Luận án TS: Biến tính bùn đỏ Tân Rai làm vật liệu xử lý kim loại nặng, anion

_ DAI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI. TRUONG DAI HOC KHOA HOC TU NHIEN Pham Thi Mai Huong NGHIEN CUU BIEN TINH BUN DO TAN RAI LAM VAT LIEU XU LÝ MOT SO KIM LOẠI NANG VA ANION ĐỘC HAI TRONG MOI TRUONG NUOC LUAN AN TIEN Si HOA HOC Hà Nội - 2017 _ DAI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI. TRUONG DAI HOC KHOA HOC TU NHIEN Pham Thi Mai Huong NGHIEN CUU BIEN TINH BUN DO TAN RAI LAM VAT LIEU XU LY MOT SO KIM LOAI NANG VA ANION DOC HAI TRONG MOI TRUONG NUOC Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 62440120 LUẬN ÁN TIEN SĨ HÓA HOC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Trần Hồng Côn 2.

Trần Thị Dung Hà Nội — 2017 i LOI CAM DOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu cua riêng tôi. Các kêt quả nghiên cứu và sô liệu nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bô trong bât kỳ một công trình nào khác. Hà Nội, ngày.năm 2017 TÁC GIA PHẠM THỊ MAI HƯƠNG il LOI CAM ON Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Tran Hồng Côn, PGS.TS Tran Thị Dung đã tận tình, động viên, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Quang Trung- Trưởng phòng thí nghiệm Hóa môi trường, Khoa Hóa học của Trường Đại Học Khoa học tự nhiên, ĐH Quốc gia Ha Nội đã giúp do và tạo điêu kiện cho tôi thực hiện luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, các anh chị và các thay cô Phòng thí nghiệm Hoa môi trường- Khoa Hóa hoc, Trường Đại Hoc Khoa hoc tự nhiên, ĐH Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đồ cho tôi thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng Tổ chức- Hành chính, Ban chủ nhiệm Khoa và các bạn đồng nghiệp của Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã động viên và tạo mọi điêu kiện động viên tôi trong thời gian thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bố, mẹ, anh, chị, em, chéng,con và các ban bè gan xa đã động viên, giúp dé tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày.năm 2017 PHẠM THỊ MAI HƯƠNG 1H MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LOI CẢM ON MUC LUC.

: l - - - DANH MỤC CÁC KY HIỆU VÀ CHU VIET TAT DANH MỤC CAC BANG 65700755 5. 1 CHƯƠNG 1: TONG QUANN. Nguồn gốc và thành phần CUA DUN GO 07 ‹1. Quá trình sản xuất nhôm từ quặng DOXit oes ess eeseessesseeseessesesseeseeseeeseesees 4 1.

Thành phần của bùn đỏ.- - 2-2 2 SE+SEE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEE2E121E11 711111111. Anh hưởng của bùn đỏ đối với môi trường sinh thái. Một số kết quả nghiên cứu xử lý bùn đỏ wee eececeeccesessecseesessessessesseseseeseesessesseseeaees 10 1. Lưu trữ và xử lý theo cách truyền thống.

Trung hoa DUN 1 aaỪỤ:. Xử ly theo hướng thu hôi các nguyên tố có giá tri từ bùn đỏ. Xử lý bùn đỏ làm vật liệu xây dựng. Chế tạo một số vật liệu Xúc tác.-------- + +¿+++2+++Ek++EEt2EEEEEEEEEESrkrrrkerkesree 14 1.

Khả năng hap phụ của bùn đỏ .---5: 22 55222S2EE‡EEE2EE2EEEEEEEEEEEkrrrkerkrsree l5 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU VA THỰC NGHIỆM. Ché cach giAả. Nguyên liệu, hóa chất và dụng CU .---¿- 2 ¿+ +E+SE+EE+EEEEEEEEEeEEerkerkerkrreee 28 2. Xử lý kiềm dư trong bùn đỏ .- 2-2222 SEEE‡2E2EE2EEEEE2E2E12E121 21121121 re,28 2.

Mẫu vật liệu tách loại triệt để nhôm.--- 2+t+tSEESE+ESEEEE+ESEEEESESEEEESEvErerrrrrrx 29 2. Tông hợp zeolit trên nền bùn đó.-- 2-2 2 £+E£EE£EE£EE£EE£EEEEEEEeEEeEEerkrrxrreee 30 2. Các phương pháp phân tích đặc trưng của vật liệu. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR).

Phương pháp nhiễu xạ tia XX. + 25-52 SS2SE2E22E2EE2EEE2EEE1212121 2121221. Phương pháp tán xạ năng lượng EDX. Phương pháp phân tích nhiệt (DTA/TGA).

Phương pháp xác định điểm điện tích không của vật liệu. Các phương pháp phân tích định lượng. Phân tích thành phan các mẫu vật liệu bằng phương pháp hóa học. Phương pháp phân tích quang phô hap thụ nguyên tử (AAS).

Phương pháp phân tích quang phô hap thụ phân tử UV-VIS. Phương pháp nghiên cứu khả năng hap phụ của vật liệu. Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ các ion Pb(I), NH¿”, As(V), NÑOz-. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kha năng hap phụ của vật liệu.

Mô hình dang nhiệt hấp phụ.--- -- 2 2 £+E£+EE+EE£EE2EE2EEEEEEEEEEEEEErrkrrkrres 39 2. Động hoc quá trình hấp phụ .----- 2-2 5£ £+E+E£EE£EE+EE+EEEEEEEEEEeEEerkerkerkrreee 41 2. Nghiên cứu khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu biến tinh từ bun đỏ. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng vật liệu sau khi hấp phụ.

Thử nghiệm khả năng hấp phụ của vật liệu trên mẫu thật .----5-s+s+xss¿ 42 Chương 3: KET QUÁ VA BAN LUẬN .-- 2s es©css+vssersserssersserssersserssersssrse 46 3. Thành phan và đặc trưng của bùn đỏ thô Tân Rai. Thành phan hóa học của bùn đỏ thÔ.---2-- 2 2 s+E£+E£2EE+EE+EEtEE+zEE+rxerxeres 46 3. Đặc trưng của bùn đỏ thé.

Đặc trưng và tính chất hấp phụ của vật liệu bùn đỏ sau khi xử lý loại kiềm dư băng axit hoặc rửa băng nước đến pH 7.--- + + +E+Sk+E++E++EE£EEEEEeEEerEerkrrkrreee 50 3. Đặc trưng và tinh chất của vật liệu. Kha năng hap phụ của vật liệu RMA và RMW. Các yêu tố ảnh hưởng đến khả năng hap phụ của vật liệu RMA và RMW.

Mô hình đăng nhiệt hap phụ đối với vật liệu RIMW. Đặc trưng và tinh chat hap phụ của vật liệu bùn đỏ sau khi tách loại nhôm (RM- 0. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH va thời gian hòa tách Al. Đặc trưng của vật liệu RÌM-EG.-- cv HH HH ng ng 75 3.Kha năng hap phụ của vật liệu RM-Fe đối với các cation và anion.

Mô hình đăng nhiệt hap phụ đối với vat liệu RMM-Fe. Dac trung va tinh chat hap phụ của vật liệu zeolit tổng hợp trực tiếp trên nền bùn ¡0011. Đặc trưng của vật liệu tổng hợpp. Kha năng hap phụ của vật liệu đối với các cation và anion.

Khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu biến tinh từ bùn đỏ Tân Rai. Nghiên cứu tái sử dụng một số vật liệu hap phụ biến tính từ bùn đỏ. Một số kết quả thử nghiệm khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính trên mẫu NUOC 6 MAIEM 0000070757. Tổng hợp kết quả nghiên cứu kha năng hap phụ của các vật liệu biến tinh từ bùn đó đối với các ion khảo sát.,ÔÔÔ,ÔỎ 119 NHUNG DIEM MỚI CUA LUẬN ÁN DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CUA TÁC GIÁ LIÊN QUAN DEN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC VI DANH MỤC CAC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIET TAT HDPE: Bạt chống thấm (High density Polyethylen) SBU: đơn vi cau trúc thứ cấp của zeolit IR: Phổ hồng ngoại (Infrared spectroscopy) DTA: Phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis) TGA: Phan tich nhiét trong luong (Thermal gravemic analysis) SEM: Hiên vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) TEM: Hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy) BET: phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng (Brunauer Emmertt Teller) pH;¿.

: điện tích điểm không (Point of zero Charge) XRF: Phổ huỳnh quang tia X ( X-Ray Fluorescence) XRD: Phổ nhiễu xa tia X (X-Ray diffraction) EDX: Energy-dispersive X —Ray spectroscopy UV-VIS: Phé hap thụ phân tử (Ultra violet- Visible) AAS: Phé hap thu nguyén tir (Atomic Absorption Spectrophotometer) HVG: Kỹ thuật hidrua hóa (Hidride vapor generator) GFA: Lò graphit trong phương pháp phô nguyên tử (Graphite furnace AAS) RM: bùn đỏ thô RMW: bùn đỏ rửa nước RMA: bùn đỏ trung hòa bằng axit RM-Fe: bùn đỏ đã tách loại nhôm RM ZeO-Si: Vật liệu dang zeolit tổng hợp từ bùn đỏ được thêm silic RM ZeO-Si/AI: Vật liệu dạng zeolit tổng hợp từ bùn đỏ được thêm đồng thời silic và nhôm EDTA: Axit etylen diamin tetra axetic SAHS: Muối natri nhôm siliacat (Sodium aluminum silicat hydrate) ALCOA: Tập đoàn alumin- nhôm của Autralia SMEWW: Phương pháp tiêu chuẩn phân tích kiểm tra chất lượng nước và nước thải (Standard Methods for Examination of Water and Wastewater) vii DANH MUC CAC BANG Bang 1. Chế độ nấu bôxit theo quy trình Bayet. Thanh phan bùn đỏ tai nhà máy hóa chất Tân Bình, thành phố Hồ Chí Minh. Thành phần nguyên tô của bùn đỏ Bảo Lộc (Phương pháp phổ huỳnh quang tia X- 90 —.

Thành phần khoáng của bùn đỏ theo quá trình thủy phân khác nhau. Địa điểm và thời gian lây mẫu nước ngầm .-----¿2+z++2zx+zr+ 43 Bảng 2. Địa điểm và thời gian lấy mẫu nước thải. Thành phan của bùn đỏ thô RM theo phương pháp phân tích hóa học và phố 00/0911 90T.

Kết quả xác định pH;z‹ của bùn đỏ thô. Kết quả phân tích thành phần bùn đỏ Tân Rai sau khi trung hòa và rửa kiềm băng phương pháp hóa hỌc. Dạng tinh thể tồn tai của oxit/hidroxit kim loại trong mau bùn đỏ biến tinh RMA, RMW ở các nhiệt độ và bùn đỏ thô (RM) .- c2 St sxrrererrrererres 54 Bang 3. Thành phần oxit/hidroxit kim loại và diện tích bề mặt riêng của vật liệu.

Kết quả xác định pH;„„ của vật liệu RMW và RMA. Kết quả khảo sát hap phụ sơ bộ As(V) trên vật liệu RMW và RMA. Kết quả khảo sát hấp phụ sơ bộ Pb(II) trên vật liệu RMW và RMA. Kết quả khảo sát hap phụ sơ bộ NH,’ trên vật liệu RMW và RMA.

Két quả khảo sat hấp phụ sơ bộ NO; trên vật liệu RMW và RMA.Thông số mô hình đăng nhiệt Langmuir, Freundlich hap phụ As(V) của bùn đỏ rửa nước nung ở 350°C (RMW 350), bùn đỏ thô và bùn đỏ thô nung ở 350°C.Thông số mô hình đăng nhiệt Langmuir, Freundlich hap phụ Pb(II) của bùn đỏ rửa nước nung ở 250°C (RMW 250), bùn đỏ thô và bùn đỏ thô nung ở 250°C.Thông số mô hình đăng nhiệt Langmuir, Freundlich hap phy NH," của bùn đỏ rửa nước nung ở 350°C (RMW 350), bùn đỏ thô và bùn đỏ thô nung ở 350°C .Thông số mô hình đăng nhiệt Langmuir, Freundlich hap phụ NO, của bùn đỏ rửa nước nung ở 350°C (RMW 350), bùn đỏ thô và bùn đỏ thô nung ở 350°C. Kết quả khảo sát nồng độ NaOH và thời gian hòa tach AI. Thanh phan hóa học của một số oxit của vật liệu RM-Ee. Dạng tồn tại của oxit/hidroxit sắt và nhôm trong mẫu bùn đỏ thô RM và các mẫu bùn đỏ biến tính.---2--22¿+2E++++22EE+2+2EEE1112222111222211122711112271112 27711 ceEr.

Diện tích bề mặt riêng của mẫu bùn đỏ thô (RM) và các mẫu bùn đỏ RM- Fe biến tính oo. Kết qua khảo sát sơ bộ khả năng hap phụ As(V), Pb(II), NO2, NH,* trên CAC Vat TEU RM-Fe TT. Thông số mô hình dang nhiệt hap phụ Langmuir, Freundlich của bùn đỏ tách loại nhôm RM-EE€.-- --- C22122 E21 21 51211 1E 3 51 1101 11 11 101 g1 1T HH TH TH TH Hnưệt 87 Bang 3. Kết qua XRD của các mẫu zeolit biến tinh từ bùn đỏ.

Thanh phần nguyên tố của vật liệu RM ZeO-Si, RM ZeO-Si/AI. Các tham số của phương trình động học bậc 2 biểu kiến hap phụ As(V) trên vật liệu RM ZeO-Si, RM ZeO-S1/AÌL.