luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý của bùn đỏ tây nguyên đối với một số ion độc hại trong nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ………………………… NGUYỄN VĂN THƠM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CỦA BÙN ĐỎ TÂY NGUYÊN ĐỐI VỚI MỘT SỐ ION ĐỘC HẠI TRONG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ………………………… NGUYỄN VĂN THƠM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CỦA BÙN ĐỎ TÂY NGUYÊN ĐỐI VỚI MỘT SỐ ION ĐỘC HẠI TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Hóa mơi trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN HỒNG CÔN Hà Nội - 2015 z Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Trần Hồng Côn, người với tri thức tâm huyết tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Em chân thành cảm ơn q Thầy, Cơ Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội dốc lòng truyền đạt kiến thức thời gian em học tập Với vốn kiến thức tiếp thu không tảng cho trình nghiên cứu luận văn mà cịn hành trang quý báu cho em công việc sống sau Em chân thành cảm ơn NCS Phạm Thị Mai Hương ủng hộ giúp đỡ em nhiệt tình q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, đóng góp ý kiến anh chị, bạn sinh viên để tơi hồn thiện luận văn Sau cùng, em xin kính chúc q Thầy, Cơ thật dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Trân trọng kính chào q Thầy, Cơ! Học viên cao học Nguyễn Văn Thơm Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường z Luận văn thạc sĩ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt XRD X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X XRF X-Ray Fluorescence Phổ huỳnh quang tia X SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TEM Transmission Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua pHpzc pH-Point of zero charge pH điểm đẳng điện TRMA Bùn đỏ trung hòa kiềm TRMW Bùn đỏ rửa nước đến pH=7 Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường z Luận văn thạc sĩ DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang Thành phần nguyên tố bùn đỏ Bảo Lộc 1.1 (phương pháp phổ huỳnh quang tia X - XRF) Bảng 1.2 Thành phần nguyên tố bùn đỏ 1.2 Nhà máy Alumin Lâm Đồng 1.3 Thành phần bùn đỏ lấy từ nhà máy hóa chất Tân Bình thành phố Hồ Chí Minh 1.4 Các dạng cấu trúc pha bùn đỏ khô 1.5 Bán kính ion NH4+ bán kính ion kim loại kiềm 19 2.1 Kết xác định dung dịch chuẩn asen từ 10 – 90ppb 29 2.2 Kết xác định dung dịch chuẩn asen từ 100 – 900 ppb 29 2.3 Giá trị mật độ quang ABS 31 3.1 Thành phần hóa học bùn đỏ khô nguyên liệu 39 3.2 Kết khảo sát khả hấp phụ As TRMA 41 3.3 Kết xác định pHpzc vật liệu TRMA 350 43 3.4 Kết khảo sát tải trọng hấp phụ vật liệu TRMA 350 44 3.5 Kết khảo sát khả hấp phụ As TRMW 45 3.6 Kết xác định pHpzc vật liệu TRMW 350 47 3.7 Kết khảo sát tải trọng hấp phụ vật liệu TRMW 350 48 3.8 Kết khảo sát khả hấp phụ Amoni TRMA 49 3.9 Kết xác định pHpzc vật liệu TRMA 600 51 3.10 Kết khảo sát tải trọng hấp phụ vật liệu TRMA 600 52 3.11 Kết khảo sát khả hấp phụ Amoni TRMW 53 Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc Luận văn thạc sĩ 3.12 Kết xác định pHpzc vật liệu TRMW 600 55 3.13 Kết khảo sát tải trọng hấp phụ vật liệu TRMW 600 56 Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Cấu trúc tứ diện ion amoni 19 1.2 Đường cong Clo hoá tới điểm đột biến nước có amoni 22 2.1 Đường chuẩn asen từ 10-90 ppb 29 2.2 Đường chuẩn asen từ 100 - 900 ppb 30 2.3 Đường chuẩn dùng để xác định nồng độ NH4+ mẫu nước 31 2.4 Tia tới tia phản xạ tinh thể 32 2.5 Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử quét 34 2.6 Đồ thị xác định pHpzc vật liệu 35 2.7 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 37 2.8 Đồ thị dạng tuyến tính phương trình Langmuir 38 3.1 Giản đồ XRD mẫu bùn đỏ Tân Rai 40 3.2 Kết phân tích nhiệt mẫu bùn đỏ nguyên liệu 41 3.3 Giản đồ XRD vật liệu TRMA 350 42 3.4 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) vật liệu TRMA 350 43 3.5 Đồ thị xác định pHpzc vật liệu TRMA 350 43 3.6 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir TRMA 350 44 3.7 Giản đồ XRD vật liệu TRMW 350 46 3.8 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) vật liệu TRMW 350 46 3.9 Đồ thị xác định pHpzc vật liệu TRMW 350 47 3.10 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir TRMW 350 48 3.11 Giản đồ XRD vật liệu TRMA 600 50 3.12 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) vật liệu TRMA 600 50 Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc Luận văn thạc sĩ 3.13 Đồ thị xác định pHpzc vật liệu TRMA 600 51 3.14 Phương trình tuyến tính Langmuir vật liệu TRMA 600 52 3.15 Giản đồ XRD vật liệu TRMW 600 54 3.16 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) vật liệu TRMW 600 54 3.17 Đồ thị xác định pHpzc vật liệu TRMW 600 55 3.18 Phương trình tuyến tính Langmuir vật liệu TRMW 600 56 Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG – TỔNG QUAN 1.1 Bùn đỏ 1.1.1 Nguồn gốc bùn đỏ 1.1.2 Thành phần đặc điểm bùn đỏ 1.1.3 Tình hình bùn đỏ Tây Nguyên 1.1.4 Các phương pháp xử lý bùn đỏ 1.2 Vấn đề ô nhiễm nước 1.2.1 Asen phương pháp xử lý Asen 1.2.2 Amoni phương pháp xử lý Amoni 17 CHƯƠNG – THỰC NGHIỆM 26 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận văn 26 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 26 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 26 2.2 Hóa chất thiết bị dụng cụ 26 2.2.1 Hóa chất 26 2.2.2 Thiết bị dụng cụ 27 2.3 Phương pháp phân tích Asen Amoni nước 28 2.3.1 Phân tích Asen phương pháp thủy ngân bromua 28 2.3.2 Phân tích Amoni phương pháp Nessler 30 2.4 Chế tạo loại vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ 32 2.4.1 Bùn đỏ trung hòa kiềm (TRMA) 32 2.4.2 Bùn đỏ rửa nước đến pH=7 (TRMW) 32 2.5 Các phương pháp đánh giá đặc tính vật liệu hấp phụ 32 2.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tia Rơnghen (XRD) 32 2.5.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 33 2.5.3 Phương pháp xác định giá trị pH điểm đẳng nhiệt 35 2.5.4 Phương pháp đánh giá khả hấp phụ vật liệu 35 Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc z luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc Luận văn thạc sĩ CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Các đặc tính bùn đỏ nguyên liệu 39 3.1.1 Thành phần hóa học bùn đỏ nguyên liệu 39 3.1.2 Thành phần khoáng học bùn đỏ nguyên liệu 40 3.1.3 Kết chụp phân tích nhiệt bùn đỏ nguyên liệu 40 3.2 Vật liệu hấp phụ Asen từ bùn đỏ 41 3.2.1 Bùn đỏ trung hòa kiềm (TRMA) 41 3.2.2 Bùn đỏ rửa nước đến pH=7 (TRMW) 45 3.3 Vật liệu hấp phụ Amoni từ bùn đỏ 49 3.3.1 Bùn đỏ trung hòa kiềm (TRMA) 49 3.3.2 Bùn đỏ rửa nước đến pH=7 (TRMW) 53 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Nguyễn Văn Thơm Lớp K23-Cao học Hóa Mơi Trường luan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuocluan.van.thac.si.nghien.cuu.danh.gia.kha.nang.xu.ly.cua.bun.do.tay.nguyen.doi.voi.mot.so.ion.doc.hai.trong.nuoc z