nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng vật liệu biến tính pyrolusit để xử lý asen (as), nitrit (no2) trong nước thải

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
NG

I H C THU L I

NGUY N XUÂN TU N

NGHIÊN C U, CH T O VÀ NG D NG V T LI U BI N
TÍNH PYROLUSIT
X LÝ ASEN (As), NITRIT (NO 2 -)
TRONG N
C TH I

LU N V N TH C S

Hà N i – 2015


B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
NG

I H C THU L I

NGUY N XUÂN TU N

NGHIÊN C U, CH T O VÀ NG D NG V T LI U BI N
TÍNH PYROLUSIT
X LÝ ASEN (As), NITRIT (NO 2 -)
TRONG N
C TH I

Chuyên ngành: Khoa h c môi tr
Mã s : 60440301

LU N V N TH C S

Ng

ih

ng d n khoa h c:

1. PGS.TS Bùi Qu c L p
2. PGS.TS Nguy n Th Hu

Hà N i – 2015

ng


L IC M

N

L i đ u tiên, em xin bày t lòng bi t n đ n Ban Giám hi u tr

Th y L i, Khoa Môi tr

ng

ih c

ng đã giúp đ , t o m i đi u ki n cho em h c t p, nghiên

c u và hoàn thành lu n v n này.
V i lòng bi t n sâu s c, em xin chân thành c m n PGS.TS Nguy n Th
Hu

- Vi n Công ngh Môi tr

ng – Vi n Hàn Lâm Khoa h c và Công ngh Vi t

Nam, PGS.TS Bùi Qu c L p – Khoa Môi tr
h

ng d n, đ nh h

ng – Tr

ng

i h c Thu L i, đã

ng và t o đi u ki n cho em hoàn thành lu n v n này.

Xin chân thành c m n các Nghiên c u viên, K thu t viên phòng Phân tích

chât l

ng môi tr

ng – Vi n Công ngh Môi tr

ng – Vi n Hàn Lâm Khoa h c

và Công ngh Vi t Nam đã giúp đ , t o đi u ki n cho em trong su t quá trình
nghiên c u và th c nghi m đ tài.
Em xin trân tr ng c m n Ban Giám hi u tr
Ch nhi m Khoa Công ngh Sinh h c – Môi tr

ng

i h c Ph

ng ông, Ban

ng đã t o đi u ki n công tác thu n

l i đ em tham gia khoá h c và hoàn thành lu n v n.
Cho phép em đ

c g i l i c m n sâu s c t i gia đình, b n bè, ng

i thân,

đ ng nghi p đã giúp đ , ng h và đ ng viên em hoàn thành t t khóa h c.
Do đi u ki n th i gian và ki n th c còn h n ch , nên b n thân lu n v n này

không tránh kh i nh ng thi u sót. Tác gi r t mong nh n đ
th y cô, đ ng nghi p và các chuyên gia đ lu n v n đ

c s góp ý c a quý

c hoàn thi n h n.
TÁC GI

NGUY N XUÂN TU N


L I CAM OAN

Tên tôi là: NGUY N XUÂN TU N

Mã s h c viên: 138440301009

L p: 21KHMT11
Chuyên ngành: Khoa h c môi tr

ng

Mã s : 60440301

Khóa h c: 2013 - 2015
Tôi xin cam đoan quy n lu n v n đ

c chính tôi th c hi n d

is h

ng

d n c a PGS.TS Bùi Qu c L p và PGS.TS Nguy n Th Hu v i đ tài nghiên c u
trong lu n v n “Nghiên c u, ch t o và ng d ng v t li u bi n tính pyrolusit đ
x lý asen (As), nitrit (NO 2 -) trong n

c th i”.

ây là đ tài nghiên c u m i, không trùng l p v i các đ tài lu n v n nào
tr

c đây, do đó không có s sao chép c a b t kì lu n v n nào. N i dung c a lu n

v nđ

c th hi n theo đúng quy đ nh, các ngu n tài li u, t li u nghiên c u và s

d ng trong lu n v n đ u đ

c trích d n ngu n.

N u x y ra v n đ gì v i n i dung lu n v n này, tôi xin ch u hoàn toàn trách
nhi m theo quy đ nh./.
NG

I VI T CAM OAN

NGUY N XUÂN TU N

i

M CL C
Trang
DANH M C B NG ................................................................................................. iv
DANH M C HÌNH ....................................................................................................v
M

U .....................................................................................................................1

CH

NG I: T NG QUAN V N

NGHIÊN C U .............................................4

1.1 Hi n tr ng ô nhi m asen (As), nitrit (NO 2 -) trong n

c th i trên th gi i và

Vi t Nam .................................................................................................................4
1.1.1 Hi n tr ng ô nhi m asen (As) trong n c th i trên th gi i và Vi t Nam..........4
1.1.2 Hi n tr ng ô nhi m nitrit (NO 2 -) trong n c th i trên th gi i và Vi t
Nam ....................................................................................................................5
1.2 Các ph

ng pháp x lý asen (As), nitrit (NO 2 -) trên th gi i và

Vi t Nam..6

1.2.1 Các ph

ng pháp x lý nitrit .....................................................................6

1.2.2 Các ph

ng pháp x lý asen .....................................................................7

1.3 V t li u h p ph trên c s ngu n g c qu ng t nhiên và các ng d ng..................9
1.3.1 Khoáng sét .................................................................................................9
1.3.2 Khoáng Bentonit ......................................................................................10
1.3.3 Khoáng Laterit .........................................................................................11
1.3.4 Khoáng Pyrolusit .....................................................................................12
1.4 Ph

ng pháp xác đ nh hàm l

ng asen, nitrit ................................................17

1.4.1 Ph

ng pháp xác đ nh asen .....................................................................17

1.4.2 Ph

ng pháp xác đ nh nitrit ....................................................................18

1.5 Các ph

ng pháp xác đ nh tính ch t đ c tr ng c a v t li u ..........................19

1.5.1 Mô hình h p ph Langmuir .....................................................................19
1.5.2 Mô hình h p ph Freundlich ..................................................................21
1.5.3 Ph

ng pháp kính hi n vi đi n t quét (SEM) ........................................22

1.5.4 Ph

ng pháp nhi u x tia X – XRD ........................................................24


ii

1.5.5 Ph
CH

ng pháp Brunauer - Emmett – Teller ( BET ) ................................25

NG II: TH C NGHI M................................................................................28

2.1

it

2.2 Ph

ng nghiên c u .....................................................................................28
ng pháp nghiên c u ................................................................................28

2.2.1 Ph

ng pháp thu th p tài li u ..................................................................28

2.2.2 Ph

ng pháp th ng kê và k th a ...........................................................28

2.2.3 Ph

ng pháp tính toán và x lý s li u ...................................................28

2.2.4 Ph

ng pháp th c nghi m .......................................................................29

2.3. Th c nghi m trong phòng thí nghi m ...........................................................29
2.3.1 Kh o sát các y u t

nh h

ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t

li u pyrolusit ch a bi n tính .............................................................................30
2.3.2 Kh o sát kh n ng x lý asen, nitrit c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng
ph

ng pháp nhi t ............................................................................................32

2.3.3 Kh o sát các y u t

nh h

ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t

li u pyrolusit bi n tính b ng axit ......................................................................33
2.2.4 Xác đ nh dung l

ng h p ph c c đ i c a v t li u bi n tính b ng axit

ng trình h p ph đ ng nhi t Langmuir .............................................34

theo ph
2.2.5 Ph

ng pháp xác đ nh hàm l

2.2.6 Ph

ng pháp xác đ nh tính ch t đ c tr ng c a v t li u...........................35

ng asen và nitrit .....................................35

2.2.7 Kh o sát kh n ng x lý asen c a v t li u đã bi n tính trên m u th c ...35
2.4 D ng c , thi t b phân tích và hoá ch t ph c v quá trình nghiên c u: .............36
CH

NG III: K T QU VÀ TH O LU N ..........................................................38

3.1 K t qu kh o sát các y u t

nh h

ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a

v t li u pyrolusit ch a bi n tính ...........................................................................38
3.1.1

nh h

ng c a kích th

c v t li u đ n kh n ng x lý As, NO 2 - c a v t

li u ch a bi n tính ............................................................................................38
3.1.2 Kh o sát nh h

ng c a th i gian đ n kh n ng x lý asen và nitrit c a

v t li u ch a bi n tính ......................................................................................39


iii

3.1.3 Kh o sát nh h

ng c a pH đ n kh n ng x lý asen và nitrit c a v t li u

ch a bi n tính ...................................................................................................41

3.2 Kh o sát kh n ng x lý asen, nitrit c a v t li u pyrolusit bi n tính b ng
ph ng pháp nhi t ................................................................................................43
3.3 Kh o sát các y u t nh h ng đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u
pyrolusit bi n tính b ng axit .................................................................................45
3.3.1 Kh o sát nh h ng c a th i gian đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a
v t li u pyrolusit bi n tính b ng axit ................................................................45
3.3.2 Kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t
li u bi n tính b ng axit .....................................................................................48
3.4 Tính ch t đ c tr ng c a v t li u tr

c và sau bi n tính ..................................51

3.4.1 Hình thái c a v t li u ...............................................................................51
3.4.2 Di n tích b m t c a v t li u ...................................................................53
3.5 Xác đ nh dung l
ph

ng h p ph c c đ i c a v t li u bi n tính b ng axit theo

ng trình h p ph đ ng nhi t Langmuir .........................................................53

3.6 ánh giá k t qu c a vi c nghiên c u các y u t

nh h

ng đ n quá trình x

lý asen, nitrit c a v t li u pyrolusit .......................................................................58
3.7 Kh o sát kh n ng x lý asen c a v t li u đã bi n tính trên m u th c. ..........58
K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................................61

TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................63


iv

DANH M C B NG
Trang
B ng 1.1: M t s ph

ng pháp x lý nit trong n

c th i ........................................6

B ng 2.1: Danh sách các d ng c , thi t b phân tích ................................................36
B ng 3.1 K t qu kh o sát kh n ng x lý As, NO 2 - c a qu ng ch a bi n tính v i
kích th c khác nhau ................................................................................................38
B ng 3.2: K t qu h p ph asen và nitrit c a v t li u ch a bi n tính trong các
kho ng th i gian khác nhau ......................................................................................40
B ng 3.3 K t qu x lý As, NO 2 - c a v t li u ch a bi n tính

các pH khác nhau .42

B ng 3.4: K t qu kh o sát kh n ng h p ph As, NO 2 - c a v t li u bi n tính b ng
ph ng pháp nhi t các nhi t đ khác nhau ............................................................44
B ng 3.5: K t qu đánh giá kh n ng h p ph As c a v t li u pyrolusit theo th i
gian sau khi bi n tính b ng axit.................................................................................46
B ng 3.6: K t qu đánh giá kh n ng x lý NO 2 - c a v t li u pyrolusit theo th i
gian sau khi bi n tính b ng axit.................................................................................47
B ng 3.7: K t qu kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng h p ph asen c a v t
li u bi n tính b ng axit ..............................................................................................49

B ng 3.8: K t qu kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng h p ph nitrit c a v t
li u bi n tính b ng axit ..............................................................................................50
B ng 3.9: nh h

ng c a n ng đ đ n kh n ng h p ph asen ...............................54

B ng 3.10: nh h

ng c a n ng đ đ n kh n ng x lý nitrit .................................56

B ng 3.11 K t qu x lí Asen trong m u n c th i c a v t li u pyrolusit đã bi n
tính b ng HNO 3 7% ..................................................................................................59


v

DANH M C HÌNH
Trang
Hình 1.1 Qu ng Pyrolusit. .........................................................................................14
Hình 1.2 C u trúc tinh th
Hình 1.3:
Hình 1.4:
Hình 1.5:

-MnO 2 ..........................................................................15

ng h p ph đ ng nhi t Langmuir .......................................................20
th xác đ nh các h ng s trong ph

ng trình Langmuir ......................20

ng h p ph đ ng nhi t Freundlich .....................................................22

Hình 1.6: S ph thu c c a logq và logC .................................................................22
Hình 1.7: S đ kh i m t kính hi n vi đi n t quét SEM ......................................24
Hình 1.8: S đ nguyên lý c u t o máy XRD...........................................................25
Hình 2.1: Quy trình th c nghi m trong phòng thí nghi m .......................................29
HHình 2.2: Quy trình bi n tính v t li u b ng ph

ng pháp nhi t ............................32

Hình 2.2 Quy trình bi n tính v t li u pyrolusit b ng axit .........................................33
Hình 3.1 K t qu kh o sát kh n ng h p ph As c a qu ng ch a bi n tính v i kích
th c khác nhau ..........................................................................................................38
Hình 3.2 K t qu kh o sát kh n ng x lý NO 2 - c a qu ng ch a bi n tính v i kích
th c khác nhau ........................................................................................................39
Hình 3.3: Dung l ng h p ph asen c a v t li u ch a bi n tính trong các kho ng
th i gian khác nhau ...................................................................................................40
Hình 3.4: Dung l ng h p ph nitrit c a v t li u ch a bi n tính trong các kho ng
th i gian khác nhau ...................................................................................................41
Hình 3.5: Dung l

ng h p ph asen c a v t li u ch a bi n tính theo pH ................42

Hình 3.6: Dung l

ng h p ph nitrit c a v t li u ch a bi n tính theo pH................43

Hình 3.7:

nh h

ng c a nhi t đ đ n kh n ng h p ph As c a v t li u pyrolusit

bi n tính b ng ph

ng pháp nhi t .............................................................................44

Hình 3.8: nh h ng c a nhi t đ đ n kh n ng h p ph NO 2 - c a v t li u pyrolusit
bi n tính b ng ph ng pháp nhi t .............................................................................45


vi

Hình 3.9:

nh h

ng c a th i gian đ n kh n ng h p ph As c a v t li u pyrolusit

bi n tính b ng axit .....................................................................................................46
Hình 3.10: nh h ng c a th i gian đ n kh n ng h p ph NO 2 - c a v t li u
pyrolusit bi n tính b ng axit ......................................................................................48
Hình 3.11: nh h ng c a pH đ n dung l ng h p ph c a v t li u đ i v i As..............49
Hình 3.12:

nh h

ng c a pH đ n dung l

ng h p ph c a v t li u đ i v i ion

NO 2 -...........................................................................................................................51
Hình 3.13: nh SEM c a v t li u pyrolusit tr c và sau bi n tính nhi t đ phân
gi i 20000 l n ............................................................................................................52
Hình 3.14: nh SEM c a v t li u pyrolusit tr c và sau bi n tính b ng axit HNO 3
7% đ phân gi i 50000 l n .....................................................................................52
Hình 3.15:

ng đ ng nhi t h p ph Langmuir đ i v i asen.................................54

Hình 3.16: S ph thu c c a C cb /q vào C cb ..............................................................55
Hình 3.17:

ng đ ng nhi t h p ph Langmuir đ i v i nitrit ................................56

Hình 3.18: S ph thu c c a C cb /q vào C cb ..............................................................57


1

M
Ngu n n

U

c th i c a nhi u ngành công nghi p s n xu t phân bón, hóa ch t,

x lý b m t kim lo i,.... có ch a hàm l
Theo QCVN 40:2011/BTNMT, hàm l

ng asen và nhóm h p ch t amoni r t cao.
ng cho phép c a asen là 0,1mg/l và amoni

là 10 mg/l. M t s lo i hình công ngh hi n đang đ
amoni và asen: ph
h p ph là ph

c s d ng đ lo i b ion

ng pháp k t t a, trao đ i ion, h p ph ,.. Trong đó, ph

ng pháp đ

ng pháp

c áp d ng r ng rãi v i ngu n v t li u đa d ng và phong

phú. S d ng v t li u có ngu n g c t nhiên nh bentonit, zeolit, pyrolusit,...lo i b
ion amoni và asen đ t hi u qu trên 90%.
Tuy nhiên, s d ng các d ng oxit, hyđroxit c a các kim lo i có hoá tr cao đ
lo i b amoni và asen trong các ngu n n

c ô nhi m khi s d ng tr c ti p các h p

ch t này có chi phí cao và khó kh n trong ng d ng

qui mô công nghi p. H

ng

đi m i là c đ nh các ion kim lo i lên các qu ng t nhiên (pyrolusit) có dung l

ng

h p ph th p và chuy n hoá thành các d ng oxit, hyđroxit có ho t tính cao đ t o
v t li u h p ph m i. Khi các ion kim lo i đ
tính ch t h p ph theo h

ng t ng c

c gi trên ch t mang s làm thay đ i

ng đ ch n l c, nâng cao t i tr ng h p ph và

thu n ti n trong thao tác đ ng th i gi m chi phí. Pyrolusit là lo i khoáng ch t có
phía b c Vi t Nam, đ c bi t vùng Tuyên Quang, Cao B ng. S d ng các

nhi u

qu ng pyrolusit t nhiên có giá thành th p và có kh n ng tái sinh, không gây ô
nhi m th c p s là m t gi i pháp t i u. Pyrolusit ch a ch y u là MnO 2 và Fe 2 O 3 ,
đ ng k t t a hai oxit này đ chúng n m xen k v i nhau, t o ra các tâm ho t đ ng
m nh. Ho t hóa b m t pyrolusit và pha t p các nguyên t khác vào cùng s t oxit và
mangan oxit là h

ng đi r t m i và có nhi u tri n v ng. MnO 2 ho t đ ng không

nh ng là ch t h p ph t t mà còn đóng vai trò nh m t ch t oxi hóa đ m nh, đ c
bi t khi

d ng nano.

Pyrolusit sau bi n tính có kh n ng x lý đ ng th i asen và nhóm các h p
ch t amoni trong môi tr

ng n

c r t hi u qu . ây là h

ng ch t o v t li u m i,

hi n nay r t ít tài li u công b . Chính vì v y, vi c nghiên c u các đi u ki n thích
h p đ h p ph đ ng th i ion amoni (đ tài t p trung vào nitrit) và asen trên c s


2

bi n tính qu ng pyrolusit đ

c đ t ra. M c tiêu c a lu n v n là “Nghiên c u, ch

ng d ng v t li u bi n tính pyrolusit đ x

t o và
trong n

tài n u đ

c th i”.

lý asen (As), nitrit (NO 2 -)

c th c hi n thành công s có ý ngh a khoa h c và

th c ti n sâu s c. V m t khoa h c, s đóng góp thêm các c s khoa h c có giá tr
trong vi c x lý n
đ

c th i b ô nhi m b i asen và nitrit. V m t th c ti n, đ tài

c k v ng s đóng góp các gi i pháp k thu t phù h p v i đi u ki n Vi t Nam

trong vi c x lý n

c th i.

M c tiêu c a đ tài là:
- Ch t o đ

c v t li u bi n tính có dung l

ng h p ph cao t ngu n qu ng

pyrolusit t nhiên.
ng d ng v t li u đã ch t o đ

-

c đ x lý asen và nitrit trong n

c th i

công nghi p.
it

ng và ph
-

l

it

ng pháp nghiên c u

ng nghiên c u: Qu ng pyrolusit có ngu n g c t Cao B ng ch a hàm

ng MnO2 (76,8%).
- Ph

ng pháp nghiên c u:

+ Ph ng pháp thu th p tài li u: Thu th p các tài li u v d án, đ tài, t p
chí, các h i th o chuyên đ … liên quan tr c ti p hay gián ti p đ n l nh v c nghiên
c u đ l y các t li u ph c v cho m c đích nghiên c u. Bên c nh đó c n thu th p
các ý ki n, kinh nghi m c a các chuyên gia đ có th ti p c n v n đ m t cách d
dàng h n.
+ Ph

ng pháp th ng kê và k th a: Tài li u, s li u, ngu n thông tin đ

c

thu th p, t ng h p, k th a, h th ng hóa tài li u t các ngu n liên quan khác nhau
nh các sách, giáo trình, các bài báo trong các t p chí…
+ Ph ng pháp tính toán và x lý s li u: Tính toán, t ng h p, phân tích
nh ng s li u thu đ c trong phòng thí nghi m đ có th so sánh v i nh ng s li u
tr c và sau khi ti n hành thí nghi m, đ th y đ c s thay đ i n ng đ c a nitrit
và asen trong m u th .


3

Các k t qu nghiên c u đ

c x lý đ a thành bi u b ng, đ th và phân tích

phân lo i, t đó đ a ra nh n xét, đánh giá kh n ng h p ph asen và nitrit c a v t
li u.
+ Ph

ng pháp th c nghi m:

Ch t o v t li u b ng ph

ng pháp nhi t và b ng axit.

Xác đ nh đ c tính v t li u: s d ng k thu t SEM, BET đ xác đ nh tính ch t
đ c tr ng c a v t li u; s d ng mô hình h p ph đ ng nhi t Langmuir đ xác đ nh
dung l

ng h p ph asen, nitrit c c đ i c a v t li u.
Kh o sát kh n ng h p ph asen, nitrit c a v t li u trên m u gi trong phòng

thí nghi m.
Kh o sát kh n ng h p ph asen trên m u th c l y t i Công ty c ph n Supe
Ph t Phát và hóa ch t Lâm Thao - Th tr n Lâm Thao, Huy n Lâm Thao, T nh Phú
Th và Công ty TNHH n

c gi i khát Coca Cola Vi t Nam – Th

ng Tín, Hà N i.

Ph m vi ng d ng
- X lý asen và nitrit trong n

c th i công nghi p.

N i dung chính c a lu n v n
- Nghiên c u các đi u ki n thích h p đ ch t o đ
tính có dung l

c v t li u pyrolusit bi n

ng h p ph cao.

- Xác đ nh hi u su t x

lý, dung l

ng h p ph As, NO 2 - c a v t li u

pyrolusit đã bi n tính.
-

ng d ng v t li u pyrolusit đã bi n tính đ x lý asen trên m u th c.


4

CH

NG I: T NG QUAN V N

NGHIÊN C U

1.1 Hi n tr ng ô nhi m asen (As), nitrit (NO 2 -) trong n

c th i trên th gi i và

Vi t Nam
1.1.1 Hi n tr ng ô nhi m asen (As) trong n

c th i trên th gi i và Vi t Nam

Hi n nay trên th gi i có hàng ch c tri u ng
chân, s ng hóa da, ung th da,…do s d ng ngu n n
cao. Nhi u n

c đã phát hi n hàm l

i b b nh đen da và r ng móng
c sinh ho t có n ng đ asen

ng Asen r t cao trong ngu n n

nh Ca-na-da, Alaska, Chi-lê, Ác-hen-ti-na, Trung Qu c,

n

c sinh ho t

, Thái Lan, B ng-

la-đét…
Theo s li u c a T ch c Y t Th gi i, n ng đ Asen trong khu v c Nam Iowa
và Tây Missouri c a M dao đ ng t 0,034 ÷ 0,490 mg/l, Mexico t 0,008 ÷ 0,624
mg/l, có t i 50% m u n

c có n ng đ asen > 0,05 mg/l… B nh nhi m đ c asen

mãn tính do s d ng ngu n n
và mang tính d ch t đ a ph

c b ô nhi m asen x y ra

nhi u n

c trên th gi i

ng rõ r t [30].

Khu v c có v n đ l n nh t là vùng đ ng b ng châu th sông Ganges n m gi a
Tây Bengal c a n
và B ng-la-đét. Tây Bengal, trên 40 tri u ng i có nguy
c nhi m đ c asen do s ng trong các khu v c có n ng đ cao. T i nay đã có 0,2
tri u ng i b nhi m đ c asen và n ng đ asen trong n c t i khu v c cao g p 370
l n n ng đ cho phép WHO. T i B ng-la-đét, tr ng h p đ u tiên nhi m asen m i
đ c phát hi n n m 1993, nh ng cho đ n nay có t i 3000 ng i ch t vì nhi m đ c
asen m i n m và 77 tri u ng i có nguy c nhi m asen. T ch c Y t Th gi i đã
ph i coi đây là “V nhi m đ c t p th l n nh t trong l ch s ” [30].
Con s b nh nhân nhi m đ c asen

Ác-hen-ti-na c ng có t i 20000 ng

i.

Ngay c các n c phát tri n m nh nh M , Nh t B n c ng đang ph i đ i phó v i
th c tr ng ô nhi m asen. M , theo nh ng nghiên c u m i nh t cho th y trên 3
tri u ng i dân M có nguy c nhi m đ c asen, m c đ nhi m asen trong n c
u ng dao đ ng t 0,045 ÷ 0,092 mg/l. Còn Nh t B n, nh ng n n nhân đ u tiên có
tri u ch ng nhi m asen đã đ c phát hi n t n m 1971, cho đ n n m 1995 đã có
217 n n nhân ch t vì asen [30].
Theo k t qu cu c kh o sát c a Vi n Công ngh Môi tr

ng, Vi n Hàn lâm


5

Khoa h c và Công ngh Vi t Nam, C c Thu L i, Trung tâm N

c s ch và V sinh

môi tr ng nông thôn n m 2004, t i châu th sông H ng, nh ng vùng b nhi m
asen nghiêm tr ng nh t là phía Nam Hà N i, Hà Nam, Hà Tây, H ng Yên, Nam
nh, Ninh Bình, Thái Bình và H i D ng.
ng b ng sông C u Long, c ng
phát hi n nhi u gi ng khoan có n ng đ Asen cao n m
ng Tháp và An Giang.
Hi n 21% dân s Vi t Nam đang dùng ngu n n c nhi m Asen v t quá m c cho
phép và tình tr ng nhi m đ c Asen ngày càng rõ r t và n ng n trong dân c .
K t qu đi u tra c a C c Thu l i thu c B NN&PTNT ng m t i Hà N i
2002, 2003, ngu n n c ng m c a Hà N i c ng đang m c báo đ ng vì b nhi m
Asen v t tiêu chu n cho phép. Khu v c n i thành, có 32% s m u b nhi m, các
khu v c khác nh

ông Anh 13%, Gia Lâm 26,5%, Thanh Trì 54%, T Liêm 21%.

1.1.2 Hi n tr ng ô nhi m nitrit (NO 2 -) trong n

c th i trên th gi i và Vi t

Nam
Theo nghiên c u c a tr

ng

nhi m ch a ion amoni và nit t n

i h c Nông nghi p Trung Qu c, các ch t ô
c th i c a ngành nông nghi p, và công nghi p

Trung Qu c đã t ng h n m t n a trong 30 n m qua (đ n n m 2010), làm d y lên
lo ng i v môi tr

ng đang xu ng c p c a qu c gia này [1].

Tính đ n n m 2010, ngành công nghi p hóa ch t n
xu t phân bón, đ n nay đã có 3 d án đ

c ta có 9 d án v s n

c hoàn thành là: Nhà máy Diamoni

photphat (DAP) s 1 H i Phòng, dây chuy n nhà máy tuy n qu ng apatit T ng
Lo ng, t ng công su t thêm 350.000 t n/n m, nâng công su t s n xu t phân lân lên
2.150.000 t n/n m (k c phân lân nung ch y Lâm Thao), 7 d án đang tri n khai
và b t đ u tri n khai: Nhà máy

m Cà Mau, m r ng nhà máy đ m Hà B c

500.000t n/n m (2014), nhà máy đ m Ninh Bình, nhà máy tuy n qu ng apatit
350.000 t n/n m, nhà máy phân lân nung ch y Lào Cai, d án s n xu t phân Kali…
thành ph n chính đ s n xu t phân bón là qu ng đá photphat ch a nhi u kim lo i
n ng c ng nh m t s nguyên t phóng x

n ng đ cao nh : U, Th...

Không ch có n c th i s n xu t hóa ch t phân bón có ch a các ch t ô nhi m nói

trên, n

c th i c a quá trình s n xu t th y tinh, g m s th ng có màu tr ng đ c, ch a


6

nhi u asen, photphat và thành ph n ch t h u c (BOD, COD), ch t r n l l ng và hoà
tan … K t qu ki m tra môi tr

ng n

c th i c a Chi c c B o v môi tr

ng Hà N i

(tháng 12 n m 2012), t i nhà máy Viglacera Bình Minh, xã Bình Minh, Thanh Oai, Hà
N i có hàm l

ng t ng N là 112mg/l g p 2,18 l n QCVN- 40:2011/BTNMT, hàm l

ng

As là 0,076mg/l cao h n c t A (0,05mg/l) c a QCVN-40:2011/BTNMT.
H u h t bã th i sau quá trình s n xu t đ u đ thành đ ng, sau đó v n chuy n
đ n khu x lý. Tuy nhiên các khu đ bã th i ch làm đ
n

ng bao xung quanh nên

c th i v n ng m xu ng đ t và ch y th i ra ngoài. Vi c x lý đ n gi n ti p theo

là b sung vôi nên không th x lý tri t đ s có m t c a các ion nh : nitrit, asen
trong n

c th i.

1.2 Các ph

ng pháp x lý asen (As), nitrit (NO 2 -) trên th gi i và

1.2.1 Các ph

ng pháp x lý nitrit

M t s ph

ng pháp x lý nit trong n

hóa kh …trong đó s d ng ph
bi n nh t.
B ng 1.1: M t s ph

c th i: sinh h c, trao đ i ion, oxi

ng pháp sinh h c đ x lý nit đ
ng pháp x lý nit trong n

c áp d ng ph

c th i [2]
% kh

Các h p ch t nit
Ph

Vi t Nam

ng pháp
x lý

Nit d ng
h uc
X lý b ng ph

NH 3 , NH 4 +

NO 3 -

nit t ng
s c a
toàn b
quá trình

ng pháp sinh h c

Vi khu n h p th
nit

0

40-70%

ít

30-70%

Quá trình kh nitrat

0

0

89%

70-95%

Quá trình nitrat hóa

X lý có gi i
h n

Chuy n hóa
thành NO 3 -

0

5-20%

H oxi hóa

Chuy n hóa
ch y u thành

X lý b i quá
trình làm

Tách b ng các
quá trình nitrat

20-90%


7

% kh

Các h p ch t nit
Ph

nit t ng

ng pháp
Nit d ng

x lý

NH 3 , NH 4

h uc

+

NO 3

-

s c a
toàn b
quá trình

NH 3 -, NH 4 +

thoáng

X lý b ng ph
Kh b ng clo
ông t
H p ph b ng
Cacbon
Trao đ i ion ch n
l c v i Amoni

90-100%

0

80-95%

50-70%

Ít

Ít

20-30%

30-50%

Ít

Ít

10-20%

Ít, kém n
đ nh

80-97%

0

70-95%

Ít

Ít

75-90%

70-90%

ch n l c v i Nitrat

X lý b ng ph

Ít

Ít

20-40%

0

60-95%

0

50-90%

100%

30-50%

30-50%

40-50%

60-90%

60-90%

60-90%

80-90%

Th m th u ng

c

1.2.2 Các ph

ng pháp x lý asen

Các ph

ng pháp v t lý

30-95%

Làm thoáng
i n ly

ng pháp hóa h c

Kém n đ nh

Trao đ i ion có

L c

và kh nitrat

ng pháp ph bi n đ

c áp d ng đ x lý asen trong n

c nh keo

t , trao đ i ion, oxy hoá, h p ph ,... Keo t b ng mu i s t có th x lý đ
As(III) và As(V) thích h p đ i v i qui mô c p n

cc

c t p trung, d ng pilot cho c m

dân c c ng nh qui mô h gia đình nh ng có b t ti n là phát sinh bùn giàu asen.
Ph

ng pháp làm m m b ng vôi có th x lý đ

nhi u trong phòng thí nghi m và
pH quá nhi u và phát sinh l

c c As(III) và As(V) và ng d ng

c qui mô pilot nh ng h n ch là làm thay đ i

ng l n ch t th i.

8

Ph

ng pháp trao đ i ion thích h p v i tách lo i As(V), áp d ng t t trong

các h c p n

c t p trung và h gia đình, nh t là

các n

c công nghi p. Tuy nhiên

h n ch b i sulphat và ch t r n hòa tan, c n quá trình x lí s b đ i v i n

c nhi u

Fe, Mn và chi phí x lý cao. Ngoài ra, ho t hoá ôxit nhôm là ph

ng án kh thi cho

x lý đ ng th i c As(III) và As(V), phù h p v i các h c p n

c t p trung và h

gia đình, k c

các n

c công nghi p và các n

c đang phát tri n.

S d ng v t li u h p ph nh pyrolusit, laterit, bentonit, cát ph oxit s t, cát
xanh... x lý đ ng th i c As(III) và As(V). Ph
thí nghi m thu c các n

ng pháp này ph bi n

c công nghi p và các n

c đang phát tri n. Các v t li u

đ n gi n thì r ti n còn các v t li u c i ti n thì khá đ t. Tuy v y, c n đ
d

i các đi u ki n môi tr

các phòng
c đánh giá

ng khác nhau và áp d ng t i th c đ a.

S. Chakravarty và c ng s đã nghiên c u đánh giá kh n ng lo i b Asen c a
qu ng Mangan có ch a s t (FMO) v i 2 thành ph n chính là MnO 2 (76,9%) và
Fe 2 O 3 (8%). Qu ng FMO có th h p ph c As (III) và As (V) mà không c n x lý
tr

c, kh n ng h p ph As (III) m nh h n so v i As (V) [35]. Lo i b asen b ng

đá ong có ngu n g c t

n

đã đ

c Maji và c ng s nghiên c u, dung l

ng

h p ph c a v t li u ch t o là 1,384 mg/g và 0,04mg/g đ i v i As(III) và As(V)
[34].
T i Vi t Nam, Vi n Hóa h c – Vi n Hàn Lâm KHCN Vi t Nam đã nghiên
c u ch t o thành công 2 lo i v t li u h p ph asen tiên ti n là Nanocomposit Magnetit (NC-F20) và nanocomposit oxit ph c h p Mn-Fe (NC-MF) [7].
Nguy n Qu c Th ng ( H Hà T nh) đã tách lo i asen trong ngu n n
nhi m b ng đá ong s n có

Ngh An, Hà T nh. K t qu cho th y ch t l

cb ô
ng n

c

sau x lí đ t tiêu chu n Vi t Nam, hi u su t đ t 87 - 92% [12]. C ng v i m c đích
lo i b asen trong ngu n n
dung l

c c p, Tr n H ng Côn đã ch t o v t li u h p ph có

ng đ t t i 6000 mgAs/kg trên c s bi n tính qu ng laterit [4], A.Maiti và

các c ng s đã nghiên c u bi n tính qu ng laterit ( n
x lý asen trong n

c [18].

) v i axit HCl và ng d ng


9

Trên th

gi i c ng nh

Vi t Nam, vi c nghiên c u ch t o v t li u có kh

n ng x lý đ ng th i nitrit và asen cho đ n nay ch a nhi u công trình công b . M t
vài tác gi đã nghiên c u ch t o v t li u t qu ng pyrolusit, laterit và ng d ng x
lý asen, nitrit nh ng là x lý riêng r . Vì v y, vi c nghiên c u, ch t o v t li u t
qu ng pyrolusit t nhiên v i giá thành r đ

ng d ng x lý asen và nitrit là đi u

c n thi t.
1.3 V t li u h p ph trên c s ngu n g c qu ng t nhiên và các ng d ng
1.3.1 Khoáng sét

Khoáng sét (đ t sét) phân b r ng rãi trên kh p đ t n

c; có th n m r i rác

xen k gi a các l p đ t khác, ho c t p trung thành các m l n có ch t l
n đ nh nh

Di Linh, Trúc Thôn,

ng cao và

nh Công, Kim Sen... Thành ph n chính c a

sét là nhôm silicat c a các kim lo i ki m (R1R2)OAl 2 O 3 .mSiO 2 .nH 2 O (trong đó R1
và R2 là các kim lo i ki m và ki m th ho c kim lo i hóa tr hai nh

Zn, Ni hay

Co).
Sét có c u t o l p và

m i l p là nh ng t di n SiO 4 và bát di n Al(OH) 6

liên k t v i nhau qua nguyên t oxi. Sét có kh n ng thay th , d ch chuy n các ion
trong c u trúc d n đ n s thay đ i m t đ đi n t trên b m t các l p sét cho nên nó
có kh n ng h p ph ho c trao đ i v i các ion bên ngoài. B n thân sét là lo i v t
li u t nhiên có tính ch t h p ph r t t t. Sét có th h p ph c các ch t vô c và
h u c , đ ch n l c ph thu c vào quá trình x lý, bi n tính và s d ng chúng. V i
m c đích đ x lý n

c n u ng và n

nh t là c u trúc không b n khi g p n

c c p thì sét t nhiên có m t nh
c. Sét s b r a ra làm đ c n

c đi m l n
c và r t khó

l c. Vì th sét t nhiên nguyên khai không th s d ng làm v t li u x lý asen trong
n

cđ

c. Mu n s d ng sét làm ch t h p ph x lý asen trong n

bi n tính sét đ t ng đ b n c lý và tr v i n

c thì c n ph i

c.

M t trong nh ng bi n pháp bi n tính sét là thiêu k t

nhi t đ cao có ho c

không thêm ph gia. Khi thiêu k t xong, sét s tr thành d ng g m thô đáp ng đ y
đ tiêu chu n v đ b n c lý và đ tr v i n

c. N u có thêm ph gia nh mu i


10

cacbonat vào sét khi thiêu k t, g m s tr nên x p h n và b m t v t li u s t ng lên
đáng k . Nh ng sau thiêu k t, b m t ho t đ ng c a sét h u nh b th đ ng và kh
n ng h p ph c a chúng gi m đi đáng k . Quá trình bi n tính sét có th tóm t t nh
sau: Khoáng sét khai thác v đ
đó đem thiêu k t

c x lý s b , t o kh i (viên), s y (ph i) khô sau

nhi t đ thích h p (950 -10000C trong 6 gi ), ngâm s n ph m
105oC ta s thu đ

thô trong HCl 2M trong 4 gi (t l r n/l ng = 2/1), s y nh

c

v t li u d ng g m nh mong mu n.
Ho t hóa sét bi n tính nhi t là nh m t o ra m t l p hydroxit bám trên b m t
v t li u. L p màng hydroxit này có kh n ng h p ph asen r t m nh do nó là l p
hydroxit m i sinh có liên k t v i kh i v t li u m bên trong. M t khác, đ d y
m ng c a l p hydroxit khác nhau c ng cho kh n ng h p ph khác nhau. i u ki n
ho t hóa c ng nh h

ng đ n tính ch t h p ph c a v t li u.

1.3.2 Khoáng Bentonit

Bentonit là lo i khoáng sét thiên nhiên, thu c nhóm smectit. Thành ph n chính
c a bentonit là montmorillonit (MMT) chi m kho ng 60 - 70%, ngoài ra còn có m t
s

khoáng ch t khác nh

Bentonit còn đ

quartz, cristobalit, felspat, biotit, kaolinit, zircon,,...

c g i là montmorillonit (Al 2 O 3 .4SiO 2 .nH 2 O). Bentonit là khoáng

sét k t m m hình thành t quá trình phong hoá tro núi l a và có màu thay đ i t
tr ng đ n vàng ph thu c vào thành ph n c a Fe trong c u trúc khoáng. Do bentonit
có c u trúc tinh th và đ phân tán cao nên có c u trúc x p và b m t riêng l n. D a
vào đi u này ng

i ta ho t hóa sao cho có th dùng bentonit làm v t li u tách ch t.

ây c ng là m t đi m khác nhau gi a bentonit và các ch t h p ph khác [8].
Vi t Nam, ngu n bentonit khá phong phú v i tr l
báo kho ng 95 tri u t n, có th cho khai thác v i tr
t n/n m. Bentonit phân b

C

ng đã xác đ nh và d
l

nh (Thanh Hoá), Tam B ,

ng 20.000 - 24.000
a Lé (Lâm

ng),

Nha Mé (Bình Thu n) và Bà R a - V ng Tàu. M sét bentonit thu c thung l ng Nha
Mé (xã Phong Phú - huy n Tuy Phong - T nh Bình Thu n, Vi t Nam) là m
bentonit ki m duy nh t

Vi t Nam có tr l

ng hàng tri u t n, thu c lo i l n trên


11

th gi i hi n nay.
Nh kh n ng h p ph cao, bentonit đ

c s d ng r ng rãi trong các ngành

công nghi p. Ngành tiêu th ch y u lo i này là ngành công nghi p d u m , s
d ng đ x lý ch ng c t d u m , làm dung d ch khoan trong ngành khoan d u khí,
đ a ch t, xây d ng; làm keo ch ng th m trong các đ p n

c th y đi n, th y l i, làm

nguyên li u h p ph t y r a, làm ch t k t dính trong khuôn đúc hay ph gia t ng
d o trong g m s . Ngoài ra, bentonit còn đ

c dùng làm xúc tác cho m t lo t các

ph n ng nh oxy hóa các alcol, oxi hóa ghép đôi các thiol, các ph n ng t o ra
nhóm cacbonyl t thioaxetal ho c thiocabonyl [10].
Bentonit là khoáng đ t sét có s n và giá thành r . B m t bentonit mang đi n
tích âm cao th

ng đ

c cân b ng b ng cation kim lo i ki m và kim lo i ki m th

(tiêu bi u là Na+ và Ca2+). Nh ng cation này có th đ

c thay th b ng polycation

hyđroxyl kim lo i vô c đóng vai trò tr ch ng làm t ng kho ng cách l p xen gi a
bentonit. Nhi u polycation hyđroxyl kim lo i vô c đ
[21], Fe [41], Cr [36], Ti [28] đ
bentonit ch ng vô c đã đ

c s d ng bao g m Al, Zr

c s d ng nhi u trong th i gian qua. Nhi u

c đi u ch và s d ng lo i b các kim lo i n ng [39],

thu c nhu m [41], khí [20] và các ch t gây ô nhi m môi tr
Bentonit sau khi bi n tính v i lantan, oxit nhôm,… có dung l
đ

ng khác [27],[37].
ng h p ph cao

c ng d ng làm v t li u h p ph r t t t các ch t đ c h i trong môi tr

ng n

c

và khí.
1.3.3 Khoáng Laterit
Laterit là lo i khoáng đ

c hình thành do quá trình phong hóa và tích t c a

s t hydroxit/oxohydroxit trong t nhiên. Laterit thông th
chính trong c u trúc đó là ph n “x

ng đ

c t o b i hai ph n

ng c ng” là khung s t hydroxit/oxit k t von và

ph n m m xen k ch y u là s t hydroxit và sét. Laterit phân b nhi u t i nh ng
vùng giáp ranh gi a vùng đ i núi và đ ng b ng có s phong hóa qu ng ch a s t và
các dòng n

c ng m có oxi hòa tan.

ã có r t nhi u tài li u nói v đá ong, các tác gi đ a ra nhi u ý ki n khác


12

nhau v ngu n g c hình thành. Song có nhi u tác gi đã đ ng tình v i quan đi m
cho r ng s hình thành đá ong là do các quá trình di chuy n c a hydroxit s t t n i
khác đ n, đ c bi t khi xét đ n vai trò c a n

c ng m trong vi c hình thành đá ong,

các tác gi đã nh n m nh ý ngh a c a các dòng n
đ t trên đ a xu ng t ng d

c m ch ng m mang s t t t ng

i. T i đây nh các quá trình oxi hoá và đ t b khô đi mà

s t hydroxit/oxit b k t von l i và tham gia vào quá trình t o thành đá ong.
Laterit nguyên khai có kh n ng h p ph asen cao nh t (h p ph đ n trên 99%
dung d ch 0,5mg/l v i t l ch t h p ph là 10g trong 250 ml dung d ch). Khi thiêu
k t

nhi t đ 900oC thì kh n ng h p ph gi m xu ng ch còn kho ng 60% trong

cùng đi u ki n.
C ng nh khoáng sét, laterit c ng b tan r a ph n sét ra trong n
n

c, làm đ c

c sau x lý, m c d u ít h n nhi u so v i sét. Nh ng đi u này c ng đ gây khó

kh n cho vi c s d ng tr c ti p laterit làm ch t h p ph x lý asen trong n
T

c c p.

ng t nh đ i v i sét, sau bi n tính b ng nhi t, tính ch t c lý c a laterit đáp

ng hoàn toàn yêu c u đ i v i m t ch t h p ph . Quá trình bi n tính Laterit có th
tóm t t nh sau:

á ong đ

c khai thác theo ph

ng pháp truy n th ng, đ khô t

nhiên trong kho ng 30 ngày cho đá ong r n l i sau đó nung thiêu k t
thích h p (900 - 10000C trong 4 gi ), đ ngu i t nhiên trong không khí.
sau khi nung đ

nhi t đ
á ong

c nghi n đ n c h t t 0,1 - 5 mm sau đó r a s ch b ng n

deion và th c hi n quá trình ho t hóa v t li u ta s thu đ

c

c v t li u làm t laterit

(đá ong), v t li u này có nhi u đi m u vi t h n so v i các v t li u khác nh :
nguyên li u phong phú, d khai thác và d tr ; quá trình bi n tính và ho t hóa đ n
gi n, có tính kh thi cao; có t i trong h p ph asen cao và kh n ng x lý t t; có kh
n ng tái sinh và tái t o b m t ho t đ ng t t.
1.3.4 Khoáng Pyrolusit
Pyrolusit là ngu n qu ng mangan quan tr ng nh t v i thành ph n chính là
mangan oxit (MnO 2 ), ngoài ra còn có m t l

ng nh Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 [32].

Các qu c gia có ngu n qu ng pyrolusit nhi u là Nga, Braxin, Nam Phi,


13

Gabon,

n

, Trung Qu c và Úc, chi m kho ng 80% ngu n tài nguyên mangan

c a th gi i [32]. Pyrolusit đ

c s d ng nhi u trong ngành công nghi p luy n kim

và công nghi p ch t o pin. Mangan kim lo i đ

c đi u ch t qu ng pyrolusit b ng

ph n ng oxi hoá kh ho c ph n ng đi n phân. Pyrolusit còn đ

c s d ng đ đi u

ch các h p ch t clo, ch t kh trùng, tác nhân làm m t màu thu tinh và các s n
ph m trong công nghi p in n, d t may và s n [32]. Ngoài ra, d a trên đ c tính oxi
hoá m nh và tính ch n l c cao c a mangan đioxit, qu ng pyrolusit còn đ

cs

d ng cho nhi u l nh v c khác nh chuy n hoá alcol thành anđêhit, xeton; x lý
n

c th i ho c tách các đ ng v phóng x

Qu ng mangan Vi t Nam phân b ch y u

các t nh Cao B ng, Tuyên Quang,

Ngh An và Hà T nh thu c ba d ng ngu n g c: tr m tích, nhi t d ch và phong hóa.
T ng tr l

ng đã kh o sát qu ng mangan trên 10 tri u t n, phân b

34 m và

đi m qu ng, trong đó m mangan l n nh t là m T c Tát thu c b n mangan H
Lang, t nh Cao B ng. Tr l
30% t ng tr l

ng c a m mangan T c Tát

c tính chi m kho ng

ng qu ng mangan c a Vi t Nam. Qu ng pyrolusit

thành ph n ch y u là MnO 2 (76,8%) và s t (4,7% tính theo kh i l

Cao B ng có
ng Fe 2 O 3 )

[14].
M t s đ c đi m c a Pyrolusit
Qu ng Pyrolusit (Hình 1.1) là khoáng v t có màu đen ki u b hóng, v t v ch
c ng màu đen, có ánh kim lo i, có v t m xù xì, đ c ng 6 ÷ 6,5 đ i v i lo i tinh
th ,

d ng b t t 2 ÷ 3, t tr ng 4,7 ÷ 5 g/cm3.


14

Hình 1.1 Qu ng Pyrolusit.
Thành ph n hóa h c và c u trúc c a v t li u Pyrolusit
Pyrolusit thu c nhóm các oxit đ n h p có c u trúc m ch. Tên g i khoáng v t
này xu t phát t các t trong ti ng Hy L p. “Pir” ngh a là ng n l a, còn “olu” ngh a

là r a, làm s ch. i u này có ngh a ng

i Hy L p th i x a s d ng khoáng v t làm

ch t t y r a d ng c th y tinh sau khi đun n u. [13]
Thành ph n hóa h c: Mn = 63,2%, O = 36,8%. Ngoài các thành ph n chính,
trong Pyrolusit th
l

ng ch a các t p ch t: K, Na, Al, Si, Mg, Ca, P 2 O 5 , CO 2 và m t

ng H 2 O nh t đ nh. [13]

a. C u t o c a MnO 2
Hi n nay lí thuy t cho r ng MnO 2 có c u trúc đ

ng h m và c u trúc l p đ

c

công nh n ph bi n nh t. Các nguyên t mangan chi m m t n a l tr ng bát di n
đ

c t o thành do 6 nguyên t oxi x p khít v i nhau.
Tinh th pyrolusit ( -MnO 2 )có c u trúc đ n gi n nh t trong nhóm h p ch t

có c u trúc đ
đ

ng h m. Các nguyên t mangan chi m m t n a l tr ng bát di n

c t o thành do 6 nguyên t oxi x p ch t khít v i nhau gi ng nh tinh th rutin.

Nh ng đ n v khuy t t t MnO 6 t o ra chu i c nh bát di n m d c theo tr c tinh th
c-axis. Các chu i liên k t ngang v i các chu i bên c nh hình thành góc chung. MnO 2 có th ch p nh n thành ph n đúng là MnO 2 (hình 1.2) [22].


15

Hình 1.2 C u trúc tinh th

-MnO 2

b. Tính ch t hóa h c c a MnO2
Mangan đioxit là h p ch t tinh th , không h p th c, t kh i 5,03 g/cm3, có
màu đen không tan trong n

c. Thành ph n c a nó ph c t p, trong m ng l

th có c các ion khác lo i và n
c a mangan

đi u ki n th

i tinh

c tinh th . MnO 2 là h p ch t có oxy hóa b n nh t

ng. Mangan trong MnO 2 có s oxy hóa trung gian là

+4, MnO 2 có c tính kh và tính oxy hóa, tuy nhiên, tính oxy hóa đ c tr ng h n.
MnO 2 là m t ch t oxy hóa m nh. Nó d dàng b kh t i Mn2+ b i các tác nhân kh
và có nhi t đ . Ví d :
MnO 2 + 4HCl
2MnO 2 + 2H 2 SO 4
Trong môi tr

MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
2MnSO 4 + O 2 + 2H 2 O

ng axit, tính kh c a MnO 2 th hi n khi g p ch t oxy hóa

m nh nh PbO 2 , KBrO 3 . Ví d :
2MnO 2 + 3PbO 2 + 6HNO 3
MnO 2 có th đi u ch b ng ph

2HMnO 4 + 3Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O
ng pháp hóa h c đó là kh

permanganat, hay oxi hóa dung d ch mu i Mn (II) (ph
h y nhi t các mu i Mn (II) nh
(ph

ng pháp

dung d ch
t) ho c phân

MnCO 3 trong đi u ki n có tác nhân oxi hóa

ng pháp khô).
MnO 2 là m t oxit v a có kh n ng oxi hóa, v a có kh n ng h p ph .

Mangan đioxit có kh n ng h p ph cao, đ c bi t là đ i v i các cation có đi n tích
l n. Theo Posselt, Anderson và Weber thì kh n ng h p ph c a MnO 2 đ i v i các
ion kim lo i gi m d n nh sau:
Ag+ > Mn2+ > Nd3+ > Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+ > Na+
Bán kính hyđrat và đi n tích ion có th là y u t chính nh h
ph c a MnO 2 . V i các ion có cùng đi n tích, kích th

ng đ n s h p

c ion càng l n thì kh n ng

b h p ph càng cao. Do đó đ phân c c l n nên bán kính hyđrat nh , d ti n đ n
g n b m t MnO 2 h n.