnh hưởng chúng, Đại học tây Bắc Tuấn Nghĩa (2011), Kiểm sốt nhiễm mơi trường mỏ báo kinh tế đối ngoại Hoàng Nhâm(2001), Hố học vơ cơ, tập 2,3, Nhà xuất giáo dục Đỗ Thị Vân Thanh – Trịnh Hân (2011), Khoáng vật học, nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 10 Đặng Trung Thuận (2000), Giáo trình địa hoá học, Đại học quốc gia Hà Nội 11 Vũ Văn Tùng (2012), Nghiên cứu khả giải phóng kim loại nặng từ bãi thải, đuôi quặng nghèo đồng sulfua, Luận văn thạc sỹ, Đại học Quốc gia Hà Nội 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tiếng Anh 12 Bates, M.N., Smith, A.H., and Hopenhayn-Rich, C (1992), Arsenic ingestion and internal cancers a review, Am.J.Epidemiol.135:462-476 13 Churl Gyu Lee,Hyo-Teak Chon, Myung Chae Jung (2011), “Heavy metal contamination in the vicinity ò the Daduk Au-Ag-Pb-Zn mine in Korea”, Applied Geochemistry 16 (2011) 1377-1386 14 Cunningham, W.P and Saigo, B.W (2001), Environmental Science: A global concern 6thedt, McGraw-Hill Companies, Inc 15 Global Mining Campaign (2001), “The impact of handrock mining on the environment and human health”, Uccn puplished paper International Meeting, Warrenton, Virginia, USA September 15-19, 2001, 10pp 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... HỌC TỰ NHIÊN Trịnh Khắc Hoàn NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG KIM LOẠI NẶNG TỪ XỈ THẢI PYRIT LỘ THIÊN Chun ngành: Hóa Mơi trường Mã số: 60 44 41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn... 3.1.3 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả tách loại số kim loại nặng Zn, Cu, Pb, As, Cd, Mn 39 3.2 Nghiên cứu khả phong hố giải phóng kim loại nặng mơ hình bãi thải xỉ pirit lộ thiên ... lại, khả cố định dạng khơng tan chủ yếu hấp phụ - cộng kết 3.2 Nghiên cứu khả phong hố giải phóng kim loại nặng mơ hình bãi thải xỉ pirit lộ thiên 3.2.1 Sự biến thiên nồng độ ion kim loại nặng