ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TR Ư Ờ N G ĐẠI HỌC KHOA H OC T ự NHIÊN Eofflca - Đ Ể TAI XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SƠ KIM LOẠI NẶNG VÀ PHĨNG XẠ TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC CỦA VÙNG THAN QUẢNG NINH (DETERMINATION OF SOME HEAVY METALS AND RADIOATIVE ELEMENTS IN THE WATER IN COAL REGION OF QUANG NINH) Q T -9 6-1 C H Ủ T R Ì Đ Ề T A I: TS Bùi Duy C am M Ã SÒ: Hà Nội - 2002 M UC LỤC Trang Phần I Báo cáo tóm tát kết đề tài Phần II Báo cáo chi tiết kết để tài Mở đầu Chương I Các phương pháp phân tích hố phóng xạ I Xác định thuỷ ngân phươne pháp kích hoat nơrron có xử lýmẫu II Xác đinh As mảu nước bãng phương pháp kích hoạt notion III Xác định đồng thời Cu, Zn, Cr mẫu nước phươns pháp kích hoạt nơtron IV Xác định u R a mẫu nước 10 Chương II Kết phân tích kim loại nặng phóng xạ nước 11 vùng than Q uảng N inh I Nồng độ m ột sô' kim loại nặng phóng xa m ẫu nước lấy vào 11 mùa đông II Nồng độ m ột số kim loại nặng mẫu nước lấy vào mùa hè 14 C hương ĨÍI Ngihiên c ứ u k h ả n ă n g tách kim loại n ặ n e p h ó n g xa 17 khỏi môi trường nước axit humic I Cấu trúc tính chất axit humic 17 II Vai trò axit hum ic xử lý môi trường 19 III Nghiên cứu khả tách ion Coban (II), M angan (II) Ư (VI) từ 20 dung dịch nước axit humic tách từ than bùn IV Tách kim loai nặng Cu, Pb, Ni, Cr Th từ dung dich môi trường 25 axit yếu cột axit humic Kết luận 27 Tài liệu th am kh ảo 28 PHẨN I BÁ O C Á O T Ó M T Ắ T K E T Q U Ả K Ế T Q U Ả T H Ụ C H IỆ N Đ Ề TÀI T ên đề tài X ác đ ịn h h m lư ợ ng m ộ t s ố k im lo i n ặ n g p h ó n g x tro n g cấ c n g u n nước r ủ n v ù n ? th a n Q u ả n e N in h Chủ trì để tài: TS B ù i D uy C am Các cán th a m gia: TS D ỏ Q u a n g H u y TS P h m V án T ìn h M ục tiêu nội dung nghiên cứu: Quảng Ninh vùng khai thác than lớn nước ta nơi thu hút nguồn lao động đáng kể để thực thiện thắng lợi m ục tiêu sản xuất than chiến lược phát triển kinh tế đất nước Cho đến nay, có nhiều nhà khoa học thuộc lĩnh vực khác quan tâm đến môi trường khu vực Nhằm góp phần vào cơng việc nghiên cứu mơi trường vùng mỏ, đặt muc tiêu nơi dung nghiên cứu đề tài là: - Hồn thiện quy trình phân tích số kim loại nặng phóng xa As, Hg, Ư, Ra m ẫu nước - Ap dụng quy trình A.ty duợc quy trình khác váf nii.il 'nà '■ lượng số kim loại nặng phóng xạ m ẫu nước vùng mỏ Quảng Ninh Từ kết thu được, cho đánh giá sơ mức độ ô nhiễm nước kim loại nặng phóng xạ - Bước đầu nghiên cứu phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng phóng xạ Các kết đạt - Hồn thiện quy trình phán tích As m ẫu nước phương pháp kích hoạt nơtron - Á p dụng quy trinh xác lập phương pháp phân tích khác để xác định hàm lượng m ột loạt kim loại nặng phóng x m ẫu nước vùng than Q uảng Ninh: Cd, Cu, Pb, Mn, Zn, Cr, Fe, As, Hg, u , Ra - Bước đầu nghiên cứu khả nãng dùng axit hum ic để làm kim loại nặng phóng xạ khỏi m ẫu nước - Hướng dẫn khoá luận tốt nghiộp Đại học - - - báo đăng Tạp chí Khoa học - Đại học Q uốc gia Hà Nôi - baố gửi đăng Tạp chí Khoa học - Đại học Q uốc gia Hà Nội Tình hình kinh phí đề tài a Kinh phí cấp: 15.000.000 đ (M ười lãm triệu đồng V iệt N a m ) b Kính phí đa sử dụng: - V ă n phịng phẩm: 800.000 đ - Th khốn chun mơn: 7.400.000 đ - Vật tư hố chất: 4.200.000 đ - Q uản lý hành chính: 600.000 đ - Hội nghị, hội thảo, cơng tác phí: Tổng cộng: XÁC NHẬN CỦA BAN CHỦ NHIỆM KHOA HÓA HỌC 2.000.000 đ 15.000.000 đ CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI TS Bùi Duy Cam XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN KT HIỆU TRƯỞNG ^ĨÚ-HIẾU TRƯỞNG BRIEF O F THE P R O J E C T D E T E R M IN A T IO N O F SO M E HEAVY M ETA LS AND R A D IO A C T IV E E L E M E N T S IN T H E W A TER IN CO AL R E G IO N O F QUANG NINH The code number: QT 96-10 The coordinator: Dr B ui D uy Cam T h e participants o f the p r o i e r t : Dr Do Q uang H uy Dr Pham Van Tinh Purpose and contents of the research 1.1 Purpose: To study the cotamination o f water in the coal regions in Quang Ninh 1.2 Contents of work: - To study some methods of analysis of heavy metals and radioactive elements in the environmental water - To determin of the contamination of water with heavy metals and radioactive elements in the coal region of Quang Ninh - To study the method of d e c o n ta m in a tio n of polluted water by treatment with humic acid Activities and resuits - Investigation method of analysis of As in aquous sample by neutron activated method - Determination the concentration of Cd, Cu, Pb, Mn, Zn, Cr, Fe, As, Hg, u, Ra in water samples of the coal regions in Quang Ninh * Study on the separation of Cu (II), Mn (II), u (VI) from aquous solution by humic acid PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT KẾT QUẢ CỦA ĐỂ TÀI MỞ ĐẨU Ngày nay, vói nhịp độ phát triển nhanh thị, công nghiệp nông nghiộp mà nhu cầu nước ngày gia tăng Hầu hết quốc gia giới quan tâm đến công tác quản lý nguồn nước ngăn ngừa ô nhiễm nưótc Rrfj vf'v Y!'V phân tícb đánh piá ch';t r.'Mo I': At nlìịrrr V : f.r' quan trọng, khơng thể thiếu nghiên cứu liên quan đến chất lượng mơi trường Nó sờ để xây dựng dựng biện pháp quản lý bảo vệ môi trường Quảng Ninh tinh sản xuất than chù yếu nước ta đình tam giác kinh tế quan trọng cuà vùng Đông Bắc Quảng Ninh không nơi sản xuất than quan trọng mà điểm du lịch hấp dẫn nước Trong năm gẩn có nhiều cơng trình nghiên cứu đánh giá tác động môi trường cùa mỏ than hoạt động sản xuất, khai thác than khu vực Quảng Ninh Đáng ý có số cơng trình điều tra khảo sát, đánh giá mức độ nhiễm mơi tníờng nước, khơng khí, đất đá thải Tuy nhiên, số hàm lượng kim loại nậng phóng xạ nguồn nước (nước biển, nước ngầm, nước bể mặt, nước sinh hoat) chưa nghiên cứu nhiểu Để góp phần xây dựng tranh tổng thể môi trường tỉnh Quảng Ninh, đặt nhiệm vụ đề tài xác định hàm iifrfn a r n n ĩ ^ f r o ĩ » o m ộ t Sjf' r n ^ i r»r/ ;r* h o \ t r->I t n n c * n h hoạt số mỏ than tỉnh Quảng Ninh Để xử lý nguồn nước bị ỏ nhiẻm bời kim loại nặng, người ta sử dụng nhiều phương pháp hoá học khác Các chát humic chất hữu tồn tương đối phổ biến bề mặt trái đất Các chất humic đóng vai trị quan trọng trình dịch chuyển hấp thụ ion kim loại nặng phóng xạ Vì lẽ thấy cần phải nghiên cứu khả sử dụng axit humic đề làm sach nguồn nước khỏi kim loại nặng CHƯƠNG I CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÃN TÍCH HỐ PHĨNG XẠ Hiện có nhiều phương pháp phân tích hàm lượng kim loại mẫu nước Việc lựa chọn phượng pháp tuỳ thuộc vào yêu cầu xác phép phân tích, vào loại chất lượng m ẫu nước Tuy nhiên, độ nhạy, xác tính chọn lọc cao tiêu chuẩn quan để lưa chon Để thực đề tài, quan tám lựa chọn phương pháp phán tích sau đây: Phán tích quans phổ hấp thu ngun tử Phân tích hố phóng xạ Hai phương pháp có ưu điểm lớn có độ nhạy độ xác cao Ở chúng tơi giới thiệu quy trình phân tích ngun tố Hg, As, Ư, Cu, Zn, Cr phương pháp kích hoạt nơtron có xử lý mẫu I XÁC ĐỊNH THƯỶ NGÂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH HOẠT N TRON CĨ x LÝ M A U [ 1] - Hàm lượng thuỷ ngân tổng cộng nước xác định phương pháp quang phổ hấp thụ không lửa (sau vơ hố phương pháp pecmaiigunaĩ pesuníat hay voi brom sau xử ìý \ớ i tia cực r ím Việc xác định thuỷ ngân mà chúng tơi nghiên cứu phương pháp kích hoạt nơtron có xử lý mẫu Trước hết H g2+ chiết với Dithizon clorofooc pH= -e- Phức chất H g2+ tạo thành chiếu xạ lò phản ứng hạt nhân để thực phản ứng sau đây: 202Hg (n, Y) Hg203 Hoạt đô phóng xạ Hg203 đo máy phân tích biên độ đa kênh tai đỉnh lượng 279 KeV Độ nhạy phương pháp 0.1 Ịig/lít Cách tiến hành sau: Lấy lOOml m ẫu cho vào cốc có dung tích 250 ml, cho từ từ giọt HC1 vào cốc khuấy D ùng m áy đo pH để đo điều chỉnh pH củ a đung dich đến giá trị từ -ỉ- 1,5 Cho dung dịch vào phễu chiết tiến hành chiết với 5ml Dithizon Clorofooc T ách thu lấy pha hữu cho vào container polyetylen có chứa 0,5 g silicagel Làm bay đến khơ hàn kín lại HÚI lm l dung dịch chuẩn có hàm lượns (XI ug/ml vào phễu chiết Thêm vào 100 ml nước cất điều chỉnh pH = 1,0 nhờ HC1 Sau tiến hành tương tự Mẫu mẫu chuẩn chiếu lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt cơng suất 500KW, thơng thường dịng nơtron 10,2n/cm2.s 20 Sau tuần đem đo hoat độ mẫu mẫu chuẩn Khi xác định thuỷ ngân cần lưu ý ngun tố dễ bay Chỉ cho mẫu chuẩn vào container polyetylen có chứa silicagel hàn kín thuỷ ngần men khơne bi mát trình chiếu xạ Kết khảo sát cho thấy hiệu suất chiết H g2+ Dithizon Clorofooc đ t « 96% n XÁC ĐỊNH ARSEN TRONG MAU n c b ằ n g p h n g p h p k íc h h o t N TRON [2] Tổng Arsen mẫu tách phương pháp kết tủa với Fe(OH)3 Chiếu xa nơtron lò phản ứng hạt nhân để thực phản ứng: 75 As (n, y) A s76 Đo hoạt độ phóng xạ vị As76 sinh m áy phân tích biên độ đa kênh đỉnh lượng 559KeV 657KeV Kết hợp với kết phân tích kích hoạt m ảu chuẩn sè tinh tốn dược lổng À1SCU cỏ LIOng m ẫu piiân tíUi Cách tiến hành sau: Cho 100ml m ẫu nước lọc qua giấy lọc vào cốc 250ml Thêm vào 0,5ml F e Q 5mg/ml, khuấy thêm từ từ dung dịch N H 4O H tới pH = Đun nhẹ bếp (vừa đun vừa khuấy) để kết tủa hoàn toàn Sau 10 phút, lọc kết tủa micropor, rửa kết tủa nước cất Đê cho mẫu khơ tự nhiên ngồi khơng khí, sau cho m ẫu vào túi polyetylen hàn kín lại Lấy 5^1 dung dịch Arsen chuẩn (lm g /m l) cho vào cốc có sẵn 100ml nước cất Thêm vào 0,5m l dung địch FeCl3 lặp lại thao tác giống thí nghiêm m ẫu chứa túi polyetylen hàn kín Chiếu xạ thời m ẫu chuẩn phân tích phút Sau ngày, tiến hành đo hoạt động phóng x mẫu m ẫu chuẩn m áy phân tích biên độ nhiểu kênh đỉnh lượng 559KeV 657K eV Đc xác định hiệu suất đổnc kết tủa Arsen với F e (O H )3 chúng tõi dã đo mẫu chuẩn chuẩn bị cách: cách tẩm dung dịch chuẩn giấy cách STT Thời gian đo (giây) Ký hiệu mẫu Hoạt độ phóng xa 100 As chuẩn giấy 1851 100 As ch uẩn Fe(OH)3 1830 cn kết tủa làm Kết sau: (Q Hàm lượng Như vậy, việc dùng Fc(OH)_- để đonn két 1ÙM As đinh lươn2 Hiéu suất kết tuả « 100% M ột điều đáng quan tâm vị Fe liệu có ảnh hưởng đến phép xác định khơng? Đồng vị ảnh hưởng F e58 Khi chiếu xạ, Fe58 chuyển thành vị Fe59 Đây đồng vị có chu kỳ bán huỷ tương đơì lớn (Tl/2 = 46 ngày) Hệ số phân bố vị có 0,3% vị As76 có chu kỳ bán huỷ ngắn (Tl/2 = , ngày) độ phổ biến 100% Mặt khác, thời gian chiếu lại ngắn nên thực tế Fe hồn tồn khơng ảnh hưởng đến phép xác định As Quy trình áp dung đế phản tích hàm iượng As mảu nước m ỏ Tràng Bạch, mỏ Yên Tử, mỏ Than Thùng nước sinh hoạt thị xã Ương Bí III XÁC ĐỊNH ĐƠNG THỜI c u , ZN, CR TRONG MAU NUÓC b ằ n g p h n g PHÁP KÍCH HOẠT NƠTRON a C sở p h n g pháp Dưới tác dụng dịng nơtron có thơng lượng dòng ,5.1012/cm 2.s Phản ứng sau xảy ra: C u^ + n ► Cu64 + y Zn64 + n ► Zn65 + y Cr50 + n — ► Cr51 + y Đồng vị C u64 có Tl/2 = 12,7 Ey = 1346 KW Đồng vị Z n65 có Tl/2 = 244 ngày Ey = 1115 KW Đổng vị Cr51 có Tl/2 = 27,7 ngày Ey = 320 KW - R- (II)* Ị^iiõ Ii'hirj t r í r h r.ác I o i l c o b a l t M niitjiu! i l l , B ả n g 1: H m l ợ n g m ộ t số k i m loại t r o n g axi t l i u i mc t h o N gu y ê n tò Si Fe AI Pb Zn Mn Co u Hàm lượng % 10 5 0,003 0,003 < 0.05 0,001 - - D u n g (lịch L ( V I ) đ ợ c p h a t m u ố i U O t ( N O > ) o \ (10 clmáii muối ẩ m t nõn p h ả i xác lap cu a ( lung (lịcli b ằ n g p h n g p h p élo q u a n g vái tl mốc tillV H j O > so !;'■!! '■■lilt ã ] I m Ị i Ill 11r ■ !: t M l ■ ■ !:; !: I t [f >11Li, ' I f J ' Ti (11 rr f ( v:',r I :Ị - ■ , \ 11 LỊ VII: ri Iinnii, (lo lái nlii) 111']) - \ H’C xác bư ớc sóng đ ịnh u ( V j i l i r ự L T h ụ t l u c i i n ] j ( / p i n Ị) ( l u l ị i u m - \ 1/ I i n i i I i n ; A > ' ii.i A = n m t r o n g moi t r n g p H = Đó' loại t r n h lnr ừng CHU kim loại t a n r a t axit linmir t r r rlio Ị>]inn ứní! \-r'rị r chó p l n i i n axi l Iiàv vcri (luu.ii (lịcli H \ T ) , (II ],ll 'VI r i ' t n i " 111 lir.nig vrl ,Ị'i Ị t- •_> III - K É T Q U A V A T H A O L U Ậ N A n h h n g c ủ a t h i g ia n p h ả n ứ n g T l i i g i a n lắc I1 Ỗ11 h ợ p p h n ứ n g có t ho tícli 50ml c h ứ a 0,5° axit hninic v l i ng Co (II) h o ặ c l i n g Mil (II) h a y 0.5)11° Ư (VI) J)H = •)') (lã được: kliào sát K r t (| 11.1 n "1 ii ' !) " r*'V" n - ' p r T t - - r - l v ĐẠI H Ọ C Q U Ố C GỈA HÀ NỒI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN KHOA MỒI TRƯỜNG LUÂN VĂN TỐT NGHIỆP N G H I Ê N C Ứ U K1ỈẢ N Ắ N G TÁCI I C I Ữ C Á r ĨON K I M L O A I N Ặ N G VẢ PI1ỎNG XẠ : c u i (IM)7'), C O I Ỉ A N ( C o 2'), T Ỉ Ĩ O R I í T h ') n À N ( ỉ A X Ị Ỉ m ' M ! < T R O N G XI I V MỎI i ní (M N g i h n g dÃn : I T S P h m Vnn Tìnli P T C; ĩ ) n M| I Ị S in h ViOn ! ! ỊTìlI ĩ !■■ I: ì i | ! Ilà N ộ i - 19% ị ỉ, IN TÁCH G lư KIM LOẠI NẶNG CHÌ, ĐỒNG, NIKEN, CRƠM VÀ THƠRI TỪ DUNG DỊCH MÔI TRƯỜNG AXIT YẾU BẰNG CỘT AXIT HUMIC Bùi Duy Cam Trường Đ học K h o a hoc T n h iên , ĐHQG H N Phạm Văn Tình T ru n g tâm K hoa học T ự n h iên C óng nghê Q uốc gia SIMULTANEOUS REMOVAL OF HEAVY METAL IONS, LEAD, COPPER, NỈCKEN, CHROM AND THORI USING HUMIC ACID SUMMARY Humic acid with hydroxyl-, phenoxyl- and carboxyl- reactive groups can form coordination compounds with metals The use of humic acid (isolated from peat) for adsorption of Cu2+, Pb2+, Ni2+, C r +, Th4+ from aquous solution is investigated The influence of the pH on the adsorption of these cations on crude humic acid packed column was studied Removal of metals by crude humic acid packed column treatment gave encouraging results with Cu2+, Pb2+, Ni:+, C r'+ being extracted most effectively (99%) MO ĐẦU Việc xử lý nguồn nước bị nhiễm độc bời ion kim loại phóng xạ ln vấn đề quan tậm giải Vì kha nâng tạo phức mạnh với lon kim loại nên axit humic sử dụng đế làm nước I V Aleksandrov dung zeolit có chứa axit humic (từ 0,5-10% vể khối lượng) đế hấp thu ion Cu (II) Pb (II) Hơ (II), Co (II) Cd (II) cho thấy kha hấp thụ tăng hàng chục lần [1] Một số tác giả khác nghiên cứu kha sư dung axil humic để tách nguvên tô siêu Unin vu Cci mọt so chíit dọc hưu [2, 3, 4| Trong ° trình trước [5 6] chúng tói nghiên cứu kha tách giữ sô kim loại nặng axit humic điêu kiện tĩnh Nhăm hướng tới áp dụng thực tế, cồng trình trình bày kết nghiên cứu khả tách ion kim loại nặng phóng xạ cột trao đổi có chứa axit humic - chế phẩm tách làm từ than bùn ta I HOÁ CHẤT, THIẾT BỊ H o c h ấ t Dung dịch muối Pb (II), Cu (II), Ni (II), Cr (III) Th (IV) pha từ muối tương ứng P b (N 3)2, C 11SO 4, N i(N 3)2 Cr 2(S 4)3 T h (N 3)4 Trong thí nghiệm, cần chuẩn bị dụng dịch gốc muối có nồng độ lm g Men7ml Sau đó, xác định lại nồng độ dung dịch gốc chuẩn.bị phương pháp chuẩn độ tạo phức sau đây: Xác định nồng độ dung dịch Cu (II) bàng chuẩn độ nóng với thị PAN pH=5; xác định nồng độ dung dịch Pb (II) Th (IV) với chi thị Xylen da cam pH tương ứng 3; xác định nồng độ dung dịch Ni (II) Cr (III) cách chuẩn độ ngược lượng dư EDTA với dung dịch chuẩn Pb (II) Th (IV) tương ứng Các hố chất dùng thí nghiệm có độ tinh khiết phân tích (PA), trừ axit humic nói tới phần sau Axit humic tách từ than bùn Việt Nam tinh chế c ẩ n th ậ n đ ể lo i c c tạp c h ấ t , đ ặ c b iệ t c c i o n k im lo i n ặ n g T hiết bị - M áy hấp thụ nguyên tử SHIMADZU AA - 660 ỉ F máy so màu JE N W A Y 6400 II Cột tách cột thuỷ tinh có kích thước 50x 1.4 cm THỰC N G H IỆ M T ách axit hum ic từ than bùn Than bùn xử lý nhiều lần với axit kiềm lại với axit Cuối ch ế phẩm thu nhiều lần bàng nước cất để pH*2.0 Sau hong khơ sấy nhiệt độ < 80°c Chuẩn bị cột axit humic Axit humic nghiền rày, lay cỡ hạt đóng nhát Cho 'Ig axil humic tách vào cột thuy tinh có đường kính 1,4cm Chiều cao cua cột 4.9cm Để nghiên cứu khả tách giữ lon kim loại Cu2+, Pb2+, Ni2\ C r + Th4+ cột axit humic, chúng tồi chuẩn bị dung dịch hỗn hợp chứa ion nói c ó c ù n g n n g đ ộ |a g / m l Dội 500ml dung dịch hỗn hợp nguyên tố nói qua cột cho dune dịch chảy với tốc độ lml/phút Thu dung dịch chảy thành phân đoạn, phân đoạn 100ml Điều chỉnh pH dung dịch dội qua cột nhờ đệm axetat đo giá trị pH m áy đo pH Denver Khoảng pH nghiên cứu từ 3+5 Nồng độ ion Pb (II), Cu (II), Ni (II), Cr (III) xác định bang phương pháp hấp thụ nguyên tử Nồng độ ion Th (IV) xác định phương pháp đo màu với thuốc thử Arsenazo (III) môi trường axit HC1 4M trẽn máy JEN W AY 6400 Việc xác định ion Th (IV) dựa theo [7] kiếm tra lại với hệ dung dịch hỗn hợp nguyên tố nghiên cứu (kể với mẫu trắng nước rửa axit) III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Để đánh giá khả nâng sứ dụng axit humic tách từ than bùn Việt Nam vào việc xử lý môi trường, tiến hành phân tích nhiệt mẫu sản phẩm thu Kết cho thấy, phổ nhiệt có pic nước ấm vùng 710c (trên phải đến vùng 332°c lại có pic phân huý tiếp cuối pic thiêu cháy 555°C) Hàm lượng axit chế phẩm xác định theo phương pháp chuẩn độ oxv hoá-khử (K2Cr:0 / H 2S 4) có giá trị đạt đên 99% Mặt khác nung thiêu cẩn thận chế phám đến 850"c hàm lượng tro lại 4,2% (tro chất bột m àu trắng tựa cao lanh) Phổ hổng ngoại axit humic điều chế phương pháp minh hoạ hình Nếu so sánh với phổ loại mẫu axit humic chế tách lại từ hoá phẩm Natri hum at/ axit humic hãng ALDRICH (hình 1) chúng tối thấy axit humic đươc tách từ than hùn Việt Nam có phan nhom chưc kha giong với axit humic hãng ALDRICH Trên phô hông ngoại cua ca loại axit humic có mơt sơ dái hấp thu đíìi diên cho cac nhom chưc hoạc moi hen kíỉt cơng trình [3] H ì n h Phổ hồng ngoại axit hum ic dược tách chê lại từ hoá phẩm natri humat/ axit humic hãng ALDRICH H ì n h Phổ hồng ngoại cua a \it hum ic ( ' I 0 f r I tách tư than bùn Viêt Nam (nun trọn \ƠI KBn Bảng Những dải hấp thụ hồng ngoại dễ thấy vặt liệu humic [3] Dải tần số (c m 1) Nhóm chức/ liên kết tương ứng 3400 - OH có liên kết hydro 2900 c - H béo hoá trị 1725 c=0 hoá trị 1620 c - c thơm 1400 coo Đế đánh giá hiệu suất tách giữ kim loại cột tiến hành xác định nồng độ ion kim loại có phân đoạn thu sau dung dịch chảy qua cột Các dung dịch ban đầu điều chỉnh pH đế có giá tri 3, Hiệu suất hấp thụ cột ion dung dịch có độ pH khác chí bảng Kết cho thấy, điều kiên nghiên cứu, ion kim loại hoá trị Cu, Pb, Ni bị axit humic giữ lại cột gần hoàn toàn (> 99%) Thực tế phân tích phếp đo phổ hấp thụ nguyên tử nhiều phán đoạn độ hấp thụ A (tương ứng với nồng độ kim loại) nhỏ gần trùng với mẫu tráng nước rửa axit humic Suy rộng với kim loại hố trị khác nhóm Zn Cd Hg cho khả tách tương tự Điểu phù hợp với kết nghiên cứu Liu, A iguo [8] Giá trị pH lực ion dung dịch có ánh hướng mạnh đến hấp phụ kim loại lên axit humic Axit humic có khả tạo thành phức mạnh VỚI kim loại mà đặc biệt với Cu (II) Pb (II) Lực liên kết ion kim loại phức chất với axit humic giảm theo trật tự Pb ' Cu > Cd Kha trao đổi cột axit humic với kim loại nặng lớn giảm theo trật tự Với ion Th (IV) - đại diện cho ngun tỏ' phóng xa hiệu suất thu giữ cột axit humic tốt, đạt từ 92 - 9 c/ c Riêng với ion Cr (III), bị giữ lại cột có so với ion Đ i ể u n y c ó lc d o t ị c d ỏ phítn u n g c u u io n riiìv VƠI íìxit h u m i c c h ụ m h(Tn phản ứng ion khác Một vài tác giá cho tha\ phan ưng tạo phưc axit humic với ion kim loai thường có tốc đô rât châm Đieu đo đa co anh hưởng đến khả trao đổi cột Mặc dù thấp lon khác hiệu tách giữ Cr (III) cột đạt giá trị 84-94% Bảng Khả tách giữ ion Cu2\ Pb2\ Ni2\ C r \ Th4+ trẻn cót axil humie lon dung dịch (10 ỊJ.g/ml) Cu2+ PH Hiệu suất hấp thu trén cót (%) 99,9 99.9 99.9 99,9 99,9 99,9 99,9 99.9 99,9 99,9 Pb2+ 98.0 99,9 99.9 99.9 99,9 99.7 99,9 99.8 99,8 99.8 99,4 N i2+ 99.8 99,9 99,9 99.9 99.9 99.9 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 99,9 Cr3+ 84,7 91,9 84,1 85.6 83,7 94,4 91.6 93,3 93.1 91.3 92,6 Th4' 99,0 99.0 99.0 95,0 99.0 99.0 99.0 99.0 98.0 92.0 (Klĩônẹ xác định dược) Sau qua cột pH dung dịch giảm rõ rệt Thực nghiệm cho thấy dù cột axit humic rửa nước nhiều lần đến nước có pH=3,6-3,8 cho dung dịch hỗn hợp kim loai có pH=4 chảy qua cột dung dịch thu sau qua cột có pH=2.8-3,0 Điều hán phan ứng tạo phức ion kim loại thay ion hydro nhóm -O H -COOH cùa axit humic So sánh khả hấp thụ cột với dung dịch cỏ giá trị pH khác thấy pH=4 khả nâng hấp thụ tôt p H -3 \ a pH -5 -6- KẾT LUẬN Axit humic tách từ than bùn Việt Nam có thành phần axit humic điển hình khác Đ ây loại vật liệu có khả tách tốt kim loại từ dung dịch lỗng có mơi trường axít yếu (pH=3 -7- 4) Khi cho dung dịch chứa kim loại nặng chảy qua cột axit humic, ion kim loại Pb (II) Cu (II) bị tách giữ lại >99%, Th (IV) bị tách giữ 92 -9 % Cr (III) bị tách giữ 84 -94% Kết n g h i ê n c ứ u đ ã m k h ả n ă n g s d ụ n g a x it h u m i c đ ợ c t c h từ than bùn c ủ a n c ta để làm nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng phóng xạ Phương pháp thuận tiện cho việc xử lý nguồn nước thải có mối trường axit có nồng độ kim loại khơng lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] I v A leksandrov, G.I K andeĩaki Zeolite-humic sorbents fo r effluent purification K himiya Trerdogo Toplica Rossiis Kaya Akademiya Nauk Vol 28 No 4-5, p.p 136-141 1994 [2], R obert A B ulm an et al Investigations o f the uptake o f transitranic radionuclides by iutmic and furic acids chemically immobilized on silica f>el and their com petitive release by comlexing agents Waste management Vo! 17 No p.p 191-199 (1997) [3] B.K A fghan, A S.Y Chan Analysis o f organic trace III the aquatic environm ent C.R.S Press, Boca Raton, Florida 1989 Chapter 9, p.p 326-327 [4], Y ates, L eland M III., Von W andruszka, Ray Decontamination o f polluted w ater by treatm ent with a crude humic acid blend Environmental science and Technology V olum 33, issue 12 (1999) Pp 2076-2080 [5] Phạm V ãn T ình, Lưu M inh Đai Kết tủa ion Th(ỉ\') vừ Pb(II) bảng ti.xit hum ìc Tạp chí Hố học, T35, Sô (1997), tr 66-69 [6] Bùi D uy C am , Phạm Văn Tình Khả tách cúc ỉơn Coịỉỉ), Mii(IỈ) vù U(VI) từ dung dịch nước bảng axit ỉutmic Tap chí Khoa hoc ĐHQG HN T 14 Số (1998) tr 8-13 [7] A n E y c e b B r TMLị o b a , B M Hb a Ho b P yK O bogrbo p e g K H x 3/ieM eH T ob “ XHMiV’-M ocKba [8] L iu, A iguo, G onzaler, Richard D Modeling adsorption o f no ãHMÌT Copper (II) C adm ium (IỈ) a n d L ead (ỈỈÌ on purified luimic acid Langmmr Vol 16 Issue X (2000) pp 3902 -3 PHIẾU ĐẢNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH-CN Tên đ ể tài XÁC Đ ỊNH HÀM LƯỢNG M Ộ T s ố KIM LOẠI NẶNG VÀ PHÓNG XẠ TRONG CÁC NGUỔN N c CỦA VỪNG THAN QỪẢNG NINH DETERMINATION OF SOME HEAVY METALS AND RADIOATIVE ELEMENTS IN THE WATER IN COAL REGION OF ỌUANG NTNH MÃSỐ: QT-96-10 Cơ quan ch ủ trì đ ề tài: Đại học Quốc gia Hà Nội 144 Đường Xuân Thuỷ, Cầu Giấy, Hà Nội Tel: 834 0864 Cơ quan q u ả n lý đ ề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuản, Hà Nôi Tel: 858 4069 Tổng k in h p h í th ự c h iệ n : 15.000.000 Trong đó: Từ ngân sách N hà nước: Kinh phí N hà trường: Khơng nnn nnn rtrvncr Vay tín dụng: Khơng Vốn tự có: Khơng Thu hổi: Khơng Thời g ia n n g h iê n c ứ u : năm Thời g ia n bắt đ ầ u : 8/1996 Thời g ia n k ế t th ú c : 8/1998 Tên cán p h ô i hợp: TS ĐƠ QUANG HUY TS PHẠM VĂN TÍNH Số đăng ký đề tài Ngày: Số chứng nhận đãng ký kết Bảo mật: nghiên cứu: a Phổ biến rộng rãi: b Phổ biến hạn chế: c Bảo mât: Tóm tắt kết nghiên cứu: Thực mục tiêu đề tài để ra: - Đ ánh giá sơ mức độ ô nhiễm nguồn nước khu vực mỏ than Quảng Ninh kim loại nặng - Nghiên cứu khả sử dụng axit humic để tách kim loại nặng khỏi nguồn nước bị nhiễm - Có cơng trình n g h i ê n cứu khoa hoc (2 báo) - Đào tạo cử nhân Kiến ng h ị q u y m ỏ đối tư ợ ng áp dưng: Nếu đươc cấp thêm kinh phí, chúng tơi dư kiến Họ tên Chủ nhiệm Thủ trưởng quan Chủ tịch Hội đống Thủ trưởng quan đổ tài chủ trỉ đề tài đánh giá thức quàn lý để tài Bùi Duy Cam Nguyên Ngọc Long Học hàm Học vị Ký tên dóng dấu Phó giáo sư Tiến sĩ U u í Tiến r- sĩ ' \rv,y j _1 / ■&!/)& Barif p íf * rs b í ... 'nà '■ lượng số kim loại nặng phóng xạ m ẫu nước vùng mỏ Quảng Ninh Từ kết thu được, cho đánh giá sơ mức độ ô nhiễm nước kim loại nặng phóng xạ - Bước đầu nghiên cứu phương pháp xử lý nguồn nước. .. mẫu nước phươns pháp kích hoạt nơtron IV Xác định u R a mẫu nước 10 Chương II Kết phân tích kim loại nặng phóng xạ nước 11 vùng than Q uảng N inh I Nồng độ m ột sô' kim loại nặng phóng xa m ẫu nước. .. giá đươc nổng độ mót sỏ kim loai nặng phóng xa mẫu nước mỏ than khu vực Quảng Ninh - M khả sử dụng axit humic vào việc xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim loại nặng phóng xạ Chúng tơi xin bày tỏ