Luận văn: Thành phần tính chất của bùn đỏ về môi trường, HAY

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC
TRẦN MẠNH HÙNG
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA BÙN ĐỎ
VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC
MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HÀ NỘI - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------***-----------
TRẦN MẠNH HÙNG
NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA BÙN ĐỎ
VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC
MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: Hoá phân tích
Mã số: 60 44 29
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
TS. VŨ ĐỨC LỢI
HÀ NỘI - 2012

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Đức Lợi, người
thầy đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện
đề tài.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các cô, chú và các anh chị trong phòng Hóa
Phân tích - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và
tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Hóa học - Trường đại
học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong thời gian
học tập và thực hiện luận văn.
Cuối cùng, cho phép tôi gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên,
ủng hộ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 12 năm 2012
Tác giả
Trần Mạnh Hùng

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam và Thế giới..........................3
1.1.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit trên Thế giới.............................3
1.1.2 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam...............................5
1.2 Công nghệ thải bùn đỏ và đặc tính của bùn đỏ.....................................................7
1.2.1 Công nghệ thải bùn đỏ............................................................................7
1.2.2 Thành phần và tính chất của bùn đỏ.......................................................8
1.2.3 Định hướng xử lý bùn đỏ........................................................................9
1.3 Các phương pháp phân tích xác định thành phần và tính chất bùn đỏ................11
1.3.1 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X...........................................................11
1.3.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử .........................................14
1.3.3 Các phương pháp phân tích hóa học ....................................................18
1.4 Vấn đề ô nhiễm photphat trong nước.................................................................19
1.5 Vấn đề ô nhiễm asen trong nước ngầm ..............................................................20
CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM
2.1 Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................22
2.2 Nội dung nghiên cứu...........................................................................................22
2.3 Trang thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu...................................................22
2.3.1 Trang thiết bị ........................................................................................22
2.3.2 Hóa chất và dụng cụ..............................................................................22
2.4 Lấy mẫu, tiền xử lý và hoạt hóa mẫu bùn đỏ......................................................23
2.4.1 Mẫu bùn đỏ thô.....................................................................................23
2.4.2 Hoạt hóa bùn đỏ....................................................................................23
2.5 Tiến hành thực nghiệm........................................................................................23
2.5.1 Phân tích thành phần của bùn đỏ..........................................................23
2.5.2 Quy trình xác định PO4
3-
theo phương pháp trắc quang.......................27
2.5.3 Phân tích asen .......................................................................................29

2.6 Xử lí số liệu thực nghiệm....................................................................................30
2.6.1 Hiệu suất hấp phụ photphat.....................................................................30
2.6.2 Lượng PO4
3-
hấp phụ trên một đơn vị khối lượng bùn đỏ.......................30
2.6.3 Đánh giá khả năng hấp phụ asen của bùn đỏ ..........................................30
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả phân tích thành phần bùn đỏ..................................................................32
3.2 Kết quả xác định cấu trúc pha của bùn đỏ..........................................................32
3.3 Kết quả xác định cấu trúc pha của bùn đỏ sau khi hoạt hóa bằng nhiệt......................34
3.4 Kết quả hấp phụ phosphate với bùn đỏ...............................................................38
3.4.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ phosphate bằng phương pháp
đo quang...............................................................................................38
3.4.2 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp hoạt hoá bùn đỏ............................39
3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ .......................................43
3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của dung dịch phosphate hấp
phụ....................................................................................................... 44
3.4.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu của dung dịch phosphate hấp
phụ...................................................................................................... 46
3.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ.........................................................47
3.4.7 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ..........................................49
3.5 Nghiên cứu khảo sát hấp phụ asen của bùn đỏ hoạt hóa bằng axit.....................51
3.5.1 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để xác định asen...............................51
3.5.2 Nghiên cứu khảo sát các điều kiện hấp phụ asen.................................58
KẾT LUẬN...............................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................72
Tiếng Việt.................................................................................................................72
Tiếng Anh.................................................................................................................74
PHỤ LỤC..................................................................................................................77

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử............17
Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ thô....................................................33
Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ biến tính ở 200o
C.............................34
C.............................35
C.............................36
C.............................37
Hình 3.6: Đường chuẩn hấp phụ photphat................................................................39
Hình 3.7: Hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ được hoạt hoá bằng axit….41
Hình 3.8: Hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ được biến tính bằng phương
pháp gia nhiệt............................................................................................................42
Hình 3.9: Ảnh hưởng của lượng bùn đỏ thô khác nhau đến hiệu suất hấp phụ PO4
3-
......44
Hình 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ PO4
3-
ban đầu đến hiệu suất hấp phụ PO4
3-
.....45
Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất hấp phụ PO4
3-
.......................47
Hình 3.12: Ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính mẫu bùn đỏ đến hiệu suất hấp phụ PO4
3-
....48
Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian khuấy và lắc đến hiệu suất hấp phụ PO4
3-
......50
C sau hấp phụ.......51
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khô đến độ hấp thụ của asen.....................53
Hình 3.16: Ảnh hưởng của nhiệt độ tro hóa luyện mẫu............................................54
Hình 3.17: Ảnh hưởng của nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu..........................................56
Hình 3.18: Đường chuẩn xác định asen....................................................................57
Hình 3.19:Hấp phụ As (III) bằngbùn đỏ hoạthóa trongHCl0.25M tạicác pH khácnhau...60
Hình 3.20: Hấp phụ As (III) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong HCl 0.5M tại các pH khác nhau61
Hình 3.21: Hấp phụ As (III) bằngbùn đỏ hoạt hóa trong HCl 1M tại các pH khác nhau….62
Hình 3.22: Hấp phụ As (III) bằngbùn đỏ hoạt hóa trong HCl 1.5M tại các pH khác nhau..63
Hình 3.23: Hấp phụ As (III) bằngbùn đỏ hoạt hóa trong HCl 2M tại các pH khác nhau......64
Hình 3.24: Hấp phụ As (III) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong dung dịch HCl................64
Hình 3.25: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ.....................................66
Hình 3.26: Hấp phụ As (V) bằngbùn đỏ hoạt hóa trong HCl 1M tại các pH khác nhau....67
Hình 3.27: Ảnh hưởng của thời gian đến hấp phụ As (V)........................................69

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Phân bố các trữ lượng ở các Châu lục........................................................3
Bảng 1.2: Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit..........................................3
Bảng 1.3: Các công ty sản xuất alumin chủ yếu trên thế giới.....................................4
Bảng 1.4: Thành phần hóa học của các loại bùn đỏ khác nhau..................................8
Bảng 1.5: Thành phần hóa học của bùn đỏ theo phương pháp thải ướt......................9
Bảng 1.6: Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước ăn, uống..............20
Bảng 1.7: Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải..................................21
Bảng 2.1: Nồng độ PO4
3-
của các mẫu để xây dựng đường chuẩn...........................29
Bảng 3.1: Kết quả phân tích thành phần của bùn đỏ.................................................32
Bảng 3.2: Cấu trúc pha của các hợp phần trong bùn đỏ thô.....................................33
Bảng 3.3: Cấu trúc pha của các hợp phần trong bùn đỏ biến tính ở 200o
C..............35
C..............36
C..............36
C..............37
3-
của các mẫu để xây dựng đường chuẩn...........................38
Bảng 3.8: Hiệu suất hấp phụ photphat bằng mẫu bùn đỏ được hoạt hoá bằng axit.40
Bảng 3.9: Hiệu suất hấp phụ photphat bằng mẫu bùn đỏ được biến tính bằng
phương pháp gia nhiệt...............................................................................................42
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của lượng bùn đỏ thô khác nhau với hiệu suất hấp phụ PO4
3-
....43
Bảng 3.11: Hiệu suất hấp phụ photphat với nồng độ PO4
3-
ban đầu khác nhau…..... 45
Bảng 3.12: Hiệu suất hấp phụ photphat với pH ban đầu khác nhau.......................46
Bảng 3.13: Hiệu suất hấp phụ photphat bằng mẫu bùn đỏ được biến tính theo nhiệt độ….48
Bảng 3.14: Hiệu suất hấp phụ photphat bằng mẫu bùn đỏ được biến tính theo thời gian..49
Bảng 3.15: Các điều kiện đo phổ GF-AAS của As...................................................52
Bảng 3.16: Chương trình hóa nhiệt độ cho lò graphit...............................................52
Bảng 3.17: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khô.................................53
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của nhiệt độ tro hóa luyện mẫu...........................................54

Bảng 3.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu..........................................55
Bảng 3.20: Chương trình hóa nhiệt độ tối ưu cho lò graphit....................................56
Bảng 3.21: Kết quả phân tích mẫu asen 1g/l.........................................................58
Bảng 3.22: Hấp phụ As (III) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong HCl 0.25M tại các pH khác nhau
...................................................................................................................................................59
Bảng 3.23: Hấp phụ As (III) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong HCl 0.5M tại các pH khác nhau…
...................................................................................................................................................60
Bảng 3.24: Hấp phụ As (III) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong HCl 1M tại các pH khác nhau
........................................................................................................................................61
Bảng 3.25: Hấp phụ As (III) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong HCl 1.5M tại các pH khác nhau…
...................................................................................................................................................62
Bảng 3.26: Hấp phụ As (III) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong HCl 2M tại các pH khác nhau
........................................................................................................................................63
Bảng 3.27: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ...........................................65
Bảng 3.28: Hấp phụ As (V) bằng bùn đỏ hoạt hóa trong HCl 1M tại các pH khác nhau67
Bảng 3.29: Ảnh hưởng của thời gian đến hấp phụ As (V) .............................................68

1
MỞ ĐẦU
Bauxit là một trong những khoáng sản phổ biến trên bề mặt Trái đất để chế
biến thành nhôm kim loại và là một trong những nguồn tài nguyên khoáng sản có
trữ lượng rất lớn của Việt Nam. Theo kết quả điều tra thăm dò địa chất chưa đầy đủ,
ở nước ta khoáng sản Bauxit 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 (chiếm 91,4%), trong đó Đăk Nông 1,44 tỷ tấn (chiếm 61%). So
với các mỏ Bauxit trên thế giới, Bauxit ở Việt Nam được đánh giá có chất lượng
trung bình.
Theo báo cáo “Tổng quan về tài nguyên quặng Bauxit và quy hoạch phân
vùng thăm dò, khai thác, chế biến, sử dụng quặng Bauxit giai đoạn 2007-2015 có
xét đến năm 2025” của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam
(TKV), cơ quan chịu trách nhiệm chính trong việc đầu tư thực hiện quy hoạch
Bauxit tại Tây Nguyên thì đến năm 2015, Việt Nam sẽ sản xuất từ 6,0-8,5 triệu tấn
Alumin và 0,2-0,4 triệu tấn Nhôm. Tại vùng Tây Nguyên sẽ xây dựng 6 nhà máy
Alumin, 1 nhà máy điện phân nhôm, 1 đường sắt khổ đơn dài 270km, rộng 1,43m
từ Đăk Nông đến Bình Thuận và 1 cảng biển chuyên dụng công suất 10 - 15 triệu
tấn tại Bình Thuận. Đến năm 2025 sẽ xây dựng và nâng công suất của 7 nhà máy.
Bùn đỏ là bã thải của quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxit theo phương
pháp Bayer. Do tính kiềm cao và lượng bùn thải lớn, bùn đỏ sẽ là tác nhân gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được quản lý tốt. Bùn đỏ là hỗn hợp bao
gồm các hợp chất như sắt, mangan… và một lượng xút dư thừa do quá trình hòa tan
và tách quặng bauxit. Đây là hợp chất độc hại, thậm chí bùn đỏ được ví như “bùn
bẩn”. Hiện nay, trên thế giới chưa có nước nào xử lý triệt để được vấn đề bùn đỏ.
Cách phổ biến mà người ta vẫn thường làm là chôn lấp bùn đỏ ở các vùng đất ít
người, ven biển để tránh độc hại. Với quy hoạch phát triển bauxit ở Tây Nguyên
đến năm 2015 mỗi năm sản xuất khoảng 7 triệu tấn Alumin, tương đương với việc
thải ra môi trường 10 triệu tấn bùn đỏ. Đến năm 2025 là 15 triệu tấn alumin tương

2
đương với 23 triệu tấn bùn đỏ. Cứ như thế sau 10 năm sẽ có 230 triệu tấn và sau 50
năm sẽ có 1,15 tỷ tấn bùn đỏ tồn đọng trên vùng Tây Nguyên.
Tuy nhiên, do thành phần và tính chất của quặng bauxit khác nhau dẫn đến
thành phần và tính chất của bùn đỏ cũng khác nhau, cho đến thời điểm hiện nay,
chưa có cơ quan nào nghiên cứu về thành phần và tính chất của bùn đỏ trong quá
trình sản xuất alumin tại Việt Nam.
Thành phần các nguyên tố kim loại trong bùn đỏ cũng giao động lớn tùy
thuộc vào thành phần và tính chất của quặng như hàm lượng Fe2O3 giao động từ 30-
60%, hàm lượng nhôm oxit còn dư từ 10-20%, hàm lượng TiO2 giao động khá lớn
từ hàm lượng vết cho đến 25%, tùy theo thành phần và tính chất của bùn đỏ mà
chúng ta đưa ra các công nghệ phù hợp để sản xuất các vật liệu hữu ích khác nhau
như: Vật liệu xử lý nước ở các dạng hợp chất như phèn nhôm, sắt hoặc chế tạo ra
các vật liệu hấp phụ làm sạch nước và không khí.
Do vậy, việc nghiên cứu thành phần và tính chất của bùn đỏ nhằm định
hướng ứng dụng trong xử lý môi trường là việc làm cần thiết và cấp bách.

3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam và Thế giới.
1.1.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit trên Thế giới.
Theo công bố của cục khảo sát Địa chất Mỹ vào tháng 1 năm 2009 thì tiềm
năng bauxit toàn thế giới khoảng 55 – 75 tỷ tấn, phân bố trên các Châu lục như
bảng 1.1:
Bảng 1.1: Phân bố các trữ lượng ở các Châu lục.
STT Châu lục Tỷ lệ phân bố (%)
1 Châu Phi 33
2 Châu Đại Dương 24
3 Châu Mỹ và Carribe 22
4 Châu Á 15
5 Các nơi khác 6
Trên thế giới có khoảng 40 nước có bauxit, trong đó những nước có tiềm
năng lớn hàng đầu được trình bày ở bảng 1.2:
Bảng 1.2: Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit.
STT Tên nước
Trữ lượng Bauxit
(109
tấn)
1 Guinea 8,6
2 Australia 7,8
3 Việt Nam 5,5
4 Brazil 2,5
5 Jamaica 2,5
6 Trung Quốc 2,3
7 Ấn Độ 1,4
Hầu hết các nước có nguồn bauxit lớn đều khai thác để chế biến trong nước
hoặc xuất khẩu. Hiện nay trên thế giới có khoảng 20 nước khai thác bauxit, 33 nước
sản xuất alumin và 45 nước điện phân nhôm [29].

4
Khai thác bauxit và sản xuất alumin phụ thuộc chủ yếu vào nhu cầu nhôm
của thế giới. Từ những năm 1990, tốc độ sản xuất nhôm cao hơn sản xuất bauxit-
alumin. Năm 1999 sản lượng alumin của thế giới là 45,784 triệu tấn, năm 2005 là
60,833 và đến năm 2006 đã là 72,200 triệu tấn. Bauxit chủ yếu dùng cho ngành
luyện kim, trong khi bauxit được dùng cho các ngành công nghiệp khác như: vật
liệu chịu lửa, vật liệu mài, vật liệu gốm sứ chỉ dao động trong khoảng 7 triệu
tấn/năm. Hiện nay trên thế giới có khoảng 94 công ty sản xuất alumin, trong đó một
số công ty lớn được trình bày ở bảng 1.3.
Bảng 1.3: Các công ty sản xuất alumin chủ yếu trên thế giới.
STT Công ty Công suất thiết kế(tấn) Sản xuất thực tế(tấn)
1 Alcoa 13.497.000 13.409.000
2 Chalco 6.915.000 6.915.000
3 Alcn 6.183.000 6.173.000
4 BHP Billiton 4.289.000 4.217.000
5 Glencore 4.005.000 3.957.000
6 Comalco 3.381.000 3.381.000
7 Rusal 3.359.000 2.944.000
8 Sual 2.071.000 2.071.000
9 Nalco 1.580.000 1.580.000
10 Hydro 1.389.000 1.363.000
11 Khác 17.673.000 15.668.000
Tổng 64.342.000 61.678.000
Từ khi được phát minh đến nay, công nghệ Bayer vẫn chiếm chủ đạo trong
công nghiệp sản xuất alumin của thế giới. Hiện nay và dự báo trong tương lai,
khoảng 90% sản lượng alumin của thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ này.
Hiện nay, trên thế giới vẫn tồn tại 2 công nghệ Bayer sản xuất alumin từ
bauxit: Công nghệ bayer Châu Âu và công nghệ bayer Châu Mỹ. Bauxit dạng gipxit
(hydratgilit) dễ dàng tách thì chỉ cần áp dụng công nghệ Bayer của Châu Mỹ, bauxit

5
khó hòa tách như bơmit hay diaspor thường phải áp dụng công nghệ Bayer của
Châu Âu hoặc kết hợp công nghệ Bayer với thiêu kết hoặc thiêu kết đối với bauxit
diaspor chứa nhiều silic.
1.1.2 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam.
Việt Nam được xác định là một trong những nước có nguồn tài nguyên
bauxit vào loại lớn trên thế giới, tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo khoảng 5,5 tỷ
tấn, trong đó khu vực miền Bắc khoảng 91 triệu tấn, còn lại tập trung chủ yếu ở khu
vực miền Nam khoảng 5,4 tỷ tấn (chiếm 98% tổng trữ lượng cả nước), trong đó
gồm Đăk Nông khoảng 3,42 tỷ tấn (chiếm 62% tổng trữ lượng); Lâm Đồng khoảng
975 triệu tấn (chiếm 18%); Gia Lai - Kon Tum khoảng 806 triệu tấn (chiếm 15%)
và Bình Phước khoảng 217 triệu tấn (chiếm 4%) và một số khu vực ven biển Quảng
Ngãi và Phú Yên [1,11,12]. Đây là yếu tố quan trọng và quyết định việc phát triển
ngành công nghiệp khai thác bauxit, sản xuất alumin và nhôm kim loại của Việt
Nam.
Theo báo cáo “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn để xây dựng quy
phạm phân cấp trữ lượng tài nguyên các mỏ bauxit Việt Nam-Văn phòng Hội đồng đánh
giá trữ lượng khoáng sản - Bộ Tài nguyên và Môi trường. Hà nội, 2005”:
Căn cứ vào nguồn gốc tạo thành, quặng bauxit được phân thành 2 loại: quặng
trầm tích (trong đó một số mỏ, điểm quặng bị biến chất) và quặng phong hoá laterit.
Các mỏ bauxit trầm tích phân bố chủ yếu ở miền Bắc, có thành phần khoáng vật
chính mono-hydrat (ôxyt nhôm ngậm 1 nước: bơmit - Al2O3.H2O, diaspor -
Al2O3.H2O); Các mỏ phong hoá laterit phát triển chủ yếu ở miền Nam và thành
phần chính là tri-hydrat (ôxyt nhôm ngậm 3 nước: gipxit -Al2O3.3H2O).
Căn cứ điều kiện thành tạo và thành phần vật chất, quặng bauxit trầm tích
được phân làm 2 loại quặng gốc và sa khoáng.
Các thân quặng gốc thường nằm trong tầng bauxit gồm có bauxit, alit, đá
phiến sét, phiến sét than và phiến silic (Mỏ Táp Ná – Cao Bằng, Tam Lung – Lạng
Sơn), quặng gồm diaspor, bơmit, hydrohematit, kaolinit…Chất lượng quặng tùy
thuộc vào từng mỏ: Al2O3 41-47%; SiO2 5,5-14% (mỏ Táp Ná); Al2O3 49,51%; SiO2

6
12,68%; Fe2O3 22,19%; TiO2 2,67% (mỏ Tam Lung); Al2O3 49,1-56,9%; SiO2 11,6-
12,21%; Fe2O3 9,76-25,24%; TiO22,50-6,76% ( mỏ Mèo Vạc).
Quặng sa khoáng là sản phẩm của quá trình phong hoá, phá huỷ quặng gốc
tại chỗ (sa khoáng eluvi) ở sườn đồi hoặc sườn núi (deluvi) hoặc lắng đọng tại các
thung lũng (aluvi). Quặng sa khoáng nguyên khai có chất lượng thấp vì có lẫn nhiều
tạp chất – chủ yếu là sét kaolinit. Để nâng cao chất lượng người ta phải qua tuyển
đãi bằng phương pháp thông thường – tuyển rửa. Quặng gồm diaspor và bơmit
Các mỏ bauxit nguồn gốc phong hoá laterit chiếm ưu thế tuyệt đối về quy mô trữ
lượng. Ở miền Bắc thành tạo bauxit laterit được phát hiện ở Điện Biên Phủ, bauxit
hình thành trong vỏ phong hóa đá bazan, thành phần khoáng vật chủ yếu là gipxit,
hàm lượng Al2O3 43,13-47,37%; SiO2 1,64-9,66%; Fe2O3 17,83-19,61%; TiO2 4,1-
4,15%; Ngoài ra, ở Phủ Quỳ-Nghệ An, Tân Phủ - Tuyên Quang với trữ lượng nhỏ.
Ở miền Nam trữ lượng bauxit laterit thuộc loại tầm cỡ thế giới có hầu hết ở
các tỉnh Tây Nguyên, tại vùng Đăk Nông bao gồm các mỏ 1-5, Quảng sơn, Nhân
cơ, Gia Nghĩa, Bắc Gia Nghĩa, Đăk Song, Tuy Đức, tại vùng Bảo Lộc-Di Linh bao
gồm các mỏ Bảo Lộc, Tân Rai, Đồi Nam Phương.., tại vùng Congplông – Kanac
bao gồm các mỏ Công Hà Nừng, Măng đen, tại vùng duyên hải bao gồm các mỏ
Quảng Ngãi, Vân Hòa-Phú Yên.
Công nghiệp khai thác bauxit ở nước ta còn mới và rất nhỏ bé. Trong các
năm 1937-1943, Pháp đã khai thác ở mỏ Lỗ Sơn (Hải Dương) khoảng 36.000 tấn
và 160 tấn bauxit ở mỏ Bản Láng-Lạng Sơn để sản xuất đá mài. Sau hòa bình lập
lại, hàng năm quặng bauxit ở mỏ Lỗ Sơn vẫn tiếp tục được khai thác với sản lượng
rất nhỏ.
Ở Miền Nam, năm 1977 mỏ Đồi Nam Phương – Lâm Đồng được chính thức
đưa vào khai thác với công suất thiết kế 10.000 tấn tinh quặng/năm để cung cấp
quặng bauxit cho nhà máy Hóa chất Tân Bình. Cho tới nay xí nghiệp khai thác,
tuyển khoáng ở đây vẫn tiếp tục sản xuất ổn định và không ngừng phát triển. Công
nghệ khai thác ở mỏ này là công nghệ khai thác lộ thiên: Sử dụng ô tô - máy xúc;

7
Công nghệ tuyển là công nghệ tuyển rửa kết hợp với sàng phân cấp loại bỏ đi cấp
hạt mịn (quặng đuôi) chứa nhiều silíc.
1.2 Công nghệ thải bùn đỏ và đặc tính của bùn đỏ.
Bùn đỏ là bã thải của quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxit theo phương
pháp Bayer. Do tính kiềm cao và lượng bùn thải lớn, bùn đỏ sẽ là tác nhân gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được quản lý tốt. Bùn đỏ bao gồm các
thành phần chính như: Hematit, natri-silicat, natri-alumosilicat, canxi-titanat, mono-
hydrate nhôm … và một lượng xút dư thừa do quá trình hòa tan và tách quặng
bauxit.
1.2.1 Công nghệ thải bùn đỏ.
Theo dự án ATF–06–03 (2006-2011) về cơ sở dữ liệu bùn đỏ và hồ chứa bùn
đỏ (Bauxite Residue and Disposal Database - BraDD) do 7 nước hợp tác tiến hành,
bao gồm Mỹ, Canada, Úc, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc mới công bố
vào tháng 12 năm 2008 cho thấy [25]: Trên thế giới hiện nay có khoảng 73 nhà máy
sản xuất Alumina phân bố ở các châu lục trên thế giới, trong đó: 1 ở Guine (Châu
Phi); 3 ở Canada, 5 ở Mỹ (Bắc Mỹ); 6 ở Brazil, 4 ở Jamaica, 1 ở Suriname, 1 ở
Venezuela (Nam Mỹ); 5 ở Trung Quốc, 3 ở Nhật bản , 8 ở Ấn Độ, 1 ở Khazakhstan,
1 ở Thổ Nhĩ Kỳ, 1 ở Iran (Châu Á); 4 ở Pháp, 2 ở Đức, 1 ở Hy Lạp, 1 ở Ireland, 1 ở
Ý, 1 ở Tây ban Nha (Tây Âu); 7 ở Nga, 2 ở Ukraina, 1 ở Montenegro, 2 ở Hungary,
1 ở Bosnia Herzegovina, 1 ở Romania, 1 ở Slovakia (Đông và Trung Âu); 7 ở Úc, 1
ở Bahrain (Châu Đại dương) đều sử dụng cả 02 phương pháp thải bùn đỏ là thải khô
và thải ướt, trong đó khoảng 20 nhà máy Alumina (chiếm 27%) áp dụng thải khô,
chủ yếu tập trung ở châu Âu và Úc; còn khoảng 53 nhà máy Alumina (chiếm 73%)
áp dụng thải ướt, chủ yếu tập trung ở Trung Quốc, Ấn Độ và các nước đang phát
triển trong đó có cả dự án đang được tiến hành tại Việt Nam.
Thải bùn đỏ trên đất có 2 phương pháp là thải khô hoặc thải ướt:
- Thải khô là bơm bùn ra bãi thải với hàm lượng chất rắn rất cao, tiết kiệm
diện tích nhưng tốn kém và phức tạp hơn, thích hợp với những vùng có lượng bốc
hơi lớn hơn so với lượng mưa.

8
- Thải ướt là bơm bùn ra bãi thải với hàm lượng chất rắn thấp hơn, đỡ tốn
kém, thích hợp với các vùng có các thung lũng dễ tạo thành hồ chứa.
Theo tính toán của nhà thầu Chalieco-Trung Quốc: Với Dự án Nhân Cơ công
suất 600.000 tấn alumin/năm, lượng bùn đỏ khô sẽ là 566.000 tấn/năm, dung dịch
bám theo bùn đỏ (được bơm tuần hoàn về nhà máy khoảng 70%) là 610.000
tấn/năm. Với Dự án Lâm Đồng công suất 600.000 tấn alumin/năm, lượng bùn đỏ
khô sẽ là 636.720 tấn/năm, dung dịch bám theo bùn đỏ (được bơm tuần hoàn về
nhà máy khoảng 70%) là 687.720 tấn/năm. Cả 2 nhà máy Nhân Cơ và Lâm Đồng
lượng bùn đỏ thải ra khoảng 1,2- 1,3 triệu tấn/năm.
1.2.2 Thành phần và tính chất của bùn đỏ.
Theo tính toán, hàng năm có khoảng 50 đến 80 triệu tấn bùn đỏ được thải ra
trên toàn cầu. Như đã biết, các loại bauxit khác nhau thì thành phần hóa học của
chúng khác nhau và công nghệ để sản xuất ra alumin cũng khác nhau và dẫn đến
thành phần hóa học cũng như đặc tính vật lý của bùn đỏ khác nhau. Bảng 1.4 nêu
thành phần hóa học của bùn đỏ từ một số nhà máy luyện alumin trên thế giới [25].
Bảng 1.4. Thành phần hóa học của các loại bùn đỏ khác nhau
Thành
phần
Boke
Guine
Weipa Úc Trombeta
s Brasil
South
Manch
Jamaica
Iska
Hungary
Parnasse
Hy lạp
Al2O3
SiO2
Fe2O3
TiO2
MKN
Na2O
CaO
Khác
14,0
7,0
32,1
27,4
10,0
4,0
3,2
2,3
17,2
15,0
36,0
12,0
7,3
9,0
-
3,5
13,0
12,9
52,1
4,2
6,4
9,0
1,4
1,0
10,7
3,0
61,9
8,1
8,4
2,3
2,8
2,8
14,4
12,5
38,0
5,5
9,6
7,5
7,6
4,9
13,0
12,0
41,0
6,2
7,1
7,5
10,9
2,3

9
Công nghệ sản xuất alumin được lựa chọn trong các Dự án Tân Rai-Lâm
Đồng và Nhân Cơ-Đăk Nông là công nghệ sản xuất alumin bằng phương pháp
Bayer Châu Mỹ (Công nghệ thuỷ luyện bằng kiềm ở nhiệt độ thấp). Như vậy thực
chất bùn đỏ là cặn (các thành phần có trong bauxit) không hoà tan trong kiềm và thu
được trong quá trình hoà tách bauxit với dung dịch kiềm NaOH. Thành phần
khoáng vật của bùn đỏ là các ôxyt - chủ yếu là ôxyt sắt nên có màu đỏ, các hợp chất
mới tạo thành như Na-Aluminium-Hydrosilicat, Ca-Aluminium-Hydrosilicat...Do
chúng có liên kết hoá học với kiềm (hoặc kiềm bám theo) nên bùn đỏ có độ bám
dính rất lớn (nhất là sau khi nó đã lắng tốt hoặc đã khô) đặc tính lý-hoá của bùn đỏ
không như bùn đất thông thường. Mặt khác khi thải bùn đỏ ở dạng ướt sẽ có 54,4%
chất thải ở dạng lỏng, chủ yếu là NaOH còn dư, muối Aluminat và nước. Pha rắn
chiếm 45,6% có thành phần chủ yếu là oxit kim loại.
Bùn đỏ của Công nghệ Bayer, theo phương pháp thải ướt sẽ có thành phần
chính như sau [25]:
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của bùn đỏ theo phương pháp thải ướt
Thành phần bùn đỏ (%) Thành phần dung dịch bám theo bùn đỏ (g/l)
Fe2O3 25-60 NaOH tổng 0,6 – 8,0
Al2O3 5-25 Al2O3 0,5 – 3,0
SiO2 1-20
TiO2 1-10
NaOH 1-10
CaO 2-8
M.K.N (Mất khi nung) 5-15
1.2.3 Định hướng xử lý bùn đỏ.
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu thành công (kể cả quy mô thí
nghiệm bán công nghiệp) về sử dụng bùn đỏ, nhưng hiệu quả kinh tế còn thấp và
lượng bùn đỏ thải ra quá lớn nên việc sử dụng chúng còn rất hạn chế, chủ yếu vẫn
thải ra các bãi chứa.

10
Trước đây, ở một số nước trên thế giới, người ta thường bơm bùn xuống đáy
sông, đáy biển hay ngăn một phần vịnh biển để chứa bùn thải [28, 37]. Arawal và
các cộng sự đã thống kê 84 nhà máy alumin trên thế giới chỉ có 7 nhà máy có dự án
thải ra biển vì hiếm đất (Nhật, Hylạp). Tuy nhiên, hiện nay các biện pháp này đều bị
nghiêm cấm vì nó phá hủy hoàn toàn môi trường sống của các sinh vật đáy thủy
vực.
Từ năm 1945, nước Anh đã sử dụng bùn đỏ làm chất keo tụ. Hiện nay, trên
thế giới đã có nhiều ứng dụng từ bùn đỏ, trong đó tập trung vào 3 lĩnh vực như: chất
phụ gia trong xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng, điều chế quặng sắt [27, 28, 29,
32, 41, 45].
Một kết quả nghiên cứu của Mỹ về việc tái sử dụng bùn đỏ bằng cách thủy
phân bùn đỏ trong axit sunphuric để thu hồi Ti và nhôm còn dư trong bùn đỏ, sau đó
cặn thải trong quá trình thu hồi Ti được đưa vào trung hòa kiềm còn dư trong bùn đỏ.
Tuy nhiên phương án này chỉ phù hợp với những quặng bauxit có hàm lượng Ti lớn
trên 10%, còn đối với quặng Bauxit Việt nam, hàm lượng TiO2 chỉ khoảng 7% do đó
phương án này không thể áp dụng được.
Các nghiên cứu của các nhà Khoa học Séc [29], cũng đưa ra để sản xuất gạch
không nung, bằng cách trộn bùn đỏ với xi măng và đá vôi theo tỷ lệ thích hợp, tính
chất cơ lý của gạch được chế tạo từ bùn đỏ tương đương với gạch Block M100 theo
tiêu chuẩn của Việt Nam, đây là phương án khả thi có thể áp dụng được cho Việt
nam.
Các kết quả nghiên cứu của các nhà Khoa học Hy Lạp đã đưa ra phương án
sử dụng bùn đỏ thành vật liệu làm đường, kết quả cho thấy khi sử dụng tỷ lệ 60%
bùn đỏ và 40% đất cấp phối thì khả năng chịu lực của nền đường là tương đương
với nền đất tự nhiên, đây cũng là phương án cần được quan tâm khi sử dụng tái chế
bùn đỏ ở Việt Nam [34].
Việc sử dụng bùn đỏ thành các vật liệu hấp phụ các chất màu, Asen, Flo,
Photpho, Sắt, Mangan cũng được các nhà khoa học trên thế giới đưa ra, tuy nhiên

11
bùn đỏ cần được biến tính và hoạt hóa trước khi sử dụng [27,47,50]. Đây là hướng
nghiên cứu cần được áp dụng tại Việt Nam.
1.3 Các phương pháp phân tích xác định thành phần và tính chất bùn đỏ.
1.3.1 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X:[ 3,4,6, 7, 8, 9,16].
1.3.1.1 Nguyên tắc của phương pháp.
Nguồn gốc tia X: Tia X lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1895 bởi nhà
khoa học Wilhelm Conrad Rơntgen khi ông làm thí nghiệm về các chùm hạt
electron. Chính bởi phát hiện này mà ông trở nên nổi tiếng trên toàn thế giới, và tên
của ông được đặt tên cho một nguyên tố trong bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên
tố hóa học.
Tia X là một bức xạ điện từ năng lượng cao, chúng có năng lượng từ 200 eV
đến 1MeV, nằm giữa tia gamma và bức xạ tia cực tím trong phổ điện từ. Như vậy,
bước sóng tia X thay đổi từ 1pm đến 10nm. Khoảng bước song thường được ứng
dụng trong nghiên cứu và phân tích là 0,05 – 0,25 nm do khoảng cách giữa các
nguyên tử trong tinh thể xấp xỉ 0,2 nm.
Tia X được tạo ra bởi sự tương tác giữa tia điện tử và các điện tử trong lớp
vỏ nguyên tử. Thông thường, để tạo tia X, người ta sử dụng điện tử được gia tốc
bắn phá vào bia anot. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, để tạo tia X có bước
sóng cực ngắn công suất lớn thì có thể sử dụng betatron, hoặc sử dụng các nguồn
đồng vị phóng xạ.
Tia X được tạo ra trong ống phát ronghen gồm hai điện cực đặt trong buồng
chân không. Toàn bộ hệ thống được giải nhiệt bằng nước. Các điện tử được sinh ra
do nung nóng catot bằng vonphram, catot có điện áp âm cao, các điện tử được tăng
tốc bắn phá về phía anot. Sự tổn hao năng lượng của điện tử do va chạm với anot
kim loại được chuyển thành tia X (thường chỉ chiếm khoảng 1%).
Tia X tạo ra phụ thuộc vào thế tăng tốc sử dụng và bản chất kim loại làm bia
anot. Xét phổ tia X của molipden. Với mỗi thế tăng tốc khác nhau, ta thu được một
phổ tia X liên tục gồm nhiều bước sóng khác nhau. Phổ liên tục là do các điện tử mất
năng lượng trong một loạt các va chạm với các nguyên tử anot.

12
Nếu một điện tử mất toàn bộ năng lượng trong một va chạm với nguyên tử
bia để tạo ra một photon tia X có năng lượng lớn nhất hay bước sóng ngắn nhất thì
bước sóng này được gọi là giới hạn sóng ngắn (λswl).
Khi điện tử lớp trong bị mất đi tạo thành lỗ trống thì có sự di chuyển từ các
điện tử lớp ngoài vô lớp trong. Sự di chuyển này sẽ tạo ra các tia X đặc trưng Kα1,
Kα2… Các tia X đặc trưng có bước sóng phụ thuộc vào bản chất của vật liệu làm
bia anot. Nếu thay thế bia anot bằng các nguyên tố khác thì sẽ tạo ra được các tia X
có bước sóng đặc trung khác nhau.
Trong hầu hết nghiên cứu bằng nhiễu xạ tia X, ta thường sử dụng tia đơn sắc.
Phương pháp đơn giản nhất để nhận được các tia đơn sắc đơn là lọc các tia X qua
các lá kim loại thích hợp, ví dụ sử dụng là Ni cho tia X của điện cực Cu, do ngưỡng
hấp thụ các vạch tia X của nó nằm giữa thành phần Kα, Kβ của phổ. Ngoài ra,
người ta còn lựa chọn các tia X của mỗi loại bia anot có bước sóng phù hợp trong
đó KαCu được sử dụng rộng rãi nhất. Bức xạ quan trọng trong nhiễu xạ là bức xạ
liên quan đến sự lấp đầy lớp trong cùng K bởi các lớp kế cận để cho các vạch Kα, Kβ.
Ngoài ra cũng có sự lấp đầy các lớp bên ngoài để tạo ra tia X nhưng không được chú
trọng do không có nhiều ứng dụng.
- Nguyên tắc của phương pháp:
Việc xác định cấu trúc pha của các vật liệu dựa theo lý thuyết nhiễu xạ Bragg.
Khi chiếu chùm tia X có bước sóng  lên một tinh thể, mỗi nút mạng của
mạng tinh thể trở thành một tâm nhiễu xạ. Sự phản xạ xảy ra theo mọi phương
nhưng theo phương phản xạ gương là mạnh nhất.
Hiệu quang lộ sẽ tuân theo định luật Bragg. Sóng phản xạ từ các mặt kế tiếp nhau
sẽ được tăng cường khi hiệu quang lộ bằng một số nguyên lần bước sóng .
n. = 2dsin
Công thức Bragg đúng với mọi loại sóng truyền trong môi trường tuần hoàn
nên có thể dùng chùm điện tử hay nơtron có năng lượng thích hợp để phân tích cấu
trúc tinh thể [10].

13
Công thức Bragg là hệ quả của tính chất cơ bản của tinh thể (tính tuần hoàn)
mà không liên quan đến thành phần hóa học của tinh thể cũng như cách sắp xếp của
các nguyên tử trong những mặt phẳng phản xạ. Các yếu tố đó có ảnh hưởng đến
cường độ của chùm tia nhiễu xạ, một trong những thông số quan trọng khi phân tích
định lượng.
Hơn thế nữa, từ phương trình Bragg, ứng với giá trị bước sóng tia X nhất
định, đối với một họ mặt mạng tinh thể sẽ có một giá trị  tương ứng thỏa mãn điều
kiện nhiễu xạ. Nghĩa là, bằng cách đo phổ nhiễu xạ tia X, chúng ta sẽ nhận được tổ
hợp các giá trị dhkl đặc trưng cho các khoảng cách mặt mạng, theo các hướng khác
nhau của một cấu trúc tinh thể. Và bằng cách so sánh tổ hợp này với bảng tra cứu
cấu trúc các mẫu chuẩn, chúng ta sẽ xác định được cấu trúc tinh thể của mẫu cần
nghiên cứu.
Trong luận văn này, chúng tôi dùng phương pháp phổ nhiễu xạ tia X để khảo
sát cấu trúc pha của mẫu bùn đỏ thô và bùn đỏ biến tính.
1.3.1.2 Ứng dụng của phương pháp nhiễu xạ tia X trong các định cấu trúc pha
của bùn đỏ.
Phương pháp nhiễu xạ tia X dùng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật
liệu, cho phép xác định nhanh, chính xác các pha tinh thể, định lượng pha tinh thể
và kích thước tinh thể với độ tin cậy cao.
Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp bột hay
phương pháp Debye. Trong kỹ thuật này, mẫu được tạo thành bột với mục đích có
nhiều tinh thể có tính định hướng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng có một số lớn hạt
có định hướng thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg.
Phương pháp bột cho phép xác định được thành phần pha và nồng độ các pha
có trong mẫu. Bởi vì mỗi pha có trong mẫu cho một hệ vạch nhiễu xạ tương ứng
trên giản đồ nhiễu xạ. Nếu mẫu gồm nhiều pha (hỗn hợp) nghĩa là gồm nhiều loại ô
mạng thì trên giản đồ tia X sẽ tồn tại đồng thời nhiều hệ vạch độc lập nhau. Phân
tích các vạch ta có thể xác định được các pha có trong mẫu – đó là cơ sở để phân
tích pha định tính.

14
Phương pháp phân tích pha định lượng bằng tia X dựa trên cơ sở của sự phụ
thuộc cường độ tia nhiễu xạ vào nồng độ. Nếu biết mối quan hệ đó và đo được
cường độ thì có thể xác định được nồng độ pha. Các pha chưa biết trong vật liệu có
thể xác định được bằng cách so sánh số liệu nhận được từ giản đồ nhiễu xạ tia X
thực nghiệm với số liệu chuẩn trong sách tra cứu, từ đó ta tính được tỷ lệ nồng độ
các pha trong hỗn hợp. Đây là một trong những ứng dụng tiêu biểu của phương
pháp bột để phân tích pha định lượng.
Khoảng cách d giữa các mặt mạng tinh thể liên hệ với góc nhiễu xạ cực đại
và chiều dài bước sóng tia X theo phương trình Vulff – Bragg:
nλ = 2d.sin θ
Trong đó: - n: bậc nhiễu xạ, n có giá trị nguyên n = 1, 2, 3
- λ: chiều dài bước sóng tia X
- d: khoảng cách giữa hai mặt tinh thể
Ngoài ra bằng phương pháp nhiễu xạ tia X còn có thể định lượng pha tinh thể
Từ giản đồ XRD có thể xác định được kích thước tinh thể qua độ rộng của
vạch nhiễu xạ. Một cách định tính, mẫu có các tinh thể với kích thước hạt lớn thì độ
rộng vạch nhiễu xạ càng bé và ngược lại. Để định lượng có thể tính toán kích thước
hạt trung bình của tinh thể theo phương trình Scherrer:
.t b
k
D
Bcos



Dt.b là kích thước hạt tinh thể, θ là góc nhiễu xạ (độ), B là độ rộng vạch đặc
trưng (radian) ở độ cao bằng nửa cường độ cực đại, λ = 1,5406 Å là bước sóng của
tia tới, k là hằng số Scherrer phụ thuộc vào hình dạng của hạt và chỉ số Miller của
vạch nhiễu xạ.
1.3.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [2,3,4,6,7,8, 9 ].
Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là kỹ thuật phân tích hóa lý đã và đang được
phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, trong sản xuất
công nghiệp, nông nghiệp , y dược, địa hóa, hóa học. Đặc biệt ở các nước phát triển,

15
phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành phương pháp dùng để
phân tích lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau như đất, nước,
không khí, thực phẩm, ... Hiện nay phương pháp này đang là công cụ đắc lực để xác
định các kim loại độc hại trong môi trường và sinh học.
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với nhiều đặc tính ưu việt như độ
chọn lọc, độ nhạy và độ chính xác cao, đơn giản trong vận hành và giá thiết bị
không quá cao. Ở Việt nam các máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử bắt đầu được
đưa vào sử dụng từ những năm 70. Với kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa sử
dụng không khí nén và axêtylen hoặc nitơoxit và axêtylen hiện nay người ta có thể
xác định được trên 60 nguyên tố kim loại và hàng trăm chất khác thông qua phương
pháp phân tích gián tiếp bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử. Kết hợp các kỹ thuật
hóa hơi lạnh và nguyên tử hóa nhiệt điện phương pháp đã cho giới hạn phát hiện đạt
tới cỡ 10 ppt.
Chúng tôi sử dụng phương pháp AAS để xác định hàm lượng các kim loại
trong mẫu trầm tích.
1.3.2.1 Nguyên tắc của phép đo.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là dựa
trên sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do của một nguyên tố
ở trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ đơn sắc qua đám hơi nguyên tử tự
do của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ. Môi trường hấp thụ chính là đám hơi
nguyên tử tự do của mẫu phân tích. Do đó muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ
nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau:
1. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do.
Đó chính là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu.
2. Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi
nguyên tử tự do vừa được tạo ra ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định
trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.

16
3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân
ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của
nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ. Trong một giới hạn nồng độ nhất định
của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của
nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình:
A = k.Cb
(*)
Trong đó:
A : Cường độ của vạch phổ hấp thụ
k : Hằng số thực nghiệm
C : Nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ
b : Hằng số bản chất (0 < b  1)
Hằng số thực nghiệm k phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hoá hơi và nguyên
tử hoá mẫu nhất định đối với một hệ thống máy AAS và với các điều kiện đã chọn
cho mỗi phép đo; b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng
nguyên tố. Giá trị b=1 khi nồng độ C nhỏ, khi C tăng thì b nhỏ xa dần giá trị 1.
Như vậy, mối quan hệ giữa A và C là tuyến tính trong một khoảng nồng độ
nhất định. Khoảng nồng độ này được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo. Trong
phép đo AAS, phương trình (*) ở trên chính là phương trình cơ sở để định lượng
một nguyên tố.
1.3.2.2 Trang bị của phép đo.
Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang bị của thiết
bị đo phổ AAS theo sơ đồ như sau:
Phần 1. Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân tích. Đó
có thể là đèn catốt rỗng (Hollow Cathode Lamp-HCL), hay đèn phóng điện không
điện cực (Electrodeless Discharge Lamp-EDL), hoặc nguồn phát bức xạ liên tục đã
được biến điệu.
Phần 1 Phần 4Phần 3Phần 2

17
Phần 2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu. Hệ thống này được chế tạo theo ba loại kỹ
thuật nguyên tử hoá mẫu. Đó là:
- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS)
- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS)
- Kỹ thuật hoá hơi lạnh (CV-AAS)
Phần 3. Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng
(vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện và đo tín hiệu hấp thụ
AAS của vạch phổ.
Phần 4. Bộ phận khuyếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS. Phần chỉ thị tín hiệu có thể
là:
- Điện kế chỉ thị tín hiệu AAS
- Bộ tự ghi để ghi các pic hấp thụ
- Bộ chỉ thị hiện số
- Bộ máy in
- Máy tính với màn hình để hiển thị dữ liệu, phần mềm xử lý số liệu và điều khiển
toàn bộ hệ thống máy đo.
Hình 1.1: Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ
hấp thụ nguyên tử
Trong ba kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu thì kĩ thuật F-AAS ra đời sớm hơn.
Theo kỹ thuật này người ta dùng nhiệt ngọn lửa đèn khí để nguyên tử hóa mẫu. Do
đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu đều phụ thuộc vào đặc tính
của ngọn lửa và nhiệt độ là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích

18
Kỹ thuật ngọn lửa:
Theo kĩ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi
và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử
hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, nhưng chủ
yếu là nhiệt độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu
phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh
hưởng đến kết quả.
Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa:
Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa
tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và
trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp
nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là
làm sạch cuvet. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa
để đạt kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự
diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu.
Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến,
vì kĩ thuật này cung cấp cho phép đo AAS có độ nhạy rất cao (mức nanogam ppb);
có khi gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa.
Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
để xác định cơ chế và hiệu quả xử lý asen bằng bùn đỏ.
1.3.3 Các phương pháp phân tích hóa học [2,3,4,6,7,8, 9 ].
1.3.3.1 Phương pháp phân tích khối lượng:
Phân tích khối lượng là phương pháp phân tích định lượng dựa vào việc cân
khối lượng sản phẩm tạo thành sau phản ứng kết tủa bằng phương pháp hoá học hay
phương pháp vật lí. Do chất phân tích chiếm một tỉ lệ xác định trong sản phẩm đem
cân nên từ khối lượng sản phẩm dễ dàng tính được lượng chất phân tích trong đối
tượng phân tích.
1.3.3.2 Phương pháp phân tích thể tích:

19
Phương pháp phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa vào
việc đo chính xác thể tích của dung dịch thuốc thử (B) đã biết trước nồng độ chính
xác (dung dịch chuẩn) tác dụng vừa đủ với một thể tích nhất định của chất cần phân
tích (A).
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dung phương pháp phân tích trọng lượng
để xác định làm lượng Si, phương pháp phân tích thể tích (chuẩn độ) để phân tích
Al và sắt trong mẫu bùn đỏ.
1.4 Vấn đề ô nhiễm photphat trong nước.
Photphat trong nước thải là một thành phần dung dịch quan trọng cho sự
phát triển của các loại tảo quang hợp và các tổ chức sinh học khác trong môi trường
nước. Tuy nhiên khi nồng độ PO4
3-
trong các dịch thải vượt qua ngưỡng cho phép sẽ
dẫn tới hiện tượng phú dưỡng sẽ phá vỡ cân bằng của các hệ sinh học có trong nước
và ảnh hưởng tới chất lượng nước, chủ yếu do làm giảm lượng oxi trong nước khi
các tảo phân hủy. Lượng oxi suy giảm gây ảnh hưởng có hại tới cá và các hệ sống
dưới nước, ảnh hưởng tới sự phát triển của các vi sinh vật và côn trùng cũng như
làm thoái hóa các tài nguyên tự nhiên. Do vậy, hàm lượng PO4
3-
trong nước thải
sinh hoạt và công nghiệp phải được kiểm soát chặt chẽ qua các công nghệ xử lý
nước thải.
Thực tế có nhiều nghiên cứu trong vấn đề sử dụng bùn đỏ để xử lý nước thải
và bùn đỏ đã được chứng minh có khả năng hấp phụ: Flo, Crom, thuốc nhuộm, các
kim loại nặng và Photphat trong dung dịch nước. Do có hàm lượng Ca, Al, Fe cao
nên bùn đỏ là một chất hấp phụ kinh tế sử dụng trên lượng lớn. Các nghiên cứu
trước đây cho thấy Photphat có kết tủa với Canxi thành dạng Apatit và đặc biệt là
Hydroxyapatit (HAP). Theo Zhao và các cộng sự, hiệu suất hấp phụ Photphat phụ
thuộc vào nồng độ PO4
3-
ban đầu, giá trị pH ban đầu và giá trị pH cuối của dung
dịch. Trên cơ sở mẫu bùn đỏ lấy tại tập đoàn nhôm Shandong, tỉnh Shandong,
Trung Quốc, nghiên cứu cho thấy hiệu suất hấp phụ PO4
3-
đạt 97,6% tại điều kiện
thí nghiệm tối ưu bao gồm:

20
Nồng độ PO4
3-
: 25 mg/l. Lượng bùn đỏ: 1,5g . Giá trị pH ban đầu: pHi 3,0.
Giá trị pH cuối: pHf 10.9
Một số công trình nghiên cứu cho thấy bùn đỏ có khả năng hấp phụ tốt với
các chất gây ô nhiễm môi trường dạng aninic như PO4
3-
và Cr2O7
2-
.
Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng bùn đỏ biến tính để định hướng
nghiên cứu làm vật liệu hấp phụ PO4
3-
trong nước.
1.5 Vấn đề ô nhiễm asen trong nước ngầm [7, 17, 13, 21].
Ô nhiễm Asen trong nước ngầm là một vấn đề mang tính toàn cầu và trở
thành một thử thách cho các nhà khoa học trên toàn thế giới. Đã có nhiều báo cáo
về tình trạng này trong những năm gần đây từ nhiều khu vực trên thế giới như Mỹ,
Trung quốc, Chilê, Mêhicô, Canada, Bănglađet, Ấn Độ và Việt Nam.
Nhiễm độc Asen từ nước giếng khoan đã trở thành mối đe dọa đối với sức
khỏe người dân vùng nông thôn nhiều nơi trên thế giới đặc biệt là ở Bănglađét. Ở
Việt Nam theo nghiên cứu của Phạm Thị Kim Trang và cộng sự, hàm lượng Asen
trung bình trong nước ngầm tại các giếng khoan một số vùng nông thôn đồng bằng
sông Hồng lên tới 200- 300 μg/l (tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng Asen trong
nước ăn theo Tổ chức Y tế thế giới và Việt Nam hiện nay là 10 μg ). Do đó, người
dân sinh sống ở những vùng này có thể gặp rủi ro cao do sử dụng lâu ngày nguồn
nước ô nhiễm Asen. Khi vào cơ thể, asen sẽ được lưu giữ và tích lũy dần trong các
mô giàu chất sừng như tóc, móng tay và da. Khi tích lũy lâu ngày, Asen có khả
năng gây ung thư và các bệnh hiểm nghèo khác.
Bảng 1.6: Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước ăn, uống
(Theo QCVN 01:2009-BYT)
STT Chất ô nhiễm Đơn vị Giá trị giới hạn
1 Kẽm mg/l 3,000
2 Cadimi mg/l 0,003
3 Chì mg/l 0,010
4 Đồng mg/l 2,000
5 Asen mg/l 0,01

21
Bảng 1.7: Giá trị giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải
công nghiệp (Theo TCVN 5945:2005) .
Giá trị giới hạn
STT Chất ô nhiễm Đơn vị
A B C
1 Kẽm mg/l 3 3 5
2 Cadimi mg/l 0,003 0,010 0,500
3 Chì mg/l 0,1 0,5 1,0
4 Đồng mg/l 2 2 5
5 Asen mg/l 0,05 0,10 0,50
A: Đủ tiêu chuẩn đổ vào thủy vực dùng cho mục đích sinh hoạt;
B: Đủ tiêu chuẩn đổ vào thủy vực không thuộc A;
C: Đổ vào các khu tập trung xử lý.
Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng bùn đỏ biến tính để định hướng trong
việc xử lý asen đối với nguồn nước bị ô nhiễm.

22
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1 Đối tượng nghiên cứu.
Các mẫu bùn đỏ được lấy tại nhà máy hóa chất Tân Bình trong quá trình sản
suất.
2.2 Nội dung nghiên cứu.
- Phân tích thành phần của bùn đỏ thô.
- Xác định thành phần và cấu trúc pha của mẫu bùn đỏ bằng phương pháp
nhiễu xạ tia X.
- Nghiên cứu các điều kiện để hoạt hóa bùn đỏ.
- Nghiên cứu, đánh giá khả năng hấp phụ photphat của bùn đỏ sau khi được
hoạt hóa.
- Xử lý và đánh giá kết quả thực nghiệm.
2.3 Trang thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu.
2.3.1 Trang thiết bị .
1. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS-3300 của hãng Perkin
Elmer , có kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa và lò graphit (HGA-600).
2. Thiết bị Nhiễu xạ tia X D5000 do hãng SIEMENS, CHLB Đức sản xuất.
3. Cân phân tích chính xác đến 10-5
của hãng Satorius.
4. Máy lắc JSOS 500 của hãng JS Research Inc.
5. Máy li tâm Multifuge 3S-R, Heraeus.
6. Máy đo pH 691 PH Meter Metrolm.
2.3.2 Hóa chất và dụng cụ.
1. Axit HNO3 65%.
2. Thuốc thử Amstrong.
3. Axit HCl.
4. Axit Ascobic.
5. Axit H2SO4.
6. Dung dịch chuẩn photpho 1000 ppm.
7. Cốc thủy tinh, bình định mức, phễu thủy tinh, pipet, giấy lọc.

23
8. Ống ly tâm polyme 50ml.
Các hóa chất đều là loại tinh khiết phân tích của Merck.
Dụng cụ được ngâm trong dung dịch HNO3 trong 24 giờ, sau đó rửa sạch bằng nước
cất.
2.4 Lấy mẫu, tiền xử lý và hoạt hóa mẫu bùn đỏ.
2.4.1 Mẫu bùn đỏ thô.
Mẫu bùn đỏ được lấy tại nhà máy Hóa chất Tân Bình, Thành phố Hồ Chí
Minh ở dạng bùn thải ướt, sau đó mẫu được ly tâm với tốc độ 2400 vòng/phút để
loại dịch bám theo bùn đỏ. Mẫu bùn thải khô được sấy khô ở 105o
C để phục vụ
nghiên cứu.
2.4.2 Hoạt hóa bùn đỏ.
- Hoạt hóa bằng nhiệt: Mẫu bùn đỏ sau khi ly tâm và sấy khô ở 105 o
C,
Mỗi mẫu cân 50g bùn đỏ khô cho vào chén sứ và nung nóng tới nhiệt độ khác nhau:
200 o
C, 400 o
C, 600 o
C , 800 o
C, 900 o
C trong vòng 4 giờ.
- Hoạt hóa bằng axit: Mẫu bùn đỏ sau hoạt hóa bằng nhiệt được hòa tan
trong 1lít dung dịch HCl có nồng độ: 0,25M; 0,5M; 1M; 1,5M; 2M khuấy đều
trong 2 giờ. Sau đó lọc và rửa với 1lít nước cất để loại bỏ axit dư và các chất tan
khác. Phần cặn sau đó được sấy khô tại 105 o
C trong 4 giờ.
2.5 Tiến hành thực nghiệm.
2.5.1 Phân tích thành phần của bùn đỏ [1,5,11,12,16,17,].
2.5.1.1 Xử lý mẫu bùn đỏ.
Cân 0,5 gam mẫu bùn đỏ sau khi đã sấy khô ở 120 - 130 0
C đến khối lượng
không đổi, trộn đều với 1 gam natri cacbonat trong chén bạch kim. Tiến hành nung
chảy trong lò từ nhiệt độ thấp đến khoảng 900 - 980 0
C và giữ ở nhiệt độ này trong
20 - 25 phút.
Khi mẫu chảy thành một khối linh động đồng nhất, lấy chén ra khỏi lò. Rửa
thành ngoài và đáy chén bằng nước. Đặt chén vào cốc chịu nhiệt 250 ml, cẩn thận
rót vào cốc 30 -35 ml dung dịch axit clohiđric (1+1) để lấy khối chảy ra khỏi chén.
Rửa sạch chén bằng axit clohiđric (1+1), sau đó bằng nước.

24
2.5.1.2 Phân tích silic.
- Tách axit silic và xác định silic đioxit.
Dung dịch thu được sau khi phân huỷ mẫu ở trên đem nung nóng và làm bay
hơi trên bếp cách thuỷ hoặc cát. Cô cho dung dịch đến dạng muối ẩm, sau đó thêm
20 ml dung dịch axit sunfuric (1+2). Tia nước rửa thành cốc rồi đun nóng để hoà tan
muối. Cho 10 ml dung dịch gielatin 1%, khuấy đều dung dịch 2 -3 phút. Thêm 30
ml nước nóng. Để yên trên bếp cách thuỷ 10 phút.
Lọc dung dịch vào bình định mức 250 ml qua giấy lọc băng xanh (đường
kính 11 cm). Rửa kết tủa 3 -4 lần bằng axit clohiđric 2% và sau đó rửa 8 -10 lần
bằng nước nóng đến sạch ion Cl-
(thử bằng dung dịch bạc nitrat).
Chuyển kết tủa vào chén bạch kim đã được nung trước 950 0
C đến khối
lượng không đổi. Tro hoá giấy lọc và nung kết tủa ở 950 0
C trong 1,5 - 2 giờ. Lấy
chén ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và đem cân.
Cho vào kết tủa vài giọt axit sunfuric (1+ 1), 5-6 ml axit flohiđric đặc. Đun
nóng đến thoát khí anhiđrit sunfurơ và bốc khô. Phần bã còn lại trong chén sau khi
xử lí với axit flohiđric ở trên đem nung ở 950 0
C trong 10 phút. Lấy ra, để nguội
trong bình hút ẩm rồi cân lại khối lượng.
Hiệu số khối lượng trước và sau khi xử lí bằng axit flohiđric là lượng silic
đioxit. Bã trong chén sau khi cân đem nung chảy với 1 gam kali pyrosunfat ở nhiệt
độ 400 - 450 0
C trong 10 phút. Hoà tan khối chảy bằng nước nóng đã axit hoá bằng
vài giọt axit clohiđric. Dung dịch thu được đem nhập với phần nước lọc tách silic
trong bình định mức 250 ml ở trên. Định mức đến vạch bằng nước, lắc đều (dung
dịch I). Dung dịch này dùng để xác định các nguyên tố tiếp theo (nhôm, sắt, titan,
canxi, magie...).
Hàm lượng silic đioxit được tính theo công thức:
1 2 0
2% 100
G G G
SiO
G
 

Trong đó:
G1: Khối lượng chén và tủa silic đioxit trước khi xử lí bằng axit flohiđric, g.

25
G2: Khối lượng chén và cặn sau khi xử lí bằng axit flohiđric, g.
G0: Khối lượng tạp chất trong mẫu trắng sau khi xử lí bằng axit flohiđric, g.
G: Lượng cân mẫu, g.
2.5.1.3 Phân tích Titan.
Lấy chính xác 10 -25 ml dung dịch sau khi phân huỷ mẫu ở trên cho vào
bình định mức 50 ml. Lần lượt thêm 5 ml dung dịch axit sunfuric (1+1), 2 ml axit
photphoric d = 1,72; 0,5 ml hiđropeoxit 30%. Sau mỗi lần thêm một thuốc thử phải
lắc đều. Thêm nước đến vạch, lắc đều dung dịch. Để yên 15 phút rồi đo mật độ
quang của phức màu tại bước sóng 410nm với cuvet có chiều dày 10 mm. Dung
dịch so sánh là dung dịch mẫu trắng có tất cả các thuốc thử như mẫu phân tích.
- Xây dựng đồ thị chuẩn.
Dùng dung dịch chuẩn titan, lập một dãy chuẩn trong các bình định mức
50ml có thứ tự nồng độ TiO2 như sau: 0; 0,2;0,4; 0,6; 0,8; 1,0...; 1,5 mg/ml. Lần
lượt thêm các thuốc thử và tiến hành như mẫu phân tích rồi lập đồ thị chuẩn theo
giá trị mật độ quang đo được.
- Cách tính kết quả.
Hàm lượng titan oxit được tính theo công thức
dm.
2
. 100
%
. .1000h
aV
TiO
V G

Trong đó:
a: Lượng titan oxit tuơng ứng với mật độ quang đo được, xác định theo đồ thị
chuẩn, mg;
V đm: Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml.
V h: Thể tích dung dịch lấy mẫu để phân tích, ml.
G: Lượng cân tối thiểu.
2.5.1.4 Phân tích hàm lượng Nhôm.
Lấy chính xác 25ml dung dịch sau khi phân huỷ mẫu trên cho vào bình nón 250 ml.
Thêm 15 - 20 ml dung dịch trilon B 2% rồi từ từ trung hoà bằng dung dịch amoni
hiđroxit (1+1) tới đổi màu chỉ thị metyl da cam từ hồng sang vàng. Cho 25 - 30 ml

26
dung dịch đệm axetat pH = 5.6. đun đến sôi trong 3 phút. Để nguội dung dịch đến
nhiệt độ phòng, thêm 30mg chỉ thị xylen da cam. Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn
kẽm axetat tới khi chuyển màu từ vàng sang hồng. Không cần ghi thể tích dung dịch
chuẩn đã tiêu tốn.
Tiếp tục cho thêm 30 - 35 ml dung dịch natri florua bão hoà. Đun dung dịch
đến sôi và để sôi trong 3 phút. Để nguội dung dịch đến nhiệt độ phòng, thêm 10mg
chỉ thị xylen da cam. Chuẩn độ dung dịch lần nữa bằng dung dịch chuẩn kẽm axetat
tới chuyển màu từ vàng sang hồng. Lần này ghi thể tích dung dịch chuẩn kẽm axetat
đã tiêu tốn.
- Cách tính kết quả.
Tổng hàm lượng nhôm oxit và titan oxit (qui ra nhôm oxit) được tính theo công
thức:
. . .100
%
. .1000
dm
h
T V V
X
V G

Trong đó:
%X: Tổng hàm lượng nhôm oxit và titan oxit (qui theo nhôm oxit).
T: Độ chuẩn của dung dịch kẽm axetat theo nhôm oxit (g/ml).
V: Thể tích dung dịch chuẩn kẽm axetat tiêu tốn cho chuẩn độ dung dịch sau khi
cho natri florua, ml.
Vđm: Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml.
Vh: Thể tích dung dịch mẫu lấy để phân tích, ml.
G: Lượng cân mẫu.
Hàm lượng nhôm oxit tính theo công thức
%Al2O3 = %X - %TiO2 * 0,638
trong đó 0,638 là hệ số tính chuyển từ titan oxit ra nhôm oxit.
2.5.1.5 Phân tích Sắt.
Lấy chính xác 25ml dung dịch sau khi phân huỷ mẫu ở trên cho vào bình nón
250 ml. Thêm 5 ml dung dịch axit clohiđric (1+1). Đun nóng đến gần sôi rồi vừa
nhỏ từng giọt dung dịch thiếc (II) clorua 10% vừa lắc cho tới khi dung dịch mất

27
màu vàng. Cho dư 1-2 giọt dung dịch thiếc nữa. Làm nguội nhanh dung dịch đến
nhiệt độ phòng bằng cách ngâm trong nước lạnh. Cho 5ml dung dịch thuỷ ngân (II)
clorua bão hoà, lắc đều. Để yên dung dịch 3 -5 phút, thêm 15ml dung dịch hỗn hợp
knốp, 50 ml nước, 1-2 giọt chỉ thị natri diphenylamin sunfonat 0,1% và chuẩn độ
bằng dung dịch kali bicromat đến xuất hiện màu tím bền trong 30 giây. Ghi thể tích
dung dịch kali bicromat tiêu tốn cho chuẩn độ.
- Cách tính kết quả
Hàm lượng sắt (III) oxit tổng số được tính theo công thức:
2 3
. . .100
% ( )
.
dm
h
T V V
Fe O ts
V G

Trong đó:
T: Độ chuẩn của dung dịch kali bicromat theo sắt (III) oxit, (g/ml)
V: Thể tích dung dịch chuẩn kali bicromat tiêu tốn cho chuẩn độ, ml
Vđm:Thể tích định mức dung dịch mẫu, ml
Vh: Thể tích dung dịch mẫu lấy để phân tích, ml
G: Lượng cân mẫu (g).
2.5.2 Quy trình xác định PO4
3-
theo phương pháp trắc quang
- Phạm vi ứng dụng
Phương pháp này được áp dụng để phân tích photphat (PO4
3-
) trong các mẫu
nước uống, nước mặt, nước ngầm, và nước thải.
- Nguyên tắc
Ion photphat phản ứng với Amoni molipdat và Antimonyl tartrat trong môi
trường axit tạo thành hợp chất Antimony – photpho – Molipdat có màu vàng, phức
này được khử bằng axit ascorbic tạo thành hợp chất có màu xanh, cường độ màu
của phức tỷ lệ với nồng độ PO4
3-
trong mẫu. Mật độ quang được đo tại bước sóng
880nm.
- Chất ảnh hưởng

28
Trong điều kiện của phép phân tích này, arsenat có phản ứng tương tự như
photphot, tuy nhiên nồng độ của asen trong mẫu nhỏ, nên ảnh hưởng này có thể bỏ
qua.
Nồng độ cao của sắt có thể gây ra kết tủa Fe(PO4
3-
) và làm giảm nồng độ
photphot trong mẫu, do vậy đối với mẫu nước có hàm lường sắt cao cần axit hóa
mẫu trước khi lọc bằng axit sunphuric.
- Thiết bị
Hệ thống máy đo quang vùng tử ngoại và khả kiến.
- Hóa chất và dụng cụ
* Dung dịch chuẩn gốc PO4
3-
1000ppm.
* Dung dịch chuẩn làm việc PO4
3-
10ppm; hút 1ml dung dịch chuẩn gốc photphat
1000ppm cho vào bình định mức 100ml và định mức tới vạch.
* Thuốc thử Amstrong: 122ml H2SO4 đặc vào 800ml nước cất, sau đó thêm 10,5g
Amoni molipdat và 0,3g Antimonyl tartrat, đun nóng cho đến khi hòa tan hoàn toàn,
định mức đến 1lít bằng nước cất.
* Axit Ascobic: hòa tan 3g axit ascobic trong 100ml nước cất dung dịch này được
bảo quản trong chai thủy tinh nâu và bền trong vòng 1 tuần khi bảo quản lạnh.
* Axit HCl 6N (pha loãng 50ml HCl đặc trong 50ml nước cất).
* Các loại bình định mức: 50ml, 100ml.
* Các loại pipet 1ml, 5ml, 10ml.
- Quy trình phân tích
* Chuẩn bị dung dịch làm việc: từ dung dịch gốc PO4
3-
1000ppm chuẩn bị ra dung
dịch chuẩn làm việc có nồng độ PO4
3-
10ppm.
* Xây dựng đường chuẩn

29
3-
của các mẫu để xây dựng đường chuẩn
TT Dung dịch làm việc
PO4
3-
10ppm(ml)
Nồng độ PO4
3-
(mg/l)
Định mức đến thể
tích (ml)
1 Mẫu trắng 0 50
2 0.25 0.05 50
3 0.50 0.10 50
4 1.0 0.20 50
5 2.0 0.40 50
6 4.0 0.80 50
7 5.0 1.00 50
* Chuẩn bị mẫu
Mẫu phân tích PO4
3-
phải được lọc qua giấy lọc 0.45µm và điều chỉnh pH của
về trung tính bằng H2SO4 đặc hoặc NaOH sử dụng chỉ thị phenolphthalein.
Lấy 50ml mẫu cho vào binh 100ml thêm 5ml thuốc thử amstrong và 1ml axit
ascobic. Đợi 20 phút sau đó đo mật độ quang ở bước sóng 880nm.
Lưu ý : có thể điều chỉnh tỷ lệ mẫu và thuốc thử đối với những mẫu có thể tích
nhỏ lấy 25ml mẫu thêm 2.5ml thuốc thử amstrong và 0.5ml axit ascobic.
* Lập đường chuẩn và phân tích mẫu:
+ bật máy đo quang
+ chọn bước sóng 880nm
+ điều chỉnh mẫu trắng về độ hấp thụ bằng 0(ấn Zero)
+ lập đường chuẩn
+ đo mẫu
* Tính toán: Nồng độ của PO4
3-
được tính toán dựa theo đường chuẩn.
2.5.3 Phân tích asen [18, 21].
Hàm lượng asen trong mẫu trước và sau khi hấp phụ bằng bùn đỏ được xác
định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa
bằng lò graphít.

30
Các điều kiện đo phổ và chương trình nhiệt độ tối ưu được nghiên cứu lựa
chọn như vạch đo, nguồn sáng, nhiệt độ sấy khô, nhiệt độ tro hóa luyện mẫu,nhiệt
độ nguyên tử hóa, khoảng tuyến tính và giới hạn phát hiện của phương pháp.
2.6 Xử lí số liệu thực nghiệm.
2.6.1 Hiệu suất hấp phụ photphat
- Hiệu suất hấp phụ photphat được tính như sau:
H=
i
fi
C
CC 
*100 (%)
Trong đó:
H: là hiệu suất hấp thụ photphat.
Ci: là nồng độ photphat ban đầu.
Cf: là nồng độ photphat sau hấp thụ.
2.6.2 Lượng PO4
3-
hấp phụ trên một đơn vị khối lượng bùn đỏ
Khối lượng PO4
3-
hấp thụ trên một đơn vị khối lượng bùn đỏ được tính theo
công thức
X=
m
CC fi 
* V (mg/g bùn đỏ)
Trong đó:
X: là nồng độ của PO4
3-
được hấp thụ.
Ci: là nồng độ PO4
3-
ban đầu.
Cf: là nồng độ PO4
3-
sau hấp thụ.
V: thể tích dung dịch.
m: khối lượng bùn đỏ.
Các kết quả thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm Microsoft Office Excel 2007
và Minitab 15.
2.6.3 Đánh giá khả năng hấp phụ asen của bùn đỏ [18, 21].
Khả năng hấp phụ asen của bùn đỏ được đánh giá theo chế độ tĩnh, lượng
bùn đỏ được sử dụng là 1g trong 50 ml dung dịch hấp phụ.
Xử lý kết quả theo các công thức:

31
0( ).e
e
C C V
Q
m

 và % Hấp phụ = 0
0
( ).100%eC C
C

Trong đó:
Qe: Dung lượng hấp phụ (mg/g);
C0: Nồng độ ion kim loại hoặc asen ban đầu (mg/l);
Ce: Nồng độ ion kim loại cân bằng khi cân bằng được thiết lập (mg/l);
V: Thể tích dung dịch ion kim loại hoặc asen (lít);
m: Khối lượng hạt bùn đỏ.

32
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.1 Kết quả phân tích thành phần bùn đỏ.
Sau khi tiến hành vô cơ hóa mẫu bùn đỏ theo phương pháp vô cơ hóa khô sử
dụng Na2CO3. Hàm lượng silíc được xác định bằng phương pháp trọng lượng, hàm
lượng nhôm và sắt được xác định bằng phương pháp chuẩn độ, hàm lượng titan
được xác định bằng phương pháp đo quang. Kết quả phân tích mẫu bùn đỏ thô được
đưa ra ở bảng sau:
Bảng 3.1: Kết quả phân tích thành phần của bùn đỏ.
STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Hàm lượng
1 Fe2O3 % 46.32
2 Al2O3 % 17.56
3 SiO2 % 6.70
4 TiO2 % 7.20
Kết quả phân tích ở bảng 3.1 cho thấy, thành phần chính của bùn đỏ là Fe2O3
và Al2O3, bùn đỏ có kích thước mịn và diện tích bề mặt riêng lớn nên sử dụng bùn
đỏ làm các vật liệu hấp phụ là rất khả thi.
3.2 Kết quả xác định cấu trúc pha của bùn đỏ.
Phương pháp nhiễu xạ tia X dùng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật
liệu, cho phép xác định nhanh, chính xác các pha tinh thể, định lượng pha tinh thể
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp bột hay phương pháp
Debye. Mẫu bùn đỏ được tạo thành bột với mục đích có nhiều tinh thể có tính định
hướng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng có một số lớn hạt có định hướng thỏa mãn
điều kiện nhiễu xạ Bragg.
Kết quả xác định cấu trúc pha trên thiết bị Nhiễu xạ tia X D5000 do hãng
SIEMENS sản xuất được đưa ra ở hình sau:

33
Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ thô.
Bảng 3.2: Cấu trúc pha của các hợp phần trong bùn đỏ thô.
STT Công thức hóa học Dạng tồn tại
1 Al(OH)3 Dạng gibbsite
2 FeO(OH) Geothite
3 Fe2O3 Hematite
4 SiO2 Quartz
5 1.08 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1.8H2O Sodium Aluminum
Silicat hydrat

34
Kết quả phân tích thành phần và cấu trúc pha của bùn đỏ thô cho thấy, dạng
kết tinh của bùn đỏ tồn tại ở 5 dạng chủ yếu bao gồm: Dạng gibbsite, Geothite,
Hematite, Quartz Sodium Aluminum Silicat hydrat, mặc dù TiO2 chiếm 7,20%
trong thành phần của bùn đỏ nhưng không xuất hiện cấu trúc pha tinh thể trong mẫu
bùn đỏ. Các tín hiệu đặc trưng và thành phần chính trong cấu trúc pha là dạng Dạng
gibbsite, Geothite và Hematite, những thành phần này tạo ra những tính chất hấp
phụ của bùn đỏ. Theo tác giả H.Soner để tăng khả năng hấp phụ, bùn đỏ cần phải
được hoạt hóa bằng phương pháp nhiệt sau đó hoạt hóa bằng axit.
3.3 Kết quả xác định cấu trúc pha của bùn đỏ sau khi hoạt hóa bằng nhiệt.
Cân 50g bùn đỏ khô cho vào chén sứ và nung nóng tới nhiệt độ khác nhau:
200 o
C, 400 o
C, 600 o
C và 800 o
C trong vòng 4 giờ, mẫu sau khi hoạt hóa bằng nhiệt
được tiến hành xác định cấu trúc pha bằng phương phổ nhiễu xạ tia X. Kết quả đựoc
đưa ra các hình và bảng sau:
C.

35
Bảng 3.3: Cấu trúc pha của các hợp phần trong bùn đỏ
biến tính ở 200o
C
2 FeO(OH) Geothite
3 Fe2O3 Hematite
4 SiO2 Quartz
Silicat hydrat
C.

36
C.
2 Fe2O3 Hematite
Silicat hydrat
C.
C
1 Fe2O3 Hematite
2 SiO2 Quartz
Silicat hydrat

37
C.
Bảng 3.6: Cấu trúc pha của các hợp phần trong bùn đỏ biến tính
ở 800o
C.
1 Fe2O3 Hematite
Silicat hydrat
Kết quả phân tích và đánh giá mức độ hoạt hóa của bùn đỏ cho thấy, cấu trúc pha
của bùn đỏ thay đổi khi nhiệt độ tăng dần.
Khi biến tính ở nhiệt độ 200o
C thành phần pha của bùn thay đổi không nhiều, tín
hiệu pic của Hematite tăng dần và tín hiệu pic của Geothite giảm dần, sự thay đổi
này được lý giả là do sự dịch chuyển pha từ dạng FeO(OH) về dạng Fe2O3 do sự
tăng nhiệt độ

38
C thì tín hiệu pic của pha Geothite không xuất hiện,
điều đó chứng tỏ tất cả các dạng FeO(OH) đã chuyển về dạng Fe2O3 và tín hiệu píc
của dạng gibbsite giảm dần do sự chuyển pha về dạng Sodium Aluminum Silicat
hydrat do lượng xút còn dư trong bùn đỏ phản ứng với nhôm và silic.
C thì chỉ còn tín hiệu pic chủ yếu của pha Hematit và
Sodium Aluminum Silicat hydrat.
C thì chỉ còn tín hiệu pic chủ yếu của pha Hematit
chiếm hoàn toàn ưu thế và một phần nhỏ Sodium Aluminum Silicat hydrat. Sự hình
thành Hematit mới sinh làm tăng tâm hấp phụ của bùn đỏ dẫn đến khả năng hấp phụ
tăng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng mẫu bùn đỏ được hoạt hóa ở 800o
C
để thực hiện các nghiên tiếp theo.
3.4 Kết quả hấp phụ photphat với bùn đỏ
3.4.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ photphat bằng phương pháp đo
quang
* Chuẩn bị dung dịch: Lấy 1ml dung dịch chuẩn gốc PO4
3-
1000ppm cho vào bình
định mức 100 ml và định mức đến 100 ml bằng nước cất, ta thu được dung dịch có
nồng độ PO4
3-
10ppm.
* Chuẩn bị mẫu: Lấy từ dung dịch có nồng độ PO4
3-
10ppm và định mức bằng nước
cất vào bình định mức 50ml theo bảng sau:
3-
của các mẫu để xây dựng đường chuẩn
TT Dung dịch làm việc
PO4
3-
10ppm(ml)
Nồng độ PO4
3-
(mg/l)
Định mức đến thể
tích (ml)
1 Mẫu trắng 0 50
2 1.25 0.25 50
3 2.50 0.5 50
4 5.00 1 50
5 7.50 1.5 50
6 10.00 2 50

39
Lấy 25ml mẫu cho vào bình 50ml, thêm 2,5ml thuốc thử amstrong và 0,5ml axit
ascobic. Đợi 20 phút sau đó đo mật độ quang ở bước sóng 880nm. Kết quả thu được
đường chuẩn sự phụ thuộc nồng độ photphat vào độ hấp phụ quang như sau:
Hình 3.6: Đường chuẩn hấp phụ photphat
Đường chuẩn xây dựng có hệ số tương quan R2
lớn gần bằng 1. Do đó, có thể sử
dụng các đường chuẩn này để xác định nồng độ photphat trong các mẫu thực.
3.4.2 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp biến tính bùn đỏ
3.4.2.1 Bùn đỏ được biến tính bằng phương pháp axit
Để đánh giá khả năng hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ được biến tính bằng
phương pháp axit, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm hấp phụ photphat với các mẫu
bùn đỏ được biến tính bằng axit.

40
- Cân 1,5g mẫu bùn đỏ được biến tính bằng axit cho vào bình đựng 100ml
dung dịch P nồng độ 25mg/l, đã điều chỉnh pH=3.
- Khuấy đều hỗn hợp với tốc độ 200 rpm tại nhiệt độ phòng trong 4 giờ.
- Hỗn hợp tiếp tục được lắc trong 4 giờ để đạt tới trạng thái cân bằng.
- Sau đó hỗn hợp mang đi ly tâm, gạn lấy phần nước trong.
- Xác định giá trị pH của phần nước trong.
- Lấy 25ml phần nước trong cho vào bình 50ml, thêm 2.5ml thuốc thử
amstrong và 0.5ml axit ascobic. Đợi 20 phút sau đó đo mật độ quang ở bước sóng
880nm.
- Các kết quả đo khả năng hấp phụ photphat được ghi trong bảng sau:
Bảng 3.8: Hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ được
hoạt hoá bằng axit
STT KHM Nồng độ
(mol/l)
pH sau
hấp phụ
Hiệu suất
hấp phụ (%)
Lượng PO4
3-
hấp phụ
trên một đơn vị bùn đỏ
(mg/g)
1 RM0,001 0.001 7.54 40.38 6.73
2 RM0,01 0.01 7.72 3681 6.14
3 RM0,05 0.05 7.76 33.19 5.53
4 RM0,25 0.25 7.71 21.26 3.54
5 RM0,5 0.5 8.11 22.65 3.76
6 RM1 1.0 8.13 25.53 4.26
7 RM1,5 1.5 7.94 25.44 4.24
8 RM2 2.0 7.97 22.30 3.72
Từ kết quả của bảng trên ta xây dựng được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa
hiệu suất hấp phụ với nồng độ axit của mẫu bùn đỏ được biến tính.

41
0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
Hieusuathapphu(%)
N o n g d o m a u h o a t h o a (M )
Hình 3.7: Hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ được
biến tính bằng axit
Qua các số liệu và đồ thị trên ta thấy: Mẫu bùn đỏ được biến tính bằng axit
với nồng độ 0,001M hấp phụ photphat tốt nhất.
3.4.2.2 Bùn đỏ được biến tính bằng phương pháp gia nhiệt
Chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm hấp phụ photphat với các mẫu bùn đỏ
được biến tính bằng phương pháp gia nhiệt để hấp phụ photphat.
- Cân 1,5g mỗi mẫu bùn đỏ thô và bùn đỏ được biến tính ở 2000
C, 4000
C,
6000
C, 8000
C cho vào bình đựng 100ml dung dịch P nồng độ 25mg/l, đã điều chỉnh
pH=3.
880nm.

42
Bảng 3.9: Hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ được
biến tính bằng phương pháp gia nhiệt
STT Kí hiệu
mẫu
pH
sau hấp phụ
Hiệu suất
hấp phụ (%)
Lượng PO4
3-
hấp phụ trên
một đơn vị bùn đỏ (mg/g)
1 RM 7.93 45.78 7.63
2 RM200 7.74 53.73 8.96
3 RM400 7.90 64.72 10.79
4 RM600 7.82 76.51 12.75
5 RM800 7.66 93.82 15.64
Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat của các mẫu bùn đỏ được biến tính
bằng phương pháp gia nhiệt theo các nhiệt độ biến tính thì ta có đồ thị sau:
0 200 400 600 800
40
50
60
70
80
90
100
Hieusuathapphu(%)
Nhiet do bien tinh mau
Hình 3.8: Hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ được
biến tính bằng phương pháp gia nhiệt
Từ bảng số liệu và đồ thị ta rút ra kết luận sau:
+ Nhiệt độ biến tính mẫu bùn đỏ tăng thì hiệu suất hấp phụ photphat tăng.

43
+ So sánh với hiệu suất hấp phụ của mẫu bùn đỏ được biến tính bằng axit ta
thấy hiệu suất hấp phụ của mẫu bùn đỏ được biến tính bằng phương pháp gia nhiệt
cao hơn nhiều.
Do đó việc khảo sát khả năng hấp phụ photphat của bùn đỏ tôi quyết định
dùng các mẫu bùn đỏ được biến tính bằng phương pháp gia nhiệt.
3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ
Để khảo sát ảnh hưởng của lượng bùn đỏ hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ
photphat tôi đã tiến hành làm như sau:
- Cân lượng mẫu bùn đỏ thô theo lượng như bảng dưới đây, sau đó cho vào
bình đựng 100ml dung dịch P nồng độ 25mg/l, đã điều chỉnh pH=3.
880nm.
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của lượng bùn đỏ thô khác nhau với
hiệu suất hấp phụ PO4
3-
STT Khối lượng
bùn đỏ thô (g)
pH sau hấp phụ Hiệu suất hấp phụ
(%)
1 0.25 8.04 21.18
2 0.5 7.66 22.65
3 1.0 8.15 32.47
4 1.5 8.25 43.75
5 2.0 8.02 35.27
6 2.5 8.37 30.82

44
Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ thô với lượng bùn đỏ
khác nhau thì ta có đồ thị sau:
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
20
25
30
35
40
45
Hieusuathapphu(%)
Khoi luong mau bun do
Hình 3.9: Ảnh hưởng của lượng bùn đỏ thô khác nhau đến
3-
Từ bảng số liệu và đồ thị ta rút ra kết luận sau: Lượng bùn đỏ dùng hấp phụ
photphat nồng độ 25mg/l tốt nhất là 1,5g.
3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của dung dịch photphat hấp
phụ
- Cân 1,5g mẫu bùn đỏ thô cho vào các bình đựng 100ml dung dịch có nồng
độ P lần lượt là: 10mg/l, 25mg/l, 50mg/l, 100mg/l, đã điều chỉnh pH=3.
880nm.

45
Bảng 3.11: Hiệu suất hấp phụ photphat với nồng độ PO4
3-
ban đầu khác nhau
STT Nồng độ PO4
3-
ban đầu (mg/l)
pH sau hấp phụ Hiệu suất hấp phụ
(%)
1 5 7.74 26.32
2 10 7.96 35.64
3 25 7.90 44.56
4 50 7.82 34.29
5 75 7.66 28.15
6 100 7.81 24.92
Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ thô với nồng độ dung
dịch photphat ban đầu khác nhau, ta có đồ thị sau:
0 20 40 60 80 100
25
30
35
40
45
Hieusuathapphu(%)
Nong do phosphate ban dau (mg/l)
Hình 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ PO4
3-
ban đầu đến
3-

46
Từ bảng số liệu và đồ thị ta rút ra kết luận sau: nồng độ photphat ban đầu để
bùn đỏ hấp phụ tốt nhất là 25mg/l.
3.4.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu của dung dịch phophat hấp phụ
Để khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu của dung dịch photphat hấp phụ đến
hiệu suất hấp phụ photphat tôi đã tiến hành làm như sau:
- Cân 1,5g mẫu bùn đỏ thô, sau đó cho vào các bình đựng 100ml dung dịch P
nồng độ 25mg/l, đã điều chỉnh pH lần lượt là: 1, 3, 5, 7, 9.
880nm.
Bảng 3.12: Hiệu suất hấp phụ photphat với pH ban đầu khác nhau
pH ban đầu của dung
dịch phosphate
pH sau
hấp phụ
Hiệu suất
hấp phụ (%)
Lượng PO4
3-
hấp phụ
trên một đơn vị bùn đỏ
(mg/g)
pH = 1 7.38 25.73 4.29
pH = 3 7.93 45.78 7.63
pH = 5 8.02 31.58 5.26
pH = 7 8.63 7.64 1.27
pH = 9 8.87 4.73 0.79
Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ thô với nồng độ dung
dịch photphat 25mg/l ở các pH khác nhau, ta có đồ thị sau:

47
0 2 4 6 8 10
0
10
20
30
40
50
Hieusuathapphu(%)
pH
Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất hấp phụ PO4
3-
Từ bảng số liệu và đồ thị ta rút ra kết luận sau: Mẫu bùn đỏ hấp phụ nồng độ
photphat 25mg/l tốt nhất ở pH = 3.
3.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Để khảo sát ảnh hưởng của mẫu bùn đỏ thô và mẫu bùn đỏ được biến tính
bằng phương pháp gia nhiệt đến hiệu suất hấp phụ photphat tôi đã tiến hành làm
như sau:
- Cân 1,5g mẫu bùn đỏ thô và các mẫu bùn đỏ được biến tính ở 2000
C,
4000
C, 6000
C, 8000
C, 9000
C cho vào bình đựng 100ml dung dịch P nồng độ
25mg/l, đã điều chỉnh pH=3.
880nm.

48
Bảng 3.13: Hiệu suất hấp phụ photphat với mẫu bùn đỏ được biến tính theo
nhiệt độ
Mẫu pH sau hấp
phụ
Hiệu suất
hấp phụ (%)
Lượng PO4
3-
hấp phụ trên một
đơn vị bùn đỏ (mg/g)
RM thô 7.93 45.78 7.63
RM 2000
C 7.74 53.73 8.96
RM 4000
C 7.90 64.72 10.79
RM 6000
C 7.82 76.51 12.75
RM 8000
C 7.66 93.82 15.64
Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat của các mẫu bùn đỏ được biến tính
bằng phương pháp gia nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau với nồng độ dung dịch
photphat 25mg/l ở pH = 3, ta có đồ thị sau:
0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
1 0 0
Hieusuathapphu(%)
N h iet d o b ie n tin h m a u
Hình 3.12: Ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính mẫu bùn đỏ đến
3-

49
Từ bảng số liệu và đồ thị ta rút ra kết luận sau: Mẫu bùn đỏ được gia nhiệt ở
nhiệt độ 8000
C hấp phụ dung dịch photphat 25mg/l ở pH = 3 là tốt nhất.
3.4.7 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ photphat
tôi đã tiến hành làm như sau:
- Cân 1,5g mẫu bùn đỏ được gia nhiệt ở 8000
C cho vào bình đựng 100ml dung
dịch P nồng độ 25mg/l, đã điều chỉnh pH=3.
- Khuấy đều hỗn hợp với tốc độ 200 rpm trong 2, 4, 8, 16, 24 giờ.
- Hỗn hợp tiếp tục được lắc trong 2, 4, 8, 16, 24 giờ để đạt tới trạng thái cân
bằng.
880nm.
Bảng 3.14: Hiệu suất hấp phụ photphat với mẫu bùn đỏ được
biến tính theo thời gian
Thời gian lắc và
khuấy
pH sau hấp
phụ
Hiệu suất hấp
phụ
Lượng PO4
3-
hấp
phụ trên một đơn
vị bùn đỏ (mg/g)
RM800/2h+2h 8.04 64.16 10.69
RM800/4+4h 7.66 93.82 15.64
RM800/8h+8h 8.15 72.17 12.03
RM800/16h+16h 8.25 48.75 8.13
RM800/24h+24h 8.02 31.51 5.25

50
Biểu diễn hiệu suất hấp phụ photphat của mẫu bùn đỏ với dung dịch photphat
25mg/l ở các thời gian lắc khác nhau, ta có đồ thị sau:
0 5 10 15 20 25
30
40
50
60
70
80
90
100
Hieusuathapphu(%)
Thoi gian lac mau
Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian khuấy và lắc đến
3-
Từ bảng số liệu và đồ thị ta rút ra kết luận sau: Mẫu bùn đỏ hấp phụ photphat tốt
nhất với thời gian là 4h. Khi tăng thời gian phản ứng, hiệu suất giảm dần, nguyên
nhân có thể do hình thành AlPO4 từ Sodium Aluminum Silicat hydrat dẫn đến hiệu
suất hấp phụ giảm dần do quá trình chuyển hóa hợp chất Sodium Aluminum Silicat
hydrat và giải phóng SiO2, kết quả được thể hiện trên phổ nhiễu xạ tia X không còn
xuất hiện cấu trúc pha của Sodium Aluminum Silicat hydrat mà thay vào đó là SiO2.

51
Hình 3.14: Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ biến tính
ở 800o
C sau hấp phụ
Bảng 3.15: Cấu trúc pha của các hợp phần trong bùn đỏ biến tính
ở 800o
C sau hấp phụ.
1 Fe2O3 Hematite
2 SiO2 Silicat
3.5. Nghiên cứu khảo sát hấp phụ asen của bùn đỏ hoạt hóa bằng axit.
3.5.1 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để xác định asen.
3.5.1.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ của asen.
Những kết quả nghiên cứu và khảo sát cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên
tử của As sử dụng kĩ thuật lò graphit (GF-AAS) trên máy Perkin Elmer sẽ cho kết
quả tốt nhất với các thông số máy như sau:

Luận văn: Thành phần tính chất của bùn đỏ về môi trường, HAY

Luận văn: Thành phần tính chất của bùn đỏ về môi trường, HAY

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Luận văn: Thành phần tính chất của bùn đỏ về môi trường, HAY

Similar to Luận văn: Thành phần tính chất của bùn đỏ về môi trường, HAY (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Luận văn: Thành phần tính chất của bùn đỏ về môi trường, HAY