Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại cu(ii) của axit humic

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HOÁ
--------------------

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP
PHỤ ION KIM LOẠI CU(II) CỦA
AXIT HUMIC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Khánh Ly
Lớp
: 11 CHP
Giáo viên hướng dẫn : TS. Trần Mạnh Lục

Đà Nẵng – 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐHSP
KHOA HỐ

CỘNG HỒ XÃ HỘi CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Thị Khánh Ly
Lớp :
11 CHP
1. Tên đề tài: Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu2+ của axit humic.

2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị:
- Dụng cụ thủy tinh: pipet, buret, cốc mỏ, bình định mức, cối, chày đồng.
- Các thiết bị phân tích mẫu như phổ IR, ảnh SEM, DTA và TG..., máy đo quang
phổ hấp thụ phân tử AAS, máy đo pH, máy khuấy từ
- Hóa chất H2SO4 đặc 98%, NaOH, NH4OH, CuSO4.5H2O
3. Nội dung nghiên cứu:
- Xác định các đặc tính hố lý của axit humic.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+ trong nước của axit humic bằng phương pháp
hấp phụ bể.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+ của axit humic trong nước bằng phương pháp
hấp phụ cột.
- Khảo sát khả năng tái hấp phụ và giải hấp của vật liệu.
4. Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Mạnh Lộc.
5. Ngày giao đề tài: Ngày 26 tháng 10 năm 2014
6. Ngày hoàn thành: Ngày 27 tháng 04 năm 2015.
Chủ nhiệm Khoa

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày….tháng…năm 2015


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian nghiên cứu và học tập tại trường, thầy cơ, gia
đình, bạn bè đã ln giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em để em
có thể hồn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp này. Em xin gửi tới tất cả
mọi người lời cảm ơn chân thành nhất!
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin cảm ơn thầy Trần Mạnh Lục trong
suốt thời gian học tập nghiên cứu vừa qua đã tận tình hướng dẫn, chỉ
bảo, động viên em hoàn thành bài luận văn này.

Đồng thời em muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo giảng dạy
ở các bộ môn, các thầy cơ cơng tác tại phịng thí nghiệm khoa Hóa
trường Đại học Sư Phạm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, Đại học Đà
Nẵng.
Lần đầu tiên thực hiện nghiên cứu khoa học, luận văn nên cũng
khơng tránh khỏi những sai sót, em rất mong những lời góp ý, bổ sung
của thầy cơ và các bạn để bài luận văn được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 27 tháng 4 năm 2015
Sinh viên

Nguyễn Thị Khánh Ly


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................1
3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ........................................................1
4. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................2
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................3
1.1. Tổng quan về than bùn ......................................................................................3
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và tính chất của than bùn ...............................................3
1.1.1.1. Nguồn gốc hình thành than bùn .....................................................................3
1.1.1.2. Phân loại than bùn ..........................................................................................4
1.1.1.3. Một số tính chất hóa lí của than bùn ..............................................................4
1.1.2. Chất mùn trong than bùn ..................................................................................5
1.1.3. Q trình tích tụ trao đổi các kim loại trong than bùn ......................................8

1.1.4. Than bùn ở Việt Nam ......................................................................................10
1.1.4.1. Trữ lượng than bùn ở một số địa phương của Việt Nam .............................10
1.1.4.2. Tính chất vật lý.............................................................................................12
1.1.4.4. Nghiên cứu ứng dụng của than bùn ở Việt Nam sản xuất than hoạt tính để
xử lý nước sinh hoạt ..................................................................................................14
1.2. Tổng quan về axit humic ...............................................................................15
1.2.1. Sự hình thành axit humic ................................................................................15
1.2.2. Thành phần nguyên tố của axit humic ............................................................16
1.2.3. Cấu tạo của axit humic ....................................................................................17
1.2.4. Phổ hồng ngoại của axit humic .......................................................................19
1.2.5. Bản chất tương tác của axit humic với ion kim loại trong dung dịch nước . ..20
1.3. Phƣơng pháp hấp phụ tách kim loại nặng ra khỏi nƣớc .............................25
1.3.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình hấp phụ trong môi trường nước .......................25


1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ..................................................26
1.3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ...............................................................................26
1.3.2.2. Ảnh hưởng của tính tương đồng ..................................................................27
1.3.2.3. Ảnh hưởng của pH .......................................................................................27
1.3.2.4. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt chất rắn ....................................................27
1.4. Giới thiệu về đồng ...........................................................................................28
1.4.1. Đồng trong nước .............................................................................................28
1.4.2. Nguồn gốc .......................................................................................................28
1.4.3. Hàm lượng đồng trong nước thiên nhiên và nước thải ...................................28
1.4.4. Tính độc ..........................................................................................................28
1.4.5. Nồng độ giới hạn cho phép .............................................................................28
1.4.6. Đồng trong đất, phân vi lượng đồng ...............................................................29
CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............30
2.1. Dụng cụ, thiết bị và hoá chất ...........................................................................30
2.1.1. Dụng cụ, thiết bị ..............................................................................................30

2.1.2. Hóa chất ..........................................................................................................30
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................30
2.2.1. Nghiên cứu các đặc tính hóa lí của axit humic ...............................................30
2.2.1.1. Xác định độ ẩm khơng khí ...........................................................................30
2.2.1.2. Xác định hàm lượng tro ...............................................................................31
2.2.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu2+ trong nước của axit humic bằng
phương pháp hấp phụ bể ...........................................................................................31
2.2.2.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ .....................................................32
2.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ .....................................32
2.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion Cu2+ đến quá trình hấp phụ........32
2.2.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Cu2+ trong dung dịch bằng phương pháp
hấp phụ cột ................................................................................................................33
2.2.3.1. Chuẩn bị cột hấp phụ....................................................................................33
2.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ chảy (của dung dịch dội qua cột) đến khả
năng hấp phụ .............................................................................................................34
2.2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ .....................................34


2.2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion Cu2+ đến quá trình hấp phụ........34
2.2.4. Giải hấp phụ và tái hấp phụ.............................................................................34
2.2.4.1. Giải hấp phụ .................................................................................................34
2.2.4.2. Tái hấp phụ ...................................................................................................35
2.2.5. Chụp phổ hồng ngoại IR, phổ phân tích nhiệt TG/DTA .................................35
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................36
3.1. Kết quả nghiên cứu tách axit humic từ than bùn và khả năng hấp phụ Cu2+
của axit humic ..........................................................................................................36
3.1.1. Xác định đặc tính hố lí của axit humic ..........................................................36
3.1.1.1. Xác định hàm lượng tro của axit humic .......................................................36
3.1.1.2. Xác định độ ẩm khơng khí của axit humic...................................................36
3.1.1.3. Phổ phân tích nhiệt vi phân của axit humic .................................................37

3.1.1.4. Phổ hồng ngoại của axit humic ....................................................................38
3.1.2. Kết quả nghiên khả năng hấp phụ Cu2+ của axit humic bằng phương pháp hấp
phụ bể ........................................................................................................................40
3.1.2.1. Thời gian đạt cân bằng theo phương pháp hấp phụ bể của AH ...................40
3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của AH .......................41
3.1.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion Cu2+ đến quá trình hấp phụ........43
3.1.2.4. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại ..............................................................44
3.1.3. Kết quả nghiên khả năng hấp phụ Cu2+ của axit humic bằng phương pháp hấp
phụ cột .......................................................................................................................45
3.1.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ chảy qua cột đến khả năng hấp phụ bằng AH .........45
3.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ .....................................47
3.1.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu ion Cu2+ đến quá trình hấp phụ........49
3.1.4. Giải hấp phụ và tái hấp phụ.............................................................................53
3.1.4.1. Giải hấp phụ .................................................................................................53
3.1.4.2. Tái hấp phụ ...................................................................................................53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................55
1. Kết luận .................................................................................................................55
2. Kiến nghị ...............................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................57


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Trữ lượng than bùn một số vùng ở Việt Nam ..........................................11
Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng trong một số mẫu than bùn ở nước ta................13
Bảng 3.1. Hàm lượng tro của các mẫu axit humic ....................................................36
Bảng 3.2. Độ ẩm khơng khí của các mẫu axit humic................................................36
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến sự hấp phụ (bể) ion Cu2+ của AH..............40
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ (bể) ion Cu2+ của AH ............42
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ đến sự hấp phụ (bể) của AH ...............43
Bảng 3.6. Kết quả xác định tải trọng hấp phụ cực đại ion Cu2+ của AH ..................44

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tốc độ chảy đến sự hấp phụ (cột) Cu2+ của AH ..............46
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ (cột) Cu2+ của AH ............................48
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ Cu2+ đến sự hấp phụ (cột) của AH ....................50
Bảng 3.10. Kết quả giải hấp phụ ion kim loại ở các pH khác nhau. .........................53
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại Cu2+ lên axit humic qua
các chu trình hấp phụ - giải hấp. ..............................................................53


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Than bùn ngun khai .................................................................................3
Hình 1.2. Than bùn được hút từ lịng hồ lên có màu nâu đậm, dạng sệt ....................4
Hình 1.3. Axit humic sau khi tinh chế ......................................................................16
Hình 1.4. Sơ đồ hóa học một đơn vị cấu trúc của axit humic ...................................19
Hình 1.5. Xelat của sắt với axit etylenđiaminotetraaxetíc (trilonB) .........................23
Hình 3.1. Phổ phân tích nhiệt vi phân của axit humic trước hấp phụ .......................37
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của axit humic .................................................................38
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến tải trọng hấp phụ (bể) Cu2+ của AH ..........40
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất hấp phụ (bể) Cu2+ của AH .........41
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến tải trọng hấp phụ (bể) bằng AH ..........................42
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ (bể) bằng AH .........................42
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ đến tải trọng hấp phụ bằng AH ...........43
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ đến tải trọng hấp phụ bằng AH ...........44
Hình 3.9. Dạng tuyến tính của phương trình Langmuir khi hấp phụ Cu2+ bằng AH 45
Hình 3.10. Ảnh hưởng của tốc độ chảy đến tải trọng hấp phụ Cu2+ bằng AH .........47
Hình 3.11. Ảnh hưởng của tốc độ chảy đến hiệu suất hấp phụ Cu2+ bằng AH ........47
Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH đến tải trọng hấp phụ (cột) Cu2+ bằng AH ..............48
Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ (cột) M2+ bằng AH...............49
Hình 3.13. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ đến sự hấp phụ (cột) bằng AH ..........50
Hình 3.14. Ảnh hưởng của nồng độ ion Cu2+ đến hiệu suất hấp phụ (cột) bằng AH......51
Hình 3.15. Phổ hồng ngoại của axit humic sau khi hấp phụ ion Cu2+ ......................51

Hình 3.16. Phổ phân tích nhiệt vi phân của axit humic sau khi hấp phụ ion Cu2+ ...52
Hình 3.17. Khả năng tái hấp phụ ion kim loại Cu2+ lên axit humic. .........................54


DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 3.1. Sơ đồ nghiên cứu khả năng hấp phụ ion kim loại của axit humic ...........39


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Axit humic là một thành phần chính của các chất humic, đó là những hợp chất
hữu cơ quan trọng của đất (đất mùn), than bùn, than đá. Đồng thời nó là chất vận
chuyển đặc biệt các chất dinh dưỡng vi lượng và đa lượng cho cây trồng.
Trong nhiều năm trở lại đây người ta phát hiện thấy nhiều đặc tính quý báu
của axit humic. Axit humic và phức kim loại của nó có những ứng dụng thực tiễn
lớn lao trong nơng nghiệp (làm phân bón, chất kích thích sinh trưởng cây trồng và
vật ni). Ngồi ra axit humic còn được nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực công
nghiệp như sản xuất ắc quy, chế tạo dung dịch khoan, vật liệu hấp phụ các kim loại
nặng nhằm xử lý ô nhiễm môi trường, làm giàu và tách các kim loại đất hiếm.
Mặc khác, theo các kết quả khảo sát địa chất đã cho thấy ở Việt Nam có một
lượng than bùn rất dồi dào, được phân bố hầu như khắp các tỉnh trong cả nước, nên
axit humic được lấy từ nguồn nguyên liệu có sẵn và rẻ tiền nhưng mang lại hiệu quả
kinh tế cao. Chính vì vậy mà việc nghiên cứu axit humic ngày càng được phổ biến
rộng rãi khơng chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mở ra một khả năng ứng dụng vào
trong thực tiễn lớn đối với tài nguyên than bùn dồi dào của nước ta.
Vì vậy, trong bản luận văn này, chúng tôi tiến hành: “Nghiên cứu khả năng
hấp phụ ion Cu2+ của axit humic”. Kết quả nghiên cứu chủ yếu hướng đến ứng
dụng trong việc xử lý nguồn nước ô nhiễm kim loại nặng của nước ta hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định các đặc tính hố lý của axit humic

- Từ than bùn vùng Liên Chiểu – Đà Nẵng, tạo ra vật liệu có khả năng hấp
phụ các ion kim loại nặng Cu2+ làm cơ sở cho việc nghiên cứu ứng dụng nguồn than
bùn sẵn có để xử lý ô nhiễm kim loại nặng đối với môi trường nước.
- Đóng góp thêm các thơng tin, tư liệu khoa học về than bùn và axit humic
3. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
- Than bùn nghiên cứu lấy từ vùng Liên Chiểu - Đà Nẵng
- Vật liệu hấp phụ Cu2+ là axit humic tách từ than bùn.

1


4. Nội dung nghiên cứu
- Xác định các đặc tính hoá lý của axit humic.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+ trong nước của axit humic bằng phương
pháp hấp phụ bể.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cu2+ của axit humic trong nước bằng phương
pháp hấp phụ cột.
- Khảo sát khả năng tái hấp phụ và giải hấp của vật liệu.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết
Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, tư liệu, các cơng trình nghiên cứu
về than bùn, axit humic và khả năng ứng dụng.
Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp hố lí:
+ Các đặc trưng hóa lý của sản phẩm được khảo sát bằng phương pháp ghi
phổ hồng ngoại (IR), phương pháp nhiệt trọng lượng (TGA).
+ Các thông số của quá trình hấp phụ được xác định bằng phương pháp
trọng lượng, phương pháp trắc quang, phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS.
Phương pháp toán học:
+ Khả năng hấp phụ được xác định xử lý bằng phương trình hấp phụ đẳng

nhiệt BET, Langmuir.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Sự thành công của đề tài sẽ góp phần tạo ra một loại vật liệu có khả năng hấp
phụ các ion kim loại, ứng dụng trong tách làm giàu kim loại q và xử lí ơ nhiễm
môi trường.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về than bùn
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và tính chất của than bùn
1.1.1.1. Nguồn gốc hình thành than bùn
Than bùn là loại trầm tích tiêu biểu cho các đơn vị trầm tích trẻ, là loại đất màu
nâu đen, được hình thành do sự tích lũy lâu đời của các xác thực vật phân giải trong
điều kiện thừa ẩm, thiếu khơng khí. Kết quả của sự phân giải này là các xác thực vật
khơng được phân giải hồn tồn mà hình thành một lớp chất hữu cơ gồm những
phần còn lại của thực vật đang bị phân giải dở dang, mùn mục và chất khống.

Hình 1.1. Than bùn ngun khai
Q trình này diễn ra tại các vùng trũng ngập nước. Các vùng đất ngập
nước là những vùng có năng suất sinh học cao, điều kiện phát triển của thực vật rất
thuận lợi. Tuy nhiên, lớp thổ nhưỡng tại các vùng này luôn trong điều kiện yếm khí;
do đó, mặc dù sinh khối các loài cỏ sống trên mặt nước tăng nhanh, nhưng quá trình
phân giải xác thực vật lại xảy ra chậm và khơng đạt tới giai đoạn vơ cơ hố dẫn đến
tích luỹ hữu cơ. Tiếp theo cỏ là lau, lách, cây bụi, cây thân gỗ thay thế, kết hợp với
quá trình kiến tạo địa chất, quá trình bồi tụ, lắng đọng phù sa đã chôn vùi kể cả cây
thân gỗ, làm cho hữu cơ tích tụ thành các lớp và tạo thành than bùn.

3

1.1.1.2. Phân loại than bùn
Có thể chia than bùn thành 3 loại: than bùn nông, than bùn sâu và than bùn
chuyển tiếp:
- Than bùn nơng: được hình thành do sự tích tụ xác, bã các loại cây có ít dinh
dưỡng như: lau, sậy, lăn, lác... ở những nơi địa hình tương đối cao.
- Than bùn sâu: trong điều kiện địa hình thấp, có đầm lầy nước đọng và nhiều
chất dinh dưỡng, các loại cây được phát triển tốt như: cỏ lơng lợn, cỏ sâu róm, rêu,
lăn, lác, lau, sậy và các loại cây nhỏ. Xác bã loại cây này tích tụ dần thành than bùn
sâu. Đặc điểm than bùn sâu là chứa nhiều chất dinh dưỡng và ít chua.
- Than bùn chuyển tiếp: ở giữa hai loại than bùn trên. Đặc điểm của than bùn
nông và than bùn chuyển tiếp là ít dinh dưỡng, mức độ mùn hố thấp và chua.
1.1.1.3. Một số tính chất hóa lí của than bùn
- Màu sắc của than bùn: thay đổi theo thành phần cấu tạo, tuổi của than bùn và
các điều kiện khi tạo thành. Do sự phân huỷ khơng hồn tồn, than bùn là một chất
xốp nhẹ, màu nâu hoặc đen; than bùn phân huỷ càng cao, màu càng đậm
- Cấu trúc: xốp hoặc nát bụi hoặc quyện thành bùn.

Hình 1.2. Than bùn được hút từ lịng hồ lên có màu nâu đậm, dạng sệt
- Mức độ phân giải:
 Loại tỉ lệ phân giải thấp: ~20%: còn giữ nguyên dạng của cây.

4


 Loạị tỉ lệ trung bình: 30 - 40%: hình dạng của cây khó phân biệt, có ít mùn
mục.
- Nước trong than bùn: than bùn hình thành trong điều kiện ẩm ướt, do vậy
than bùn có tính hút nước mạnh. Than bùn trong mỏ có thể chứa 80-95% nước. Khi

phơi khơ ngồi trời lượng nước cịn lại khoảng 25-60%. Khả năng giữ nước và
dung tích hấp phụ của than bùn khác nhau với các loại than bùn khác nhau.
- Tỷ trọng: thay đổi theo cấu trúc và mức độ khô ít hay nhiều của than bùn.
Thông thường loại than bùn có nhiều xơ, sợi thường nhẹ và có tỉ trọng nhỏ hơn
1kg/l, loại than bùn mềm nhão thường có tỉ trọng xấp xỉ 1kg/l.
- Tỷ khối: phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: bản chất thực vật tạo than bùn, hàm
lượng và thành phần khoáng chất thực vật tạo mùn, hàm lượng và thành phần
khoáng chất, độ sâu lấy mẫu, độ ẩm trong thời gian lấy mẫu. Vì vậy, tỷ khối thay
đổi rộng từ loại than bùn phân huỷ ít đến loại than bùn phân huỷ nhiều và cũng thay
đổi từ trên mặt xuống đáy của mỏ than. Than bùn ở Việt Nam có nhiều khống chất
nên tỷ khối thường khoảng 600kg/m3.
1.1.2. Chất mùn trong than bùn [2]
Mùn là hợp chất cao phân tử phức tạp, có thành phần khơng ổn định, được hình
thành khi phân huỷ và mùn hố các chất hữu cơ. Hàm lượng mùn trong đất do đặc
điểm và điều kiện quá trình hình thành đất quyết định. Trong than mùn tổng lượng
mùn có thể đạt tới vài chục phần trăm. Thành phần của mùn gồm được đặc trưng
bởi các hợp chất chính: Axit Humic, Axit Fulvic, axit ulmic và các muối của chúng,
thường gọi là humin, fulvin hay ulvin.
Người ta chia mùn ra làm hai nhóm hợp chất:
Nhóm thứ nhất: bao gồm các sản phẩm phân giải xác hữu cơ và những sản
phẩm sống (trao đổi và tổng hợp) của vi sinh vật. Những chất hữu cơ này chưa bị
mùn hố và có trong thành phần xác hữu cơ. Vì vậy, người ta gọi nhóm thứ nhất
này là nhóm mùn khơng đặc trưng. Trong than bùn hàm lượng của nhóm này mới
chỉ đạt tới 50 - 80%. Vì ở đây, q trình vơ cơ hóa chất hữu cơ rất chậm. Tính chất
đặc trưng của nhóm hợp chất chưa bị mùn hóa là tính chất biến động do q trình
phân hủy và mùn hóa những hợp chất này luôn luôn xảy ra trong đất.

5

Trong thành phần của nhóm mùn đặc trưng bao gồm các hợp chất như: hydrat
cacbon, hợp chất chứa nitơ, linhin, lipit, nhựa, chất chát, andehit.
Nhóm thứ hai: bao gồm các hợp chất hữu cơ phức tạp đã bị mùn hoá. Chúng
khơng có trong thành phần xác hữu cơ mà chỉ được hình thành trong q trình mùn
hố, chúng được gọi là nhóm mùn đặc trưng. Nhóm này chiếm khoảng: 80- 90%
tổng số mùn đất.
Nhóm mùn đặc trưng hay thường gọi là chất mùn là một hệ thống của các hợp
chất hữu cơ cao phân tử, chứa nitơ, có cấu trúc vịng và có tính axit. Do nhóm chất
mùn có tính axit và thực chất nhóm này bao gồm các axit mùn và những dẫn xuất
của nó nên cịn có thể gọi là nhóm axit mùn. Nhờ có tính axit mà chúng có thể tác
dụng với những chất vơ cơ tạo những hợp chất hồ tan hoặc khơng hồ tan. Những
hợp chất khơng hịa tan sẽ được tích lũy trong đất làm cho chất mùn khơng bị rửa
trơi.
Tính chất đặc trưng của chất mùn là tính đa dạng và tính phức tạp của nó – tức
là thành phần của chúng khác nhau theo từng thời kỳ mùn hóa.
Nhóm chất mùn có thể chia ra thành một số nhóm nhỏ dựa vào thành phần,
tính chất, kích thước phân tử, mức độ di chuyển và vai trị của nó trong q trình
hình thành đất.
Vấn đề thành phần và danh pháp của chất mùn cho đến nay vẫn chưa có thể
xem như là đã được giải quyết.
Trên cơ sở những nghiên cứu của I.V. Chiurin, M.M.Cônônôva, Đrahunôp,
L.H.Alêchxanđrôp và những nhà nghiên cứu khác, người ta chia nhóm chất mùn
đặc trưng ra thành 2 nhóm cơ bản của axit mùn:
- Nhóm axit humic: bao gồm axit humic (axit màu xám - theo thuật ngữ của
các nhà thổ nhưỡng Đức) và axit ulmic (axit màu nâu- theo thuật ngữ của
các nhà thổ nhưỡng Đức). Ngoài ra, trong nhóm này cịn có axit
hematomelanic- đó là một phần của axit humic hòa tan trong rượu.
Axit humic là những axit hữu cơ cao phân tử, chứa nitơ và có cấu trúc vòng.
Chúng hòa tan tốt trong các dung dịch lỗng của hydroxit kiềm và cacbonat
kiềm,… Trong dung dịch hịa tan chúng có màu nâu đến đen. Axit humic thực tế

khơng hịa tan trong nước và các axit vơ cơ.

6


Axit humic có thành phần nguyên tố chủ yếu là cacbon, hydro, oxy và nitơ.
Hàm lượng mỗi nguyên tố trong axit humic thay đổi phụ thuộc vào loại đất, thành
phần hoá học xác hữu cơ, điều kiện mùn hoá và phương pháp tách chúng ra. Hàm
lượng các nguyên tố hoá học trong axit humic thay đổi trong phạm vi như sau:
C: 50 - 60%

O: 31 - 40%

H: 2,8 – 6,6%

N: 2 - 6%

Ngồi 4 ngun tố hố học chủ yếu trên, trong axit humic còn chứa các
nguyên tố tro với hàm lượng không nhiều như: P, S, Al, Fe, Si phụ thuộc vào mức
độ tinh khiết của dung dịch tách axit humic ra khỏi đất. Tổng lượng các nguyên tố
thay đổi từ 1 - 10%. Có lẽ các nguyên tố tro không phải là thành phần bắt buộc của
phân tử axit humic. Chúng liên kết với các axit humic do các phản ứng hố học.
- Nhóm axit Fulvic: bao gồm axit crenic, apoarenic (theo thuật ngữ của
Beczelius và Viliam).
Axit fulvic có màu nâu sáng, trong dung dịch tùy thuộc vào nồng độ mà chúng
có màu vàng rơm đến màu da cam. Axit fulvic hịa tan trong nước, axit, dung dịch
lỗng của hydroxit của kim loại kiềm, cacbonat kiềm, dung dịch amoniac.
Hàm lượng ngun tố hóa học trong axit fulvic khơng cố định, thay đổi trong
phạm vi sau:
C: 40 – 52%

O: 40 48%

H: 4 – 6 %

N: 2 -6 %

Các kết quả nghiên cứu cấu trúc của axit fulvic đều xác nhận sự có mặt của các
nhóm định chức cacboxyl, phenol, metoxyl và cacbonyl. Những nhóm thơm loại
vịng hay những mạch bên trong phân tử axit fulvic cũng tương tự như trong axit
humic. Hydro của nhóm cacboxyl và phenol hydroxyl đều có khả năng trao đổi
cation. Axit fulvic khác với axit humic ở chỗ chứa nhiều các nhóm định chức hơn
nhưng lại ít các nhóm thơm hơn.
Nhìn chung, cấu trúc phân tử của axit fulvic cũng có những nét tương tự như
trong axit humic. Vì vậy, có nhiều tài liệu đưa ra axit fulvic được hình thành trong
q trình mùn hóa từ axit humic vừa mới được tạo thành.
Khi tác dụng với các chất vô cơ của đất, axit funvic tạo thành những dẫn xuất
hữu cơ, vô cơ khác nhau. Axit fulvic tác dụng với cation amoni, kim loại kiềm và

7


kim loại kiềm thổ trong dung dịch đất hoặc trong trạng thái hấp thụ tạo thành muối
fulvat. Fulvat amoni và kiềm hòa tan trong nước ở bất cứ pH nào của dung dịch.
Fulvat kim loại kiềm thổ hòa tan trong dung dịch axit, trung tính và kiềm yếu.
Axit fulvic có khả năng tác dụng với các hydroxyt của sắt và nhơm tạo thành
các muối phức hợp hịa tan và khơng hòa tan. Chúng được tạo thành do phản ứng
thay thế ion hydro trong các nhóm định chức của axit fulvic bằng hydroxyt sắt và
nhôm tương tự như sự thay thế ở axit humic. Do đó, tính tan của các muối phức hợp
này do hàm lượng tương đối của sắt trong chúng và mức độ pha loãng của dung

dịch quyết định. Nồng độ axit fulvic càng lớn, hàm lượng của sắt nhơm càng cao thì
phức hợp được tạo thành trong đất hòa tan càng yếu.
Nhiều nhà nghiên cứu phân chia các chất mùn ngồi hai nhóm trên cịn nhóm
thứ ba là nhóm Humin. Chúng cũng là các axit humic, song có cấu tạo đơn giản và
liên kết với những phần khoáng, khoáng sét của đất rất chặt chẽ. Điều này giải thích
tính bềnh vững của humin khi tác động axit hoặc kiềm lên nó. Đạm trong humin
chứa khoảng 20- 30% tổng số đạm của đất. Trong đất chỉ một phần nhỏ chất mùn ở
trạng thái tự do còn axit humic, axit funvic liên kết với nhau tạo ra những chất phức
tạp.
1.1.3. Q trình tích tụ trao đổi các kim loại trong than bùn[11]
Khả năng hấp phụ, trao đổi cation của các chất mùn (trong than bùn, than
nâu) được phát hiện bởi Beczelius. Nhờ đặc tính quý báu này đã giải thích được
nhiều hiện tượng khơng bình thường trong tự nhiên, cũng như làm cho than bùn
ngày càng được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và nông nghiệp.
Bắt đầu từ những hiện tượng diễn ra trong tự nhiên như bào mịn, phong hóa,
rửa trơi… Hầu hết những hiện tượng này đều kéo theo sự pha loãng, phân tán các
kim loại nặng thành nhiều dạng, nồng độ thấp làm cho việc khai thác chúng trở
thành không kinh tế. Tuy vậy cũng có trường hợp ngoại lệ, và với những điều kiện
đặc biệt của môi trường, ở nhiều nơi lại xảy ra các q trình tập trung các kim loại
đó. Vậy nguyên nhân ở đây là gì? Những nghiên cứu của các tác giả từ năm 1951 đã
đưa ra những hiểu biết sơ bộ về nguyên nhân của sự tích tụ các kim loại nặng – đặc
biệt là uran trong các hóa thạch thực vật bị chết. Điều đó cũng có nghĩa rằng có sự
đi cùng của các nguyên tố vi lượng với vật chất hóa thạch thực vật. (Những nguyên

8


tố gọi là vi lượng khi hàm lượng của chúng trung bình trong vỏ trái đất chỉ có vài
phần nghìn). Có rất nhiều những nghiên cứu về sự đi cùng này và bước đầu đã đưa
ra kết luận rằng, khả năng kéo theo các nguyên tố vi lượng của vật chất hóa thạch là

khác nhau, khơng phụ thuộc vào nhau, chúng có quan hệ với nhiều dạng đá, đất,
tuổi thọ địa chất và các nguyên tố vi lượng khác nhau.
Lúc đầu có nhiều nhà bác học đã đưa ra những giải thích đơn giản về sự làm
giàu của các nguyên tố vi lượng trong than. Như V.M. Goldschimid đặc biệt coi
trọng vai trò mao dẫn của các nguyên tố dinh dưỡng và nguyên tố bao bì trong cuộc
sống của thực vật. Ông cho rằng thực vật lấy các cation trong nước thổ nhưỡng rồi
sau đó tích tụ trong cành lá của cây. Từ đó ơng xác định rằng các ngun tố vi
lượng và một số nguyên tố bao bì bằng con đường cơ học được vận chuyển vào bề
mặt trái đất mà ở đó đã có sẵn các nguyên tố vi lượng. Có thể quan sát thấy các
nguyên tố đó cuối cùng được kết tủa luân chuyển của thực vật. Ngồi ra cịn có thể
có những khả năng về những ngun nhân của sự tích tụ đó, như sự hấp thu lên bề
mặt các hydroxit Fe, Mn…đang kết tủa hoặc sự lắng đọng ở những vùng đặc biệt
của môi trường sinh sống. Ví dụ sự thối rửa của thực vật trong nước mưa do các vi
khuẩn yếm khí kéo theo sự kết tủa do quá trình bay hơi của H2S…
Năm 1951, Slazay làm thí nghiệm giữa dung dịch chứa UO22+ với một lượng
than non, than bùn…. Kết quả thu được làm ơng rất ngạc nhiên, vì rằng một mẫu
than non hay than bùn “hút” UO22+ trong dung dịch loãng một cách nhanh chóng
(với nồng độ rất lỗng có thể chỉ sau 1 phút đã khơng cịn Uran trong dung dịch
nữa). Sự kết hợp này xảy ra rất mạnh và cũng có thể giải phóng một phần Uran
bằng axitaxetic1%, hay hồn tồn bằng axit clohidric 1%.
Nhiều thí nghiệm sau đó cho thấy rằng, trong than bùn chứa rất nhiều axit
humic. Than bùn sau khi đã chiết tách axit humic thì gần như mất hẳn khả năng trao
đổi cation. Ngược lại axit humic sau khi được hoà tan ra dưới dạng muối humat
natri, kết tủa trở lại bằng dung dịch axit vẫn thể hiện tính trao đổi cation mạnh.
Như vậy axit humic chỉ có thể trao đổi - hấp thụ những nguyên tố tồn tại
dưới dạng cation. Điều đó cũng có nghĩa rằng, những nguyên tố vận chuyển ở dạng
anion không bị hấp phụ. Tuy nhiên khi quan sát một số nguyên tố trong nước tự
nhiên tồn tại dưới dạng anion như VO-3, MnO42-… người ta cũng thấy có sự đi cùng

9

với vật chất hữu cơ hóa thạch. Qua nghiên cứu cho thấy, 2 ngun tố này có tính
chất hóa học chung: dễ dàng bị khử từ dạng anion VO-3, MnO42- thành dạng cation
VO2+, Mo5+… Những thí nghiệm sau đó đã cho thấy rằng khi nước tự nhiên có chứa
nhiều ion Valadat, Molipdat tiếp xúc với than bùn, thì than bùn khử chúng thành
các cation và kết hợp rất mạnh với các cation vừa được tạo thành bằng quá trình
trao đổi như trên. Quá trình này xảy ra ngay ở điều kiện thống khí. Như vậy bằng
phương thức này, ngay cả những nguyên tố lưỡng tính vận chuyển ở dạng anion
cũng có thể tích tụ trong than bùn sau khi bị than bùn khử về cation.
Những thí nghiệm sau đó được tiếp tục với việc đi sâu vào nghiên cứu về khả
năng trao đổi cation của axit humic trong than bùn khơng hịa tan. Q trình làm
sạch than bùn được tiến hành cẩn thận sao cho khơng làm giảm tính chất kết hợp
uran của chúng trong phạm vi lớn. Lấy 1g mẫu than bùn khô khuấy đều với dung
dịch nitrat uran rất lỗng ở pH = 4 – 6 thì thấy cation uran mất đi một cách nhanh
chóng (trong khoảng 1 phút) và đạt tới trạng thái cân bằng. Tiếp tục khuấy 1g mẫu
than bùn khơ trong bình 50ml với 20ml nước có nồng độ uran khác nhau, sau đó
tách than bùn ra khỏi nước bằng phễu lọc chân không và xác định thành phần của
uran trong cả nước lọc và than. Kết quả cho thấy tính qui luật trong những thí
nghiệm đó là rất phù hợp với lý thuyết của Lăngmua về sự hấp phụ. Đường đẳng
nhiệt có độ dốc rất lớn phát triển từ nồng độ uran thấp, nhưng sau đó nhanh chóng
đạt đến mức độ bão hịa. Q trình hấp phụ là thuận nghịch .
Khi nghiên cứu sử dụng than bùn trong mục đích bảo vệ mơi trường, các nhà
khoa học ở Minxcơ đã cho thấy: ở qui mơ cơng nghiệp, than bùn có thể được sử
dụng có hiệu quả để tái sinh nước thải khỏi các ion thuỷ ngân (Hg2+), chì (Pb2+) và
các chất phóng xạ. Họ cũng chỉ ra rằng than bùn sau khi xử lý, khơng những là chất
hút tốt với nước thải mà cịn là chất hấp thụ chọn lọc các sản phẩm dầu mỏ….
1.1.4. Than bùn ở Việt Nam
1.1.4.1. Trữ lƣợng than bùn ở một số địa phƣơng của Việt Nam
Theo tài liệu dự báo đánh giá tiềm năng than bùn Việt Nam của Tập đồn

Cơng nghiệp than - Khống sản năm 1985 thì tài ngun than bùn của Việt Nam
được ước tính là 7100 triệu mét khối, trong đó: Nam Bộ là 5000 triệu mét khối,

10


đồng bằng ven miền Trung là 450 triệu mét khối và đồng bằng Bắc Bộ là 1650 triệu
mét khối.
Bảng 1.1. Trữ lượng than bùn một số vùng ở Việt Nam
Vùng
Miền Bắc

Miền trung

Miền Nam

Tỉnh, thành

Trữ lƣợng (ĐV: 10000
tấn)

- Hà Nam

7531,00

- Hà Tây

3966,75

Vĩnh Phúc

69,36

Quảng Trị

3000,00

Thừa Thiên Huế

3200,00

TP. Đà Nẵng

2518,80

Quảng Nam

4937,10

Quảng Ngãi

311,00

Bình Định

620,30

Phú n

515,00

Khánh Hịa

850,00

Bình Thuận

150,50

Bà Rịa Vũng Tàu

2500,00

TP. Hồ Chí Minh

1037,00

Tiền Giang

2700,00

An Giang

15505,00

Sóc Trăng

405,00

Kiên Giang

193662,00

Cà Mau

163200,00

Than bùn nằm rải rác khắp mọi nơi và nằm cách mặt đất khơng sâu, vì thế
việc phát hiện than bùn tương đối đơn giản. Về chi tiết, than bùn Việt Nam đã được
điều tra tại 176 điểm khống và mỏ. Việc thăm dị than bùn mới được tiến hành từ
năm 1963 nhưng chưa làm được bao nhiêu so với những điểm than bùn đã biết.

11


Do điều kiện tự nhiên, điều kiện khí hậu và đặc điểm thực vật khác của từng
vùng, các mỏ than bùn ở nước ta cũng có những đặc điểm khác nhau.
- Loại mỏ than bùn ngập nước theo mùa như mỏ Ba Sao (Nam Hà) hàng năm
vào vụ hanh thì khơ, vụ mưa thì ngập nước. Mùa hanh khơ cũng là các thực vật
sống trên lớp mặt phát triển, nhưng đến vụ mưa lại bị ngập nước và vữa nát, ở đó
cây cỏ bị phân giải trong một mơi trường yếm khí và tạo thành một lớp than bùn
mới. Sang vụ hanh khô sau, một phần hữu cơ ở lớp này lại phân giải theo hướng tạo
mùn. Do đó, tính chất chung của những mỏ than kiểu này là than bùn có mức phân
giải cao.
- Loại mỏ than bùn ngập nước quanh năm như ở Đơng Giao (Ninh Bình) Sao
Vàng (Thanh Hoá ) hoặc nằm sâu ở dưới lớp đất của vùng trũng ngập nước (Liên
Hà, Đông Anh), xác hữu cơ bị phân giải thường xuyên ở trong môi trường yếm khí,
do đó mức độ phân giải thấp. Ngồi ra, ta còn gặp các loại mỏ than bùn khác như
Bãi Bềnh, Phân Chất, Bãi Chè...
Do điều kiện hình thành khác nhau nên tính chất của các mỏ than bùn ở nước

ta cũng khác nhau. Ngay trong cùng một mỏ than bùn, tính chất của chúng cũng
thay đổi theo lớp, theo vị trí khai thác.
1.1.4.2. Tính chất vật lý
Nói chung, nguồn gốc các mỏ than ở nước ta hình thành từ rừng cây thổ mộc
hoặc từ cây cỏ, rong rêu... đều có đặc điểm ngoại hình giống nhau, màu sắc của nó
thường từ màu nâu đến màu đen.
Các mỏ than bùn có nguồn gốc cây thụ mộc là Liên Hà (Đơng Anh) - loại
than bùn có cành cây to thường chiếm khoảng vào 5 - 10%, loại này lúc mới khai
thác thường có màu tubi, để tiếp xúc với khơng khí sẽ chuyển sang màu xám đen,
khi ướt thì mềm, nhưng lúc khơ thì khá rắn và dai. Loại than bùn ở dạng mùn lá
(than bùn rêu, cây cỏ bị vụn nát) chiếm 90 - 95%, thường lẫn cả đất, màu sắc lúc
mới khai thác và sau khi khô gần giống loại trên, nhưng lúc mới lấy thường mủn và
nhão, khi khơ ít có cấu tạo rắn. Thể trọng của than bùn thay đổi theo thời gian hình
thành và tính chất riêng của từng mỏ.

12


Than bùn ở nước ta có độ phân giải khá cao (từ 30 - 80%). Khả năng giữ nước
là 75 - 275%, sức hút giữ đạm amôn (NH4+) từ 150-250 miliđlg/100 gam than bùn
khô (tức là vào khoảng 2.7 - 4.5%).
Bề dày các mỏ than bùn ở nước ta thường vào khoảng 0.50 - 3.60 m thường
nằm ở lớp đất mặt (từ 0.20m - 3.5m), có khi nằm lộ thiên.
Các nhà khoa học đã xác nhận rằng cứ sau 1 năm, trên mặt bằng mọc lên một
lớp than bùn có bề dày 1mm. Như vậy, các mỏ than nước ta ít ra cũng có một thời
kỳ lịch sử của sự phân giải và hình thành từ 500 - 3600 năm, chưa kể thời gian xuất
hiện lớp đất phủ trên mặt mỏ hiện nay.
1.1.4.3. Tính chất hố học
Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng trong một số mẫu than bùn ở nước ta
Mỏ than bùn

% hữu cơ

% N2

% P2O5

% K2 O

Nam Định (Ý Yên)

47,0

0,42

0,032

1,17

Hưng Yên (Khoai Châu)

29,7

0,98

0,043

2,01

Hà Bắc (Tiên Sơn)

65,9

0,42

0,064

0,89

Ninh Bình (Đồng Giao)

59,7

0,98

0,180

0,76

Vĩnh Phúc (Lập Trạch)

52,0

1,47

0,110

0,96

Sơn Tây (Ba Vì)

54,5

0,93

0,603

0,12

Hà Nội (Đơng Anh)

48,0

0,96

0,073

1,25

Hà Đông (Xuân Mai)

51,5

1,54

0,105

1,48

Hà Nam (Ba Sao)

56,0

1,75

0,074

0,40

Đà Nẵng (Liên Chiểu)

17,9-59,0

0,65-2,30

0,062-0,130

-

Tây Ninh

-

0,38

0,03

0,37

Củ Chi

-

0,09

0,1 – 0,3

0,10-0,50

Mộc Hoá

-

0,16– 0,91

0,16

0,31

Duyên Hải

-

0,64

0,11

0,42

Than bùn của ta thường chiếm từ 48 - 65.9% chất hữu cơ và nhiều chất axit

humic. Các mỏ than bùn Liên Hà, Lộc Hà, Dân Chủ (Hà Nội), Vân Tương (Hà
Bắc), Xuân Mai (Hà Tây), Văn Quán (Vĩnh Phú) có lượng chất hữu cơ và axit

13


humic không kém các mỏ than bùn ở vùng ôn đới. Những mỏ than bùn như vậy
chẳng những có thể làm phân bón rất tốt mà cịn làm ngun liệu cải tạo đất, sản
xuất kích thích tố, mà cịn có thể sử dụng nó vào mục đích cơng nghiệp khác nữa.
Riêng mùn, phạm vi biến động vào khoảng từ 14.23 - 45%, như vậy so với
cách phân loại của Liên Xơ thì than bùn ở nước ta có thể có các loại mỏ có mức độ
phân giải thấp, trung bình và cao. .
Về thành phần các chất dinh dưỡng thì nhìn chung các mỏ than bùn ở nước ta
đều giàu đạm. Mỏ nghèo nhất cũng từ 0.15 - 0.5%, trung bình 0.8-1% và có mỏ cao
đến 1.75 - 1.82%. Đặc biệt lượng amôn tự do trong than bùn nước ta tương đối
nhiều (60-70mg/100g), nhưng cũng có những mẫu nghèo (5 - 6mg/100g). Phần lớn
đạm trong than bùn ở dưới dạng khó tiêu. Trái lại, lượng P2O5 và K2O trong than
bùn ở nước ta rất nghèo. Muốn sử dụng than bùn làm phân bón, người ta phải hoạt
hố đạm khó tiêu và bổ sung vào đó nguồn P2O5.
Sức hút ẩm của than bùn nước ta khá lớn, thường biến thiên trong phạm vi từ
500-3000% (1kg than bùn có thể hút giữ từ 5-30kg nước và hơn nữa). Sợi thực vật
là thành phần khơng bị phân hủy trong xác thực vật, có sức hút nước lớn nhất nên ở
những mỏ than bùn có trình độ phân giải thấp dùng làm ngun liệu độn chuồng là
thấp nhất.
1.1.4.4. Nghiên cứu ứng dụng của than bùn ở Việt Nam sản xuất than hoạt tính
để xử lý nƣớc sinh hoạt [10]
Sử dụng than bùn sản xuất than hoạt tính để xử lý nước sinh hoạt mang lại
hiệu quả cao, đáp ứng được yêu cầu cấp bách cho nhiều vùng trong cả nước. Vùng
nguyên liệu than bùn ở U Minh, Đồng bằng sơng Cửu Long có chất lượng cao và dễ
khai thác, chế biến. Viện nghiên cứu địa chất và khoáng sản phối hợp nghiên cứu

với các đơn vị nghiên cứu quân đội cho kết quả khả quan. Dự án mà Viện đề suất,
được Bộ công nghiệp chấp thuận, nếu được triển khai sẽ mở ra khả năng lớn trong
việc sử dụng nước sạch cho một vùng rộng lớn trong cả nước. Vừa qua Viện nghiên
cứu địa chất và khống sản (Bộ cơng nghiệp) cùng Phân viện phịng hóa vũ khí
NBC và Trung tâm cơng nghệ xử lý mơi trường (Bộ quốc phịng) đã phối hợp
nghiên cứu thành lập Dự án: "Sử dụng than bùn làm than hoạt tính để xử lý nước
sinh hoạt nơng thơn thí điểm ở xã Bình tân (huyện Gị Cơng Tây, tỉnh Tiền Giang)

14


và mở rộng khả năng ứng dụng ở các tỉnh Trà Vinh, Khánh Hòa và Quảng Ninh".
Dự án đã được thẩm định và xét duyệt, và đã được Bộ công nghiệp đề nghị Chương
trình mục tiêu Quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn (do Bộ nông
nghiệp và phát triển nông thôn chủ quản) xem xét, triển khai vào kế hoạch năm
2001 và những năm tiếp theo. Chúng ta cần lưu ý rằng, về cơng nghệ thì sử dụng
than hoạt tính để xử lý nước sinh hoạt là giải pháp đã được áp dụng rộng rãi trên thế
giới. Công nghệ này đã được áp dụng thành công ở tỉnh Sơn La. Hiện tại, trung tâm
công nghệ xử lý mơi trường - Bộ tư lệnh hóa học đã có xưởng sản xuất qui mơ nhỏ.
Về ngun liệu thì việc sử dụng than bùn làm nguyên liệu sản xuất than hoạt
tính để xử lý nước sinh hoạt nơng thơn có khả năng mở rộng ở nhiều địa phương
trong nước. Các địa phương nơi dự án chọn làm thí điểm khơng những có nguồn
ngun liệu dồi dào, mà cịn được các cấp các ngành cam kết cùng góp vốn để triển
khai. Nếu dự án được triển khai và thực hiện tốt sẽ là một đóng góp quan trọng cho
mục tiêu cung cấp nước sạch cho nông thôn và miền núi của Chính phủ.
1.2. Tổng quan về axit humic [2, 9, 10, 11, 12]
1.2.1. Sự hình thành axit humic
Trên đại thể, có thể cho rằng q trình hình thành các phân tử axit humic là q
trình chuyển hóa sinh vật học trong đất xảy ra một cách liên tục. Vì vậy axit humic
thuộc dạng các axit tự nhiên có thành phần ngun tố khơng ổn định. Tính chất đa

dạng của q trình hình thành, điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu từng vùng cũng như
sự tác động tương hỗ giữa axit humic với các sản phẩm hòa tan làm cho cấu tạo và
thành phần của các axit humic ở các nơi khác nhau là rất khác nhau. Ví dụ, những
thay đổi nhỏ về độ pH hoặc cường độ ion, có thể để tạo ra thay đổi các thuộc tính
cấu trúc như phá vỡ các liên kết este hoặc hydro. Ngoài ra, thành phần đó cịn phụ
thuộc vào cả phương pháp tách.
Axit humic được tinh chế tốt có màu nâu đen, mùi thơm. Đây là một axit hữư
cơ yếu, khả năng phân ly kém, thực tế không tan trong nước và các dung dịch axit
vơ cơ, hịa tan tốt trong dung dịch loãng của hidroxit kiềm, cacbonat kiềm, oxalat
natri, pirophotphat natri, florua amoni và một số dung môi hữu cơ (dimetyl
focmamic, dimetyl sunfosic). Trong dung dịch hịa tan, chúng có màu từ nâu đến

15


đen. Nếu tinh chế tốt axit Humic là chất kết tinh màu đen, sáng, óng ánh ở các nếp
gãy, có mùi thơm đặc biệt.

Hình 1.3. Axit humic sau khi tinh chế
Ngay sau khi được phát hiện bởi nhà hóa học người Đức Karl Franz Achard
(1753-1821), axit humic được công nhận là thành phần thiết yếu của đất nông
nghiệp. Cho đến nay, chúng vẫn là đối tượng của của các nghiên cứu khoa học,
chiếm ưu thế nhiều hơn đó là các vấn đề khoa học về đất trồng như là một phần của
khoa học nông nghiệp hiện đại. Đặc biệt là trong lĩnh vực thuỷ lý, axit humic trong
ruộng đồng tự nhiên và nước giếng, than bùn và đất được chấp nhận như là điển
hình trị liệu cũng như trong lĩnh vực virus học, có thể xác minh các đặc tính
virostaticcủa axit humic.
1.2.2. Thành phần nguyên tố của axit humic [2]
Axit Humic là loại axit hữu cơ phức tạp, có thành phần nguyên tố chủ yếu là:
cacbon, hydro, oxi, nito. Hàm lượng của mỗi nguyên tố trong axit humic thay đổi

phụ thuộc vào loại đất, điều kiện mùn hóa và phương pháp tách chúng ra. Thông
thường hàm lượng của các nguyên tố nằm trong phạm vi:
 Cacbon (C): 50-60%
 Oxi (O): 31-40%

16