A. Các phương pháp xác định đặc tính của bùn thải
* Xác định cấu trúc bề mặt mẫu bùn: Bề mặt mẫu đƣợc chụp và phân tích bằng kính hiển vi điện tửu quét (SEM) ) và quang phổ phân tán năng lƣợng (EDS) (SEM- EDS, JEOL JSM-7600F sử dụng chế độ áp suất thay đổi và điện áp gia tốc 15 kV) .
* Xác định nhóm chức chính của mẫu bùn: các thuộc tính nhóm chức của bề mặt mẫu đƣợc xác định bằng k thuật quang phổ hồng ngoại biến đổi fourier (FTIR), đƣợc áp dụng bằng cách sử dụng Nhiệt kế quang phổ FT-IR của Thermo Scientific Nicolet 912A0715 iS5 đƣợc trang bị đầu dò dTGS nhiệt độ phòng và nguồn phát gốm LampMid-IR .
* Xác định Tổng cacbon hữu cơ (TOC) và pH của bùn: TOC và pH của bùn thải đƣợc đo theo phƣơng pháp tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam TCVN 8941: 2011 và TCVN 5979: 2007 (BTMT 2006, 2015, VSQI 2007, 2011)
B. Phân tích kim loại nặng trong bùn thải
i. Phân tích tổng kim loại nặng:
Quy trình xử lý mẫu để phân tích các kim loại Cd, Cr, Cu, Pb, Ni và Zn đƣợc tiến hành theo hƣớng dẫn của EPA 3050B (1996), quy trình tóm tắt nhƣ sau:
Bƣớc 1: Trộn k mẫu để đạt đƣợc độ đồng nhất và sàng, nếu hỗn hợp chƣa đồng nhất thì sử dụng sàng. Tất cả các dụng cụ dùng để đồng nhất mẫu bùn phải đƣợc làm sạch để giảm thiểu khả năng lây nhiễm chéo. Cho mỗi quy trình phân hủy, cân chính xác đến 0,01 g và chuyển mẫu 1-2 g (trọng lƣợng ƣớt) hoặc 1 g mẫu (trọng lƣợng khô) vào bình phân hủy. Đối với các mẫu có hàm lƣợng chất lỏng cao, kích thƣớc mẫu lớn hơn có thể đƣợc sử dụng miễn là quá trình phản ứng hoàn thành. Cần lƣu ý là: tất cả các bƣớc yêu cầu sử dụng axit phải đƣợc tiến hành trong tủ hút và khuyến khích sử dụng hệ thống lọc hơi để giảm thiểu khí thải từ axit.
Bƣớc 2: Để phá mẫu để phân tích bằng GFAA hoặc ICP-MS, cho 0,5 g mẫu đƣợc xử lý bằng 1,5 mL HNO3 69% (Thuốc thử ACS) và 4,5 mL HCl 35% (Thuốc thử ACS) trong một bình Teflon đậy kín. Trộn hỗn hợp sền sệt và đậy bằng nắp đồng hồ hoặc thiết bị thu hồi hơi. Đun nóng mẫu đến 95O C ± 5O C trong hai giờ. Duy trì luôn luôn có một lớp dung dịch ở đáy bình.
Bƣớc 3: Sau khi hoàn thành bƣớc trong mục 1.2 và mẫu đã nguội, thêm 2 mL nƣớc và 3 mL H2O2 30%. Đậy bình bằng nắp đồng hồ và đƣa bình trở lại nguồn nhiệt để làm nóng và bắt đầu phản ứng peroxit. Cần phải cẩn thận để đảm bảo rằng không thất thoát mẫu - xảy ra do sủi bọt mạnh mẽ quá mức. Đun cho đến khi bớt sủi bọt và làm nguội bình.
Đậy mẫu bằng mặt kính đồng hồ và tiếp tục gia nhiệt phá mẫu acid – peroxit cho đến khi thể tich giảm còn 5 mL hoặc gia nhiệt ở 95OC ± 5OC mà không đun sôi trong 2h. Duy trì lớp dung dịch ở đáy bình mọi thời điểm. Để nguội, thêm 10mL dung dịch HCl đậm đặc, đậy bằng mặt kính đồng hồ. Gia nhiệt ở 95O
C ± 5OC trong vòng 15 phút, để nguội và lọc bằng giấy lọc Whatman và định mức đến 50mL
ii. Phân tích KLN thành phần:
Bƣớc 1: Kim loại axit hòa tan/có thể trao đổi (F1)
- Cân khoảng 1 g bùn mẫu đƣợc đƣa vào bình tam giác 100ml
- Thêm 40 mL axit axetic (0,1 mol/L) và sau đó lắc trong 16 giờ ở nhiệt độ phòng, tốc độ máy lắc ổn nhiệt 100RPM.
- Sau đó, tách phần dung dịch lỏng vào ống nhựa 50ml sau khi đã đƣợc lọc qua màng lọc 0,45 μm và cặn rắn đƣợc bảo quản cho các bƣớc tiếp theo.
Bƣớc 2: Kim loại liên kết với oxit sắt và mangan (F2):
- Thêm 40 mL của 0,1 mol/L hydroxyl amoni clorua (đƣợc điều chỉnh đến pH 2 bằng axit nitric) vào phần cặn tách ở bƣớc 1 và lắc hỗn hợp bằng máy lắctrong 16 giờ.
- Sau đó, tách phần dung dịch lỏng vào ống nhựa 50ml sau khi đã đƣợc lọc qua màng lọc 0,45 μm và cặn rắn đƣợc bảo quản cho các bƣớc tiếp theo.
Bƣớc 3: Kim loại liên kết với các hợp chất hữu cơ và sunfit
Bƣớc ba - phần dễ oxy hóa (F3):
- Các chất còn lại từ bƣớc hai đƣợc thêm 10 mL hydrogen peroxide (30%) và đƣợc phản ứng ở nhiệt độ phòng trong 1 giờ và kết hợp lắc thƣờng xuyên bằng tay. Tiếp tục thêm 10mL hydro peroxit đƣợc và cho phản ứng ở 85 ± 2 °C (cách thủy) trong 1 giờ.
- Thêm 50 mililit amoni axetat (1,0 mol/L, đƣợc điều chỉnh đến pH 2 bằng HNO3) đƣợc thêm vào và giữ ở nhiệt độ phòng trong 16h trƣớc khi phân tích.
- Sau đó, tách phần dung dịch lỏng vào ống nhựa 50ml sau khi đã đƣợc lọc qua màng lọc 0,45 μm (giữ lạnh) và cặn rắn đƣợc bảo quản cho các bƣớc tiếp theo.
Bƣớc 4: Phần còn lại (F4):
Phần dƣ từ bƣớc ba đƣợc trích xuất với hỗn hợp axit clohydric/axit nitric (1:1, V/V) và phân hủy trong áp suất và nhiệt độ trong bình kín trong phân hủy bằng vi sóng hệ thống. Các kết quả sau đó đƣợc sử dụng để xác định các kim loại nặng. Một mẫu trắng cũng đƣợc chạy đồng thời và không quan sát thấy nồng độ có thể phát hiện đƣợc khi tỷ lệ của chuỗi thuốc thử chiết đƣợc xử lý và phân tích cùng với các mẫu.
Nồng độ của Cr, Ni, Cu, As, Cd và Pb trong các phần khác nhau đƣợc xác định bằng cách sử dụng khối phổ plasma ghép cảm ứng (ICP-MS, dòng Agilent 7700).