Lời mở đầu Phospho là một trong ba thành phần dinh dưỡng chính trong nông nghiệp nhưng đồng thời cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước. Nông nghiệp, công nghiệp và các họat động khác của con người là nguồn sinh ra phosphate trong tư nhiên. Để lọai bỏ phosphate từ nước thải đã có nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp được sử dụng bao gồm phương pháp sinh học, đồng kết tủa, hấp phụ và trao đổi ion. Trong những năm gần đây, người ta chú ý đến việc phát triển những chất hấp phụ có chi phí thấp và hiệu quả từ các chất thải công nghiệp. Nếu những chất hấp phụ có chi phí sản xuất thấp có thể phát triển sẽ góp phần giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường và sẽ có nhiều lợi ích về kinh tế. Bùn đỏ là chất thải được hình thành trong quá trình sản xuất alumina. Đây là vật liệu có tính kiềm cao pH=1012.5. Mỗi tấn alumina được sản xuất có khoảng 12 tấn bùn đỏ thải ra. Do có tính kiềm cao và sự có mặt của các hóa chất gây hại. Chất thải này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường cho nên việc xử lý bùn đỏ là một yêu cầu được đặt ra đối với nhà máy sản xuất alumina. Trong đề tài này chúng tôi khảo sát quá trình xử lý bùn đỏ thành vật liệu có khả năng hấp phụ ion phosphate trong nước. Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Chính đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn hoá vô cơ và ứng dụng, cùng các bạn sinh viên khoá 06 vô cơ cùng toàn thể các anh chị cao học đã hỗ trợ em trong thời gian hoàn thành khoá luận này. MỤC LỤC Lời mở đầu 2 Lời cảm ơn 3 MỤC LỤC 4 1. Tổng quan 8 1.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy hóa chất Tân Bình 8 1.2 Quặng Bauxit 8 1.3 Bauxit Việt Nam2 9 1.3.1 Điều kiện hình thành 9 1.3.2 Điều kiện tự nhiên 9 1.3.3 Địa hình 9 1.3.4 Cấu tạo vỏ phong hóa Bauxit Laterite: 10 1.3.4.1 Đá bazan tươi 10 1.3.4.2 Đới Sapolit 10 1.3.4.3 Đới Litoma 10 1.3.4.5 Đới thổ nhưỡng 11 1.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá kinh tế kĩ thuật các mỏ quặng 12 1.4 Công nghệ Bayer6,7,8 12 1.4.1 Sơ lược về phương pháp Bayer 12 1.4.2 Các khâu chủ yếu của quy trình Bayer 12 1.4.3 Họat động của quy trình Bayer 13 1.4.4 Sự biến đổi khoáng trong quá trình hòa tách alumin 15 1.4.4.1 Khoáng silic 15 1.4.4.2 Khoáng Titan 15 1.4.4.3 Khoáng sắt 15 1.4.4.4 Khoáng nhôm 16 1.4.5 Phuơng pháp xử lý bã thải ở nhà máy hóa chất Tân Bình 16 1.5 Bùn đỏ8 17 1.5.1 Bùn đỏ và xử lý bùn đỏ 17 1.5.2 Bản chất tự nhiên của bùn đỏ 17 1.5.2.1 Khái niệm: 17 1.5.2.2 Hợp chất hoá học của bùn đỏ 18 1.5.2.3 Hợp chất khoáng hoá của bùn đỏ 19 1.6 Các nghiên cứu ứng dụng của bùn đỏ4,5,9 19 1.7 Bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ : 22 1.7.1 Hấp phụ kim loại nặng(Pb, Zn, Cd) 22 1.7.2 Hấp phụ Arsen9 23 1.7.3 Hấp phụ anion:9 23 1.7.3.1 Hấp phụ phosphat 23 1.7.3.2 Hấp phụ florua: 26 1.7.3.3 Hấp phụ nitrat 26 2 Thực nghiệm: 29 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.3 Các phương pháp phân tích1,3 29 2.3.1 Xác định độ kiềm1 29 2.3.2 Xác phần trăm khối lượng oxit Fe2O3 và Al2O31 30 2.3.3 Để xác định hàm lượng P 30 2.3.3.1 Nguyên tắc–phương pháp Acid ascorbic: 30 2.3.3.2 Hóa chất pha thuốc thử: 30 2.3.3.3 Pha hỗn hợp thuốc thử: 31 2.3.3.4 Dựng đường chuẩn: 31 2.3.4 Xác định thành phần pha dùng phương pháp nhiễu xạ tia X 31 2.4 Chuẩn bị hóa chất 32 2.4.1 Dung dịch H2C2O4 0.05N 32 2.4.2 Dung dịch H2SO4 32 2.4.2.1 Dung dịch H2SO4 1:1 32 2.4.2.2 Dung dịch H2SO4 5N 32 2.4.2.3 Dung dịch EDTA 0.0100M 32 2.4.2.4 Dung dịch Zn2+ 0.01 M 32 2.4.2.5 Dung dịch Phospho nồng độ 100ppm 33 2.4.2.6 Dung dịch đệm pH=5 33 2.4.2.7 Dung dịch borat 0.0500N 33 2.4.2.8 Dung dịch acid HCl các nồng độ 0.25; 0.5; 1; 1.5; 2M 33 2.5 Xác định độ ẩm 33 2.6 Xác định độ kiềm 34 2.7 xác định hàm lượng Al2O3 và Fe2O3 35 2.7.1 Phương pháp phá mẫu 35 2.7.2 Tiến hành thí nghiệm 35 2.8 Khả năng hấp phụ của bùn đỏ thô 36 2.8 Điều chế mẫu 37 2.9. Phân tích nhiệt khối lượng và phân tích nhiệt vi sai. 37 2.10 Phân tích thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X: 38 2.11 Khảo sát đường đẳng nhiệt hấp phụ 39 2.11.1 Dựng đường chuẩn 41 2.11.2 kết quả thu được: 41 2.10 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện hoạt hóa đến khả năng hấp phụ phosphate của bùn đỏ 44 2.10.2 Ảnh hưởng nồng độ acid hoạt hoá đến tính hấp phụ 44 2.10.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến khả năng hấp phụ 45 2.10.3.1 Thí nghiệm 45 2.10.3.2 Pha hỗn hợp thuốc thử: 45 2.10.3.3 Dựng đường chuẩn: 46 2.10.4 Ảnh hưởng pH của môi trường đến khả năng hấp phụ 52 2.10.4.1 Thí nghiệm: 52 2.10.4.2 Dựng đường chuẩn 52 2.10.4.3 Kết quả hấp phụ: 53 3 Kết quả và biện luận: 54 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Danh mục hình vẽ: Hình 1: Quy trình sản xuất alumin theo phương phá Bayer…………………….15 Hình 2: Sơ đồ xử lý bả thải của nhà máy hóa chất Tân Bình………………... …17 Hình 3: Sơ đồ ứng dụng của bùn đỏ……………………………………………..21 Hình 4:Giản đồ phân ích nhiệt TG và DTA của mẫu bùn đỏ đã xử lý axit………39 Hình 5: Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu bùn đỏ xử lý ở các nhiệt độ khác nhau……………………………………………………………………………….40 Hình 6: Đồ thị đường chuẩn của đường đẳng nhiệt hấp phụ…………………………….41 Hình 7: Đường đẳng nhiệt hấp phụ………………………………………………………42 Hình 8: Đường đẳng nhiệt theo Langmuir……………………………………………….42 Hình 9: Đường đẳng nhiệt theo Freundlich……………………………………………....43 Hình 10: Đồ thị hấp phụ phosphat của các mẫu xử lý bằng acid…………………………44 Hình 11: Đồ thị đường chuẩn phospho khi khảo sát nhiệt độ nung………………………46 Hình 12: Đồ thị tổng hợp các mẫu 0.25M………………………………………………...47 Hình 13: Đồ thị tổng hợp các mẫu 0.5M…………………………………………………..48 Hình 14: Đồ thị tổng hợp các mẫu 1.0M…………………………………………………..49 Hình 15: Đồ thị tổng hợp các mẫu 1.5M…………………………………………………..50 Hình 16: Đồ thị tổng hợp các mẫu 2.0M…………………………………………………..51 Hình 17: Đồ thị đường chuẩn theo pH…………………………………………………….52 Hình 18: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của pH………………………………………………53
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN − KHOA HĨA BỘ MƠN HĨA VƠ CƠ & ỨNG DỤNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: ĐIỀU CHẾ CHẤT HẤP PHỤ PHOSPHAT TỪ BÙN ĐỎ CỦA NHÀ MÁY HĨA CHẤT TÂN BÌNH GVHD: TS NGUYỄN QUỐC CHÍNH SVTH: NGUYỄN TRẦN HỒNG CHÂU MSSV: 0614018 -2010- Lời mở đầu Phospho ba thành phần dinh dưỡng nơng nghiệp đồng thời nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước Nông nghiệp, công nghiệp họat động khác người nguồn sinh phosphate tư nhiên Để lọai bỏ phosphate từ nước thải có nhiều phương pháp áp dụng Các phương pháp sử dụng bao gồm phương pháp sinh học, đồng kết tủa, hấp phụ trao đổi ion Trong năm gần đây, người ta ý đến việc phát triển chất hấp phụ có chi phí thấp hiệu từ chất thải công nghiệp Nếu chất hấp phụ có chi phí sản xuất thấp phát triển góp phần giải vấn đề nhiễm mơi trường có nhiều lợi ích kinh tế Bùn đỏ chất thải hình thành trình sản xuất alumina Đây vật liệu có tính kiềm cao pH=10-12.5 Mỗi alumina sản xuất có khoảng 1-2 bùn đỏ thải Do có tính kiềm cao có mặt hóa chất gây hại Chất thải nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường việc xử lý bùn đỏ yêu cầu đặt nhà máy sản xuất alumina Trong đề tài chúng tơi khảo sát q trình xử lý bùn đỏ thành vật liệu có khả hấp phụ ion phosphate nước Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Chính tận tình hướng dẫn em hồn thành tốt khố luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô mơn hố vơ ứng dụng, bạn sinh viên khố 06 vơ tồn thể anh chị cao học hỗ trợ em thời gian hồn thành khố luận MỤC LỤC Danh mục hình vẽ: Hình 1: Quy trình sản xuất alumin theo phương phá Bayer…………………….15 Hình 2: Sơ đồ xử lý bả thải nhà máy hóa chất Tân Bình……………… …17 Hình 3: Sơ đồ ứng dụng bùn đỏ…………………………………………… 21 Hình 4:Giản đồ phân ích nhiệt TG DTA mẫu bùn đỏ xử lý axit………39 Hình 5: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bùn đỏ xử lý nhiệt độ khác nhau……………………………………………………………………………….40 Hình 6: Đồ thị đường chuẩn đường đẳng nhiệt hấp phụ…………………………….41 Hình 7: Đường đẳng nhiệt hấp phụ………………………………………………………42 Hình 8: Đường đẳng nhiệt theo Langmuir……………………………………………….42 Hình 9: Đường đẳng nhiệt theo Freundlich…………………………………………… 43 Hình 10: Đồ thị hấp phụ phosphat mẫu xử lý acid…………………………44 Hình 11: Đồ thị đường chuẩn phospho khảo sát nhiệt độ nung………………………46 Hình 12: Đồ thị tổng hợp mẫu 0.25M……………………………………………… 47 Hình 13: Đồ thị tổng hợp mẫu 0.5M………………………………………………… 48 Hình 14: Đồ thị tổng hợp mẫu 1.0M………………………………………………… 49 Hình 15: Đồ thị tổng hợp mẫu 1.5M………………………………………………… 50 Hình 16: Đồ thị tổng hợp mẫu 2.0M………………………………………………… 51 Hình 17: Đồ thị đường chuẩn theo pH…………………………………………………….52 Hình 18: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng pH………………………………………………53 Tổng quan 1.1 Giới thiệu sơ lược nhà máy hóa chất Tân Bình Nhà máy hóa chất Tân Bình xây dựng năm 1969 tư nhân Đài Loan Nhà máy sản xuất sản phẩm là: axit sulfuric, phèn đơn Năm 1973 nhà máy sản xuất thêm hyroxit nhôm Hiện nhà máy quản lý cơng ty hóa chất miền Nam 1.2 Quặng Bauxit Quặng Bauxit tìm thấy thành phố Baux pháp vào năm 1821 Và ngày với phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghiệp nhơm người ta tìm thấy quặng bauxit nhiều nơi giới Bảng Thành phần khống quặng Bauxit Khống Nhơm Sắt Silic Titan Thành phần khóang vật Diaspo Boehmit Gibsit Goethit Hemantit Ilmenit Titanomagnetit Thạch anh Kaolinit Quartz Rutil Anataz Ilmrnit Công thức hóa học AlOOH AlOOH Al(OH)3 α-FeOOH α-Fe2O3 FeTiO3 α-SiO2 Al2O3.2SiO2.2H2O TiO2 TiO2 FeTiO3 Ngồi cịn có ngun tố vi lượng khác như: Mg , Ca, V, Mn, Ni, Cr, Cu, Sn, Zn,Pb, Ga, Nb,… Các nguyên tố silic, sắt, titan thường có quặng Bauxit với hàm lượng đáng kể Silic nguyên tố có hại cho quy trình Bayer Silic tạo với nhơm mơi trường kiềm hợp chất alumosilicat tan dung dịch kiềm, làm giảm lượng nhôm làm lượng kiềm đáng kể Ở mức độ sắt có ảnh hưởng xấu đến việc sử dụng phương pháp Bayer, sắt Bauxit chủ yếu nằm khóang Geothit, khống có khả hấp phụ kiềm cao, làm tổn thất kiềm tăng chi phí cơng đoạn rửa bùn thải Nhìn bề ngịai Bauxit khác nhau, thơng thường Bauxit có màu đỏ, cứng Đơi gặp bauxit có màu trắng, vàng, xanh thẫm màu khác Màu đỏ chứng tỏ hàm lượng sắt oxit cao, hàm lượng sắt oxit thấp Bauxit có màu xám trắng Thơng thường thành phần hóa học Bauxit dao động giới hạn rộng, kể hàm lượng Al2O3 hàm lượng cấu tử khác Trong bauxit hàm lượng Al2O3 modul silic lớn chất lượng Bauxit tốt, bauxit lọai tốt hàm lượng Al2O3 khoảng 50% cao modul silic lớn 10 1.3 Bauxit Việt Nam[2] Giới thiệu quặng bauxit Laterit MNVN: Bauxit Miền Nam Việt Nam sản phẩm phong hóa Bazan tươi tuổi Plioxen -Pleistoxen (N2-Q1) 1.3.1 Điều kiện hình thành Q trình phong hóa tạo sản phẩm tàn dư có tỉ số hàm lượng Al 2O3/SiO2 đạt giá trị lớn Các sản phẩm tạo nên trình gọi sản phẩm Laterit Tùy thuộc vào thành phần đá mẹ tuổi tạo thành mà phân chia Laterit làm loại -Alferit -Ferit -Frosialit Vỏ phong hóa Laterit chứa tầng sản phẩm afferit giàu hyroxit nhôm tự do, phát triển gắn liền với q trình phong hóa đá Bazan tuổi Pliocen muộn - Pleistocen sớm N2-Q2 Trong thời kì tạo vỏ trái đất lọai đá mẹ khác có thành phần tạo vỏ với khoáng vật đặc trưng khác Trong vỏ Laterit chứa bauxit : Gibsit- Kaolinite, Gibsite- Kaolinite- Gothite, với Boehmite, Diaspore 1.3.2 Điều kiện tự nhiên Trong khu vực Đông Nam Á bazan kainozoi phân bố chủ yếu Việt Nam Do có khí hậu thuận lợi nên Việt Nam phát triển vỏ phong hóa lọai Việt Nam nằm khu vực nhiệt đới ẩm Có vị trí địa lý đặc biệt diện tích co hẹp kéo dài theo phương kinh tuyến, địa hình phức tạp lại chịu ảnh hưởng gió mùa đơng bắc gió mùa đơng nam nên Việt Nam có nhiều miền, nhiều vùng địa lý khác khí hậu, thủy văn, thảm thực vật Đối chiếu với đặc điểm khí hậu phong hóa Laterit giới, với tiêu chuẩn khí hậu phong hóa Laterit, ta thấy khí hậu vùng có lớp phủ bazan koinozoi Việt Nam thuận lợi cho q trình phong hóa Laterit 1.3.3 Địa hình -Bề mặt địa hình cổ phải tương đối phẳng với độ nghiên không o Và bề mặt bước đầu bị phân cắt mạng suối với vách sâu khoảng 01-15m -Độ cao tuyệt đối bề mặt bazan cổ vào lúc tạo Bauxit Laterite dao động khoảng từ vài chục tới 1000m -Vỏ phong hóa Laterite thường phân bố địa hình có vùng lượn sóng dạng bát úp, điều kiện trao đổi nước thuận lợi, mực nước ngầm sâu 1.3.4 Cấu tạo vỏ phong hóa Bauxit Laterite: Độ dày đới phong hoá thay đổi từ vài 3m đến 30-50m tùy thuộc vào đặc điểm tự nhiên vùng Bề dày lớp vỏ phong hóa Bauxite Laterite cao nguyên Bảo Lộc 8m, bề dày thành tạo Bauxite biến động từ 1.5-5.5m (trung bình 3.5m) 1.3.4.1 Đá bazan tươi chiều dày từ 0-10m Sự phong hóa yếu, bazan chủ yếu bị nứt vỡ học bị oxy hóa oxy khơng khí Oxit Al2O3 Fe2O3 FeO TiO2 SiO2 % khối lượng 14-17 4-6 4-7 1.8 49 1.3.4.2 Đới Sapolit Chiều dày 0-10m Đặc trưng phong hóa khóang sẫm màu chứa sắt : Olivin Pyroxen Trong q trình Laterite hóa hợp chất sắt hóa trị (II) chuyển thành hóa trị (III) bền vững Thành phần đới : Oxit % khối lượng Al2O3 18-2- Fe2O3 15-20 FeO 0.4-1.2 TiO2 - SiO2 46-53 Trong giai đọan phân hủy đá gốc tạo thành đới Litoma Na, Ca, Mg, K bị mang hầu hết (94.5- 99.5%) so với đá gốc Ở giai đọan Ca, Ni, Mn, Si bị di chuyển mạnh bị mang nhiều (61-90%) so với đá gốc, Cr, Mn bị mang hẳn Riêng Al, Fe, Ti, Zn khơng bị mang đi, mang đến 1.3.4.3 Đới Litoma Chiều dày 0-30m, chỗ thoát nước đới Litoma dày Oxit Al2O3 Fe2O3 FeO TiO2 SiO2 % khối lượng 28-35 21-23 1-4 30-35 Thành phần chủ yếu khoáng Kaolinite, Goethite Bên cạnh đó, cịn có lượng nhỏ Hematite Alumogoethite Phần đới xuất Gibbsite tạo thành lớp dày từ vài centimet đến vài mét 1.3.4.4 Đới Bauxite Chiều dày 0-13 m Khoáng vật chủ yếu đới Bauxite Gibbsite, Goethite, Alumogoethite, hemantite, Ilmennite Ngòai có lượng nhỏ khống Anatas, Rutile, Quartz, Kaolinite, Titanomanhetite,… Oxit Al2O3 Fe2O3 FeO TiO2 SiO2 % khối lượng 30-41 26-35 1.10-1.02 1-5 0.8-8.2 Khối lượng mang nguyên tố giảm hẳn: Na, K, Mg, Ca không bị mang đi, mang đến Si tiếp tục mang với cường độ giai đọan trước Lượng Fe, Ti, Zr giai đọan biến đổi nhỏ (6%) Al mang nhiều (160-200g/dm3) Như giai đọan Laterite đặc trưng chủ yếu magn Si mang đến Al tạo thành Gibbsite 1.3.4.5 Đới thổ nhưỡng Trong trình tạo thành đới thổ nhưỡng có tham gia vi sinh vật tác động vật chất hữu mà đặc điểm mang mang đến nguyên tố khác giai đọan phong hóa Oxit % khối lượng Al2O3 30,5 Fe2O3 27.4 FeO - TiO2 5.4 SiO2 15 Trong trình Si mang đến (192%) so với đới Al, Fe bị mang (45%) Ca, Mg, K mang đến với mức độ đáng kể Ở Việt Nam người ta tìm thấy quặng bauxit nhiều nơi như: Bảo Lộc, Di Linh, Tân Rai, Lâm Đồng,… với trữ lượng lớn Hàm lượng nguyên tố quặng Bauxit Laterit miền Nam Việt Nam: Al2O3=35-55%; SiO2=0.1-15%; Fe2O3=13-30%; TiO2=3.2-4.9% Hàm lượng khoáng vật: Gibsit=50-70%; Goethit hemantit=25-30%; Kaolinit=15% Bauxit Laterit miền nam Việt Nam thuộc lọai có hàm lượng sắt cao, có nhiều nguyên tố phụ như: Mg, Ca, Mn, K, Na, V, Ga, P,S, Cr, Zn, Ba với hàm lượng 10-5–10-1% Theo vài khảo sát cho thấy thành phần nguyên tố quặng Bauxit Laterit miền Nam Việt Nam sau: Các nghiên cứu thành phần hóa học thành phần khoáng vật học Bauxit Laterit miền nam Việt Nam cho thấy thích hợp với phương pháp Bayer 10 Hình 10: Đồ thị hấp phụ phosphat mẫu xử lý acid Nhận xét: Qua kết thu đươc ta thấy: Nhìn chung nồng độ acid để xử lý bùn đỏ cao khả hấp phụ bùn đỏ xử lý tốt Điều giải thích nồng độ acid cao khả hồ tan oxid sắt nhơm mẫu bùn đỏ nhiều Do đó, trung hòa NH3 tạo nhiều hyroxyt sắt nhơm Các Hydroxyt sinh có cấu trúc xốp có khả hấp phụ tốt chất dung dịch lên bề mặt hydroxyt Vì nồng độ acid cao khả hấp phụ tốt Kết thu phù hợp với dự đoán 2.13.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến khả hấp phụ 2.13.2.1 Thí nghiệm Cân 1g bùn đỏ điều chế cho vào erlen có nút nhám Thêm 100mL dung dịch Phospho nồng độ 100ppm (cân KH2PO4 0.439 becher 100mL hoà tan hoàn toàn nước cất sau định mức fiol 1000mL) Thêm tiếp 100mL dung dịch KCl nồng độ 0.1M Đem bình nhám lắc 8h Cứ cách 1h lấy mẫu cho vào ống ly tâm, ly tâm 20 phút cho lắng hết chất rắn Lấy dung dịch thu bỏ ống bi khoảng ngày cho lắng thêm Lấy dung dịch đem phân tích trắc quang 2.13.2.2 Pha hỗn hợp thuốc thử: Chuẩn bị hỗn hợp gồm 100 mL dung dịch H 2SO4 5N, 10mL dung dịch Potassium antimonyl tartrate, 30mL dung dịch Ammonium molybdate, 60mL dung dịch Acid ascorbic Lắc sau lần thêm dung dịch hóa chất vào Các hóa chất cần để nhiệt độ phịng trước chuẩn bị hỗn hợp thuốc thử Hỗn hợp ổn định Dung dịch có màu vàng nhạt, sậm màu pha lại dung dịch 43 2.13.2.3 Dựng đường chuẩn: Dãy chuẩn với hàm lượng Phospho từ 0.1–1.0mg/L Hút 0.0; 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 4.0; 5.0mL dung dịch Phospho 10µg/mL cho vào bình định mức 50mL Thêm 5mL hỗn hợp thuốc thử Định mức thành 50mL nước cất Đo màu bước sóng 880nm sau khoảng10 phút Đường chuẩn cho mẫu: Hình 11: Đồ thị đường chuẩn phospho khảo sát nhiệt độ nung Kết thu tính theo mg/g mẫu 0.25M: Thời gian(h) B-0.25-KN 2,09 2,12 2,27 2,27 2,42 2,45 2,60 2,88 B-0.25-400 2,55 2,88 3,26 3,62 4,38 4,73 6,00 6,51 B-0.25-500 2,34 2,58 2,93 3,43 3,79 4,35 5,04 5,29 B-0.25-600 2,62 2,83 2,88 3,01 3,71 3,55 3,81 3,84 Kết thu tính theo phần trăm mẫu 0.25M: Thời gian(h) B-0,25-KN B-0.25-400 B-0.25-500 B-0.25-600 20,9 25,5 23,4 26,2 21,2 28,8 25,8 28,3 22,7 32,6 29,3 28,8 22,7 36,2 34,3 30,1 24,2 43,8 37,9 37,1 24,5 47,3 43,5 35,5 26,0 60,0 50,4 38,1 28,8 65,1 52,9 38,4 44 Hình 12: Đồ thị tổng hợp mẫu 0.25M Kết thu tính theo mg/g mẫu 0.5M: Thời gian(h) B-0,5-KN B-0.5-400 B-0.5-500 B-0.5-600 2,28 1,78 2,51 1,99 2,49 1,81 2,77 2,11 2,81 1,96 2,90 2,22 3,20 2,08 3,22 2,34 3,55 2,40 3,42 2,40 4,23 3,54 3,61 2,55 4,85 3,64 3,76 2,87 5,05 3,72 3,76 Kết thu tính theo phần trăm hấp phụ mẫu 0.5M: Thời gian(h) B-0.5-KN B-0.5-400 B-0.5-500 B-0.5-600 22,8 17,8 25,1 19,9 24,9 18,1 27,7 21,1 28,1 19,6 29,0 22,2 32,0 20,8 32,2 23,4 35,5 24,0 34,2 24,0 42,3 35,4 36,1 25,5 48,5 36,4 37,6 28,7 50,5 37,2 37,6 45 Hình 13: Đồ thị tổng hợp mẫu 0.5M Kết thu tính theo mg/g mẫu 1.0M: Thời gian(h) B-1.0-KN B-1.0-400 B-1.0-500 B-1.0-600 4,05 2,61 2,96 2,58 4,64 3,11 2,96 2,67 5,11 3,61 3,14 2,87 5,42 3,96 3,37 3,29 6,00 4,26 3,84 6,85 4,70 3,89 7,28 5,70 4,15 4,38 4,70 4,26 Kết thu tính theo phần trăm hấp phụ mẫu 1.0M Thời gian(h) B-1.0-KN B-1.0-400 40,5 46,4 51,1 54,2 60,0 68,5 72,8 25,8 26,7 28,7 32,9 43,8 47,0 46 B-1.0-500 26,1 31,1 36,1 39,6 42,6 47,0 57,0 B-1.0-600 29,6 29,6 31,4 33,7 38,4 38,9 41,5 42,6 Hình 14: Đồ thị tổng hợp mẫu 1.0M Kết thu tính theo mg/g mẫu 1.5M: Thời gian(h) B-1.5-KN 2,05 2,19 2,28 2,34 2,61 3,99 3,99 4,35 B-1.5-400 3,31 3,79 4,05 4,46 4,89 6,44 6,79 B-1.5-500 2,17 2,25 2,48 2,76 3,35 4,82 5,11 5,67 B-1.5-600 2,85 3,01 3,16 3,53 3,71 3,89 4,00 4,26 Kết thu tính theo phần trăm hấp phụ mẫu 1.5M: Thời gian(h) B-1.5-KN B-1.5-400 B-1.5-500 B-1.5-600 20,5 33,1 21,7 28,5 21,9 37,9 22,5 30,1 22,8 40,5 24,8 31,6 23,4 44,6 27,6 35,3 26,1 48,9 33,5 37,1 39,9 48,2 38,9 39,9 64,4 51,1 40,0 43,5 67,9 56,7 42,6 47 Hình 15: Đồ thị tổng hợp mẫu 1.5M Kết thu tính theo mg/g mẫu 2.0M: Thời gian(h) B-2.0-KN 2,55 2,73 2,80 2,98 3,24 3,72 4,81 5,82 B-2.0-400 3,24 3,64 3,87 4,10 4,50 6,12 7,55 8,28 48 B-2.0-500 3,41 3,69 3,95 4,30 4,55 5,73 6,09 B-2.0-600 2,83 3,03 3,31 3,59 3,79 4,91 4,99 6,15 Kết thu tính theo phần trăm hấp phụ mẫu 2.0M Thời gian(H) B-2.0-KN 25,5 27,3 28,0 29,8 32,4 37,2 48,1 58,2 B-2.0-400 32,4 36,4 38,7 41,0 45,0 61,2 75,5 82,8 B-2.0-500 34,1 36,9 39,5 43,0 45,5 57,3 60,9 B-2.0-600 28,3 30,3 33,1 35,9 37,9 49,1 49,9 61,5 Hình 16: Đồ thị tổng hợp mẫu 2.0M Nhận xét : Từ kết thu ta nhận thấy: Mẫu nung 400oC có khả hấp phụ tốt nhất, mẫu khơng nung có hấp phụ 49 2.13.3Ảnh hưởng pH môi trường đến khả hấp phụ Dùng mẫu 2M-400 để khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ sản phẩm điểu chế 2.13.3.1 Thí nghiệm: Cân 1g mẫu bùn đỏ 2M-400 cho vào erlen nút nhám Cho 100mL dung dịch Phospho (100ppm) vào bình nút nhám Tiếp theo cho thêm 100ml KCl 0.1M Sau đem chỉnh pH bình nút nhám 1; 3; 5;7; 9; 11; 13 HCl NaOH 1M Sau chỉnh pH đậy nút đem lắc tiếng Sau lấy mẫu, ly tâm cho vào ống bi để khoảng ngày sau đem phân tích trắc quang với thuốc thử Kết đo quang thu sau: 2.13.3.2 Dựng đường chuẩn Đường chuẩn: Nồng độ P(ppm) 0.0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 Mật độ quang 0.000 0.083 0.163 0.331 0.508 0.610 Hình 17: Đồ thị đường chuẩn theo pH 50 2.13.4.3 Kết hấp phụ: Kết hấp phụ tính theo phần trăm: thời gian (h) pH=1 4,44 4,77 5,18 5,78 6,05 6,61 6,70 6,93 pH=3 7,16 8,47 9,00 9,77 9,88 9,98 10,01 10,01 pH=5 5,79 6,18 6,54 7,19 7,45 7,84 8,06 8,24 pH=7 4,14 4,37 4,72 5,31 5,56 6,01 6,15 6,33 pH=9 2,20 2,25 2,38 2,66 2,89 3,58 3,65 3,93 pH=11 1,92 2,07 2,02 2,12 2,15 2,35 2,48 2,43 pH=13 1,69 1,74 1,64 1,64 1,64 1,67 1,59 1,72 Kết hấp phụ tính theo mg/g: thời gian (h) pH=1 44,4 47,7 51,8 57,8 60,5 66,1 67,0 69,3 pH=3 71,6 84,7 90,0 97,7 98,8 99,8 100,1 100,1 pH=5 57,9 61,8 65,4 71,9 74,5 78,4 80,6 82,4 pH=7 41,4 43,7 47,2 53,1 55,6 60,1 61,5 63,3 pH=9 22,0 22,5 23,8 26,6 28,9 35,8 36,5 39,3 Hình 18: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng pH 51 pH=11 19,2 20,7 20,2 21,2 21,5 23,5 24,8 24,3 pH=13 16,9 17,4 16,4 16,4 16,4 16,7 15,9 17,2 Nhận xét: Từ kết thu ta thấy rằng: Khi cho hấp phụ mẫu pH=3 cho kết hấp phụ tốt nhất, mẫu hấp phụ pH=13 cho kết thấp 52 Ở môi trường kiềm cao khả hấp phụ chế hấp phụ đề nghị sau : Phản ứng bề mặt: ≡ SOH + H+ = ≡ SOH2+ ≡ SOH = ≡ SO- + H+ Phản ứng hấp phụ phosphate: ≡ SOH +H3PO4 ≡ SH2PO4 + H2O ≡ SOH +H3PO4 ≡ SHPO4-+H+ + H2O ≡ SOH +H3PO4 ≡ SPO42-+2H+ + H2O ≡ SOH +H3PO4 ≡ SOHPO34-+3H+ ≡ SOH thể bề mặt bùn đỏ Khi pH tăng pH thấp lượng H3PO4 giảm tăng hàm lượng H2PO4- HPO42- Do bề mặt bùn đỏ có ion OH - nên khả hấp phụ phosphate pH thấp cao tăng pH lên cao đẩy ion OH- ion PO43- tồn pH cao So sánh với mẫu bùn đỏ xử lý với FeSO4 1M kết khảo sát theo pH sau: Hiệu suất hấp phụ (%) Thời gian Fe-pH1 Fe-pH3 Fe-pH5 Fe-pH7 Fe-pH9 Fe-pH11 20.77 39.23 30.26 22.56 19.23 19.23 21.03 48.46 31.03 23.59 19.74 19.74 22.05 60.26 34.36 24.10 20.26 20.26 22.05 63.59 35.13 24.10 19.23 19.23 22.05 68.08 35.38 24.62 19.74 19.74 21.79 71.28 38.97 24.10 18.46 18.46 22.56 72.56 39.74 25.38 20.00 20.00 22.56 73.21 41.79 25.90 21.03 21.03 Kết thu nhận thấy pH = khả hấp phụ tốt Phù hợp với kết nghiên cứu 53 Kết biện luận: Khi nồng độ acid HCl dùng để xử lý mẫu cao khả hấp phụ Phospho bùn đỏ cao Điều giải thích nồng độ acid lớn hoà tan lượng oxit sắt, oxit nhơm bùn đỏ nhiều Sau đó, dung dịch chỉnh pH=7 sinh lượng hydroxyt lớn Chính lượng hydroxyt với cấu trúc xốp tích điện dương nên hấp phụ lượng Phospho lớn Kết thu từ mẫu nung ta thấy rằng: Mẫu nung 4000C cho kết hấp phụ tốt Kết phù hợp với kết phân tích nhiệt Ở khoảng 3400C-3700C có phân hủy khống bên bùn đỏ tạo nước hoạc sản phẩm khí làm tăng độ xốp sản phẩm dẫn đến tăng khả hấp phụ Tại nhiệt độ cao hơn, độ xốp sản phẩm giảm kết khối bắt đầu xảy Kết khả hấp phụ giảm so với mẫu nung nhiệt độ thấp Khi tiến hành khảo sát trình hấp phụ Phospho pH khác nhau.Ta thấy, pH=3 trình hấp phụ Phospho tốt pH=3, trình hấp phụ Phospho bùn đỏ sau hoạt hoá acid base tuân theo phương trình hấp phụ Freundlich 54 KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm trình bày phần trên, ta rút kết luận tổng quát sau: • Bùn đỏ nhà máy hóa chất Tân Bình sử dụng làm chất hấp phụ xử lý ion phosphate nước • Bùn đỏ chưa hoạt hóa có khả hấp phụ phosphat thấp • Xử lý bùn thơ với dung dịch axit sau có chế độ trung hịa nung thích hợp làm cải thiện đáng kể khả hấp phụ sản phẩm Điều kiện hoạt hóa mẫu tối ưu bao gồm: • Nồng độ acid HCl: 2M • Nhiệt độ nung mẫu: 4000C • Tiến hành hấp phụ Phospho pH=3 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cù Thành Long-Vũ Đức Vinh, Giáo trình hướng dẫn thực hành phân tích định lượng phương pháp hóa học kết hợp với phuơng pháp xử lý thống kê đại-Trang 98, 99,100,101,102 [2] Hồng Đơng Nam -Luận án phó tiến sĩ, Trường Đại học kỹ thuật , 1997 [3] Nguyễn Quốc Chính, Giáo trình mơn học phương pháp phân tích vật liệu [4] Yanzhong Li, Changjun Liu, Zhaokun Luan, Xianjia Peng, Chunlei Zhu, Zhaoyang Chen , Zhongguo Zhang, Jinghua Fan , Zhiping Jia - Phosphate removal from aqueous solution using raw and activated red mud and fly ash, Journal of hazardous materials B137(2006) 374-383 [5] Weiwei Huang , Shaobin Wang , Zhonghua Zhu, LiLi, Xiangdong Yao , Victor Rudolph, Fouad Haghseresht -Phosphate removal from wastewater using red mud, Journal of hazardous materials 158(2008) 35-42 [6] Nguyễn Duy Thắng Khảo sát số thành phần hóa lý bả thải bùn đỏ nhà máy hóa chất Tân Bình -Luận văn tốt nghiệp 1999 [7] Hà Xuân Trung -Hàn Thiên Hưng Điều chế phèn sắt nhôm từ bà thải bùn đỏ dùng cho xử lý nước bề mặt Khóa luận tốt nghiệp - 1997 [8] Trần Quang Ninh, Tổng luận khoa học công nghệ kinh tế ISSN 0866-7712 Số 10-2009 (260) xử lý bùn đỏ sản xuất alumin từ bauxit, Trung tâm khoa học công nghệ quốc gia [9] Shaobin Wang, Novel application of red mud as coagulant, absorbent and catalyst for enveronmentally benign process, chemosphere 72(2008) 1621-1635 [10] Liu Chang-jun, Li Yan-zhong, Luan Xhao-kun, Chen Zhao-yang, Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud, Journal of Environmental sciences 19(2007) 1166-1170 56 57 ... cứu khóa luận là: Khảo sát đặc tính bản, khả hấp phụ phosphat bùn đỏ nhà máy hố chất Tân Bình Khảo sát q trình hoạt hóa bùn đỏ phương pháp thủy nhiệt nhằm điều chế vật liệu có khả hấp phụ phosphat. .. Từ bảng kết ta thấy khả hấp phụ phosphat bùn đỏ thô tốt là: 2,64mg/g Kết hấp phụ tương đối thấp, chúng tơi định tiến hành hoạt hoá bùn đỏ nhằm tăng khả hấp phụ phosphat 2.9 Điều chế mẫu Bùn đỏ. .. flo nước dùng bùn đỏ thô bùn đỏ hoạt hoá HCl Ảnh hưởng pH , lượng chất hấp phụ , thời gian hấp phụ đuợc khảo sát Bùn đỏ hoạt hố có khả hấp phụ cao bùn đỏ thô Dung lượng hấp phụ flo tốt pH=5.5 pH