Nghiên cứu xửlý bùn đỏvà mụn dừa làm phân bón cho cây trồng

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài “Nghiên cứu xử lý bùn đỏ mụn dừa làm phân bón cho trồng” xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hƣớng dẫn tận tình giáo viên hƣớng dẫn TS Mai Hùng Thanh Tùng suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn thầy Bộ mơn Hóa học - Trƣờng Đại Học Thủ Dầu Một, bạn sinh viên lớp D13HH01 động viên, giúp đỡ chúng tơi hồn thành đề tài Do thời gian thực có hạn lần thực đề tài nghiên cứu nên khơng tránh khỏi sai sót Vì chúng tơi mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến q thầy bạn sinh viên để chúng tơi hồn thiện kiến thức nhƣ nghiên cứu sau lĩnh vực Hóa Học Xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực : Nguyễn Bích Hạnh Phạm Thị Hòa Khổng Thị An Lâm Thị Mỹ Hồng Nguyễn Thành Lâm a UBND TỈNH BÌNH DƢƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu xử lý bùn đỏ mụn dừa làm phân bón cho trồng - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Bích Hạnh - Lớp: D13HH01 - Khoa: Khoa Học Tự Nhiên - Năm thứ: - Số năm đào tạo: - Ngƣời hƣớng dẫn: TS Mai Hùng Thanh Tùng Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu sản xuất phân bón sinh học từ bã bùn đỏ mụn dừa Đồng thời giải quyêt vấn đề ô nhiễm từ mùn đỏ gây Tính sáng tạo: Sử dụng dịch chiết từ bùn đỏ (pH cao) chiết lấy hợp chất tannin từ mụn dừa, làm tăng hiệu làm phân mụn dừa Đồng thời xử lí vấn đề nhiễm từ dịch chiết bùn đỏ (pH cua dịch chiết sau xử lí với mụn dừa ~ 8) Kết nghiên cứu: Chúng xác định đƣợc pH tối ƣu dịch chiết bùn đỏ để tách tannin khỏi mụn dừa 13 (tỉ lệ mbùn đỏ/Vnƣớc gam bùn đỏ/100 ml nƣớc cất) Bên cạnh đó, chúng tơi xác định đƣợc tỉ lệ tối ƣu Vdịch chiết bùn đỏ/mmụn dừa 150 ml/1 gam Việc xử lí mụn dừa dịch chiết bùn đỏ loại bỏ bớt tannin mụn dừa làm tăng hiệu làm phân bón Từ dễ dàng hấp thụ chất dinh dƣỡng phát triển tốt Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài : Kết nghiên cứu cho thấy làm tăng đáng kể hiệu làm phân bón sinh học mụn dừa xử lí qua dịch chiết bùn đỏ, kết bƣớc đầu cho việc hƣớng đến sản xuất lƣợng lớn Bên cạnh đó, đề tài tìm đƣợc hƣớng để giải vấn đề ô nhiễm từ dịch chiết bùn đỏ có pH cao b Ngày 08 tháng 04 năm 2015 Sinh viên chịu trách nhiệm thực đề tài (ký, họ tên) Nhận xét ngƣời hƣớng dẫn đóng góp khoa học sinh viên thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi) Qua thời gian, em sinh viên bƣớc đầu làm quen với NCKH đạt đƣợc số kết đáng khích lệ Các em nổ lực đam mê công tác nghiên cứu Là giáo viên hƣớng dẫn, đánh giá cao em thái độ tác phong nghiên cứu khoa học Tôi hi vọng em trở thành nhà nghiên cứu khoa học tƣơng lai Ngày 08 tháng 04 năm 2015 Xác nhận lãnh đạo khoa Ngƣời hƣớng dẫn (ký, họ tên) (ký, họ tên) c UBND TỈNH BÌNH DƢƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự – Hạnh phúc THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I SƠ LƢỢC VỀ SINH VIÊN: Ảnh 4x6 Họ tên: Nguyễn Bích Hạnh Sinh ngày: 12 tháng 08 năm 1995 Nơi sinh: Thành phố Hà Nội Lớp: Khóa: 2013 - 2017 D13HH01 Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Địa liên hệ: Lê Hồng Phong, Tổ3, Khu8, Phú Hịa, TP Thủ Dầu Một, Bình Dƣơng Điện thoại: 01664 379 179 Email: nguyenbichhanh128@gmail.com II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích sinh viên từ năm thứ đến năm học): * Năm thứ 1: Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Kết xếp loại học tập: Trung bình Sơ lƣợc thành tích: * Năm thứ 2: Ngành học: Hóa Học Khoa: Khoa Học Tự Nhiên Kết xếp loại học tập: : Trung bình Ngày 08 tháng 04 năm 2015 Xác nhận lãnh đạo khoa Sinh viên chịu trách nhiệm (ký, họ tên) thực đề tài (ký, họ tên) d UBND TỈNH BÌNH DƢƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự – Hạnh phúc DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ Tên Mã số sinh viên Lớp-Khoa Nguyễn Bích Hạnh 1324401120026 D13HH01-KHTN Nguyễn Thành Lâm 1324401120043 D13HH01-KHTN Phạm Thị Hòa 1324401120036 D13HH01-KHTN Lâm Thị Mỹ Hồng 1324401120028 D13HH01-KHTN Khổng Thị An 1324401120006 D13HH01-KHTN Ngày 08 tháng 04 năm 2015 Ngƣời hƣớng dẫn (ký, họ tên) e MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Quặng bôxit quy trình Bayer 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.3 Tình hình khai thác chế biến bôxit Việt Nam 1.1.4 Quy trình Bayer 1.2 Khái quát bùn đỏ 1.2.1 Thành phần hóa học bùn đỏ 1.2.2 Độc tính bùn đỏ 1.2.3 Một số phƣơng pháp xử lý bã thải bùn đỏ 1.2.4 Một số nghiên cứu ứng dụng bùn đỏ Việt Nam 1.3 Giới thiệu dừa 11 1.3.1 Sơ lƣợc dừa giới 11 1.3.2 Tình hình dừa Việt Nam Bến Tre 11 1.3.3 Giới thiệu dừa 12 1.3.4 Mụn dừa 13 1.4 Các phƣơng pháp phân tích tannin 17 1.4.1 Phƣơng pháp phân tích thể tích 17 1.4.2 Phƣơng pháp phân tích trắc quang (Phổ UV – Vis) 19 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 22 2.1 Nguyên liệu 22 2.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 22 2.3 Xử lí mẫu 22 2.4 Đặc tính bùn đỏ 22 2.5 Xác định pH tối ƣu dịch chiết bùn đỏ để tách tannin nhiều 25 2.6 Xác định tỉ lệ tối ƣu dịch chiết bùn đỏ/mụn đừa để tách tannin 28 Thử nghiệm đánh giá hiệu làm phân bón bùn đỏ sau xử lí 29 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 MỞ ĐẦU Sự phát triển công nghiệp nƣớc ta đem lại lợi ích to lớn cho kinh tế, song bên cạnh mang lại hậu đáng lo ngại cho môi trƣờng sống sức khoẻ ngƣời Ở nƣớc ta việc quản lí vấn đề khai thác khoáng sản nhƣ chất thải từ hoạt động công nghiệp chƣa đƣợc kiểm sốt chặt chẽ gây nhiễm mơi trƣờng nghiêm trọng Vì việc xử lý bã thải cơng nghiệp vấn đề có tính cấp thiết Tuy nhiên, lý kinh tế cơng nghệ nên số ngành công nghiệp, bã thải đƣợc lƣu trữ bãi chứa Điều ảnh hƣởng lớn đến môi trƣờng sinh thái, đặc biệt bã thải có độc tính cao Trong số nhiều bã thải phát thải môi trƣờng bùn đỏ - bã thải ngành cơng nghiệp sản xuất ôxit nhôm từ bôxit mối quan tâm lớn nhà khoa học Bùn đỏ có tính kiềm cao lƣợng thải lớn theo thống kê hàng năm giới, lƣợng bùn đỏ phát sinh khoảng 50 – 80 triệu [3] Cứ sản xuất ơxit nhơm phải thải khoảng 0,3 – 2,5 bùn đỏ [14], tùy thuộc vào chất lƣợng quặng bôxit đặc điểm dây chuyền công nghệ Bùn đỏ tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng không đƣợc quản lý tốt Hiện nay, giới chƣa có nƣớc xử lý triệt để đƣợc vấn đề bùn đỏ Cách phổ biến mà ngƣời ta thƣờng làm chơn lấp bùn đỏ vùng đất ngƣời, ven biển để tránh độc hại Do đó, xử lý bùn đỏ thách thức lôi quan tâm nhà khoa học, sở sản xuất cấp quản lí liên quan Mụn dừa từ lâu đƣợc dùng làm phân bón vi sinh Tuy nhiên, mụn dừa tồn hợp chất tannin dạng polime gây cản trở cho việc hấp thu chất dinh dƣỡng Để loại bỏ hợp chất theo phƣơng pháp truyền thống ngƣời ta xử lí nƣớc vôi (pH cao) Tannin hợp chất dễ tan mơi trƣờng kiềm, ta vó thể tận dụng dịch chiết bùn đỏ có nồng độ pH cao để tách tannin khỏi mụn dừa Xuất phát từ lí trên, chúng tơi chọn đề tài: "Nghiên cứu xử lý bùn đỏ mụn dừa làm phân bón cho trồng" CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Quặng bơxit quy trình Bayer 1.1.1 Giới thiệu chung Bôxit hay bauxite loại quặng nhơm nguồn gốc đá núi lửa có màu hồng, nâu đƣợc hình thành từ q trình phong hóa đá giàu nhơm tích tụ từ quặng có trƣớc q trình xói mịn Tên gọi loại quặng nhôm đƣợc đặt theo tên gọi làng Les Baux-de-Provence miền nam nƣớc Pháp, đƣợc nhà địa chất học Pierre Berthier phát lần năm 1821 [17, 20] Phần lớn quặng bôxit đƣợc tìm thấy dƣới dạng thảm (blanket), túi (pocket), lớp (interlayered) tích tụ (detrital) Bơxit dạng thảm lớp liên tục phẳng, thƣờng gần mặt đất, có bề dày thay đổi từ – 40m (trung bình – 6m) rộng hàng số Bôxit dạng túi “túi” nằm dƣới mặt đất, có chiều sâu thay đổi từ dƣới 30m, nằm cô lập liên kết với Bôxit dạng lớp ban đầu tồn bề mặt nhƣ dạng khác đá núi lửa Sự hình thành chúng thảm túi bơxit bị phủ lấp ép xuống, bị nén nhiều dạng bôxit khác trọng lƣợng lớp đất bên Bơxit dạng tích tụ thấy đƣợc hình thành từ xói mịn thảm, túi, hay lớp bơxit nơi khác sau tích tụ lại [22] Trong quặng bơxit, khống vật có mặt bao gồm: gibbsite, boehmite, diaspore, kaolinite hematite Bên cạnh đó, có lƣợng nhỏ khống thạch anh, goethite anatase 1.1.2 Tình hình khai thác chế biến bôxit giới Theo công bố cục khảo sát Địa chất Mỹ vào tháng năm 2012 tiềm bơxit tồn giới khoảng 55 – 75 tỷ tấn, phân bố Châu lục nhƣ bảng 1.1: Bảng 1.1: Phân bố trữ lượng bôxit Châu lục STT Châu lục Tỷ lệ phân bố (%) Châu Phi 33 Châu Đại Dƣơng 24 Châu Mỹ Carribe 22 Châu Á 15 Các nơi khác Trên giới có khoảng 40 nƣớc có bơxit, nƣớc có tiềm lớn hàng đầu đƣợc trình bày bảng 1.2: Bảng 1.2: Các nước có tiềm lớn hàng đầu bôxit STT Tên nƣớc Trữ lƣợng bôxit (109 tấn) Guinea 8,6 Australia 7,8 Việt Nam 5,5 Brazil 2,5 Jamaica 2,5 Trung Quốc 2,3 Ấn Độ 1,4 Hầu hết nƣớc có nguồn bơxit lớn khai thác để chế biến nƣớc xuất Hiện giới có khoảng 20 nƣớc khai thác bơxit, 33 nƣớc sản xuất alumin 45 nƣớc điện phân nhôm [12] 1.1.3 Tình hình khai thác chế biến bơxit Việt Nam Việt Nam đƣợc xác định nƣớc có nguồn tài ngun bơxit vào loại lớn giới, tổng trữ lƣợng tài nguyên dự báo khoảng 5,5 tỷ tấn, khu vực miền Bắc khoảng 91 triệu tấn, lại tập trung chủ yếu khu vực miền Nam khoảng 5,4 tỷ (chiếm 98% tổng trữ lƣợng nƣớc) gồm: Đăk Nông khoảng 3,42 tỷ (chiếm 62% tổng trữ lƣợng); Lâm Đồng khoảng 975 triệu (chiếm 18%); Gia Lai - Kon Tum khoảng 806 triệu (chiếm 15%) Bình Phƣớc khoảng 217 triệu (chiếm 4%) số khu vực ven biển Quảng Ngãi Phú Yên [5, 6, 9] Đây yếu tố quan trọng định việc phát triển ngành công nghiệp khai thác bôxit, sản xuất alumin nhôm kim loại Việt Nam Hiện tại, tiến hành dự án lớn khai thác quặng bôxit Tân Rai (Lâm Đồng) Nhân Cơ (Đăk Nông) Theo báo cáo tổng quan bơxit quy hoạch phân vùng thăm dị khai thác chế biến, sử dụng quặng bôxit giai đoạn 2007 – 2015 có xét tầm nhìn 2025 Tập đồn Than Khống sản Việt Nam (TKV), đến 2015 Việt Nam sản xuất từ – 8,5 triệu nhôm ôxit 0,2 – 0,4 triệu nhôm kim loại Tại Tây Nguyên xây dựng khoảng nhà máy nhôm oxit, nhà máy điện phân nhôm, đƣờng sắt khổ rộng 1,435m có chiều dài tồn tuyến 270 km nối từ Đắk Nơng đến Bình Thuận cảng biển chun dụng có cơng bốc xếp vận chuyển 10 – 15 triệu tấn/năm Bình Thuận [7] Với thực tiễn khai thác bơxit nƣớc ta, tƣơng lai phát sinh lƣợng lớn bã thải bùn đỏ Do đó, vấn đề tập trung nghiên cứu xử lý bã thải bùn đỏ cần thiết nhận đƣợc quan tâm cấp quyền, nhà khoa học đơng đảo quần chúng nhân dân 1.1.4 Quy trình Bayer Công nghệ Bayer đƣợc Karl Bayer phát minh vào năm 1887 Khi làm việc Saint Petersburg, Nga ông phát triển từ phƣơng pháp ứng dụng alumina cho ngành cơng nghiệp dệt (nó đƣợc dùng làm chất ăn mịn việc nhuộm sợi bơng), vào năm 1887 Bayer phát nhôm hydroxit kết tủa từ dung dịch kiềm dạng tinh thể tách lọc rửa dễ dàng, kết tủa trung hịa dung dịch mơi trƣờng axít dạng sệt khó rửa Một vài năm trƣớc đó, Louis Le Chatelier Pháp phát triển phƣơng pháp để tạo alumina nung bôxit natri cacbonat, Na2CO3, 1200°C, tạo natri aluminat (NaAlO2) nƣớc, sau tạo kết tủa nhơm hidroxit carbon dioxide, CO2, nhôm hidroxit đƣợc đem lọc làm khơ Q trình bị lãng quên phƣơng pháp Bayer đời Tùy thuộc vào dạng tồn khoáng vật chứa nhôm bôxit ngƣời ta chia công nghệ Bayer thành hai loại: Công nghệ Bayer châu Mỹ công nghệ Bayer châu Âu Công nghệ Bayer châu Mỹ: áp dụng cho loại quặng bơxit chứa chủ yếu khống vật dạng glipxit (trihydrate Al2O3.3H2O), dễ hòa tách, nhiệt độ hòa tách cao đạt 140 – 1450C Trong dung dịch hịa tách có nồng độ kiềm thấp (120-140 g/l Na2O) Công nghệ Bayer châu Âu: áp dụng cho loại quặng bơxit chứa chủ yếu khống vật dạng bơmit diaspor (monohydrate Al2O3.H2O), nhiệt độ hịa tách > 2000C có đạt tới 3000C Trong dung dịch hịa tách có nồng độ kiềm cao (180-250 g/l Na2O) Nguyên tắc quy trình Bayer sử dụng dung dịch NaOH để phân hủy quặng bôxit Đầu tiên quặng bôxit đƣợc xử lý để loại bỏ phần tạp chất sau nghiền đến kích thƣớc hạt nhỏ 0,2 mm trộn lẫn với NaOH Hỗn hợp đƣợc bơm vào bình áp suất cao nƣớc nóng, xảy phản ứng phân hủy quặng bôxit Phản ứng phân hủy quặng viết nhƣ sau: t Al  OH 3 r   NaOH  aq    Na   Al  OH 4  o   aq  t AlO  OH  r   NaOH  aq   H 2O   Na   Al  OH 4  o   aq  Trong trình phân hủy, có khống chứa nhơm gibbsite, boehmite diaspore bị phân hủy, phần lớn cấu tử khác có quặng bơxit khơng bị phân hủy dịch mẫu nồng độ tổng cộng hợp chất polyphenol trừ nồng độ hợp chất nontannin 21 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu - Bùn đỏ đƣợc cung cấp nhà máy alumin Tân Rai (Bảo Lâm, Lâm Đồng) - Xơ dừa Tam Quan – Bình Định 2.2 Thiết bị, dụng cụ hóa chất Các thiết bị sử dụng q trình nghiên cứu gồm có: - Máy đo UV-VIS, spectro UVD-3000/UVD-3200, USA - Máy đo pH, tủ sấy, bếp điện, máy khuấy từ, cân phân tích, máy rung siêu âm,… - Hình thái học bùn đỏ đƣợc đo phƣơng pháp SEM máy FEI - QUANTA 200 Viện Cơng nghệ hóa học, TP.HCM - Thành phần hóa học bùn đỏ đƣợc xác định theo phƣơng pháp EDX, đo máy JSM - 7401F hãng JEOL Viện Cơng nghệ Hóa học, TP.HCM - Các hóa chất đƣợc dùng thuộc loại tinh khiết phân tích ( P.A.) 2.3 Xử lí mẫu Mụn dừa thu đƣợc từ sở sản xuất xơ dừa ln có lẫn khối lƣợng đáng kể sợi ngắn (khoảng đến 10% khối lƣợng) Sau tiến hành sàng loại dừa ta thu đƣợc mụn dừa tinh Mụn dừa tƣơi hạt nhỏ, màu nâu đỏ, mịn, nhẹ, xốp, độ ẩm cao Mụn dừa tƣơi đƣợc sấy tủ sấy nhiệt độ 80oC đến khối lƣợng không đổi, hàm lƣợng nƣớc mụn dừa tƣơi xác định đƣợc 83% Mụn dừa khô đƣợc bảo quản lọ thủy tinh nút kín để tránh hấp thụ lại nƣớc từ khơng khí ẩm Hình 2.1 Mụn dừa trƣớc sau đƣợc sàng loại sấy khơ 2.4 Đặc tính bùn đỏ a) Độ ẩm hàm lƣợng kiềm tan + Độ ẩm: 22 Bã thải bùn đỏ đƣợc nghiền mịn, sau phơi khô tự nhiên dƣới ánh nắng mặt trời đƣợc sấy nhiệt độ 120oC đến khối lƣợng không đổi Độ ẩm bùn đỏ đƣợc xác định theo công thức sau: W m1  m2 100 m1  m0 mo – Khối lƣợng cốc sau sấy đến khối lƣợng không đổi, gam m1 – Khối lƣợng cốc mẫu trƣớc sấy, gam m2 – Khối lƣợng cốc mẫu sau sấy đến khối lƣợng không đổi, gam Kết đƣợc trình bày bảng 2.1 Bảng 2.1 Độ ẩm bã thải bùn đỏ TT m0 (g) m1(g) m2(g) W(%) 79,9676 85,1112 85,0390 1,4 79,8536 85,1012 85,0235 1,48 79,8738 85,3424 85,2631 1,45 W% (n =3) W = 1,44 Nhƣ vậy, bùn đỏ trƣớc đem nghiền có độ ẩm nằm khoảng từ 1,40 - 1,48% + Hàm lƣợng kiềm tan: Hàm lƣợng kiềm tan (Na2O) bã thải bùn đỏ đƣợc xác định theo phƣơng pháp đo hàm lƣợng kiềm dƣ bã thải Khối lƣợng bùn đỏ sau phơi khô tự nhiên, rây cân, m = gam Sau cho thêm 100 ml nƣớc cất, khuấy gia nhiệt 80oC rung siêu âm Li tâm tách bùn thu đƣợc dịch chiết bùn đỏ Lấy ml dịch chiết đem chuẩn độ với dung dịch HCl 0,01N Bảng 2.2 Hàm lƣợng kiềm tan bã thải bùn đỏ TT VHCl (ml) Hàm lƣợng kiềm tan (%) 11,3 3,50 10,2 3,15 12,4 3,85 K% (n = 3) K% = 3,5 ± 0,35 Lƣợng kiềm tan bã thải bùn đỏ cao, phƣơng pháp chuẩn độ xác định hàm lƣợng kiềm tan bã thải bùn đỏ khoảng 3,5% Lƣợng kiềm bùn đỏ tan đƣợc nƣớc nguyên nhân gây nhiễm mơi trƣờng, vấn đề mà quan tâm nghiên cứu 23 c) Thành phần hóa học Thành phần hóa học bùn đỏ đƣợc xác định theo phƣơng pháp EDX, đo máy JSM - 7401F hãng JEOL Viện Công nghệ Hóa học, TP.HCM Các kết đo đƣợc bảng 2.3 hình 2.2 Bảng 2.3 Thành phần nguyên tố bã thải bùn đỏ 3000 Nguyên % tố lƣợng tử C 17,87 35,53 O 14,77 22,04 Na 2,97 3,09 Mg 0,64 0,63 Al 14,94 13,22 Si 9,67 8,23 Ca 1,88 1,12 Ti 2,92 1,46 Fe 34,34 14,68 Tổng 100,00 100,00 Khối % Nguyên Bun Do 2700 O 2400 Al 2100 Ti Counts 1800 1500 Si C 1200 Ti 900 Au Fe Na Fe 600 Mg Fe Au Ca Ti Ca Au Fe Ti Au Au 300 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 keV Hình 2.2 Phổ EDX bã thải bùn đỏ 24 9.00 10.00 Kết bảng 2.3 cho thấy thành phần hóa học bã thải bùn đỏ chủ yếu bao gồm nguyên tố: C, O, Fe, Al, Na, Ca, Si, Ti Xem nguyên tố chủ yếu tồn dạng ôxit bền, dùng phép cân cấu tử quy thành phần khối lƣợng nguyên tố thành khối lƣợng ôxit, ta thấy Na2O chiếm 4% CaO chiếm 2,63% khối lƣợng d) Thành phần khống hóa + Bùn đỏ: Trong bùn đỏ có nhiều khoáng vật với hàm lƣợng khác Tuy nhiên theo kết giản đồ XRD hình 2.3, bùn đỏ chủ yếu chứa khoáng anorthite (Ca(Al2Si2O8), Al2O2 3Al2O3.2SiO2 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau REDMUN d=1.455 d=2.504 d=2.444 d=2.378 d=2.691 d=4.352 d=4.821 d=6.312 Lin (Cps) 300 d=4.130 400 200 100 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale ` - File: Dan Hue mau REDMUN.raw - Type: Locked Coupled - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° 01-081-0463 (C) - Goethite, syn - FeO(OH) - Y: 86.95 % - d x by: - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.61580 - b 9.95450 - c 3.02330 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 00-037-0358 (D) - Sodium Aluminum Silicate Hydrate - Al2O3-Na2O-SiO2-H2O - Y: 92.87 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hình 2.3 Giản đồ XRD bùn đỏ 2.5 Xác định pH tối ƣu dịch chiết bùn đỏ để tách tannin nhiều Dựa vào phần trăm khối lƣợng Na2O bùn đỏ máy đo pH ta tiến hành phối trộn bùn đỏ - nƣớc cất với tỉ lệ khác để thu đƣợc dịch chiết có nồng độ pH khác 25 Bảng 2.4 Tỉ lệ bùn đỏ (gam)/nƣớc cất (ml) pH dịch chiết tƣơng ứng STT Tỉ lệ bùn đỏ/nƣớc cất pH dịch chiết Bùn đỏ (gam) Nƣớc cất (ml) 3,1 100 3,5 100 3,9 100 10 4,3 100 11 4,7 100 12 100 ~13 100 ~13 100 ~13 Hình 2.4 Mối quan hệ pH dịch chiết bùn đỏ tỉ lệ mbùn đỏ(g)/100ml nƣớc cất Ta tiến hành ngâm gam mụn dừa với 100 ml dịch chiết theo thứ tự 1-6, sau pha lỗng cách thêm 100 ml nƣớc cất Tiến hành phản ứng tạo phức màu đo phổ UV-Vis nhƣ sau [6, 7]: a Chuẩn bị dung dịch + Dung dịch mẫu: lấy gam mụn dừa ngâm rung siêu âm với 100 ml dịch chiết bùn đỏ có pH theo thứ tự 1-6 3h Lọc lấy dịch chiết pha loãng cách thêm vào 100 ml nƣớc cất + Dung dịch Na2CO3 10%: cân 55,56g Na2CO3 khan, hòa tan 500 ml nƣớc cất, bảo quản lọ thủy tinh, nút kín + Dung dịch đệm Britton - Robinson: dung dịch hỗn hợp axit H3PO4 , CH3COOH, H3BO3 có nồng độ 0,04M (dùng pipet hút xác 2,6ml 26 dung dịch axit phosphoric 85%; 2,4ml axit axetic băng; cân 2,4732g axit boric; pha lit nƣớc cất) Dùng dung dịch NaOH 0,2M máy pH để điều chỉnh dung dịch đệm pH = + Dung dịch thuốc thử Folin - Ciocalteau 1N: dung dịch thuốc thử Folin Ciocalteau (Merck) có nồng độ đƣơng lƣợng 2N, pha loãng nƣớc cất theo tỉ lệ thể tích 1:1 ta đƣợc dung dịch thuốc thử có nồng độ đƣơng lƣợng 1N (từ gọi tắt dung dịch thuốc thử F-C) Dung dịch thuốc thử có màu vàng sáng, đƣợc bảo quản lọ thủy tinh sẫm màu, nút kín, để tủ lạnh Không sử dụng thuốc thử chuyển sang màu xanh lục b Các bước tiến hành tạo phức đo phổ UV-Vis + Khảo sát phổ hấp thụ dung dịch phức màu: Chuẩn bị 01 bình định mức 25ml: 1ml dung dịch mẫu; 2ml dung dịch thuốc thử FC; lắc để yên 10 phút; thêm 10ml dung dịch Na2CO3 10%; định mức nƣớc cất đến 25ml, lắc để yên 40 phút Tiến hành quét phổ dung dịch với mẫu so sánh nƣớc cất, dải bƣớc sóng khảo sát λ = 500 ÷ 800nm Hình 2.5 Phổ hấp thụ phức màu dải bƣớc sóng 500 ÷ 800nm Kết thu đƣợc hình 2.5 cho thấy độ hấp thụ quang đạt giá trị cực đại khoảng λ = 750 - 780nm Các thí nghiệm sau, độ hấp thụ quang đƣợc đo bƣớc sóng λmax = 750nm + Chuẩn bị bình định mức 25ml gồm: 1ml dung dịch mẫu; 2ml dung dịch thuốc thử F-C (lấy dƣ); lắc để yên 10 phút; thêm thể tích dung dịch Na2CO3 10% ; thêm thể tích dung dịch đệm; định mức nƣớc cất; lắc để yên 40 phút Quét phổ để xác định λmax ; đo độ hấp thụ quang λmax 27 Bảng 2.5 Thành phần, bƣớc tiến hành phản ứng tạo phức kết đo Abs Chuẩn bị bình định mức 25ml Dung dịch mẫu (ml) 1 1 1 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2 2 2 5 5 Dung dịch đệm pH = (ml) Dung dịch thuốc thử F-C (ml) Lắc đều, để yên 10 phút Dung dịch Na2CO3 10% (ml) 5 Định mức nƣớc cất đến 25ml, lắc đều, để yên 40 phút Đo độ hấp thụ quang λmax = 750nm Độ hấp thụ quang (Abs) 0,069 0,097 0,103 0,145 0,156 0,168 Hình 2.6 Mối quan hệ pH dịch chiết bùn đỏ độ hấp thụ quang phức chất 2.6 Xác định tỉ lệ tối ƣu dịch chiết bùn đỏ/mụn đừa để tách tannin Tiến hành ngâm gam mụn dừa lần lƣợt với thể tích khác dịch chiêt bùn đỏ (pH ~ 13) Sau thực phản ứng tạo phức đo phổ UV-Vis (xem mục 2.5) Kết đƣợc tóm tắt bảng dƣới : Bảng 2.6 Tỉ lệ Vdịch chiết bùn đỏ(ml)/mmụn dừa(g) độ hấp thụ quang STT Khối lƣợng mụn dừa (gam) 1 1 1 Thể tích dịch chiết bùn đỏ (pH ~ 13) (ml) 50 75 100 125 150 200 28 Độ hấp thụ quang (Abs) 0,153 0,161 0,169 0,181 0,192 0,193 Hình Mối quan hệ Vdịch chiết bùn đỏ (ml)/1 gam mụn dừa độ hấp thụ quang phức chất Thử nghiệm đánh giá hiệu làm phân bón bùn đỏ sau xử lí Tiến hành thử nghiệm gieo hạt cải mầm môi trƣờng: đất + mụn dừa chƣa qua xử lí (C1); đất + mụn dừa đƣợc xử lí với nƣớc (C2) đất + mụn dừa đƣợc xử lí qua dịch chiết bùn đỏ (C3) Hạt cải mầm sau thời gian ngày gieo, điều kiện ánh sáng tƣới nƣớc đầy đủ, kết thu đƣợc nhƣ sau: mẫu C1 số hạt nảy mầm 20/50, mầm cao trung bình 2,5cm, không đƣợc xanh; mẫu C2 số hạt nảy mầm 40/50, mầm cao trung bình cm; mẫu C3 số hạt nảy mầm 50/50, mầm cao trung bình cm, xanh Nhƣ vậy, hạt cải nảy mầm tốt mụn dừa sau đƣợc loại bỏ tannin dịch chiết bùn đỏ, khó nảy mầm mụn dừa chƣa qua loại bỏ tannin Hình 2.8 Khả nảy mầm hạt cải mẫu mụn dừa khơng qua xử lí, xử lí với nƣớc xử lí với dịch chiết bùn đỏ 29 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Từ kết EDX ta thấy hàm lƣợng kiềm tan bùn đỏ cao (Na2O, 4%; CaO 2,63%) Nhƣng ta xác định hàm lƣợng kiềm tan phƣơng pháp chuẩn độ đạt 3,5% (bảng 2.2) Điều giải thích kích thƣớc hạt bùn đỏ mịn (10-30μm), khó hịa tan hết lƣợng kiềm Tannin hợp chất có mụn dừa, ngăn cản trình hấp thụ chất dinh dƣỡng từ mụn dừa Vì vậy, để làm tăng hiệu làm phân mụn dừa ta cần tách tannin Tannin hợp chất dễ hịa tan dung dịch kiềm Do đó, ta tận dụng dịch chiết từ bã thải bùn đỏ (pH cao) để tách tannin Bảng 2.4 hình 2.4 cho thấy tăng lƣợng bùn đỏ từ 3,1-5 gam 100 ml nƣớc cất nồng độ pH dịch chiết tăng từ 8-13 Nhƣng lƣợng bùn đỏ >5 gam pH dịch chiết đạt trạng bão hòa Trƣớc tiến hành đo phổ UV-Vis cho mẫu thử, ta cần xác định bƣớc sóng λmax mà độ hấp thụ (Abs) phức chất lớn Hình 2.5 cho thấy khoảng bƣớc sóng 750-780nm độ hấp thụ quang lớn 0,069 Ta chọn λmax 750nm Việc xác định pH tối ƣu dịch chiết bùn đỏ để tách tannin khỏi mụn dừa nhiều quan trọng Bảng 2.5 hình 2.6 cho thấy pH = 13 lƣợng tannin đƣợc tách nhiều (độ hấp thụ quang lớn nhất, Abs = 0,168) Nhƣ vậy, pH dịch chiết bùn đỏ tối ƣu để tách tannin khỏi mụn dừa 13 Ngoài ra, dịch lọc sau ngâm dịch chiết bùn đỏ mụn dừa đƣợc xác định có pH ~ 8, ta thải mơi trƣờng mà khơng cần xử lí Để tăng tính hiệu việc tận dụng dịch chiết bùn đỏ loại bỏ tannin khỏi mụn dừa ta cần nghiên cứu tỉ lệ tối ƣu dịch chiết bùn đỏ (ml)/khối lƣợng mụn dừa (gam) Bảng 2.6 hình 2.7 cho ta thấy độ hấp thụ quang cao 0,193 với tỉ lệ Vdịch chiết bùn đỏ/mmụn dừa 200 ml/1 gam, ngồi ta cịn thu đƣợc độ hấp thụ quang 0,192 với tỉ lệ Vdịch chiết bùn đỏ/mmụn dừa 150 ml/1 gam Sự chênh lệch độ hấp thụ quang kết khơng lớn, nhƣng việc sử dụng lƣợng dịch chiết bùn đỏ 50 ml đáng để ta suy nghĩ việc lựa chọn tỉ lệ tối ƣu Vì vậy, chúng tơi lựa chọn tỉ lệ tối ƣu Vdịch chiết bùn đỏ/mmụn dừa 150 ml/1 gam Mụn dừa từ lâu đƣợc dùng làm phân bón vi sinh, phân trƣớc dùng đƣợc loại bỏ tannin theo phƣơng pháp truyền thống dùng nƣớc vơi Để đánh giá tính hiệu mụn dừa sau xử lí với dịch chiết bùn đỏ ta tiến hành trồng thử nghiệm hạt cải mầm Kết mục 2.7 hình 2.8 cho thấy việc xử lí mụn dừa với dịch chiết bùn đỏ làm tăng tính hiệu làm phân bón mụn dừa, làm cho phát triển tốt 30 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu, xác định đƣợc pH tối ƣu dịch chiết bùn đỏ để tách tannin khỏi mụn dừa 13 (tỉ lệ mbùn đỏ/Vnƣớc gam bùn đỏ/100 ml nƣớc cất) Bên cạnh đó, chúng tơi xác định đƣợc tỉ lệ tối ƣu Vdịch chiết bùn đỏ/mmụn dừa 150 ml/1 gam Việc xử lí mụn dừa dịch chiết bùn đỏ loại bỏ bớt tannin mụn dừa làm tăng hiệu làm phân bón Từ dễ dàng hấp thụ chất dinh dƣỡng phát triển tốt 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Âu Duy Thành, (2001), Phân tích nhiệt khống vật mẫu địa chất, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Công dụng mụn dừa, http://hiephoiduavietnam.org/tin-tuc/5/27/463/congdung-cua-mun-dua.html, 13/12/2014 [3] Đồn Hạnh, (2010), BaseconTM - Cơng nghệ xử lý bùn đỏ thải từ nhà máy alumin, http://vinamin.vn/modules.php?name=Content&op=details&mid=1101, 5/12/2014 [4] Lê Xuân Thành, (2007), Nghiên cứu chế tạo vật liệu chịu lửa từ bùn đỏ, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, ĐHBK Hà Nội [5] Nguyễn Cảnh Nhã, (2005), Tài nguyên bauxit Việt Nam số kết ban đầu khả tuyển nâng cao chất lƣợng bauxit laterit miền Nam Việt Nam, Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHCN tuyển khống tồn quốc lần tứ II Hà nội 11/2005 [6] Nguyễn Cảnh Nhã, (2008), Nghiên cứu tuyển bauxit mỏ Táp Ná -Cao Bằng, VIMLUKI Hà Nội [7] Nguyễn Quý Thép, (2011), Cần tiền để biến bùn đỏ thành vật liệu xây dựng, http://bee.net.vn, 14/12/2014 [8] PGS.TS Đỗ Đình Rãng (chủ biên), Hóa học hữu 3, NXB Giáo dục, 2007 [9] Phạm Đăng Địch, PGS TS Lê Xuân Khuông, TS Lê Gia Mô, KS Dƣơng Thanh Sủng (3/2003), Báo cáo tổng kết đề tài: "Nghiên cứu công nghệ tiên tiến sản xuất alumin từ quặng tinh bôxit Tân Rai - Lâm Đồng điện phân nhôm đạt chất lƣợng thƣơng phẩm [10] Trần Tứ Hiếu, (2008), Phân tích trắc quang Phổ hấp thụ UV-Vis – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 32 TIẾNG ANH [11] C Brunori, C Cremisini, P Massanisso, V Pinto, L Torricelli, (2005), Reuse of a treated red mud bauxite waste: studies on environmental compatibility, Journal of Hazardous Materials, Vol 117, Issue No 1, pp 55-63 [12] Cablik V ,(2007), Characterization and applications of red mud from bauxite processing GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI, 23(4) [13] Chandra, Satish, (31/12/1996), Red Mud Utilization, Waste materials used in concrete manufacturing, pp 292–295, ISBN 9780815513933 [14] D Tuazon, G.D Corder, (2008), Life cycle assessment of seawater neutralised red mud for treatment of acid mine drainage, Resources, Coservation and Recycling, 52, pp 1307–1314 [15] D.N.Barua and E.A.Houghton Robert, (1940), Methods for the volumetric estimation of tea tannin in greenleaf and black tea A new alkaline permanganate method, Tocklai Experimental Station, Indian Tea Association, Cinnamara, Assam, India [16] E.A Tejano, (1985), State of the Art of Coconut Coir Dust and Husk Utilization (General Overview), Philippine Journal of Coconut Studies, Philippine [17] Fathi Habashi, (2005), A short history of hydrometallurgy, Hydrometallurgy, 79, pp 15 – 22 [18] Geoff Cresswell, Coir dust a proven alternative to peat, Cresswell Horticultural Services 119 Cabbage Tree Road, Grose Vale NSW 2753, Australia [19] I.Palici, B.Tita, L.Ursica and D.Tita, (2005), Method for quantitative determination of polyphenolic compounds and tannins from vegetal products, Faculty of Pharmacy, University of Medicine and Pharmacy, Timissoara, Romania [20] Ida Valeton, (1972), Bauxites, Elsevier Publishing Company, The Netherlands [21] Indigo carmine, http://en.wikipedia.org/wiki/Indigo_carmine, 14/12/2014 [22] International Aluminium Institute (2011), Bauxite residue, http://www.worldaluminium.org/, 15/11/2014 33 [23] International Aluminium Institute, (2011), Goelogy of Bauxite, http://www.world-aluminium.org/, 15/11/2014 [24] L.K Hudson, (1982), Alumina Production, The Aluminium Company of America, Pennsylvania [25] Laura Santona, Paola Castaldi, and Pietro Melis, (2006), Evaluation of the interaction mechanisms between red muds and heavy metals, Journal of Hazardous Materials, Vol 136, Issue 2, pp 324 - 329 [26] Lignin, http://en.wikipedia.org/wiki/Lignin, 14/12/2014 [27] Mining, Society for; Metallurgy,; ), Exploration (U.S (5/3/2006) , Bauxite, Industrial minerals & rocks: commodities, markets, and uses, pp 258–259, ISBN 9780873352338 [28] Pentose, http://en.wikipedia.org/wiki/Pentose, 14/12/2014 [29] Quantification of tannins in tree foliage, (2000), Joint FAO/IAEA Division of Nuclear techniques in Food and Agriculture Animal Production and Health Sub-Programme, Vienna, Austria [30] R Hind, S K Bhargava, Stephen C Grocott, (1999), The surface chemistry of Bayer process solids: a review, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng Aspects, Vol 146, pp 359 – 374 [31] Salopek, J Strazisar, (1993), The influence of red mud impoundments on the environment, Light Metals (Warrendale, PA, United States), 41-44 [32] Schmitz, Christoph, (2006), Red Mud Disposal,.Handbook of aluminium recycling, pp.18, ISBN 9783802729362 [33] Utilization of cocopeat in Coconut Production, Department of Agriculture, Philippine Coconut Authority,Research, Development & Extension Branch, Zamboanga Research Center, Davao Research Center, Philippine [34] Wikipedia The Free Encyclopedia, Bayer Process, http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page, 01/10/2014 34 Chữ ký sinh viên Giảng viên hƣớng dẫn TS Mai Hùng Thanh Tùng Lãnh đạo Khoa 35