Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Thị Hà Mai NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ ION ĐẾN KHẢ NĂNG THỦY PHÂN VÀ TỒN LƢU CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG CHÍNH CĨ TRONG QUẶNG ĐỒNG SINH QUYỀN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - NĂM 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Thị Hà Mai NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ ION ĐẾN KHẢ NĂNG THỦY PHÂN VÀ TỒN LƢU CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG CHÍNH CĨ TRONG QUẶNG ĐỒNG SINH QUYỀN Chun 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 - NĂM 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội trang bị kiến thức cho tơi suốt q trình học tập Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến PGS TS Trần Hồng Cơn, tận tình hướng dẫn suốt thời gian thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô, anh chị, bạn làm việc Bộ mơn Hóa môi trường giúp đỡ việc thu thập, tìm tài liệu, tạo điều kiện thuận lợi trình nghiên cứu, cho tơi lời khun q giá để luận văn hồn thiện Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn cha mẹ, anh chị em gia đình, bạn bè ln sát cánh hỗ trợ động viên vật chất lẫn tinh thần để tơi tồn tâm, tồn ý cho công việc Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 26 tháng 12 năm 2014 Học viên Vũ Thị Hà Mai MỤC LỤC Lời cảm ơn Danh mục bảng Danh mục hình Mở đầu Chƣơng 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 1.1.2 Trữ lượng quặng đồng sunfua mỏ đồng Sinh Quyền 1.1.3 Một số loại quặng đồng sunfua 1.1.4 Các quy trình khai thác quặng Việt Nam 1.2 Nguy ô nhiễm kim loại nặng bãi thải khai thác chế biến khoáng sản 13 1.2.1 Nguồn gây ô nhiễm 13 1.2.2 Con đường phát tán kim loại nặng chất độc hại vào mơi trường 15 1.3 Tình trạng ô nhiễm khu vực khai thác quặng Việt Nam 16 1.3.1 Tại mỏ quặng Việt Nam 16 1.3.2 Tại khu vực mỏ đồng Sinh Quyền – Lào Cai 18 1.4 Q trình phong hóa quặng sunfua 19 1.4.1 Phong hóa vật lý 19 1.4.2 Phong hóa hóa học 21 1.4.3 Phong hóa sinh học 24 1.5 Các trình sau phong hóa quặng sunfua 24 1.5.1 Quá trình kết tủa 25 1.5.2 Quá trình tạo phức 26 1.5.3 Quá trình thủy phân 26 1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân tạo kết tủa 27 1.6 Ảnh hưởng kim loại nặng đến thể sống người 28 1.6.1 Sắt 28 1.6.2 Cadmi 29 1.6.3 Chì 30 1.6.4 Coban 31 1.6.5 Crom 32 1.6.6 Đồng 33 1.6.7 Kẽm 34 1.6.8 Mangan 35 1.6.9 Niken 36 Chƣơng THỰC NGHIỆM 2.1 Đối tượng nghiên cứu 37 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 37 2.3 Phương pháp nghiên cứu 37 2.4 Danh mục hoá chất thiết bị cần thiết cho nghiên cứu 38 2.5 Thực nghiệm 41 2.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH tới thủy phân kim loại nặng có quặng 41 2.5.2 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân kim loại nặng 42 2.5.3 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân kim loại nặng 43 2.5.4 Ảnh hưởng pH tương tác kim loại nặng có thành phần giống quặng thủy phân điều kiện tương tự phong hóa 44 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH tới thủy phân kim loại nặng có quặng 45 3.2 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân kim loại nặng 50 3.3 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+đối với thủy phân kim loại nặng 61 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 72 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng 2.1.a Bảng tích số tan số hidroxit kim loại nặng có quặng đồng Danh mục hố chất cần thiết cho nghiên cứu Bảng 2.1.b Danh mục hoá chất cần thiết cho nghiên cứu Bảng 2.2 Danh mục thiết bị cần thiết cho nghiên cứu Bảng 2.3 Tỷ lệ kim loại quặng Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Kết nồng độ ion kim loại lại sau thủy phân pH thay đổi Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Pb2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Co2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Ni2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Cr3+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Mn2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Cd2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+đối với thủy phân Zn2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Pb2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Co2+ Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Bảng 3.16 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Ni2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Mn2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cr3+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cd2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Zn2+ Ảnh hưởng pH tương tác ion có thành phần, tỷ lệ tương tự quặng thủy phân ion cịn lại DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH Hình 3.2 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Pb2+ Hình 3.3 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Co2+ Hình 3.4 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Ni2+ Hình 3.5 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Cr3+ Hình 3.6 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Mn2+ Hình 3.7 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Cd2+ Hình 3.8 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+đối với thủy phân Zn2+ Hình 3.9 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Pb2+ Hình 3.10 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Co2+ Hình 3.11 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Ni2+ Hình 3.12 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Mn2+ Hình 3.13 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cr3+ Hình 3.14 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Cd2+ Hình 3.15 Ảnh hưởng pH nồng độ ion Cu2+ thủy phân Zn2+ Hình 3.16 Ảnh hưởng pH tương tác ion có thành phần, tỷ lệ tương tự quặng thủy phân ion lại 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 mơi 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 khơng khí xâm nhập vào thể người thơng qua đường tiêu hóa hơ hấp, dẫn đến nhiễm độc Đa số kim loại nặng với đặc tính bền vững mơi 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 cịn thơ sơ, lạc hậu, quy trình khai thác phần lớn theo thủ cơng, chưa đảm bảo quy định bảo vệ môi trường nên sau lấy phần quặng giàu kim loại cần khai thác bỏ tồn 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 ... Mai NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ ION ĐẾN KHẢ NĂNG THỦY PHÂN VÀ TỒN LƢU CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG CHÍNH CĨ TRONG QUẶNG ĐỒNG SINH QUYỀN Chun ngành : Hóa mơi trường Mã số : 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ... nồng độ ion kim loại lại sau thủy phân pH thay đổi Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Pb2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Co2+ Ảnh hưởng pH nồng độ ion Fe3+ thủy phân Ni2+ Ảnh hưởng. ..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