1. Trong luận án này, bùn đỏ-bã thải của nhà máy Alumin Tân Rai (Lâm Đồng) được nghiên cứu chuyển hĩa làm vật liệu hấp phụ ứng dụng xử lý một số chất ơ nhiễm nước dạng anion. Các kết quả đặc trưng tính chất của bùn đỏ thơ chỉ ra thành phần khống chủ yếu là gibsit, goetit và hematit, các nguyên tố hĩa học chính là Al, Fe, O, Na và Si, ngồi ra cĩ một phần nhỏ Ca, Ti, C, S. Bùn đỏ cĩ kích thước hạt trung bình là 10,5 μm, diện tích bề mặt riêng 54,67 m2/g. Bùn đỏ thơ cĩ pH rất cao (từ 10,5 đến 13), cĩ thể trung hịa bằng axit HCl, nước biển tự nhiên và thạch cao phế thải (gypsum). Với mục đích chuyển hĩa bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ, phương pháp trung hịa bằng axit tỏ ra thích hợp nhất. 2. Bùn đỏ sau khi trung hịa được hoạt hĩa bằng axit H2SO4 2M tại nhiệt
độ 95o
C, diện tích bề mặt riêng tăng từ 55 lên 92 m2/g, kích thước hạt của bùn đỏ giảm ~13%. Việc hoạt hĩa axit đã cải thiện rõ rệt hiệu quả hấp phụ các anion Cr(VI), F-, phosphat, chất màu dạng anion..., do bề mặt bùn đỏ đã được proton hĩa. Kết quả khảo sát quá trình hấp phụ cho thấy:
- Bùn đỏ hoạt hĩa axit (BĐA) hấp phụ Cr(VI) tốt nhất tại pH 5,6, động học hấp phụ tuân theo phương trình biểu kiến bậc 2, thời gian đạt cân bằng nhanh (t0,99 khoảng 50 phút). Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich thích hợp để mơ tả quá trình hấp phụ Cr(VI), dung lượng hấp phụ cực đạitính theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir đạt 2,34 mg/g. - Điều kiện hấp phụ F- trên BĐA tốt nhất là: pH 6,8, lượng chất hấp phụ 10 g/L, phương trình động học biểu kiến bậc 2 thích hợp để mơ tả động học quá trình hấp phụ. Các dữ liệu thực nghiệm tuân theo mơ hình đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại đạt 9,40
24
mg/g. Thử nghiệm xử lý nước nhiễm florua lấy từ Cơng ty CP Phân lân nung chảy Văn Điển cho thấy cĩ thể giảm nồng độ F-
từ 312 mg/L xuống cịn 7,8 mg/L (đạt tiêu chuẩn nước thải cơng nghiệp loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT).
- Quá trình hấp phụ một số thuốc nhuộm dạng anion: vàng Y-3GF, đỏ R-3BF, xanh B-MERF diễn ra thuận lợi ở pH=5, lượng BĐA là 1 g/L, động học hấp phụ tuân theo phương trình biểu kiến bậc 2, thời gian đạt bão hịa tăng lên theo dãy vàng<đỏ<xanh. Các dữ liệu thực nghiệm tuân theo mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, qmax đối với đỏ, vàng và xanh lần lượt là 50,51; 84,31 và 98,62 mg/g. BĐA được thử nghiệm xử lý mẫu nước thải dệt nhuộm của làng Vạn Phúc, Hà Đơng, Hà Nội, kết quả cho thấy cĩ thể xử lý được hầu hết màu vàng (92 %) và màu xanh (95 %), màu đỏ chỉ xử lý được 64%.
3. Khác với trường hợp hoạt hĩa bằng axit, bùn đỏ xử lý nhiệt cĩ cấu trúc pha thay đổi, với sự chuyển hĩa hồn tồn goetit thành hematit, đồng thời hình thành pha Al-hematit, dẫn đến cải thiện rõ rệt khả năng hấp phụ phosphat, mặc dù diện tích bề mặt riêng suy giảm mạnh. Điều kiện hoạt hĩa nhiệt tốt nhất ở 700oC trong 1 giờ (mẫu BĐN700). Hoạt hĩa kết hợp axit và nhiệt (mẫu BĐAN) cho kết quả tốt hơn: hiệu suất tách loại phosphat cao hơn trong khoảng pH rộng hơn. BĐAN hấp phụ phosphat thuận lợi ở pH 7, đẳng nhiệt hấp phụ tuân theo mơ hình Langmuir với qmax đạt 27,85 mg/g (BĐN700 đạt 19,19 mg/g). Thử nghiệm xử lý phosphat của nước sơng Tơ Lịch cho hiệu sất hấp phụ đạt 99,14 %, nồng độ phosphat giảm từ 29 mgP/L xuống 0,25 mgP/L.