Nghiên cứu ảnh hưởng của ion sắt (III) đến sự thủy phân của một số ion kim loại nặng trong mỏ đồng sinh quyền

Ảnh hưởng của pH và ion Fe3+ đến sự thủy phân của một số các ion kim loại như Ni2+, Mn2+, Co2+ và Cd2+ trong vùng mỏ đồng Sinh Quyền đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy khi pH tăng và nồng độ ion sắt tăng, nồng độ các ion kim loại nặng, sẽ bị giảm dẫn đến giảm khả năng vận chuyển và phát tán của các ion kim loại này vào môi trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của ion sắt (III) đến sự thủy phân của một số ion kim loại nặng trong mỏ đồng sinh quyềnTẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 24. 2015 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ION SẮT (III) ĐẾN SỰ THỦY PHÂN CỦA MỘT SỐ ION KIM LOẠI NẶNG TRONG MỎ ĐỒNG SINH QUYỀN Vũ Thị Hà Mai1, Vũ Văn Tùng2 TÓM TẮT Ảnh hưởng của pH và ion Fe3+ đến sự thủy phân của một số các ion kim loạinhư Ni2+, Mn2+, Co2+ và Cd2+ trong vùng mỏ đồng Sinh Quyền đã được nghiên cứu.Kết quả cho thấy khi pH tăng và nồng độ ion sắt tăng, nồng độ các ion kim loại nặng,sẽ bị giảm dẫn đến giảm khả năng vận chuyển và phát tán của các ion kim loại nàyvào môi trường. Từ khóa: Ion kim loại nặng, sự thủy phân, pH. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Kim loại nặng có hầu hết trong các mỏ khoáng sản với hàm lượng khác nhau,tuỳ thuộc vào từng loại khoáng sản và từng vùng địa chất khác nhau. Mỏ đồng SinhQuyền - Lào Cai có trữ lượng gần 100 triệu tấn quặng [6], là nguồn lợi cho rất nhiềunhà đầu tư trong việc khai thác. Tuy nhiên, các quy trình khai thác phần lớn theo thủcông, chưa đảm bảo các quy định về bảo vệ môi trường nên sau khi lấy được phầnquặng giàu và các kim loại cần khai thác thì bỏ đi toàn bộ phần quặng nghèo vàkhoáng sản đi cùng. Các kim loại nặng có trong quặng, dưới tác dụng của quá trìnhphong hóa tự nhiên sẽ bị rò rỉ, thủy phân, hòa tan hoặc kết tủa để vận chuyển hoặc tồnlưu, có ảnh hưởng to lớn đến môi trường sinh thái tại địa phương, ảnh hưởng đến sứckhỏe của con người và động thực vật. Các nghiên cứu của nhiều tác giả chỉ ra rằng con đường phát tán chủ yếu củacác chất độc hại từ các bãi thải là qua môi trường nước. Khác với các chất gây ô nhiễmhữu cơ, các kim loại không thể tự phân hủy cũng không thể tự biến mất. Chúng có khảnăng di chuyển theo các dòng nước nhưng trong những điều kiện thích hợp nhất địnhsẽ lắng đọng và tồn lưu. Hydroxyt sắt (Fe(OH)3) có tích số tan khá bé, dễ tạo thành ở pH thấp, sắt (III)hidroxit là chất không tan ở dạng keo, có khả năng hấp phụ mạnh các ion nên khi cómặt ion sắt, sự thủy phân và tồn lưu của các ion kim loại nặng bị ảnh hưởng đáng kể.1 ThS. Chuyên viên phòng Quản lý Khoa học và Công nghệ, trường Đại học Hồng Đức2 ThS. Giảng viên Khoa Khoa học Tự nhiên, trường Đại học Hồng Đức 51 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 24. 2015Tuy nhiên, khi nồng độ pH thay đổi thấp thì các kim loại bị giải hấp, hoặc khi có cácion cạnh tranh cùng hấp phụ lên keo sắt thì lượng kim loại bị hấp phụ giảm và tiếp tụcdi chuyển trong đất theo mạch nước ngầm, tiếp tục phát tán vào môi trường. Do vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của pH và sự có mặt của ion Fe3+ đến khả năngthủy phân, đồng thời kết tủa hoặc hấp phụ trên bề mặt keo sắt của các ion kim loạinặng trong môi trường nước ở bãi thải quặng có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với môitrường. Chính vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của pH và nồng độ ion sắt đến sựthủy phân và tồn lưu của các ion kim loại nặng chính có trong quặng đồng Sinh Quyềnlà hết sức cấp thiết. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tượng nghiên cứu Các mẫu đuôi quặng và bùn thải lấy từ khu mỏ đồng Sinh Quyền được đemphân tích để xác định hàm lượng các kim loại nặng chính có trong quặng. Các dung dịch mẫu chứa ion kim loại nặng tương tự trong quặng và ion Fe3+ vớinồng độ thay đổi từ 10 ppm - 100 ppm, tại các giá trị pH khác nhau, biến thiên từ 3 † 11. 2.2. Nội dung Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ion Fe3+ đến sự thủy phân của các ion niken,coban, cadimi và mangan, ta tiến hành như sau: Chuẩn bị các mẫu Fe3+ có nồng độ 10 ; 20 ; 50 ; 100 mg/l bằng cách dùng pipethút lần lượt 1ml, 2ml, 5ml và 10ml dung dịch chuẩn Fe3+ vào các bình định mức 100ml;đồng thời thêm một lượng như nhau 1ml dung dịch Ni2+ vào các bình. Dùng nước cất đểđịnh mức và lắc đều, ta thu được các dung dịch có nồng độ ion Ni2+ là 10 mg/l và nồngđộ ion Fe3+ biến thiên từ 10 đến 100 mg/l. Thêm HNO3 hoặc NaOH nước cất vào cốcvà dùng bút đo pH để điều chỉnh pH trong khoảng 3.0 đến 11.0; sau đó để ổn địnhtrong vòng 30 phút rồi lọc lấy dung dịch đem đi phân tích ICP-MS để xác định hàmlượng Ni2+ còn lại. Các nghiên cứu với Mn2+, Co3+, Cd2+ ta tiến hành giống như với Ni2+, riêng vớiMn2+, để định mức 100 ml dung dịch, thay vì sử dụng nước cất, ta dùng dung dịchNa2SO3 ngăn quá trình oxi hóa ion Mn2+ thành Mn(OH)3 hoặc MnO2. 2.3. Phương pháp Nhóm phương pháp mô hình hóa và thử nghiệm: Xây dựng các mô hình lýthuyết tương tự trong điều kiện có ảnh hưởng đến sự thủy phân và tồn lưu của các kimloại nặng chính trong quặng đồng. 52 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 24. 2015 Nhóm phương pháp phân tích: Xác định hàm lượng kim loại nặng còn lại trongmẫu thí nghiệm bằng phương pháp phổ khối plasma (ICP-MS), phổ hấp thụ nguyên tử(AAS). 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+ đối với sự thủy phân của Ni2+ Qua nghiên cứu ảnh hưởng của ion Fe3+đối với sự thủy phân của Ni2+ bằng cáchlấy nồng độ ion Ni2+ ban đầu bằng 10 ppm, giá trị pH thay đổi từ 3 - 11, nồng độ ionFe3+ thêm vào tại mỗi giá trị pH là 10 ppm, 20 ppm, 50 ppm, 100 ppm, ta thu được kếtquả như sau: Bảng 1. Ảnh hưởng của pH và nồng độ ion Fe3+đối với sự thủy phân của Ni2+ pH 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CFe (ppm) 10 6,835 6,065 5,229 4,215 3,085 1,527 0,166 0,077 0,012 20 6,605 5,889 5,098 4,122 2,888 1,368 0,161 0,099 0,033 50 6,592 5,821 5,022 3,545 1,619 0,565 0,122 0,102 0,046 ...