Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu biến tính bùn đỏ Tân Rai làm vật liệu xử lý một số kim loại nặng và anion độc hại trong môi trường nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_____________________

PHẠM THỊ MAI HƯƠNG

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH BÙN ĐỎ TÂN RAI LÀM VẬT LIỆU
XỬ LÝ MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG VÀ ANION ĐỘC HẠI
TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC

Chun ngành: Hóa mni trường
Mã số: 62440120

DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2017


Cnng trình được hồn thành tại: Phịng thí nghiệm Hóa học mni trường
Khoa Hóa học- Trường Đại học Khoa học- Tự Nhiên- Đại học Quốc Gia
Hà Nội.

Người hướng dẫn khoa học: 1.PGS.TS Trần Hồng Cnn
2. PGS.TS Trần Thị Dung

Phản biện:…………
Phản biện: …………….
Phản biện:…………….
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Quốc Gia chấm luận án tiến
sĩ họp tại…………………………………………
Vào hồi…..giờ…..ngày….tháng…..năm

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm thư viện, Đại học Quốc Gia Hà Nội


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Cơn, Nguyễn Văn Thơm (2015),
“Nghiên cứu biến tính bùn đỏ Tây Nguyên làm vật liệu xử lý asen trong
nước”, Tạp chí hóa học, 53(5e3), tr. 152-156.
2. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Côn, Trần Thị Dung (2016),
“Nghiên cứu xử lý ion Pb(II) trong nước thải bằng bùn đỏ Tây Nguyên
biến tính”, Tạp chí Khoa học Đại học quốc gia Hà Nội, 32(3), tr. 62-68.
3. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Côn, Trần Thị Dung (2017),
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ Pb(II) trong nước bằng vật liệu oxit sắt và
hydroxit sắt được tách từ bùn đỏ Tây Nguyên”, Tạp chí Khoa học và
Công nghệ- Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 38, tr. 69-74.
4. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Côn, Trần Thị Dung (2017),
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ As(V) trong mni trường nước bằng bã
bùn đỏ Tây Nguyên sau tách loại hoàn toàn nhnm và các thành phần tan
trong kiềm”, Tạp chí Khoa học Đại học quốc gia Hà Nội, 33(1), tr. 2635.
5. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Côn, Trần Thị Dung (2017),
“Nghiên cứu khả năng hấp phụ nitrit trong nước bằng bùn đỏ Tây
Nguyên biến tính”, Tạp chí Xúc tác và hấp phụ Việt Nam, 6(1), tr.37-43.
6. Phạm Thị Mai Hương, Trần Hồng Côn, Trần Thị Dung (2017),
“Investigation of Ammonium and nitrite Removal by Zeolite Material
Synthesized on Red mud Base”, Environment Asia, 10(2), pp.86-93.

MỞ ĐẦU
Bùn đỏ, bùn thải từ quá trình sản xuất nhnm, với hàm lượng sắt
có thể đến trên 60%, độ pH đến 13, được xếp vào loại chất thải nguy hại,
đã và đang trở thành mối đe dọa lớn đối với mni trường. Bùn đỏ với các
vấn đề mni trường khác đặt ra cho việc khai mỏ bnxit lộ thiên như bảo
tồn lớp thổ nhưỡng, tuần hoàn nước, ảnh hưởng xấu đến mni trường sinh
thái, gây những tác động đến đời sống của cư dân bản địa…Tại Việt Nam
thì bnxit tập trung phần lớn ở Tây Nguyên, do đó tiềm năng khai thác và
sản xuất nhnm nơi đây cũng rất lớn. Tuy nhiên, sản xuất nhnm từ quặng
bnxit theo cnng nghệ Bayer lunn phát sinh một lượng chất thải bùn đỏ
lớn, trên thực tế để sản xuất được 1 tấn alumin sẽ đồng thời thải ra 1,5 tấn
bùn đỏ. Như vậy, bùn đỏ được thải ra từ các dự án sản xuất nhnm tại Tây
Nguyên cần phải có biện pháp xử lý nhằm tránh những thảm họa mni
trường ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân nơi đây.
Trên thế giới và Việt Nam đã có rất nhiều cnng trình nghiên cứu
xử lý đối với bùn đỏ như thu hồi kiềm tái sản xuất, sản xuất vật liệu xây
dựng, làm vật liệu hấp phụ xử lý n nhiễm mni trường. Bùn đỏ với thành
phần chính là các oxit sắt, nhnm, silic,.. cũng là đối tượng nghiên cứu của
các nhà khoa học trong việc ứng dụng để xử lý kim loại nặng và anion
độc hại trong mni trường nước như asen, chì, nitrat, phốt phát [10, 11, 32,
57]. Tuy nhiên khả năng hấp phụ của các thành phần oxit kim loại có
trong bùn đỏ rất khác nhau, điều này phụ thuộc vào hàm lượng, dạng tồn
tại, điều kiện biến tính…Đóng góp vào việc nghiên cứu sử dụng bùn đỏ,
đề tài “Nghiên cứu biến tính bùn đỏ Tân Rai làm vật liệu xử lý một số
kim loại nặng và anion độc hại trong mơi trường nước” được thực hiện
trên ý tưởng tìm điều kiện biến tính đối với từng thành phần oxit kim loại
trong bùn đỏ để thu được vật liệu hấp phụ tốt nhất với một số anion và
1

cation độc hại trong nước như As(V), Pb(II), NO2-, NH4+ .., và giải thích
cơ chế hấp phụ, điều kiện hấp phụ đối với vật liệu thu được.
Những đóng góp mới của luận án
Đã nghiên cứu xử lý kiềm trong bùn đỏ đến pH = 7 bằng axit (vật
liệu RMA) và bằng nước (vật liệu RMW) sau đó biến tính nhiệt.
Đã nghiên cứu chế tạo vật liệu biến tính từ bùn đỏ bằng cách tách
loại nhnm và các oxit kim loại tan trong kiềm. Vật liệu thu được gồm
oxit/hidroxit sắt (RM-Fe).
Đã nghiên cứu chế tạo zeolit dựa trên thành phần oxit silic và oxit
nhnm có sẵn trong bùn đỏ mà khnng cần tách loại sắt bằng cách thêm
silic (vật liệu RM ZeO-Si) hoặc thêm đồng thời silic và nhnm (RM ZeOSi/Al) sao cho đủ tỷ lệ Si/Al để tạo nên zeolit.
Các vật liệu chế tạo được phân tích các đặc trưng cấu trúc bằng các
phương pháp hiện đại như X-Ray, SEM, TEM, BET, IR. Khảo sát hấp
phụ của vật liệu đối với một số kim loại nặng và anion độc hại trong nước
như As(V), Pb(II), NO2-, NH4+ đã làm sáng tỏ cơ chế hấp phụ, từ đó lựa
chọn được các điều kiện chế tạo vật liệu có khả năng hấp phụ tốt nhất.
Bố cục của luận án
Luận án gồm 140 trang (khnng kể phụ lục) với 48 hình vẽ, đồ thị
và ảnh, 45 bảng; 154 tài liệu tham khảo. Bố cục luận án gồm 2 trang mở
đầu, 12 trang dang mục viết tắt, bảng, hình, mục lục; 26 trang tổng quan
tài liệu, 17 trang trình bày phương pháp nghiên cứu và quy trình thực
nghiệm của luận án; 73 trang kết quả và thảo luận; 2 trang kết luận; 1
trang cnng trình cnng bố có liên quan đến luận án và 14 trang tài liệu
tham khảo.
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.Nguồn gốc và thành phần của bùn đỏ
1.2. Ảnh hưởng của bùn đỏ đến mni trường sinh thái
1.3. Một số kết quả nghiên cứu xử lý bùn đỏ
2

1.4. Zeolit và các ứng dụng
Chương 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Chế tạo vật liệu
2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ
2.1.2. Xử lý mẫu bùn đỏ
Bùn đỏ nguyên khai Tân Rai, được loại bỏ tạp chất thn ngoại lai
bằng phương pháp cơ học như nhặt bỏ lá rễ cây, đá sỏi, đem sấy khn ở
60oC trong 24 h, để nguội trong bình hút ẩm, cho vào túi Zip bảo quản ở
nhiệt độ phòng được gọi là bùn đỏ thn được ký hiệu là RM.


Trung hòa bằng axit:
Mẫu vật liệu bùn đỏ trung hòa axit (RMA): Bùn đỏ thn RM

được trung hòa về pH = 7 bằng dung dịch axit HCl 2M, sau đó lọc rửa
sạch ion Cl- bằng nước cất (thử bằng dung dịch AgNO3 1%). Bùn sau
trung hòa được sấy khn ở 60oC rồi nghiền đến cỡ hạt 0,3 mm, đem nung
ở các nhiệt độ 150oC, 250oC, 350oC, 450oC, 550oC, 650oC, 750oC,
850oC trong 1, 2, 3, 4 giờ.


Rửa kiềm bằng nước
Mẫu vật liệu bùn đỏ rửa nước đến pH = 7 (RMW): Bùn đỏ thn

RM được rửa bằng nước cất cho đến pH = 7, sau đó sấy khn ở 60oC
nghiền đến cỡ hạt 0,3 mm và xử lý nhiệt như đối với mẫu RMA.
2.1.3. Mẫu vật liệu tách loại triệt để nhôm.
2.1.3.1. Khảo sát nồng độ NaOH và thời gian hịa tách nhơm tồn dư

trong bùn đỏ.
Nghiên cứu được thực hiện trong các bình thủy tinh chịu nhiệt
với nồng độ dung dịch NaOH lần lượt là 1, 2, 3, 4, 5M và tỷ lệ bùn đỏ:
dung dịch NaOH là 1: 20. Mẫu được khuấy liên tục và đun sni đều trong
các thời gian khác nhau 1, 2, 3, 4 giờ (h). Sau mỗi thời gian khuấy lấy
dung dịch lọc đem phân tích hàm lượng Al3+ theo phương pháp chuẩn độ
Complexon.
3


2.1.3.2. Quy trình chế tạo vật liệu bùn đỏ tách loại nhôm
Bùn đỏ thn cho vào dung dịch NaOH 4M với tỷ lệ 1: 20, đun
khuấy liên tục ở 100oC ÷ 150oC trong 4 giờ, lọc, rửa dung dịch bằng nước
cất nhiều lần đến pH = 7. Đem sấy ở các nhiệt độ 60oC, 90oC, nung ở
350oC, 850oC (lựa chọn các nhiệt độ dựa trên kết quả của giản đồ phân
tích nhiệt đối với bùn đỏ đã tách loại nhnm) trong 1,2,3,4 giờ, nghiền nhỏ
đến kích thước 0,3 mm, cho vào túi Zip bảo quản trong bình hút ẩm.Vật
liệu chế tạo được ký hiệu là RM Fe, RM Fe-90, RM Fe- 350, RM Fe- 850
tương ứng với vật liệu xử lý ở các nhiệt độ 60oC, 90oC, 350oC, 850oC.
2.1.4. Tổng hợp zeolit trên nền bùn đỏ
2.1.4.1. Khảo sát tỷ lệ Si/Al và thời gian kết tinh.
Các mẫu vật liệu zeolit chế tạo bằng cách đưa thêm silic hay đưa
đồng thời cả nhnm và silic để đạt tỷ lệ Si/Al = 1÷2 và Si/Al = 3÷4, sau đó
khảo sát theo thời gian kết tinh 12 giờ, 18 giờ, 24 giờ, 30 giờ ở nhiệt độ
95oC.
2.1.4.2. Chế tạo vật liệu zeolit


Chế tạo vật liệu chỉ thêm Silic (RM ZeO-Si)

Bùn đỏ thn đã sấy khn ở 60oC cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt
1000 ml. Thêm dung dịch NaOH 4M để có tỷ lệ rắn: lỏng là 1:10. Hỗn
hợp được đun trên máy khuấy từ đã đặt ở nhiệt độ 150oC trong khoảng
thời gian 6 giờ. Sau đó cho nhanh dung dịch Na2SiO3 (hòa tan
Na2SiO3.9H2O trong nước cất) sao cho đạt tỷ lệ Si/Al = 1÷2 và Si/Al =
3÷4 khuấy đều. Ủ trong tủ sấy có nhiệt độ 95oC trong 12, 18, 24, 30
giờ; sau đó lấy ra lọc trên máy lọc hút chân khnng qua giấy lọc
0,45µm. Rửa kết tủa bằng nước cất đến pH= 8 ÷ 9, đem sấy ở nhiệt độ
105oC trong 24 giờ.Vật liệu chế tạo được ký hiệu là RM ZeO-Si.


Chế tạo vật liệu thêm đồng thời silic và nhôm (RM ZeOSi/Al)
4


Hỗn hợp bùn đỏ và dung dịch NaOH được chuẩn bị và gia nhiệt
như đã trình bày ở mục chế tạo vật liệu zeolit RM ZeO-Si. Sau đó cho
nhanh đồng thời dung dịch Na2SiO3 (pha Na2SiO3.9H2O trong nước
cất) và dung dịch Al2(SO4)3 (pha Al2(SO4)3.18H2O trong nước cất) sao
cho đạt tỷ lệ Si/Al = 1÷2 và Si/Al = 3÷4 khuấy đều. Ủ, lọc, rửa, sấy
khn làm giống như với vật liệu RM ZeO-Si. Vật liệu chế tạo được ký
hiệu là RM ZeO-Si/Al.
2.2. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc
Phương pháp phổ hồng ngoại, nhiễu xạ tia X, tán xạ năng lượng
(EDX), phân tích nhiệt (DTA/TGA), phương pháp hiển vi điện tử quét
SEM, TEM, phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ (BET).
2.3. Các phương pháp phân tích định lượng
2.3.1. Phân tích thành phần các mẫu vật liệu bằng phương pháp hóa học
2.3.2. Phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
2.3.3. Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử

2.4. Phương pháp nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu
Khảo sát khả năng hấp phụ, các yếu tố ảnh hưởng, nghiên cứu
động học quá trình hấp phụ, xây dựng mn hình đẳng nhiệt Langmuir và
Frendlich của các vật liệu chế tạo với các ion As(V), Pb(II), NO2-, NH4+.
2.5. Thử nghiệm khả năng hấp phụ của vật liệu trên mẫu thật
Thử nghiệm khả năng hấp phụ của vật liệu RMW 350 với mẫu
nước ngầm n nhiễm asen, vật liệu RMW 250 với mẫu nước thải n nhiễm
Pb(II).
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3. 1. Kết quả nghiên cứu trên bùn đỏ thơ Tân Rai
3.1.1. Thành phần hóa học của bùn đỏ thơ
Bảng 3.1. Thành phần chính của bùn đỏ thơ RM xác định theo phương
pháp phân tích hóa học và phổ huỳnh quang tia X
Thành phần Đơn vị
Phương pháp huỳnh Phân tích hóa
5


hóa học
SiO2
Fe2O3
Al2O3
CaO
MgO
SO3
Na2O
TiO2
Cr2O3
P2O5

quang tia X (XRF)
5,14
54,00
13,20
2,61
0,12
0,42
4,11
7,27
0,19
0,19

%
%
%
%
%
%
%
%
%
%

học
5,16
54,46
13,37
2,60
0,12
0,19

VNUVHNVSIEMENS D5005 V Mau RM V 60C

300
290

Figure:

280
270

Experiment: Mau bun do

Crucible:PT 100 µl

18/09/2014 Procedure: RT VVVV> 800C (10 C.minV1) (Zone 2)

Labsys TG

260
250

210
200

Peak :318.69 °C

40

190

0

Peak :375.26 °C

- 10

Lin (Cps)

180
170
160

- 20

30

150

36.98

Heat Flow/µV
10
Exo

50

220

Atmosphere:Ai r

Mass (mg):

TG/%

240
230

- 30

140
130

20

120

- 40

10

- 50

Peak :151.38 °C

- 60

d=1.4512

d=1.4865

d=1.6976

d=2.6972

30

d=1.8662
d=1.8400

d=2.2172

40

d=2.5182

d=4.865

60
50

d=4.376

80
70

d=2.4255

90

d=3.036

d=4.169

100

d=3.683

110

0

20

- 70
- 80

- 10

10
0
5

10

20

30

40

50

2VTheta V Scale
File: HuongVDHCNVRMV60C.raw V Type: 2Th/Th locked V Start: 5.000 ° V End: 70.010 ° V Step: 0.030 ° V Step time: 1.0 s V Temp.: 25.0 °C (Room) V Anode: Cu V Creation: 09/23/16 10:13:43
29V0713 (I) V Goethite V FeO(OH) V Y: 18.58 % V d x by: 1.000 V WL: 1.54056
33V0664 (*) V Hematite, syn V Fe2O3 V Y: 19.05 % V d x by: 1.000 V WL: 1.54056
33V0018 (I) V Gibbsite, syn V Al(OH)3 V Y: 10.45 % V d x by: 1.000 V WL: 1.54056
05V0586 (*) V Calcite, syn V CaCO3 V Y: 7.27 % V d x by: 1.000 V WL: 1.54056

60

70

- 90

Mass vari ation: V35.38 %

- 20

-100
-110

- 30

-130
50

Hình 3.1. Phổ nhiễu xạ tia X của bùn
đỏ Tân Rai-Tây Nguyên

-120

Mass vari ation: V6.47 %

- 40
100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

Furnace temperat ure /°C

Hình 3.2. Giản đồ phân tích nhiệt
của bùn đỏ thơ

Kết quả phân tích nhiệt (DTG) thể hiện trên hình 3.2 cho thấy
xuất hiện 3 peak ở nhiệt độ 151,380C hao hụt 35,38% khối lượng; tại
318,690C và 375,260C mất 6,47% về khối lượng do mất nước và do thay
đổi dạng cấu trúc vật liệu.
3.1.2.3. Ảnh SEM, TEM của bùn đỏ thơ
Từ hình ảnh SEM, TEM ta thấy ở bùn đỏ thn RM các hạt vật liệu
kết dính với nhau thành những khối lớn, có thể đây là sự kết dính chủ yếu
do nhnm hydroxit tạo nên.

6


(a)

(b)

Hình 3.3. Ảnh chụp SEM (a)và TEM (b) của bùn đỏ
ỏ thơ

3.1.2.4. Diện tích bề mặt riêng của bùn đỏ thơ

Diện tích bề mặt của bùn đỏ thn ban đầu
u được
đư xác định theo

Vật liệu bùn đỏ thn có giá

trị pH tại điểm đẳng điện
pHpzc là 8,25.

pH

phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ BET là 40,7122 ± 0,0670 m2/g.
3.1.2.5. Xác định pH đẳng điện của bùn đỏ thơ
6
4
2
0
-2

0

2

-4

4

8

6

10

12

14

pH

Hình 3.5. Đồ thị xác định
nh pHpzc của bùn
đỏ thô

3.2. Kết quả nghiên cứu vật liệu bùn đỏ đượcc trung hòa bằng
b
axit và
rửa bằng nước đến pH = 7
3.2.1. Phân tích đặc trưng và tính chất của vật liệu
3.2.1.1. Kết quả phân tích thành phần của bùn đỏ sau khi trung hòa kiềm
ki
bằng axit (RMA) và rửa bằng nước (RMW).
Với vật liệu bùn đỏ trung hịa bằng axit có mộ
ột số oxit kim loại
tan một phần trong axit như Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO nên hàm lượng
lư
các
oxit này trong mẫu RMA có giảm đi. Nồng độ axit HCl
Cl cao tỷ
t lệ thuận
với hàm lượng các oxit này bị hòa tan [70]. Khi
hi dùng nước
nư rửa kiềm về
pH = 7 thì hầu hết các kim loại được giữ lại trên vật liệu
u trừ
tr một số thành
7

phần tan được trong nước và bị rửa trni ra ngoài như Na2O, MgO, CaO
[18], do vậy ta thấy hàm lượng Na2O trong bùn đỏ trung hòa axit và rửa
nước giảm nhiều so với mẫu bùn đỏ thn.

Bảng 3.3. Kết quả phân tích thành phần bùn đỏ Tân Rai sau khi trung hịa và
rửa kiềm bằng phương pháp hóa học

STT

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

1
2
3
4
5
6
9

Mất khi nung
SiO2
Fe2O3
Al2O3
CaO
MgO
Na2O

10
11
12

TiO2
Cr2O3
Cl-

Kết quả
RM

RMA

RMW

%
%
%
%
%
%
%

12,8
5,16
54,46
13,37
2,60
0,12

4,11

11,10
5,15
52,25
12,37
2,12
0,09
2,70

10,70
5,14
54,23
13,36
2,38
0,11
2,30

%
%
ppm

7,27
0,19
134

7,27
0,19
<10

7,25
0,19
38

3.2.1.2. Kết quả phân tích nhiệt của mẫu bùn đỏ trung hòa axit
(RMA) và rửa nước (RMW)
Ở giản đồ phân tích nhiệt của mẫu RMA xuất hiện duy nhất một
đỉnh píc rõ ràng ở nhiệt độ 353,55oC ứng với sự hao hụt 9,88% khối
lượng. Giản đồ phân tích nhiệt của vật liệu RMW có xuất hiện 3 đỉnh pic
ở các nhiệt độ 95,65oC; 315, 11oC; 734,08oC nhưng chỉ ở đỉnh 315,11oC
và 734,08oC mới xuất hiện sự giảm khối lượng tương ứng là 9,27% và
1%.
Figure:

Experiment: RMW

Crucible:PT 100 µl

Atmosphere:Ai r

11/04/2016 Procedure: RT VVVV> 900C (10 C.minV1) (Zone 2)

Labsys TG

Figure:

Mass (mg): 48.42

TG/%
12

10

Peak :734.08 °C

Peak :95.65 °C

8

-0.4
-0.7

6

-1.0

4

-1.3

Peak :315.11 °C

2

-1.6

0

Experiment:RMW

Crucible:PT 100 µl

Atmosphere:Air

11/04/2016 Procedure: RT VVVV> 900C (10 C.minV1) (Zone 2)

Labsys TG

d TG/% /min
-0.1

Mass (mg): 48.42

TG/%
12

d TG/% /min
-0.1

10

Peak :734.08 °C

Peak :95.65 °C

8

-0.4
-0.7

6

-1.0

4

-1.3

Peak :315.11 °C

2

-1.6

0
-1.9

Mass variation: V1.58 %

-2

-1.9

Mass variation: V1.58 %

-2
-2.2

-4

-2.5

-6
Mass variation: V9.27 %

-8

-2.8
-3.1

-10
Mass variation: V1.00 %

-12
-14
0

100

200

300

400

500

600

700

-2.5

-6
Mass variation: V9.27 %

-8

-2.8
-3.1

-10

-3.4

-12

-3.7

-14

Fu rnace temperature /°C

-2.2

-4

Mass variation: V1.00 %

-3.4
-3.7

0

100

200

300

400

500

600

700

Furnace temperature /°C

Hình 3.6. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu bùn đỏ biến tính RMA và RMW

8


3.2.1.3. Kết quả X-Ray của mẫu bùn đỏ biến tính RMA và RMW
a. Phổ X-Ray của mẫu RMA và RMW
RM tho
RMAV350
RMA 850

250

Al(OH)3
Fe2O3
CaCO3
FeO(OH)

200

Lin (Cps)

Hình 3.7a. Giản đồ nhiễu xạ
tia X của các mẫu bùn đỏ
trung hòa bằng axit (RMA) ở
các nhiệt độ 350oC và 850oC
và bùn đỏ thô (RM)

150

100

50

0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

2V ThetaV Scale

RM tho
RMWV350
RMWV850
RMWV100

300
250

Al(OH)3
Fe2O3
CaCO3
FeO(OH)

200

Lin (Cps)

Hình 3.7 b. Giản đồ nhiễu xạ
tia X của các mẫu bùn đỏ rửa
nước (RMW) ở các nhiệt độ
150oC, 350oC, 850oC và bùn
đỏ thô (RM)

150
100
50
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

2V ThetaV Scale

Phổ của mẫu bùn đỏ thn RM chưa xử lý và của các vật liệu
RMW, RMW được thể hiện trên hình 3.7 (a) và 3.7(b).
Ở nhiệt độ 350oC và 850oC thì cả hai vật liệu RMW, RMA trên
phổ đồ chỉ còn thấy xuất hiện duy nhất Fe2O3, khnng thấy xuất hiện
Al(OH)3, FeO(OH), hay CaCO3 nữa. Theo các nghiên cứu của Antunes
MLP (2012) và Fabiano T. Da Conceicao (2016) thì bùn đỏ khi nung ở
nhiệt độ 234oC sẽ xảy ra quá trình Goethit FeO(OH) chuyển thành Fe2O3,
còn ở nhiệt độ 272oC gibbsit chuyển sang boemit dạng vn định hình theo
phản ứng [39,51]:
Al(OH)3 → Al(OH)S + H2O → Al2O3 (s)
3.2.1.4. Ảnh SEM của bùn đỏ trung hòa RMA và RMW
(a)

(b)

9


Hình 3.8. Ảnh chụp SEM của bùn đỏ RMA (a) và RMW (b)

3.2.1.5. Kết quả chụp BET của vật liệu RMA và RMW
Diện tích bề mặt riêng của vật liệu rửa nước RMW có lớn hơn
vật liệu trung hịa bằng axit RMA. Sự chuyển hóa từ Goethit sang
Hematit, hay Gibbsit sang Boemit sẽ làm cho diện tích bề mặt của vật
liệu thay đổi, bởi các hạt Fe2O3, Al2O3 có kích thước hạt nhỏ hơn so với
các hạt Goethit và Gibbsit nên diện tích bề mặt của vật liệu sẽ tăng lên
[75, 80].
Bảng 3.5. Thành phần oxit/hidroxit kim loại và diện tích bề mặt riêng của các
Vật liệu

RM thn

RMA

Nhiệt
độ
nung
(oC)
60oC

350
850
150

RMW
350
850

vật liệu
Dạng tồn tại của
Diện tích bề
các oxit/hidroxit
mặt riêng
kim loại
BET
(m2/g)
Hematit (Fe2O3),
40,71
Gibbsit

(Al(OH)3),
Goethit FeO(OH),
Canxit (CaCO3)
Hematit (Fe2O3)
74,91
Hemati (Fe2O3)
25,42
38,43
Hematit (Fe2O3),
Gibbsit
(Al(OH)3),
Goethit FeO(OH)
Hematite (Fe2O3)
76,08
Hematite (Fe2O3)
18,64

Thể tích
lỗ xốp
(cm3/g)
0,168

Kích
thước
mao quản
(nm)
16,56

0,232
0,196

0,147

12,21
20,91
15,39

0,232
0,071

12,21
15,35

3.2.1.6. Xác định pH đẳng điện của RMW và RMA
Kết quả khảo sát ta thấy giá trị pH điểm đẳng điện (pHpzc) của
mẫu bùn đỏ rửa nước RMW là 8,10 và mẫu bùn đỏ trung hòa axit RMA
là 8,20.

10


3.2.2. Khả năng hấp phụ của vật liệu RMA và RMW đối với các
cation và anion.
Các vật liệu RMA và RMW nung ở các nhiệt độ khác nhau từ
o

150 C đến 850oC và thời gian nung là 1 giờ đến 4 giờ được khảo sát hấp
phụ lần lượt với từng ion Pb(II), As(V), NO2-, NH4+ để khảo sát sơ bộ
dung lượng hấp phụ, từ đó lựa chọn vật liệu có dung lượng hấp phụ cao
nhất đối với các cation và anion.
3.2.2.1. Kết quả khảo sát hấp phụ As(V) của vât liệu RMA và RMW

RMW

Nung 1 giờ
Nung 2 giờ
Nung 3 giờ
Nung 4 giờ

021
0208
0206

Nung 1 giờ

RMA

0212

qe (mg/g)

qe (mg/g)

0212

Nung 2 giờ
Nung 3 giờ

021

Nung 4 giờ

0208
0206
0204

0204

0202

0202

0
0

0
0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Nhiệt độ nung (o C)

Nhiệt độ nung (o C)

Hình 3.11. Dung lượng hấp phụ As(V) của vật liệu RMW, RMA theo nhiệt độ và thời gian
nung.

Theo kết quả khảo sát thì dung lượng hấp phụ As(V) của cả hai

vật liệu RMW nung ở 350oC (RMW 350) có khả năng hấp phụ cao hơn
so với RMA ở cùng nhiệt độ.
R- - +Fe(OH)+ + H2L ↔ R- - +FeH2L+ + OHTrong đó R- - +FeH2L+ là bề mặt vật liệu, L các phối tử mang
điện tích âm như anion asenat H2AsO4-. Đối với quá trình hấp phụ asen
thì các dạng oxit/hidroxit sắt có khả năng hấp phụ cao hơn so với
oxit/hydroxit nhnm.
3.2.2.2.Kết quả khảo sát hấp phụ Pb(II) của vật liệu RMA và RMW
Quá trình hấp phụ các cation Pb(II) (hình 3.12) đạt giá trị dung
lượng hấp phụ lớn nhất ở vật liệu rửa nước nung ở 250oC (RMW 250) .
Cơ chế hấp phụ này của Pb(II) được Kumar Sujata và cộng sự làm rõ
trong nghiên cứu của mình. Quan sát trên hình chụp SEM và phổ hồng
11


ngoại, Kumar đã cho thấy Pb(II) có liên kết với các nhóm hydroxyl trên
bề mặt vật liệu [126].

OHM-OH
-------→ MO2+
------------→
MO + Pb
MOPb2+
+
MO + Pb(OH) --------→ MOPbOH
RMW

Nung 1 giờ
Nung 2 giờ
Nung 3 giờ
Nung 4 giờ

021
0208
0206

RMA

021

qe (mg/g)

qe (mg/g)

0212

Nung 1 giờ
Nung 2 giờ
Nung 3 giờ

0208

Nung 4 giờ

0206
0204

0204
0202

0202

0

0
0

100

200

300

400

500

600

700

800

0

900

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Nhiệt độ nung (oC)

Nhiệt độ nung (oC)

Hình 3.12. Dung lượng hấp phụ Pb(II) của vật liệu RMA, RMA theo nhiệt
độ và thời gian nung
3.2.2.3. Kết quả khảo sát hấp phụ NH4+ của vât liệu RMA và RMW
028

RMW

Nung 1 giờ
Nung 2 giờ

027

qe (mg/g)

qe (mg/g)

028

Nung 3 giờ

026

Nung 4 giờ

025

Nung 1 giờ

026

Nung 2 giờ

025

Nung 4 giờ

024

024

023

023

022

RMA

027

Nung 3 giờ

022

021

021

0
0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0
0

Nhiệt độ nung (oC)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Nhiệt độ nung (oC)

Hình 3.13. Dung lượng hấp phụ NH4+ của vật liệu RMW, RMA theo nhiệt độ
và thời gian nung

Theo kết quả khảo sát hình 3.13. thì ở cả hai vật liệu RMA và
RMW dung lượng hấp phụ NH4+ đều đạt giá trị lớn nhất ở nhiệt độ 350oC
nung trong 2-3 giờ.
3.2.2.4. Kết quả khảo sát hấp phụ NO2- của vât liệu RMA và RMW
Ở nhiệt độ 350oC, thời gian nung 2 giờ thì cả hai vật liệu RMA
và RMW đều cho dung lượng hấp phụ cao đối với nitrit. Cơ chế hấp phụ
dựa trên sự có mặt của các nhóm hydroxyl trên bề mặt vật liệu tạo thành
phức cầu nội phân tử [65, 154]:
≡ S-OH + NO2- + H+ ↔ ≡ S- NO2 + H2O
12


qe (mg/g)

qe (mg/g)

RMW

029
028
027
026
025
024
023

022
021
0

Nung 1 giờ
Nung 2 giờ
Nung 3 giờ
Nung 4 giờ

029

RMA

028

Nung 1h
Nung 2h

027

Nung 3h

026

Nung 4h

025
024
023
022

021
0

100

200

300

400

500

600

700

800

0

900

0

100

200

300

Nhiệt độ nung (oC)

400

500

600

700

800

900

Nhiệt độ nung (oC)

Hình 3.14. Dung lượng hấp phụ NO2- của vật liệu RMW, RMA theo nhiệt
độ và thời gian nung
3.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu RMA
và RMW
Vật liệu biến tính từ bùn đỏ rửa nước đến pH = 7, nung ở nhiệt
o

độ 350 C (RMW 350) được lựa chọn để khảo sát hấp phụ với các ion
As(V), NO2-, NH4+. Vật liệu rửa nước đến pH = 7 và nung ở 250oC
(RMW 250) được lựa chọn để khảo sát hấp phụ với Pb(II).
3.2.3.1.Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu
NO2-

024
022

q (m g/ g)

0212
021

026

0208
0206

0

2

4

6

pH

8

10

021
0208
0206

0204

0204

0202

0202

0

Hấp phụ Pb(II)

0212

Hấp phụ As(V)

NH4+

q (m g /g )

q (m g /g )

1
028

0

0
0

2

4

6

8

10

12

pH

0

1

2

3

4

5

6

7

pH

Hình 3.15. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ As(V), Pb(II) và NH4+,
NO2-.

pH hấp phụ của As(V) ở khoảng 5-7 có nghĩa là thấp hơn pHpzc
thì bề mặt sẽ tích điện dương sẽ rất thuận lợi cho quá trình hấp phụ các
anion như As(V) [59, 142]. Với quá trình hấp phụ NH4+ giá trị pH được
lựa chọn phù hợp nhất là 6, với NO2- và Pb(II) là 5.
3.2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc

13


Thời gian tiếp xúc tối ưu trên vật liệu RMW 350 đối với As(V) là
120 phút; với NO2- và NH4+ là 150 phút để hấp phụ đạt cân bằng và thời
0212

q (mg/g)

q (mg/g)

gian tiếp xúc tối thiểu của Pb(II) trên vật liệu RMW 250 là 180 phút.
021
0208

As(V)

0206

Pb(II)

0204

028
026

NO2NH4+

024
022

0202

0

0
0

50

100

150

200

250

300

0

50

Thời gian (phút)

100 150 200 250 300 350

Thời gian (phút)

Hình 3.16. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc

3.2.3.3.Ảnh hưởng của các ion cạnh tranh
a. Ảnh hưởng các anion đối với quá trình hấp phụ As(V) và NO2-:
Các anion ở cùng nồng độ với NO2- có ảnh hưởng xấu, làm giảm hiệu
suất hấp phụ NO2-, ảnh hưởng của các ion giảm dần theo thứ tự HCO3> SO42- > HPO42- > Cl-. Đối với quá trình hấp phụ As(V) theo thứ tự
HPO42- > HCO3- > SO42- > Cl- có nghĩa là ion HPO42- làm giảm dung
lượng hấp phụ của As(V) lớn nhất.
b. Ảnh hưởng của các cation đối với quá trình hấp phụ Pb(II) và NH4+
Đối với q trình hấp phụ NH4+ thì cation Na+ có ảnh hưởng lớn
nhất rồi đến K+ , còn các ion Mg2+, Ca2+ rất ít ảnh hưởng đến q trình
hấp phụ. Với quá trình hấp phụ Pb2+ thì ảnh hưởng của ion Ca2+ là nhiều
nhất, tiếp theo là Mg2+ > Na+ > K+.
3.2.4. Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ đối với vật liệu RMW
Mn hình đẳng nhiệt hấp phụ đối với các ion As(V), NO2-, NH4+
được thực hiên trên vật liệu RMW 350, ion Pb(II) thực hiện trên vật liệu
RMW 250 đều phù hợp với mn hình Langmuir hơn Frendlich. Dung
lượng hấp phụ cực đại (qmax) của các ion As(V), Pb(II), NH4+ NO2- lần
lượt là: 16,10; 9,34; 2,90; 4,36 mg/g.

14


3.3. Kết quả nghiên cứu trên vật liệu từ bùn đỏ đã tách loại nhôm dư
(RM-Fe)
3.3.1. Kết quả khảo sát nồng độ NaOH và thời gian hòa tách Al
Kết quả thực nghiệm cho thấy dung dịch NaOH 4M, thời gian
tách 4h phù hợp nhất để tách Al ra khỏi hỗn hợp.
3.3.2. Phân tích đặc trưng của vật liệu RM-Fe
3.3.2.1.Kết quả phân tích thành phần của vật liệu RM-Fe
Lượng oxit nhnm trong mẫu bùn đỏ thn RM là 13,37%, trong
mẫu bùn đỏ đã biến tính RM-Fe là 0,27%, hàm lượng oxit nhnm được
tách loại đạt 98% (Bảng 3.16).
Bảng 3.16. Thành phần hóa học chủ yếu của vật liệu RM – Fe

Thành phần (%)

Al2O3
Fe2O3
Phương pháp
Hóa học
54,04
0,27
EDX
54,08
0,25
3.3.2.2. Kết quả phân tích nhiệt vật liệu RM-Fe
Qua kết quả phân tích nhiệt (DTG)
cho thấy xuất hiện 2 píc ở điểm

88,23oC và 305,85oC, tại các giá trị
này có sự mất nước và hao hụt khối
lượng tương ứng là 2,59%,8,47%.

Labsys TG

SiO2

CaO

2,04
2,03

0,32
0,34

Figure:

Experiment: RMVFeV60C

09/12/2016

Procedure: RT VVVV> 900C (10 C.minV1) (Zone 2)

Crucible: PT 100 µl

Atmosphere:Air
Mass (mg):

TG/%

57.57

d TG/% /min
0.0

10
8

- 0.5

Peak :88.23 °C

6
Peak :305.85 °C

4

- 1.0
2
0

- 1.5

Mass variation: V2.59 %

-2
-4

- 2.0

-6

Mass variation: V8.47 %

-8

- 2.5

-10
0

100

200

300

400

500

600

700

Furn ace temperature /°C

Hình 3.24. Giản đồ phân tích
nhiệt của vật liệu RM-Fe

3.3.2.3. Phổ X-Ray của vật liệu RM-Fe
Phổ nhiễu xạ tia X (bảng 3.17) cho biết biến đổi của oxit/hidroxit
sắt (ở đây là Goethit và Hematit) đối với các mẫu bùn đỏ tách loại Al
được sấy và nung ở các nhiệt độ 60oC (RM-Fe), 90oC (RM- Fe 90),
350oC (RM- Fe 350), ở 800oC (RM- Fe 800) được tổng hợp ở bảng 3.17.

15


Bảng 3.17. Dạng tồn tại của oxit/hidroxit sắt và nhôm trong mẫu bùn đỏ thô
RM và các mẫu bùn đỏ biến tính

Mẫu vật liệu
RM
RM-Fe
RM-Fe 90
RM-Fe 350
RM-Fe 800

Dạng tồn tại của oxit/hidroxit sắt và nhôm
Sắt
Nhôm
Goethit FeO(OH), Hematit Gibbsit Al(OH)3
Fe2O3
Goethit FeO(OH), Hematit Fe2O3
Goethit FeO(OH), Hematit Fe2O3
Hematit Fe2O3
Hematit Fe2O3
-

3.3.2.4. Ảnh SEM của vật liệu RM và RM-Fe
Vật liệu biến tính RM-Fe với độ phóng đại
100.000 lần, thì thấy các hạt vật liệu có dạng
hình cầu sắc nét xếp sắp ngẫu nhiên thành các
khối chồng lên nhau trên bề mặt các hạt vật
liệu, điều này chứng tỏ các thành phần kết
dính ở dạng Al(OH)3, Ca(OH)2 hay SiO2.H2O
đã bị loại bỏ gần như hoàn toàn, vật liệu chỉ
cịn là oxit/hydroxit sắt.

Hình 3.26. Ảnh SEM
của RM- Fe (b)

3.3.2.5. Kết quả xác định diện tích bề mặt riêng BET
Bảng 3.18. Diện tích bề mặt riêng của mẫu bùn đỏ thô (RM) và các mẫu bùn
đỏ RM-Fe biến tính

Mẫu

Diện tích bề mặt riêng BET (m2/g)

Bùn đỏ thn RM

40,71

RM- Fe

71,88

RM-Fe 90

64,20

RM-Fe 350

58,24

RM-Fe 800

23,72
16


Diện tích bề mặt của RM-Fe cao hơn so với diện tích bề mặt của
các vật liệu RM-Fe 90, RM-Fe 350, RM-Fe-800 có liên quan đến sự biến
đổi dạng tồn tại và biến đổi của goethit FeOOH sang Hematit Fe2O3.
3.3.3 .Khả năng hấp phụ của vật liệu RM-Fe đối với các cation và
anion.
3.3.3.1.Khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ của các vật liệu RM-Fe với
các ion
Kết quả kháo sát bảng 3.19 cho thấy các ion đều hấp phụ tốt nhất
trên vật liệu RM-Fe.
Bảng 3.19. Kết quả khảo sát sơ bộ khả năng hấp phụ As(V), Pb(II),
NO2-, NH4+ trên các vật liệu RM-Fe

Vật liệu

Hấp phụ
As(V)
qe (mg/g)

0.0957
0.0918
0.0765
0.0505

RM-Fe
RM -Fe 90
RM-Fe 350
RM-Fe 800

Hấp phụ
Pb(II)
qe (mg/g)
0.0895
0.0805
0.0707
0.0458

Hấp phụ
NO2qe (mg/g)
0.675
0.622
0.521
0.477

Hấp phụ
NH4+
qe (mg/g)
0.688
0.632

0.541
0.485

3.3.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ion trên vật liệu
RM-Fe
028

NO2-

024

Hấp phụ Pb(II)

Hấp phụ As(V)

0212

q (m g/g)

NH4+

026

q (mg/g)

q (m g/g)

a. Ảnh hưởng của pH dung dịch
021
0208

0206

022

0202

0202
0

2

4

6

pH

8

10

0206
0204

0204

0

021
0208

0

0
0

2

4

6

8

10

12

0

1

pH

2

3

4

5

6

pH

Hình 3.28. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu RM-Fe
pH hấp phụ tối ưu với As(V), NO2-, Pb(II) là 5, của NH4+ là 6.

b.Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Thời gian đạt cân bằng cho quá trình hấp phụ As(V) trên vật liệu
RM-Fe là 90 phút, còn với Pb(II), NH4+, NO2- là 180 phút. Như vậy vật
17

7


liệu RM-Fe có khả năng hấp phụ cao nhất đối với As(V) so với các cation
và anion khác.
c. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion đối với quá trình hấp phụ
trên RM- Fe
* Ảnh hưởng của các anion đối với hấp phụ As(V), NO2Theo kết quả thực nghiệm cho thấy, q trình hấp phụ As(V) thì
anion HPO42- có ảnh hưởng nhiều nhất, quá trình hấp phụ NO2- thì ion Clcó ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu, các ion khác như Cl-,
SO42-, HPO42-, HCO3- ít ảnh hưởng.
* Ảnh hưởng của các cation đến khả năng hấp phụ của Pb(II), NH4+
Với quá trình hấp phụ Pb(II) thì các cation ảnh hưởng theo thứ tự
giảm dần Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+, Quá trình hấp phụ NH4+ thì ion K+ có
ảnh hưởng nhiều hơn các cation khác.
3.3.4. Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ đối với vật liệu RM-Fe
Bảng 3.20. Thơng số của mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir,

Frendlich của bùn đỏ tách loại nhôm RM-Fe
Ion
Đẳng nhiệt Langmuir
Đẳng nhiệt Frendlich
qmax
KL
n
KF
R2
R2
(mg/g)
As(V)
7,57
0,093
0,990
1,84
0,68
0,980
Pb(II)
9,61
0,096
0,986
1,68
0,79
0,891
NH4+
1,77
0,098
0,990
1,55

0,15
0,949
NO21,77
0,035
0,981
1,66
0,09
0,887
Thnng số mn hình đẳng nhiệt (bảng 3.20) cho thấy quá trình hấp
phụ phù hợp hơn với mn hình đẳng nhiệt Langmuir, quá trình hấp phụ
đơn lớp chiếm ưu thế diễn ra tương tư như trên các vật liệu bùn đỏ biến
tính khác đã nghiên cứu, vật liệu có khả năng hấp phụ đối với các ion2

18


3.4. Kết quả nghiên cứu vật liệu zeolit tổng hợp trực tiếp trên nền
bùn đỏ
3.4.1. Đặc trưng của vật liệu tổng hợp
3.4.1.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu RM ZeO-Si và RM ZeOSi/Al
300

RMVZeo Si
RMVZeo SiVAl

250

Na8(Al6Si6O24)S2H2O

Lin (Cps)

200

Fe2O3

150
100
50

Hình 3.33. Phổ nhiễu xạ tia
X (XRD) của mẫu vật liệu RM
ZeO-Si và RM ZeO –Si/Al.

0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

2VThetaV Scale

Với cả hai loại vật liệu ta đều thấy sự xuất hiện của loại Zeolit
mới có cnng thức tổng quát là Na8(Al6Si6O24)S.H2O tồn tại trên nền
Hematit (Fe2O3). Với các thnng số góc 2θ và d của vật liệu RM ZeO-Si
gần trùng với các giá trị của mạng lưới tinh thể sodalite có cnng thức
Na6(H2O)8 Si6Al6O24 có các giá trị cặp (2θ: d) là (14,16: 6,256) và
(20,07: 4,424) , các giá trị thu được trên giản đồ X-Ray của vật liệu RM
ZeO-Si/Al gần trùng với các giá trị trong bảng phổ chuẩn của Zeolit P
có 2 cặp giá trị (2θ: d) là (33,38: 2,684) và (35,75: 2,511) [ 96, 98]. Sự
khác biệt với các loại Zeolit tự nhiên và các Zeolit tổng hợp của các
loại vật liệu khác là trong phân tử Zeolit này cịn có thêm lưu huỳnh
(S2-) và zeolit được tồn tại trên nền của hematit Fe2O3 [121]. Sự có mặt
của tinh thể Fe2O3 trên hình 3.33 với cả 2 vật liệu đều xuất hiện các pic
với với cường độ tương đối cao.
3.4.1.2. Phổ EDX của vật liệu
(a)

(b)

19


Hình 3.34. Phổ EDX của vật liệu RM ZeO-Si (a) và RM ZeO-Si/Al (b)

Từ kết quả này có thể tính được tỷ số Si/Al của 2 loại vật liệu thu được
như sau :
Với vật liệu RM ZeO- Si : Si / Al 

Vật liệu RM ZeO-Si/Al :

Si / Al 

nSi 25,96 / 28 0,93


 3, 7
6, 76 / 27 0, 25
nAl

n Si
28, 24 / 28
1


 4,1
6, 49 / 27
0, 24
n Al

3.4.1.3. Phổ hồng ngoại của vật liệu RM ZeO-Si,RM ZeO-Si/Al

Hình 3.35. Phổ hồng ngoại của vật liệu zeolit tổng hợp

Tại vùng số sóng từ 1100 đến 400 cm-1, có sự xuất hiện các pic đặc
trưng cho dao động của các liên kết T-O và Si-O-Al trong khung cấu
trúc của sodalit(T: Si hoặc Al) như các pic tại số sóng 998,21; 667,40
cm-1 và 1106,22; 623,03 lần lượt đặc trưng cho dao động đối xứng và

bất xứng của liên kết Si-O-Al của vật liệu RM ZeO-Si, RM ZeO- Si/Al
[96]. Đối với vật liệu RM ZeO- Si/Al cịn có sự xuất hiện các pic tại số
sóng 1005,92; 1034,85 cm-1 đặc trưng cho dao động của liên kết Si-O
và Al-O trong tứ diện TO4. Trong vùng bước sóng từ 600 đến 400 cm-1
thì vật liệu RM ZeO-Si/Al có xuất hiện hai pic tại 434 cm-1; 459cm-1 và
một pic tại bước sóng 571,92 cm-1 đặc trưng cho dao động của liên kết
T-O, Fe-O của hematit và dao động của khung vòng 6 cạnh [96]; vật
liệu RM ZeO- Si chỉ có sự xuất hiện của hai pic tại 464 cm-1; 568 cm-1
đặc trưng cho dao động của liên kết Fe-O và dao động khung của vòng
6 cạnh.
20


3.4.1.4. Ảnh SEM, TEM của vật liệu
Trên hình ảnh chụp SEM ở độ phóng đạii 100.000 lần
l cho thấy
rõ kích thước tương đối của các hạt zeolit mớii hình thành có kích thước
hạt cỡ 300- 350 nm. Lượng tinh thể zeolit trên vậtt liệu
li RM ZeO-Si/Al
có phần nhiều hơn so với vật liệu RM ZeO-Si.
(a)

(b)

(c)

(d)

Hình 3.36. Ảnh SEM của RM ZeO- Si (a), RM ZeO- Si/Al (b), ảnh TEM của
RM ZeO- Si (c), RM ZeO- Si/Al (d).

3.4.1.5. Kết quả xác định diện tích bề mặtt riêng BET
Diện tích bề mặt riêng được xác định với vậtt liệu
li RM ZeO- Si là
46,20 m²/g, vật liệu RM ZeO-Si/Al là 59,21 m2/g. Diệện tích bề mặt của
2 vật liệu mới tổng hợp đều cao hơn so với bùn đỏ thn chưa biến
bi tính
(SBET = 40,71).
3.4.2. Khả năng hấp phụ của vật liệu đối vớii các cation và anion.
3.4.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp
p phụ
ph các ion As(V),
Pb(II), NH4+, NO2- trên vật liệu RM ZeO-Si,
Si, RM ZeO-Si/Al.
ZeO
a. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ
u zeolit tổng
t
hợp có hấp
Quá trình hấp phụ NH4+ thì cả hai vật liệu
phụ tốt nhất là ở pH từ 5,5 đến 6,5 [148]. Cơ chế hấấp phụ amoni trên
zeolit tổng hợp chủ yếu là trao đổi ion [46,150] :
21