“Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý florua trong nước sinh hoạt”.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ HỒNG TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ
FLORUA TRONG NƯỚC SINH HOẠT’’

HÀ NỘI - 11/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ HỒNG TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: ““NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ
FLORUA TRONG NƯỚC SINH HOẠT’’

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS. Tống Thị Thanh Hương

HÀ NỘI - 11/2014

GIÁO VIÊN CHẤM

3

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo giảng dạy tại Bộ môn Lọc
Hóa Dầu trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt những
kiến thức vô cùng quý báu, bổ ích trong suốt quá trình học tập của chúng em. Đó là
những kiến thức vô cùng quan trọng trong suốt quá trình nghiên cứu cũng như hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này, cũng như sau này khi chúng em làm việc thực tế.
Em đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Tống Thị Thanh Hương – giảng viên
Bộ môn Lọc Hóa Dầu – Trường Đại học Mỏ - Địa Chất đã tận tình giúp đỡ, hướng ẫn
em thực hiện đồ án này.
Và cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, anh chị phòng Hóa Phân tích –
Viện Hóa Học – Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã hổ trợ và giúp
đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành đề tài này.

Sinh viên:
Lê Hồng Trường


4

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT
1
2
3
3
4

5
6
7
8
9
10
11

Số hình vẽ
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8

Tên hình vẽ
Máy lọc nước RO
Thiết bị FLOWAT
Sơ đồ quy trình Bayer
Các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt
Sơ đồ sử lí sơ bộ bùn đỏ
Sơ đồ ổn định pH của bùn đỏ
Quy trình thực hiện thí nghiệm

Sơ đồ pha các tia X phản xạ trên tinh thể
Kính hiển vi điện tử quét HITACHI S-4800
Sơ đồ mô phỏng cấu tạo của máy quang phổ
Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Sự phụ thuộc của Ce/q vào Ce

12
13

Hình 2.9
Hình 2.10

Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Sự phụ thuộc lgq vào lgCe

Trang
8
9
14
17
23
24
28
33
30
32
34
34
35
35

5

14

Hình 3.1

15

Hình 3.2

16

Hình 3.3

17
18
19

Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6

20

Hình 3.7

21

Hình 3.8

22
23

Hình 3.9
Hình 3.10

Giản đồ nhiễu xạ tia X của bùn đỏ chưa hoạt hóa
Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ hoạt hóa RM
25.
Ảnh SEM của mẫu bùn đỏ a) trước khi hoạt hóa và b)
sau khi hoạt hóa
Biểu đồ biểu diễn hiệu suất hấp phụ của bùn đỏ
Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ
Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ
Ảnh hưởng của lượng bùn đỏ ban đầu với hiệu suất
hấp phụ
Biểu đồ ảnh hưởng của các anion đối với quá trình hấp
phụ
Mô phỏng theo phương trình Langmuir
Mô phỏng phương trình Freundlich

36
38
39
41
43
45
47

50
51
52

DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Bảng
Tên bảng
Bảng 1.1 Phân bố các trữ lượng bauxit ở các Châu lục
Bảng 1.2 Thành phần cùn đỏ
Bảng 1.3 Thành phần hóa học chủ yếu của Bauxit Lâm Đồng
Cấu trúc pha các hợp phần trong bù đỏ chưa hoạt
Bảng 3.1
hóa
Bảng 3.2 Cấu trúc pha của các hợp phần trong BĐHH

Bảng 3.3 Kết quả phân tích thành phần chính của bùn đỏ thô
Bảng 3.4 Hiệu suất hấp phụ ion F- của các loại bùn đỏ
Hiệu suất hấp phụ F- tương ứng với thời gian tiếp
Bảng 3.5
xúc cho ban đầu
Bảng 3.6 Hiệu suất hấp phụ F- tương ứng với pH cho ban đầu
Hiệu suất hấp phụ F- tương ứng với lượng bùn đỏ
Bảng 3.7
hoạt tính cho ban đầu
Ảnh hưởng của các anion SO42- đến khả năng hấp
Bảng 3.8
phụ của bùn đỏ hoạt tính
Ảnh hưởng của các anion NO3- đến khả năng hấp
Bảng 3.9
phụ của bùn đỏ hoạt tính
Ảnh hưởng của các anion PO43- đến khả năng hấp
Bảng 3.10
phụ của bùn đỏ hoạt tính
Bảng 3.11 Các giá trị xây dựng các đường đẳng nhiệt hấp phụ

Trang
12
16
20
37
38
39
40
43
44

47
48
49
49
51


6

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây ở nước ta, do tình hình phát triển kinh tế và gia tăng
dân số môi trường nước ta ngày càng bị ô nhiễm, bởi kim loại nặng mà chủ yếu có
nguồn gốc từ công nghiệp, phenol, và đặc biệt là các anion độc hai như F -, Cl- … Các
anion này là các vi chất cần thiết cho cơ thể nhưng nếu mà chúng có nồng độ quá cao
trong nước sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe của con người. Vì
vậy vấn đề nghiên cứu và bảo vệ môi trường nói chung và vấn đề môi trường nước nói
riêng là vấn đề trở thành mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia và tổ chức trên thế
giới.
Sự có mặt của florua trong nước uống có thể có lợi hoặc có hại cho sức khỏe
phụ thuộc vào nồng độ của nó. Trong nước uống nồng độ F - chấp nhận được khoảng
0,5 – 1,5 mg/L. Giá trị nồng độ 1,5 mg/L đã được đề xuất bởi WHO, nhưng không phải
là giá trị cố định, nó được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện của từng quốc gia như
điều kiện khí hậu, thể tích đầu vào của nước, đầu vào của F- từ các nguồn khác.
Môi trường ô nhiễm florua do hai nguồn chính là tự nhiên và do con người gây
ra. Florua phát thải vào môi trường tự nhiên qua việc khai thác khoáng sản, khí thải từ
núi lửa. Các nguồn thái nghiệm trọng qua khí thải, nước thải và chất thải từ nhiều hoạt
động công nghiệp khác nhau, bao gồm sản xuất thép, sản xuất nhôm, đồng và niken,
sản xuất thủy tinh, gạch , gốm sứ, keo dán và chất kết dính và trong quá trình sản xuất
và sử dụng phân bón photphat.
Nhiều phương pháp đã được phát triển để loại bỏ hàm lượng florua dư thừa từ

nước, ví dụ phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, kết tủa, điện thẩm thấu ngược, lọc
nano. Trong những phương pháp này hấp phụ là 1 trong những kĩ thuật quan trọng
được sử dụng để loại bỏ florua trong nước vì dễ vận hành và chi phí thấp, đặc biệt đối
với các hộ gia đình, cá nhân, và các khu vực dân cư nhỏ. Các chất hấp phụ khác nhau
đã được sử dụng để loại bỏ florua bao gồm nhôm hoạt tính, than hoạt tính, than xương,
tổng hợp ion trao đổi, vật liệu tổng hợp và hỗn hợp oxit đất hiếm, … Trong những năm
gần đây, người ta đặc biệt chú ý đến việc nghiên cứu các loại vật liệu khác nhau từ các


7

khoáng chât tự nhiên như kaolinite, bentonite, lignite, montmorillonite, và bùn đỏ. Bùn
đỏ ( chất thải từ bauxit của quá trình sản xuất nhôm) thải ra như một sản phẩm phụ
không mong muồn trong quá trình.
Chính vì vậy, với mong muốn chế tạo được những vật liệu có khả năng hấp phụ
florua trên cơ sở sử dụng bùn đỏ có hiệu quả sử lí cao. Tôi thực hiện đề tài nghiên cứu
“Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xử lý florua trong nước sinh hoạt”.


8

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về florua và tính chất độc hại của florua.
1.1.1 Nguồn ngốc và phân bố florua.
Trong tự nhiên flo gặp chủ yếu ở dạng ion florua hóa trị 1 là thành phần của các
khoáng như criolit (Na3AlF6), floapatit [(Ca10F2)PO6)], flospar (CaF2) . Nó là thành
phần chung của đất, trung bình 200 mg/Lkg trên toàn thế giới. Florua cũng có trong
nước tự nhiên, trung bình khoảng 0,2 mg/L (Châu Âu và Bắc Mỹ), trong nước biển
nồng độ florua vào khoảng 1,2 mg/L. Tính chung flo là nguyên tố có độ giàu thứ 13
trên trái đất, chiếm 0,03% vở trái đất [1].

Flo được thải vào môi trường từ nhiều nguồn khác nhau. Khí Flo chủ yếu là HF
được phát ra qua hoạt động của núi lửa và với một số ngành công nghiệp khác. Flo ở
dạng khí và dạng hạt là sản phẩm của quá trình đốt than (than chứa 10 → 480 mg/ Lkg
flo, trung bình 80mg/kg) và được giải phóng ra trong quá trình sản xuất thép và luyện
các kim loại không chứa sắt. Sản xuất nhôm bao gồm việc sử dụng criolit, plospar và
nhôm florua là nguồn florua môi trường quan trọng. Các khoáng có chứa florua thường
cũng là vật liệu thô cho thủy tinh, gốm sứ, xi măng, phân bón [1,2]. Ví dụ trong quá
trình sản xuất phân photphat bằng việc axit hóa quặng apatit với axit sunfuric gải
phóng ra hydro florua theo phương trình sau:
3[Ca3(PO4)2]CaF2 +7H2SO4  3[Ca(H2PO4)2] + 7CaSO4 + 2HF
Ở nước ta, hàng năm sản xuất hàng triệu tấn phân lân từ các nhà máy lớn
(Supephotphat Lâm Thao, Long Thành, Đồng Nai, Văn Điển và Ninh Bình). Dự báo
đến năm 2015, lượng phân bón sử dụng ở nước ta sẽ trên 3,5 triệu tấn [2].
Trong nguyên liệu sản xuất phân lân có chứa 3% Flo. Khoảng 50 – 60% lượng
Flo này nằm lại trong phân bón. Khi bón nhiều phân lân sẽ làm tăng hàm lượng Flo
trong đất và sẽ làm ô nhiễm đất khi hàm lượng của nó đạt tới 10 mg/1kg đất [2].
Trong các chất thải của nhà máy sản xuất phân lân có chứa 96,9% các chất gây
ô nhiễm mà chủ yếu là flo. Flo trong đất sẽ được tích lũy bởi thực vật, flo gây độc cho
người và gia súc, kìm hãm hoạt động của một số enzyme, ngăn quá trình quang hợp và
tổng hợp protein ở thực vật.


9

Ngoài việc phong hóa các đá và khoáng vật chứa florua đã giải phóng florua vào
nước ngầm, nước sông, nước suối, làm tăng hàm lượng flo trong nước. Ở những vùng
có khoáng hóa florit thì hàm lượng florua trong nước có thể cao hơn. Nước ngầm khi
vận động có thể mang theo sự ô nhiễm florua đi xa nguồn với khoảng cách khá lớn.
Trên thực tế có nhiều khu vực mà hầu hết các nguồn nước chứa hàm lượng flo từ 3 -4
mg/L thậm chí có giếng lên tới 9 mg/L. Trong khi tiêu chuẩn đối với nước sinh hoạt,

nước mặt là nồng độ flo = 1 mg/L [1,2,3].
1.1.2.Tính chất hóa học của Florua [19].
Flo là ion cực mạnh: trong tự nhiên flo không tồn tại ở dạng đơn phân tử , Flo
luôn tồn tại dưới dạng các hợp chất hoặc các muối chứa ion florua.

- Phản ứng với hydro.
Phản ứng ngay ở điều kiện trong tối và nhiệt độ rất thấp tạo ra hydrogen
fluoride.
F2 + H2
2HF
- Phản ứng với các kim loại :
Oxi hóa hầu hết các kim loại kể cả Au, Pt tạo ra muối florua kim loại ứng với
bậc oxi hóa cao nhất của kim loại đó khi florua đó bền ở điều kiện thí nghiệm.
3F2 +2Au
AuF3
3F2 + Fe
2FeF3
Các kim loại kiềm, kiềm thổ phản ứng với flo xảy ra mãnh liệt .
Các kim loại Al, Zn, Cr, Ni, Ag …. Phản ứng mạnh khi đun nóng.
Các kim loại Cu, Au họ Pt phản ứng khi đun nóng mạnh .
3F2 + 2Au
AuF3
- Phản ứng với các phi kim khác.
Phản ứng với hầu hết các phi kim (trừ O 2, N2, He, Ne, Ar) tạo ra hợp chất cộng
hóa trị ứng với bậc oxi hóa cao của nguyên tố đó.
3F2 + S
SF6
2F2 + C
CF4
Flo phản ứng với các halogen khác, trong điều kiện đặc biệt.

F2 + Cl2
2ClF ( điều kiện 2500C)
- Phản ứng trao đổi.
Flo có khả năng dời chổ các halogen khác ra khỏi các hợp chất ion hoặc các hợp
chất cộng hóa trị (ở điều kiện xác định).
F2 + KCl
2KF + Cl2 (điều kiện: lạnh)
F2 + KBr
2KF + Br2


10

Nếu dư F2 còn phản ứng :
Br2 + 5F2 + 6 H2O
2HBrO3 +10HF
Và có một phần flo phản tác dụng với H2O.
- Phản ứng với các hydrua
Với H2O đun nóng thì flo bốc cháy
2F2 + H2O
4HF + O2
Với H2S, NH3 cháy trong khí flo thì tạo HF và (N2, NF3) hay SF6.
- Phản ứng với các dung dịch kiềm
Khác với các halogen khác, flo không tạo muối chưa oxi. Khi phản ứng với
kiềm loãng (ví dụ NaOH 2%) lạnh tọa ra Oxygen difluoride và florua.
2F2 + 2NaOH
2NaF + OF2 + H2O
OF2 độc và có tính oxi hóa mạnh
OF2 + H2O
2HF + O2

1.1.3. Độc tính của florua.
Florua có các ảnh hưởng bệnh lí học lên cả thực vật và động vật [8].
Thực vật: là chất gây nguồn bệnh, florua gây ra sự phá huỷ một diện rộng mùa
màng. Nó chủ yếu được tập trung bởi thực vật ở dạng khí (HF) qua khí khổng của lá,
hoà tan vào pha nước của các lỗ cận khí khổng và được vận chuyển ở dạng ion theo
dòng thoát hơi nước đến các đỉnh lá và các mép lá. Một số đi vào các tế bào lá và tích
tụ ở bên trong các bào quan của tế bào. Các ảnh hưởng của florua đến thực vật rất phức
tạp vì liên quan với rất nhiều phản ứng sinh hoá. Các triệu trứng thương tổn chung là
sự gây vàng đỉnh và mép lá và gây cháy lá. Nó cũng làm giảm sự sinh trưởng phát triển
của thực vật và sự nẩy mầm của hạt. Một trong số biểu hiện sớm ảnh hưởng phá huỷ
trong thực vật của florua là sự mất clorophin, điều này liên quan đến sự phá huỷ các
lục lạp, ức chế sự quang tổng hợp. Florua cũng có ảnh hưởng trực tiếp tới các enzim
liên quan đến sự glico phân, hô hấp và trao đổi chất của lipit và tổng hợp protein
(photphoglucomutaza, piruvat kinaza, sucxinic đehiđrogenaza, pirophotphataza, và
ATPaza ti thể). Tất cả những ảnh hưởng đó đã dẫn đến sự thất thu mùa màng.
Động vật: mặc dù florua chỉ có độc tính cấp vừa phải đối với động vật và không
được xem là mối đe doạ đối với động vật hoang dã, nó có thể đóng vai trò đe doạ quan
trọng đối với người và gia súc dưới những điều kiện nào đó. Các florua như đã được
chỉ ra đối với nguyên nhân gây phá huỷ nhiễm sắc thể và sự đột biến trong các tế bào


11

động và thực vật, dẫn đến ảnh hưởng gây ra ung thư mạnh, mặc dù vậy, các vấn đề
nghiêm trọng nhất liên quan với sự nhiễm florua còn đương được tranh cãi, những nói
chung là ảnh hưởng rối loạn bộ xương. Các triệu chứng ảnh hưởng thấy rõ là: sự vôi
hoá khác thường của xương và răng, bộ dạng cứng nhắc, thân mảnh, lông xù, giảm cho
sữa, giảm cân [1,2,6,7].
Con người: do lượng florua quá mức, men răng mất đi độ bóng của răng. Florua
chủ yếu được tích lũy ở khớp cổ, đầu gối, xương chậu và xương vai, gây khó khăn khi

di chuyển hoặc đi bộ. Các triệu chứng của xương nhiễm florua tương tự như cột sống
dính khớp hoặc viêm khớp, xương sống bị dính lại với nhau và cuối cùng nạn nhân có
thể bị tê liệt. Nó thậm chí có thể dẫn đến ung thư và cuối cùng là cột sống lớn, khớp
lớn, cơ bắp và hệ thần kinh bị tổn hại. Bên cạnh đó, tiêu thụ quá nhiều florua có thể
dẫn đến hàng loạt các tác hại như: thoái hóa sợi cơ, nồng độ hemoglobin thấp, dị dạng
hồng cầu, nhức đầu, phát ban da, thần kinh căng thẳng, trầm cảm, các vấn đề về tiêu
hóa và đường tiết niệu, ngứa ran ở ngón tay và ngón chân, giảm khả năng miễn dịch,
xảy thai, phá hủy các enzim… Bằng chứng về ung thư ở các cộng đồng nhiễm florua ở
mức cao có sự tranh cãi. Một số vượt quá mức bình thường bị ung thư đường hô hấp ở
các mỏ flospar đã được công bố ở Canada và một số nơi (Colorado) [1,2,3,6,7].
1.1.4 Tình hình ô nhiễm florua ở nước ta hiện nay
Theo nhiều nghiên cứu, nhiều vùng nông thôn Việt Nam có tình trạng nhiễm
florua cao.
Theo nghiên cứu [9] trong số 45 mẫu nước ngầm được lấy ngẫu nhiên tại 3 xã
đã được nghiên cứu, có đến 60% (27/45) mẫu phân tích có chỉ tiêu florua vượt tiêu
chuẩn quy định. Nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm florua trong các thành phần đất
và hòa tan vào mạch nước ngầm, phân tán rộng trên địa bàn. Vấn đề ô nhiễm sắt,
mangan, độ cứng cao cũng có nguyên nhân tương tự. Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễm
nitrat, ô nhiễm chất hữu cơ trong nguồn nước ngầm lại có nguồn gốc từ tình trạng vệ
sinh môi trường hạn chế của người dân [9].
Kết quả của một số công trình công bố gần đây cũng như số liệu nghiên cứu
chất lượng nước dưới đất tại địa phận tỉnh Khánh Hoà cho thấy ở một số vùng nước


12

dưới đất đã bị nhiễm florua, tại đó khá nhiều người dân nhiễm các bệnh về răng và
chứng nhiễm florua ở khung xương. Chính vì vậy, việc nghiên cứu sự phân bố nước
dưới đất bị nhiễm florua, nguyên nhân gây ô nhiễm ở tỉnh Khánh Hoà và đề xuất các
giải pháp phòng chống có thể giúp hạn chế được các bệnh liên quan đến răng và

xương, nhằm bảo vệ sức khoẻ và ổn định đời sống nhân dân trong khu vực khi sử dụng
nguồn nước dưới đất trong ăn uống và sinh hoạt [4].
Sự hình thành hàm lượng florua cao trong nước dưới đất ở Khánh Hoà đến nay
chưa được khẳng định, có thể có nhiều nguyên nhân: nước thải công nghiệp, phân hoá
học trong nông nghiệp, chất thải công nghiệp hoặc từ các nghĩa trang, thành phần đất
đá, từ các mỏ florua và nước khoáng - nước nóng giàu florua.
Từ các nghiên cứu ta thấy ô nhiễm florua có nguy cơ xảy ra rất lớn tại các vùng
nông thôn ở Việt Nam, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người và các động vật. Cần
có những biện pháp xử lý kịp thời.
1.1.5 Các biện phát xử lý nguốn nước bị ô nhiễm florua [10].
1.1.5.1 Chưng cất.
Chưng cất là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ florua và khí metan. Nhưng
nó mất rất nhiều thời gian để thu được nước tinh khiết và và phương pháp này tiêu thụ
năng lượng nhiệt lớn để đun sôi nước. Phương pháp chưng cất có thể được sử dụng
trong các gia đình nhỏ khi mà nhu cầu sử dụng nước thấp. Phương pháp này không phù
hợp áp dụng trong tất cả các gia đình.
1.1.5.2 Thẩm thấu ngược.
Thẩm thấu ngược: là một hệ thống lọc nước thẩm thấu ngược sử dụng một màng
bán thấm để lọc chất gây ô nhiểm từ nước và có thể đạt hiệu quả loại bỏ Florua lên tới
97,7% từ nước uống của bạn. Nước buộc phải đi qua một màng bán thấm ( màng lọc
RO ) ,màng này có khả năng lọc chất ô nhiễm với kích thước nhỏ tới 0,001 μm, kích
thước này thậm chí còn nhỏ hơn cả nhiều loại vi rút. Hệ thống RO có thể sản xuất một
khối lượng lớn nước uống cho những gia đình có nhu cầu sử dụng lớn. Các hệ thống
RO tiện ích và hiệu quả về mặt chi phí và đây cũng chính là nguyên nhân khiến nó là
loại máy lọc nước phổ biến nhất để loại bỏ florua từ nước uống.


13

Hình 1.1 : Máy lọc nước RO

- Ưu điểm:
Hiệu suất sử lý florua cao.
Dễ sử dụng.
Có thể dùng cho các hộ gia đình với quy mô vừa.

- Nhược điểm:
Chi phí ban đầu cao.
1.1.5.3 Nhôm hoạt tính.
Oxit nhôm hoạt tính được làm từ khoáng chất corundum tự nhiên và nó thường
được dùng để lọc và loại bỏ florua khỏi nước. Florua bị hút mạnh thông qua miếng xốp


14

có chứa oxit nhôm, miếng xốp này sử dụng tiến trình hấp phụ để bắt và hấp thụ nó ra
khỏi nước và bảo vệ con người khi tiếp xúc với chất florua thông qua các đường như
tiêu hoá, qua da, đường hô hấp thông qua các đồ vật như vòi tắm hoa sen, bồn rửa
nước. Tuỳ thuộc vào nồng đồ florua trong nước mà ta cần thay miếng xốp này ở những
thời điểm khác nhau. Trung bình là từ 4 – 6 năm.
 Thiết bị FLOWAT xử lý Flo dư trong nước.
- Mục đích:
Nhằm xử lý hàm lượng florua dư trong nước uống cho những vùng ô nhiễm bộ
lọc này có khả năng xử lý 900 lít nước.
Dựa vào nguyên tắc của phương pháp xử lý florua dư nước uống bằng oxit
nhôm hoạt tính.

- Quy trình thực hiện

Hình 1.2 Thiết bị FLOWAT

Nước nguồn đã lọc hết các tạp chất cơ học được tiếp xúc với lớp oxit nhôm hoạt
tính, lúc này các ion florua trong nước được trao đổi và được giữ lại trong lớp nhôm
hoạt tính.
Hàm lượng florua trong nước xử lý tăng dần, quá trình vận hành với hàm lượng
florua trong nước xử lý ở mức < 0,7 mg/L.


15

Khi làm lượng florua trong nước xử lý đạt mức 0,7 mg/L, kết thúc quá trình làm
việc.
Sau mỗi chu trình làm việc lớp oxit nhôm được khôi phục hoạt tính bằng cách
cho tiếp xúc trực tiếp với một lượng nhất định nhôm sunfat nồng độ 2%.
Sau quá trình tái sinh, lớp oxit nhôm được tráng rửa bằng một lượng nước
nguồn để làm sạch lượng tái sinh còn dư bám trên lớp nhôm oxit. Khi công đoạn xả rủa
kết thúc, thiết bị được tiếp tục với 1 chu trình làm việc mới.
-

Ưu điểm:
Bộ lọc FLOWAT hoạt động ổn định và hoàn toàn thỏa mãn các yêu cầu
về sử lý nước có hàm lượng flo dư đạt yêu cầu nước sinh hoạt.
Bộ lọc sử dụng đơn giản phù hợp với điều kiện sử dụng của nông thôn
Chi phí vận hành thấp.
- Nhược điểm :

Chi phí mua bộ lọc cao.
Chỉ xử lý được nước nhiễm flo nhẹ.
1.1.5.4 Than xương.
Bone char là một dạng của cacbon được làm từ xương động vật. Phương pháp
này làm việc tương tự như cách các xương của chúng ta làm việc trong việc thu hút

florua qua trao đổi các ion với florua và metan. Than xương làm được từ xương động
vật nên nguồn gốc của than này là rất quan trọng, phải đảm bảo rằng nó được bọc bằng
một lớp y tế và không được làm từ xương động vật bị bệnh hoặc bị nhiễm bệnh.
1.1.5.5 Bằng biện pháp bùn đỏ.
Xu hướng của nhiều nước trên thế giới hiện nay là sử dụng bùn đỏ làm chất hấp
phụ để xử lý bùn đỏ.
Trong bùn đỏ có thành phần Al 2O3 có khả năng hấp phụ florua trong nước rất
tôt.

- Ưu điểm:


16

Bùn đỏ là một chất gây ô nhiễm môi trường. Lấy một chất gây ô nhiễm
đi xử lý một chất ô nhiễm.
Có thể xử lý một khối lượng nước lớn.
Công nghệ đơn giản. Các chất dể tìm.

- Nhược điểm
Công nghệ xử lý chưa hoàn thiện.
Bùn đỏ sau xử lý vẫn phải được xử lý lại.
Cần xử lý trong điều kiện nhất định để có kết quả tốt nhất.
1.2 Bùn đỏ.
Bùn đỏ là chất thải rắn được hình thành từ quá trình sản xuất nhôm oxit từ
quặng bauxit theo quy trình Bayer. Quặng bauxit là hỗn hợp các khoáng giàu nhôm
oxit, ngoài ra còn chứa các khoáng sắt, silic, titan… Theo qui trình Bayer, quặng được
rửa, nghiền và hòa tan trong dung dịch natri hiđroxit dưới nhiệt độ và áp suất. Sản
phẩm sinh ra gồm dung dịch natri hidroxit dưới nhiệt độ và áp suất. Sản phẩm sinh ra
gồm dung dịch natri aluminat và một lượng lớn chất thải rắn không tan. Bã thải này có

màu đỏ của khoáng sắt gọi là bùn đỏ. Lượng bùn đỏ và thành phần bùn đỏ thải ra tùy
thuộc vào loại quặng, chất lượng quặng và một phần vào quy trình sản xuất. Tính
trung bình, sản xuất 1 tấn nhôm đi kèm với việc phát sinh khoảng 0,3-2,5 tấn bùn đỏ.
Đối với một vật liệu hấp phụ nào thì diện tích bề mặt và đường kính xốp là 2
yếu tố quan trọng quyết định đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Theo [11] ta có một
số đặc tính cấu trúc của bùn đỏ như sau:
Diện tích bề mặt theo phương trình BET
Diện tích bề mặt BET: 105,35 m2/g
Đường kính lỗ rỗng: 137,1 Ao
Độ cứng : 5,5 N/mm2
Dung lượng trao đổi cation CEC: 39,1 meq/100g
Từ kết quả trên ta thấy khả năng hấp phụ của bùn đỏ là rất cao.


17

1.2.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam và trên Thế giới
1.2.1.1 Tình hình khai thác và chế biến bauxit trên Thế giới.
Theo công bố của Cục Khảo sát Địa chất Mỹ vào tháng 1 năm 2009 thì tiềm
năng bauxit toàn thế giới khoảng 55-75 tỷ tấn, phân bố trên các Châu lục như bảng 1.1
Bảng 1.1: Phân bố các trữ lượng bauxit ở các Châu lục
STT

Châu lục

Tỷ lệ phân bố (%)

1

Châu Phi

33

2

Châu Đại Dương

24

3

Châu Mỹ và Carribe

22

4

Châu Á

15

5

Châu Âu

6

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 44 nước điện phân nhôm [12].

Khai thác bauxit và sản xuất alumin phụ thuộc chủ yếu vào nhu cầu nhôm của
thế giới. Từ những năm 1990, tốc độ sản xuất nhôm cao hơn sản xuất bauxit-alumin.
Năm 1999 sản lượng alumin của thế giới là 45,784 triệu tấn, năm 2005 là 60,833 và
đến năm 2006 đã là 72,200 triệu tấn. Bauxit chủ yếu dùng cho ngành luyện kim, trong
khi bauxit được dùng cho các ngành công nghiệp khác như: vật liệu chịu lửa, vật liệu
mài, vật liệu gốm sứ chỉ giao động trong khoảng 7 triệu tấn/năm. Hiện nay trên thế giới
có khoảng 94 công ty sản xuất alumin.
Từ khi được phát minh đến nay, công nghệ Bayer vẫn chiếm ưu thế chủ đạo
trong công nghiệp sản xuất alumin của thế giới. Hiện nay và dự đoán trong tương lai,
khoảng 90% sản lượng alumin của thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ này.
Hiện nay, trên thế giới vẫn tồn tại 2 công nghệ Bayer sản xuất alumin từ bauxit:
Công nghệ Bayer Châu Âu và công nghệ Bayer Châu Mỹ. Bauxit dạng gipxit
(hydratgilit) dễ dàng tách thì chỉ cần áp dụng công nghệ Bayer của Châu Mỹ, bauxit
khó hòa tách như bơmit hay diaspor thường phải áp dụng công nghệ Bayer của Châu
Âu hoặc kết hợp công nghệ Bayer với thiêu kết đối với bauxit diaspor chứa nhiều silic.


18

1.2.1.2 Tình hình khai thác và chế biến bauxit ở Việt Nam.
Việt Nam được xác định là một trong những nước có nguồn tài nguyên bauxit
vào loại lớn trên thế giới, tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo khoảng 5,5 tỷ tấn, trong
đó khu vực miền Bắc khoảng 91 triệu tấn, còn lại tập trung chủ yếu ở khu gồm Đăk
Nông khoảng 3,42 tỷ tấn(chiếm 62% tổng trữ lượng); Lâm Đồng khoảng 975 triệu tấn
(chiếm 18%); Gia Lai – Kon Tum khoảng 806 triệu tấn (chiếm 15%) và Bình Phước
khoảng 217 triệu tấn (chiếm 4%) và một số khu vực ven biển Quảng Ngãi và Phú Yên.
Đây là yếu tố quan trọng và quyết định việc phát triển ngành công nghiệp khai thác
bauxit, sản xuất alumin và nhôm kim loại của Việt Nam [14].
Công nghiệp khai thác bauxit ở nước ta còn mới và rất nhỏ bé. Trong các năm
1937 – 1943, Pháp đã khai thác ở mỏ Lỗ Sơn (Hải Dương) khoảng 36.000 tấn và 160

tấn bauxit ở mỏ Bản Láng – Lạng Sơn để sản xuất đá mài. Sau hòa bình lập lại, hàng
năm quặng bauxit ở mỏ Lỗ Sơn vẫn tiếp tục được khai thác với sản lượng rất nhỏ.
Ở Miền Nam, năm 1977 mỏ Đồi Nam Phương – Lâm Đồng được chính thức
đưa vào khai thác với công suất thiết kế 10.000 tấn tinh quặng/năm để cung cấp quặng
bauxit cho nhà máy hóa chất Tân Bình. Cho đến nay xí nghiệp khai thác, tuyển khoáng
ở đây vẫn tiếp tục sản xuất ổn định và không ngừng phát triển. Công nghệ khai thác ở
mỏ này là công nghệ khai thác lộ thiên: Sử dụng ô tô – máy xúc; Công nghệ tuyển là
công nghệ tuyển rửa kết hợp với sàng phân cấp loại bỏ đi cấp hạt mịn (quặng đuôi)
chứa nhiều silic [15].
1.2.2 Quy trình Bayer – Nguồn gốc bùn đỏ [16].
Trong công nghiệp sản xuất Alumina có rất nhiều biện pháp nhưng từ khi được
phát minh đến nay thì biện pháp Bayer vẫn là biện pháp quan trọng và được sử dụng
nhiều nhất.


19

Hình 1.3: Sơ đồ quy trình Bayer
Bùn đỏ là chất thải sinh ra từ quá trình sản xuất nhôm bằng quy trình Bayer. Bản
chất của quá trình Bayer là sử dụng dung dịch kiềm đặc NaOH ở nhiệt độ cao để hòa
tan chọn lọc các khoáng vật alumin hidroxit có trong quặng bauxit, được tóm tắt trong
các phương trình dưới đây. Nhiệt độ của phản ứng còn tùy thuộc vào thành phần của
gibbsite (γ-Al(OH)3), boehmite (γ-Al(O)OH), và diaspore (α-Al(O)OH) trong quặng
Bauxit. Bauxit có hàm lượng gibbsite cao thì đòi hỏi nhiệt độ hòa tách thấp hơn
o

(khoảng 145 – 175 C), trong khi với hàm lượng boehmite và diaspore cao thì cần hòa
o

tách ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 175 – 245 C) và nồng độ kiềm mạnh hơn.

Hòa tách:
Al(OH)3 + NaOH

Na+Al(OH)4 (Gibbsitic bauxit)


20

Na+Al(OH)4 (Boehmitic bauxit)

AlO(OH) + NaOH + H2O
Kết tủa :
Na+Al(OH)4-

Al(OH)3 + NaOH

Tạo alumin:
2Al(OH)3

Al2O3 + H2O

Sản phẩm của quy trình tạo ra dung dịch sodium alumin và phần bã rắn không
tan (gồm 45% dịch lỏng và 55% cặn bùn), hay còn gọi là bùn đỏ, được tách ra bằng
phương pháp lắng gạn. Thông thường cứ mỗi tấn nhôm được sản xuất ra thì có khoảng
1 – 1,5 tấn bùn đỏ, do đó lượng bùn đỏ thải ra hàng năm là rất lớn. Bùn đỏ có độ kiềm
rất lớn (pH khoảng 10 – 13) nên đòi hỏi phải trung hòa về pH < 9 (tốt nhất là khoảng
8,5-8,9) trước khi được thải ra môi trường Phần dung dịch lỏng của bùn đỏ vẫn còn
chứa một lượng tương đối cao aluminium và một số anion của kim loại chuyển tiếp
khác. Một số trong số chúng có thể gây hại cho môi trường, do đó chúng phải được
loại bỏ trước khi thải vào môi trường.

Trong quá trình sản xuất Alumina, bauxit được nghiêng nhỏ và lọc qua sàng
1mm. Do đó, bùn đỏ thải khi khô là các hạt bụi mịn (60% hạt có Φ<1μm) dễ phát
tán vào không khí gây ô nhiễm môi trường, tiếp xúc thường xuyên với bụi này gây ra
các bệnh về ra, mắt. Pha lỏng của bùn đỏ có tính kiềm ăn mòn đối với vật liệu. Khi
không được thu gom, cách ly với môi trường, nước này cơ 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 khi tiếp xúc với da có thể gây 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 trên da. Bùn đỏ
sinh ra là tất yếu vì lượng nhôm trog quặng tinh đạt đến 47%-49% và phản ứng tách
nhôm trong quặng đạt hiệu suất 70%-75%. Đây là nguồn thải lớn cần được quản lý, xử
lý triệt để và an toàn [11]
Đặc biệt, khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm là rất cao khi lưu giữ với
khối lượng lớn trong thời gian dài. Lượng bùn này phát tán mùi hôi, hơi hóa chất làm ô
nhiễm, ăn mòn kim loại.


21

1.2.4 Thành phần bùn đỏ
Bùn đỏ là sản phẩm phụ không mong muốn từ quá trình sản xuất bauxit. Nên
trong thành phần còn chứa rất nhiều chất khoáng.
Thành phần được đưa ra trong bảng sau:
Bảng 1.2 Thành phần của đỏ
Al2O3

Fe2O3

SiO2

TiO2

H2 O

30%-75%

2%-37%

1%-27%

0%-11%

8%-25%

1.2.4.1 Oxit sắt
Độ tan của Fe(III) oxit thì thấp, trong khi Fe(II) oxit lại ít tan. Trong khoảng pH
-6

4-10, tổng lượng Fe trong dung dịch là khoảng nhỏ hơn 10 M. Các oxit sắt hòa tan
chậm trên một khoảng pH rộng. Giản đồ độ tan của hematite và goethite, hình 1.2 cho
thấy oxit sắt có độ tan nhỏ nhất ở khoảng pH 7- 8, tức là quanh điểm đẳng điện (PZC).
Do các oxit sắt có tính lưỡng tính, nên chúng có thể tan trong môi trường axit để tạo
thành cation hydroxyl và trong môi trường bazơ để tạo thành anion hydroxo.
Các nhóm chức hidroxyl bề mặt là những tâm hoạt động ở bề mặt chất rắn trong
môi trường nước. Chúng giữ nguyên một cặp điện tử cũng như là một nguyên tử
hidrogen liên kết mà có thể phản ứng được với cả axit lẫn bazơ, do đó làm cho các oxit
sắt có tính lưỡng tính.
FeOH2+
FeOH + H+
FeOH
FeO- + H+

22

Hình 1.4: Các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt.
Quá trình hấp phụ của oxit sắt trên bùn đỏ chủ yếu liên quan đến sự tương tác
giữa chất bị hấp phụ và các nhóm hidroxyl bề mặt trên các oxit sắt. Nguyên tử oxy của
nhóm hidroxyl bề mặt có thể tương tác với các proton, trong khi các iron kim loại bên
-

dưới đóng vai trò như một axit Lewis và trao đổi nhóm OH cho ligand khác để hình
thành phức bề mặt. Sự hấp phụ các anion đơn giản, các anion oxi, các ion hữu cơ trên
các oxit sắt đã được nghiên cứu rộng rãi. Sự hấp phụ các anion trên các oxit sắt có thể
xảy ra trường hợp đặc trưng cũng như không đặc trưng . Sự hấp phụ đặc trưng liên
quan đến sự thay thế của các nhóm hydroxyl bề mặt bằng ligand chất hấp phụ. Đó là
hấp phụ hóa học, hấp phụ trao đổi ion. Các ion chất hấp phụ đặc trưng làm thay đổi
điện tích bề mặt trên oxide và do đó tạo nên sự thay đổi điểm đẳng điện (PZC). Và
chúng thường gắn chặt và không dễ bị thay thế. Các anion hấp phụ đặc trưng trên các
oxit sắt là photphat, silicate, selenat, asenat, clorit, florit, citrat, oxalat. Sự hấp phụ
anion ở bất kỳ pH nào sẽ tăng khi tăng khi tăng nồng độ chất bị hấp phụ. Sự hấp phụ
đạt cực đại ở pH thấp và giảm khi tăng pH ngoại trừ silicat.
Sự hấp phụ cation trên oxit sắt cũng diễn ra đặc trưng lẫn không đặc trưng và
thường nhanh chóng ở thời điểm đầu, nhưng sự hấp phụ kim loại vết có thể tiếp tục
tăng nhiều ngày với nhiều lần để đạt cân bằng. Sự hấp phụ Ni, Zn, Cd trên goethite
tăng nhiều ngày với nhiều lần để đạt cân bằng. Sự hấp phụ Ni, Zn, Cd trên goethite
tăng khi thời gian phản ứng trên tăng từ 2 giờ - 42 ngày. Sự hấp phụ trên goethite
thường xảy ra ở pH trong khoảng 3 – 8,5.
1.2.3.2 Khoáng silica
Phần tạp chất chính trong Bauxit là những hợp chất của silic, sắt và titan. Silica
hiện diện trong kaolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O) và halloysite (Al2O3.2SiO3.3H2O). Silica,

trong thạch anh, không dễ bị hòa tan trong chế độ hòa tách nhiệt độ thấp của quy trình
Bayer, tuy nhiên nó đã kết hợp như là khoáng sét tan trong soda kiềm. Thạch anh có
thể bị dính trong chế độ hòa tách nhiệt độ cao, tuy nhiên, sau đó, nó phk,ản ứng với
soda và alumina trong dung dịch và kết tủa một cách cục bộ như sodium
aluminosilicate hay sodalite. Sodalite trong quy trình Bayer có công thức tổng quát là


23

(3(Na2O.Al2O3.2SiO2.nH2O).Na2X), trong đó n trong khoảng từ 0 – 2 và X là các anion
2-

2-

-

-

CO3 , SO4 , 2OH , 2Cl , hay hỗn hợp của tất cả phụ thuộc và độ tinh khiết trong dung
dịch hòa tách.
1.2.5 Hóa học bề mặt của bùn đỏ [17].
Hóa học bề mặt của các hạt bùn đỏ vô cùng phức tạp do sự khác nhau của vữa
bùn. Sự khó khăn cũng tăng khi xác định thành phần hóa học của bề mặt bùn đỏ do lớp
bề mặt mỏng (khoảng 5nm - 1µm). Tuy nhiên, do những khoáng và oxide chiếm thành
phần chính trong bùn đỏ đã được biết đến là có tính axit/bazơ trong dung dịch nước,
nên bùn đỏ cũng có thể mang tính chất tương tự. Tính chất axit/bazơ của bùn đỏ được
cho là do các nhóm hydroxyl bề mặt quyết định. Diện tích bề mặt đặc trưng và khả
2

năng hấp phụ proton của bùn đỏ đã xử lý axit là 20,7 m /g và 2,5 x 10

-2

mol/g.

Santona và đồng sự đã tìm thấy diện tích bề mặt của bùn đỏ khác nhau khi không xử lý
2 -1

và có xử lý axit, 18,9 và 25,2 m g . Việc tăng diện tích bề mặt sau khi xử lý axit cho
thấy bùn đỏ đã bị tan một phần và có thể là cancrinte (một dạng sodium
aluminosilicate) khi mà khối lượng giảm 9% sau khi trung hòa.
1.2.6 Các phương pháp xử lý bùn đỏ
Bùn đỏ có độ pH rất cao, vì thế trước khi đổ ra bãi chứa cần phải trung hòa
lượng kiềm dư trong pha lỏng để tránh ô nhiễm, bên cạnh đó việc lựa chọn nơi chứa rất
quan trọng vì vừa phải đảm bảo yêu cầu nguồn nước, đất trồng và môi trường dân cư
lân cận…và phải đảm bảo tính khả thi, tính kinh tế, nhưng tiện lợi nhất là xây dựng bãi
chứa ở gần nhà máy để tránh chi phí chuyên chở, vì vậy việc xử lý bùn trước khi thải là
rất cần thiết để tránh ô nhiễm môi trường xung quanh. Trên thế giới có hai khuynh
hướng: chứa bùn đỏ trên đất liền và đổ bùn xuống sông, biển.
Đối với biện pháp thải bùn đỏ ra sông đây là phương pháp đơn giản mà trước
đây nhiều nhà máy thường dùng. Nhưng các chuyên gia nghiên cứu bảo vệ môi trường
khẳng định các phương pháp này không an toàn do bùn quá mịn nên khó lắng, thêm
vào đó chế độ thủy triều mỗi ngày đã phát tán lượng bùn đỏ khắp nơi, hàm lượng kiềm
trong nước tăng cao làm nước bị ô nhiễm kéo theo thảm thực vật dưới nước chết hàng
loạt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống kinh tế của vùng dân cư xung quanh.
Hiện nay phương pháp này đã bị cấm sử dụng.


24

Đối với việc chứa bùn trên đất liền, thì tùy theo địa hình của từng nơi đặt nhà
máy mà các nhà sản xuất thiết kế bãi chứa cho phù hợp. Nếu địa hình bằng phẳng, họ
xây dựng các tuyến đập chắn bao bọc xung quanh, khi nhà máy ở gần các vùng đất
trũng tự nhiên hay thung lũng, lợi dụng điều kiện thuận lợi của địa hình này người ta
chứa bùn thải, cũng bao bọc các vũng chứa bằng các đập chắn, thiết kế đảm bảo tính
chống thấm cao cho lớp đất nền và cho các đập chắn. Đôi khi các nhà sản xuất cũng
tận dụng các hầm mỏ cũ để chứa bùn thải, cách này ít tốn kém vì tận dụng được địa thế
thuận lợi tự nhiên của khu mỏ. Khi thiếu đất để xây dựng bãi chứa, người ta có thể chất
đống bùn đỏ sau khi đã lọc và rửa sạch kiềm. Tóm lại dù tồn trữ bùn đỏ dưới bất cứ
hình thức nào nhà sản xuất đều phải đặt vấn đề bảo vệ môi trường xung quanh lên hàng
đầu.
Tuy nhiên nếu chỉ dừng lại ở việc tồn trữ bùn thải một cách an toàn, giảm thiểu
được vấn đề ô nhiễm thì chưa đủ, vì theo thời gian lượng bùn thải tích lũy ngày càng
nhiều và bãi chứa trở nên quá tải cộng thêm chi phí phải gia cố bảo trì bãi chứa hằng
năm đã trở thành gánh nặng cho các nhà sản xuất. Vì thế việc nghiên cứu tận dụng bùn
thải là một vấn đề hết sức cấp bách và cực kỳ quan trọng.
1.2.7 Ứng dụng của bùn đỏ [18].
Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu nhằm tìm ra các biện pháp hữu
hiệu hơn để sử dụng bùn đỏ. Có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ theo
nhiều hướng khác nhau, nhưng vấn đề triển khai áp dụng còn nhiều hạn chế và phụ
thuộc điều kiện tại chỗ của từng quốc gia, từng địa phương. Các ứng dụng bùn đỏ có
thể thấy được trong nhiều lĩnh vực như là: Vật liệu xây dựng, thu hồi một số kim loại
có giá trị, cải tạo làm đất trồng, sản xuất gốm sứ, sản xuất sơn và bột màu, làm chất hấp
phụ, chất xúc tác…
Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng: ã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bùn
đỏ là nguyên vật liệu cho ngành sản xuất xi măng, gạch ngói, tấm lợp cách âm sản xuất
bê tông, sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ, gạch không nung, chất độn nhẹ, sản xuất bê
tông năng chống phóng xạ…
Trong bã thải bùn đỏ vẫn còn một số kim loại có giá trị và đã được nghiên cứu
thu hồi lại như là Al, V, Ga, Ti, Sc.

Bùn đỏ cũng được sử dụng làm nguyên liệu cho việc sản xuất gốm sứ, bột màu,


25

sơn: do hàm lượng oxit sắt cao, bùn đỏ dđùng làm chất tạo màu cho gạch, bê tông, sơn,
thủy tinh.
-

-

3-

Ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước: hấp phụ các anion như F , NO3 , PO4 ,
hấp phụ các kim loại nặng , hấp phụ thuốc nhuộm , hấp phụ các hợp chất hữu cơ khác
như phenol…, hay cá vi khuẩn, virus trong nước.
Ứng dụng làm vật liệu xử lý khói thải của các quá trình công nghiệp.
Ứng dụng làm chất xúc tác cho các quá trình hydro hóa, clo hóa hay xúc tác oxi
hóa hydrocacbon…
I.2.8 Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình
Ở Việt Nam, Nhà máy háo chất Tân Bình cũng sản xuất aluminium hidroxit từ
quặng bauxit Lâm Đồng theo phương pháp Bayer
Bảng 1.3: Thành phần hóa học chủ yếu của Bauxit Lâm Đồng
Al2O3
Fe2O3
SiO2
TiO2
MgO
Na2O
K2 O

CO2
49,45%
17,58%
2,08%
2,99%
0,26%
0,05%
0,05%
0,32%
Bã thải của quy trình Bayer ở dạng rắn rất mịn, được thải ra khỏi quy trình cùng
với pha lỏng và có màu đỏ nên được gọi là bùn đỏ. Màu và độ màu của bùn đỏ là do
hàm lượng của Fe2O3 quyết định.
Tính chất của bùn đỏ: Tùy theo hàm lượng nước còn lại trong bùn ở trạng thái
lỏng, dẻo, bán rắn hay rắn. Bùn đỏ của nhà máy hóa chất Tân Bình ở dạng vữa loãng, tỉ
lệ phần trăm pha rắn khoảng 20%, độ hạt rất mịn, khi phơi khô bùn có độ ẩm 4,17%, tỷ
3

3

trọng 3,37 g/cm , diện tích bề mặt riêng 28,36 g/cm . Bùn có màu từ đỏ cam đến nâu
với pH 11,7 – 12,5.
Thành phần hóa học của bauxit Lâm Đồng chứa nhiều các oxit nhôm (chiếm
49,45%) và oxit sắt (chiếm 17,58%) và có bề mặt mịn xốp. Do cấu trúc xốp nên về mặt
của chất rắn trở nên mất liên tục, ở các vị trí hóa học mà liên kết bị đứt có năng lượng
lớn so với các vị trí khác, tại đó sẽ hình thành các liên kết hóa học mới. Chính vì các
tính chất này giúp bùn đỏ có khả năng hấp phụ rất tốt. Phù hợp để hấp phụ các anion có
hại trong nước trong đó có florua.