Bảng 3-11: Khả năng hấp phụ của các mẫu bùn đỏ biến tính với lượng bùn khác nhau. Tên mẫu Tỉ lệ AlO2 - /bùn khô (mg/g) Thời gian
già hóa Mg/Al Tỉ lệ m cân (mg/L) C0 (mg/L)C1 (mg/g) Q
BT1G 138.2 10’ 3/1 0.0531 257.6 73.6 173.3
BT5G 29.3 10’ 3/1 0.0533 257.6 209.4 45.2
BT10G 15.6 10’ 3/1 0.0534 257.6 210.3 44.3
BT20G 8.8 10’ 3/1 0.0535 257.6 217.0 37.9
Hình 3-15: Biểu đồ khả năng hấp phụ của các mẫu bùn đỏ biến tính.
Từ kết quả trên cho thấy, khi hàm lượng aluminate trong bùn khô càng tăng thì khả năng hấp phụ của bùn đỏ biến tính càng tăng. Nguyên nhân của hiện tượng này là do khi tăng lượng aluminate trong bùn khô thì làm tăng lượng hydrotalcite trong bùn
đỏ biến tính và do đó tăng khả năng hấp phụ của bùn đỏ biến tính.
Hàm lượng hydrotalcite trong các sản phẩm được kiểm chứng qua phổ XRD ở
các hình 3-16, 3-17, 3-18.
Hình 3-17: Phổ XRD của bùn đỏ biến tính với 20g bùn khô.
Hình 3-18: Phổ XRD của bùn đỏ biến tính với 1g bùn khô.
Phổ XRD của mẫu bùn đỏ biến tính 20g bùn (hình 3-17) gần như không khác biệt gì so với phổ XRD của mẫu bùn đỏ chưa biến tính (hình 3-16), không thể nhận biết được pha hydrotalcite trong mẫu. Điều này có thể là do hàm lượng hydrotalcite trong mẫu quá bé so với các pha khác của bùn đỏ như là gibbsite, hematite, geothite. Khi nghiên cứu vềđặc tính cấu trúc của bùn đỏ trung hòa bằng nước biển, tác giả Sara J. Palmer [18] cũng có nhận xét về mức độ phức tạp của mẫu này, và thật khó để xác
định bằng một peak rộng nhỏ ở vùng 2θ = 120, là peak đặc trưng của d003 của hydrotalcite.
Hình 3-19: So sánh phổ XRD của bùn đỏ và bùn đỏ trung hòa theo Sara J. Palmer [18] Còn ở phổ XRD của mẫu bùn đỏ biến tính 1g bùn (hình 3-18), ta có thể dễ dàng nhận thấy pha hydrotalcite trong đó, do lúc này cường độ hydrotalcite trong mẫu bùn
đỏ biến tính đã lớn hơn.
Dung lượng hấp phụ của các mẫu bùn đỏ biến tính BT5G, BT10G, BT20G xấp xỉ bằng, thậm chí nhỏ hơn mẫu bùn khô chưa biến tính. Điều này chứng tỏ việc biến tính bùn khô chưa thực sự có lợi. Tốt nhất vẫn nên sử dụng riêng phần dịch lỏng và bùn
3.5.2 Khả năng hấp phụ của bùn đỏ biến tính.
Bảng 3-12: Dung lượng hấp phụ của mẫu BT5G theo pH.
pH Thời gian pH sau m cân C0 (mg/L) C1 (mg/L) Q (mg/g)
2 30' 3.07 0.052 262.1 215.0 45.3 3 30' 6.65 0.052 249.3 215.6 32.4 4 30' 7.75 0.05 249.9 226.8 23.2 5 30' 8.34 0.052 260.2 231.1 28.0 6 30' 7.97 0.056 249.1 222.8 23.5 7 30' 8.62 0.052 250.7 226.2 23.6 8 30' 8.68 0.053 247.2 226.6 19.5 9 30' 8.97 0.053 247.4 224.0 22.1 10 30' 9.95 0.052 248.5 229.3 18.5 11 30' 10.97 0.053 245.4 228.3 16.1
Kết quả hấp phụ cho thấy ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ thuốc nhuộm của bùn đỏ biến tính BT5G cũng tương tự như của hydrotalcite điều chế từ dịch lỏng. Dung lượng hấp phụở các pH thấp thì cao hơn ở pH cao, và dung lượng hấp phụ
cực đại ở pH = 2.
Chương 4. KẾT LUẬN
1. Phương pháp tối ưu hóa theo ma trận yếu tố đã giúp loại bỏ một số yếu tố ảnh hưởng không đáng kểđể quá trình điều chế hydrotalcite từ dung dịch aluminate và dung dịch magnesium chloride, cụ thể là quá trình đó chỉ phụ thuộc vào 2 yếu tố tỉ
lệ mol Mg/Al và thời gian già hóa.
2. Việc điều chế hydrotalcite từ dịch lỏng của bùn đỏ cũng đã được tối ưu theo 2 yếu tố tỉ lệ mol Mg/Al và thời gian già hóa bằng microwave. Kết quả tối ưu cho thấy, hydrotalcite có khả năng hấp phụ tốt nhất được điều chế từ tỉ lệ Mg/Al là 3:1 và thời gian già hóa là 10 phút.
3. Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm RO-13 của hydrotalcite cũng đã được nghiên cứu. Kết quả chỉ ra rằng pH hấp phụ tốt nhất của hydrotalcite là 2, nhưng tại pH đó quá trình hòa tan hydrotalcite sẽ chiếm ưu thế hơn quá trình hấp phụ khi thời gian tiếp xúc lớn hơn 30 phút, tức là khả năng hấp phụ sẽ giảm sau 30 phút. Khi khảo sát hấp phụở pH = 5, thì cân bằng hấp phụ sẽđạt được sau 60 phút và đạt 89.2 mg/g, thấp hơn nhiều khi hấp phụở pH = 2 trong 30 phút, 216 mg/g. Khả năng khử màu của hydrotalcite ở nồng độ thuốc nhuộm thấp rất tốt, 1 g hydrotalcite có thể loại hoàn toàn màu của 1 lít dung dịch thuốc nhuộm 100 mg/L.
4. Quá trình hấp phụ của hydrotalcite phù hợp theo phương trình đẳng nhiệt hấp phụ
Langmuir hơn Freundlich, với giá trị hệ số 1/n trong phương trình Freundlich nhỏ, bằng 0.2904, cho thấy hấp phụ thiên về dạng hóa học và là hấp phụđơn lớp.
5. Hiệu quả của bùn đỏ biến tính phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ giữa aluminate dư và bùn khô. Hàm lượng bùn khô càng nhiều thì khả năng hấp phụ của bùn đỏ biến tính càng kém. Khả năng hấp phụ của bùn đỏ biến tính với lượng lượng aluminate trong bùn khô nhỏ hơn 29.3mg/g chưa thực sự hiệu quả hơn bùn khô chưa biến tính, do
đó, tốt nhất nên sử dụng riêng phần dịch lỏng và bùn đỏ khô trong việc hấp phụ xử
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Cù Thành Long (2007), Cơ sở phương pháp thống kê trong thực nghiệm hóa học, Phần thứ 2, Chỉnh lý và bổ sung lần 7, Giáo trình cơ sở khoa Hóa – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí Minh, Tp. Hồ Chí Minh. [2] Hà Thúc Huy (1998), Hóa Keo, Tủ sách Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí
Minh, Tp. Hồ Chí Minh.
[3] Hoàng Đông Nam (1997), Nghiên cứu hòa tách Vanadi từ Bauxite Laterit N2-Q1
Miền Nam Việt Nam trong quy trình Bayer, Luận án Phó Tiến Sĩ Khoa học
Kỹ thuật, Trường Đại học Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, Tp. Hồ Chí Minh. [4] Huỳnh Thị Thanh Tuyền (2009), Tổng hợp Hydrotalcite bằng phương pháp siêu
âm, microwave và khảo sát tính chất hóa lý của chúng, Luận văn Thạc sĩ
Hóa học, Trường Đại học Cần Thơ, Cần Thơ.
[5] Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải, NXB Thống Kê, Hà Nội.
[6] Lê Xuân Thám, Quản Hành Quân (2010), Nghiên cứu cải tạo bùn đỏ của nhà máy khai thác luyện Bauxite – alumina kết hợp với một số chế phẩm hữu cơ
thành nền đất trồng với thực bì chọn lọc, Hội nghị Khoa học và Công nghệ
gắn với thực tiễn Lần IV, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tóm tắt báo cáo, Đà Lạt.
[7] Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý, Tập 1, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
[8] Nguyễn Thị Mai Thơ (2008), Loại bỏ Arsenate ion (AsO43-) trong nước bằng
Hydrotalcite, Tạp chí Khoa học và công nghệ, Tập 46, số 2, 107-113.
[9] Phạm Tuấn Nhi, Lê Huy Hoàng (2010), Xử lý chất thải bùn đỏ bằng công nghệ
Geopolymer, Hội nghị Khoa học và Công nghệ gắn với thực tiễn Lần IV, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tóm tắt báo cáo, Đà Lạt.
[10] Ali Tor, Yunus Cengeloglu (2006), Removal of congo red from aqueous
solution by adsorption onto acid activated red mud, Journal of Hazardous
Materials, B138, 409–415.
[11] D. Chvedov, S. Ostapa, T. Le (2001), Surface properties of red mud particles
from potentiometric titration, Colloids and Surfaces A: Physicochemical
and Engineering Aspects, 182, 131-141.
[12] David G. Evans, Robert C. T. Slade (2006), Structural Aspects of Layered
Double Hydroxides, Structure and Bonding, 119, 1–87.
[13] Howard D. Smith, Gordon M. Parkinsonb, Robert D. Hart (2005), In situ absorption of molybdate and vanadate during precipitation of hydrotalcite
from sodium aluminate solutions, Journal of Crystal Growth, 275, e1665–
e1671.
[14] Jing He, Min Wei, Bo Li, Yu Kang, David G Evans, Xue Duan (2006),
Preparation of Layered Double Hydroxides, Structure and Bonding, 119, 89
– 119.
[15] Laura Santonaa, Paola Castaldia, Pietro Melis (2006), Evaluation of the
interaction mechanisms between red muds and heavy metals, Journal of
Hazardous Materials, 136, 324-329.
[16] Qi Wanga, Zhaokun Luana, NingWei (2009), The color removal of dye
wastewater by magnesium chloride/red mud (MRM) from aqueous solution,
Journal of Hazardous Materials, 170, 690–698.
[17] Sara J. Palmer, Mitchell Nothling, Kathleen H. Bakon, Ray L. Frost (2010),
Thermally activated seawater neutralised red mud used for the removal of
arsenate, vanadate and molybdate from aqueous solutions, Journal of
[18] Sara J. Palmer, Ray L. Frost (2009), Characterisation of bauxite and seawater neutralised bauxite residue using XRD and vibrational spectroscopic
techniques, Journal of Materials Science, 44, 55–6.
[19] Sara J. Palmer, Ray L. Frost, Tai Nguyen (2009), Hydrotalcites and their role in coordination of anions in Bayer liquors: Anion binding in layered double
hydroxides, Coordination Chemistry Reviews, 253, 250–267.
[20] Shaobin Wang, Y. Boyjoo, A. Choueib, Z.H. Zhu (2005), Removal of dyes from
aqueous solution using fly ashand red mud, Water Research, 39, 129–138.
[21] Shaobin Wang, H.M. Ang, M.O. Tadé (2008), Novel applications of red mud as
coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes,
Chemosphere, 72, 1621–1635.
[22] Snigdha Sushil, Vidya S. Batra (2008), Catalytic applications of red mud, an
aluminium industry waste: A review, Applied Catalysis B: Environmental,
81, 64–77.
[23] Yanzhong Li, Changjun Liu, Zhaokun Luan (2006), Phosphate removal from
aqueous solutions using raw and activated red mud and fly ash, Journal of
Hazardous Materials, B137, 374–383.
[24] Yunus Cengeloglu, Esengul Kır, Mustafa Ersoz (2002), Removal of fluoride
from aqueous solution by using redmud, Separation and Purification
Technology, 28, 81–86.
[25] ZHANG Kun-yu, HU Hui-ping, ZHANG Li-juan, CHEN Qi-yuan (2008),
Surface charge properties of red mud particles generated from Chinese
diaspore bauxite, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 18,
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phổ XRD của một số mẫu hydrotalcite và bùn đỏ biến tính
Mẫu hydrotalcite tạo thành từ dịch lỏng
Mẫu bùn đỏ biến tính với 20g bùn khô
Mẫu bùn đỏ biến tính với 1g bùn khô