Trước khi phân tích mẫu thực tế chúng tôi tiến hành xây dựng đường chuẩn phân tích florua, photphat và silicat.
3.1.1.1. Đường chuẩn xác định nồng độ florua
Bảng 3.1. Mối quan hệ giữa nồng độ florua và độ hấp thụ quang (ABS) theo phương pháp Xylenol da cam
Nồng độ F- (mg/l) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
ABS 0,015 0,035 0,055 0,075 0,093 0,109
y = 0.0949x - 0.0027 R² = 0.9983
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
0 0,5 1 1,5
ABS
CF-(mg/l)
Hình 3.1. Đồ thị đường chuẩn phân tích florua
Đường chuẩn xác định florua thu được có dạng: y = 0,0949x – 0,0027
Đồ thị đường chuẩn cho thấy rằng trong khoảng nồng độ F- từ 0- 1,2mg/l thì mật độ quang phụ thuộc tuyến tính và nồng độ F- tuân theo định luật Lamber- Beer. Vì vậy khi xác định F- trong các mẫu phân tích ta cần đưa về khoảng nồng độ này.
34 3.1.1.2.Đường chuẩn xác định silicat
Từ dung dịch chuẩn pha ra các dung dịch có nồng độ SiO3
2- từ 1 đến 7 trong thể tích 25ml. Cho nhanh và lần lượt vào mỗi bình 0,5 ml HCl 1:1 và 1 ml Molipdat và đợi 4- 10 phút cho phát triển màu so với mẫu trắng ở bước sóng 420 nm ta thu được bảng số liệu sau:
Bảng 3.2: Mối quan hệ giữa nồng độ SiO3
2- và độ hấp thụ quang (ABS)
Nồng độ (mg/l) 1 2 3 4 5 6 7
ABS 0,026 0,051 0,073 0,099 0,117 0,138 0,171
y = 0.0233x + 0.0031 R² = 0.9959
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18
0 2 4 6 8
ABS
C (mg/L)
Hình 3.2. Đường chuẩn phân tích silicat
Đường chuẩn xác định silicat thu được có dạng: y = 0,0233x + 0,0031 Từ đồ thị đường chuẩn ta thấy rằng trong khoảng nồng độ SiO3
2- từ 0- 7mg/l thì mật độ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ SiO3
2- theo định luật Lamber- Beer. Vì vậy khi xác định SiO3
2- trong các mẫu phân tích ta cần đưa về khoảng nồng độ này.
35 3.1.1.3. Đường chuẩn xác định photphat
Từ dung dịch photphat 50mg/L pha ra các dung dịch có nồng độ từ 2 đến 12 trong thể tích 25 ml, thêm 10 ml dung dịch Vanadat-Molipdat, so màu với mẫu trắng ở bước sóng 410 nm ta thu được bảng số liệu sau.
Bảng 3.3. Mối quan hệ giữa nồng độ photphat và độ hấp thụ quang (ABS)
Nồng độ (mg/l) 2 4 6 8 10 12
ABS 0,134 0,256 0,388 0,52 0,644 0,773
y = 0.0636x + 0.0095 R² = 0.9998
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
0 5 10 15
ABS
C (mg/L)
Hình 3.3. Đồ thị đường chuẩn phân tích photphat
Đường chuẩn xác định photphat thu được có dạng: y= 0,0636x + 0,0095.
Từ đồ thị đường chuẩn ta thấy rằng trong khoảng nồng độ photphat từ 0- 16mg/l thì mật độ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ photphat theo định luật Lamber- Beer. Vì vậy khi xác định photphat trong các mẫu phân tích ta cần đưa về khoảng nồng độ này.
3.1.2. Khảo sát mức độ ô nhiễm florua trong nước thải nhà máy phân lân Văn Điển
Trước khi đi vào nghiên cứu khả năng hấp phụ florua của vật liệu đối với nước thải thực tế chúng tôi tiến hành khảo sát mức độ ô nhiềm florua trong nước thải nhà máy phân lân Văn Điển. Nhà máy Phân lân Văn Điển là nơi sản xuất phân lân nung chảy cung cấp cho cả nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Nhà máy có tường bao xung quanh và có hệ thống xử lý nước thải. Nước thải của nhà máy sau khi xử lý được dẫn thải ra sông Tô
36 Lịch bằng một mương dẫn riêng xây bằng gạch trát vữa xi măng. Nhiệt độ của nước thải trong mương ở vị trí cách tường bao khoảng 300 m vẫn ở mức 50 – 600C. Nước mưa chảy tràn được dẫn ra hệ thống thoát nước chung.
Chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu nước thải trong mương dẫn riêng của nhà máy và nước ao sát tường nhà máy nơi người dân vẫn nuôi cá, mẫu xỉ thải lót dưới đường xung quanh nhà máy cũng được lấy để phân tích hàm lượng florua.
Các mẫu nước được lấy trong chai nhựa PP. Mẫu phân tích được lọc bỏ cặn lơ lửng. Mẫu xỉ thải được để nguyên hiện trạng và ngâm chiết một lần bằng nước cất với tỷ lệ rắn lỏng là 1 kg/L nước cất trong vòng 24 tiếng. Mẫu nước được lọc qua giấy lọc có kích thước lỗ xốp là 0,45 μm. Hàm lượng Florua cũng như photphat và silicat đồng thời được phân tích.
Qua phân tích với nước mương, nước ao và nước ngâm xỉ thải thu được từ nhà máy, chúng tôi thu được kết quả như sau:
Bảng 3.4. Kết quả phân tích mẫu nước thực tế lấy từ nhà máy phân lân Văn Điển:
STT Chỉ tiêu phân tích
Đơn vị QCVN 24:
2009/BTNMT
MN1 MN2 MN3
1
F mg/l 5 8- 20,6 2,1 - 2,5
8,9-11,3 (ng/Kg)
2 Tổng Phôtpho mg/l 4 1- 8,7 2,2-3,7 -
3 SiO32- mg/l - 12-24,7 2,5 -
4 pH 6-9 7- 7,6 - -
5 Nhiệt độ 0C 50-60 27-30 -
- MN1: Mẫu nước được lấy từ mương thoát nước của nhà máy sản xuất phân lân Văn Điển.
- MN2: Mẫu nước được lấy tại một ao cạnh nhà máy sản xuất phân lân Văn Điển.
- MN3: Mẫu nước tạo ra khi ngâm xỉ của nhà máy sản xuất phân lân Văn Điển.
37 - QCVN 24: 2009/BTNMT : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (loại A) được ban hành theo Thông tư số 25/2009/TT-BTNMT ngày 16 tháng 11 năm 2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Mẫu thực được lấy ở các thời điểm khác nhau trong năm nên có giá trị luôn biến đổi trong một khoảng khá rộng. Ngoài ra nồng độ của các chất cũng phụ thuộc vào thời gian, giai đoạn sản xuất của nhà máy. Trong những lần lấy mẫu chúng tôi thấy nồng độ flo đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép (Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượng cho phép của flo trong nước thải công nghiệp loại A là 5 mg/l) [3], nhiệt độ nước thải từ mương thoát nước của nhà máy khá cao. Với nồng độ florua tại ao xung quanh nhà máy cũng khá cao so với tiêu chuẩn và so với các thủy vực khác xa nơi sản xuất. Đặc biệt hàm lượng florua tan có trong xỉ than cũng rất cao. Loại xỉ than này là nguồn gây ô nhiễm florua cho nước ao hồ khi thấm vào nước mưa và đi vào nguồn nước mặt. Do vậy cũng cần được quản lý và thải bỏ theo quy định và thải bỏ theo quy định, không được trải lót đường.
Ngoài nồng độ flo phân tích chúng tôi còn khảo sát nồng độ ion photphat và silicat có trong nước thải. Nồng độ silicat và photphat cũng ở mức khá cao so với tiêu chuẩn cho phép đối với nước thải loại A.
Nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm flo trong nguồn nước thải của các nhà máy sản xuất phân lân Văn Điển là do nguyên liệu chủ yếu để sản xuất phân lân là quặng apatit có chứa 2,5 - 3% Flo. Sau quá trình sản xuất một phần flo trong nguyên liệu nằm trong bã rắn, một phần đi vào axit sản phẩm, phẩn còn lại bay hơi và đi vào thiết bị phản ứng hoặc thiết bị bốc hơi. Thiết bị phản ứng mà trong đó axit sunfuric đặc tác dụng với quặng apatit là nguồn gây ra ô nhiễm chính. Các hợp chất flo bay ra ngoài cùng với không khí dùng để làm nguội hỗn hợp huyền phù. Khoảng 25% flo có trong quặng bay ra ngoài theo đường khí còn lại giữ trong sản phẩm.
Flo là chất ô nhiễm chính trong khí thải, nước thải và chất thải rắn của nhà máy sản xuất phân bón sử dụng quặng apatit. Khoảng 50 - 60% lượng Flo này nằm lại trong phân bón. Khi bón nhiều phân lân sẽ làm tăng hàm lượng Flo trong đất và sẽ làm ô nhiễm đất khi hàm lượng của nó đạt tới 10 mg/1kg đất. Trong các chất thải của nhà máy sản xuất phân lân có chứa 96,9% các chất gây ô nhiễm mà chủ yếu là Flo. Flo trong đất sẽ được tích lũy bởi thực vật [2].
Trước yêu cầu thực tế khảo sát được, việc xử lý florua từ nguồn nước thải nhà máy sản xuất phân lân rõ ràng là cần thiết và cấp bách.