2.1. Đối tượng nghiên cứu
Mỏ amiang sau khi khai thác khơng được khơi phục lại do đó các mảnh vụn amiang cịn sót lại rất nhiều trong đất thậm chí ngay trong sân vườn của các hộ gia đình đang sinh sống trên đất mỏ. Mẫu amiang đem về phịng thí nghiệm được lấy ngay tại sân vườn của nhà dân vào tháng 3 năm 2014.
Mẫu amiang lấy dưới dạng cục được nghiền nhỏ và sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 40o C, sau đó rây qua lỗ rây có đường kính 0,5 mm. Mẫu amiang thu được đựng trong chai nhựa để tiến hành các thí nghiệm.
Hình 11. Quy trình xử lý mẫu
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xác định đặc điểm hình thái và khống vật học của mẫu nghiên cứu nghiên cứu
Mẫu được nghiền nhỏ, rây qua rây 250 μm và xác định đặc điểm cấu trúc theo phương pháp nhiễu xạ bột với máy XRD (Siemens D5005). Đây là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc tinh thể thông qua việc sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc chiếu vào mẫu. Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường tròn đồng tâm và ghi lại cường độ chùm tia phản xạ cũng như phổ nhiễu xạ.
Ngoài ra, đề tài còn sử dụng phương pháp xác định đặc điểm hình thái với kính hiển vi điện tử qt JEOL (JSM-5410LV).
Mẫu Amiang xóm Qt, Ba Vì
Nghiền mẫu Rây qua rây
250 μm
Amiang 250 μm
2.2.2. Xác định khả năng hịa tan của khống vật tremolit dưới ảnh hưởng của các anion hữu cơ.
* Thí nghiệm nghiên cứu khả năng hịa tan khống vật tremolit dưới ảnh hưởng của các axit hữu cơ.
100 mg amiang được ngâm với 100 ml các dung dịch axit hữu cơ (axit xitric, axit oxalic và axit axetic) có nồng độ khác nhau lần lượt là 0,001; 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,1 N (trong lọ nhựa dung tích 100 ml) ở pH 3, nhiệt độ phòng và nền điện ly
EB 0,1 molc L-1.
- Nền điện ly EB 0,1 molc L-1 được điều chỉnh bằng cách bổ sung thêm lượng vừa đủ các dung dịch điện ly NaCl vào dung dịch axit hữu cơ trước khi cho tương tác với amiang. Lượng NaCl bổ sung vào dung dịch sao cho tổng lượng cation và anion trong dung dịch của tất cả các mẫu đều như nhau trong mọi trường hợp chỉ khác nhau ở nồng độ của các anion hữu cơ (axetat, oxalat, xitrat). Quá trình điều chỉnh EB của dung dịch có thể được mơ tả thơng qua biểu đồ (Hình 12).
Hình 12: Quá trình điều chỉnh EB 0,1 molc L-1 bằng dung dịch NaCl
Nồng độ Si hòa tan từ các mẫu ngâm amiang với dung dịch axit được xác định bằng phương pháp so màu xanh molipđen(*). Cụ thể, hỗn hợp được lắc nhẹ và để ổn định trong 24 h ở nhiệt độ phòng. Sau mỗi 24 h, hút 10 ml dung dịch bằng pipet tự động sử dụng đầu cơn nhựa. Thí nghiệm được tiến hành 1 lần trong thời gian 7 ngày. Dung dịch được lọc qua màng lọc xenlulo axetat kích thước lỗ là 0,45 µm.
- Hút 2 ml dung dịch lọc cho vào ống nghiệm plastic dung tích (Φ 10 mm, 15 ml). Sau đó thêm lần lượt vào 2 ml amonimolipdat 1 % + 3 ml axit tactaric 3,3 %, lắc đều và để yên 10 phút.
- Tiếp tục thêm 2 ml axit ascobic 0,4 %. Nước cất được thêm vào sao cho tổng thể tích dung dịch trong ống nghiệm là 10 ml, lắc đều và để ổn định 15 phút. Sau đó, hút cẩn thận 3 ml dung dịch ở trên trong ống nghiệm chuyển vào cuvet. Độ hấp thụ ABS của dung dịch được phân tích trên máy quang phổ khả kiến (Labnics, L-Vis -400) ở bước sóng 810 nm. Hệ số hấp thụ (ABS) lớn biểu thị dung dịch có chứa hàm lượng lớn Si hoà tan và ngược lại hệ số hấp thụ nhỏ chứng tỏ nồng độ Si hoà tan trong dung dịch thấp.
- Song song với phân tích nồng độ Si hòa tan trong mẫu, thang chuẩn Si theo phương pháp so màu xanh molipden được tiến hành tương tự với dung dịch Si đã biết trước nồng độ (pha loãng từ dung dịch Si tiêu chuẩn 1 mg/m1 để được các dung dịch có nồng độ xác định: 1; 3; 5; 7; 10; 15; 20 mg L-1).
Nồng độ Si hòa tan được xác định theo công thức sau: Siabs = 2 1 .. V V Cabs (mg L-1)
Trong đó: Cabs là nồng độ dung dịch axit silic trong dung dịch theo đường chuẩn V1 là thể tích dung dịch
V2 là thể tích dung dịch mẫu
Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nền điện ly (EB) tới khả năng hịa tan khống vật tremolit .
Thí nghiệm được tiến hành tương tự trường hợp nghiên cứu ảnh hưởng của
các axit hữu cơ tới khả năng hòa tan của khoáng vật tremolit tại pH 3 và EB 0,1 molc L-1. Tuy nhiên, trong trường hợp này nồng độ của các axit hữu cơ được giữ ổn định ở 0,001N nhưng ở các nền điện ly khác nhau EB 0,01 molc L-1 và EB 0,001 molc L-1. Điều chỉnh nền điện ly EB của dung dịch bằng cách bổ sung lượng vừa đủ các
dung dịch điện ly NaCl tương tự như đối với trường hợp điều chỉnh EB 0,1 molc L-1.
* Thí nghiệm nghiên cứu khả năng hịa tan tremolit dưới ảnh hưởng của một số loại thực phẩm.
50 mg amiang được ngâm với 50 ml dung dịch được chiết rút từ các loại củ quả như ( chanh, cam, quýt, táo, dứa...). Các loại củ, quả này đem về phịng thí nghiệm được xay nhuyễn và vắt lấy nước sau đó đựng trong lọ nhựa dung tích 100 ml. Hỗn hợp amiang và dung dịch chiết rút được ngâm và để ổn định 24 h ở nhiệt độ phòng. Sau 24h hỗn hợp được lắc nhẹ, hút 10 ml dung dịch bằng pipet tự động sử dụng đầu côn nhựa để lọc qua màng lọc xenlulo axetat kích thước lỗ là 0,45 µm. Nồng độ Si hòa tan từ các mẫu được xác định bằng phương pháp so màu xanh molipđen(*).
2.2.3. Sự biến đổi đặc điểm điện động học của khoáng vật tremolit dưới ảnh hưởng của các axit hữu cơ hưởng của các axit hữu cơ
Thế ζ được biết đến như là thế điện động đo được trên bề mặt phân giới giữa lớp ion cố định và lớp ion khuếch tán của một phần tử mang điện. Thế điện động này biến đổi và phụ thuộc vào sự tương tác giữa bề mặt mang điện và các ion trái dấu trong môi trường lỏng xung quanh. Khi các ion hấp phụ và trung hòa bề mặt mang điện, thế ζ sẽ giảm và có thể đạt đến giá trị 0. Do vậy, thế ζ có thể được sử dụng như một thông số để xác định sự hấp phụ cation Na+ lên bề mặt mang điện của tremolit. Thế ζ được xác định theo phương trình Smoluchowski–Helmholtz: ζ =
C[v(LA)/(I/f)]. Trong đó, ζ là thế zeta (mV); C là hằng số liên quan đến độ nhớt và
hằng số điện kép của dung dịch keo ở nhiệt độ thí nghiệm và được tính bằng mV/(μm s-1/V cm-1); v là tốc độ điện chuyển trung bình (μm s-1); L là độ dẫn điện của dung dịch keo (mS cm-1); A là diện tích mặt cắt của ống chứa mẫu (cm2); I là cường độ dòng điện trong ống chứa mẫu (ampe, A) và f là thông số hiệu chỉnh dòng. C, A và f thường được cài đặt sẵn bởi nhà cung cấp thiết bị.
Để xác định sự biến đổi thế ζ và độ tan của tremolit dưới ảnh hưởng của axit hữu cơ và nồng độ Na+ được tiến hành song song cùng thí nghiệm tại mục 2.2.2. Tại thời điểm lấy mẫu phân tích nồng độ Si hịa tan, lắc đều mẫu và lấy 10ml dung dịch huyền phù của mỗi mẫu chuyển vào ống Teflon của thiết bị phân tích bề mặt tích hợp với bộ chuẩn độ tự động (PCD 05, Mütek CHLB Đức).
Phương pháp này đã được nhắc tới trong nhiều nghiên cứu về hóa học đất và đặc điểm điện động học của nhiều loại mẫu vật khác nhau (Weiss và nnk, 1989; Chen và nnk, 2004; Nguyễn Ngọc Minh và nnk, 2009). Kỹ thuật này dựa trên phương pháp phân tích thế ζcủa dịng chuyển động. Dung dịch huyền phù của mẫu vật được chuyển toàn bộ vào ống Teflon, đồng thời với sự chuyển động tịnh tiến lên – xuống của pít tơng, hai điện cực bằng vàng được gắn ở trong ống Teflon sẽ thu nhận các tín hiệu điện liên tục và chuyển đến hệ thống xử lý của máy. Kết quả thế ζ được ghi lại khi các quá trình nhiệt động học trong hệ đạt trạng thái ổn định.
Hình 13. Sơ đồ cấu tạo và cơ chế hoạt động của máy PCD Mütek 05. Phân bố ion trong dung dịch khi khơng có dịng chuyển động (a) và có dịng chuyển động (b)