Apatit - một vật liệu xử lý môi trường

Cùng với sự phát triển của kinh tế, vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải của các ngành công nghiệp cũng như đô thị đang trở nên nghiêm trọng, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe cộng đồng. Trước thực trạng trên , cùng với các biện pháp quản lý, chúng ta cần có những giải pháp kỹ thuật kịp thời nhằm cải thiện môi trường, phục vụ cuộc sống. Hai vấn đề lớn của ô nhiễm môi trường là nước thải và chất thải rắn. Trên thực tế có nhiều vật liệu như than hoạt tính, silicagel, zeolit,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Apatit - một vật liệu xử lý môi trường Apatit - một vật liệu xử lý môi trườngCùng với sự phát triển của kinh tế, vấn đề ô nhiễm môi tr ường do chất thải của cácngành công nghiệp cũng như đô thị đang trở nên nghiêm trọng, ảnh hưởng xấu đếnsức khỏe cộng đồng. Trước thực trạng trên , cùng với các biện pháp quản lý,chúng ta cần có những giải pháp kỹ thuật kịp thời nhằm cải thiện môi trường, phụcvụ cuộc sống.Hai vấn đề lớn của ô nhiễm môi trường là nước thải và chất thải rắn. Trên thực tếcó nhiều vật liệu như than hoạt tính, silicagel, zeolit, đã được áp dụng để xử lý cácchất thải trên nhưng chi phí xử lý còn cao do giá vật liệu còn đắt. Chính bởi vậy,một trong những hướng nghiên cứu của công nghệ môi trường là tìm ra các loạivật liệu xử lý có nguồn gốc tự nhiên với trữ lượng lớn, giá thành hạ, mà lại có khảnăng xử lý tốt. Một trong những vật liệu có khả năng xử lý ô nhiễm được phát hiệntrong những năm gần đây trên thể giới là apatit. Đây là loại khoáng vật tự nhiênsẵn có tại Việt Nam: mỏ Apatit Lào Cai có trữ lượng quặng khoảng 811 triệu tấnvà khoảng trên 50 triệu tấn quặng apatit tại các khu vực khác nh ư ở sông Phát(miền Bắc), sông Bo (miền Nam).Apatit có công thức hóa học là: Ca5(PO4)3X (X: Cl, F, OH...), thường có màu xanhnước biển, hay vàng nhạt, tỷ trọng 3,17, thuộc nhóm tinh thể có 6 cạnh h ình trụ.Trong thành phần của apatit có nhiều nguyên tố vi lượng như: Sr, Ba, Mg, Mn, Fe,Al... Quặng tự nhiên của apatit ở dạng kết tinh, khó phân hủy, không tan trongnước và có tính kiềm yếu.Do có cấu trúc hóa học đặc biệt nên apatit có khả năng cố định các kim loại nặng,đồng thời cũng có tác dụng xử lý một phần chất hữu cơ, vi khuẩn coliform, chấtrắn lơ lửng trong nước thải. Một số tài liệu còn cho rằng, apatit có khả năng xử lýnhững kim loại nặng nào mà tích số tan của kim loại đó với PO4-3 nhỏ hơn tích sốtan của Ca3(PO4)2.Trong quá trình xử lý nước thải, đồng thời với quá trình xử lý kim loại nặng và cácthành phần khác một lượng nhỏ các hợp chất của photpho cũng được hòa tan vàotrong nước, cung cấp thêm dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh và vi sinh vật, tạođiều kiện.thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học sau này. Do đó, trong nhiều côngnghệ xử lý nước thải (như nước thải chế biến gỗ), apatit được sừ dụng như là mộtnguồn dinh dưỡng thay thế cho axit photphoric đề tạo tỷ lệ thích hợp với cacbonvà ni tơ. Người ta có thể sử dụng apatit trong công nghệ xử lý nước thải chứa kimloại nặng trong các ngành mạ điện, cơ khí, luyện kim và chế biến gỗ.Dùng apatit để xử lý kim loại nặng trong đất là phương pháp mới đã được ứngdụng ở nhiều nước trên thế giới với các tên gọi khác nhau như in-situ remediationtechnicques (Canađa), phot-phát - induce metal stabilization (Mỹ).Như chúng ta đã biết, kim loại nặng trong đất có khả năng gây nhiễm độc cho thựcvật, động vật và cho con người cũng như hệ sinh thái nói chung. Tuy nhiên, chúngta không thể đánh giá mức độ nguy hại của kim loại nặng đối với hệ sinh thái đấtmột cách đơn giản thông qua việc xác định tổng l ượng kim loại nặng trong đất vìmức độ nguy hại phụ thuộc vào trạng thái tồn tại của kim loại nặng. Chúng có thểtồn tại ở trạng thái phản ứng (linh động), hay không phản ứng (cổ định). Chính bởivậy, cơ sở của việc xử lý kim loại nặng trong đất là việc cổ định các kim loại nặng,ngăn chặn chúng chuyển sang trạng thái linh động. Apatit có khả năng xử lý hầuhết các kim loại nặng và chất phóng xạ như: đồng, asen, kẽm, thori, actini, urani,plutoni và nhất là chì. Apatit có khả năng cố định một lượng kim loại nặng bằng20% khối lượng của nó. Tác dụng cô lập này đạt được trong thời gian rất ngắn (10- 20 phút) kể từ khi trộn apatit với đất bị nhiễm kim loại nặng. Apatit có đ ược khảnăng trên là do nó cung cấp PO4-3 tạo phản ứng kết tủa với kim loại nặng.Khi trộn lẫn apatit với đất sẽ tạo hệ đệm mới trong dung dịch đất. Apatit cũng tạođiều kiện cho kim loại nặng kết tủa ở các dạng khác nh ư cacbonat, oxit, hyđroxit.Các kim loại nặng có thể thay thế vị trí canh (Ca) trong cấu trúc của apatit.Do yêu cầu của vật liệu xử lý kim loại nặng là ít flo, ít hoặc không có kim loạinặng đi kèm, nhiều thành phần cacbonat, có độ xốp thích hợp, nên không phải loạiapatit nào cũng có khả năng xử lý kim loại nặng. Trong hầu hết các nghiên cứu vàứng dụng người ta chỉ sử dụng apatit loại IV (5%) là thích hợp.Như đã trình bày ở trên, chưa có công nghệ nào có thể tách được hoàn toàn kimloại nặng ra khỏi đất mà chỉ có thể vô hiệu hóa tác động gây độc của chúng đối vớisinh vật, cũng như ngăn chặn khả năng lan truyền của chúng. Bởi vậy giải pháp đềra ở đây là trộn bột apatit loại 5% với đất bị nhiễm kim loại nặng.Rác thải chứa kim loại nặng được coi là chất thải nguy hại và được xử lý bằngbiện pháp chôn lấp theo quy trình kỹ thuật riêng . Nếu nền đáy bãi thải được lótbằng vật liệu là bột apatit thì các kim loại nặng sẽ không thấm được xuống cáctầng nước ngầm. Apatit cũng có thể được sử dụng kết hợp với vật liệu sét truyềnthống làm lớp lót bãi thải. Ngoài ra, apatit bột còn được sử dụng kết hợp với vữaxi măng để xây dựng bồn, bể chứa chất thải có chứa các kim loại nặng đặc biệtnguy hại. ...