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

Tuyển trọng lực [5, 17]

Dựa trên sự khác nhau về khối lượng riêng giữa thành phần có ích và đất đá tạp được thể hiện qua tốc độ rơi trong môi trường. Quặng được tách trong môi trường lỏng có thể ở trạng thái tĩnh hoặc trạng thái động.

Lọc [17]

Tỷ lệ tách khác nhau của các chất rắn cho phép khoáng sản mong muốn được chiết xuất. Cuối cùng, Lọc tại chỗ chiết xuất khoáng sản từ quặng mà vẫn còn trong đất.

Quản lý chất thải [17]

Luyện và tinh chế [17]

Tinh luyện quặng có thể được thực hiện một số cách khác nhau, bao gồm hỏa luyện, điện hơi, áp suất cao.

Cải tạo [17]

Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng do các bãi thải khai thác chế biến khoáng sản 1. Nguồn gây ô nhiễm

Tình trạng ô nhiễm tại các khu vực khai thác quặng ở Việt Nam 1. Tại các mỏ quặng ở Việt Nam

Quá trình phong hoá quặng [7,12]

Các quá trình sau phong hóa quặng sunfua

Thông thường, ở pH càng cao, sự thủy phân càng xảy ra mạnh mẽ do môi trường có tính bazơ, xảy ra phản ứng trung hòa với ion H+ của nước, làm quá trình phân ly của nước xảy ra nhanh hơn, đồng thời cũng làm tăng nồng độ ion OH- trong nước làm cho sự kết hợp giữa ion kim loại và ion OH- xảy ra dễ dàng hơn, quá trình thủy phân xảy ra nhanh hơn và hiệu quả hơn. Sắt liên kết chặt chẽ với mọi phân tử sinh học vì thế nó sẽ gắn với các màng tế bào, axit nucleic, protein… Trong cơ thể động vật sắt liên kết trong các tổ hợp heme (là thành phần thiết yếu của cytochromes), là những protein tham gia vào các phản ứng oxi hoá khử và của các protein chuyên chở oxi như hemoglobin và myoglobin. Hoạt động thải nước có chứa cadmi là chất thải công nghiệp mỏ, công nghiệp luyện kim, quá trình lọc dầu, công nghiệp điện tử, sản xuất pin, ác quy, công nghiệp mạ… Trong nước, cadmi ở dạng ion đơn trong môi trường axit, và ở dạng ion phức (xianua, tactrat) hoặc dưới dạng không tan (hidroxit, cacbonat) trong môi trường kiềm.

THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tượng nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion chính như Fe, Cu đến đường cong thủy phân của các kim loại nặng nói trên. Các dụng cụ thuỷ tinh phổ biến trong PTN như : bình tam giác, bình định mức, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh, pipet, phễu lọc, giấy lọc, bình tia nước cất. Thêm tiếp 1ml dung dịch HNO3 đặc vào và định mức bằng nước cất hai lần, trộn đều ta được các dung dịch chuẩn 1000ppm, pH = 2.

KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH

Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sự thủy phân của các kim loại nặng chính có trong quặng

Còn khi pH > 10 thì nồng độ chì tăng nhanh là do Pb(OH)2 là một hydroxit lưỡng tính, nên tan được trong môi trường kiềm tạo các dạng phức tan. Như vậy, nhìn vào đồ thị ta thấy khi dạng thải của Niken là Ni(OH)2 thì niken sẽ lắng đọng nếu pH luôn nằm trong khoảng 10 - 11, môi trường nước sẽ không bị ô nhiễm Niken. Như vậy, nhìn vào đồ thị ta thấy khi dạng thải của coban là Ni(OH)2 thì coban sẽ lắng đọng nếu pH luôn nằm trong khoảng 9 - 11, môi trường nước sẽ không bị ô nhiễm coban.

Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe 3+ đối với sự thủy phân của các ion kim loại nặng

Mặc dù có tính lưỡng tính, kết tủa Pb(OH)2 dễ bị hòa tan trong môi trường bazơ nhưng khi có mặt ion Fe3+, lượng lớn chì bị hấp phụ và cộng kết ( ở dạng dung dịch và kết tủa hidroxit), không tách ở dạng Pb(OH)2 độc lập, vì vậy, khi pH > 10, quá trình hòa tan kết tủa xảy ra rất chậm, nồng độ chì tăng không đáng kể. Từ kết quả thu được, ta thấy trong khoảng pH = 3 – 9, khi pH tăng đần nồng độ Niken trong dung dịch giảm dần, và cũng trong khoảng pH này, khi nồng độ ion sắt tăng thì quá trình thủy phân của sắt xảy ra mạnh hơn làm nồng độ kết tủa Fe(OH)3 tăng, nó sẽ hấp phụ các ion Niken trong dung dịch làm nồng độ niken cũng giảm dần. Nồng độ ion Zn2+ giảm nhiều nhất trong khoảng từ pH = 6 – 8 bởi khi môi trường có tính bazơ, sắt thủy phân khá mạnh tạo hidroxit không tan, hấp phụ mạnh nhất các ion kẽm, đồng thời, tại khoảng pH này, kẽm cũng bắt đầu thủy phân mạnh, kết tủa Zn(OH)2 tạo thành nhanh hơn, đủ lớn để tách ra, cộng kết với Fe(OH)3 lắng xuống.

Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Cu 2+ đối với sự thủy phân của các kim loại nặng

Ở điều kiện này, Pb2+ cũng bị thủy phân và toàn bộ kết tủa Pb(OH)2 hấp phụ hết vào Cu(OH)2 và lắng xuống nên mặc dù trong điều kiện môi trường bazơ mạnh, Pb(OH)2 bị hoàn tan không đáng kể tạo PbO2-, do đó hàm lượng chì trong dung dịch tăng không đáng kể ở khoảng pH này. Có thể giải thích điều này là do khi nồng độ ion Cu2+ tăng, khả năng thủy phân của Cu2+ xảy ra mạnh hơn, lượng kết tủa Cu(OH)2 nhiều hơn có thể hấp phụ kết tủa Co(OH)2 trong cùng điều kiện, làm nồng độ Co(OH)2 trong dung dịch giảm, cân bằng thủy phân chuyển dịch theo chiều tạo kết tủa Co(OH)2, làm cho nồng độ Co2+ giảm. Từ kết quả thu được, ta thấy trong khoảng pH = 3 – 9, khi pH tăng dần nồng độ Cadimi trong dung dịch giảm rất nhanh, và cũng trong khoảng pH này, khi nồng độ ion đồng tăng thì quá trình thủy phân của đồng xảy ra tạo kết tủa Cu(OH)2, nó sẽ giữ các ion Cadimi, đồng thời cộng kết với một lượng Cd(OH)2 mới tạo thành trong dung dịch làm nồng độ Cadimi cũng giảm dần.

Ảnh hưởng của pH và tương tác của các kim loại nặng có thành phần giống quặng đến sự thủy phân và tồn lưu trong điều kiện tương tự phong hóa

Nhưng khi có mặt ion Cu2+ trong dung dịch, nồng độ kẽm vẫn giảm khi pH tăng dần, và tại mỗi giá trị pH nhất định, khi nồng độ đồng tăng dần thì nồng độ ion kẽm trong dung dịch vẫn tăng nhưng tăng chậm hơn so với khoảng pH trước đó. Mặt khác, Fe(OH)3 và Cu(OH)2 tạo thành cộng kết với một số hidroxit của các ion kim loại tạo thành do bị thủy phân làm nồng độ các nguyên tố giảm ngay từ khoảng pH này. Khi pH > 4, ion Cu2+ và Fe3+ gần như thủy phân hoàn toàn nên quá trình hấp phụ của Fe(OH)3 và quá trình cộng kết của các hidroxit xảy ra dễ dàng hơn làm nồng độ các ion trong dung dịch tiếp tục giảm.