Nghiên cứu tính chất và cơ chế hấp phụ một số ion kim loại nặng trên vật liệu chế tạo từ bùn đỏ

B GIO DC V O TO
TRNG I HC S PHM H NI

PHM XUN CNG

NGHIÊN CứU TíNH CHấT Và CƠ CHế HấP PHụ
MộT Số ION KIM LOạI NặNG TRÊN VậT LIệU CHế
TạO Từ BùN Đỏ
Chuyờn ngnh: Húa lý thuyt v Húa lý
Mó s: 62.44.01.19

LUN N TIN S HểA HC

NGI HNG DN KHOA HC:
PGS.TS Nguyn Trung Minh
PGS.TS Nguyn Ngc H


HÀ NỘI - 2016

2


Lêi c¶m ¬n
Với tình cảm chân thành, lòng kính trọng, tôi xin chân trọng cảm
ơn các thầy giáo, cô giáo đã tận tình giảng dạy cho tôi trong thời gian
học tập nghiên cứu tại Khoa Hóa Học, Trường Đại học Sư phạm Hà
Nội. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Trung
Minh, PGS.TS Nguyễn Ngọc Hà và PGS.TS Nguyễn Đức Chuy đã
trực tiếp hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên
cứu hoàn thiện luận án này.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo Khoa Hóa Học Trường Đại học sư phạm Hà Nội, tập thể lãnh đạo, cán bộ Viện địa
chất - Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam…đã tạo điều
kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án này.
Tôi vô cùng biết ơn những người thân trong gia đình và bạn bè,
đồng nghiệp đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học
tập, công tác, nghiên cứu khoa học và hoàn thiện luận án này.
Xin trân trọng cảm ơn !
Hà Nội, ngày tháng năm ...
Tác Giả

Phạm Xuân Cường


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1
1. Lí do chọn đề tài .................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 2
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ................................................................ 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu ................................... 3
5. Những đóng góp mới của luận án ......................................................... 4
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................... 6
1.1.Tổng quan về bùn đỏ ......................................................................... 6
1.1.1. Bùn đỏ ....................................................................................... 6
1.1.2. Tình hình khái thác và chế biến bauxite ở Việt Nam và Thế giới .......... 7
1.1.3. Các nghiên cứu xử lý bùn đỏ [8]................................................. 9
1.2. Tổng quan về kim loại nặng ............................................................ 10
1.2.1. Ô nhiễm kim loại nặng ............................................................. 10
1.2.2. Hậu quả của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe con người .... 11
1.3. Tổng quan về hiện tượng hấp phụ ................................................... 13
1.3.1. Hấp phụ ................................................................................... 13

1.3.2. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học ........................................... 14
1.3.3. Nhiệt hấp phụ, năng lượng hoạt hóa của quá trình hấp phụ ....... 16
1.3.4. Sự chọn lọc hấp phụ ................................................................. 17
1.3.5. Sự phụ thuộc của nhiệt độ ........................................................ 17
1.3.6. Tính chất của các điểm hấp phụ ................................................ 17
1.3.7. Năng lượng hoạt hóa hấp phụ ................................................... 17
1.3.8. Trạng thái của chất bị hấp phụ .................................................. 18
1.3.9. Cân bằng hấp phụ [14] ............................................................. 18
1.4. Tổng quan về các phần mềm hỗ trợ tính toán .................................. 22
1.4.1. Ngôn ngữ lập trình Python ....................................................... 23
1.4.2. Siesta ....................................................................................... 24
1.4.3. GaussView ............................................................................... 24
1.4.4. Chemcraft ................................................................................ 25


Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM..... 26
2.1. Các phương pháp nghiên cứu .......................................................... 26
2.1.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [21] ............ 26
2.1.2. Phương pháp hiển vi electron [16] ............................................ 29
2.1.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .......................................... 30
2.1.4. Phương pháp phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory: DFT) .. 30
2.2. Thực nghiệm................................................................................... 37
2.2.1. Hóa chất và thiết bị [21] ........................................................... 37
2.2.2. Tổng hợp vật liệu ..................................................................... 37
2.2.3. Hấp phụ kim loại nặng [18, 21, 37, 43] ..................................... 40
2.2.4. Xây dựng mô hình, các tính toán hóa học lượng tử trên máy
vi tính ................................................................................................ 40
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................. 41
3.1. Thành phần, cấu trúc và tính chất hóa lý của hạt vật liệu hấp phụ .... 41
3.1.1. Thành phần hóa học ................................................................. 41

3.1.2. Nghiên cứu cấu trúc ................................................................. 42
3.1.3. Quy trình hoạt hóa vật liệu [21] ................................................ 45
3.2 Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm hấp phụ ion kim loại nặng và
Asen của hạt vật liệu BVNQ, BOS......................................................... 48
3.2.1. Kết quả thực nghiệm hấp phụ ion Cd2+ trong dung dịch nước
của hạt BVNQ, BOS .......................................................................... 48
3.2.2. Kết quả thực nghiệm hấp phụ ion Cu2+ trong dung dịch nước
của hạt BVNQ, BOS .......................................................................... 60
3.2.3. Kết quả thí nghiệm hấp phụ ion Zn2+ trong dung dịch nước
của hạt BVNQ, BOS ........................................................................... 71
3.2.4. Kết quả thí nghiệm hấp phụ Asen(V) trong dung dịch nước
của hạt BVNQ, BOS ........................................................................... 80
3.2.5. Tổng hợp và thảo luận các kết quả nghiên cứu thực nghiệm ..... 88
3.3. Xây dựng mô hình Geothite để tính lí thuyết ................................... 90
3.4 Các kết quả nghiên cứu lý thuyết hấp phụ ion kim loại nặng và
Asen của hạt vật liệu BVNQ, BOS......................................................... 94


3.4.1. Kết quả nghiên cứu lý thuyết cơ chế hấp phụ ion Cd2+ trong
dung dịch nước trên hạt vật liệu BVNQ, BOS .................................... 94
3.4.2. Kết quả nghiên cứu lý thuyết cơ chế hấp phụ ion Cu2+ trong
dung dịch nước trên hạt vật liệu BVNQ, BOS .................................... 96
3.4.3. Kết quả nghiên cứu lý thuyết cơ chế hấp phụ ion Zn2+ trong
dung dịch nước trên hạt vật liệu BVNQ, BOS .................................... 99
3.4.4. Kết quả nghiên cứu lý thuyết cơ chế hấp phụ ion Ase(V)trong
dung dịch nước trên hạt vật liệu BVNQ, BOS .................................. 101
3.4.5. Tổng hợp và thảo luận các kết quả nghiên cứu lý thuyết ......... 102
CÁC KẾT LUẬN CHÍNH VÀ KIẾN NGHỊ CỦA LUẬN ÁN .......... 104
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO VÀ CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ....... 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 109

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
AAS

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ADS

Auto Diagnostics System

BET

Brunauer Emmett Teller

BOS

Hạt hấp phụ chế tạo từ hỗn hợp 45% đá ong Bình Yên, Hà Nội +
45% bùn đỏ Bảo Lộc, Lâm Đồng với 10% thủy tinh lỏng và nung ở
nhiệt độ 350C, thời gian nung 3 giờ.

BVNQ Hạt hấp phụ chế tạo từ hỗn hợp bazan phong hóa bùn đỏ Bảo Lộc,
Lâm Đồng với 15% thủy tinh lỏng và nung ở nhiệt độ 350C, thời
gian nung 3 giờ.
BBL2

Bùn đỏ Bảo Lộc

C

Nồng độ chất tham gia phản ứng ở thời điểm t

C0

Nồng độ chất tham gia phản ứng tại thời điểm ban đầu

DFT

Phương pháp phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory)

q

Dung lượng hấp phụ

ΔH

Entanpy

E

Năng lượng hoạt hóa

EDS

Phổ tán sắc năng lượng tia X

GGA

Sự gần đúng gradien suy rộng (Generalized Gradient Approximation
Đá ong Bình Yên

OBY

Sự gần đúng mật độ địa phương (Local Density Approximation

LDA

Hiển vi electron quét ( Scanning Electron Microscopy)

SEM

Hiển vi electron truyền qua( Transmission Electron Microscopy)

TEM

Phương pháp nhiễu xạ tia X

XRD


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1:

Phân bố các trữ lượng ở các Châu lục .................................... 7

Bảng 1.2:

Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit ...................... 7

Bảng 1.3:

So sánh hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học .......................... 15

Bảng 3.1: Thành phần các oxit của Bùn đỏ Bảo Lộc, Lâm Đồng và đá
ong Bình Yên Hà Nội trước khi tạo hạt vật liệu hấp phụ ...... 41
Bảng 3.2:

Kết quả phân tích Rơngen (XRD) ........................................ 42

Bảng 3.3:

Kết quả đo diện tích bề mặt riêng BET của hạt vật liệu ....... 43

Bảng 3.4:

Kết quả thí nghiệm xác định khả năng hấp phụ ion Cd2+
của hạt BVNQ, BOS ............................................................ 48

Bảng 3.5.

Phần trăm các nguyên tố trong vật liệu BVNQ, BOS sau
khi hấp phụ Cd2+ ................................................................. 49

Bảng 3.6.

Kết quả hấp phụ Cd2+ theo khối lượng vật liệu BVNQ và
BOS .................................................................................... 51

Bảng 3.7.

Kết quả hấp phụ Cd2+theo pH môi trường ........................... 53

Bảng 3.8

Kết quả hấp phụ Cd2+ theo nồng độ ban đầu của dung dịch
Cd2+ ở nhiệt độ dung dịch 300 C, m =1(g) ............................. 54

Bảng 3.9.

Kết quả hấp phụ Cd2+theo thời gian hấp phụ ....................... 57

Bảng 3.10. Kết quả tính toán nhiệt phản ứng ở nhiệt độ 35 C (308 K)
và 45 C (318 K) của hạt vật liệu BVNQ, BOS ................... 60
Bảng 3.11. Kết quả thí nghiệm xác định khả năng hấp phụ ion Cu2+
của hạt BVNQ, BOS ............................................................ 61
Bảng 3.12. Phần trăm các nguyên tố trong vật liệu BVNQ, BOS sau
khi hấp phụ Cu2+ ................................................................. 62
Bảng 3.13. Kết quả hấp phụ Cu2+ theo khối lượng vật liệu BVNQ và
BOS .................................................................................... 63
Bảng 3.14. Kết quả hấp phụ Cu2+ theo pH môi trường ........................... 64
Bảng 3.15 Đẳng nhiệt hấp phụ Cu từ các loại hạt BVNQ và BOS ở
nhiệt độ dung dịch 300C, m =1(g) ........................................ 65


Bảng 3.16. Kết quả hấp phụ Cu2+ theo thời gian hấp phụ ....................... 69
Bảng 3.17. Kết quả tính toán nhiệt phản ứng ở nhiệt độ 35C (308K)
và 45C (318K) của hạt vật liệu BVNQ, BOS ..................... 70
Bảng 3.18: Kết quả thí nghiệm xác định khả năng hấp phụ ion Zn2+
của hạt BVNQ, BOS ............................................................ 71
Bảng 3.19. Phần trăm các nguyên tố trong vật liệu BVNQ, BOS sau

khi hấp phụ Zn2+ ................................................................. 72
Bảng 3.20. Kết quả hấp phụ Zn2+ theo khối lượng vật liệu BVNQ và
BOS .................................................................................... 73
Bảng 3.21 Kết quả hấp phụ Zn2+ theo pH môi trường ........................... 74
Bảng 3.22: Đẳng nhiệt hấp phụ Zn từ các loại hạt BVNQ và BOS ở
nhiệt độ dung dịch 300C, m =1(g) ........................................ 75
Bảng 3.23: Kết quả hấp phụ Zn2+ theo thời gian hấp phụ ....................... 78
Bảng 3.24. Kết quả tính toán nhiệt phản ứng ở nhiệt độ 35C (308K)
và 45C (318K) của hạt vật liệu BVNQ, BOS ..................... 79
Bảng 3.25 Kết quả thí nghiệm xác định khả năng hấp phụ ion As(V)
của hạt BVNQ, BOS ............................................................ 80
Bảng 3.26. Phần trăm các nguyên tố trong vật liệu BVNQ, BOS sau
khi hấp phụ As(V) ............................................................... 81
Bảng 3.27. Kết quả hấp phụ As(V)theo khối lượng vật liệu BVNQ và BOS ... 82
Bảng 3.28. Kết quả hấp phụ As(V)theo pH môi trường ......................... 83
Bảng 3.29: Đẳng nhiệt hấp phụ As(V) từ các loại hạt BVNQ và BOS
ở nhiệt độ dung dịch 300C, m =1(g) ..................................... 84
Bảng 3.30. Kết quả hấp phụ As(V) theo thời gian hấp phụ .................... 86
Bảng 3.31. Kết quả tính toán nhiệt phản ứng ở nhiệt độ 35C (308K)
và 45C (318K) của hạt vật liệu BVNQ, BOS ..................... 87
Bảng 3.32: Các điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ các kim loại
nặng và As của vật liệu BVNQ, BOS .................................. 88
Bảng 3.33: Tổng hợp kết quả nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ các ion
Cd2+, Cu2+, Zn2+ và As(V) trên BVNQ, BOS. ...................... 89
Bảng 3.34: Giá trị Năng lượng tương ứng với các Ecut ......................... 92


DANH MỤC HÌNH
Hồ chứa bùn đỏ của nhà máy bauxite Bảo Lộc, Lâm đồng
[21] ....................................................................................... 8

Hình 2.1: Quan hệ giữa D và C ........................................................... 28
Hình 2.2: Sơ đồ tương tác chùm electron sơ cấp với mẫu nghiên cứu .. 29
Hình 2.3 Quy trình tạo hạt BVNQ ..................................................... 39
Hình 2.4 Quy trình tạo hạt BVNQ ..................................................... 39
Hình 3.1 Ảnh chụp TEM và SEM của hạt BVNQ............................... 44
Hình 3.2 Ảnh chụp TEM và SEM của hạt BOS .................................. 45
Hình 3.3 Mô hình quá trình hoạt hóa ................................................. 46
Hình 3.4. Ảnh chụp SEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp phụ Cd2+.... 1
Hình 3.5.
Ảnh phổ EDS-FeSEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp
phụ Cd2+ ............................................................................. 49
Hình 3.6. Ảnh chụp element mapping cho hạt BVNQ, BOS sau khi
hấp phụ Cd2+ ....................................................................... 50
Hình 3.7 Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
Cd2+ và tỷ lệ khối lượng vật liệu .......................................... 52
Hình 3.8. Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
Cd2+ và pH môi trường ........................................................ 53
Hình 3.9: Đường đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ Cd 2+ của hạt BVNQ
và BOS ............................................................................... 54
Hình 3.10: Đường đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Cd2+ của hạt BVNQ
và BOS ............................................................................... 55
Hình 3.11: Mối liên hệ giữa phần trăm hấp phụ, dung lượng hấp phụ
Cd2+ và thời gian hấp phụ. ................................................... 58
Hình 3.12 Ảnh chụp SEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp phụ Cu2+.. 61
Hình 3.13. Ảnh phổ EDS-FeSEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp
phụ Cu2+ ............................................................................. 61
Hình 3.14: Ảnh chụp element mapping hạt BVNQ, BOS sau khi hấp
phụ Cu2+ ............................................................................. 62
Hình 3.15: Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
Cu2+ và khối lượng vật liệu ................................................ 64

Hình 1.1:


Hình 3.16: Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
Cu2+ và pH môi trường ....................................................... 65
Hình 3.17 : Đường đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ Cu 2+ của hạt BVNQ
và BOS ............................................................................... 66
Hình 3.18 : Đường đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ Cu2+ của hạt BVNQ
và BOS ............................................................................... 67
Hình 3.19: Mối liên hệ giữa phần trăm hấp phụ, dung lượng hấp phụ
Cu2+ và thời gian hấp phụ. ................................................... 69
Hình 3.20. Ảnh chụp SEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp phụ Zn2+ .. 71
Hình 3.21. Ảnh phổ EDS-FeSEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp
phụ Zn2+ .............................................................................. 71
Hình 3.22. Ảnh chụp element mapping hạt BVNQ, BOS sau khi hấp
phụ Zn2+ .............................................................................. 72
Hình 3.23 Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
Zn2+ và khối lượng vật liệu ................................................. 73
Hình 3.24 Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
Zn2+ và pH môi trường ....................................................... 74
Hình 3.25: Đường đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ Zn 2+ của hạt BVNQ
và BOS ............................................................................... 75
Hình 3.26 : Đường đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ Zn 2+ của hạt BVNQ
và BOS ............................................................................... 76
Hình 3.27: Mối liên hệ giữa phần trăm hấp phụ, dung lượng hấp phụ
Zn2+ và thời gian hấp phụ .................................................... 78
Hình 3.28: Ảnh chụp SEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp phụ
Asen(V) .............................................................................. 80
Hình 3.29: Ảnh phổ EDS-FeSEM của hạt BVNQ, BOS sau khi hấp
phụ Asen(V) ....................................................................... 81

Hình 3.30: Ảnh chụp element mapping cho hạt BVNQ, BOS sau khi
hấp phụ As(V)..................................................................... 81
Hình 3.31: Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
As(V) và khối lượng vật liệu .............................................. 82


Hình 3.32a: Mối liên hệ giữa dung lượng hấp phụ, phần trăm hấp phụ
As(V) và pH môi trường .................................................... 83
Hình 3.32b: Đường đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ As(V) của hạt
BVNQ và BOS .................................................................... 84
Hình 3.33: Đường đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ As(V) của hạt
BVNQ và BOS .................................................................... 85
Hình 3.34. Mối liên hệ giữa phần trăm hấp phụ, dung lượng hấp phụ
As(V) và thời gian hấp phụ. ................................................ 87
Hình 3.35: Tinh thể α-FeOOH .............................................................. 90
Hình 3.36. Mô hình Goethite ................................................................ 91
Hình 3.37. Nhiễu xạ XRD của goethite ................................................. 91
Hình 3.38. Thiết lập Ecut ở 75Ry, 125Ry xác định số lượng sóng phẳng ........... 92
Hình 3.39: Tối ưu cấu trúc Goethite bằng Command Prompt ................ 92
Hình 3.40: Kết quả chạy tối ưu Goethite trong file opt.out .................... 92
Hình 3.41. FeOOH(101)-(1×1×3) ......................................................... 93
Hình 3.42. Hydrated-FeOOH(101)-(1×1×3) .......................................... 93
Hình 3.43. Phức [Cd(H2O)6 ]2+ Phức [Cd(H2O)6]2+ tương tác với bề
mặt Hydrated-FeOOH(101) qua liên kết hiđro. .................... 94
Hình 3.44 Hình ảnh cấu trúc Hydrated-FeOOH(101)-[Cd(H2 O)6 ]2+
sau hấp phụ ......................................................................... 95
Hình 3.45: Phức [Cu(H2 O)6 ]2+ và [Cu(H2O)4]2+ ..................................... 96
Hình 3.46. Hình ảnh cấu trúc Hydrated-FeOOH(101)-(1×1×3)Cu(H2O)6]2+ sau hấp phụ ..................................................... 96
Hình 3.47: Hình ảnh cấu trúc Hydrated-FeOOH(101)-[Cu(H2O)2]2+ ...... 98
Hình 3.48. Hình ảnh cấu trúc [Zn(H 2O)6]2+ , [Zn(H2O)5 ]2+ ..................... 99

Hình 3.49: Hình ảnh cấu trúc Hydrated-FeOOH(101)-(1×1×3)[Zn(H2O)6 ]2+ sau hấp phụ .................................................... 99
Hình 3.50: Hình ảnh cấu trúc Hydrated-FeOOH(101)(1×1×3)[Zn(H2O)5 ]2+ sau hấp phụ .................................................. 100
Hình 3.51: Hình ảnh cấu trúc HAsO42- ................................................ 101
Hình 3.52: Hình ảnh cấu trúc Hydrated-FeOOH(101)-HAsO42- sau hấp phụ. 102


1
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Ô nhiễm nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đang là
một vấn đề nhức nhối hiện nay bởi những tác hại to lớn của chúng đến chất
lượng môi trường và sức khỏe con người trên toàn thế giới. Nước thải công
nghiệp kèm theo các chất độc hại như kim loại nặng đang là mối nguy hiểm
đối với môi trường cũng như chất lượng cuộc sống của người dân.
Kim loại nặng thường liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường, nguồn
gốc phát thải của kim loại nặng có thể là tự nhiên không phải là kim loại, hoặc từ
hoạt động của con người, chủ yếu là từ công nghiệp, nông nghiệp, hàng hải...
Hầu hết các kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, As, Cu, Zn, Fe, Cr, Co, Mn, Se,
Mo... tồn tại trong nước ở dạng ion. Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng
thường gặp trong các lưu vực nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn
và khu vực khai thác khoáng sản.
Hiện nay các nhà khoa học trong và ngoài nước đang nỗ lực nghiên cứu
các phương pháp khác nhau để loại bỏ kim loại nặng trong nước đến mức
chấp nhận được đồng thời cũng đảm bảo tính hiệu quả về mặt kinh tế. Ngoài
các phương pháp vật lý, hóa học cũng như sinh học đã và đang dùng hoặc
đang được nghiên cứu để đưa vào ứng dụng thì việc nghiên cứu sử dụng các
vật liệu, chất liệu là vấn đề cần thiết cho bất cứ một ngành nghề nào. Đặc biệt
sử dụng các vật liệu tự nhiên, tái sử dụng các phế thải thân thiện với môi
trường luôn được đặt lên hàng đầu nhằm không gây tổn hại tới môi trường,
đảm bảo cho sự phát triển bền vững mà vẫn đem lại hiệu quả cao khi sử dụng.

Hóa học lượng tử là một ngành khoa học ứng dụng cơ học lượng tử vào
giải quyết các vấn đề của hóa học. Cụ thể nó cho phép tiến hành các nghiên
cứu lí thuyết về cấu trúc phân tử và khả năng phản ứng, giúp tiên đoán nhiều
thông số của phản ứng trước khi tiến hành thí nghiệm. Hơn thế nữa, cùng với


2
sự tiến bộ của công nghệ số trong thời đại ngày nay, máy tính và nhiều phần
mềm hỗ trợ tính toán hóa học lượng tử ra đời như Gaussian, SIESTA, ….có
thể tính toán một cách nhanh chóng những phép tính phức tạp, giúp cho việc
phát triển các phương pháp và phần mềm tính toán hóa học lượng tử cho phép
nghiên cứu cấu trúc hệ nghiên cứu và khả năng phản ứng, từ đó dự đoán được
hướng phản ứng, điều đó cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu lí
thuyết bằng cách sử dụng các phần mềm tính toán hóa học lượng tử hiện đại.
Đây là một lĩnh vực khá mới mẻ trong nghiên cứu hạt vật liệu hấp phụ kim loại
nặng từ bùn đỏ và có thể tính toán một cách nhanh chóng những phép tính phức
tạp các tham số về cấu trúc, về các loại năng lượng, bề mặt thế năng, cơ chế
phản ứng.
Trong luận án này, chúng tôi nghiên cứu tính chất và cơ chế hấp phụ một
số ion kim loại nặng trên vật liệu chế tạo từ bùn đỏ. Các kết quả nghiên cứu này
sẽ là cơ sở khoa học cho việc ứng dụng xử lý nước thải bị ô nhiêm kim loại nặng
và góp phần vào quá trình nghiên cứu, chế tạo các sản phẩm có khả năng hấp
phụ ion kim loại nặng từ những nguyên liệu phế thải, độc hại trong công nghiệp
khai thác và chế biến bauxite.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Chế tạo vật liệu hấp phụ mới từ phế thải bùn đỏ, trong công nghiệp
khai thác và chế biến bauxite. Nghiên cứu các tính chất và cơ chế hấp phụ ion
kim loại nặng Cd2+, Cu2+, Zn2+ và As(V) dạng HAsO42- trong nước thải bằng
các thí nghiệm thực tế kết hợp với lý thuyết tính toán hiện đại.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Các ion kim loại nặng Cd2+, Cu2+, Zn2+ và As(V) trong môi trường nước.
- Vật liệu hấp phụ có nguồn gốc từ bùn đỏ Bảo Lộc tỉnh Lâm Đồng, đá
ong Bình Yên, Hà Nội và phụ gia thủy tinh lỏng.


3
- Các phần mềm hỗ trợ tính toán hóa học lượng tử hiện đại như
GaussView, SIESTA…
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu quá trình hấp phụ các ion kim loại nặng Cd2+, Cu2+, Zn2+
và As(V) trong môi trường nước trên vật liệu chế tạo từ bùn đỏ Bảo Lộc tỉnh
Lâm Đồng, đá ong Bình Yên, Hà Nội và phụ gia thủy tinh lỏng trong phạm vi
phòng thí nghiệm.
- Các nghiên cứu lý thuyết cơ chế hấp phụ các ion kim loại nặng nêu
trên và As(V) bằng phương pháp phiếm hàm mật độ.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
4.1. Ý nghĩa khoa học
- Hạt vật liệu hấp phụ chế tạo từ phế thải bùn đỏ trong công nghiệp khai
thác và chế biến bauxite hấp phụ khá tốt nhiều ion kim loại nặng như Cd2+,
Cu2+, Zn2+ và As(V) trong môi trường nước.
- Nghiên cứu các tính chất hấp phụ, xác định các thông số đẳng nhiệt
hấp phụ của hạt vật liệu chế tạo từ hỗn hợp bùn đỏ làm rõ hơn các ảnh hưởng
của khối lượng hạt vật liệu hấp phụ, ảnh hưởng của pH, ảnh hưởng của kim
loại nặng, ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ các kim loại nặng
và asen.
- Bước đầu xây dựng được mô hình tâm hấp phụ Goethite, sử dụng các
chương trình tính toán hóa học lượng tử hiện đại để nghiên cứu lý thuyết cơ
chế hấp phụ ion kim loại nặng trong dung dịch nước trên hạt vật liệu hấp phụ,
từ đó có thể dự đoán và lựa chọn chất hấp phụ hiệu quả.

- Các kết quả thu được của luận án là cơ sở khoa học cho việc tính
toán, lựa chọn vật liệu chế tạo từ bùn đỏ vào việc xử lý các kim loại nặng
trong nước ở một số ngành công nghiệp.


4
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Chế tạo ra được loại vật liệu hấp phụ hiệu quả các ion kim loại nặng
Cd2+, Cu2+, Zn2+ và As(V) trong môi trường nước, xử lý được một phần
nguồn phế thải bùn đỏ trong công nghiệp khai thác và chế biến bauxite, đây là
một bài toán cấp thiết trong hiện tại và tương lai khi Việt Nam đang là một
trung tâm sản xuất nhôm lớn trên thế giới.
- Hạt vật liệu hấp phụ khá tốt các ion kim loại nặng và có tính khả thi
cao khi áp dụng vào trong thực tế đối với các nguồn nước thải công nghiệp,
tạo ra một vật liệu mới đáp ứng được nhu cầu xử lí môi trường ngày càng
tăng, góp phần tích cực giảm thiểu ô nhiễm kim loại nặng trong nước.
- Giải thích được cơ chế hấp phụ ion kim loại nặng Cd2+, Cu2+, Zn2+ và
As(V) trong môi trường nước trên tâm geothite.
- Nội dung của luận án cho thấy mối liên hệ chặt chẽ, hỗ trợ cho nhau
giữa lý thuyết tính toán và thực nghiệm trong nghiên cứu cơ chế hấp phụ ion
kim loại nặng trong dung dịch nước trên hạt vật liệu hấp phụ.
5. Những đóng góp mới của luận án
- Nghiên cứu một loại vật liệu hấp phụ mới: Chuyển từ chất thải nguy
hiểm, gây hại cho môi trường (bùn đỏ) thành dạng vật liệu có ích (hấp phụ
kim loại nặng).
- Từ các kết quả nghiên cứu nhận được, loại vật liệu chế tạo từ bùn đỏ
là vật liệu đa tâm hấp phụ, có khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng Cd2+,
Cu2+, Zn2+ và As(V) trong môi trường nước. Sự hấp phụ các ion kim loại nặng
trên vật liệu chế tạo từ bùn đỏ vừa tuân theo đẳng nhiệt Freundlich vừa tuân theo
đẳng nhiệt Langmuir. Các giá trị tính toán thực nghiệm Go< 0 và -H0= 5289 kJ/mol nên quá trình hấp phụ của vật liệu là hấp phụ hóa học.

- Xây dựng mô hình Geothite bằng các phần mềm tính toán hỗ trợ,
chọn mặt cắt FeOOH (101)-(1×1×3) để tính toán, các cấu trúc bền nhất thu


5
được khi cho các phức

[Cd(H2O)6]2+, [Cu(H2O)6]2+, [Zn(H2O)6]2+...và

HAsO42- tương tác với bề mặt Hydrated- FOOH(101)-(1×1×3) có các giá trị
năng lượng hấp phụ -∆E = 419 - 519 kJ/mol. Năng lượng lớn để phản ứng xảy
ra, cũng như có sự biến đổi về cấu trúc phức.
- Kết hợp chặt chẽ giữa thí nghiệm thực tế với lý thuyết tính toán để
nghiên cứu triệt để các tính chất và cơ chế hấp phụ ion kim loại nặng trên vật
liệu chế tạo từ bùn đỏ. Xác định cơ chế hấp phụ [Cd(H2O)6]2+, [Cu(H2O)6]2+,
[Zn(H2O)6]2+...và HAsO42 trên tâm hấp phụ Goethite của hạt BVNQ, BOS
theo kiểu tạo phức Hydrated- FOOH(101)-(1×1×3) qua liên kết hidro.
- Đóng góp thêm một loại vật liệu hấp phụ từ nguồn phế thải bùn đỏ
trong công nghiệp khai thác và chế biến bauxite, để xử lý các ion kim loại
nặng trong nước.


6
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Xuất phát từ đối tượng, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài,
chương tổng quan sẽ giới thiệu các kiến thức cơ bản, các thông tin và số liệu
liên quan trực tiếp đến nội dung luận án.
i. Giới thiệu về bùn đỏ (thành phần hóa học, tình hình thải bùn đỏ ở
Việt Nam, công nghệ xử lý bùn đỏ…)

ii. Giới thiệu về kim loại nặng, ô nhiễm kim loại nặng, độc tính của một
số kim loại nặng.
iii. Trình bày lại một số kiến thức về hấp phụ, hấp phụ vật lý, hấp phụ
hóa học, các đẳng nhiệt hấp phụ, các phương trình động học hấp phụ trong hệ
lỏng – rắn. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ.
iv. Giới thiệu một số phần mềm hỗ trợ tính toán (ngôn ngữ lập trình
Python, phần mềm Gaussian, GaussView, Chemcaft, SIESTA…)
1.1.Tổng quan về bùn đỏ
1.1.1. Bùn đỏ
Trong tiến trình tinh chế Alumina ở trên, phần quặng không tan trong
kiềm được lắng, rửa và loại khỏi dây chuyền. Bã thải này thường được gọi là
bùn đỏ.
Pha lỏng của bùn đỏ chứa thành phần nhôm tan trong kiềm và pha rắn
chứa các oxit kim loại chủ yếu là 30-60% helmatit-Fe2O3, 10-20% trihydrate
aluminium-Al2O2, 3-50% silicon dioxide-SiO2, 2-10% sodium oxide-Na2O, 28% calcium oxide-CaO, 2-50% titanium dioxide-TiO2....cùng một số nguyên
tố hóa học khác nữa như, nitrogen, potasium, chromium, zinc......
Quá trình điều chế alumina, bauxite được nghiền nhỏ. Do đó, bùn thải
khi khô là các hạt bụi mịn (60% hạt có ф< 1 μm) dễ phát tán vào không khí
gây ô nhiễm môi trường, tiếp xúc thường xuyên với bụi này sẽ bị các bệnh về


7
da, mắt. Pha lỏng của bùn đỏ có tính kiềm gây ăn mòn đối với vật liệu, khi
không được thu gom, cách ly với môi trường, pha lỏng bùn đỏ có thể thấm
vào đất ảnh hưởng đến cây trồng, xâm nhập vào mạch nước ngầm gây ô
nhiễm nguồn nước. Nước thải từ bùn đỏ tiếp xúc với da gây tác hại như ăn da,
làm mất đi lớp nhờn làm da khô ráp, sần sùi, chai cứng, nứt nẻ, đau rát, có thể
sưng tấy và loét mủ ở vết rách xước trên da.
1.1.2. Tình hình khái thác và chế biến bauxite ở Việt Nam và Thế giới
1.1.2.1. Tình hình khái thác và chế biến bauxite 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
Bảng 1.1: Phân bố các trữ lượng ở các Châu lục
STT

Châu lục

Tỷ lệ phân bố (%)

1
2
3
4
5

Châu Phi
Châu Đại Dương
Châu Mỹ và Caribe
Châu Á
Các nơi khác

33
24
22
15
6

Trên thế giới có khoảng 40 nước có bauxit, trong đó những nước có
tiềm năng lớn hàng đầu (bảng 1.2)
Bảng 1.2: Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit

STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Tên nước
Guinea
Australia
Việt Nam
Jamaica
Brazin
Trung Quốc
Ấn Độ
Guiana

Trữ lượng Bauxite (109 tấn)
16
13,1
5,5
4,5
4,4
3,0
2,17
1,6

8
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 [73].
1.1.2.1. Tình hình khái thác và chế biến bauxite 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 quặng nguyên khai, tương đương 2,4 tỷ tấn quặng tinh, tập trung
chủ yếu ở tây nguyên (chiếm 91,4%), trong đó Đắk Nông 1,44 tỷ tấn (chiếm
61%), 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 [24, 33], so
với các mỏ Bauxite trên thế giới, Bauxite ở Việt Nam được đánh giá có chất
lượng trung bình.

Hình 1.1: Hồ chứa bùn đỏ của nhà máy bauxite Bảo Lộc, Lâm đồng [21]
Đơn vị khai thác bauxite lớn nhất nước ta là Tổng Công ty Hóa chất
Việt Nam với sản lượng 55.000 tấn tinh quặng/ năm để sản xuất nhôm
hydroxit tại nhà máy hóa chất Tân Bình và lượng thải bùn đỏ là 11.000 tấn
/năm. Sản lượng nhôm cả nước đến năm 2005 là 1.000.000 tấn/năm để xuất
khẩu hoặc ít nhất đạt 300.000 tấn/năm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước.


9
Với quy hoạch bauxite ở Tây Nguyên đến năm 2015 mỗi năm sản xuất
khoảng 7 triệu tấn nhôm, tương đương với việc thải ra môi trường 10 triệu tấn
bùn đỏ. Đến năm 2025 là 15 triệu tấn nhôm tương đương với 23 triệu tấn bùn
đỏ. Cứ thế sau 10 năm sẽ có 230 triệu tấn và 50 năm sau sẽ có 1,15 tỷ tấn bùn
đỏ tồn đọng trên vùng đất tây nguyên [33].

1.1.3. Các nghiên cứu xử lý bùn đỏ [8]
1.1.3.1. Nghiên cứu xử lý bùn đỏ trên thế giới

Xử lý - tồn trữ

Xử lý - tiêu hủy

Xử lý - tận dụng

 Chỉnh pH: rửa, trung hòa
 Tách lọc: lắng với chất trợ keo tụ, ly tâm có chất keo tụ,
lọc ép
 Đóng rắn: Phụ gia là than, hay dùng hóa chất muối
ammonium
 Ổn định: Chất kết dính là polymer anion
 Thải xuống biển: Tại các vùng vịnh ăn sâu vào đất liền.
 Thải ở đất liền: Tận dụng mỏ bauxite đã khai thác.
 Phân hủy sinh học: Dùng vi khuẩn sắt, sản phẩm axit hòa
tan nhôm. Sản phẩm là dung dịch muối sắt và nhôm
 Đốt tận dụng năng lượng: Trộn với than và ép thành
bánh làm nhiên liệu.
 Nông nghiệp: Làm đất trồng nông nghiệp
 Sản xuất vật liệu xây dựng
 Xi măng, gạch tấm lợp cách âm có tính chống cháy: tận
dụng oxit sắt III
 Bột mầu vô cơ: Tận dụng thành phần sắt
 Vật liệu san lấp mặt bằng: Tận dụng thành phần trơ
 Vật liệu composit bùn đỏ
 Thu hồi kim loại quý dùng trong luyện kim
 Sắt, nhôm. Natri aluminat

 Canxi, magie, silic, titan, vanadi…
 Tận dụng sản xuất chất keo tụ trong công nghiệp hóa chất
 Ứng dụng trực tiếp trong công nghệ môi trường
 Dùng làm chất keo tụ trong xử lý nước
 Hấp phụ và hấp thụ khí sunfua dioxit


10
1.1.3.2. Những nghiên cứu xử lý bùn đỏ ở Việt Nam
- Tận dụng sản xuất gạch
- Sản xuất bột mầu
- Sản xuất Poly Aluminum Cloride - P.A.C (CTCT: Aln(OH)mCl3n-m)
dùng làm chất trợ lắng trong xử lý nước
- Sản xuất hỗn hợp muối sắt, nhôm sunfat và clorua dùng làm chất keo tụ
- Nghiên cứu sản xuất chất keo tụ
- Dùng bùn đỏ làm hạt hấp phụ ion kim loại nặng trong xử lý môi
trường nước thải [21].
1.2. Tổng quan về kim loại nặng
1.2.1. Ô nhiễm kim loại nặng
Kim loại nặng là khái niệm để chỉ các kim loại có nguyên tử lượng cao và
thường có độc tính đối với sự sống. Kim loại nặng thường liên quan đến vấn đề
ô nhiễm môi trường. Chúng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó chủ
yếu là từ các hoạt động công nghiệp [4].
Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v... thường
không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hoá của các thể sinh vật và
thường tích luỹ trong cơ thể sinh vật. Vì vậy, kim loại nặng là các nguyên tố
độc hại với sinh vật. Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp
trong các lưu vực nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu
vực khai thác khoáng sản. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của
các kim loại nặng trong nước.

Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình thải vào
môi trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không được xử
lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động
tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích
luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập và cơ thể người. Nước mặt bị ô nhiễm sẽ


11
lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào đất và các thành phần môi
trường liên quan khác.
Các nguyên tố kim loại nặng tồn tại và luân chuyển trong tự nhiên
thường có nguồn gốc từ chất thải của hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp
trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng các kim loại ấy trong quá trình công nghệ hoặc
từ chất thải sinh hoạt của con người. Ví dụ nước thải của các khu công nghiệp,
các nhà máy hóa chất, các cơ sở in; hoặc dưới dạng bụi trong khí thải của các
khu công nghiệp hóa chất, các lò cao, khí thải của các loại xe có động cơ
xăng... Sau khi phát tán vào môi trường dưới dạng nói trên, chúng lưu chuyền
tự nhiên, bám dính vào các bề mặt, tích lũy trong đất và gây ô nhiễm các nguồn
nước sinh hoạt, đó là căn nguyên chính dẫn đến tình trạng thực phẩm bị ô
nhiễm. Rau quả sẽ bị ô nhiễm nếu được trồng trên nguồn đất ô nhiễm kim loại
nặng, được tưới nước bị ô nhiễm; Cá, tôm, thủy sản nuôi trong nguồn nước bị ô
nhiễm cũng thường bị ô nhiễm; gia súc, gia cầm được nuôi bằng thức ăn bị ô
nhiễm (rau, cỏ...) được uống nguồn nước ô nhiễm thì thịt thành phẩm cũng khó
tránh khỏi ô nhiễm các kim loại nặng. Ngoài ra thực phẩm có thể bị ô nhiễm
các kim loại nặng một cách trực tiếp; do thực phẩm bị tiếp xúc với các vật liệu
dễ thôi nhiễm kim loại nặng trong quá trình sản xuất và bao gói chứa đựng thực
phẩm. Mặt khác, thực phẩm cũng có thể bị ô nhiễm do việc sử dụng các
nguyên liệu chế biến không tinh khiết, kể cả các phụ gia thực phẩm, có hàm
lượng kim loại nặng vượt mức cho phép [13, 17].
1.2.2. Hậu quả của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe con người

* Tác động của kim loại nặng tới môi trường nước có thể theo các hướng sau:
- Độc hại đối với cá và các sinh vật thủy sinh khác.
- Ảnh hưởng xấu tới quá trình xử lý sinh học.
- Làm ô nhiễm nước mặt và nước ngầm.
Độc tính của nhiều kim loại nặng đối với môi trường và con người


12
được biết khá chi tiết. Trong số đó Pb, Cr, Cd, As, Hg, Cu, Ni,... là những kim
loại nặng vô cùng độc hại. Các tác động và cơ chế gây độc của nhiều kim loại
nặng đối với cơ thể người và động vật cũng đã được tìm ra, tuy nhiên nhân
loại đã phải trả một giá khá đắt để có được nhận thức này. Bệnh Minamata ở
Nhật Bản, câu chuyện về loài chim scopa ở Thụy Điển, vụ ô nhiễm Cadmi ở
Cộng Hòa Liên Bang Đức những năm 70..., là những ký ức đau buồn liên
quan tới sự thiếu hiểu biết của chúng ta đối với việc sử dụng và quản lý các
hợp chất chứa các kim loại nặng độc hại.
Ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm có thể gây nên những hậu quả
khôn lường cho sức khỏe, ô nhiễm nặng thường gây những biểu hiện ngộ độc
cấp tính, đặc hiệu, gây tử vong. Ví dụ khi ngộ độc Thủy ngân, bệnh nhân
thường có biểu hiện có vị kim loại trong cổ họng, đau bụng, nôn, xuất hiện
những chấm đen trên lợi, bệnh nhân bị kích động, tăng huyết áp, sau 2-3 ngày
thường chết vì suy thận. Nếu bị ngộ độc cấp bởi thạch tín (As2O3), nạn nhân
có thể có các biểu hiện nôn, đau bụng, ỉa chảy, khát nước dữ dội, mạch đập
yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí đái và tử vong nhanh chóng[13,18].
Các kim loại nặng có mặt trong nước, đất qua nhiều giai đoạn khác
nhau trước sau cũng đi vào chuỗi thức ăn của con người. Chẳng hạn các vi
sinh vật có thể chuyển thuỷ ngân (Hg) thành hợp chất metyl thủy ngân
(CH3)2Hg, sau đó qua động vật phù du, tôm, cá...mà thuỷ ngân đi vào thức ăn
của con người. Sự kiện ngộ độc ở Vịnh Manimata (Nhật Bản) năm 1953 là
một minh chứng rất rõ về quá trình nhiễm thủy ngân từ công nghiệp vào thức

ăn của con người.
Khi đã nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng (ví dụ thuỷ ngân) có thể tích tụ
lại trong các mô. Đồng thời với quá trình đó cơ thể lại đào thải dần kim loại
nặng. Nhưng các nghiên cứu cho thấy tốc độ tích tụ kim loại nặng thường


13
nhanh hơn tốc độ đào thải rất nhiều. Thời gian để đào thải được một nửa
lượng kim loại nặng khỏi cơ thể được xác định bằng khái niệm chu kỳ bán
thải sinh học (biologocal half - life), tức là qua thời gian đó nồng độ kim loại
nặng chỉ còn một nửa so với trước đó, ví dụ với thuỷ ngân chu kỳ này vào
khoảng 80 ngày, với cadimi là hơn 10 năm. Điều này cho thấy cadimi tồn tại
rất lâu trong cơ thể nếu bị nhiễm phải.
Sự kiện bị ngộ độc cadimi trên thế giới là sự kiện cũng xảy ra ở Nhật Bản
với bệnh Itai - Itai nổi tiếng có liên quan đến ô nhiễm nguồn nước bởi cadimi.
Cadimi, do có số phối trí là 4, dễ dàng tạo ra các tương tác với
protein và chuyển vào gan, thận. Tuy nhiên cadimi lại ít đi vào hệ thần kinh vì
nguyên tố này khó tạo thành các hợp chất hữu cơ ái lipit (lipophillic),là những
chất dễ đi vào hệ thần kinh. Trong khi đó, thuỷ ngân và chì lại dễ đi vào hệ
thần kinh do tạo thành các hợp chất alkyl ái lipit.
Các kim loại nặng như chì, cadimi có thể tập trung trong xương, ức chế
emzym axit 5-amino-levulin và gây bệnh thiếu máu. Cadimi có khả năng đuổi
kẽm khỏi một số enzym và gây bệnh máu heamatopoiesis, v.v...
Tóm lại cơ chế nhiễm độc của các kim loại nặng rất đa dạng và phức tạp và
hiện nay vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu cả về lĩnh vực bệnh học và điều trị
1.3. Tổng quan về hiện tượng hấp phụ
1.3.1. Hấp phụ
Hấp phụ là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng). Chất có bề mặt, trên đó xảy ra sự hấp
phụ được gọi là chất hấp phụ, còn chất được tích lũy trên bề mặt gọi là chất bị
hấp phụ. Trong một số trường hợp, chất bị hấp phụ có thể đi xuyên qua lớp bề

mặt và đi vào thể tích của chất hấp phụ. Hiện tượng đó được gọi là sự hấp
thụ. Ngược với sự hấp phụ, quá trình đi ra của chất bị hấp phụ khỏi lớp bề
mặt được gọi là sự giải hấp phụ [7, 9, 28].