NGHIÊN CỨU TÁI CHẾ BÙN ĐỎ SAU QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN BAUXIT TÂY NGUYÊN THÀNH VẬT LIỆU HẤP PHỤ HIỆU QUẢ ION FLO

LỜI CẢM ƠN
Bản luận văn được thực hiện tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới và Viện Hóa
học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo hai viện và Đề tài mã số
05/HĐ-ĐT.13/CNMT đã tạo điều kiện và tài trợ kinh phí để thực hiện luận
văn.
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn
Tuấn Dung, người đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi có kỹ năng nghiên cứu
khoa học và hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn anh Vũ Xuân
Minh và các cô chú, các anh chị em thuộc phòng Nghiên cứu Ứng dụng và
Triển khai công nghệ, viện KTNĐ đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực
hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường đại học Sư phạm
Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô giáo Khoa Hóa học, đã cung cấp kiến thức cơ
bản và tạo điều kiện cho tôi tiếp cận với nghiên cứu khoa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường THPT Nam Sách, tỉnh Hải
Dương luôn tạo mọi điều kiện về thời gian cho tôi trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng tôi xin cám ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, giúp
đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học.
Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2014
Học viên
Hoàng Đình Hưng
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BET: Brunauner-Emmett-Teller
EDX: Phổ tán sắc năng lượng tia X
M0: Bùn đỏ Rân Rai thô
M1: Bùn đỏ hoà tách bằng axit H
2
SO
4
M2: Bùn đò hoà tách bằng axit HCl

M3: Bùn đỏ trung hoà bởi dung dịch hoà tách bằng axit
H
2
SO
4
M4: Bùn đỏ trung hoà bởi dung dịch bởi dung dịch muối
nhôm, sắt
SEM: Phân tích kính hiển vi điện tử quét
SSA: Diện tích bề mặt riêng
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ BÙN ĐỎ 3
1.1.1. BAUXIT 3
1.1.2. NGUỒN GỐC PHÁT SINH BÙN ĐỎ 5
1.1.3. THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH CỦA BÙN ĐỎ 8
1.1.4. TÁC HẠI CỦA VIỆC XẢ THẢI BÙN ĐỎ 10
1.1.5 CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ BÙN ĐỎ 11
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÙN ĐỎ 13
1.2.1. ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG 13
1.2.2. THU HỒI CÁC NGUYÊN TỐ CÓ GIÁ TRỊ TỪ BÙN ĐỎ 15
1.2.3. ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG 17
BÙN ĐỎ 20
(MG/G) 20
1.3. Ô NHIỄM FLORUA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ: 20
1.3.1. GIỚI THIỆU VỀ FLO 20
1.3.2. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM FLORUA VÀ TÁC HẠI 21
1.3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM FLORUA 24
1.3.4. ỨNG DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ FLORUA 25
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 26

2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ 26
2.1.1. HÓA CHẤT. 26
2.1.2. DỤNG CỤ 26
2.2. HÒA TÁCH BÙN ĐỎ 27
2.3. TRUNG HÒA-KẾT TỦA BÙN ĐỎ 28
CHÚNG TÔI ĐÃ TRUNG HÒA-KẾT TỦA BÙN ĐỎ BẰNG DUNG DỊCH SAU HÒA TÁCH BỞI AXIT H2SO4 CÓ
CHỨA AL, FE THEO SƠ ĐỒ NHƯ TRÌNH BÀY TRÊN HÌNH 2.2: HÒA LOÃNG 29ML DUNG DỊCH HÒA TÁCH
(CÓ CHỨA NHÔM, SẮT VÀ PH KHOẢNG 1) THÀNH 100ML, TIẾP TỤC CHO 50G BÙN ĐỎ THÔ (M0) VÀO,
KHUẤY ĐỀU SẼ THU ĐƯỢC DUNG DỊCH CÓ PH = 7, ĐỂ ỔN ĐỊNH 3 NGÀY, LỌC THU CHẤT RẮN, SẤY KHÔ Ở
1050C TRONG 24 GIỜ ĐƯỢC SẢN PHẨM M3 28
2.4. NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 29
2.4.1. PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NHÔM VÀ SẮT: 29
2.4.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÌNH THÁI CẤU TRÚC: 29
2.4.3. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ 32
2.4.4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH BỀ MẶT RIÊNG THEO BET 34
2.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION FLO 36
2.6. THỰC NGHIỆM XỬ LÝ MẪU THỰC. 37
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38
3.1. CHUYỄN HÓA BÙN ĐỎ THÀNH VẬT LIỆU HẤP PHỤ 38
3.1.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG NHÔM-SẮT 38
3.1.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÁN SẮC NĂNG LƯỢNG TIA X (EDX) 38
3.1.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÌNH THÁI CẤU TRÚC (SEM) 41
3.1.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DIỆN TÍCH BỀ MẶT RIÊNG BET 43
TA THẤY SAU KHI HÒA TÁCH BẰNG AXIT DIỆN TÍCH BỀ MẶT RIÊNG CỦA BÙN ĐỎ TĂNG LÊN. TRƯỜNG HỢP
BÙN ĐỎ TRUNG HÒA-KẾT TỦA BẰNG DUNG DỊCH HÒA TÁCH, DIỆN TÍCH BỀ MẶT RIÊNG CŨNG TĂNG,
NHƯNG TĂNG ÍT HƠN. 43
3.2. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION F 45
3.2.1. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PH 45
3.2.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN TIẾP XÚC: 46
3.2.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG CHẤT HẤP PHỤ 47

3.2.4. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ F- BAN ĐẦU 48
3.2.5.NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 50
3.3. THỬ NGHIỆM TRONG XỬ LÝ MẪU THỰC: 52
KẾT LUẬN 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
DANH MỤC BẢNG
BẢNG 1.1: SỰ PHÂN BỐ TRỮ LƯỢNG BAUXIT Ở CÁC CHÂU LỤC: 3
BẢNG 1.2: CÁC NƯỚC CÓ TIỀM NĂNG LỚN HÀNG ĐẦU VỀ BAUXIT 4
BẢNG 1.3: THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA BÙN ĐỎ SINH RA 9
Ở CÁC NHÀ MÁY KHÁC NHAU TRÊN THẾ GIỚI [32] 9
BẢNG 1.4: KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỰC ĐẠI CỦA BÙN ĐỎ VỚI MỘT SỐ LOẠI THUỐC NHUỘM 20
BẢNG 3.1 : KHỐI LƯỢNG AL, FE QUY RA OXIT TRONG BÙN ĐỎ THÔ 38
VÀ TRONG DUNG DỊCH HÒA TÁCH 38
BẢNG 3.2: THÀNH PHẦN % CÁC NGUYÊN TỐ TRONG VẬT LIỆU 40
BẢNG 3.3: DIỆN TÍCH BỀ MẶT RIÊNG THEO PHƯƠNG TRÌNH BET CỦA CÁC MẪU BÙN ĐỎ 43
BẢNG 3.4: CÁC THÔNG SỐ CỦA HAI MÔ HÌNH ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ 52
DANH MỤC HÌNH
HÌNH 1.1 : TỶ TRỌNG PHÂN BỐ TRỮ LƯỢNG BAUXIT VIỆT NAM THEO VÙNG [14] 5
HÌNH 1.2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CHẾ BIẾN QUẶNG BAUXIT THEO CÔNG NGHỆ BAYER 6
HÌNH 1.3: MỨC TỒN TRỮ VÀ SẢN LƯỢNG BÙN ĐỎ TỪ NĂM 1990 ĐẾN NĂM 2007 [30] 8
HÌNH 1.4: MẺ GẠCH ĐƯỢC SẢN XUẤT TỪ XI MĂNG LẤY NGUỒN NGUYÊN LIỆU BÙN ĐỎ Ở NHÀ MÁY HÓA
CHẤT TÂN BÌNH TP.HCM 14
HÌNH 2.1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH TRUNG HÒA BÙN ĐỎ BẰNG AXIT 27
HÌNH 2.2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH TRUNG HÒA-KẾT TỦA BÙN ĐỎ 28
HÌNH 2.3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ SEM 31
HÌNH 2.4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ GHI NHẬN TÍN HIỆU PHỔ EDX TRONG TEM 32
HÌNH 3.1: PHỔ EDX CỦA MẪU BÙN ĐỎ THÔ (M0) 39
HÌNH 3.2: PHỔ EDX CỦA MẪU BÙN ĐỎ HÒA TÁCH (M1) 39
HÌNH 3.3: PHỔ EDX CỦA MẪU BÙN ĐỎ TRUNG HÒA-KẾT TỦA LẠI (M3) 40
HÌNH 3.4: ẢNH SEM CỦA CÁC MẪU BÙN ĐỎ 42

HÌNH 3.5: ĐƯỜNG HẤP PHỤ - GIẢI HẤP NITƠ CỦA CÁC MẪU BÙN ĐỎ 44
HÌNH 3.6: ẢNH HƯỞNG CỦA PH TỚI KHẢ NĂNG HẤP PHỤ FLORUA CỦA BÙN ĐỎ 45
HÌNH 3.7: ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN TIẾP XÚC TỚI HIỆU SUẤT HẤP PHỤ 47
HÌNH 3.8: ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG CHẤT HẤP PHỤ 48
HÌNH 3.9: ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ F- BAN ĐẦU 49
HÌNH 3.10: ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ LANGMUIR 51
HÌNH 3.11: ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT HẤP PHỤ FREUNDLICH 51
HÌNH 3.12: KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM FLORUA LẤY TỪ CÔNG TY CP PHÂN LÂN NUNG CHẢY VĂN ĐIỂN.
53
KẾT QUẢ TRÊN HÌNH 3.12 CHO THẤY HIỆU SUẤT HẤP PHỤ ION FLO TĂNG THEO CHIẾU TĂNG CỦA LƯỢNG
CHẤT HẤP PHỤ, TUY NHIÊN Ở HÀM LƯỢNG 60 G/L DUNG DỊCH QUÁ ĐẶC, DO ĐÓ CHÚNG TÔI CHỌN HÀM
LƯỢNG BÙN ĐỎ LÀ 40 G/L ĐỂ XỬ LÝ MẪU THỰC 53
MỞ ĐẦU
Flo là nguyên tố vi lượng tự nhiên, có mặt ở khắp nơi trong đất và
nước. Nồng độ flo trong nước có ảnh hưởng rất lớn đối với sức khỏe con
người. Hàm lượng flo từ 0,7 – 1,5 mg/l có tác dụng tốt cho răng và xương
(theo tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Việt Nam [11]). Tuy nhiên, nhiều
hơn hay ít hơn giới hạn này đều gây hại cho sức khỏe con người thậm chí có
thể dẫn đến tử vong [18]. Một số khảo sát thành phần nước giếng nông thôn
ở miền Nam Trung bộ cho thấy lượng flo dư khá cao, cỡ từ 2 – 14 mg/L, điều
này đã ảnh hưởng rõ rệt đến sức khỏe của nhân dân trong vùng [2,4]. Bên
cạnh các nguồn địa chất tự nhiên làm tăng lượng flo trong nước ngầm, các
ngành công nghiệp cũng góp phần gây ô nhiễm flo. Các phương pháp thường
được sử dụng để tách loại flo là kết tủa, hấp phụ, trao đổi ion, thẩm thấu
ngược và điện hóa [18]. Trong những năm gần đây, người ta chú ý đến việc
phát triển những chất hấp phụ có chi phí thấp từ các chất thải công nghiệp.
Nếu những chất hấp phụ có chi phí sản xuất thấp, việc thiết kế và vận hành
đơn giản có thể phát triển sẽ góp phần giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi
trường và sẽ có nhiều lợi ích về kinh tế.
Bùn đỏ là chất thải rắn của quá trình sản xuất nhôm oxit từ quặng

bauxit theo quy trình Bayer, đây là bã thải có tính kiềm cao, pH dao động từ
11 đến 13. Mỗi tấn alumin được sản xuất có từ 1 – 2 tấn bùn đỏ thải ra. Việc
xả thải lượng lớn bùn đỏ có độ kiềm cao và kích thước hạt nhỏ mịn, chính là
nguy cơ ô nhiễm đất, nước và không khí. Do đó việc xử lý, tái sử dụng bùn đỏ
có ý nghĩa kinh tế xã hội đặc biệt quan trọng. Các nhà khoa học trên thế giới
đã nghiên cứu nhiều biện pháp tái sử dụng bùn đỏ làm các vật liệu hữu ích
như liệu xây dựng, thu hồi kim loại, vật liệu composit, ngoài ra bùn đỏ còn có
thể ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xử lý nước thải, hay làm nguyên liệu trong
1
sản xuất gốm sứ, nhựa, sơn, bột màu… Những năm gần đây, hướng nghiên
cứu chuyển hóa bùn đỏ làm chất hấp phụ xử lý nước được đông đảo các nhà
khoa học quan tâm, theo xu hướng đó chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu tái
chế bùn đỏ sau quá trình chế biến bauxit Tây Nguyên thành vật liệu hấp
phụ hiệu quả ion flo”, mục đích góp phần nghiên cứu những khả năng tái sử
dụng chất thải rắn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường của quá trình chế biến
bauxit ở nước ta.
Các nhiệm vụ chính của luận văn là:
1. Hòa tách bùn đỏ Tân Rai bằng axit, trung hòa - kết tủa lại bùn đỏ bằng
dung dịch hòa tách, tạo thành vật liệu hấp phụ.
2. Nghiên cứu các tính chất đặc trưng của bùn đỏ trước và sau khi xử lý:
thành phần nguyên tố, hình thái cấu trúc, diện tích bề mặt riêng.
3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion F
-
của vật liệu, khảo sát ảnh hưởng của
các yếu tố: pH dung dịch, thời gian tiếp xúc, nồng độ F
-
ban đầu, hàm lượng
chất hấp phụ tới hiệu suất xử lý.
4. Thử nghiệm xử lý mẫu nước nhiễm F
-

của Công ty CP Phân lân nung chảy
Văn Điển.
2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.
1.1. GIỚI THIỆU VỀ BÙN ĐỎ.
1.1.1. Bauxit
Bauxit là một loại quặng nhôm trầm tích có màu hồng, nâu được hình
thành từ quá trình phong hóa các đá giàu nhôm hoặc tích tụ từ các quặng có
trước bởi quá trình xói mòn. Quặng bauxit phân bố chủ yếu trong vành đai
xung quanh xích đạo đặc biệt trong môi trường nhiệt đới. Từ bauxit có thể
tách ra alumin (Al
2
O
3
), nguyên liệu chính để luyện nhôm trong các lò điện
phân. Khoảng 95% lượng bauxit được khai thác trên thế giới đều được dùng
để luyện thành nhôm. Tên gọi của loại quặng nhôm này được đặt theo tên gọi
làng Les Baux- de-Provence ở miền nam nước Pháp, tại đây bùn đỏ được nhà
địa chất học là Pierre Berthier phát hiện ra lần đầu tiên năm 1821.
Theo công bố của cục khảo sát địa chất Mỹ vào tháng 1 năm 2009 thì
tiềm năng bauxit trên toàn thế giới khoảng 55 – 57 tỷ tấn, phân bố trên các
châu lục như bảng 1.1.
Bảng 1.1: Sự phân bố trữ lượng bauxit ở các châu lục:
STT Châu lục Tỉ lệ phân bố(%)
1 Châu Phi 33
2 Châu Đại Dương 24
3 Châu Mỹ và Carribe 22
4 Châu Á 15
5 Nơi khác 6
Trên thế gới có khoảng 40 nước có Bauxit trong đó những nước có tiềm

năng hàng đầu được trình bày trong bảng 1.2 [17].
3
Bảng 1.2: Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit
STT Tên nước Trữ lượng bauxit
( 10
9
tấn)
1 Guinea 8,6
2 Australia 7,9
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 [21].
Việt Nam được xác định là một trong các nước có nguồn tài nguyên bauxit
lớn trên thế giới với tổng trữ lượng bauxit được dự báo vào khoảng 5,5 tỷ tấn
khuyên khai, tương đương 2,4 tỷ tấn quặng tinh. 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 Đăk Nông khoảng
3,42 tỷ tấn (chiếm 60% tổng trữ lượng); Lâm Đồng khoảng 975 triệu tấn
(chiếm 19% tổng trữ lượng); Gia Lai – Kon Tum 806 triệu tấn (chiếm 12%);
Bình Phước 217 triệu tấn (chiếm khoảng 5%) và một số khu vực ven biển
Quảng Ngãi và Phú Yên [12]. So với các mỏ bauxit trên thế giới, bauxit ở
Việt Nam được đánh giá có chất lượng trung bình. Việc khai thác và chế biến
nguồn quặng này có ý nghĩa to lớn cho sự phát triển kinh tế của đất nước.
4

Hình 1.1 : Tỷ trọng phân bố trữ lượng bauxit Việt Nam theo vùng [14]
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh bùn đỏ
Bùn đỏ là chất thải của quá trình sản xuất oxit nhôm từ quặng bauxit theo
công nghệ Bayer. Do bùn đỏ có 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.
Lượng bùn đỏ thải ra trên một tấn alumin thành phẩm có thể dao động từ 0,3 tấn
đối với bauxit chất lượng cao và 2,5 tấn đối với bauxit chất lượng thấp [30]. Hàng
năm, có hơn 90 triệu tấn bùn đỏ được tạo ra trên toàn cầu. Theo quy hoạch hiện
nay về khai thác bauxit tại Tây Nguyên [12] thì đến năm 2015 mỗi năm nước ta sẽ
sản xuất khoảng 7 triệu tấn alumin, tương ứng với việc thải ra môi trường khoảng
10 triệu tấn bùn đỏ. Nếu tính đến năm 2025 thì con số này là 15 triệu tấn alumin
tương đương với 23 triệu tấn bùn đỏ thải ra, theo đà phát triển như vậy, cứ sau 10
năm sẽ có 230 triệu tấn bùn đỏ được thải ra và sau 50 năm sẽ là 1,15 tỷ tấn bùn đỏ
tồn đọng ở Tây Nguyên nếu không xử lý.
Quặng bauxit sau khi sơ chế được đưa đến các nhà máy tinh chế. Tại
đây, quặng thô được xử lý theo quy trình Bayer để tạo thành alumin.
5
Hình 1.2: Sơ đồ quy trình chế biến quặng bauxit theo công nghệ
Bayer.
Quy trình Bayer gồm có 4 bước: hòa trộn, tách bùn, kết tủa, sấy khô [28]:
- Hòa trộn: Trong bước đầu tiên, quặng bauxit thô được hòa trộn với
soda (NaOH), và bơm vào bồn áp lực lớn. Tại đây, quặng này phải chịu tác
động của nhiệt hơi nước (150 –200
o
C) và áp lực cao. NaOH phản ứng với các
khoáng chất nhôm của bauxit tạo thành hợp chất bão hòa natri aluminat và tạp
chất không hòa tan (bùn đỏ):
Al
2
O

3
+ 2OH
−
+ 3 H
2
O → 2[Al(OH)
4
]
−
6
- Tách bùn: Sau khi hòa trộn, hỗn hợp được truyền qua một loạt các
thùng giảm áp suất. Tại đây, áp suất không khí được tràn vào, cát được tách ra
khỏi hỗn hợp qua các bẫy cát. Tiếp theo, cặn mịn và các chất rắn còn lại được
bổ sung các hợp chất tổng hợp và đưa qua bộ lọc vải. Rửa sạch và loại bỏ các
cặn dư.
- Kết tủa: Hợp chất bão hòa natri aluminat tiếp tục được làm mát bằng
hệ thống trao đổi nhiệt. Vì bị làm lạnh đột ngột, các nhôm hydroxit bị kết tủa
lại tạo thành các hạt tinh thể. Các tinh thể này kết hợp với các tinh thể khác
tạo thành các hạt lớn hơn lắng xuống đáy. Sau đó, các hạt nhôm hydroxit
được lọc và rửa sạch để loại bỏ soda. Phản ứng diễn ra như sau:
Na
+
+ Al(OH)
4
-
→ Al(OH)
3
+ NaOH
- Nung: Các hạt nhôm hydroxit được nung trong lò ở nhiệt độ trên
960°C (1.750°F) tạo thành nhôm oxit theo phản ứng sau đây:

Al(OH)
3
→Al
2
O
3
+ 3 H
2
O
Như vậy, trong quy trình Bayer, lượng bùn thải sinh ra trong quá trình
tách bùn. Chất thải từ chế biến quặng bauxit này có màu đỏ đặc trưng nên
được gọi là là bùn đỏ.
Trong năm 1985, bùn đỏ được tạo ra ở mức khoảng 48,5 triệu tấn và
ước tính tồn trữ toàn cầu của bùn đỏ tại thời điểm này đã đạt đến 1 tỉ tấn. Vào
năm 2007, lượng bùn đỏ tạo ra hàng năm được đánh giá là 119 triệu tấn và
tổng tồn trữ đã nâng lên 2,6 tỷ tấn. Phải mất 90 năm để tạo ra 1 tỉ tấn bùn đỏ
đầu tiên, nhưng chỉ khoảng 15 năm sau đã tạo ra một tỉ tấn bùn đỏ thứ hai.
Như vậy mức 4 tỷ tấn có thể đạt thậm chí trước năm 2015. Các thống kê
về sản lượng và mức tồn trữ bùn đỏ trong khoảng thời gian từ năm 1990 đến
năm 2007 được trình bày trên hình 1.3 [30]. Với sự phát triển của ngành công
7
nghiệp sản xuất nhôm và lượng bùn đỏ khổng lồ thải ra như vậy, việc đưa ra
những biện pháp xử lý, lưu trữ an toàn và nghiên cứu các phương án tái sử
dụng bùn đỏ ở qui mô lớn là rất cần thiết.
Hình 1.3: Mức tồn trữ và sản lượng bùn đỏ từ năm 1990 đến năm 2007 [30].
1.1.3. Thành phần và đặc tính của bùn đỏ.
Bùn đỏ là phần còn lại sau khi tách nhôm từ quặng bauxit, được thải ra
dưới dạng bùn nhão với độ pH cao. Màu đỏ và độ màu của bùn thải là do hàm
lượng của sắt oxit quyết định. Thành phần của bùn đỏ trong quá trình tinh
luyện bauxit thay đổi tùy theo loại quặng và các quy trình tinh chế khác nhau,

có chứa chủ yếu là silic, nhôm, sắt, canxi, titan và một số thành phần phụ: Na,
K, Cr, V, Ni, Ba, Cu, Mn, Pb, Zn. Thông thường thành phần này dao động
như sau: Fe
2
O
3
=30-60%, Al
2
O
3
=10-20%, SiO
2
=3-50%, Na
2
O=2-10%,
8
CaO=2-8%, TiO
2
=0-25%, bảng dưới đây thống kê hàm lượng của các oxit
của bùn đỏ ở các địa điểm khác nhau trên thế giới.
Bảng 1.3: Thành phần chính của bùn đỏ sinh ra
ở các nhà máy khác nhau trên thế giới [32].
Quốc gia Nhà máy Thành phần chính (%)
Fe
2
O
3
Al
2
O

3
TiO
2
SiO
2
Na
2
O
Australia 40,50 27,70 3,50 19,90 1-2
USA ALCOA 30,40 16,20 10,11 11,14 2
Arkansas 55,60 12,15 4,50 4,50 1,5-5,0
Sherwon 50,54 11,13 Vết 2,56 9,00
Ấn Độ Al.Corp 20,26 19,60 28,00 6,74 8,09
MALCO 45,17 27,00 5,12 5,70 3,64
HINDALCO 35,46 23,00 17,20 5,00 4,85
BALCO
a
33,80 15,58 22,50 6,84 5,20
NALCO
b
52,39 14,73 3,30 8,44 4,00
Trung Quốc 6,85 7,29 2,45 13,89 2,73
Hungary 38,45 15,20 4,60 10,15 8,12
Jamaica 50,90 14,20 6,87 3,40 3,18
Đức Baudart 38,75 20,00 5,5 13,00 8,16
Các thành phần khoáng chính trong bùn đỏ là boemit (AlOOH), kaolinit
(Al
2
Si
2

O
5
(OH)
4
), thạch anh (SiO
2
), anatat/rutin (TiO
2
), diaspor (AlO(OH),
9
hematit (α-Fe
2
O
3
), canxi cacbonat (CaCO
3
), geothit (FeO(OH)), muscovit
(KAl
2
(AlSi
3
O
10
)(FeOH)
2
và tricanxi aluminat (Ca
3
Al
2
O

6
) [32].
Bùn đỏ có pH trong khoảng 11-13, kích thước hạt nhỏ (trung bình <10
µm), 90% khối lượng các hạt có kích thước dưới 75 µm. Diện tích bề mặt
riêng BET của bùn đỏ là khoảng 7,3-34,5 m
2
/g [32], có thể được tăng lên
đáng kể bằng cách sử dụng các phương pháp xử lý, tăng cường hoạt tính. Bùn
đỏ mang điện tích âm do các nhóm hydroxyl trên bề mặt tạo ra.
1.1.4. Tác hại của việc xả thải bùn đỏ.
Song song với các hoạt động khai thác quặng bauxit là tình trạng suy
giảm tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Đặc biệt là vấn đề xả thải bùn đỏ có
nguy cơ ảnh hưởng xấu đến nguồn nước ngầm, nước mặt, phá hủy môi trường
sinh thái và sức khỏe người dân bản địa.
Bùn đỏ nếu thải trực tiếp ra môi trường có thể gây những hậu quả
nghiêm trọng:
- Thứ nhất: phải sử dụng diện tích lớn để lưu trữ, làm mất khả năng sử
dụng đất trong thời gian dài.
- Thứ hai: khối lượng bùn thải lớn, trong mùa mưa có nguy cơ gây ra rửa
trôi, lũ bùn làm ô nhiễm môi trường nước mặt trên diện rộng.
- Thứ ba: lượng xút dư thừa trong bùn đỏ thấm vào đất gây ô nhiễm,
đồng thời ngấm xuống đất gây ô nhiễm cả nguồn nước ngầm.
- Thứ tư: kích thước các hạt bùn đỏ rất nhỏ, có khuynh hướng dễ vỡ khi
khô, nên trong quá trình làm khô, bụi bùn đỏ có khả năng phát tán vào không
khí do gió, ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và môi trường sinh thái.
Tác hại lớn nhất của bùn đỏ là độ pH cao, gây nguy hại khi tiếp xúc trực
tiếp cho người và động vật. Đối với môi trường, bản thân chất kiềm không có
tác động lâu dài tới môi sinh vì sẽ bị loãng đi khi hòa tan vào nước. Tuy
nhiên, kiềm khi chảy xuống sông sẽ làm chết tôm, cá…làm suy giảm nguồn
10

nước mặt và nước ngầm. Để lưu trữ bùn đỏ cần phải sử dụng một diện tích
lớn do đó sẽ làm mất đi khả năng sử dụng đất trong thời gian dài, đồng thời
gây ra nguy cơ ô nhiễm môi trường rất cao. Lượng bùn này phân tán mùi hôi,
hơi hóa chất làm ô nhiễm, ăn mòn các loại vật liệu. Đặc biệt, nước rỉ ra từ các
bể chứa tập trung gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước ngầm. Các chất
ô nhiễm, đặc biệt kim loại nặng, là các nguyên tố không phân hủy, ngấm vào
đất, nước và theo chu trình địa hóa môi trường xâm nhập vào môi trường đất,
nước cuối cùng sẽ được tái sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua biển,
sông, hồ và hệ sinh thái động vật, thực vật. Việc nghiên cứu xử lý trung hòa và
tái sử dụng bùn đỏ do đó đặc biệt có ý nghĩa đối với vấn đề bảo vệ môi trường
và là nhiệm vụ cấp thiết của tất cả các quốc gia đang sử dụng quy trình Bayer.
1.1.5 Các biện pháp xử lý bùn đỏ
Do tính chất độc hại của việc xả thải và lưu giữ bùn đỏ, việc nghiên cứu
các biện pháp xử lý và tái sử dụng bùn đỏ có ý nghĩa kinh tế xã hội đặc biệt
quan trọng. Để giải quyết vấn đề nhiễm kiềm cao, người ta đã đề xuất các
phương pháp xử lý trung hòa, đáng lưu ý nhất là sử dụng axit, nước biển, hay
thạch cao phế thải (gypsum).
1.1.5.1. Trung hòa bùn đỏ bằng axit:
Các axit vô cơ như HCl, H
2
SO
4
thường được sử dụng để trung hòa bùn
đỏ. Ví dụ trong trường hợp sử dụng H
2
SO
4
, các phản ứng xảy ra trong quá
trình trung hòa như sau:
2NaOH + H

2
SO
4
→ Na
2
SO
4
+ 2H
2
O
2NaAl(OH)
4
+ H
2
SO
4
→ Na
2
SO
4
+ 2Al(OH)
3
+ 2H
2
O
Na
2
CO
3

+ H
2
SO
4


→ Na
2
SO
4


+ H
2
O + CO
2

Có thể trung hòa bùn đỏ bằng các khí thải có tính axit, ví dụ CO
2
và SO
2
.
Các nhà máy chế biến bauxit Sumitomo (Nhật Bản) và Eyrallumina (Italy) đã
11
sử dụng bùn đỏ để lọc SO
2
từ các ống khí thải thông qua phản ứng trung hòa
từ giữa những năm 1970. Các phản ứng trung hòa bằng pha khí được dựa trên
sự khuếch tán khí vào dung dịch, khí SO

2
làm giảm lượng các ion Na
+
tự do
và tăng nồng độ H
+
, từ đó góp phần hòa tan các khoáng chứa natri [33]:
Na
8
[Al
6
Si
6
O
24
][OH] + 4H
2
SO
3
+ 16 H
2
O ↔ Na
2
SO
3
+ H
4
SiO
4
+ 6 Al(OH)

3

4Na
2
SO
3
+ 2O
2
→ 4Na
2
SO
4

1.1.5.2. Trung hòa bùn đỏ bằng nước biển:
Trung hòa nước biển không lấy đi ion hydroxit nhưng chuyển chúng từ
dạng tan trong môi trường kiềm của bùn đỏ thành dạng ít tan trong các chất
rắn kiềm yếu. Các ion có trong nước biển như Ca
2+
, Mg
2+
, HCO
3
-
làm giảm
nồng độ OH
-
và Al(OH)
4
-
trong bùn đỏ do kết tủa tạo thành các khoáng như

bruxit (Mg
3
(OH)
6
), canxit/aragonit (CaCO
3
), hydrotalxit (Mg
6
Al
2
CO
3
(OH)
16
.4H
2
O), aluminohydrocanxit (CaAl
2
(CO
3
)
2
(OH)
4
.3H
2
), hydrocalumit
(Ca
4
Al

2
(OH)
12
.CO
3
), pyroaurit(Mg
6
Fe
2
(CO
3
)(OH)
16
.4H
2
) [27,34]. Tùy thuộc
vào tỷ lệ giữa chất rắn (bùn đỏ) và nước biển, pH của bùn đỏ có thể giảm về
8-9. Khác với quá trình trung hòa khoáng bằng axit, ở đây độ kiềm giảm nhờ
kết tủa các hydroxit và các anion kim loại kiềm với các Ca
2+
và Mg
2+
có trong
nước biển.
1.1.5.3. Trung hòa bùn đỏ bằng gypsum:
Gypsum là bã thải rắn của ngành công nghiệp sản xuất phân lân có chứa
thành phần chủ yếu là canxi sunfat, ngoài ra là các hợp chất Si, Na, Fe, K
Giá trị pH của gypsum ở tỷ lệ nước/gypsum 2,5L/kg dạng huyền phù là 2,19,
dạng dung dịch trong sau khi đã li tâm là 1,78. Gypsum có thể làm giảm độ
pH của bùn đỏ bằng cách kết tủa lượng dư OH

-
, Al(OH)
4
-
và CO
3
2-
tạo thành
Ca(OH)
2
, hydrocalumit và CaCO
3
. Trung hòa bùn đỏ bằng cách trộn với
12
gypsum chủ yếu được ứng dụng vào việc hoàn thổ, để trung hòa lượng kiềm
trong 1 kg bùn đỏ cần khoảng 4 kg gypsum [25].
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÙN ĐỎ.
Do có tính kiềm cao, khó trung hòa, kích thước hạt nhỏ mịn và lượng
thải ra môi trường rất lớn nên cần có những biện pháp quản lý, lưu trữ an
toàn, giảm tối đa nguy cơ gây ô nhiễm môi trường. Ngoài biện pháp lưu trữ
thì việc tái sử dụng bùn đỏ thành các vật liệu hữu ích cũng hết sức quan trọng.
1.2.1. Ứng dụng làm vật liệu xây dựng.
1.2.1.1.Sử dụng bùn đỏ trong sản xuất xi măng.
Bùn đỏ có chứa một lượng lớn β-2CaO.SiO
2
chính là một chất kết dính
rất hay dùng trong sản xuất vật liệu xây dựng. Bùn đỏ được tạo thành từ quá
trình Bayer rất dễ sử dụng cho xi măng và sản xuất vật liệu xây dựng hơn bùn
đuôi quặng. Nhà máy xi măng đầu tiên ở Shandong (Trung Quốc) được xây
dựng năm 1965 để tiêu thụ sản phẩm bùn đỏ và khả năng sản xuất xi măng

của nó đã tăng tới 1100 nghìn tấn hàng năm vào 1985. Cho đến năm 1998, ở
Trung quốc, hơn 6 triệu tấn bùn đỏ đã được sử dụng để sản xuất xi măng, hàm
lượng bùn đỏ trong xi măng có thể lên đến 50% [33].
Một quy trình sản phẩm xi măng mới ở VN vừa được PGS.TS Đỗ Quang
Minh, Bộ môn Silicat, ĐH Bách Khoa TP.HCM nghiên cứu và chế tạo thành
công từ nguồn chất thải bùn đỏ. Bằng quy trình trộn bùn đỏ, tro bay, vôi và
thạch cao nung ở nhiệt độ trên 1250
0
C đã tạo nên loại xi măng mới với khả
năng chịu ăn mòn, hấp thụ sóng, độ mịn khá tốt; độ đóng rắn tương đối
nhanh. Khả năng ứng dụng của loại xi măng này thích hợp nhất với những kết
cấu tải trọng không cao như gạch, nền…[5]
13
Hình 1.4: Mẻ gạch được sản xuất từ xi măng lấy nguồn nguyên liệu
bùn đỏ ở Nhà máy Hóa chất Tân Bình TP.HCM
1.2.1.2. Sản xuất gốm thủy tinh.
Gốm thủy tinh được làm từ nguyên liệu tự nhiên có giá thành rất đắt.
Quá trình sản xuất thủy tinh hoặc gốm thủy tinh với chất thải rắn sẽ làm cho
chi phí nguyên vật liệu sản xuất gốm thủy tinh giảm, đồng thời mang lại nhiều
lợi ích về môi trường.
Bùn đỏ chính là nguồn khoáng có giá trị, nó chứa CaO, Al
2
O
3
, SiO
2
,
Fe
2
O

3
, và TiO
2
. Thành phần hóa học của bùn đỏ rất phù hợp cho sản xuất gốm
thủy tinh. Gốm thủy tinh CaO-SiO
2
-Al
2
O
3
được làm từ bùn đỏ và tro bay rất
thành công [33].
1.2.1.3.Chế tạo gạch nung và gạch không nung.
Gạch chịu nhiệt đã được sản xuất bằng cách sử dụng bã thải bauxit, đúc
ở áp suất 10-15 MPa, nhiệt độ thiêu kết khoảng 1000°C và trong thời gian
120 phút [38]. Các viên gạch làm từ bùn đỏ có thể đáp ứng yêu cầu của tiêu
chuẩn chất lượng về gạch chịu nhiệt. Ngoài ra, một thử nghiệm kiểm tra độ
14
kiềm cho thấy giá trị pH thay đổi không đáng kể. Các phân tích nhiễu xạ tia X
cho thấy kiềm trong bùn đỏ đã phản ứng và NaCaAlSi
2
O
7
được tạo thành.
Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về tái sử dụng bùn đỏ làm gạch không
nung làm vật liệu xây dựng tỷ lệ tối ưu (theo trọng lượng) của các nguyên vật
liệu sản xuất gạch thường được dùng như sau: bùn đỏ 25-40%, 18-28% tro
bay, cát 30-35%, vôi 8-10%, gypsum 1-3%, và xi măng Portland 1% [33].
Yang và các cộng sự đã nghiên cứu một loại gạch composit làm từ bã thải
bauxit kết hợp với xi măng, vôi và tro bay.Các mẫu gạch được tổng hợp dưới

áp suất 0,8 MPa và sau đó được sấy khô hơi nước trong 8h.
1.2.2. Thu hồi các nguyên tố có giá trị từ bùn đỏ.
Tồn tại đồng thời với nhôm trong bauxit còn có một số các nguyên tố
khác, trong đó có nhiều nguyên tố có giá trị còn lại trong bauxit như titan,
scandium, gali, natri và sắt. Do sự cạn kiệt dần dần các tài nguyên thiên
nhiên, việc tận dụng, thu hồi các nguyên tố nói trên từ bùn đỏ là một hướng
nghiên cứu rất hữu ích.
1.2.2.1. Thu hồi nhôm và natri từ bùn đỏ:
Có khoảng 15-25% Al
2
O
3
, 5-12% Na
2
O còn lại trong bùn đỏ thải ra từ
quá trình Bayer. Liu và cộng sự [31] đã thu hồi nhôm và natri bằng cách: hỗn
hợp bùn đỏ sẽ được ngâm trong nước vôi, sau đó hỗn hợp sẽ được xử lý trong
quá trình thủy nhiệt. Sau khi nung, 70% Al
2
O
3
và 90% Na
2
O trong bùn đỏ
được cô đặc và thu hồi nhờ dung dịch soda, natri aluminat được bơm trở lại
quá trình Bayer, chất thải rắn có thể được nung để sản xuất xi măng.
1.2.2.2. Thu hồi sắt từ bùn đỏ:
Trong bùn đỏ có chứa một lượng khá lớn Fe
2
O

3
, khoảng 25-50% khối
lượng, do vậy việc thu hồi sắt là khả thi bằng cách thu hồi từ công nghệ xử lý
quặng hoặc thu hồi từ quá trình khử ôxit sắt khi nung [26]:
15
- Thu hồi sắt với công nghệ xử lý quặng: Sự tách quặng sắt từ chất thải
rắn có thể thực hiện được bằng cách sử dụng quá trình vật lý. Trước hết quặng
sắt được tách từ bùn đỏ bằng cách tuyển rửa 2 lần, hàm lượng sắt trong cát
vào khoảng 30-40% (% sắt dao động tùy thuộc vào loại quặng). Sau đó cát
được nghiền nhỏ ra. Quặng sắt được tinh chế từ loại cát này. So sánh với quá
trình tuyển nổi, quá trình tuyển quặng bằng trọng lực, thì tuyển quặng bằng
phương pháp tuyển từ là phương pháp tốt nhất để thu hồi sắt. Kết quả thu
được là phân loại được khoảng 56% quặng sắt, tỉ lệ thu hồi khoảng 90%. Nói
chung, quá trình trên đơn giản và dễ điều chỉnh. Bùn đỏ được chia làm 3 phần
: phần quặng, cát và bùn. Qua máy phân ly vòng tròn, máy phân ly từ trường,
buồng làm mát xoáy ốc và bàn rung. Tổng hàm lượng thu được là 56%. Cát
được sử dụng như một nguyên liệu tự nhiên trong sản xuất gạch bê tông. Về
mặt kinh tế, phương pháp này được đánh giá là có lợi.
- Thu hồi sắt bằng cách khử ôxit sắt khi nung: Mei cùng cộng sự đã
nghiên cứu hệ thống thực nghiệm và phân tích lý thuyết để thu hồi sắt từ bã
thải bauxit bằng quá trình khử trực tiếp khi nung sử dụng chất xúc tác A. Ảnh
hưởng của một vài thông số đến chất lượng và tỷ lệ thu hồi sắt được phân
tích, và điều kiện tốt nhất được là: tỉ lệ (bùn đỏ : than đá: chất xúc tác A) =
83,6:13,8:2,5; nung ở nhiệt độ 1150
o
C và 110 phút.
1.2.2.3. Thu hồi các nguyên tố đất hiếm từ bùn đỏ:
Một số kim loại hiếm như scandium, gallium và yttrium có trong bùn
đỏ, theo các nghiên cứu thì Fe
2

O
3
, Al
2
O
3
và Sc
2
O
3
trong bùn đỏ tan trong dung
dịch HCl loãng, nhưng TiO
2
tan trong dung dịch H
2
SO
4
[22]. Vì thế quá trình
chiết axit giai đoạn hai được đề xuất. Quá trình lọc đầu tiên được hoàn thành
bằng cách sử dụng HCl 6M với tỉ lệ hòa tách Sc
2
O
3
trên 80% và tỉ lệ hòa tách
TiO
2
khoảng 1%. Sau đó bã thải không tan từ quá trình chiết bằng HCl được
xử lý bằng quá trình chiết bằng H
2
SO

4
. Trong quá trình này tỉ lệ chiết TiO
2
lên
16
đến 96,57%. Scandium có thể chuyển sang pha hữu cơ từ dung dịch HCl. Sau
khi rửa sạch hai lần với dung dịch HCl 6M và nước, hơn 90% Sc từ dung dịch
HCl chuyển sang pha hữu cơ. Sau quá trình chiết ngược bởi dung dịch NaOH,
hàm lượng của Sc
2
O
3
trong sản phẩm vào khoảng 66%. Ðộ tinh khiết của
Sc
2
O
3
trong sản phẩm có thể lên tới 96%, nếu một số tạp chất trong dung dịch
HCl (VD: Fe
3+
, Al
3+
, và Zn
2+
) được chuyển rời đi. Fe
3+
và Al
3+
có thể được
tách ra bằng việc điều chỉnh pH bằng amoniac. TiO

2
có thể được thu hồi từ
dung dịch H
2
SO
4
bằng việc kết tinh, hydro hóa, rửa trôi và canxi hóa.
1.2.3. Ứng dụng trong xử lý môi trường.
1.2.3.1.Xử lý đất.
Ô nhiễm kim loại nặng là vấn đề đang tăng lên trên thế giới. Người ta đã
nghiên cứu để sử dụng chất thải công nghiệp như một chất thêm vào để thu
hồi kim loại nặng để làm giảm đất nhiễm bẩn.
Ở Việt Nam đã có một số đề tài nghiên cứu “Xử lý bùn đỏ thành đất
trồng" theo đơn đặt hàng của Tập đoàn than - khoáng sản Việt Nam, TS.
Nguyễn Xuân Tùng cùng các cộng sự tại khoa Môi trường, đại học Đà Lạt đã
thử nghiệm trồng một số loại cây trên đất từ bùn đỏ đã xử lý cho kết quả sinh
trưởng tốt. Kết quả nghiên cứu cho thấy hầu hết loại cây trồng đều đất trồng
nhạy cảm với các hỗn hợp khoáng trong bùn đỏ. Cây trồng sẽ bị ức chế sinh
trưởng rất nặng, dẫn tới hoại tử từng phần và chết rụi khi muối Na
2
SO
4
rút lên
trắng hết mặt đất và cây, làm cho rễ cây chết sau 3-10 ngày. Nhóm nghiên
cứu đã trung hòa bùn đỏ với chất thải hữu cơ như bã thải sau trồng nấm, phế
thải dịch nấm men và than bùn, tỷ lệ đồng đều 1:1:1:1, để tạo thành đất mới
thích hợp với cây trồng. Với loại đất này, nhóm nghiên cứu trồng thử nghiệm một
số loại cây như thanh long, nha đam, xương rồng Nopal và cây dứa có sức chống
chịu cao. Kết quả là những cây này có khả năng sinh trưởng rất khả quan.
17

1.2.3.2 Vật liệu xử lý khí thải.
Trong khí thải phát ra từ các nhà máy công nghiệp có thể chứa các khí
độc hại như H
2
S, SO
x
và NO
x
, tác động mạnh mẽ đến môi trường. Tuy nhiên,
rất ít nghiên cứu được thực hiện trong làm sạch khí thải bằng cách sử dụng
bùn đỏ. Fan cùng cộng sự [24] đã báo cáo về việc loại lưu huỳnh từ khí than.
Họ chuẩn bị một lò phản ứng cố định sử dụng đất sét trộn với bùn đỏ hấp thụ
trong phòng thí nghiệm với quy mô hoạt động lớn. Kết quả thực nghiệm cho
thấy khả năng hấp thụ tốt.
Cacbon dioxit là khí chủ yếu gây hiệu ứng nhà kính. Ngưng tụ CO
2
trong quá trình công nghiệp sẽ giúp giảm lượng khí thải CO
2
. Jones cùng
cộng sự [29] báo cáo nghiên cứu về lượng khí CO
2
có thể cacbonat hóa bằng
cách sử dụng nguyên bùn đỏ và bùn đỏ đã trung hòa bằng nước biển. Dựa trên
các kết quả thí nghiệm, họ đã tính toán lượng khí cacbon có thể được loại bỏ
hàng năm tại nhà máy lọc nhôm tại Úc là 15 triệu tấn.
1.2.3.3.Hấp phụ xử lý nước ô nhiễm.
a. Hấp phụ anion.
Cả bùn đỏ và bùn đỏ biến tính đều được nghiên cứu để tách loại các
anion độc hại trong nước như: photphat, florua, nitrat, bo Liu và cộng sự
năm 2007 [31] đã so sánh sự hấp phụ photphat của bùn đỏ biến tính và tro

bay. Bùn đỏ được xử lý bằng HCl 0,25 mol/L trong 2h và xử lý nhiệt ở 700
o
C
tách loại PO
4
3-
là tốt nhất, có thể xử lý gần 99% photphat trong dung dịch với
nồng độ ban đầu là 155 mg/L. Ở nước ta, hiện nay chưa có bài báo nào công
bố về nghiên cứu khả năng hấp phụ photphat của bùn đỏ. Gần đây (năm
2014), Trần Thị Quyên đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu về khả
năng hấp phụ photphat của bùn đỏ nhà máy Alumin Tân Rai [10]. Kết quả cho
thấy xử lý nhiệt có tác dụng cải thiện rõ rệt khả năng hấp phụ photphat của
18
bùn đỏ, nhiệt độ hoạt hóa tốt nhất là 700°C. Các điều kiện hấp phụ cũng được
nghiên cứu và chỉ ra rằng môi trường hấp phụ diễn ra thuận lợi nhất ở pH =
4,5 với dung lượng hấp phụ cực đại đạt 19,19 mg/g. Quá trình hấp phụ đạt
cân bằng sau 1 giờ và tuân theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir. Đối với nitrat,
Çengeloğlu và cộng sự đã khảo sát và chỉ ra rằng bùn đỏ biến tính bằng HCl
20% có dung lượng hấp phụ là 5,858 mmol/g, tăng hơn so với bùn đỏ thô
(dung lượng hấp phụ là 1,859 mmol/g) [22]. Bùn đỏ sau khi biến tính bằng
dung dịch HCl 20% [23] có thể tách loại được 82% ion F
-
trong nước thải,
hiệu quả hơn đáng kể so với các chất hấp phụ giá rẻ khác, chẳng hạn như đất
sét kaolinit, bụi quặng than, bentonit và than non.
b. Hấp phụ kim loại nặng.
Bùn đỏ có khả năng hấp phụ mạnh mẽ các kim loại nặng do bùn đỏ có
kích thước hạt nhỏ, diện tích bề mặt riêng khá lớn và tỷ lệ điện tích/khối
lượng cao.
Các nhà khoa học trong nước những năm gần đây đã quan tâm đến vấn

đề tái sử dụng bùn đỏ làm vật xử lý kim loại nặng trong nước và cho những
kết quả khá khả quan. Nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Nguyễn Trung Minh đã
chế tạo vật liệu dạng hạt có thành phần chủ yếu là bùn đỏ đuôi quặng và khảo
sát khả năng hấp phụ các kim loại nặng [6]. Các tác giả cho rằng vật liệu chế
tạo được có dung lượng hấp phụ cao hơn than hoạt tính khá nhiều, cụ thể như
sau: Cu 16,95 mg/g; Pb 73,79mg/g; Zn 15,72mg/g; Cd 30,37mg/g; Cr
6,83mg/g; As 4,09mg/g. Gần đây, Nguyễn Tuấn Dung và cộng sự đã nghiên
cứu khả năng hấp phụ niken của bùn đỏ của nhà máy Hóa chất Tân Bình,
dung lượng hấp phụ cực đại đạt 8,2 mg/g [13].
19