Nghiên cứu khả năng xử lí crôm bằng phương pháp dùng chất khử và tạo kết tủa

Ngoài nớc thải ra từ các nhà máy khai thác quặng thì một số nghànhcông nghiệp khác nh gia công kim loại, thuộc gia, cũng đã thải ra nguồn nớcmột lợng lớn crôm.Crôm là một kim loại nặng đ

trờng đại học vinh khoa: hóa học

Em cũng xin chân thành cảm ơn những giúp đỡ, ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo trong chuyên ngành phân tích, các thầy cô, kỹ thuật viên

phòng thí nghiệm Khoa Hoá học Trờng Đại Học Vinh Cảm ơn gia đình bạn

bè và ngời thân đã động viên giúp đỡ cho em hoàn thành tốt khoá luận này.

Theo đánh giá của các nhà địa chất, crôm là nguyên tố rồi rào của vỏtrái đất Một số quặng crôm đã đợc biết khá sớm bởi màu sắc bao giờ cũng làyếu tố gây chú ý đầu tiên Quặng crôm thờng gặp nh quặng cromit,cromspinen, stikhit…NhNhng phổ biến hơn cả là quặng cromít ở Việt Namquặng cromít có rải rác ở các tỉnh Bắc Trung Bộ Đặc biệt có mỏ sa khoángcromít khá lớn đã đợc khai thác từ nhiều năm đó là mỏ Cổ Định – Triệu Sơn– Thanh Hoá

Quặng cromít đợc khai thác ở Cổ Định là quặng thô, cha qua quá trìnhtinh chế, chủ yếu đợc khai thác thủ công và tuyển thô, do kỹ thuật nớc ta còncha phát triển Vấn đề khai thác xử lí các khoáng chất nói chung và quặngcromít Cổ Định nói riêng đã thải ra môi trờng một lợng lớn nớc thải cùnghàm lợng crom nhất định

Ngoài nớc thải ra từ các nhà máy khai thác quặng thì một số nghànhcông nghiệp khác nh gia công kim loại, thuộc gia, cũng đã thải ra nguồn nớcmột lợng lớn crôm.

Crôm là một kim loại nặng độc hại, crôm gây ra các tác hại nh xơ cứng

động mạch, ung th qua đờng tiêu hoá, gây đột biến gen, làm mất hoạt tính củacác enzim trong cơ thể ngời và động vật…Nh

Vì vậy trong luận văn này chúng tôi chọn đề tài:

Nghiên cứu khả năng xử lý crôm bằng phơng phápdùng chất khử và tạo kết tủa

Trong phạm vi một khoá luận chúng tôi đặt ra một số nhiệm vụ sau:

- Khảo sát một số điều kiện kết tủa Cr(OH)3

- Phân tích mẫu nớc thải từ quặng crômít Cổ Định

- áp dụng quy trình xử lý để xử lý nớc thải từ quặng cromít

Cổ Định

Phần I : Tổng quanI.1.Một số tính chất của crom[13].

I.1.1.Đặc điểm chung của nguyên tố crom.

Crom: Ký hiệu Cr, trong vỏ trái đất Cr chiếm 6.10-3% tổng số nguyêntố

Số thứ tự : 24

Số khối : 52 đvc

Cấu hình electron : [Ar]3d54s1

Năng lợng ion hóa : I1=6,76ev, I2=16,49ev, I3=30,95ev

Trong đó bậc oxi hóa +3 là đặc trng và kém đặc trng hơn là +6

I.1.2.Tính chất vật lý của crom:

Cr : là kim loại nặng (d>5) có màu trắng bạc và có ánh kim, cứng cónhiệt độ nóng chảy cao to=1875oC, và nhiệt độ sôi to=2197oC nên Cr rất khónóng chảy và rất khó sôi

Cr tinh khiết rất dễ chế hoá cơ học nhng khi có lẫn những vết tạp chấtthì trở nên cứng và dòn Việc đa Crom vào thép làm tăng độ cứng, độ bềnnhiệt, độ bền ăn mòn và độ bền hoá học

Thép dụng cụ chứa 3 – 4% Cr Thép không rỉ Cr : 18 – 25%

Thép Crom –von fram chứa 7,5% crom

Crom đợc ứng dụng nhiều trong thực tế

I.1.3 Mốt số tính chất hoá học của crom.

I.1.3.1.Đơn chất Crom.

Crom là kim loại chuyển tiếp d, ở trạng thái đơn chất có màu trắng có

ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, khó nóng chảy, khó sôi ở điều kiện thờng,crom bền vững với không khí Crom có thể tan trong dung dịch axít không cótính oxi hoá và các dung dịch có tinh oxi hoá

Cr + 2HCl =CrCl2 + H2

Crom đợc ứng dụng nhiều trong thực tế, một trong những ứng dụng làmtăng độ cứng, độ bền của thép trong xây dựng

I.1.3.2 Các hợp chất của Crom.

Crom rất phổ biến trong thiên nhiên nên các hợp chất của nó cũngphong phú nh: Hợp chất của Crom (II), Cr(III), Cr(VI) Trong các hợp chất đóthì kaliđicromat đợc ứng dụng nhiều và phổ biến trong thực tế

I.1.3.2.1.Hợp chất của Crom(II).

1) Crom(II) oxít: Là chất bột màu đen, có tính tự cháy trên 100oC ởtrong không khí biến thành Cr2O3 Trên 700oC ở trong chân không phân huỷthành Cr2O3 và crom, có tính bazơ Oxít này tan trong dung dịch axít loãng ở

100oC nó bị khí hiđrô khử thành Crom kim loại Oxít này khó điều chế, đợctạo nên khi dùng oxi không khí hay axít hoá hỗn hống Crom

2) Crom(II) hiđroxít: Cr(OH)2 là chất ở dạng kết tủa vàng nhng thờnglẫn tạp chất nên có mầu hồng, nó không có tính lỡng tính, tan trong dung dịchaxít nhng không tan trong dung dịch kiềm; thể hiện tính khử mạnh hơn axít,hiđroxít dễ dàng tác dụng với oxi không khí tạo thành Cr(OH)3 Khi đun nóng

ỏ trong không khí nó phân huỷ thành Cr2O3 Hiđroxit này rất khó điều chế ởdạng tinh khiết đợc tạo nên theo phản ứng

CrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2 + 2NaClTrong điều kiện không có mặt oxi không khí

3) Muối Crom(II) : Ngời ta đã tách ra đợc và nghiên cứu kỹ các muối

Crom(II) sau đây CrCl2.4H2O, CrBr2.6H2O, CrSO4.H2O (ít tan) và[Cr(CH3COO)2 H2O] kết tủa Các halogenua khan có nhiệt độ nóng chảy caoCrF2 màu xám, nóng chảy ở nhiệt độ 1100oC, CrCl2 màu trắng, nóng chảy ở

1100oC CrCl2 màu trắng nóng chảy ở 824oC, CrB2 màu trắng, nóng chảy

842oC và CrI2 màu đỏ, nóng chảy ở 795oC Các muối tan đợc trong nớc cho ionhiđrát hoá [Cr(H2O)6]2+ có màu xanh lam, muối Cr(II) ít bị thuỷ phân cũng nhoxít và hiđroxít, muối Crom(II) có tính khử mạnh Eo Cr3+/Cr2+=-0,41(V)

Ion Cr2+ có thể tạo thành những phức chất nh [Cr(NH3)6]Cl2;

K4[Cr(CN)6]; CrCl2.2N2H4

Crom(II)clorua:

CrCl2 khan là chất bột màu trắng, hút ẩm mạnh, tan trong nớc cho dungdịch màu xanh lam, khi kết tinh từ dung dịch, thu đợc hiđrát CrCl2.4H2O làchất ở dạng tinh thể màu lục thấm Khi đun nóng trên 60oC, hiđrát mất bớt nớc

và đến 115oC biến thành muối khan CrCl2

Có tính khử mạnh, ngay trong dung dịch CrCl2 dễ dàng tác dụng với oxikhông khí biến dung dịch từ màu xanh lam thành màu lục của ion Cr3- trong n-ớc

4CrCl2 + O2 + 4HCl = 4CrCl3 + 2H2OTrong phân tích ngời ta thờng dùng dung dịch nớc của CrCl2 để hấp thụkhí oxi

Ngay khi không có mặt oxi không khí, ion Cr3+ phân huỷ nớc giảiphóng hiđro và biến thành ion Cr3+

2CrCl2 + 2 H2O = 2Cr(OH)Cl2 + H2

Muối khan CrCl2 có thể điều chế bằng cách đun nóng Crom kim loại ở

600 – 700oC Trong dòng khí HCl hoặc đun nóng Cromtriclora (CrCl3) khan ở

400 – 500o trong dòng khí hiđro

Cr + 2HCl = CrCl2 + H2

2CrCl3 + H2 = 2CrCl2 + 2HClHoặc đun nóng cẩn thận để làm mất nớc của hiđrát

CrCl H2O

Dung dịch nớc của muối Cr(II) clorua đợc điều chế bằng cách dùnghiđro hoạt động khử dung dịch muối CrCl3 Trong thực tế ngời ta dùng hỗnhợp kẽm tác dụng với CrCl3 trong môi trờng HCl

2CrCl3 + Zn = 2CrCl2 + ZnCl2

Crom(II)axetat: Là chất dạng kết tủa ít tan, có màu đỏ đợc tạo nên khi

cho dung dịch NaCH3COO đặc tác dụng với dung dịch CrCl2

CrCl2 + 2NaCH3COO + H2O = Cr(CH3COO)2H2O + 2NaCl

Đây là một trong những hợp chất dễ điều chế nhất của Cr(II)

I.1.3.2.2.Hợp chất của Crom(III).

1) Crom(III) oxít Cr 2 O: Dạng tinh thể màu đen ánh kim và có cấu tạo

giống 2 – Al2O3 là hợp chất bền nhất của Crom, nó nóng chảy ở 2265oC.Dạng vô định hình là chất bột màu lục thẫm thờng dùng làm bột màu cho sơn

và thuốc vẽ

Cr2O3 là oxít trở về mặt hoá học nhất là sau khi nung nóng, nó khôngtan trong nớc, dung dịch axít và dung dịch kiềm Tính lỡng tính của Cr2O3 chỉthể hiện khi nấu chảy với kiềm hay kali hiđrosunfat

Cr2O3 + 2KOH = 2KCrO2 + H2O

Cr2O3 + 6KHSO4 = Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2OPhản ứng thứ hai sẩy ra tơng tự nh vậy với K2S2O7.

Cr2O3 + 3K2S2O7= Cr2(SO4)3 + 3K2SO4

Khi nấu chảy với peoxít kim loại kiềm hoặc với hỗn hợp của kiềm vànitrat hay clorat kim loại kiềm, nó biến thành Cromat

5Cr2O3 + 6NaBrO3 + 14NaOH = 10Na2CrO4 + 3Br2 + 7 H2O

Cr2O3 dùng để điều chế kim loại Crom

Cr2O3 đợc điều chế bằng cách đốt nóng hỗn hợp của K2Cr2O7 than hay

lu huỳnh trong nồi bằng thép

K2Cr2O7 + S = Cr2O3 + K2SO4

2) Crom(III) hiđroxít – Cr(OH) 3 : Có cấu tạo rất giống với Al(OH)3 nó

là kết tủa nhầy, màu lục nhạt, không tan trong nớc và có thành phần biến đổi

Cr(OH)3 là hợp chất lỡng tính điển hình, khi mới điều chế hiđroxít tan

dễ dàng trong axít và dung dich kiềm

Cr(OH)3 + 3H3O+ =[Cr(H2O)6]3+

Cr(OH)3 + OH- + 2H2O = [Cr(OH)4(H2O)2]Cr(OH)3 tan không đáng kể trong dung dịch NH3 nhng tan dễ trong

NH3 lỏng tạo thành phức hecxammin

Cr(OH)3 + 6NH3 = [Cr(NH3)6](OH)3

Khi đun nóng, Crom(III) hiđroxít dễ mất nớc biến thành axít

Điều chế Cr(OH)3 trong phòng thí nghiệm ngời ta cho các chất NaOH,KOH, NH3, Na2CO3, Na2S2O3…Nhtác dụng với dung dịch muối Cr3+

Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3

3) Muối Crom (III): Cr(III) là trạng thái bền nhất của Crom, muối

Cr(III) độc với ngời và nhiều muối Cr(III) có cấu tạo và tính chất giống vớiAlCl3 cho nên tính chất hoá học gần giống nhau

Muối Cr(III) thờng có màu tím đỏ, tan chậm trong nớc Cr2(SO4)3 màuhồng tan rất ít trong nớc Trong khi đó CrCl3.6 H2O và Cr2(SO4).18 H2O đều cómàu tím và dễ tan trong nớc

Muối Cr(III) có tính thuận từ rất bền trong không khí khô và bị phânhuỷ mạnh hơn Cr(II)

[Cr(H2O)6]3+ + H2O  [Cr(OH)2(H2O)5]2+ + H3O+

Trong môi trờng axít, ion Cr3+ có thể bị khử đến Cr2+ bởi kẽm hay hỗnhợp kẽm nhng trong môi trờng kiềm có thể bị H2O, PbO2, nớc Clo nớc Bromoxi hóa đến Cromat

2CrCl3 + 10KOH +3 H2O = 2K2CrO4 + 6KCl + 8 H2O

Crom có bán kính bé và diện tích lớn, ion Cr3+ là một chất tạo phứcmạnh nhất nó có thể tạo phức chất với hầu hết phối tử đã biết nh [Cr(NH3)6]3+

[CrX6]3- (x là F-, Cl-, SCN-, CN-)…Nh

Muối Crom(III) thờng tạo nên muối kép giống nh muối nhôm một muốikép dùng để thuộc dạ và làm chất pha màu khi nhuộm vải là phèn Crom –kali K2SO4.Cr(SO4)3.24 H2O Phèn Crom đồng hình với phèn nhôm

* CrCl 3 muối CrCl 3 : Là hợp chất thông dụng và quan trọng nhất Muối

khan gồm những tinh thể hình vây màn, tím đỏ, thăng hoa ở 1047oC Và nóngchảy ở 1152oC

Muối khan khó tan trong nớc lạnh, tan chậm trong nớc nóng nhng tanrất nhanh khi có mặt ion Cr2+

CrCl3.6H2O có ba dạng đồng phân khác nhau về cấu tạo, màu sắc và độdẫn điện

Tinh thể Hiđrat CrCl3.6H2O khi đun nóng trên 250oC ở trong khí quyển

Cl2 hay HCl sẽ mất hết nớc biến thành muối khan

Trong dung dịch, Crom(III) có thể kết hợp với Clorua kim loại kiềm tạonên phức chất màu đỏ hồng

CrCl3 + KCl =K3[CrCl6]Trong phòng thí nghiệm CrCl3 khan đợc điều chế bằng tác dụng trựctiếp của khí Clo và Crom ở 600oC hoặc tác dụng của khí Clo và hỗn hợp của

Cr2O3 và than ở 80oC hoặc tác dụng của CCl4 với Cr2O3 ở 700 – 800oC

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

Cr2O3 + 3Cl2=2CrCl3 + 3C2Cr2O3 + 3CCl = 4CrCl3 + 3CO2

I.1.3.2.3.Hợp chất của Crom(VI).

1) Crom(VI) oxít: CrO3: Là tinh thể hình kim màu đỏ thẫm, hút ẩmmạnh và rất độc đối với ngời Đây là chất Polime(CrO3) có cấu tạo mạchthẳng tạo nên bởi những trở điện CrO4 nối với nhau qua hai nguyên tử O Cómạng lới phân tử tinh thể CrO3 nóng chảy ở nhiệt độ 197oC Rất thấp so vớiCrO và Cr2O3 và những hợp chất ion

Khác với Cr2O3 Crom trioxít kém bền, ở nhiệt độ nóng chảy đã mất bớtoxi tạo nên một số oxít trung gian và đến 450oC biến thành Cr2O3

3 2

450 2

370 5 2

280 8 3

220

CrO    0C    0C    0C    0C

Cr2O3 là chất oxi hoá mạnh, nó oxi hóa đợc I2, S, P, C, CO, HBr, HI…Nh

và nhiều hợp chất hữu cơ, phản ứng thờng gây nổ

CrO3 tan dễ dàng trong nớc tạo thành dung dịch axít, dung dịch loãng

có màu vàng chứa axít Cromic (H2CrO4) và dung dịch đặc có màu da cam đến

2) Kaliđicromat – K 2 Cr 2 O 7 : Kaliđicromat là chất ở dạng tinh thể tám

tà, màu đỏ da cam, nóng chảy ở 398oC và 500oC đã phân huỷ

4K2Cr2O7 + 2 Cr2O3 + O2

Kaliđicromat không chảy rửa trong không khí ẩm nh Natriđicromat, dễtan trong nớc cho dung dịch màu da cam có vị đắng, tan trong SO2 lỏng vàkhông tan trong rợu etylic Muối này có độ tan thay đổi nhiều theo nhiệt độ(12,5g ở 100g ở 100oC) nên rất dễ kết tinh lại trong nớc

Kaliđicromat tác dụng với dung dịch kiềm biến thành Kaliđicromatmàu da cam của dung dịch trở thành màu vàng

Tơng tự nh vậy khi thêm lần lợt các dung dịch BaCl2, Bi(NO3)3, AgNO3

và dung dịch đicrommát kim loại luôn thu đợc những kết tủa BaCrO4 (không

đợc BaCr2O7 vì muối này tan nhiều hơn) (BiO)2Cr2O7 (không đợc Crommát vìmuối này tan nhiều hơn), Ag2CrO7 và có thể có cả Ag2Cr2O7 (vì độ tan của haimuối này) không khác nhau qua nhiều

3) Kalicromat: K 2 CrO 4 : Kalicromat là chất tinh thể đa phơng màu

vàng, đồng hình với K2SO4 nóng chảy ở 968oC Trong không khí ẩmKalicromat không chảy rửa nh natri cromát, tan nhiều trong nớc (63g ở 20oC)cho dung dịch màu vàng, tan trong SO2 lỏng, không tan trong rợu etylic và ete

Khi tác dụng với axít Kalicromat biến thành đicromát rồi tricromat,tetracromat theo các phản ứng:

2K2Cr2O4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O3K2Cr2O7 + H2SO4 = 2 K2CrO10 + K2SO4 + H2O

4K2Cr2O7 + H2SO4 = 3 K2Cr4O10 + K2SO4 + H2OKhi oxi ho¸ trong m«i trêng trung tÝnh, crom¸t thêng t¹o nªn Cr(OH)3:

2 K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2 H2O = 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + KOH

I.1.4.Mét sè ph¶n øng khö crom(VI) vÒ crom(III)[9].

K2Cr2O7 cã tÝnh oxi hãa m¹nh nhÊt lµ trong m«i trêng axÝt nã axÝt ho¸gièng nh axÝt cromic

Ph¶n øng khö dùa trªn c¬ së:

O H Cr

H e O

K2Cr2O7 + 2SO2 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

Cr2O72- + SO2 + 2H+ = 2Cr3+ + 3SO42- + H2OT¸c dông víi HCl:

K2Cr2O7 + HCl= CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O

Cr2O72- + 14H+ + 6Cl- = 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2OT¸c dông víi FeSO4:

K2Cr2O7 +6FeSO4 + 7H2O = Cr2 (SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

Tnc : 172oC – 175oC

Tính chất: Là tinh thể nhỏ hầu nh không màu hoặc mầu hồng nhạt, mầuxẫm lại khi để ngoài không khí Rất ít tan trong nớc ngay cả trong nớc nóng,khó tan trong ete và clorofom Tan trong rợu etylic (khi đun nóng ) trongaxeton và axít axetic

Phản ứng: Khi thêm dung dịch rợu etylic của thuốc thử 1% vào dungdich K2Cr2O7 loãng đã axít hoá thì hiện màu đỏ tím đậm, chất màu không bịthu vào lớp benzen

Khi thêm ít giọt rợu etylic của thuốc thử 1% vào dung dịch CuSO4 thìhiện màu đỏ tía đậm, chất màu lại bị thu vào lớp benzen

Đem sấy khô giấy lọc đã tẩm dung dịch rơu etylic của thuốc thử, Nhỏvài giọt dung dịch CdCl2 0,5 – 2% lên giấy lọc sau đó đặt lớp lọc lên trên lọamoniắc trong hai phút thì trên giấy lọc sẽ hiện lớp màu xanh tím

ứng dụng: Dùng trong phép đo màu xác định Cr(VI), Hg(II), Pb làmchỉ thị oxi hoá trong phép định phân bằng đicromat Làm chỉ thị hấp thụ trongphơng pháp thuỷ phân (I) xác định các clorua, xyanua

Để phát hiện Cl, Cr(VI), Cu, Fe, Hg, Mg, Mo, Pb, V bằng các phản ứngmàu

Thuốc thử này tác dụng với cromat tạo thành hợp chất có màu xanh

I.2.Giới thiệu về quặng Cromít cổ định [15].

I.2.1.Đặc điểm:

Vùng mỏ Cổ Định nằm ở khu vực nhiệt đới, khí hậu thờng thay đổi độtngột, nóng, ma nhiều, đó là nguyên nhân làm cho nhan thạch vùng này bịphong hoá và cũng là nguyên nhân chính để chất đầy nguyên liệu trớc núi.Ngoài ra cũng cần kể đến một số nguyên nhân ngoại lực khác nữa

I.2.2.Cấu tạo:

Khu vực này nằm trong dải cấu tạo tây bắc đông nam, chịu ảnh hởngcủa nhiều tầng vận động nên cấu tạo tợng đối phức tạp, đứt gẫy và gấp khúckhá nhiều Quặng nằm theo hớng tây bắc Chính những điều đó làm cho việc

hình thành quặng Cromít phù sa trên quan hệ trực tiếp vì quá trình đứt gẫy gấpnhiều hình thành trớc khi sinh thành quặng Cromít phù sa.

I.2.3.Địa Chất khoáng sản:

Gồm những dãy núi cao vừa và những đồi thấp, dãy núi Na, thuộc loạicao vừa, độ cao tuyệt đối từ 300 – 500m nham thạch họ siêu bazơ

Đợc phân bố khá rộng xung quanh dãi xám thực siêu bazơ, ở giữa thunglũng sát chân núi liên kết với nhau thành một dạng hệ dạng quạt liên tục, độdốc từ 1 – 5o

Vùng mỏ Cổ Định gồm ba tầng quặng chính: dới; giữa và trên Đợctrầm tích ở ba thời kỳ hình thành quặng khác nhau, chúng ngăn cách nhaubằng những tầng cây mục, sét, cát Ba khoáng thể đó có thể liên quan mật thiếtvới quá trình phong hoá siêu bazơ và núi Na

Nh đã trình bày quặng cromít chủ yếu nằm trong ba tầng chính Ngoài

ra còn thấy một số tầng nh đất sét màu nâu đỏ rời rạc hoặc đất sét màu xanh

đen

I.2.4.Đặc trng của quặng:

Sa khoáng Cromít cổ định là sản phẩm của s phong hoá đá mẹ trong dảixâm thực siêu bazơ Quặng nằm trong tầng đất sét cuội sỏi hay trong vặt vụnnát Độ nát từ nhỏ đến vừa, tinh thể lỡng chóp bát diện

+ Qua kết quả giám định mẫu khoáng vật thấy nh sau:

- Khoáng vật chủ yếu: Quặng cromít, cromspinen, spentin, hạt sắt,mangan

- Khoáng vật cộng sinh: Hematít, clorít, đất cao lanh

*Qua giám định bằng phiến nóng và đãi tay chủ yếu có hai loại

+ Cromít có từ tính, bát diện, hệ tinh thể đẳng trục màu đen

+ Cromít nằm trong khoáng vật quá độ từ Crómien đến cromít có dạnghình tự do không từ tính, màu nâu đỏ Trong đãi tay loại Crompinen chiếm đa

số, qua kết quả kiểm tra quang phổ thành phần cromít cung tơng tự nh loại hai

có ngậm nhiều nhôm, mangan, có hàm lợng coban thấp

Trong tinh quặng còn có một loại khoáng vật cromít màu đen từ tính,

số lợng của nó không nhiều lắm chỉ chiếm khoảng 4% tổng số tính từ quặngdùng nam châm hút ra, qua hoá nghiệm ta biết lợng Cr2O3 từ 29,83 –33,99% Theo phân loại nói chung thuộc loại sắt cao chứa nhiềuCromspinen

Độ hạt Cromít trong nham thạch siêu bazơ núi Na từ nhỏ đến vừa, phân

bố không đồng đều, nó tồn tại dới dạng khoáng vật tạo nhan Độ hạt trongtầng xốp rơi so với nhan thạch mẹ có nhỏ hơn một chút, càng xa chân núi

càng nhỏ dần Còn loại độ hạt lớn dạng hòn đá phát hiện thấy ở sờn núi NgaSơn thì không thấy trong quặng phù sa.

bờ biển, lại có ngời cho là trầm tích băng hà

Có rất nhiều ý kiến nhng theo những tài liệu thu thập đợc quá trìnhnghiên cứu có thể khăng định sa khoáng cố định thuộc loại hồng tích và xungtích mà hồng tích là chính vì những lý do sau:

+ Trên mặt băng, ta có thể thấy rõ ràng những tán hình quạt gần và kếcận chân núi phân bố rộng rãi, nhiều tán kế tiếp nhau thành quần tán Độ caotuyệt đối từ 15 – 20m, dốc từ 1 – 5o sản trạng khoáng thể là đồng dạng tầngvì hoàn cảnh trầm tích khác nhau Giữa các tầng đều ngăn cách bởi lớp đất sét,cuội sỏi vụn nát của nhan thạch siêu bazơ Sự phân lựa không tốt cuội sỏi to,nhỏ, đá tảng, đất sét, cát lẫn lộn với nhau không theo một quy luật nào Độ hạtbiến dần từ chân núi ra xa và cuối cùng là đất sét nâu thay thế

+ Nói chung quặng tập trung ở dãi bãi trớc núi với một khoáng chất nhất

định Đáy lỏng mỏ ở chỗ thấp lõm rất có lợi cho sự tích động vật trầm tích

Có ba phơng pháp:

+ Trộn nớc thải axít với nớc thải chứa bazơ (thờng là ở hai nhà máy cóhai loại nớc thải khác nhau hoặc một nhà máy có hai phân xởng khác nhau,thải ra hai loại nớc thải) Để trung hoà axít có thể sử dụng tác nhân nh: NaOH,KOH, Na2CO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3, đolomit Tác nhân rẻ tiền là sữa vôi5% đến 10% Ca(OH)2 hoặc sôđa và NaOH ở dạng phế thải Đôi khi ngời ta sửdụng các chất thải khác của sản xuất để trung hoà nơc thải, việc chọn tác nhân

để trung hoà phụ thuộc vào thành phần và nồng độ axít của nớc thải

+ Trung hoà nớc thải axít bằng cách lọc qua vật liệu có tác nhân trunghoà Trong trờng hợp này ngời ta thờng dùng (tác nhân) vật liệu nh manhetit,

đolomít, đá vôi, các chất thải rắn nh xỉ làm vật liệu lọc

+ Trung hoà bằng các khí axít: Để trung hoà nơc thải, kiềm trongnhững năm gần đây ngời ta đã dùng khí thải chứa CO2, SO2, NO2…Nh

Việc dùng khí axít CO2 để trung hoà nớc thải kiềm có nhiều u điểm sovới sử dụng H2SO4 hay HCl do độ hoà tan của CO2 kém nên mức nguy hiểmgiảm xuống Mặt khác cácbonat đợc tạo thành có nhiều ứng dụng hơn so vớisunfat và clorua Ngoài ra tốc độ ăn mòn và độc hại của các ion CO32- trong n-

ớc nhỏ hơn các ion SO

2-4 và Cl-

I.3.2.Phơng pháp xử lý bằng oxi hoá - khử

Các phản ứng oxi hoá khử có vai trò rất quan trọng trong môi trờng nớc

và công nghệ xử lý nớc: Khử trùng bằng clo hay ozon, khử mùi, màu, vị, xử lýtách một số kim loại nh crom, sắt, mangan, một số khác nh H2S, NO2,…Nh vàcác hợp chất hữu cơ

Khác với phản ứng trao đổi ion, các phản ứng oxi hoá khử trong môi ờng nớc thờng xảy ra với tốc độ tơng đối chậm Thờng kết thúc ở vị trí còncách xa so với vị trí cân bằng tính theo các giá trị thế chuẩn

tr-Để xử lý nớc thải, ngời ta có thể sử dụng các chất oxi hoá nh Cl2 dạngkhí và hoá lỏng, ClO2, CaCl2, HClO, KMnO4, H2O2, oxi không khí, ozon…NhTrong quá trình oxi hoá, các chất độc trong nớc thải đợc chuyển thành cácchất ít độc và tách ra khỏi nớc Quá trình này tiêu tốn một lợng lớn các tácnhân hoá học, do đó phơng pháp này chỉ đợc dùng trong những trờng hợp khicác chất gây nhiễm bẩn trong nớc thải không thể tách bằng những phơng phápkhác

*Oxi hoá bằng Clo

Clo và các hợp chất chứa Clo là chất oxi hoá thông dụng nhất ngời tadùng chúng để tách H2F, Hyposunfit, các hợp chất chứa metylsunfua, phenol,xianua…Nhra khỏi nớc thải

Quá trình tách xianua ra khỏi nớc thải đợc tiến hành ở môi trờng kiềm(pH=9).

CN- + 2OH- + Cl2 = CNO- + 2Cl- + H2O2CNO- + 4OH- + 3Cl = CO2 + 6Cl- + N2 +2 H2O

*Oxi hoá bằng oxi không khí:

Oxi không khí thờng đợc sử dụng để tách sắt, mangan ra khỏi nớc:

4Fe2+ + O2 + 2H2O =2Fe3+ + 4OH

* Oxi hoá bằng muối MnO 2 :

Thờng dùng để oxi hoá: As3+ đến As5+ theo phản ứng sau:

H3AsO3 + MnO2 + H2SO4  H3AsO4 + MnSO4 + H2OQuá trình oxi hoá này thờng đợc tiến hành bằng cách lọc nớc thải qualớp vật liệu MnO2 hoặc thiết bị khuấy trộn với vật liệu đó

+ Oxi hoá bằng ozon: Cho phép đồng thời khử tạp chất nhiễm khuẩn,khử màu, mùi và khử các vị lạ trong nớc Oxi hoá bằng ozon có thể loại đợcphenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S các hợp chất asen, các chất hoạt động bề mặtxianua, thuốc nhộm…NhKhi oxi hoá bằng ozon các vi khuẩn bị chết nhanh hơnvới sử lý nớc bằng clo vài nghìn lần

+ Làm sạch bằng quá trình khử: Phơng pháp này đợc dùng để tách hợpchất Hg, Cr, As, ra khỏi mặt nớc

Ví dụ: loại Cr ra khỏi nơc thải bằng NaHSO3

4Na2CrO4 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O

Để lắng Cr3+ ngời ta thờng dùng tác nhân kiềm tách các hợp chất thuỷngân ở dạng vô cơ, ngời ta khử thành Hg kim loại và tách ra khỏi nớc bằng quátrình lắng, lọc hay tuyển nổi

muối cromat…Nhở các giá trị pH nào đó nồng độ kim loại vợt quá nồng độ của

nó sẽ bị kết tủa do đó để kết tủa kim loại ngời ta phải điều chỉnh độ pH củadung dịch Chính vì thế mà những phản ứng kết tủa của dung dịch còn đợc gọi

là phản ứng trung hoà kết tủa

Khi thực hiện phản ứng trung hoà kết tủa để xử lý kim loại nặng cầnphải chú ý các điểm sau:

1 Chọn tác nhân trung hoà thích hợp có tác dụng điều chỉnh độ pH củadung dịch Những kim loại kết tủa trong môi trờng kiềm thì các hoá chất th-ờng dùng là NaOH, Na2CO3, Ca(OH)2…Nh

2 Xác định pH kết tủa thích hợp Muốn cho kim loại ở dạng hoà tan cóthể kết tủa đợc, ngời ta bổ xung một lợng anion để kim loại kết hợp với cácanion tạo thành các hợp chất hiđroxit hay muối kim loại kết tủa Biết đợc độ

pH thích hợp cho quá trình kết tủa sẽ thuận lợi cho quá trình theo dõi và điềuchỉnh lợng chất trung hoà

I.4.Một số lu ý khi lấy mẫu nớc [5].

Lấy mẫu nớc để phân tích là một khâu đầu tiên của quá trình phân tíchnớc, các nguyên tắc chủ yếu cần đợc đảm bảo khi lấy mẫu nớc là

* Mẫu nớc lấy phải đại diện đợc cho toàn bộ nơc ở địa phơng nghiêncứu

* Thể tích của mẫu cần phải đủ để phân tích các thành phần cần thiếtbằng các phơng pháp đã đợc lựa chọn trớc

* Việc lấy và bảo quản vận chuyển cần đợc thực hiện nh thế nào? đểkhông làm thay đổi hàm lợng của cấu tử cần xác định hoặc các tính chất củanớc

Để làm điều đó chúng ta phải lựa chọn nơi lấy mẫu, cách lấy mẫu, lợngmẫu cần lấy để phân tích, các dụng cụ để lấy và bảo quản mẫu, cách lấy mẫu

ở các nguồn khác nhau, cách xử lý nớc trớc khi phân tích

I.4.1.Chon chỗ để lấy mẫu:

Chỗ lấy mẫu nớc cần đợc lựa chọn phù hợp với mục đích của việc phântích nơc và phải dựa trên sự nghiên cứu, khảo sát kỹ lỡng địa hình của vùng.Ngoài ra khi chọn chỗ lấy mẫu cần phải chú ý đến tất cả những yếu tố có thểgây ảnh hởng đến thành phần mẫu

Đối với các loại nớc thải chỉ chọn chỗ lấy mẫu khi đã biết rõ kỹ thuậtcủa nhà máy, xí nghiệp sản xuất, các yêu cầu của nớc đợc sử dụng sự bố trícác phân xởng, hệ thống dẫn và thoạt hơi nớc…Nh

I.4.2.Cách lấy mẫu nớc:

Có hai cách mẫu lấy nớc chính: Mẫu đơn giản và mẫu trộn

+ Mẫu đơn giản: Là mẫu đợc lấy ở một địa điểm và thời gian nhất định.Kết quả phân tích mẫu này, cho biết thành phần của nớc ở điểm đó và thời gian

đó

Mẫu trộn: Nhận đợc bằng cách trộng những mẫu đơn giản, lấy đồngthời ở những chỗ khác nhau, ở những thời điểm xác định Để có những mẫutrộn, ngời ta trộn những mẫu thể tích bằng nhau của những mẫu đơn giản, cácthể tích đó đợc trộn nh thế nào để thể tích cuối cùng của mẫu trộn đủ cho yêucầu của việc phân tích Mẫu trộn nhận đợc bằng cách trộn những thể tích nhnhau của các mẫu đơn giản, lấy ở một chỗ sau những khoảng thời gian nh nhaugọi là mẫu trung bình Cách lấy mẫu trung bình chỉ thích hợp khi nớc ở tất cảcác địa điểm của đối tợng nghiên cứu, có chất lợng nh nhau hoặc chỗ lấy mẫu

có lu lợng không đổi Nếu các điều kiện đó không có đợc Ngời ta thờng lấymẫu trung bình bằng cách trộn những thể tích khác nhau Mẫu trung bình càngchính xác nếu khoảng thời gian lấy các mẫu riêng lẻ càng ngắn Không nêndùng mẫu trộn để xác định hàm lợng của những cấu tử hoặc nhiều chỉ tiêu củanớc dễ bị thay đổi nh pH

I.4.3.Lợng mẫu:

Lợng mẫu cần chọn phụ thuộc vào số cấu tự cần xác định và độ nhạycủa phơng pháp xác định chúng Trong trờng hợp không cần phân tích toàndiện mẫu nớc mà chỉ xác định hàm lợng của cấu tử hoặc xác định vài tính chấtnào đó của nớc Ngời ta thờng lấy một lít nớc Khi phân tích toàn diện hoặcxác định hàm lợng nguyên tố vi lợng mà không có điều kiện để tiến hành cácphơng pháp đủ nhạy cần phải lấy làm giàu phải lấy những lợng nớc lơn 2 –5l

I.4.4.Dụng cụ lấy và bảo quản mẫu.

Ngời ta thờng dùng các chai bằng thuỷ tinh trong suốt, không màu vàbền vững về mặt hoá học, để lấy và đựng mẫu nớc các bình bằng polietylencũng thờng đợc sử dụng Vì loại vật liệu này bền vững về mặt hoá học và ít hấpthụ các ion trong dung dịch nớc lên thành bình Các bình đựng mẫu cần có nút

đậy chắc và kín Bình và nút cần đợc rửa sạch trớc khi đem dùng, bình nghibẩn cần đợc rửa cẩn thận bằng hỗn hợp cromic Sau đó rửa nhiều lần bằng nớcthờng hoặc tráng 2 – 3 lần bằng nớc cất cuối cùng đem sấy hoặc để khôtrong không khí Đối với các bình tơng đối sạch, có thể rửa bằng HCl 1 : 1, sau

đó bằng nớc thờng và tráng nhiều lần bằng nớc cất

Trớc khi lấy mẫu cần tráng bình vài lần bằng chính nớc đợc lấy làmmẫu Các bình chứa mẫu nớc cần phải đợc dán nhãn hoặc dùng các loại bút

đặc biệt ghi các kí hiệu cần thiết nh địa điểm, ngày lấy mẫu, các ghi chú cầnthiết…Nh

Trong đa số trờng hợp có thể lấy mẫu nớc thẳng vào các bình đựng.Nếu không tới sát đợc chỗ lấy nớc có thể kẹp chặt bình vào một vật nặng rồithả xuống nớc để lấy mẫu

I.4.5.Một số chỉ dẫn khi lấy mẫu nớc:

ở các nguồn khác nhau:

Chọn mẫu ở các nguồn nớc chảy nh sông, suối…Nhnên lấy mẫu ở nhữngchỗ nớc chảy mạnh chứ không nên lấy mẫu ở trớc các đập, các chỗ ngoặt, cácnguồn nớc nhánh vì nguồn nớc ở những chỗ đó không thể hiện tiêu biểu đặc tr-

ng Mẫu đợc lấy có thể là mẫu đơn nhất, mẫu hàng loạt, mẫu đơn giản hoặcmẫu trộn

Nếu nớc của nguồn là nớc pha trộn của hai nguồn khác nhau, hoặc củathiên nhiên và nớc thải, thì mẫu phải lấy sao cho phản ánh trung thực sự phatrộn đó Vì vậy phải nghiên cứu kỹ lỡng địa điểm lấy mẫu làm sao cho nớc ởchỗ đó là nớc đợc hoà trộn đều

Lấy mẫu nớc thải: Khác với các loại nớc thiên nhiên, nớc thải có thànhphần rất không ổn định Thành phần của nớc thải trong sinh hoạt phụ thuộcvào các mục đích sử dụng nớc và biện pháp khử trùng, làm sạch nớc Thànhphần nớc thải công nghiệp phụ thuộc vào quá trình sản xuất Do đó khi phântích nớc thải không nên chỉ lấy mẫu một lần mà lấy mẫu trộn trung bình sauhàng giờ, sau ca, sau một ngày đêm

I.4.6.Bảo quản mẫu nớc trớc khi phân tích:

Để mẫu nớc khi phân tích vẫn giữ nguyên đợc trạng thái ban đầu của

nó Tức là có thành phần, hàm lợng phải không đổi nh khi lấy nó ban đầu Phảibảo quản mẫu theo những nguyên tắc nghiêm ngặt

Đối với các nguyên tố vi lợng Fe, Cu, Cd, Al, Mn, Cr, Zn…Nh có thể bịhấp thụ lên thành bình chứa mẫu Nhất là các bình làm bằng thuỷ tinh khôngbảo đảm chất lợng

Vì vậy khi cần để mẫu một thời gian nào đó, rồi mới phân tích thì phảichọn những bình đúng quy cách để đựng mẫu Chẳng hạn tốt nhất là dùng cácbình bằng polyetylen đã đợc rửa và tráng sạch

Crom(Cr) : Có thể bị hấp thụ lên thành bình nên thêm 5ml HNO3 đặctkhh hoặc tkpt vào một lít mẫu Nếu cần xác định Cr(III) và Cr(III) riêng thìcần phân tích ngay trong ngày

Nh vậy khi phân tích toàn diện một mẫu nớc, việc xử lý bảo quản vàphân tích khá phức tạp Trớc khi lấy mẫu phải tính toán và đặt kế hoạch trớc

Chuẩn bị đầy đủ các loại bình để lấy và đựng mẫu cũng nh hoá chất cần thiết

để xử lý mẫu ngay khi lây nó Những chỉ tiêu nào cần xử lý nh nhau có thểphân tích ở những thời gian nh nhau, có thể lấy một mẫu và cần tính trớc lợngnớc cần thiết để tiến hành phân tích Từ đó chuẩn bị bình thích hợp và lợng hoáchất cần phải lấy để xử lý Bên ngoài đựng mẫu cần các hoá chất đã thêm vàokhi xử lý, các chỉ tiêu cần phân tích và ghi chú cần thiết khác

I.5.Các phơng pháp phân tích định lợng trong phân tích trắc quang để xác định crom [1,2,10]:

*Cơ sở phơng pháp trắc quang:

Trong luận văn này chúng tôi chọn phơng pháp phân tích trắc quang đểxác định crom trớc và sau khi xử lý Phơng pháp phân tích trắc quang là phơngpháp phân tích quang học Phơng pháp này dựa trên việc chuyển chất phântích thành một hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng để suy ra lợng chất cầnphân tích

Những phản ứng dùng trong phân tích trắc quang thuộc nhiều loại khácnhau, phạm vi ứng dụng của phơng pháp phân tích trắc quang thực tế không

có giới hạn Hiện nay đã có những biện pháp phân tích tơng đối đơn giản để

định lợng hầu hết các nguyên tố và hợp chất

Phân tích trắc quang hợp chất mầu gồm ba nhóm So mầu bằng mắt.Phân tích so mầu quang điện, phơng pháp quang phổ hấp thụ

Cơ sở của phơng pháp trắc quang là định luật Bughe – Lambe – Beer

Đầu tiên Bughe – Lambe thực hiện chiếu một chùm sáng đơn sắc quadung dịch phức mầu có cờng độ I0 và cờng độ tia ló ra là I1 Hai ông đã rút ra

Biểu thức này gọi là biểu thức định luật Bughe – Lambe

Với k hệ số đặc trng cho sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch chỉ phụthuộc vào tính chất của phức

l : chiều dài dung dịch (Cm)

Tác giả gọi đại lợng Kl

lg là mật độ quang Bên cạnh đó Beer lại

nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ phức màu (c) bằng cách

cố định bề dày của dung dịch nhng thay đổi nồng độ phức màu và ông đa rabiểu thức sự phụ thuộc A và C là A=K’.C

Kết hợp cả hai biểu thức trên thu đợc

I

I c l

A  gọi là định luật Bughe – Lambe – Beer

A : Mật độ quang của dung dịch

Phơng pháp phân tích trắc quang có độ nhạy cảm, độ chính xác, độchọn lọc cao nên thờng dụng để xác định hàm lợng bé, trung bình và hàm l-ợng lớn của các nguyên tố trong nhiều đối tợng phân tích Phơng pháp nàythực hiện khá nhanh, thuận lợi thiết bị đơn giản và dễ thực hiện Tự động đợcdùng rộng rãi trong phòng thí nghiệm nghiên cứu hoá học cũng nh trong cácnhà máy…Nh

Định lợng các cấu tử vô cơ, hữu cơ trong phân tích trắc quang thờng dựatrên phản ứng phức màu (thờng dùng phản ứng tạo thành hoặc phân huỷ phứcmàu) Vì vậy thời gian tiến hành phân tích độ nhạy, độ chính xác và tính chọnlọc của các phơng pháp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn phản ứng hoáhọc và các điều kiện tối u để tạo thành các hợp chất màu