3.1. T NG QUAN V ASENỔ Ề
3.1.1. Khỏi quỏt v Asenề
3.1.1.1. Đ c đi mặ ể
Arsen là nguyờn t ỏ kim (ký hi u As), trụng nh kim lo i và cú màu xỏm b c hayố ệ ư ạ ạ tr ng nh thi c. Trong b ng h th ng tu n hoàn c a Mendeleep, Arsen cú s th t 33,ắ ư ế ả ệ ố ầ ủ ố ứ ự thu c phõn nhúm 4, kh i lộ ố ượng nguyờn t 74,92. Arsen cú t tr ng 5,72 g/cm3, sụi nhi tử ỉ ọ ở ệ đ 6140C (thăng hoa) nh ng l i núng ch y nhi t đ 8170C. Đõy là nguyờn t chuy nộ ư ạ ả ở ệ ộ ố ể ti p g n gi ng nh Ph t pho nh ng tớnh kim lo i m nh h n tớnh ỏ kim. Arsen cú 2 đ ngế ầ ố ư ố ư ạ ạ ơ ồ v là 75As (đ ng v b n) và 76As (đ ng v phúng x ) v i chu k bỏn hu r t ng n (T1/2 =ị ồ ị ề ồ ị ạ ớ ỳ ỷ ấ ắ 26,8 gi ). Thụng thờ ường Arsen t n t i 2 th : k t tinh và n tinh.ồ ạ ở ể ế ẩ
Arsen khụng đ c khi nguyờn ch t, nh ng cỏc h p ch t c a Arsen r t đ c, đa s cỏc h pộ ấ ư ợ ấ ủ ấ ộ ố ợ ch t Arsen vụ c đ c h n cỏc h p ch t Arsen h u c . Th c t , ngấ ơ ộ ơ ợ ấ ữ ơ ự ế ười ta ch dựng cỏc h pỉ ợ ch t và thụng thấ ường khi ta g i Arsen cú nghĩa là As2O3 (Arsen trioxit).ọ
Trong cụng nghi p, cỏc h p ch t Arsen cũng thệ ợ ấ ường đượ ử ục s d ng, vớ d nh :ụ ư Arsen trioxit (As2O3): là b t k t tinh ho c vụ đ nh hỡnh, ch a 76% Arsen. Độ ế ặ ị ứ ược dựng để s n xu t thu tinh, nh i xỏc đ ng v t.ả ấ ỷ ồ ộ ậ
Arsen clorua (AsCl3): là dung d ch d u, vàng nh t, ch a 76% Arsen. Đị ầ ạ ứ ược dựng trong cụng nghi p đ g m.ệ ồ ố
Arsen pentoxyt (As2O5): là b t màu tr ng, ch a 65% Arsen và độ ắ ứ ược dựng đ s nể ả xu t thu tinh, b o qu n g , ch t di t c , di t n m m c.ấ ỷ ả ả ỗ ấ ệ ỏ ệ ấ ố
Arsin (AsH3): là ch t cú mựi t i r t khú ch u, khụng đấ ỏ ấ ị ược dựng trong quỏ trỡnh cụng nghi p.ệ
Trong t nhiờn Arsen luụn t n t i d ng h p ch t v i hoỏ tr III và V. Arsen t nự ồ ạ ở ạ ợ ấ ớ ị ồ t i trong kho ng h n 200 lo i khoỏng khỏc nhau. Trong c u trỳc c a cỏc lo i khoỏng v tạ ả ơ ạ ấ ủ ạ ậ này, Arsen thường đi kốm v i m t s nguyờn t khỏc nh Fe, Ni, Co, Cu, S, Ca, Mg.ớ ộ ố ố ư Arsen thường xu t hi n trong m ch nấ ệ ạ ước đ a nhi t, nỳi l a, su i nị ệ ử ố ước núng. Lo i qu ngạ ặ ch a nhi u Arsen nh t là qu ng Arsenopyrit.ứ ề ấ ặ
Hàm lượng Arsen trong m t s lo i khoỏng v t ph bi n dao đ ng l n. Qu ngộ ố ạ ậ ổ ế ộ ớ ặ Sulphite, qu ng s t, qu ng Sulphate luụn cú hàm lặ ắ ặ ượng Arsen cao. Cú lo i nh pyrite lờnạ ư t i vài ch c gam trong m t kilogam. Qu ng oxit s t cũng ch a nhi u Arsen. Cỏc lo iớ ụ ộ ặ ắ ứ ề ạ qu ng Cacbonate, silicat ch a Arsen v i hàm lặ ứ ớ ượng th p, ch vài miligam ho c khụngấ ỉ ặ đỏng k . ể
Arsen luụn t n t i t d ng này sang d ng khỏc và nú cú m t trong nồ ạ ừ ạ ạ ặ ước ng mầ thụng qua s hoà tan khoỏng v t, qu ng m , s lan truy n c a cỏc dũng th i đi d n vàoự ậ ặ ỏ ự ề ủ ả ầ đ t. Ngoài ra, do s chuy n hoỏ c a m t s khoỏng v t ngay trong lũng đ t đi u ki nấ ự ể ủ ộ ố ậ ấ ở ề ệ t nhiờn, ho c do tỏc đ ng c a con ngự ặ ộ ủ ười, … Tuy nhiờn, nguyờn nhõn do s chuy n hoỏự ể m t s khoỏng v t ngay trong lũng đ t là nguyờn nhõn chớnh độ ố ậ ấ ược nhi u nhà khoa h c t pề ọ ậ trung nghiờn c u.ứ
B ng 3. ả : Cỏc d ng Arsen chớnh trong t nhiờnạ ự
Tờn khoỏng ch tấ C u trỳcấ Ngu n xu t hi nồ ấ ệ
Arsen t nhiờnự As M ch thu nhi tạ ỷ ệ
Nicolite NiAs M ch khoỏng và noirtesạ
Realgar AsS M ch khoỏng, thạ ường k t h p v i opiment, sộtế ợ ớ ho c limestones, cựng v i su i nặ ớ ố ước núng
Opiment As2S3 Thăng hoa t nh ng s n ph m c a nỳi l a,ừ ữ ả ẩ ủ ử m ch thu nhi t, su i nạ ỷ ệ ố ước núng
Arsenopyrite FeAsS Khoỏng cú nhi u Arsen nh tề ấ
Tennantite (Cu,Fe)12As4S3 M ch thu nhi tạ ỷ ệ
Arsenolite As2O3 Lo i khoỏng chuy n hoỏ đạ ể ược hỡnh thành do sự oxi hoỏ c a khoỏng Arsenopyrite, Arsen t nhiờnủ ự và nh ng lo i Arsen khỏc ữ ạ
Enargite CuAsO4 M ch thu nhi tạ ỷ ệ
Scorodite FeAsO4.2H2O Khoỏng chuy n hoỏể
Annabergite (Ni,Co)3(AsO4)2.8H2O Khoỏng chuy n hoỏể
Hoernesite Mg3(AsO4)2.8H2O Khoỏng chuy n hoỏ, s n u ch y ch t th iể ự ấ ả ấ ả
Haematolite (Mn,Mg)4Al(AsO4)(OH)8 Khoỏng chuy n hoỏể
Conichalcite CaCu(AsO4)(OH) Khoỏng chuy n hoỏể
Pharmacosiderrite Fe(AsO4)2(OH)3.5H2O S n ph m oxi hoỏ c a Arsenopyrite và khoỏngả ẩ ủ Arsen khỏc
Ngu n: Vi n hoỏ h c, Vi n Khoa h c và cụng ngh Vi t Nam.ồ ệ ọ ệ ọ ệ ệ
Khoỏng N ng đ (mg/kg)ồ ộ Khoỏng N ng đ (mg/kg)ồ ộ
Khoỏng Sulphite >20 Khoỏng Silicate
Pyrhotite 5ư100 Quartz 0,4ư1,3
Marcasite 20ư600 Feldspar <0,1ư2,1
Galena 5ư10.000 Biotite 1,4
Sphalerite 5ư17.000 Amphibole 1,1ư2,3
Chalcopyrite 10ư5.000 Olivine 0,08ư0,17
Khoỏng Oxit Pyroxene 0,05ư0,8
Hematite >160 Khoỏng Carbonat
Fe oxide >2.000 Calcite 1ư8
Magnetite 2,7ư4,1 Siderite <3
Imenite <1 Khoỏng khỏc
Khoỏng Sulphat Apatite <1ư1.000
Gypsum/anhydrrite <1ư6 Halite <3
Barite <1ư12 Fluorite <2
Jarosite 34ư1.000
Ngu n: Vi n hoỏ h c, Vi n Khoa h c và cụng ngh Vi t Nam.ồ ệ ọ ệ ọ ệ ệ 3.1.1.2. Tớnh ch t hoỏ h cấ ọ
Người ta thường th y Arsen t n t i dấ ồ ạ ướ ại d ng h p ch t v i m t s nguyờn t nhợ ấ ớ ộ ố ố ư oxy, clo, l u hu nh, … nú k t h p v i nh ng nguyờn t trờn t o thành h p ch t arsen vụư ỳ ế ợ ớ ữ ố ạ ợ ấ c nh cỏc khoỏng v t: Reagal (AsS), Orpiment (AsS3), Asenolite (As2O3), Asenopyriteơ ư ậ (FeAsS, FeAs2, AsAb). H p ch t c a Arsen v i cacbon và hydro g i là h p ch t h u c .ợ ấ ủ ớ ọ ợ ấ ữ ơ
Arsen thường t n t i dồ ạ ưới d ng As(III)ưarsenit và dạ ưới d ng As(V)ưarsenat.ạ Arsenit t n t i dồ ạ ưới cỏc d ng khụng ion hoỏ và ion hoỏ c a axit H3AsO3, lạ ủ ượng tương đ i c a t ng h t ph thu c pH. Cỏc phố ủ ừ ạ ụ ộ ương trỡnh phõn li:
H3AsO3 H2AsO3 + H+ K1
H2AsO3 HAsO32 + H+ K2
Tương t nh v y arsenat t n t i dự ư ậ ồ ạ ưới cỏc d ng khụng ion hoỏ và ion hoỏ c a axitạ ủ arsenic H3AsO4, lượng tương đ i c a t ng h t ph thu c pH.ố ủ ừ ạ ụ ộ
H3AsO4 H2AsO4 + H+ K1
H2AsO4 HAsO42 + H+ K2
HAsO42 AsO43 + H+ K3
Trong mụi trường nướ ực t nhiờn (pH kho ng 6 ư 8) ta th y n u là As(III) thỡ d ngả ấ ế ạ t n t i ch y u s là d ng khụng phõn li H3AsO3, ngồ ạ ủ ế ẽ ạ ượ ạ ếc l i n u là As(V) thỡ d ng t nạ ồ t i s là H2AsO4ạ ẽ và HAsO42 .
Đõy là nh ng đ c tr ng quan tr ng và quy t đ nh khi l a ch n cụng ngh x lý vỡữ ặ ư ọ ế ị ự ọ ệ ử s cú m t c a cỏc ion õm cho phộp ỏp d ng cỏc kĩ thu t h p ph , trao đ i ion, đ ng k tự ặ ủ ụ ậ ấ ụ ổ ồ ế t a. ủ
3.1.2. Tỡnh hỡnh nghiờn c u v Asen ứ ề
3.1.2.1. Tỡnh hỡnh nghiờn c u v Arsen trờn th gi iứ ề ế ớ
T cu i th k 20 đ n nay, vi c nghiờn c u arsen đó đ t đ c nhi u k t qu . M t sừ ố ế ỷ ế ệ ứ ạ ượ ề ế ả ộ ố tỏc gi và cụng trỡnh nghiờn c u arsen đ c th hi n trong B ng 3.3.ả ứ ượ ể ệ ả
B ng 3. ả : M t s cụng trỡnh và tỏc gi nghiờn c u v Arsen trờn Th gi iộ ố ả ứ ề ế ớ
TT Tờn tỏc giả Tờn cụng trỡnh nghiờn c uứ Năm