NGHIÊN CỨU HOẠT HÓA BÙN ĐỎ ĐỂ HẤP PHỤ MỘT SỐ ANION Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Hóa lý thuyết và hóa lý (Mã số: 62.44.01.19)
Luận án tập trung nghiên cứu việc chuyển hóa bùn đỏ, bã thải từ nhà máy Alumin Tân Rai (Lâm Đồng), thành vật liệu hấp phụ hiệu quả để xử lý các anion ô nhiễm trong môi trường nước. Bùn đỏ thô được xác định có thành phần khoáng chủ yếu là gibsit, goetit và hematit, với các nguyên tố chính như Al, Fe, O, Na, Si. Đặc trưng của bùn đỏ thô bao gồm kích thước hạt trung bình 10,5 µm, diện tích bề mặt riêng 54,67 m²/g và độ pH rất cao (từ 10,5 đến 13).
Nghiên cứu đã khảo sát ba phương pháp hoạt hóa bùn đỏ: xử lý bằng axit (H2SO4 2M ở 95°C), xử lý nhiệt (tối ưu ở 700°C) và xử lý kết hợp axit-nhiệt. Kết quả cho thấy, hoạt hóa axit làm tăng diện tích bề mặt riêng của bùn đỏ lên 1,7 lần (từ 55 lên 92 m²/g) và proton hóa bề mặt, từ đó cải thiện đáng kể khả năng hấp phụ các anion ô nhiễm như Cr(VI), F-, phosphat và các chất màu dạng anion. Cụ thể, bùn đỏ hoạt hóa axit (BĐA) hấp phụ Cr(VI) tốt nhất ở pH 5,6 với dung lượng cực đại 2,34 mg/g, và hấp phụ F- tốt nhất ở pH 6,8 với dung lượng cực đại 9,40 mg/g. BĐA cũng cho thấy hiệu quả cao trong xử lý nước thải dệt nhuộm nhiễm thuốc nhuộm dạng anion, đạt hiệu suất loại bỏ màu vàng 92%, màu xanh 95% và màu đỏ 64%.
Đối với hoạt hóa nhiệt, quá trình này làm thay đổi cấu trúc pha của bùn đỏ (goetit chuyển sang hematit và hình thành Al-hematit), dẫn đến tăng khả năng hấp phụ phosphat, ngay cả khi diện tích bề mặt giảm. Đặc biệt, phương pháp hoạt hóa kết hợp axit-nhiệt (BĐAN) cho hiệu quả vượt trội hơn trong hấp phụ phosphat, với dung lượng cực đại 27,85 mg/g ở pH trung tính, cao hơn đáng kể so với bùn đỏ chưa hoạt hóa hay chỉ hoạt hóa nhiệt (19,19 mg/g cho BĐN700). Các kết quả này khẳng định tiềm năng lớn của bùn đỏ hoạt hóa như một vật liệu hiệu quả và bền vững để xử lý nước bị ô nhiễm bởi các anion.