Nghiên cứu ứng dụng xỉ thải pyrit của công ty supe phốt phát và hóa chất lâm thao làm vật liệu xử lý asen và mangan trong nước ngầm sử dụng làm nước sinh hoạt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------------------

BẢN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỈ THẢI PYRIT CỦA CÔNG TY SUPE
PHỐT PHÁT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ
ASEN VÀ MANGAN TRONG NƢỚC NGẦM SỬ DỤNG LÀM
NƢỚC SINH HOẠT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Hồng Côn
Học viên: Nguyễn Thanh Huyền

Hà Nội- 2011

1


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 4
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN..................................................................................... 9

1.1. Asen (As)................................................................................................... 9
1.1.1. Nguyên tố asen và các dạng tồn tại của asen trong tự nhiên..........9
1.1.2. Độc tính của asen và sự tích lũy trong cơ thể người......................10
1.1.3. Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên thế giới và Việt Nam............12
1.2. Các phƣơng pháp phân tích asen.........................................................17
1.2.1. Xác định asen bằng phương pháp bạc đietyl đithiocacbamat........17
1.2.2. Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS)..........17
1.2.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).......................18

1.2.4. Phương pháp thuỷ ngân bromua.................................................... 20
1.3. Mangan (Mn)..........................................................................................20
1.3.1. Dạng tồn tại của mangan trong tự nhiên....................................... 20
1.3.2. Một số tính chất cơ bản của mangan..............................................21
1.3.3. Độc tính của mangan.......................................................................25
1.3.4. Dạng phát thải của mangan vào môi trường..................................25
1.3.5. Vai trò của mangan.......................................................................... 25
1.4. Các phƣơng pháp xác định mangan....................................................27
1.4.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES..................................... 27
1.4.2. Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử AAS....................27
1.4.3. Phương pháp phân tích cực phổ xung thường...............................28
1.4.4. Phương pháp trắc quang (Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UVVIS).........................................................................................................28
1.5. Lý thuyết cơ bản về quá trình hấp phụ................................................30
1.5.1. Hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học.................................................30
1.5.2. Cân bằng hấp phụ và tải trọng hấp phụ......................................... 30
1.5.3. Phương trình động học hấp phụ.....................................................32
1.5.4. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt....................................................32
1.5.5. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình hấp phụ.........................35
1.5.6. Quá trình hấp phụ động trên cột (Continuous flow sorption)......35

1


1.6. Các phƣơng pháp vật lý xác định đặc trƣng vật liệu........................ 37
1.6.1. Nhiễu xạ Rơnghen (X- ray diffaction - XRD).................................37
1.6.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM).............................. 38
1.6.3. Phương pháp hóa lý.........................................................................39
Chƣơng 2 - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM.............41

2.1. Dụng cụ và hóa chất...............................................................................41

2.1.1. Dụng cụ............................................................................................ 41
2.1.2. Hóa chất........................................................................................... 41
2.2. Ý tƣởng của đề tài................................................................................. 42
2.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguồn nguyên liệu ban đầu....................43
2.3.1. Vật liệu M1.......................................................................................44
2.3.2. Vật liệu M2.......................................................................................44
2.4. Xác định asen bằng phƣơng pháp HgBr2............................................44
2.4.1. Nguyên tắc phân tích.......................................................................44
2.4.2. Quy trình phân tích..........................................................................44
2.4.3. Xây dựng đường chuẩn................................................................... 45
2.5. Xác định mangan bằng phƣơng pháp trắc quang..............................47
2.5.1 Nguyên tắc phân tích........................................................................47
2.5.2. Quy trình phân tích..........................................................................47
2.5.3. Xây dựng đường chuẩn................................................................... 47
2.6. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của các vật liệu đối với các ion As và
Mn trong dung dịch.................................................................................. 49
2.6.1. Khảo sát khả năng hấp phụ asen của vật liệu................................ 49
2.6.2. Khảo sát khả năng hấp phụ magan của vật liệu............................ 49
2.6.3. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ.......................................49
2.6.4. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu hấp phụ..............50
2.6.5. Khảo sát khả năng hấp phụ As, Mn bằng phương pháp hấp phụ
động trên cột...........................................................................................50
Chƣơng III - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................... 51

3.1. Thành phần cấu trúc xỉ pyrit ban đầu................................................. 51
3.2. Khảo sát đánh giá hàm lƣợng asen và mangan trong mẫu xỉ...........51

2

3.3. Khảo sát đánh giá hàm lƣợng Mn, As trong nƣớc đọng và nƣớc chảy

ra từ bãi xỉ..................................................................................................53
3.4. Quy trình hoạt hoá.................................................................................55
3.5. Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu.......................................................... 58
3.5.1. Nghiên cứu cấu trúc bề mặt vật liệu (SEM)................................... 58
3.5.2. Dạng thù hình của vật liệu.............................................................. 62
3.6. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu......................................... 63
3.6.1. Kiểm tra vật liệu còn chứa As và Mn không...................................63
3.6.2. Đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ As của các vật liệu..................63
3.6.3. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ asen của vật liệu.................63
3.6.4. Khảo sát phương trình hấp phụ đẳng nhiệt của vật liệu...............66
3.6.5. Khảo sát khả năng hấp phụ động của vật liệu............................... 68
3.7. Khảo sát khả năng hấp phụ Mn2+ của vật liệu....................................69
3.7.1. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ Mn2+ của vật liệu...............69
3.7.2. Khảo sát phương trình hấp phụ đẳng nhiệt của vật liệu...............70
3.8. Đánh giá khả năng xử lý mẫu nƣớc thực của vật liệu........................72
KẾT LUẬN............................................................................................................ 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 77

3


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng asen ở các vùng khác nhau trên thế giới
Bảng 1.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến chiều dài vùng chuyển khối và
cách làm hạn chế các hiệu ứng của chúng
Bảng 2.1. Đường chuẩn xác định asen ở vùng nồng độ thấp
Bảng 2.2: Đường chuẩn xác định asen ở vùng nồng độ cao
2+

10
33
42
43

Bảng 2.3. Số liệu pha dãy dung dịch chuẩn Mn từ dung dịch chuẩn
có nồng độ 100mg/l
Bảng 2.4. Dữ liệu xây dựng đường chuẩn của mangan

44

Bảng 3.1. Hàm lượng Mn trong mẫu xỉ pyrit

48

Bảng 3.2. Hàm lượng As trong mẫu xỉ pyrit

49

Bảng 3.3. Kết quả phân tích asen tại nguồn phát thải Bảng

50

3.4. Kết quả phân tích mangan tại bãi xỉ Bảng 3.5. Khảo

51

sát khả năng hấp phụ của vật liệu Bảng 3.6. Thời gian cân

60

bằng hấp phụ của vật liệu M1 Bảng 3.7. Thời gian cân

61

bằng hấp phụ của vật liệu M2 Bảng 3.8. Các giá trị đường

62

cong hấp phụ của vật liệu M1

63

Bảng 3.9. Sự phụ thuộc nồng độ asen theo thể tích dung dịch qua

65

cột Bảng 3.10. Thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu M1 Bảng

66

3.11. Các giá trị đường cong hấp phụ của vật liệu M1

68

Bảng 3.12. Bảng kết quả khảo sát hàm lượng As trong nước mặt xung
quanh khu vực bãi xỉ
Bảng 3.13. Sự phụ thuộc nồng độ asen theo thể tích dung dịch qua cột

69

45

70

4


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Ảnh hưởng của pH đến dạng tồn tại của Asen
Hình 1.2. Đồ thị ảnh hưởng của pH/Eh đến dạng tồn tại của asen
Hình 1.3. Bệnh ung thư da do asen gây ra
Hình 1.4. Bản đồ phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới
Hình 1.5. Ô nhiễm asen tại Việt Nam
Hình 1.6. Ô nhiễm asen tại đồng bằng châu thổ sông Hồng
Hình 1.7. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
Hình 1.8. Sự phụ thuộc của Cl/Cs vào Cl
Hình 1.9. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Hình 1.10. Sự phụ thuộc lgCs vào lgCl
Hình 1.11. Mô hình cột hấp phụ
Hình 1.12. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét
Hình 2.1. Hình ảnh bãi xỉ pyrit
Hình 2.2. Sơ đồ bộ dụng cụ phân tích asen theo phương pháp HgBr2
Hình 2.3. Đường chuẩn xác định asen từ 10-80 ppb
Hình 2.4. Đường chuẩn xác định asen từ 100-900 ppb
Hình 2.5. Đồ thị đường chuẩn phân tích Mn

2+

Hình 2.6. Thiết bị hấp phụ
Hình 3.1. Dạng thù hình của vật liệu đầu
Hình 3.2. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng mangan trong mẫu xỉ pyrit
Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng As trong mẫu xỉ pyrit
Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng As trong nước từ bãi xỉ
Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn hàm lượng As trong nước thải từ bãi xỉ
Hình 3.6. Biểu đồ khảo sát hàm lượng Mangan tại bãi xỉ
Hình 3.7. Xử lý xỉ trong axit
Hình 3.8. Kết tủa sắt hiđrixit trên bề mặt xỉ pyrit
Hình 3.9. Hình ảnh bề mặt vật liệu của vật liệu M1

5


Hình 3.10. Hình ảnh bề mặt vật liệu của vật liệu M1
Hình 3.11. Hình ảnh bề mặt vật liệu của vật liệu M1
Hình 3.12. Hình ảnh bề mặt vật liệu của vật liệu M2
Hình 3.13. Hình ảnh bề mặt vật liệu của vật liệu M2
Hình 3.14. Hình ảnh bề mặt vật liệu của vật liệu M2
Hình 3.15. Dạng thù hình của vật liệu M1
Hình 3.16. Dạng thù hình của vật liệu M2
Hình 3.17. Sự phụ thuộc của nồng độ hấp phụ vào thời gian
Hình 3.18. Đồ thị hiệu suất hấp phụ asen theo thời gian
Hinh 3.19. Đồ thị hiệu suất asen theo thời gian
Hình 3.20. Đường cong hấp phụ asen của vật liệu M1
Hình 3.21. Đường xác định tải trọng asen của vật liệu M1
Hình 3.22. Sự phụ thuộc asen đầu ra vào thể tích dung dịch qua cột
Hình 3.23. Sự phụ thuộc của nồng độ As vào thời gian
Hình 3.24. Đồ thị hiệu suất hấp phụ As theo thời gian

Hình 3.25. Đường cong hấp phụ mangan của vật liệu
2+

Hình 3.26. Đồ thị xác định tải trọng Mn của vật liệu M1
Hình 3.27. Biểu đồ khảo sát hàm lượng asen trong nước mặt xung quanh
khu vực bãi xỉ.
Hình 3.28. Sự phụ thuộc asen đầu ra vào thể tích dung dịch qua cột

6


MỞ ĐẦU
Trong những thập kỷ gần đây tình trạng ô nhiễm môi trường đã trở thành vấn
đề nóng bỏng được nhiều người, nhiều tổ chức, nhiều quốc gia quan tâm. Chính vì
thế việc bảo vệ sự trong sạch của môi trường sống trên trái đất là nhiệm vụ đặt ra
hàng đầu đối với nhân loại.
Đối với mỗi quốc gia, việc phát triển kinh tế không được tách rời việc bảo vệ
môi trường sống. Nếu chỉ tập trung khai thác, sử dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên
cho sự phát triển kinh tế và đời sống xã hội sẽ gây ra sự mất cân bằng sinh thái, cạn
kiệt tài nguyên, bệnh tật, lũ lụt, hạn hán, phá huỷ môi trường sống. Về lâu dài chi
phí để khắc phục hậu quả của ô nhiễm môi trường sẽ lớn hơn lợi ích kinh tế mà
chúng đem lại.
Sự phát triển kinh tế xã hội gắn liền với sự phát triển công nghiệp. Tuy nhiên,
với sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp cùng quá trình đô thị hoá thì
nguồn nước ngày càng bị nhiễm bẩn bởi các loại chất thải khác nhau. Nước thải từ
các nguồn sinh hoạt, dịch vụ, chế biến thực phẩm và công nghiệp có chứa nhiều
chất ô nhiễm, bao gồm các chất ô nhiễm dạng hữu cơ, vô cơ, vi sinh...khi đi vào
nguồn nước sẽ gây ô nhiễm nước.
Kiểm soát các nguồn nước thải là công việc hết sức cần thiết nhằm giảm
thiểu ô nhiễm do nước thải. Đặc biệt là các kim loại nặng như asen và mangan cần

phải được kiểm soát chặt chẽ ở ngay tại nơi phát sinh nước thải hoặc trước khi thải
vào nguồn tiếp nhận. Hàm lượng vượt quá mức cho phép của các kim loại này trong
thành phần xỉ thải pyrit của nhà máy Supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao là một
tác nhân gây ô mhiễm môi trường nghiêm trọng. Do đó việc xử lý các kim loại nặng
asen và mangan trong nước thải là rất quan trọng.
Đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu về asen và mangan và các
phương pháp xử lý chúng trong môi trường, như phương pháp kết tủa, phương pháp
thẩm thấu ngược hay phương pháp điện thẩm tách. Các phương pháp này thường là
khá tốn kém hoặc gây ra một lượng bùn thải lớn. Những năm gần đây, phương pháp

7


sử dụng vật liệu hấp phụ đang được chú ý nhiều trên thế giới. So với các phương
pháp khác thì phương pháp này có ưu điểm là nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có, không đưa
thêm vào nước thải các tác nhân độc hại. Luận văn này tập trung nghiên cứu khả
năng tách loại asen và mangan bằng vật liệu hấp phụ được sử dụng chính là xỉ thải
pyrit sau khi được hoạt hóa.

8


Chƣơng 1 – TỔNG QUAN
1.1. Asen (As)
1.1.1. Nguyên tố asen và các dạng tồn tại của asen trong tự nhiên
Asen (ký hiệu As) có số nguyên tử là 33, là nguyên tố phổ biến thứ 12 trong
-4

vỏ trái đất chiếm 1.10 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất, khối lượng nguyên tử
của nó bằng 74,92; tồn tại chủ yếu ở dạng asen 3 và 5. Asen có trong các khoáng vật

sunfua: reanga (As4S4), oripimen (As2S3). Nguyên tố asen có một vài dạng thù
hình, dạng kim loại và dạng không kim loại. Dạng không kim loại của asen được tạo
nên khi làm ngưng tụ hơi của nó, khi đó asen có màu vàng, dạng kim loại của asen
có màu trắng bạc [1].
Tùy theo từng điều kiện môi trường mà asen có thể tồn tại ở nhiều trạng thái
oxi hóa khác nhau: -3, 0, +3,+5. Trong nước tự nhiên, asen tồn tại chủ yếu ở 2 dạng
hợp chất vô cơ là asenat [As(V)], asenit [As(III)]. As(V) là dạng tồn tại chủ yếu của
asen trong nước bề mặt và As(III) là dạng chủ yếu của asen trong nước ngầm. Dạng
3-

2-

-

As(V) hay các arsenate gồm AsO4 , HAsO4 , H2AsO4 , H3AsO4; còn dạng As(III)
-

hay các arsenit gồm H3AsO3, H2AsO3 , HAsO3

2-

3-

và AsO3 . Asen còn tồn tại ở

nhiều dạng hợp chất hữu cơ như: metylasonic, đimetylasinic. Các dạng tồn tại của
asen trong nước phụ thuộc vào pH và thế oxi hoá khử E h của môi trường. Ảnh
hưởng của pH như trên hình 1.1 và hình 1.2 [23].

Hình 1.1: Ảnh hưởng của pH đến dạng tồn tại của asen

Thế ôxi hóa khử và pH là các yếu tố quyết định đến dạng tồn tại của asen
-

trong môi trường. Ở điều kiện ôxi hóa, và pH thấp (nhỏ hơn 6,9) dạng H2AsO4

9


2-

0

3-

chiếm đa số, trong khi ở pH cao HAsO 4 lại chiếm ưu thế (H3AsO4 và AsO4 chỉ
có thể tồn tại trong môi trường axit mạnh hoặc bazơ mạnh). Dưới điều kiện khử và
pH thấp (<9,2) dạng As(III) không mang điện chiếm đa số H3AsO3.

Hình 1.2: Đồ thị ảnh hưởng của pH/Eh đến dạng tồn tại của
asen 1.1.2. Độc tính của asen và sự tích lũy trong cơ thể người
Asen là chất độc mạnh có khả năng gây ung thư cao, liều LD50 đối với con
người là 1 – 4 mg/kg trọng lượng cơ thể. Tuy nhiên, tùy thuộc vào các trạng thái oxi
hóa của asen mà asen thể hiện tính độc khác nhau. Cả As(III) và As(V) đều là những
chất độc, các hợp chất asen vô cơ độc hơn so với asen hữu cơ [13]. Tính độc của
asen theo thứ tự: AsH3>asenit> asenat > monomethyl arsenoic axit (MMAA) >
dimethyl arsinic axit (DMAA). Có khoảng 60 – 70% asen vô cơ đi vào cơ thể và
được giải phóng ra ngoài bằng đường nước tiểu ở dạng DMAA và MMAA [16,18].
- Cơ chế gây độc của As(III)
-

Khi bị nhiễm độc AsO3 , As(III) sẽ tấn công vào nhóm hoạt động –SH của
enzym, khóa chặt chức năng hoạt động của enzym làm tê liệt hoạt động của enzym.
Khi bị nhiễm As(III) ở nồng độ cao, nó sẽ làm đông tụ protein có thể là do As(III)
tấn công vào các liên kết có nhóm sunfua trong protein [4].
-

3-

- Cơ chế gây độc của As(V) (AsO 4 ): có tính chất tương tự như PO 4 , nó sẽ
3-

thực hiện phản ứng thay thế PO 4

gây ức chế enzym ngăn cản tạo ra chất ATP

(Adenozin triphotohat) là chất sản sinh ra năng lượng cho cơ thể. Khi bị nhiễm

10


-

3-

AsO4 sẽ tham gia phản ứng thế PO 4 , tạo ra sản phẩm không phải là ATP, nên
không sản sinh ra năng lượng cho cơ thể [4].
Tóm lại, tác dụng độc của asen là do nó làm đông tụ protein, tác dụng với
nhóm chức hoạt động –SH của enzym làm cho enzym bị thụ động hóa, mất hẳn khả
năng hoạt động sinh hóa của enzym, phá hủy quá trình photphat tạo ATP.
Asen được xem như là chất gây ung thư đối với con người nhưng khả năng

gây ung thư phụ thuộc vào các dạng hóa học của asen như trạng thái oxi hóa. Một tỷ
lệ nhỏ asen sau khi đi vào cơ thể sẽ được tích tụ trong các phần của cơ thể và sau đó
sẽ được bài tiết ra ngoài qua tóc, móng, da, phân và mồ hôi. Sự tích lũy asen trong
cơ thể sau 5 – 10 năm sẽ gây ra bệnh về asen [22]. Các bệnh thường gặp khi bị
nhiễm độc asen là ung thư da, bàng quang và ung thư phổi và gan... Điều này
thường xảy ra ở vùng có sự phơi nhiễm asen hoặc những vùng có hàm lượng asen
cao trong nước uống [12,15].

Hình 1.3: Bệnh ung thư da do asen gây ra
Sự phơi nhiễm asen vô cơ xảy ra trong cơ thể thông qua đường hít khí bụi
công nghiệp và quá trình chuyển hóa qua đường thức ăn và nước uống. Sự phơi
nhiễm asen hữu cơ xảy ra chủ yếu thông qua chuỗi thức ăn. Nếu một ngày hít lượng
bụi asen từ 0,1 ÷ 4 µg/ngày và cơ thể hấp thụ một lượng thức ăn có hàm lượng asen
ở khoảng từ 7 ÷ 330 µg/ngày thì sau khi đi vào cơ thể có khoảng 80 ÷ 100% lượng

asen được hấp thụ qua dạ dày và lá phổi; 50 ÷ 70% asen được bài tiết qua đường
nước tiểu và một lượng nhỏ được hấp phụ qua đường tóc, móng và chân [18].

11


Ung thư da là độc tính phổ biến nhất của asen. Với những vùng có hàm
lượng asen < 300 µg/l, trung bình (300 – 600 µg/l), cao (>600 µg/l) thì tỷ lệ ung thư
da tương ứng sẽ là 2,6/1000; 10,1/1000 và 24,1/1000 [19].
Sức khỏe của con người bị ảnh hưởng do quá trình chuyển hóa asen vô cơ
trong nước ngầm đã trở nên phổ biến. Các nghiên cứu gần đây cho thấy asen vô cơ
có thể thực hiện quá trình chuyển hóa trong cơ thể bằng hai quá trình đan xen nhau:
sự khử liên tục và sự methyl hóa: sự khử asen (V) thành asen (III), tiếp theo là oxi
hóa methylation asen (V) [12,14]. Trong máu As(V) được khử thành As(III) và được
đưa tới tế bào gan rồi được methyl hóa tạo thành methylasonate (MA) và

dimethylarsinate (DMA). Các hợp chất được tạo thành sau quá trình methyl hóa là ít
độc hơn so với asen vô cơ, do vậy quá trình chuyển hóa này được xem như là cơ chế
giải độc asen [12]. Một số nghiên cứu gần đây chỉ ra As vô cơ hóa trị III đã được
methyl hóa trong thể hiện tính độc khác nhau trong các loại tế bào của cơ thể. Trong
tế bào gan, axit monomethylarsonous (MMA) độc gấp 26 lần so với As(III), trong
một số loại tế bào (tế bào gan, tế bào da, tế bào cuống phổi) monomethylarsine
(MMAO) là độc hơn so với As vô cơ hóa trị III [12].
1.1.3. Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên thế giới và Việt Nam
Hiện nay do sự bùng nổ dân số thế giới, vấn đề cung cấp nước sạch cho sinh
hoạt đang là một vấn đề lớn mà xã hội quan tâm. Trong khi nguồn nước bề mặt như
sông, suối, ao, hồ đang ngày càng bị ô nhiễm nặng bởi nước thải sinh hoạt, nước
thải từ các nhà máy công nghiệp thì việc sử dụng nguồn nước ngầm như là một giải
pháp hữu hiệu cho việc cung cấp nước sạch. Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các
tác động của con người. Chất lượng nước ngầm thường tốt hơn chất lượng nước bề
mặt. Trong nước ngầm, hầu như không có các hạt keo hay cặn lơ lửng, các chỉ tiêu
vi sinh trong nước ngầm cũng tốt hơn. Tuy nhiên, khi khai thác nguồn nước ngầm,

chúng ta phải đối mặt với một vấn đề rất đáng lo ngại, đó là việc nhiễm độc kim loại
nặng, đặc biệt là asen. Nguồn asen có trong nước ngầm chủ yếu do sự hoà tan các
hợp chất có chứa asen trong đất, đá do quá trình phong hoá, hoạt động núi lửa và
một phần do quá trình sản xuất công, nông nghiệp tạo ra.

12


1.1.3.1.Ô nhiễm asen trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị bệnh chân đen và rụng
móng chân, sừng hoá da, ung thư da… do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ
asen cao. Nhiều nước đã phát hiện hàm lượng asen rất cao trong nguồn nước sinh
hoạt như Canada, Alaska, Chile, Arhentina, Trung Quốc, India, Thái Lan,

Bangladesh ... Sự có mặt của asen ở các vùng khác nhau trên thế giới được tổng hợp
trong bảng 1.1 và hình 1.4 [20].
Bảng 1.1 Hàm lượng asen ở các vùng khác nhau trên thế giới

Hình 1.4: Bản đồ phân bố khu vực ô nhiễm asen trên thế giới [20]

13


Ở Trung Quốc, trường hợp bệnh nhân nhiễm độc asen đầu tiên được phát

hiện từ năm 1953. Số liệu thống kê cho thấy 88% nhiễm qua thực phẩm, 5% từ
không khí và 7% từ nước uống. Đến năm 1993 mới có 1546 nạn nhân của căn bệnh
asenicosis (bệnh nhiễm độc asen) nhưng cho đến thời điểm này đã phát hiện 13500
bệnh nhân trong số 558000 người được kiểm tra ở 462 làng thuộc 47 vùng bị liệt
vào khu vực nhiễm asen cao. Trên cả nước Trung Quốc có tới 13 - 14 triệu người
sống trong những vùng có nguồn gốc bị ô nhiễm asen cao, tập trung nhiều nhất ở
tỉnh An Huy, Sơn Tây, Nội Mông, Ninh Hạ, Tân Cương. Tại Sơn Tây đã phát hiện
105 làng bị ô nhiễm asen. Hàm lượng asen tối đa thu được trong nước uống là 4,43
mg/l gấp tới 443 lần giá trị asen cho phép của tổ chức y tế thế giới WHO (10μg/l).
Khu vực có vấn đề lớn nhất là vùng đồng bằng châu thổ sông Ganges nằm
giữa Tây Bengal của Ấn Độ và Bangladesh (Chowdhury và cộng sự, 1999). Ở Tây
Bengal, trên 40 triệu người có nguy cơ nhiễm độc asen do sống trong các khu vực
có nồng độ asen cao. Tới nay đã có 0,2 triệu người bị nhiễm và nồng độ asen tối đa
trong nước cao gấp 370 lần nồng độ cho phép của WHO. Tại Bangladesh, trường
hợp đầu tiên nhiễm asen mới được phát hiện vào năm 1993, nhưng cho đến nay có
tới 3000 người chết vì nhiễm độc asen mỗi năm và 77 triệu người có nguy cơ nhiễm
asen. Tổ chức Y tế Thế giới đã phải coi đây là "vụ nhiễm độc tập thể lớn nhất trong
lịch sử".
Con số bệnh nhân nhiễm độc asen ở Archentina cũng có tới 20000 người.

Ngay cả các nước phát triển mạnh như Mỹ, Nhật Bản cũng đang phải đối phó với
thực trạng ô nhiễm asen. Ở Mỹ, theo những nghiên cứu mới nhất cho thấy trên 3
triệu người dân Mỹ có nguy cơ nhiễm độc asen, mức độ nhiễm asen trong nước
uống dao động từ 0,045 – 0,092 mg/l. Còn ở Nhật Bản, những nạn nhân đầu tiên có
triệu chứng nhiễm asen đã được phát hiện từ năm 1971, cho đến năm 1995 đã có
217 nạn nhân chết vì asen.

14


1.1.3.2. Ô nhiễm asen tại Việt Nam

Hình 1.5: Ô nhiễm asen tại Việt Nam
Do cấu tạo tự nhiên của địa chất, nhiều vùng của nước ta nước ngầm bị
nhiễm asen (thạch tín). Theo thống kê chưa đầy đủ, hiện có khoảng hơn 1 triệu
giếng khoan, nhiều giếng trong số này có nồng độ asen cao hơn từ 20-50 lần theo
tiêu chuẩn của Bộ Ytế 0,01mg/l, gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ, tính mạng của
cộng đồng. Vùng nước bị nhiễm asen của nước ta khá rộng nên việc cảnh báo nhiễm
độc từ nước giếng khoan cho khoảng 10 triệu dân là rất cần thiết. Những nghiên cứu
gần đây cho thấy vùng châu thổ sông Hồng có nhiều giếng khoan có hàm lượng
asen cao vượt quá tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và vượt quá tiêu
chuẩn Bộ Y tế Việt Nam (0,01mg/l). Những vùng bị ô nhiễm nghiêm trọng nhất là
phía Nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình
và Hải Dương.

15


Hình 1.6: Ô nhiễm asen tại đồng bằng châu thổ sông Hồng
Ở đồng bằng sông Cửu Long cũng phát hiện ra nhiều giếng khoan có hàm

lượng asen cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang. Sự ô nhiễm asen ở miền Bắc hiện
phổ biến và cao hơn ở miền Nam. Qua điều tra cho thấy 1/4 số hộ gia đình sử dụng
trực tiếp nước ngầm không xử lý ở ngoại thành Hà Nội đã bị ô nhiễm asen, tập
trung nhiều ở phía Nam thành phố (20,6%), huyện Thanh Trì (41%) và Gia Lâm
(18.5%). Điều nguy hiểm là asen không gây mùi khó chịu khi có mặt trong nước
ngay cả khi ở hàm lượng gây chết người nên nếu không phân tích mẫu mà chỉ bằng
cảm quan thì không thể phát hiện được sự tồn tại của asen. Bởi vậy các nhà khoa
học còn gọi asen là “sát thủ vô hình’’. Hiện nay có khoảng 13,5% dân số Việt Nam
(10-15 triệu người đang sử dụng nước ăn từ giếng khoan nên rất dễ bị nhiễm asen).
Từ năm 1999, tổ chức UNICEF, một số cơ quan chính phủ Việt nam, các viện
nghiên cứu đã bắt đầu tập trung nghiên cứu một cách nghiêm túc về asen và tìm
hướng giảm nhẹ. Bộ tài nguyên và Môi trường yêu cầu đến cuối năm 2006 phải lập
được bản đồ ô nhiễm asen trong phạm vi cả nước.

16


1.2. Các phƣơng pháp phân tích asen
1.2.1. Xác định asen bằng phương pháp bạc đietyl đithiocacbamat
Dùng H mới sinh để khử asen vô cơ thành asin và dẫn khí asin vào ống hấp
thụ chứa bạc đietylđithiocacbamat (AgDDC) trong piridin hoặc cloroform. Khi đó
asin bị hấp thụ tạo phức màu đỏ tím và tiến hành đo độ hấp thụ quang ở bước sóng
 = 535 nm.

AsH3 + 6AgDDC = AsAg33AgDDC + 3H-DDC
AsAg33AgDDC + 3NP3 + 3 HDDC = 6Ag + As(DDC)3 + 3(NH3H)DDC
Trong đó NR3 là bazơ hữu cơ bậc 3 cần thiết cho sản phẩm cuối cùng hình
thành các hạt keo bạc quyết định màu tím đỏ.
Tạp chất AgNO3 ngăn cản phép xác định do tăng cường độ màu, được loại

bỏ bằng cách hoà tan AgDDC trong piridin sau đó pha loãng bằng nước, lọc tách
DDC, rửa bằng nước trên giấy lọc.
Trong quá trình khử, hợp chất asen thành asin đồng thời cũng tạo ra các hợp
chất dễ bay hơi: SbH3, PH3, GeH3, H2S. Những chất này sau đó cũng tác dụng với
AgDDC cho màu tương tự như asen. Do đó, để hạn chế ta phải cho bay hơi đi qua
ống làm sạch chứa bông thuỷ tinh chứa Pb(CH3COO)2. Để loại trừ ảnh hưởng của
một số nguyên tố và tăng hiệu quả của quá trình khử thì người ta khử trước dung
dịch bằng cách đưa SnCl2 và KI vào (KI, SnCl2 sẽ loại trừ ảnh hưởng của Pb, muối
Ni và làm tăng quá trình khử asen thành asin).
1.2.2. Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS)
Kỹ thuật phân tích ICP-MS là một trong những kỹ thuật hiện đại và có nhiều
ứng dụng trong thực tiễn, phương pháp này có khả năng phân tích đồng thời nhiều
nguyên tố trong cùng một mẫu. Ngày nay phương pháp này phát triển nhanh và
được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: nông nghiệp, công nghiệp, y
học, dược phẩm, hóa chất, luyện kim…
Phổ phát xạ ICP là phổ của các nguyên tố và ion được kích thích bởi nguồn
năng lượng ICP (Inductively Coupled Plasma) với nhiệt độ plasma đạt từ 6.000 –

17


o

10.000 C. Phổ này có hai loại với hai bản chất khác nhau: bản chất ánh sáng (ICPAES) và bản chất hạt (ICP-MS).
Phổ phát xạ ICP có bản chất sóng: phổ của các bức xạ điện tử do nguyên tử
hay ion khi bị kích thích lên mức năng lượng cao mà bức xạ ra và nó là phổ vạch.
Với loại phổ này thì ta có phép đo ICP – AES, ICP – OES.
Phổ phát xạ ICP có bản chất hạt: phổ của khối lượng của các ion nguyên tử
của các nguyên tố, thường là ion điện tích +1, do phổ này được kích thích bằng
nguồn ICP nên gọi là phổ khối của nguyên tử (ICP-MS), với loại phổ này ta có phép

đo ICP – MS.
Nguyên tắc của phép đo ICP – MS: mẫu phân tích được đưa về dạng dung
dịch đồng nhất (hệ đồng thể), sau đó dung dịch được đưa vào hệ thống tạo sol khí
để tạo thể sol khí bằng hệ thống bơm mẫu tự động, sol khí tạo thành cùng với dòng
khí Ar được dẫn tới tâm ngọn lửa plasma ICP. Tại đây, trong nguồn ICP – Plasma sẽ
có sự hóa hơi mẫu, nguyên tử hóa các phân tử khí mẫu thành các nguyên tử tự do và
ion hóa nguyên tử tự do thành các ion điện tích 1 (+Z). Đám hơi này sẽ được lọc và
phân ly chúng thành phổ nhờ hệ thống phân giải phổ theo số khố (m/Z) của ion chất
rồi phát hiện bằng detecto tích điện. Tín hiệu thu được, được thể hiện dưới dạng pic
phổ hoặc số hạt đếm được và được lưu giữ trong máy tính.
Kỹ thuật phân tích ICP – MS có độ nhạy cao, độ chọn lọc cao và độ lặp tốt.
Giời hạn phát hiện thấp cỡ ppt rất thích hợp để xác định hàm lượng các kim loại ở
dạng vết. Kỹ thuật phân tích phổ ICP- MS cho phép đo đồng thời nhiều nguyên tố
cùng một lúc điều này có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất, phân tích các mẫu y học
(máu, huyết thanh, tế bào) vì phương pháp này nhanh chóng cho kết quả đồng thời
lại tốn ít mẫu. Tuy nhiên thiết bị ICP-MS có giá thành cao mà không phải phòng thí
nghiệm nào cũng có thể mua được và đòi hỏi đội ngũ cán bộ phải có trình độ kỹ
thuật cao để vận hành và sử dụng máy. [6]
1.2.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử được sử dụng nhiều trong
phân tích lượng các kim loại ở dạng vết trong các loại mẫu khác nhau của các chất

18


vô cơ và hữu cơ. Trong những năm gần đây, phương pháp AAS được sử dụng để
xác định các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước và mẫu y học, sinh học,
các sản phẩm nông lâm… ở nhiều nước trên thế giới phương pháp phân tích phổ
hấp thụ nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều
kim loại.

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ
nguyên tử của một nguyên tố. Nếu ta chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có năng
lượng thích hợp và có độ dài song trùng với vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên
tố phân tích thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó, sinh ra một loại phổ - gọi là phổ
hấp thụ nguyên tử [9].
*

Ao + n(hυ) → A

Khi chùm sáng đơn sắc có cường độ I o, được chiếu vào môi trường hấp thụ
có bề dày L cm và chứa No nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích, theo LamberBeer thì cường độ vạch phổ sẽ là:
Dλ = log(I/Io) = 2,303 Kυ.L.N
Dλ : là cường độ hấp thụ của một vạch phổ
I:

là cường độ chùm sáng khi đi qua môi trường hấp thụ

L:

bề dày của môi trường hấp thụ

N là số nguyên tử tự do của nguyên tố ở trạng thái hơi trong môi
trường hấp thụ và có quan hệ với nồng độ C
N = KiCib
Ki: hằng số thực nghiệm
b: hằng số bản chất
D = a.Cib
Nguyên tắc của phép đo: mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hoặc dung
dịch) được đưa về dạng đồng nhất và được chuyển thành trạng thái hơi của các
nguyên tử tự do quá trình này được gọi là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.

Nhờ đó chúng ta có được đám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tố trong
mẫu phân tích. Các đám hơi này sẽ hấp thụ chùm tia bức xạ chiếu qua nó và sinh ra

19


phổ hấp thụ nguyên tử. Nhờ hệ thống máy quang phổ người ta thu được toàn bộ
chùm sáng phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để
đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ
nguyên tử.
1.2.4. Phương pháp thuỷ ngân bromua
Chuyển hoàn toàn As(V) thành As(III) trong môi trường axit, dùng H mới
sinh để khử asen vô cơ thành asin và dẫn khí asin qua cột ống tác dụng với muối
HgBr2 tẩm trên giấy lọc tạo thành hợp chất có màu biến đổi từ vàng đến nâu. So
sánh chiều cao cột màu trên giấy ta có thể biết nồng độ asen trong mẫu phân tích.
Trong quá trình khử, hợp chất asen thành asin đồng thời cũng tạo ra các hợp chất dễ
bay hơi: SbH3, PH3, GeH3, H2S. Do đó, để hạn chế ta phải cho hơi đi qua ống làm
sạch có chứa giấy tẩm Pb(CH3COO)2.
Cơ chế:

3-

AsO4

+ 2I

-

+

3-

+ 2H → AsO3

Zn + 2HCl

+ I2 + H2O

→ ZnCl2 + 2H

As(III) + 2H → AsH3↑ + H2
AsH3 + 3HgBr2 → As(HgBr)3 + 3HBr
1.3. Mangan (Mn)
1.3.1. Dạng tồn tại của mangan trong tự nhiên
Mangan là nguyên tố tương đối phổ biến trong tự nhiên, nó đứng thứ 3 trong
các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti. Trữ lượng của Mn trong vỏ Trái Đất là
0.032%. Mangan không tồn tại ở trạng thái tự do mà chỉ tồn tại trong các quặng và
các khoáng vật. Khoáng vật chính của mangan là hausmanit (Mn 3O4) chứa khoảng
72% Mn, priolusit (MnO2) chứa khoảng 63% Mn, braunit (Mn2O3) và manganit
(MnOOH). Mangan cũng được tìm thấy trong các mô động vật và thực vật.
Thành phần của mangan trong một số khoáng:
- Prihomelan: mMnOMnO2.nH2O có thành phần hoá học không cố định, tỷ

lệ MnO và MnO2 thay đổi tuỳ theo quá trình oxi hoá, tỷ lệ MnO2 là 60÷80%, MnO
là 8÷25%, H2O là 4÷60%.
- Manganit: MnO2.MnO(OH)2 có thành phần: MnO 40%, MnO2 49%, H2O 10,2%.

20

Mangan được điều chế bằng cách dùng nhôm khử oxit của nó trong lò điện[11]
1.3.2. Một số tính chất cơ bản của mangan
Tính chất vật lý
Mangan là một kim loại cứng, giòn, màu trắng hơi xám, vì nó cứng nên được
dùng để điều chế thép mangan. Thép mangan cứng hơn thép thường và chịu được
va chạm, không mòn, không vỡ.
- Mangan có tỉ trọng
- Nhiệt độ nóng chảy
- Nhiệt độ sôi
- Nhiệt thăng hoa
- Độ dẫn điện ( Hg = 1) : 5

- Bán kính nguyên tử

:

1,3A

0

Mangan có trọng lượng nhỏ trong sinh vật và là nguyên tố quan trọng đối với
sự sống. Ion Mn

2+

là chất hoạt hoá một số enzim xúc tiến một số quá trình tạo thành

clorophin (diệp lục), tạo máu và sản xuất một số kháng thể nâng cao sức đề kháng
của cơ thể.
Tính chất hoá học

Trong không khí ở nhiệt độ thường magan phản ứng với oxi tạo thành một
lớp màng mỏng oxit phủ bề mặt kim loại. Khi đốt nóng, mangan cháy dễ dàng trong
không khí và tạo thành Mn2O3 theo phương trình:
2Mn + 3O2 → 2Mn2O3 + Q
Tính chất hoá học đặc trưng của mangan là tính khử, trong dãy điện hoá
mangan đứng trước hiđro nó dễ hoà tan trong axit loãng cho khí hyđro thoát ra và
tạo thành Mn

2+

Mn + H2SO4(loãng) → MnSO4 + H2
Mn + 2HCl(loãng) → MnCl2 + H2
Mangan là kim loại hoạt động mạnh hơn cả sắt, nó có ái lực với oxi hơn cả
sắt, điều này ứng dụng quan trọng trong việc luyện thép. Trong nấu thép ở giai đoạn

21


cuối người ta thêm Mangan vào để làm chất khử oxi và lưu huỳnh, vì O 2 và S làm
giảm chất lượng của thép.
Mangan khử oxi của oxit sắt lẫn trong thép, biến MnO2 đi vào xỉ dưới dạng
silicat (MnSiO3). Đồng thời mangan khử lưu huỳnh của sunphua sắt (FeS) lẫn trong
thép biến thành MnS đi vào xỉ.
0

Bột mangan đun nóng gần 100 C khử được nước
Mn + 2H2O → Mn(OH)2 + H2
Trong dung dịch mangan có các trạng thái oxi hoá +2, +4, +5, +6, +7; nhưng
bền nhất là +2, +4, +7.
Mangan tạo thành 5 oxit đơn giản.

- MnO, Mn2O3, MnO2, Mn2O7 và một oxít hỗn tạp Mn3O4 hay
(MnO.Mn2O3)
- MnO, Mn2O3: có tính bazơ
- MnO: có tính lưỡng tính
- MnO3, Mn2O7: là các oxít axít

Trong thực tế các hợp chất quan trọng nhất của mangan là MnO, MnO2, KMnO4.
 Các hợp chất của mangan
- Các muối Mn(II): là những hợp chất bền, màu hồng nhạt ở thể rắn, khi tan

trong nước tạo thành dung dịch không màu, bền trong môi trường axit. Những muối
này thu được khi hoà tan oxit của Mn(II) trong các axit. Khi cho muối Mn(II) tác
dụng với kiềm thu được Mn(OH) 2 kết tủa màu trắng, kết tủa này dễ tan trong axit
nhưng không tan trong kiềm dư, không bền, ngoài không khí bị oxi hoá thành
Mn(OH)4 màu nâu:
MnCl2 + 2NaOH → 2NaCl + Mn(OH)2↓
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O → 2Mn(OH)4↓
Mn(OH)2 là hợp chất lưỡng tính yếu chỉ tan trong kiềm mạnh khi đun
-

nóng Mn(OH)2 + 4OH → [Mn(OH)6]

-4

Khi tạo thành phức, Mn(II) có số phối chí đặc trưng là 6, nguyên tử mangan
3 2

ở trạng thái sp d tạo thành phức bát diện. Mn(OH)2 còn tác dụng với SO3, H2SO4

22

Mn(OH)2 + SO3 → MnSO4 + H2O
Mn(OH)2 + H2SO4 → MnSO4 + 2H2O
Phản ứng đặc trưng của ion Mn
MnO2 Mn
Mn

2+

2+

2+

trong môi trường nước là tạo thành

+ 2H2O - 2e → MnO2 + 4H

+

bị oxi hoá bởi các chất oxi hoá mạnh như PbO2, NaBiO3, (NH4)2S2O8

và KIO4 tạo thành pemanganat trong môi trường axit H2SO4, HNO3.
- Các hợp chất Mn(IV): gồm các muối như MnCl 4, Mn(SO4)2 và các

manganit như Na2MnO3,… không bền.
MnO2 có thể oxi hoá các hợp chất của mangan hoá trị thấp hoặc khử các hợp
chất của mangan có hoá trị cao.
MnO2 là oxit lưỡng tính, nhưng tính chất axit và bazơ đều rất yếu, nó có tính
oxi hoá rất mạnh trong môi trường axít. Do đó có ứng dụng để làm diêm, điều chế

clo, oxi hoá nhiều chất hữu cơ, chế pin khô, tẩy trắng thuỷ tinh…Chúng là nguyên
liệu chính để điều chế mangan và các hợp chất khác của mangan
2FeSO4 + MnO2 + 2H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 +
2H2O MnO2 là một oxit lưỡng tính yếu:
MnO2 + 4HCl → MnCl4 + 2H2O
MnCl4 không thể tồn tại dạng rắn trừ khi nồng độ HCl cao và dung dịch
được giữ lạnh
MnCl4 → MnCl2 + Cl2
MnO2 cũng phản ứng với hydropeoxit:
MnO2 + H2O2 → MnO + O2 + H2O
- Hợp chất Mn(VI): có màu xanh lá cây chỉ bền trong môi trường kiềm mạnh,

trong dung dịch kiềm yếu Mn

6+

dễ dàng bị thuỷ phân. Hợp chất này được điều chế

bằng cách nung chảy MnO2 với một bazơ đồng thời thổi không khí để oxi hoá.
2 MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O
Cũng có thể điều chế bằng cách nung chảy MnO2 và K3CO3 và diêm tiêu
(KNO3) sẽ được hỗn hợp màu xanh lá cây trong nước.
MnO2 + K2CO3 + KNO3 → K2MnO4 + KNO2 + CO2

23


Dung dịch manganat không bền, dần dần chuyển từ màu xanh lá cây thành
màu xanh da trời và cuối cùng thành màu tím của pemanganat đồng thời tạo MnO 2
theo phương trình:

3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
Quá trình biến đổi từ manganat thành pemanganat là một quá trình thuận
nghịch. Thêm axit thì màu tím xuất hiện, thêm bazơ thì duy trì lâu màu xanh lá cây.
Các manganat đều có tính oxi hoá, mạnh nhất là trong môi trường axit.
- Các hợp chất của Mn(VII): điển hình là pemanganat có màu tím đen và

bền, được điều chế bằng cách dùng chất oxi hoá mạnh như clo để oxi hoá dung dịch
manganat hoặc điện phân dung dịch manganat trong môi trường kiềm mạnh
2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl
0

Ở nhiệt độ lớn hơn 250 C KMnO4 bị phân huỷ theo phương
trình 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
7+

Cũng như tất cả các hợp chất Mn , KMnO4 có tính oxi hoá mạnh, nó oxi
hoá nhiều chất hữu cơ, vô cơ chuyển hoá muối Fe
cho nước uống và các vết thương.
Khi bị khử Mn

7+

2+

2-

3+

thành Fe , làm chất sát trùng

sẽ tạo thành MnO2, MnO4 hoặc Mn

2+

tuỳ thuộc vào môi

trường phản ứng.
Axit tương ứng của các pemanganat là axit pemaganic HMnO 4 không điều
chế được ở trạng thái khan, nhưng điều chế được ở dạng dung dịch loãng của nó
(nồng độ dưới 20%)
Ba(MnO4)2 + H2SO4 → 2HMnO4 + BaSO4
HMnO4 là một axit mạnh như axit pecloric HClO4 người ta điều chế được
anhyđric-pemanganic bằng cách cho H2SO4 đặc tác dụng với tinh thể KMnO 4 nhiệt
0

độ ≈ 20 C. Mn2O7 là chất oxi hoá mạnh, lỏng như dầu, có màu vàng nâu không bền
khi đốt nóng và bị phân huỷ theo phản ứng:
Mn2O7 → 2MnO2 + O3
Như vậy ở các hoá trị +2, +3 mangan thể hiện rất rõ tính chất là một kim loại
còn ở các hoá trị cao hơn +6, +7 nó thể hiện tính chất phi kim, đặc biệt là ở hoá trị +7.

24