“Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý florua trong nước sinh hoạt”.

Trong những năm gần đây ở nước ta, do tình hình phát triển kinh tế và gia tăng dân số môi trường nước ta ngày càng bị ô nhiễm, bởi kim loại nặng mà chủ yếu có nguồn gốc từ công nghiệp, phenol, và đặc biệt là các anion độc hai như F, Cl … Các anion này là các vi chất cần thiết cho cơ thể nhưng nếu mà chúng có nồng độ quá cao trong nước sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe của con người. Vì vậy vấn đề nghiên cứu và bảo vệ môi trường nói chung và vấn đề môi trường nước nói riêng là vấn đề trở thành mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia và tổ chức trên thế giới. Sự có mặt của florua trong nước uống có thể có lợi hoặc có hại cho sức khỏe phụ thuộc vào nồng độ của nó. Trong nước uống nồng độ F chấp nhận được khoảng 0,5 – 1,5 mgL. Giá trị nồng độ 1,5 mgL đã được đề xuất bởi WHO, nhưng không phải là giá trị cố định, nó được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện của từng quốc gia như điều kiện khí hậu, thể tích đầu vào của nước, đầu vào của F từ các nguồn khác. Môi trường ô nhiễm florua do hai nguồn chính là tự nhiên và do 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 thái nghiệm 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 thấu ngược, lọc nano. Trong những phương pháp này hấp phụ là 1 trong những kĩ thuật quan trọng được sử dụng để loại bỏ florua trong nước vì dễ vận hành và chi phí thấp, đặc biệt đối với các hộ gia đình, cá nhân, và các khu vực dân cư nhỏ. Các chất hấp phụ khác nhau đã được sử dụng để loại bỏ 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 đặc biệt chú ý đến việc nghiên cứu các loại vật liệu khác nhau từ các khoáng chât tự nhiên như kaolinite, bentonite, lignite, montmorillonite, và bùn đỏ. Bùn đỏ ( chất thải từ bauxit của quá trình sản xuất nhôm) thải ra như một sản phẩm phụ không mong muồn trong quá trình. Chính vì vậy, với mong muốn chế tạo được những vật liệu có khả năng hấp phụ florua trên cơ sở sử dụng bùn đỏ có hiệu quả sử lí cao.Tôi thực hiện đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý florua trong nước sinh hoạt”.

LÊ HỒNG TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ

FLORUA TRONG NƯỚC SINH HOẠT’’

HÀ NỘI - 11/2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

LÊ HỒNG TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: ““NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ

FLORUA TRONG NƯỚC SINH HOẠT’’

TS Tống Thị Thanh Hương

HÀ NỘI - 11/2014

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo giảng dạy tại Bộ môn LọcHóa Dầu trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt nhữngkiến thức vô cùng quý báu, bổ ích trong suốt quá trình học tập của chúng em Đó lànhững kiến thức vô cùng quan trọng trong suốt quá trình nghiên cứu cũng như hoànthành đồ án tốt nghiệp này, cũng như sau này khi chúng em làm việc thực tế

Em đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Tống Thị Thanh Hương – giảng viên

Bộ môn Lọc Hóa Dầu – Trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã tận tình giúp đỡ, hướng ẫn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về florua và tính chất độc hại của florua 3

1.1.1 Nguồn ngốc và phân bố florua 3

1.1.2.Tính chất hóa học của Florua 4

1.1.3 Độc tính của florua 5

1.1.4 Tình hình ô nhiễm florua ở nước ta hiện nay 6

1.1.5 Các biện phát xử lý nguốn nước bị ô nhiễm florua 7

1.2 Bùn đỏ 11

1.2.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam và trên Thế giới.12 1.2.2 Quy trình Bayer – Nguồn gốc bùn đỏ 14

1.2.4 Thành phần bùn đỏ 16

1.2.5 Hóa học bề mặt của bùn đỏ 18

1.2.6 Các phương pháp xử lý bùn đỏ 18

1.2.7 Ứng dụng của bùn đỏ 19

CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM 22

2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 22

2.1.1 Mục tiêu 22

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 22

2.2 Hóa chất và các thiết bị dụng cụ 22

2.2.1 Hóa chất 22

2.2.2 Thiết bị 22

2.3 Vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ 23

2.3.1 Xử lý thô 23

2.3.2 Ổn định pH của bùn đỏ 23

2.3.3 Hoạt hóa bùn đỏ 24

2.4 Thực nghiệm nghiên cứu khả năng hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa 24

2.4.1 Quy trình thực nghiệm chung 24

2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa với ion F -. 25

2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu của dung dịch chứa ion F- tới quá trình hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa 26

2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ tới quá trình hấp phụ ion F- 26

2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng của các anion đến khả năng hấp thụ tới quá trình hấp thụ bùn đỏ hoạt tính với ion F- 27

2.5 Xử lý số liệu thực nghiệm 27

2.5.1 Hiệu suất hấp phụ ion F- 27

2.5.2 Tải trọng hấp phụ của bùn đỏ hoạt tính ion F- 27

2.6 Các phương pháp phân tích và đánh giá thực nghiệm 28

2.6.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) phân tích cấu trúc vật liệu 28

2.6.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 29

2.6.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric) 30

2.6.4 Phương pháp hấp thụ phân tử UV – Vis 31

2.6.5 Phân tích và đánh giá thực nghiệm 33

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Xác định đặc tính cấu trúc vật liệu 36

3.1.1 Kết quả đo nhiễu xạ tia X (XRD) 36

3.1.2 Kết quả phân tích ASS 38

3.1.3 Kết quả đo SEM 39

3.2 Khảo sát sự hấp phụ trước và sau khi hoạt hóa 40

3.3 Đánh giá khả năng hấp phụ ion F- của mẫu bùn đỏ hoạt hóa 42

3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa với ion F- 42

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu của dung dịch chứa ion F- tới quá trình hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa 44

3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ tới quá trình hấp phụ 46

3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của các anion đến khả năng hấp thụ tới quá trình hấp thụ bùn đỏ hoạt tính với ion F- 48

3.4 Xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 50

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

3 Hình 1.4 Các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt 17

7 Hình 2.4 Sơ đồ pha các tia X phản xạ trên tinh thể 33

8 Hình 2.5 Kính hiển vi điện tử quét HITACHI S-4800 30

9 Hình 2.6 Sơ đồ mô phỏng cấu tạo của máy quang phổ 32

12 Hình 2.9 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 35

14 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của bùn đỏ chưa hoạt hóa 36

15 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ hoạt hóa RM

16 Hình 3.3 Ảnh SEM của mẫu bùn đỏ a) trước khi hoạt hóa và b)

17 Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất hấp phụ của bùn đỏ 41

18 Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ 43

19 Hình 3.6 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ 45

20 Hình 3.7 Ảnh hưởng của lượng bùn đỏ ban đầu với hiệu suất

21 Hình 3.8 Biểu đồ ảnh hưởng của các anion đối với quá trình hấp

22 Hình 3.9 Mô phỏng theo phương trình Langmuir 51

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Phân bố các trữ lượng bauxit ở các Châu lục 12

4 Bảng 1.3 Thành phần hóa học chủ yếu của Bauxit Lâm Đồng 20

5 Bảng 3.1 Cấu trúc pha các hợp phần trong bù đỏ chưa hoạt

6 Bảng 3.2 Cấu trúc pha của các hợp phần trong BĐHH 38

7 Bảng 3.3 Kết quả phân tích thành phần chính của bùn đỏ thô 39

8 Bảng 3.4 Hiệu suất hấp phụ ion F- của các loại bùn đỏ 40

9 Bảng 3.5 Hiệu suất hấp phụ F

- tương ứng với thời gian tiếp

10 Bảng 3.6 Hiệu suất hấp phụ F

- tương ứng với pH cho ban

11 Bảng 3.7 Hiệu suất hấp phụ F

- tương ứng với lượng bùn đỏ

12 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của các anion SO4

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây ở nước ta, do tình hình phát triển kinh tế và gia tăngdân số môi trường nước ta ngày càng bị ô nhiễm, bởi kim loại nặng mà chủ yếu cónguồn gốc từ công nghiệp, phenol, và đặc biệt là các anion độc hai như F-, Cl- … Cácanion này là các vi chất cần thiết cho cơ thể nhưng nếu mà chúng có nồng độ quá caotrong nước sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe của con người Vìvậy vấn đề nghiên cứu và bảo vệ môi trường nói chung và vấn đề môi trường nước nóiriêng là vấn đề trở thành mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia và tổ chức trên thếgiới

Sự có mặt của florua trong nước uống có thể có lợi hoặc có hại cho sức khỏephụ thuộc vào nồng độ của nó Trong nước uống nồng độ F- chấp nhận được khoảng0,5 – 1,5 mg/L Giá trị nồng độ 1,5 mg/L đã được đề xuất bởi WHO, nhưng không phải

là giá trị cố định, nó được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện của từng quốc gia nhưđiều kiện khí hậu, thể tích đầu vào của nước, đầu vào của F- từ các nguồn khác

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

ra Florua phát thải vào môi trường tự nhiên qua việc khai thác khoáng sản, khí thải từnúi lửa Các nguồn thái nghiệm trọng qua khí thải, nước thải và chất thải từ nhiều hoạtđộng 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 từnước, ví dụ phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, điện thẩm thấu ngược, lọcnano Trong những phương pháp này hấp phụ là 1 trong những kĩ thuật quan trọngđược sử dụng để loại bỏ florua trong nước vì dễ vận hành và chi phí thấp, đặc biệt đốivới các hộ gia đình, cá nhân, và các khu vực dân cư nhỏ Các chất hấp phụ khác nhau

đã được sử dụng để loại bỏ 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 nămgần đây, người ta đặc biệt chú ý đến việc nghiên cứu các loại vật liệu khác nhau từ các

khoáng chât tự nhiên như kaolinite, bentonite, lignite, montmorillonite, và bùn đỏ Bùn

đỏ ( chất thải từ bauxit của quá trình sản xuất nhôm) thải ra như một sản phẩm phụkhông mong muồn trong quá trình

Chính vì vậy, với mong muốn chế tạo được những vật liệu có khả năng hấp phụflorua trên cơ sở sử dụng bùn đỏ có hiệu quả sử lí cao Tôi thực hiện đề tài nghiên cứu

“Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý florua trong nước sinh hoạt”.

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN1.1 Tổng quan về florua và tính chất độc hại của florua.

1.1.1 Nguồn ngốc và phân bố florua.

Trong tự nhiên flo gặp chủ yếu ở dạng ion florua hóa trị 1 là thành phần của cáckhoáng như criolit (Na3AlF6), floapatit [(Ca10F2)PO6)], flospar (CaF2) Nó là thànhphần chung của đất, trung bình 200 mg/Lkg trên toàn thế giới Florua cũng có trongnước tự nhiên, trung bình khoảng 0,2 mg/L (Châu Âu và Bắc Mỹ), trong nước biểnnồng độ florua vào khoảng 1,2 mg/L Tính chung flo là nguyên tố có độ giàu thứ 13trên trái đất, chiếm 0,03% vở trái đất [1]

Flo được thải vào môi trường từ nhiều nguồn khác nhau Khí Flo chủ yếu là HFđược phát ra qua hoạt động của núi lửa và với một số ngành công nghiệp khác Flo ởdạng khí và dạng hạt là sản phẩm của quá trình đốt than (than chứa 10 → 480 mg/ Lkgflo, trung bình 80mg/kg) và được giải phóng ra trong quá trình sản xuất thép và luyệncác kim loại không chứa sắt Sản xuất nhôm bao gồm việc sử dụng criolit, plospar vànhôm florua là nguồn florua môi trường quan trọng Các khoáng có chứa florua thườngcũng là vật liệu thô cho thủy tinh, gốm sứ, xi măng, phân bón [1,2] Ví dụ trong quátrình sản xuất phân photphat bằng việc axit hóa quặng apatit với axit sunfuric gảiphóng ra hydro florua theo phương trình sau:

3[Ca3(PO4)2]CaF2 +7H2SO4  3[Ca(H2PO4)2] + 7CaSO4 + 2HF

Ở nước ta, hàng năm sản xuất hàng triệu tấn phân lân từ các nhà máy lớn(Supephotphat Lâm Thao, Long Thành, Đồng Nai, Văn Điển và Ninh Bình) Dự báođến năm 2015, lượng phân bón sử dụng ở nước ta sẽ trên 3,5 triệu tấn [2]

Trong nguyên liệu sản xuất phân lân có chứa 3% Flo Khoảng 50 – 60% lượngFlo này nằm lại trong phân bón Khi bón nhiều phân lân sẽ làm tăng hàm lượng Flotrong đất và sẽ làm ô nhiễm đất khi hàm lượng của nó đạt tới 10 mg/1kg đất [2]

Trong các chất thải của nhà máy sản xuất phân lân có chứa 96,9% các chất gây ônhiễm mà chủ yếu là flo Flo trong đất sẽ được tích lũy bởi thực vật, flo gây độc chongười và gia súc, kìm hãm hoạt động của một số enzyme, ngăn quá trình quang hợp vàtổng hợp protein ở thực vật

Ngoài việc phong hóa các đá và khoáng vật chứa florua đã giải phóng florua vàonước ngầm, nước sông, nước suối, làm tăng hàm lượng flo trong nước Ở những vùng

có khoáng hóa florit thì hàm lượng florua trong nước có thể cao hơn Nước ngầm khivận động có thể mang theo sự ô nhiễm florua đi xa nguồn với khoảng cách khá lớn.Trên thực tế có nhiều khu vực mà hầu hết các nguồn nước chứa hàm lượng flo từ 3 -4mg/L thậm chí có giếng lên tới 9 mg/L Trong khi tiêu chuẩn đối với nước sinh hoạt,nước mặt là nồng độ flo = 1 mg/L [1,2,3]

1.1.2.Tính chất hóa học của Florua [19].

Flo là ion cực mạnh: trong tự nhiên flo không tồn tại ở dạng đơn phân tử , Floluôn tồn tại dưới dạng các hợp chất hoặc các muối chứa ion florua

- Phản ứng với hydro.

Phản ứng ngay ở điều kiện trong tối và nhiệt độ rất thấp tạo ra hydrogenfluoride

- Phản ứng với các kim loại :

Oxi hóa hầu hết các kim loại kể cả Au, Pt tạo ra muối florua kim loại ứng vớibậc oxi hóa cao nhất của kim loại đó khi florua đó bền ở điều kiện thí nghiệm

3F2 +2Au AuF3

3F2 + Fe 2FeF3

Các kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng với flo xảy ra mãnh liệt

Các kim loại Al, Zn, Cr, Ni, Ag … Phản ứng mạnh khi đun nóng

Các kim loại Cu, Au họ Pt phản ứng khi đun nóng mạnh

3F2 + 2Au AuF3

- Phản ứng với các phi kim khác.

Phản ứng với hầu hết các phi kim (trừ O2, N2, He, Ne, Ar) tạo ra hợp chất cộnghóa trị ứng với bậc oxi hóa cao của nguyên tố đó

3F2 + S SF6

2F2 + C CF4

Flo phản ứng với các halogen khác, trong điều kiện đặc biệt.

Với H2S, NH3 cháy trong khí flo thì tạo HF và (N2, NF3) hay SF6

- Phản ứng với các dung dịch kiềm

Khác với các halogen khác, flo không tạo muối chưa oxi Khi phản ứng vớikiềm loãng (ví dụ NaOH 2%) lạnh tọa ra Oxygen difluoride và florua

2F2 + 2NaOH 2NaF + OF2 + H2O

OF2 độc và có tính oxi hóa mạnh

1.1.3 Độc tính của florua.

Florua có các ảnh hưởng bệnh lí học lên cả thực vật và động vật [8]

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 theodòng 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 phứctạp 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 triểncủa thực vật và sự nẩy mầm của hạt Một trong số biểu hiện sớm ảnh hưởng phá huỷtrong thực vật của florua là sự mất clorophin, điều này liên quan đến sự phá huỷ các lụclạp, ức chế sự quang tổng hợp Florua cũng có ảnh hưởng trực tiếp tới các enzim liênquan đến sự glico phân, hô hấp và trao đổi chất của lipit và tổng hợp protein(photphoglucomutaza, piruvat kinaza, sucxinic đehiđrogenaza, pirophotphataza, vàATPaza 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 quantrọng đối với người và gia súc dưới những điều kiện nào đó Các florua như đã đượcchỉ ra đối với nguyên nhân gây phá huỷ nhiễm sắc thể và sự đột biến trong các tế bàođộng và thực vật, dẫn đến ảnh hưởng gây ra ung thư mạnh, mặc dù vậy, các vấn đềnghiêm trọng nhất liên quan với sự nhiễm florua còn đương được tranh cãi, những nóichung là ảnh hưởng rối loạn bộ xương Các triệu chứng ảnh hưởng thấy rõ là: sự vôihoá khác thường của xương và răng, bộ dạng cứng nhắc, thân mảnh, lông xù, giảm chosữa, giảm cân [1,2,6,7]

Con người: 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 florua tương tự như cột sốngdính khớp hoặc viêm khớp, xương sống bị dính lại với nhau và cuối cùng nạn nhân cóthể bị tê liệt Nó thậm chí có thể dẫn đến ung thư và cuối cùng là cột sống lớn, khớplớn, 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 hồngcầu, nhức đầu, phát ban da, thần kinh căng thẳng, trầm cảm, các vấn đề về tiêu hóa vàđường 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 mỏflospar đã được công bố ở Canada và một số nơi (Colorado) [1,2,3,6,7]

1.1.4 Tình hình ô nhiễm florua ở nước ta hiện nay

Theo nhiều nghiên cứu, nhiều vùng nông thôn Việt Nam có tình trạng nhiễmflorua cao

Theo nghiên cứu [9] trong số 45 mẫu nước ngầm được lấy ngẫu nhiên tại 3 xã

đã được nghiên cứu, có đến 60% (27/45) mẫu phân tích có chỉ tiêu florua vượt tiêuchuẩn quy định Nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm florua trong các thành phần đất

và hòa tan vào mạch nước ngầm, phân tán rộng trên địa bàn Vấn đề ô nhiễm sắt,

mangan, độ cứng cao cũng có nguyên nhân tương tự Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễmnitrat, ô nhiễm chất hữu cơ trong nguồn nước ngầm lại có nguồn gốc từ tình trạng vệ

sinh môi trường hạn chế của người dân [9].

Kết quả của một số công trình công bố gần đây cũng như số liệu nghiên cứuchất lượng nước dưới đất tại địa phận tỉnh Khánh Hoà cho thấy ở một số vùng nướcdưới đất đã bị nhiễm florua, tại đó khá nhiều người dân nhiễm các bệnh về răng vàchứng nhiễm florua ở khung xương Chính vì vậy, việc nghiên cứu sự phân bố nướcdưới đất bị nhiễm florua, nguyên nhân gây ô nhiễm ở tỉnh Khánh Hoà và đề xuất cácgiải pháp phòng chống có thể giúp hạn chế được các bệnh liên quan đến răng vàxương, nhằm bảo vệ sức khoẻ và ổn định đời sống nhân dân trong khu vực khi sử dụngnguồn nước dưới đất trong ăn uống và sinh hoạt [4]

Sự hình thành hàm lượng florua cao trong nước dưới đất ở Khánh Hoà đến naychưa được khẳng định, có thể có nhiều nguyên nhân: nước thải công nghiệp, phân hoáhọc trong nông nghiệp, chất thải công nghiệp hoặc từ các nghĩa trang, thành phần đất

đá, từ các mỏ florua và nước khoáng - nước nóng giàu florua

Từ các nghiên cứu ta thấy ô nhiễm florua có nguy cơ xảy ra rất lớn tại các vùngnông thôn ở Việt Nam, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người và các động vật Cần

có những biện pháp xử lý kịp thời

1.1.5 Các biện phát xử lý nguốn nước bị ô nhiễm florua [10].

1.1.5.1 Chưng cất.

Chưng cất là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ florua và khí metan Nhưng

nó mất rất nhiều thời gian để thu được nước tinh khiết và và phương pháp này tiêu thụnăng lượng nhiệt lớn để đun sôi nước Phương pháp chưng cất có thể được sử dụngtrong các gia đình nhỏ khi mà nhu cầu sử dụng nước thấp Phương pháp này không phùhợp áp dụng trong tất cả các gia đình

1.1.5.2 Thẩm thấu ngược.

Thẩm thấu ngược: là một hệ thống lọc nước thẩm thấu ngược sử dụng một màngbán thấm để lọc chất gây ô nhiểm từ nước và có thể đạt hiệu quả loại bỏ Florua lên tới97,7% từ nước uống của bạn Nước buộc phải đi qua một màng bán thấm ( màng lọc

RO ) ,màng này có khả năng lọc chất ô nhiễm với kích thước nhỏ tới 0,001μm, kíchthước này thậm chí còn nhỏ hơn cả nhiều loại vi rút Hệ thống RO có thể sản xuất mộtkhối lượng lớn nước uống cho những gia đình có nhu cầu sử dụng lớn Các hệ thống

RO tiện ích và hiệu quả về mặt chi phí và đây cũng chính là nguyên nhân khiến nó làloại máy lọc nước phổ biến nhất để loại bỏ florua từ nước uống

có chứa oxit nhôm, miếng xốp này sử dụng tiến trình hấp phụ để bắt và hấp thụ nó rakhỏi nước và bảo vệ con người khi tiếp xúc với chất florua thông qua các đường nhưtiêu hoá, qua da, đường hô hấp thông qua các đồ vật như vòi tắm hoa sen, bồn rửanước Tuỳ thuộc vào nồng đồ florua trong nước mà ta cần thay miếng xốp này ở nhữngthời điểm khác nhau Trung bình là từ 4 – 6 năm.

 Thiết bị FLOWAT xử lý Flo dư trong nước.

Hàm lượng florua trong nước xử lý tăng dần, quá trình vận hành với hàm lượngflorua trong nước xử lý ở mức < 0,7 mg/L

Khi làm lượng florua trong nước xử lý đạt mức 0,7 mg/L, kết thúc quá trình làmviệc.

Sau mỗi chu trình làm việc lớp oxit nhôm được khôi phục hoạt tính bằng cáchcho tiếp xúc trực tiếp với một lượng nhất định nhôm sunfat nồng độ 2%

Sau quá trình tái sinh, lớp oxit nhôm được tráng rửa bằng một lượng nướcnguồn để làm sạch lượng tái sinh còn dư bám trên lớp nhôm oxit Khi công đoạn xả rủakết thúc, thiết bị được tiếp tục với 1 chu trình làm việc mới

- Ưu điểm:

Bộ lọc FLOWAT hoạt động ổn định và hoàn toàn thỏa mãn các yêu cầu

về sử lý nước có hàm lượng flo dư đạt yêu cầu nước sinh hoạt

Bộ lọc sử dụng đơn giản phù hợp với điều kiện sử dụng của nông thônChi phí vận hành thấp

- Nhược điểm :

Chi phí mua bộ lọc cao.

Chỉ xử lý được nước nhiễm flo nhẹ.

1.1.5.4 Than xương

Bone char là một dạng của cacbon được làm từ xương động vật Phương phápnày làm việc tương tự như cách các xương của chúng ta làm việc trong việc thu hútflorua qua trao đổi các ion với florua và metan Than xương làm được từ xương độngvật nên nguồn gốc của than này là rất quan trọng, phải đảm bảo rằng nó được bọc bằngmột lớp y tế và không được làm từ xương động vật bị bệnh hoặc bị nhiễm bệnh

- Ưu điểm:

Bùn đỏ là một chất gây ô nhiễm môi trường Lấy một chất gây ô nhiễm đi

xử lý một chất ô nhiễm

Có thể xử lý một khối lượng nước lớn

Công nghệ đơn giản Các chất dể tìm

Công nghệ xử lý chưa hoàn thiện

Bùn đỏ sau xử lý vẫn phải được xử lý lại

Cần xử lý trong điều kiện nhất định để có kết quả tốt nhất

1.2 Bùn đỏ.

Bùn đỏ là chất thải rắn được hình thành từ quá trình sản xuất nhôm oxit từquặng bauxit theo quy trình Bayer Quặng bauxit là hỗn hợp các khoáng giàu nhômoxit, ngoài ra còn chứa các khoáng sắt, silic, titan… Theo qui trình Bayer, quặng đượcrửa, nghiền và hòa tan trong dung dịch natri hiđroxit dưới nhiệt độ và áp suất Sảnphẩm sinh ra gồm dung dịch natri hidroxit dưới nhiệt độ và áp suất Sản phẩm sinh ragồm dung dịch natri aluminat và một lượng lớn chất thải rắn không tan Bã thải này cómàu đỏ của khoáng sắt gọi là bùn đỏ Lượng bùn đỏ và thành phần bùn đỏ thải ra tùythuộc vào loại quặng, chất lượng quặng và một phần vào quy trình sản xuất Tínhtrung bình, sản xuất 1 tấn nhôm đi kèm với việc phát sinh khoảng 0,3-2,5 tấn bùn đỏ

Đối với một vật liệu hấp phụ nào thì diện tích bề mặt và đường kính xốp là 2yếu tố quan trọng quyết định đến khả năng hấp phụ của vật liệu Theo [11] ta có một

số đặc tính cấu trúc của bùn đỏ như sau:

Diện tích bề mặt theo phương trình BET

Từ kết quả trên ta thấy khả năng hấp phụ của bùn đỏ là rất cao.

1.2.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam và trên Thế giới

1.2.1.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit trên Thế giới.

Theo công bố của Cục Khảo sát Địa chất Mỹ vào tháng 1 năm 2009 thì tiềm

năng bauxit toàn thế giới khoảng 55-75 tỷ tấn, phân bố trên các Châu lục như bảng 1.1

Bảng 1.1: Phân bố các trữ lượng bauxit ở các Châu lục

Khai thác bauxit và sản xuất alumin phụ thuộc chủ yếu vào nhu cầu nhôm củathế giới Từ những năm 1990, tốc độ sản xuất nhôm cao hơn sản xuất bauxit-alumin.Năm 1999 sản lượng alumin của thế giới là 45,784 triệu tấn, năm 2005 là 60,833 vàđến năm 2006 đã là 72,200 triệu tấn Bauxit chủ yếu dùng cho ngành luyện kim, trongkhi bauxit được dùng cho các ngành công nghiệp khác như: vật liệu chịu lửa, vật liệumài, vật liệu gốm sứ chỉ giao động trong khoảng 7 triệu tấn/năm Hiện nay trên thế giới

có khoảng 94 công ty sản xuất alumin

Từ khi được phát minh đến nay, công nghệ Bayer vẫn chiếm ưu thế chủ đạotrong công nghiệp sản xuất alumin của thế giới Hiện nay và dự đoán trong tương lai,khoảng 90% sản lượng alumin của thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ này

Hiện nay, trên thế giới vẫn tồn tại 2 công nghệ Bayer sản xuất alumin từ bauxit:Công nghệ Bayer Châu Âu và công nghệ Bayer Châu Mỹ Bauxit dạng gipxit(hydratgilit) dễ dàng tách thì chỉ cần áp dụng công nghệ Bayer của Châu Mỹ, bauxitkhó hòa tách như bơmit hay diaspor thường phải áp dụng công nghệ Bayer của Châu

Âu hoặc kết hợp công nghệ Bayer với thiêu kết đối với bauxit diaspor chứa nhiều silic.

1.2.1.2 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam.

Việt Nam được xác định là một trong những nước có nguồn tài nguyên bauxitvào loại lớn trên thế giới, tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo khoảng 5,5 tỷ tấn, trong

đó khu vực miền Bắc khoảng 91 triệu tấn, còn lại tập trung chủ yếu ở khu gồm ĐăkNông khoảng 3,42 tỷ tấn(chiếm 62% tổng trữ lượng); Lâm Đồng khoảng 975 triệu tấn(chiếm 18%); Gia Lai – Kon Tum khoảng 806 triệu tấn (chiếm 15%) và Bình Phướckhoảng 217 triệu tấn (chiếm 4%) và một số khu vực ven biển Quảng Ngãi và Phú Yên.Đây là yếu tố quan trọng và quyết định việc phát triển ngành công nghiệp khai thácbauxit, sản xuất alumin và nhôm kim loại của Việt Nam [14]

Công nghiệp khai thác bauxit ở nước ta còn mới và rất nhỏ bé Trong các năm

1937 – 1943, Pháp đã khai thác ở mỏ Lỗ Sơn (Hải Dương) khoảng 36.000 tấn và 160tấn bauxit ở mỏ Bản Láng – Lạng Sơn để sản xuất đá mài Sau hòa bình lập lại, hàngnăm quặng bauxit ở mỏ Lỗ Sơn vẫn tiếp tục được khai thác với sản lượng rất nhỏ

Ở Miền Nam, năm 1977 mỏ Đồi Nam Phương – Lâm Đồng được chính thứcđưa vào khai thác với công suất thiết kế 10.000 tấn tinh quặng/năm để cung cấp quặngbauxit cho nhà máy hóa chất Tân Bình Cho đến nay xí nghiệp khai thác, tuyển khoáng

ở đây vẫn tiếp tục sản xuất ổn định và không ngừng phát triển Công nghệ khai thác ở

mỏ này là công nghệ khai thác lộ thiên: Sử dụng ô tô – máy xúc; Công nghệ tuyển làcông nghệ tuyển rửa kết hợp với sàng phân cấp loại bỏ đi cấp hạt mịn (quặng đuôi)chứa nhiều silic [15]

1.2.2 Quy trình Bayer – Nguồn gốc bùn đỏ [16].

Trong công nghiệp sản xuất Alumina có rất nhiều biện pháp nhưng từ khi được phát minh đến nay thì biện pháp Bayer vẫn là biện pháp quan trọng và được sử dụng nhiều nhất

Hình 1.3: Sơ đồ quy trình Bayer

Bùn đỏ là chất thải sinh ra từ quá trình sản xuất nhôm bằng quy trình Bayer Bảnchất của quá trình Bayer là sử dụng dung dịch kiềm đặc NaOH ở nhiệt độ cao để hòatan chọn lọc các khoáng vật alumin hidroxit có trong quặng bauxit, được tóm tắt trongcác phương trình dưới đây Nhiệt độ của phản ứng còn tùy thuộc vào thành phần củagibbsite (γ-Al(OH)3), boehmite (γ-Al(O)OH), và diaspore (α-Al(O)OH) trong quặngBauxit Bauxit có hàm lượng gibbsite cao thì đòi hỏi nhiệt độ hòa tách thấp hơn(khoảng 145 – 175oC), trong khi với hàm lượng boehmite và diaspore cao thì cần hòatách ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 175 – 245oC) và nồng độ kiềm mạnh hơn

Hòa tách:

Al(OH)3 + NaOH Na+Al(OH)4 (Gibbsitic bauxit)

AlO(OH) + NaOH + H2O Na+Al(OH)4 (Boehmitic bauxit)Kết tủa :

Na+Al(OH)4- Al(OH)3 + NaOH

Tạo alumin:

2Al(OH)3 Al2O3 + H2O

Sản phẩm của quy trình tạo ra dung dịch sodium alumin và phần bã rắn khôngtan (gồm 45% dịch lỏng và 55% cặn bùn), hay còn gọi là bùn đỏ, được tách ra bằngphương pháp lắng gạn Thông thường cứ mỗi tấn nhôm được sản xuất ra thì có khoảng

1 – 1,5 tấn bùn đỏ, do đó lượng bùn đỏ thải ra hàng năm là rất lớn Bùn đỏ có độ kiềmrất lớn (pH khoảng 10 – 13) nên đòi hỏi phải trung hòa về pH < 9 (tốt nhất là khoảng8,5-8,9) trước khi được thải ra môi trường Phần dung dịch lỏng của bùn đỏ vẫn cònchứa một lượng tương đối cao aluminium và một số anion của kim loại chuyển tiếpkhác Một số trong số chúng có thể gây hại cho môi trường, do đó chúng phải được loại

bỏ trước khi thải vào môi trường

Trong quá trình sản xuất Alumina, bauxit được nghiêng nhỏ và lọc qua sàng1mm Do đó, bùn đỏ thải khi khô là các hạt bụi mịn (60% hạt có Φ<1μm) dễ pháttán vào không khí gây ô nhiễm môi trường, tiếp xúc thường xuyên với bụi này gây racác bệnh về ra, mắt Pha lỏng của bùn đỏ có tính kiềm ăn mòn đối với vật liệu Khikhông được thu gom, cách ly với môi trường, nước này cơ thể thấm vào đất ảnh hưởngđến cây trồng, xâm nhập vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước Nước thải từbùn đỏ khi tiếp xúc với da có thể gây ăn da, làm mất đi lớp nhờn làm da khô ráp, sầnsùi, chai cứng, nứt nẻ, đau rát, có thể sưng tấy và loét mủ ở vết rách trên da Bùn đỏsinh ra là tất yếu vì lượng nhôm trog quặng tinh đạt đến 47%-49% và phản ứng táchnhôm trong quặng đạt hiệu suất 70%-75% Đây là nguồn thải lớn cần được quản lý, xử

lý triệt để và an toàn [11]

Đặc biệt, khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm là rất cao khi lưu giữ vớikhối lượng lớn trong thời gian dài Lượng bùn này phát tán mùi hôi, hơi hóa chất làm ônhiễm, ăn mòn kim loại

Do các oxit sắt có tính lưỡng tính, nên chúng có thể tan trong môi trường axit để tạothành cation hydroxyl và trong môi trường bazơ để tạo thành anion hydroxo.

Các nhóm chức hidroxyl bề mặt là những tâm hoạt động ở bề mặt chất rắn trongmôi trường nước Chúng giữ nguyên một cặp điện tử cũng như là một nguyên tửhidrogen liên kết mà có thể phản ứng được với cả axit lẫn bazơ, do đó làm cho các oxitsắt có tính lưỡng tính

Hình 1.4: Các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt.

Quá trình hấp phụ của oxit sắt trên bùn đỏ chủ yếu liên quan đến sự tương tácgiữa chất bị hấp phụ và các nhóm hidroxyl bề mặt trên các oxit sắt Nguyên tử oxy củanhóm hidroxyl bề mặt có thể tương tác với các proton, trong khi các iron kim loại bêndưới đóng vai trò như một axit Lewis và trao đổi nhóm OH- cho ligand khác để hìnhthành phức bề mặt Sự hấp phụ các anion đơn giản, các anion oxi, các ion hữu cơ trêncác oxit sắt đã được nghiên cứu rộng rãi Sự hấp phụ các anion trên các oxit sắt có thểxảy ra trường hợp đặc trưng cũng như không đặc trưng Sự hấp phụ đặc trưng liênquan đến sự thay thế của các nhóm hydroxyl bề mặt bằng ligand chất hấp phụ Đó làhấp phụ hóa học, hấp phụ trao đổi ion Các ion chất hấp phụ đặc trưng làm thay đổiđiện tích bề mặt trên oxide và do đó tạo nên sự thay đổi điểm đẳng điện (PZC) Vàchúng thường gắn chặt và không dễ bị thay thế Các anion hấp phụ đặc trưng trên cácoxit sắt là photphat, silicate, selenat, asenat, clorit, florit, citrat, oxalat Sự hấp phụanion ở bất kỳ pH nào sẽ tăng khi tăng khi tăng nồng độ chất bị hấp phụ Sự hấp phụđạt cực đại ở pH thấp và giảm khi tăng pH ngoại trừ silicat

Sự hấp phụ cation trên oxit sắt cũng diễn ra đặc trưng lẫn không đặc trưng vàthường nhanh chóng ở thời điểm đầu, nhưng sự hấp phụ kim loại vết có thể tiếp tụctăng nhiều ngày với nhiều lần để đạt cân bằng Sự hấp phụ Ni, Zn, Cd trên goethitetăng nhiều ngày với nhiều lần để đạt cân bằng Sự hấp phụ Ni, Zn, Cd trên goethitetăng khi thời gian phản ứng trên tăng từ 2 giờ - 42 ngày Sự hấp phụ trên goethitethường xảy ra ở pH trong khoảng 3 – 8,5

1.2.3.2 Khoáng silica

Phần tạp chất chính trong Bauxit là những hợp chất của silic, sắt và titan Silicahiện diện trong kaolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O) và halloysite (Al2O3.2SiO3.3H2O) Silica,trong thạch anh, không dễ bị hòa tan trong chế độ hòa tách nhiệt độ thấp của quy trìnhBayer, tuy nhiên nó đã kết hợp như là khoáng sét tan trong soda kiềm Thạch anh cóthể bị dính trong chế độ hòa tách nhiệt độ cao, tuy nhiên, sau đó, nó phk,ản ứng vớisoda và alumina trong dung dịch và kết tủa một cách cục bộ như sodiumaluminosilicate hay sodalite Sodalite trong quy trình Bayer có công thức tổng quát là

(3(Na2O.Al2O3.2SiO2.nH2O).Na2X), trong đó n trong khoảng từ 0 – 2 và X là các anion

và có xử lý axit, 18,9 và 25,2 m2g-1 Việc tăng diện tích bề mặt sau khi xử lý axit chothấy bùn đỏ đã bị tan một phần và có thể là cancrinte (một dạng sodiumaluminosilicate) khi mà khối lượng giảm 9% sau khi trung hòa

1.2.6 Các phương pháp xử lý bùn đỏ

Bùn đỏ có độ pH rất cao, vì thế trước khi đổ ra bãi chứa cần phải trung hòalượng kiềm dư trong pha lỏng để tránh ô nhiễm, bên cạnh đó việc lựa chọn nơi chứa rấtquan trọng vì vừa phải đảm bảo yêu cầu nguồn nước, đất trồng và môi trường dân cưlân cận…và phải đảm bảo tính khả thi, tính kinh tế, nhưng tiện lợi nhất là xây dựng bãichứa ở gần nhà máy để tránh chi phí chuyên chở, vì vậy việc xử lý bùn trước khi thải làrất cần thiết để tránh ô nhiễm môi trường xung quanh Trên thế giới có hai khuynhhướng: chứa bùn đỏ trên đất liền và đổ bùn xuống sông, biển

Đối với biện pháp thải bùn đỏ ra sông đây là phương pháp đơn giản mà trướcđây nhiều nhà máy thường dùng Nhưng các chuyên gia nghiên cứu bảo vệ môi trườngkhẳng định các phương pháp này không an toàn do bùn quá mịn nên khó lắng, thêmvào đó chế độ thủy triều mỗi ngày đã phát tán lượng bùn đỏ khắp nơi, hàm lượng kiềmtrong nước tăng cao làm nước bị ô nhiễm kéo theo thảm thực vật dưới nước chết hàngloạt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống kinh tế của vùng dân cư xung quanh.Hiện nay phương pháp này đã bị cấm sử dụng

Đối với việc chứa bùn trên đất liền, thì tùy theo địa hình của từng nơi đặt nhàmáy mà các nhà sản xuất thiết kế bãi chứa cho phù hợp Nếu địa hình bằng phẳng, họxây dựng các tuyến đập chắn bao bọc xung quanh, khi nhà máy ở gần các vùng đấttrũng tự nhiên hay thung lũng, lợi dụng điều kiện thuận lợi của địa hình này người tachứa bùn thải, cũng bao bọc các vũng chứa bằng các đập chắn, thiết kế đảm bảo tínhchống thấm cao cho lớp đất nền và cho các đập chắn Đôi khi các nhà sản xuất cũng tậndụng các hầm mỏ cũ để chứa bùn thải, cách này ít tốn kém vì tận dụng được địa thếthuận lợi tự nhiên của khu mỏ Khi thiếu đất để xây dựng bãi chứa, người ta có thể chấtđống bùn đỏ sau khi đã lọc và rửa sạch kiềm Tóm lại dù tồn trữ bùn đỏ dưới bất cứhình thức nào nhà sản xuất đều phải đặt vấn đề bảo vệ môi trường xung quanh lên hàngđầu.

Tuy nhiên nếu chỉ dừng lại ở việc tồn trữ bùn thải một cách an toàn, giảm thiểuđược vấn đề ô nhiễm thì chưa đủ, vì theo thời gian lượng bùn thải tích lũy ngày càngnhiều và bãi chứa trở nên quá tải cộng thêm chi phí phải gia cố bảo trì bãi chứa hằngnăm đã trở thành gánh nặng cho các nhà sản xuất Vì thế việc nghiên cứu tận dụng bùnthải là một vấn đề hết sức cấp bách và cực kỳ quan trọng

1.2.7 Ứng dụng của bùn đỏ [18].

Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu nhằm tìm ra các biện pháp hữuhiệu hơn để sử dụng bùn đỏ Có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ theonhiều hướng khác nhau, nhưng vấn đề triển khai áp dụng còn nhiều hạn chế và phụthuộc điều kiện tại chỗ của từng quốc gia, từng địa phương Các ứng dụng bùn đỏ cóthể thấy được trong nhiều lĩnh vực như là: Vật liệu xây dựng, thu hồi một số kim loại

có giá trị, cải tạo làm đất trồng, sản xuất gốm sứ, sản xuất sơn và bột màu, làm chất hấpphụ, chất xúc tác…

Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng: ã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bùn

đỏ là nguyên vật liệu cho ngành sản xuất xi măng, gạch ngói, tấm lợp cách âm sản xuất

bê tông, sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ, gạch không nung, chất độn nhẹ, sản xuất bêtông năng chống phóng xạ…

Trong bã thải bùn đỏ vẫn còn một số kim loại có giá trị và đã được nghiên cứuthu hồi lại như là Al, V, Ga, Ti, Sc

Bùn đỏ cũng được sử dụng làm nguyên liệu cho việc sản xuất gốm sứ, bột màu,

sơn: do hàm lượng oxit sắt cao, bùn đỏ dđùng làm chất tạo màu cho gạch, bê tông, sơn,thủy tinh.

Ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước: hấp phụ các anion như F-, NO3

-, PO4

3-,hấp phụ các kim loại nặng , hấp phụ thuốc nhuộm , hấp phụ các hợp chất hữu cơ khácnhư phenol…, hay cá vi khuẩn, virus trong nước

Ứng dụng làm vật liệu xử lý khói thải của các quá trình công nghiệp

Ứng dụng làm chất xúc tác cho các quá trình hydro hóa, clo hóa hay xúc tác oxihóa hydrocacbon…

I.2.8 Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình

Ở Việt Nam, Nhà máy háo chất Tân Bình cũng sản xuất aluminium hidroxit từquặng bauxit Lâm Đồng theo phương pháp Bayer

Bảng 1.3: Thành phần hóa học chủ yếu của Bauxit Lâm Đồng

Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 MgO Na2O K2O CO2

Bã thải của quy trình Bayer ở dạng rắn rất mịn, được thải ra khỏi quy trình cùngvới pha lỏng và có màu đỏ nên được gọi là bùn đỏ Màu và độ màu của bùn đỏ là dohàm lượng của Fe2O3 quyết định

Tính chất của bùn đỏ: Tùy theo hàm lượng nước còn lại trong bùn ở trạng tháilỏng, dẻo, bán rắn hay rắn Bùn đỏ của nhà máy hóa chất Tân Bình ở dạng vữa loãng, tỉ

lệ phần trăm pha rắn khoảng 20%, độ hạt rất mịn, khi phơi khô bùn có độ ẩm 4,17%, tỷtrọng 3,37 g/cm3, diện tích bề mặt riêng 28,36 g/cm3 Bùn có màu từ đỏ cam đến nâuvới pH 11,7 – 12,5

Thành phần hóa học của bauxit Lâm Đồng chứa nhiều các oxit nhôm (chiếm49,45%) và oxit sắt (chiếm 17,58%) và có bề mặt mịn xốp Do cấu trúc xốp nên về mặtcủa chất rắn trở nên mất liên tục, ở các vị trí hóa học mà liên kết bị đứt có năng lượnglớn so với các vị trí khác, tại đó sẽ hình thành các liên kết hóa học mới Chính vì cáctính chất này giúp bùn đỏ có khả năng hấp phụ rất tốt Phù hợp để hấp phụ các anion cóhại trong nước trong đó có florua

CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM

2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.

2.1.1 Mục tiêu.

Bùn đỏ là nguồn gây ô nhiễm cần được xử lý Việc sử dụng một số chất thải để

xử lý các chất thải khác có ý nghĩa vô cùng to lớn trong việc bảo vệ môi trường Việcbiến tính bùn đỏ với một số tác nhân như axit, nhiệt sẽ làm tăng khả năng hấp phụ củabùn đỏ

Do đó, trong phạm vi đề tài này, tôi nghiên cứu ứng dụng của bùn đỏ làm chấthấp phụ và khảo sát hoạt tính của bùn đỏ hoạt hóa trên đối tượng là dung dịch NaF

2.1.2 Nội dung nghiên cứu.

Nghiên cứu điều kiện để hoạt hóa bùn đỏ

Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ion F- của bùn đỏ

2.2 Hóa chất và các thiết bị dụng cụ.

2.2.1 Hóa chất.

NaF Trung QuốcNaOH Trung QuốcHCl Trung Quốc

Na2SO4 Trung Quốc

Na2HPO4.12H2O Trung QuốcKNO3 Trung QuốcDung dịch bùn đỏ lấy từ nhà máy hóa chất Tân Bình

Sơ đồ quá trình làm sạch bùn đỏ

Hình 2.1: Sơ đồ xử lý sơ bộ bùn đỏ

2.3.2 Ổn định pH của bùn đỏ.

Mẫu bùn đỏ được lấy ở nhà máy Tân Bình có pH rất cao (pH: 12 – 13), do vậybùn đỏ sau khi ly tâm và sấy khô ở 1000C được hòa tan vào nước cất và khuấy đềutrong 1 giờ Sau đó lọc nước để loại bỏ kiềm và các chất tan khác bằng quá trìnhcacbonat hóa Tiếp tục rửa bằng nước cất cho đến khi pH khoảng 7 – 8 Phần cặn sau đóđược sấy khô ở 1000C trong vòng 4 giờ

Được mô tả như sơ đồ sau

Ly tâm tách bỏ phần dung dịch lỏng

Sấy 100oC

Bùn đỏ sạch

Khuấy (1 giờ)

Bùn đỏ sạch

pH=13