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

VŨ LÊ SONG THƯƠNG

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG KHOÁNG BENTONIT TRONG XỬ
LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015
1


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

Vũ Lê Song Thương

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG KHOÁNG BENTONIT TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

Chuyên ngành: Kĩ thuật môi trường
Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


Hà Nội, 27 tháng 12 năm 2015
Học viên

Vũ Lê Song Thương


MỤC LỤC
Chương 1 – TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Giới thiệu về bentonit .......................................................................................3
1.1.1. Cấu tạo ........................................................................................................3
1.1.2. Tính chất của bentonit ................................................................................7
1.1.3. Các phương pháp tinh chế và biến tính bentonit ......................................14
1.1.4. Tình hình nghiên cứu và sử dụng bentonit ...............................................21
1.2.Tổng quan về nước thải dệt nhuộm .................................................................24
1.2.1. Ô nhiễm nước thải dệt nhuộm và tác động ..............................................24
1.2.2. Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm ..........................................28
Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU...........................34
2.1. Đối tượng nghiên cứu .....................................................................................34
2.1.1. Bentonit thuộc mỏ Tam Bố ......................................................................34
2.1.2. Loại thuốc nhuộm được sử dụng ..............................................................35
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................37
2.2.1. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ....................................................................37
2.2.2. Phương pháp tinh chế bentonit bằng ngâm, lắng gạn tự nhiên ................37
2.2.3. Phương pháp biến tính và hoạt hóa bentonit ............................................39
2.2.4. Các phương pháp phân tích khoáng bentonit Tam Bố .............................41
2.2.5. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và hình thái của vật liệu hấp phụ.............54
2.2.6. Khả năng hấp phụ của bentonit với nước thải dệt nhuộm........................55
Chương 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................58
3.1.Thành phần hoá học: ........................................................................................58
3.2. Thành phần khoáng vật:..................................................................................60

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Đơn vị cấu trúc cơ bản của sét ....................................................................3
Hình 1.2. Mạng tứ diện ...............................................................................................4
Hình 1.3. Sự sắp xếp “lỗ” sáu cạnh của oxi trong mạng tứ diện ................................4
Hình 1.4. Mạng cấu trúc bát diện ................................................................................4
Hình 1.5. Các loại cấu trúc của khoáng sét .................................................................5
Hình 1.6. Sơ đồ không gian mạng lưới cấu trúc của Montmorillonit .........................6
Hình 1.7. Cấu trúc của montmorillonit .....................................................................11
Hình 1.8. Sự phân tách các hạt Na–montmorillonit trong nước ...............................20
Hình 2.1. Cấu tạo của phân tử xanh metylen………………..……………………..36
Hình 2.2. Mương dẫn nước thải của làng liên tục đổi màu trong ngày vì hóa chất..37
Hình 2.3. Cốc đựng dung dịch huyền phù bentonit………………………………..38
Hình 2.4.Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir..............................................................52
Hình 2.5. Sự phụ thuộc của Cf/q vào Cf……………….………………………….52
Hình 2.6. Đường hấp phụ đẳng nhiệt……………………………..………………….53
Hình 2.7. Sự phụ thuộc của lgA vào lgCn Frendlich………………….…………..53
Hình 2.8. Sơ đồ thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua…………………………….........55
Hình 3.1.Đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ nitơ của mẫu TN5/2 và BT 6 (trục "X"
– áp suất tương đối P/Po, trong đó P – áp suất đo, Po – áp suất bão hòa, trục "Y" –
lượng khí hấp thụ bởi một gram vật liệu hấp phụ)…………………………………64
Hình 3.2. Tương quan giữa chỉ số CEC và thành phần MMT trong mẫu bentonit
Lâm Đồng………………………………………………………………………….68
Hình 3.3.Đường chuẩn trắc quang hấp phụ xanh metylen. .......................................69
Hình 3.4.Thời gian đạt cân bằng hấp phụ xanh metylen trên bentonit tinh chế. ......70
Hình 3.5. Hiệu suất hấp phụ xanh metylen theo nhiệt độ .........................................71
Hình 3.6. Hiệu suất hấp phụ xanh metylen trên bentonit tinh chế theo pH ..............72
Hình 3.7.Đồ thị tìm các hằng số trong phương trình Langmuir ...............................73


Hình 3.8. Đường hấp phụ đẳng nhiệt xanh metylen trên bentonit tinh chế theo thực nghiệm.

Hình 3.27. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ xanh metylen trên bentonit–H .............95
Hình 3.28. Hiệu suất hấp phụ xanh metylen theo nhiệt độ của bentonit B–H20. .....97
Hình 3.29. Hiệu suất hấp phụ xanh metylen trên bentonit tinh chế theo pH. ...........98
Hình 3.30. Đồ thị tìm các hằng số trong phương trình Langmuir. ...........................99
Hình 3.31. Đồ thị tìm hằng số trong phương trình Frendlich .................................100
Hình 3.32. Đường hấp phụ đẳng nhiệt xanh metylen trên bentonit B–H20 theo thực
nghiệm. ....................................................................................................................101
Hình 3.33. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho quá trình hấp phụ xanh
metylen trên bentonit B–H20. .................................................................................102
Hình 3.34. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Frendlich cho quá trình hấp phụ xanh
metylen trên bentonit B–H20 ..................................................................................102
Hình 3.35. Đường chuẩn của phương pháp COD ...................................................104
Hình 3.36. Giá trị COD của nước thải khi cho bentonit tinh chế ...........................105
Hình 3.37. Giá trị COD của nước thải khi cho bentonit biến tính H2SO4 ..............106
Hình 3.38. Giá trị COD của nước thải khi cho bentonit biến tính Na2CO3 ............107


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1.Các thông số đặc trưng của bentonit – Ca và bentonit – Na được biến tính
bằng H2SO4 ...............................................................................................................18
Bảng 1.2. Một số lĩnh vực sử dụng bentonit (ở Mỹ, Nga) ........................................22
Bảng 1.3.Tổn thất thuốc nhuộm khi nhuộm các loại xơ sợi[23]...............................25
Bảng 1.4 Nồng độ thuốc nhuộm trong nước sông là kết quả của thuốc nhuộm thải
loại bởi công nghiệp dệt nhuộm ................................................................................26
Bảng 1. 5. Các chất gây ô nhiễm và đặc tính nước thải ngành dệt – nhuộm ............27
Bảng 2.1. Chất lượng nước thải do các hộ dệt nhuộm thải ra ...................................36
Bảng 2.2. Thể tích và % thể tích của từng khu vực lắng gạn....................................39
Bảng 3.1. Danh sách mẫu thu thập .................................................................................... 58
Bảng 3.2. Thành phần hoá học của mẫu sét bentonit Tam Bố..................................59
Bảng 3. 3. Thành phần hóa học một số mẫu khoáng sét bentonit Việt Nam ............59

Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kĩ thuật xử lí nước và
nước thải, Nxb Thống kê, Hà Nội.

3.

Nguyễn Thị Diệu Cầm (2010), Nghiên cứu biến tính bentonit va ứng dụng
hấp phụ, xúc tác phân hủy các hợp chất phenol trong nước bị ô nhiễm, Luận
án Tiến sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.

4.

B. M. Điều, P.C. Thiếu, T.T. Hưng và nnk (2008), Dự án SXTN “Hoàn thiện
kỹ thuật sử dụng khoáng tự nhiên của Việt Nam (bentonite và zeolite) trong
chế biến và sản xuất thức ăn nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi”.

5.

Lê Công Hải (1979), Báo cáo địa chất. Đặc điểm thành phần vật chất sét
bentonit vùng Di Linh. Viện TTTL – Cục Địa chất Việt Nam. Hà Nội.

6.

N. V. Hải (12/2004) Nghiên cứu sử dụng khoáng tự nhiên (bentonite) và phụ
phẩm mía đường trong chế biến thức ăn cho bò thịt, ảnh hưởng của chúng
đến quá trình sinh trưởng và phát triển, BC khoa học chăn nuôi thú y, phần
dinh dưỡng và thức ăn vật nuôi, NXB Nông nghiệp Hà Nội, trg. 202– 210

7.

Nguyễn Xuân Hải (2006), Sử dụng sét bentonite tự nhiên để khử độc kim loại

12.

Thân Văn Liên và Cộng sự (2006), Nghiên cứ quy trình xử lý, hoạt hóa
bentonit Việt Nam để sản xuất bentonit xốp dùng cho xử lý nước thải có chứa
kim loại nặng, Viện Công nghệ Xạ - Hiếm, Hà Nội.

13.

Thân Văn Liên va Cộng sự (2009), Nghiên cứu công nghệ chế tạo
montmorillonite (MMT) từ nguồn khoáng thiên nhiên làm nguyên liệu cho
nano clay, Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài KHCN cấp Nhà nước, mã số
KC02-06/06/10, Hà Nội

14.

Ngô Sĩ Lương (2005), Khảo sát phương pháp xử lý tăng khả năng hấp phụ
các ion kim loại nặng trong nước của khoáng bentonit Việt Nam. Đề tài
NCKH. QT. 03.13/ Ngô Sĩ Lương.–H:DHKHTN,– 34tr.

15.

Kiều Quý Nam (1991), Khoáng sản sét Tây Nguyên. Đặc tính và khả năng
sử dụng, Tuyển tập báo cáo hội nghị địa chất Đông Dương lần thứ II, Hà
Nội.

16.

Kiều Qúy Nam (1992), Các loại hình khoáng sản sét Tây nguyên, đặc điểm
thành tạo, tiềm năng và khả năng sử dụng. L/A TS Viện Địa chất – Viện HL
KH&CNVN.


22.

Hồ Thị Bích Ngọc, Nguyễn Thị Như Mai (1998), Nghiên cứu dùng bentonit
Di Linh để pha chế dung dịch khoan dầu khí. Thông tin khoa học, công nghệ
Lâm Đồng, số 4

23.

Đặng Trấn Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2013), Xử lý nước cấp và nước thải dệt
nhuộm, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

24.

Đỗ Quý Sơn (1987), Nghiên cứu khả năng ứng dụng các chất trao đổi ion
trên cơ sở các aluminosilicate tự nhiên để hấp phụ một số ion kim loại nặng.
Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học. Viện Công nghệ Xạ hiếm, Hà Nội.

25.

L.H. Sơn và T.V. Hiển (2008), Tỷ lệ bổ sung thích hợp và ảnh hưởng của
khoáng bentonite đến khả năng sinh sản của vịt đẻ hướng trứng, Viện Chăn
nuôi – TC KH– CN Chăn nuôi, N14, 1– 6.

26.

Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh (2002), Hóa học thuốc nhuộm. NXB
Khoa học kỹ thuật, Hà Nội

112

32.

G.E. Christidis , P.W. Scott , A.C. Dunham (1997), Acid activation and
bleaching capacity of bentonites from the islands of Milos and Chios,
Aegean, Greece, Applied Clay Science 12, tr.329– 347.

33.

E. Eren, B.Afsin (2009), Removal of basic dye using raw and acid activated
bentonite samples, Journal of Hazardous Materials 166, tr. 830– 835.

34.

C. Fernandes, C. Catrinescu, P. Castilho, P.A. Russo, M.R. Carrott, C. Breen
(2007), Catalytic conversion of limonene over acid activated Serra de
Dentro (SD) bentonite, Applied Catalysis A: General 318, tr.108 –120

35.

GOST 28177 – 89 (2003), Moulding bentonit clays. General specifications.
The Standards Pblishing. Moscow

36.

Grim R.E (1953), Clay Mineralogy, McGraw– Hill, New York, 384 pp

37.

Hang. P,T and G.W. Brindley (1970), Methylene blue adsorp.tion by clay
minerals: Determination of surface areas and cation exchange capacities.

Lars Ammann (2003), Cation exchange and adsorption on clays and clay
minerals. Kiel

43.

Liisa Carlson (2004), Bentonit Mineralogy, Working Report 2004– 02.

44.

Lipson S.M and Storzky G (1984), Effect of proteins on Reovirus adsorption
to Clay minerals. Applied and Environmental Microrobiology. Vol. 48,
No.3, 525 – 530.

45.

Müşerref Önal (2007), Swelling and cation exchange capacity relationship
for the samples obtained from a bentonit by acid activations and heat
treatments. Applied Clay Science 37. p.74–80

46.

Olguin M.T, Solache– Rios M, Acosta D, Bosch P and Bulbulian S (1997),
UO22+ sorption on bentonit, Journal of Radioanalytical and Nuclear
Chemistry, Vol. 218, No. 1, 65– 69.

47.

Parker W.O, Kiricsi I (1995), Aluminum complexes in partially hydrolyzed
aqueous AlCl3 solutions used to prepare pillared clay catalysts. Applied
Catalysis A: General 121, L7–L11.

Yukselen, Y. and A. Kaya (2008), Suitability of the methylene blue test for
surface area, cation exchange capacity and swell potential determination of
clayey soils. Eng. Geol., 102: 38– 45. DOI: 10.1016/j.enggeo.2008.07.002.

115