nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý florua trong nước ăn uống và sinh hoạt

Trong số những phương pháp này, hấp phụ là một trong những kỹ thuật quan trọng được sử dụng để loại bỏ florua từ nước vì dễ vận hành và chi phí thấp, đặc biệt là đối với các hộ gia đình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

LÊ THỊ THÙY LINH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ FLORUA

TRONG NƯỚC ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

LÊ THỊ THÙY LINH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ FLORUA

TRONG NƯỚC ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT

Chuyên ngành: Hóa Môi Trường

Mã số: 60 44 41

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHƯƠNG THẢO

Hà Nội - 2013

3.1 Kết quả xách định pHpzc của vật liệu RM 41

3.10

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ

của vật liệu TRM

55

70

3.19

So sánh tải trọng hấp phụ của các vật liệu RM, TRM, Mg-RM,

3.16 Giản đồ XRD vật liệu RM sau hấp phụ florua 51

3.35 Phương trình tuyến tính Langmuir mô tả quá trình hấp phụ florua

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 2

1.1 Bùn đỏ 2

1.1.1 Giới thiệu về bùn đỏ 2

1.1.2 Thành phần và đặc điểm của bùn đỏ 3

1.1.3 Tình hình nghiên cứu tái sử dụng bùn đỏ 6

1.2 Florua và các phương pháp xử lý florua 10

1.2.1 Nguồn gốc và phân bố florua 10

1.2.2 Tính chất vật lý và hóa học của florua 11

1.2.3 Độc tính của florua 14

1.2.4 Tình hình ô nhiễm florua hiện nay 15

1.2.5 Các phương pháp xử lý florua 18

Chương 2- THỰC NGHIỆM 26

2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn 26

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 26

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 26

2.2 Hóa chất và dụng cụ 26

2.2.1 Hóa chất 26

2.2.2 Dụng cụ và thiết bị 28

2.3 Phương pháp phân tích florua bằng phương pháp SPADNS 28

2.4 Chế tạo các loại vật liệu hấp phụ florua từ bùn đỏ 28

2.4.1 Trung hòa bùn đỏ thô 28

2.4.2 Biến tính bùn đỏ bằng phương pháp nhiệt 29

2.4.3 Biến tính bùn đỏ bằng phương pháp ngâm tẩm magiê clorua 29

2.4.4 Biến tính bùn đỏ bằng đất hiếm xeri oxit 29

2.5 Các phương pháp đánh giá đặc tính của vật liệu hấp phụ 30

2.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tia Rơnghen (XRD) 30

2.5.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 32

2.5.3 Phương pháp xác định giá trị pH tại điểm đẳng điện 33

2.5.4 Phương pháp đánh giá khả năng hấp phụ florua của vật liệu 35

Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ florua từ bùn đỏ 40

3.1.1 Bùn đỏ trung hòa kiềm (RM) 40

3.1.2 Bùn đỏ biến tính nhiệt (TRM) 42

3.1.3 Bùn đỏ biến tính bởi magiê clorua (Mg-RM) 44

3.1.4 Bùn đỏ biến tính bởi đất hiếm xeri oxit (Ce-RM) 46

3.2 Nghiên cứu khả năng hấp phụ florua của các vật liệu 48

3.2.1 Đường chuẩn xác định nồng độ florua 48

3.2.2 Khả năng hấp phụ florua của vật liệu RM 48

3.2.3 Khảo sát khả năng hấp phụ florua của vật liệu TRM 54

3.2.4 Khảo sát khả năng hấp phụ florua của vật liệu Mg-RM 58

3.2.5 Khảo sát khả năng hấp phụ florua của vật liệu Ce-RM 64

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các anion cạnh tranh đến quá trình hấp phụ florua72 3.3.1 Ảnh hưởng của clorua 72

3.3.2 Ảnh hưởng của bicacbonat 73

3.3.3 Ảnh hưởng của phốtphát 75

KẾT LUẬN 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

LỜI MỞ ĐẦU

Sự có mặt của florua trong nước uống có thể có lợi hoặc có hại cho sức khỏe

khoảng 0,5-1,5 mg/L Giá trị nồng độ 1,5 mg/L đã được đề xuất bởi WHO, nhưng không phải là một giá trị cố định, nó được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện của

nguồn khác

Môi trường ô nhiễm florua do hai nguồn chính là tự nhiên và con người gây

ra Florua phát thải vào môi trường tự nhiên qua việc khai thác khoáng sản, khí thải

từ núi lửa Các nguồn thải nghiêm trọng qua khí thải, nước thải và chất thải từ nhiều hoạt động công nghiệp khác nhau, bao gồm sản xuất thép, sản xuất nhôm, đồng và niken, sản xuất thủy tinh, gạch, gốm sứ, keo dán và chất kết dính và trong quá trình sản xuất và sử dụng phân bón photphat

Nhiều phương pháp đã được phát triển để loại bỏ hàm lượng florua dư thừa

từ nước, ví dụ phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, điện thẩm tách, thẩm thấu ngược, và lọc nano Trong số những phương pháp này, hấp phụ là một trong những

kỹ thuật quan trọng được sử dụng để loại bỏ florua từ nước vì dễ vận hành và chi phí thấp, đặc biệt là đối với các hộ gia đình cá nhân và hệ cộng đồng nhỏ Các chất hấp phụ khác nhau đã được sử dụng để loại florua bao gồm nhôm hoạt tính, than hoạt tính, than xương, tổng hợp ion trao đổi, vật liệu tổng hợp, và hỗn hợp oxit đất hiếm,… Trong những năm gần đây, người ta đã đặc biệt chú ý đến việc nghiên cứu các loại vật liệu khác nhau từ các khoáng chất tự nhiên như kaolinite, bentonite, lignite, montmorillonite, laterite, and bùn đỏ Bùn đỏ (chất thải từ bauxit của quá trình sản xuất nhôm) thải ra như một sản phẩm phụ không mong muốn trong quá trình

Chính vì vậy, với mong muốn chế tạo được những vật liệu hấp phụ florua

trên cơ sở bùn đỏ có hiệu quả xử lý cao Chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Bùn đỏ

Năm 1888, Karl Joseph Bayer sáng tạo công nghệ mang tên mình (Bayer)

từ đó nhôm không còn là kim loại quý hiếm nữa Song song với hàng triệu tấn nhôm được sản xuất hàng năm thì đi kèm với nó là lượng rất lớn “bùn đỏ” (tiếng

thải ra 1-1,5 tấn bùn đỏ tùy thuộc chất lượng quặng bauxit đầu vào Với hàm lượng oxit sắt chiếm đến 60% và độ kiềm cao (pH>13) được xả ra môi trường, nó đang trở thành mối đe dọa rất lớn đến cuộc sống con người và môi trường sinh thái Việc xử

lý bùn đỏ làm giảm thiểu tác hại của nó đối với con người, hơn nữa nghiên cứu tái

sử dụng chính nó làm vật liệu xử lý trong môi trường đang là vấn đề được nhiều nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm

Quá trình điều chế Alumina, bauxit được nghiền nhỏ Do đó, bùn thải khi khô là các hạt bụi mịn (60% hạt có ф < 1 μm) dễ phát tán vào không khí gây ô nhiễm môi trường, tiếp xúc thường xuyên với bụi này gây ra các bệnh về da, mắt Pha lỏng của bùn đỏ có tính kiềm gây ăn mòn đối với vật liệu Khi không được thu gom, cách ly với môi trường, nước này có thể thấm vào đất ảnh hưởng đến cây trồng, xâm nhập vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước Nước thải từ bùn

tiếp xúc với da gây tác hại như ăn da, làm mất đi lớp nhờn làm da khô ráp, sần sùi, chai cứng, nứt nẻ, đau rát, có thể sưng tấy và loét mủ ở vết rách xước trên da

1.1.2 Thành phần và đặc điểm của bùn đỏ

Thành phần hóa và khoáng của quặng bauxit rất phức tạp, quyết định quá trình thủy phân và các thông số của quá trình Do đó, thành phần hóa và khoáng cũng như tính chất vật lý của bùn đỏ cũng khác nhau trong các thiết bị sản xuất

nhôm oxit khác nhau [34]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của bùn đỏ theo các quá trình thủy phân khác nhau

Weipa (Úc)

Tromnetas (Brasil)

South Manchester (Jamaica)

Darling Range (Úc)

Iszka (Hungary)

Pamasse (Hi Lạp)

- 3,5

13,0 12,9 52,1 4,2 9,0 1,44 1,0

10,7 3,0 61,9 8,1 2,3 2,8 2,8

14,9 42,6 28,0 2,0 1,2 2,4 2,4

14,4 12,5 38,0 5,5 7,5 7,6 4,9

13,0 12,0 41,0 6,2 7,5 10,9

2,3

Một lượng lớn xút là sự kết hợp của các chất theo công thức Hydrosilicate) Dung dịch kiềm được liên kết với các chất lỏng kết dính và tăng nồng độ nhờ sự cô đặc

(Na-Al-Một số nghiên cứu thành phần hóa học bùn đỏ ở Việt Nam:

Bảng 1.2 Thành phần bùn đỏ lấy từ nhà máy hóa chất Tân Bình

CuO ZnO

MKN

0,163 0,120 0,015 0,01 0,064 0,221 20,33

Thành phần khoáng của bùn đỏ

Thành phần khoáng có thể tìm được trong bùn đỏ bao gồm: gibssite,

cuối có được khi quá trình thủy phân tiến hành ở nhiệt độ cao Bùn đỏ có thể bao gồm cả thành phần vô định hình

Bảng 1.4 Thành phần khoáng của bùn đỏ theo quá trình thủy phân khác nhau [34]

-

-

- 0,5 6,0 2,0 6,0

- 0,6 1,2

- 1,5 1,4 2,2 2,5 0,8

-

-

- 5,8

33,0 3,5 10,0

- 2,0 2,0

-

-

- 0,5 6,0 2,0 6,0

-

-

-

5,6 14,5 14,5 4,7 3,5 2,5 1,7

- 2,3 37,1 1,0

- 0,6 1,3

- 3.4

- 33,0 6,0

- 0,8 0,7 12,5 7,0 3,0

- 38,0 1,0

- 0,6 0,6 10,0 10,05 3,6

Độ kiềm trong bùn đỏ được tích lũy do phương pháp xử lý và lưu trữ để tận thu kiềm lên độ kiềm ở mức rất cao lên đến pH>13 hơn cả loại thuốc tẩy mạnh nhất

Nó có thể gây bỏng nặng, nếu vào mắt, miệng mà không được tẩy rửa nhanh sẽ gây tổn thương rất nghiêm trọng

Chất kiềm trong bùn đỏ có thể tiêu diệt một phần thảm thực vật, làm hư hại đất canh tác Đặc biệt khi chảy xuống sông, bùn đỏ sẽ làm chết rất nhiều sinh vật

Ở Việt Nam, theo tập đoàn than và khoáng sản Việt Nam, quy hoạch phát triển bauxit ở Tây Nguyên đến năm 2015, mỗi năm sản xuất khoảng 7 triệu tấn, tương đương với việc cho ra 10 triệu tấn bùn đỏ Cứ như thế sau 50 năm sẽ có 1,15 tỉ tấn bùn đỏ tồn đọng trên vùng đất Tây Nguyên

Như vậy ở các nước trên thế giới và cả ở Việt Nam, công nghiệp sản xuất nhôm vẫn đã và đang phát triển, lượng bùn đỏ thải không ngừng làm cho các nhà khoa học cần phải có nhiều nghiên cứu hơn nữa trong việc xử lý bùn đỏ, mục đích lớn hơn là tái sử dụng nó trở thành vật liệu thân thiện với môi trường

1.1.3 Tình hình nghiên cứu tái sử dụng bùn đỏ

- Trong cách xử lý truyền thống: Giải pháp thiết kế, xây dựng hồ chứa bùn

(thải bằng công nghệ ướt) là hồ chứa được thiết kế chống thấm tuyệt đối bằng vật liệu địa kĩ thuật (High Density Polyethylene Material-HDPM) và chống tràn bằng các đập chắn vững chắc và hệ thống hút nước trung tâm, bơm nước tuần hoàn để thảo khô hồ và tái sử dụng nước có chứa kiềm cho nhà máy sản xuất alumin Bùn

đỏ sau khi khô được san ủi thành từng lớp, sau đó phủ một lớp đất màu lên trên và trồng cây để cải tạo giá trị thổ nhưỡng Đây là giải pháp rất phổ biến và có độ tin cậy cao trong hàng chục năm ở nhiều nước trên thế giới như EU, Mỹ, Australia, Brazil, Jamaica,…Tuy nhiên phương pháp này nếu xảy ra rủi ro trong việc lưu giữ

sẽ lại xảy ra thảm họa ở Hungary thánh 6/2010 Do đó phương pháp này chưa thực

sự tối ưu, ổn định trong một thời gian dài

- Giảm độ pH: Giải pháp làm giảm độ pH cao (10-13) xuống đến mức an

hòa trộn muối canxi và magie (theo Virotec, Australia) sẽ đáp ứng được yêu cầu lưu giữ lâu dài hàng chục triệu tấn bùn đỏ một cách an toàn, đồng thời tái sử dụng một phần (hàng triệu tấn/năm)

- Sử dụng bùn đỏ làm vật liệu trong xây dựng: Trong công nghiệp sản xuất xi

măng Portlan, người ta đã tiến hành trộn 3,5% bùn đỏ vào nguyên liệu đầu vào

mang tên (PC)RM, còn loại xi măng không cho bùn đỏ là (PC)ref Sau đó tiến hành phân tích các chỉ tiêu trong 2 loại xi măng này Kết quả cho thấy hàm lượng CaO tự

X-Ray, BET, đều đạt yêu cầu [45] Dùng bùn đỏ để sản xuất gạch đất sét nung: với

tỷ lệ bùn đỏ từ 40% đến 90% tổng khối lượng nguyên liệu khô và nhiệt độ nung từ

và độ bền trên 0,75 [13]

- Sử dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ các chất độc hại trong nước và nước

thải: như các ion kim loại, phẩm màu, hợp chất phenolic, các anion vô cơ,

+ Việc sử dụng bùn đỏ để loại bỏ As ra khỏi nước đã được nghiên cứu Altundog˘an và cộng sự [19] đã sử dụng bùn đỏ loại bỏ As(III) và As(V) ra khỏi

nồng độ 133,5μmol/L (10 mg/L) và lượng bùn đỏ 20 g/L Đối với As(III) và As(V), điều kiện hấp phụ thuận lợi ở pH 9,5 và 3,2 Dung lượng hấp phụ As(III) và As(V)

μmol/g Dựa trên các nghiên cứu về nhiệt động học, các tác giả khẳng định rằng quá trình hấp phụ As(III) là tỏa nhiệt trong khi hấp phụ As(V) là thu nhiệt, và kết luận bản chất hấp phụ As(III) là hấp phụ vật lý và As(V) là hấp phụ hóa học

Bảng 1.5 Dung lượng hấp phụ của các vật liệu trên cơ sở bùn đỏ để loại các

ion kim loại khác nhau ra khỏi nước

+ Bùn đỏ cũng sử dụng để loại các thuốc nhuộm khác nhau ra khỏi nước và nước thải Gupta và cộng sự sử dụng bùn đỏ để loại bỏ Rhodamine B, Fast Green

và Methylene Blue ra khỏi nước thải

Bảng 1.6 Dung lượng hấp phụ của các vật liệu trên cơ sở bùn đỏ để loại

các phẩm nhuộm khác nhau ra khỏi nước

+ Bùn đỏ cũng đã được khám phá là chất hấp phụ tiềm năng cho việc loại bỏ

các hợp chất phenol từ nước và nước thải Phenol và dẫn xuất của phenol được coi

là chất gây ô nhiễm hàng đầu [23] Việc xả thải có chứa các hợp chất phenolic từ các ngành công nghiệp khác nhau vào các vực nước tự nhiên là một mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và chất lượng nước tự nhiên Phenol thể hiện tính độc ngay cả lượng vết và các tiêu chuẩn môi trường khắt khe cho thấy sự cần thiết phải phát triển các quy trình để loại bỏ phenol từ nước thải Đã có nhiều các công trình công bố kết quả nghiên cứu chế tạo các vật liệu hấp phụ phenol và các dẫn xuất phenol dựa trên cơ sở bùn đỏ thô, được đưa ra ở bảng 1.7

Bảng 1.7 Dung lượng hấp phụ của các vật liệu trên cơ sở bùn đỏ để loại

các hợp chất phenol độc hại ra khỏi nước

+ Anion vô cơ là một trong các dạng quan trọng trong các chất gây ô nhiễm

thể gây hại Việc loại bỏ các chất ô nhiễm này từ các nguồn cung cấp nước uống đang là một vấn đề nổi trội Bùn đỏ đã được nghiên cứu để loại bỏ các anion khác nhau ra khỏi nước và nước thải Một số kết quả trong các nghiên cứu trên thế giới được đưa ra ở bảng 1.8

Bảng 1.8 Dung lượng hấp phụ của các vật liệu chế tạo từ bùn đỏ khi loại bỏ

các anion vô cơ khác nhau ra khỏi nước

Đặc tính hấp phụ của bùn đỏ, đã tạo lên rất nhiều các chất hấp phụ để loại bỏ nhiều loại chất ô nhiễm từ nước và nước thải, đã được đánh giá dựa trên một số lượng lớn các bài báo đã được công bố Như có thể thấy từ các tài liệu đánh giá trong các nghiên cứu trên cho thấy bùn đỏ có hiệu quả để loại bỏ các loại ion kim loại khác nhau và các anion vô cơ, thuốc nhuộm và phenol từ nước và nước thải Trong đó bùn đỏ thô được trung hòa, biến tính với axit hoặc nhiệt cho dung lượng hấp phụ cao nhất Trong số các thông số quá trình xử lý thì pH là một trong các yếu

tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

1.2 Florua và các phương pháp xử lý florua

1.2.1 Nguồn gốc và phân bố florua

Trong tự nhiên flo gặp chủ yếu ở dạng ion florua hoá trị một, là thành phần

Nó là một thành phần chung của đất, trung bình 200 mg/Lkg trên toàn thế giới Florua cũng có ở trong nước tự nhiên, trung bình khoảng 0,2 mg/L (Châu Âu và

Bắc Mỹ), trong nước biển nồng độ florua vào khoảng 1,2 mg/L Tính chung flo là nguyên tố có độ giàu thứ 13 trên trái đất, chiếm 0,03% vỏ trái đất

Flo được thải vào môi trường từ nhiều nguồn khác nhau Khí florua (phần lớn

là HF) được phát ra qua hoạt động của núi lửa và bởi một số ngành công nghiệp khác nhau Flo ở dạng khí và dạng hạt là sản phẩm phụ của sự đốt than (than chứa

10  480 mg/L kg flo, trung bình 80 mg/kg) và được giải phóng ra trong quá trình sản xuất thép và luyện các kim loại không chứa sắt Sản xuất nhôm bao gồm việc sử dụng criolit, flospar và nhôm florua thường là nguồn florua môi trường quan trọng Các khoáng có chứa florua thường cũng là vật liệu thô cho thuỷ tinh, gốm sứ, xi măng phân bón Chẳng hạn, sự sản xuất phân photphat bằng sự axit hoá quặng

minh hoạ:

Ngoài ra, sự phong hóa các đá và khoáng vật chứa flo đã giải phóng flo vào nước ngầm, nước sông, nước suối, làm tăng dần hàm lượng florua trong nước Ở những vùng có khoáng hóa florit thì hàm lượng flo trong nước có thể cao hơn Nước ngầm khi vận động có thể mang theo sự ô nhiễm flo đi xa nguồn với khoảng cách khá lớn [5, 8, 24] Trên thực tế có nhiều khu vực có các nguồn nước

tự nhiên nhiễm flo khá cao như ở một số vùng của Ấn Độ, Trung Quốc, Băngladet Ở Khánh Hoà, Phú Yên, Bình Định và nhiều nơi nước ta có những khu vực mà hầu hết các nguồn nước chứa hàm lượng flo từ 3 - 4mg/L, thậm chí có những giếng lên tới 9mg/L Trong khi tiêu chuẩn đối với nước sinh hoạt, nước mặt

là nồng độ flo = 1mg/L (TCVN, 1995) [5,8, 26, 45]

1.2.2 Tính chất vật lý và hóa học của florua

Ở điều kiện thường, flo là chất khí có màu lục nhạt, dung dịch của nó có màu vàng nhạt Flo tan trong HF lỏng, có mùi xốc khó chịu và rất độc, là chất không phân cực Flo tan tương đối ít trong nước Khi làm lạnh dung dịch nước, flo tách ra

dưới dạng tinh thể hyđrat F2.8H2O Lực tương tác giữa phân tử flo và nước bằng lực

- Một vài tính chất của flo [10]

Độ phân ly của dung dịch 0,01N =2,87 %

Ở điều kiện thường HF là không màu Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của HF cao một cách thất thường so với các hyđrohalogennua khác là do hiện tượng trùng hợp phân tử nhờ liên kết H mà sinh ra

Năng lượng của liên kết H trong trường hợp này là lớn nhất Trong HF lỏng

vô cơ và hữu cơ Bản thân HF lỏng tinh khiết tự ion hóa như sau:

-Những chất dễ nhận ion F- như BF3, A5F3, SbF5 và SnF4 là axit trong HF lỏng:

Sản phẩm silic tetraflorua sinh ra có thể tác dụng với HF dư tạo thành

Axit HF cũng tác dụng với thuỷ tinh cho nên người ta không dùng chai thuỷ tinh mà dùng chai bằng nhựa hay cao su để đựng axit đó Đó là axit độc khi rơi vào

da gây ra vết bỏng khó lành

Axit HF được dùng chủ yếu để điều chế cryolit nhân tạo dùng sản xuất nhôm, dùng trong sản xuất crom, dùng để khắc thuỷ tinh, sản xuất axit chống gỉ, trong dược phẩm

Phương pháp điều chế HF trong công nghiệp cũng như trong phòng thí

1.2.3 Độc tính của florua

Florua có các ảnh hưởng bệnh lí học lên cả thực vật và động vật [5]

Thực vật: là chất gây nguồn bệnh, florua gây ra sự phá huỷ một diện rộng

mùa màng Nó chủ yếu được tập trung bởi thực vật ở dạng khí (HF) qua khí khổng của lá, hoà tan vào pha nước của các lỗ cận khí khổng và được vận chuyển ở dạng ion theo dòng thoát hơi nước đến các đỉnh lá và các mép lá Một số đi vào các tế bào lá và tích tụ ở bên trong các bào quan của tế bào Các ảnh hưởng của florua đến thực vật rất phức tạp vì liên quan với rất nhiều phản ứng sinh hoá Các triệu trứng thương tổn chung là sự gây vàng đỉnh và mép lá và gây cháy lá Nó cũng làm giảm

sự sinh trưởng phát triển của thực vật và sự nẩy mầm của hạt Một trong số biểu hiện sớm ảnh hưởng phá huỷ trong thực vật của florua là sự mất clorophin, điều này liên quan đến sự phá huỷ các lục lạp, ức chế sự quang tổng hợp Florua cũng có ảnh hưởng trực tiếp tới các enzim liên quan đến sự glico phân, hô hấp và trao đổi chất của lipit và tổng hợp protein (photphoglucomutaza, piruvat kinaza, sucxinic đehiđrogenaza, pirophotphataza, và ATPaza ti thể) Tất cả những ảnh hưởng đó đã dẫn đến sự thất thu mùa màng

Động vật: Mặc dù florua chỉ có độc tính cấp vừa phải đối với động vật và

không được xem là mối đe doạ đối với động vật hoang dã, nó có thể đóng vai trò đe doạ quan trọng đối với người và gia súc dưới những điều kiện nào đó Các florua như đã được chỉ ra đối với nguyên nhân gây phá huỷ nhiễm sắc thể và sự đột biến trong các tế bào động và thực vật, dẫn đến ảnh hưởng gây ra ung thư mạnh, mặc dù vậy, các vấn đề nghiêm trọng nhất liên quan với sự nhiễm florua còn đương được tranh cãi, những nói chung là ảnh hưởng rối loạn bộ xương

Sự ô nhiễm không khí có chứa florua có khả năng gây ra sự phá huỷ rộng lớn hơn đối với vật nuôi ở các nước công nghiệp phát triển so với bất kì các chất ô nhiễm nào khác Các triệu chứng ảnh hưởng thấy rõ là: sự vôi hoá khác thường của xương và răng, bộ dạng cứng nhắc, thân mảnh, lông xù, giảm cho sữa, giảm cân

Con người: Bệnh nhiễm flo nghề nghiệp đã được chẩn đoán ở các công nhân

làm việc ở các xí nghiệp, đặc biệt là các xí nghiệp luyện nhôm và phân bón

photphat, mức nhiễm flo xương đạt tới 2.000 mg/kg Do lượng florua quá mức, men răng mất đi độ bóng của răng Florua chủ yếu được tích lũy ở khớp cổ, đầu gối, xương chậu và xương vai, gây khó khăn khi di chuyển hoặc đi bộ Các triệu chứng của xương nhiễm flo tương tự như cột sống dính khớp hoặc viêm khớp, xương sống

bị dính lại với nhau và cuối cùng nạn nhân có thể bị tê liệt Nó thậm chí có thể dẫn đến ung thư và cuối cùng là cột sống lớn, khớp lớn, cơ bắp và hệ thần kinh bị tổn hại Bên cạnh đó, tiêu thụ quá nhiều florua có thể dẫn đến hàng loạt các tác hại như: thoái hóa sợi cơ, nồng độ hemoglobin thấp, dị dạng hồng cầu, nhức đầu, phát ban da, thần kinh căng thẳng, trầm cảm, các vấn đề về tiêu hóa và đường tiết niệu, ngứa ran ở ngón tay và ngón chân, giảm khả năng miễn dịch, xảy thai, phá hủy các enzim…

Bằng chứng về ung thư ở các cộng đồng nhiễm florua ở mức cao có sự tranh cãi Một số vượt quá mức bình thường bị ung thư đường hô hấp ở các mỏ flospar đã được công bố ở Canađa và một số nơi (Colorado)

1.2.4 Tình hình ô nhiễm florua hiện nay

- Tại một số địa phương thuộc huyện Tây Sơn và An Nhơn, Vân Canh, tỉnh Bình Định: Trung tâm Y tế dự phòng tỉnh Bình Định đã tiến hành điều tra thực trạng nhiễm flo răng của học sinh tiểu học tại các huyện Tây Sơn, An Nhơn, Vân Canh, tỉnh Bình Định

Kết quả khám răng cho 17.869 em học sinh tiểu học trên địa bàn 3 huyện này cho thấy: Tỷ lệ nhiễm flo răng (Fluorosis) của học sinh huyện Tây Sơn là 15,8%,

An Nhơn là 6,4%, Vân Canh là 1,5% Đây là tỷ lệ nhiễm tương đối cao so với các vùng khác, trong đó tỷ lệ nhiễm của học sinh huyện Tây Sơn cao hơn hẳn các huyện

khác Tỷ lệ nhiễm ở nam giới là 9,5% và nữ giới là 9,6%, không có sự khác biệt về

tình trạng nhiễm flo theo giới

Bảng 1.9 Kết quả tỷ lệ % mắc bệnh Fluorosis theo giới tính của ba huyện

Vân Canh, Tây Sơn, An Nhơn

Huyện

Số khám

Số mắc

Tỷ

lệ %

Số khám

Số mắc

Tỷ

lệ %

Số khám

Số mắc

Bảng 1.10 Kết quả tỷ lệ % mắc bệnh Fluorosis theo độ tuổi của ba huyện

Vân Canh, Tây Sơn, An Nhơn

Huyện

Số khám

Số mắc

Tỷ lệ

%

Số khám

Số mắc

Tỷ lệ

%

Số khám

Số mắc

Nguyên nhân gây nên bệnh Fluorosis là do hấp thu một lượng lớn flo trong một thời gian dài Mức độ nghiêm trọng của bệnh tỷ lệ thuận với số lượng flo hấp thu, sức khỏe của đứa trẻ, độ tuổi và phản ứng cá nhân Lượng flo hấp thu vào cơ thể chủ yếu qua đường ăn uống, trong đó nước uống là nguồn cung cấp chủ yếu Bên cạnh đó flo có thể đi vào cơ thể qua thức ăn như trà, thịt, cá, ngũ cốc, trái cây Lượng flo trong thực phẩm phụ thuộc vào hàm lượng của flo trong đất, nước nơi nuôi, trồng flo cũng có thể được hấp thu từ kem đánh răng, nhất là loại kem có hàm

lượng flo cao Trẻ nhỏ sử dụng loại kem có hàm lượng flo cao có thể nuốt một lượng kem lúc chải răng Khi trẻ sống trong vùng có nguồn nước bị ô nhiễm flo, việc nuốt liên tục lượng kem có flo trong thời gian dài sẽ làm tăng mức độ của bệnh Fluorosis

- Khoa Môi trường - Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh thực hiện

đề tài “Nghiên cứu xử lý tình trạng ô nhiễm Fluorua trong nước ngầm tại các xã Bình Tường, Tây Giang, huyện Tây Sơn và xã Nhơn Tân, huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định Nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành lấy 45 mẫu nước giếng của các hộ

dân trên địa bàn 3 xã (xã Bình Tường, Tây Giang, huyện Tây Sơn và xã Nhơn Tân,

huyện An Nhơn, tỉnh Bình Định) Kết quả phân tích tổng hợp trong tháng 7-2006

định (không quá 1,5mg/l) Trong đó, thôn Hòa Hiệp (xã Bình Tường, huyện Tây Sơn) và thôn Nam Tượng 1 (xã Nhơn Tân, huyện An Nhơn) có 100% mẫu phân tích có chỉ tiêu florua vượt xa tiêu chuẩn cho phép

Trong các mẫu nước ngầm, hàm lượng florua đo được là 8mg/l và là nguyên nhân chính khiến nhiều người dân ở các địa phương này có biểu hiện bị các bệnh về răng và xương khớp

- Tại huyện Ninh Hòa - Khánh Hòa, y tế địa phương đã phát hiện nhiều người dân bị bệnh nhiễm flo răng Tại Ninh Hòa bệnh “chết răng” đã được bệnh viện Ninh Hòa phát hiện từ những năm 90 Báo cáo của đoàn Địa chất Việt Tiệp

cho biết n ước ngầm ở vùng Ninh Hòa có chứa nồng độ flo khá cao (2-13 mg/L)

Ông Lê Văn Hùng, Giám đốc Trung tâm NS-VSMTNT Khánh Hoà cho biết: Không chỉ Ninh Hòa có nguồn nước ngầm bị nhiễm nặng flo mà tại huyện Ninh Xuân còn

có nhiều xã khác như Ninh Trung, Ninh Phụng, Ninh Thân… nguồn nước ngầm cũng bị nhiễm nặng flo Hàm lượng flo trong nguồn nước giếng đào tại Ninh Xuân phổ biến từ 3 – 14 mg/L[12]

- Tại huyện Ninh Phước tỉnh Ninh Thuận:

Mẫu nước được lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6000-1995) và (ISO

độ flo tại hai xã Phước Hà và Nhị Hà vượt khoảng 6 lần so với mức cho phép (TCVN 5944-1995)

Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm flo ở Ninh Hòa được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm [2, 3] Căn cứ vào tài liệu nghiên cứu địa chất thì vùng Ninh Hòa, cũng như suốt các dải ven biển Nam Trung Bộ rất phát triển các đá Macma xâm nhập và phun trào có thành phần axit Trong quá trình phong hóa các đá macma axit một lượng flo được giải phóng và phân tán vào môi trường nước Các nguồn nước khoáng giàu flo (tới 9,2 mg/L) cũng có thể là nguồn ô nhiễm Mặt khác, liên quan đến các phức hệ đá macma xâm nhập granit trong khu vực thường có các mạch quặng fluorit, là nguồn gốc nhiệt dịch (ở huyện Đồng Xuân, Phú Yên) Nước dưới đất có thể mang theo flo đi ra xa nguồn có vùng khoáng hóa fluorit với khoảng cách lớn

Do vậy việc ô nhiễm florua trong nước ngầm và đặc biệt trong nước thải từ các ngành công nghiệp sản xuất phân bón, khai thác và chế biến khoáng sản chứa florua đòi hỏi các phương pháp xử lý an toàn florua

vv ) và vận hành phức tạp Ayoob và cộng sự đã viết một đánh giá toàn diện về các công nghệ loại florua ra khỏi nước uống Các công nghệ khác nhau được so sánh và ưu điểm, hạn chế đã được đánh giá [17] Cho kết luận rằng:

- Phương pháp keo tụ có hiệu quả loại florua, nhưng không đưa florua về nồng độ dưới tiêu chuẩn cho phép

- Kĩ thuật màng thì đòi hỏi chi phí cao cho cài đặt, vận hành, dễ bị tắc nghẽn, qui mô lớn, hoặc màng bị hỏng dần Các kĩ thuật điện thẩm tách, hay kĩ thuật điện nói chung thì khó khăn về chi phí rất cao, cài đặt và bảo trì phức tạp

- Kỹ thuật Nalgonda là một trong những kỹ thuật phổ biến được sử dụng rộng rãi để loại florua từ nước uống ở các nước đang phát triển (ví dụ như Ấn Độ, Kenya, Senegal và Tanzania) Quá trình này bao gồm việc bổ sung số lượng phèn, vôi, và bột tẩy trắng nước thô, tiếp theo là nhanh chóng trộn, keo tụ, lắng, lọc, và khử trùng theo quy định Sau khi thêm phèn và vôi vào nước thô, khối nhôm hydroxide không tan được hình thành, lắng xuống đáy và kết tủa florua Tuy nhiên, một số nhược điểm của kỹ thuật này cũng đã được báo cáo của vài nhà nghiên cứu,

ví dụ như nồng độ nhôm cao còn lại (2-7 mg/L) trong nước đã xử lý cao hơn so với các tiêu chuẩn WHO: 0,2 (mg/L)

-Trong số các phương pháp khác nhau sử dụng loại florua từ nước uống, quá trình hấp phụ được sử dụng rộng rãi và cho kết quả khả quan và là một phương pháp hiệu quả hơn cho việc loại bỏ florua về chi phí, thiết kế và vận hành đơn giản Chất hấp phụ truyền thống và phi truyền thống khác nhau đã được đánh giá cho việc loại bỏ florua dưới đây:

 Kỹ thuật hấp phụ

nhận được, nhưng phương pháp hấp phụ vẫn có vị trí quan trọng trong nghiên cứu

phụ florua dựa trên khoáng chất, đặc biệt là đất sét có chứa oxit sắt, oxit nhôm và silicon

Để đánh giá một chất hấp phụ cho mục đích ứng dụng thực tế, cần phải xem xét dung lượng hấp phụ trong các dung dịch, pH, thời gian hấp phụ, cân bằng, tái sinh, và tải trọng khi có mặt các anion và cation ảnh hưởng

zeolit và vật liệu trao đổi ion liên quan đến chất hấp phụ sinh học, phèn chua, chitosan biến tính, lớp hidroxit kép Trong nhiều hệ thống hấp phụ đã được nghiên

uống và nước thải

 Các vật liệu hấp phụ trên cơ sở Nhôm và hợp chất Nhôm

- Nhôm

-lúc cân bằng Ở tỉ lệ F:Al thấp hơn, chất rắn tồn tại ở khoảng pH 4-7 và hấp phụ

cả hai trường hợp chất hấp phụ có thể hòa tan và dung lượng hấp phụ thấp Ở pH cố định (5-7,5) quá trình hấp phụ phù hợp với phương trình Langmuir (tải trọng hấp

Để trở thành vật liệu hấp phụ có hiệu quả, nhôm phải được biến tính bằng

gibbsite, có thể nâng nhiệt độ từ từ hoặc nhanh chóng bằng nung flas thành sản

thể gibbsite hoặc nhôm ít hơn

So sánh vật liệu nhôm hidrat hóa chưa xử lý nhiệt (UHA) và nhôm hidrat hóa

đã xử lý nhiệt (THA) từ quá trình thủy phân nhôm sunfat trong nước So sánh các

thông số thời gian tiếp xúc, lượng chất hấp phụ, nhiệt độ trước khi hấp phụ, hàm

pH môi trường cũng phù hợp với mô hình hấp phụ Freundlich với dung lượng hấp phụ của THA và UHA lần lượt là 23,4 mg/g và 7,0 mg/g

Thứ tự các anion hấp phụ chọn lọc trên nhôm hoạt tính ở pH=5,5-8,5 được

-Vật liệu nhôm hoạt tính được tái sinh bằng cách rửa giải bằng dung dịch

lại điện tích dương trên bề mặt nhôm hoạt tính Nhược điểm lớn khi hấp phụ trên nhôm hoạt tính là pH<7 và nhôm oxit/hidroxit có thể bị tan, giải phóng ion Al độc hại

(A/AA) đạt hiệu suất 92,6% ở pH=6,5, trong thời gian 3 giờ, lượng vật liệu hấp phụ

kết tủa bề mặt

- Nhôm mang thêm mangan đioxit

lượng 1,5 mg/L cho nước uống và nhanh hơn nhôm hoạt tính và có tải trọng hấp phụ lớn hơn (2,85 mg/g so với 1,08 mg/g của nhôm hoạt tính) Các tác giả đã

quan đến hàm lượng chất hấp phụ tại pH=5,5 Từ khảo sát về động học và đo điện thế không, mô hình hấp phụ đẳng nhiệt và phân tích năng lượng tán xạ tia X

mặt các ion khác Nước thải có nồng độ 5,0 mg/L sau khi được xử lý bằng HMOCA

- Nhôm mang thêm MgO

Gần đây Maliyekkal và cộng sự (2008) mô tả nhôm hoạt tính mang MgO

- Alumina mang thêm oxit sắt

Điều này cho thấy các hidroxit được gắn kết và không hoạt động độc lập, và các phép đo vật lý vật liệu kết luận rằng có một hợp chất mới Quang phổ hồng ngoại Fourier (FTIR) cho thấy sự có mặt liên kết Fe-O-Al Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy một hình thái bề mặt hầu như bất thường với độ xốp cao, cho thấy diện tích bề mặt cao Dung lượng hấp phụ đơn lớp của hỗn hợp hidroxit, xuất phát

từ hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, lớn hơn các hidroxit tinh khiết Các anion được

tốt nhất ở mức 88 mg/gram chất hấp phụ Tương tự với khảo sát hấp phụ As(III) và As(V), Sujana và cộng sự (2009a) đã chuẩn bị một loạt các oxit Fe-Al vô định hình

điều kiện thí nghiệm

loãng với các oxit sắt ngậm nước Tang và cộng sự (2009) đã báo cáo một nghiên

số thí nghiệm bao gồm pH, cường độ ion và anion khác nhau cùng tồn tại như phốphát, sunfat, cacbonat và clorua để nghiên cứu khả năng hấp thụ

- Alumina mang thêm các khoáng chất canxi

Kỹ thuật Nalgonda, được đặt tên sau khi ngôi làng ở Andhra Pradesh, Ấn

nhôm được tạo thành trong dung dịch Hai hóa chất, phèn (nhôm sunfat hoặc kali

ổn định Kỹ thuật Nalgonda đã được giới thiệu ở nhiều nước, như Ấn Độ, Kenya, Senegal và Tanzania

Thiết lập đơn giản, không tốn kém, thích hợp trong các hộ gia đình Kỹ thuật này có thể thực hiện trên một quy mô lớn hay nhỏ, và phù hợp cho cộng cộng hoặc

sử dụng trong gia đình Một hộ gia đình sử dụng hai thùng 20 lít, trong thời gian xử

lý một giờ, nhưng không quá hai giờ sau khi keo tụ và xử lý, nước đã xử lý được thu hồi qua một vòi nước cao 5 cm trên đáy của thùng thứ nhất, một cách an toàn trên mức bùn, và được lưu trữ để uống trong ngày ở thùng thứ hai Dahi đã mô tả

-trong nước nồng độ khác nhau theo mùa 12,5 và 8,8 mg/L Liều lượng phèn 12,8g

giới hạn WHO khuyến cáo là 1,5 mg/L Mặc dù quá trình Nalgonda đã được tuyên

bố là kỹ thuật hiệu quả nhất để loại bỏ florua, tuy nhiên nó vẫn có nhược điểm như:

hợp nó vượt quá giới hạn tối đa cho phép 400 mg/L

+ Hàm lượng Al còn lại trong nước đã qua xử lý vượt quá 200 ppb gây ra chứng mất trí, ảnh hưởng cơ xương, hệ thống hô hấp và tim mạch (Nayak, 2002) + Nhiều người sử dụng không thích mùi vị của nước đã qua xử lý

+ Phân tích vật liệu và nước đã qua xử lý cần thiết để tính liều lượng hóa chất thêm vào, do nước biến động theo thời gian và theo mùa

+ Chi phí bảo trì cao Trung bình như những năm gần đây, một nhà máy công suất 10.000 lít/ngày yêu cầu RS 3000 mỗi tháng

+ Quá trình này không tự động, cần nhân viên quản lý thường xuyên

+ Cần không gian lớn để làm khô bùn

khả năng hấp phụ của TRB Hấp phụ nhanh chóng và đã đạt được mức tối đa trong

giảm Sự có mặt của các ion thường có trong nước uống không ảnh hưởng đến sự

- Bùn đỏ: Oxit nhôm và oxit là thành phần chính của bùn đỏ, và chất hấp phụ

hỗn hợp này đã được nghiên cứu rộng rãi như là một vật liệu hấp phụ anion chất gây ô nhiễm, đặc biệt là các anion từ As(III) và As (V), vì có sẵn và chi phí thấp Bảng 1.11 cho thấy một thành phần đặc trưng của bùn đỏ Úc Là sản phẩm từ quá trình Bayer, bùn đỏ có tính kiềm cao (pH 10-12) sử dụng như là một chất hấp phụ anion Kiềm có thể trung hòa bằng cách rửa với nước biển, còn trong phòng thí nghiệm pH có thể được điều chỉnh với axit hoặc bazơ mạnh Rửa sạch, hoạt hòa bằng axit và làm khô bùn Các tác giả tách ra xử lý bùn đỏ thành hai đợt Đầu tiên

đã được rửa sạch bằng nước cho đến khi trung tính, và lần thứ hai, sau khi rửa, được ngâm trong HCl 5,5 M và sau đó rửa sạch lại bằng nước Sấy khô, và đưa ra dung dịch trung tính trong nước Sau khi xử lý trong hai giờ ở pH tối ưu là 5,5, bùn đỏ

hơn so với mức chấp nhận được Tor và cộng sự (2009) đã báo cáo các thí nghiệm thực hiện theo mẻ và cột hấp phụ trên bùn đỏ hạt (GRM) Điều kiện thí nghiệm đã được tối ưu hóa và dữ liệu được trang bị theo mô hình động học hấp phụ đẳng nhiệt Các dữ liệu cột được trang bị theo mô hình Thomas và đã đạt được kết quả tốt cho

các giá trị dự đoán và thử nghiệm Tái sinh chất hấp phụ bằng cách bơm dung dịch NaOH 0,2 M qua cột nạp GRM

Bảng 1.11 Thành phần của bùn đỏ từ nhà máy lọc dầu bauxit Alcoa Kwinana,

Tây Úc

Nhôm oxit Canxi oxit Sắt oxit Silic đioxit Natricacbonat Natri oxit Titan oxit

- Đá ong

Mỏ laterit nikenvà crôm thường chứa hàm lượng lớn sắt và một lượng nhỏ nhôm, crom, coban, niken, mangan Do hàm lượng sắt cao ở dạng goethite, một số

Ấn Độ Ảnh hưởng của các thông số thí nghiệm khác nhau chẳng hạn như thời gian,

đẳng nhiệt và nhiệt động lực học được đánh giá Mẫu nước ngầm cũng đã được thử nghiệm để loại bỏ florua

- Ngoài ra còn rất nhiều các chất hấp phụ trên cơ sở hợp chất của Canxi, ngâm tẩm các oxit/hidroxit/oxihidroxit các kim loại, hoặc hỗn hợp các oxit kim loại, chất hấp phụ dựa trên cơ sở cacbon, từ các vật liệu tự nhiên, chất hấp phụ sinh học, chất hấp phụ từ các chất thải nông nghiệp, công nghiệp Chất hấp phụ từ lớp hidroxit kép (LDHs)/ các hợp chất hydrocalcit (HTlcs)/apatit và các hidroapatit, từ các vật liệu xây dựng, chất hấp phụ nano, và một số các chất hấp phụ khác

Chương 2- THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, chế tạo các vật liệu hấp phụ florua trong nước uống và sinh hoạt

có hiệu quả cao, trên cơ sở bùn đỏ thô Khảo sát khả năng hấp phụ florua của chúng, khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến ứng dụng xử lý nước thực tế

2.1.2 Nội dung nghiên cứu

- Chế tạo các loại vật liệu khác nhau bằng các cách biến tính bùn đỏ thô

- Đánh giá các đặc tính chủ yếu của vật liệu hấp phụ chế tạo được

- Khảo sát khả năng hấp phụ florua trong môi trường nước của các vật liệu chế tạo được

- Khảo sát một số ảnh hưởng của các anion đến khả năng ứng dụng xử lý

thực tế của hai vật liệu có khả năng hấp phụ tốt nhất

2.2 Hóa chất và dụng cụ

2.2.1 Hóa chất

Đựng trong chai dùng cho các thí nghiệm

- Dung dịch KCl 1 g/L:

Hòa tan 2,098g KCl (PA) trong nước cất và định mức đến 1000ml Đựng trong chai dùng cho các thí nghiệm

Đựng trong chai dùng cho các thí nghiệm

2.2.1.1 Chuẩn bị hóa chất phân tích florua

Hòa tan 2,21g NaF bằng nước cất rồi định mức đến 1000ml Đựng trong chai nhựa, dùng để pha ra các dung dịch có nồng độ thấp trong các thí nghiệm

- Pha dung dịch phân tích:

+ Dung dịch SPADNS

Hòa tan 0,958g SPADNS (natri naphtalen disulfonat) bằng nước cất và định mức thành 500ml

2-(parasulfophenylazo)-1,8-dihidroxy-3,6-+ Dung dịch Zirconi trong môi trường axit

đặc rồi định mức đến 500ml bằng nước cất

+ Hỗn hợp thuốc thử Zirconi – SPADNS

Trộn lượng thể tích bằng nhau của hai dung dịch Zirconi trong môi trường axit và SPADNS đã pha ở trên, đựng trong lọ tối màu Dung dịch này bền trong ít

nhất là 2 năm

2.2.1.2 Chuẩn bị hóa chất chế tạo vật liệu hấp phụ

trong chai để sử dụng cho chế tạo vật liệu

Các hóa chất khác được sử dụng trong thực nghiệm đều là loại tinh khiết

2.2.2 Dụng cụ và thiết bị

- Máy đo pH

- Máy đo quang Spectroquant Nova 30

- Máy chụp SEM Hitachi S-4800 Scanning electron microscope

- Máy nhiễu xạ tia X- D8 Advance - Bruker

- Cân phân tích 4 số, tủ hút, tủ sấy, lò nung, máy lắc, máy lọc hút chân không

- Các dụng cụ thí nghiệm dùng để phân tích và hấp phụ florua bằng nhựa PE

2.3 Phương pháp phân tích florua bằng phương pháp SPADNS

 Nguyên tắc xác định của phương pháp SPADNS [22]:

SPADNS viết tắt của sodium 2-(parasulfophenylazo)

1,8-dihydroxy-3,6-naphtalene disulfonate

ứng có màu nhạt dần đi Dựa trên quan hệ tuyến tính giữa nồng độ florua và độ hấp thụ quang ABS của phức màu sẽ xác định được nồng độ florua cần phân tích

nhau 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 mg/L Hút chính xác mỗi dung dịch 10ml vào cốc nhựa phân tích, rồi thêm chính xác 2ml thuốc thử Zirconi-SPADNS đã chuẩn

bị Lắc đều, đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 570nm

2.4 Chế tạo các loại vật liệu hấp phụ florua từ bùn đỏ

Mẫu bùn đỏ nguyên khai được lấy từ Dak Nông, Việt Nam có độ kiềm cao

pH > 12 Trước hết cần trung hòa vật liệu về giá trị pH=7

2.4.1 Trung hòa bùn đỏ thô

Quy trình chế tạo vật liệu RM bằng cách trung hòa bùn đỏ thô:

Dùng dung dịch HCl 0,1M để trung hòa bùn đỏ thô về pH=7 Sau đó rửa

mịn cỡ hạt 0,1-0,5mm Để vật liệu trong lọ sạch kín để sử dụng cho các thí nghiệm

Kí hiệu vật liệu là RM

2.4.2 Biến tính bùn đỏ bằng phương pháp nhiệt

Quy trình chế tạo vật liệu bùn đỏ biến tính nhiệt (TRM):

Lấy bùn đỏ thô đã trung hòa (RM) ở trên đem nghiền mịn, cân xác định khối

mịn cỡ hạt 0,1-0,5 mm, để nguội cất trong lọ kín khô sạch để sử dụng cho các thí

nghiệm Kí hiệu vật liệu là TRM

2.4.3 Biến tính bùn đỏ bằng phương pháp ngâm tẩm magiê clorua

Quy trình chế tạo vật liệu Mg-RM bằng cách biến tính bùn đỏ RM bằng phương pháp ngâm tẩm magiê clorua:

- Cân chính xác 10,0 g vật liệu RM đã được nghiền mịn cỡ hạt <0,5 mm,

- Nghiền đến kích thước hạt cỡ 0,1-0,5 mm, để nguội cất trong lọ kín sạch để

sử dụng cho các thí nghiệm

Kí hiệu vật liệu là Mg-RM

2.4.4 Biến tính bùn đỏ bằng đất hiếm xeri oxit

năng oxi hóa, vừa có khả năng khử Thế oxi hóa khử phụ thuộc vào pH của môi