Nghiên cứu công nghệ làm giàu bentonit cổ định thanh hoá bằng phương pháp tuyển thuỷ cyclon và sử dụng sản phẩm trong l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN ĐĂNG THỦY NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LÀM GIÀU BENTONIT CỔ ĐỊNH - THANH HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN THỦY CYCLON VÀ SỬ DỤNG SẢN PHẨM TRONG LĨNH VỰC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Chuyên nghành: Mã số: Hóa Vô Cơ 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS THÂN VĂN LIÊN HÀ NỘI - 2008 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, em nhận giúp đỡ nhiệt tình quý thầy cô giáo, bàn bè người thân Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành đến thầy giáo TS Thân Văn Liên, người thầy động viên, giúp đỡ, hướng dẫn em từ ngày đầu làm luận văn cao học hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trung tâm Công Nghệ Xử lý quặng - Viện Công Nghệ - Xạ hiếm, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, quý thầy cô giáo thuộc Khoa Sau Đại Học, Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Vinh tận tình giảng dạy, giúp đỡ em suốt thời gian học cao học hoàn thành luận văn Cùng với quý thầy cô phòng chụp XRD, phân tích nhiệt, EDX, phân tích thành phần khoáng vật trường viện giúp em trình đo đạc kết Em gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Ban giám đốc Trung tâm Giáo Dục Thường Xuyên Cẩm Thủy, Huyện Cẩm Thủy, Tỉnh Thanh Hóa quan chủ quản tạo điều kiện thuận lợi để em học cao học hoàn thành luận văn Cuối em xin chân thành cảm ơn cha mẹ kính mến tạo điều kiện vật chất tinh thần cho hoàn thành học vấn mình, xin cảm ơn, anh chị em gia đình, người bạn thân giúp đỡ em tin học vấn đề khác suốt thời gian theo học cao học hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng 12 năm 2008 Nguyễn Đăng Thủy MỤC LỤC Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Thành phần cấu trúc khoáng sét tự nhiên 1.1.1.Thành phần khoáng sét 1.1.2 Cấu trúc khoáng sét 1.2 Giới thiệu bentonite 1.2.1 Thành phần hóa học bentonite 1.2.2 Cấu trúc montmorillonite 1.2.3 Tinh chất hấp phụ bentonite .11 1.2.4 Sản xuất xuất bentonite giới 12 1.2.5 Giá nhu cầu bentonite .13 1.3 Khả biến tính montmorillonite 14 1.3.1 Biến tính giữ nguyên cấu trúc lớp nhômsilicat .14 1.3.2 Biến tính làm biến đổi cấu trúc lớp nhôm silicat 16 1.4 Sự hấp phụ ion kim loại nặng từ môi trường nước bentonite 16 1.4.1 Cơ chế hấp phụ 16 1.4.2 Khả hấp phụ 17 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ ion kim loại nặng .17 1.4.3.1 Ảnh hưởng pH .17 1.4.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ .18 1.4.3.3 Ảnh hưởng thời gian .18 1.4.3.4 Ảnh hưởng kích thước hạt bentonite điều kiện khuấy trộn 19 1.4.3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ bentonite/dung dịch (tỷ lệ R/L) 19 1.4.3.6 Ảnh hưởng chất điện li môi trường nước .19 1.5 Những ứng dụng bentonite 19 1.5.1 Bentonite làm chất hấp phụ 19 1.5.2 Bentonite dùng để chế tạo dung dịch khoan 20 1.5.3 Bentonite dùng làm chất độn, chất màu 20 1.5.4 Bentonite dùng công nghiệp rượu, bia 21 1.5.5 Bentonite dùng công nghệ tinh chế nước .21 1.5.6 Ứng dụng Bentonite ngành lượng nguyên tử 21 1.5.7 Trong nanoclays 22 1.5.8 Ứng dụng xử lý chất thải .22 1.5.9 Một số ứng dụng khác Bentonite .22 Chương II THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU23 2.1 Thực nghiệm .23 2.2 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm hóa chất 24 2.2.1 Dụng cụ thiết bị 24 2.2.2 Hoá chất 25 2.3 Phương pháp nghiên cứu 25 2.3.1 Phương pháp xác định thành phần khoáng vật bentonite 25 2.3.1.1 Xác định hàm SiO2 25 2.3.1.2 Xác định hàm Fe2O3 26 2.3.1.3 Xác định hàm lượng Al2O3 26 2.3.1.4 Xác định MgO CaO 26 2.3.2 Nguyên lý nhiễu xạ tia X 27 2.3.2.1 Hiện tượng nhiễu xạ .27 2.3.2.2 Phương trình Bragg 27 2.3.2 Phương pháp EDX nghiên cứu thành phần nguyên tố bentonite 29 2.3.3 Phương pháp tiến hành hoạt hóa quặng 30 2.3.5 Phương pháp xác định sắt, mangan, uran dung dịch 30 2.3.5.1.Phương pháp trắc quang phân tích sắt 31 2.3.5.2.Xác định mangan phương pháp trắc quang 33 2.3.5.3 Phương pháp trắc quang phân tích uran 35 2.3.6 Cách xác định độ ẩm mẫu 37 2.3.7 Phương pháp xác định hấp phụ kim loại nặng uran bentonit xử lý số liệu thực nghiệm .37 Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Nghiên cứu thành phần cấp hạt bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 40 3.1.1 Thành phần cấp hạt (Particte Size) 40 3.1.2 Thành phần khoáng vật bentonite 42 3.1.3 Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 43 3.1.4 Khả trương nở bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 45 3.1.5 Tính dẻo bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 45 3.2 Kết nghiên cứu làm giàu bentonite Cổ Định – Thanh hóa .46 3.2.1 Làm giàu phương pháp tuyển thủy cyclone 46 3.2.1.1 Cơ sở phương pháp .46 3.2.1.2 Sơ đồ công nghệ tuyển thủy cyclon Bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 48 3.2.2 Hoạt hóa bentonite Cổ Định – Thanh Hóa tác nhân Na2CO3 52 3.2.3 Nghiên cứu phân bố montmorillonite cấp hạt khác 56 3.3 Kết nghiên cứu hấp phụ bentonite 57 3.3.1 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ .58 3.3.2 Kết nghiên cứu hấp hấp phụ bentonite tự nhiên bentonite hoạt hóa với kim loại nÆng vµ nguyªn tè phãng x¹ urani 59 3.3.2.1 Các đường đẳng nhiệt hấp phụ Fe2+, Mn2+, UO22+ bentonit tự nhiên (ký hiệu mẫuA) bentonit hoạt hóa ( ký hiệu mẫu B) Mẫu hoạt hóa Na2CO3 % thời gian 60 phút .59 3.3.2.1.1 Hấp phụ ion Fe2+ bentonit tự nhiên bentonit hoạt hóa .59 3.3.2.1.2 Hấp phụ ion Mn2+ bentonit tự nhiên bentonit hoạt hóa .62 3.3.3.1.3 Hấp phụ ion UO22+ bentonit tự nhiên bentonit hoạt hóa .64 3.3.4 Hấp phụ đồng thời ion sắt mangan bentonit 69 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 BẢNG CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ đầy đủ MMT Montmorillonite Na – MMT Natri – montmorillonite Ca – MMT Canxi – montmorillonite CEC Cation exchnged capacities Nghĩa Dung lượng trao đổi cation MB Methylene Xanh metylen XRD X – ray diffraction Nhiễu xạ tia X Sw Bentonite Wyoming (USA) DTA Differential thermal analysis Phân tích nhiệt vi phân DTG Differential thermogravimetry analysis Phân tích trọng lượng nhiệt vi phân TG Thermogaravimetry Phân tích trọng lượng nhiệt Danh mục hình vẽ Bảng 1.1: Thành phần nguyên tố sét ( không kể Si) Hình 1.1: Đơn vị cấu trúc sét .5 Hình 1.2: Mạng tứ diện Hình 1.3: Sự xếp “lỗ” sáu cạnh oxi mạng tứ diện Hình 1.4: Mạng cấu trúc bát diện Hình 1.5: Các loại cấu trúc khoáng sét Hình 1.6: Mẫu bentonite a Mẫu bentonite tinh nghiền sơ bộ, b Mẫu nguyên khai Hình 1.7: Cấu trúc tinh thể sét montmorillonite theo Alexandre Dubois (2000) .11 Hình 1.8: Cấu trúc MMT cho thấy hai lớp tứ diện trộn lẫn với lớp bát diện Những chấm đen vị trí thay đồng hình hình bát diện tứ diện (Grim 1953) .11 Bảng 1.2 Sản lượng bentonite nước giới xuất khẩu, số liệu năm 2002 .13 Bảng 2.1 Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa .23 Hình 2.1 Nhiễu xạ tia X theo mô hình bragg 28 Hình 2.2 (a) Mô hình cấu trúc lớp vỏ electron, (b) Mô hình minh họa .29 cho tạo thành tia X 29 Hình 2.3 Máy đo trắc quang .31 Bảng 2.2: Mối liên hệ mật độ quang D nồng độ Fe2+ 31 Hình2.4: Đường chuẩn Fe 32 Bảng 2.3 Quan hệ giưa mật độ quang D nồng độ Mn2+ 33 Hình2.5: Đường chuẩn Mn 34 Bảng 2.4: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Uran 35 Hình2.6: Đường chuẩn U 36 Hình 2.7: Máy xác đinh độ ẩm mẫu 37 Hình 2.8: Đường đẳng nhiệt Lăng mua .39 Bảng3.1 Thành phần cấp hạt bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 41 Bảng3 2.Thành phần cấp hạt bentonite 41 (Phân tích phương pháp Pipet – môn vật lý đất ViênTNNH) 41 Bảng 3.3 Quan hệ thành phần cấp hạt với tính 42 chất lý hóa học liên quan 42 Bảng3.4 Độ ẩm hàm lượng montmorillonite .42 mẫu bentonite 42 Bảng 3.5.Thành phần khoáng vật bentonite .42 Cổ Định – Thanh Hóa 43 Bảng3.6 Thành phần hóa học bentonite Cổ Định – Thanh Hóa 43 Bảng 3.7 Một số tính chất khác bentonite Cổ Định – Thanh Hóa .44 Bảng 3.8 Bảng phân loại tính dẻo đất 46 Hình 3.1: Máy tuyển thủy cyclon 48 Hình3.2 : Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bentonite nguyên khai 49 Hình3.3: Sơ đồ công nghệ làm giầu Bentonite phương pháp tuyển thủy cyclon .50 Hình3.4 : Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bentonite qua tuyển .51 Bảng 3.9: Tỷ lệ thu hồi bentonite tinh qua máy tuyển thủy cyclon 51 Hình3.5: Đồ thị biễu diễn phụ thuộc tỷ lệ thu hồi, hàm lượng montmorillonite 52 Bảng 3.10: Hàm lượng MMT thu hoạt hóa .53 Hình3.6: Đồ thị biễu diễn phụ thuộc hàm lượng montmorillonite hàm lượng dung dịch Na2CO3 54 Hình 3.7: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bentonite hoạt hóa(mẫu M1) 55 Hình3.8 : Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bentonite hoạt hóa(mẫu M2) 55 Hình3.9 : Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bentonite hoạt hóa(mẫu M3) 55 Hoạt hóa bentonite Cổ Định tinh thể Na2CO3 55 Hình3.10 : Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bentonite hoạt hóa(mẫu A2) 56 Bảng 3.11: Hàm lượng bentonite lọt qua loại dây 56 Bảng 3.12: Độ ẩm hàm lượng MMT lọt qua dây 56 Hình3.11: Đồ thị biễu diễn phụ thuộc tỷ lệ thu hồi hàm lượng57 montmorillonite cỡ dây 57 Bảng 3.13 Mối liên hệ nồng độ dung dịch lọc thời gian hấp thụ 58 Bảng 3.14 Số liệu thực nghiệm đường đẳng nhiệt trao đổi ion Fe2+ bentonit tự nhiên (A) bentonit hoạt hóa (B) .59 Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt hấp phụ ion Fe2+ bentonit tự nhiên (A) 61 bentonit qua hoạt hóa (B) 61 Bảng 3.15 Số liệu thực nghiệm đường đẳng nhiệt trao đổi ion Mn2+ bentonit tự nhiên (A) bentonit hoạt hóa (B) 62 Hình 3.13: Đường đẳng nhiệt hấp thụ Mn 63 Bảng 3.16: Kết thí nghiệm hấp phụ UO22+ bentonite .64 3.3.2.1.2 Hấp phụ ion Mn2+ bentonit tự nhiên bentonit hoạt hóa Bảng 3.15 Số liệu thực nghiệm đường đẳng nhiệt trao đổi ion Mn2+ bentonit tự nhiên (A) bentonit hoạt hóa (B) 2,612 1,454 0,563 0,102 0,041 0,015 0,0075 Nồng độ 5,02 đầu (g/l) 1,8 0,801 0,17 0,01 0,0033 0,0009 0,00006 Nồng độ 4,067 Mẫu cân A bằng(mg/l) 22,56 18,14 10,92 2,56 1,05 0,389 0,21 Hấp phụ 26,47 (mg/g) 153,63 79,80 44,16 15,57 3,91 3,15 2,31 0,29 Nồng độ/hấp phụ 1,68 0,67 0,1289 0,0067 0,0023 0,0007 0,00006 Nồng độ 3,99 cân bằng(mg/l) 25,89 21,78 12,06 2,56 1,08 0,4 0,21 Mẫu Hấp phụ 28,61 B (mg/l) 139,46 64,089 30,77 10,69 2,53 2,14 1,75 0,29 Nồng độ/hấp phụ 62 Hình 3.13: Đường đẳng nhiệt hấp thụ Mn Nhận xét: Hấp phụ cực ®¹i mẫu ion Mn 2+ 26mg/g (Mẫu A) 30 mg/g (mẫu B) 63 Khi cho dung dịch có nồng độ mangan vào khoảng 0,0075 g/l tức 7,5 mg/l dung dịch lọc hai mẫu có nồng độ đạt tiêu chuẩn cho phép nước (0,006 mg/l) Đường đẳng nhiệt mẫu B nằm mẫu A 3.3.3.1.3 Hấp phụ ion UO22+ bentonit tự nhiên bentonit hoạt hóa Bảng 3.16: Kết thí nghiệm hấp phụ UO22+ bentonite 2,52 0,4636 0,136 0,0615 0,0107 Nồng độ 5,008 đầu (g/l) 1,751 0,1011 0,0094 0,0032 0,0005 Nồng độ 4,07 Mẫu cân A bằng(g/l) 21,36 10,07 3,52 1,62 0,28 Hấp phụ 26,06 (mg/l) 156,2 81,97 10,04 2,67 1,98 1,76 Nồng độ/hấp phụ 1,464 0,075 0,008 0,0025 0,0003 Nồng độ 3,836 cân bằng(g/l) 29,33 10,79 3,56 1,64 0,29 Mẫu B Hấp phụ 32,56 (mg/l) 117,83 49,91 6,95 2,25 1,53 1,04 Nồng độ/hấp phụ 64 0,0053 0,00003 0,16 0,21 0,00004 0,15 0,27 Hình 3.14: Đường đẳng nhiệt hấp thu Uran dang Langmua dạng xử lý 65 Nhận xét: Hấp phụ cực đại bentonit chưa đạt hoạt hóa 27 mg/g, mẫu hoạt hóa 32 mg/g Đường đẳng nhiệt mẫu hoạt hóa nằm mẫu chưa hoạt hóa Khi sử dụng dung dịch có nồng độ 0,0053 g/l tức 5,3 mg/l dịch lọc hai mẫu có nồng độ 0,003 mg/l đạt tiêu chuẩn nước Tóm lại ba loại ion trên, đường đẳng nhiệt hấp phụ có dạng phương trình lăng mua Đường hấp phụ mẫu hoạt hóa nằm đường hấp phụ đẳng nhiệt mẫu chưa hoạt hóa Với nồng độ 10 mg/l ion dịch lọc cho nồng độ đạt tiêu chuẩn cho phép nước Đây điều có ý nghĩa lớn mặt thực tế tạo sở cho phép sử dụng bentonit vào xử lý nước Bảng 3.17: Số liệu thực nghiệm đường đẳng nhiệt trao đổi ion Fe2+, Mn2+, UO22+ bentonit tự nhiên (A) 2+ 4,32 1,97 0,86 0,32 0,034 0,007 0,0016 0,00008 Nồng độ cân Fe (g/l) 21,67 17,5 13,61 9,17 2,39 1,19 0,34 0,21 Hấp phụ (mg/g) 2+ 4,167 1,8 0,67 0,25 0,016 0,0044 0,009 0,00009 Nồng độ cân Mn bằng(g/l) 25,9 21,94 18,98 11,11 2,89 1,27 0,364 0,21 Hấp phụ (mg/g) 6+ 4,07 1,75 0,101 0,0094 0,0032 0,0005 0,00003 Nồng độ cân U (g/l) 26,06 21,36 10,07 3,52 1,62 0,28 0,15 Hấp phụ (mg/g) 66 Hình 3.15: Các đường đẳng nhiệt trao đổi ion bentonit tự nhiên Bảng 3.18: Số liệu thực nghiệm đường đẳng nhiệt trao đổi ion Fe2+, Mn2+, UO22+ bentonit hoạt hóa (B) Fe2+ Mn2+ U6+ Nồng độ cân bằng(g/l) Hấp phụ (mg/g) Nồng độ cân bằng(g/l) Hấp phụ (mg/g) Nồng độ cân bằng(g/l) Hấp phụ (mg/g) 4,167 1,81 0,67 0,25 0,016 0,004 0,0009 0,00009 25,91 21,94 18,98 11,11 2,89 1,27 0,36 0,21 3,99 1,68 0,67 0,1289 0,0067 0,0023 0,0007 0,00006 28,61 25,89 21,78 10,06 2,65 1,08 0,4 0,21 3,836 1,468 0,075 0,008 0,008 0,0025 0,0003 0,00004 32,56 29,33 10,79 11,83 3,56 1,64 0,29 0,15 67 Hình 3.16: Các đường đẳng nhiệt trao đổi ion bentonit hoạt hóa Nhìn cách khái quát đường đẳng nhiệt hấp phụ U 6+ nằm đến Mn2+, đến Fe2+ mẫu Có nghĩa độ chọn lọc ion tăng lên theo chiều Fe2+ < Mn2+ < U6+ Kết lý thú không tuân theo dự đoán thông thường Thường ion có bán kính lớn, điện tích cao khó bị hấp phụ trao đổi Ở bán kính ion tăng theo thứ tự Fe 2+ < Mn2+ < U6+ Vậy theo thuyết độ chọn lọc phải ngược lại Tuy nhiên điều giải thích dễ dàng ta cho kích thước lỗ khoảng trống rộng đủ tất ion xâm nhập vào cách dễ dàng Như độ chọn lọc trường hợp định yếu tố khác: Với bán kính ion lớn phức chúng bền tức sắt bị giữ chặt trao đổi Chúng ta lưu ý đến pH dung dịch thành phần mẫu quặng Trong mẫu bentonit lượng sắt lơn lượng Mn, uran nhiều theo 68 thứ tự Fe > Mn > U (U không có) mà độ chọn lọc tăng có cân hấp phụ Mặt khác pH dung dịch Mn sắt Mà hoạt hóa có lượng Na + chui vào trao đổi ion tham gia Vì nồng độ H+ dung dịch sắt cao (chênh lệch nồng độ), mà hấp phụ bentonit với sắt Mn Theo chiều hướng khó giải thích hấp phụ uran lại lớn Nhưng lại để ý uran dễ kết tủa cục bộ, uran bám bề mặt bentonit có pH > có khả sảy kết tủa bề mặt lọc dung dịch uran làm cho nồng độ uran dung dịch lọc giảm Như có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ chọn lọc, tùy trường hợp mà yếu tố tạo thành mạnh thể kết 3.3.4 Hấp phụ đồng thời ion sắt mangan bentonit Để có ý nghĩa thực tiễn tiến hành pha dung dịch chứa đồng thời ion Fe2+ Mn2+ với nồng độ tương đương có nước ngầm địa bàn có nồng độ cao Rồi sử dụng mẫu A B cho hấp phụ Pha dung dịch có nồng độ Fe2+ Mn2+ tương ứng mg/l mg/l với pH = 6,3 Ở pH có ion Fe3+ nên xác định tổng hàm lượng Fe sau xử lý Bảng 3.19: Hàm lượng Fe Mn sử lý Mẫu A B Hàm lượng Fe sau xử lý mg/l 0,09 0,07 Hàm lượng Mn sau xử lý mg/l 0,03 0,02 Nhận xét: Đối với mẫu dịch lọc có nồng độ đạt tiêu chuẩn cho phép với ion, nhiên mẫu hoạt hóa nồng độ thấp Điều chứng tỏ sử dụng bentonit trình sử lý nước cách hiệu Và vùng nồng độ hấp dung bentonit ion kim loại dung dịch chứa đồng thời không khác so với dung dịch chứa ion 69 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đã nghiên cứu xác định thành phần khoáng vật, thành phần hoá học số tính chất khác bentonite Cổ Định – Thanh Hoá lấy từ bãi A Kết cho thấy bentonite Cổ Định có hàm lượng montmorillonite (MMT) không cao, khoảng 22% Trong bentonite Cổ Định Fe (Fe 2O3 : 22,79%) Mg (MgO: 8,94%) chiếm tỷ lệ lớn, bentonite Cổ Định có độ trương nở gần 30,5% dung lượng trao đổi ion 46 mlgdl/100g Như bentonit Cổ Định Thanh Hóa có hàm lượng MMT không cao thấp đáng kể so với số số liệu công bố Do hàm lượng MMT thấp quặng nguyên khai, việc tuyển hoạt hóa bentonit cần thiết muốn sử dụng bentonit Cổ Định Thanh Hóa lĩnh vực công nghiệp có đòi hỏi nhiều nghiêm ngặt chất lượng Đề tài khảo sát đưa quy trình công nghệ làm giầu bentonite Cổ Định – Thanh hóa phương pháp tuyển thủy cyclon: Công nghệ tuyển hợp lý tuyển rửa bao gồm khâu: đánh tơi chà xát để giải phóng bentonite khỏi liên kết tập hợp khoáng vật khác Sau dùng phân cấp thuỷ lực để tách cát khỏi bentonite Điều kiện tuyển: cấp hạt < 150 micron, tỷ lệ rắn/lỏng: 20%; áp lực: 60 at đường kính thuỷ xyclon: inch Phần sản phẩm thu sau tuyển thuỷ cyclon lọc sấy khô nhiệt độ 100 đến 1200C Đề tài khảo sát việc hoạt hóa bentonit Cổ Định sử dụng tác nhân Na2CO3 phương pháp ướt Kết cho thấy với tỷ lệ tác nhân hoạt hóa % thu sản phẩm có hàm lượng MMT > 60% Đã khảo sát khả hấp phụ bentonite Cổ Định tự nhiên bentonite Cổ Định làm giàu số kim loại nặng sắt, man gan nguyên tố phóng xạ urani Kết cho thấy bentonit Cổ Định Thanh Hóa dạng tự nhiên dạng hoạt hóa qua tuyển thủy cyclon có khả trao đổi hấp phụ với ion kim loại nặng sắt, mangan, urani,…Vì sử dụng bentonite để tách ion khỏi nước nước thải công 70 nghiệp Dung lượng hấp phụ bentonite tự nhiên bentonite hoạt hoá ion Fe, Mn, Urani điều kiện nghiên cứu tương ứng là: 25,5 mg/g – 32,5 mg/g, 26 mg/g – 30 mg/g 27 mg/g – 32 mg/g Như bentonite Cổ Định qua hoạt hoá có dung lượng hấp phụ ion kim loại nặng cao so với bentonite Cổ Định tự nhiên Khả sử dụng bentonit Cổ Định Thanh Hóa vào thực tiễn đặc biệt vào việc xử lý nước nước thải công nghiệp có chứa kim loại nặng có sở thông qua khả hâp phụ lớn khả làm tốt Việc xử lý chế biến bentonite Cổ Định phương pháp tuyển hoạt hoá làm tăng giá trị khoáng góp phần vào việc sử dụng tài nguyên bentonite nước ta cách hợp lý 71 HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Nguồn khoáng bentonite Cổ Định dồi dào, bentonite Cổ Định sơ chế sử dụng số lĩnh vực không đòi hỏi chất lượng MMT cao lĩnh vực khoan cọc nhồi, vê viên quặng sắt, …Để làm tăng giá trị bentonite Cổ Định, đáp ứng yêu cầu chất lượng số lĩnh vực công nghiệp có lĩnh vực xử lý môi trường cần tiến hành nghiên cứu phương pháp làm giàu, làm khác để tìm phương pháp tối ưu xét khía cạnh giá thành điều kiện thực tế nước ta - Cần tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm phương pháp nâng cao hàm lượng bentonite Cổ Định quy mô lớn để có sở ứng dụng vào thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt 72 [1] Thân Văn Liên cộng sự, Nghiên cứu khả hấp thụ số ion kim loại nặng bentonite hoạt hóa axit sunfuric, Hội nghị hóa học toàn quốc lần thứ IV, Hà Nội tháng 10 năm 2003 [2] Thân Văn Liên cộng sự, Thu hồi urani số kim loại nặng từ dung dịch phương pháp hấp thụ bentonite, Hội nghị Khoa học Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ VI, Đà Lạt tháng 10 năm 2005 [3] Thân Văn Liên, Nghiên cứu qui trình xử lý, hoạt hóa bentonite Việt Nam để sản xuất bentonite xốp, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài hợp tác theo nghị định thư với Hàn Quốc, Hà Nội, tháng 5, 2005 [5] Ngô Sỹ Lương báo cáo đề tài ĐHQG bentonite [6] Lê Xuân Thuyên - Chắt lọc nước thải từ khoáng sét Tạp chí công nghệ số 5, 1994, 40-42 [7] Lê Văn Cát – Cơ sở khoa học kỹ thuật xử lý nước (1988) [8] Đào Văn Lượng – Khả hấp thụ đất sét Việt Nam [9] Hoàng Nhâm – Hóa học vô tập III [10] Lê Xuân Thuyên – Chắt lọc nước thải từ khoáng sét Tập chí công nghệ số 5, 1994, 40 – 42 [11] Đỗ Quý Sơn – Nghiên cứu khả ứng dụng chất trao đổi ion sở Alumisilicat tự nhiên để, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học Viên Công nghệ xạ hiếm, 1987 [12] Đỗ Thị Văn Thanh, Trịnh Hân Khoáng vật học Nxb ĐHQG Hà Nội, 2003, tr 262 – 263 Tài liệu nước [13] Than Van Lien, Yang Kim (Kosin University, Korea), Study on the adsorption of heavy metals on Montromorillonite, Korea 2001 [14] O Abollino et al Adsorption of heavy metals on Na - montmorillonite Effect of pH and organoic substances I Water Research 37 (2003) 1619 - 1627 73 [15] R Nassem and S S Tahir Removal of Pb(ll) from aqueous/acidic solutions by using bentonite as an adsorbent; Wat Res Vol 35, No 16, pp, 3982-3986,2001 [16] Jung Ju Lee et al Simultaneous sorption of lead and clorobenzence by organobentonite I Chemosphere 49(2002) 1309-1315 [17] Sameer Al- Asheh, FawziBant, Leena Abu-aith Adsorption of phenol using different types of activated bentonite Saparation and Purification Techonology, 33(2003)1-10 [18] A.G Espataleon, J A Nieto, M Fernadez, A Marsal Use of activated clays in the removal of dyes and surfactants from tannery waste waters Applied Clay Science xx(2003)xxx-xxx [19] M Bacquet et al, Adsorption of poly(4-vinylpyridine) into bentonites Materials Letters xx(2003) xxx xxx [20] B Koumanova, P Peeva-Antova A of P-chlorophenol from aqueous solutions on bentonite and perlite Journal of Hazardous Materials A90 (2002)229-234 [21] W P Gates, J S Anderson, M D Raven, G J Churchman Mineralogy of a bentonite from Miles, Queensland, Australia and characterisation of its acid activation products Applied Clay Science 20(2002)189-197 [22] Allen Adrian Swingburn, Stckwell John Oliver, Black Ian James Activation of Swelling Clays US Patent, number US19980142220 19981006, date 2000-02-15 [23] Helena Paczek, Jerzy Harasowski Method of activating bentonite clay US Patent, number US3240616, date 1966-03-15 [24] Alberto viani, Alessandro F Gualtieri and Gilberto Artiali The nature of disorder in montmorillonite by simulation of X-ray powder patterns American Mineralogist, Volume 87, pages 966 – 975, 2002 [25] Alexander Dr, B Morgan Polymer – clay nanocomposites: Design and application ò multi – functional materials Materials matters, Vol 2, number 1, 2007, tr 20 – 23 74 [26] Alexandre Michael, Philippe Dubois Polymer – layered silicate nanocomposites: Preparation, properties and ues ò a new class ò materials Materials Science àd Engineering, 28 (2000), tr 1- 63 [27] IECD (Integrated Engineere Clay Division),” Bentonit clay based Polymers for Wastewater Treatment”, www.wecleanwater.com/bentonit, up date 16- 9- 2001 [28] J.P.Vernt Heavy metals in the invironment 1991 [29] Gordon Keeneth Jones, Jon Alan Sauders, Process for activating Clays with acid, Patent specification [30] Clay and clay Minarals, Vol.49, No 5(2001) 398 – 409 [31] M.C Merabivily, Bentonite clays, Moscow, 1988 [32] US Patent 5358120 [33] US Patent 4517112 [34] European patent application 0476509 A2 (11.9.1991) A method of treated water for organic contaminants with water dispersible modified smectite clay [35] Jordan J.W., 1949 Mineralogy May 28 [36] US Pat 3865240 [37] US Patent 4081496, 1978 Finlayson: Thixotropic polyester compositions containing and organophilic clay gallant [38] T.J.Pinnavaia and G.W.Beall Polyme – Clay nanocomposite, 200, Casula.NSW.2107 Australia [39] The Polymer Society of Korea, Nanotechnology and Polymer chemistry Seal, 7.2001 [40] Marrie – Isabelle Baraton, Sythesis, Functionalization and Surface Treatment of nanoparticles, American scientific Publishers, 2003 75 [41] S.E.Park Nanotechnology in mesostructured materials (Proceeding of the 3th International Mesostructured Materials symposium, Jeju, Korea, July -11, 2002 [42] Michael Alexandre, Philippe Dubois, Polymer layered silicate nanocomposites: Preparation, properties and use of a new lass of materials, Meterial Science and Engineering, 28 (2000) 1-63 [43] Guozhong Cao, Nanostructures & nanomaterials (Synthesis, Properties & Application), University of Washington, USA, Imperial College Press, 2004 [44] The first Vietnam – Korea Symposium, Chemistry and nanostructured Material, Hanoi, Vietnam, October, 2005 [46] The second Vietnam – Korea Symposium, Chemistry and nanostructured Material, Halong, Vietnam, October, 2003 [47].C.Dauner, A.Borchert and K.Buchholz, Chem –Ing –Tech 58(6), (1986), S.491 – 493 [48] A.Kapoor and T.Viraraghavan, J.Envir.124 (10), (1998), p.1020 – 1024 76 [...]... qung bentonite nguyờn khai v bentonite tinh ó c nghin s b ly t C nh Thanh Húa trong hỡnh 1.6 mu sc ca mu qung bentonite cng khỏc nhau phụ thuc vo thnh phn nguyờn t trong khoỏng vt sột s dng 7 (a) (b) Hỡnh 1.6: Mu bentonite a Mu bentonite tinh ó c nghin s b, b Mu nguyờn khai 1.2.1 Thnh phn húa hc ca bentonite Bentonite l mt ngun khoỏng vt sột phõn tỏn rng rói v hm lng ln trong t nhiờn Chớnh vỡ bentonite... bentonite C nh Thanh Húa 43 Bng 3.7 Mt s tớnh cht khỏc ca bentonite C nh Thanh Húa .44 Bng 3.8 Bng phõn loi tớnh do ca t 46 Hỡnh 3.1: Mỏy tuyn thy cyclon 48 Hỡnh3.2 : Gin nhiu x tia X ca mu bentonite nguyờn khai 49 Hỡnh3.3: S cụng ngh lm giu Bentonite bng phng phỏp tuyn thy cyclon .50 Hỡnh3.4 : Gin nhiu x tia X ca mu bentonite qua tuyn .51 Bng 3.9: T l thu hi bentonite... cỏc cht in ly trong dung dch tng kh nng hp ph b gim i Do s to phc ca cỏc cht in ly vi cỏc ion kim loi, s thu phõn, nh hng n s khuch tỏn ca cỏc ion kim loi 1.5 Nhng ng dng ca bentonite 1.5.1 Bentonite lm cht hp ph Bentonite c dựng rng rói trong nhiu ngnh cụng nghip vi vai trũ l cht hp ph: Trong cụng nghip lc du, lng bentonite c s dng rt ln, bao gm bentonite t nhiờn v bentonite ó hot hoỏ Lng bentonite t... vi khun, cht hu c cú trong nc Bentonite l mt cht trao i cú trong t nhiờn, nú cú kh nng kh tớnh cng ca nc vi giỏ thnh tng i r Kh nng lng cn l lng trong nc, ng thi vi tỏc dng trao i ion v hp ph cht hu c, trong ú cú cỏc vi khun gõy bnh to ra giỏ tr c bit ca bentonite trong cụng ngh x lý nc 1.5.6 ng dng Bentonite trong ngnh nng lng nguyờn t Hin nay cỏc nghiờn cu v kh nng x dng Na bentonite dng nộn lm... bentonite C nh bng phng phỏp tuyn thy cyclone v s dng sn phm bentonite ó x lý trong lnh vc bo v mụi trng Mc tiờu nghiờn cu ca lun vn ny l: - Xỏc nh thnh phn khoỏng vt, thnh phn hoỏ hc v mt s tớnh cht khỏc ca bentonite C nh, Thanh Hoỏ ly t bói A - Lm giu, lm sch bentonite C nh Thanh Húa bng phng phỏp tuyn thy xyclone nõng cao hm lng montmorillonite - Hot húa bentonite C nh Thanh Húa bng Na2CO3 - Thử nghiệm... ti 40% tng sn lng bentonite ca nc ny 1.5.3 Bentonite dựng lm cht n, cht mu Trong cụng nghip sn xut cỏc vt liu tng hp Mt lng ca bentonite dựng cho cụng nghip x phũng, cụng nghip sn xut v si Vic x dng bentonite trong vi thp k gn õy cng ó lm thay i ỏng k ngnh cụng nghip giy Trc kia giy thng cha xp s 55% xenlulo v hm lng kaolin nguyờn cht cú trong giy khụng th vt quỏ 45% Nu trn thờm 10% bentonite Kim (cation... lờn 60% vi 20% bentonite n 64% v nu dựng 100% bentonite thỡ cht n lờn ti 80%, ngha l gim lng xenlulo cn cú trong giy giảm i ba ln 20 1.5.4 Bentonite dựng trong cụng nghip ru, bia Vic s dng bentonite hot hoỏ lm cht hp ph ó lm gim 30% n 40% chi phớ cụng nghip ch bin ru vang v cỏc ch phm t ru vang Bentonite cú kh nng hp ph khụng ch cỏc axớt hu c, cỏc cht bộo, cỏc sn phm ph khụng mong mun trong quỏ trỡnh... lng ca chúng trong nc l mt trong nhng phng phỏp c bit n t lõu phng phỏp hp ph hay c s dng Trong s cỏc vt liu dựng x lý mụi trng núi chung v x lý kim loi nng núi riờng thỡ bentonite l mt vt liu c dựng nhiu Lng bentonite c s dng lm vt liu hp ph c bit x lý nc v nc thi, chim t l rt cao, chng hn lờn ti 25 26 % mc tiờu th bentonite ca M v cú khuynh hng ngy cng tng Bentonite c s dng nhiu trong lnh vc x... lnh vc x lý mụi trng K thut nano mc dự ang trong giai on nghiờn cu v phỏt trin nhng ngi ta d oỏn nhu cu bentonite trong lnh vc ny tng lờn ỏng k trong tng lai gn Nhu cu trong xõy dng, mụi trng, , cng s tng lờn ỏng k Ngi ta d oỏn giỏ ca bentonite s tng lờn t nm ny sang nm khỏc cựng vi s lm phỏt v s tng lờn ca giỏ nng lng v giỏ vn chuyn cng nh do nhu cu tiờu th bentonite ngy cng tng 1.3 Kh nng bin tớnh... ca bentonite ph thuc vo thnh phn v cu trỳc ca bentonite, vo in tớch v bỏn kớnh ca ion kim loi Ion cú hoỏ tr thp d trao i hn cỏc ion hoỏ tr cao Ion cựng hoỏ tr, bỏn kớnh cng nh thỡ kh nng trao i cng ln Do bentonite l vt liu xp cú cu trỳc lp, chỳng cú cỏc in tớch bự tr trong mng li nờn cú kh nng hp ph cỏc ion kim loi Kh nng hp ph ca bentonite ph thuc vo in tớch õm b mt v lng cation bự tr trong mng li Bentonite ... Thnh phn khoỏng vt ca bentonite 42 3.1.3 Thnh phn húa hc ca bentonite C nh Thanh Húa 43 3.1.4 Kh nng trng n ca bentonite C nh Thanh Húa 45 3.1.5 Tớnh ca bentonite C nh Thanh Húa 45 3.2... ca bentonite 1.5.1 Bentonite lm cht hp ph Bentonite c dựng rng rói nhiu ngnh cụng nghip vi vai trũ l cht hp ph: Trong cụng nghip lc du, lng bentonite c s dng rt ln, bao gm bentonite t nhiờn v bentonite... cỏc mu bentonite 42 Bng 3.5.Thnh phn khoỏng vt ca bentonite .42 C nh Thanh Húa 43 Bng3.6 Thnh phn húa hc bentonite C nh Thanh Húa 43 Bng 3.7 Mt s tớnh cht khỏc ca bentonite