Nghiên cứu hoạt hóa bùn đỏ để hấp thụ một số anion ô nhiễm trong môi trường nước (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-------------------------------------

VŨ XUÂN MINH

NGHIÊN CỨU HOẠT HÓA BÙN ĐỎ ĐỂ HẤP PHỤ MỘT SỐ
ANION Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HÀ NỘI – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
……..….***…………

VŨ XUÂN MINH

NGHIÊN CỨU HOẠT HÓA BÙN ĐỎ ĐỂ HẤP PHỤ MỘT SỐ
ANION Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý
Mã số: 62.44.01.19

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Nguyễn Tuấn Dung
2. TS. Nguyễn Vũ Giang

Hà Nội – 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và các cộng sự. Tất
cả các xuất bản đƣợc công bố chung với các cán bộ hƣớng dẫn khoa học và các
đồng nghiệp đã đƣợc sự đồng ý của các tác giả trƣớc khi đƣa vào luận án. Các
số liệu, kết quả trong luận án là trung thực, chƣa từng đƣợc công bố và sử dụng
để bảo vệ trong bất cứ một luận án nào khác.

Tác giả luận án

Vũ Xuân Minh


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Tuấn Dung và
TS. Nguyễn Vũ Giang, những ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, các cán bộ

phòng Nghiên cứu Ứng dụng và Triển khai Công nghệ đã ủng hộ và tạo mọi điều
kiện thuận lợi cũng nhƣ những góp ý về chuyên môn cho tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận án.
Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp tại Trung tâm phát triển công nghệ sạch và
vật liệu, Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, đặc biệt là PGS.TS. Lê Thị Mai
Hƣơng, đã tạo điều kiện giúp tôi thực hiện một số nội dung quan trọng của luận án,
đồng thời có những góp ý quý báu về chuyên môn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân và bạn bè đã luôn quan tâm,
giúp đỡ, động viên và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Hà Nội, ngày tháng năm
Tác giả luận án

Vũ Xuân Minh


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................. i
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... v
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 4
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÙN ĐỎ ................................................................... 4
1.1.1.

Sự hình thành bùn đỏ ................................................................................. 4

1.1.2.

Các đặc trƣng quan trọng của bùn đỏ......................................................... 6

1.1.3.

Nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng từ bùn đỏ ..................................................... 9

1.2. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG BÙN ĐỎ ............................... 10
1.2.1.

Lƣu trữ và chôn lấp bùn đỏ ...................................................................... 10

1.2.2.

Trung hòa bùn đỏ ..................................................................................... 12

1.2.3.

Tái sử dụng bùn đỏ ................................................................................... 14

1.3. PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC ............... 18
1.3.1.

Tổng quan chung về hấp phụ trong môi trƣờng nƣớc .............................. 18

1.3.2.

Vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên và phụ phẩm công – nông nghiệp22

1.4. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU HẤP PHỤ ............. 25
1.4.1.

Hấp phụ kim loại nặng ............................................................................. 25

1.4.2.

Hấp phụ anion .......................................................................................... 28

1.4.3.

Hấp phụ các chất hữu cơ .......................................................................... 31

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................................ 35
2.1. NGUYÊN LIỆU VÀ HÓA CHẤT ..................................................................... 35
2.2. TRUNG HÕA BÙN ĐỎ..................................................................................... 36
2.3. HOẠT HÓA BÙN ĐỎ ....................................................................................... 36
2.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG VẬT LIỆU ................. 38
2.4.1.

Phƣơng pháp chuẩn độ ............................................................................. 38

2.4.2.

Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ......................................................... 39

2.4.3.

Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét ............................................................ 39

2.4.4.

Phƣơng pháp phổ tán sắc năng lƣợng tia X (EDX) ................................. 40

2.4.5.

Phƣơng pháp tán xạ Laser ........................................................................ 40

2.4.6.

Phƣơng pháp xác định diện tích bề mặt riêng BET ................................. 40


2.4.7.

Phƣơng pháp phân tích nhiệt .................................................................... 41

2.4.8.

Phƣơng pháp phổ hồng ngoại FT-IR........................................................ 41

2.4.9.

Phƣơng pháp trắc quang ........................................................................... 42

2.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CÁC ANION CỦA BÙN ĐỎ VÀ
BÙN ĐỎ HOẠT HÓA .............................................................................................. 43
2.5.1.

Nghiên cứu khả năng hấp phụ anion Cr(VI) ............................................ 44

2.5.2.

Nghiên cứu khả năng hấp phụ anion F- .................................................... 44

2.5.3.

Nghiên cứu khả năng hấp phụ chất màu .................................................. 45

2.5.4.

Nghiên cứu khả năng hấp phụ phosphat .................................................. 46

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 48
3.1. ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT CỦA BÙN ĐỎ TRƢỚC VÀ SAU KHI HOẠT
HÓA .......................................................................................................................... 48
3.1.1.

Trung hòa bùn đỏ bằng các phƣơng pháp khác nhau ............................... 48

3.1.2.

Hoạt hóa bùn đỏ hằng axit ....................................................................... 53

3.1.3.

Hoạt hóa nhiệt và hoạt hóa kết hợp .......................................................... 58

3.1.4.

Khảo sát ảnh hƣởng của yếu tố xử lý tới khả năng hấp phụ của bùn đỏ . 62

3.2. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Cr(VI) CỦA BÙN ĐỎ HOẠT HÓA
AXIT ......................................................................................................................... 65

3.2.1.

Khảo sát ảnh hƣởng của pH ..................................................................... 65

3.2.2.

Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ Cr(VI) trên BĐA ............... 66

3.2.3.

Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ................................................................ 68

3.3. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ FLORUA CỦA BÙN ĐỎ HOẠT
HÓA AXIT ................................................................................................................ 70
3.3.1.

Khảo sát ảnh hƣởng của pH ..................................................................... 70

3.3.2.

Khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng chất hấp phụ ........................................... 71

3.3.3.

Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ F- trên BĐA ....................... 71

3.3.4.

Đẳng nhiệt hấp phụ .................................................................................. 73

3.3.5.

Xử lý mẫu nƣớc nhiễm ion F- thực tế ...................................................... 75

3.4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CHẤT MÀU ANION............................ 77
3.4.1.

Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ chất màu ................................ 77

3.4.2.

Khảo sát ảnh hƣởng của pH ..................................................................... 78

3.4.3.

Khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng chất hấp phụ ........................................... 79


3.4.4.

Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ chất màu trên BĐA ........... 80

3.4.5.

Đẳng nhiệt hấp phụ .................................................................................. 82

3.4.6.

Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR .............................................................. 85

3.4.7.

Xử lý mẫu nƣớc thải dệt nhuộm thực tế ................................................... 87

3.5. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ PHOSPHAT CỦA BÙN ĐỎ HOẠT
HÓA NHIỆT VÀ BÙN ĐỎ HOẠT HÓA KẾT HỢP .............................................. 88
3.5.1.

Khảo sát ảnh hƣởng của pH ..................................................................... 88

3.5.2.

Khảo sát ảnh hƣởng của lƣợng chất hấp phụ ........................................... 91

3.5.3.

Nghiên cứu động học của quá trình hấp phụ phosphat ............................ 91

3.5.4.

Đẳng nhiệt hấp phụ .................................................................................. 93

3.5.5.

Xử lý mẫu nƣớc thải thực tế nhiềm phosphat .......................................... 95

KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................ 97
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................................... 99
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ............................................... 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 101

PHỤ LỤC ................................................................................................................ 106


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên đầy đủ

BĐT

Bùn đỏ thô

BĐ-HCl

Bùn đỏ trung hòa bằng axit HCl 10-4 M

BĐ-G

Bùn đỏ trung hòa bằng Gypsum

BĐ-NB

Bùn đỏ trung hòa bằng nƣớc biển

BĐA

Bùn đỏ xử lý bằng axit

BĐN

Bùn đỏ xử lý nhiệt

BĐN600

Bùn đỏ xử lý nhiệt ở 600oC

BĐN650

Bùn đỏ xử lý nhiệt ở 650oC

BĐN700

Bùn đỏ xử lý nhiệt ở 700oC

BĐN800

Bùn đỏ xử lý nhiệt ở 800oC

BĐN900

Bùn đỏ xử lý nhiệt ở 900oC

BĐAN

Bùn đỏ hoạt hóa kết hợp bằng axit H2SO4 2M và nung ở 700oC

BET

Brunauer-Emmett-Teller

B-MERF

Blue MERF

DTA

Phân tích nhiệt vi sai

EDX

Phổ tán sắc năng lƣợng tia X

FT-IR

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

qmax

Dung lƣợng hấp phụ cực đại

qtn

Dung lƣợng hấp phụ thực nghiệm

qe

Dung lƣợng hấp phụ tính toán

R-3BF

Red 3BF

SEM

Hiển vi điện tử quét

TGA

Phân tích nhiệt trọng lƣợng

UV-vis

Phổ tử ngoại khả kiến

XRD

Nhiễu xạ tia X

Y-3GF

Yellow 3GF

i


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Sơ đồ hai quy trình chế biến quặng bauxit của Bayer [4]. ........................4
Hình 1. 2. Lớp lót vải địa kỹ thuật trong lòng hồ bùn đỏ. ........................................11
Hình 1. 3. Ảnh hƣởng của pH đến khả năng hấp phụ As(III) trên bùn đỏ thô
(RRM); bùn đỏ xử lý nhiệt (A) và bùn đỏ xử lý axit (B) [45] ..................................27

Hình 1. 4. Động học hấp phụ song song bậc 1 của phosphat trên bùn đỏ và bùn đỏ
hoạt hóa bằng các phƣơng pháp khác nhau [56]. ......................................................31
Hình 1. 5. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp hoạt hóa đến đẳng nhiệt hấp phụ của tro
bay (A) và bùn đỏ (B). T = 30oC, pH = 5,2 [64] ......................................................33
Hình 2. 1. Sơ đồ hoạt hóa bùn đỏ bằng axit. ............................................................37
Hình 2. 2. Hệ thiết bị trong thí nghiệm hoạt hóa bùn đỏ bằng axit ..........................37
Hình 2. 3. Giàn khuấy cần trong thực nghiệm khảo sát hấp phụ .............................43
Hình 3. 1. pH của bùn đỏ khi trung hòa bằng a) HCl; b) nƣớc biển; c) gypsum .....49
Hình 3. 2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của bùn đỏ thô (A) và sau khi trung hòa: BĐ-HCl
(B); BĐ-NB (C) và BĐ-G (D) .................................................................................50
Hình 3. 3. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp khí nitơ của (A) BĐT; (B) BĐ-HCl;
(C) BĐ-NB; (D) BĐ-G..............................................................................................52
Hình 3. 4. Giản đồ XRD của bùn đỏ trƣớc (A) và sau khi xử lý axit (B) ................54
Hình 3. 5. Ảnh SEM của bùn đỏ trƣớc (BĐT) và sau khi xử lý axit (BĐA) ...........55
Hình 3. 6. Biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt của bùn đỏ trƣớc (BĐT) và sau khi hoạt
hóa axit (BĐA) ..........................................................................................................56
Hình 3. 7. Đƣờng hấp phụ - giải hấp nitơ của (A) bùn đỏ thô và (B) bùn đỏ hoạt hóa
axit .............................................................................................................................57
Hình 3. 8: Sự phân bố thể tích lỗ xốp của (A) BĐT, (b) BĐA ................................57
Hình 3. 9. Giản đồ phân tích nhiệt của bùn đỏ .........................................................58
Hình 3. 10. Giản đồ nhiễu xạ tia X của A) BĐN700 và B) BĐAN .........................59
Hình 3. 11. Ảnh SEM của BĐN700 và BĐAN ........................................................60
Hình 3. 12. Đƣờng hấp phụ - giải hấp khí nitơ của A) BĐT, B) BĐN700, C) BĐN900 và D) BĐAN ......................................................................................................61
Hình 3. 13. Sự phân bố thể tích lỗ xốp của các mẫu (a) BĐT, (b) BĐN700, (c)
BĐN900 và (d) BĐAN..............................................................................................61
ii


Hình 3. 14. Đƣờng chuẩn xác định nồng độ (A) Cr(VI), (B) phopho tổng, (C) F- và
(D) Y-3GF .................................................................................................................63

Hình 3. 15. So sánh dung lƣợng hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa bằng các phƣơng
pháp khác nhau ..........................................................................................................64
Hình 3. 16. Ảnh hƣởng của pH tới dung lƣợng hấp phụ Cr(VI) trên BĐA .............65
Hình 3. 17. Các dạng tồn tại của ion Cr(VI) trong dung dịch theo pH với nồng độ
Cr(VI) 0,1 M theo tài liệu [71] ..................................................................................66
Hình 3. 18. Dung lƣợng hấp phụ Cr(VI) của BĐA theo thời gian tiếp xúc .............67
Hình 3. 19. Động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 (A) và bậc 2 (B) của quá trình hấp
phụ Cr(VI) trên BĐA. ...............................................................................................67
Hình 3. 20. Ảnh hƣởng của nồng độ Cr(VI) ban đầu tới khả năng hấp phụ của BĐA
...................................................................................................................................68
Hình 3. 21. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Cr(VI) của BĐA: (A) Langmuir, (B)
Freundlich..................................................................................................................69
Hình 3. 22. Ảnh hƣởng của pH đến dung lƣợng hấp phụ F- của BĐA ....................70
Hình 3. 23. Ảnh hƣởng của lƣợng BĐA đến khả năng hấp phụ F- ..........................71
Hình 3. 24. Dung lƣợng hấp phụ F- trên BĐA theo thời gian tiếp xúc ....................72
Hình 3. 25. Động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 (A) và bậc 2 (B) của quá trình hấp
phụ F- trên BĐA. Nồng độ F- ban đầu (■) 50 mg/L, (●) 100 mg/L. .........................72
Hình 3. 26. Ảnh hƣởng của nồng độ F- ban đầu đến khả năng hấp phụ của BĐA ..74
Hình 3. 27. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ F- của BĐA: (A) Langmuir; (B) Freundlich
...................................................................................................................................74
Hình 3. 28. Kết quả xử lý nƣớc nhiễm florua lấy từ công ty CP phân lân nung chảy
Văn Điển ...................................................................................................................76
Hình 3. 29. Đƣờng chuẩn xác định nồng độ (A)Y-3GF; (B)R-3BF và (C)B-MERF
...................................................................................................................................77
Hình 3. 30. Ảnh hƣởng của pH tới dung lƣợng hấp phụ: (A) Y-3GF; (B) R-3BF;
(C) B-MERF trên BĐA. ............................................................................................78
Hình 3. 31. Ảnh hƣởng của lƣợng BĐA tới khả năng hấp phụ Y-3GF (A); R-3BF
(B) và B-MERF (C) ..................................................................................................79
Hình 3. 32. Hiệu suất hấp phụ (A) Y-3GF; (B) R-3BF; (C) B-MERF của BĐA theo
thời gian tiếp xúc, với C0 là 30, 70 và 100 mg/L ......................................................80

iii


Hình 3. 33. Đƣờng động học hấp phụ bậc 1 (A) và bậc 2 (B) của Y-3GF trên BĐA
...................................................................................................................................81
Hình 3. 34. Đƣờng động học hấp phụ bậc 1 (A) và bậc 2 (B) của R-3BF trên BĐA
...................................................................................................................................81
Hình 3. 35. Đƣờng động học hấp phụ bậc 1 (A) và bậc 2 (B) của B-MERF trên
BĐA ..........................................................................................................................81
Hình 3. 36. Ảnh hƣởng của nồng độ (A) Y-3GF; (B) R-3BF; (C) B-MERF đến hiệu
suất và dung lƣợng hấp phụ của BĐA. .....................................................................83
Hình 3. 37. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ các chất màu (A) Y-3GF, (B) R-3BF và (C)
B-MERF trên BĐA ...................................................................................................84
Hình 3. 38. Phổ FTIR của chất màu R-3BF (a), của bùn đỏ trƣớc (b) và sau khi hấp
phụ (c) .......................................................................................................................85
Hình 3. 39. Phổ FTIR của chất màu Y-3GF (a), của bùn đỏ trƣớc (b) và sau khi hấp
phụ (c) .......................................................................................................................86
Hình 3. 40. Phổ FTIR của chất màu B-MERF (a), của bùn đỏ trƣớc (b) và sau khi
hấp phụ (c) .................................................................................................................87
Hình 3. 41. Kết quả xử lý mẫu nƣớc thải dệt nhuộm thực tế A) R-3BF, B) Y-3GF,
C) B-MERF ...............................................................................................................88
Hình 3. 42. Dung lƣợng hấp phụ phosphat của các mẫu bùn đỏ: (a) BĐT; (b)
BĐN600; (c) BĐN650; (d) BĐN700; (e) BĐN800; (f) BĐN900. ...........................89
Hình 3. 43. Phân ly axit photphoric phụ thuộc vào pH [29] ....................................90
Hình 3. 44. Ảnh hƣởng của pH tới dung lƣợng hấp phụ phosphat của các mẫu bùn
đỏ: (a) BĐN700; (b) BĐAN. .....................................................................................90
Hình 3. 45. Ảnh hƣởng của lƣợng chất hấp phụ đến hiệu suất tách loại phosphat ..91
Hình 3. 46. Dung lƣợng hấp phụ phosphat của BĐN700 và BĐAN theo thời gian
tiếp xúc. .....................................................................................................................92
Hình 3. 47. Động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 (A) và bậc 2 (B) của quá trình hấp

phụ phosphat trên BĐN700 (■) và BĐAN (●) .........................................................92
Hình 3. 48. Ảnh hƣởng của nồng độ phosphat ban đầu tới hiệu suất và dung lƣợng
hấp phụ phosphat của (A) BĐN700; và (B) BĐAN .................................................94
Hình 3. 49. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich của: (A) BĐN700;
và (B) BĐAN ............................................................................................................94
iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Thành phần các loại khoáng chính trong quặng bauxit [2] .......................6
Bảng 1. 2. Thành phần nguyên tố và khoáng vật học của bùn đỏ [2] ........................7
Bảng 1. 3. Diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp của các mẫu bùn đỏ và bùn đỏ
hoạt hóa bằng các phƣơng pháp khác nhau [56] .......................................................30
Bảng 1. 4. Diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp của các mẫu tro bay (FA) và
bùn đỏ (RM) hoạt hóa bằng các phƣơng pháp khác nhau [64] .................................33
Bảng 3. 1. Thành phần nguyên tố của bùn đỏ trƣớc và sau khi trung hòa ...............51
Bảng 3. 2. Diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp của bùn đỏ trung hòa .............52
Bảng 3. 3. Khối lƣợng Al, Fe quy ra oxit trong bùn đỏ thô và trong dung dịch hòa
tách ............................................................................................................................53
Bảng 3. 4. Diện tích bề mặt riêng và đặc trƣng lỗ xốp của bùn đỏ trƣớc và sau khi
hoạt hóa axit ..............................................................................................................57
Bảng 3. 5. Diện tích bề mặt riêng và đặc trƣng lỗ xốp của BĐN và BĐAN ............62
Bảng 3. 6: Phƣơng trình đƣờng chuẩn xác định Cr(VI), phosphat, F- và Y-3GF ....63
Bảng 3. 7: Các tham số của phƣơng trình động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 và bậc
2 .................................................................................................................................67
Bảng 3. 8. Các tham số của mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Cr(VI) trên BĐA ............69
Bảng 3. 9. Các tham số của phƣơng trình động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 và bậc
2 .................................................................................................................................73
Bảng 3. 10. Tốc độ hấp phụ ban đầu và thời gian dung lƣợng hấp phụ đạt 50%qe,
99%qe của F- trên BĐA .............................................................................................73

Bảng 3. 11. Các tham số của mô hình đẳng nhiệt hấp phụ F- trên BĐA ..................75
Bảng 3. 12. Các tham số của phƣơng trình động học bậc hấp phụ 2 của Y-3GF, R3BF và B-MERF trên BĐA.......................................................................................82
Bảng 3. 13. Tốc độ hấp phụ ban đầu và thời gian dung lƣợng hấp phụ đạt 50%qe,
99%qe của thuốc nhuộm trên BĐA ...........................................................................82
Bảng 3. 14. Các tham số của phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Y-3GF, R-3BF và BMERF trên BĐA .......................................................................................................84
Bảng 3. 15. Nồng độ chất màu và giá trị pH của 3 loại nƣớc thải dệt nhuộm .........87
Bảng 3. 16. Các tham số của phƣơng trình động học hấp phụ phosphat bậc 2 trên
BĐN700 và BĐAN ...................................................................................................93
v


Bảng 3. 17. Tốc độ hấp phụ ban đầu và thời gian dung lƣợng hấp phụ đạt 50%qe,
99%qe của phosphat trên BĐN700 và BĐAN ..........................................................93
Bảng 3. 18. Các tham số của mô hình đẳng nhiệt hấp phụ phosphat trên BĐN700 và
BĐAN........................................................................................................................95

vi


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Trong những năm qua nền kinh tế nƣớc ta đã có những bƣớc phát triển đáng
khích lệ, cơ cấu kinh tế chuyển đổi theo hƣớng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tuy
nhiên, đồng hành với sự phát triển đó là việc nảy sinh nhiều vấn đề môi trƣờng
nghiêm trọng. Môi trƣờng ở một số thành phố lớn, khu công nghiệp tập trung và các
khu dân cƣ đang bị ô nhiễm. Tài nguyên thiên nhiên, đa dạng sinh học đang có nguy
cơ cạn kiệt, sự cố môi trƣờng có chiều hƣớng gia tăng.
Theo kết quả điều tra thăm dò địa chất ở nƣớc ta hiện nay, khoáng sản bauxit
phân bố rộng từ Bắc vào Nam với trữ lƣợng khoảng 5,5 tỷ tấn quặng nguyên khai,
tƣơng đƣơng với khoảng 2,4 tỷ tấn quặng tinh, tập trung chủ yếu ở Tây Nguyên

(chiếm khoảng 91,4%) [1]. Quặng bauxit thƣờng đƣợc khai thác, tinh luyện để sản
xuất nhôm theo phƣơng pháp Bayer. Bùn đỏ chính là bã thải rắn của quá trình này
và đƣợc coi là tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng khá nghiêm trọng nếu không đƣợc
quản lý tốt. Trung bình sản xuất một tấn nhôm sẽ tạo ra 1 ÷ 2 tấn chất thải bùn đỏ
(quy ra khối lƣợng ở dạng khô). Bùn đỏ có độ kiềm rất cao (pH = 10 – 12,5), bao
gồm một hỗn hợp các tạp chất rắn và oxit kim loại [2], đây là một trong những vấn
đề về chất thải có khối lƣợng lớn nhất của ngành luyện nhôm. Nhà máy Alumin Tân
Rai với công suất thiết kế 600.000 tấn alumin/năm, lƣợng bùn đỏ khô là 636.720
tấn/năm [3], đến nay nhà máy đã sản xuất hơn 1 triệu tấn alumin, tƣơng ứng với
việc thải ra môi trƣờng khoảng hơn 1 triệu tấn bùn đỏ. Bắt đầu từ năm 2016 nhà
máy Alumin Tân Rai nâng hết công suất tức là mỗi năm thải ra khoảng 650.000 tấn
bùn đỏ khô.
Bùn đỏ nếu thải trực tiếp ra môi trƣờng có thể gây những hậu quả sau: (i)
phải sử dụng diện tích lớn để lƣu trữ, làm mất khả năng sử dụng đất trong thời gian
dài; (ii) khối lƣợng bùn thải lớn, trong mùa mƣa có nguy cơ gây ra rửa trôi, lũ bùn
làm ô nhiễm môi trƣờng nƣớc mặt trên diện rộng; (iii) lƣợng xút dƣ thừa trong bùn
đỏ thấm vào đất gây ô nhiễm, đồng thời ngấm xuống đất gây ô nhiễm cả nguồn
nƣớc ngầm; (iv) kích thƣớc các hạt bùn đỏ rất nhỏ, có khuynh hƣớng dễ vỡ khi khô,
nên trong quá trình làm khô, bụi bùn đỏ có khả năng phát tán vào không khí do gió,
ảnh hƣởng xấu đến sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng sinh thái. Việc nghiên cứu xử
1


Luận án đầy đủ ở file: Luận án full