Hoàn thiện quy trình sản xuất vật liệu lọc và thiết bị xử lý mangan trong nước ngầm quy mô hộ gia đình

DAI HOC QUOC
GIA
HA
NOI
TRirdNG DAI
HOC KHOA HOC
TlT NHIEN
*********
BAO CAO
DlT
AN SAN XUAT
THlT-
THlT
NGHIEM
CAP DAI HOC QUOC GIA HA
NOI
Hoan
thien qui trinh san xuat vat lieu
loc
va thiet bj
\\x ly
mangan
trong
nuoc
ngam qui mo ho gia
dinh
MA
SO:
SXT-08-01
CHUTRIDU
AN:

PGS-TS.Nghiem
Xuan Thung
HA NOI-2010
OAI
HOC QUOC
GiA
HA NOI
TPUNG TAM
THONG TIN
THU VIEN
QT/
q%
DAI HOC QUOC GIA HA NOI
TRlTdNG
DAI HOC KHOA HOC TlT NHIEN
Aft**xwwww
TEN
DlT
AN SXT-TN:
Hoan thien qui trinh san xuat vat lieu loc va thiet bj
xii'
ly
mangan trong nuoc ngam qui mo ho gia dinh
MA
SO:
SXT-08-01
CHUTRI
DUAN:
PGS-TS. Nghiem Xuan Thung
Khoa Hoa-

Trirang
DHKHTN- DHQG Ha
Noi
CAC CAN BO THAM GIA:
1.
TS. Nguyen Hoang :
Truang
Dai hoc Khoa hoc
Tir
nhien
2.
PGS.TS. Le
Hiing
:
Truong
DHKHTN
3.
ThS. Hoang thi Huong
Hul:
Truang DHKHTN
4.
CN. Nguyen Dinh Duan : Truong DHKHTN
HA NOT-2010
1.
TEN
DU"
AN SXT-TN:
"Hoan thien qui trinh san xuat vat lieu loc va thiet bj
xu*
ly

mangan trong
nu'O'c
ngam qui mo ho gia dinh"
2.
MA SO: SXT- 08-01
3.
CHU
TRI
DU"
AN:
PGS-TS. Nghiem Xuan Thung
Khoa Hoa- Truong DHKHTN- DHQG Ha
4.
CAC CAN BO THAM GIA:
1.
TS. Nguyen Hoang: Truang Dai hoc Khoa hoc Tu nhien
2.
PGS.TS. Le Hung: Truang DHKHTN
3.
ThS. Hoang thi
Huong
Hu^:
Truang DHKHTN
4.
CN.
Nguyin
Dinh Duan: Truang DHKHTN
5. MUC
TIEU
VA NOI DUNG

DlT
AN SAN XUAT
THU
• • •
a.
Muc
tieu:
- Dieu che vat lieu loc xu ly mangan va mot so kim
loai
nang trong nuoc
sinh boat
tCr
nguyen lieu san
c6,
- Phan tich ham
lugng
mangan
truoc
va sau khi xu ly
- Thiet
ke,
lap dat thiet bj xur ly mangan c6 trong nuoc ngam a qui mo
nho su dung trong gia dinh thuoc khu vuc Ha Noi, Ha Nam.
b.
Noi dung:
- Nghien cuu kha nang xu ly cua mot so nguyen lieu co trong tu nhien:
khoang set, tro bay, pyroluzit,
Mn02
boat hoa.
- Nghien cuu kha nang ket dinh cua mot so chat polymer v6i vat lieu

- Nghien cuu phuong phap xac
djnh
ham
lugng
mangan
- Nghien cuu kha nang tao hat vat lieu loc
- Hoan thien qui trinh san xuat va tien hanh san xuat hat loc nuoc xu ly
mangan
- Nghien cuu hoan thien thiet bj xu ly mangan trong nuoc
- Dao tao can bo ky thuat phuc vu du an
- Trien khai xu ly mangan trong nuoc cho mot so ho gia dinh a Ha noi,
Ha nam.
6. Cac ket qua dat
du'O'c
1.
Hoat hoa bentonit
voi
nong do
HCl
5% thu
dugc
kha nang hap phu
Mn^""
boi
bentonit-H c6 hieu suat
Ion
nhat
2.
Hoat hoa quang pyroluzit
(Mn02

62%) a nhiet do
800^C
c6 kha nang
xiic
tac
va hap phu
Mn^"^
c6 hieu suat
Ion
nhat.
3.
Dua ra dugc qui trinh dieu che vat lieu hat loc voi ty le (KL) nguyen lieu:
Bentonit-H: Pyroluzit : chat ket
dinh
: nuoc =1:2:1 : 0,5
4.
Da san xuat dugc 36 tan vat lieu hat loc nuoc
5.
Da lap dat dugc 50 bo he thong loc nuoc cho ho gia dinh va 3 tram xu ly cua
tap the.
6. Tham gia hoi chg cong nghe Ha nam (2008) va 2
Ian
hoi cho cong nghe Ha
noi (2008 va 2009)'
7.
Cong tac voi 3 cong ty c6 phan ve su dung hat loc va xu ly nuoc.
8. Ham lugng mangan, sat sau khi xu ly < 0,5
mg/1
dat tieu chuan nuoc sach
sinh boat TCVN -2005 Bo Y Te

8. Dao tao dugc 3 cong nhan ky thuat phuc vu du an
9. Ho tro dao tao 2 sinh vien
cii
nhan hoa hoc
7.
Tinh hinh kinh phi cua
du'
an
- Kinh phi dugc cap 300.000.000 (ba tram trieu dong)
- Kinh phi chi cho du an 60.000.000 (sau muoi trieu dong)
-
Kinh phi thu
h6i
cua nha truong (80%): 240.000.000 (hai tram bon
muoi trieu dong)
- Da chi theo
diing
noi dung hgp dong:
1.
Nguyen vat lieu: 139,6tr
2.
Dien, nuoc, than 23,2tr
3.
Thiet bi, may moc
10,0tr
4.
Chi phi
lao
dong 96,2tr
4.

Hoan
thjen
cong nghe
21,0tr
5.Chiphikhac
lO.Otr
Ha
noi,
ngay 05 th dng 04 nam 2010
Xac nhan cua BCN Khoa Hoa
PGS.TS.
Trjnh Ngoc Chau
Chu
tri du'an
PGS.TS.
Nghiem Xuan Thung
Co'
quan chu tri
dir
an
Tru^ong
DHKHTN
SUMMARY REPORT OF THE SCIENTIFIC RESEARCH SUBJECT
1.
Title of project:
"Complete the technology of production of filtered materials and the
equipment to treate manganese in the underground water for household
supply".
2.
The code

of
project:
SXT-08
- 01
3.
Head of project:
Assoc. Prof Dr. Nghiem Xuan Thung
4.
The participants:
a. Assoc. Prof Dr. Le Hung
b.
Dr. Nguyen Hoang
c. MSc. Hoang Thi Huong Hue
d. BSc. Nguyen Dinh Duan
5. Objectives and contents:
• Objectives
- Synthesis of filtered materials from natural minerals for manganese
and other heavy metal ions removal in the supplied water.
- Analysis of manganese contents before and after treatment
- To make the use of materials to treate contaminated water in the some
households in Hanoi, Hanam.
• Contents
- Study the active bentonite and pyroluzite by temperature HCl acid at
different concentrations.
- Investigating of the ratio (w%) of bentonite : pyriluzite : adhesive
: water to fabricate the filtered materials.
- Investigating the process to fabricate the filtered materials.
- To fabricate some tons of filtered materials.
- To fit some equipments to treat the manganese in the underground
water for the families in Hanoi, Hanam.

6. The results of project
a. The main resuls in science and technology
1.
The modification of bentonite at conditions HCl 5% have been obtained.
The results showed that the maximum absorption of
Mn^"^
was
56,17%
on
bentonite -
H.
2.
The modification of pyroluzite at
800^C
was obtained. The results
showed that the maximum absorption of Mn was 70,39% when used the
active
Mn02.
3.
have been completed of the fabric technology of the filtered material with
the ratio of bentonite
:
pyroluzite : adhesive : water = 1:2:1: 0,5
4.
have been fabricated 30 tons of filtered materials
5.
have been fited 50 equipments to treat the manganese in the underground
water for the families and 3 stations to treat the water of the enterprise.
6. Colaborated with 3 companies to using the filtered material to treat the
water

7.
The concentrations of Mn , Fe ions in the water after the treatment
were less than < 0,5
mg/1.
b.
Results in training:
* 02 graduate students
*
03 technical workers
M UC L UC
MadSu
1
I. Tong quan 2
1.1. Tinh trang
ngudn
nuac hien nay
va
tinh hinh su dung nuac 2
1.2.
Cac ngudn nuac tu nhien va chit lugng chung
ciia
nguon nuac 2
1.3. Tieu chuan chat lugng nuac 3
1.4. Tarn quan trpng
ciia
viec xu ly nuac 3
1.5. Nguon goc cua sat va mangan 5
1.6. Cac phuang phap khu sat va mangan 5
1.6.1.
Phuangphap

oxy hoa 6
1.6.2.
Ket
tiia
duai dang cacbonat 6
1.6.3. Trao doi ion 7
1.7.
Tinh
cap thiet
ciia
du an 7
II.
Cac phuong phap nghien cuu 10
2.1.
Phuang phap hoa hpc 10
2.1.1.
Mangan va phuang phap xac dinh mangan 10
2.1.2. Kha nang lam chat
xiic
tac oxy hoa
cuaMn02 11
2.2.
Phuang phap phan tich nhieu xa
tiaX 11
2.3.
Xac dinh cac tinh chat vat lieu
11
2.3.1.
Xac dinh dp ben vat lieu
11

2.3.2. Xac dinh dp xop va khoi lugng rieng cua vat lieu
11
III.
Thuc nghiem - Ket qua va thao luan 13
3.1.
Thuc nghiem 13
3.1.1.
Nguyen lieu, hoa chat va thiet bi 13
3.1.2. Cac buac tien hanh thuc nghiem 13
3.1.2.1.Khao
sat nghien cuu nguyen lieu 13
3.1.2.2.Khao
sat qua trinh tao hat
14
3.1.2.3.Che
tao thiet bj xu ly nuac
16
3.2. Ket qua va thao
luan 17
3.2.1.
Xac dinh thanh phan hoa hpc 17
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.2.5
Anh huang
ciia
dung dich HCl den kha nang bien tinh
ciia
bentonit

17
Anh huang
ciia
nhiet dp nung den dp hoat hoa
ciia
quang pyroluzit 18
Anh huang
ciia
ty le thanh phan hat
Ipc
den kha nang hap phu
Mn""
19
Xac dinh mot so tinh chat ca ly
ciia
vat lieu loc 19
3.3.
San xuat vat lieu hat
Ipc
20
3.4. Thiet ke he thong
xii
ly nuac cho ho gia dinh 20
3.5.
Ap dung trien khai 21
3.5.1.
Tham gia hoi chg trien lam cong nghe
21
3.6.2. t)an vi phoi hgp 21
3.5.3.

Trien khai du an
21
3.6. Ket qua dao tao 22
Ket
hian
23
Tai lieu tham khao 24
M6DAU
Nuac la mot nguon tai nguyen v6 cung quan trgng vai dai song con
nguai, Ngay nay, do qua trinh cong nghiep hoa, hien dai hoa dat nuac thi nuac
lai
CO
mot vai tro quan trgng ban boi vi no can thiet cho cac nganh nong nghiep,
cong nghiep va sinh boat. Tuy nhien cung vai su tang truang
ciia
nen kinh te thi
nguon nuac cang bi 6 nhiem nang anh huang den sue khoe cua con nguai.
Ngay nay, van de
xii
ly nuac va cung cap nuac sach cho dan cu la moi
quan tam
Ian ciia
nhieu quoc gia, nhieu to chuc xa hoi va chinh ban than
ciia
cong dong dan cu.
Viet nam la mot nuac ma phan
Ian
dan cu a vung nong thon con thieu
nuac sach, so nguoi dan dugc huang nuac sach chi chiem khoang 40% dan so [ 2 ].
Do d6, nhiem vu xu ly nuac va cung cap nuac sach la mot van de xa hoi noi bat,

dang dugc quan tam dac biet boi nhieu nha khoa hoc va quan ly
ciia
nuac ta.
De gop phan vao cong viec nay, du an san xuat vai nhiem vu: nghien cuu
che tao vat lieu loc va thiet bi xu ly mangan trong nuac ngam qui nmo ho gia
dinh nham gop phan vao nhiem vu
xii
ly tao nguon nuac sach phuc vu cho sinh
hoat
ciia
con nguai.
1.
TONG QUAN
1.1.
Tinh
trang nguon nuac hien nay va
tinh hinh
su' dung nuoc.
Nuac la nguon goc
ciia
su song, can thiet khong nhung doi vai con nguai,
dong vat ma con doi vai thuc vat. Ngay nay nuac dugc thua nhan nhu mot tai
nguyen chien
luge ciia
moi quoc gia, va do la mot trong nhung nnguon tai
nguyen chu chot nhat
ciia
Trai Dat, bao dam su an toan thuc pham, duy tri su
can bang
ciia

cac he sinh thai, va dam bao su hoat dong
ciia
con nguai trong mot
the giai .
Theo cac so lieu gan day
[1,2],
lugng nuac nggt dugc
sii"
dung tren hanh
tinh
chiing
ta chi chiem 0,26% lugng nuac toan the, hoach c6 khoang 50.000
km/ nam trong do chi 1/3 la c6 kha nang
sii*
dung vao viec san xuat nuac sach.
Su da dang ve khong gian va thai gian
ciia
cac nguon nuac, ve nhu cau su
dung la rat khac biet, nhat la vai cac yeu cau ngay cang tang
ciia
cac mien dat
dang dan bi kho can, dang chui mot ap
lire
nang ne ve dan so va dang bi de doa
boi su 6 nhiem tram trgng do
sir
phat trien
ciia
nong nghiep va cong nghiep
Xet ve pham vi toan cau, tinh trang cung cap nuac sach hien nay la khong

dap ung: cu 5 nguai thi c6 mot nguai thieu nuac uong,
cii
2 nguai thi c6 mot
nguai khong dugc su dung he thong nuac dugc xu ly hgp ve sinh va 5 trieu
nguai chet hang nam vi diing nuac bj 6 nhiem
[2,5].
Trong tuang lai tinh trang khan hiem nguon nuac nggt va cung cap nuac
sach cang tro nen khan hiem do :
*
Su bien doi cua khi hau, xuat hien nhieu
viing
thieu nuac do kho han
han han keo dai.
*
Do phat trien va tang truong dan so
*
Su 6 nhiem nang ne
ciia
cac nguon nuac vi cac hoa chat doc hai dugc
su dung trong nong nghiep, cong nghiep,
Idiai
Idioang.
1.
2. Cac nguon nuoc tu nhien va chat
luong
chung
ciia
nguon nuoc
Nuac rat phong
phii

trong thien nhien va che phu 4/5
b§
mat Trai Dat c6 4
nguon nuac tu nhien
chii
yeu, do la: nuac mua, nuac
WQ
mat. nuoc
no^m
va
nuac bien. Tuy thugc vao ban chit va xuat xu cua nguon nuac ma thanh phan
ciia
nuac khac nhau:
* Cac chat huyen phu c6 nhieu trong nuac be mat, do la cac hat ran c6
kich thuac nho, ca
l)j,m
den
100|im
noi la luong trong nuac tao ra dang cac hat
keo phan tan do la cac khoang set, cac oxyt kim
Igai,
cacbonat, protein
*
Cac chat hoa tan a dang khi oxy,
nito,
cacbonic
* Cac chat huu ca hoa tan do la do qua trinh phan buy cua xac dong, thuc vat
*
Cac muoi v6 co hoa tan, Cac nguyen to
chii

yeu la kim loai Natri, kali,
canxi, magie, vai ham luong tu 30 den 500mg/l. Sat, mangan co rat nhieu trong
v6
qua dat va chiing tan nhieu trong nuac vai nong do tu 1 den
10
mg
Fe/lit
va
0,1 den 3 mg
Mn/lit
chiing can dugc loai bo truac khi su dung vi no lien quan
den do
due,
mau sac,
sir
ket
lang
cac oxyt, phat trien cac vi khuan
[
2.4 ].
Nhu vay, nuac tu nhien la mot he bao gom nhieu hgp chat
phiic
tap:
v6
CO,
hu'u CO va sinh vat. Tuy thugc vao nguon nuac va tinh trang 6 nhiem ma
thanh phan cac hgp chat thay doi. Chat lugng cua nguon nuac nguyen khai va
tieu chuan nuac sach can dugc san xuat cho cac muc dich an uong, su dung
trong cong nghiep, nong nghiep.
1.3. Tieu chuan chat lugng nuac.

Trong nhiing nam gan day, vai su no
lire ciia
chinh phu va su ho trg co
hieu qua cua cac to chuc quoc te, cai thien viec cap nuac sinh hoat va dieu kien
ve sinh cho nguai dan. Hien nay a Viet nam co mot so qui djnh tieu chuan chat
lugng nuac sinh hoat da dugc cac co quan co tham quyen ban hanh (Xem phan
phu
luc).
Bao gom:
/. Tieu chuan Viet nam ( TCVN 5502; 3003) - nuac cap sinh hoat - yeu
cau chat lugng do Bg khoa hoc va cong nghe ban hanh.
2.
Tieu chuan ve sinh nuac an u6ng( quyet dinh
ciia
Bg truong Bp y te so
1329/2002/BYTngay
18/4/2002.
3.
Tieu chuan ve sinh nuac sach
(s6
09/2005/QD-BYT ngay
11/3/2005
cua Bg truang Bg y te).
1.4. Tam quan trong cua viec xu ly nuoc
Theo lien hop quoc da tuyen bo tu nam
1980
-
1990
la thap ky quoc te
v^

nuoc sach va ve sinh
[2,5].
Lien hgp quoc da xac dinh muc tieu cap nuac sach va ve sinh cho tat ca
moi nguai tren trai dat vao nam 1990. Do la mot cong viec rat nang ne.
That vay, theo to chuc y te the giai thi khoang 80% benh tat cua nguoi
dan tren the giai lien quan
true
tiep den nuac
luon
bi viem da day- rugt, benh
san, giun, sot ret
Vi du, Mangan la mot kim loai nang no co mat
Igi
va mat hai. Neu a ham
lugng nho c6
Igi
cho su phat trien
ciia
ca the, cho
sue
khoe, neu a ham lugng
Ion
nhu la mot chat doc co hai cho sue khoe. De lam giam ham lugng cac chat
doc hai c6 trong nguon nuac tu nhien chiing ta phai tien hanh xu ly nuoc nham
lam giam ham lugng cac chat doc gay anh huong tai sue khoe cua nguoi dan.
Bang
each
xu ly nuac, nguai ta nham san xuat nuac sach tu nuac
tho.
De

lam dieu do, nguai ta cho nguon nuac tho di qua cac qui trinh
xii*
ly khac nhau
dugc trinh bay theo qui trinh.
Qui trinh xu ly nuac gom cac cong doan sau:
a. Keo tu, tua bong
b.
Lam trong
c. Hap phu bang than boat tinh
d. Oxy hoa va khu trung
e. Dinh chinh thanh phan khoang
f Cac qua trinh mang
Igc
g. Mot so qua trinh khac.
Cac loai 6 nhiem trong nuoc can xu ly:
h. Tao
i. Cac hgp chat huu ca tu nhien
J. Cac chat vi 6 nhiem huu ca
k. Cac chat vi 6 nhiem v6 co.
Trong du an nay chiing toi chi tap trung vao
xu-
ly mangan, sat cai thien
chat
Urgng
nuac.
Sat
\a
mangan khong phai la cac 6 nhiem chinh va khong co tac dung doc
hai doi vai
sue klioe

con nguai. Tuy nhien can phai han
chS
ham
lupna ciia
chiing trong nuac (Fe, Mn < 0,5 mg/1) vi ly do, chinh la cai thien chat lugng
cam quan cua nuac. Nuac
chiia
sat, mangan khong nhung gay ra mau va
\i
xau
cho nuac ma con lam cho cac sinh vat phat trien, khoi mao cho cac hien tupng
an mon. Viec loai bo sat, mangan trong
xii
xy nuac an uong thuc hien dong thai.
Viec loai bo sat, mangan la cong doan dugc su dung chu yeu de xu ly
nuac ngam.
1.5. Nguon goc cua sat va mangan
a.
Sat:
Sat la mot nguyen to co nhieu trong
v6
Qua Dat. Do hoa tan cua sat trong
nuac la ket qua
ciia
nhieu phan ling thuan nghich,
chii
yeu la phan ting thuy
phan
ciia
Fe"^"

va
Fe^"^'
Ngoai ra, con co
*
Kha nang tao phuc vai Cac hgp chat
hiju
co, v6 ca khac:
Fe^"
+ 3H2O ^
Fe(0H)3
+ 3YC
Fe + e
-^-^
Fe
Su ton tai cua sat hoa tan trong moi truang nuac doi hoi mot the oxy hoa
nong dp
ciia
sat va mangan yeu,
thuong
a day ho, nuac yem khi nen phan ling
khu sat (III) thanh sat
(II),
de dang xay ra.
b Mangan
* Lugng
ciia
nguyen to mangan trong
v6
Trai Dat nho hon rat nhieu so
vai sat, tuy nhien, cac dieu kien pH va the oxy hoa - khu lai rat thuan

Igi
hon sat
trong viec tach thoat cua mangan de ton tai trong moi truong nuac. Do do, nong
dp mangan trong nuac cung co ca xap xi nhu
ciia
sat.Va cung vi
ciing
mot
ngu}'en nhan nhiet dong hgc cua sat, mangan a trang thai hoa tan chu yeu la
cacbonat va bicacbonat mangan (II).
1.6. Cac phuong phap
khu
sat va mangan.
Co the giam nong do cua sat va mangan hoa tan trong nuac nha cac
phuong phap
ox\
hoa, ket
lua
duai dang cacbonat va trao doi ion. Vi oxy hoa
cho phep xu ly lugng nuac
Ion
va kinh te nen phuong phap nay dugc
ling
dung
nhieu. Lam ket
tiia
cacbonat rat thuan
Igi
co qua trinh lam
inf§m

nuac nha ket
tua
ban«
\'6i.
L6.
/. Phuong phap oxy
hod:
Sat va mangan co the bi oxy hoa bai cac chat hoa hgc
kliac
nhau. Khi do
sat (II) dugc chuyen thanh sat (III), trong khi do Mn(II) chuyen thanh Mn(IV).
Cac kim loai nay co xu huong ket hgp vai cac chat khac de ket tua. Cac chat
thuong dugc dung lam chat oxy hoa sat, mangan la oxy,
clo,
pemanganat kali,
dioxyt clo, ozon
Vi du: Cac phan ung hoa hgc chinh xay ra khi oxy hoa sat, mangan bang
oxy nhu sau:
4Fe-"
+
O2 +IOH2O ^ 4Fe(OH)3i +
SFT
2Mn^^
+
O2
+
2H2O ^ Mn02 i
+
4H"
Cac ket

tiia
nay dugc vat lieu hap phu tren be mat va dugc
giu'
lai va tach
ra khoi nuac bi 6 nhiem.
Phan tich can bang hoa hgc cac phuang trinh nhan dugc ket qua a bang
1.
Trong bang, ta nhan thay lugng oxy yeu cau khi oxy hoa mangan gap doi sat.
Mat khac khi cac phan ung xay ra co sinh ra cac ion
H^
c6 xu huang lam giam
do pH va do do giam van toe phan
ling.
Bang
1:
Cac chat can thiet
hogc
sinh ra khi oxy
hod
1 mg/ sat
hogc mangan bang oxy
Chat
O2
can thiet( mg/1)
H"
sinh ra (mg/1)
Tinh
kiem bi giam( mg/1
CaCOs)
Sat

0,14
0,036
1,8
Mangan
0,29
0,036
1,8
That vay theo tac gia Stumm va Lee da chung minh dong hpc oxy hoa cua
sat bang oxy phu thugc vao dp pH. De
toe
dp phan
ling
xay ra nhanh thuong
phai duy tri pH > 7, dong hgc oxy hoa mangan bang oxy cung phu thugc pH.
/.6.2.
Ket
tiia dir&i
dang cacbonat
Trong nhieu loai nuoc tu nhien, tinh kiem cao va dp pH giao dong
Idioang
6.5 \'a 9,5 trong
dit§u
kkien nay, tinh tan cua sat. mangan phu thugc
\'ao
tinh tan
cacbonat
ciia
chiing. Ta co cac phan ung sau:
FeC03 -^
Fe^^

+
COi^-
MHCOB
-^
Mn^^
+
C03^-
Cachangsotana25'CcuaKFe
=
10"'^'^
,KMn=10"^^'^
Phan tich ket qua cho thay tinh tan cua cacbonat sat nho nhat a pH =8, con
cua mangan la
10
Tinh tan
ciia
cacbonat la ty le nghich vai tinh kiem
ciia
nuac.
Vi the co the dat dugc nong do sat hoa tan be trong cac loai nuac tinh
kiem
Ian.
6.3
Trao doi ion
Nguai ta co the su dung cac be trao doi ion de xu ly nuac
chiia
nong
do sat (II) va Mn (II) thap.Vi du trong
nhijng
truong hgp cap nuac cho ho

gia dinh khi xu ly nuac ngam, can phai trach de nuac tiep
xiic
vai oxy
ciia
khong khi truac khi dan ve trao doi
ion.That
vay, oxy cua khong khi co the
oxy hoa sat tao ket
tiia,
co the lam tac lap nhua
Igc,
nen nguai ta thuong su
dung chiing khi
luu
lugng va cac ham luong sat, mangan nho.
7.
Tinh cap thiet
ciia
du an.
Hien nay, nguon nuac bi 6 nhiem boi cac kim loai nang nhu mangan,
sat, asen, dong, chi a mot so viing
lanh
tho
ciia
nuac ta nhu: Ha noi,
Thanh pho Ho Chi Minh, Bac Ninh, Bac
Giang,
VTnh
Phiic,
cac

tinh
thugc
Dong bang Bac bg, cac tTnh mien Trung, cac tmh dong bang Nam bg anh
huang den chat lugng nuac sinh boat, khong bao dam an toan ve sinh nuac
sinh hgat cua nguai dan, Theo thong bao
ciia
Bg NN va phat trien nong thon
hien nay ca nuoc co khoang
1
trieu ho gia dinh dang phai dung nuac gieng
khoan de su dung,
niiac
khong bao dam du tieu chuan nuac sach.
Viec nghien
cii'u
mot so nguyen lieu san co trong tu nhien nhu: than ,
tro bay, pyroluzit,
Mn02
hoat tinh, mot so khoang set
illit,
bentonit, zeolit,
silicagen de
xii*
ly cac kim loai, dac biet la sat, mangan. Da dugc cac nha
khoa hgc tren the giai quan tam nghien cuu [4,5,6 ]. O Viet nam dac biet
khu vuc Ha Noi, khu vuc mien bac, trung, nam dgc theo ba bien va cac con
song nhieu nguon nuoc bi 6 nhiem nang bai cac nguyen
to
kim loai asen,
sat, mangan, nhiem man vugt tieu chuan cho phep. Do do, viec nghien

cuu tao ra cac vat lieu de xu ly cac kim loai lam
6
nhiem trong nguon nuac
cac vat lieu de xu ly cac kim loai lam 6 nhiem trong nguon nuoc la rat can thiet
va cap bach. Trong du an nay chiing toi nghien cuu tham do
sii'
dung mot so
nguyen lieu tren de xu ly 2 ion kim loai pho bien trong nguon nuac gieng khoan
la sat, mangan. Muon vay, chiing ta phai tien hanh xac dinh ham lugng kim loai
CO
trong nguon nuac bang cac phuang phap xac dinh nhanh, don gian, chinh
xac,
dong thai tien hanh nghien cuu dieu che cac vat lieu co kha nang xu ly cac
kim
Igai
sat, mangan tu
Mn02
boat tinh, quang pyroluzit, khoang set boat hoa
Cling mot so chat phu gia, chat ket dinh.
*
Co che
ciia
qua trinh xu ly cac kim loai xay ra nhu sau:
a. Oxy hoa bang oxy vai chat
xiic
tac
MuxOy
phan
ling
xay ra nhu sau:

4Fe^"
+ O2 +IOH2O ^ 4Fe(OH)3i +
8H"
2Mn^^
+
O2 + 2H2O ^ Mn02 i
+
4H"
*
Khoang set bentonit co cau
triic
lap
T-O-T
dugc the hien tren hinh 1 Vi
vay tren be mat hat bentonit tich dien am co kha nang
hiit
cac ion duang a lop
be mat, dong thai khoang
each
d lap cau
triic Ion
vi the cac phan tu
nii'oc,
phan
tii
hu'u
CO
de dang chui vao khoang
each
lap trong do lam cho khoang set c6 tinh

deo
luu
bien c6 kha nang trao doi cac cation kim loai de dang, dong thai hap
phu cac phan
tii
nuoc, chat
hijii
co
len
be mat
ciia
lop khoang set
i
"O
0
^iXi
0
toJJ
CJ
-cs
0
jzd
^
1
i
a
a
^
1.
4

r
HX
F
'ctJ
Lop
tur dL^a
Lop bat
ditia
Lop
ti> dL^a
I Ktioaag tcd'ag
O
AL,Fe.Mg,LL
e
OH
• O
(T;
LLNa.Rb.Cs
Hinh 1
Cau
true
tinh the khoang set bentonit
.1^
Chiing
CO
kha nang trao doi cac cation M + M~
*->
M'
- Hap phu cac ion va phan tu vi the chiing co the lam sach cac cation kim
Igai,

va cac hgp chat huu ca.
Nhu chiing ta da biet mangan, sat co
chiia
trong
v6
Qua Dat
\'ai
mot ham
lugng
Ian
khi su dung tu nguon nuoc tu nhien anh huong tai
sue
khoe
ciia
con
nguai. Vi vay, viec phan tich danh gia ham lugng mangan, sat co trong nguon
nuac de tu do tim ra vat lieu
phii
hgp de loai tru no ra khoi nguon nuoc la rat
can
thiet.
IL
CAC
PHirONG
PHAP NGHIEN CUU
2.1.
Phuong phap hoa hgc:
2.7.
/,
Mangan va

phu&ng
phap xac dinh mangan:
Mangan la nguyen to tuong doi boat dong, a nhiet do thuong mangan de
bi oxy hoa, tao thanh mang
MuxOy
bao phu ben ngoai kim loai bao ve cho kim
loai khong bi oxy hoa tiep, Nen, tu
lau
mangan da dugc ung dung rgng rai trong
nhieu
ITnh
vuc: vat lieu tu, hgp kim, vat lieu hap phu, vat lieu
xiic
tac oxy hoa
chgn
Igc,
Mn02
tren nen cac bentonit, diatomit, cat thach anh dugc diing de loai
bo cac hgp chat dgc hai trong nuac, nuac thai,
Co nhieu phuang phap xac dinh mangan:
Khi ham lugng mangan Ion co the diing phuang phap phan tich khoi
lugng, phan tich the tich, khi ham lugng be diing phuang phap phan tich trac quang.
Xac djnh Fe(II), Mn(II):
Nguyen tac:
Chiing toi tien hanh bang phuong phap chuan do:
6Fe^"
+ Cr207^'+
14H^
^
6Fe^"

+
2Cr^^
+
7H2O
Lay 5 ml Fe (II) cho vao binh non them vao do vai gigt chi thi
diphenylamin sau do chuan do bang dung dich
K2Cr207
0,005M.
Nguyen tac : Dua vao phan
ling
oxy hoa Mn a cac
miic
oxy hoa khac
nhau
chii
yeu tu Mn(II) bang cac chat oxy hoa manh nhu:
(NH4)2
S2O8,
NaBiOs,
KIO4
Phan ung xay ra nhu sau:
2Mn"
+
lOS.Os^"
+ 8H2O -^
2Mn04'
+IOSO4""
+
16H^
Phan ling xay ra trong moi truong axit tao thanh

Mn04"
la chat c6 kha
nang hap thu quang a
>.
= 525
nm,
8 =
2300 L/mo! cm. Phuong phap do
su'
dung
lam
xiic
tac cho qua trinh oxy hoa, kha nang nay dinh luong cho phep xac dinh
Mn
i<hi
ham
hrona
cua no tu 0,005
- 10
m,a/l.
2,L2,
Kha nang lam
chat xiic
tac oxy hod cua
Mn02:
Mn02
CO
the lam
xiic
tac cho phan ung oxy hoa de tach loai Fe, Mn trong

nguon nuac ngam, Theo ca che nhu sau:
Dung dich Mn(II), Fe(II) trong nuac khi tiep
xiic
voi khong
klii
trong moi
truang nuac am duai tac dung cua
xiic
tac cua
Mn02
chuyen thanh
Mn02
va
Fe(0H)3 cac ket
tiia
nay sinh ra bi luong
Mn02 xiic
tac giii lai tren be mat, nuac
thu dugc qua xu ly loai bo dugc bet ion Fe va Mn
2.2.
Phu'o'ng
phap phan tich nhieu xa tia X:
La mot phuang phap diing de xac dinh cau tnic, thanh phan pha
ciia
vat lieu:
Nguyen tac:
Neu chieu mot chum tia X song song, don sac vao vat lieu co cau triic tinh
the,
thi xay ra hien tugng khuech tan tia X. Dien truang
ciia chiim

tia tai lam
cho dien tu cua nguyen tu trong mang tinh the dao dong, va tao ra tia thu cap
phat ra
biic
xa
ciing
tan so vai tia X. Do, chiing giao thoa vai nhau. Khi chieu
mot
chiim
tia X dan sac co buac song xac djnh di qua mot he tinh the, trong
tinh the ta chgn 2 mat fang
niit
song song vai nhau co
klioang each
d, goc hgp
bai tia tai va mat phang
niit
la
0,
neu hieu quang 16 bang mot so nguyen
Ian
buac song
X
theo phuang trinh
Vulf-Bragg:
2dhkiSinG
= n
A.
Trong do:
dhki

khoang
each giij-a
hai mat fang
niit
mang tinh the
0 : goc tao bai tia tai va mat fhang phan xa
X
: Buac song tia tai
n: so nguyen 1, 2, 3, 4
Phuang phap nay cho phep chiing ta xac dinh dugc cau triic tinh the,
thong so mang
luai,
kich thuac nguyen
tii
Cac mau nghien cuu duoc tien hanh phan tich tren may nhieu xa tia X D8
ADVANCE
BRUKER
- LB
Due,
buc xa
Cu-Ka
tai
klioa
Hoa - Truang
DHKHTN- DHQG HaNgi.
2.3.
Xac djnh cac tinh chat vat lieu:
2J.L
Xac dinh do ben vat lieu
Can

10
g vat lieu hoa tan trong nuac, axit HCl co nong dp 0,01N
^
0,00IN,
vai thai gian 1,10, 20, 30 ngay. Sau do xac dinh khoi lugng cua vat lieu con lai.
2J,2.
Xac dinh do xop vd khoi luong rieng
ciia
vat lieu
Do xop dugc tinh bang phan tram the tich rong cua \at lieu so \'ai the tich
ciia
vat lieu
6*
trane
thai tu nhien.
^v«^
V.JX
v*v
-v.^
—to jj^-«ang
phap
Ascimet:
pi
=
m^.
Pi/m^
-m, ;
po
=
m^

-
m,
/
m^
- m,
d
-
pi
/
pii
;
pc
=
1 - d -
Po
pi:
Ti trgng dang khoi cua vat lieu ( g/ cm3)
d: Ti so ti trgng khoi / ti trgng ly thuyet
Pit:
Ti trgng ly thuyet
ciia
vat lieu (g/cm3)
pi
: Ti trgng
ciia
chat long su dung (g/cm3)
po:
Do xop ma ( % )
Pc:
Do xop kin (

%)
m^:
Khoi lugng mau kho ( g)
mu;
Khoi lugng mau uat ( g)
mi:
Khoi lugng mau trong chat long ( g)
12
-
IS.11.1 KJVJK
VA
inAU LUAI>
3.1.
Thuc nghiem:
5.7.7.
Nguyen
lieu,
hod chat vd thiet bi:
- Cac hoa
chSt:
KMn04
,
(NH4)2S208,
HNO3,
FeS04,
MnS04
,
AgN03
tinh
khietTQ

- Cac boa
ch4t
NaOH, HCl, H2SO4, Polyalumiclorua, PVA, ky thuat
- Khoang bentonit, quang pyroluzit ( 62%
Mn02
) dugc cung cap bai
cong ty
CO
phan khoang san va co khi, so 2 Dang Thai Than- Ha Noi.
- Dung cu, thiet bi:
Coc thuy tinh, bat
sii,
pipet,
buret.
May do quang UV, May nhieu xa tia X, 16 nung, 16 say, may nghien, may
trpn, may tao hat, can, may khau bao.
i.7.2.
Cac
bu&c
tien hdnh
thiic
nghiem
3.1.2.1.
Khao sat nghien cuv nguyen h'eu
a. Nguyen h'eu bentonit:
• Hoat hoa khoang bentonit bang axit HCl:
+
Cho mot lugng
10
g bentonit vao binh cau 1 lit , sau do cho 100 ml

dung dich HCl co nong do thay doi tu
1
,3,5,7, 9%, khi thay khi thoat ra thi bat
dau xac djnh, dong thai khay lien tuc trong 5 gia. Lgc hon hgp thu dugc, tach
lay phan set tren phieu lgc,
rija
sach bang nuaccat cho tai khi het ion
CT
(thu
bang d.d.
AgN03
0,1% cho tai khi khong con xuat hien ket tua trang). Say
klio
san pam thu dugc a
SO'^C
trong 8 gia. Nghien san pham thu dugc tren may
nghien bi va ray qua ray co
0,03inm.
Bgt thu dugc la Bentonit-H.
Ket qua set bien tinh dugc khao sat bang qua trinh hap phu Mn"* trong
dune
dich
*
Phuong phap hap phu tach ion
Mn"*
trong nuac:
Qua trinh hap phu dugc tien hanh: can 10 g bentonit-H cho
\'ao
coc 250 ml
chua 100 ml

duns
dich
MnS04
co
nons
do
10
ma/ lit,
khua\'
deu
trone
4
^io
de
c^
:
- .
-; ,
en pnu
augc ly
lam,
lay
pnan
aung aicn irong
va xac dinh ham lugng
Mn^"^
tren may do quang.
Hieu suat qua trinh hap phu dugc tinh bang cong thuc sau:
%H= Co-Ce/CoX
100

Trong do:
Co
la nong do
Mn^^
truac xu ly,
Ce
la nong do sau khi
xii
ly.
b. Nguyen lieu quang pyroluzit (
Mn02
)
* Hoat boa quang pyroluzit bang nhiet do;
Diing can phan tich can chinh xac mot lugng 10 gam mau cho vao
Ian
lugt
cac chen nung, tien hanh khao sat nhiet do nung trong 16 dien, vai toe do
nang nhiet 107phut, luu trong thai gian 60
phiit
a cac nhiet do nung 500, 600,
700,
800,
900^C
. Sau khi ket
thiic,
de nguoi tien hanh xac dinh cau triic tinh the
bang p.p XRD va kha nang boat hoa
xiic
tac
ciia

chiing bang phan
ling
oxy hoa
Mn^""
bai oxy khong khi khao sat bang qua trinh hap phu. (theo muc 2.1)
3.1.2.2, Khao sdt qud trinh tao hat:
a. Xac dinh ti le nguyen lieu
Vat lieu hat lgc dugc chuan bi theo ty le hgp thuc nhu bang sau :
Mau
1
2
3
4
Ty le( KL) Bentonit : Pyrolyzit : ket dinh
1:1:1
1:2: 1
1:3: 1
1:4: 1
Bentonit duoc lam truong no trong nuac theo ty le ran : long =1 : 10,
khay tao thanh huyen
phii
trong 4 gia vai cac phu gia. chat ket dinh dugc hoa
tan
CO
nong do 5%>. Dung dich ket dinh dugc trgn voi huyen phu bentonit theo ty
le,
cho them lugng
Mn02
hgat hoa diing theo ty le. Hon hgp
duo'c

nghien trpn
tren may co do nhot thich hgp, roi dugc tien hanh tao hat bang may ve vien. Hat
dugc say
kho,
sau do tien hanh xy
ly
do pH, hat dugc ngam chiet trong be chua
nuac,
khi hat dat pH
=
7 - 8. Hat dugc vol ra lam kho tu nhien a nhiet phong,
sau do dong goi.
trong nuac (muc
2.1).
c. Xac dinh do ben vd khoi luong rieng cua hat
loc
Can tren can phan tich 10 g hat lgc, chuyen vao day coc
chiia
100 ml
nuac
c4t,
HCl nong do 0,01;
0,001;
0,0001;0,00001
N khao sat do tan
ciia
hat
lgc theo thai gian 1,10, 20, 30 ngay, sau do xac dinh khoi lugng cua hat. Do
ben dugc tinh theo cong thiic
%)

do tan
= mi
-
m2/
mi
x 100
d. Khoi
lu'cmg
rieng duac xac dinh theo p.p
Asimet
(muc 4.1 )
e. Qui trinh san xuat hat loc
nir&c
:
Qui trinh san xuat hat lgc dugc tien hanh theo qui trinh co 9 cong doan.
Moi me san xuat 500 kg
Hoat boa bentonit bang HCl
Hoat hoa quang pyroluzit (
Mn02)
bang nhiet
Tao huyen
phii
dung
djch
bentonit-H
Trgn, nghien hon hgp bao gom bentonit- H, quang pyroluzit, phu gia,
Trgn hon hgp tren v6i chat ket dinh, nuoc vua du
Tao hat.
Say kho
Ngam, chiet bang nuac

Phoi kho va dong goi san pham.
Chiing toi dua ra qui
trinli
dieu che hat lgc nuac nhu sau:
15
HCl 5%
nung a
800"C
w
ir
Bentonit-H + pyroluzit boat hoa + phu gia, nghien, trgn
'r
Hon hgp tao huyen phu
+
Chat ket dinh, nghien trgn
1'
Hon hgp + nuoc, trgn
1
Tao hat bang may ve vien , say kho
1
r
Ngam, ru'a bang nuac den pH = 7-8
1
Say kho san ph
'
^
1^
'
am
*' Uon

, .
ggoi
3.1.2.3.
Che tao thiet bj xu
ly
nuac: Theo sa do
\6
3.2. Ket qua va tnao
luan:
3.2.1.
Thanh phan hoa hgc cua khoang bentonit va quang prolyzit co thanh
phan dugc trinh bay tren bang 2 va
3:
Bang 2:
Thanh
phan hod hoc cua pyroluzit
Mn02
62,0
' ^ • ^~"/—"—'
~^"f—
. Thanh phan hoa hoc cua cac nguyen to ( % khoi
luor
Si02
9,5
P2O5
0,5
SO3
1,3
Fe203
10,1

CaO
0,9
ZnO
0,1
NiO
0,03
ig)
CuO
0,65
CoO
0,08
Bang 3:
Thanh
phan hod hoc cua khoang bentonit
Thanh phan hoa hpc cua cac nguyen to ( % khoi lugng )
Si02 AI2O3
58,5 17,5
Fe203
7,5
FeO
1,3
MgO
1,5
CaO
2,8
K2O
1,1
Na20
0,9
1

MKN
10,1
3.2.2. Anh huong cua dung dich HCl den kha nang bien tinh cua bentonit.
Anh huang
ciia
nong do HCl thay doi den kha nang bien tinh bentonit
thu dugc. Ket qua dugc trinh bay tren bang 4.
Bang 4: Anh huang cua nong do HCl den kha nang hap phu
cua
betonit- H
^
Nong do
HCl (%')
Co (mg)
Ce (mg)
%H
0
1,00
0,696
30,4
3
1,00
0,5008
49,92
5
1,00
0,4383
56,17
7
1,00

0,7461
25,39
9
1,00
0,8944
10,56
Bang 4 cho ta thay kha nang
hSp
phu
ciia
bentonit sau khi bien tinh bang
HCl t6t han so vai khi chua bien tinh va dat hieu suat cao nhat khi
sii
dung
dung dich
.HCl
5%. Tuy nhien khi
sii
dung n6ng do HCl tang thi kha nang
hSp
phu cua Bentonit-H giam. Nguyen nhan do HCl hoa tan mot so khoang
canxi, mhom co trong bentonit, vi vay no lam tang ty le
Si02;
AI2O3
trong
DAI HOC QUOC
G./^
HA
NQI
TPUNG

TAM THONG TIN
THa VlfN
DT/^93
^7