Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Nghiên cứu phân tích hàm lượng xianua và đánh giá ô nhiễm trong nước thải một số bãi vàng huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xây dựng được đường chuẩn trắc quang xác định hàm lượng xianua ở các điều kiện tối ưu đã chọn và xử lí thống kê thu được phương trình đường chuẩn có dạng: A = 2,1489.CCN- + 0,2949. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Nghiên cứu phân tích hàm lượng xianua và đánh giá ô nhiễm trong nước thải một số bãi vàng huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN TRỌNG TẤN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG XIANUA VÀ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM TRONG NƢỚC THẢI MỘT SỐ BÃI VÀNG HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2012
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN TRỌNG TẤN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG XIANUA VÀ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM TRONG NƢỚC THẢI MỘT SỐ BÃI VÀNG HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Đào Văn Bảy THÁI NGUYÊN - 2012
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Tiến sĩ Đào Văn Bảy đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này; Nhân dịp này em cũng xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học trƣờng ĐHSP- ĐHTN và các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học trƣờng ĐHSP Hà Nội , các thầy cô Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Hóa học, các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Tỉnh Thái Nguyên, Lãnh đạo Trƣờng THPT Lƣơng Ngọc Quyến, tập thể giáo viên tổ Hóa-Sinh trƣờng THPT Lƣơng Ngọc Quyến đã động viên và tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu luận văn này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu xót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và những ngƣời đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 4 năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Trọng Tấn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục ................................................................................................................ i Danh mục các bảng .......................................................................................... iv Danh mục các hình ........................................................................................... vi MỞ ĐẦU ...........................................................................................................1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN ................................................................................3 1.1. NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM XIANUA ................................................. 3 1.1.1. Ô nhiễm tại các cơ sở khai thác vàng ................................................ 3 1.1.2. Ô nhiễm tại các cơ sở mạ kẽm và mạ vàng ....................................... 5 1.2. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG DỤNG VÀ ĐỘC TÍNH CỦA XIANUA........... 6 1.3. TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC ................................ 8 1.4. TÍNH CHẤT CỦA XIANUA.................................................................... 11 1.4.1. Tính chất lý học của xyanua............................................................11 1.4.2. Tính chất hóa học của xianua ..........................................................11 1.5. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH XIANUA .................................................. 13 1.5.1. Các phản ứng phát hiện ion xianua .................................................13 1.5.2. Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng xianua ................................14 1.5.3. Xây dựng đƣờng chuẩn trắc quang .................................................19 1.6. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ XIANUA ................................................ 20 1.6.1. Phƣơng pháp oxy hoá ......................................................................20 1.6.2. Phƣơng pháp điện phân ...................................................................29 1.6.3. Phƣơng pháp tạo phức kết tủa .........................................................29 Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................ 30 2.1. DỤNG CỤ MÁY MÓC, HÓA CHẤT ...................................................... 30 i
2.1.1. Dụng cụ, máy móc ..........................................................................30 2.1.2. Hóa chất...........................................................................................30 2.2. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH XIANUA ....................... 32 2.2.1. Khảo sát điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu ...................32 2.2.2. Đo phổ hấp thụ electron của phức màu ...........................................33 2.2.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng xianua ......................34 2.2.4. Xử lí thống kê đƣờng chuẩn ............................................................34 2.2.5. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng xianua 34 2.3. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG XYANUA TRONG MẪU NƢỚC THẢI ... 35 2.3.1. Đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................35 2.3.2. Khái quát chung về vị trí lấy mẫu ...................................................35 2.3.2. Vị trí lấy mẫu...................................................................................36 2.3.4. Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu .........................................39 2.3.5. Xử lí và chƣng cất mẫu ...................................................................39 2.3.6. Tạo phản ứng màu và đo quang ......................................................41 2.3.7. Công thức tính kết quả ....................................................................42 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 43 3.1. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG XIANUA ..... 43 3.1.1. Kết quả khảo sát điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo phức màu ......43 3.1.2. Kết quả chụp phổ hấp thụ electron của phức màu ..........................47 3.1.3. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng xianua..........49 3.1.4. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định xianua...................51 3.2. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG XIANUA TRONG CÁC MẪU NƢỚC THẢI .......................................................................................... 53 3.2.1. Kết quả xác định pH trong mẫu nƣớc thải tại bãi vàng Ngân me, xã Hợp Tiến và bãi vàng Mỹ hòa, xã Cây Thị huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên ..............................................................................................53 ii
3.2.2. Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải tại bãi vàng Ngân me, xã Hợp Tiến.55 3.2.3. Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải tại bãi vàng Mỹ Hòa, xã Cây Thị ....58 3.2.4. Đánh giá chung mức độ ô nhiễm xianua tại khu vực khai thác vàng ở bãi vàng Ngân Me và Mỹ Hòa ......................................................61 KẾT LUẬN .................................................................................................... 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 63 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 65 Phụ lục 1: .......................................................................................................... 65 Phụ lục 2: .......................................................................................................... 70 Phụ lục 3. Hình ảnh của bãi làm vàng Ngân Me và bãi vàng xóm Mỹ Hòa, Huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên ................................................................. 71 Phụ lục 4. Hình ảnh một số hóa chất và thiết bị đƣợc sử dụng trong đề tài ..... 74 iii
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mặt, trích QCVN 08: 2008/BTNMT ..... 9 Bảng 1.2. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp (Trích TCVN 5945 : 2005) ............................ 9 Bảng 1.3. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về ngƣỡng chất thải nguy hại ............ 10 Bảng 3.1. Mật độ quang A của các dung dịch màu ở các giá trị pH khác nhau ..... 43 Bảng 3.2. Các dung dịch màu ở các thể tích thuốc thử khác nhau và giá trị mật độ quang A ................................................................................. 44 Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang A của phức màu vào thời gian ở bƣớc sóng lý thuyết 578nm ........................................................................ 46 Bảng 3.4. chuẩn bị các dung dịch màu để xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng xianua.............................................................................. 49 Bảng 3.5. Xử lý thống kê đƣờng chuẩn theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu 50 Bảng 3.6. Kết quả xác định lại nồng độ xianua theo đƣờng chuẩn ................... 51 Bảng 3.7. Xử lý thống kê kết quả phân tích các mẫu có cùng nồng độ xianua (0,4mg/l)............................................................................................. 52 Bảng 3.8. Kết quả xác định giá trị pH của các mẫu nƣớc thải (đợt 1)............... 53 Bảng 3.9. Kết quả xác định giá trị pH của các mẫu nƣớc thải (đợt 2)............... 54 Bảng 3.10. Kết quả xác định giá trị pH của các mẫu nƣớc thải (đợt 3) ............ 54 Bảng 3.11. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng Ngân Me cách vị trí khai thác khoảng 150m (mẫu M1- đợt 1)..... 55 Bảng 3.12. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng Ngân Me cách vị trí khai thác khoảng 150m (mẫu M1- đợt 2)..... 55 Bảng 3.13. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng Ngân Me cách vị trí khai thác khoảng 150m (mẫu M1- đợt 3)..... 56 Bảng 3.14. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng Ngân Me cách vị trí khai thác khoảng 1500m (mẫu M2 – đợt 1) . 56 iv
Bảng 3.15. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng Ngân Me cách vị trí khai thác khoảng 1500m (mẫu M2 – đợt 2) . 57 Bảng 3.16. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng Ngân Me cách vị trí khai thác khoảng 1500m (mẫu M2 – đợt 3) . 57 Bảng 3.17. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng xóm Mỹ Hòa cách vị trí khai thác khoảng 150m(mẫu M3 – đợt 1)......... 58 Bảng 3.18. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng xóm Mỹ Hòa cách vị trí khai thác khoảng 150m(mẫu M3 – đợt 2) ....... 58 Bảng 3.19. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng xóm Mỹ Hòa cách vị trí khai thác khoảng 150m(mẫu M3 – đợt 3) ....... 59 Bảng 3.20. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng xóm Mỹ Hòa cách vị trí khai thác khoảng 1000m (mẫu M4 – đợt 1) ...... 59 Bảng 3.21. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng xóm Mỹ Hòa cách vị trí khai thác khoảng 1000m (mẫu M4 – đợt 2) ...... 60 Bảng 3.22. Kết quả xác định hàm lƣợng CN- trong mẫu nƣớc thải lấy ở bãi vàng xóm Mỹ Hòa cách vị trí khai thác khoảng 1000m (mẫu M4 – đợt 3) .... 60 v
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 2.1. Đƣờng vào bãi vàng Ngân Me, xã Hợp Tiến Cách nơi khai thác vàng khoảng 5km............................................................................... 36 Hình 2.2. Một phần của bãi nƣớc thải Ngân Me, xã Hợp Tiến Cách nơi khai thác vàng khoảng 150m – lấy mẫu M1...................................... 37 Hình 2.3. Một phần của bãi nƣớc thải Ngân Me, xã Hợp Tiến Cách nơi khai thác vàng khoảng 1500m – lấy mẫu M2 ........................................... 38 Hình 2.4. Một phần của bãi nƣớc thải Mỹ Hòa, xã Cây Thị Cách nơi khai thác vàng khoảng 150m – lấy mẫu M3 ............................................. 38 Hình 2.5. Một phần của bãi nƣớc thải Mỹ Hòa, xã Cây Thị Cách nơi khai thác vàng khoảng 1000m – lấy mẫu M4 ........................................... 39 Hình 2.6. Sơ đồ thiết bị chƣng cất xianua .......................................................... 41 Hình 3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến phản ứng tạo phức màu hay sự phụ thuộc A=f(pH) tại bƣớc sóng lý thuyết 578nm .......................... 44 Hình 3.2. Sự phụ thuộc của mật độ quang A vào thể tích thuốc thử pyridin- barbituric tại bƣớc sóng lý thuyết 578nm ......................................... 45 Hình 3.3. Đồ thị sự phụ thuộc của mật độ quang A vào thời gian ở bƣớc sóng lý thuyết 578nm ........................................................................ 46 Hình 3.4. Phổ hấp thụ electron của dung dịch màu có nồng độ xianua 2mg/l trong khoảng bƣớc sóng từ 400 ÷ 800 nm ........................................ 47 Hình 3.5. Phổ hấp thụ electron của dung dịch màu có nồng độ xianua khác nhau(1mg/l; 2mg/l;3mg/l) trong khoảng bƣớc sóng từ 400 ÷ 800 nm .. 48 Hình 3.6. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng xianua ......................................... 49 Hình PL 2.1. Hình ảnh phức màu lúc mới cho thuốc thử (từ 0  5 phút) ........ 70 Hình PL 2.2. Hình ảnh phức màu của xianua và thuốc thử (từ 5  10 phút) .. 70 Hình PL 2.3. Hình ảnh của loạt phức màu để xây dựng đƣờng chuẩn (từ 15  40 phút) .......................................................................... 71 vi
Hình PL 3.1. Hình ảnh khai thác tại bãi vàng Ngân me .................................... 71 Hình PL 3.2. Hình ảnh khai thác tại bãi vàng xóm Mỹ hoà ............................. 72 Hình PL 3.3. Khai thác vàng trong hầm tại bãi vàng xóm Mỹ hoà, xử lí bằng xianua để thu hồi vàng, nƣớc thải đổ trực tiếp ra bên ngoài mà không qua xử lý ........................................................... 72 Hình PL 3.4. Khai thác vàng trong hầm tại bãi vàng Ngân Me ....................... 73 Hình PL 3.5. Nơi chứa các dung dịch thừa sau khi ngâm quặng đƣợc thải trực tiếp ra ngoài mà không qua xử lý ......................................... 73 Hình PL 3.6. Khai thác vàng sa khoáng, phƣơng pháp dùng Hg để thu Au ..... 73 Hình PL 4.1: Pyridine - hóa chất do Mỹ sản xuất.............................................. 74 Hình PL 4.2: Axit barbituric ( Merck) ............................................................... 74 Hình PL 4.3: NaCN - hóa chất do Nga sản xuất ................................................ 74 Hình PL 4.4: Nƣớc cất 2 lần đƣợc lấy từ máy cất 2 lần hiện đại do Anh sản xuất (máy tại khoa hóa trƣờng ĐHSP Hà nội) ............................ 74 Hình PL 4.5: Máy quang phổ Uvmini- 1240.( Khoa Hóa- ĐHSPTN) .............. 75 Hình PL 4.6: Máy quang phổ UV-Vis Spectrophotometer,UV-1700 Phama Spec (Phòng thí nghiệm khoa Hóa- Trƣờng ĐHSP Thái nguyên) . 75 vii
MỞ ĐẦU Nƣớc là một tài nguyên đang đƣợc con ngƣời khai thác và sử dụng. Nƣớc chiếm một vị trí quan trọng đối với con ngƣời. Nƣớc cần thiết cho trao đổi chất, đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển. Công nghiệp và nông nghiệp không thể phát triển nếu thiếu nƣớc. Vì vậy nƣớc sạch là vô cùng cần thiết. Mặc dù đã cố gắng làm sạch môi trƣờng nhƣng 2/3 dân số thế giới không đƣợc dùng nƣớc sạch. Cùng với sự gia tăng dân số và nhịp độ tăng trƣởng ngành công nghiệp, nƣớc sạch bị khai thác ồ ạt và bị ô nhiễm do nƣớc thải nhà máy, nƣớc thải trong sản xuất nông nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt của con ngƣời [7]. Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trƣờng, nhƣng tình trạng ô nhiễm nƣớc là vấn đề rất đáng lo ngại. Ở nƣớc ta vấn đề ô nhiễm các nguồn nƣớc đã và đang gây lo ngại tại các thành phố và khu công nghiệp. Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nƣớc. Môi trƣờng nƣớc ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nƣớc thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nƣớc do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Theo báo cáo giám sát của Uỷ ban khoa học, công nghệ và môi trƣờng của Quốc hội, tỉ lệ các khu công nghiệp có hệ thống xử lí nƣớc thải tập trung ở một số địa phƣơng rất thấp, có nơi chỉ đạt 15 - 20%, nhƣ Bà Rịa - Vũng Tàu, Vĩnh Phúc. Một số khu công nghiệp có xây dựng hệ thống xử lí nƣớc thải tập trung nhƣng hầu nhƣ không vận hành vì để giảm chi phí. Đến nay, mới có 60 khu công nghiệp đã hoạt động có trạm xử lí nƣớc thải tập trung (chiếm 42% số khu công nghiệp đã vận hành) và 20 khu công nghiệp đang xây dựng trạm xử lí nƣớc thải. Bình 1
quân mỗi ngày, các khu, cụm, điểm công nghiệp thải ra khoảng 30.000 tấn chất thải rắn, lỏng, khí và chất thải độc hại khác. Hầu nhƣ các chất thải ở cơ sở sản xuất, nƣớc thải sinh hoạt không đƣợc xử lý hoặc chỉ xử lý sơ bộ trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Do tình trạng ô nhiễm các nguồn nƣớc nên chúng ta cần phải quản lý, xử lý nƣớc thải một cách khoa học và hiệu quả. Cần phải xử lý ngay từ đầu các nguồn chất thải. Tùy thuộc đặc tính từng loại nƣớc thải mà ngƣời ta có những biện pháp xử lý thích hợp. Nƣớc thải sau xử lý phải đạt mức tiêu chuẩn đã quy định mới đƣợc thải ra môi trƣờng. Hiện nay, tại huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên có nhiều nhiều bãi vàng phân tán, trữ lƣợng nhỏ, không đƣợc quản lí và kiểm soát, nên ngƣời dân đã khai thác tự do, nƣớc thải không đƣợc xử lý, thải trực tiếp ra môi trƣờng. Đó là nguyên nhân gây ô nhiễm các con suối, dòng sông và môi trƣờng ở khu vực này. Vì vậy, chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu phân tích hàm lƣợng xianua và đánh giá ô nhiễm trong nƣớc thải một số bãi vàng huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên”. Đây là hai trong số bốn bãi vàng lớn đang khai thác tự do tại huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên. 2
Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. NGUỒN GỐC GÂY Ô NHIỄM XIANUA 1.1.1. Ô nhiễm tại các cơ sở khai thác vàng Nƣớc ta có trữ lƣợng vàng (Au) không lớn, lại nằm rải rác trên nhiều địa phƣơng. Vì vậy việc khai thác đang đƣợc nhiều cấp đảm nhiệm. Nhƣng do cách quản lý tổ chức khai thác của ta chƣa tốt nên nhiều địa phƣơng để xảy ra sự khai thác, xử lý quặng vàng bừa bãi, trái phép gây lãng phí tài nguyên, huỷ hoại môi trƣờng, làm mất cân bằng sinh thái [1]. Theo khảo sát thực tế, các cơ sở khai thác vàng thƣờng tiến hành theo quy trình: Quặng vàng trƣớc tiên đƣợc nghiền đập và phân cấp hạt qua sàng 0,1mm, sau đƣa sang tuyển trọng lực bằng nƣớc để thu những hạt vàng lớn (nếu có). Tinh quặng thu đƣợc trong quá trình tuyển nổi nằm trên máng tuyển đƣợc thu lại và chuyển vào hỗn hống với Hg. Quặng tƣơi ở dạng bột ƣớt sau khi tuyển trọng lực đƣợc đƣa vào bể hoà tách xyanua trong kiềm vôi có thiết bị cấp oxy cƣỡng bức và thêm các phụ gia cần thiết. Sau thời gian hoà tan thích hợp, dung dịch chứa các phức xyanua Au, Ag đƣợc chuyển sang cột hoàn nguyên kim loại vàng, bạc bằng Zn kim loai [1].: 2Au(CN)4- + Zn  Zn(CN)42- + 2Au 2Ag(CN)2- + Zn  Zn(CN)42- + 2Ag Hỗn hợp thu đƣợc đem phân kim để thu vàng tinh khiết và bạc tinh khiết. Theo sơ đồ tách vàng bằng xyanua trên, ta thấy nếu thực hiện nghiêm chỉnh theo chu trình kín, có xử lý xyanua sau khi thu hồi vàng thì không gây ô nhiễm môi trƣờng. Tuy nhiên, thực tế tại các bãi đào vàng những ngƣời làm vàng tự do lại không thực hiện khâu xử lý xyanua dƣ thừa sau khi tách vàng ở trong bùn và nƣớc lọc. Do thiếu ý thức trách nhiệm bảo vệ môi trƣờng, do sợ tổn phí thêm khâu xử lý hoặc do thiếu hiểu biết khoa học nên sau khi thu hồi 3
đƣợc vàng, ngƣời ta đổ bừa chất thải ra môi trƣờng. Thực tế tại các bãi đào vàng ngƣời ta hoà tách bằng xyanua để lấy vàng rất cẩu thả. Vì vậy, lƣợng xyanua thải ra môi trƣờng rất lớn [1]. Việc sử dụng xyanua để xử lý quặng vàng đã gây hậu quả nghiêm trọng đến môi trƣờng. Một số nhà khoa học đã đến phía nam châu Âu để tìm hiểu vấn đề này. Trong thời gian vừa qua nƣớc nhiễm độc xyanua từ các mỏ vàng đã chảy qua sông Tisa ở Hungari và hủy diệt các loài thủy sinh tại đây. Các chất độc đang chảy xuôi dòng đến các dòng sông khác ở châu Âu. Nhƣng các cố gắng hiện nay để cứu vãn môi trƣờng đã không có hiệu quả bởi vì chính quyền và các cơ quan môi trƣờng đã không đƣa ra đƣợc những biện pháp khả thi để giải quyết vấn đề này. Điều quan trọng là họ không tìm đƣợc một cách xử lý thích hợp bằng hóa chất để khử xyanua. Nếu hiểu rõ về bản chất của các phản ứng hóa học thì có thể tìm ra một phƣơng án tốt nhất mà lại đơn giản và an toàn. Để khử xyanua ra khỏi vùng đất bị nhiễm bẩn ngƣời ta có thể sử dụng loại nấm Phanẹrochaete Chrysosporium, thế nhƣng vấn đề ở đây là phải khử xyanua từ một lƣợng nƣớc thải khá lớn. Có một số giải pháp hóa học nhƣ dùng lƣu huỳnh và các hợp chất của lƣu huỳnh, các muối sắt hay oxy nguyên tố (gián tiếp qua Cl2 hay muối permanganat) để khử xyanua. Thế nhƣng những cách làm nói trên lại phải dùng tới một lƣợng lớn các hóa chất và chính chúng lại độc hại đối với sinh vật thủy sinh. Giải pháp đơn giản để khử độc xyanua là sục không khí vào nƣớc ô nhiễm xyanua. Nhờ đó mà nƣớc đƣợc hấp thụ CO2 tạo ra H2CO3 axit cacbonic là loại axit yếu nhƣng nó vẫn mạnh hơn axit HCN và nhƣ vậy nó sẽ đẩy HCN từ muối xyanua. HCN hoặc là bay hơi hay chuyển hóa thành HOCN ít độc hại hơn. Sau đó HOCN với sự có măt của oxy phân tử sẽ chuyển hóa hay thủy phân thành NH3 và CO2: HOCN + H2O → CO2 + NH3 Từ hai phân tử NH3 và một phân tử CO2 sẽ tạo ra (NH4)2CO3 một phân tử CO2 dƣ sẽ hòa tan trong nƣớc và lại chuyển ion xyanua thành HCN. Nhƣ 4
vậy quá trình khử xyanua trong nƣớc thải sẽ diễn ra rất thuận lợi do tự cấp đƣơc nguồn CO2. Để quá trình phản ứng diễn ra nhanh và có hiệu quả ngƣời ta phải sục không khí nén vào nƣớc ô nhiễm. Hàm lƣợng CO2 trong không khí thấp nên lúc đầu phản ứng tạo ra HCN diễn ra rất chậm chạp; tuy nhiên về sau do CO2 đƣợc tạo ra ngay trong quá trình khử xyanua nên phản ứng nói trên sẽ đƣợc duy trì. Sục khí nén vào nƣớc ô nhiễm là việc tƣơng đối dễ làm nhờ máy nén tuabin, các thiết bị chạy bằng thủy lực hay sức gió. 1.1.2. Ô nhiễm tại các cơ sở mạ kẽm và mạ vàng a. Đối với mạ kẽm thƣờng tiến hành theo nguyên lí dƣơng cực tan (bằng dòng điện một chiều) trong dung dịch xyanua – kiềm [1,4] Trong dung dịch đồng thời tồn tại các tiểu phân: Zn(CN)42-, ZnO22-, CN-, OH-, Na+, H2O và một lƣợng rất nhỏ Zn2+. Cân bằng chủ yếu trong dung dịch: Zn(CN)42- + 4OH-  ZnO22- + 4CN- + 2H2O Vì vậy các tiểu phân Zn(CN)42-, ZnO22-, CN-, OH- có liên quan chặt chẽ với nhau, nồng độ của chúng có ảnh hƣởng trực tiếp đến đƣờng cong phân cực, đến chất lƣợng lớp mạ và hiệu suất dòng điện…[1,4] b. Đối với mạ vàng: Công nghệ mạ vàng phổ biến nhất đƣợc tiến hành trong dung dịch xyanua, hoặc xyanua – kiềm, bởi vì trong các dung dịch này các anion phức xyanua của vàng có thế khá âm, tránh đƣợc sự kết tủa Au khi dd này tiếp xúc với các kim loại khác. Để tránh tuyệt đối hiện tƣợng Au, ngƣời ta thƣờng hỗn hống hóa trƣớc khi mạ, bằng cách nhúng vật cần mạ vào một trong các dung dịch sau đây [1]: - DD1: HgCl2 7,5g/l + NH4Cl 4,0g/l. - DD2: HgO 75g/l + NaCl 60g/l. - DD3: K2Hg(CN)4 5-10g/l + KCN 10-20g/l. - DD4: Hg(NO3)2 4,0g/l. Cách hỗn hống: Nhúng vật cần hỗn hống vào một trong các dd trên trong thời gian 3 – 5 giây, ở nhiệt độ thƣờng. 5
Hàm lƣợng vàng trong dung dịch mạ thƣờng rất nhỏ, vì vàng đát tiền và để tránh tổn thất trong sản xuất, nên mật độ dòng điện cho phép cũng rất nhỏ (~0,05 – 0,10 A/dm2). 1.2. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG DỤNG VÀ ĐỘC TÍNH CỦA XIANUA Axit xyanhydric và các muối xyanua tan là những chất độc rất mạnh, chỉ cần lƣợng chừng 50mg là có thể giết chết một ngƣời. Tuy nhiên các muối kim loại của axit xyanhydric lại có vai trò rất lớn trong nhiều ngành công nghiệp [1]: - Công nghiệp mạ vàng, bạc, đồng hoặc các kim loại khác. - Công nghiệp khai thác vàng – thu hồi vàng bằng phƣơng pháp xyanua hoá. - Công nghiệp sản xuất các pigmen (bột mầu) dùng cho ngành công nghiệp sơn, bột vẽ, dệt nhuộm cần các muối xyanua làm nguyên liệu. - Công nghiệp sản xuất thuốc trừ sâu: xyanit canxi để diệt rệp và côn trùng trong nhà ở. Trong y dƣợc, axit xyanhydric đƣợc dùng ở dạng muối nhƣ Hg(CN)2 hay ở thể kết hợp nhƣ nƣớc anh đào với tỷ lệ 1% HCN [1]. Xyanua là một chất cực độc nhƣng nó lại đƣợc sử dụng phổ biến trong sản xuất, vì vậy nếu không có những quy chế chặt chẽ và có tính khả thi trong các khâu nhập khẩu, lƣu thông phân phối, bảo quản, sử dụng và kiểm soát ô nhiễm, xianua có thể gây tác hại lớn cho môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời [1]. Hàng năm, ở nƣớc ta đã xảy ra rất nhiều vụ ngộ độc xyanua nhƣ: sử dụng xianua đầu độc nhau, do làm việc ở nơi có nồng độ HCN, (CN)2 cao mà không có phƣơng tiện bảo hộ hoặc do không thận trọng. Mặt khác, những vùng khai thác, đào đãi vàng bừa bãi trái phép, các cơ sở mạ thủ công là những nơi thải chất độc xyanua vào đất, nƣớc gây ô nhiễm môi trƣờng, hủy diệt các loài sinh vật. Do đó việc xây dựng và ban hành một quy trình công nghệ xử lý tiêu hủy hoặc tái sử dụng xyanua là một việc làm cấp bách đáp ứng yêu cầu thực tế [1]. 6
Xianua là tên gọi các hoá chất cực độc có chứa ion CN-. Các hợp chất có thể giải phóng ion CN- là những hợp chất có độc tính cao. Khi xâm nhập vào cơ thể, xianua ức chế các enzim oxi hoá làm ngăn cản giai đoạn trung gian của quá trình sử dụng oxi để tạo ra ATP (ATP là hợp chất sản sinh ra năng lƣợng cao trong cơ thể). Ngoài ra xianua còn tạo phức với các hợp chất hematin khác… [16]. Xianua với nồng độ 10-8M đã làm giảm 50٪ hoạt tính của enzim. Tuy nhiên xianua là một chất độc không tích lũy và có thể dễ dàng loại bỏ. Xianua có thể xâm nhập vào cơ thể qua đƣờng hô hấp, hấp thụ qua da hay ăn phải thức ăn có chứa xianua. Khi cơ thể nhiễm một lƣợng nhỏ xianua sẽ xuất hiện các triệu chứng: thở nhanh, hoa mắt, chóng mặt, nhức đầu, buồn nôn,… Nếu hấp thụ phải một lƣợng lớn xianua sẽ ảnh hƣởng không tốt đến sức khỏe và có các triệu chứng: co giật, tụt huyết áp, tim đập chậm, mất ý thức, không điều khiển đƣợc hơi thở,.. và có thể tử vong nếu không cấp cứu kịp [12,23] Xianua có thể tìm thấy trong nƣớc ở dạng hoà tan hoặc không tan. Nó tồn tại trong nƣớc ở dạng axit xianhidric HCN, ion CN- tự do, và các phức xianua [7,12,14,23]… Trong nƣớc, xianua ảnh hƣởng trực tiếp đến hầu hết các cá thể sống (thực vật, động vật ) trừ các loại tảo. Xianua phát tán vào môi trƣờng từ nhiều nguồn: HCN đƣợc sử dụng nhƣ tác nhân sát trùng để diệt các sinh vật gặm nhấm trong thùng đựng ngũ cốc, nhà ở và hầm tàu. Xianua đƣợc sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp nhiều hợp chất hoá học khác nhau, trong công nghiệp mạ kim loại và công nghiệp khai khoáng [16]. Ngoài ra việc sử dụng xianua còn chƣa đƣợc kiểm soát nghiêm ngặt… Dẫn tới ô nhiễm xianua là một trong các vấn đề hết sức đáng lo ngại. Ở Việt Nam cũng nhƣ trên thế giới ô nhiễm xianua chủ yếu xuất hiện trong nƣớc thải công nghiệp. Do độc tính của xianua, hàm lƣợng xianua trong nƣớc thải ra môi trƣờng phải rất nhỏ. Theo tiêu chuẩn ở Việt Nam, giới hạn cho phép của xianua trong 7
nƣớc mặt là 0,005mg/l đối với nƣớc sinh hoạt; 0,02mg/l đối với nƣớc dùng cho tƣới tiêu, giao thông thủy [3]. Độc tính của xianua [1]: - Axit xyanhydric tác dụng lên quá trình hô hấp tế bào bằng cách làm tê liệt các men sắt của xyto erom oxydaza hoặc men đỏ vacbua (Warburg). Do thiếu oxy nên máu trong tĩnh mạch có mầu đỏ thẫm và có những triệu trứng ngạt. - Axit xyanhydric gây độc nhanh qua đƣờng hô hấp, với liều lƣợng 0,3mg/1kg trọng lƣợng cơ thể đã có thể gây chết ngay. Nồng độ từ 0,12 - 0,15mg/l gây chết từ 30 phút đến 1 giờ. Qua đƣờng tiêu hoá: liều lƣợng gây tử vong là 1mg/1 kg trọng lƣợng cơ thể đối với các muối nhƣ KCN, NaCN. - Axit xyanhydric có thể thâm nhập vào cơ thể rồi gây ngộ độc bằng cách thấm qua các vết thƣơng ngoài da. Nồng độ cho phép tiếp xúc nhiều lần trong không khí là 10ml/m3 hoặc 11mg/m3 không khí ở 20oC [1]. 1.3. TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC Để đánh giá chất lƣợng nƣớc, ngƣời ta phải dựa vào nhiều thông số, bao gồm: pH, độ đục, chỉ số DO, chỉ số COD, chỉ số BOD, các kim loại nặng, kim loại độc hại, … Ngoài ra còn dựa vào các chỉ tiêu vi sinh và một số chỉ tiêu khác để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nƣớc nhƣ: hàm lƣợng N, P, sunfat, các chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, thuốc hóa học bảo vệ thực vật (BVTV)… Dƣới đây là bảng đánh giá tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc theo tiêu chuẩn của Việt Nam [14]. 8
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt, trích QCVN 08: 2008/BTNMT Giá trị giới hạn STT Thông số Đơn vị A B 1 pH mg/l 6,00 ÷ 8,50 5,50 ÷ 9,00 2 DO mg/l ≥6 ≥2 3 BOD5(20oC) mg/l
6 Xianua mg/l 0,07 0,1 0,2 Bảng 1.3. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại (Trích QCVN X: 2009/BTNMT)[3] Ngƣỡng Công Phƣơng CTNH thức pháp TT Thành phần nguy hại (1) Số CAS (2) (mg/l trừ hóa xác khi ghi học định (3) khác) 1. Antimon (Antimony) (#) 7440-36-0 Sb 1,15 Chiết 2. Asen (Arsenic) 7440-38-2 As 5,0 Chiết 3. Bari (Barium) 7440-39-3 Ba 21 Chiết 4. Cadmi (Cadmium)(@) 7440-43-9 Cd 0,11 Chiết 5. Beryn (Beryllium) 7440-41-7 Be 1,22 Chiết 6. Bạc (Silver) (#) 7440-22-4 Ag 0,14 Chiết 7. Chì (Lead)(@) (#) 7439-92-1 Pb 0,75 Chiết Tổng Crom [Chromium 8. 7440-47-3 Cr 0,60 Chiết (Total)](#) 9. Kẽm (Zinc)(#) 7440-66-6 Zn 4,30 Chiết 10. Nicken (Nickel)(#) 7440-02-0 Ni 11,0 Chiết 11. Selen (Selenium) 7782-49-2 Se 5,7 Chiết 12. Tali (Thallium)(@) 7440-28-0 Ta 0,20 Chiết 13. Thủy ngân (Mercury)(@) 7439-97-6 Hg 0,025 Chiết 14. Vanadi (Vanadium) 7440-62-2 Va 1,6 Chiết Tổng kim loại nặng (trừ asen, 15. 1,68 Chiết bari, kẽm, nicken, selen) Tổng xyanua 16. 57-12-5 CN- 590 mg/kg EPA [Cyanides (Total)] SW-846 17. Xyanua (amenable) 57-12-5 CN- 30 mg/kg 10