Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền (luận án thạc sĩ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - NGÔ THỊ HÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ION ĐẾN KHẢ NĂNG THỦY PHÂN VÀ TỒN LƯU CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG CHÍNH CÓ TRONG QUẶNG ĐỒNG SINH QUYỀN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 MỞ ĐẦU Hiện nay, với phát triển vũ bão ngành công nghiệp, nhu cầu sử dụng kim loại ngày tăng Ngoài việc nhập lượng kim loại với chi phí cao nước ta tận dụng triệt để trữ lượng tài nguyên khoáng sản tương đối lớn đa dạng Tuy nhiên, việc khai thác khoáng sản để lại hậu nghiêm trọng cho môi trường 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 thể sống người giới hạn cho phép đấy, chúng nguyên tố vi lượng như: Cu, Zn, Mn, Mo… hàm lượng vượt giới hạn cho phép đó, chúng gây độc hại nghiêm trọng cho thể Tuy nhiên khả gây độc kim loại nặng hoàn toàn phụ thuộc vào trạng thái tồn chúng Trong hoạt động khai thác khoáng sản, người làm biến đổi trạng thái tồn kim loại nặng, chuyển chúng thành dạng ion tự vào môi trường đất, môi trường nước hạt bụi có kích thước nhỏ bé không khí xâm nhập vào thể người thông qua đường tiêu hóa hô hấp, dẫn đến nhiễm độc Đa số kim loại nặng với đặc tính bền vững môi trường, có khả gây độc liều lượng thấp tích luỹ lâu dài chuỗi thức ăn, xem chất thải nguy hại Mỏ đồng Sinh Quyền – Lào Cai có trữ lượng gần 100 triệu quặng, nguồn lợi cho nhiều nhà đầu tư việc khai thác Do lực có hạn, trang thiết bị thô sơ, lạc hậu, quy trình khai thác phần lớn theo thủ công, chưa đảm bảo quy định bảo vệ môi trường nên sau lấy phần quặng giàu kim loại cần khai thác bỏ toàn phần quặng nghèo khoáng sản Các kim loại nặng có quặng, tác dụng trình phong hóa tự nhiên bị phân hủy, thủy phân, hòa tan kết tủa để vận chuyển tồn lưu, có ảnh hưởng to lớn đến môi trường sinh thái địa phương, ảnh hưởng đến sức khỏe người động thực vật Vì vậy, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số ion đến khả thủy phân tồn lưu kim loại nặng có quặng đồng Sinh Quyền” Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược trữ lượng quặng đồng Việt Nam mỏ đồng Sinh Quyền 1.1.1 Trữ lượng phân bố quặng đồng sunfua Việt Nam Đồng nguyên liệu quan trọng công nghiệp Xét khối lượng tiêu thụ, đồng xếp hàng thứ ba kim loại, sau thép nhôm Do tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, độ bền cao nên đồng hợp kim đồng sử dụng rộng rãi làm dây dẫn điện thiết bị điện công nghiệp dân dụng Ngoài ra, đồng hợp kim đồng sử dụng nhiều chế tạo máy, xây dựng, sản xuất điện cực Các hợp chất đồng đồng oxit, đồng sunfat, đồng oxyclorua sử dụng rộng rãi lĩnh vực nông nghiệp, đóng tàu, bảo quản gỗ Vì vậy, việc khai thác quặng đồng nhà đầu tư quan tâm trọng phát triển Quặng đồng Việt Nam thuộc vào loại có nguồn gốc hình thành khác là: magma, thuỷ nhiệt, trầm tích, biến chất Quặng đồng phân tán tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Sơn La, Quảng Ninh, Hà Bắc, Quảng Nam-Đà Nẵng, Lâm Đồng… Các mỏ quặng đồng tỉnh thường có trữ lượng nhỏ, thành phần khoáng đa dạng, bao gồm nhiều loại quặng sunfua, cacbonat, thường gặp quặng chalcopyrit Tổng trữ lượng mỏ thăm dò ước đạt khoảng 600.000 đồng Những vùng tụ khoáng quặng đồng quan trọng nước ta là: Vùng tụ khoáng Sinh Quyền (Lào Cai); Vùng tụ khoáng Bản Phúc (Sơn La); Vùng tụ khoáng Vạn Sài (Sơn La); Điểm quặng Hổng Thu Quang Tân Trai (Lai Châu); Điểm quặng Bản Giàng (Sơn La); Vùng tụ khoáng Suối Nùng (Quảng Ngãi) Ngoài vùng quặng trên, có nhiều điểm quặng khác phân bố rải rác tỉnh Thanh Hóa, Lạng Sơn, Lào Cai 1.1.2 Trữ lượng quặng đồng sunfua mỏ đồng Sinh Quyền Vùng mỏ đồng Sinh Quyền nằm hữu ngạn Sông Hồng, thuộc huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai, bao gồm mỏ khoáng Sinh Quyền, Cốc Mỳ, Vi Kẽm đánh giá vùng quặng hỗn hợp gồm ba thành phần đồng, đất hiếm, vàng Vùng quặng có dải quặng đồng song song kéo dài gần 40 km theo phương TB-ĐN từ nam Bát Xát đến Lũng Lô sát biên giới Việt Trung, tọa độ 22048’55” vĩ độ bắc 103048’55” kinh độ đông, bao gồm: dải Lùng Thàng - Pin Ngang Chải phía Tây dải quặng đồng - đất - molybđen Dải Sinh Quyền - Nậm Mít dải quặng gồm quặng đồng - đất Dải Thùng Sáng Lũng Pô phía Đông gồm mạch quặng thạch anh - sunfua chứa đồng Khu mỏ Sinh Quyền phát 17 thân quặng đới khoáng hóa kéo dài theo phương tây bắc – đông nam với chiều rộng 100 ÷ 300m Trong thân quặng gồm chùm mạch quặng, chùm có từ ÷ thấu kính thân quặng nhỏ khác Các thân quặng mỏ đồng Sinh Quyền chủ yếu phân bố đá amphibolit granitogneiss bị migmatit hóa, có phận nhỏ phân bố đá granit pegmatite.[10] Trong thiên nhiên, quặng đồng tồn nhiều dạng khác tinh thể, cục, mẩu, tấm.… Về mặt hóa học, đồng tồn phổ biến quặng chứa đồng có gốc sunfua, dạng cacbonat oxit Những quặng đồng quan trọng chalcopyrit CuFeS2, bornit Cu3FeS3, chalkosin Cu2S, bournonit 2PbS.Cu2S.Sb2S3 số loại quặng đồng có ý nghĩa kinh tế là: malachit Cu2{(OH)2/CO3)}, azurit 2CuCO3.Cu(OH)3, cuprit Cu2O, chrysocol CuSiO3.2H2O.…Kết nghiên cứu thành phần vật chất quặng hóa mỏ đồng Sinh Quyền xác định khoáng chứa Cu chủ yếu chalcopyrit, pyrotin, magnetit, pyrit, melnikovit, orthit; thứ yếu có ilmenit, sphalerit, quặng đồng xám, marcasit, arsenopyrit, conanit; gặp có molybdenit, galenit, cobaltin, saflorit, vàng tự sinh, calaverit, uraninit, nhóm khoáng vật đất [10] Mỏ phát hiện, tìm kiếm thăm dò từ năm 1961 với trữ lượng ước tính 52,7 triệu tấn, hàm lượng đồng trung bình khoảng 1,03%, tương đương 551,2 nghìn Cu, kèm theo 334 nghìn R2O, 35 Au, 25 Ag, 843 nghìn S Tuy nhiên, đến năm 1992 – 1994 công ty khai thác khoáng sản thăm dò bổ sung trữ lượng nguyên tố quặng Theo TS Phạm Tích Xuân cộng (2011) [12], mỏ đồng Sinh Quyền, hàm lượng đồng dao dộng từ 3.153 mg/kg tới 71.942 mg/kg Bên cạnh đó, hàm lượng nguyên tố dạng vết khác As, Zn, Ni Cd ổn định Tham khảo tài liệu phân tích mẫu công nghệ mỏ đồng Sinh Quyền thấy sau: Cu 0,001÷ 11,58%; trung bình 1,03%, RE2O3 – 0,03 ÷ 9,71 %; trung bình 0,90% (chủ yếu orthit); Au 0,46 ÷ 0,55 g/tấn quặng; Co 0,039 ÷ 0,065 g/tấn; có Mo, Ag, Sb, Sn, Se 1.1.3 Một số loại quặng chủ yếu mỏ đồng Sinh Quyền 1.1.3.1 Chalcopyrit CuFeS2 Chalcopyrit khoáng vật nguyên sinh chủ yếu, có mặt hầu hết kiểu quặng, có hàm lượng Cu – 34,6%, có Ag, In số nguyên tố khác Chalcopyrit thường chứa tạp chất đồng hình Au, Ag Cấu trúc gần giống với cấu trúc sphalerit, ô mạng sở gấp đôi lên vị trí Zn thay Cu, Fe Trong biến thể lập phương talnakhit, phân bố Fe Cu không trật tự Chalcopyrit có màu vàng đồng thau, có vết vạch đen đen xanh, ánh kim Chalcopyrit thường có màu sặc sỡ bị oxi hoá, chalcopyrit khác pyrit màu sắc độ cứng thấp Chalcopyrit có nguồn gốc magma, đá mafic, cộng sinh với pyrotin, pentlandit Trong skarn, chalcopyrit cộng sinh với pyrit, pyrotin, sulfua chì, kẽm, đồng Ngoài chalcopyrit có thành tạo ngoại sinh, đá trầm tích Trong đới oxi hoá, chalcopyrit bị biến đổi, tạo nên đồng tự sinh, chalcosin, covelin, cuprit, malachit, azurit, crysocola Chalcopyrit có mặt Bản Xang, Bản Phúc (Sơn La), mỏ đồng Sinh Quyền (Lào Cai) gần Tạ Khoa 1.1.3.2 Pyrotin Fe1-xS Là khoáng vật quặng, chiếm số lượng chủ yếu quặng sulfid sắt, có số lượng chalcopyrit, hàm lượng Fe khoảng 58,22% - 63,53%, công thức pyrotin hệ số nguyên tử Fe = 1-x, với x = 0,1-0,2, pyrotin với công thức biến thể đa hình kết tinh hệ sáu phương, biến thể có công thức FeS troilit kết tinh hệ sáu phương, FeS có biến thể khác kết tinh hệ nghiêng Trong thành phần pyrotin sắt lưu huỳnh có đồng hình khác Cu, Ni, Co Khoáng vật kết tinh hệ sáu phương, ô mạng sở thuộc hệ nguyên thủy, nhóm đối xứng không gian Mô hình cấu trúc giống với khoáng vật nikenin (NiAs) Fe đóng vai trò Ni, lưu huỳnh đóng vai trò As - nhóm đối xứng không gian khoáng vật Đơn tinh thể pyrotin thường có dạng tấm, tháp lăng trụ, tinh thể thường có hình đơn lăng trụ sáu phương, tháp đôi sáu phương, đôi mặt, có gắn kết song tinh Các dạng tập hợp phổ biến pyrotin tập hợp hạt, khối đặc xít, có dạng xâm tán Đặc trưng pyrotin màu vàng thau, có sắc nâu tối, có từ tính mạnh, số khoáng vật sunfua Fe Khoáng vật tan HCl sinh khí H2S Pyrotin thành tạo chủ yếu trinh nội sinh, liên quan tới thành tao đá magma bazơ Trong đá magma bazơ, pyroytin thường cộng sinh với pentlandit, chalcopyrit Ngoài nguốn gốc nêu pyrotin tạo thành trình biến chất trao đổi liên quan tới thành tạo skarn Các khoáng vật cộng sinh pyrotin nguồn gốc có: pyrit, chalcopyrit, magnetit, arsenopyrit, galen, sphalerit Trong trình nhiệt dịch, pyrotin tạo thành giai đoạn nhiệt dịch, nhiệt độ cao đến trung bình, cộng sinh pyrit, galennit, sphalenit, ascenopyrit, Pyrotin thành tạo trình biến chất trầm tích gặp Ở Việt Nam, pyrotin có Nam Đông Thừa Thiên Huế, Ba Trại-Hà Tây, Kim Bôi-Hòa Bình 1.1.3.3 Magnetit Magnetit khoáng vật sắt từ có công thức hóa học Fe3O4, ôxít sắt thuộc nhóm spinel Magnetit khoáng vật có từ tính mạnh khoáng vật xuất thiên nhiên Các mảnh magnetit bị từ hóa tự nhiên gọi lodestone hút mẫu sắt nhỏ, cách mà người cổ đại khám phá tính chất từ Lodestone sử dụng la bàn Magnetit thường mang dấu hiệu từ đá xem công cụ để nghiên cứu cổ từ, khám phá khoa học quan trọng để hiểu trình kiến tạo mảng liệu lịch sử cho từ thủy động lực học chuyên ngành khoa học khác Các mối quan hệ magnetit khoáng vật ôxít giàu sắt khác ilmenit, hematit, ulvospinel nghiên cứu nhiều, phản ứng phức tạp khoáng vật oxy ảnh hưởng đến bảo tồn trường từ Trái Đất Magnetit có vai trò quan trọng việc tìm hiểu điều kiện môi trường hình thành đá Magnetit phản ứng với oxy để tạo hematit, cặp khoáng vật hình thành vùng đệm khống chế phá hủy ôxy Các đá mácma thông thường chứa hạt dung dịch rắn, bên magnetit ulvospinel bên ilmenit hematit Các hạt magnetit nhỏ có mặt hầu đết đá macma đá biến chất Magnetit tìm thấy số loại đá trầm tích thành hệ sắt phân dải 1.1.3.4 Pyrit FeS2 Pyrit khoáng vật disulfua sắt với công thức hóa học FeS2, thành phần hóa học Pirit chứa 46,6% Fe, 53,4% S, có ánh kim sắc vàng đồng từ nhạt tới thông Pyrit phổ biến khoáng vật sulfua Pyrit thường chứa tạp chất hình As, Co, Ni, Au, Cu tồn dạng phi bào thể Khoáng vật có mặt tinh thể đẳng cực thường xuất dạng khối lập phương Cấu trúc tinh thể kiểu NaCl, vị trí nguyên tử clo thay [S2]2-, phân bố dọc theo trục bậc 3, ion Fe2+ tâm hình mặt Các mặt lập phương có sọc (các đường song song mặt tinh thể hay mặt cát khai) kết xen kẽ khối lập phương với mặt diện pyrit Pyrit hay xuất dạng tinh thể bát diện dạng diện pyrit (hình thập nhị diện với mặt ngũ giác) Nó giòn nhận dạng thực địa có mùi đặc trưng để phân biệt, giải phóng mẫu vật bị tán nhỏ Pyrit thông thường tìm thấy dạng gắn liền với sulfua hay ôxít khác mạch thạch anh, đá trầm tích, đá biến chất tầng than, vai trò khoáng vật thay hóa thạch Đôi tìm thấy quặng chứa khoáng vật 1.1.4 Các quy trình khai thác quặng Việt Nam 1.1.4.1 Thăm dò địa chất Đồng nguyên tố phổ biến rộng rãi loại đá khoáng vỏ trái đất số lượng không lớn Đồng chiếm 0,0058% khối lượng vỏ trái đất Vì tỉ lệ thấp khoáng nên phải tìm mỏ khoáng có nồng độ cao kim loại để khai thác có lợi mặt kinh tế Bước việc khai thác mỏ tìm mỏ có tỉ lệ khoáng cao số lượng lớn để khai thác thương mại Phát hàm lượng khoáng chất cao đất vị trí cụ thể, xác định địa chất đá khoáng vật với đặc tính điện từ thân quặng sun phua, dẫn đến tiếp tục thăm dò Trong giai đoạn này, mục tiêu để thiết lập mô hình thân quặng Khoan lõi mở rộng, lấy số mẫu lớn phân tích Sự phù hợp thân quặng khai thác hầm lò khai thác lộ thiên xác định, chủ yếu dựa vào độ sâu kích thước thân quặng 1.1.4.2 Khai thác Khai thác bao gồm tất hoạt động phải diễn trước thân quặng khai thác Hoạt động liên quan đến việc xây dựng công trình mặt đất, đường giao thông, đường điện, đường sắt Nếu mỏ lộ thiên xây dựng, việc khai thác bao gồm việc loại bỏ loại đá đất bao quanh thân quặng Nếu mỏ lòng đất xây dựng, phát triển bao gồm xây dựng đường vào hệ thống thông gió Dù mỏ lộ thiên hay mỏ ngầm trình khai thác có tích lũy nước từ mực nước ngầm tự nhiên Nước phải bơm khỏi mỏ để thợ mỏ vào khai thác quặng Việc bơm nước phải tiến hành liên tục trình khai thác khai thác xong đóng cửa mỏ Bơm nước ngầm từ mỏ, tháo khô nước, tạo suy giảm nước ngầm khu vực xung quanh Điều làm giảm mực nước nguồn nước gần Nếu nước ngầm nối với sông, hồ, mực nước bề mặt hạ xuống Khu vực suy giảm mức độ tác động lên nước mặt phụ thuộc lớn địa chất khu vực Việc khai thác mỏ sun phua tạo lượng lớn chất thải rắn Phần lớn chất thải rắn từ đá thải sản phẩm phụ từ trình khai thác quặng Đá thải tạo từ đất, đá, vật chất mục đích khai thác phải loại bỏ để khai thác khoáng có hàm lượng cao Số lượng đá thải phụ thuộc vào khu vực độ sâu mỏ Sản phẩm phụ trình khai thác, gọi chất thải, bao gồm 10 12 Nồng độ Mangan (ppm) 10 10 20 50 100 0 10 12 pH Hình 3.12 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Mn2+ Khi chưa có mặt ion đồng dung dịch, nồng độ ion mangan dung dịch lớn bắt đầu giảm pH = Nhưng có mặt ion đồng nồng độ mangan dung dịch giảm pH = nồng độ đồng tăng nồng độ mangan giảm nhanh điều kiện Bắt đầu từ pH = 5, đồng bắt đầu thủy phân tạo hidroxit không tan, kết tủa tạo thành hấp phụ phần ion mangan dung dịch làm nồng độ ion dung dịch giảm nhanh Nồng độ đồng dung dịch lớn, trình thủy phân đồng xảy nhanh hơn, lượng kết tủa tạo thành nhiều cộng kết lượng mangan lớn làm nồng độ mangan dung dịch giảm nhiều Khi pH > 9, mangan thủy phân tạo Mn(OH)2 không tan, lượng kết tủa lắng xuống với Cu(OH)2 làm nồng độ ion Mn2+ dung dịch giảm 67 3.3.5 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cr3+ Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion đồng từ 10 ppm, 20 ppm, 50 ppm 100 ppm giá trị pH = ÷ 11 đến thủy phân ion crom dung dịch với nồng độ crom ban đầu 10 ppm, ta thu kết sau: Bảng 3.13 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cr3+ pH 10 11 CCu (ppm) 9,667 8,983 6,78 1,814 0,544 0,319 0,246 0,186 0,042 10 8,983 8,723 2,663 1,024 0,381 0,403 0,421 0,469 0,499 20 8,763 8,437 2,005 50 8,546 8,312 1,677 0,563 0,281 0,274 0,342 0,401 0,421 100 8,539 8,133 0,76 1,53 0,381 0,381 0,381 0,443 0,467 0,313 0,226 0,257 0,316 0,327 0,345 12 Nồng độ Crom (ppm) 10 10 20 50 100 0 pH 10 12 Hình 3.13 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cr3+ 68 Từ đồ thị ta thấy rằng, có mặt ion đồng dung dịch thủy phân Crom thay đổi không nhiều Có thể giải thích rằng, Ks Cr(OH)3 bé nên thủy phân trước Cu2+, khoảng pH = – 5, khoảng pH > 5, lượng Cr3+ dung dịch lại nên đồng thủy phân ảnh hưởng không nhiều đến thủy phân crom 3.3.6 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cd2+ Với nồng độ cadimi 10 ppm, thêm nồng độ ion đồng 10 ppm, 20 ppm, 50 ppm 100 ppm vào dung dịch cadimi thay đổi pH từ đến 11, ta thấy thay đổi nồng độ cadimi thể qua bảng sau: Bảng 3.14 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cd2+ pH 10 11 CCu (ppm) 6,356 5,623 4,269 2,186 1,268 0,654 0,201 0,032 0,019 10 6,537 5,237 20 6,505 5,023 3,446 2,017 0,889 0,399 0,142 0,029 0,028 50 6,485 4,796 3,012 1,756 0,652 0,215 0,071 0,033 0,017 100 6,347 4,423 2,668 1,288 0,614 0,189 0,041 0,023 0,009 3,77 2,32 69 1,057 0,465 0,133 0,046 0,036 Nồng độ Cadimi (ppm) 10 20 50 100 0 10 12 pH Hình 3.14 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cd2+ Từ kết thu được, ta thấy khoảng pH = – 9, pH tăng dần nồng độ Cadimi dung dịch giảm nhanh, khoảng pH này, nồng độ ion đồng tăng trình thủy phân đồng xảy tạo kết tủa Cu(OH)2, giữ ion Cadimi, đồng thời cộng kết với lượng Cd(OH)2 tạo thành dung dịch làm nồng độ Cadimi giảm dần Khi pH > 9, nồng độ Cadimi lại dung dịch thấp nên tăng pH hay nồng độ đồng nồng độ Cadimi giảm không đáng kể 3.3.7 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Zn2+ Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng ion đồng với nồng độ 10 ppm, 20 ppm, 50 ppm 100 ppm giá trị pH thay đổi từ đến 11 tới thủy phân ion kẽm dung dịch với nồng độ ban đầu 10 ppm, ta thu kết sau: 70 Bảng 3.15 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+đối với thủy phân Zn2+ pH 10 11 CCu (ppm) 9,872 9,718 9,438 8,514 0,307 0,085 0,17 1,354 10 9,072 8,193 7,111 5,257 0,992 0,221 0,137 0,08 0,012 20 9,175 8,569 7,852 6,296 1,448 0,445 0,227 0,066 0,021 50 9,257 8,844 8,295 6,932 2,611 0,895 0,262 0,101 0,045 100 9,376 9,104 8,679 7,228 3,236 1,335 0,546 0,237 0,125 3,51 12 10 Nồng độ Kẽm (ppm) 10 20 50 100 0 10 12 -2 pH Hình 3.15 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Zn2+ 71 Từ kết thu được, ta thấy pH tăng dần từ pH = đến pH = 9, nồng độ kẽm dung dịch giảm dần, khoảng pH này, nồng độ ion đồng tăng dần từ 10 ppm đến 50 ppm nồng độ kẽm tăng theo Nồng độ ion Zn2+ giảm nhiều khoảng từ pH = – bắt đầu chuyển sang môi trường có tính bazơ, đồng thủy phân mạnh tạo hidroxit không tan Đồng thời, khoảng pH này, kẽm bắt đầu thủy phân mạnh, kết tủa Zn(OH)2 tạo thành nhanh hơn, đủ lớn để tách ra, cộng kết với Cu(OH)2 lắng xuống Khi pH > 8, điều kiện mặt ion đồng, lượng lớn Zn(OH)2 bị hòa tan vào dung dịch làm nồng độ kẽm dung dịch tăng nhanh Nhưng có mặt ion Cu2+ dung dịch, nồng độ kẽm giảm pH tăng dần, giá trị pH định, nồng độ đồng tăng dần nồng độ ion kẽm dung dịch tăng tăng chậm so với khoảng pH trước Như vậy, hàm lượng kẽm dung dịch giảm pH tăng dần, đồng thời nồng độ đồng tăng dần, nồng độ kẽm dung dịch tăng theo Như vậy, nồng độ đồng tăng làm giảm thủy phân ion kẽm dung dịch 3.4 Ảnh hưởng pH tương tác kim loại nặng có thành phần giống quặng đến thủy phân tồn lưu điều kiện tương tự phong hóa Nghiên cứu thực với có mặt tất ion chính, tỷ lệ khối lượng kim loại tương tự mẫu quặng đồng mô tả phần 2.5.4, với pH biến thiên từ đến 11, thu kết bảng 3.16 hình 3.16 72 Bảng 3.16 Ảnh hưởng pH tương tác ion có thành phần, tỷ lệ tương tự quặng thủy phân ion lại pH 4, ion Cu2+ Fe3+ gần thủy phân hoàn toàn nên trình hấp phụ Fe(OH)3 trình cộng kết hidroxit xảy dễ dàng làm nồng độ ion dung dịch tiếp tục giảm Đối với ion Mn2+, Mn(OH)2 có tích số tan bé, khả hấp phụ ion Mn2+ Fe(OH)3 xảy yếu so với ion kim loại khác, chủ yếu trình cộng kết Vì vậy, nồng độ ion Mn2+ dung dịch có giảm chậm so với ion khác Đối với số ion kim loại mà hidroxit có tính lưỡng tính Cr(OH)3, Pb(OH)2, Zn(OH)2, môi trường có tính bazơ chúng bị hòa tan làm nồng độ ion kim loại tương ứng tăng nhẹ (crom kẽm tăng pH > 9, chì tăng pH > 8) Ta thấy có mặt đầy đủ ion tương tự quặng trình hòa tan hidroxit lưỡng tính xảy sớm Như vậy, pH tăng thủy phân ion kim loại xảy nhanh (nhất pH > 7), đồng thời có mặt ion đồng sắt ảnh hưởng đến cộng kết hidroxit hấp phụ của ion kim loại nặng vào Fe(OH)3 Khi kim loại nặng lắng đọng tồn lưu vị trí đó, làm giảm vận chuyển khuếch tán ion vào môi trường 75 KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu khả khả thủy phân ion kim loại nặng có mặt ion kim loại nặng Cu2+, Fe3+ điều kiện tương tự phong hóa, rút kết luận sau: Thủy phân ion kim loại nặng yếu tố ảnh hưởng tới vận chuyển tồn lưu kim loại nặng môi trường, yếu tố ảnh hưởng đến giải phóng kim loại vào môi trường nước nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường Nghiên cứu điều kiện có mặt ion sắt ion đồng thay đổi nồng độ ion kim loại nặng, ta thấy: Khi có mặt ion sắt, nồng độ ion kim loại nặng giảm nồng độ ion sắt lớn nồng độ ion lại dung dịch nhỏ khả hấp phụ cộng kết lớn Fe(OH)3 Fe3+ thủy phân Chì Crom hai kim loại bị hấp phụ mạnh nên nồng độ sắt ảnh hưởng nhiều đến nồng độ lại hai kim loại này, kim loại lại sắt có ảnh hưởng Đồng làm giảm nồng độ ion kim loại nặng dung dịch nên có ảnh hưởng đến nồng độ chúng dung dịch không rõ rệt sắt Cu(OH)2 Cu2+ thủy phân cộng kết yếu với hidroxit Sự giảm nồng độ ion kim loại nặng thủy phân hấp phụ hay cộng kết Như vậy, có mặt sắt đồng khả ion kim loại nặng tồn lưu chỗ nhiều hơn, làm ô nhiễm môi trường chỗ, giảm khả phát tán kim loại nặng vào môi trường Các kim loại loại chịu ảnh hưởng đồng sắt, tùy vào tính chất kim loại mà ảnh hưởng khác Mangan bị đồng sắt ảnh hưởng thủy phân xảy hơn, đồng thời khả hấp phụ Fe(OH)3 mangan không cao nên nồng độ ion mangan dung dịch giảm không đáng kể Một số kim loại mà 76 hidroxit có tính chất lưỡng tính Cr(OH)3, Pb(OH)2, Zn(OH)2 bị hòa tan pH tăng dần, có mặt ion Cu2+ Fe3+ trình hòa tan xảy chậm hơn, làm nồng độ ion tăng không đáng kể Trong trường hợp có mặt ion kim loại nặng với thành phần tỷ lệ tương tự quặng nồng độ kim loại nặng nước giảm nhanh hơn, khu vực khai thác quặng, kim loại nặng bị tồn lưu, giảm phát tán kim loại nặng vào môi trường, giảm ô nhiễm cho môi trường 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Doãn Văn Kiệt, Một số nguyên tố vi lượng thường gặp nước ảnh hưởng chúng, Đại học tây Bắc Đỗ Thị Vân Thanh – Trịnh Hân (2011), Khoáng vật học, nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Đào Thị Phương Diệp, Đỗ Văn Huê (2007), Giáo trình hóa học phân tích, Nhà xuất Đại học Sư phạm Đặng Trung Thuận (2000), Giáo trình địa hoá học, Đại học quốc gia Hà Nội Hồ Sĩ Giao, Mai Thế Toàn (2011), Những điểm nóng môi trường hoạt động khai thác mỏ Việt Nam, Hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ quốc tế 2010 Hoàng Nhâm(2001), Hoá học vô cơ, tập 2,3, Nhà xuất giáo dục Lâm Ngọc Thụ (2005), Cơ sở Hóa học phân tích, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thị Kim Dung (2011), Nghiên cứu trình ô nhiễm asen mangan nước tác động môi trường oxi hoá 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 loài Nghêu(Meretrixlyrata) xóm I-II, xã Nam Thịnh, huyện Tiền Hải, tỉnh Thái Bình, Khoá luận tốt nghiệp Đại học, Đại học dân lập Hải Phòng 10 Nguyễn Tinh Dung (1998), Hóa học phân tích II, Các phản ứng ion dung dịch nước, Nhà xuất Giáo dục 11 Phạm Ngọc Hồ-Đồng Kim Loan-Trịnh Thị Thanh (2010), Giáo trình sở môi trường nước, Nhà xuất giáo dục 78 12 Phạm Tích Xuân (2011), Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng bãi thải khai thác chế biến khoáng sản kim loại đến môi trường sức khỏe người đề xuất biện pháp giảm thiểu, Chương trình KHCN cấp nhà nước, Bộ Khoa học Công nghệ 13 Tuấn Nghĩa (2011), Kiểm soát ô nhiễm môi trường mỏ, Báo kinh tế đối ngoại 14 Trần Thị Bính, Phùng Tiến Đạt, Lê Viết Phùng, Phạm Văn Thường (1999), Hóa học Công nghệ Môi trường, Nhà xuất Giáo dục 15 Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (2008), Cơ sở Hoá học môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội 16 Trần Tuấn Anh (2010), Nghiên cứu thành phần kèm kiểu tụ khoáng kim loại kim loại quý có triển vọng miền Bắc Việt Nam nhằm nâng cao hiệu khái thác chế biến khoáng sản bảo vệ môi trường, Chương trình KHCN cấp nhà nước, Bộ Khoa học Công nghệ Tiếng Anh 17 Bates, M.N., Smith, A.H., and Hopenhayn-Rich, C (1992), Arsenic ingestion and internal cancers a review, Am.J.Epidemiol.135:462-476 18 Churl Gyu Lee,Hyo-Teak Chon, Myung Chae Jung (2011), “Heavy metal contamination in the vicinity of the Daduk Au-Ag-Pb-Zn mine in Korea”, Applied Geochemistry 16 (2011) 1377-1386 19 Cunningham, W.P and Saigo, B.W (2001), Environmental Science: A global concern 6thedt, McGraw-Hill Companies, Inc 20 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 79 21 Iyengar V, Nair p (2000), “Global outlook on nutrition and the environment: meeting the challenges of the next millennium”, Science Total Environmental; 249; 331-46 22 Jame W Moore, S Ramamoorthy (1984), Heavy metal in natural waters, Springer-Verlag Nework Berlin Heidelberg Tokyo 23 Lacatusu R, Rauta C, Carstea S, ghelase I (1996), “Soil-plant-man relationships in heavy metal polluted area in Romania”, Appl Geochem; 10:105-7 24 Liu H, Probst A, Liao B (2005), “Metal contamination of soils and crops affected by the Chenzhou lead/zinc mine spill” (Human China) science of the Total Environment 339:53-166 25 Manfred Felician Bitala (2008), Evaluation of heavy metals pollution in soil and plants ảccued from gold mining activities in Geita, Tanzana, University of Dar es Salaam 26 Montgomery CW (2003), Environment Geology, 6th edition McGraw-hill Companies, Inc., 1221 Aveneu of the Americans, New York 27 Moran, J.M, Morgan, M.D and Wiersma, J.H (1980), Introduction to environmental science, W.H.Freeman Company, Sanfrancisco 28 Paul Leslie Brown (1984), Studies on the hydrolysis of metal ions, University of Wollongong 29 Plunket E.R (1987), handbook of industrial toxicity, 3rd edition, Edward Amold Ltd, Victoria, Australia 30 Robert A Alberty (1968), Effect of pH and metal ion concentration on the Equilibrium hydrolysis of adenosine triphosphate to adenosine diphosphate, The journal of Biological chemistry 243, 1337 – 1343 80 31 Teng Yanguo, Ni Shijun, Jiao Pengcheng, Deng Jian, Zhang Chengjiang, and Wang Jinsheng, “Eco-Environmental Geochemistry ò heavy metal pollution in Dexing Mining Area”, Vol.23 No.4 Chinese journal of geochemistry 32 Tu’’rkdogan MK, Kilicel Fevzi, Kara Lazim, tuncer Ilyas, Uygan Ismail (2003), “Heavy metals in soil, vegetables aand fruits in the endemic upper gastrointestinal cancer region of Turkey”, Environ Toxicon Pharmacol; 13(3):175-9 33 UNEP, WWF, EPA, SEDESOL and VROM (1995), Mining support package: metallic Ores and Minerals, Proceedings of the fourth International Conference on environmental compliance and forcement, April 1996, Bankok Thailand 34 WHO, FAO and IAEA (1996), trace elements in human nutrition and health, WHO, Geneva 35 Williams, L.K and Langley, R.L, (2001), Environmental health secrets, Hanley and Belfus, Inc, Philadelphia 81 ... lưu, có ảnh hưởng to lớn đến môi trường sinh thái địa phương, ảnh hưởng đến sức khỏe người động thực vật Vì vậy, lựa chọn đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng số ion đến khả thủy phân tồn lưu kim loại nặng. .. độ ion kim loại nước, chuyển động ion mật độ ion tăng lên, số va chạm có hiệu tăng lên trình thủy phân xảy nhanh Độ pH có ảnh hưởng lớn đến thủy phân ion kim loại nặng Thông thường, pH cao, thủy. .. trường 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