ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN PHÚ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TÁCH VÀ THU HỒI MỘT SỐ NGUYÊN TỐ HIẾM XẠ TỪ NƯỚC THẢI CỦA QUÁ TRÌNH THỦY LUYỆN ĐẤT HIẾM VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN PHÚ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TÁCH VÀ THU HỒI MỘT SỐ NGUYÊN TỐ HIẾM XẠ TỪ NƯỚC THẢI CỦA QUÁ TRÌNH THỦY LUYỆN ĐẤT HIẾM VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên Ngành: Hóa Môi trường Mã số: 60440120 Tập thể hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Bích Hường PGS.TS Đỗ Quang Trung Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Quang Trung TS Nguyễn Thị Bích Hường giao đề tài, tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ em hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo cán công tác Viện Công nghệ xạ đặc biệt cán Trung tâm Nghiên cứu chuyển giao công nghệ đất giúp đỡ nhiều trình tiến hành thực nghiệm để hoàn thành nghiên cứu luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, xin cảm ơn người yêu thương động viên trình học tập, làm việc Hà Nội, ngày 14 tháng 12 năm 2015 Học viên Nguyễn Văn Phú MỞ ĐẦU Đất từ lâu biết đến nguồn nguyên liệu thiếu ngành công nghiệp đại với ứng dụng vật liệu từ, vật liệu siêu bền, vật liệu phát quang, vật liệu hấp thụ notron lò phản ứng hạt nhân… Để có sản phẩm chứa đất đó, trình thủy luyện - trình bao gồm tất công đoạn từ phân hủy quặng đến chuyển hóa đất - để thu tổng đất từ tinh quặng đất công đoạn thiếu Việt Nam nước có nguồn tài nguyên đất phong phú với trữ lượng khoảng 20 triệu oxit, tập trung chủ yếu mỏ Đông Pao, Bắc Nậm Xe Nam Nậm Xe thuộc huyện Phong Thổ, tỉnh Lai Châu, mỏ đất Yên Phú huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái vùng sa khoáng ven biển Từ năm 90 kỉ trước, có nhiều nghiên cứu thủy luyện đất Đông Pao, Nậm Xe, Yên Phú quặng monazite từ sa khoáng ven biển Tuy nhiên, nghiên cứu có quy mô nhỏ phòng thí nghiệm nên vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường phát sinh từ trình thủy luyện chưa ý đến Để phát triển công nghiệp khai thác chế biến đất hiếm, vấn đề xử lý môi trường yếu tố cần xét đến đảm bảo tính an toàn với cộng đồng đặt lên trước hoạt động sản xuất Với mục tiêu góp phần xử lý nước thải trình thủy luyện đất cách triệt để kinh tế nhất, em tiến hành đề tài luận văn “Nghiên cứu điều kiện tách thu hồi số nguyên tố xạ từ nước thải trình thủy luyện quặng đất Việt Nam” Với Mẫu nước thải trình thủy luyện nghiên cứu lấy từ trình kết tủa sunfat kép đất từ quặng đất Đông Pao Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao công nghệ đất - Viện Công nghệ Xạ Đây mẫu nước thải chứa tất yếu tố ô nhiễm đặc trưng cho toàn trình thủy luyện: đất dư U, Th kim loại nặng Các nội dung nghiên cứu đề tài bao gồm: Nghiên cứu điều kiện hấp phụ tĩnh với urani, nguyên tố đất để tìm điều hấp phụ tối ưu Nghiên cứu khả hấp phụ độ chọn lọc hấp phụ urani đất cột trao đổi ion Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ axit oxalic sử dụng đến hiệu suất kết tủa oxalat để thu hồi nguyên tố đất từ nước thải trình thủy luyện KẾT LUẬN Nhựa anion DOWEX A550 có khả hấp phụ mạnh urani nước thải trình thủy luyện đất Ở điều kiện hấp phụ tối ưu: pH = 2, thời gian đạt cân hấp phụ giờ, nhựa DOWEX A550 có tải trọng hấp phụ urani cực đại lên tới 65,5mg/g Quá trình rửa giải dung dịch NaCl 0,3M cho hiệu suất rửa giải urani nhựa lên tới 90% Nhựa DOWEX A550 không hấp phụ cation kim loại nặng đất nên có khả tách thu hồi urani từ dung dịch nước thải trình thủy luyện, từ xử lý triệt để vấn đề ô nhiễm urani từ trình thủy luyện quặng đất góp phần cung cấp urani nguyên liệu cho dự án điện hạt nhân sau Nhựa cation DOWEX C650 có khả hấp phụ mạnh urani đất hiếm, vùng pH = - 4, nhựa DOWEX C650 có khả hấp phụ urani đất tốt với tải trọng hấp phụ urani đất 66,7mg/g 200mg/g Tuy nhiên DOWEX C650 không khả dụng với việc tách thu hồi urani đất từ nước thải trình thủy luyện quặng đất Việt Nam độ chọn lọc hấp phụ không cao thành phần dung dịch nước thải trình thủy luyện đất phức tạp Ta sử dụng DOWEX C650 để xử lý urani dạng vết nước sinh hoạt nước rỉ từ bể chứa bã quặng Khi sử dụng biện pháp kết tủa oxalat để tận thu đất hiếm, đất nước thải trình thủy luyện thu hồi triệt để với độ cao Đây phương pháp kinh tế khả thi với đối tượng nước thải trình thủy luyện đất Với tỷ lệ axit oxalic/Ln = 3/1, tức axit oxalic dùng gấp đôi theo phản ứng : với đất hiếm, hiệu suất thu hồi đất đạt 97,7% với hàm lượng tạp chất thấp TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Nguyễn Thành Anh (2014), Thu hồi đất từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền ứng dụng làm phân bón cho chè số loại rau Đà Lạt, Lâm Đồng, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam, Hà Nội Đỗ Kim Chung, Phạm Thu Nga, Lưu Minh Đại (1981), “Làm giàu phân tích nguyên tố Uran, Thori, đất hiếm”, Tạp chí Hóa học, 19 (4), tr 30 – 33 Đỗ Kim Chung(1994),Chế tạo oxit Neodym oxit Prazeodym độ cao phương pháp sắc kí, Báo cáo tổng kết đề tài Chương trình KC05, Hà Nội Lưu Minh Đại (1993), “Tách Y khỏi Tb Er phương pháp trao đổi ion nhựa Wolfatit KPS - 200 với chất tạo phức NTA”, Tạp chí Hóa học, 31 (3), tr.29 - 33 Nguyễn Văn Hạnh (1991), Tuyển quặng đất Đông Pao qui mô bán công nghiệp, Báo cáo tổng kết đề tài Chương trình 24C, Hà Nội Bùi Tất Hợp, Trịnh Đình Huấn, Tổng quan đất Việt Nam, Liên đoàn địa chất xạ hiếm, Hà Nội Thân Văn Liên (2004), Thủy luyện urani, NXB ĐHQGHN, Hà Nội Hoàng Nhâm (2005), Hóa học vô tập 3, NXB Giáo dục, Hà Nội Phạm Minh Sơn, Đặng Vũ Minh, Lưu Minh Đại (1991), Nghiên cứu thành phần vật chất, qui trình tuyển thủy luyện quặng đất Yên Phú, Báo cáo tổng kết đề tài Chương trình 24C, Hà Nội 10 Lê Bá Thuận (2003), Nghiên cứu công nghệ xử lý tinh quặng đất Yên Phú phương pháp kiềm phân chia số nguyên tố đất nặng chủ yếu từ tổng đất Yên Phú phương pháp chiết, Viện Công nghệ xạ hiếm, Hà Nội 11 Lê Bá Thuận (2007), Xử lý chế biến quặng đất Việt Nam, Báo cáo tổng kết kết thực đề tài hợp tác KHCN theo nghị định thư Việt Nam Hàn Quốc, Viện công nghệ xạ hiếm, Hà Nội 12 Lê Bá Thuận (2009), Điều chế ứng dụng hợp chất xeri từ basneszit Đông Pao Việt Nam, Viện Công nghệ xạ hiếm, Hà nội 13 Nguyễn Trọng Uyển (1990), “Nghiên cứu thu hồi tổng oxit đất từ quặng monazit Việt Nam phương pháp kiềm”, Tạp chí Hóa học, 28(3), tr.21 - 23 TIẾNG ANH 14 Amaral J C B S, Morais C A (2010), “Thorium and uranium extraction from rare earth elements in monazite sulfuric acid liquor through solvent extraction”, Minerals Engineering, 23, pp 498 - 503 15 Barakat M A (2011), "New trends in removing heavy metals from industrial wastewater", Arabian Journal of Chemistry, 4(4), pp.361 - 377 16 Černá M (1995), "Use of solvent extraction for the removal of heavy metals from liquid wastes", Environmental Monitoring and Assessment, 34(2), pp.151 - 162 17 Chi Ru’an, Xu Jingming, He Peijiong, Zhu Yongjun (1995), Recovering RE from leaching liquor rare earth ore by extraction, Transactions of NFsoc, 5, No4 Institute of Nuclear Energy Technology, Tsinghua University, Beijing 18 Chu Xuan Anh, Tran Hong Con, Pham Kha Hien (1984), Quick separation and analysis of small amount of REE in Vietnamese REore, The Proceedings of Scientific Workshop on Analysis, Hanoi 19 Hennig.C, Schmeide.K, Brendler.V, Moll.H, Tsushima.S, Scheinost.C.A, (2007), The Structure of Uranyl Sulfate in Aqueous Solution Monodentate Versus Bidentate Coordination, Institute of Radiochemistry, Germany 20 Khalili F., G Al-Banna (2015), "Adsorption of uranium(VI) and thorium(IV) by insolubilized humic acid from Ajloun soil – Jordan", Journal of Environmental Radioactivity, 146, pp.16 - 26 21 Noubactep C., G Meinrath, P Dietrich and B Merkel (2003), "Mitigating Uranium in Groundwater: Prospects and Limitations", Environmental Science & Technology, 37(18), pp.4304 - 4308 22 Noubactep C., A Schöner and G Meinrath (2006), "Mechanism of uranium removal from the aqueous solution by elemental iron", Journal of Hazardous Materials, 132(2–3), pp.202 - 212 23 Renata D Abreu, Calos A Morais (2010), “ Purification of rare earth from monazite sulphuric acid leach liquor and the production of high-purity ceric oxide” Minerals Engineering, 23, pp 536 - 540 24 Saini A S., J S Melo (2015), "Biosorption of uranium by human black hair", Journal of Environmental Radioactivity, 142, pp.29 - 35 25 Sani R K., B M Peyton, J E Amonette and G G Geesey (2004), "Reduction of uranium(VI) under sulfate-reducing conditions in the presence of Fe(III)-(hydr)oxides1", Geochimica et Cosmochimica Acta, 68(12), pp.2639 - 2648 26 Sharrad C A., D M Whittaker (2015), "The use of organic extractants in solvent extraction processes in the partitioning of spent nuclear fuels", in Reprocessing and Recycling of Spent Nuclear Fuel(Issue) 153 - 189 27 Tran Hong Con (1984), Pure lanthanium separation by extraction – chromatography using DEHP acid as a extragent, 1th National Conference on REE, HaNoi 28 Wang F., L Tan, Q Liu, R Li, Z Li, H Zhang, S Hu, L Liu and J Wang (2015), "Biosorption characteristics of Uranium (VI) from aqueous solution by pollen pini", Journal of Environmental Radioactivity, 150, pp.93 - 98 29 Hou X, Jones B T (2000), Inductively Coupled Plasma/Optical Emission Spectrometry, Encycopedia of Analytical Chemistry, Wake Forest University, America 30 Santos F N, Silva I.S, Gomide R.G, Oliveira L.C (2013), Evaluation of the rare earth impurities determinnation in Gd2O3 matrix by ICP - OES, International Nuclear Atlantic Conference, Brazil