ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ………………………… NGUYỄN VĂN THƠM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CỦA BÙN ĐỎ TÂY NGUYÊN ĐỐI VỚI MỘT SỐ ION ĐỘC HẠI TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 60440120 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015
27
Embed
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI - hus.vnu.edu.vn (331).pdf · quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý…Amoni được chuyển hoá thành nitrit (NO 2-) và nitrat (NO
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
…………………………
NGUYỄN VĂN THƠM
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ
CỦA BÙN ĐỎ TÂY NGUYÊN ĐỐI VỚI MỘT SỐ
ION ĐỘC HẠI TRONG NƯỚC
Chuyên ngành: Hóa môi trường
Mã số: 60440120
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2015
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN- ĐHQGHN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Hồng Côn
Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thanh Bình
Phản biện 2: TS. Đào Ngọc Nhiệm
Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ tại Đại học Khoa học tự nhiên- ĐHQGHN
vào ngày 18 tháng 12 năm 2015
Nguyễn Văn Thơm 1 Lớp K23-Cao học Hóa Môi Trường
LỜI MỞ ĐẦU
Song song với sự phát triển của nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước thì ô nhiễm môi trường đang trở thành một vấn đề cấp bách đối với toàn xã
hội. Bên cạnh quá trình sản xuất của các nghành công nghiệp thì đi cùng với nó
là một lượng lớn rác thải công nghiệp được thải ra môi trường.
Bùn đỏ là chất thải từ quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxite theo công
nghệ Bayer. Việc xử lý loại bỏ bùn đỏ là một vấn đề quan trọng đối với môi
trường vì hai lý do chính: một là bùn đỏ có độc tính do pH cao, hai là khối lượng
bùn đỏ thải ra rất lớn. Tác động đến môi trường của bùn đỏ có thể dẫn tới sự ô
nhiễm tầng nước ngầm hay ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt, ảnh hưởng
đến đất canh tác và thảm thực vật xung quanh khu vực khai thác và những nơi
thấp hơn. Do đó vấn đề cấp bách đặt ra là việc xử lý bùn đỏ thải ra sao cho hợp
lý và phù hợp với kinh tế.
Chính vì vậy, em đã thực hiện để tài nghiên cứu “ Nghiên cứu đánh giá
khả năng xử lý của bùn đỏ Tây Nguyên đối với một số ion độc hại trong
nước”, mà cụ thể trong đề tài này sẽ khảo sát đánh giá đối với asen và amoni.
Nguyễn Văn Thơm 2 Lớp K23-Cao học Hóa Môi Trường
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1. Bùn đỏ
1.1.1. Nguồn gốc của bùn đỏ.
Bùn đỏ là chất thải trong quá trình sản xuất alumina từ quặng bauxite theo
công nghệ Bayer- sáng chế của Karl Joseph Bayer năm 1888. Quá trình sản xuất
alumina thực chất là quá trình làm giàu Al2O3 nhằm tách lượng Al2O3 trong
bauxite ra khỏi các hợp chất khác.
1.1.2. Thành phần và đặc điểm của bùn đỏ.
Bùn đỏ thải ra gồm có pha lỏng và pha rắn. Pha lỏng có tính kiềm mạnh
chứa thành phần nhôm tan trong kiềm. Pha rắn bao gồm các thành phần chính
như Fe2O3, Al2O3, SiO2, TiO2,…Thành phần khoáng của bùn đỏ chủ yếu bao
gồm Gibssite, Boemite, Hematite, Goethite, Manhetite,… cùng một số chất hóa
học khác nữa như Nitrogen, Potasium, Chromium,Zinc...
1.1.3. Tình hình bùn đỏ ở Tây Nguyên.
Theo kết quả điều tra thăm dò địa chất chưa đầy đủ, nước ta có trữ lượng
khoáng sản Bauxite lớn phân bố rộng từ Bắc đến Nam với trữ lượng khoảng 5,5
tỷ tấn quặng nguyên khai; tương đương với 2,4 tỷ tấn quặng tinh; tập trung chủ
yếu ở Tây Nguyên. Do đó ngành công nghiệp sản xuất nhôm từ quặng Bauxite
đang được định hướng phát triển mạnh mẽ, đi kèm với nó là một lượng lớn bùn
đỏ được thải ra. Với quy hoạch phát triển bauxite ở Tây Nguyên, dự án alumin
Nhân Cơ công suất 600.000 tấn alumin/năm sẽ thải ra lượng bùn đỏ khô là
566.000 tấn/năm, dung dịch bám theo bùn đỏ là 610.000 tấn/năm; dự án alumin
Tân Rai sẽ thải ra lượng bùn đỏ khô là 636.720 tấn/năm, dung dịch bám theo
bùn đỏ là 687.720 tấn/năm. Hai nhà mấy alumin Nhân Cơ và Tân Rai có lượng
bùn đỏ thải ra khoảng 1,2-1,3 triệu tấn/năm.
1.1.4. Các phương pháp xử lý bùn đỏ.
Các phương pháp xử lý bùn đỏ hiện nay đang được áp dụng bao gồm các
phương án chính sau:
- Xử lý phần chất lỏng đi kèm bùn đỏ hoặc phát sinh trong hồ bùn đỏ
bằng cách tái sử dụng trong dây chuyền sản xuất hoặc trung hoà bằng nước biển
(trường hợp nhà máy đặt cạnh biển) hoặc trung hoà bằng CO2.
- Chôn lấp bùn đỏ đã thải, tiến hành hoàn thổ, phục hồi môi trường.
Nguyễn Văn Thơm 3 Lớp K23-Cao học Hóa Môi Trường
- Xử lý bùn đỏ từ bãi thải, dùng cho các ứng dụng như vật liệu xây dựng
(gạch, ngói,...), làm đường, chế biến sơn, chế tạo các vật liệu đặc biệt khác...
Việc lựa chọn các phương án xử lý bùn đỏ sau thải được thực hiện tùy
theo các nhà máy alumin cụ thể, tuy nhiên hiện nay phương án chôn lấp, hoàn
thổ chiếm ưu thế và được áp dụng rộng rãi, phương án chế biến bùn đỏ đang
được nghiên cứu, thử nghiệm vì chi phí để thực hiện cao, hiệu quả kinh tế thấp.
1.2. Vấn đề ô nhiễm nước.
Vấn đề ô nhiễm nước mặt, nước ngầm ngày càng trở nên nghiêm trọng,
có những nơi đến mức báo động. Nguyên nhân là do: rác tồn đọng nhiều trong
khu dân cư và chưa được xử lý, điều kiện vệ sinh môi trường khu vực dân cư
vừa thiếu, vừa không đảm bảo vệ sinh; hệ thống thoát nước và nước thải thường
xuyên bị ứ đọng, tắc; nước thải công nghiệp, các xí nghiệp, bệnh viện… hầu hết
không được xử lý hay làm sạch trước khi thải vào hệ thống thoát nước chung;
nhiều vùng, nguồn nước ngầm bị ô nhiễm, do gần các cơ sở có ô nhiễm nặng và
nguy hiểm. Nhiều nơi chất lượng nước suy giảm mạnh, nhiều chỉ tiêu về các
chất độc hại trong nước cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần.
1.2.1. Asen và các phương pháp xử lý Asen.
1.2.1.1. Nguồn gốc ô nhiễm Asen trong nước.
1.2.1.2. Tính chất vật lý và hóa học của Asen.
1.2.1.3. Độc tính của Asen.
Về mặt sinh học Asen là một chất độc có thể gây 19 bệnh khác nhau trong
đó có ung thư da và phổi. Mặt khác Asen có vai trò trong trao đổi nuclein, tổng
hợp protit và hemoglobin. Asen ảnh hưởng đến thực vật như một chất cản trở
trao đổi chất, làm giảm mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trường thiếu
photpho. Độc tính của Asen với những sinh vật dưới nước tăng theo dãy
Asen→Asenit→Asenat→hợp chất Asen hữu cơ.
1.2.1.4. Tình hình ô nhiễm Asen hiện nay.
1.2.1.5. Các phương pháp xử lý Asen.
* Phương pháp tạo kết tủa.
* Phương pháp trao đổi ion.
*Phương pháp hấp phụ.
*Phương pháp sinh học.
Nguyễn Văn Thơm 4 Lớp K23-Cao học Hóa Môi Trường
1.2.2. Amoni và các phương pháp xử lý Amoni.
1.2.1.1. Nguồn gốc ô nhiễm Amoni trong nước.
1.2.1.2. Tính chất vật lý và hóa học của Amoni.
1.2.1.3. Tác hại của Amoni trong nước.
Amoni thật ra không gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoe con người. Ở
trong nước ngầm Amoni không thể chuyển hóa được do thiếu oxi. Nhưng trong
quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý…Amoni được chuyển hoá thành nitrit
(NO2-) và nitrat (NO3
-) là những chất có tính độc hại tới con người, vì nó có thể
chuyển hoá thành Nitrosamin có khả năng gây ung thư cho con người.
Amoni còn là yếu tố gây cản trở trong công nghệ xử lý nước cấp thể hiện
ở hai khía cạnh:
+ Amoni trong nước làm giảm tác dụng của clo là tác nhân sát trùng chủ
yếu áp dụng ở các nhà máy nước Việt Nam, do phản ứng với clo tạo thành
monocloamin là chất sát trùng thứ cấp hiệu quả kém clo hơn 100 lần.
+ Amoni cùng với một số vi lượng trong nước (photpho, sắt, mangan…)
là “thức ăn” để vi khuẩn phát triển, gây hiện tượng “không ổn định sinh học”
của chất lượng nước sau xử lý. Nước có thể bị đục, đóng cặn trong hệ thống
dẫn, chứa nước. Nước bị xuống cấp về các yếu tố cảm quan (độ trong, mùi, vị).
1.2.1.4 Tình hình ô nhiễm Amoni hiện nay.
1.2.1.5 Các phương pháp xử lý Amoni.
* Phương pháp Clo hoá đến điêm đôt biến.
* Phương pháp đuổi khi (Air Stripping).
* Phương pháp Ozon hoá vơi xuc tác Bromua.
* Phương pháp sinh học.
* Phương pháp trao đổi ion.
Nguyễn Văn Thơm 5 Lớp K23-Cao học Hóa Môi Trường
CHƯƠNG 2 – THỰC NGHIỆM
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn.
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu.
Nghiên cứu, chế tạo các vật liệu hấp phụ Asen, Amoni trong nước có hiệu
quả cao trên cơ sở bùn đỏ Tây Nguyên. Khảo sát khả năng hấp phụ Asen,
Amoni của chúng.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu.
- Nghiên cứu thủy phân, ổn định bùn đỏ bằng cách rửa kiềm, sấy, nung.
- Nghiên cứu thủy phân, ổn định bùn đỏ bằng cách trung hòa kiềm, rửa,
nung.
- Nghiên cứu xác định thành phần khoáng học của bùn đỏ sản phẩm sau ổn
định.
- Nghiên cứu hình thái và cấu trúc bề mặt của hai loại vật liệu bùn đỏ đã
được ổn định.
- Nghiên cứu đánh giá khả năng hấp phụ Asen của vật liệu được tạo ra.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ Amoni của vật liệu được tạo ra.
- Xác định phương trình hấp phụ đẳng nhiệt của các ion trên các vật liệu
bùn đỏ được tạo ra.
2.2. Hóa chất và thiết bị dụng cụ.
2.2.1. Hóa chất.
2.2.2. Thiết bị và dụng cụ.
2.3. Phương pháp phân tích Asen và Amoni trong nước.
2.3.1. Phân tích Asen bằng phương pháp thủy ngân bromua.
2.3.2. Phân tích Amoni bằng phương pháp Nessler.
2.4. Chế tạo các loại vật liệu hấp phụ từ bùn đỏ.
Nguyên liệu chế tạo vật liệu hấp phụ là bùn đỏ Tây Nguyên được lấy từ
Tân Rai, Việt Nam có độ kiềm cao pH ≈12.
Nguyễn Văn Thơm 6 Lớp K23-Cao học Hóa Môi Trường
2.4.1. Bùn đỏ trung hòa kiềm (TRMA).
Sử dụng axit HCl 1M để trung hòa bùn đỏ về pH=7, sau đó rửa sạch ion
Cl- bằng nước cất. Bùn sau trung hòa được sấy khô ở 600C rồi nghiền mịn đem
sàng qua sàng rây 0,3mm và đem nung ở các nhiệt độ 1500C, 3500C, 5000C,
6000C, 7000C, 8000C trong 4h. Ta kí hiệu các loại vật liệu thu được sau khi nung