ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------***---------------
NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CADIMI VÀ CHÌ TRONG ĐẤT Ô
NHIỄM BẰNG VẬT LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội, năm 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------***---------------
NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CADIMI VÀ CHÌ TRONG ĐẤT Ô
NHIỄM BẰNG VẬT LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN
Chuyên nghành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 85 02
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TSKH NGUYỄN XUÂN HẢI
Hà Nội, năm 2011
i
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................. v
PHỤ LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... vi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3
1.1. Động học kim loại nặng trong đất – quá trình hấp phụ .......................................... 3
1.1.1. Phong hóa đá mẹ .................................................................................................. 4
1.1.2. Hòa tan kim loại nặng từ khoáng vật đất ............................................................ 4
1.1.2.1. Ảnh hưởng của axit đến tính tan của kim loại trong đất ................................. 4
1.1.2.2. Ảnh hưởng của thế oxi hóa – khử đến khả năng hòa tan của kim loại ............ 6
1.1.3. Trao đổi ion, hấp phụ và hóa hấp phụ ................................................................. 7
1.1.3.1. Thứ tự ái lực của kim loại trong quá trình hấp phụ ........................................ 9
1.1.3.2. Bản chất của hấp phụ kim loại ...................................................................... 10
1.1.3.3. Sự giải hấp và tính không bền của kim loại ................................................... 12
1.1.4. Yếu tố ảnh hƣởng đến hấp phụ kim loại trong đất ............................................. 13
1.1.5. Chelate hóa và tạo phức với các hợp chất hữu cơ ............................................ 16
1.2. Nguồn gốc và hàm lƣợng của cadimi và chì trong đất .................................. 17
1.2.1. Nguồn tự nhiên và hàm lƣợng nền ...................................................................... 19
1.2.1.1. Hàm lượng kim loại nặng trong các khoáng. ................................................. 19
1.2.1.2. Hàm lượng nền của chì và cadmi trong đất .................................................. 20
1.2.2. Khai mỏ và luyện kim ......................................................................................... 22
1.2.3. Lắng đọng từ khí quyển và sản xuất công nghiệp .............................................. 23
1.2.4. Bổ sung vào đất từ sản xuất nông nghiệp .......................................................... 25
1.3. Vai trò của vật liệu hấp phụ trong xử lý tại chỗ đối với đất ô nhiễm chì và
cadimi. ...................................................................................................................... 28
1.3.1. Zeolit ...................................................................................................................... 30
1.3.1.1. Cấu trúc và hình thái ...................................................................................... 30
1.3.1.2. Tính chất lý – hóa học của zeolit .................................................................... 31
1.3.2. Zeolit tổng hợp và biến tính .................................................................................. 33
1.3.3. Phƣơng pháp tổng hợp zeolit (nhiệt dịch/zeolit hóa) .......................................... 35
1.4. Tổng quan về tro bay ........................................................................................ 37
1.4.1. Tính chất lý - hóa học của tro bay ....................................................................... 38
ii
1.4.2. Tình hình sử dụng tro bay trên thế giới ....................................................... 39
1.5. Tổng quan về diatomit...................................................................................... 42
1.5.1. Tính chất lý – hóa học của diatomit ..................................................................... 42
1.5.2. Tình hình sử dụng diatomit trên thế giới............................................................. 44
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG ....................................... 46
VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 46
2.1. Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu .................................................................. 46
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 46
2.1.2. Đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................................... 46
2.1.2.1. Đất thí nghiệm ................................................................................................ 46
2.1.2.2. Diatomit .......................................................................................................... 46
2.1.2.3. Tro bay ............................................................................................................ 46
2.1.2.4. Kim loại nặng dùng để gây ô nhiễm ............................................................... 47
2.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 47
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 47
2.3.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu ............................................................................. 47
2.3.2. Phƣơng pháp lấy mẫu ngoài thực địa .................................................................. 47
2.3.3. Phƣơng pháp trong phòng thí nghiệm................................................................. 48
2.3.3.1. Các phương pháp phân tích ............................................................................ 48
2.3.3.2. Tổng hợp vật liệu từ điatomit và tro bay ........................................................ 50
2.3.3.3. Bố trí thí nghiệm ............................................................................................. 50
2.3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu .................................................................................... 52
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 54
3.1. Các tính chất cơ bản của đất và vật liệu hấp phụ ........................................... 54
3.1.1. Các tính chất cơ bản của đất ................................................................................ 54
3.1.2. Các tính chất cơ bản của Diatomit Hòa Lộc ....................................................... 55
3.1.3. Các tính chất cơ bản của tro bay .......................................................................... 56
3.2. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu từ điatomit và tro bay ...................................... 56
3.2.1. Điatomit Hòa Lộc và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp vật liệu .............. 56
3.2.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ NaOH/Al(OH)3 ................................................ 56
3.2.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy từ ................................................................... 58
3.2.1.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy từ .................................................................. 59
3.2.1.4. Vật liệu tổng hợp và sự thay đổi các tính chất lý hóa học của vật liệu .......... 61
iii
3.2.2. Tro bay và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tổng hợp vật liệu ..................... 63
3.2.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ kiềm OH- .................................................................. 63
3.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian khuấy từ .................................................................. 64
3.2.2.4. Vật liệu tổng hợp và những thay đổi về tính chất lý hóa học của vật liệu ........... 67
3.3. Hiệu quả hấp phụ chì và cadimi của vật liệu tổng hợp từ diatomit hòa lộc . 69
3.3.1. Với đất ô nhiễm nhân tạo .................................................................................... 69
3.3.2. Với đất ô nhiễm tự nhiên ...................................................................................... 73
3.4. Hiệu quả hấp phụ chì và cadimi của vật liệu tổng hợp từ tro bay ................. 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 84
1. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 84
2. KIẾN NGHỊ ......................................................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 86
