Luận án tiến sĩ: Bùn đỏ Bayer Tây Nguyên xử lý nitrophenol nước thải quốc phòng

NGUYEN VĂN HUONG NGHIÊN CUU TAN DUNG BUN ĐỎ TỪ CÔNG NGHỆ BAYER KHU VUC TÂY NGUYEN DE XỬ LÝ MỘT SO HỢP CHAT NHÓM NITROPHENOL TRONG NƯỚC THAI CÔNG NGHIỆP QUÓC PHÒNG LUẬN ÁN TIEN SĨ KHOA HOC MOI TRƯỜNG NĂM 2021 NGUYEN VĂN HUONG NGHIEN CUU TAN DUNG BUN DO TU CONG NGHE BAYER KHU VUC TAY NGUYEN DE XU LY MOT SO HOP CHAT NHOM NITROPHENOL TRONG NUOC THAI CONG NGHIEP QUOC PHONG Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 9440301.01 LUẬN AN TIEN SĨ KHOA HOC MOI TRƯỜNG NGUOI HUONG DAN KHOA HOC 1. Nguyén Manh Khai 2. Vũ Duc Lợi NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải và PGS.TS Vũ Đức Lợi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực.

Những kết luận khoa học chưa từng được ai công bố trong bat kỳ công trình nào khác. Các kết quả nghiên cứu tham khảo của tác giả khác đã được trích dẫn đầy đủ trong luận án. Hà Nội, ngày 01 tháng 02 năm 2021 Tác giả NCS. Nguyễn Văn Huống LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải, PGS.TS Vũ Đức Lợi những người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Cấp ủy, Thủ trưởng Viện Công nghệ mới, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, các anh chi bạn bẻ đồng nghiệp trong Viện Công nghệ mới, các thành viên trong nhóm nghiên cứu của Viện Hóa học/Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Phong Dao tạo, Ban lãnh dao Khoa, các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường và các Phòng chức năng của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi học tập, hoàn thành các thủ tục cần thiết của một nghiên cứu sinh. Luận án của tôi không thê hoàn thành nếu không nhận được sự giúp đỡ từ đề tài mã số TN3/T29 “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số polycation hữu cơ đến sự phân tán của bùn đỏ nhằm dé xuất giải pháp hạn chế rủi ro va ô nhiễm môi trường từ hoạt động khai tác bauxif” do PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải chủ chì và đề tài mã số 105.02, đề tài TN3/T29 “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép và vật liệu xây dựng không nung từ nguồn thải bùn đỏ trong quá trình sản xuất alumin tại Tây Nguyên” do PGS.TS Vũ Đức Lợi chủ trì và sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài cấp Viện KH-CN quân sự “Nghiên cứu xử lý nước thải diazodinitrophenol bằng giải pháp kết hợp sắt nano hóa trị không và fenton” do NCS chủ trì. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn ở bên tôi, quan tâm, giúp đỡ, động viên khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Hà Nội, ngày O1 tháng 02 năm 2021 Tác giả NCS. Nguyễn Văn Huống Lời cam đoan Lời cảm ơn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ KÝ HIỆU VIET TAT. 143 DANH MỤC HÌNH.- 5£ 2£ 2 ©se©Ss£©Ss£ESsEEseE+sEEssEEstxsetsserssesssrrsee 143 \/9§7. MỤC TIEU CUA LUẬN ÁN.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIEN CUA LUẬN ÁN. NHỮNG DONG GÓP MỚI CUA LUẬN ÁN.---s-cssccsscss 143 CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE BUN ĐỎ. Công nghệ Bayer và sự phát sinh bùn đỏ.

Tình hình khai thác và chế biến quặng bauxit. Một số đặc tính của bùn đỏ.--- ¿2c ©5£2S22EE‡EEtEE2EEEEerkrrkrrrrrrkee 143 1. UNG DUNG BUN ĐỎ. Thu hồi các nguyên tố có giá trị từ bùn đỏ.

Ứng dụng bùn đỏ trong sản xuất vật liệu xây dựng. Ứng dung bùn đỏ trong sản xuất gốm thủy tỉnh. Ứng dụng bùn đỏ trong xử lý môi trường. NITROPHENOL TRONG NƯỚC THAI SAN XUẤT QUOC PHÒNG VÀ THỰC TRẠNG XU LY .-- <5 s£s2©se se sseEssessevssersserssese 143 1.

Nitrophenol trong nước thải sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ, thuốc gợi 1:3. Công nghệ xử lý nitrophenol trong nước thải sản xuất quốc phòng. CÁC PHƯƠNG PHÁP BIEN TÍNH BUN ĐỎ. Biến tính bằng aXi(.

Biến tính bằng nhiỆt.--- 22-5222 E‡2E2EE2EE2212211221221 21122 ee 143 1. Biến tính bằng nhiệt kết hợp axit.-- -- 2-52 x+2x2E2Eerxerxerrerrxee 143 CHƯƠNG 2. ĐÓI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ¬—. DOL TƯỢNG NGHIÊN CUU.

NOI DUNG NGHIÊN CUU CUA LUẬN ÁN. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Chuẩn bị mẫu phân tích. Thí nghiệm biến tính bùn đó.----2- 2£ 2£ £+EE£2EEt2EEtExzzrxrzrxrrseee 143 2.

Nghiên cứu một số đặc tính của vật liệu. Thí nghiệm xử lý TNR, TNP bằng phương pháp hap phụ. Phương pháp thí nghiệm hap phụ DDNP. Phương pháp xử lý số liệu.

Phương pháp xác định nồng độ chất. Nghiên cứu đặc điểm quá trình phân hủy DDNP trong môi trường nước bằng quá trình UV-FentOn.- 2:22 5¿22+222++EE+2EE2EE2EEEEEESEEEExerrrerkree 143 2. MÔ HINH THÍ NGHIEM .-- 2-2 se se ©ss£essessevsserssessesse 143 2. Mô hình thí nghiệm với hệ ƯV-Fenfon.

Mô hình thí nghiệm kết hợp giữa UV-Fenton và bùn đỏ biến tính. MÔ PHONG QUA TRINH HAP PHỤ,. Phương trình đắng nhiệt Langmuir. Phương trình dang nhiệt Freundlich.----:-s¿©z+2s+2cxzz++zsee2 143 CHƯƠNG 3.

KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN. ĐẶC TRƯNG TÍNH CHAT BUN ĐỎ VÀ BUN DO BIEN TÍNH. Thành phan hóa học bùn đỏ. Cau trúc pha, hình thái học và tinh chất phóng xạ của bùn đỏ thô.

Nghiên cứu biến tinh bùn đỏ. Biến tính bùn thải từ hệ thống xử lý nước cấp (từ nguồn nước ngầm). NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ TNP, TNR, DDNP BẰNG BÙN ĐỎ BIEN M0): `. Nghiên cứu khả năng xử lý TNP va TNR bang bùn đỏ biến tính.

Nghiên cứu khả năng xử lý DDNP bằng bùn đỏ biến tính. NGHIÊN CỨU DAC DIEM QUÁ TRÌNH PHAN HUY DDNP TRONG MOI TRƯỜNG NƯỚC BANG HỆ UV-FENTON. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ HzOz/Fe?' đến hiệu quả phân hủy DDNP. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng và pH đến hiệu suất và tốc độ phân hủy của DDNP.

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất và tốc độ phân hủy ni08)9)) 2225. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ DDNP đến hiệu suất và tốc độ phân 00890905. Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ UV đến hiệu suất và tốc độ phân ii/8)9)) 22257. Thử nghiệm với nước thai Nha máy Z121.

Thử nghiệm xử lý DDNP bằng giải pháp kết hợp UV-Fenton và bùn đỏ biến tính đối với nước thải thực tế từ dây chuyén sản xuất tại Nhà máy Z121 ¬ 143 3. TÍNH TOÁN LƯỢNG CHAT HAP PHỤU. Cơ sở thiẾt lẬp. Tính toán đối với dung dịch chứa 01 chất ô nhiễm.

Tính toán lượng chất hấp phụ xử lý nước thải TNP bằng vật liệu RM - 11 3. UNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THAI PHÁT SINH TỪ DAY CHUYEN SAN XUẤT DDNP TẠI NHÀ MAY Z121 .----° se sss©sss©ss143 3. Chất lượng nước thai phát sinh từ dây chuyền sản xuất DDNP. Tiêu chuẩn chất lượng nước đầu vào của hệ thống.

Phương án công nghỆ .-- «t1 n HH ng ng HH Hư 143 3. Kết quả chế tạo và vận hành thử nghiệm hệ thống.-- 143 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, .---- 2-2 s< se ©ss£essersevssersserserssersee 143 1. 143 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BÓ.----5-s5-sccsse 143 TÀI LIEU THAM KHAO .-5- 5° 525252 s2 s2 ESsESseEseEssEssesserserssrssesse 143 1V DANH MỤC CÁC CHỮ KÝ HIỆU VIẾT TẮT AOP: Quá trình oxy hóa nâng cao BODs: Nhu cau oxy sinh hóa BT: Bùn thải từ hệ thống xử lý nước cấp từ nguồn nước ngầm BT-800: Bin thải biến tính ở 800 °C BT- 800 - 2M: Bin thải biến tính ở nhiệt độ 800 °C sau đó biến tính tiếp với HCl 2M COD: Nhu cầu oxy hóa học DDNP: 2-diazo-4,6 dinitrophenol QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp RM: Bùn đỏ thô RM - 200: Bun đỏ biến tính ở 200 °C RM - 400: Bun đỏ biến tính ở 400 °C RM- 600: Bùn đỏ biến tính ở 600 °C RM- 800: Bùn đỏ biến tính ở 800 °C RM — 800 -1M: Bun đỏ biến tính ở nhiệt độ 800 °C sau đó biến tính tiếp với HC] 1M RM - 800 - 2M: Bun đỏ biến tính ở nhiệt độ 800 °C sau đó biến tính tiếp với HCl 2M TSS: Tổng chất rắn lơ lửng NP: nitrophenol TNP: 2,4,6-trinitrophenol TNR: 2,4,6-trinitrorezocxin TNT: 2-metyl-1,3,5-trinitrobenzen TCCNQP: Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng VLN: Vật liệu nỗ BET: Diện tích bề mặt riêng XRD: Giản đồ nhiễu xạ tia X HPLC: Sắc ký lỏng cao áp DANH MỤC BANG Bang 1. Các đặc trưng cơ bản của công nghệ Bayer châu Âu và châu Mỹ.

Thành phần hóa học của bùn đỏ theo phương pháp thải ướt (Công nghệ Bayer 00118) 0015 ÄäÄHBÄäậäÂH). Thành phần hóa học của một số mẫu bùn đỏ. Thành phần bùn đỏ và dung dịch bám theo bùn đỏ của dự án Tân Rai, Lâm Đồng và Dự án Nhân Cơ, Dak Nông .-----+++22EE2vzzer+rrrrrxee 143 Bảng 1. Các phản ứng chủ yếu trong quá trình Fenton.

Thời gian lưu (tr) ứng với đỉnh pic HPLC của các hợp chất NPS. Thành phần hóa học của RM, RM - 800, RM - 2M và RM - 800 - 2M. Cấu trúc pha của các hợp phan trong bùn đỏ khô. Thành phần và cường độ phóng xạ của mẫu bùn đỏ Tân Rai, Lâm Đồng.

Cấu trúc pha của các hợp phan trong bùn đỏ khô và bùn đỏ biến tinh ở các nhiệt độ khác nhau (200 — 800 °C). Cấu trúc pha của các hợp phan bùn đỏ ở các nồng độ axit khác nhau từ 0,05 M— 210. Cấu trúc pha của các hợp phan trong bùn đỏ biến tính ở nhiệt độ 800°C và axit ;oa. Diện tích bề mặt của các mẫu bùn đỏ.-----¿--©2222+++2EEEE22ceerrrrrrrk 143 Bảng 3.

Cấu trúc pha của các hợp phan trong bùn thải biến tính ở nhiệt độ 800°C c8 8;90200 1175. Hàm lượng TNP, TNR trước và sau hấp phụ bằng các loại vật liệu bùn đỏ biến tính trong thời gian 40 phÚ. Hàm lượng TNP, TNR trước và sau hấp phụ bằng các loại vật liệu biến tính từ bùn thải nhà máy nước cấp trong thời gian 40 phút. Hàm lượng TNP va TNR trước và sau xử lý khi thay đồi pH.

Kết quả đăng nhiệt hap phụ TNP trên của vật liệu RM - 800 - 2M. Các thông số trong mô hình hấp phụ dang nhiệt Langmuir và Freundlich của mẫu RM - 800 - 2M. Kết quả dang nhiệt hap phụ TNR của vật liệu RM - 800 - 2M. Các thông số trong mô hình hấp phụ đăng nhiệt Langmuir và Freundlich của mẫu vật liệu RM - 800 - 2M.

Nong độ TNP, TNR và giá trị pH của 2 loại nước thải. Các thông số trong mô hình hap phụ dang nhiệt Langmuir va Freundlich của mẫu vật liệu RM - 800 - 2M. Ảnh hưởng của tỷ lệ HaOz/Fe? đến hiệu suất và tốc độ trung bình phân hủy DDNP trong hệ UV-Fenton (C°ppnp = 370,4 mg/L, pH=3, T=30 °C) .