Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy xyanua trong nước sử dụng hệ xúc tác đồng thể h2o2 cu2+

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Sư Phạm Độc lập – Tự – Hạnh phúc Khoa Hóa NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: ĐOÀN THỊ HỒNG ĐIỆP Lớp: 08CHP (Cử nhân hóa Phân tích – Mơi trường) Tên đề tài: “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy xyanua nước sử dụng hệ xúc tác đồng thể H2O2/Cu2+” Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ thiết bị: Nguyên liệu, hóa chất: - NaCN ( Mecrk) - NaOH (Trung Quốc) - AgNO3 (Trung Quốc) - K2Cr2O45% (Trung Quốc) - 5-(4-dimetylaminobenzyliden) rôdamin (Úc) - CuSO4 5H2O (Trung Quốc) - H2O2 30% (Việt Nam) - Chất chuẩn NaCl (Trung Quốc) - HCl đặc (Trung Quốc) - NH4OH 25%, NH4Cl (Trung Quốc) - CH3COOH, CH3COONa (Trung Quốc) - Nước cất lần - Một số hóa chất cần thiết khác Dụng cụ: - Pipet 25ml, 20ml, 10ml, 5ml, 2ml, 1ml - Bình định mức 1000ml, 500ml, 250ml, 100ml - Cốc thủy tinh 200ml - Buret 10ml - Bình tam giác 250ml - Đũa thủy tinh Máy móc, thiết bị: - Máy đo pH Meter (JANWAY) - Cân kỹ thuật PLS310-3 với độ xác d=0.001g Nội dung nghiên cứu - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy xyanua nước - Độ chuyển hóa trình phân hủy xyanua theo dõi phương pháp chuẩn độ dùng AgNO3 với thị 5-(4-dimetylaminobenzyliden) rôdamin Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vững Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành : 15/05/2012 Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS Lê Tự Hải TS Bùi Xuân Vững Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa vào ngày …tháng…năm 2012 Kết điểm đánh giá: Ngày… , tháng…., năm 2012 Chủ tịch hội đồng (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 4.3 Phương pháp xử lý số liệu Kết cấu đề tài Đóng góp đề tài .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan xyanua 1.1.1 Tính chất lý học số hợp chất xyanua 1.1.2 Tính chất hố học 1.1.3 Độc tính axit xyanhydric xyanua tan .8 1.1.4 Ứng dụng axit xyanhydric xyanua tan 1.2 Các phương pháp phát xác định hàm lượng xyanua .9 1.2.1 Phương pháp định tính 1.2.2 Phương pháp định lượng 10 1.2.2.1 Phương pháp chuẩn độ iot 10 1.2.2.2 Phương pháp chuẩn độ bạc nitrat không dùng thị 10 1.2.2.3 Phương pháp chuẩn độ bạc nitrat dùng chất thị 10 1.2.2.3 Phương pháp trắc quang với hàm lượng pyridin/axit bactituric 11 1.2.2.4 Phương pháp phân tích dòng chảy liên tục 11 1.2.2.5 Phương pháp chuẩn độ dùng hiệu ứng Tyndall 11 1.3 Xyanua loại nước thải 11 1.3.1 Xyanua nước thải khai thác vàng 11 1.3.2 Xyanua nước thải công nghiệp mạ .11 1.4 Các phương pháp xử lý nước thải chứa xyanua 12 1.4.1 Phương pháp oxy hoá: 12 1.4.1.1 Oxy hố khí Clo, nước giaven hay clorua vôi .12 1.4.1.2 Oxy hoá ClO2 13 1.4.1.3 Oxy hoá ozon .13 1.4.1.4 Oxy hoá hydroperoxyt (H2O2) .13 1.4.1.5 Oxy hoá hydroperoxyt natrihypoclorit H2O2 + NaOCl 14 1.4.1.6 Oxy hoá H2O2 + HCHO (focmandehyt) 14 1.4.1.7 Oxy hoá KMnO4 14 1.4.1.8 Oxy hố oxy khơng khí than hoạt tính có CuSO4 14 1.4.2 Phương pháp điện phân 15 1.4.2.1 Điện phân dung dịch chứa CN- 15 1.4.2.2 Điện phân dung dịch chứa CN - có thêm NaCl (3-5%) 15 1.4.3 Phương pháp tạo phức kết tủa .15 1.5 Nước thải công nghiệp biện pháp xử lý 16 1.5.1 Giới thiệu chung .16 1.5.2 Tính chất nước thải 16 1.5.3 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp .20 1.5.3.1 Phương pháp xử lý học 20 1.5.3.2 Phương pháp xử lý hóa học 21 1.5.3.3 Phương pháp xử lý hóa lý 21 1.5.3.4 Phương pháp xử lý sinh học 22 1.6 Phương pháp phân hủy xyanua dùng hệ xúc tác đồng thể H2O2/Cu2+ .23 1.7 Phương pháp xác định hàm lượng xyanua 24 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 25 2.1 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 25 2.1.1 Dụng cụ 25 2.1.2 Máy móc, thiết bị .25 2.1.3 Hóa chất 26 2.1.4 Chuẩn bị mẫu giả dung dịch cần thiết 26 2.1.4.1 Mẫu giả CN- 26 2.1.4.2 Dung dịch dùng cho phản ứng phân hủy xyanua .27 2.1.4.3 Dung dịch dùng để xác định hàm lượng xyanua 27 2.2 Xác định độ chuyển hóa xyanua phương pháp chuẩn độ bạc nitrat 27 2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm 28 2.4 Các thí nghiệm khảo sát .28 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng nờng độ H2O2 đến q trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu2+ .28 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng nờng độ H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ 29 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua 29 2.4.4 Khảo sát sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua 29 2.5 Xử lý xyanua mẫu nước thải khai thác vàng 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu2+ .32 3.2 Kết khảo sát sát ảnh hưởng H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ .34 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua 35 3.4 Kết khảo sát sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua 37 3.5 Kết phân hủy xyanua mẫu nước thải khai thác vàng 38 KẾT LUẬN 40 KIẾN NGHỊ .40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1 Tính chất nước thải 16 Bảng 3.2 Nồng độ CN- còn lại sau q trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu2+ .32 Bảng 3.3 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu 2+ 33 Bảng 3.4 Nồng độ CN- còn lại sau q trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ 34 Bảng 3.5 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu 2+ 34 Bảng 3.6 Nồng độ CN- còn lại sau trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua 35 Bảng 3.7 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua 36 Bảng 3.8 Nồng độ CN- còn lại sau q trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua 37 Bảng 3.9 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua 37 Bảng 3.10 Hiệu suất phân hủy mẫu nước thải khai thác vàng 38 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1 Máy đo pH Meter (JANWAY) 26 Hình 3.2 Diễn biễn mẫu trình xử lý 31 Hình 3.3 Mẫu nước thải khai thác vàng trước xử lý sau xử lý (từ trái sang) 31 Hình 3.4 Màu dung dịch lần lượt : Trước thêm thị, sau thêm thị sau chuẩn độ bạc nitrat 32 Hình 3.5 Đờ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu2+ 33 Hình 3.6 Đờ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ 35 Hình 3.7 Đờ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua .36 Hình 3.8 Đờ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua 38 Hình 3.9 Đờ thị biễu diễn kết quả phân hủy xyanua mẫu nước thải khai thác vàng 39 LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ơ nhiễm mơi trường nói chung tình trạng ô nhiễm môi trường nước thải công nghiệp nói riêng vấn đề quan trọng đặt cho nhiều quốc gia Cùng với phát triển công nghiệp, môi trường ngày phải tiếp nhận nhiều yếu tố độc hại Xyanua thành phần gây ô nhiễm trầm trọng nước thải công nghiệp mạ vàng, bạc, đồng, kim loại khác đặc biệt công nghiệp khai thác vàng - lấy vàng phương pháp xyanua hoá, vấn đề quan tâm toàn xã hội Trong cơng nghiệp khai thác vàng, sau hồn ngun vàng, bạc, nước thải có chứa CN - tự dư thừa xyanua tồn phức kim loại Zn(CN) 42-, Cu(CN)42- Thực tế lượng CN - tự cịn nhiều q trình hồ tách Au, Ag tiêu tốn khoảng 30% lượng CN - ban đầu đưa vào hoà tách [2] Vậy dung dịch thải lỏng cịn tới 70% xyanua, thải mơi trường nguy hiểm Trong cơng nghiệp mạ điện, xyanua chiếm hàm lượng lớn nước thải Do đó, xử lý xyanua cần thiết Nghiên cứu xử lý xyanua nước thải nhà khoa học Việt Nam giới nghiên cứu với nhiều phương pháp xử lý khác Tuy nhiên phương pháp có mặt hạn chế định Xyanua dễ bị phân huỷ thành chất không độc tác nhân hố học Vì vậy, dùng biện pháp hoá học xử lý chất độc xyanua đơn giản, rẻ tiền dễ thực Phương pháp oxy hóa xyanua dùng hệ xúc tác đồng thể H 2O2/Cu2+ phương pháp phân hủy xyanua đạt hiệu cao Phương pháp oxy hóa có tính ưu việt chỗ H2O2 muối đồng tương đối rẽ có sẵn, đồng thời khơng độc hại dễ vận chuyển Việc tạo hợp chất trung gian xyanua với xúc tác Cu2+ làm cho trình phân hủy xuanua diễn nhanh hơn, đồng thời lượng H2O2 cần thiết cho q trình xử lý Với lý trên, em chọn đề tài: “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy xyanua nước sử dụng hệ xúc tác đồng thể H2O2/Cu2+” với mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc xử lý nước thải chứa xyanua nước ta 2 Mục tiêu nghiên cứu Tìm thơng số tối ưu để q trình phân hủy xyanua đạt hiệu cao hệ xúc tác đồng thể H2O2/Cu2+ Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Các mẫu nước thải tự tạo chứa xyanua Mẫu nước thải công nghiệp khai thác vàng chứa xyanua lấy xã Phước Hiệp huyện Phước Sơn tỉnh Quảng Nam 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài thực phịng thí nghiệm trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Phân tích tởng hợp lý thuyết: Nghiên cứu sở khoa học đề tài - Nghiên cứu tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài - Trao đổi với giáo viên hướng dẫn 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Phương pháp phân hủy xyanua: Phương pháp oxy hóa dùng hệ xúc tác đồng thể H2O2/Cu2+[5] - Phương pháp phân tích: Phương pháp chuẩn độ bạc nitrat với thị 5-(4dimetylaminobenzyliden) rôdamin [3] 4.3 Phương pháp xử lý số liệu Xử lý số liệu phương pháp thống kê với phần mềm ứng dụng Microsoft Excel Kết cấu của đề tài Nội dung đề tài trình bày chương: Chương Tởng quan Phần trình bày về: - Tởng quan Xyanua - Các phương pháp phát xác định hàm lượng xyanua 27 - Dung dịch NaCN 200ppm: Cân xác 0.377g NaCN hịa tan vào 1000ml NaOH 0.01M ta thu dung dịch xyanua có nồng độ 200ppm 2.1.4.2 Dung dịch dùng cho phản ứng phân hủy xyanua - Dung dịch Cu2+150mg/l: Cân xác 0.586g CuSO4.5H2O hòa tan vào 1000ml nước cất - Dung dịch dùng để hiệu chỉnh pH:  Dung dịch đệm amoni NH4Cl/NH4OH (pH=10.07): Cân xác 10g NH4Cl, hịa tan nước cất, thêm 50 ml dung dịch NH4OH 25% thêm nước cất đến 500ml  Dung dịch đệm axetat CH3COOH/CH3COONa (pH=4.75): Cân xác 1.025g CH3COOH, hịa tan nước cất, thêm 0.7 ml dung dịch NH4OH 25% thêm nước cất đến 250ml 2.1.4.3 Dung dịch dùng để xác định hàm lượng xyanua - Dung dịch chất thị 5-(4-dimetylaminobenzyliden) rơdamin: Cân xác 0.02g 5-(4-dimetylaminobenzyliden) rơdamin hịa tan 100ml axeton - Dung dịch AgNO3 0.02M: Cân xác 0.372g AgNO3 hịa tan vào 1000ml nước cất Dung dịch đựng chai sẫm AgNO3 dễ bị phân hủy 2.2 Xác định độ chuyển hóa của xyanua bằng phương pháp chuẩn độ bạc nitrat Lượng xyanua lại sau xử lý xác định phương pháp chuẩn độ bạc nitrat với thị 5-(4-dimetylaminobenzyliden) rôdamin Chuẩn độ lượng mẫu bình hấp thu với dung dịch bạc nitrat, dư ion bạc tạo bạc phức chất có màu đỏ với 5-(4-dimetylaminobenzyliden) rodamin Cách tiến hành: Hút 30ml mẫu vào bình tam giác 250ml, thêm 0.1ml dung dịch thị Chuẩn độ đến dung dịch đổi màu từ vàng sang đỏ Ghi thể tích bạc nitrat tiêu tốn Tính tốn kết quả: 1ml AgNO3 0.02M tương đương với 1mg CN-: mCN  (mg )  CAgNO3 VAgNO3   MCN  1000  0.02   26 1000  103 28 Nồng độ xyanua sau xử lý thời điểm t (ppm): Ct = Hiệu suất phân hủy (%): H = 100  ( 1VAgNO3 (ml ) V1 1000 Ct 100) C0 Trong đó: - V1: thể tích mẫu mang chuẩn độ (ml) - Ct: Nồng độ mẫu sau xử lý thời điểm t (ppm) - C0: nồng độ mẫu trước xử lý (ppm) 2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm tiến hành theo bước sau: - Pha chế dung dịch cần thiết phục vụ nghiên cứu theo yêu cầu - Lấy mẫu để xác định hàm lượng xyanua ban đầu trước xử lý - Lượng Cu2+ H2O2 cho vào phụ thuộc vào trường hợp khảo sát yếu tố ảnh hưởng - Thời gian tính theo yêu cầu - Mẫu thật lấy bảo quản theo yêu cầu Qua thí nghiệm khảo sát, dựa vào thơng số tối ưu ta tiến hành xử lý mẫu thật - Sau khoảng thời gian xác định, lấy 30ml dung dịch mẫu cho vào bình tam giác đem chuẩn độ Thêm vài giọt NaOH 0.01M, 0.1ml chất thị, chuẩn độ AgNO3 0.02M Lắc đến đởi màu từ vàng sang đỏ Ghi thể tích AgNO3 tiêu tốn 2.4 Các thí nghiệm khảo sát 2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu2+ - Nồng độ ban đầu CN- ([mẫu CN-]0): 96 ppm  lấy 120ml dung dịch mẫu có nồng độ 200ppm - pH = 9.5 - Nồng độ Cu2+ 10.8 mg/l  lấy 15ml dung dịch Cu2+ 150 mg/l - Lượng H2O2 30% thay đổi lần lượt: 0.12ml, 0.24ml, 0.36ml, 0.48ml, 0.6ml - Định mức bình định mức 250ml 29 - Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo hàm lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ - Nồng độ ban đầu CN- ([mẫu CN-]0): 96 ppm  lấy 120ml dung dịch mẫu có nồng độ 200ppm - pH = 9.5 - Lượng H2O2 30% thay đổi lần lượt: 0.12ml, 0.24ml, 0.36ml, 0.48ml, 0.6ml - Định mức bình định mức 250ml - Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo hàm lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua - Nồng độ ban đầu CN- ([mẫu CN-]0): 96 ppm  lấy 120ml dung dịch mẫu có nồng độ 200ppm - pH = 9.5 - Lượng H2O2 30% : chọn mục 2.4.1 - Nồng độ Cu2+ thay đổi 3.6mg/l, 5.4mg/l, 7.2mg/l, 9mg/l, 10.8mg/l  thể tích Cu2+ 150mg/l thay đởi 6ml, 9ml, 12ml, 15ml, 18ml - Định mức bình định mức 250ml - Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo hàm lượng CN- lại phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút 2.4.4 Khảo sát sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua - Nồng độ ban đầu CN- ([mẫu CN-]0): 96 ppm  lấy 120ml dung dịch mẫu có nồng độ 200ppm - Lượng H2O2 30% : chọn mục 2.4.1 - Nồng độ Cu2+ chọn mục 2.4.3 - pH thay đổi 8.5, 9.5,10.5 Để thay đởi pH ta nhỏ từ từ dung dịch HCl 0.01M NaOH 0.01M vào mẫu - Định mức bình định mức 250ml 30 - Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút 2.5 Xử lý xyanua mẫu nước thải khai thác vàng - Nồng độ ban đầu CN- ([mẫu CN-]0): 645ppm  lấy 10ml dung dịch mẫu có nồng độ 12900ppm - Lượng H2O2 30% : chọn mục 2.4.1 nhân với tỉ lệ 645:96 - Nồng độ Cu2+ chọn mục 2.4.3 nhân với tỉ lệ 645:96 - pH chọn mục 2.4.3 - Định mức bình định mức 250ml - Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút 31 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 3.2 Diễn biễn mẫu trình xử lý Hình 3.3 Mẫu nước thải khai thác vàng trước xử lý sau xử lý (từ trái sang) 32 Hình 3.4 Màu dung dịch lần lượt : Trước thêm thị, sau thêm thị sau chuẩn độ bạc nitrat 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng của H2O2 đến trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu2+ Các thí nghiệm tiến hành với 120ml CN- nồng độ 200mg/l, điều chỉnh PH dung dịch 9.5 Thêm 18ml Cu 2+ 150mg/l, lượng H2O2 30% thay đổi 0.12ml, 0.24ml, 0.36ml, 0.48ml, 0.6ml Định mức bình định mức 250ml Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút Bảng 3.2 Nờng độ CN- còn lại sau q trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến q trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu 2+ V H2O2 0.12 0.24 0.36 0.48 0.6 phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 60,77 59,39 53,87 48,34 41,44 34,53 58,01 55,24 46,96 34,53 27,62 13,81 55,25 41,44 23,48 8,29 4,144 2,76 46,96 22,10 8,29 4,14 2,76 1,38 26,24 16,57 5,52 2,76 0 33 Bảng 3.3 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến q trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu 2+ V H2O2 phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 0.12 36.69 38.13 43.89 49.64 56.84 64.03 0.24 39.52 42.4 51.04 64.00 71.20 85.60 0.36 42.35 56.76 75.50 91.35 95.68 97.12 0.48 50.96 76.92 91.34 95.67 97.11 98.56 0.6 72.57 82.67 94.22 97.11 100 100 Hình 3.5 Đờ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua có xúc tác Cu2+ Kết hình 3.5 cho thấy tăng lượng H2O2 hiệu suất phân hủy xyanua tăng lên thời gian Tại giá trị thể tích H2O2 30% 0.48ml hiệu suất phân hủy có cao khơng đạt 100% Hiệu suất phân hủy đạt 100% thời gian 40 phút thể tích H2O2 30% thêm vào 0.6ml, pH=9.5, 18ml Cu2+150mg/l Điều giải thích H2O2 chất oxy hóa mạnh nên phản ứng phân hủy diễn nhanh Tuy nhiên thêm nhiều lượng H2O2 nhiều phản ứng xãy nhanh tốn hóa chất, ảnh hưởng đến chi phí sản xuất Do 34 để tiết kiệm hóa chất đỏ tốn cơng việc xử lý H2O2 ta chọn thể tích H2O2 phù hợp nghiên cứu 0.6ml H2O2 30% 3.2 Kết khảo sát sát ảnh hưởng của H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ Các thí nghiệm tiến hành với 120ml CN- nồng độ 200mg/l, điều chỉnh PH dung dịch 9.5 Thêm lượng H 2O2 30% thay đổi 0.12ml, 0.24ml, 0.36ml, 0.48ml, 0.6ml Định mức bình định mức 250ml Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút Bảng 3.4 Nờng độ CN- còn lại sau q trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ V H2O2 0.12 0.24 0.36 0.48 0.6 phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 90,09 86,49 84,08 81,68 79,28 76,88 84,08 81,68 79,28 76,88 75,68 72,07 82,88 80,48 76,88 75,68 70,87 69,67 81,68 78,08 75,68 69,67 67,27 63,66 79,28 72,07 67,27 62,46 57,66 54,05 Bảng 3.5 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến q trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ V H2O2 phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 0.12 6.16 9.91 12.41 14.92 17.42 19.92 0.24 12.33 14.83 17.34 19.84 21.09 24.85 0.36 13.49 16.00 19.76 21.01 26.03 27.28 0.48 14.66 18.43 20.94 27.21 29.72 33.49 0.6 17.09 24.63 29.65 34.68 39.70 43.47 35 Hình 3.6 Đờ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ Kết hình 3.6 cho thấy tăng lượng H2O2 hiệu suất phân hủy tăng tăng chậm Hiệu suất phân hủy cao 43.47% sau 48 phút xử lý Điều chứng tỏ khơng có mặt xúc tác Cu2+ hiệu suất phản ứng phân hủy giảm nhiều so với có mặt xúc tác Cu2+ cho thấy tầm quan trọng Cu2+ xử lý nước thải chứa xyanua 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng của xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua Các thí nghiệm tiến hành với 120ml CN- nồng độ 200mg/l, điều chỉnh PH dung dịch 9.5 Thêm 0.6ml H2O2 30%, thể tích Cu2+ 150mg/l thay đổi 3ml, 6ml, 9ml, 12ml, 15ml, 18ml Định mức bình định mức 250ml Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút Bảng 3.6 Nồng độ CN- còn lại sau trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua V Cu 2 12 15 18 phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 70,89 50,64 44,31 20,25 17,72 7,59 62,03 40,51 21,52 15,19 7,59 5,06 50,64 27,85 12,66 6,33 5,06 2,53 30,38 16,45 7,59 5,06 2,53 1,26 24,05 15,19 5,06 2,53 0 36 Bảng 3.7 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua V Cu 2 phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 26.15 47.25 53.84 78.90 81.54 92.09 33.85 56.80 77.05 83.80 91.90 94.60 12 44.75 69.61 86.19 93.09 94.475 97.24 15 66.10 81.64 91.53 94.35 97.18 98.59 18 72.59 82.68 94.23 97.11 100 100 Hình 3.7 Đờ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua Kết hình 3.7 cho thấy tăng hàm lượng xúc tác Cu 2+ hiệu suất phân hủy xyanua tăng nhanh Điều giả thích xúc tác Cu2+ làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng tạo phức với CN- bị phân hủy dễ dàng Tại giá trị thể tích Cu2+ 150mg/l 15ml hiệu suất phân hủy tăng nhanh đạt 98.59% sau 48 phút Với 18ml Cu2+ 150mg/l hiệu suất phân hủy đạt 100% sau 40 phút xử lý Tuy nhiên lượng Cu2+ bở sung vào cho q trình xử lý xyanua nhiều lượng Cu2+ nước thải cao và nguồn nước nơi tiếp nhận có nguy bị nhiễm Cu2+ Đây vấn đề đặt cho sở khai 37 thác vàng Để tiết kiệm hóa chất khơng gây ô nhiễm môi trường mà hiệu xử lý cao ta chọn thể tích Cu2+ 150mg/l cần dùng cho phản ứng tối ưu 18ml 3.4 Kết khảo sát sát ảnh hưởng của pH đến trình phân hủy xyanua Các thí nghiệm tiến hành với 120ml CN- nồng độ 200mg/l, thêm 0.6ml H2O2, 18ml dung dịch Cu2+ 150mg/l pH thay đổi 8.5, 9.5,10.5 Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút Định mức bình định mức 250ml Để thay đởi pH ta nhỏ từ từ dung dịch HCl 0.01M NaOH 0.01M vào mẫu nước thải Bảng 3.8 Nờng độ CN- còn lại sau q trình phân hủy (ppm) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua pH 8.5 9.5 10.5 phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 36,04 27,72 16,63 11,09 5,54 2,77 26,33 16,63 5,54 2,77 0 52,67 27,72 13,86 9,70 8,32 2,77 Bảng 3.9 Hiệu suất phân hủy xyanua (%) – Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua pH phút 16 phút 24 phút 32 phút 40 phút 48 phút 8.5 62.46 71.16 82.68 88.45 94.23 97.11 9.5 72.57 82.68 94.22 97.11 100 100 10.5 45.14 71.12 85.56 89.70 91.34 97.11 38 Hình 3.8 Đồ thị biễu diễn kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến trình phân hủy xyanua Qua hình 3.8 ta thấy pH=9.5 hiệu suất phản ứng phân hủy cao nhất, 100% sau 40 phút xử lý Tại giá trị pH xyanua dễ dàng tạo phức với Cu2+, làm giảm lượng hoạt hóa cho phản ứng phân hủy cho hiệu suất phân hủy cao 3.5 Kết phân hủy xyanua mẫu nước thải khai thác vàng Thí nghiệm tiến hành với 10ml nước thải nồng độ ban đầu 12900mg/l, thêm 4ml H2O2 30%, 121ml dung dịch Cu 2+ 150mg/l pH điều chỉnh 9.5 Định mức bình định mức 250ml Hút 30ml mẫu sau xử lý, đo lượng CN- lại sau phút, 16 phút, 24 phút, 32 phút, 40 phút, 48phút Bảng 3.10 Hiệu suất phân hủy mẫu nước thải khai thác vàng Thời gian phút 16 phút 24 phút 32 phút CN- sau xử lý 258 159.64 129 96.75 64.5 1.61 347 75.25 80 85 90 99.75 40 phút 48 phút (ppm) Hiệu suất xử lý (%) 39 Hình 3.9 Đờ thị biễu diễn kết quả phân hủy xyanua mẫu nước thải khai thác vàng Qua hình 3.5 cho thấy hiệu suất phân hủy đạt 99.75% sau 48phút, lượng CNcòn lại 1.61ppm Điều giải thích nước thải khai thác vàng chứa nhiều kim loại nặng lượng sunfua có quặng, ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý 40 KẾT LUẬN Đã khảo sát ảnh hưởng yếu tố H2O2, Cu2+, pH trình phân hủy xyanua nước Tác động chất xúc tác đồng, nồng độ H2O2 độ pH theo mức độ tỷ lệ phá hủy xyanua nghiên cứu Tốc độ phân hủy CN- tăng lên với tăng hàm lượng H2O2 có mặt khơng có mặt xúc tác Cu Xúc tác đồng thêm vào nâng cao tốc độ phân hủy xyanua mà làm giảm đáng kể liều lượng H 2O2 cần thiết để đạt nồng độ CN 100% nhiệt độ thường Điều kiện tốt cho việc xử lí nước thải là: pH=9.5, 18ml Cu2+ 150(mg/l)/120ml CN- 200mg/l, lượng H2O2 cần thiết để xử lý 0.6ml H2O2 30%/ 120ml CN-200mg/l, thời gian xử lý xyanua diễn nhanh khoảng 40 phút Khi tiến hành xử lý mẫu nước thải khai thác vàng hiệu xử lý 99.75% KIẾN NGHỊ Nghiên cứu khẳng định ưu tác nhân oxy hóa H2O2 xúc tác Cu2+ q trình xử lý nhiễm nước ta Ở nước ta, phương pháp người nghiên cứu Qua đề tài này, tơi có số kiến nghị sau: - Hệ xác tác đồng thể H2O2 /Cu2+ có chi phí thấp, dễ kiếm xử lý xyanua đạt hiệu cao, nên tiển khai vào xử lý nước thải - Chất xúc tác Cu2+ sau xử lý tồn dạng hydroxyt đồng cần có biện pháp để tách chúng khỏi dòng thải 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hoàng (2001), Kỹ thuật Môi trường, NXB KHKT HN [2] Quyết định Bộ Trưởng Bộ khoa học, công nghệ môi trường số 1971/1999/QĐ-BKH CNMT ngày 10 tháng 11 năm 1999 việc ban hành quy trình cơng nghệ tiêu hủy hặc tái sử dụng xyanua [3] TCVN 6181:1996 [4] Sổ tay hướng dẫn xử lý môi trường sản xuất tiểu thủ công nghiệp, Sở khoa học, công nghệ mơi trường thành phố Hồ Chí Minh [5] Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 14th Edition, method 4500-CN, 1975 [6] www.elsevier.com/locate/mineng [7] http://en.wikipedia.org/wiki/Cyanide [8] http://tailieu.vn [9] http://pubs.acs.org/doi/citedby/10.1021/ic50226a022 ... sát ảnh hưởng H2O2 đến trình phân hủy xyanua khơng có mặt xúc tác Cu2+ .34 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng xúc tác Cu2+ đến trình phân hủy xyanua 35 3.4 Kết khảo sát sát ảnh hưởng pH đến trình. .. cho q trình xử lý Với lý trên, em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy xyanua nước sử dụng hệ xúc tác đồng thể H2O2/ Cu2+? ?? với mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc xử lý nước. .. chứa xyanua nước ta 2 Mục tiêu nghiên cứu Tìm thơng số tối ưu để trình phân hủy xyanua đạt hiệu cao hệ xúc tác đồng thể H2O2/ Cu2+ Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Các mẫu nước