Áp dụng các kết quả thu được ở trên chúng tôi tiến hành thử nghiệm xử lý nước nhiễm florua lấy từ Công ty CP Phân lân nung chảy Văn Điển. Đây là nước sử dụng trong hệ thống tuần hoàn làm lạnh sau công đoạn nung apatit, lượng florua tích tụ dần lên đên nồng độ rất cao, cần tách loại florua để sử dụng tiếp tục.
Nồng độ florua ban đầu trong mẫu thực là 362ppm, chúng tôi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ ion flo trong mẫu thực của mẫu M3 với hàm lượng khác nhau : 7, 20, 40, 60 g/l. Quá trình hấp phụ được tiến hành trong 4 giờ tại pH = 3. Hiệu suất hấp phụ được xác định và trình bày trên hình 3.11.
0 10 20 30 40 50 60 40 50 60 70 80 90 H %
Nong do chat hap phu (g/l)
Hình 3.12: Kết quả xử lý nước nhiễm florua lấy từ công ty CP phân lân nung chảy Văn Điển.
Kết quả trên hình 3.12 cho thấy hiệu suất hấp phụ ion flo tăng theo chiếu tăng của lượng chất hấp phụ, tuy nhiên ở hàm lượng 60 g/l dung dịch quá đặc, do đó chúng tôi chọn hàm lượng bùn đỏ là 40 g/l để xử lý mẫu thực.
Lấy 50 ml nước ô nhiễm, điều chỉnh về pH=3. Cho vào 2 g bùn đỏ M3, khuấy đều, để quá trình hấp phụ diễn ra trong 4h. Xác định nồng độ flo trước và sau khi hấp phụ thu được kết quả như sau:
Nồng độ flo ban đầu: 362 ppm Nồng độ flo sau xử lý: 79,6 ppm Hiệu suất tách loại: 78,03 %
Tiếp tục xử lý lần hai, vẫn giữ nguyên điều kiện pH=3 và nồng độ chất hấp phụ là 40 g/L, khuấy đều để quá trình hấp phụ diễn ra trong 4h. Kết quả xử lý như sau:
Nồng độ flo ban đầu: 79,6 ppm Nồng độ flo sau xử lý: 6,7 ppm Hiệu suất tách loại: 91,6 %
KẾT LUẬN
Bùn đỏ, phụ phẩm của ngành chế biến nhôm từ quặng bauxit, có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường do độ kiềm cao và lượng xả thải lớn. Việc xử lý, tái sử dụng bùn đỏ là một trong những vấn đề cấp bách đặt ra hiện nay. Trong luận văn này chúng tôi đã hòa tách bùn đỏ nhà máy Alumin Tân Rai bằng axit sunfuric, sau đó sử dụng dung dịch hòa tách để trung hòa-kết tủa bùn đỏ thô ban đầu. Kết quả phân tích hóa học cho thấy đã hòa tách được khoảng 30% nhôm và 3% sắt từ bùn đỏ. Kết quả phân tích tán sắc năng lượng tia X (EDX) cũng cho thấy sau khi hòa tách, hàm lượng nhôm trong bùn đỏ giảm, sau khi trùng hòa-kết tủa lại tăng lên.
Bùn đỏ sau khi xử lý được phân tích hình thái cấu trúc và xác định diện tích bề mặt riêng. Kết quả ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) của các mẫu bùn đỏ trước và sau khi xử lý không chứng tỏ sự khác biệt đáng kể về hình thái, tuy nhiên kết quả thực nghiệm hấp phụ-giải hấp khí nitơ cho thấy sau khi hòa tách và kết tủa, diện tích bề mặt riêng SBET có tăng lên.
Chúng tôi đã khảo sát quá trình hấp phụ florua của các mẫu bùn đỏ, kết quả chỉ ra rằng sau khi hòa tách bằng axit sunfuric, hiệu suất hấp phụ giảm nhẹ. Tuy nhiên mẫu bùn đỏ trung hòa-kết tủa bằng dung dịch hòa tách có khả năng hấp phụ tăng đáng kể và đạt cao nhất ở giá trị pH 3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc cho thấy quá trình hấp phụ diễn ra khá nhanh, sau 30 phút đã đạt 98% giá trị cân bằng. Hiệu suất hấp phụ florua tăng theo hàm lượng chất hấp phụ, đối với dung dịch nồng độ 30 ppm, sử dụng bùn đỏ với lượng 7 g/L là thích hợp nhất.
Các dữ liệu thực nghiệm được phân tích theo 2 mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich, kết quả đã chứng tỏ quá trình hấp phụ ion F- của bùn đỏ tuân theo mô hình Langmuir, dung lượng hấp phụ cực đại đạt khá cao -15,03 mg/g.
Chúng tôi đã thử nghiệm xử lý mẫu nước nhiễm florua của Công ty CP Phân lân nung chảy Văn Điển, nồng độ F- ban đầu là 362 ppm. Sau hai lần xử lý trong điều kiện pH 3, hàm lượng chất hấp phụ 40 g/l, hiệu suất tách loại đạt 98 %. Các kết quả ban đầu hứa hẹn khả năng phát triển ứng dụng trong thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt.
1. Nguyễn Tuấn Dung, Vũ Xuân Minh, Lê Thị Thu Hường, Nguyễn Văn Tiến, Lê Thị Mai Hương (2013), “Nghiên cứu khả năng xử lý chất màu
của bùn đỏ sau chế biến bauxit Tây Nguyên”, Tạp chí Xúc tác và hấp
phụ, T2.(N03), tr.41-44.
2. Đỗ Kim Hoan, Vũ Ngọc Trân, Nguyễn Duy Bảo, Nguyễn Đình Tiến (2006), “Sự phân bố nước dưới đất bị nhiễm Fluor ở tỉnh Khánh Hòa và các giải pháp xử lý”, Tạp chí Địa chất, số 296, tr.112-118.
3. Nguyễn Đức Huệ (2010), Độc học môi trường, Giáo trình, Trường Đại
học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQGHN.
4. Nguyễn Xuân Lãng (2003), Nghiên cứu xử lý flo cho nước thải nhà
máy sản xuất phân lân, Báo cáo khoa học, Viện Hóa học Công nghiệp,
Hà Nội.
5. Đỗ Quang Minh (2009), "Xi măng từ bùn đỏ", Tạp chí Vật liệu xây
dựng Việt Nam, Tập1, số 25, tr 40 – 44.
6. Nguyễn Trung Minh (2011), “Hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ bauxit Bảo
Lộc và định hướng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm nước thải”, Tạp chí
Các khoa học về trái đất, số 33(2), tr. 231-237.
7. Vũ Xuân Minh, Lê Thị Mai Hương, Trần Thị Hồng, Nguyễn Vũ Giang, Nguyễn Tuấn Dung (2014), “Nghiên cứu khả năng xử lý thuốc nhuộm
của bùn đỏ trung hòa bằng thạch cao phế thải”. Tạp chí Khoa học
ĐHQGHN: Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Tập 30, số 2, tr 55-60.
8. Hoàng Nhâm (2005), Hóa học vô cơ, tập 2, NXB Giáo Dục.
9. PGS.TS Nguyễn Văn Phước (2009 - 2010), Nghiên cứu xử lý hàm
Tường, Tây Giang (huyện Tây Sơn) và Nhơn Hậu (huyện An Nhơn)
tỉnh Bình Định, Đề tài nghiên cứu sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ
môi trường sở khoa học công nghệ Bình Định.
10.Nguyễn Thị Quyên (2014), Nghiên cứu khả năng hấp phụ photphat của
bùn đỏ nhà máy alumin Tân Rai, khóa luận tốt nghiệp, trường Đại học
khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
11.Quyết định của bộ trưởng bộ Y tế số 1329 /2002/BYT/QÐ: tiêu chuẩn
vệ sinh nước ăn uống.
12.Quyết định số 167/2007/QĐ-TTg: “Phê duyệt Quy hoạch phân vùng
thăm dò, khai thác, chế biến, sử dụng quặng bauxit giai đoạn 2007 -
2015, có xét đến năm 2025.
13.Nguyễn Thị Ngọc Tú, Vũ Xuân Minh, Nguyễn Tuấn Dung, Lê Thị Mai Hương (2014), “Khảo sát khả năng hấp phị Niken của bã thải bùn đỏ”,
Tạp chí khoa học và công nghệ, T 52 (2B), tr 285-290.
14. http://www.vinacomin.vn/vi/news/Nghien-cuu-Trao-doi/Ban-ve-
chien-luoc-phat-trien-cong-nghiep-bo-xit-3367.html.
Tài liệu tiếng Anh
15. S.K. Adhikary, U.K. Tipnis, W.P. Harkare, K.P. Govindan (1989), “Defluoridation during desalination of brackish water by electrodialysis”, Desalination, 71, pp. 301–312.
16.S.Ayoob, A.K.Gupta, V.T.Bhat (2008), A conceptual overview on sustainable technologies for defluoridation of drinking water and removal
mechanisms, Critical Reviews in Environ Science and Technology, 38,
pp. 401–470.
17.http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/bauxite/mcs-2012- bauxi.pdf
18. A.Mit Bhatnagar, Eva Kumar, Mika Sillanpää (2011), “Fluoride
removal from water by adsorption—A review”, Chemical Engineering
Journal. 171, pp.811– 840.
19.A. H. Bhat, H. r. S. Abdul Khalil, Irshad-ul-Haq Bhal, A. K. Banthia (2011), “Development and Characterization of Novel Modified Red Mud Nanocomposiles Based on Polyfhydroxy ether of Bisphenol A”,
Joumal of Applied Polymer Science, 119, pp. 515-522.
20. K Bjorvatn, A Bardsen, R Tekle-Haimanot, (1997), "Defluoridation of drinking warter by the use of clay/soil", Bergen, 2nd International Workshop on Fluorosis Prevention and Defluoridation of Water, Publ. Int. Soc. fluoride. Res.
21. Cablik V. (2007), Characterization and applications of red mud from bauxite processing, Gospodarka surowcami mineralnymi 23 (4), pp. 27- 38.
22. Y.Cengeloglu, A.Tor, M.Ersoz, G.Arslan (2006), “Removal of nitrate fromaqueous solution by using red mud”, Separation and Purification
Technology 51 (3), pp. 374–378.
23.Yunus Çengeloğlu, Esengül Kır, Mustafa Ersöz (2002), “Removal of fluoride from aqueous solution by using red mud”, Separation and
Purification Technology. 28, 81–86.
24.Fan, H.L., Li, C.H., Xie, K.C., (2005), “Testing of iron oxide sorbent for high-temperature coal gas desulfurization”, Energy Sour. 27, 245–250. 25.Nguyen Vu Giang (2010), “Study on the rhelogical, physico-
mechanical and thermak properties of polyvinylchloride/waste-gypsum polymer composites”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, tập 48, số 2, tr.99-107.
26.Gupta, V.K., Gupta, M., Sharma, S. (2001), “Process development for the removal of lead and chromium from aqueous solutions using red mud— an aluminium industry waste”, Water Research 35 (5), 1125–1134.
27.Hanahan, C., et al. (2004), “Chemistry of seawater neutralization of bauxite refinery residues (red mud)”, Environmental Engineering Science, 21(2), pp. 125–138.
28. R.Hind, S.K.Bhargava, Stephen C. Grocott (1999), “The surface chemistry of Bayer process solids: a review”, Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects 146, 359-374.
29.Jones, G., Joshi, G., Clark, M., McConchie, D. (2006), “Carbon capture and the aluminum industry: preliminary studies”. Environ. Chem. 3, 297–303.
30.C. Klauber, M. Gräfe, G. Power (2011), Bauxite residue issues: II. options for residue utilization, Hydrometallurgy, 108, 11-32.
31.C.J.Liu, et al. (2007), “Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud”, Journal of Environmental Sciences 19 (10), 1166–1170.
32.Yanju Liu, Ravi Naidu, Hui Ming (2011), Red mud as an amendment
for pollutants in solid and liquid phases, Geoderma, 163, 1–12.
33. Wanchao Liu, Jiakuan Yang , Bo Xiao (2009), “Review on treatment and utilization of bauxite residues in China”, International Journal of
Mineral Processing 93, 220-231.
34.Menzies, N.W., Fulton, I.M., Morrell, W.J. (2004), Seawater neutralization of alkaline bauxite residue and implications for
35.M.Mohapatra, S.Anand, B.K.Mishra, D.E.Giles, P.Singh (2009), “Review of fluoride removal from drinking water”, Journal
of Environmental Management. 91, 67–77.
36. A.Tor, Y.Cengeloglu, M.E.Aydin, M.Ersoz (2006), “Removal of phenol fromaqueous phase by using neutralized red mud”, Journal of
Colloid and Interface Science 300 (2), 498–503.
37.A.Tor, N.Danaoglu, G.Arslan, Y.Cengeloglu (2009), “Removal of fluoride from water by using granular red mud: batch and column studies”, Journal of Hazardous Materials 164 , 271–278.
38.Wang, X.F., Lin, H.Y., Yang, Y.F., Ma, Y.W. ( 2007), “Preparation of burned brick by red mud of Bayer process”, New Building Materials 34 (7), 24–26.