ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VŨ THỊ PHƯỢNG
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG CỦA XỈ THẢI PIRIT TỪ QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT SUNFURIC
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội, 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
VŨ THỊ PHƯỢNG
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG CỦA XỈ THẢI PIRIT TỪ QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT SUNFURIC
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Chuyên ngành: Hóa Môi trường
Mã số: 60440120
Người hướng dẫn khoa học: TS. HOÀNG VĂN HÀ
PGS.TS. TRẦN HỒNG CÔN
Hà Nội, 2014
MỤC LỤC
1
Ch
2
1.1 rit
2
1.1.1 Pirit
2
1.1.2 rit
3
pi
4
1.3. pi
pirit
7
1.3.1. Asen
7
10
Nam
11
Ch
16
16
16
2.3.
16
19
19
2.5.1. -MS)
19
21
2.5.3.
21
Ch
23
23
ascorbic 0.1M
24
0.1M
26
28
nitric 65%
30
nhau
31
33
35
DANH MỤC HÌNH
ving pirit
15
th biu di ng st trong dch chit
bc ct theo th
24
th biu din s bit theo th
ch chit
26
th biu ding st x
v
28
th biu din s bing s
t x bng NaHCO
3
0.5M
29
th biu din s bii n s
dung dch chit
31
DANH MỤC BẢNG
Bng 1.1. Kt qu
14
19
22
23
B ng s chit x vi axit
ascorbic 0.1M
25
B ng s t x vi amoni
27
Bng st x bng NaHCO
3
0.5M
29
Bng sch chit vi axit nitric 65%
30
Bng asen chit ra t
31
1
MỞ ĐẦU
m hi vi sng ca sinh
gi i vi con ngi bt k ph quc gia, khu vn
um n phmc nghi
m hii
ni, t t, nquyn, t b ma
i dng.
Theo kh thi pirit ca CC phn Supe Pht
t Ht Ti vn tn. "M" ph
th s u qu nng n
i vi nhiu h
2
i n c h t
qu thi
b t pirit ly SO
2
sn xu ng
s m tit.
Viu kh ng t x thi pirit n
c khi u cp thi v mt
khoa h
a chn thc hi Nghiên cứu, đánh giá khả năng gây ô
nhiễm môi trường của xỉ thải pirit từ quá trình sản xuất sunfuric.Trong
lu u kh p ph, d
p ph c thi pirit, t m
t trong x pirit ging.
2
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quanvề pirit và xỉ thải pirit
1.1.1. Pirit
Pirit hay pirit st disulfua st vc FeS
2
.
Vit Nam, pirit nhi pirit
Tri
Pirit y dng gn lin v
ch thn ch
tt thay th ch. Trong
n ca pirit a mng nh t hin
thay th pirit. Ti khu tr
Carlin, Nevada, pirit asen cha ti 0.37 % theo tr[2]. Pirit
chi qu.
Pirit b l
qut s phn ng v t c m
to ra t phn ng ca vi khun chi
ng vi khum ngung c
b
2+
Fe
3+
vi vic s d
Fe
3+
i tpirit sinh ra ion
Fe
2+
Fe
2+
lc to ra Fe
3+
p din khi
pirit cn kit[16].
Pirit ng hay b nhm ln vt marcasit c
ca pirit
pirit c t v
i x
gi pirit nh xut hi p
persulfua. trnh gi (gi bn)
3
ca pirit dn dn chuyn sang dng pirit nu b i
c ca pirit 46,6%; S 53,4%. Pirit ng
chkim loi n As, Co, Ni, Cu, Cd, Pb, Hg, Cr Pirit
tinh th ki c thay th bng [S
2
]
2-
,
dc theo trc b
2+
t
ng cng xut hii di
lt ca l
mt tinh th hay mt qu ca s xen k i l
vt din pirit. Pirit t hii d n
ng din pirit p nh din vPirit
3
dng bt [3].
1.1.2. Xỉ thải pirit
Pirit sn xu t pirit thu
SO
2
, phn cht rxpirit c thi b.
4FeS
2
+ 11O
2
2
O
3
+ 8SO
2
a x thi pirit
2
O
3
x a
mng FeS
2
. Theo u tham kho, trong x thi
pirit kim loi n ng, km,
].
X pirit u ca luc ly t
thi ca phn Supe Ph.
Theo kt qu u cho thy x thi pirit ca phn Supe
Ph ch cha m ng ln As. Theo thi gian
b ng xung quang do hing r
i vi pirit tng t nhi
n, vi ding
4
a h ti vm
n mi nguc thi t x , trong thi
ng v phn Ch bin n
nhm x pirit thu hi qung st, theo cam
kn h x ng x pirit t
ty c khong 1.200 tn, song t phn
Ch bin ng vic x
ngh mi.
1.2. Các quá trình vận chuyển kim loại nặng từ pirit và xỉ thải pirit vào
môi trường
i s ng c
2
, CO
2
ng bc x mt tri, pirit b biy.
c g lo
- ng ca nhi
-
tan, kt ta, hp ph, nh hp ph, to ph
- i h thng sinh hc bao
gm c ng, thc vt.
thc t u t ngoi cng thi, do vy 3 lo
ng tht thi tr
cho nhau, tu u kin c th y ra m
Lu dc.
t ng
c c ca pirit thay
u t
2
O, O
2
, CO
2
pirit
5
hui v
th n c din ra do s
ng ca H
2
O, O
2
, CO
2
t.
c
y ra do mt s
t s chn pirit thuc
nhi n ca pirit. i vi xpirit, t u, trong
xpirit a m i tan c i Fe, As, Mn, Hg,
2
, SO
3
[4]. c ch s i tan.
c chy qua lp x ng xung thp do
trong x a mng SO
3
a mt s ion kim loi
pirit t ng pH th n mt s oxit,
ng kim loi nng gi pirit ng
u ki
c kt
hp v bing hydrat.
cng thp
i qu tr
t d b mnh vn nh
thuc cht ch p
ca O
2
t
2
c.
phn kt hp cn y ra.
n pirit b t,
c
6
u ca Nieto v pirit ch ra rng
pirit xy ra theo phn ng sau [14]:
2FeS
2
+ 7O
2
+ 2H
2
2+
+ 4SO
4
2-
+ 4H
+
FeS
2
+ 14Fe
3+
+ 8H
2
2+
+2SO
4
2-
+ 16H
+
4Fe
2+
+ O
2
+ 4H
+
4Fe
3+
+ 2H
2
O
Fe
3+
+ 3H
2
O Fe(OH)
3
+ 3H
+
sunfua kim loy bi s t ca
.
Khi pirit tii dung d chuyi
+
Fe
3+
(SO
4
)
2
(OH)
6
+
+
,
Na
+
, NH4
+
, Ag
+
(Pb
2+
)
,
sau khi FeS
2
3
.
K
+
+ 3Fe(OH)
3
+ 2SO
4
2-
+ 3H
+
3
(SO
4
)
2
(OH)
6
+ 3H
2
O
Axit H
2
SO
4
3+
c gisulfua
st
n ng
MS + H
2
SO
4
2
S + MSO
4
2MS + 2Fe
2
(SO
4
)
3
+ 2H
2
O + 3O
2
4
+ 4FeSO
4
+
2H
2
SO
4
hai: Cu, Pb, Zn )
y, khipirit b
+
axit c
i n
n capirit
c gin c ngm r
t ch b ng
thu u kiy ra
xy ra
7
m t hoc c b mc gii
i dng Asdng As(V) tt ph
cu t ph i b gi l mt
qung hoi hp cht p ph As [12].
y ra do
s thay th ci bng ion H
+
y
a Fe(III) to ra do s
i hp ph: Mt s p ph mt pirit
x thi pirit s b gii hng ca yu t
t cc li cp ph
b mt.
1.3. Sự phơi nhiễm và tác động của các kim loại nặng trongpiritvà xỉ thải
piritlên con người [1,5,7]
1.3.1. Asen
Asen( As 33
nh
8.17
0
0
C.
-
asenious (H
3
AsO
3
, H
2
AsO
3
-
, HAsO
3
2-
(H
3
AsO
4
, H
2
AsO
4
-
, HAsO
4
2-
), asenat, metyl-asenic axit, dimetylasenic
axitasenit hay asen(III) -
(AsO
3
3-
V) - (AsO
4
3-
8
i
3
AsO
3
3
AsO
4
. D
3
AsO
3
3
AsO
4
3+
-
t, thc ph
th i. Trong qung pirit ng trong khong 100
77000 mg/kg.
i thuc tr c dit nm, dit c.
p chng nm dng asen (asen (
asen (asen (V).
Asen (III) (AsO
3
3-
) th hic:
Khi b nhic AsO
3
3-
, As (III) s thong
SH ct chng ca enzym, tt
s hong ca enzym.
Enzym
SH
SH
AsO
3
3
-
Enzym
S
AsO
S
2 OH
-
-
+
[
+
dihidrolipoic axit protein) khi gp AsO
3
3-
s n ng.
9
- Khi b nhim Asen(III) n
Asen(V) (AsO
4
3-
4
3-
nhim
AsO
4
3-
thc hin phn ng thay th PO
4
3-
c ch n
to ra cht At s
th.
- i vng:
- i b nhim AsO
4
3-
s tham gia phn ng th PO
4
3-
, to ra sn
ph.
SHCH
2
CH
2
CH
SH
(CH )
2
5
C
Protein
O
AsO
3 -
3
SCH
2
CH
2
CH
S
(CH )
2
5
C
Protein
O
2OH
-
AsO
-
OPOCH
2
CH
CH
O
2 -
3
OH
PO
3 -
4
OPOCH
2
CH
C
O
2 -
3
OH
OPO
2 -
3
A.T.P
Tù thñy ph©n
t¹o ra
1,3 diphotphat
glixerat
Glyxeandehit
3- photphat
10
c c ng
vc hong SH c th
mt hn kh
o ra ATP.
t chc c SH
dimeccaptopropanolc ca asen,
c t vi
AsO
3
3-
c ca asen.
1.3.2. Sắt
o
2880
o
3
O
4
Fe, hematit (Fe
2
O
3
2
3
Fe.
AsO
3 -
4
OPO
CH
2
CH
C
O
2 -
3
OH
OPO
CH
2
CH
C
O
2 -
3
OH
OAsO
2 -
3
3 - photphat
Glyxerat asenat (chø
kh«ng t¹o ra adenozin
triphotphat)
Tù thñy ph©n
t¹o ra
1- arseno-3
glixerat
Glyxeandehit
3- photphat
11
0.5 mg/L.
pirit pirit
1.4. Tình trạng ô nhiễm xuất phát từ xỉ thải pirit trên Thế Giới và Việt
Nam
pirit
pirit
Tại Việt Nam
Theo nghu ca Vin ung
c gia, c ta c t
b ng t l khong
12
7.000, s i t
thc t i ch l
t Th l qun 2,6 ln! y,
l mc ba Th
[7].
pirit.Theo kh thi pirit ca
i tn.
"M" ph th s u qu
nng n i vi nhiu h t qum
thi b t pirit
ly SO
2
sn xu ng s
nhim tim t.Theo kt qu u cho
thy x thi pirit c a mt
ng l b ng xung
quang do hing ri vi pirit tn
ng t nhin, vi ding 20 ha),
a h tip
vn mi nguc thi t
x , trong thng v
c phn Ch bin m x pirit ng
thu hi qung st, theo cam kn h x
b ng x pirit t c khong 1.200 tn, song t
phn Ch bin ng vic
x mi.
m bi ch g
t. c t th
13
t. v pirit
Minh Quang .
,
, m pirit
hoang gn chng thi vn n
m. c th
c r t m pH rt thp (khong 2 -
ch t i st trong mng tinh th ca pirit.
c, tr t d
c thi m c ng
Trên Thế Giới
ng dng qung pirit
gii phi k ng hp ct nhiu v
ng pirit
ng thi t bin qung pirit
t , kt qu t th
Guadiamar khong 36 x 10
5
m
3
c th
5
m
3
cht rn vi n
Sunfua, s tp chng khong 43
km
2
t trng trt[13].
yu.
m
u ng nng n do ho
pirit Iberie [14]. t trong nhng khu
v sunfua ni ting nht th gii vi tr ng ng
1700 x10
6
tn. Hou t thi tin s
ch n
p tc b m nng
n. Bng 1.1 th hin kt qu n t
a mc l
14
Odiel. u, tng 1200mg/L sunfat,
23.5 mg/L Fe, 7.6 mg/L Cu c ti trng tp chc vn
chuyn t ng Odiel ti ca s vnh Cadiz ng 820.4
ti n
Cd m nng n bi kim loi n
chm s to ra m
nhi a Trung Hu hu
qu.
Bảng 1.1: Kết quả phân tích mẫu nước trên sông Tinto và Odiel
t th trn nh min nam ca ng
ng pirit sn xu
[15].n thm ngng khai
u tn pirit t ra
i quyt hu qu
t pirit ng chung ca nh
pirit gii, Brukunga phi gii quyt hai v im
15
loi nng pH thp.
t26 triu USD trong cho vic x ng.
CaliforniaMassachusetts
pirit
Hình 1.1: Ô nhiễm môi trường gây ra từ việc khai thác quặng pirit
Chương2: THỰC NGHIỆM
16
2.1. Đối tượng nghiên cứu
pirit
2.2. Mục tiêu nghiên cứu
kh p ph, dp ph ca asen
thi piritpirit
2.3. Phương pháp nghiên cứucác dạng hòa tan và hấp phụ của asen
pirit
pirit
pirit
pirit FeAsS, realgar AsS, orpiment As
2
S
3
[9
pirit
pirit
-
-
17
-
ous ferric oxides
3
-
-
asenopirit -
-
18
-
-
EDTA, oxalat, citrat
-
-
pirit.
3
rbic 0.1M,
bic 0.1M, HNO
3
65%.
2.4. Danh mục hoá chất, thiết bị cần thiết cho nghiên cứu
19
Bảng 2.1. Danh mục thiết bị, hóa chất cần thiết cho nghiên cứu
TT
1
Axit nitric HNO
3
2
Natri hydroxit NaOH
3
Axit hydrocloric HCl
4
-MS
Natri hydrocacbonat NaHCO
3
5
Axit ascorbic C
6
H
8
O
6
Amoni oxalat (NH
4
)
2
C
2
O
4
2.5. Thực nghiệm
2.5.1. Phương pháp khối phổ cảm ứng cộng hưởng plasma (ICP-MS)
phân tích các kim loại nặng [10]
ion.
-