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

LÊ THỊ THÙY LINH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ LÀM VẬT LIỆU XỬ LÝ FLORUA
TRONG NƯỚC ĂN UỐNG VÀ SINH HOẠT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013

ĐẠI H ỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI H ỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


1.2.5. Các phương pháp xử lý florua . 1 8

Chương 2- THỰC NGHIỆM . 2 6

2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận văn 2 6

2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 2 6

2.1.2. Nội dung nghiê n c ứu . 2 6

2.2. Hóa chất và dụng cụ 2 6

2.2.1. Hóa chất . 2 6

2.2.2. Dụng cụ và thiết bị . 2 8

2.3. Phương pháp phân tích florua bằng phương pháp SPADNS . 2 8

2.4. Chế tạo các loại vật liệu hấp phụ florua từ bùn đỏ . 2 8

2.4.1. Trung hòa bùn đỏ thô . 2 8

2.4.2. Biến tính bùn đỏ bằng phương pháp nhiệt . 2 9

2.4.3. Biến tính bùn đỏ bằng phương pháp ngâm tẩm magiê clorua 2 9

2.4.4. Biến tính bùn đỏ bằng đất hiếm xeri oxit 2 9

2.5. Các phương pháp đánh giá đặc tính của vật liệu hấp phụ . 3 0


3.2.5. Khảo sát khả năng hấp phụ florua của vật liệu Ce - RM . 6 4

3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các anion cạnh tranh đến quá trì n h h ấp p hụ florua72

3.3.1. Ảnh hưởng của clorua . 7 2

3.3.2. Ảnh hưởng của bicacbonat . 7 3

3.3.3. Ảnh hưởng của phốt p h á t . 7 5

KẾT LUẬN . 7 7

TÀI LIỆU THAM KHẢ O 7 9

1

LỜI MỞ ĐẦU

Sự có mặt của florua trong nước uống có thể có lợi hoặc có hại cho sức khỏe
phụ thuộc vào nồng độ của nó. Trong nước uống nồng độ F
-
chấp nhận được
khoảng 0,5-1,5 mg/L. Giá trị nồng độ 1,5 mg/L đã được đề xuất bởi WHO, nhưng
không phải là một giá trị cố định, nó được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện của
từng quốc gia như điều kiện khí hậu, thể tích đầu vào nước, và đầu vào của F
-
từ các
nguồn khác.
Môi trường ô nhiễm florua do hai nguồn chính là tự nhiên và con người gây
ra. Florua phát thải vào môi trường tự nhiên qua việc khai thác khoáng sản, khí thải

đến 60% và độ kiềm cao (pH>13) được xả ra môi trường, nó đang trở thành mối đe
dọa rất lớn đến cuộc sống con người và môi trường sinh thái.
Quặng bauxit bao gồm các thành phần chính như Al
2
O
3
+ SiO
2
+ TiO
2
+
Fe
2
O
3
…Thành phần và hàm lượng các oxit trong bùn đỏ phụ thuộc vào thành phần
quặng bauxit và công nghệ sản xuất nhôm khác nhau.
Khi không được thu gom, cách ly với môi trường, nước này có thể thấm vào
đất ảnh hưởng đến cây trồng, xâm nhập vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn
nước. Nước thải từ bùn tiếp xúc với da gây tác hại như ăn da, làm mất đi lớp nhờn
làm da khô ráp, sần sùi, chai cứng, nứt nẻ, đau rát, có thể sưng tấy và loét mủ ở vết
rách xước trên da.
Chất kiềm trong bùn đỏ có thể tiêu diệt một phần thảm thực vật, làm hư hại
đất canh tác. Đặc biệt khi chảy xuống sông, bùn đỏ sẽ làm chết rất nhiều sinh vật
như cá, tôm do nó có độ pH cao và có thể hấp phụ các kim loại nặng và các anion,
Ở Việt Nam, theo tập đoàn than và khoáng sản Việt Nam, quy hoạch phát
triển bauxit ở Tây Nguyên đến năm 2015, mỗi năm sản xuất khoảng 7 triệu tấn,
tương đương với việc cho ra 10 triệu tấn bùn đỏ. Cứ như thế sau 50 năm sẽ có
1,15 tỉ tấn bùn đỏ tồn đọng trên vùng đất Tây Nguyên.
Như vậy ở các nước trên thế giới và cả ở Việt Nam, công nghiệp sản xuất

10  480 mg/L kg flo, trung bình 80 mg/kg) và được giải phóng ra trong quá trình
sản xuất thép và luyện các kim loại không chứa sắt. Sản xuất nhôm bao gồm việc sử
dụng criolit, flospar và nhôm florua thường là nguồn florua môi trường quan trọng.
Các khoáng có chứa florua thường cũng là vật liệu thô cho thuỷ tinh, gốm sứ, xi
măng phân bón. Chẳng hạn, sự sản xuất phân photphat bằng sự axit hoá quặng
apatit với H
2
SO
4
giải phóng ra hiđro florua theo phương trình sau đây là một ví dụ
minh hoạ:
Ngoài ra, sự phong hóa các đá và khoáng vật chứa flo đã giải phóng flo vào
nước ngầm, nước sông, nước suối, làm tăng dần hàm lượng florua trong nước. Ở
những vùng có khoáng hóa florit thì hàm lượng flo trong nước có thể cao hơn.
Nước ngầm khi vận động có thể mang theo sự ô nhiễm flo đi xa nguồn với
khoảng cách khá lớn [5, 8, 24]. Trên thực tế có nhiều khu vực có các nguồn nước
tự nhiên nhiễm flo khá cao như ở một số vùng của Ấn Độ, Trung Quốc,
Băngladet Ở Khánh Hoà, Phú Yên, Bình Định và nhiều nơi nước ta có những
khu vực mà hầu hết các nguồn nước chứa hàm lượng flo từ 3 - 4mg/L, thậm chí có
những giếng lên tới 9mg/L. Trong khi tiêu chuẩn đối với nước sinh hoạt, nước mặt
là nồng độ flo = 1mg/L (TCVN, 1995) [5,8, 26, 45].
4

1.2.2. Độc tính của florua
Florua có các ảnh hưởng bệnh lí học lên cả thực vật và động vật [5]
Thực vật: là chất gây nguồn bệnh, florua gây ra sự phá huỷ một diện rộng
mùa màng. Nó chủ yếu được tập trung bởi thực vật ở dạng khí (HF) qua khí khổng
của lá, hoà tan vào pha nước của các lỗ cận khí khổng và được vận chuyển ở dạng
ion theo dòng thoát hơi nước đến các đỉnh lá và các mép lá. Một số đi vào các tế
bào lá và tích tụ ở bên trong các bào quan của tế bào. Các ảnh hưởng của florua đến

Bằng chứng về ung thư ở các cộng đồng nhiễm florua ở mức cao có sự tranh
cãi. Một số vượt quá mức bình thường bị ung thư đường hô hấp ở các mỏ flospar đã
được công bố ở Canađa và một số nơi (Colorado).

6

CHƯƠNG 2-THỰC NGHIỆM
2.1. Chế tạo các loại vật liệu hấp phụ florua từ bùn đỏ
Mẫu bùn đỏ nguyên khai được lấy từ Dak Nông, Việt Nam có độ kiềm cao
pH > 12. Trước hết cần trung hòa vật liệu về giá trị pH=7.
2.1.1. Trung hòa bùn đỏ thô
Dùng dung dịch HCl 0,1M để trung hòa bùn đỏ thô về pH=7. Sau đó rửa
sạch Cl
-
bằng nước cất (thử bằng dung dịch AgNO

- Lọc kết tủa bằng phễu lọc với giấy lọc băng xanh. Rửa kết tủa nhiều lần
bằng nước cất đến khi dịch lọc không còn ion SO
4
2-
(thử bằng dung dịch Ba
2+
).
- Sấy khô hỗn hợp ở 70
o
C, nghiền nhỏ tới kích thước hạt 0,1-0,5 mm.
- Để nguội cất trong lọ kín sạch để sử dụng cho các thí nghiệm.
Kí hiệu vật liệu là Ce-RM.

7

Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu cấu trúc và bề mặt vật liệu hấp phụ florua từ bùn đỏ
3.1.1. Bùn đỏ trung hòa kiềm (RM)
Bùn đỏ sau khi trung hòa kiềm được tiến hành nghiên cứu cấu trúc, bề mặt
và xác định pH tại điểm đẳng điện với các kết quả thu được lần lượt như sau:
Hình 3.1. Giản đồ XRD của vật liệu RM
Hình 3.2. Hình ảnh bề mặt vật liệu RM
qua kính hiển vi điện tử quét
Giản đồ XRD của RM cho thấy sự có mặt của gibbsite Al(OH)
3
và goethite
FeO(OH) ở các đỉnh của góc nhiễu xạ 2θ bằng 18,4

xốp có cấu trúc bất thường, có các hạt kích thước rất nhỏ ~10-100nm tương đối
đồng đều.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau RM truoc HP
01-0 81-04 64 (C) - Go ethite, syn - FeO(OH) - Y: 90 .91 % - d x by: 1. - WL : 1.54 06 - O rthorhombic - a 4.60480 - b 9 .95 950 - c 3. 02 300 - al pha 9 0.000 - beta 90.0 00 - gamm a 90.000 - Prim itive - Pbnm (62) - 4
01-0 76-17 82 (C) - Gibbsit e - Al( OH)3 - Y : 87.41 % - d x by: 1. - W L: 1.5 406 - Monoclin ic - a 8.64100 - b 5 .07040 - c 9.71900 - alpha 90 .000 - beta 85 .430 - ga mma 9 0.000 - P rimitiv e - P2 1/n (14) - 8 - 424.468
File: Linh K2 1 m au bun do.raw - Typ e: L ocked Cou pled - St art: 1 0.000 ° - End : 70 .000 ° - St ep: 0. 030 ° - St ep time : 1. s - Temp .: 25 °C (Room) - Tim e S tarted: 10 s - 2 -Theta : 10 .0 00 ° - Theta: 5.000 ° - C hi: 0
Lin (Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220


Hình 3.5. Hình ảnh bề mặt vật liệu
TRM qua kính hiển vi điện tử quét
Từ hình 3.4 cho thấy quá trình biến tính nhiệt đã làm thay đổi cấu trúc vật
liệu, dạng gibbsite Al(OH)
3
biến mất và goethite FeO(OH) chuyển thành Fe
2
O
3
,
chất hấp phụ chuyển từ dạng hidroxit sang dạng oxit.
Vật liệu TRM được chế tạo từ vật liệu RM sau khi nung ở nhiệt độ cao
600
o
C nên chỉ còn lại các thành phần oxit Al
2
O
3
và Fe
2
O
3
có nhiều hạt có kích
thước nhỏ hơn từ ~10-100nm, tương tự hình ảnh SEM của vật liệu RM nhưng còn
thấy các lỗ rỗng và khoảng trống các khối co cụm rời rã hơn có thể là do quá trình
calcite hóa ở nhiệt độ cao, làm vật liệu trở lên xốp hơn so với vật liệu RM.

3.1.3. Bùn đỏ biến tính bởi magiê clorua (Mg-RM)


21 0
22 0
23 0
24 0
25 0
26 0
27 0
28 0
29 0
30 0
2-Th eta - Sc a le
2 0 30 40 50 60
7 0
d=2.685
d=2.504
d =2.171
d=1.82 7
d=1.687
d=1.449
d=3.666
Faculty of C he m istry, H US, VN U, D8 A DV ANC E-Bruker - M au M gRM tru oc HP
00 -00 1-1 0 53 (D) - Hem at ite - F e2O 3 - Y : 6 4.6 2 % - d x b y: 1. - W L: 1.5 40 6 - R hom bo .H .axe s - a 5. 02 80 0 - b 5.02 80 0 - c 13 .73 0 00 - al ph a 9 0.0 00 - beta 90. 00 0 - ga mm a 1 20 .000 - Pr imi tiv e - R-3 c ( 16 7) - 2 -
00 -00 1-1 1 69 (D) - Br uc ite - M g(O H) 2 - Y: 58. 22 % - d x by : 1 . - W L: 1.5 40 6 - He xa go na l - a 3.1 25 00 - b 3. 12 50 0 - c 4 .75 00 0 - al ph a 90 .0 00 - b eta 9 0.00 0 - g amm a 120 .0 00 - Prim iti ve - P-3 m 1 (1 64) - 1 - 40 .1
03 -06 5-0 4 76 (C) - Ma gne si a, sy n - Mg O - Y: 9 6.8 7 % - d x by : 1 . - W L: 1.5 40 6 - Cu bic - a 4. 203 0 0 - b 4.20 30 0 - c 4. 20 30 0 - alp ha 90 .000 - be ta 90 .000 - g amm a 9 0.0 00 - Fa ce -c ent ered - Fm -3 m (225 ) - 4 - 7
F ile: Lin h K 21 m au Mg RM t ruo c HP.r aw - T yp e: L oc ke d Cou p led - St ar t: 10 .0 00 ° - End : 70. 00 0 ° - S tep : 0 .0 30 ° - St ep tim e: 1. s - Tem p .: 2 5 ° C (Ro om ) - Tim e S ta rted : 15 s - 2-T he ta : 1 0.0 00 ° - Th eta : 5.0 00
Lin (Cps)
0
10
20
30

d=2.683
d=2.10 0
d=2.354
d=1.486
d=2 .501
d=1.689
d=1.830
d=1 .448
d=2.422
d=2.191
9

Giản đồ XRD của vật liệu Mg-RM trên hình 3.7 cho thấy sự có mặt của tinh
thể lập phương MgO ở các đỉnh của góc nhiễu xạ 2θ bằng 43
0
và 62,3
0
, sự có mặt
của Mg(OH)
2
ở các đỉnh 38,2
0
; 51,1
0
; 59,
0
; 68,5
0
và Fe
2

2
cỡ vài nm, cụm thành khối trên các lỗ trống
giống như cánh hoa, các hạt Al
2
O
3
có các kích thước khoảng 10-20nm, phân bố vào
các lỗ trống lớn.
3.1.4. Bùn đỏ biến tính bởi đất hiếm xeri oxit (Ce-RM) Hình 3.10. Giản đồ XRD của vật liệu Ce-
RM
Hình 3.11. Hình ảnh bề mặt vật liệu
Ce-RM qua kính hiển vi điện tử quét
Từ hình 3.10, XRD của vật liệu Ce-RM có mặt của Al(OH)
3
với đỉnh pic đặc
trưng tại các góc nhiễu xạ 2θ bằng 18,2
0
; 20,3
0
; 20,6
0
và FeO(OH) với đỉnh pic đặc
trưng tại các góc nhiễu xạ 2θ bằng 18
0

; 59
0
.
F a culty o f C hem istry, H US , VN U, D 8 A D V A N CE - Bru ker - M a u C e RM truo c H P
00 -04 3 -10 02 (C) - Ce r ian ite -(C e ), s y n - Ce O 2 - Y: 71 .07 % - d x by : 1 . - W L : 1. 540 6 - C u b ic - a 5. 41 1 34 - b 5 .41 1 34 - c 5.4 1 13 4 - a lp ha 90 . 000 - be ta 9 0. 000 - g am m a 90 .00 0 - Fa ce -c en te re d - Fm - 3m ( 225 ) -
01 -08 1 -04 64 (C) - Go e th ite , s yn - F e O (O H) - Y : 78 .3 3 % - d x b y: 0.9 89 6 - W L : 1. 540 6 - O rt horh om bi c - a 4 .60 4 80 - b 9.9 59 5 0 - c 3. 0 230 0 - a lp ha 90 . 00 0 - b eta 9 0. 00 0 - gam ma 90 .00 0 - P r imi ti ve - P b nm (6 2
01 -07 6 -17 82 (C) - Gi bb si te - Al( O H)3 - Y: 8 0 .34 % - d x b y: 1 . - W L : 1 .54 06 - M o noc lin ic - a 8. 641 0 0 - b 5.0 7 04 0 - c 9. 7 190 0 - a lp ha 9 0 .00 0 - b eta 8 5 .43 0 - g am m a 90 .0 0 0 - P ri miti ve - P 21 /n (1 4) - 8 - 42 4 .46 8
File : Lin h K 21 m au CeR M tru oc H P. raw - Ty p e: L oc k ed C ou pl ed - S tart : 10 .00 0 ° - E nd : 7 0 .00 0 ° - S tep : 0. 030 ° - S tep t im e : 1. s - Te m p.: 25 °C (R oo m) - T im e S ta r ted : 1 2 s - 2- T het a: 1 0.0 00 ° - The t a: 5 . 00 0
Lin (Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10 0
11 0
12 0
13 0
14 0
15 0
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0

3
và Fe
2
O
3
xen lẫn vào nhau. Như vậy, quá
trình biến tính đã giúp tăng cường độ phân tán và diện tích bề mặt của bùn đỏ thô
lên đáng kể, đây là các đặc tính đóng vai trò quan trọng đối với khả năng hấp phụ
của vật liệu.
3.2. Xác định giá trị pH tại điểm đẳng điện của các vật liệu
Khảo sát điểm đẳng điện (pH
pzc
) của các vật liệu RM, TRM, Mg-RM và Ce-
RM tiến hành thí nghiệm như sau: lấy 0,25g vật liệu cần nghiên cứu cho vào 25ml
dung dịch KCl 0.1M, pH của dung dịch được điều chỉnh từ 2-12 bằng dung dịch
KOH 0.1M hoặc HCl 0.1M. Sau khi đạt cân bằng, xác định lại pH của dung dịch,
gọi là pH sau (pH
f
) của dung dịch. Từ đó xác định được ∆pH = pH
f
– pH.
Vẽ đồ thị pH và ∆pH, đồ thị này cắt trụ OX tại giá trị nào thì đó chính là
pH
pzc
của vật liệu cần nghiên cứu.

Hình 3.12. Đồ thị xác định pH
pzc
của các vật liệu
Hình 3.12 cho thấy các vật liệu RM, TRM và Ce-RM có giá trị pH

pzc
cho biết trong điều kiện thí nghiệm đó bề mặt vật liệu mang
điện tích âm hay dương, nếu tiến hành thí nghiệm khảo sát các vật liệu trên ở môi
trường pH<pH
pzc
(từ 5-6) thì bề mặt vật liệu mang điện tích dương (pH<pH
pzc
),
ngược lại bề mặt vật liệu mang điện tích âm.
3.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ florua của các vật liệu
3.3.1. Đường chuẩn xác định nồng độ florua
Bảng 3.5. Mối quan hệ giữa nồng độ florua và độ hấp thụ quang (ABS)
theo phương pháp SPADNS
STT 1 2 3 4 5 6 7 8
Nồng độ F
-
(mg/L) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
ABS 1,151

1,104

1,067

1,029

0,988

0,957

0,923


Để khảo sát thời gian quá trình hấp phụ đạt cân bằng, chúng tôi tiến hành hấp
phụ florua với nồng độ ban đầu là 10 mg/L trên 0,5 gam vật liệu. Tải trọng hấp phụ
được xác định theo thời gian khảo sát từ 30 phút đến 180 phút và trình bày trên
bảng 3.6 và hình 3.14.

Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn thời gian cân bằng hấp phụ các vật liệu
Qua đồ thị ta thấy trong 120 phút đầu tiên, tải trọng hấp phụ tăng dần theo
thời gian và sau đó hầu như không tăng nữa, quá trình hấp phụ đạt cân bằng. Do đó,
các nghiên cứu quá trình hấp phụ tiếp theo của các vật liệu được tiến hành với thời
gian là 120 phút.
3.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của các vật liệu
Một trong các đặc trưng quan trọng của quá trình hấp phụ là sự phụ thuộc
vào giá trị pH. Sự thay đổi pH của môi trường dẫn đến sự thay đổi về bản chất của
chất hấp phụ cũng như chất bị hấp phụ. Vì vậy, quá trình hấp phụ florua trên các vật
liệu được nghiên cứu với pH thay đổi từ 3,0 đến 11,0.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 30 60 90 120 150 180 210
qe (mg/g)
Thời gian (phút)
RM
TRM
Mg-RM
Ce-RM
13

trình hấp phụ dạng anion này, cơ chế hấp phụ do đó được quyết định bởi lực tương
tác tĩnh điện giữa các cation với anion F
-
.
Giản đồ nhiễu xạ XRD cũng được chụp cho vật liệu RM sau khi hấp phụ
florua (hình 3.16). Kết quả cho thấy xuất hiện các pic tại góc nhiễu xạ 2θ =25,25
0
;
42,7
0
; 51,9
0
và 61,9
0
đặc trưng cho sự xuất hiện tinh thể AlF
3
.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
qe (mg/g)
pH
RM
TRM

Bằng cách thay đổi nồng độ florua trong dung dịch hấp phụ từ 10 đến 500 mg/L, tải
trọng hấp phụ của vật liệu RM được xác định sau thời gian cân bằng 120 phút và
biểu diễn dưới dạng các đại lượng C
e
/q
e
, lnC
e
, lnq
e
để thiết lập phương trình dạng
tuyến tính Langmuir và Freundlich. Các phương trình tuyến tính này được biểu diễn
trên hình 3.17 và hình 3.18 với kết quả thực nghiệm thu được biểu diễn trên bảng
3.8.
F a cul ty of C he m istr y, H U S , VN U, D8 A D V ANC E-Bru ke r - M au RM sau H P
01 -0 80 -1 007 (C ) - A lu m inu m Fl uo rid e - AlF3 - Y: 70.52 % - d x by : 1. - W L: 1 .5406 - Rh om b o. H .a xes - a 4.9 30 50 - b 4. 9 30 50 - c 1 2.4 46 20 - a lp ha 90 .00 0 - be ta 9 0.0 00 - g a m m a 12 0. 000 - P rim i tive - R -3c ( 16
01 -0 81 -0 464 (C ) - G o e th it e, s yn - Fe O (O H) - Y: 74 .1 9 % - d x by: 1. - W L: 1 .54 0 6 - O rth orho mb ic - a 4.60 48 0 - b 9 .95 95 0 - c 3 .023 00 - al pha 9 0 .0 00 - b et a 90 .00 0 - g am m a 90.0 00 - P rim it iv e - P bn m ( 62 ) - 4
01 -0 76 -1 782 (C ) - G i bb s ite - A l(O H)3 - Y: 7 7 .69 % - d x by : 1 . - W L: 1 .54 06 - Mono cli nic - a 8 .6 41 0 0 - b 5 .07 04 0 - c 9.7 19 00 - a lph a 90 .00 0 - b eta 85 .4 30 - g a mm a 90 .0 0 0 - P rimit ive - P 21/n (14 ) - 8 - 4 24 .468
F ile : Lin h K 2 1 m au R M sa u H P .ra w - T yp e: L oc k ed C ou pled - S ta rt: 1 0. 0 00 ° - En d : 7 0.00 0 ° - S tep : 0. 03 0 ° - S tep ti m e : 1 . s - Te m p .: 2 5 °C ( R oo m) - T im e S ta r ted: 1 2 s - 2 - T he ta: 1 0 .0 00 ° - T he ta : 5 .00 0 ° -
Lin (Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

của các vật liệu Hình 3.18. Phương trình tuyến tính Freundlich mô tả quá trình hấp phụ florua

của các vật liệu
Từ phương trình dạng tuyến tính của mô hình Langmuir, ta tính được tải
trọng hấp phụ cực đại của các vật liệu đối với florua và từ các hệ số của phương
trình Freundlich đối với các vật liệu cũng xác định được là K
f
và



Với hệ số hồi quy R
2
của hai phương trình tuyến tính Langmuir và
Freundlich thu được cho thấy mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich thích hợp hơn
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400 500
Ce/qe
Ce (mg/L)
RM TRM Mg-RM Ce-RM
-1.2
-0.8

Hình 3.25. Giản đồ XRD của vật liệu TRM sau hấp phụ florua
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0 200 400 600
qe(mg/g)
Ce (mg/L)
RM
TRM
Mg-RM
Ce-RM
Fa culty of C he m istry, HUS , VNU, D8 A DV A NC E-Bruke r - Mau TRM sau HP
00 -001-1 053 (D ) - Hem atit e - F e2 O3 - Y: 96. 8 1 % - d x by: 1. - W L : 1.5406 - Rho mb o.H .axe s - a 5.02 80 0 - b 5.028 00 - c 13. 73 0 00 - al pha 9 0.000 - beta 90 .00 0 - gamm a 1 20 .00 0 - Primi ti ve - R-3 c (1 67) - 2 -
File : Linh K21 m au TR M s au H P.r aw - Ty pe: Loc ked C oupled - S tart: 10.000 ° - E nd: 7 0.0 00 ° - St ep : 0. 03 0 ° - S tep ti me : 1. s - Temp .: 25 °C (Roo m ) - Tim e Star ted: 13 s - 2- The ta: 10 .0 00 ° - T heta : 5 .00 0 ° -
Lin (Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10 0

d=1.445
18 Hình 3.28. Giản đồ XRD của vật liệu Mg-RM sau hấp phụ florua
Kết quả phân tích nhiễu xạ XRD (hình 3.10) đã chứng minh thành phần
chính của vật liệu RM là FeOOH, Al(OH)
3
và CeO
2
.
Giản đồ nhiễu xạ XRD cũng được chụp cho vật liệu Ce-RM sau khi hấp phụ
florua (hình 3.34). Kết quả cho thấy xuất hiện các pic tại góc nhiễu xạ 2θ = 26,5
0
,
29,5
0
; 30,4
0
; 40
0
; 46,5
0
; 52,7
0
; 56
0
đặc trưng cho Ce
2
O

90
10 0
11 0
12 0
13 0
14 0
15 0
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0
21 0
22 0
23 0
24 0
25 0
26 0
27 0
28 0
29 0
30 0
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60
70
d=2.698
d=2.103
d=1.488
d=1.677
d=1.830

17 0
18 0
19 0
20 0
21 0
22 0
23 0
24 0
25 0
26 0
27 0
28 0
29 0
30 0
2-Theta - Scale
1 0 20 30 40 50 60
70
d=4.833
d=4.135
d=4.357
d=3.332
d=2.935
d=2.688
d=2.518
d=2.413
d=2.159
d=1.695
19

So sánh khả năng hấp phụ F

Ce-RM 14,45 0,833 0,4534 0,449

0,930
Nhìn vào Bảng 3.18, các giá trị R
2
và hằng số đẳng nhiệt mô tả khả năng hấp
phụ F
-
của các vật liệu RM, TRM, Mg-RM và Ce-RM. Cho thấy rằng các số liệu thí
nghiệm được mô tả bằng mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich phù hợp hơn mô
hình hấp phụ Langmuir, có thể là do có các tâm hấp phụ khác nhau hoặc do hỗn hợp
không đồng nhất của một số khoáng chất có trong vật liệu nghiên cứu được chế tạo
từ bùn đỏ làm chúng có ái lực khác nhau với ion F
-
. Tải trọng hấp phụ cực đại q
max

được tính từ phương trình Langmuir cho các giá trị tăng dần theo thứ tự RM < TRM
< Mg-RM<Ce-RM. Bên cạnh đó, khi so sánh giá trị K
f
cũng cho thấy khả năng hấp
phụ F
-
cũng tăng dần theo thứ tự trên.
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các anion cạnh tranh đến quá trình hấp phụ
florua
Để xem xét khả năng ứng dụng vật liệu, trong thực tế nước ô nhiễm F
-

thường chứa các ion khác có thể cạnh tranh với F

-
. Còn khi tăng nồng độ Cl
-

lên đến 400-500 mg/L (gấp 2 TCVN nước cấp sinh hoạt) thì dung lượng hấp phụ F
-

của vật liệu giảm gần 2 lần. Đối với vật liệu Ce-RM thì ion Cl
-
hầu như không ảnh
hưởng đến khả năng hấp phụ F
-
của vật liêu Ce-RM. Dung lượng hấp phụ gần như
không thay đổi so với mẫu so sánh khi không có mặt ion Cl
-
là xấp xỉ 0,49 mg/g.
Ta nhận thấy các ion HCO
3
-
có ảnh hưởng bất lợi đến khả năng hấp phụ F
-

của hai vật liệu Mg-RM và Ce-RM. Khi nồng độ HCO
3
-
tăng lên nồng độ 100-200
mg/L thì dung lượng hấp phụ F
-
của vật liệu Mg-RM giảm từ 0,3 mg/g đến 0,1
mg/g. Dung lượng hấp phụ của vật liệu Ce-RM bị ảnh hưởng lớn hơn khi có mặt

qe (mg/g)
Nồng độ anion (mg/L)
Cl HCO3 PO4 (Ce-RM)
Cl HCO3 PO4 (Mg-RM)
21

2 lần so với mẫu so sánh khi không có mặt phốtphát là 0,266 mg/g, nồng độ
phốtphát tăng lên 300-400 mg/L thì dung lượng hấp phụ giảm 10 lần chỉ còn
khoảng 0,02 mg/g, nồng độ phốtphát 500 mg/L thì vật liệu gần như không còn khả
năng hấp phụ. Còn với vật liệu Ce-RM sự ảnh hưởng tương tự, nồng độ phốtphát
tăng từ 0-100 mg/L làm dung lượng hấp phụ giảm từ 0,5 mg/g xuống còn 0,2 mg/g.
Nguyên nhân chính khiến khả năng hấp phụ của vật liệu giảm mạnh là do có
sự hấp phụ cạnh trạnh các ion phốtphát với các ion F
-
tại các tâm hoạt động trên bề
mặt vật liệu, khiến cho khả năng hấp phụ F
-
của vật liệu Mg-RM giảm.