ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------------------------------

NGUYỄN THỊ THANH HOA

NGHIÊN CứU KHả NĂNG HấP PHụ SUNFUA CủA
VậT LIệU BÙN THảI SắT (III) HYDROXIT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------------------------------

NGUYỄN THỊ THANH HOA

NGHIÊN CứU KHả NĂNG HấP PHụ SUNFUA CủA
VậT LIệU BÙN THảI SắT (III) HYDROXIT

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Thị Ngọc Mai

Hà Nội - 2018

1.3. Phƣơng pháp xử lý ô nhiễm sunfua ..................................................................9
1.3.1. Phương pháp oxi hóa .......................................................................................9
1.3.2. Phương pháp sinh học ...................................................................................11
1.3.3. Phương pháp hấp phụ ....................................................................................12
1.4. Tổng quan về Sắt (III) hydroxit: [Fe(OH)3] ..................................................15
1.4.1. Tính chất và các dạng thù hình của Fe(OH)3 ................................................15
1.4.2. Cơ chế hấp phụ của Fe(OH)3.........................................................................16
1.5. Các phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ ...........................................................18
1.6. Hấp phụ động học ............................................................................................19
1.6.1. Phương trình giả bậc 1 ..................................................................................19
1.6.2. Phương trình giả bậc hai ...............................................................................20
1.6.3. Phương trình khuếch tán trong hạt ................................................................20
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .............................................................................21
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu....................................................................21
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................21
2.1.2. Nội dung nghiên cứu. ......................................................................................21
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................21
2.2.1. Khảo sát các đặc trưng của vật liệu................................................................21


2.2.2. Nguyên tắc xác định hydro sunfua bằng phương pháp UV-VIS sử dụng Fe2+
và o-phenantroline. ...................................................................................................23
2.2.3. Nghiên cứu hấp phụ động học của sunfua ......................................................24
2.3. Thiết bị và dụng cụ ...........................................................................................26
2.3.1. Thiết bị ...........................................................................................................26
2.3.2. Dụng cụ ..........................................................................................................26
2.4. Hóa chất sử dụng ..............................................................................................26
2.5. Tổng hợp vật liệu ..............................................................................................27
2.6. Qui trình thực nghiệm .....................................................................................28
2.6.1. Kiểm tra độ tinh khiết của vật liệu .................................................................28


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Phương trình, đồ thị, hệ số góc và tung độ gốc của mô hình động học ..........19
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến xác định S2- ...............................................32
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của pH đến xác định S2- .........................................................33
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thể tích o-phenantrolin đến xác định S2- .........................34
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thể tích Fe3+ đến xác định S2-......................................35
Bảng 3.5. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ S2- ...............................36
Bảng 3.6. Độ đúng và độ lăp lại của phép đo UV-Vis xác định S2 ..........................38
Bảng 3.7. Hàm lượng các kim loại có trong vật liệu Fe(OH)3..................................39
Bảng 3.8. Nồng độ các kim loại trong dung dịch ngâm vật liệu Fe(OH)3 ................40
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu ............................42
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng lên dung lượng hấp phụ của
vật liệu ......................................................................................................................44
Bảng 3.11. Số liệu động học giả bậc 1 và giả bậc 2..................................................45
Bảng 3.12. Các kết quả tính toán được từ mô hình động học giả bậc 1 ...................46
Bảng 3.13. Các kết quả tính toán được từ mô hình động học giả bậc 2 ...................47
Bảng 3.14. Số liệu mô hình động học khuếch tán.....................................................48
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu lên dung lượng hấp phụ của vật liệu .....49
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của nồng độ sunfua ban đầu đến khả năng ..........................50
hấp phụ của vật liệu...................................................................................................50
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của các ion lạ đến khả năng hấp phụ sunfua của vật liệu........53
Bảng 3.18. Kết quả hàm lượng sunfua tại 2 sông Kim Ngưu và sông Sét ...............54
Bảng 3.19. Kết quả hấp phụ sunfua tại 2 sông Kim Ngưu và sông Sét ....................56


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Quá trình oxi hóa H2S thành H2SO4 trong đường ống ...............................5
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quan ...............32
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang .......................33

dân sinh của con người…Nồng độ sunfua trong môi trường nước vượt quá giới hạn
cho phép sẽ gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và làm ô nhiễm môi trường
nước nghiêm trọng. Khi hàm lượng sunfua tồn tại trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng
đến hô hấp và phát triển của thủy sản, dễ phát sinh mầm bệnh và lây lan nhanh dẫn
đến thủy sản chậm phát triển hay chết hàng loạt. Do có tính axit nên H2S là nguyên
nhân gây ăn mòn nhanh chóng các loại máy móc và đường ống dẫn, như ăn mòn
đường ống trong hệ thống cấp thoát nước. Do tính chất độc hại của sunfua trong
nước, hàm lượng sunfua trong nước đã được quy định nghiêm ngặt bởi các tiêu
chuẩn QCVN 40:2011 cho nước thải công nghiệp và QCVN 14: 2008 cho nước thải
sinh hoạt và không được phép vượt quá 4 mg/L đối với nước thải sinh hoạt khi thải
vào dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu xử lý sunfua bằng các phương
pháp khác nhau như phương pháp hấp phụ, oxi hóa, sinh học, phương pháp hấp
phụ, ... trong đó, phương pháp hấp phụ đã và đang được quan tâm nghiên cứu vì
hiệu năng xử lý cao và được sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển.
Sắt (III) hydroxit là một trong những vật liệu hấp phụ đa năng đã được dùng
để xử lý các chất gây ô nhiễm nguồn nước. Mặt khác, sắt (III) hyđrôxít phát thải
trong quá trình xử lý nước thải của ngành mạ kim loại ở Việt Nam với khối lượng
rất lớn, có thể lên đến hàng trăm ngàn tấn mỗi năm, nhưng hầu hết nguồn nguyên
liệu quan trọng này không được tái chế và tái sử dụng. Quy trình xử lý đang áp
dụng vẫn là chôn lấp gây lãng phí nguyên liệu và tiêu tốn quỹ đất. Do vậy, sử dụng

1


sắt (III) hyđrôxit phế thải để tái chế và sản xuất nguyên liệu hấp phụ sunfua, giải
quyết vấn đề hiện tượng ô nhiễm nguồn nước do gốc sunfua gây nên đã trở thành
bước tiến quan trọng về bảo vệ môi trường tại Việt Nam. Xuất phát từ thực tế và
hướng nghiên cứu trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ
sunfua của vật liệu bùn thải sắt (III) hydroxit” làm nội dung nghiên cứu cho luận

thô, khí tự nhiên, khí núi lửa, và suối nước nóng. Hydro sunfua cũng được tìm thấy
trong nước ngầm.
Hydro sunfua được thải ra từ các vùng nước đọng hoặc ô nhiễm và các hố
khai thác hoặc hầm than có hàm lượng oxy thấp. Hydro sunfua được phát ra bởi một
số loài thực vật như một sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa sunfit. Ước tính

3


tốc độ phát thải hydro sunfua trên mặt đất dao động từ 53 đến 100 triệu tấn lưu
huỳnh / năm. Ước tính tốc độ phát thải từ các đại dương dao động từ 27 đến 150
triệu tấn lưu huỳnh / năm.
Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ cũng như vô cơ có chứa lưu huỳnh dưới
tác dụng của vi khuẩn tạo ra các hợp chất bay hơi, mùi khó chịu như: HS-, CH3SH…[34]
(CH2O)106(NH3)16H3PO4+53SO42-→53CO2+53HCO3-+53HS-+16NH3+53H2O + H3PO4
1.1.3. Ảnh hưởng của sunfua
 Đối với con người
Khi nồng độ sunfua trong môi trường nước vượt quá giới hạn cho phép sẽ
làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người
vì trong quá trình phân hủy sẽ phát thải ra một lượng lớn khí H2S. Đây là một khí
độc có mùi thối, khó chịu, gây ra các bệnh tật cho con người.
Ở nồng độ thấp, H2S gây khó chịu cho mắt, mũi, họng và hệ hô hấp (ví dụ
như đốt/ xé mắt, ho, thở nhanh). Bệnh nhân hen có thể gặp khó khăn về hô hấp. Tác
động có thể bị trì hoãn vài giờ, hoặc đôi khi vài ngày, khi làm việc ở nồng độ thấp.
Tiếp xúc nhiều lần hoặc kéo dài có thể gây viêm mắt, nhức đầu, mệt mỏi, khó chịu,
mất ngủ, rối loạn tiêu hóa và giảm cân. Nồng độ vừa phải có thể gây kích ứng mắt
và hô hấp nghiêm trọng hơn (bao gồm ho, khó thở, tích tụ dịch trong phổi), nhức
đầu, chóng mặt, buồn nôn.
Nồng độ cao có thể gây sốc, co giật, không thở được, vô thức vô cùng, hôn
mê và tử vong. Đã có nhiều báo cáo trường hợp về tử vong của con người sau khi

đỉnh ống tương ứng với áp suất riêng phần của nó. Trên thành ống và đỉnh ống có vi
khuẩn Thiobacillus, vi khuẩn này sẽ oxi hóa H2S thành H2SO4. Do trong điều kiện
thiếu khí, lượng H2SO4 sinh ra ngày càng đậm đặc và ăn mòn các đường ống cấp
thoát nước kể cả đường ống bê tông.

Hình 1.1. Quá trình oxi hóa H2S thành H2SO4 trong đƣờng ống [23]
1.1.4. Các quy định hiện có về hàm lượng của sunfua trong môi trường
Do tính chất độc hại của sunfua trong nước, hàm lượng sunfua trong nước
hiện đang quy định theo các tiêu chuẩn sau:
 QCVN 40:2011: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp
[2]. Hàm lượng sunfua trong nước không được vượt quá:

5


o 0,2 mg/L đối với nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng
cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
o 0,5 mg/L đối với nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không
dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
 QCVN 14: 2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt [1]:
hàm lượng sunfua (tính theo H2S) trong nước không được phép vượt quá:
o 1 mg/L đối với nước thải sinh hoạt khi thải vào nguồn nước được dùng
cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
o 4 mg/L đối với nước thải sinh hoạt khi thải vào nguồn nước không dùng
cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
1.2. Các phƣơng pháp phân tích sunfua
1.2.1. Phương pháp hóa học
1.2.1.1. Phương pháp iot (chuẩn độ ngược)
Phương pháp này cho kết quả khá chính xác và cho phép xác định các dung
dịch mẫu có nồng độ S2- > 1mg/L. Nguyên tắc của phương pháp là cho dung dịch

metylen xanh trong nước hoặc trong dung dịch chiết bằng chloroform hoặc metylen
xanh chiết bằng nitrobenzen. Metylen xanh hình thành cho độ hấp thụ cực đại ở λ=
670 nm đồng thời có độ hấp thụ ở 740 nm do sự hình thành liên kết ion giữa
metylen xanh và FeCl3. Trong thực tế độ hấp thụ của metylen xanh trong nước ở
bước sóng 665. Lượng metylen xanh tạo thành còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt
độ cao, phản ứng tổng hợp màu xảy ra nhanh chóng nhưng đi kèm sự mất mát H2S,
khi nhiệt độ thấp sự mất mát H2S không đáng kể nhưng phản ứng xảy ra chậm. [3]
Phương pháp này xác định được hàm lượng sunfua hòa tan ở nồng độ 0,04 ppm đến
1,5 ppm [4].
Mahadevaia và cộng sự đã phát triển một phương pháp quang phổ đơn giản
có độ nhạy cao để xác định H2S [22]. Phương pháp này dựa trên phản ứng oxi hóa
khử trong đó Mn(III) oxi hóa một lượng hydro sufua và chất oxi hóa không phản
ứng sẽ oxi hóa thêm o-tolidine để tạo ra chất có màu da cam hấp thụ ở bước sóng 
max = 455nm). Do đó về nguyên tắc sự giảm màu trong quá trình hấp thụ tỷ lệ
thuận với nồng độ của hydro sunfua. Phương pháp trên tuân theo định luật LambertBeer với nồng độ hydro sunfua trong khoảng 0,2-1,4 mg/L. Phương pháp đã được sử

7


dụng để xác định hydro sunfua trong mẫu nước. Các kết quả thu được có độ lặp lại tốt
với độ lệch chuẩn là 0,01-0,068 và độ lệch tiêu chuẩn tương đối, dưới 3,21% [22].
M. F. Mousavi và N.Sarlack đã giới thiệu một phương pháp động học xúc tác
đơn giản, nhanh và nhạy dùng để xác định lượng vết của sunfua dựa trên sự giảm
cường độ màu của Methylene xanh khi có mặt của Te (IV). Phản ứng được theo dõi
bằng cách đo sự thay đổi độ hấp thụ quang của hỗn hợp phản ứng ở bước sóng 663
nm. Trong các điều kiện tối ưu, khi nồng độ S2- từ 0,05-2 µg/ ml, thu được phương
trình đường chuẩn có độ tuyến tính cao (R2 = 0,998) với giới hạn phát hiện là 0,025
µg/ ml. Phương pháp này đã được áp dụng để xác định sunfua trong nước thải vào
mùa xuân [27].
Anders Svenson và cộng sự đã nghiên cứu phát triển một phương pháp đơn

hồng cầu của người nồng độ tìm thấy dao động từ 0,123 đến 0,189 μmol dm-3 [42].
Tang và cộng sự đã phát triển một phương pháp xác định hydro sunfua với
độ nhạy cao bao gồm chiết pha rắn và phương pháp HPLC để đo nồng độ của
sunfua hòa tan trong nước bề mặt Oxic. Quy trình bao gồm các bước sau: 1) bước
khởi đầu, xanh methylen được tạo thành từ phản ứng của sunfua với n, n-dimetyl-pphenylenediamine trong môi trường axit với sự có mặt của ion sắt được hấp thụ vào
hộp Waters tC18; 2) bước quyết định, xanh methylene được phân tách bằng phương
pháp HPLC nhờ quá trình rửa giải gradient để giảm thiểu ảnh hưởng của chất hữu cơ tự
nhiên. Nồng độ sunfua hòa tan, được định lượng bằng cách thêm chuẩn, dao động
trong khoảng 2,1-4,7 nM trong nước bề mặt Oxic từ Vịnh Galveston, Texas [15] .
1.3. Phƣơng pháp xử lý ô nhiễm sunfua
Dựa vào nồng độ của hydro sunfua trong nước, có nhiều phương pháp khác
nhau để xử lý sunfua ra khỏi nước như: phương pháp oxi hóa, phương pháp sinh
học, phương pháp hấp phụ…
1.3.1. Phương pháp oxi hóa
Chất oxi hóa mạnh thường được sử dụng ở các nhà máy xử lý nước thải để
loại bỏ mùi và độ độc hại của H2S. Các hệ thống này thường được thiết kế để loại
bỏ mùi gây ra khác với các hợp chất được sản xuất trong quá trình kỵ khí. Phương
pháp oxi hóa được sử dụng khá rộng rãi với các chất oxi hóa như KMnO4, Cl2 kết
hợp NaOH và NaOCl…

9


Việc lựa chọn NaOH và NaOCl được sử dụng rộng vì chi phí thấp, sẵn có và
tính oxi hóa khá cao. Quá trình oxi hóa xảy ra qua các phản ứng sau:
H2S + 2NaOH ↔ Na2S

+ 2H2O

Na2S + 4NaOCl → Na2SO4 + 4NaCl

cần thiết để loại bỏ 1,0 gam sunfua lần lượt là: 2,4; 4,2 và 11,8 gam đối với Cl2,
KMnO4 và H2O2. Điều này cho thấy hiệu quả loại sunfua của Cl2 và KMnO4 là tốt
hơn so với H2O2 [9].
1.3.2. Phương pháp sinh học
Các vi sinh vật được sử dụng để loại bỏ H2S là các vi sinh vật lý tưởng có
khả năng biến đổi H2S thành lưu huỳnh nguyên tố, có thể sử dụng CO2 làm nguồn
cacbon ( loại bỏ nhu cầu dinh dưỡng đầu vào), có thể tạo ra lưu huỳnh nguyên tố và
dễ dàng tách ra khỏi sinh khối, tránh được sự tích tụ sinh khối để ngăn ngừa các vấn
đề về tắc nghẽn, và cũng có khả năng chịu được trong nhiều điều kiện như: thay đổi
nhiệt độ, độ ẩm, pH, tỉ lệ O2/H2S. Các loài vi khuẩn hóa dưỡng thường được sử
dụng, đặc biệt là chủng Thiobacillus. Các vi khuẩn lưu huỳnh (thiobacteria) hóa
dưỡng được sử dụng cả dưới dạng ưa khí và kị khí. Chúng có thể tận dụng CO2 như
một nguồn cacbon và sử dụng năng lượng hóa học từ các quá trình oxi hóa của các
hợp chất vô cơ mang tính khử như H2S. Trong cả 2 phản ứng, H2S bị phân li đầu tiên:
H2S ↔ H+ + HS-

(1.1)

Trong điều kiện O2 bị hạn chế, lưu huỳnh nguyên tố được hình thành:
2HS- + O2 → 2S0 + 2OH-

(1.2)

Trong điều kiện dư O2, SO42- được hình thành, dẫn đến quá trình axit hóa:
HS- + 2O2 → SO42- + H+

(1.3)

Một loại vi khuẩn hóa dưỡng ưu khí, Thiobacillus ferroxidans, loại bỏ H2S
bằng cách oxi hóa FeSO4 thành Fe2(SO4)3, sau đó hình thành dung dịch Fe3+ có thể

lý và hóa học của các loại than hoạt tính khác nhau lên khả năng hấp phụ H2S. Hầu
hết các loại than hoạt tính đã thử nghiệm đều có dạng hạt, được gọi là than hoạt tính
dạng hạt- Granular Activated Carbon (GAC). Than hoạt tính có thể có hai dạng là
ngâm tẩm và không ngâm tẩm. Than hoạt tính ngâm tẩm là than được bổ sung các
cation với vai trò chất xúc tác trong quá trình hấp phụ [8]. Than hoạt tính không
ngâm tẩm loại bỏ H2S với tốc độ chậm hơn nhiều do nó là một chất xúc tác yếu và
tốc độ loại bỏ H2S trên than hoạt tính bị hạn chế bởi các phản ứng phức tạp xảy ra.
Tuy nhiên, khi nồng độ H2S thấp và có đủ thời gian để hấp phụ, khả năng loại bỏ
của than hoạt tính ngâm tẩm và không ngâm tẩm có vẻ như là tương đương nhau
trong quy mô phòng thí nghiệm. Trên thực tế, khả năng loại bỏ của 2 loại vật liệu
này có thể khác biệt rõ rệt, do có sự có mặt của các thành phần khác (như VOCs) có
thể ức chế hoặc tăng cường khả năng loại bỏ H2S, tùy thuộc vào điều kiện môi
trường [8]. Các cation được thêm vào than hoạt tính ngâm tẩm thường là các hợp

12


chất có tính kiềm như NaOH hoặc KOH, hoạt động như những bazơ mạnh phản ứng
với H2S và vô hiệu hóa nó. Ngoài ra còn sử dụng các hợp chất khác để ngâm tẩm
than hoạt tính như NaHCO3, Na2CO3, KI và KMnO4 [6]. Dung lượng hấp phụ H2S
điển hình đối với than hoạt tính ngâm tẩm là 150 mg H2S/g cacbon hoạt tính và cho
than hoạt tính không ngâm tẩm là 20 mg H2S/ g cacbon hoạt tính [6] .


Zeolit
Zeolit hay thường được gọi là rây phân tử, là nhôm silicat đã hydrat hóa có

độ xốp cao được dùng phổ biến để bắt giữ các phân tử. Kích thước lỗ có thể được
điều chỉnh bằng trao đổi ion và có thể được sử dụng làm xúc tác cho các phản ứng
chọn lọc [25]. Zeolit đặc biệt hiệu quả trong việc loại bỏ các hợp chất phân cực như

85% [26]. Xốp sắt có hiệu quả loại bỏ cao lên tới 2500 mg H2S/g Fe2O3. Nhược
điểm của việc sử dụng sắt oxit để loại bỏ H2S là cần nhiều hóa chất, chi phí vận
hành cao và dòng chất thải liên tục được tạo thành phải được tái tạo hoặc được thải
bỏ như là chất thải nguy hại. Một số sản phẩm thương mại được sản xuất dựa trên
hệ thống sắt oxit có khả năng tạo chất thải không nguy hại [6].
Kẽm oxit được sử dụng để loại bỏ lượng vết của H2S ở nhiệt độ cao, vì ZnO
có độ chọn lọc với sunfua cao hơn so với sắt oxit [26]. Davidson và các cộng sự
phát hiện ra bề mặt của ZnO phản ứng với H2S tạo thành một lớp ZnS không tan, do
đó có thể loại bỏ được H2S từ dòng khí. Khoảng 40% lượng H2S đã bị chuyển đổi
qua chất hấp phụ ZnO, thông qua phản ứng dưới đây:
ZnO + H2S

→ ZnS

+ H2 O

Có nhiều sản phẩm thương mại khác nhau sử dụng ZnO làm chất hấp phụ và dụng
lượng hấp phụ lưu huỳnh tối đa trên các sản phẩm này thường trong khoảng 300
đến 400 mg S/g chất hấp phụ [14].
γ-Al2O3 được sử dụng chủ yếu làm chất hấp phụ để loại bỏ lượng vết của
H2S. Daneshyar và các cộng sự đã đưa các hạt coban và niken có kích thước cỡ
nano vào γ-Al2O3 (Ni-Co-NPs-γAl2O3) để loại bỏ H2S khỏi khí tự nhiên. Các giá trị
tối ưu để loại bỏ H2S gồm có: lượng chất hấp phụ là 0,3 gam, tốc độ dòng chảy là
0,15L/ phút và 15oC. Với các điều kiện tối ưu đó khoảng 91,6% lượng H2S bị loại
bỏ bởi chất hấp phụ Co-Ni/ γAl2O3 [13].
 Bùn thải
Do các vật liệu hấp phụ H2S thương mại đắt tiền hoặc có các vấn đề liên
quan khác, các vật liệu có nguồn gốc từ bùn thải đã được nghiên cứu sử dụng với
vai trò chất hấp phụ. Khi nhiệt phân bùn thải, thu được vật liệu có cấu trúc mao
quản trung bình (mesoporous) và có diện tích bề mặt hoạt động có thể thúc đẩy quá

cái Hi Lạp: α, β, γ và δ.
 α-FeO(OH) (goethite): Màu vàng nâu, được sử dụng như một chất màu từ
thời cổ đại, được tìm thấy trong đất và các môi trường nhiệt đô thấp khác[37].

15


 β-FeO(OH) (Akaganéite): Cấu trúc tinh thể đơn tà, có ánh kim và vân màu
nâu. Dạng thù hình này tồn tại phân tán ở nhiều nơi trên trái đất và trong đá ở Mặt
trăng [21].
 γ-FeO(OH)(lepidocroctite): còn gọi là esmeraldite hoặc hydrohematit, là
một loại khoáng sản có cấu trúc tinh thể trực thoi, cứng, có ánh kim và các vệt màu
vàng nâu. Thường được tìm thấy ở các dạng phong hóa của các khoáng chất có
thành phần chính là sắt, trong các mỏ quặng sắt và thỉnh thoảng cũng được tìm thấy
ở lớp gỉ bên trong các đường ống nước bằng thép cũ và các bể chứa nước [11].
 δ-FeO(OH) (Feroxyhyte): Kết tinh trong hệ lục giác, là các khối nhỏ màu
nâu hình tròn và kết lại thành khối. Có từ tính, đục và các vân màu vàng. Nó tồn tại
trong các hợp kim mangan-sắt ở đáy Đại Tây Dương và Thái Bình Dương. Nó cũng
được tìm thấy ở vùng biển Bantic, biển Trắng. Dưới áp suất cao và các điều kiện bề
mặt, dạng δ chuyển về dạng α [12].
1.4.2. Cơ chế hấp phụ của Fe(OH)3
Sắt oxit/hydroxit (goethite, feroxyhyte…) là một trong các chất hấp phụ hiệu
quả cho việc loại bỏ các ion trong nước như S2-, F-…
Rất nhiều nghiên cứu cho thấy vật liệu hấp phụ oxit, đặc biệt là sắt và nhôm
oxit, đóng một vai trò quan trọng cho việc loại bỏ các anion khỏi dung dịch. Sự hấp
phụ anion trên bề mặt oxit liên quan đến sự tạo phức trong quá trình hấp phụ. Tùy
thuộc vào liên kết giữa các anion và các trung tâm hoạt động trên bề mặt, phức hình
thành trên bề mặt được chia thành 2 loại: phức cầu nội và phức cầu ngoại. Trong
trường hợp của lớp vỏ ngoài phức tạp, có các phân tử H2O ở giữa trí hoạt động của chất
hấp phụ và anion. Sự hình thành của các phức bề mặt chủ yếu phụ thuộc vào mức độ

Sunfua được hấp phụ trên bề mặt Fe(OH)3 thông qua sự trao đổi giữa chúng
và các ion OH-, quá trình hấp phụ được mô tả bằng các phản ứng:
>Fe-OH + HS- → FeS- + H2O
Sự chuyển dời điện tử
> FeIIIS-  FeIIS ∙
Các gốc tự do S ∙ - được giải phóng dưới tác dụng của dung dịch Fe2+
>FeIIS + H2O  >FeIIOH2+ + S ∙ >FeIIOH2+ => diện tích bề mặt mới + Fe2+
Trong trường hợp quá trình oxi hóa sunfua bằng sắt hydroxit(
Fe5HO8.4H2O), mỗi gốc tự do S

∙ -

giảm nhanh với một Fe3+ để hình thành lưu

17