Download luận văn thạc sĩ ngành hóa môi trường với đề tài: Nghiên cứu biến tính laterit làm vật liệu hấp phụ xử lý ion photphat trong môi trường nước

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Mai Thị Thúy
NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH LATERIT
LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ ION
PHOTPHAT TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2016

2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Mai Thị Thúy
NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH LATERIT
LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ XỬ LÝ ION
PHOTPHAT TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC
Chuyên ngành: Hóa Môi Trƣờng
Mã số: 60440120
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHƢƠNG THẢO
Hà Nội - 2016

3. LỜ I CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, em đã hoàn thành luận văn của mình
với đề tài: “Nghiên cƣ́ u bi ến tính laterit làm vật liệu hấp phụ xử lý ion photphat
trong môi trƣờng nƣớc”. Để hoàn thành bản luận văn này, ngoài sự nỗ lực tìm tòi,
nghiên cứu của bản thân, phần lớn em nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô
trong khoa Hóa Học - Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự nhiên - Đa ̣i Học Quốc Gia Hà
Nội.
Với lòng biết ơn sâu sắc , em xin gƣ̉ i lời cảm ơn chân thành tới cô giáo TS .
Phƣơng Thảo đã giao đề tài và nhiê ̣t tình giúp đỡ , cho em nhƣ̃ng kiến thƣ́ c quý báu
trong quá trình thƣ̣c hiê ̣n luâ ̣n văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy , cô trong phòng thí nghiê ̣m Hóa Môi
Trƣờng đã tâ ̣n tình chỉ bảo và hƣớng dẫn em trong suốt thời gian làm việc tại phòng thí
nghiê ̣m.
Em xin cảm ơn các phòng thí nghiê ̣m trong Khoa Hóa Học - Trƣờng Đa ̣i Học
Khoa Học Tƣ̣ Nhiên đã ta ̣o điều kiê ̣n giúp đỡ em trong quá trình làm thƣ̣c nghiê ̣m.
Xin chân thành cảm ơn các b ạn học viên , sinh viên làm viê ̣c trong phòng thí
nghiê ̣m Hóa Môi Trƣờng đã giúp đỡ tôi trong quá trình tìm tài liê ̣u và làm thƣ̣c
nghiê ̣m.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Học viên
Mai Thị Thúy

4. Luận văn thạc sĩ
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................ 2
1.1. Ô nhiễm Photphat và các phƣơng pháp xử lý Photphat ............................2
1.1.1. Hóa học môi trƣờng của Photphat...........................................................2
1.1.2. Một số nguồn gây ô nhiễm photphat.......................................................5
1.1.3. Tác hại của photphat................................................................................6
1.1.4. Xử lý ô nhiễm photphat...........................................................................7
1.2. Laterit............................................................................................................10
1.2.1. Giới thiệu về laterit................................................................................10
1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của laterit ........................................12
1.3. Vật liệu hấp phụ biến tính bằng hỗn hợp kim loại ...................................14
CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM ....................................................................... 17
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn........................................17
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................17
2.1.2. Nội dung nghiên cứu..............................................................................17
2.2. Hóa chất và dụng cụ....................................................................................17
2.2.1. Dụng cụ .................................................................................................17
2.2.2. Hóa chất và vật liệu ...............................................................................17
2.3. Phƣơng pháp phân tích sử dụng trong thực nghiệm................................20
2.3.1. Phƣơng pháp xác định PO4
3-
...................................................................20
2.4. Xác định giá trị pH trung hòa điện của vật liệu........................................21
2.5. Xác định thành phần của vật liệu bằng phƣơng pháp tán xạ năng lƣợng
EDX ......................................................................................................................22
2.6. Phƣơng pháp khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu ............................24
2.6.1. Phƣơng pháp xác định thời gian cân bằng hấp phụ ................................24
2.6.2. Xây dựng mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Frendlich............25

5. Luận văn thạc sĩ
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................... 29
3.1. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ Photphat của Laterit thô ...............29
3.1.1. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ Photphat .....................................29
3.1.2. Khảo sát tải trọng hấp phụ Photphat cực đại của Laterit thô ................30
3.2. Kết quả nghiên cứu điều kiện biến tính nhằm nâng cao tải trọng hấp phụ
Photphat của Laterit thô ....................................................................................32
3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng Al-Mg ngâm tẩm .........................32
3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ nung .................................................33
3.3. Xác định pH trung hòa điện của vật liệu Laterit biến tính......................35
3.4. Kết quả xác định thành phần theo phƣơng pháp EDX............................36
3.5. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ PO4
3-
của vật liệu biến tính.............37
3.5.1. Khảo sát ảnh hƣởng pH của vật liệu biến tính........................................37
3.5.2. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu biến tính..............38
3.5.3. Khảo sát tải trọng hấp phụ PO4
3-
cực đại của vật liệu biến tính .............40
3.6. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của ion cạnh tranh đến quá trình hấp phụ
Photphat...............................................................................................................42
3.6.1. Ảnh hƣởng của ion HCO3
-
.....................................................................42
3.6.2. Ảnh hƣởng của ion SO4
2-
.......................................................................43
3.6.3. Ảnh hƣởng của ion F-
............................................................................45
3.6.4. Ảnh hƣởng của ion Cl-
...........................................................................46
3.6.5. Ảnh hƣởng của ion AsO4
3-
......................................................................47
KẾT LUẬN......................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 50

6. Luận văn thạc sĩ
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tích số tan của một số hợp chất photphat với canxi, sắt, nhôm ở 25o
C[9] ....8
Bảng 2.1. Mối quan hệ giữa nồng độ photphat và độ hấp thụ quang Abs.....................21
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ PO4
3-
....................................29
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát tải trọng hấp phụ Photphat cực đại của Laterit thô..........30
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Al- Mg ngâm tẩm tới khả năng
hấp phụ PO4
3-
................................................................................................................32
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung tới khả năng hấp phụ của vật
liệu với PO4
3-
..................................................................................................................34
Bảng 3.5. Kết quả xác định pHpzc của vật liệu...............................................................35
Bảng 3.6. Kết quả thành phần nguyên tố của laterit sau biến tính................................37
Bảng 3. 7. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ PO4
3-
....................37
Bảng 3. 8. Kết quả khảo sát thời gian hấp phụ PO4
3-
đạt cân bằng của vật liệu sau biến
tính..................................................................................................................................39
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát tải trọng cực đại của vật liệu biến tính với PO4
3-
..............40
Bảng 3.10. Kết quả ảnh hưởng của ion HCO3
-
..............................................................42
Bảng 3.11. Kết quả ảnh hưởng của ion SO4
2-
................................................................44
Bảng 3.12. Kết quả ảnh hưởng của ion F-
.....................................................................45
Bảng 3.13. Kết quả ảnh hưởng của ion Cl-
....................................................................46
Bảng 3.14. Kết quả ảnh hưởng của ion AsO4
3-
..............................................................48

7. Luận văn thạc sĩ
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Chu trình photphat trong đất. .........................................................................3
Hình 1. 2. Chu trình photphat trong nước. ......................................................................5
Hình 1. 3. Sơ đồ quá trình laterit hóa............................................................................11
Hình 2. 1. Sơ đồ mang đồng thời Mg và Al lên laterit [8].............................................19
Hình 2. 2. Đồ thị đường chuẩn phân tích photphat. ......................................................21
Hình 2. 3. Đồ thị xác định pHpzc của vật liệu.................................................................22
Hình 2. 4. Nguyên lý của phép phân tích EDX ..............................................................24
Hình 2. 5. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir...........................................................26
Hình 2. 6. Đồ thị dạng tuyến tính của phương trình Langmuir.....................................26
Hình 2. 7. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich.........................................................27
Hình 2. 8. Đồ thị dạng tuyến tính của phương trình Freundlich...................................28
Hình 3. 1. Kết quả khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ PO4
3-
....................................29
Hình 3. 2. Phương trình tuyến tính Langmuir mô tả quá trình hấp phụ PO4
3-
của vật
liệu Laterit thô................................................................................................................31
Hình 3. 3. Phương trình tuyến tính Freundlich mô tả quá trình hấp phụ PO4
3-
của vật
liệu Laterit thô................................................................................................................31
Hình 3. 4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Al-Mg ngâm tẩm.................................33
Hình 3. 5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến khả năng hấp phụ PO4
3-
..........34
Hình 3. 6. Đồ thị xác định pHpzc của vật liệu biến tính..................................................36
Hình 3. 7. Phổ EDX của laterit sau biến tính ................................................................36
Hình 3. 8. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ PO4
3-
....................38
Hình 3. 9. Kết quả khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ PO4
3-
..............................39
Hình 3. 10. Đường tuyến tính Langmuir của vật liệu biến tính đối với PO4
3-
...............41
Hình 3. 11. Đường tuyến tính Freundlich của vật liệu biến tính đối với PO4
3-
.............41
Hình 3. 12.Kết quả ảnh hưởng của ion HCO3
-
..............................................................43
Hình 3. 13. Kết quả ảnh hưởng của ion SO4
2-
................................................................44
Hình 3. 14. Kết quả ảnh hưởng của ion F-
.....................................................................45

8. Luận văn thạc sĩ
Hình 3. 15. Kết quả ảnh hưởng của ion Cl-
...................................................................47
Hình 3. 16. Kết quả ảnh hưởng của ion AsO4
3-
..............................................................48

9. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 1 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc đang là một vấn đề đƣợc toàn xã hội
quan tâm. Vấn đề này ngày càng trầm trọng đe dọa sự phát triển kinh tế xã hội bền
vững, sự tồn tại và phát triển của các thế hệ hiện tại và tƣơng lai. Việt Nam chúng ta đã
và đang coi trọng đến vấn đề xử lý môi trƣờng, giảm thiểu tác hại của ô nhiễm môi
trƣờng nói chung và môi trƣờng nƣớc nói riêng.
Ở nƣớc ta, hàng năm sản xuất hàng triệu tấn phân lân từ các nhà máy lớn nhƣ
Supephotphat Lâm Thao, Long Thành, Đồng Nai, Văn Điển….Trong nguyên liệu sản
xuất phân lân có chứa hàm lƣợng lớn Photphat, khi bón nhiều phân lân cho đất hàm
lƣợng này sẽ tồn tại trong đất khoảng 50-60%, làm ô nhiễm đất, theo nƣớc mƣa, tiếp
tục làm ô nhiễm nguồn nƣớc. Trong các chất thải của các nhà máy sản xuất phân lân
cũng chứa hàm lƣợng lớn Photphat. Lƣợng nƣớc thải này ít hoặc không đƣợc xử lý
trƣớc khi thải ra ngoài môi trƣờng, gây ô nhiễm nguồn nƣớc. Hàm lƣợng Photphat
trong nƣớc thải ra môi trƣờng vƣợt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép ảnh hƣởng đến sức
khỏe của con ngƣời, môi trƣờng sống của các loài thủy sinh cũng nhƣ động thực vật.
Việc xử lý các nguồn nƣớc thải có chứa Photphat đã đặt ra và thực hiện từ lâu
nhƣng trên thực tế chƣa đƣợc thực hiện triệt để đối với các cơ sở sản xuất có nguồn
nƣớc thải Photphat cao.
Laterit từ lâu đã đƣợc sử dụng để làm sạch nƣớc. Tuy nhiên, tải trọng hấp phụ
của laterit thô hấp phụ Photphat thấp. Vì vậy chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu đề tài:
“Nghiên cứu biến tính Laterit làm vật liệu hấp phụ xử lý ion Photphat trong môi
trƣờng nƣớc.” với mong muốn tìm hiểu và tìm kiếm đƣợc vật liệu mới để hấp phụ,
loại bỏ tốt Photphat, làm giảm tình trạng ô nhiễm môi trƣờng đang đe dọa lên cuộc
sống của con ngƣời

10. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 2 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Ô nhiễm Photphat và các phƣơng pháp xử lý Photphat
1.1.1. Hóa học môi trường của Photphat
Photphat là muối của axit photphoric (H3PO4): Có một muối trung hòa và hai
muối axit.
H3PO4 = H+
+ H2PO4
-
k = 7,5 . 10-3
H2PO4
-
= H+
+ HPO4
2-
k2 = 6,2 . 10-8
HPO4
2-
= H+
+ PO4
3-
k3 = 2,14 . 10-13
 Tính chất vật lý: các muối đihiđrophotphat đều tan trong nƣớc, các muối
hidrophotphat và photphat trung hòa chỉ có muối K, Na, NH4 là dễ tan còn của các kim
loại khác không tan hoặc ít tan trong nƣớc.
 Tính chất hóa học: muối photphat tham gia các phản ứng thủy phân, các phản
ứng trung hòa,...
 Trong môi trƣờng đất photphat tồn tại trong các muối của Ca, Fe, Al,…
Trong các mỏ quặng muối photphat có khả năng lƣu động chậm trong đất. Mặc dù
photphat đƣợc coi là cố định cao trong đất nhƣng nếu khả năng hấp thụ photphat của
đất bị vƣợt quá thì photphat sẽ nhanh chóng chuyển xuống lớp đất sâu hơn và tập trung
vào dòng chảy lớp dƣới mặt đất. Mức độ và tốc độ di chuyển phụ thuộc vào khả năng
phát sinh tự nhiên của photphat trong đất. Trong môi trƣờng nƣớc photphat tồn tại ở
các dạng: H2PO4
-
, HPO4
2-
, PO4
3-
, dạng polymetaphotphat nhƣ: (NaPO3)6 và photpho
hữu cơ. Trong môi trƣờng không khí photphat tồn tại trên bề mặt hạt lơ lửng, dạng ion,
trong các hạt bụi, các son khí,…
 Trong trầm tích, photphat tồn tại trong các loại khoáng quặng trong đất, trầm
tích. Ở Việt Nam photphat tự nhiên đƣợc khai thác từ canxi photphat, đƣợc chia thành
hai nhóm:
 Nhóm apatit: là photphat biến chất, kết tinh thành những vi tinh thể apatit, có độ
cứng cao. Hàm lƣợng P2O5 thay đổi trong quặng từ 15% đến 36%. Quặng loại một

11. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 3 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
chứa 34-36% có thể xuất khẩu hoặc chế biến thành supephotphat, các loại quặng khác
cần làm giầu trƣớc khi chế biến. Quặng apatit tập trung ở mỏ apatit Lào Cai.
 Nhóm photphorit thƣờng gồm những kết hạch canxi photphat vô định hình,
chứa sắt, nhôm với hàm lƣợng thƣờng thấp từ 5- 34%, dễ hòa tan trong axit yếu. Vì
vậy khi xay nhỏ có thể làm phân bón trực tiếp. Thƣờng gặp trong các núi đá vôi ở Vĩnh
Thịnh (Lạng Sơn), Nam Phát, Yên Sơn, Thƣợng Hòa (Quảng Nam), Kiên Lƣơng (Kiên
Giang). Ngoài ra còn gặp dƣới dạng phân chim ở Hoàng Sa.
Từ 1968 đến nay, tất cả các loại quặng photphat thiên nhiên đều có thể sử dụng
trực tiếp và tận dụng để chế biến làm phân bón. Chỉ có loại quặng 30-35% dùng để
xuất khẩu.
Chu trình photphat trong đất.
Hình 1. 1. Chu trình photphat trong đất.
Vòng tuần hoàn bắt đầu từ photphat vô cơ (HxPO4
3-x
) tạo thành chất dinh dƣỡng
cho vi khuẩn tồn tại và phát triển, một phần photphat vô cơ cung cấp cho nguyên sinh

12. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 4 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
vật, một phần photphat không tan lắng cặn không hoạt tính. Nguyên sinh vật một phần
quay trở lại photphat vô cơ, một phần làm lân hữu cơ và một phần làm dinh dƣỡng cho
nguyên sinh động vật. Nguyên sinh động vật làm thức ăn cho động vật ăn thịt và một
phần chết đi tạo chất hữu cơ. Động vật ăn thịt thải ra phân, hoặc chết đi, tạo các hợp
chất hòa tan, dạng keo có chứa photphat quay trở lại chu trình, phần hữu cơ còn lại
lắng cặn không hoạt tính.
 Nguồn photphat trong môi trƣờng sinh thái đất có thể từ xác, bã hữu cơ và vật
chất không hữu cơ nhƣ phân bón, thuốc trừ sâu, muối apatit.
 Một phần photphat bị giữ lại bởi Ca3(PO4)3, AlPO4 và FePO4 trong môi trƣờng
đất. Một phần photphat phân hủy thành các ion HPO4
2-
, H2PO4
-
, PO4
3-
đƣợc hấp thụ
vào rễ thực vật và vi sinh vật. Để rồi chúng tạo ra các axit amin chứa photphat và các
enzyme photphat, chuyển liên kết cao năng thành năng lƣợng cho cơ thể. ATP thành
ADP và giải phóng năng lƣợng. Photpho tích lũy trong quả hạt rất cao và là nguyên tố
không thể thiếu của thực vật. Khi động vật ăn thực vật, photphat biến thành chất liệu
của xƣơng và của các liên kết enzyme. Động vật, thực vật và con ngƣời chết đi thì
photphat trong cơ thể biến thành photphat trong môi trƣờng sinh thái đất.
 Một phần photphat đi vào nƣớc và đại dƣơng. Ở đây chúng làm thức ăn cho
động vật phù du. Cá tôm ăn động vật phù du, ngƣời ăn cá tôm thì photphat đi vào cơ
thể ngƣời và cuối cùng ngƣời chết thì photphat trả lại cho môi trƣờng sinh thái đất.
 Một phần nhỏ photphat nằm trong trầm tích dƣới đáy biển và một phần nhỏ
nhờ thực vật rừng tiêu thụ rồi trả lại cho đất.
 Vòng tuần hoàn của photphat trong nước.

13. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 5 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
Hình 1. 2. Chu trình photphat trong nước.
1.1.2. Một số nguồn gây ô nhiễm photphat
Photphat tồn tại trong nƣớc là do sự phát tán từ các nguồn nhân tạo là chủ yếu
nhƣ: Phân bón vô cơ, hợp chất hữu cơ của thuốc trừ sâu, polyphotphat từ nguồn chất
tẩy rửa (chất khử cứng). Ngoài ra nó còn là thành phần của các chất kìm hãm ăn mòn,
phụ gia trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm. Nƣớc thải dân dụng (bể phốt), nƣớc
thải nông nghiệp, công nghiệp cũng là nguồn chính nhiễm photphat. Một nguồn
photphat khác là quá trình rửa trôi photphat dƣ thừa của các vùng đất canh tác và sa
lắng từ khí quyển.
+ Các nguồn thải từ hệ thống cống rãnh trong các khu thị trấn, thành phố, các khu công
nghiệp. Nguồn thải này phụ thuộc rất nhiều vào mức sống của dân số và tiêu chuẩn vệ
sinh trong khu vực;
+ Nƣớc thải từ các vùng canh tác, chăn nuôi, phân súc vật thối rữa…;
+ Nƣớc thải từ các khu vực sản xuất công nghiệp, chế biến các sản phẩm nông nghiệp
và khu vực sản xuất nông nghiệp…

14. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 6 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
Muối photphat vô cơ đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp bao
gồm: sản phẩm làm sạch, kem đánh răng, bật lửa, công nghiệp dệt may, xử lý nƣớc và
phân bón [5].
1.1.3. Tác hại của photphat
Trong môi trƣờng nƣớc, P tồn tại ở các dạng: H2PO4
-
, HPO4
2-
, PO4
3-
, dạng
polymetaphotphat nhƣ: Na(PO3)6 và photphat hữu cơ. Muối photphat vô cơ đƣợc sử
dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp bao gồm: sản phẩm làm sạch, kem đánh
răng, bật lửa, công nghiệp dệt may, xử lý nƣớc và phân bón.
Khi lƣợng photphat có trong đất quá nhiều, các ion photphat sẽ kết hợp với các
kim loại trong đất nhƣ nhôm (Al3+
), sắt (Fe3+
, Fe2+
)…dẫn đến chai cứng đất, tiêu diệt
một số sinh vật có lợi, không tốt cho cây trồng phát triển.
Trong môi trƣờng nƣớc, khi lƣợng photphat quá dƣ sẽ gây nên hiện tƣợng phú
dƣỡng. Trong môi trƣờng tự nhiên, quá trình trao đổi, hòa tan photphat từ dạng kết tủa
hoặc phức bền diễn ra từ từ, quá trình tiêu thụ photphat diễn ra cân bằng tạo ra sự phát
triển ổn định cho hệ sinh vật. Tuy nhiên khi lƣợng photphat quá dƣ do nƣớc thải mang
đến gây hiện tƣợng phú dƣỡng ở các lƣu vực.
Phú dƣỡng là hiện tƣợng phát triển ồ ạt, mạnh mẽ của các loài sinh vật thủy
sinh nhƣ rong, bèo, tảo…Sự phát triển quá mạnh mẽ sẽ gây nên sự thay đổi hệ sinh thái
và điều kiện môi trƣờng. Với mật độ dày đặc, chúng ngăn cản ánh sáng đi sâu vào lòng
nƣớc. Khi chết đi quá trình phân hủy xác của chúng cần một lƣợng oxi lớn, làm cạn
kiệt oxi trong nƣớc, làm tăng các chất ô nhiễm trong nƣớc, do các sản phẩm phân hủy
không hoàn toàn. Các xác chết cùng sản phẩm phân hủy tạo nên lớp bùn dày ở đáy hồ.
Cứ nhƣ vậy, sau một thời gian, quá trình phân hủy hiếu khí chuyển thành phân hủy
yếm khí tạo ra nhiều sản phẩm có tính khử, càng làm ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, tạo ra
các khí độc, các khí có mùi khó chịu. Hậu quả làm sinh vật sống trong nƣớc bị chết, ở
mức độ nhẹ hơn, đối với các lƣu vực có dòng chảy, hiện tƣợng phú dƣỡng có thể làm

15. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 7 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
nghẽn dòng chảy do sự phát triển của bèo, làm nông các lƣu vực do bùn tạo thành quá
dày và là môi trƣờng sống của các vi sinh vật có hại…
Đối với con ngƣời, nhiều nghiên cứu cho thấy sự hấp thụ nhiều chất photphat vô cơ có
thể kích thích các khối u ác tính ở phổi, việc loại bỏ các thực phẩm chứa phốt photphat
nhân tạo sẽ có thể là yếu tố then chốt trong điều trị ung thƣ phổi cũng nhƣ ngăn ngừa
căn bệnh này. Trong khi đó, photphat ngày càng đƣợc sử dụng nhiều trong chế biến
thực phẩm với vai trò làm tăng lƣợng canxi và sắt, cũng nhƣ giữ nƣớc, giúp thực phẩm
không bị khô. Ngoài ra, Photphat hữu cơ (organiphosphat) tồn tại ở các chất parathion,
diazinon và malathion đều là những chất gây ức chế các cholinesteraza (đặc biệt là
acetycholinesterase). Các cholinesrerase là những enzyme chịu trách nhiệm cho sự tạo
thành chất truyền dẫn thần kinh acetucholine. Không tạo đƣợc acetycholine để đƣa vào
các khớp thần kinh CNS và vào các khớp nối thần khinh cơ (myoneural junction) sẽ
dẫn đến kết quả là lặp lại liên tục sự truyền và có thể dấn đễn sự tê liệt. Ở ngƣời, sự hấp
thụ xảy ra qua đƣờng da, hệ hô hấp hay hệ tiêu hóa. Khi phân bố, các photphat hữu cơ
đi qua hàng rào máu-não (blood-brain barire) để gây sự nhiễm độc CNS. Độc chất sẽ
trải qua các chuyển hóa sinh học pha I và pha II ở gan sau đó đào thải. Vì là những chất
độc thần kinh, các photphat hữu cơ gây ảnh hƣởng đến phần lớn các cơ quan. Đó là
đƣờng ruột, dạ dày (buồn nôn, nôn mửa), hệ hô hấp (tiết nhiều dịch ở phế nang), hệ
thống tim mạch (giảmtăng nhịp tim hoặc huyết áp), cơ vân (yếu lả, tê liệt) và CNS (rối
loạn tâm thần, mệt mỏi) [9].
1.1.4. Xử lý ô nhiễm photphat
Biện pháp hiệu quả nhất hiện nay để loại bỏ photphat là tạo ra muối photphat ít
tan với sắt, nhôm, canxi và phƣơng pháp sinh học. Trong một số trƣờng hợp có thể sử
dụng phƣơng pháp hấp phụ và trao đổi ion.
1.1.4.1. Kết tủa photphat
Kết tủa photphat (đơn và một phần loại trùng ngƣng) với các ion nhôm, sắt,
canxi tạo ra các muối tƣơng ứng có độ tan thấp và tách chúng ra dƣới dạng chất rắn.

16. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 8 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
Đặc trƣng quan trọng nhất của một quá trình kết tủa là tích số tan. Tích số tan
của một chất càng nhỏ thì hiệu quả của phƣơng pháp càng cao. Trong bảng 1.1 ghi giá
trị tích số tan của một số hợp chất liên quan trong quá trình xử lý photphat bằng
phƣơng pháp kết tủa với muối, nhôm, sắt và canxi (vôi).
Bảng 1.1. Tích số tan của một số hợp chất photphat với canxi, sắt, nhôm ở 25o
C[9]
Hệ T (tích số tan)
Fe.PO4.2H2O Fe3+
+ PO4
3-
+ 2H2O 10-23
AlPO4.2H2O Al3+
+ PO4
3-
+ 2H2O 10-21
CaHPO4 Ca2+
+ HPO4
2-
10-6,6
Ca4H(PO4)3 4Ca2+
+ 3PO4
3-
+ H+
10-46,9
Ca10(PO4)6(OH)2 10Ca2+
+ 6PO4
3-
+ 2OH-
(hydroxylapatit) 10-114
Ca10(PO4)6F2 10Ca2+
+ 6PO4
3-
+ 2F-
(apatit) 10-118
CaHAl(PO4)2 Ca2+
+ Al3+
+ H+
+ 2 PO4
3-
10-39
CaCO3 Ca2+
+ CO3
2-
10-8,3
CaF2 Ca2+
+ 2F-
10-10,4
MgNH4PO4 Mg2+
+ NH4
+
+ PO4
3-
(struvit) 10-12,6
Fe(OH)3 Fe3+
+ 3OH-
10-36
Al(OH)3 Al3+
+ 3OH-
10-32
Từ bảng 1.1 có một số nhận xét sau:
 Cả 3 loại ion (Ca2+
, Al3+
, Fe3+
) đều tạo ra các hợp chất photphat có độ tan
rất thấp, đặc biệt là hydroxylapatit và apatit. Phản ứng này tạo thành ở vùng pH cao
nên nhiều loại hợp chất của canxi với photphat có chứa thêm nhóm OH.
 Hydroxit sắt, nhôm tan trở lại vào nƣớc dƣới dạng ferrat hoặc aluminat
[(Fe(OH)4
-
, Al(OH)4
-
)] ở vùng pH cao ( trên 8,5), ở vùng thấp hơn chúng tồn tại ở dạng
kết tủa, keo tụ, hấp phụ có vai trò quan trọng hơn trong hệ sử dụng muối sắt, muối
nhôm khi kết tủa so với sử dụng vôi.

17. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 9 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
1.1.4.2. Sử dụng phương pháp sinh học
Phƣơng pháp sinh học dựa trên hiện tƣợng là một số loại vi sinh vật tích lũy
lƣợng photpho nhiều hơn mức cơ thể chúng cần trong điều kiện hiếu khí. Thông
thƣờng hàm lƣợng photpho trong tế bào chiếm 1,5-2,5% khối lƣợng tế bào thô, một số
loại có thể hấp thu cao hơn từ 6-8%. Trong điều kiện yếm khí chúng lại thải ra phần
photpho tích lũy dƣ thừa, dƣới dạng photphat đơn PO4
3-
. Quá trình loại bỏ photpho dựa
trên hiện tƣợng trên gọi là loại bỏ photpho tăng cƣờng. Photpho đƣợc tách ra khỏi nƣớc
trực tiếp thông qua thải bùn dƣ (vi sinh chứa nhiều photpho) hoặc tách ra dƣới dạng
muối không tan sau khi xử lý yếm khí với một hệ kết tủa kèm theo (ghép hệ thống phụ)
[1, 3].
Nhiều loại vi sinh vật tham gia vào quá trình hấp thu và thải loại photpho đƣợc
quy chung về nhóm vi sinh bio-P mà vi sinh vật Acinetobacter là chủ yếu. Dƣới điều
kiện hiếu khí vi sinh vật bio-P tích lũy photphat trùng ngƣng trong cơ thể chúng từ
photphat đơn tồn tại trong nƣớc thải.
C2H4O2 + 0,16NH4
+
+ 1,2O2 + 0,2PO4
3-
0,16C5H7NO2 + 1,2CO2 + 0,2(HCO3) +
0,44OH-
+ 1,44H2O
Trong điều kiện yếm khí, vi sinh vật trên hấp thu chất hữu cơ, phân hủy
photphat trùng ngƣng trong tế bào và thải ra môi trƣờng dƣới dạng photphat đơn.
2C2H4O2 + (HPO3) + H2O (C2H4O2)2 + PO4
3-
+ 3H+
Trong đó (C2H4O2)2 là chất hữu cơ tích lũy trong cơ thể sinh vật đƣợc hấp thu
từ ngoài vào.
1.1.4.3. Hấp phụ và trao đổi ion
Hấp phụ và trao đổi ion là những phƣơng pháp xử lý photphat rất có triển vọng,
để thu hồi photphat một cách chọn lọc, thu hồi lại từ dung dịch tái sinh và tái sử dụng.
Trao đổi ion cũng cho phép thu hồi các thành phần có ích khác nhƣ K+
, NH4
+
để
tạo ra MgNH4PO4 hay MgKPO4 dùng làm phân nhả chậm. Hƣớng nghiên cứu trên đã
đƣợc chú ý từ thập kỷ 70 và đã hình thành đƣợc một sơ đồ công nghệ REMNUT có
ứng dụng trong thực tế. Sơ đồ công nghệ gồm hai cột trao đổi ion: cột clinoptiolit thu

18. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 10 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
hồi amoni, cột anionit thu hồi photphat. Dung dịch sau khi tái sinh từ 2 cột chứa NH4
+
,
PO4
3-
đƣợc kết tủa dƣới dạng struvite [3].
Vật liệu hấp phụ để loại bỏ photphat trong nƣớc đã đƣợc nghiên cứu nhiều
trong phòng thí nghiệm. Ƣu điểm và triển vọng của phƣơng pháp là không phát sinh
sinh bùn thải, không làm thay đổi pH của dung dịch đƣợc xử lý. Rất nhiều vật liệu đã
đƣợc nghiên cứu hấp phụ photphat nhƣ: tro bay, than hoạt tính, laterit, bùn đỏ (bùn thải
của quá trình khai thác quặng bauxit), nhôm hoạt tính, sắt oxit, nhƣng khả năng hấp
phụ ion photphat chƣa đƣợc tốt. Vì vậy mà việc nghiên cứu biến tính một số vật liệu có
sẵn trong tự nhiên nhƣ: than hoạt tính, laterit, dolomit….làm chất hấp phụ photphat
cũng là một trong những lĩnh vực mới đƣợc nghiên cứu, và rất có triển vọng [9, 18, 19,
20].
1.2. Laterit
1.2.1. Giới thiệu về laterit
Laterit là loại đất giàu chất sắt và nhôm, hình thành ở vùng nhiệt đới nóng và
ẩm ƣớt. Laterit có màu đỏ là màu của ion sắt. Laterit đƣợc hình thành trong quá trình
rửa trôi các nguyên tố đá mẹ đặc biệt là các nguyên tố dễ bị hòa tan nhƣ Si, Na, K, Ca,
Mg,... sau đó có sự tích tụ tuyệt đối các ion Fe, Al, Mn trong các tầng đất, dƣới tác
động của các điều kiện môi trƣờng nhƣ sự phong hóa, dòng chảy, mạch nƣớc ngầm
thay đổi, mất thảm phủ, xói mòn,... Các cation này có sẵn trong môi trƣờng đất nhiệt
đới do mƣa và tác động dòng nƣớc thấm, nƣớc ngầm, chúng có cơ hội tập trung lại một
chỗ trong đất với mật độ cao. Các cation này hấp thụ vào một nhóm mang điện tích âm
(keo sét hoặc oxit sắt) hoặc một tác nhân khác kết dính giữa các cation đó để tạo nên
những liên kết tƣơng đối bền vững. Khi nhiệt độ môi trƣờng lên cao, độ ẩm giảm thấp,
các liên kết này mất nƣớc, sẽ tạo nên những oxit kim loại cứng chắc, do đó độ cứng
cao và rất cao. Các ion này tập trung quanh những phần tử nhỏ là những cation nhóm
mang điện tích âm hay tác nhân có khả năng kết dính xi măng. Chúng tạo liên kết với

19. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 11 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
nhau. Mạch nƣớc ngầm bị tụt xuống khiến lớp trên mất nƣớc khả năng liên kết giữa
chúng tăng và càng rắn chắc khi mất nƣớc [5].
Các điều kiện hình thành đá ong
 Nơi có độ dốc không cao lắm, có điều kiện tích tụ Fe, Al, Mn. Nhất là các
vùng đồi núi trung du các tỉnh: Hà Bắc, Vĩnh Phú, Sơn Tây, Đồng Nai, Sông
Bé, Tây Ninh, Bà Rịa – Vũng Tàu…
 Nơi mà môi trƣờng sinh thái đã và đang bị phá hủy mạnh mẽ, khả năng bốc
hơi lớn, mạch nƣớc ngầm lên xuống rất cao trong mùa mƣa và mùa khô.
 Đá ong thƣờng xuất hiện ở chân đồi nơi mực nƣớc ngầm không quá sâu.
 Đá mẹ: đá mẹ, phù sa cổ, thạch sét và một ít bazan tầng mỏng hay xuất hiện
đá ong (miền Đông Nam Bộ và Tây Nguyên) , trên đá vôi hình thành nên đá
ong hạt đậu, kết quả của sự tích tụ tuyệt đối Mn6+
, Mn4+
, Fe3+
, Al3+
.
Hình 1. 3. Sơ đồ quá trình laterit hóa

20. Luận văn thạc sĩ
Mai Thị Thúy 12 Khóa K24- Cao học Hóa Môi trƣờng
Thành phần và đặc điểm của laterit
Trong đá ong thành phần chủ yếu là hydroxit oxit sắt ngậm nƣớc hay không
ngậm nƣớc hoặc mangan và một phần oxit nhôm. Sự hình thành đá ong chỉ khác với
quá trình laterit là ion Fe2+
thƣờng tập trung ở các vùng tƣơng đối thấp có khả năng
từng là một dòng nƣớc thổ nhƣỡng hoặc dòng nƣớc mặn trong mùa mƣa. Trong tầng
nƣớc thổ nhƣỡng gần mặt đất chứa nhiều ion Fe2+
. Các ion Fe2+
dễ dàng bị oxi hóa
thành ion Fe3+
khi có điều kiện tiếp xúc với oxy, chúng sẽ bị oxy hóa. Các oxit của
chúng liên kết với các nhân là hạt keo sắt kaolinit để tạo thành mạng lƣới dày đặc, khi
mất nƣớc chúng liên kết ngày càng chặt hơn.
Tùy loại đá ong ngƣời ta chia ra:
- Đá ong tản kiểu buhanran.
- Đá ong tản tổ ong, có nhiều lỗ, lỗ nhỏ nhƣ tổ ong
- Đá ong hạt đậu.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của laterit
Ở Việt Nam, Laterit là một chất khoáng chất rất phổ biến ở nƣớc ta, nó phân bố
hầu nhƣ từ bắc vào nam . Có lẽ trừ tỉnh Hƣng Yên và Thái Bình là chƣa thấy đá ong lộ
ra trên mặt đất. Đá ong có thể phân bố ngay trên mặt đất của vùng đồi, có độ cao tƣơng
đối so với mực sâm thực cơ sở địa phƣơng khoảng 10-15m. Ví dụ nhƣ ở Đá Chuông,
Ba Vì, Hà Bắc, hoặc ở sƣờn đồi nơi có độ chênh lệch so với mức sâm thực cơ sở chỉ
vài mét( chân núi Thằn Lằn, dốc Dây Diều) hoặc cũng có thể gặp ngay dƣới chân
ruộng đang canh tác(Đồng Mô, xóm Son..) dƣới mƣơng nƣớc (Thạch Thất, Đồng Mô).
Trên Cao nguyên đá Đồng Văn, có thể quan sát rõ hiện tƣợng này trên vách phía Bắc
đƣờng gần đến UBND xã Lũng Phìn, nhiều thôn của xã Lũng Táo, thị trấn Phố
Bảng,…Phân bổ chủ yếu ở các dãy núi thuộc huyện Kiên Lƣơng, thị xã Hà Tiên,
huyện đảo Phú Quốc, huyện đảo Kiên Hải của tỉnh Kiên Giang và ở các đảo nhỏ nhƣ
Hòn Khoai, Hòn Chuối, Hòn Bƣơng, Hòn Seo, Hòn Go và Hòn Đá Bạc ở tỉnh Cà Mau.
Bao gồm :
+ Đất feralite trên đá macma axít : 4.495 ha

21. DOWNLOAD ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG
MÃ TÀI LIỆU: 50807
DOWNLOAD: + Link tải: Xem bình luận
Hoặc : + ZALO: 0932091562