Sử dụng aluminate dư trong bùn đỏ tổng hợp vật liệu hydrotalcite, ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm :Báo cáo tổng kết Đề tài Khoa học và Công nghệ cấp trường

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................................................i

DANH MỤC BẢNG BIỂU................................................................................................. v

DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................................... vi

DANH MỤC VIẾT TẮT..................................................................................................viii

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG ...............................................ix

LỜI CÁM ƠN..................................................................................................................... xi

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................................... 2

1.1. Chất thải bùn đỏ............................................................................................................ 2

1.1.1. Quy trình Bayer – Nguồn gốc sinh bùn đỏ [1][4],[5]................................................ 2

1.1.2. Thành phần của bùn đỏ [1], [5] ................................................................................. 3

1.1.2.1. Iron oxide................................................................................................................ 3

1.1.2.2. Khoáng silica .......................................................................................................... 5

1.1.3. Hóa học bề mặt của bùn đỏ [9], [10]......................................................................... 5

1.1.4. Các phƣơng pháp xử lý bùn đỏ ................................................................................. 7

1.1.5. Ứng dụng của bùn đỏ [9]........................................................................................... 8

1.1.5. Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình...................................................................... 9

1.2. Bùn đỏ trung hòa nƣớc biển[10]................................................................................... 9

1.2.1.Giới thiệu.................................................................................................................... 9

1.2.2. Cơ chế phản ứng [9].................................................................................................. 9

1.2.3. Sự hình thành hydrotalcite [5], [9] .......................................................................... 10

1.2.4. Sự hấp phụ anion trên bề mặt của bùn đỏ trung hòa ............................................... 11

ii

1.3. Hydrotalcite ................................................................................................................ 12

1.3.1. Giới thiệu Hydrotalcite [2],[6]................................................................................. 12

1.3.2. Đặc điểm của hydrotalcite [2],[6]............................................................................ 12

1.3.3. Tính trao đổi ion của hydrotalcite [6]...................................................................... 13

1.3.4.Các phƣơng pháp tổng hợp hydrotalcite [7],[8]....................................................... 13

1.3.5. Ứng dụng ................................................................................................................. 14

1.4. Thuốc nhuộm hoạt tính và công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm............................. 15

1.4.1. Thuốc nhuộm hoạt tính (Reactive dyes).................................................................. 15

1.4.2. Các loại thuốc nhuộm hoạt tính............................................................................... 16

1.5. Các phƣơng pháp và kỹ thuật phân tích đƣợc sử dụng trong nghiên cứu.................. 17

1.5.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD)........................................................................ 17

1.5.2. Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microcope –SEM) .......................... 18

1.5.3. Kính hiển vi điện tử truyền suốt (Transmission Electron Microscope-TEM) ........ 19

1.5.4. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (IR) .......................................................................... 19

1.5.5. Phƣơng pháp phân tích phổ UV-Vis (phổ electron)................................................ 20

1.5.6. Kỹ thuật siêu âm [14,15,16] .................................................................................... 20

1.5.6.1. Định nghĩa ............................................................................................................ 20

1.5.6.2. Phân loại ............................................................................................................... 20

1.5.6.3. Các thông số trong quá trình sử dụng sóng siêu âm............................................. 21

1.5.6.4. Cơ chế tác động của sóng siêu âm........................................................................ 21

1.5.6.5. Thiết bị tạo sóng siêu âm...................................................................................... 24

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM......................................................................................... 25

2.1. Mục tiêu đề tài ............................................................................................................ 25

2.1. Nội dung nghiên cứu .................................................................................................. 25

iii

2.1.1. Khảo sát tính chất của bùn đỏ.................................................................................. 25

2.1.2. Tổng hợp vật liệu hydrotalcite................................................................................. 25

2.1.3. Ứng dụng hydrotalcite sau khi nung ....................................................................... 25

2.2. Vật liệu, hóa chất và thiết bị....................................................................................... 25

2.2.1. Dụng cụ và thiết bị .................................................................................................. 25

2.2.2. Hóa chất và vật liệu ................................................................................................. 26

2.3.Thực nghiệm................................................................................................................ 26

2.3.1. Xác định thành phần một số nguyên tố trong các phần của bùn đỏ........................ 26

2.3.2. Quy trình tổng hợp hydrotalcite từ dịch lỏng của bùn đỏ và Mg(NO3)2 dƣới sự hổ

trợ của sóng siêu âm và vi sóng......................................................................................... 27

2.3.3. Xác định các tính chất hóa lý của HT đƣợc tổng hợp ............................................. 28

2.3.4. Tổng hợp HT từ hỗn hợpbùn đỏ khô và dịch lỏng của bùn đỏ(HTB)..................... 28

2.3.5. Khảo sát khả năng hấp phụ của mẫu hydrotalcitesau khi nung .............................. 29

2.3.5.1. Lập đƣờng chuẩn xác định nồng độ reactive Orange 13 (RO13)......................... 29

2.3.5.2. Xác định điểm đẳng điện của hydrotalcite sau khi nung (HTC2)........................ 31

2.3.5.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ RO13 của HTC............................. 31

2.3.5.4. Khảo xác khả năng xử lý nƣớc thải của HTC ...................................................... 32

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN..................................................................... 35

3.1. Khảo sát tính chất của bùn đỏ..................................................................................... 35

3.2. Tính chất hóa lý của HT đƣợc tổng hợp từ dịch lỏng của bùn đỏ.............................. 35

3.2.1. Ảnh hƣởng tỉ lệ Mg/Al ............................................................................................ 35

3.2.2. Ảnh hƣởng của biên độ và thời gian siêu âm đến kích thƣớc tinh thể trong quá trình

tổng hợp HT....................................................................................................................... 37

3.2.3. So sánh điều kiện hình thành HT trong điều kiện có siêu âm và không siêu âm.... 40

iv

3.2.4. Tính chất hóa lý của HT đƣợc tổng hợp từ bùn khô và dịch lỏng của bùn đỏ........ 41

3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ thuốc nhuộm và xử lý nƣớc của HTC............................ 43

3.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung HT........................................................................... 43

3.3.2. Ảnh hƣởng của pH đến dung lƣợng hấp phụ HTC ................................................. 46

3.3.3. Ảnh hƣởng của thời gian đến dung lƣợng hấp phụ. ................................................ 47

3.3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ thuốc nhuộm đến dung lƣợng hấp phụ. ........................... 48

3.4. Xây dựng đƣờng cong đẳng nhiệt theoFreundlich và Langmuir................................ 48

3.4.1. Mô hình hóa theo Freundlich .................................................................................. 48

3.4.2. Mô hình hóa theo Langmuir.................................................................................... 49

3.5. Kết quả khả năng xử lý nƣớc thải của HTC2 ............................................................. 51

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 55