KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: ĐIỀU CHẾ CHẤT HẤP PHỤ TỪ BÙN ĐỎ XỬ LÝ NƯỚC Ô NHIỄM

Lời mở đầu Phospho là một trong ba thành phần dinh dưỡng chính trong nông nghiệp nhưng đồng thời cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước. Nông nghiệp, công nghiệp và các họat động khác của con người là nguồn sinh ra phosphate trong tư nhiên. Để lọai bỏ phosphate từ nước thải đã có nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp được sử dụng bao gồm phương pháp sinh học, đồng kết tủa, hấp phụ và trao đổi ion. Trong những năm gần đây, người ta chú ý đến việc phát triển những chất hấp phụ có chi phí thấp và hiệu quả từ các chất thải công nghiệp. Nếu những chất hấp phụ có chi phí sản xuất thấp có thể phát triển sẽ góp phần giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường và sẽ có nhiều lợi ích về kinh tế. Bùn đỏ là chất thải được hình thành trong quá trình sản xuất alumina. Đây là vật liệu có tính kiềm cao pH=1012.5. Mỗi tấn alumina được sản xuất có khoảng 12 tấn bùn đỏ thải ra. Do có tính kiềm cao và sự có mặt của các hóa chất gây hại. Chất thải này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường cho nên việc xử lý bùn đỏ là một yêu cầu được đặt ra đối với nhà máy sản xuất alumina. Trong đề tài này chúng tôi đã tận dụng nguồn chất thải sẵn có là bùn đỏ, được đem xử lý bằng axit HCl và NH3 để tạo ra chất có khả năng hấp phụ phosphate và những ion kim lọai trong nước thải. Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước và nếu được ứng dụng trong sản xuất công nghiệp lớn sẽ giải quyết được tình trạng ô nhiễm tại những nơi sản xuất alumina. Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Chính đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn hoá vô cơ và ứng dụng, cùng các bạn sinh viên khoá 06 vô cơ cùng toàn thể các anh chị cao học đã hỗ trợ em trong thời gian hoàn thành khoá luận này. MỤC LỤC Lời mở đầu 2 Lời cảm ơn 3 MỤC LỤC 4 1. Tổng quan 8 1.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy hóa chất Tân Bình 8 1.2 Quặng Bauxit7,8 8 1.3 Bauxit Việt Nam2 9 1.3.1 Điều kiện hình thành 9 1.3.2 Điều kiện tự nhiên 9 1.3.3 Địa hình 9 1.3.4 Cấu tạo vỏ phong hóa Bauxit Laterite: 10 1.3.4.1 Đá bazan tươi 10 1.3.4.2 Đới Sapolit 10 1.3.4.3 Đới Litoma 10 1.3.4.5 Đới thổ nhưỡng 11 1.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá kinh tế kĩ thuật các mỏ quặng 12 1.4 Công nghệ Bayer6,7,8 12 1.4.1 Sơ lược về phương pháp Bayer 12 1.4.2 Các khâu chủ yếu của quy trình Bayer 12 1.4.3 Họat động của quy trình Bayer 13 1.4.4 Sự biến đổi khoáng trong quá trình hòa tách alumin 15 1.4.4.1 Khoáng silic 15 1.4.4.2 Khoáng Titan 15 1.4.4.3 Khoáng sắt 15 1.4.4.4 Khoáng nhôm 16 1.4.5 Phuơng pháp xử lý bã thải ở nhà máy hóa chất Tân Bình 16 1.5 Bùn đỏ8 17 1.5.1 Bùn đỏ và xử lý bùn đỏ 17 1.5.2 Bản chất tự nhiên của bùn đỏ 17 1.5.2.1 Khái niệm: 17 1.5.2.2 Hợp chất hoá học của bùn đỏ 18 1.5.2.3 Hợp chất khoáng hoá của bùn đỏ 19 1.6 Các nghiên cứu ứng dụng của bùn đỏ4,5,9 19 1.7 Bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ 22 1.7.1 Hấp phụ kim loại nặng(Pb, Zn, Cd) 22 1.7.2 Hấp phụ Arsen9 23 1.7.3 Hấp phụ anion:9 23 1.7.3.1 Hấp phụ phosphat 23 1.7.3.2 Hấp phụ florua: 26 1.7.3.3 Hấp phụ nitrat 26 2 Thực nghiệm: 29 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.2 Nội dung nghiên cứu 29 2.3 Các phương pháp phân tích1,3 29 2.3.1 Xác định độ kiềm1 29 2.3.2 Xác phần trăm khối lượng oxit Fe2O3 và Al2O31 30 2.3.3 Để xác định hàm lượng P 30 2.3.3.1 Nguyên tắc–phương pháp Acid ascorbic: 30 2.3.3.2 Hóa chất pha thuốc thử: 30 2.3.3.3 Pha hỗn hợp thuốc thử: 31 2.3.3.4 Dựng đường chuẩn: 31 2.3.4 Xác định thành phần pha dùng phương pháp nhiễu xạ tia X 31 2.4 Hóa chất 32 2.4.1 Dung dịch H2C2O4 0.05N 32 2.4.2 Dung dịch H2SO4 32 2.4.2.1 Dung dịch H2SO4 1:1 32 2.4.2.2 Dung dịch H2SO4 5N 32 2.4.2.3 Dung dịch EDTA 0.0100M 32 2.4.2.4 Dung dịch Zn2+ 0.01 M 32 2.4.2.5 Dung dịch Phospho nồng độ 100ppm 32 2.4.2.6 Dung dịch đệm pH=5 32 2.4.2.7 Dung dịch borat 0.0500N 32 2.4.2.8 Dung dịch acid HCl các nồng độ 0.25; 0.5; 1; 1.5; 2M 32 2.5 Xác định độ ẩm 33 2.6 Xác định độ kiềm 34 2.7 Xác định hàm lượng Al2O3 và Fe2O3 35 2.7.1 Phương pháp phá mẫu 35 2.7.2 Tiến hành thí nghiệm 35 2.8 Điều chế mẫu 37 2.9 Phân tích thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X: 38 2.10 Phân tích nhiệt 39 2.11 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phosphate 40 2.11.1 Khả năng hấp phụ của bùn đỏ thô 40 2.11.2 Ảnh hưởng nồng độ acid hoạt hoá đến tính hấp phụ 40 2.11.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ điều chế đến khả năng hấp phụ 43 2.11.3.1 Thí nghiệm 43 2.11.3.2 Pha hỗn hợp thuốc thử: 43 2.11.3.3 Dựng đường chuẩn: 43 2.11.4 Ảnh hưởng pH của môi trường đến khả năng hấp phụ 50 2.11.4.1 Thí nghiệm: 50 2.11.4.2 Dựng đường chuẩn 50 2.11.4.3 Kết quả hấp phụ: 51 2.12 Khảo sát đường đẳng nhiệt hấp phụ 52 2.12.1 Dựng đường chuẩn 54 2.12.2 kết quả thu được: 54 3 Kết quả và biện luận: 57 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 1. Tổng quan 1.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy hóa chất Tân Bình Nhà máy hóa chất Tân Bình được xây dựng năm 1969 của tư nhân Đài Loan. Nhà máy sản xuất các sản phẩm là: axit sulfuric, phèn đơn. Năm 1973 nhà máy sản xuất thêm hyroxit nhôm. Hiện nay nhà máy được sự quản lý của công ty hóa chất cơ bản miền Nam. 1.2 Quặng Bauxit7,8 Quặng Bauxit được tìm thấy đầu tiên ở thành phố Baux của pháp vào năm 1821. Và ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nhôm người ta đã tìm thấy quặng bauxit ở nhiều nơi trên thế giới Bảng 1 Thành phần khoáng của quặng Bauxit Khoáng Thành phần khóang vật Công thức hóa học Nhôm Diaspo Boehmit Gibsit AlOOH AlOOH Al(OH)3 Sắt Goethit Hemantit Ilmenit Titanomagnetit FeOOH Fe2O3 FeTiO3 Silic Thạch anh Kaolinit Quartz SiO2 Al2O3.2SiO2.2H2O Titan Rutil Anataz Ilmrnit TiO2 TiO2 FeTiO3 Ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng khác như: Mg , Ca, V, Mn, Ni, Cr, Cu, Sn, Zn,Pb, Ga, Nb,… Các nguyên tố silic, sắt, titan thường có trong quặng Bauxit với một hàm lượng đáng kể. Silic là nguyên tố có hại cho quy trình Bayer. Silic tạo với nhôm trong môi trường kiềm các hợp chất alumosilicat ít tan trong dung dịch kiềm, làm giảm một lượng nhôm và làm mất lượng kiềm đáng kể. Ở một mức độ nào đó thì sắt cũng có ảnh hưởng xấu đến việc sử dụng phương pháp Bayer, sắt trong Bauxit chủ yếu nằm trong khóang Geothit, khoáng này có khả năng hấp phụ kiềm cao, làm tổn thất kiềm và tăng chi phí công đoạn rửa bùn thải. Nhìn bề ngòai Bauxit có thể khác nhau, thông thường Bauxit có màu đỏ, khá cứng. Đôi khi cũng gặp bauxit có màu trắng, vàng, xanh thẫm và các màu khác. Màu đỏ chứng tỏ hàm lượng sắt oxit cao, khi hàm lượng sắt oxit thấp thì Bauxit có màu xám hoặc trắng. Thông thường thì thành phần hóa học của Bauxit dao động trong một giới hạn rộng, kể cả hàm lượng Al2O3 cũng như hàm lượng các cấu tử khác. Trong bauxit hàm lượng Al2O3 và modul silic càng lớn thì chất lượng Bauxit càng tốt, trong bauxit lọai tốt nhất thì hàm lượng Al2O3 khoảng 50% hoặc cao hơn và modul silic lớn hơn 10. 1.3 Bauxit Việt Nam2 Giới thiệu về quặng bauxit Laterit MNVN: Bauxit Miền Nam Việt Nam là sản phẩm phong hóa Bazan tươi tuổi Plioxen Pleistoxen (N2Q¬1). 1.3.1 Điều kiện hình thành Quá trình phong hóa tạo các sản phẩm tàn dư có tỉ số hàm lượng Al2O3SiO2 đạt giá trị lớn hơn 1. Các sản phẩm tạo nên do quá trình này gọi là sản phẩm Laterit. Tùy thuộc vào thành phần đá mẹ và tuổi tạo thành mà có thể phân chia các Laterit ra làm 3 loại 1. Alferit Lời mở đầu Phospho là một trong ba thành phần dinh dưỡng chính trong nông nghiệp nhưng đồng thời cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước. Nông nghiệp, công nghiệp và các họat động khác của con người là nguồn sinh ra phosphate trong tư nhiên. Để lọai bỏ phosphate từ nước thải đã có nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp được sử dụng bao gồm phương pháp sinh học, đồng kết tủa, hấp phụ và trao đổi ion. Trong những năm gần đây, người ta chú ý đến việc phát triển những chất hấp phụ có chi phí thấp và hiệu quả từ các chất thải công nghiệp. Nếu những chất hấp phụ có chi phí sản xuất thấp có thể phát triển sẽ góp phần giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường và sẽ có nhiều lợi ích về kinh tế. Bùn đỏ là chất thải được hình thành trong quá trình sản xuất alumina. Đây là vật liệu có tính kiềm cao pH=1012.5. Mỗi tấn alumina được sản xuất có khoảng 12 tấn bùn đỏ thải ra. Do có tính kiềm cao và sự có mặt của các hóa chất gây hại. Chất thải này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường cho nên việc xử lý bùn đỏ là một yêu cầu được đặt ra đối với nhà máy sản xuất alumina. Trong đề tài này chúng tôi đã tận dụng nguồn chất thải sẵn có là bùn đỏ, được đem xử lý bằng axit HCl và NH3 để tạo ra chất có khả năng hấp phụ phosphate và những ion kim lọai trong nước thải. Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước và nếu được ứng dụng trong sản xuất công nghiệp lớn sẽ giải quyết được tình trạng ô nhiễm tại những nơi sản xuất alumina. Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Chính đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn hoá vô cơ và ứng dụng, cùng các bạn sinh viên khoá 06 vô cơ cùng toàn thể các anh chị cao học đã hỗ trợ em trong thời gian hoàn thành khoá luận này. MỤC LỤC Lời mở đầu 2 Lời cảm ơn 3 MỤC LỤC 4 1. Tổng quan 8 1.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy hóa chất Tân Bình 8 1.2 Quặng Bauxit7,8 8 1.3 Bauxit Việt Nam2 9 1.3.1 Điều kiện hình thành 9 1.3.2 Điều kiện tự nhiên 9 1.3.3 Địa hình 9 1.3.4 Cấu tạo vỏ phong hóa Bauxit Laterite: 10 1.3.4.1 Đá bazan tươi 10 1.3.4.2 Đới Sapolit 10 1.3.4.3 Đới Litoma 10 1.3.4.5 Đới thổ nhưỡng 11 1.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá kinh tế kĩ thuật các mỏ quặng 12 1.4 Công nghệ Bayer6,7,8 12 1.4.1 Sơ lược về phương pháp Bayer 12 1.4.2 Các khâu chủ yếu của quy trình Bayer 12 1.4.3 Họat động của quy trình Bayer 13 1.4.4 Sự biến đổi khoáng trong quá trình hòa tách alumin 15 1.4.4.1 Khoáng silic 15 1.4.4.2 Khoáng Titan 15 1.4.4.3 Khoáng sắt 15 1.4.4.4 Khoáng nhôm 16 1.4.5 Phuơng pháp xử lý bã thải ở nhà máy hóa chất Tân Bình 16 1.5 Bùn đỏ8 17 1.5.1 Bùn đỏ và xử lý bùn đỏ 17 1.5.2 Bản chất tự nhiên của bùn đỏ 17 1.5.2.1 Khái niệm: 17 1.5.2.2 Hợp chất hoá học của bùn đỏ 18 1.5.2.3 Hợp chất khoáng hoá của bùn đỏ 19 1.6 Các nghiên cứu ứng dụng của bùn đỏ4,5,9 19 1.7 Bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ 22 1.7.1 Hấp phụ kim loại nặng(Pb, Zn, Cd) 22 1.7.2 Hấp phụ Arsen9 23 1.7.3 Hấp phụ anion:9 23 1.7.3.1 Hấp phụ phosphat 23 1.7.3.2 Hấp phụ florua: 26 1.7.3.3 Hấp phụ nitrat 26 2 Thực nghiệm: 29 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.2 Nội dung nghiên cứu 29 2.3 Các phương pháp phân tích1,3 29 2.3.1 Xác định độ kiềm1 29 2.3.2 Xác phần trăm khối lượng oxit Fe2O3 và Al2O31 30 2.3.3 Để xác định hàm lượng P 30 2.3.3.1 Nguyên tắc–phương pháp Acid ascorbic: 30 2.3.3.2 Hóa chất pha thuốc thử: 30 2.3.3.3 Pha hỗn hợp thuốc thử: 31 2.3.3.4 Dựng đường chuẩn: 31 2.3.4 Xác định thành phần pha dùng phương pháp nhiễu xạ tia X 31 2.4 Hóa chất 32 2.4.1 Dung dịch H2C2O4 0.05N 32 2.4.2 Dung dịch H2SO4 32 2.4.2.1 Dung dịch H2SO4 1:1 32 2.4.2.2 Dung dịch H2SO4 5N 32 2.4.2.3 Dung dịch EDTA 0.0100M 32 2.4.2.4 Dung dịch Zn2+ 0.01 M 32 2.4.2.5 Dung dịch Phospho nồng độ 100ppm 32 2.4.2.6 Dung dịch đệm pH=5 32 2.4.2.7 Dung dịch borat 0.0500N 32 2.4.2.8 Dung dịch acid HCl các nồng độ 0.25; 0.5; 1; 1.5; 2M 32 2.5 Xác định độ ẩm 33 2.6 Xác định độ kiềm 34 2.7 Xác định hàm lượng Al2O3 và Fe2O3 35 2.7.1 Phương pháp phá mẫu 35 2.7.2 Tiến hành thí nghiệm 35 2.8 Điều chế mẫu 37 2.9 Phân tích thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X: 38 2.10 Phân tích nhiệt 39 2.11 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phosphate 40 2.11.1 Khả năng hấp phụ của bùn đỏ thô 40 2.11.2 Ảnh hưởng nồng độ acid hoạt hoá đến tính hấp phụ 40 2.11.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ điều chế đến khả năng hấp phụ 43 2.11.3.1 Thí nghiệm 43 2.11.3.2 Pha hỗn hợp thuốc thử: 43 2.11.3.3 Dựng đường chuẩn: 43 2.11.4 Ảnh hưởng pH của môi trường đến khả năng hấp phụ 50 2.11.4.1 Thí nghiệm: 50 2.11.4.2 Dựng đường chuẩn 50 2.11.4.3 Kết quả hấp phụ: 51 2.12 Khảo sát đường đẳng nhiệt hấp phụ 52 2.12.1 Dựng đường chuẩn 54 2.12.2 kết quả thu được: 54 3 Kết quả và biện luận: 57 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 1. Tổng quan 1.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy hóa chất Tân Bình Nhà máy hóa chất Tân Bình được xây dựng năm 1969 của tư nhân Đài Loan. Nhà máy sản xuất các sản phẩm là: axit sulfuric, phèn đơn. Năm 1973 nhà máy sản xuất thêm hyroxit nhôm. Hiện nay nhà máy được sự quản lý của công ty hóa chất cơ bản miền Nam. 1.2 Quặng Bauxit7,8 Quặng Bauxit được tìm thấy đầu tiên ở thành phố Baux của pháp vào năm 1821. Và ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nhôm người ta đã tìm thấy quặng bauxit ở nhiều nơi trên thế giới Bảng 1 Thành phần khoáng của quặng Bauxit Khoáng Thành phần khóang vật Công thức hóa học Nhôm Diaspo Boehmit Gibsit AlOOH AlOOH Al(OH)3 Sắt Goethit Hemantit Ilmenit Titanomagnetit FeOOH Fe2O3 FeTiO3 Silic Thạch anh Kaolinit Quartz SiO2 Al2O3.2SiO2.2H2O Titan Rutil Anataz Ilmrnit TiO2 TiO2 FeTiO3 Ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng khác như: Mg , Ca, V, Mn, Ni, Cr, Cu, Sn, Zn,Pb, Ga, Nb,… Các nguyên tố silic, sắt, titan thường có trong quặng Bauxit với một hàm lượng đáng kể. Silic là nguyên tố có hại cho quy trình Bayer. Silic tạo với nhôm trong môi trường kiềm các hợp chất alumosilicat ít tan trong dung dịch kiềm, làm giảm một lượng nhôm và làm mất lượng kiềm đáng kể. Ở một mức độ nào đó thì sắt cũng có ảnh hưởng xấu đến việc sử dụng phương pháp Bayer, sắt trong Bauxit chủ yếu nằm trong khóang Geothit, khoáng này có khả năng hấp phụ kiềm cao, làm tổn thất kiềm và tăng chi phí công đoạn rửa bùn thải. Nhìn bề ngòai Bauxit có thể khác nhau, thông thường Bauxit có màu đỏ, khá cứng. Đôi khi cũng gặp bauxit có màu trắng, vàng, xanh thẫm và các màu khác. Màu đỏ chứng tỏ hàm lượng sắt oxit cao, khi hàm lượng sắt oxit thấp thì Bauxit có màu xám hoặc trắng. Thông thường thì thành phần hóa học của Bauxit dao động trong một giới hạn rộng, kể cả hàm lượng Al2O3 cũng như hàm lượng các cấu tử khác. Trong bauxit hàm lượng Al2O3 và modul silic càng lớn thì chất lượng Bauxit càng tốt, trong bauxit lọai tốt nhất thì hàm lượng Al2O3 khoảng 50% hoặc cao hơn và modul silic lớn hơn 10. 1.3 Bauxit Việt Nam2 Giới thiệu về quặng bauxit Laterit MNVN: Bauxit Miền Nam Việt Nam là sản phẩm phong hóa Bazan tươi tuổi Plioxen Pleistoxen (N2Q¬1). 1.3.1 Điều kiện hình thành Quá trình phong hóa tạo các sản phẩm tàn dư có tỉ số hàm lượng Al2O3SiO2 đạt giá trị lớn hơn 1. Các sản phẩm tạo nên do quá trình này gọi là sản phẩm Laterit. Tùy thuộc vào thành phần đá mẹ và tuổi tạo thành mà có thể phân chia các Laterit ra làm 3 loại 1. Alferit

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  KHOA HÓA

BỘ MÔN HÓA VÔ CƠ & ỨNG DỤNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

-2010-Lời mở đầu

Phospho là một trong ba thành phần dinh dưỡng chính trong nôngnghiệp nhưng đồng thời cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước.Nông nghiệp, công nghiệp và các họat động khác của con người là nguồn sinh

ra phosphate trong tư nhiên Để lọai bỏ phosphate từ nước thải đã có nhiềuphương pháp đã được áp dụng Các phương pháp được sử dụng bao gồmphương pháp sinh học, đồng kết tủa, hấp phụ và trao đổi ion Trong nhữngnăm gần đây, người ta chú ý đến việc phát triển những chất hấp phụ có chi phíthấp và hiệu quả từ các chất thải công nghiệp Nếu những chất hấp phụ có chiphí sản xuất thấp có thể phát triển sẽ góp phần giải quyết được vấn đề ô nhiễmmôi trường và sẽ có nhiều lợi ích về kinh tế

Bùn đỏ là chất thải được hình thành trong quá trình sản xuất alumina.Đây là vật liệu có tính kiềm cao pH=10-12.5 Mỗi tấn alumina được sản xuất

có khoảng 1-2 tấn bùn đỏ thải ra Do có tính kiềm cao và sự có mặt của cáchóa chất gây hại Chất thải này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường chonên việc xử lý bùn đỏ là một yêu cầu được đặt ra đối với nhà máy sản xuấtalumina

Trong đề tài này chúng tôi đã tận dụng nguồn chất thải sẵn có là bùn đỏ,được đem xử lý bằng axit HCl và NH3 để tạo ra chất có khả năng hấp phụphosphate và những ion kim lọai trong nước thải Góp phần giảm thiểu ônhiễm môi trường nước và nếu được ứng dụng trong sản xuất công nghiệp lớn

sẽ giải quyết được tình trạng ô nhiễm tại những nơi sản xuất alumina

MỤC LỤC

Lời mở đầu 2

Lời cảm ơn 3

MỤC LỤC 4

1 Tổng quan 8

1.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy hóa chất Tân Bình 8

1.2 Quặng Bauxit[7,8] 8

1.3 Bauxit Việt Nam[2] 9

1.3.1 Điều kiện hình thành 9

1.3.2 Điều kiện tự nhiên 9

1.3.3 Địa hình 9

1.3.4 Cấu tạo vỏ phong hóa Bauxit Laterite: 10

1.3.4.1 Đá bazan tươi 10

1.3.4.2 Đới Sapolit 10

1.3.4.3 Đới Litoma 10

1.3.4.5 Đới thổ nhưỡng 11

1.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá kinh tế kĩ thuật các mỏ quặng 12

1.4 Công nghệ Bayer[6,7,8] 12

1.4.1 Sơ lược về phương pháp Bayer 12

1.4.2 Các khâu chủ yếu của quy trình Bayer 12

1.4.3 Họat động của quy trình Bayer 13

1.4.4 Sự biến đổi khoáng trong quá trình hòa tách alumin 15

1.4.4.1 Khoáng silic 15

1.4.4.2 Khoáng Titan 15

1.4.4.3 Khoáng sắt 15

1.4.4.4 Khoáng nhôm 16

1.4.5 Phuơng pháp xử lý bã thải ở nhà máy hóa chất Tân Bình 16

1.5 Bùn đỏ[8] 17

1.5.1 Bùn đỏ và xử lý bùn đỏ 17

1.5.2 Bản chất tự nhiên của bùn đỏ 17

1.5.2.1 Khái niệm: 17

1.5.2.2 Hợp chất hoá học của bùn đỏ 18

1.5.2.3 Hợp chất khoáng hoá của bùn đỏ 19

1.6 Các nghiên cứu ứng dụng của bùn đỏ[4,5,9] 19

1.7 Bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ 22

1.7.1 Hấp phụ kim loại nặng(Pb, Zn, Cd) 22

1.7.2 Hấp phụ Arsen[9] 23

1.7.3 Hấp phụ anion:[9] 23

1.7.3.1 Hấp phụ phosphat 23

1.7.3.2 Hấp phụ florua: 26

1.7.3.3 Hấp phụ nitrat 26

2 Thực nghiệm: 29

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29

2.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.3 Các phương pháp phân tích[1,3] 29

2.3.1 Xác định độ kiềm[1] 29

2.3.2 Xác phần trăm khối lượng oxit Fe2O3 và Al2O3[1] 30

2.3.3 Để xác định hàm lượng P 30

2.3.3.1 Nguyên tắc–phương pháp Acid ascorbic: 30

2.3.3.2 Hóa chất pha thuốc thử: 30

2.3.3.3 Pha hỗn hợp thuốc thử: 31

2.3.3.4 Dựng đường chuẩn: 31

2.3.4 Xác định thành phần pha dùng phương pháp nhiễu xạ tia X 31

2.4 Hóa chất 32

2.4.1 Dung dịch H2C2O4 0.05N 32

2.4.2 Dung dịch H2SO4 32

2.4.2.1 Dung dịch H2SO4 1:1 32

2.4.2.2 Dung dịch H2SO4 5N 32

2.4.2.3 Dung dịch EDTA 0.0100M 32

2.4.2.4 Dung dịch Zn2+0.01 M 32

2.4.2.5 Dung dịch Phospho nồng độ 100ppm 32

2.4.2.6 Dung dịch đệm pH=5 32

2.4.2.7 Dung dịch borat 0.0500N 32

2.4.2.8 Dung dịch acid HCl các nồng độ 0.25; 0.5; 1; 1.5; 2M 32

2.5 Xác định độ ẩm 33

2.6 Xác định độ kiềm 34

2.7 Xác định hàm lượng Al2O3 và Fe2O3 35

2.7.1 Phương pháp phá mẫu 35

2.7.2 Tiến hành thí nghiệm 35

2.8 Điều chế mẫu 37

2.9 Phân tích thành phần pha bằng nhiễu xạ tia X: 38

2.10 Phân tích nhiệt 39

2.11 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ phosphate 40

2.11.1 Khả năng hấp phụ của bùn đỏ thô 40

2.11.2 Ảnh hưởng nồng độ acid hoạt hoá đến tính hấp phụ 40

2.11.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ điều chế đến khả năng hấp phụ 43

2.11.3.1 Thí nghiệm 43

2.11.3.2 Pha hỗn hợp thuốc thử: 43

2.11.3.3 Dựng đường chuẩn: 43

2.11.4 Ảnh hưởng pH của môi trường đến khả năng hấp phụ 50

2.11.4.1 Thí nghiệm: 50

2.11.4.2 Dựng đường chuẩn 50

2.11.4.3 Kết quả hấp phụ: 51

2.12 Khảo sát đường đẳng nhiệt hấp phụ 52

2.12.1 Dựng đường chuẩn 54

2.12.2 kết quả thu được: 54

3 Kết quả và biện luận: 57

KẾT LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

1 Tổng quan

1.1 Giới thiệu sơ lược về nhà máy hóa chất Tân Bình

Nhà máy hóa chất Tân Bình được xây dựng năm 1969 của tư nhân Đài Loan.Nhà máy sản xuất các sản phẩm là: axit sulfuric, phèn đơn Năm 1973 nhà máy sảnxuất thêm hyroxit nhôm Hiện nay nhà máy được sự quản lý của công ty hóa chất cơbản miền Nam

1.2 Quặng Bauxit[7,8]

Quặng Bauxit được tìm thấy đầu tiên ở thành phố Baux của pháp vào năm

1821 Và ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nhômngười ta đã tìm thấy quặng bauxit ở nhiều nơi trên thế giới

Bảng 1 Thành phần khoáng của quặng Bauxit

Khoáng Thành phần khóang vật Công thức hóa học

BoehmitGibsit

AlOOHAlOOHAl(OH)3

HemantitIlmenitTitanomagnetit

-FeOOH

-Fe2O3FeTiO3

KaolinitQuartz

-SiO2

Al2O3.2SiO2.2H2O

AnatazIlmrnit

TiO2TiO2FeTiO3

Ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng khác như: Mg , Ca, V, Mn, Ni, Cr, Cu,

Sn, Zn,Pb, Ga, Nb,…

Các nguyên tố silic, sắt, titan thường có trong quặng Bauxit với một hàmlượng đáng kể Silic là nguyên tố có hại cho quy trình Bayer Silic tạo với nhômtrong môi trường kiềm các hợp chất alumosilicat ít tan trong dung dịch kiềm, làmgiảm một lượng nhôm và làm mất lượng kiềm đáng kể Ở một mức độ nào đó thì sắtcũng có ảnh hưởng xấu đến việc sử dụng phương pháp Bayer, sắt trong Bauxit chủyếu nằm trong khóang Geothit, khoáng này có khả năng hấp phụ kiềm cao, làm tổnthất kiềm và tăng chi phí công đoạn rửa bùn thải

Nhìn bề ngòai Bauxit có thể khác nhau, thông thường Bauxit có màu đỏ, khácứng Đôi khi cũng gặp bauxit có màu trắng, vàng, xanh thẫm và các màu khác Màu

đỏ chứng tỏ hàm lượng sắt oxit cao, khi hàm lượng sắt oxit thấp thì Bauxit có màuxám hoặc trắng

Thông thường thì thành phần hóa học của Bauxit dao động trong một giới hạnrộng, kể cả hàm lượng Al2O3 cũng như hàm lượng các cấu tử khác Trong bauxit hàm

lượng Al2O3 và modul silic càng lớn thì chất lượng Bauxit càng tốt, trong bauxit lọaitốt nhất thì hàm lượng Al2O3 khoảng 50% hoặc cao hơn và modul silic lớn hơn 10.

1.3 Bauxit Việt Nam[2]

Giới thiệu về quặng bauxit Laterit MNVN: Bauxit Miền Nam Việt Nam là sảnphẩm phong hóa Bazan tươi tuổi Plioxen -Pleistoxen (N2-Q1)

1.3.1 Điều kiện hình thành

Quá trình phong hóa tạo các sản phẩm tàn dư có tỉ số hàm lượng Al2O3/SiO2đạt giá trị lớn hơn 1 Các sản phẩm tạo nên do quá trình này gọi là sản phẩm Laterit.Tùy thuộc vào thành phần đá mẹ và tuổi tạo thành mà có thể phân chia các Laterit ralàm 3 loại

1.3.2 Điều kiện tự nhiên

Trong khu vực Đông Nam Á bazan kainozoi phân bố chủ yếu ở Việt Nam Do

có khí hậu rất thuận lợi nên Việt Nam rất phát triển vỏ phong hóa lọai này Việt Namnằm trong khu vực nhiệt đới ẩm Có vị trí địa lý khá đặc biệt diện tích co hẹp kéo dàitheo phương kinh tuyến, địa hình phức tạp lại chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc

và gió mùa đông nam nên Việt Nam có nhiều miền, nhiều vùng địa lý khác nhau vềkhí hậu, thủy văn, thảm thực vật Đối chiếu với đặc điểm khí hậu phong hóa Lateritcủa thế giới, với tiêu chuẩn khí hậu phong hóa Laterit, ta thấy rằng khí hậu ở cácvùng có lớp phủ bazan koinozoi của Việt Nam cũng thuận lợi cho quá trình phonghóa Laterit

1.3.3 Địa hình

-Bề mặt địa hình cổ phải tương đối bằng phẳng với độ nghiên không quá 5o

Và các bề mặt này bước đầu bị phân cắt bởi các mạng suối với các vách sâu khoảng01-15m hoặc hơn nữa

-Độ cao tuyệt đối của các bề mặt bazan cổ vào lúc tạo Bauxit Laterite daođộng trong khoảng từ vài chục tới 1000m

-Vỏ phong hóa Laterite thường phân bố ở địa hình có vùng lượn sóng dạng bát

úp, điều kiện thoát và trao đổi nước thuận lợi, mực nước ngầm ở sâu

1.3.4 Cấu tạo vỏ phong hóa Bauxit Laterite:

Độ dày của đới phong hoá thay đổi từ vài 3m đến 30-50m tùy thuộc vào đặcđiểm tự nhiên của từng vùng Bề dày lớp vỏ phong hóa Bauxite Laterite trên caonguyên Bảo Lộc là 8m, bề dày của các thành tạo Bauxite biến động từ 1.5-5.5m(trung bình 3.5m)

Thành phần của đới này là :

Trong giai đọan phân hủy đá gốc và tạo thành đới Litoma thì Na, Ca, Mg, K bịmang đi hầu hết (94.5- 99.5%) so với đá gốc Ở giai đọan này Ca, Ni, Mn, Si cũng bị

di chuyển mạnh và bị mang đi nhiều (61-90%) so với đá gốc, còn Cr, Mn bị mang đi

ít hơn hẳn Riêng Al, Fe, Ti, Zn thì hầu như không bị mang đi, mang đến

1.3.4.3 Đới Litoma

Chiều dày 0-30m, ở những chỗ thoát nước kém đới Litoma dày hơn

Thành phần chủ yếu của khoáng này là Kaolinite, Goethite Bên cạnh đó, còn

có một lượng nhỏ Hematite và Alumogoethite Phần trên đới xuất hiện Gibbsite tạothành lớp dày từ vài centimet đến vài mét

1.3.4.4 Đới Bauxite

Chiều dày 0-13 m

Khoáng vật chủ yếu của đới Bauxite là Gibbsite, Goethite, Alumogoethite,hemantite, Ilmennite Ngòai ra còn có một lượng nhỏ các khoáng Anatas, Rutile,Quartz, Kaolinite, Titanomanhetite,…

% khối lượng 30-41 26-35 1.10-1.02 1-5 0.8-8.2

Khối lượng mang đi của các nguyên tố giảm hẳn: Na, K, Mg, Ca hầu nhưkhông bị mang đi, hoặc mang đến Si tiếp tục mang đi với cường độ như ở giai đọantrước Lượng Fe, Ti, Zr trong giai đọan này biến đổi nhỏ (6%) Al được mang đinhiều nhất (160-200g/dm3)

Như vậy giai đọan Laterite đặc trưng chủ yếu bởi sự mang đi của Si và mangđến của Al sự tạo thành Gibbsite

1.3.4.5 Đới thổ nhưỡng

Trong quá trình tạo thành đới thổ nhưỡng do có sự tham gia của các vi sinh vật

và sự tác động của các vật chất hữu cơ mà đặc điểm mang đi hoặc mang đến của cácnguyên tố là khác nhau trong các giai đọan phong hóa

Theo một vài khảo sát cho thấy thành phần nguyên tố chính trong quặngBauxit Laterit miền Nam Việt Nam như sau:

Các nghiên cứu thành phần hóa học và thành phần khoáng vật họcBauxit Laterit miền nam Việt Nam cho thấy nó thích hợp với phương pháp Bayer

Bảng 2: Thành phần nguyên tố chính có trong quặng Bauxit Laterit:

Nguyên tố Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 MNK

Thành phần % 47,32 20,93 1,28 3,62 25,28

Phần lớn khoáng nhôm miền Nam Việt Nam trong Bauxit ở dạng Gibsit, làkhoáng dễ tan trong môi trường kiềm tạo dung dịch aluminat Đặc biệt là khi đunnóng và nồng độ kiềm cao, còn các khoáng Diaspo và Boehmit khó tan hơn

1.3.5 Tiêu chuẩn đánh giá kinh tế kĩ thuật các mỏ quặng

Khi đánh giá giá kinh tế mỏ quặng bất kì, ngoài việc trữ lượng quặng còn cócác vấn đề sau đây:

1 Hàm lượng Al2O3 trong quặng

2 Lọai và thành phần các khóang vật của nhôm trong quặng

3 Phương pháp thu hồi Al2O3 từ các khóang vật này phức tạp không

4 Hàm lượng các khóang khác có trong quặng

5 Điều kiện địa tầng cuả quặng

6 Điều kiện địa lý cuả vùng

Ứng dụng của Bauxit: Bauxit không những dùng trong ngành công nghiệpđiều chế nhôm, mà còn dùng để sản xuất Corundum nhân tạo, ximăng alumin, gạchchịu lửa, một ít bauxit sẽ làm tăng độ chảy loãng của xỉ, tạo điều kiện thuận lợi đểkhử photpho và lưu huỳnh trong thép Gần đây Bauxit còn được sử dụng rộng rãi đểsấy khí, dùng làm chất hấp phụ khi tinh lọc các sản phẩm dầu lửa khỏi các tạp chấtnhuộm màu, và đặc biệt là dùng để khử lưu huỳnh trong dầu lửa rất tốt

Ở một số nước người ta sản xuất sơn khoáng vật màu đỏ từ Bauxit, trongtrường hợp này khoáng vật Hemantit là thành phần có ích

1.4 Công nghệ Bayer[6,7,8]

1.4.1 Sơ lược về phương pháp Bayer

K.I Bayer (người Áo) tìm ra năm 1887

Phương pháp Bayer là một phương pháp sản xuất alumin có nhiều ưu điểm:

1 Lưu trình đơn giản

2 Thực hiện hoàn toàn ở pha nước

3 Nhiệt độ hòa tách không cao (khoảng 130oC đối với khoáng Gibsit)

4 Sử dụng tuần hòan chất phản ứng (kiềm caustic)

5 Chất lượng sản phẩm tốt giá thành hạ

Nhưng có nhược điểm là: Chỉ dùng khi Bauxit có phẩm vị tốt mới có lợi về kinh tế

1.4.2 Các khâu chủ yếu của quy trình Bayer

1 Hoà tách Bauxit

2 Khuấy phân hoá dung dịch

3 Nung nhôm hydroxyt

4 Cô dung dịch cái

5 Caustic hoá

1.4.3 Họat động của quy trình Bayer

Bauxit sau khi nghiền được trộn với một lượng vôi (nếu là Bauxit Diaspo).Hỗn hợp được đưa vào máy nghiền ướt cùng với dung dịch tuần hoàn tạo thànhhuyền phù Huyền phù được tải vào bể chứa, tại đây gia nhiệt đến 100oC trong vàigiờ Trong quá trình gia nhiệt, huyền phù được khuấy trộn liên tục để SiO2 có thểtương tác với alumin tạo thành alumosilicat không tan (tránh đóng cặn trong thiết bị)

Sau đó huyền phù được bơm liên tục qua thíết bị nung nóng để đi vào một dãycác nồi hấp nối tiếp nhau Quá trình hòa tách xảy ra trong các nồi hấp này, từ nồi hấpcuối, huyền phù chảy vào bể khuấy để pha loãng bằng nước

Dung dịch pha loãng được lắng và tách cặn đỏ ở 90-100oC Cặn đỏ được rửanước nhiều lần trước khi chuyển vào bể chứa, nước rửa được đưa lại quá trình phaloãng huyền phù

Dung dịch sau khi tách cặn đỏ được làm nguội đến 70oC, sau đó đưa vào máykhuấy, nhiệt độ sẽ giảm dần đến khoảng 40oC, khi đó khoảng 50% Al2O3.2H2O sẽtách ra Kết tủa được rửa sạch rồi nung để thu được sản phẩm cuối là Al2O3

Dung dịch cái còn lại được cô đặc và loại bớt Na2CO3 bằng vôi sữa rồi trở lạilàm dung dịch tuần hoàn

Hình 1: Quy trình sản xuất alumin theo phương phá Bayer.

Bauxit (Nghiền nhỏ)

Hòa tách trong

(1% khối lượng quặng) NaOH

Bùn quặng Lắng–Lọc

Phương pháp Bayer thực chất là phương pháp dùng NaOH để hòa tách chọnlọc các khoáng vật có trong Bauxit ở nhiệt độ thấp áp suất cao Quá trình này là mộtbước làm sạch trong đó nhôm hyroxyt được hoà tan vào trong dung dịch và tách rakhỏi tạp chất, các khoáng vật khác không tan trong kiềm chuyển thành dạng kết tủakeo lắng xuống đáy thiết bị và nằm lại trong bã thải Dung dịch aluminat được tách rakhỏi bã thải, sau đó pha loãng và giữ ở một nhiệt độ xác định để nhôm hyroxyt táchra.

Dung dịch kiềm sau khi đã tách nhôm được cô đặt và bổ sung NaOH tiêu haotrong quá trình phản ứng và lại được dùng để chiết nhôm từ quặng bauxit

1.4.4 Sự biến đổi khoáng trong quá trình hòa tách alumin

1.4.4.1 Khoáng silic

Silic oxit hòa tan trong dung dịch kiềm:

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO2 + H2O

Mức độ hòa tan phụ thuộc nhiều vào: kích thước hạt, nồng độ kiềm và nhiệt độdung dịch hòa tách Silic oxit vô định hình, các gel oxit silic hòa tan nhanh hơn sovới oxit kết tinh (thạch anh, tridimit, …)

Theo Lunge và Milberg thì thạch anh nghiền mịn hoà tan khá nhanh trongdung dịch kiềm caustic nóng và cả trong dung dịch Natricarbonat

Khi hòa tách Bauxit có thêm vôi, canxi oxit thế chỗ natri oxit tạo thànhhydrogranat làm giảm lượng kiềm tiêu hao trong quá trình

xNa2O.yAl2O3.zSiO2.tH2O + Ca(OH)2= CaO.yAl2O3.zSiO2.tH2O + 2xNaOH

1.4.4.2 Khoáng Titan

Khi hoà tách Ilmenit là khoáng vật trơ

Theo Mazel, Titan ở dạng TiO2 khi hòa tách thì tạo thành Natrimetaltitanat:

TiO2 + NaOH = NaHTiO3.Nhưng nếu thêm vôi thì sẽ tạo thành Canxititanat

TiO2 + 2CaO = TiO2.2CaO.nH2O

Khi có mặt SiO2 thì TiO2 tác dụng với dung dịch kiềm tạo thành hợp chất mới

Na2O.2TiO2.2SiO2 Đây là ý kiến cho rằng sự hấp kiềm của TiO2 chứ không tạothành hợp chất canxititanat

1.4.4.3 Khoáng sắt

Sắt oxit thực tế không tan khi hòa tách Bauxit bằng kiềm Nhưng nếu sắt oxit

có nhiều trong Bauxit thì có ảnh hưởng xấu đến quá trình tách rửa bùn đỏ TrongBauxit sắt có thể trong thành phấn tồn tại nhiều khoáng vật khác nhau, mà mỗikhoáng vật có ảnh hưởng theo nhiều cách khác nhau, ví dụ:

Sắt oxit không ngậm nước (Fe2O3) thường gặp nhất trong Bauxit, không tácdụng với dung dịch kiếm khi hóa tách

Hyrohemantit (Fe2O3.nH2O): bị mất nước ở nhiệt độ 100-200oC và khi hòatách thì chuyển thành oxit không ngậm nước kèm theo sự phân rã thành nhiều hạt bé.Sau đó Fe2O3 không thay đổi cho đến cuối quá trình rửa cặn đó

Limonnit(hyrogeothit): FeOOH.nH2O và Geothit (FeOOH) hoàn toàn đượckhử nước khi hoà tách nhưng trong điều kiện lắng và rửa cặn bùn đỏ lại xảy ra quátrình ngược lại, kèm theo sự nở và tạo thành sắt oxit hydrat hóa.

Càng có nhiều khoáng vật sắt trong Bauxit thì càng có nhiều cặn đỏ và tiêuhao lượng kiềm càng lớn, vì kiềm bị hấp phụ bởi các khoáng sắt khó rửa bằng nướcnóng Tóm lại sắt oxit không tác dụng với NaOH nên nằm lại trong bùn đỏ

Với quặng Bauxit có hàm lượng sắt cao, người ta không xử lý bằng NaOH nhưBayer vì sẽ tiêu hao nhiều kiềm trong bùn đỏ Nguời ta sẽ thiêu kết Bauxit với

Na2CO3 sau đó đem sản phẩm thiêu kết hòa tan vào nước để được dung dịch NaAlO2.

Al(OH)3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + 3H2O + CO2

1.4.4.4 Khoáng nhôm

Khoáng vật chứa nhôm điển hình là GibSit Sự hoà tách xảy ra

AlOOH + NaOH +aq = NaAl(OH)4.Các tạp chất hữu cơ: gây ảnh hưởng lớn cho quá trình hoà tách Bauxit, gâykhó khăn cho quá trình phân cách khi nghiền ướt Bauxit, làm chậm lắng và rửa cặn

đỏ, cũng như quá trình lắng của dung dịch trong thiết bị lọc

1.4.5 Phuơng pháp xử lý bã thải ở nhà máy hóa chất Tân Bình

Cặn bùn đỏ sau khi rửa nhiều lần, được chuyển vào hồ chứa Tại đây bùn lỏngđược trung hoà bằng H2SO4 đến pH khoảng 7-8 Sau đó một lượng nước thích hợpthêm vào bùn để có thể chuyển ra bãi thải

Hình 2: Sơ đồ xử lý bả thải của nhà máy hóa chất Tân Bình.

Cặn đỏ sau khi rửa

Hồ chứa

Bơm

Bã thải

H2SO4 để trung hòa Nước

1.5 Bùn đỏ[8]

1.5.1 Bùn đỏ và xử lý bùn đỏ

Quặng thải Bauxit hay còn gọi là bùn đỏ (bởi vì có màu đỏ) là sản phẩm phụchủ yếu từ quá trình hoà tách trong sản xuất alumin theo công nghệ Bayer Khốilượng và chất lượng bùn đỏ, hàm lượng caustic của pha lỏng (dung dịch bám dính đitheo bùn đỏ) rất khác nhau tại các nhà máy luyện alumin khác nhau Khối lượng bùn

đỏ dao động từ 0,4 tấn đến 2 tấn (tấn khô) cho một tấn alumin sản xuất, trước tiênphụ thuộc vào chất lượng Bauxite đầu vào cấp cho nhà máy

Trong quá khứ người ta ít quan tâm đến rủi ro môi trường do hoạt động côngnghiệp gây ra, trong đó có lưu giữ bùn đỏ Trong 40 năm qua, thế giới đã đạt đượcnhiều tiến bộ trong rửa, khử nước và lưu giữ bùn đỏ

1.5.2 Bản chất tự nhiên của bùn đỏ

1.5.2.1 Khái niệm:

Bùn đỏ hoặc quặng thải Bauxit là cách gọi chất thải từ quá trình hoà táchkhoáng sản alumin ngậm nước của bauxit Bauxit được hoà tách với dung dịch kiềmNaOH Lượng Al2O3 hoà tan trong kiềm và được tách ra khỏi cặn không hoà tan, gọi

là bùn đỏ

Dung dịch (NaAlO2) có chứa Al2O3 hoà tanđược hạ nhiệt đến nhiệt độ cầnthiết và cho mầm Al(OH)3 để kết tủa Sản phẩm Al(OH)3 cuối cùng được lọc, rửa vànung cho mất nước để tạo thành Al2O3 thành phẩm

Trong quá trình xử lý Bauxit bằng kiềm, khoảng 76-93 % hàm lượng alumin đượcphân giải trong dung dịch và phần còn lại là cặn bã Silicate (SiO2) trong Bauxit phảnứng với sodium aluminium silicates của các hợp thành khác nhau để chuyển thànhchất cặn bã Các thành phần cơ bản khác trong bauxit, như là sắt và titania, hàmlượng được nâng lên nhưng vẫn tồn tại ở thể rắn, và một số tạp chất nhỏ trong bauxit,như là gallium, vanadium, phốt pho, nickel, chromium, magnesium cũng có trongchất cặn bã bauxit

Khoáng sản alumin ngậm nước hòa tách được là Gibbsite, Boehmite vàDiaspore Bauxit loại Gibbsite thường được hoà tách ở nhiệt độ khoảng 140-150oC(hoà tách nhiệt độ thấp) Bauxit Boehmitic được hoà tách ở nhiệt độ 230-270oC,trong khi Bauxit Diaspore ở nhiệt độ 240-280oC Vôi sử dụng tại các thời điểm khácnhau của chu trình Bayer trở thành hợp phần của bùn đỏ

Bùn đỏ chứa các hạt thô (> 106 μm), gọi là cát Số lượng hạt cát thay đổi từm), gọi là cát Số lượng hạt cát thay đổi từ0,1 đến 50 % trong chất thải hoà tách khác nhau, thông thường 5% Trong nhiềutrường hợp hạt cát được tách ra khỏi trước khi gạn lọc và chuyển tới thiết bị rửa trong

hệ thống tách Hạt cát có thể chứa quartz

Như vậy, thực chất bùn đỏ về cơ bản vẫn là các nguyên tố có trong thành phần bauxitkhông hoà tan trong kiềm, nguyên tố có thêm là thành phần Na (vì sử dụng kiềm để hoàtan), hoặc Ca (nếu công nghệ có sử dụng CaO làm chất xúc tác với lượng ít)

1.5.2.2 Hợp chất hoá học của bùn đỏ

Hợp chất khoáng học và hoá học của các loại Bauxit khác nhau, do đó khả nănghoà tách và các thông số chu trình cũng khác nhau Hợp chất khoáng học và hoá họccũng như đặc tính vật lý của bùn đỏ từ các nhà máy luyện alumin trên thế giới được nêu

ở bảng 3 và bảng 4

Phần lớn soda ở dưới dạng liên kết hoá học (sodium-aluminum-hydrosilicate)

và sử dụng soda từ liên kết này rất khó Còn lại, soda hoà tan được và dung dịch kiềm

có trong pha lỏng hay dòng dung dịch đáy đi cùng bùn đỏ

Bảng 3: Hợp chất hoá học của các loại bùn đỏ khác nhau

Boké(Guinea) (Australia)Weipa

Trombetas(Brasil)

SouthManch

(Jamaica)

DarlingRange(Australia)

Iska(Hungary)

Parnasse(HyLạp)Nhiệt độ

17,215,036,012,07,39,0-3,5

13,012.,952,14,26,49,01,41,0

10,73,061,98,18,42,32,82,8

14,942,628,02,06,51,22,42,4

14,412,538,05,59,67,57,64,9

13,012,041,06,27,17,510,92,3

Bảng 4: Hợp chất khoáng hoá của bùn đỏ khác nhau

Hợp chất

(%) Boké Weip a Trombeta s

South Manch

Darling Range Iszk a Parnass e

21,0 5,01,2-2,04,6-7,019,02,0 -2,2

33,03,518,0-27,0-2,02,0 -0,56,02,06,0 -

38,019,0

-27,0 0,61,2-1,51,42,22,50,8 5,8

33,03,510,0

27,0-2,02,0 -0,56,02,06,0

5,614,514,5

5,4-4,73,52,51,7-2,337,11,0-0,61,3-1,03,4

33,06,022,0

-10,0-0,80,712,57,03,0 -5,0

38,01,016,0-10,0-0,60,610,010,03,6 -6,0-3,7

-1.5.2.3 Hợp chất khoáng hoá của bùn đỏ

Các hợp chất khoáng hoá sau đây được tìm thấy trong bùn đỏ: Gibbsite,Boehmite, Diaspore, Hematite, Alumo-Goethite, Magnetite, Maghmite, Kaolinite,Quarts, Chamosite, sodium-aluminium-hydrosilicats (sodalite, cancrinite, v.v…),Anatase, Rutile, Ca(Mg, Al, Fe) Titanates, calcium-alumo-silicate Hai hợp chất saucùng là đặc tính của chất thải bùn đỏ từ chu trình hoà tách nhiệt độ cao Bùn đỏ cũng

có nhiều hoặc ít các cấu thành không định hình

1.6 Các nghiên cứu ứng dụng của bùn đỏ[4,5,9]

Từ lâu đã có nhiều đề tài nghiên cứu sử dụng bùn đỏ theo nhiều hướng khácnhau như làm nguyên liệu sản xuất ximăng, làm vật liệu xây dựng, làm đường, làmnguyên liệu trong sản xuất thép và thu hồi các nguyên tố quý hiếm trong bùn thải Ga,

V, Sc,…

Hình 3: Sơ đồ ứng dụng của bùn đỏ.

Sử dụng trong lĩnh vực luyện kim

Việc sử dụng bùn đỏ để thu hồi các kim lọai rõ nét nhất là việc tách sắt thu hồi Ti và

Al Ngoài ra cũng tách được các kim lọai khác như V, Ga, Sc Tuy nhiên, không cótính kinh tế vì hàm lượng các nguyên tố này rất thấp

Thu hồi khoáng Fe.

Một số phương pháp thu hồi khoáng sắt từ bùn đỏ

Phương pháp xỉ carbon: Trộn bùn với đá vôi và soda đem nung chảy, sắt được tách rabằng phương pháp từ tính, sau đó chiết xỉ Al2O3

Phương pháp D-L-M: Thu hồi sắt viên mịn Bùn đặc trộn với than đá đemnghiền thành hạt, sau đó cho vào lò vòng, cho khí nóng thổi lên Sau quá trình nàycác hạt mất 60-70% oxi và được cho vào lò hồ quang nung chảy Sắt nóng chảy đượctinh luyện và chuyển thành thép trong lò thổi oxi

Phương pháp của Glulini: Bùn đặc (40% độ ẩm) cộng với vữa than và đávôi tạo thành bùn nhão, sau đó làm khô trong lò ống quay rồi đem khử hỗn hợp Xỉcặn lò gồm 80% Fe2O3 được kim loại hóa, đựơc đưa vào một lò trung tâm dốt bằngdầu, quá trình này cho ra sắt viên, xỉ còn lại dùng làm nguyên liệu sản xuất xi mănghay làm đường Phương pháp này thích hợp cho bùn đỏ chứa hàm lượng sắt cao( 45% dạng khô)

Nung chảy trong lò điện, trong quá trình này có tới 98% Fe chứa trongbauxit được thu hồi

Nung chảy trong lò cao: trộn bùn với than đá trong lò cao để khử Fe sau

đó thêm vôi vào khử hòan tòan

Dùng để sản xuất Porland

Bùn đỏ

Thu hồi kim loại Fe, Al, Ti,Ga,V,Sc

Xi măng Porland chứa thành phần chủ yếu là silica Oxit của các kim lọai này

có trong bùn đỏ vì thế nó cũng được xem như là nguyên liệu để sản xuất xi măng

Xi măng Porland là chất kết dính vô cơ rắn trong nước , chứa 70-80% CanxiSilicat Là sản phẩm của quá trình nghiền mịn của clinker với phụ gia thạch cao (3-5%) Clinker ở dạng hạt được điều chế bằng cách nung cho đến kết khối ở 14000Chỗn hợp chứa CaCO3 và alumosilicat ( đất sét hoặc xỉ lò )

Do có ưu điểm là có cường độ cao đóng rắn nhanh nên xi măng Porland trởthành chất kết dính qung trọng nhất trong xây dựng cơ bản

Clinker: Thường có dạng hạt có cấu trúc phức tạp (có nhiều khoáng ở dạng tinh thể

Các oxít chủ yếu trên chiếm 95-97%

Khi thành phần các oxit này thay đổi thì tính chất của ximăng cũng thay đổitheo, như: thêm CaCO3 thì ximăng sẽ đóng rắn nhanh, kém bền nước, thêm SiO2 thìngược lại

Mitsui Alumina đã thử nghiệm với việc sử dụng bùn đỏ làm nguồn cung cấp

Fe2O3 trong việc điều chế ximăng ở các nhà máy sản xuất ximăng từ năm 1974 Cuộc thử nghiệm trong các nhà máy đã cho thấy chúng có ích trong thương mại khichỉ cần từ 5-29 kg bùn đỏ là đã có thể sản xuất được 1 tấn clinker Bùn đỏ được sửdụng phải được đóng bánh và có độ ẩm khoảng 30% , nếu độ ẩm dưới 25% thì bùn

đỏ sẽ bị tơi ra như bụi

Các nhà máy ximăng thường sử dụng bùn đỏ thay vì sử dụng xỉ lò vì trong bùn đỏhàm lượng kiềm thấp so với xỉ Ngoài ra lý do quan trọng nhất là vấn đề kinh tế Công nghiệp: Nếu trộn bùn đỏ với than chì thì hỗn hợp này có thể hấp thu được

SO2 trong lò hơi công nghiệp

- Đúc gạch: gạch được đưa vào máy đúc với các kích thước theo yêu cầu Saukhi ra khỏi máy đúc gạch được nén chặt lại và cắt thành viên

- Phơi sấy: Sau khi gạch được đúc thành viên dưới dạng thô được đem phơi đểlàm giảm độ ẩm của gạch

- Nung: nung gạch là công đoạn quang trọng nhất Chất luợng gạch quyết địnhbởi giai đoạn này Nhiệt độ nung thường khoảng 10000C, sau đó để nguộikhoảng 3 ngày để đảm bảo nhiệt độ lò nung sau khi nung khoảng từ 50-600Csau đó mới cho gạch ra lò

Ta có thể thay thế đất sét bằng bùn đỏ mà vần thỏa mãn được các tiêu chuầnxây dựng với các kết quả như sau:

%Bùn đỏ Độ ẩm tạo hình Độ hút nước Cường độ chịu nén

Bùn đỏ hấp thu được 90% khí thải H2S và SO2 trong công nghiệp

Hoà tách vanadi dưới dạng tồn tại V 2 O 5

Người ta tiến hành khảo sát quá trình hoà tách V2O5 với các yếu tố:

 Các nhiệt độ nung khác nhau

 Thêm chất oxihoá Na2S2O8 ở các hàm lựơng khác nhau

 Thêm chất kiềm CaCO3 ở các hàm lượng khác nhau

Để nâng cao hiệu suất hoà tách vanadi một cách đáng kể từ quặng bauxit LateritViệt Nam phải ninh quặng ở chế độ ninh nhiệt ở nhiệt độ cao khoảng 2400C với sự cómặt của các chất phụ gia là chất xúc tiến CaO hàm lượng 4.0% , chất oxi hoá

Na2S2O8 hàm lượng 1% hiệu suất hoà tách là 71.3%

1.7 Bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ

Hệ thống nước ngầm và nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm gồm anion và cationkim loại nặng cũng như các hợp chất hữu cơ Nguồn gốc gây ô nhiễm là do hoạt độngsống của con người, động vật và trong công nghiệp Trong những kĩ thuật xử lý nướcthải hấp phụ là phương pháp hiệu quả và được ứng dụng rộng rãi Carbon hoạt tínhđược sử dụng rộng rãi nhưng quá trình sản xuất và tái tạo thì đắt trong các thập kỷgần đây, người ta đang nghiên cứu tận dụng các chất thải công nghiệp và nôngnghiệp tạo ra các chất hấp phụ có giía thành rẻ như là bùn đỏ.các ứng dụng của bùn

đỏ được trình bày chi tiết dưới đây

1.7.1 Hấp phụ kim loại nặng(Pb, Zn, Cd)

Các tác giả Laura Santona, Paola Castaldi, Pietro Melis đã cùng khảo sát khả năng hấp phụ Pb, Zn, Cd của bùn đỏ Kết quả chỉ ra rằng: bùn đỏ sau khi được sấy khô qua đêm tại 1050C, với cấp hạt nhỏ hơn 0.02 mm có khả năng hấp phụ cao hơn 30% so với xử lý acid 0.05N tại tỉ lệ bùn đỏ/acid (1:25 về khối lượng) trong

1.7.2 Hấp phụ Arsen[9]

Kết quả nghiên cứu của Fikret Tumen, Memnune Bildik để loại bỏ Arsen

ra khỏi dung dịch cho thấy mẫu bùn đỏ sau khi đã xử lý với acid cho khả năng hấp phụ tốt nhất 96.52% đối với As(V) tại pH=7.25 và 87.54% đối với As(III) tại pH=3.5 khi nống độ As ban đầu là 133.5mmoL/L(10mg/L) dùng 20g bùn đỏ/L, thời gian tiến hành khảo sát là 60 phút, ở 250C.

1.7.3 Hấp phụ anion:[9]

1.7.3.1 Hấp phụ phosphat

Hàm lượng phospho tác động rất lớn đến năng suất cây trồng nếu hàm lượngphospho trong nước quá lớn sẽ làm phát triển nhanh chóng các loại tảo và vi sinh vậtsống dưới nước, làm ô nhiễm nguồn nước các phương pháp loại bỏ phosphat trongcác nguồn nước bao gồm : kết tủa kim loại, hấp phụ bằng các vi sinh vật, loại bỏbằng bùn hoạt tính sinh học hấp phụ là kỹ thuật nhanh và hiệu quả để xử lý nướcthải

Shiao và Akashi(1977) báo cáo kết quả nghiên cứu loại bỏ phosphat trong nướcbằng bùn đỏ hoạt hoá với HCl Koumanova(1997) cũng báo cáo một nghiên cứu kháctrong việc loại bỏ phosphat bằng việc dùng các dung dịch kali ortophosphat, natriortophosphat, dùng bùn đỏ xử lý bằng acid sulfuric Người ta thấy rằng bùn đỏ đượchoạt hoá thì hấp phụ tốt hơn bùn đỏ thô.Tỉ lệ giữa thể tích acid với khối lượng bùn đỏảnh hưởng đến khả năng hấp phụ Trong điều kiện hấp phụ, lượng bùn đỏ thêm vàodung dịch , mối liên hệ giữa thời gian và nồng độ đầu của phosphate trong dung dịch

để loại bỏ hoàn toàn phosphate được nghiên cứu, điều kiện tối ưu nhất cũng đã đượcxác định Sau đó một nghiên cứu toàn diện về sự hấp phụ phosphat trên bùn đỏ hoạthoá được chỉ ra bởi Pradhan (1998) Họ đã khảo sát sự hấp phụ phosphat theo cácyếu tố thời gian , pH, nhiệt độ , nồng độ chất hấp phụ và chất bị hấp phụ trong dungdịch đệm acetat Sự hấp phụ phosphat tuân theo đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir

và cả Freundlich Hiệu quả của tiến trình đạt đến 80-90% tại nhiệt độ phòng

López(1998) đánh giá sự khả thi của việc dùng bùn đỏ trong xử lý nứơc thải.Người ta điều chế kết hợp các thành phần của bùn đỏ với 8% theo khối lượng củaCaSO4 Tiến hành hấp phụ phosphat bằng mẫu điều chế ở trên trong cột và bể Cơchế hấp phụ phosphat cũng đã được dự đoán và thảo luận Fortin và Karam (2001)cũng có nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ phosphat trên bùn đỏ Thực nghiệmcho thấy rằng bùn đỏ có khả năng hấp phụ rất lớn với lượng hấp phụ tối đa từ 40-45mg/g Kết quả chỉ ra rằng quá trình trao đổi ligand liên quan đến khả năng hấp phụphosphat một cách nhanh chóng bởi bùn đỏ, với khả năng kết tủa phospho Thêm vào

đó sự hấp phụ phosphat còn phụ thuộc vào nồng độ, có sự gia tăng mạnh khi tăngnồng độ phospho

Để hiểu cơ chế hấp phụ của các dạng phosphat khác nhau trên bauxit,Altundogan và Tumen (2002) đã nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến quá trình hấpphụ và giải hấp phosphat vô cơ và hữu cơ trên bùn đỏ Kết quả quá trình hấp phụ vàgiải hấp cho thấy rằng quá trình hấp phụ phosphat trên bauxit dựa trên cơ chế trao đổiligand Người ta nhận thấy rằng hexametaphosphate> pyrophosphate >orthophosphate>tripolyphos-phate>adenosine

triphosphate>glycerphosphate>glucose-1-phosphate( Altundogan và Tumen,2002)

Họ cũng nghiên cứu mở rộng xử lý acid và xử lý nhiệt đến quá trình hấp phụ

phosphat trên bauxit và kết quả cho thấy rằng xử lý nhiệt bauxit có sự liên hệ giữađiện tích âm của các dạng phosphat và khả năng hấp phụ của chúng Ngoài ra khinhiệt độ tăng thì khả năng hấp phụ phosphat cũng tăng do diện tích bề mặt tăng.Mohanty(2004) dùng H2SO4 xử lý bùn đỏ để hấp phụ phosphat trong nước Thínghiệm được tiến hành trong dung dịch đệm trong cùng điều kiện : thời gian , pH,lượng chất hấp phụ , nồng độ chất bị hấp phụ và nhiệt độ Khả năng hấp phụ tốt nhấtkhi pH=4.5, cân bằng đạt được trong 60 phút Khi khối lượng chất hấp phụ nhỏ vànồng độ phosphat lớn thì khả năng hấp phụ tốt hơn Quá trình hấp phụ tuân theophương đẳng nhiệt Freundlich và phương trình động học bậc nhất Lagergren Ảnhhưởng của các ion khác đến sự loại bỏ phosphat có thể giải thích trên cơ sở ái lựccủa anion bề mặt và nồng độ của chúng.

Ảnh hưởng của quá trình xử lý axit và nhiệt trên bùn đỏ đối với khả năng hấpphụ phosphat được nghiên cứu bởi Li(2006) Kết quả cho thấy rằng mẫu bùn đỏđược hoạt hoá có khả năng hấp phụ tốt hơn mẫu bùn đỏ thô Mẫu được điều chế bằngcách dùng bù đỏ khuấy trộn với HCl 0.25M trong 2h, mẫu khác được điều chế bằngcách nung bùn đỏ ở 700oC trong 2h, ghi nhận được lượng phosphat hấp phụ được là99% Xảy ra ở pH=7 , 250C và nồng độ phosphat ban đầu là 155mg/l

Bùn đỏ xử lý bằng nước biển-Bauxol cũng có khả năng hấp phụ được dùng đểloại bỏ phosphat Kết quả hấp phụ và giải hấp cho thấy rằng quá trình hấp phụphosphat bằng bauxol dựa trên cơ chế trao đổi ion, hấp phụ hoá học Quá trình hấpphụ phosphat bằng bauxol tuân theo dạng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dunglượng hấp phụ 0.21 và 0.48 mmol/g ở pH=9 và 5.2 Quá trình hấp phụ phosphat bằngbauxol tăng khi giảm pH và tỉ lệ giữa bauxol và nồng độ ban đầu của phosphat, thờigian tăng Khi có mặt ion HCO3- làm giảm khả năng hấp phụ phosphat, trong khi ion

SO

2-4 và Cl- thì ít ảnh hưởng , các ion Ca2+ , Mg2+ làm tăng khả năng hấp phụ

Huang đưa ra một khảo sát về sự hấp phụ phosphat bằng bùn đỏ của Australia.Mẫu bùn đỏ thì được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau như là xử lý bằng axitHNO3 và HCl , kết giữa xử lý acid và xử lý nhiệt tại 700oC Kết quả cho thấy rằngbùn đỏ hoạt hoá bằng nhiệt hoặc axit làm tăng khả năng hấp phụ phosphat Bùn đỏđược xử lý bằng HCl cho kết quả hấp phụ cao nhất

2523-

23.240-450.67-0.82

0.98-2.957.41141623456.5-14.96.8-58.1

Pradhan(1998)Frotin vàKaram(2001)Altundogan vàTumen(2003b)Altundogan vàTumen(2003b)Mohanty (2004)Li(2006)Li(2006)Li(2006)Akhurst(2006)Lopez(1998)

Thành phần chủ yếu trên bề mặt bùn đỏ là oxit Fe,Al, Si có thể bị hyroxit hoátrong môi trường nước Do đó , sự hấp phụ phosphat của bùn đỏ theo cơ chế trao đổiion Quá trình hấp phụ có thể được giải thích bằng cơ chế trao đổi ion ( Li-2006).Trong suốt quá trình hấp phụ có thể xảy ra quá trình khuếch tán Fortin và Karam(2001) cho thấy rằng sự hấp phụ phospho trên bùn đỏ phụ thuộc nồng độ, chu trìnhkhuếch tán gồm 2 giai đoạn như sau

1.7.3.2 Hấp phụ florua:

Flo có trong nước uống và kem đánh răng , lượng nhỏ flo trong nước thì tốt chorăng nhưng khi hàm lượng cao sẽ làm phá huỷ xương thậm chí có thể gây ung thưxương(Kowalski-1999)

Cengeloglu (2002) đã báo cáo một nghiên cứu về loại bỏ flo trong nước dùngbùn đỏ thô và bùn đỏ được hoạt hoá bằng HCl Ảnh hưởng của pH , lượng chất hấpphụ , thời gian hấp phụ cũng đã đuợc khảo sát Bùn đỏ được hoạt hoá thì có khả nănghấp phụ cao hơn bùn đỏ thô Dung lượng hấp phụ flo tốt nhất ở pH=5.5 ở pH lớn hơn5.5 lượng flo bị hấp phụ giảm bởi vì sự cạnh tranh mạnh với ion hyroxit trên bề mặtbùn đỏ Khi pH thấp khả năng hấp phụ giảm do hình thành axit HF Quá trình hấpphụ tuân theo đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, lượng hấp phụ tối đa là0.33mmol/g Cơ chế hấp phụ phosphat có thể giải thích dựa trên sự tương tác với cáckim loại trên bề mặt

1.7.3.3 Hấp phụ nitrat

Ô nhiễm nitrat trong nước ngầm ngày càng tăng Nước thải, phân bón, chất thải

từ nông nghiệp là nguồn gây ô nhiễm nitrat chủ yếu Nước bề mặt được sử dụngtrong sinh hoạt có hàm lượng nitrat cao gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ của cộngđộng đặc biệt là trẻ em Ho(1992) đã tiến hành loại bỏ phosphat và nitơ trong nướccống bằng cách cho nứơc chảy qua cột có nhồi bùn đỏ và cát Họ nhận thấy rằnglượng nitrate hấp phụ trung bình là 24% với 30% bùn đỏ, 9% với 20% bùn đỏ và10% bùn đỏ thì hấp phụ không đáng kể

Gần đây, Cengeloglu (2006) nghiên cứu quá trình loại bỏ nitrate bằng bùn đỏ vàbùn đỏ hoạt hoá bằng HCl Lựơng hấp phụ của bùn đỏ thô và bùn đỏ hoạt hoá tươngứng là 1.86 và 5.86mmolnitrate/1g bùn đỏ Quá trình hấp phụ đựơc mô tả bằngđường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich Cơ chế loại bỏ nitrate được giảithích bằng tương tác hoá học của bề mặt bùn đỏ và nitrate như sau:

SOH + H+  SOH2SOH2+ + NO3-  SOH2SOH2+ + NO3-  SO3 + H2OTrong đó S thể hiện Fe, Al và Si trên bề mặt bùn đỏ

1.7.4 Bùn đỏ hấp phụ kim loại năng và ion kim loại

Kim loại nặng thải ra từ các các chu trình công nghiệp đều độc hại dù ở hàmlượng rất nhỏ Pb, Cu, Zn,Cd,Cr được thải ra từ ngành công nghiệp mạ , khai mỏ, dầukhí Để loại bỏ kim loại nặng trong hệt thống nước thải thì phương pháp kết tủa đượcứng dụng rộng rãi Vì bùn đỏ có độ kiềm cao nên nó được sử dụng để hấp phụ kimloại nặng

Bảng A: So sánh khả năng hấp phụ kim loại bằng bùn đỏ:

ion Chất hấp phụ Nhiệt độ(0C) pH Lượng hấpphụ(mg/g) Tác giả

Bauxol-hoạt hoá 23 7 1.87-3.07 Gen-Fuhrman(2004a)Bauxol-hoạt hoá 23 4.5 7.64 Gen-Fuhrman(2004a)As(III)

RM 25-70 7.2 0.46-0.67 Altungdogan(2002)RM-HCl 25-70 7.2 0.34-0.88 Altungdogan(2002)Bauxol-hoạt hoá 23 6.8 0.54 Gen-Fuhrman(2004a)

2 Thực nghiệm:

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận này là:

1 Khảo sát thành phần bùn đỏ của nhà máy hoá chất Tân Bình

2 Điều chế vật liệu có khả năng hấp phụ tốt từ bùn đỏ

3 Khảo sát sự ảnh hưởng của điều kiện điều chế và môi trường hấp phụđến khả năng hấp phụ

2.2 Nội dung nghiên cứu

Các nội dung nghiên cứu của khóa luận bao gồm sự khảo sát các yếu tố sauđến khả năng hấp phụ

1 Ảnh hưởng của nồng độ acid

2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung

Pha dung dịch Na2B4O7 từ tinh thể borat Na2B4O7.10H2O (chất gốc) có nồng

độ chính xác 0.100N (hoặc xấp xỉ 0.100N với 3 chữ số có nghĩa) Hút ra 1 thể tíchxác định cho vào erlen rồi chuẩn độ bằng dung dịch HCl

Phản ứng chuẩn độ

B4O72- + 5H2O = 2H2BO3- + 2H3BO32H2BO3- +2H+ = 2H3BO3

B4O72- + 5H2O +2H+=2H3BO3Nồng độ HCl được tính theo công thức

NHCl=Borat(Na2B4O7.10H2O) có đương lượng 190.69(= )

Xác định độ kiềm dưới dạng NaOH