Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:38

Thêm vào BST

Báo xấu

82
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn đã nghiên cứu và khảo sát khả năng thủy phân của các ion kim loại nặng như Ni, Zn, Cd, Pb, Cr, Mn, Co ở các pH khác nhau. Tùy vào tính chất của mỗi kim loại mà khả năng thủy phân tạo kết tủa là khác nhau, nhưng hầu hết đều thủy phân khá nhiều ở các pH cao (trừ một số kim loại có tính chất lưỡng tính bị hòa tan ở điều kiện pH lớn).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Thị Hà Mai NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ION ĐẾN KHẢ NĂNG THỦY PHÂN VÀ TỒN LƯU CỦA CÁC KIM LOẠI NẶNG CHÍNH CÓ TRONG QUẶNG ĐỒNG SINH QUYỀN Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 60440120 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. Trần Hồng Côn 1
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Hồng Côn Phản biện 1: PGS.TS. Trần Thị Dung Khoa Hóa học Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Phản biện 2: TS. Nguyễn Mạnh Tường Viện Hóa học vật liệu – Viện KHCN Quân sự Luận văn được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn thạc sĩ họp tại: Phòng Hội thảo – khoa Hóa – ĐH Khoa học Tự nhiên, lúc 14 giờ 00 ngày 27 tháng 01 năm 2015 MỞ ĐẦU Có thể tìm thấy luận văn tại: Thư viện trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đ 2 ại học Quốc gia Hà Nội
Hiện nay, với sự phát triển như vũ bão của các ngành công nghiệp, nhu cầu sử dụng kim loại ngày càng tăng. Ngoài việc nhập một lượng kim loại với chi phí cao thì nước ta tận dụng triệt để trữ lượng tài nguyên khoáng sản tương đối lớn và đa dạng. Tuy nhiên, việc khai thác khoáng sản đã và đang để lại những hậu quả nghiêm trọng cho môi trường. Kim loại nặng có hầu hết trong các mỏ khoáng sản với hàm lượng khác nhau, tuỳ thuộc vào từng loại khoáng sản và từng vùng địa chất khác nhau. Trong các kim loại nặng, chỉ có một số nguyên tố là cần thiết cho cơ thể sống và con người ở một giới hạn cho phép nào đấy, nhưng khi hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép đó, chúng sẽ gây độc hại nghiêm trọng cho cơ thể. Tuy nhiên khả năng gây độc của các kim loại nặng hoàn 3
toàn phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của chúng. Mỏ đồng Sinh Quyền – Lào Cai có trữ lượng gần 100 triệu tấn quặng, là nguồn lợi cho rất nhiều nhà đầu tư trong việc khai thác. Tuy nhiên, do chưa đảm bảo các quy định về bảo vệ môi trường nên sau khi lấy được phần quặng giàu và các kim loại cần khai thác thì bỏ đi toàn bộ phần quặng nghèo và khoáng sản đi cùng. Các kim loại nặng có trong quặng, dưới tác dụng của quá trình phong hóa tự nhiên sẽ bị phân hủy, thủy phân, hòa tan hoặc kết tủa để vận chuyển hoặc tồn lưu, có ảnh hưởng to lớn đến môi trường sinh thái, sức khỏe của con người và động thực vật. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ion đến khả năng thủy phân và tồn lưu 4
của các kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyền”. Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. Sơ lược về trữ lượng quặng đồng tại Việt Nam và mỏ đồng Sinh Quyền 1.1.1. Trữ lượng và phân bố quặng đồng sunfua tại Việt Nam 1.1.2. Trữ lượng quặng đồng sunfua tại mỏ đồng Sinh Quyền 1.1.3. Một số loại quặng chủ yếu ở mỏ đồng Sinh Quyền 1.1.3.1. Chalcopyrit CuFeS2 1.1.3.2. Pyrotin Fe1xS 1.1.3.3. Magnetit 1.1.3.4. Pyrit FeS2 5
1.1.4. Các quy trình khai thác quặng tại Việt Nam 1.1.4.1. Thăm dò địa chất 1.1.4.2. Khai thác 1.1.4.3. Tuyển quặng 1.1.4.4. Tuyển nổi 1.1.4.5. Tuyển trọng lực 1.1.4.6. Lọc 1.1.4.7. Quản lý chất thải 1.1.4.8. Luyện và tinh chế 1.1.4.9. Cải tạo 1.2. Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng do các bãi thải khai thác chế biến khoáng sản 1.2.1. Nguồn gây ô nhiễm 1.2.2. Con đường phát tán kim loại nặng và các chất độc hại vào môi trường 1.3. Tình trạng ô nhiễm tại các khu vực khai thác quặng ở Việt Nam 6
1.3.1. Tại các mỏ quặng ở Việt Nam 1.3.2. Tại khu vực mỏ đồng Sinh Quyền 1.4. Quá trình phong hoá quặng 1.4.1. Phong hoá vật lý 1.4.2. Phong hoá hoá học 1.4.3. Phong hoá sinh học 1.5. Các quá trình sau phong hóa quặng 1.5.1. Quá trình tạo kết tủa 1.5.2. Quá trình tạo phức 1.5.3. Quá trình thủy phân 1.5.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân và tạo kết tủa 1.6. Ảnh hưởng của kim loại nặng đến cơ thể sống và con người 1.6.1. Sắt 1.6.2. Cadimi 7
1.6.3. Chì 1.6.4. Coban 1.6.5. Crom 1.6.6. Đồng 1.6.7. Kẽm 1.6.8. Mangan 1.6.9. Niken Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.2. Mục tiêu nghiên cứu 2.3. Các phương pháp nghiên cứu 2.4. Danh mục hoá chất. thiết bị cần thiết cho nghiên cứu 2.5. Thực nghiệm 8
2.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sự thủy phân của các kim loại nặng chính có trong quặng 2.5.2. Ảnh hưởng của pH và nồng độ Fe3+ đối với sự thủy phân của các kim loại nặng 2.5.3. Ảnh hưởng của pH và nồng độ Cu2+ đối với sự thủy phân của các kim loại nặng 2.5.4. Ảnh hưởng của pH và tương tác của các kim loại nặng có thành phần giống quặng khi thủy phân trong điều kiện tương tự phong hóa. Chương 3. KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH 3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sự thủy phân của các kim loại nặng chính có trong quặng 9
Hình 3.1. Khảo sát ảnh hưở ng của pH. Từ đồ thị trên ta thấy khi pH có giá trị 3 4 nồng độ các ion kim loại gi ảm nhưng không đáng kể. Điều này có thể giải thích là do tại giá trị pH này M n+ đã bị thủy phân tạo các phức hydroxo và bắt đầu tạo một lượ ng nhỏ kết tủa M(OH) n. Dạng tan c ủa các kim loại ở pH này chủ yếu vẫn là Mn+, một phần chứa các phức M(OH) (n1)+, M(OH) (n2)+.... 10
Khi pH > 4, n ồng độ các ion kim loại giảm nhi ều h ơn và không giống nhau do các kim loại khác nhau thì tích số tan các hidroxit tươ ng ứng cũng khác nhau, nên khả năng thủy phân tạo kết tủa cũng khác nhau. Khi môi trườ ng có tính bazơ (pH > 8), đa số các kim loại dễ dàng tạo kết tủa M(OH) n theo phương trình: Khi pH > 10, h ầu h ết các kim loại ( như Ni, Co, Cd...) đều nằm trong kết t ủa dạng hidroxit, n ồng độ ion kim loại nặng trong dung d ịch gi ảm, các ion kim loại b ị lắng đọng tại chỗ, không phát tán gây ô nhiễm môi trườ ng. 11
Riêng đối với mangan, tích số tan của Mn(OH) 2 Ks = 10 12,8, lớn nhất trong các ion kim loại nặng mà chúng ta nghiên cứu nên kết tủa Mn(OH) 2 tạo thành khó hơn các kim loại khác (khi pH > 8 n ồng độ ion Mn 2+ mới bắt đầu giảm nhanh nh ưng v ẫn không tạo kết tủa hoàn toàn như các kim loại khác). Vì vậy nồng độ Mn2+ trong dung dịch còn lại trươ ng đối lớn. Một số kim loại mà hidroxit có tính lưỡ ng tính như Zn, Pb,...k ết t ủa s ẽ b ị hòa tan một phần trong môi trườ ng bazơ. Khi đó nồng độ các ion kim lo ại trong dung dịch sẽ tăng. Cr3+ có độ dươ ng điện cao và Cr(OH) 3 có tích số tan khá nhỏ (K s = 1031 ) nên ion Crom th ủy phân khá sớm, ngay từ pH = 4) và chưa bị hòa tan khi môi trườ ng có tính bazơ mặc dù nó là hợp chất lưỡng 12
tính. Vì vậy môi trườ ng sẽ không bị ô nhiễm crom. Như vậy, pH ảnh h ưởng khá là khác nhau đến sự thủy phân của các ion kim loại nặng. 3.2. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của các ion kim loại nặng 3.2.1. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Pb2+ Hình 3.2. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Pb2+ 13
Từ kết quả thu được, ta thấy trong khoảng pH = 3 – 5, và nồng độ của Fe3+ thay đổi từ 10 – 20 ppm thì thấy sự giảm nồng độ chì trong dung dịch. Nếu nồng độ của Fe3+ là 20 – 100 ppm thì nồng độ của chì trong dung dịch giảm xuống thấp ngay từ khi pH bằng 3. Khi pH tăng dần, lượng kết tủa Pb(OH)2 tạo thành nhiều hơn, đủ lớn để tách ra tạo hidroxit lắng xuống. 3.2.2. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Co2+ 14
Hình 3.3: Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Co2+ Qua đồ thị ta nhận thấy rằng, trong khoảng pH = 3 – 8, khi pH tăng đần nồng độ Coban trong dung dịch giảm dần, và cũng trong khoảng pH này, khi nồng độ ion sắt tăng thì quá trình thủy phân của sắt xảy ra mạnh hơn làm nồng độ kết tủa Fe(OH)3 tăng. Trong quá trình kết tủa này lắng xuống, nó sẽ hấp phụ các ion coban trong dung dịch làm nồng độ coban cũng giảm dần. 3.2.3. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Ni2+ 15
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Ni2+ Từ kết quả thu được, ta thấy trong khoảng pH = 3 – 9, khi pH tăng đần nồng độ Niken trong dung dịch giảm dần, và cũng trong khoảng pH này, khi nồng độ ion sắt tăng thì quá trình thủy phân của sắt xảy ra mạnh hơn làm nồng độ kết tủa Fe(OH)3 tăng, nó sẽ hấp phụ các ion Niken trong dung dịch làm nồng độ niken cũng giảm dần. Ta thấy rõ ràng nhất trong khoảng pH = 6 – 8, khi nồng độ sắt là 50 – 100 ppm, nồng độ niken giảm nhanh nhất bởi ngoài lượng niken bị 16
hấp phụ, khi dung dịch có môi trường bazơ, niken bị thủy phân và tách ra dưới dạng kết tủa một lượng khá lớn làm nồng độ ion này giảm mạnh. Khi pH > 9, nồng độ niken còn lại trong dung dịch thấp nên khi tăng pH hay nồng độ sắt thì nồng độ niken giảm không đáng kể. 3.2.4. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Cr3+ 17
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Cr3+ Nồng độ com trong dung dịch giảm rất nhanh ngay tại pH = 3 khi có mặt ion sắt vì Crom có tích số tan bé, có khả thủy phân tạo kết tủa tại các pH thấp nên ở pH = 3 đã bắt đầu xảy ra quá trình thủy phân. Lượng Cr(OH)3 cộng kết với lượng Fe(OH)3 do ion sắt thủy phân tạo kết tủa lắng xuông, vì vậy ngay tại pH = 3, nồng độ ion crom đã giảm đi rõ rệt. Khi nồng độ sắt càng tăng, lượ ng kết tủa sắt (III) hidroxit do th ủy phân càng lớn, quá trình cộng kết xảy ra nhanh hơn, đồng thời lượng sắt tạo thành lớn có khả năng hấp phụ đáng kể các ion Cr3+ làm nồng độ crom giảm đi nhiều hơn. Khi pH = 5, crom gần như thủy phân hoàn toàn thành Cr(OH)3 nên lượng ion Crom trong dung dịch còn không đáng kể, vì vậy ở 18
các khoảng pH > 5, nồng độ crom giảm không đáng kể. 3.2.5. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Mn2+ Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Mn2+ Ta nhận thấy, khi có mặt ion sắt trong dung dịch, nồng độ mangan trong dung dịch giảm mạnh, có thể giảm còn 0,003 ppm tại pH = 11 khi có mặt ion Fe3+, bé hơn nhiều so với không có mặt ion sắt trong cùng điều kiện. 19
Nồng độ ion Mn2+ giảm nhiều nhất trong khoảng từ pH = 6 – 10 bởi khi môi trường có tính bazơ, sắt thủy phân khá mạnh tạo hidroxit không tan. Tuy nhiên, mangan có tích số tan tương đối lớn nên ít bị thủy phân, vì vậy chủ yếu các ion Mn2+ bị hấp phụ trong kết tủa Fe(OH)3 là nồng độ mangan trong dung dịch giảm đi đáng kể. Khi pH > 10, nồng độ Mangan trong dung dịch ít giảm hơn bởi một lượng lớn mangan đã bị thủy phân và hấp phụ trước đó. 3.2.6. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Cd2+ 20