Nghiên cứu sử dụng diatomite phú yên kết hợp phối liệu cháy chế tạo vật liệu gốm lọc nước ứng dụng xử lý nước nhiễm phèn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.88 MB, 102 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DIATOMITE PHÚ YÊN KẾT HỢP
PHỐI LIỆU CHÁY CHẾ TẠO VẬT LIỆU GỐM LỌC NƯỚC
ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM PHÈN
Trình độ đào tạo:
Đại học
Ngành:
Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
Chuyên ngành:
Hóa dầu
Giảng viên hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Quang Thái
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Tiến
MSSV: 13030153
Lớp: DH13HD
Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 5 năm 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
VIỆN KỸ THUẬT-KINH TẾ BIỂN
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH,
CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013
của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT)
Họ và tên sinh viên: Trần Văn Tiến
MSSV
Địa chỉ
Trình độ đào tạo
Hệ đào tạo
Ngành
Chuyên ngành
1. Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng Diatomite Phú Yên kết hợp phối liệu cháy chế tạo vật
liệu gốm lọc nước ứng dụng xử lý nước nhiễm phèn.
2.
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Thái
3. Ngày giao đề tài: 06/02/2017
4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 30/06/2017
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
ThS. Nguyễn Quang Thái
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong đồ án này chưa từng được
công bố ở các nghiên cứu khác.
Nội dung của đề tài có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các
nguồn sách, tạp chí được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo.
Bà Rịa -Vũng Tàu, tháng 6 năm
2017
Sinh viên thực hiên
Trần Văn Tiến
LỜI CẢM ƠN
Tôi chân thành gửi lời cảm ơn đến gia đình anh Nguyễn Hữu Phước đã tận
tình tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong việc lấy mẫu để tôi có thể hoàn thành dề tài.
Tôi cũng chân thành gửi lời cảm ơn đến ThS. Nguyễn Quang Thái đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đề tài.
Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và đóng góp ý kiến cho tôi để giúp tôi
hoàn thiện đề tài.
Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Tiến
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH...............................................................................................vii
LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN........................................................................................4
1.1. Giới thiệu về nguồn nguyên liệu Diatomite Phú Yên................................... 4
1.1.1.
Phân bố của quặng Diatomite tại Phú Yên..........................................4
1.1.2.
Điều kiện hình thành quặng Diatomite...............................................5
1.1.3.
Sản phẩm Diatomite của công ty PYMICO........................................7
1.1.4.
Tính chất và cấu trúc của Diatomite Phú Yên...................................10
1.1.5.
Ứng dụng của Diatomite trong sản xuất gốm lọc nước.....................12
1.2. Tình hình nghiên cứu và nhu cầu thị trường Diatomite ở Việt Nam...........12
1.2.1.
Tình hình nghiên cứu........................................................................ 12
1.2.2.
Nhu cầu thị trường về Diatomite....................................................... 15
1.3. Nước nhiễm phèn....................................................................................... 15
1.3.1.
Thành phần nước nhiễm phèn và cách nhận biết...............................15
1.3.2.
Những ảnh hưởng của nước nhiễm phèn đến sức khỏe.....................16
1.4. Các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước.....................................17
1.4.1.
Phương pháp keo tụ.......................................................................... 17
1.4.2.
Phương pháp hấp phụ........................................................................ 17
1.4.3.
Phương pháp trao đổi ion.................................................................. 19
1.4.4.
Phương pháp màng lọc...................................................................... 20
1.5. Các hệ thống lọc nước gia đình.................................................................. 22
1.5.1.
Hệ thống lọc cát sỏi........................................................................... 22
i
1.5.2. H
1.6.Các yêu cầu về chất lượng nước sinh hoạt
Chương 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................
2.1.Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu .
2.1.1. H
2.1.2. D
2.2.Nguyên liệu Diatomite Phú Yên ..............
2.3.Lựa chọn phối liệu ...................................
2.3.1. P
2.3.2. P
2.3.3. P
2.4.Gia công gốm lọc .....................................
2.4.1. L
2.4.2. G
2.4.3. G
2.4.4. G
2.4.5. G
2.5.Loại bỏ tro trong gốm và bảo quản gốm ..
2.5.1. L
2.5.2. B
2.6.Thu thập mẫu nước nhiễm phèn ..............
2.6.1. Đ
2.6.2. T
2.6.3. V
ii
2.6.4.
D
2.6.5.
C
2.7.
Kiểm tra hàm lượng sắt trong nước nhiễm
2.8.
Tiến hành lọc nước nhiễm phèn ...............
2.9.
Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến gốm là
2.10. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ phối liệu đến khả năng lọc của gốm.........
2.10.1.
Ả
2.10.2.
Ả
2.10.3.
Ả
2.11. Phương pháp phân tích sản phẩm ................................................................
2.11.1.
P
2.11.1.
P
2.11.2.
P
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................
3.1.
Kết quả gia công gốm lọc ........................
3.1.1.
G
3.1.2.
G
3.1.3.
G
3.1.4.
G
3.2.
Kết quả khảo sát hàm lượng sắt trong nướ
3.2.1.
K
3.2.2.
K
3.3.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ
Diatomite
...
iii
3.4. Kết quả ảnh hưởng của tỉ lệ phối liệu tới khả năng lọc của gốm................52
3.3.1.
Tỉ lệ phối liệu trấu nghiền mịn.......................................................... 52
3.3.2.
Tỉ lệ phối liệu bã cà phê.................................................................... 53
3.3.3.
Tỉ lệ phối liệu bột mì......................................................................... 55
3.5. Kết quả chụp SEM của gốm lọc................................................................. 57
3.6. Kết quả đo BET của gốm lọc..................................................................... 60
3.7. Kết quả khảo sát hàm lượng sắt của nước sau lọc...................................... 61
3.7.1.
Kết quả xây dựng đường chuẩn của dung dịch nước sau lọc.............61
3.7.2.
Kết quả hàm lượng sắt trong mẫu nước sau lọc của các mẫu tối ưu . 62
3.8. Kết quả kiểm tra hàm lượng sắt tại trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo
lường Chất lượng 3............................................................................................. 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 66
PHỤ LỤC............................................................................................................... 68
iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Thành phần hoá học của Diatomite tại mỏ Hoà Lộc được in trên bao bì
sản phẩm................................................................................................................. 10
Bảng 1. 2. Bảng giới hạn các chỉ tiêu chất lượng QCVN 02:2009/BYT.................27
Bảng 2. 1. Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu................................................. 28
Bảng 2. 2. Các nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu............................................ 28
Bảng 2. 3. Khối lượng Diatomite cần lấy cho một lần gia công..............................34
Bảng 2. 4. Tỷ lệ trộn phối liệu trấu, áp dụng cho tổng khối lượng 200g.................34
Bảng 2. 5. Tỷ lệ phối liệu bã cà phê, áp dụng cho 200g nguyên liệu.......................35
Bảng 2. 6. Tỷ lệ phối liệu bột mì, áp dụng cho 200g nguyên liệu............................36
Bảng 2. 7. Thành phần dung dịch chuẩn................................................................. 41
Bảng 3. 1. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến màu sắc sản phẩm và độ cứng
của gốm làm từ 100% Diatomite............................................................................. 45
Bảng 3. 2. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối liệu trấu đến độ cứng của gốm.......................45
Bảng 3. 3. Ảnh hưởng của phối liệu bã cà phê đến độ cứng của gốm lọc...............47
Bảng 3. 4. Ảnh hưởng của phối liệu bột mì đến độ cứng của gốm lọc.................... 48
Bảng 3. 5. Kết quả khảo sát đường chuẩn của nước nhiễm phèn............................49
Bảng 3. 6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng lọc của gốm
lọc làm từ 100% Diatomite..................................................................................... 51
Bảng 3. 7. Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu là 10%.................................................. 52
Bảng 3. 8. Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu là 20%.................................................. 52
Bảng 3. 9. Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu là 30%.................................................. 52
Bảng 3. 10. Gốm lọc với tỉ lệ phối liệu trấu là 35%................................................ 52
Bảng 3. 11. Kết quả lọc nước của gốm được trộn 10% bã cà phê...........................54
Bảng 3. 12. Kết quả lọc nước của gốm được trộn 20% bã cà phê...........................54
Bảng 3. 13. Kết quả lọc nước của gốm được trộn 30% bã cà phê...........................54
Bảng 3. 14. Kết quả lọc nước của gốm được trộn 35% bã cà phê...........................54
Bảng 3. 15. Kết quả khảo sát gốm với tỉ lệ 10% bột mì........................................... 55
Bảng 3. 16. Kết quả khảo sát gốm với tỉ lệ 20% bột mì........................................... 56
v
Bảng 3. 17.
Kết qu
Bảng 3.
18. Kết qu
Bảng 3.
19. Kết qu
Bảng 3.
20. Kết qu
Bảng 3.
21. Hàm lư
Bảng 3. 22. Kết quả kiểm nghiệm tại trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất
lượng 3 ......................................................................................................................
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Bản đồ tỉnh Phú Yên................................................................................. 4
Hình 1. 2. Một số hình ảnh của Diatomite tự nhiên từ Mỏ Tuy An, Tuy Hòa, Phú
Yên............................................................................................................................. 5
Hình 1. 3. Quặng Diatomite tại mỏ Hòa lộc, Phú Yên............................................... 6
Hình 1. 4. Tảo ống trong quặng Diatomite................................................................ 7
Hình 1. 5. Trụ sở chính của công ty cổ phần khoáng sản Phú Yên............................8
Hình 1. 6. Sản phẩm bột Diatomite........................................................................... 9
Hình 1. 7. Giản đồ phần tích X-ray của Diatomite Phú Yên................................... 11
Hình 1. 8. Giản đồ DTA-TG của Diatomite Phú Yên............................................... 11
Hình 1. 9. Màu sắc nước nhiễm phèn...................................................................... 15
Hình 1. 10. Tác hại của nước nhiễm phèn đến làn da............................................. 16
Hình 1. 11. Hệ thống lọc cát thô sơ......................................................................... 23
Hình 1. 12. Cơ chế lọc và rửa ngược của gốm lọc từ Diatomite.............................24
Hình 1. 13. Các hình dạng của gốm lọc.................................................................. 25
Hình 2. 1. Sản phẩm bột Diatomite của công ty PYMICO......................................29
Hình 2. 2. Phối liệu trấu nghiền mịn....................................................................... 30
Hình 2. 3. Phối liệu bã cà phê................................................................................. 31
Hình 2. 4. Phối liệu bột mì...................................................................................... 32
Hình 2. 5. Sơ đồ quá trình gia công vật liệu gốm lọc.............................................. 32
Hình 2. 6. Đường cong nung vật liệu ..................................................................... 33
Hình 2. 7. Bể chứa nước của gia đình anh Phước và mẫu nước nhiễm phèn tại
phòng thí nghiệm..................................................................................................... 37
Hình 2. 8. Sơ đồ lọc và mô hình lọc nước thực tế tại phòng thí nghiệm..................38
Hình 2. 9. Thiết bị đo độ hấp phụ GENESYS™ 10.................................................. 42
Hình 2. 10. Thiết bị kính hiển vi điện tử quét Zeiss EVO LS15................................ 42
Hình 2. 11. Thiết bị Micrmeritics –ASAP 2020....................................................... 43
Hình 3. 1. Sản phẩm gốm làm từ 100% Diatomite trước nung...............................44
Hình 3. 2. Sản phẩm gốm làm từ 100 % Diatomite sau nung..................................44
vii
Hình 3. 3. Sản phẩm gốm sau nung với tỉ lệ phối liệu trấu là 40%.........................46
Hình 3. 4. Sản phẩm gốm được trộn phối liệu trấu sau nung................................. 46
Hình 3. 5. Gốm lọc được trộn bã cà phê sau nung.................................................. 47
Hình 3. 6. Gốm lọc với tỉ lệ 40% bã cà phê............................................................. 48
Hình 3. 7. Sản phẩm gốm lọc với 40% bột mì......................................................... 49
Hình 3. 8. Đường chuẩn của dung dịch nước nhiễm phèn..................................... 50
Hình 3. 9. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung dến hàm lượng sắt sau lọc......................51
Hình 3. 10. Ảnh hưởng của phối liệu trấu đến khả năng loại bỏ Fe của gốm lọc. . 53
Hình 3. 11. Ảnh hưởng của phối liệu bã cà phê đến hàm lượng sắt sau lọc............55
Hình 3. 12. Ảnh hưởng của phối liệu bột mì đến hàm lượng sắt sau lọc của gốm...57
Hình 3. 13. Cấu tảo dạng ống của gốm lọc............................................................. 57
Hình 3. 14. Hệ thống lỗ xốp trên gốm được là từ 100% Diatomite.........................58
o
Hình 3. 15. Hệ thống lỗ xốp trên gốm lọc được trộn 35 % trấu (700 C).................58
o
Hình 3. 16. Hệ thống lỗ xốp của gốm lọc được trộn 35% bã cà phê (700 C).........59
o
Hình 3. 17. Hệ thống lỗ xốp trên gốm lọc được trộn 35% bộ mì (700 C)...............59
Hình 3. 18. Đường chuẩn của nước sau lọc............................................................ 62
Hình 3. 19. Nước nhiễm phèn trước lọc và nước sau quá trình lọc.........................63
viii
LỜI MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay Diatomite là một loại vật liệu đang được
ứng dụng rất nhiều trong các ngành sản xuất vật liệu lọc và còn được ứng dụng là
chất trợ lọc trong sản xuất bia. Trong đó việc sử dụng Diatomite để sản xuất gốm
lọc nước để loại bỏ kim loại nặng đang được ứng rất thành công và loại bỏ hoàn
toàn kim loại nặng (pymico.com.vn).
Vấn đề nước bị nhiễm kim loại nặng như: sắt, Mg, Asen, … đang rất phổ biến.
Dặc biết nước bị nhiễm phèn sắt đang là mối đe dọa rất lớn. Tại các vùng nông thôn
hầu như nước sinh hoạt của các hộ dân mặc dù bị nhiễm phèn, nhưng hầu như
không được xử lý, hoặc xử lý bằng các phương pháp tại chỗ nhưng không loại bỏ
được triệt để. Việc sử dụng nước như vậy trong thời gian dài sẽ gây ảnh hưởng rất
nghiêm trọng đến sức khỏe và mạng lại các bệnh nan y như: ung thư, sơ gan, … Do
đó, đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu sử dụng Diatomite Phú Yên kết hợp phối liệu cháy
chế tạo vật liệu gốm lọc nước ứng dụng xử lý nước nhiễm phèn” được thực hiện
nhằm góp phần xây dựng cơ sở lý thuyết và quy trình chế tạo gốm lọc nước từ
Diatomite để ứng dụng xử lý nước giếng khoan bị nhiễm phèn và mang lại nguồn
nước sinh hoạt đạt QCVN 02:2009/BYT cho người dân tại các vùng nông thôn.
Tính nguy hại khi sử dụng nước bị ô nhiễm:
+ Việc sử dụng nước bị nhiễm phèn hay ô nhiễm mang lại rất nhiều
nguy hại đặc biệt cho sức khỏe. Làm ố vàng, đóng cặn và ăn mòn tất cả
các dụng cụ đựng nước và dẫn nước cũng như các đồ gia dụng
(thanhnien.vn).
+ Nước nhiễm phèn thường chứa nhiều chất mang tính kiềm, nếu dùng
để sinh hoạt và ăn uống làm khô da, phồng, tróc vảy và gây các bệnh về
đường ruột, thậm chí ung thư (thanhnien.vn).
+ Hiện tượng nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu
vực nước gần các khu công nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai
thác khoáng sản. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của
các kim loại nặng trong nước. Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện
1
tượng cá và thuỷ sinh vật chết hàng loạt. Kim loại nặng tích lũy theo
chuỗi thức ăn thâm nhập và cơ thể người. Lâu dần tạo nên các bệnh nan
y, làng ung thư.
Hiện nay tại tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Nguồn nước ngầm bị nhiễm chua phèn là
một trong những vấn đề nan giải hiện nay và gây thiếu hụt nguồn nước sinh hoạt
nghiêm trọng. Các hộ dân tại huyện Xuyên Mộc, Bình Châu đang sử dụng nguồn
nước sinh hoạt từ giếng khoan. Theo phản ánh một số hộ dân tại đây nguồn nước
giếng khoan của gia đình họ bị nhiễm phèn. Việc xử lý nguồn nước ngầm tại đây
đang là nhu cầu cấp yếu.
Tính kinh tế của gốm lọc nước từ quặng Diatomite:
+ Tận dụng nguồn nguyên liệu Diatomite Phú Yên với giá thành rẻ,
chế tạo vật liệu gốm lọc nước xử lý nước nhiễm phèn. Đáp ứng được
nhu cầu nước sinh hoạt của người dân và đảm bảo được nguồn nước
sạch.
+ Nhu cầu cao về nguồn nước sạch đẩy theo nhu cầu thì trường về
thiết bị lọc nước đang tăng nhanh. Nhưng hầu hết các thiết bị lọc này
đều có giá thành cao. Hầu hết tại các vùng thôn quê thu nhập chưa cao.
Sản phẩm gốm lọc từ Diatomite sẽ có tính cạnh tranh cao với giá thành
rẻ
đáp ứng được túi tiền của người dân.
Tình hình nghiên cứu: Hiện tại Việt Nam có nhiều nghiên cứu về Diatomite
và ứng dụng vào thực tế như:
+ Nghiên cứu chế tạo bột trợ lọc từ Diatomite ở Phú Yên của Viện
Công nghệ Hóa học tại TP. Hồ Chí Minh, năm 2002.
+ Nghiên cứu xây dựng các mô hình xử lý nước sinh hoạt cho người
dân vùng thị xã Long Xuyên (An Giang) bằng nguyên liệu Diatomite,
tại Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh An Giang, năm 2002.
+ Sản xuất thử màng lọc và bugi lọc nước dạng nung từ Diatomite An
Giang, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh An Giang, năm 2002.
+ Bùi Hải Đăng Sơn, Nguyễn Thị Ngọc Trinh, Nguyễn Đăng Ngọc,
Đinh Quang Hiếu, So sánh các đặc trưng hóa lý hai loại Diatomite Phú
Yên
2
và Diatomite Merck, Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một.
+ Phạm Cẩm Nam , Trần Thanh Tuấn , Lâm Đại Tú - Võ Đình Vũ.
Xác định các đặc tính của nguyên liệu Diatomite Phú Yên bằng FT-IR,
XRF, XRD kết hợp với phương pháp tính toán lý thuyết DFT, tạp chí
Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng - số 2(31).2009.
Mục đích nghiên cứu: Góp phần xây dựng cơ sở lý thuyết và quy trình chế
tạo gốm lọc nước từ Diatomite để ứng dụng xử lý nước giếng khoan bị nhiễm phèn.
Sử dụng Diatomite Phú Yên chế tao vật liệu gốm lọc nước. Sử dụng gốm lọc vừa
chế tạo để xử lý và loại bỏ hàm lượng sắt có trong nước nhiễm phèn.
Nhiệm vụ nghiên cứu:
+ Sử dụng Diatomite Phú Yên kết hợp với phối liệu cháy chế tạo vật
liệu gốm lọc nước nhằm xử lý nước nhiễm phèn.
+ Sử dụng gốm lọc vừa chế tạo để xử lý nước bị nhiễm phèn.
Phương pháp nghiên cứu:
+ Xác định cấu trúc vật liệu bằng phương pháp kính hiển vi điện tử
quét SEM.
+ Sử dụng phương pháp BET nhằm xác định diện tích bề bặt hấp phụ,
thể tích lỗ mao quản, đường kính lỗ xốp.
+ Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis nhằm xác định
hàm lượng sắt trong nước trước lọc và sau lọc.
+ So sánh các kết quả thu được và chọn sản phẩm cho kết quả hàm
lượng sắt sau lọc tối ưu nhất.
Các kết quả đạt được của đề tài:
+ Sản phẩm gốm lọc từ Diatomite với thành phần nguyên liệu được
phối trộn khác nhau.
+ Kết quả hàm lượng sắt trong nước nhiễm phèn.
+ Kết quả hàm lượng sắt của nước sau lọc.
Cấu trúc đề tài nghiên cứu: Gồm có 3 chương (Tổng quan, thực nghiệm, Kết
quả và thảo luận), 78 trang, 31 bảng, 43 hình.
3
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.
Giới thiệu về nguồn nguyên liệu Diatomite Phú Yên
1.1.1. Phân bố của quặng Diatomite tại Phú Yên
[16]
Phú Yên là một tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung bộ, có tọa độ địa lý: Điểm cực
Bắc: 13°41'28"; Điểm cực Nam: 12°42'36"; Điểm cực Tây: 108°40'40" và điểm cực Đông:
2
109°27'47". Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 5060 km , phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam
giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai và Đắk Lắk, phía Đông giáp biển Đông. Phú
Yên có vị trí địa lý và giao thông tương đối thuận lợi để phát triển kinh tế - xã hội.
Hình 1. 1. Bản đồ tỉnh Phú Yên.
Phú Yên có nguồn tài nguyên thiên nhiên khoáng sản rất phong phú như:
Diatomit, đá Granit, Vàng sa khoáng, Nhôm (Bôxít), Sắt, Fluorit, Titan… được
phân bố rải rác ở nhiều vùng của địa phương.
Tại Phú Yên quặng Diatomite chủ yếu tại huyện Tuy An. Đặc biệt mỏ quặng
4
Diatomite Hòa Lộc thuộc thôn Hoà Lộc, xã An Xuân huyện Tuy An, tỉnh Phú Yên
với trữ lượng dự báo hơn 63 triệu tấn, được xem là lớn nhất ở Việt Nam.
Hiện nay Công ty CP khoáng sản Phú Yên được phép khai thác mỏ Diatomit
Hòa Lộc với tổng diện tích 66 hecta. Sản lượng khai thác hàng năm khoảng 6000 –
7000 tấn/năm (theo sở tài nguyên và môi trường Phú Yên).
Hình 1. 2. Một số hình ảnh của Diatomite tự nhiên từ Mỏ Tuy An, Tuy Hòa, Phú
[2]
Yên .
Tại cao nguyên Vân Hoà, Diatomite có từ 2 đến 5 thân khoáng có giá trị công
nghiệp với độ dày từ vài mét đến hàng chục mét (thân khoáng 3 Hoà Lộc dày trung
bình 28.3 m, có chỗ tới 33.4 m). Các thân khoáng lộ ra trên bề mặt tạo thành viền
bao quanh sườn bắc, đông và tây cao nguyên trong khoảng độ cao từ 70-200m ở
sườn phía đông (An Lĩnh, Tuy Dương, An Thọ) đến 160-320 m ở sườn bắc và tây
(Hoà Lộc, Dốc Thặng). Sét Diatomite thường có màu trắng, xám trắng, đôi khi xám
phớt nâu. Cấu tạo phân lớp ngang từ vi phân lớp, phân lớp mỏng đến dày, đôi khi
xen kẹp các lớp, thấu kính từ và bentonit mỏng. Các thân khoáng chính đều nằm
trên phần cao của tập 2. Tại phần dưới của tập, các lớp Diatomite thường mỏng và
chứa nhiều tạp chất, đôi khi có dạng tufoDiatomite. Tại lỗ khoan TH4-500 có tới 19
lớp Diatomite khác nhau trong mặt cắt tập 2. Theo không gian, độ dày và chất lượng
các thân khoáng Diatomite giảm dần về phía nam.
[2]
1.1.2. Điều kiện hình thành quặng Diatomite
Diatomite được tạo thành từ các mảnh vỏ tảo diatomeae, một loại thực vật đơn
5
bào ưa sắt có cấu tạo từ oxit silic dạng opal vô định hình (Opal-A). Các giống tảo
diatomeae tạo đá chủ yếu trong vùng là các tảo trôi nổi sống trong môi trường nước
ngọt miền duyên hải, số lượng tảo bám đáy rất ít. Ngoài các mảnh vỏ tảo Diatomeae,
trong đá còn có thể có số lượng nhỏ gai xương bọt biển. Hàm lượng mảnh vỏ
diatomeae trong Diatomite chiếm từ 50% trở lên với số lượng mảnh vỏ từ 5-7 triệu
đến 100 triệu mảnh vỏ/gam đá. Nguồn vật liệu oxit silic dạng opal vô định hình cấu
tạo nên vỏ tảo có cấu trúc khung với nhiều lỗ mao quản kích thước nhỏ 0,5-3 . Các
mảnh vỏ tảo thường có dạng đốt trúc còn tồn tại dạng quần thể hoặc từng đốt đơn lẻ
kích thước từ 3-5 đến 30 m, thậm chí bị vỡ vụn, dập nát. Do tính xốp cao, khối
lượng riêng bé và diện tích bề mặt lớn nên Diatomite là chất hấp phụ tốt đối với các
chất vô cơ hữu cơ.
Hình 1. 3. Quặng Diatomite tại mỏ Hòa lộc, Phú Yên
[16]
.
Kết quả hình ảnh SEM ở hình 1.4 cho thấy, thành phần tảo chủ yếu trong
Diatomite Phú yên là dạng tảo ống.
6
Hình 1. 4. Tảo ống trong quặng Diatomite
[13]
.
[16]
1.1.3. Sản phẩm Diatomite của công ty PYMICO
Được thành lập năm 1991 với chức năng thăm dò địa chất, khai thác và chế
biến các loại khoáng sản.
Công ty cổ phần khoáng sản Phú Yên tiến hành cổ phần hoá theo Quyết định
số 1076/QĐ-TCCB ngày 22-05-2003 của Bộ Công nghiệp.
Năm 2007: Công ty Cổ phần Khoáng sản Phú Yên đã tăng vốn điều lệ lên
thành 15 tỷ đồng. Tháng 11-2009: Công ty Cổ phần Khoáng sản Phú Yên đã tăng
vốn điều lệ từ 15 tỷ đồng lên thành 40 tỷ đồng. Tháng 6-2010: Công ty Cổ phần
Khoáng sản Phú Yên đã tăng vốn điều lệ từ 40 tỷ đồng lên thành 60 tỷ đồng.
Hiện nay công ty đang hoạt động kinh doanh trên các lĩnh vực sau:
+ Điều tra thăm dò địa chất.
+ Khai thác, chế biến và kinh doanh các loại khoáng sản.
+ Sản xuất, kinh doanh vật liệu xây dựng.
+ Sản xuất thuốc thú y thuỷ sản (chất xử lý môi trường nước trong
nuôi trồng thuỷ sản).
+ Xây dựng công trình hạ tầng cơ sở mỏ.
+ Vận tải hàng hoá.
7
+ Tư vấn khảo sát địa chất công trình.
+ Xây dựng dân dụng, xây dụng công nghiệp, xây dựng giao thông,
xây dựng thuỷ lợi.
+ Lắp đặt hệ thống cấp thoát nước.
+ Kinh doanh khách sạn, ăn uống du lịch lữ hành.
Hình 1. 5. Trụ sở chính của công ty cổ phần khoáng sản Phú Yên.
PYMICO là doanh nghiệp khai thác, chế biến và kinh doanh Diatomit theo
Giấy phép khai thác Diatomit số 995/QĐ – ĐCKS do Bộ Công nghiệp cấp ngày
02/6/2000 về việc cho phép Công ty Cổ phần Khoáng sản Phú Yên khai thác quặng
Diatomit tại mỏ Diatomit Hoà Lộc thuộc thôn Hoà Lộc xã An Xuân huyện Tuy An
tỉnh Phú Yên.
Hiện nay, PYMICO đang cung cấp cho thị trường các sản phẩm được chế biến
từ quặng Diatomit như sau:
+ Diatomit bột.
+ Daimetin bột.
+ Daimetin hạt.
8
+ Diatomit bột siêu mịn.
+ Zeolite hạt.
+ Quặng Bentonite.
Đây là các sản phẩm phục vụ trong nuôi trông thuỷ sản, trợ lọc trong công
nghiệp sản xuất rượu bia, nước giải khát, …. Các sản phẩm về Diatomite là thế
mạnh của công ty.
Hình 1. 6. Sản phẩm bột Diatomite.
Sản phẩm Diatomite của công ty PYMICO với thành phần khoáng vật như
sau:
+ Vỏ tảo Diatomae: chiếm 10-60%, có dạng hình ống, hình trụ kéo
dài, tiết diện ngang hình tròn, hình vành khuyên, đường kính từ 0,01 –
0,05 mm, có tiết diện hình chữ nhật chiều dài cạnh từ 0,01 – 0,02mm.
+ Opan: Dạng hình cấu nhỏ, chiếm tỷ lệ nhỏ.
+ Sét: Chiếm từ 5 – 24%, dạng vẩy chủ yếu là hydromica và lẫn ít
khoáng vật Motmorillonit.
+ Gai xương bột biển: chiếm 1 – 15% thuộc loại spongia đơn trục
dãng
9
que, đầu nhọn, dài 0,01 – 0,25mm.
+ Gnauconit: chiếm từ 10 – 15%, có dạng vẩy nhỏ, màu lục nhạt.
+ Vụn Thạch anh: chiếm < 2%, dạng hạt vỡ vụn, sắc cạnh, kích thước
0,01 – 0,1 mm, phân tán thưa trong quặng.
Thành phần hoá học của Diatomite tại mỏ Hoà Lộc (Phú Yên) được trình bày
ở
bảng 1.1.
Bảng 1. 1. Thành phần hoá học của Diatomite tại mỏ Hoà Lộc được
[16]
in trên bao bì sản phẩm .
SiO2 Fe2O3
63% 7,0%
#
MKN: Mất khi nung, phân tích bằng phương pháp mất trọng lượng khi nung ở
o
1000 C
Sản phẩm Điatomite củ PYMICO được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:
+ Làm chất lọc, tẩy rửa trong công nghệ sản xuất bia, rượu, nước giải
khát, dầu, ...
+ Dùng trong nuôi trồng thuỷ sản.
+ Làm chất phụ gia thuỷ lực cho ximăng.
+ Làm nguyên liệu cho sản xuất vật liệu cách nhiệt, ...
[7]
1.1.4. Tính chất và cấu trúc của Diatomite Phú Yên
Diatomite Phú Yên chứa phần lớn là SiO2 ở dạng opal vô định hình
(SiO2.nH2O). Tuy nhiên vẫn có các khoáng thuộc họ kaolinite hay các tạp chất khác
trong đó. Do đó để đưa vào sản xuất chất trợ lọc trong công nghệ thực phẩm cần có
việc làm giàu các khoáng SiO2.nH2O trong nguyên liệu. Cấu trúc bề mặt cấu trúc
của Diatomite được đặc trưng bởi các nhóm silanol và siloxan với tần số dao động
-1
-1
lần lượt 3697.4 cm (hay 3622.9 cm ) và 1102 cm
-1
-1
(hoặc1050cm ). Nhiều triển
vọng sử dụng nguyên liệu này trong các lĩnh vực lọc nước, hấp thụ, nguyên liệu hay
làm phụ gia pozzolan trong sản xuất xi măng.
Dựa vào kết quả phân tích X-ray của Diatomite Phú Yên trên hình 1.7 chúng
ta nhận xét rằng thành phần chủ yếu của Diatomite là SiO2 tự do, vô định hình. Mặt
10
khác trên giản đồ có xuất hiện các peak đặc trưng của SiO2 dạng quartz ở 2 = 20.9
và peak của khoáng kaolinite ở 2 = 26.8
o
o
.
[7]
Hình 1. 7. Giản đồ phần tích X-ray của Diatomite Phú Yên .
[7]
Hình 1. 8. Giản đồ DTA-TG của Diatomite Phú Yên .
Kết quả phân tích nhiệt DTA-TG trên hình 1.8 cho thấy có hai peak thu nhiệt
o
o
o
ở 102,7 C, và 535,66 C. Tại nhiệt độ 102.7 C do mất nước hydrate hóa trên bề mặt
cấu trúc khoáng. Lượng nước hydrate hóa này tương ứng với độ ẩm của nguyên liệu
o
ban đầu là khoảng 6%. Quá trình giảm khối lượng thứ hai ở 535,66 C ứng với sự
11
mất nước chủ yếu trong cấu trúc của khoáng SiO 2.nH2O và cũng như nước cấu trúc
trong các khoáng sét, với tổng lượng nước mất khoảng 10% bằng giá trị đo mất khi
nung.
1.1.5. Ứng dụng của Diatomite trong sản xuất gốm lọc nước
Vật liệu chính để sản xuất ra gốm lọc nước với kích cỡ nano đến meso là vật
liệu Diatomite.
Diatomite được hình thành từ một loại tảo biển đã bị hóa thạch hàng triệu năm
dưới biển sâu. Khi còn sống, các loài tảo này có kích thước siêu nhỏ, các cơ quan
thu gom thức ăn trên cơ thể chúng là rất nhiều các lỗ nhỏ li li, kích thước khoảng
100 nanomet, khi nước đi qua cơ thể chúng thì các chất huyền phù làm thức ăn cho
chúng được giữ lại tại các lỗ này. Sau khi các tảo này bị hóa thạch, chúng tạo thành
các mỏ Diatomite dưới đại dương. Chúng có đặc tính là tỉ lệ các lỗ xốp rỗng trên
diện tích rất lớn, giúp chúng có khả năng lọc nước (nhỏ hơn kích thước vi khuẩn)
với tốc độ dòng chảy cao. Nhiều công ty sản xuất các sản phẩm gốm xốp lọc nước
đã quảng cáo sản phẩm của mình là các công nghệ "lọc gốm ứng dụng công nghệ
Nano" với lý do là khe lọc ở kích thước "nanomet".
Người ta sản xuất các sản phẩm gốm lọc bằng cách nghiền hóa thạch
Diatomite thành bột, sau đó định hình bột này thành các tấm lọc. Kể cả sau khi
nghiền thành một hạt bột, trên hạt bột Diatomite đó vẫn còn rất nhiều khe lọc nhỏ.
Việc định hình tấm lọc có thể được tiến hành bằng đất xét hoặc xi măng, sau đó
được nung đến nhiệt độ thích hợp.
Việc sản xuất, ép bột vật liệu Diatomite xốp tại các lực ép có thể giúp tạo ra
các khe lọc và công suất lọc khác nhau.
1.2.
Tình hình nghiên cứu và nhu cầu thị trường Diatomite ở Việt Nam
1.2.1. Tình hình nghiên cứu
Hiện nay ở Việt Nam có nhiều nghiên cứu về Diatomite và được ứng dung vào
thực tế như:
Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu đa mao quản trên nền khoáng sét
Diatomit của Viện Hóa học, Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam. Đã thành công
12
