Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải mạ điện sau thu hồi đồng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.7 MB, 84 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------
CAO THẾ QUÂN
NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI MẠ ĐIỆN SAU THU HỒI
ĐỒNG ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG KHÔNG NUNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------
CAO THẾ QUÂN
NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI MẠ ĐIỆN SAU THU HỒI ĐỒNG
ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG KHƠNG NUNG
Chun ngành: Kỹ thuật mơi trường
Mã số: 8520320.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Phạm Thị Thúy
PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải
Hà Nội – 2020
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn Thạc sĩ này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giảng
viên hướng dẫn là TS. Phạm Thị Thúy cùng thầy PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải đang
công tác tại Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc
gia Hà Nội đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tơi trong thời gian qua.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy cô Khoa Môi Trường, Trường Đại
học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội cùng các thầy, cô giáo đã dạy
dỗ và truyền đạt giảng dạy trong q trình học tập của tơi tại trường.
Tơi xin cảm ơn tới nphóm thực hiện đề tài KC08.18/16-20 “Nghiên cứu xây
dựng mơ hình cơng nghệ khả thi quy mô pilot để xử lý bùn thải công nghiệp giàu
kim loại nặng theo hướng tận thu tài nguyên, tiết kiệm năng lượng” đã hỗ trợ trong
quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới tập thể cán bộ Viện nghiên cứu và ứng
dụng vật liệu xây dựng nhiệt đới, Trường Đại học Xây dựng và công nhân
viên công xưởng sản xuất gạch bê tông Huy Huấn, Đông Anh, Hà Nội đã tạo
điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi hồn thành luận văn.
Do cịn nhiều hạn chế về kinh nghiệm, thời gian cũng như các điều kiện
nghiên cứu nên chắc chắn luận văn sẽ có những thiếu sót nhất đinh. Tơi mong
nhận được những lời góp ý từ q thầy cơ, các nhà khoa học để hoàn thiện
luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 20 tháng 10 năm 2020
Học viên thực hiện
Cao Thế Quân
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải mạ điện sau thu hồi
đồng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung” là cơng trình nghiên cứu của cá
nhân tơi trong thời gian qua. Số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực được
thực hiện trong thời gian học tập tại trường và dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.
Phạm Thị Thúy và PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải, Khoa Môi trường – Trường Đại
học Khoa học tự nhiên. Ngoài ra, trong trong luận văn có sử dụng một số nguồn tài
liệu tham khảo đã được trích dẫn nguồn và chú thích rõ ràng. Tơi xin chịu hồn tồn
trách nhiệm về luận văn của mình.
Hà nội, ngày 20 tháng 10 năm 2020
Học viên thực hiện
Cao Thế Quân
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................................... vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................................. viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... ix
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 1
1.1. Bùn thải mạ đồng ..................................................................................................... 1
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh bùn thải mạ đồng................................................................. 1
1.1.2. Hiện trạng phát sinh bùn thải mạ điện ở Việt Nam............................................... 3
1.1.2. Tính chất của bùn thải mạ điện ............................................................................. 10
1.1.3. Tác động của bùn thải mạ đồng tới môi trường .................................................... 10
1.1.4. Tác động của bùn thải mạ đồng tới con người ...................................................... 11
1.2. Các công nghệ xử lý bùn thải mạ điện ..................................................................... 12
1.2.1. Phương pháp thủy luyện thu hồi kim loại từ bùn thải ngành công nghiệp mạ điện 12
1.2.2. Phương pháp chôn lấp ........................................................................................... 15
1.2.3. Phương pháp ổn định hóa rắn. .............................................................................. 16
1.3. Gạch bê tơng không nung. ....................................................................................... 16
CHƢƠNG 2 – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................ 21
2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................... 21
2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................... 22
2.2.1. Tổng quan kế thừa tài liệu ..................................................................................... 22
2.2.2. Lấy mẫu phân tích bùn thải sau thu hồi đồng ....................................................... 22
2.2.3. Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn ..................................................................................... 23
2.2.4. Thử nghiệm sản xuất gạch bê tông quy mơ phịng thí nghiệm ............................. 24
2.2.5. Nghiên cứu cấp phối mới làm gạch bê tông từ mẫu bùn MB03 ........................... 27
iii
2.2.6. Thử nghiệm sản xuất gạch bê tông từ mẫu bùn MB03 với cấp phối mới trong điều
kiện thực tế. ..................................................................................................................... 28
2.2.7. Phương pháp đánh giá tính chất cơ lý. .................................................................. 32
2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 36
CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 37
3.1. Tinh chất của bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng ...................................... 37
3.1.1 Tính chất vật lý của bùn thải sau thu hồi đồng ...................................................... 37
3.1.2. Tính chất hóa học của bùn thải sau thu hồi đồng .................................................. 38
3.2. Đánh giá tính chất của gạch bê tơng trong thử nghiệm 2.2.4. ................................. 41
3.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn của từng mẫu bùn đến hình thái của gạch không
nung ................................................................................................................................. 41
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến tính chất cơ lý của gạch bê tơng.................... 43
3.3. Mức độ an tồn mơi trường của gạch bê tơng làm từ mẫu bùn MB01 và MB02 .... 51
3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến mức độ hòa tan KLN từ gạch vào trong nước .51
3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến mức độ hòa tan KLN từ gạch vào trong dung
môi chiết rút theo EPA 1311 ........................................................................................... 54
3.4. Đánh giá tính chất của gạch bê tông làm từ mẫu bùn MB03 và cấp phối mới. ....... 57
3.4.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bùn MB03 đến kích thước và khối lượng thể tích
của gạch bê tông. ............................................................................................................. 57
3.4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bùn MB03 đến độ bền nén của gạch bê tông........ 58
3.4.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bùn MB03 đến độ hút nước của gạch bê tông ...... 59
KẾT LUẬN .................................................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 64
PHỤ LỤC ....................................................................................................................................... 67
iv
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.2. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Bắc
Ninh ...................................................................................................................................................... 4
Hình 1.3. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh
Phúc ..................................................................................................................................................... 5
Hình 1.4. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái
Nguyên ................................................................................................................................................. 6
Hình 1.5. Lượng bùn thải chứa kim loại nặng phát sinh của một số cơ sở cơng nghiệp ở Đà Nẵng .. 7
Hình 1.6. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Bình
Dương .................................................................................................................................................. 8
Hình 1.7. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Đồng
Nai ........................................................................................................................................................ 9
Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ thu hồi kim loại từ bùn thải ngành mạ điện. .......................................... 14
Hình 1.9. Bãi chơn lấp xử lý chất thải rắn tỉnh Quảng Nam ............................................................ 15
Hình 1.10. Gạch bê tơng cốt liệu ....................................................................................................... 18
Hình 2.1. Bùn thải mạ sau khi phơi khô và nghiền nhỏ ..................................................................... 21
Hình 2.2. a) Định hình gạch khơng nung làm từ mẫu bùn MB01, b) Định hình gạch khơng nung làm
từ mẫu bùn MB02, c) Định hình gạch khơng nung làm từ mẫu bùn MB03 ....................................... 25
Hình 2.3. a) Mẫu gạch bê tông làm từ bùn MB01 sau 28 ngày bảo dưỡng; b) Mẫu gạch bê tông làm
từ bùn MB02 sau 28 ngày bảo dưỡng; c) Mẫu gạch bê tông làm từ bùn MB03 sau 28 ngày bảo
dưỡng ................................................................................................................................................. 26
Hình 2.4. Quy trình sản xuất gạch bê tơng thực tế ............................................................................ 28
Hình 2.5. a) Bùn thải mạ sau thu hồi kim loại đồng của công ty SamSung Thái Nguyên, b) Đá mạt,
c) Xi măng, d) Phụ gia HPMC ........................................................................................................... 30
Hình 2.6. a) Máy trộn và băng chuyền, b) Máy ép gạch bê tơng. ..................................................... 31
Hình 2.7. a) Gạt vật liệu sau trộn vào khuân gạch, b) Ép gạch bê tông, c) Vận chuyển gạch tươi ra
sân phơi, d) 4 mẫu gạch tương ứng 4 tỉ lệ phối trộn, e) gạch bê tơng sau phơi 14 ngày. ................. 32
Hình 2.8. Sơ đồ thiết bị đo độ thấm nước ......................................................................................... 35
Hình 3.1. Mẫu gạch làm từ mẫu bùn MB01 sau 28 ngày .................................................................. 42
Hình 3.2. Các mẫu gạch khơng nung làm từ mẫu bùn MB02 sau 28 ngày phối trộn........................ 43
v
Hình 3.3. Mẫu gạch khơng nung làm từ mẫu bùn MB03 sau 28 ngày phối trộn............................... 44
Hình 3.4. Cường độ chịu nén của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB01 ..................... 45
Hình 3.5. Cường độ chịu nén của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB02 ..................... 45
Hình 3.6. Kết quả thử nghiệm chịu uốn của các mẫu sản phẩm từ mẫu bùn MB01 ......................... 46
Hình 3.7. Kết quả thử nghiệm chịu uốn của các mẫu gạch làm từ mẫu bùn MB02 .......................... 47
Hình 3.8. Độ hút nước của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB01 ............................... 49
Hình 3.9. Độ hút nước của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB02 ............................... 49
Hình 3.10. Độ rỗng của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB01 .................................... 51
Hình 3.11. Độ rỗng của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB02 .................................... 51
Hình 3.12. Phổ XRD của mẫu bùn MB01 .......................................................................................... 52
Hình 3.13. Phổ XRD của mẫu gạch không nùng là từ bùn MB01 ..................................................... 53
Hình 3.14. Phổ XRD của mẫu bùn MB02 .......................................................................................... 53
Hình 3.15. Phổ XRD của mẫu gạch khơng nùng là từ bùn MB02 ..................................................... 54
Hình 3.16. a) Mẫu gạch có tỉ lệ phối trộn TL1; b) Mẫu gạch có tỉ lệ phối trộn TL2; c) Mẫu gạch có
tỉ lệ phối trộn TL3 .............................................................................................................................. 61
Hình 3.17. Độ bền nén của gạch bê tông làm từ mẫu bùn MB03 ...................................................... 62
Hình 3.18. Độ hút nước của gạch làm từ mẫu bùn MB03 ................................................................. 63
vi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Tỉ lệ phối trộn cho cấp phối gạch bê tông ......................................................................... 23
Bảng 2.2. Tỉ lệ phối trộn của cấp phối mới gạch bê tông làm từ mẫu bùn MB03 ............................. 28
Bảng 3.1. Thành phần cấp hạt mẫu bùn thải mạ sau thu hồi kim loại .............................................. 38
Bảng 3.2. Hàm lượng oxit trong bùn thải mạ sau thu hồi kim loại ................................................... 39
Bảng 3.3. Hàm kim loại nặng trong bùn thải mạ sau thu hồi kim loại .............................................. 40
Bảng 3.4. Nồng độ KLN được hòa tan trong nước của gạch làm từ mẫu bùn MB01 ....................... 55
Bảng 3.5. Nồng độ KLN được hòa tan trong nước của gạch làm từ mẫu bùn MB02 ....................... 57
Bảng 3.6. Nồng độ KLN được hịa tan trong dung mơi theo EPA 1311 của gạch làm từ mẫu bùn
MB01 .................................................................................................................................................. 59
Bảng 3.7. Nồng độ KLN được hịa tan trong dung mơi theo EPA 1311 của gạch làm từ mẫu bùn
MB02 .................................................................................................................................................. 59
vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BTNMT
: Bộ tài nguyên và môi trường
CTNH
: Chất thải nguy hại
M1-01 M1-08
: Cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB01
M2-01 M2-08
: Cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB02
M3-01 M3-08
: Cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB03
MB01
: Bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng của nhà
máy Luyện kim thuộc công ty luyện kim màu Thái
Nguyên.
MB02
: Bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng từ dây
chuyền mạ đồng của công ty TNHH Yestech Vina, KCN
Quế Võ, Bắc Ninh
MB03
: Bùn thải mạ sau thu hồi kim loại đồng của công ty
SamSung Thái Nguyên.
QCVN
: Quy chuẩn Việt Nam
US EPA
: United States Environmental Protection Agency
TCVN
: Tiêu chuẩn Việt Nam
TL1
: Tỉ lệ thứ nhất cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn
MB03 trong điều kiện có máy ép
TL2
: Tỉ lệ thứ hai cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB03
trong điều kiện có máy ép
TL3
: Tỉ lệ thứ ba cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB03
trong điều kiện có máy ép
viii
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trái đất là ngơi nhà chung của con người và mn lồi, tuy nhiên cùng với tiến
trình phát triển của xã hội thì cái nôi sự sống này cũng đang bị chúng ta hủy hoại.
Dưới tác động từ các quá trình phát triển kinh tế, sản xuất, sinh hoạt thường ngày
chúng ta đang khiến môi trường bị ô nhiễm nặng nề. Từ đất đai, nguồn nước cho
đến khơng khí đều đang bị suy thối và ơ nhiễm trầm trọng. Đặc biệt trong số
những chất thải rắn ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường do con người tạo ra đó là bùn
thải cơng nghiệp từ q trình mạ điện. Cơng nghệ mạ điện đã được phát hiện từ rất
lâu vào năm 1805 bởi nhà hóa học Luigi V. Brugnatelli – tạo một lớp phủ bên ngồi
kim loại khác [23]. Sự phát triển của cơng nghệ mạ điện đóng vai trị quan trọng
trong sự phát triển khơng chỉ của ngành cơ khí chế tạo mà cịn rât nghiều ngành
cơng nghiệp khác.
Cùng với sự tăng trưởng của ngành mạ điện, đi cùng với ích lợi ngành mạ điện đem
lại là những hệ lụy to lớn về mơi trường. Nhìn chung các cơng đoạn của quy trình
mạ điện đều phát sinh khí thải, bụi, hơi độc và nước thải ra ngoài. Đặc biệt, bùn thải
sau xử lý nước thải mạ điện có thể chứa một lượng chất độc hại nhất định như:
crom, niken, đồng, kẽm, sắt, xianua, và các chất hữu cơ ... có khả năng gây ảnh
hưởng xấu đến mơi trường tiếp nhận nếu khơng có biện pháp xử lý hợp lý. Hiện nay
đã có những biện pháp xử lý bùn thải phát sinh từ ngành công nghiệp mạ điện phổ
biến như: Phương pháp chôn lấp, phương pháp nhiệt, phương pháp thu hồi kim loại,
phương pháp ổn định hóa rắn, …Tuy nhiên lượng bùn sau thu hồi kim loại là rất lớn
và vẫn còn chứa một lượng kim loại nặng và chất có hại nếu thải ra môi trường sẽ
gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sức khỏe của con người và sinh vật. Do đó
việc đưa ra một biện pháp cụ thể cho việc xử lý cũng như tận thu được bùn thải sau
thu hồi kim loại là rất cần thiết.
Vì vậy, đề tài "Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải mạ điện sau thu hồi đồng để sản
xuất vật liệu xây dựng không nung" đã được tôi lựa chọn và nghiên cứu để đánh giá
khả năng tái sử dụng của bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng và giải pháp cụ
ix
thể cho loại bùn thải mạ đồng sau thu hồi đồng, giảm tối đa lượng chất thải rắn phát
sinh với chi phí thấp nhất, tạo ra được sản phẩm hữu ích có giá trị kinh tế từ bùn
thải mạ đồng sau thu hồi đồng tưởng chừng như khơng cịn giá trị với con người.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Tận dụng bùn thải mạ đồng sau thu hồi kim loại đồng để sản xuất vật liệu xây dựng
không nung.
3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát tính chất của bùn thải mạ đồng sau khi thu hồi kim loại đồng.
- Nghiên cứu cấp phối và đánh giá tính chất cơ lý của sản phẩm gạch khơng nung
quy mơ phịng thí nghiệm.
- Nghiên cứu mức độ an tồn mơi trường của gạch khơng nung.
x
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Bùn thải mạ đồng
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh bùn thải mạ đồng.
Mạ đồng là công nghệ phủ một lớp đồng lên bề mặt phôi đồng thau, phôi
kim loại nhằm bảo vệ và tăng độ bề, khả năng chống oxi hóa trong mơi trường
khơng khí, mơi trường chứa hóa chất, ... Hiện nay, mạ đồng cũng là một kỹ thuật
mạ sử dụng phổ biến trong các ngành cơng nghiệp. Quy trình cơng nghệ mạ đồng
được chia làm cơng đoạn chính [1]:
-
Gia cơng cơ học bề mặt trước khi mạ: Mài và đánh bóng nhằm loại bỏ hết gỉ,
oxit, … và đạt độ nhẵn, độ bóng cho về mặt chi tiết kim loại.
-
Tẩy dầu mỡ hóa học và điện hóa: Tẩy bằng dung mơi hữu cơ sẽ làm sạch
được các loại dầu mỡ khoáng, thuốc đánh bóng, dầu mỡ bảo quản, … Sau
khi tẩy trong dung môi hữu cơ trên bề mặt chi tiết kim loại vẫn còn một lớp
rất mỏng dầu mỡ nhưng cũng đủ làm giảm độ gắn bám của lớp mạ với nền.
Để loại bỏ lớp mỏng dầu mỡ này cần phải tẩy tiếp bằng phương pháp hóa
học hay điện phân.
-
Tẩy gỉ hóa học và điện hóa: Trên bề mặt kim loại thường phủ lớp gỉ. Tẩy hóa
học để loại bỏ chúng thường dùng axit lỗng hoặc hỗn hợp axit lỗng.
-
Q trình mạ phủ đồng: Khi mạ, chi tiết kim loại được gắn cới cực âm catot,
đồng được gắn vào cực dương anot của nguồn điện. Cực dương của nguồn
điện sẽ hút các electron e- trong q trình oxi hóa và giải phóng ra ion Cu2+
dương, dưới tác động của lực tĩnh điện các ion Cu2+ sẽ di chuyển về cực âm,
tại đây chúng nhận lại e- hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật
được mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ lệ với cường độ dòng điện của nguồn và thời
gian mạ.
-
Sấy khô, kiểm tra sản phẩm: Làm khô, kiểm tra chiều dày lớp mạ, độ gắn
bám của lớp mạ, đo độ hoàn thiện của lớp mạ.
1
Trong quá trình mạ điện, sẽ sinh ra nước thải ở các khâu: tẩy dầu mỡ, rửa, hoạt
hóa bề mặt, hoạt hóa bề mặt, mạ đồng, rửa sản phẩm theo như sơ đồ cơng nghệ
mạ đồng hình 1.1 [1].
Chi tiết kim loại cần mạ
Bột mài
Làm sạch cơ học
NaOH, Na3PO4, Na2SiO2
Tẩy dầu, mỡ
NaOH, Na3PO4,
Na2CO3, Na2SiO2
Bụi, gỉ
Nước thải chứa kiềm
Tẩy rửa hóa học
Nước thải chứa kiềm
Nước
Rửa nước
Nước thải chứa kiềm
Dung dịch axit
Tẩy điện hóa bằng bể
catot và bể anot
Nước thải chứa axit
Nước
Rửa nước
Nước thải chứa axit
H2SO4, HCl
Hoạt hóa bề mặt vật
cần mạ
Nước thải chứa axit
Rửa nước
Nước thải chứa axit
Nước
Dung dịch đồng
Hoạt hóa đồng
Nước thải chứa axit, Cu2+
Hơi axit
Mạ đồng
Dung dịch mạ đồng
Rửa thu hồi sau mạ
Nước
Rửa nước
Nhiệt
Sấy khơ
Sản phẩm
Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ quy trình mạ đồng
2
Nước thải chứa axit, hơi
axit, Cu2+
Hơi nước, hóa chất
Nước thải mạ đồng sau khi thu gom sẽ được xử lý, sau q trình xử lý cịn lại
bùn thải mạ đồng. Bùn thải mạ điện nói chung mà cụ thể là bùn thải mạ đồng là chất
thải rắn phát sinh sau khi xử lý nước của dây chuyền sản xuất của ngành công
nghiệp mạ điện. Theo quyết định số 23/2006/QĐ-BTNMT của bộ tài nguyên môi
trường [2], chất thải từ quá trình chế biến kim loại màu thuộc danh mục chất thải
nguy hại.
1.1.2. Hiện trạng phát sinh bùn thải mạ điện ở Việt Nam
Hiện trạng phát sinh bùn thải mạ điện ở một số thành phố lớn ở Việt Nam:
Bắc Ninh từ một tỉnh nông nghiệp với nền kinh tế lạc hậu, sau 20 năm nỗ lực
phấn đấu và kiến thiết, Bắc Ninh đã “thay da đổi thịt”. Kinh tế - xã hội của tỉnh có
nhiều bước chuyển biến rõ rệt, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp điện tử. Bắc
Ninh đã cơ bản trở thành tỉnh công nghiệp theo hướng hiện đại, là trung tâm công
nghiệp điện tử công nghệ cao của cả nước. Trong công cuộc kiến thiết, tỉnh Bắc
Ninh chú trọng vào việc phát triển công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp điện tử
công nghệ cao. Sau 20 năm phát triển, Bắc Ninh đã cơ bản trở thành tỉnh công
nghiệp theo hướng hiện đại, là trung tâm công nghiệp điện tử của cả nước, với
nhiều sản phẩm công nghệ cao mang tầm quốc tế của các tập đoàn lớn như:
Samsung, Canon, Hồng Hải... Theo báo cáo của UBND tỉnh, tính đến hết năm 2016,
tỷ trọng giá trị ngành công nghiệp chiếm 74,3% GRDP, giá trị sản xuất công nghiệp
đạt 705.291 tỷ đồng, đứng thứ 2 cả nước. Trong thời kỳ đầu, Bắc Ninh chủ yếu thu
hút đa ngành cơng nghiệp, đa dạng loại hình sản xuất từ thủ công, bán cơ giới trong
các làng nghề, cụm công nghiệp và công nghệ khá hơn trong các KCN. Là một
trong những tỉnh tập trung nhiều khu công nghiệp nhất ở phía Bắc, Bắc Ninh nổi lên
như một tỉnh thành có nền kinh tế tăng trưởng nhanh. Những sự kiện này cho thấy
Bắc Ninh có tiềm năng phát triển rất lớn, thu hút các nguồn vốn nước ngoài, đặc
biệt là từ các tập đoàn lớn trên thế giới. Các dự án đầu tư của các công ty Canon,
Foxconn, Microsoft, và các doanh nghiệp vệ tinh, các nhà cung cấp FDI...đã "phơi
thai" ngành cơng nghiệp điện tử, tuy cịn trong giai đoạn lắp ráp là chủ yếu, nhưng
các dự án đều là công nghiệp công nghệ cao. Xuất phát từ đó, Bắc Ninh đã điều
chỉnh quy hoạch phát triển cơng nghiệp, từ chỗ hoạch định 8 ngành chủ yếu sang
tập trung xoay quanh ngành Điện, điện tử; cơ khí chính xác; chế biến nông sản mà
sản phẩm cuối cùng là ngành có điều kiện tiếp thu ứng dụng cơng nghệ tiên tiến và
phát triển theo chuỗi giá trị. Đây là cơ sở bổ sung quy hoạch công nghiệp hỗ trợ và
3
định hướng ưu tiên 3 ngành công nghiệp cơ bản, là bước cụ thể hố chiến lược phát
triển cơng nghiệp công nghệ cao, tạo lập công nghiệp mũi nhọn của tỉnh. Trong 3
ngành công nghiệp được ưu tiên phát triển thì ngành điện tử; cơ khí chính xác là 2
ngành có phát sinh bùn thải có chứa hàm lượng cao các kim loại nặng độc hại (chủ
yếu từ công đoạn xi mạ linh kiện điện, điện tử; làm sạch, che phủ bề mặt kim loại).
Kết quả điều tra khảo sát lượng bùn thải xi mạ phát sinh từ một số doanh nghiệp
trên địa bàn tỉnh được chỉ ra ở hình 1.2 [3].
Công ty Sewon Vina
120
Công ty Công ty Sơn Linh
240
Công ty Jangwon
240
Công ty Yestech Vina
1200
Công ty Shinhan Vina
180
Công ty Longtech Precision Vietnam
36
Công ty Woogin
120
Công ty Ryong-in Vina
90
0
200 400 600 800 1000 1200 1400
Lƣợng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm)
Nguồn: [3]
Hình 1.2. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa
bàn tỉnh Bắc Ninh
Vĩnh Phúc là một trong các tỉnh có tốc độ phát triển cơng nghiệp nhanh
chóng với nhiều khu cơng nghiệp đã được đưa vào hoạt động và tỉ lệ lấp đầy khá
cao. Với quan điểm lấy phát triển công nghiệp làm nền tảng, tỉnh Vĩnh Phúc đã đưa
công nghiệp gần như từ con số 0 vào năm 1997 lên 61,91% trong cơ cấu kinh tế vào
thời điểm hiện tại với mức tăng trưởng bình qn đạt 23,9%/năm. Năm 1997, tỉnh
chỉ có duy nhất khu công nghiệp (KCN) Kim Hoa với quy mô 50ha. Tuy nhiên, đến
thời điểm hiện tại, danh mục KCN đã được Thủ tướng phê duyệt ưu tiên phát triển
của tỉnh đã lên tới con số 19 với tổng diện tích 5,5 nghìn ha. Trong đó, 11 KCN đã
được thành lập có diện tích 2.300ha. Hệ thống kết cấu hạ tầng KCN ngày càng hoàn
thiện, thu hút được 231 dự án đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI), tổng vốn đăng ký
4
trên 3 tỷ USD và 653 dự án của nhà đầu tư trong nước (DDI), tổng vốn đăng ký trên
56,8 nghìn tỷ đồng; trong đó 55% dự án đã đi vào hoạt động sản xuất, kinh doanh.
Đáng chú ý, nhiều dự án đầu tư tại tỉnh là của các tập đoàn lớn trong và ngoài nước
như Toyota, Honda, Piaggio, Deawoo bus, Prime, thép Việt Đức … Nhiều dự án
với những sản phẩm chủ lực như ôtô tăng gần 30 lần, xe máy tăng 957 lần so với
năm 1997.
Kết quả khảo sát lượng bùn thải giàu kim loại nặng độc hại tại một số doanh
nghiệp trên địa bàn tỉnh được thể hiện ở hình 1.2. Hai doanh nghiệp phát sinh bùn
thải xi mạ điển hình là Cơng ty Honda Việt Nam, Công ty sản xuất phanh Nissin
Việt Nam [3].
Công ty TNHH cơng nghệ HSIEH YUAN Việt
Nam
Cơng ty TNHH Cơng nghiệp Chính Xác Việt
Nam – VPIC 1
183
500
Công ty sản xuất phanh Nissin Việt Nam
97,845
Công ty Honda Việt Nam
58,070
Công ty TNHH Kwang Sung Vina
493
Công ty TNHH Solum vina
39.42
0
20000 40000 60000 80000 100000120000
Lượng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm)
Nguồn: [3]
Hình 1.3. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa
bàn tỉnh Vĩnh Phúc
Thái Nguyên là một tỉnh có nhiều khu cơng nghiệp, theo số liệu tổng hợp từ
báo cáo tình hình phát sinh quản lí chất thải nguy hại của các cơ sở luyện kim trên
địa bàn, khối lượng CTNH phát sinh trung bình khoảng 70 tấn/ngày. Trong đó loại
chất thải phát sinh nhiều nhất là bùn thủy luyện kẽm, các loại bụi thải và bụi khô có
hành phần nguy hại từ q trình xử lí khí thải. Trong các loại chất thải nguy hại phát
sinh trên hiện có loại bùn thủy luyện kẽm phát sinh từ quá trình luyện kẽm của Nhà
máy kẽm điện phân – công ty CP Kim loại màu TN phát sinh với số lượng tương
đối lớn (tính đến hiện nay tổng khối lượng phát sinh >9.000 tấn) tuy nhiên chưa có
biện pháp xử lí triệt để, hiệu quả do đó đang được lưu giữ tại đơn vị.
5
Ngoài ra, một lượng CTNH là dạng bùn thải từ quá trình xi mạ, che phủ bề mặt, từ
quá trình điện phân kim loại… Phát sinh từ một số cơ sở có hoạt động xi mạ, che
phủ bề mặt như công ty CP Phụ tùng máy số 1, Cong ty CP cơ khí Phổ n, Cơng
ty TNHH Diesel song cơng, công ty CP Plato, Công ty Mani Hà Nội … Khối lượng
loại CTNH là dạng bùn từ các cơ sở phát sinh khối lượng rất ít, định kì qua các đơn
vị thu gom, xử lí; khối lượng phát sinh trung bình khoảng gần 1 tấn/ngày [3].
Kết quả khảo sát lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ một số doanh
nghiệp có hoạt đơng khai thác, chế biến khống sản và xi mạ trên địa bàn tỉnh được
thể hiện ở Hình 1.4.
Cơng ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc
1000
Công ty Kim loại màu Thái Nguyên
7000
Công ty TNHH một thành viên Diesel Sơng Cơng
3
Cơng ty thép Tồn Thắng
1.3
Cơng ty TNHH Hương Đông
0.03
CTTNHH Sam Sung Electronic Việt Nam Thái Nguyên
150000
0
20000 40000 60000 80000 100000120000140000160000
Lượng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm)
Nguồn: [3]
Hình 1.4. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa
bàn tỉnh Thái Ngun
Tại Đà Nẵng, cụ thể tại khu cơng nghiệp Hồ Khánh gồm: Cơng ty TNHH
Ống thép Hồ Phát, Đà Nẵng (Khu A và Khu B); Công ty TNHH DAIWA Việt
Nam, Công ty CP chế tạo kết cầu thép VNESCO. SSM và Cơng ty TNHH MTV Cơ
khí mạ Đà Nẵng. Tồn bộ các cơ sở sản xuất đều có đăng ký nguồn thải nguy hại,
có lập báo cáo quản lý CTNH định kì nộp sở tài ngun và mơi trường, báo cáo
đánh giá tác động môi trường, báo cáo giám sát mơi trường với định kì 6 tháng.
Các cơ sở sản xuất sử dụng cơng nghệ mạ kẽm nhúng nóng đều phát sinh bùn thải
từ xử lý nước thải từ khâu tẩy gỉ. Xử lý nước thải từ khâu tẩy gỉ các kết cấu sắt
(nước rửa sau khâu tẩy axit và nước tẩy axit) bằng phương pháp trung hoà sử dụng
nước vôi trong, keo tụ dùng PAC (poly aluminium chloride). Bùn thải được loại
nước trực tiếp bằng thiết bị ép khung bản (Hoà Phát Khu A và B) hoặc sử dụng sân
6
phơi bùn (Cơng ty Cơ khí mạ Đà Nẵng). Riêng VNESCO, lượng bùn loại này
không thu thập được.
Tại công ty DAIWA Việt Nam, công nghệ mạ sử dụng là mạ điện phân Ni và Cr.
Nước thải được thu gom tách dịng (CN-, Ni, Cr, nước khác), xử lý với cơng nghệ
riêng sau đó được xử lý chung trước khi thải ra mơi trường. Cơng ty có 3 loại bùn
thải khác gồm bùn lắng từ khâu thau rửa bể mạ Ni và Cr, bùn từ dịng nước thải có
chứa Ni, và dịng nước thải chứa Cr [3].
Thơng tin về lượng bùn thải phát sinh tại các doanh nghiệp liên quan đến xi mạ tại
Đà Nẵng được thể hiện ở Hình 1.4.
CT TNHH DAIWA Việt Nam
70
CT TNHH ống thép Hoà Phát (khu B)
180
CT TNHH ống thép Hoà Phát (khu A)
240
0
50
100
150
200
250
300
Lượng bùn thải phát sinh (tấn/năm)
Nguồn: [3]
Hình 1.5. Lượng bùn thải chứa kim loại nặng phát sinh của một số cơ sở công
nghiệp ở Đà Nẵng
Bình Dương là một tỉnh năng động trong thu hút vốn nước ngoài. Với tốc độ
phát triển về cơng nghiệp nhanh chóng và xếp vị trí thứ 3 trong khu kinh tế trọng
điểm phía Nam sau Tp.HCM, Đồng Nai thì vấn đề ơ nhiễm mơi trường được đặt lên
hàng đầu nhất là CTRCNNH. Ngành cơng nghiệp Bình Dương phát triển rất đa
dạng và phân bố đều khắp từ các ngành cơng nghiệp khai khống, chế biến nơng
sản, hàng tiêu dùng, chế biến lâm sản, các mặt hàng thủ cơng mỹ nghệ truyền thống,
cơ khí chính xác đến các ngành cơng nghệ cao … Mỗi nhóm ngành có nhu cầu
nguyên liệu và dòng chất thải phát sinh riêng, CTNH phát sinh từ các doanh nghiệp,
các ngành nghề trên địa bàn tình Bình Dương rất đa dạng và phức tạp. Trong đó bùn
thải nguy hại có chứa các kim loại nặng phát sinh từ công đoạn xi mạ rất đáng được
7
quan tâm (ngành cơng nghiệp khai khống cũng là ngành được quan tâm phát triển,
tuy nhiên tại Bình Dương chủ yếu khai thác khoáng sản phi kim loại). Tuy nhiên xi
mạ thường chỉ là một công đoạn trong dây chuyền sản xuất của các doanh nghiệp
nên việc phân loại, thu gom để vận chuyển và xử lý là vô cùng quan trọng. Một số
doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh có phát sinh bùn thải xi mạ và lượng phát sinh được
trình bày trên Hình 1.6 [3].
Cơng ty TNHH MTV thép Đại Thiên Lộc
1.54
Chi nhánh công ty CP Đại Thiên Lộc
2.2
Công ty TNHH Tôn Đông Á
263.7
Công ty TNHH Quốc tế mâm xe hợp kim…
7.86
Công ty TNHH Hưng Long
36
Công ty TNHH Asuzac
0.24
Công ty TNHH Vision International
105
Công ty CP công nghiệp Co-win Fasteners…
108
Chi nhánh Công ty cổ phần thép Nam Kim
42
Chi nhánh Công ty Cổ phần tôn Đông Á
77
0
50
100
150
200
250
300
Lượng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm)
Nguồn: [3]
Hình 1.6. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa
bàn tỉnh Bình Dương
Đồng Nai là một tỉnh cơng nghiệp quan trọng của vùng kinh tế trọng điểm
phía Nam, có tốc độ phát triển kinh tế - xã hội, công nghiệp hóa và đơ thị hóa cao,
đặc biệt là sự phát triển của các khu công nghiệp của tỉnh, đến nay tồn tỉnh hiện có
29/31 khu cơng nghiệp đã hồn thành hạ tầng và đi vào hoạt động. Cùng với sự phát
triển mạnh mẽ của các khu cơng nghiệp thì ơ nhiễm môi trường cũng là vấn đề cần
được quan tâm, trong đó vấn đề về CTNH phát sinh tại các KCN là một trong
những vấn đề quan trọng nhất vì tính chất nguy hại và sự ảnh hưởng lâu dài của
chúng tới môi trường và con người.
Mỗi KCN trong tỉnh có các loại hình sản xuất khác nhau và việc đầu tư các ngành
nghề trong KCN cũng không giống nhau, do đó CTNH phát sinh tại các KCN rất
phức tạp.
8
Đối với bùn thải nguy hại có chứa thành phần kim loại nặng phát sinh từ công
nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản và xi mạ trên địa bản, qua khảo sát cho thấy,
đối với lĩnh vực khai khoáng mà phát sinh bùn thải nguy hại thì Đồng Nai hầu như
khơng có chỉ có khai thác cát, đá xây dựng là chủ yếu. Đối với lĩnh vực xi mạ thì có
một số Cơng ty đang hoạt động, chủ yếu là một số cơng ty có cơng đoạn xi mạ trong
quy trình sản xuất. Do tỉnh Đồng Nai đã có quy định không cho đầu tư công nghiệp
xi mạ từ năm 2006 đến nay nên số doanh nghiệp có hoạt động xi mạ không tăng
thêm. Kết quả khảo sát một số doanh nghiệp có hoạt động xi mạ trên địa bàn tỉnh
(Hình 1.7) cho thấy Cơng ty TNHH sản xuất tồn cầu Lixil Việt Nam, công ty
TNHH YKK Việt Nam và công ty TNHH Homn Reen Việt Nam là 3 công ty có
lượng phát sinh bùn thải xi mạ lớn nhất. Cơng ty TNHH sản xuất tồn cầu Lixil
Việt Nam với ngành nghề sản xuất chính là sản xuất khung cửa, sản phẩm ngoại
thất, lượng bùn thải chứa kim loại phát sinh hàng năm trên 2000 tấn [7].
Công ty TNHH YKK Việt Nam
660
Công ty Cổ phần Công nghiệp QH Plus
6
Công ty TNHH Homn Reen
269
Công ty TNHH HORY Việt Nam
64
Công ty TNHH Tayca Việt Nam
5
Công ty TNHH Nissei surface treatment
technology việt nam
Công ty TNHH sản xuất toàn cầu LIXIL Việt
Nam
0.2
2016.532
0
500
1000
1500
2000
2500
Lượng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm)
Nguồn: [7]
Hình 1.7. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa
bàn tỉnh Đồng Nai
Từ thực tế cho thấy lượng bùn thải xi mạ đang phát sinh là rất lớn và sẽ gia tăng,
nếu khơng có biện pháp quản lý và xử lý thích hợp thì đây là nguồn phát sinh gây ô
nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
9
1.1.2. Tính chất của bùn thải mạ điện
Đặc trưng chung của bùn thải mạ điện là chứa hàm lượng cao các chất muối vô cơ,
hợp chất polymer hỗ trợ keo tụ và kim loại nặng. Tùy theo kim loại của lớp mạ mà
thành phần kim loại nặng có thể là Cu, Zn, Cr, Ni… tùy theo các loại muối kim loại
đang được xử dụng mà bùn thải có thể chứa các độc tố như xyanua, sunfat, amoni…
Các chất hữu ít có trong nước thải xi mạ, phần chủ yếu là chất tạo bông kết tủa, chất
hoạt động bề mặt.
1.1.3. Tác động của bùn thải mạ đồng tới môi trường
Thành phần và tính chất bùn thải có ý nghĩa quan trọng trong việc xử lý cũng
như nghiên cứu khả năng tận dụng bùn thải cho các mục đích khác nhau như sử
dụng làm phân bón, san lấp mặt bằng, sản xuất thủy tinh, vật liệu xây dựng. Điều đó
cũng cho phép xác định các ngun nhân tích tụ các chất ơ nhiễm trong bùn của mỗi
kênh rạch cũng như thành phần ô nhiễm độc hại trong bùn thải. Do đó, tác động của
bùn thải đến mơi trường có thể kể đến gồm [4][5]:
Gây ô nhiễm nguồn nước ngầm: Trong thành phần bùn nạo vét hệ
thống thốt nước có chứa một lượng nước khá lớn, vào mùa khô lượng nước này
không đủ để thấm đến tầng nước ngầm và dễ bay hơi. Tuy nhiên, vào mùa mưa
có thể gây ra tình trạng các chất độc hại hòa tan trong bùn ngấm xuống mạch
nước ngầm, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm.
Gây ô nhiễm nguồn nước mặt: Giữa môi trường bùn lắng và nước bề
mặt có một cân bằng nhất định, khi tính chất mơi trường thay đổi, các chất ơ
nhiễm tích trữ trong bùn lắng có thể hịa trộn trở lại vào trong nước gây ô nhiễm
nguồn nước mặt.
Gây ô nhiễm môi trường đất: Ô nhiễm đất chủ yếu xảy ra bởi các
thành phần độc hại có nồng độ cao ở trong bùn, bao gồm các chất hữu cơ, kim
loại nặng và các chất khó phân hủy như nilon, lon sắt trong bùn nạo vét khi sử
dụng để san lấp mặt bằng sẽ gây ơ nhiễm mơi trường đất và khó khắc phục hậu
quả về lâu dài.
Tác động đến hệ sinh thái; Đất là mơi trường có sự đa dạng cao nhất
về chủng loại cũng như số lượng vi sinh vật. Khi môi trường đất bị ô nhiễm bởi
10
các kim loại nặng, chất độc có trong bùn thải mạ điện sẽ gây ảnh hưởng tiêu cực
tới hệ vi sinh vật có trong đất, cũng như động thực vật trong khu vực đó.
1.1.4. Tác động của bùn thải mạ đồng tới con người
Mạ điện là ngành có mật độ ô nhiễm cao bởi có nhiều hóa chất độc hại, bùn
thải có chứa nhiều ion kim loại nặng, kim loại độc hại ảnh hưởng tới sức khỏe của
con người gây nên nhiều căn bệnh khó chữa, nguy hiểm tới tính mạng. Bùn thải từ
các q trình mạ điện, nếu khơng được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con
đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và gây các
bệnh nghiêm trọng. Các ion kim loại nặng như: Pt, Cu, Cr, Ni…có thể gây bệnh
viêm loét dạ dày, viêm đường hô hấp, bệnh eczema, ung thư…
Đặc trưng chung của bùn thải ngành mạ điện là chứa hàm lượng cao các kim loại
nặng và dưới đây là liệt kê độc tính của một số kim loại nặng điển hình:
Độc tính của Crom, Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba con đường: hô hấp,
tiêu hóa và qua da. Nhìn chung, sự hấp phụ của Cr vào cơ thể con người tùy thuộc
vào trạng thái oxi hóa của nó. Cr6+ hấp thụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr3+ và cịn
có thể thấm qua màng tế bào. Crom hòa tan trong máu ở nồng độ 0,001 mg/L, sau
đó chuyển vào hồng cầu và hịa tan với tốc độ nhanh từ 10-20 lần, từ hồng cầu crom
chuyển vào các tổ chức phụ tạng, một phần bị giữ lại trong đó, một phần thải ra
ngồi qua nước tiểu nhưng phải mất vài tháng đến vài năm. Các bệnh thường gặp
khi tiếp xúc với crom: một số bệnh ngoài da (da bị nổi phồng, loét sâu, viêm da dị
ứng), gây bệnh viêm yết hầu, viêm phế quản, viêm thanh quản, loét niêm mạc mũi
[21].
Độc tính của kẽm, kẽm được đưa vào cơ thể chủ yếu qua đường tiêu hóa và
được hấp phụ phần lớn ở ruột non. Khi vào cơ thể, phần lớn kẽm tập trung trong tế
bào, chỉ một lượng nhỏ trong huyết tương. Sau khi vào cơ thể nó được thải ra ngồi
với một lượng lớn qua dịch ruột, dịch tụy (2-5 mg), qua nước tiểu và mồ hôi chỉ
khoảng 0,5 mg. Kẽm kim loại khơng bị coi là độc, nhưng có những tình huống gọi
là sự run kẽm hay ớn lạnh kẽm sinh ra do hít phải các dạng bột ơxít kẽm ngun
chất, hít phải khói kẽm clorua sẽ bị tổn thương phổi, niêm mạc hơ hấp và nếu tiếp
xúc lâu có thể gây lở loét các ngón tay, bàn tay. Các muối kẽm gây ói mửa [25].
Độc tính của sắt, sắt ít gây độc tuy nhiên hấp thụ quá nhiều sẽ có những ảnh
hưởng tới sức khỏe con người. Triệu trứng sớm có thể gồm: mệt mỏi, yếu sức, đau
11
bụng, đau khớp. Nếu tích trữ sắt q lâu thì sẽ phá hủy cấu trúc tế bào, có thể gây ra
hoặc trầm trọng thêm các bệnh kinh niên như bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson, xơ
vữa động mạch vành, bệnh đái đường, bệnh viêm khớp, ung thư vú… [26].
Độc tính của Asen, khi vào cơ thể, asen được tích lũy nhiều trong các mơ
giàu keratin như da, móng, tóc và trong các tổ chức giàu biểu mơ như niêm mạc
vịm miệng, thực quản, dạ dày, ruột non. Sau đó asen được đào thải ra khỏi cơ thể
chủ yếu qua nước tiểu, một phần nhỏ qua phân, móng, tóc, vảy da, sữa mẹ. Tuy
nhiên, vẫn còn một lượng rất nhỏ tiếp tục được tích lũy trong cơ thể. Các bệnh
thường gặp khi tiếp xúc với asen: khi tiếp xúc với da sẽ làm tổn thương da, gây
bệnh dày sừng, hoại tử các chi, ung thư da và ảnh hưởng đến phổi, phế quản, làm
hỏng niêm mạc mũi [30].
1.2. Các công nghệ xử lý bùn thải mạ điện
1.2.1. Phương pháp thủy luyện thu hồi kim loại từ bùn thải ngành công nghiệp mạ
điện
Phương pháp thủy luyện thu hồi kim loại là phương pháp dùng dung dịch
thích hợp, như dung dịch H2SO4, NaOH, NaCN… để hòa tan kim loại hoặc hợp
chất của kim loại và tách khỏi phần khơng tan có trong bùn thải mạ điện [27] [6]
[31].
Quy trình cơng nghệ được thực hiện như sau:
- Bã thải được nghiền nhuyễn hoặc nghiền tơi thành bùn ướt hoặc hạt mịn trong
máy nghiền bi hoặc máy nghiền cánh búa trong mơi trường nước cho đến kích cỡ d
≤ 0,074 mm. Sau đó, được phân làm 2 loại: loại chứa ít (Cu, Ni, Cr <1%) hoặc
nhiều kim loại nặng (Cu, Ni, Cr >1%).
- Bã thải chứa ít kim loại nặng (Cu, Ni, Cr <1%) thì được đưa đi tái chế thành vật
liệu xây dựng đơn giản.
- Bã thải chứa nhiều kim loại nặng (Cu, Ni, Cr >1%) thì được hịa tách bằng dung
dịch axit sunfuric với tỷ lệ lỏng/rắn từ 6-12/1 trong hệ thống bể hòa tách có thiết bị
khuấy trộn với tốc độ lên đến 300 vòng/phút.
12
Tiến hành phân loại trên cơ sở xác định thành phần nhanh bằng phương pháp EDX
hoặc phương pháp huỳnh quang tia X. Cụ thể, chúng tơi đã hồ tách 20 tấn bã thải
mạ có thành phần theo phương pháp phân tích EDX (phương pháp phân tích thành
phần có sai số cho phép là 3%).
- Trong q trình hịa tách, axit sunfuric được bổ sung dần dần cho đến khi pH đạt
2.7-2.9 trong thời gian hòa tách khuấy trộn khoảng 6-12h. Với chế độ hịa tách như
vậy thì có thể thu hồi tối đa lượng niken (ở dạng hydroxyt hoặc cacbonat bazơ trong
bã thải). Sử dụng đồng hồ đo pH để xác định độ kiềm của dung dịch trong và sau
hòa tách. Tỷ lệ thu hồi niken được xác định theo công thức: P(%) = -A(pH) + B
(Khi L/R = 12/1 thì A = 5.558, B = 115) khi bã thải chỉ chứa hợp chất niken dễ tan
dạng hydroxyt, cacbonat bazo.
- Dịch hòa tách được lọc tách để thu được dung dịch sunfat sơ cấp và cặn hòa tách
(bã thải thứ cấp). Thiết bị lọc tách là phễu sử dụng giấy lọc (cho mẫu thí nghiệm),
túi vải cỡ lớn hoặc máy ép khung bản (lọc với lượng lớn).
- Dung dịch sunfat sơ cấp sẽ được tái chế tiếp để thu được đồng, cặn khử và dịch
sunfat niken sạch.
- Bã thải thứ cấp được phân loại như đã làm ở trên. Trong đó bã thải chứa hàm
lượng kim loại nặng Ni, Cr, Cu <1% thì đưa đi tái chế làm vật liệu xây dựng đơn
giản; bã thải chứa hàm lượng kim loại nặng Ni, Cr, Cu >1% thì đưa đi nấu luyện
thành ferro.
- Thu hồi Cr, Fe từ dung dịch sơ cấp: Bổ sung H2¬O2 vào dung dịch để chuyển hóa
ion sắt (II) thành ion sắt (III). Chất kiềm dùng để khử tạp chất là (NH4)2CO3. Mẫu
dung dịch kiềm được rót từ từ vào dung dịch sunfat sơ cấp có pH = 2,6-2,9; khuấy
trộn cho đến khi độ kiềm của dung dịch sơ cấp đạt pH ~ 6. Sau đó để yên cho các
kết tủa lắng đọng xuống đáy. Số liệu phân tích thành phần các dung dịch sau khử
bằng chất kiềm cho thấy lượng sắt bị kết tủa từ 75-95%, lượng crôm từ 83–99%,
lượng niken bị kết tủa từ 15-35%. Với mức độ này dung dịch sunfat niken sơ cấp đủ
13
