Tài liệu Nghiên cứu loại bỏ ion pb(ii) và xanh metylen trong môi trường nước bằng vật liệu thải từ quy trình khai thác bauxite

MỞ ĐẦU Bauxite có chứa hàm lượng nhôm cao và thường được dùng để điều chế alumina theo qui trình Bayer [44]. Theo qui trình này, các dạng oxit nhôm trong bauxite được hòa tan bằng xút và còn một phần pha rắn không tan gọi là bùn đỏ (red mud) (để điều chế 1 tấn alumina thì thải ra khoảng 0,3 đến 2,5 tấn bùn đỏ). Đặc trưng lớn nhất của bùn đỏ là có tính kiềm cao (pH = 10 - 12,5). Thành phần hóa học của bùn đỏ thay đổi theo nguồn bauxite chủ yếu bao gồm hematite (Fe2O3), goethite (αFeOOH), boehmite (-AlOOH), quartz (SiO2), sodalite (Na4Al3Si3O12Cl), gypsum (CaSO4.2H2O) và gibbsite (Al(OH)3). Bùn đỏ tích luỹ và tạo thành một lượng lớn gây ô nhiễm môi trường và các sinh vật sống xung quanh. Việc tích luỹ tạo thành một lượng lớn bùn đỏ có thể gây ra thảm họa lụt bùn đỏ như đã xảy ra tại nhà máy khai thác bauxite ở Hungari năm 2010 là một trong nhiều ví dụ. Hàng năm lượng bùn đỏ trên thế giới được tạo ra khoảng 90 triệu tấn [44]. Ở Việt Nam, nhà máy khai thác bauxite Tân Rai (ở huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng) đã bắt đầu hoạt động và nhà máy khai thác bauxite Nhân Cơ (ở huyện Đăk R’Lấp, tỉnh Đăk Nông) đang triển khai xây dựng, lượng bùn đỏ tạo ra chưa được đánh giá chi tiết, tuy nhiên đây là vấn đề gây tranh cãi nhiều trong những năm qua. Vấn đề nghiên cứu sử dụng bùn đỏ đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu nhiều. Người ta đã nghiên cứu sử dụng làm chất xúc tác [22], làm chất tạo màu trong gốm [13], phụ gia xi măng [27], làm chất hấp phụ xử lý môi trường [40, 36],... Mặc dù bùn đỏ đã được quan tâm nghiên cứu sử dụng nhiều, tuy nhiên vẫn không thể tiêu thụ hết một lượng rất lớn bùn đỏ tạo ra. Một trong những hướng đi mới để sử dụng được lượng lớn bùn đỏ là làm vật liệu hấp phụ. Bùn đỏ là một chất hấp phụ rẻ tiền và có khả năng hấp phụ cao. Người ta đã nghiên cứu biến tính bùn đỏ tạo ra các vật liệu có dung lượng hấp phụ cao để hấp phụ kim loại nặng [40, 29], các chất hữu cơ [43] và các anion vô cơ [36, 14]... Tuy nhiên, ở Việt Nam mới chỉ có một vài công trình nghiên cứu về vấn đề này [2 - 5]. Các nhà máy alumina ở Tây Nguyên (Việt Nam) đã bắt đầu hoạt động, nguy cơ ô nhiễm bùn đỏ có thể thành hiện thực, nên việc nghiên cứu sử dụng hợp lý bùn đỏ tạo 1 ra các sản phẩm có thể sử dụng được và làm giảm nguy cơ ô nhiễm bùn đỏ ở các nhà máy alumina có ý nghĩa cấp thiết về phương diện lý thuyết cũng như thực hành. Sự ô nhiễm do các loại phẩm nhuộm trong công nghiệp trở thành vấn đề môi trường và vệ sinh nghiêm trọng trong những năm gần đây. Việc sử dụng rộng rãi các loại phẩm nhuộm và các sản phẩm của chúng sẽ gây ra ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng tới môi trường và con người [34]. Bên cạnh đó, sự ô nhiễm kim loại nặng cũng là một trong những vấn đề ô nhiễm phổ biến gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các kim loại nặng có mặt trong nước, đất, qua nhiều giai đoạn khác nhau và cuối cùng đi vào chuỗi thức ăn của con người. Khi đã vào cơ thể, kim loại nặng có thể tích tụ lại trong các mô. Với sự gia tăng tình trạng ô nhiễm môi trường, một yêu cầu được đặt ra là phát triển chất hấp phụ mới để tách các ion kim loại nặng ra khỏi môi trường nước với năng suất hấp phụ cao hơn và giá thành thấp hơn so với các phương pháp thương mại có thể dùng. Gần đây, bùn đỏ được cho là có thể được sử dụng như một phương pháp mới để xử lý nước [36]. Một trong những ứng dụng xử lý nước của bùn đỏ là làm chất hấp phụ để loại bỏ phẩm nhuộm và ion kim loại nặng khỏi dung dịch nước. Xuất phát từ thực tiễn đó, chúng tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu loại bỏ ion Pb(II) và xanh metylen trong môi trường nước bằng vật liệu thải từ qui trình khai thác bauxite. Đề tài này được trình bày theo các mục chính sau: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Nội dung, phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm - Chương 3: Kết quả và thảo luận - Kết luận và kiến nghị 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về qui trình khai thác bauxite và một số đặc trƣng của bùn đỏ trên thế giới Tài nguyên bauxite ở trên thế giới khoảng 55 – 75 tỷ tấn phân bố ở các Châu lục như sau [38]: Châu Phi 33%; Châu Đại Dương 24%; Nam Mỹ và Caribbean 22%; Châu Á 15% và các nơi khác 6%. Trên thế giới có hơn 40 nước có tài nguyên bauxite. Trong đó, Việt Nam là một trong những nước có nguồn tài nguyên bauxite lớn nhất (đứng thứ 3 sau Guinea và Australia (xem hình 1.1)). Tuy Việt Nam có ưu việt về tài nguyên bauxite nhưng việc khai thác bauxite, sản xuất alumina và nhôm kim loại chỉ mới bắt đầu triển khai trong những năm gần đây. Hình 1.1. Nguồn tài nguyên bauxite của một số quốc gia trên thế giới [38] Ở các quốc gia khác nhau phương pháp tinh luyện alumina cũng khác nhau phụ thuộc vào thành phần của bauxite. Tuy nhiên, qui trình Bayer là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất, đến 95% sản phẩm alumina được tinh luyện theo qui trình này. Qui trình Bayer truyền thống được tóm tắt ở sơ đồ hình 1.2. Qui trình Bayer thường sử dụng đối với các quặng bauxite tốt và quặng alunite, đặc biệt là đối với bauxite có chứa hàm lượng oxit silic thấp. Nói chung, hỗn hợp bauxite và dung dịch xút được trộn với một lượng nhỏ vôi và giữ ở nhiệt độ gần 100oC trước khi đề silicat. Sau đó, bauxite được phân ra bằng cách rửa với dung dịch NaOH 3 nóng. Quá trình này dùng để chuyển đổi nhôm oxit (alumina) thành nhôm hydroxit (Al(OH)3). Các thành phần khác của bauxite không hoà tan và tạo thành bùn đỏ (red mud) sau khi lọc bỏ phần dung dịch. Hình 1.2. Qui trình Bayer truyền thống để sản xuất alumina [28] Thành phần của bùn đỏ phụ thuộc vào loại quặng bauxite và qui trình tinh luyện được sử dụng. Kết quả phân tích hoá học cho thấy bùn đỏ có chứa silic, nhôm, sắt, canxi, titan,… Thành phần chính của bùn đỏ thải từ một số nhà máy alumina trên thế giới được trình bày ở bảng 1.1. Bùn đỏ có kích thước hạt trung bình < 10 µm, diện tích bề mặt riêng (BET) của bùn đỏ nằm trong khoảng từ 7,4 đến 34,5 m2/g [39] và có thể tăng lên đáng kể bằng cách sử dụng một số phương pháp xử lí thích hợp. Trong môi trường bazơ, các hạt bùn đỏ mang điện tích âm, điều này có lẽ là do sự hiện diện của các nhóm hydroxyl trên bề mặt [25]. Một tính chất hoá lý khác của bùn đỏ cần được xử lí, đó là tính kiềm cao (pH = 10 - 12,5 [44]). Do đó, người ta phải nghiên cứu xử lí bùn đỏ để tạo thành vật liệu có thể sử dụng được. 1.2. Một số ứng dụng của bùn đỏ Bauxite có chứa hàm lượng nhôm cao và thường được dùng để điều chế alumina theo qui trình Bayer [44]. Theo qui trình này, các dạng oxit nhôm trong bauxite được hòa tan bằng xút và còn một phần pha rắn không tan gọi là bùn đỏ (red mud) (để điều chế 1 tấn alumina thì thải ra khoảng 0,3 đến 2,5 tấn bùn đỏ). Đặc trưng 4 lớn nhất của bùn đỏ là có tính kiềm cao (pH = 10 - 12,5). Thành phần hóa học của bùn đỏ thay đổi theo nguồn bauxite, chủ yếu bao gồm hematite (Fe2O3), goethite (αFeOOH), boehmite (-AlOOH), quartz (SiO2), sodalite (Na4Al3Si3O12Cl), gypsum (CaSO4.2H2O) và gibbsite (Al(OH)3). Bùn đỏ tích luỹ và tạo thành một lượng lớn gây ô nhiễm môi trường và các sinh vật sống xung quanh. Hàng năm lượng bùn đỏ trên thế giới được tạo ra khoảng 90 triệu tấn [44]. Bảng 1.1. Thành phần chính của bùn đỏ thải từ các nhà máy khai thác bauxite khác nhau trên thế giới [28] Quốc gia Công ty Phƣơng SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Na2O pháp 19,90 27,70 3,50 40,50 1-2 Bayer 11,14 16,20 10,11 30,40 2 Arkansas 4,50 12,15 4,5 55,6 1,5-5,0 Bayer Sherwon 2,56 11,13 Lượng 50,54 9,00 Bayer Australia USA Thành phần chính (% khối lƣợng) ALCOA Mobile vết Indian Al. Corp. 6,74 19,60 28,00 20,26 8,09 MALCO 5,70 27,00 5,12 45,17 3,64 HINDALCO 5,00 23,00 17,20 35,46 4,85 BALCO 6,84 15,58 22,50 33,80 5,20 Bayer NALCO 8,44 14,73 3,30 52,39 4,00 Nung China 13,89 7,29 2,45 6,85 2,73 Hungary 10,15 15,20 4,60 38,45 8,12 Jamaica 3,40 14,2 6,87 50,9 3,18 Bayer Surinam 11,90 19,00 12,15 24,81 9,29 Bayer 13,00 20,00 5,5 38,75 8,16 Nung Germany Baudart Bayer Vấn đề nghiên cứu sử dụng bùn đỏ đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu, tuy nhiên vẫn không thể tiêu thụ hết một lượng rất lớn bùn đỏ tạo ra. Sơ đồ hình 1.3 trình bày một số khả năng ứng dụng của bùn đỏ. Tuy nhiên, trong số những ứng dụng này vẫn chưa có ứng nào có hiệu quả về kinh tế ở mức độ công nghiệp. 5 Lấy kim loại Fe, Al, Ti, Ga, V, Sc Vật liệu xây dựng Gạch, xi măng và bê tông Thuốc nhuộm và sơn Bùn đỏ Chất hấp phụ Nước và khí Xúc tác Chất trợ xúc tác, chất xúc tác Sản xuất gốm Cải tạo đất Hình 1.3. Một số khả năng ứng dụng của bùn đỏ [44] Trong những năm gần đây, việc sử dụng bùn đỏ làm chất hấp phụ cũng như làm chất xúc tác đã được phát triển và công bố rộng rãi. Sản phẩm thải công nghiệp này có thể sử dụng trong các qui trình xử lí các chất thải khác và đem lại nhiều khoản lợi về kinh tế cũng như môi trường [44]. Năm 2012, Pulford và cộng sự [36] đã sử dụng bùn đỏ được xử lí bằng axit và bằng phương pháp carbonate để hấp phụ CrO42, Cu2+ và Pb2+. Kết quả cho thấy bùn đỏ được xử lí bằng phương pháp carbonate không có khả năng hấp phụ CrO42, nhưng khả năng hấp phụ Cu2+ và Pb2+ cao hơn nhiều so với việc xử lí bùn đỏ bằng axit. Năm 2011, Luo và cộng sự [29] đã xử lí bùn đỏ (từ nhà máy alumina Shandong, Trung Quốc) bằng axit HCl và ứng dụng làm chất hấp phụ Cd, dung lượng hấp phụ Cd cực đại trên bùn đỏ ban đầu, bùn đỏ đã được xử lí bằng axit và bùn đỏ có kích thước hạt nano ở pH = 6,5 tương ứng là 0,16; 0,19 và 0,21 mol/kg. Năm 2005, Wang và cộng sự [43] đã nghiên cứu xử lí bùn đỏ (Worsley Alumina, Australia) và tro bay (Western Power, Australia) bằng phương pháp nhiệt và bằng HNO3 để hấp phụ metylen xanh trong dung dịch nước. Kết quả cho thấy rằng dung lượng hấp phụ của cả bùn đỏ và tro bay được xử lí bằng phương pháp nhiệt đều tăng so với các vật liệu ban đầu, nhưng đối với phương pháp xử lí bằng HNO3 thì khác, dung lượng hấp phụ của tro bay thì tăng, trong khi đó dung lượng hấp phụ của bùn đỏ thì giảm. Bên cạnh việc sử dụng bùn đỏ làm chất hấp phụ, nhiều tác giả cũng đã sử dụng bùn đỏ làm chất xúc tác, gạch xây dựng,… Năm 2012, Karimi và cộng sự [22] đã sử 6 dụng bùn đỏ làm chất xúc tác cho phản ứng xeton hoá axit formic và axit axetic bằng H2 ở nhiệt độ > 350oC, cũng như làm xúc tác cho phản ứng chuyển hoá axit levulinic thành ankan và anken bằng H2 với hiệu suất đạt 76%. Năm 2013, Kumar và cộng sự [24] đã nghiên cứu chế tạo gạch lát từ tro bay và bùn đỏ, sản phẩm thu được đạt tiêu chuẩn cho phép với hàm lượng bùn đỏ chiếm 10 - 20%. Trong nước, Việc sử dụng bùn đỏ làm chất hấp phụ để xử lí nước ô nhiễm cũng có một vài nghiên cứu. Năm 2013, Phạm Xuân Cường và cộng sự [2, 3] đã trộn bùn đỏ đã được nghiền nhỏ với thuỷ tinh lỏng (Na2SiO3), sau đó dùng máy ép thành hạt đường kính 2,5 mm và tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ các kim loại nặng và asen. Kết quả cho thấy rằng, vật liệu này có khả năng xử lí ô nhiễm kim loại nặng và asen trong nước, khả năng hấp phụ cao, giá thành rẻ, phù hợp với điều kiện, tiêu chí của hạt vật liệu hấp phụ, phù hợp với điều kiện Việt Nam. Cũng trong năm 2013, Dương Phước Đạt và cộng sự [4] đã hoạt hoá bùn đỏ được lấy ở nhà máy hoá chất Tân Bình (Tp. Hồ Chí Minh) và sử dụng làm chất xúc tác cho phản ứng Fenton phân huỷ phẩm màu Methyl Orange (MO), Reactive Orange 16 (RO16) và Congo Red (CR). Kết quả cho thấy, ở pH = 3, dung lượng xúc tác phân huỷ MO, RO16 và CR lần lượt là 93,0 mg/g, 304,4 mg/g và 342,1 mg/g. Tống Thị Thanh Hương và cộng sự [5] cũng sử dụng bùn đỏ được lấy ở nhà máy hoá chất Tân Bình (Tp. Hồ Chí Minh) để hấp phụ phenol trong dung dịch nước, và công bố ở Hội nghị Hoá học toàn quốc lần thứ 6 tại Hà Nội vào ngày 22/11/2013. Đầu tiên, các tác giả này tiến hành rửa bùn đỏ bằng nước cất đến khi đạt pH = 8 – 8,5. Sau đó mẫu được lọc, sấy khô ở 105oC và nghiền mịn thu được mẫu bùn đỏ thô. Mẫu bùn đỏ thô được hoạt hoá ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau (473, 673, 873 và 1073K) trong 4h. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ phenol trong môi trường nước cho thấy rằng bùn đỏ thô có khả năng hấp phụ tốt hơn bùn đỏ hoạt hoá bằng nhiệt độ. Khả năng hấp phụ chủ yếu là do tương tác tĩnh điện giữa anion phenolat với các tâm mang điện tích dương trên bề mặt vật liệu. 1.3. Sự ô nhiễm môi trƣờng bởi phẩm nhuộm Các loại phẩm nhuộm như Benzidin, Sudan, Atrazol Black FDL, Dianix Black [31]… được thải ra ngoài môi trường từ nước thải của các nhà máy dệt may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ phẩm, dược phẩm và các ngành công nghiệp thực phẩm. Các chất thải này khi đi vào nguồn nước như sông, hồ,… với một nồng độ rất nhỏ cũng cho cảm giác xấu về màu sắc. Màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh 7 sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loại thuỷ sinh vật. Đối với con người, phẩm nhuộm có thể gây ra các bệnh về da, đường hô hấp, phổi. Ngoài ra, một số phẩm nhuộm hoặc chất chuyển hoá của chúng rất độc hại có thể gây ung thư (như phẩm nhuộm Benzidin, Sudan) [31]. Các phương pháp hóa lý truyền thống để xử lý phẩm nhuộm có trong nước thải là sự đông tụ và sự kết bông [33], oxi hóa hoặc ozon hóa [30] và hấp phụ [46]… Một vài thập kỉ trước đây, việc chọn lựa, ứng dụng và sử dụng phẩm nhuộm không gây quan ngại lớn xét về tác động môi trường. Ngay các thành phần hoá học của hơn phân nửa số phẩm nhuộm trong công nghiệp là không được biết. Từ những năm 80 của thế kỉ trước con người đã bắt đầu đề cập đến nước thải phẩm nhuộm. Trong một vài năm trở lại đây, các thông tin về tác động nguy hiểm đối với môi trường của nước thải phẩm nhuộm đã trở nên rõ ràng. Vì thế, chính phủ, doanh nghiệp và người dân đã cùng nhau xử lí các nước thải chứa phẩm nhuộm. Từ chỗ ban đầu không có giới hạn lượng nước thải, việc xử lí nước thải phẩm nhuộm bắt đầu với một vài phương pháp sơ cấp như sa lắng, điều chỉnh để duy trì pH, chất rắn không hoà tan tổng (total dissolved solids, TDS) và chất rắn lơ lững tổng (total suspended solids, TSS) của nước thải ra. Sau này, sự xử lí thứ cấp như dùng buồng lọc để phân huỷ sinh học và gần đây bùn hoạt tính cũng đã được đưa vào sử dụng. Thông thường các quá trình xử lí nước thải công nghiệp bao gồm các bước sau [16]: i) Tiền xử lí: dòng nước thải công nghiệp trước khi đưa vào hệ thống cống trung tâm công nghiệp cần phải được xử lí bằng cách trung hoà, rồi trải qua xử lí sơ cấp, ở đây nước thải được loại bỏ các chất gây ô nhiễm. Chất rắn lơ lững được loại bỏ bằng phương pháp hoá học hay vật lý. ii) Sau đó, nước thải được đưa vào xử lí thứ cấp, thường sử dụng phương pháp vi sinh, trước hết vi khuẩn ổn định các cấu tử ô nhiễm. iii) Bước thứ ba là xử lí hoá lý: quá trình này bao gồm hấp phụ, trao đổi ion, oxi hoá hoá học, phân tách bằng màng. Tất cả các phương pháp này đều đắt tiền hơn xử lí vi sinh nhưng vẫn được sử dụng để loại bỏ những chất ô nhiễm không loại bỏ được bằng phương pháp vi sinh. iv) Cuối cùng xử lí các bùn thải. 8 Nước thải dệt nhuộm cũng được xử lí một cách tương tự. Chưa có một phương pháp tiêu chuẩn nào để xử lí cho tất cả các loại nước thải. Cũng như việc xử lí ô nhiễm kim loại nặng, để xử lí nước thải có lẫn chất hữu cơ khó phân huỷ nói chung phương pháp hấp phụ là một trong những phương pháp được sử dụng nhiều trong thực tế do giá thành rẻ và hiệu năng cao của phương pháp này. Cùng một nỗ lực như vậy, chúng tôi nghiên cứu biến tính bùn đỏ bằng axit và nhiệt nhằm tăng cường hoạt tính hấp phụ để hấp phụ xanh metylen trong môi trường nước. 1.4. Sự ô nhiễm môi trƣờng bởi các kim loại nặng Hiện nay, sự ô nhiễm kim loại nặng là một trong những vấn đề ô nhiễm phổ biến gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất và trong nước thải đã trở thành chủ đề nóng của khoa học môi trường và công nghệ. Cd, Cu, Pb, Hg, Ni và Zn được Cơ Quan Bảo Vệ Môi Trường US xem như là các kim loại nguy hiểm nhất trong các chất ô nhiễm [35]. Nguồn gốc phát thải của kim loại nặng có thể là tự nhiên ( như asen As), hoặc từ hoạt động của con người, chủ yếu là từ công nghiệp (các chất thải công nghiệp) và từ nông nghiệp, hàng hải (các chế phẩm phục vụ nông nghiệp, hàng hải...). Các kim loại nặng như Cd, Ni và Pb là những kim loại nặng thường được phát hiện trong các nhánh sông ở các khu công nghiệp. Cd được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như hợp kim, mạ kim loại, khai mỏ, gốm và một số ngành công nghiệp khác. Nhiều bệnh như: chức năng thận, tăng huyết áp, tổn hại gan, ảnh hưởng phổi và gây quái thai có thể là kết quả của nhiễm độc Cd. Ô nhiễm Pb do kết quả của công nghiệp dệt nhuộm, công nghiệp gốm và thuỷ tinh, công nghiệp lọc dầu, sản xuất pin, sản xuất và khai thác mỏ. Nhiễm Pb có thể gây ra các bệnh rối loạn tâm thần, chậm phát triển và ảnh hưởng đến não. Các kim loại nặng có mặt trong nước, đất qua nhiều giai đoạn khác nhau và cuối cùng đi vào chuỗi thức ăn của con người. Khi đã nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng có thể tích tụ lại trong các mô. Đồng thời với quá trình đó cơ thể lại đào thải dần kim loại nặng. Nhưng các nghiên cứu cho thấy tốc độ tích tụ kim loại nặng thường nhanh hơn tốc độ đào thải rất nhiều. Một số công nghệ như: trao đổi ion, kết tủa, hấp phụ, phương pháp màng, thẩm thấu ngược, đóng cặn, thẩm tách… đã được sử dụng để xử lý nguồn nước thải chứa 9 các ion kim loại nặng [35]. Với sự gia tăng tình trạng ô nhiễm môi trường, một yêu cầu được đặt ra là phát triển chất hấp phụ mới để tách các ion kim loại nặng ra khỏi môi trường nước với năng suất hấp phụ cao hơn và giá thành thấp hơn so với các phương pháp thương mại có thể dùng. Do đó, việc nghiên cứu xử lí nước thải bằng các loại vật liệu có giá thành thấp và hiệu quả cao là thách thức đối với các nhà khoa học. Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu sử dụng bùn đỏ (một sản phẩm thải từ các nhà máy alumina ở Tây Nguyên, Việt Nam) để hấp phụ ion Pb2+ trong dung dịch nước. 1.5. Giới thiệu hệ oxi hóa Fenton Hệ oxi hóa Fenton đồng thể, bao gồm hydroperoxit trong sự có mặt của ion Fe(III), đã được sử dụng như một nguồn các gốc oxi hóa mạnh [32]: Fe3+ + H2O2  Fe(OOH)2+ + H+ (1) Fe(OOH)2+  Fe2+ + HO2 (2) Fe2+ + H2O2  Fe3+ + HO + HO (3) Fe3+ + HO2  Fe2+ + H+ + O2 (4) Gần đây, người ta đã chứng minh rằng quá trình Fenton sẽ tăng cường hơn nếu được chiếu sáng, điều này được giải thích là do sự phân hủy của các dạng Fe(OH)2+ quang hoạt thành các gốc OH trong dung dịch: Fe(OH)2+ + h  Fe2+ + HO (5) Tuy nhiên, các phản ứng xúc tác Fenton đồng thể cần nồng độ ion sắt trong dung dịch là 50-80 ppm. Giá trị này lớn hơn nhiều so với mức cho phép của cộng đồng Châu Âu (mức cho phép là 2 ppm [32]). Vì vậy, để loại bỏ các ion sắt ra khỏi dung dịch người ta đã sử dụng kỹ thuật kết tủa và tái hòa tan, nhưng kèm theo nó thì chi phí hoạt động cũng tăng lên. Đây là lí do thúc đẩy sự phát triển của quá trình Fenton dị thể. Điểm quan trọng của hệ xúc tác dị thể là các dạng sắt cố định phải được lọc ra khỏi dung dịch trong điều kiện oxi hóa mạnh và có tính axit, mà ở đó phản ứng Fenton xảy ra. Theo hướng đó, hiện nay nhiều nỗ lực nghiên cứu để thiết kế các xúc tác mới có độ ổn định cao và cho phép sử dụng hữu hiệu hydroperoxit vì giá thành tương đối cao của nó. Nhiều báo cáo đã sử dụng các vật liệu vô cơ và hữu cơ khác nhau để hỗ trợ cho việc gắn các dạng ion sắt hoạt tính trong quá trình Fenton dị thể, như carbon [21], 10 kaolin [17], MCM-41 [23], SBA-15 [32],... Hạt nano oxit sắt cũng được sử dụng làm xúc tác trong các hệ Fenton dị thể đối với quá trình làm giảm màu và khoáng hóa nhiều loại phẩm nhuộm hay các chất hữu cơ khác nhau [15, 26]. Bùn đỏ Lâm Đồng với các hạt kích thước cỡ nano và thành phần chính là sắt oxit hứa hẹn sẽ là một hệ Fenton dị thể hữu hiệu. Các thuộc tính của bùn đỏ như hàm lượng sắt tồn tại dưới dạng oxit sắt (Fe2O3) cao, diện tích bề mặt cao, và giá thành thấp làm cho nó trở thành một chất xúc tác tiềm năng, hấp dẫn cho nhiều phản ứng [41]. Trong đề tài này, bùn đỏ đã hoạt hóa được sử dụng làm chất xúc tác trong phản ứng Fenton dị thể để phân hủy xanh metylen. Động học phản ứng xúc tác oxi hóa ướt xanh metylen bằng hydroperoxit được khảo sát theo phương pháp tốc độ đầu. 1.6. Giới thiệu về xanh metylen Xanh metylen (Methylene blue, C16H18ClN3S.3H2O), kí hiệu MB, là loại phẩm nhuộm được sử dụng trong công nghệ nhuộm và cũng là cấu tử gây ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm. Khi thải ra môi trường nước một lượng lớn với nồng độ xấp xỉ 1 ppm thì sẽ làm cho nước có màu xanh rất bẩn làm hạn chế khả năng quang hợp của các loài thủy sinh dẫn đến đe dọa hệ thủy sinh. Ở dạng rắn, xanh metylen là các tinh thể màu xanh lá cây thẫm có ánh đồng đỏ hoặc là bột nhỏ màu xanh lá cây thẫm. Khó tan trong nước lạnh và rượu etylic. Khi đun nóng thì tan dễ hơn. Các dung dịch có màu xanh. Không tan trong ete, benzen và clorofom. Hoà tan trong H2SO4 đậm đặc cho dung dịch màu vàng nhạt-xanh lá cây mà khi pha loãng bằng nước thì chuyển sang xanh lam [1]. Xanh metylen có kích thước phân tử khá lớn (>15 Å), công thức cấu tạo trình bày ở hình 1.4. N H3C + S Cl- N CH3 CH3 N CH3 Hình 1.4. Công thức cấu tạo của xanh metylen 1.7. Một số mô hình đẳng nhiệt hấp phụ 1.7.1. Mô hình Langmuir [19] Mô hình đẳng nhiệt Langmuir dựa trên giả thiết sự hấp phụ là đơn lớp, nghĩa là các chất bị hấp phụ hình thành một lớp đơn phân tử và tất cả các tâm hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ có ái lực như nhau đối với chất bị hấp phụ. 11 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir có dạng: qe  qm K LCe 1  K LCe (1.1) Trong đó: qe là dung lượng hấp phụ cân bằng (mg.g-1); Ce là nồng độ của chất bị hấp phụ trong dung dịch cân bằng (mg.L-1); qm là dung lượng hấp phụ cực đại đơn lớp (mg.g-1); KL là hằng số hấp phụ Langmuir (L.mg-1). Lưu ý: g biểu diễn cho chất hấp phụ, mg biểu diễn cho chất bị hấp phụ. 1.7.2. Mô hình Freundlich [19] Mô hình đẳng nhiệt Freundlich dựa trên giả thiết cho rằng bề mặt chất hấp phụ là không đồng nhất với các tâm hấp phụ về số lượng và năng lượng hấp phụ. Phương trình đẳng nhiệt Freundlich có dạng: qe  K F Ce1/ n (1.2) Ở đây, n là hệ số dị thể và KF là hằng số Freundlich (mg(1-1/n).L1/n.g-1). n và KF phụ thuộc nhiệt độ. n có thể xem là thông số đặc trưng cho hệ dị thể. n thường lớn hơn đơn vị, khi giá trị của nó càng lớn thì quá trình hấp phụ càng trở nên không tuyến tính và hệ càng trở nên phức tạp. 1.7.3. Mô hình Sips [20] Theo phương trình Freundlich (1.2) ta thấy khi nồng độ tăng thì lượng chất hấp phụ càng tăng, điều này sẽ không hợp lí khi nồng độ của dung dịch quá cao. Do đó, Sips đã đưa ra một phương trình tương tự phương trình Freundlich, nhưng có giới hạn hạn chế khi nồng độ quá cao: qe  qmS K S Ce1/ nS 1  K S Ce1/ nS (1.3) Ở đây, qmS là dung lượng hấp phụ cực đại Sips (mg.g-1), KS là hằng số cân bằng Sips ( L1/ nS .mg(1/n S 1) ) và nS là hệ số trong mô hình Sips. 12 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1. Mục tiêu và nội dung 2.1.1. Mục tiêu Loại bỏ các hợp chất hữu cơ hay ion kim loại nặng trong dung dịch nước bằng vật liệu có giá thành thấp. 2.1.2. Nội dung Nghiên cứu thành phần hóa lý của vật liệu thải từ qui trình khai thác bauxite (red mud - bùn đỏ). Xử lý bùn đỏ bằng axit và nhiệt để tạo thành vật liệu có hoạt tính hấp phụ và xúc tác cao. Nghiên cứu hấp phụ xanh metylen trong môi trường nước của bùn đỏ. Nghiên cứu phản ứng oxi hoá xanh metylen bằng H2O2 với bùn đỏ làm chất xúc tác. Nghiên cứu hấp phụ ion Pb(II) trong dung dịch nước bằng bùn đỏ. 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu và thực nghiệm 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1.1. Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction, XRD) [6] Theo lí thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử hay ion phân bố điều trong không gian theo một trật tự nhất định. Khi chùm tia X tới bề mặt tinh thể và đi sâu vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X sẽ thành các tâm phát ra các tia phản xạ. Hình 2.1 miêu tả mối liên hệ giữa khoảng cách hai mặt song song (dkhông gian). Hình 2.1. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên mạng tinh thể 13 Mối liên hệ giữa độ dài khoảng cách hai mặt phẳng song song (d), góc giữa chùm tia X với mặt phản xạ () và bước sóng () được biểu thị bằng phương trình Vulf-Bragg: 2dhkl.sin = n (2.1) Phương trình Vulf-Bragg là phương trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ (giá trị 2 ) có thể suy ra d theo công thức trên. Ứng với mỗi hệ kết tinh cụ thể sẽ cho một bộ các giá trị d phản xạ ở các góc quét khác nhau xác định. Trong đề tài này, thành phần khoáng và pha tinh thể của các mẫu bùn đỏ phân tích bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) được ghi bằng máy 8D Advance Bruker (Đức) dùng tia bức xạ CuK ở vùng quét góc 2 từ 10 – 70o. 2.2.1.2. Hiển vi điện tử quét và phân tích năng lượng tán xạ tia X [6] Người ta sử dụng chùm tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu. Ảnh đó đến màn huỳnh quang có thể đạt độ phóng đại theo yêu cầu. Chùm tia điện tử được tạo ra từ catot (súng điện tử) qua 2 tụ quang điện tử sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm điện tử đập vào mẫu nghiên cứu sẽ phát ra các chùm điện tử phản xạ và điện tử truyền qua. Các điện tử phản xạ và truyền qua này được đi qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu ánh sáng, tín hiệu được khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn ảnh. Mỗi điểm trên mẫu cho một điểm tương ứng trên màn ảnh. Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lượng điện tử phát ra tới bộ thu và phụ thuộc vào hình dạng mẫu nghiên cứu. Phổ tán xạ tia X (Energy Dispersive X-ray, EDX) được sử dụng kết hợp với hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM) để phân tích vi cấu trúc cung cấp thông tin về thành phần các nguyên tố của điểm đang quan sát SEM. Kỹ thuật này không phá hủy mẫu và có độ nhạy 0,1% đối với các nguyên tố nặng hơn C. Người ta đặt mẫu dưới chùm tia electron, chùm tia electron này sẽ kích thích những nguyên tử ở trong mẫu làm cho mẫu phát ra tia X để giải phóng năng lượng dư. Chính năng lượng của tia X là đặc trưng của nguyên tử phát ra nó dẫn đến sự hình thành một pic trên phổ đồ EDX. Trong đề tài này, hình thái của bùn đỏ quan sát bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) được ghi trên máy SEM IMS-NKL (Nhật) và phổ EDX được ghi trên máy JED-2300 JEOL. 14 2.2.1.3. Hiển vi điện tử truyền qua [6] Thiết bị hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy, TEM) chủ yếu bao gồm một cột kín được hút chân không gần 10-3 mmHg hoặc cao hơn, chứa nguồn electron và tổ hợp thấu kính hội tụ, kính vật và kính phóng. Chùm tia electron được tạo ra từ catot qua hai tụ quang electron sẽ hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm electron đập vào mẫu, một phần chùm electron sẽ truyền qua. Các electron truyền qua này được đi qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành một tín hiệu ánh sáng, tín hiệu được khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn ảnh. Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lượng electron phát ra tới bộ thu và phụ thuộc vào hình dạng mẫu nghiên cứu. Trong đề tài này, kích thước hạt của bùn đỏ quan sát bằng phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) được ghi trên máy EMLab-NIHE. 2.2.1.4. Đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ [7] Lượng khí bị hấp phụ được biểu diễn thông qua thể tích V là đại lượng đặc trưng cho số phân tử bị hấp phụ. Nó phụ thuộc vào áp suất cân bằng P, nhiệt độ, bản chất của chất khí và bản chất của vật liệu rắn. V là một hàm đồng biến với áp suất cân bằng. Khi áp suất tăng đến áp suất hơi bão hòa của chất khí bị hấp phụ tại một nhiệt độ đã cho thì mối quan hệ giữa V - P được gọi là đẳng nhiệt hấp phụ. Khi áp suất đạt đến áp suất hơi bão hòa Po, người ta đo các giá trị thể tích khí hấp phụ ở các áp suất tương đối (P/Po) giảm dần và nhận được đường “đẳng nhiệt khử hấp phụ”. Đối với vật liệu có mao quản, đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ không trùng nhau, được gọi là hiện tượng trễ. Từ hiện tượng trễ đó, người ta xác định được dạng mao quản của vật liệu. Các nhà khoa học đã phân loại các đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ và đã được quy định chuẩn hóa bởi IUPAC. Từ lượng khí bị hấp phụ ở các áp suất tương đối khác nhau Brunauer, Emmett và Teller đã thiết lập ra phương trình BET, được áp dụng để xác định diện tích bề mặt riêng của các loại vật liệu. Phương trình BET được biểu diễn như sau: P 1 C 1 P   V  Po  P  VmC VmC Po Trong đó: P: áp suất cân bằng 15 (2.2) Po: áp suất hơi bão hòa của chất khí bị hấp phụ ở nhiệt độ thực nghiệm V: thể tích của chất khí bị hấp phụ ở áp suất P Vm: thể tích của khí bị hấp phụ đơn lớp bão hòa tính cho 1 gam chất hấp phụ C: hằng số BET Xây dựng đồ thị P/[V(Po – P)] phụ thuộc vào P/Po (trong khoảng áp suất tương đối từ 0,05 đến 0,3) thu được một đường thẳng (hình 2.2). Từ hệ số góc của đường thẳng (tg) và giao điểm của đường thẳng với trục tung cho phép xác định được Vm và hằng số C. Hình 2.2. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/[V(Po – P)] theo P/Po Trong trường hợp hấp phụ N2 ở 77 K, tiết diện ngang của một phân tử nitơ chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ là 0,162 nm2. Nếu Vm biểu diễn qua đơn vị cm3/g thì diện tích bề mặt riêng SBET (m2/g) của chất hấp phụ được tính theo phương trình: SBET = 4,35.Vm (2.3) Trong đề tài này, diện tích bề mặt riêng xác định bằng phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ ở 77K được thực hiện trên máy Micromeritics Tristar 3000. Trước khi đo, các mẫu được loại khí (degas) ở 200oC với N2 trong 6 giờ. 2.2.1.5. Phân tích nhiệt [8] Phân tích nhiệt là nhóm phương pháp theo dõi sự thay đổi tính chất của vật liệu (mẫu đo) theo sự thay đổi nhiệt độ. Khi cung cấp nhiệt năng thì làm cho nhiệt độ của mẫu tăng lên một giá trị xác định tuỳ thuộc vào nhiệt lượng cung cấp và nhiệt dung của mẫu. Ở trạng thái vật lí bình thường nhiệt độ của mẫu biến đổi chậm theo nhiệt lượng, nhưng khi có sự chuyển 16 pha (bay hơi, nóng chảy,…) thì sự biến đổi này bị gián đoạn hoặc đột ngột. Các quá trình biến đổi này có thể ghi nhận bằng phương pháp phân tích nhiệt. Phép phân tích nhiệt bao gồm nhiều phương pháp khác nhau. Ở đây chúng tôi chỉ sử dụng phương pháp TG (Thermogravimetry) để đo sự biến đổi khối lượng khi gia nhiệt và phép phân tích nhiệt vi sai quét (Differential Thermal Analysis, DTA) xác định sự biến đổi của nhiệt lượng truyền qua mẫu. Trong đề tài này, phép phân tích nhiệt được thực hiện trên máy TG/DTA trong môi trường không khí với tốc độ gia nhiệt 10oC/phút. 2.2.1.6. Phương pháp huỳnh quang tia X (X-ray fluorescence, XRF) [9, 12] Khi chùm tia X sơ cấp được chiếu vào mẫu phân tích, nguyên tố có trong mẫu bị kích thích và phát ra các tia đặc trưng. Chùm tia X thứ cấp này đi qua tinh thể phân tích, phát ra tia nhiễu xạ đi đến phim ảnh, ghi lại ảnh nhiễu xạ tia X. Thiết bị này gọi là phổ kế huỳnh quang tia X tán sắc chiều dài sóng. Theo phương trình Bragg: n = 2d.sin vì khoảng cách d giữa các mặt của tinh thể phân tích đã biết, góc đo được trên máy cho nên có thể tính được chiều dài sóng  của các nguyên tố mẫu phát ra. Để phân tích nguyên tố cần chụp phổ huỳnh quang tia X mẫu chất, sau đó đối chiếu các vạch có cường độ K (ghi phổ với góc trượt 2 từ 10o đến 140o) trước, sau đó xem thêm các vạch có cường độ yếu với phổ chuẩn của các nguyên tố tinh khiết. Trong đề tài này, phương pháp huỳnh quang tia X thực hiện trên máy Spectro X-Lab (Italy) được sử dụng để xác định thành phần hoá học của bùn đỏ. 2.2.1.7. Phổ hấp thụ nguyên tử [10] Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ, nghĩa là, nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản. Đó là trạng thái bền vững và năng lượng của nguyên tử nhận giá trị thấp nhất. Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi, nếu ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tần số) xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử tự do đó sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và nó chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Đó là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó được gọi 17 là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectroscopy, AAS). Cơ sở phân tích định lượng dựa vào phổ hấp thụ nguyên tử là đo cường độ ở giá trị tần số xác định đối với loại nguyên tố cần đo với giả định cường độ hấp thụ tỉ lệ với nồng độ nguyên tử. Giá trị cường độ tương đối chuẩn tương đương được sử dụng để xác định hàm lượng nguyên tố. Trong đề tài này, phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) được sử dụng để xác định nồng độ ion Pb(II) trong dung dịch nước bằng máy Shimadzu AA-6800 (Singapore) theo phương pháp SMEWW 3500 : 2005. 2.2.1.8. Phổ tử ngoại và khả kiến [10] Phương pháp phổ tử ngoại và khả kiến, viết tắt là UV-Vis (Utraviolet-Visible), có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực phân tích định tính, phân tích cấu trúc phân tử và phân tích định lượng. Nguyên tắc của phương pháp phân tích định lượng là dựa vào mối quan hệ giữa mật độ quang và nồng độ dung dịch theo định luật Lambert-Beer. Định luật Lambert-Beer: Khi chiếu một chùm tia sáng đơn sắc đi qua một môi trường vật chất thì cường độ của tia sáng ban đầu (Io) sẽ bị giảm đi chỉ còn là I (hình 2.3). d Io I Hình 2.3. Tia tới Io, lớp chất hấp thụ với bề dày d, tia ló I Tỉ số I I .100% được gọi là % truyền qua =T được gọi là độ truyền qua; Io Io (Transmittance). 18 I  Đại lượng lg  o  =D được gọi là mật độ quang (Optial density) hay độ hấp thụ I (Absorbance). Độ lớn của độ truyền qua (T) hay độ hấp thụ (A) phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ, vào chiều dày d của lớp mỏng và vào nồng độ C của dung dịch. Thực nghiệm cho thấy rằng sự liên hệ giữa Io và I được biểu diễn bởi phương trình sau: I  lg  o  =ε λ Cd=Dλ  I λ (2.4) Ở đây  gọi là hệ số hấp thụ, C được tính bằng mol/L, d tính bằng cm, còn D gọi là mật độ quang. Phương trình (2.4) là biểu thức toán học của định luật Lambert-Beer. Định luật Lambert-Beer là cơ sở cho phép phân tích định lượng được gọi là phương pháp trắc quang. Trong phân tích định lượng bằng phương pháp trắc quang người ta phải chọn một bước sóng  nhất định, đối với một chất xác định tại một bước sóng xác định thì  là một hằng số, một chiều dày cuvet d nhất định và lập phương trình phụ thuộc của mật độ quang D vào nồng độ C: D = f(C) (2.5) Ưu điểm của phương pháp tử ngoại và khả kiến trong phân tích định lượng là có độ nhạy cao, có thể phát hiện được một lượng nhỏ chất hữu cơ hoặc ion vô cơ trong dung dịch (đến 10-7M), sai số tương đối nhỏ (chỉ 1-3%).. Trong đề tài này, phương pháp phổ tử ngoại và khả kiến được sử dụng để xác định hàm lượng xanh metylen trong dung dịch nước và được thực hiện trên máy UVD3000 (Labomed, Mỹ). 2.2.2. Thực nghiệm 2.2.2.1. Vật liệu và hóa chất Bùn đỏ được cung cấp bởi nhà máy alumina Tân Rai (Bảo Lâm, Lâm Đồng). Ban đầu, bùn đỏ được sấy khô ở 105oC và rây thành hạt nhỏ ta thu được bột bùn đỏ thô (kí hiệu: BĐL). Sau đó, mẫu BĐL được nung ở các nhiệt độ khác nhau trong 4 giờ và kí hiệu là BĐN-200, BĐN-600 và BĐN-1000 tương ứng với nhiệt độ nung lần lượt là 200, 600 và 1000oC. 19 Ngoài ra, bột bùn đỏ thô cũng được xử lý bằng cách rửa 2 lần với axit HCl (0,1 mol/L trong 4 giờ với tỉ lệ 1:25 (g/mL) về khối lượng bùn đỏ/thể tích dung dịch), cuối cùng bùn đỏ được rửa với nước cất và sấy khô ở 105oC ta thu được bùn đỏ đã được axit hoá (kí hiệu: BĐA). Sau đó, mẫu BĐA được nung ở 500 và 700oC trong 4 giờ, kí hiệu tương ứng là BĐA-500 và BĐA-700. Giá trị pH của bùn đỏ được đo lường theo phương pháp mô tả trong tài liệu [40]. Đầu tiên bột bùn đỏ được khuấy mạnh với nước cất trong 5 phút, sau đó để lắng trong 15 phút rồi tiến hành đo pH bằng máy pH meter F-51 (Horiba, Nhật). Giá trị pH của bùn đỏ được đo ở các tỉ lệ rắn/dung dịch khác nhau từ 1:1 đến 1:200 (5 – 1000 g/L). Các hoá chất sử dụng chủ yếu trong đề tài này được trình bày ở bảng 2.1. Bảng 2.1. Các loại hóa chất sử dụng chính trong đề tài STT Tên hoá chất Nguồn gốc 1 Methylene blue (MB): C16H18ClN3S.3H2O QuangZou, Trung Quốc 2 Pb(CH3COO)2.3H2O QuangZou, Trung Quốc 3 HCl QuangZou, Trung Quốc 4 NaOH QuangZou, Trung Quốc 5 NaNO3 (NO3-) QuangZou, Trung Quốc 6 Sodium acetate anhydrous: CH3COONa (Ac-) QuangZou, Trung Quốc 7 Sodium oxalate: Na2C2O4 (Ox2-) QuangZou, Trung Quốc 8 9 Trisodium citrate dihydrate: C6H5Na3O7.2H2O (Cit3-) Ethylenediamine tetraacetic acid disodium salt: C10H14N2O8Na2.2H2O (EDTA) QuangZou, Trung Quốc QuangZou, Trung Quốc 2.2.2.2. Khảo sát hoạt tính hấp phụ của bùn đỏ Quá trình hấp phụ ion Pb(II) hay xanh metylen trong dung dịch nước của bùn đỏ được tiến hành trong bình cầu hai cổ (dung tích 250 mL) có gắn sinh hàn hồi lưu và đặt trên máy khuấy từ điều nhiệt (Heidolph MR Hei-Tec, Đức) (xem hình 2.4). 20