và quặng apatit

- Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ phân tử vào nồng độ các nguyên tố cần nghiên cứu. Đồ thị này được gọi là đường chuẩn.

- Pha chế các dung dịch phân tích có điều kiện như dung dịch chuẩn và đem đo độ hấp thụ phân tử. Dựa vào các giá trị đo độ hấp thụ phân tử này và đường chuẩn tìm được nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu phân tích.

1.7 và quặng apatit – – . ( , . . T . [18].

Do có chứa các oxit nhôm, sắt, silic và có nhiều đặc tính hấp phụ tốt như: độ xốp tương đối cao, bề mặt riêng lớn… nên đá ong đã được nghiên cứu và sử dụng làm vật liệu hấp phụ các kim loại nặng. Tác giả Frederick Partey và cộng sự đã nghiên cứu thành công ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng hấp phụ asen trên đá ong do đông kết với sắt. Khi nhiệt độ tăng, dung lượng hấp phụ asen cũng tăng, ở cùng nhiệt độ, dung lượng hấp phụ asenit luôn cao hơn asenat [16]

năng [17].

Apatit là một nhóm các khoáng vật photphat gồm hidroxylapatit, floroapatit, cloroapatit. Các loại apatit này được gọi tên do trong thành phần tinh thể của chúng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/

có chứa các ion OH-, F- và Cl-. Công thức chung của apatit thường được biểu diễn theo dạng nhóm thành phần như Ca5(PO4)3(OH, F, Cl), hoặc theo công thức riêng của từng loại khoáng vật riêng lẻ tương ứng như: Ca5(PO4)3(OH), Ca5(PO4)3F và Ca5(PO4)3Cl. Ở Việt Nam, quặng apatit phân bố chủ yếu dọc theo bờ phải sông Hồng thuộc địa phận Lào Cai. Thành phần hóa học chính của quặng apatit gồm P2O5, F, CaO. Tùy thuộc vào sự phân loại quặng mà tỷ lệ thành phần của chúng khác nhau.

Quặng apatit Lào Cai được phân ra thành 04 loại, trong đó quặng loại I và loại III là quặng phong hoá thứ sinh, được làm giàu tự nhiên nên quặng mềm và xốp hơn quặng nguyên sinh. Quặng loại II và IV là quặng apatit cacbonat nguyên sinh, nằm dưới đới phong hoá, cần qua xử lý tuyển, làm giàu. Về thành phần, quặng loại I là quặng apatit gần đơn khoáng, có hàm lượng P2O5 đạt 28-36%; loại II là quặng apatit – đôlômit, có hàm lượng P2O5 từ 20-26%; loại III là quặng apatit – thạch anh, có hàm lượng P2O5 từ 14-16% và loại IV là quặng apatit – đôlômit – thạch anh, có hàm lượng P2O5 từ 10-13%. Trữ lượng quặng loại I là 35,65; loại II là 813,69; loại III là 196,11 và loại IV là 1364,71 triệu tấn. Từ lâu, ngành công nghiệp sản xuất phân supe photphat ở nước ta và gần đây là phân bón diamoniphotphat (DAP) sử dụng quặng loại I và loại III sau tuyển. Ngành sản xuất phân lân nung chảy sử dụng quặng loại II [15].

Với hàm lượng P2O5 lớn, ngoài ứng dụng làm phân bón cho cây trồng thời kì sinh trưởng do thúc đẩy các quá trình sinh hóa, trao đổi chất và năng lượng cho thực vật thì quặng apatit còn có thể được ứng dụng để chế tạo vật liệu hấp phụ do hàm lượng P2O5 có trong quặng sẽ có thể được chuyển hóa thành ion PO43- là tâm hấp phụ các ion kim loại nặng.

1.8 trên vật

liệu có nguồn gốc tự nhiên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/

lanh, quặng mangan, quặng sắt… hoặc các vật liệu được biến tính từ các vật liệu tự nhiên như đá ong biến tính, cát thạch anh bọc oxit kim loại…

Tác giả Hoàng Thu Dung đã cứu khả năng hấp phụ Mn(II), Ni(II), Cr(VI) của vật liệu chế tạo từ quặng sắt Trại Cau – Thái Nguyên và thăm dò xử lý môi trường. Khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp phụ Mn(II), Ni(II), Cr(VI) của vật liệu này đã được tác giả nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, sự hấp phụ Mn(II), Ni(II), Cr(VI) trên vật liệu chế tạo được tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir. Dung lượng hấp phụ Mn(II), Ni(II), Cr(VI) xác định được theo mô hình Langmuir lần lượt là 4,918mg/g; 3,573mg/g và 4,666mg/g [5].

Tác giả Phạm Xuân Cường và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp và khảo sát ảnh hưởng của khối lượng hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ đến khả năng hấp phụ các kim loại nặng và asen. Trong nghiên cứu này các tác giả đã trình bày về cách chế tạo vật liệu và nghiên cứu khá sâu về thành phần cũng như cấu trúc vật liệu. Ngoài ra, các tác giả còn trình bày khá chi tiết về ảnh hưởng của khối lượng hạt vật liệu đến khả năng hấp phụ As(III), As(V), Cd2+,Cu2+,Pb2+ và Zn2+. Từ kết quả thực nghiệm, các tác giả đã đưa tới kết luận: với tỉ lệ khối lượng vật liệu và thể tích dung dịch bị hấp phụ là 40g/L sẽ thu được hiệu quả xử lí các kim loại nặng và asen là tối ưu [2]. Bên cạnh nghiên cứu này, các tác giả cũng nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm kim loại nặng cadimi (Cd2+) bằng hạt vật liệu chế tạo từ bùn đỏ theo phương pháp hấp phụ cột. Kết quả nghiên cứu cho thấy, với nồng độ ban đẩu của Cd2+

là 1,11mg/L (cao gấp 22 lần giới hạn cho phép theo QCVN hiện hành) thì khả năng hấp phụ Cd2+

trên cột vật liệu gần như không đổi theo thời gian, phần trăm hấp phụ của Cd2+

lên đến 90% với tổng thể tích dung dịch Cd2+ chảy qua cột là 47 lít trong khoảng thời gian 17 ngày. Dung lượng hấp phụ Cd2+ trên cột vật liệu đạt 943mg/kg [3].

Tác giả Lưu Minh Đại và cộng sự đã nghiên cứu ứng dụng vật liệu oxit hỗn hợp Fe-Mn trên nền cát thạch anh để hấp phụ asen. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã chế tạo thành công vật liệu hấp phụ oxit nano hệ Fe-Mn/SiO2 bằng phương pháp gây đốt cháy gel PVA ở tỉ lệ mol Fe/Mn = 9/1. Dung lượng hấp phụ cực đại đạt 1,81mg/g đối với As(III); 2,01mg/g đối với As(V) và dung lượng hấp phụ động an toàn đạt 0,1mg/g [7].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/

2,316; 2,289; 1,266mg/g [8].

Tác giả Đỗ Trà Hương đã n Cu2+, Ni2+ của than bùn Việt Yên - Bắc Giang. Dung lượng hấp phụ cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ các ion kim loại trên đã được nghiên cứu.

Cu2+ và Ni2+ 10,49mg/g và 15,65mg/g [10].

Trong luận án: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ của một số khoáng tự nhiên, tổng hợp và ứng dụng của chúng”, tác giả Đặng Xuân Tập đã chuyển hoá than tro bay (than tro bay là chất thải rắn được tạo ra trong quá trình đốt than ở các nhà máy nhiệt điện) thành chất hấp phụ các ion kim loại nặng. Dung lượng hấp phụ cực đại đối với Co2+

, Ni2+, Hg2+ và Pb2+ lần lượt là: 410,50mg/g; 408,32mg/g; 478,69mg/g và 471,57mg/g [14].

Ngoài bùn đỏ, đá ong, quặng sắt, quặng mangan thì zeolit cũng là một loại khoáng tự nhiên có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng. Trong tự nhiên có khoảng 40 loại zeolit. Dung lượng hấp phụ một số ion kim loại nặng của hai zeolit tiêu biểu là clinoptilolite và charbazite philipsite đã được nghiên cứu. Dung lượng hấp phụ: Cd2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Cu2+ và Pb2+ của clinoptilolite lần lượt là: 2,40; 1,42; 0,48; 0,50; 1,64 và 1,60mg/g còn dung lượng hấp phụ: Cr3+, Ni2+, Zn2+ và Cu2+ của charbazite philipsite lần lượt là: 0,25; 0,56; 0,04 và 0,37mg/g [22].

Bên cạnh zeolit thì đất sét cũng là một trong các khoáng tự nhiên có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng. Đất sét được chia làm 3 loại chính là smectites, kaolinite và micas. Ngoài ra còn có ilite, bentonite... Đất sét cũng có khả năng hấp phụ khá tốt một số ion kim loại nặng. Chẳng hạn, smectites có khả năng hấp phụ 0,68mg/g đối với Pb2+; 0,72mg/g đối với Cd2+ và 4,98mg/g đối với Zn2+. Dung lượng hấp phụ Pb2+

, Cd2+ và Zn2+ của kaolinite lần lượt là: 0,12; 0,32 và 1,25mg/g. Đối với bentonit, khả năng hấp phụ Cd2+, Zn2+, Cr(VI) và Sr2+ lần lượt đạt 1,41; 4,54; 0,57 và 2,94mg/g [23, 24].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Mặc dù dung lượng hấp phụ các ion kim loại của các vật liệu này không cao nhưng do có giá thành rẻ (khoảng 0,1USD/1kg) nên chúng vẫn thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học. Do đó, nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu có nguồn gốc tự nhiên nói chung, đá ong nói riêng trong việc xử lý các chất độc hại trong môi trường nước mang ý nghĩa lớn về khoa học và kinh tế.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Chƣơng 2

THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN