Nghiên cứu xử lý một số hóa chất vô cơ tồn dư trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp kết tủa và trung hòa

LỜI CẢM ƠN
Nhóm tác giả chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy
Phạm Thanh Hương, đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo nhóm thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hồng Hiếu, chú Trần Văn Hiền,
các thầy cô giáo trong tổ Hóa - Sinh - Công nghệ, phòng thí nghiệm hóa và
ban giám hiệu trường THPT Nguyễn Gia Thiều đã tạo điều kiện thuận lợi cho
chúng em thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học bổ ích này.
Cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô, gia đình, bạn bè đối với nhóm
trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2014
LỜI CAM ĐOAN
Nhóm tác giả chúng em xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học
“Xử lý một số hóa chất vô cơ tồn dư trong phòng thí nghiệm bằng phương
pháp kết tủa và trung hòa” là kết quả nghiên cứu của riêng nhóm không sao
chép của bất cứ ai. Nội dung đề tài có tham khảo và sử dụng các tài liệu theo
danh mục tài liệu tham khảo.
Nhóm tác giả
Trần Trung Hiếu
Nguyễn Đăng Duy
LỜI CẢM ƠN
Nhóm tác giả chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy
Phạm Thanh Hương, đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo nhóm thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Hồng Hiếu, chú Trần Văn Hiền,
các thầy cô giáo trong tổ Hóa - Sinh - Công nghệ, phòng thí nghiệm hóa và
ban giám hiệu trường THPT Nguyễn Gia Thiều đã tạo điều kiện thuận lợi cho
chúng em thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học bổ ích này.
3
Cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô, gia đình, bạn bè đối với nhóm
trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2014
LỜI CAM ĐOAN

Nhóm tác giả chúng em xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học
“Xử lý một số hóa chất vô cơ tồn dư trong phòng thí nghiệm bằng phương
pháp kết tủa và trung hòa” là kết quả nghiên cứu của riêng nhóm không sao
chép của bất cứ ai. Nội dung đề tài có tham khảo và sử dụng các tài liệu theo
danh mục tài liệu tham khảo.
Nhóm tác giả
Trần Trung Hiếu
Nguyễn Đăng Duy
PHỤ LỤC
4
5
Phần 1. MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự phát triển của khoa học kĩ thuật mà đặc biệt là ngành hóa học luôn
luôn tỉ lệ thuận với những nguy cơ ô nhiễm do chất thải, hóa chất độc hại bị
xả trực tiếp ra môi trường. Điều này làm cho môi trường không còn khả năng
tự cân bằng nữa, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng,
ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, làm cho chất lượng sống
ngày càng giảm sút.
Tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải hóa học, hóa chất tồn dư
không qua xử lý ở nước ta hiện nay đã lên đến mức báo động, làm cho nguồn
nước tại các khu vực xung quanh bị ô nhiễm nghiêm trọng. Trước tình hình
đó, yêu cầu bức thiết được đặt ra là cần phải làm gì để giữ được một môi
trường trong sạch. Để ngăn ngừa sự ô nhiễm môi trường đang bùng phát như
hiện nay, người ta đã chú trọng đến việc cải tiến, áp dụng các công nghệ sạch,
ít chất thải vào trong sản xuất nhằm giảm thiểu sự phát thải ra môi trường.
Bên cạnh đó việc áp dụng một số biện pháp kỹ thuật trong xử lý các chất thải
(gồm bã thải rắn, nước thải và khí thải…) là một việc làm rất cần thiết trong
nhiệm vụ bảo vệ môi trường.
Trong các phòng thí nghiệm ở các trường học nói chung và trung học

phổ thông nói riêng hiện nay có nhiều hóa chất tồn dư từ lâu đã bị biến chất
hoặc mất nhãn chưa được tiêu hủy hoặc tiêu hủy chưa đúng cách, lượng hóa
chất tồn dư này cần phải được tiêu hủy đúng cách để giảm thiểu ảnh hưởng
đến môi trường.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp tiêu hủy được đưa ra như: Phương
pháp vật lý, phương pháp hóa học,… mỗi phương pháp đều có những ưu,
nhược đểm nhất định. Với đa số hóa chất vô cơ tồn dư thì tiêu hủy bằng
phương pháp hóa học được cho là thích hợp nhất.
6
Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu xử lý
một số hóa chất vô cơ tồn dư trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp
kết tủa và trung hòa” để có thể loại bỏ các hóa chất độc hại tồn đọng trong
phòng thí làm cho môi trường trong sạch hơn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Vận dụng kiến thức đã học và ở môm hóa 11 để nghiên cứu xử lý một
số hóa chất vô cơ tồn dư trong phòng thí nghiệm giúp giảm thiểu tác hại, góp
phần bảo vệ môi trường sống.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: phòng thí nghiệm hóa học, trường trung học
phổ thông Nguyễn Gia Thiều.
- Phạm vi nghiên cứu: Trong khuân khổ của đề tài, nhóm nghiên cứu
tập trung vào việc nghiên cứu xử lý một số hóa chất vô cơ tồn dư trong phòng
thí nghiệm nhất là các kim loại có độc tính cao.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu ở trên, nhóm nghiên cứu chúng em
đã đề ra các nhiệm vụ cụ thể như sau:
Gia đoạn 1: từ tháng 7 đến tháng 8 năm 2014
- Nghiên cứu lí thuyết về quá trình hình thành và hòa tan kết tủa.
- Thí nghiệm về sự hình thành kết tủa của một số ion kim loại.
Gia đoạn 2: từ tháng 8 đến giữa tháng 9 năm 2014

- Khảo sát và đánh giá thực trạng của hóa chất vô cơ tồn dư trong
phòng thí nghiệm hóa học.
Gia đoạn 3: từ giữa tháng 9 đến hết tháng 9 năm 2014
- Xây dựng quy trình xử lý hóa chất vô cơ tồn dư bằng phương pháp
kết tủa và trung hòa.
- Tiến hành làm thử thí nghiệm với quy trình trên, mang mẫu nước sau
xử lý đi phân tích.
Gia đoạn 4: từ cuối tháng 9 đến giữa tháng 10 năm 2014
- Triển khai thiết kế mô hình thiết bị xử lý hóa chất vô cơ tồn dư bằng
phương pháp kết tủa và trung hòa.
7
- Vận hành thiết bị và kiểm tra kết quả nghiên cứu.
5. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện nhiệm vụ ở trên, nhóm nghiên cứu chúng em đã sử dụng
các phương pháp sau:
Phương pháp nghiên cứu lí luận:
Nghiên cứu lí thuyết về sự hình thành kết tủa và phản ứng trung hòa,
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
- Thu thập thông tin về thực trạng hóa chất tồn dư trong phòng thí
nghiệm.
- Khảo sát thực tế lượng hóa chất tồn dư và tiến hành phân loại từ đó đề
ra phương pháp xử lý thích hợp.
- Tiến hành làm thí nghiệm.
- Đề ra quy trình xử lý.
- Thiết kế thiết bị, chạy thử.
Phương pháp đánh giá
Kiểm tra đánh giá kết quả và nhận xét.
6. Bố cục của đề tài
Đề tài gồm có 3 phần: phần mở đầu, phần nội dung, phần kết luận
ngoài ra còn có phần danh mục các tài liệu tham khảo và phần phụ lục. Trong

phần nội dung của đề tại được chia thành 3 chương.
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Chương 2: Thực nghiệm.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu.
8
Phần 2. NỘI DUNG
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cơ sở lý luận
1.1.1. Khái niệm về môi trường
Môi trường là tập hợp tất cả các yếu tố tự nhiên và xã hội bao quanh
con người, ảnh hưởng tới con người và tác động đến các hoạt động sống của
con người như: không khí, nước, độ ẩm, sinh vật, xã hội loài người,
1.1.2. Ô nhiễm môi trường
Ô nhiễm môi trường là sự đưa vào môi trường các chất thải nguy hại hoặc
năng lượng đến mức ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sinh vật, sức khỏe con
người hoặc làm suy thoái chất lượng môi trường.
1.1.3. Vai trò của môi trường trong cuộc sống
1.1.3.1. Môi trường là không gian sống cho con người và thế giới sinh vật
Trong cuộc sống hàng ngày, mỗi một người đều cần một không gian
nhất định để phục vụ cho các hoạt động sống như: nhà ở, nơi nghỉ, nơi để sản
xuất Như vậy chức năng này đòi hỏi môi trường phải có một phạm vi không
gian thích hợp cho mỗi con người. Không gian này lại đòi hỏi phải đạt đủ
những tiêu chuẩn nhất định về các yếu tố vật lý, hoá học, sinh học, cảnh quan
và xã hội. Yêu cầu về không gian sống của con người thay đổi tuỳ theo trình
độ khoa học và công nghệ.
1.1.3.2. Môi trường là nơi chứa đựng các nguồn tài nguyên cần thiết cho đời
sống và sản xuất của con người.
Trong lịch sử phát triển, loài người đã trải qua nhiều giai đoạn. Bắt đầu
từ khi con người biết canh tác cách đây khoảng 14-15 nghìn năm, vào thời kỳ
đồ đá giữa cho đến khi phát minh ra máy hơi nước vào thế kỷ thứ XVII, đánh

dấu sự khởi đầu của công cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong mọi lĩnh
vực. Nhu cầu của con người về các nguồn tài nguyên không ngừng tăng lên
về cả số lượng, chất lượng và mức độ phức tạp theo trình độ phát triển của xã
hội. Chức năng này của môi trường còn gọi là nhóm chức năng sản xuất tự
nhiên gồm:
9
- Rừng tự nhiên: có chức năng cung cấp nước, bảo tồn tính đa dạng
sinh học và độ phì nhiêu của đất, nguồn gỗ củi, dược liệu và cải thiện điều
kiện sinh thái.
- Các thuỷ vực: có chức năng cung cấp nước, dinh dưỡng, nơi vui chơi
giải trí và các nguồn thuỷ hải sản.
- Động, thực vật: cung cấp lương thực, thực phẩm và các nguồn gen
quý hiếm.
- Không khí, nhiệt độ, năng lượng mặt trời, nước, gió: có chức năng
duy trì các hoạt động trao đổi chất.
- Các loại quặng, dầu mỏ: cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho các
hoạt động sản xuất
1.1.3.3. Môi trường là nơi chứa đựng các chất phế thải do con người tạo ra
trong quá trình sống
Trong quá trình sống, con người luôn đào thải ra các chất thải vào môi
trường. Tại đây các chất thải dưới tác động của vi sinh vật và các yếu tố môi
trường khác sẽ bị phân huỷ, biến đổi từ phức tạp thành đơn giản và tham gia
vào hàng loạt các quá trình sinh địa hoá phức tạp. Trong thời kỳ sơ khai, khi
dân số của nhân loại còn ít, chủ yếu do các quá trình phân huỷ tự nhiên làm
cho chất thải sau một thời gian biến đổi nhất định lại trở lại trạng thái nguyên
liệu của tự nhiên. Sự gia tăng dân số thế giới nhanh chóng, quá trình công
nghiệp hoá, đô thị hoá làm số lượng chất thải tăng lên không ngừng dẫn đến
chức năng này nhiều nơi, nhiều chổ trở nên quá tải, gây ô nhiễm môi trường.
Khả năng tiếp nhận và phân huỷ chất thải trong một khu vực nhất định gọi là
khả năng đệm của khu vực đó. Khi lượng chất thải lớn hơn khả năng đệm,

hoặc thành phần chất thải có nhiều chất độc, vi sinh vật gặp nhiều khó khăn
trong quá trình phân huỷ thì chất lượng môi trường sẽ giảm và môi trường có
thể bị ô nhiễm.
1.1.3.4. Chức năng lưu trữ và cung cấp thông tin cho con người
Môi trường trái đất được xem là nơi lưu trữ và cung cấp thông tin cho
con người. Bởi vì chính môi trường trái đất là nơi:
10
- Cung cấp sự ghi chép và lưu trữ lịch sử trái đất, lịch sử tiến hoá của
vật chất và sinh vật, lịch sử xuất hiện và phát triển văn hoá của loài người.
- Cung cấp các chỉ thị không gian và tạm thời mang tín chất tín hiệu và
báo động sớm các hiểm hoạ đối với con người và sinh vật sống trên trái đất
như phản ứng sinh lý của cơ thể sống trước khi xảy ra các tai biến tự nhiên và
các hiện tượng tai biến tự nhiên, đặc biệt như bão, động đất, núi lửa
- Cung cấp và lưu giữ cho con người các nguồn gen, các loài động thực
vật, các hệ sinh thái tự nhiên và nhân tạo, các vẻ đẹp, cảnh quan có giá trị
thẩm mỹ để thưởng ngoạn, tôn giáo và văn hoá khác.
1.1.3.5. Bảo vệ con người và sinh vật khỏi những tác động từ bên ngoài.
Các thành phần trong môi trường còn có vai trò trong việc bảo vệ cho
đời sống của con người và sinh vật tránh khỏi những tác động từ bên ngoài
như: tầng Ozon trong khí quyển có nhiệm vụ hấp thụ và phản xạ trở lại các tia
cực tím từ năng lượng mặt trời
1.1.4. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường
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 trong vùng lãnh thổ. Môi
trường ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm
bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, đông dân chất
thải do sinh hoạt cũng là một nguyên nhân quan trọng đang gây ô nhiễm môi
trường nước. Ô nhiễm môi trường do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Ví
như ở các ngành công nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy,
nước thải thường có độ pH trung bình từ 9 - 11, chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá

(BOD), nhu cầu ôxy hoá học (COD) có thể lên đến 700mg/1 và 2.500mg/1,
hàm lượng chất rắn lơ lửng… cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép. Hàm
lượng nước thải của các ngành này có chứa xyanua (CN
-
) vượt đến 84 lần,
H
2
S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH
3
vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây
ô nhiễm nặng nề các nguồn nước bề mặt trong vùng dân cư.
Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô
nhiễm môi trường như sự gia tăng dân số, mặt trái của quá trình công nghiệp
hoá, hiện đại hoá, cơ sở hạ tầng yếu kém, lạc hậu, nhận thức của người dân về
11
vấn đề môi trường còn chưa cao… Đáng chú ý là sự bất cập trong hoạt động
quản lý, bảo vệ môi trường. Nhận thức của nhiều cơ quan quản lý, tổ chức và
cá nhân có trách nhiệm về nhiệm vụ bảo vệ môi trường nước chưa sâu sắc và
đầy đủ, chưa thấy rõ ô nhiễm môi trường nước là loại ô nhiễm gây nguy hiểm
trực tiếp, hàng ngày và khó khắc phục đối với đời sống con người cũng như
sự phát triển bền vững của đất nước.
1.1.5. Các dạng ô nhiễm môi trường
1.1.5.1. Ô nhiễm môi trường đất
Ô nhiễm môi trường đất là hậu quả các hoạt động của con người làm
thay đổi các nhân tố sinh thái vượt qua những giới hạn sinh thái của các quần
xã sống trong đất.
Môi trường đất là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các sinh vật
cạn, là nền móng cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và văn
hóa của con người. Đất là một nguồn tài nguyên quý giá, con người sử dụng
tài nguyên đất vào hoạt động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo nguồn cung

cấp lương thực thực phẩm cho con người. Nhưng với nhịp độ gia tăng dân số
và tốc độ phát triển công nghiệp và hoạt động đô thị hoá như hiện nay thì diện
tích đất canh tác ngày càng bị thu hẹp, chất lượng đất ngày càng bị suy thoái,
diện tích đất bình quân đầu người giảm. Riêng chỉ với ở Việt Nam, thực tế
suy thoái tài nguyên đất là rất đáng lo ngại và nghiêm trọng.
1.1.5.2. Ô nhiễm môi trường nước
Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều tiêu cực của các tính chất vật
lý, hoá học, sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm
cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa
dạng sinh vật trong nước. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô
nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất.
Nước bị ô nhiễm là do sự phú dưỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực
nước ngọt và các vùng ven biển, vùng biển khép kín. Do lượng muối khoáng
và hàm lượng các chất hữu cơ quá dư thừa làm cho các quần thể sinh vật
trong nước không thể đồng hoá được. Kết quả làm cho hàm lượng ôxy trong
nước giảm đột ngột, các khí độc tăng lên, tăng độ đục của nước, gây suy thoái
12
thủy vực. Ở các đại dương là nguyên nhân chính gây ô nhiễm đó là các sự cố
tràn dầu.
Ô nhiễm nước có nguyên nhân từ các loại nước, chất thải công nghiệp
được thải ra lưu vực các con sông mà chưa qua xử lí đúng mức; các loại phân
bón hoá học và thuốc trừ sâu ngấm vào nguồn nước ngầm và nước ao hồ;
nước thải sinh hoạt được thải ra từ các khu dân cư ven sông gây ô nhiễm trầm
trọng,ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân, sinh vật trong khu vực.
1.1.5.3. Ô nhiễm môi trường không khí
Ô nhiễm môi trường không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự
biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không
sạch hoặc gây mùi khó chịu, giảm thị lực khi nhìn xa do bụi.
Hiện nay, ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế
giới chứ không phải riêng của một quốc gia nào. Môi trường khí quyển đang

có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật. Ô
nhiễm khí đến từ con người lẫn tự nhiên. Hàng năm con người khai thác và sử
dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi trường
một khối lượng lớn các chất thải khác nhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải
từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên
nhanh chóng.
Ô nhiễm từ xe gắn máy cũng là một loại ô nhiễm khí đáng lo ngại.
Ô nhiễm môi trường khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và "sương mù",
gây nhiều bệnh cho con người. Nó còn tạo ra các cơn mưa axít làm huỷ diệt
các khu rừng và các cánh đồng.
Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc
như: CO
2
, đã gây hiệu ứng nhà kính. Theo nghiên cứu thì chất khí quan trọng
gây hiệu ứng nhà kính là CO
2
, nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà
kính, CH
4
là 13%, nitơ 5%, CFC là 22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3%
Nếu như chúng ta không ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính
thì trong vòng 30 năm tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 - 3,5 m. Có nhiều
khả năng lượng CO
2
sẽ tăng gấp đôi vào nửa đầu thế kỷ sau. Điều này sẽ thúc
13
đẩy quá trình nóng lên của Trái Đất diễn ra nhanh chóng. Nhiệt độ trung bình
của Trái Đất sẽ tăng khoảng 3,6°C, và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,3°C.
Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ
Trái Đất tăng 0,4°C. Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây,

các nhà khí hậu học trên thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt
độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 - 4,5°C nếu như con người không có biện
pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượng hiệu ứng nhà kính.
Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí quyển là hiện tượng lỗ thủng tầng
ôzôn. CFC là "kẻ phá hoại" chính của tầng ôzôn. Sau khi chịu tác động của
khí CFC và một số loại chất độc hại khác thì tầng ôzôn sẽ bị mỏng dần rồi
thủng.
1.1.6. Hậu quả của ô nhiễm môi trường
Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước là tỉ lệ người mắc các bệnh
cấp và mãn tính liên quan đến ô nhiễm nước như viêm màng kết, tiêu chảy,
ung thư… ngày càng tăng. Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày
càng mắc nhiều loại bệnh tình nghi là do dùng nước bẩn trong mọi sinh hoạt.
Ngoài ra ô nhiễm môi trường còn gây tổn thất lớn cho các ngành sản xuất
kinh doanh, các hộ nuôi trồng thủy sản. Ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát
triển kinh tế.
Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy, khi sử dụng nước nhiễm asen
để ăn uống, con người có thể mắc bệnh ung thư trong đó thường gặp là ung
thư da. Ngoài ra, asen còn gây nhiễm độc hệ thống tuần hoàn khi uống phải
nguồn nước có hàm lượng asen 0,1mg/l. Vì vậy, cần phải xử lý nước nhiễm
asen trước khi dùng cho sinh hoạt và ăn uống. Người nhiễm chì lâu ngày có
thể mắc bệnh thận, thần kinh, nhiễm Amoni, Nitrat, Nitrit gây mắc bệnh xanh
da, thiếu máu, có thể gây ung thư. Metyl tert-butyl ete (MTBE) là chất phụ
gia phổ biến trong khai thác dầu lửa có khả năng gây ung thư rất cao. Nhiễm
Natri (Na) gây bệnh cao huyết áp, bệnh tim mạch, lưu huỳnh gây bệnh về
đường tiêu hoá, Kali, Cadimi gây bệnh thoái hoá cột sống, đau lưng. Hợp chất
hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích thích tăng
trưởng, thuốc bảo quản thực phẩm, phốt pho… gây ngộ độc, viêm gan, nôn
14
mửa. Tiếp xúc lâu dài sẽ gây ung thư nghiêm trọng các cơ quan nội tạng. Chất
tẩy trắng Xenon peroxide, sodium percarbonate gây viêm đường hô hấp,

oxalate kết hợp với calcium tạo ra calcium oxalate gây đau thận, sỏi mật. Vi
khuẩn, ký sinh trùng các loại là nguyên nhân gây các bệnh đường tiêu hóa,
nhiễm giun, sán. Kim loại nặng các loại: Titan, Sắt, chì, cadimi, asen, thuỷ
ngân, kẽm gây đau thần kinh, thận, hệ bài tiết, viêm xương, thiếu máu.
1.1.7. Các phương pháp xử lý chất thải
1.1.7.1. Phương pháp vật lý
Xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp vật lý nhằm tách chất nguy
hại ra khỏi chất thải bằng các phương pháp tách pha, gồm các phương pháp.
- Lọc là phương pháp tách hạt rắn từ dòng lưu chất (khí, lỏng hay kem
nhão…) khi đi qua môi trường xốp (vật liệu lọc), các hạt rắn được giữ lại ở
vật liệu lọc. Quá trình lọc có thể thực hiện nhờ chênh lệch áp suất gây bởi
trọng lực, lực ly tâm, áp suất chân không, áp suất dư.
- Bay hơi là làm đặc chất thải dạng lỏng hay huyền phù bằng phương
pháp cấp nhiệt để hoá hơi chất lỏng. Phương pháp này thường dùng trong giai
đoạn xử lý sơ bộ để giảm số lượng chất thải cần xử lý cuối cùng.
- Đóng rắn là làm cố định hoá học, triệt tiêu tính lưu động hay cô lập
các thành phần ô nhiễm bằng lớp vỏ bền vững tạo thành một khối nguyên có
tính toàn vẹn cấu trúc cao. Phương pháp này nhằm giảm tính lưu động của
chất nguy hại trong môi trường; làm chất thải dễ vận chuyển do giảm khối
lượng chất lỏng trong chất thải và đóng rắn chất thải; giảm bề mặt tiếp xúc
chất thải với môi trường tránh thất thoát chất thải do lan truyền, rò rỉ, hạn chế
hoà tan hay khử độc các thành phần nguy hại.
- Ổn định là quá trình chuyển chất thải thành dạng ổn định hoá học hơn.
Thuật ngữ này cũng bao gồm cả đóng rắn nhưng cũng bao gồm cả sử dụng
các phản ứng hoá học để biến đổi các thành phần chất độc hại thành chất mới
không độc.
- Cố định hoá học là biến đổi chất độc hại thành dạng mới không độc.
- Bao gói là quá trình bao phủ hoàn toàn hay sử dụng hàng rào bao
quanh khối chất thải bằng một chất khác.
15

Chất kết dính vô cơ thường dùng là ximăng, vôi, pozzolan, thạch cao,
silicat. Chất kết dính hữu cơ thường dùng là epoxy, polyester, nhựa asphalt,
polyolefin, ure formaldehyt.
1.1.7.2. Phương pháp hóa học
Là phương pháp chuyển hóa các tạp chất độc hại có trong nước thành
các chất khí, chất ít tan hoặc chất không độc hại bằng cách thêm hóa chất.
Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng trung hòa, tạo phức,
kết tủa, các phản ứng ôxi hóa khử hóa học và điện hóa.
Nguyên tắc của phương pháp dựa vào các phản ứng hóa học chuyển
chất thải nguy hại về dạng không nguy hại, bao gồm các phương pháp chủ
yếu như:
- Phương pháp kết tủa: là quá trình chuyển chất hoà tan thành dạng
không tan bằng các phản ứng hoá học tạo tủa hay thay đổi thành phần hóa
chất trong dung dịch (thay đổi pH…), thay đổi điều kiện vật lý của môi
trường (hạ nhiệt độ) để giảm độ hoà tan của hoá chất, phần không tan sẽ kết
tinh. Phương pháp kết tuả thường dùng kết hợp với các quá trình tách chất rắn
như lắng cặn, ly tâm và lọc.
- Phương pháp oxy hoá khử: là phản ứng trong đó trạng thái oxy hoá
của một chất phản ứng tăng lên trong khi trạng thái oxy hoá của một chất
khác giảm xuống. Chất cho điện tử là chất khử, chất nhận điện tử là chất oxy
hoá. Để thực hiện quá trình oxy hoá khử, người ta trộn chất thải với hoá chất
xử lý (tác nhân oxy hoá hay khử) hay cho tiếp xúc các hoá chất ở các dạng
dung dịch với hoá chất ở thể khí.
- Phương pháp nhiệt: Quá trình đốt, chính là quá trình oxi hóa - khử là
một quá trình biến đổi chất thải rắn dưới tác dụng của nhiệt và quá trình oxy
hóa hoá học. Bằng cách đốt chất thải ta có thể giảm thể tích của nó đến 80 -
90%. Nhiệt độ buồng đốt phải cao hơn 800
o
C. Sản phẩm sau cùng bao gồm
khí có nhiệt độ cao bao gồm nitơ và cacbonic, hơi nước, và tro. Năng lượng

có thể thu hồi được từ quá trình trao đổi nhiệt do khí sinh ra có nhiệt độ cao.
- Phương pháp trung hòa: Nước thải có độ pH dưới 6,5 hoặc cao hơn
8,5 phải được trung hoà trước khi thải ra môi trường, hoặc sử dụng cho các
16
công nghệ xử lí tiếp theo. Nguyên tắc chung là thực hiện một số phản ứng
trung hoà giữa axit và bazơ.
1.1.7.3. Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là một quá trình công nghệ
phức tạp bởi đó là quá trình xử lý liên quan đến quá trình sinh trưởng và phát
triển của vi sinh vật xảy ra trong thiết bị xử lý, bị ràng buộc bởi các hiện
tượng hóa lý liên quan đến chuyển chất và năng lượng. Tính phức tạp của nó
còn ở chỗ các quá trình đó xảy ra ở mức độ vi mô (các hiện tượng trong tế
bào, trong quần thể vi sinh vật).
1.2. Cơ sở thực tiễn
1.2.1. Thực trạng lượng hóa chất tồn dư trong phòng thí nghiệm
Trong các phòng thí nghiệm ở hệ thống các trường học nói chung và
trường trung học phổ thông nói riêng hiện nay có nhiều hóa chất tồn dư từ lâu
đời, đã bị biến chất hoặc mất nhãn chưa có biện pháp tiêu hủy hoặc tiêu hủy
không đúng cách, do đó đã ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường xung quanh
đặc biệt là cuộc sống của con người. Bao gồm các loại:
- Hóa chất hữu cơ
- Hóa chất vô cơ (kim loại, oxit bazơ, axit, bazơ, muối,… )
17
Hình 1.1. Hóa chất vô cơ để lâu ngày
Hình 1.2. Hóa chất vô cơ mất nhãn
1.2.2. Một số phương pháp xử lý hóa chất vô cơ tồn dư trong phòng thí
nghiệm
1.2.2.1. Phương pháp kết tủa
Nguyên tắc chung: thêm một tác nhân tạo kết tủa vào dung dịch nước,
điều chỉnh pH của môi trường để chuyển ion cần tách về dạng hợp chất ít tan,

tách ra khỏi dung dịch dưới dạng kết tủa.
Một dạng hợp chất ít tan thường được sử dụng để tách các kim loại
nặng ra khỏi dung dịch là kết tủa hydroxit.
Đại lượng quan trọng quyết định đến độ tan của hydroxit là tích số tan
của hydroxit (T). Đa số tích tan của hydroxit của kim loại nặng nằm từ
khoảng 10
-14
đến 10
-30
.
Với quá trình kết tủa hydroxit kim loại nặng thì pH của dung dịch có
ảnh hưởng rất lớn. Bằng việc tính toán lý thuyết kết hợp với làm thực nghiệm
chúng ta có thể biết được giá trị pH cần thiết để kết tủa hết ion kim loại nặng
bằng phương pháp kết tủa hydroxit.
18
Ngoài ra có một số ion kim loại có thể tạo thành các hydroxit kim loại
lưỡng tính ví dụ như Cr
3+
, Al
3+
… các hydroxit này có thể tan cả trong môi
trường axit và kiềm. Vì vậy việc chọn khoảng pH thích hợp cho các kim loại
này là hết sức quan trọng, nó đảm bảo cho việc tách các kim loại dưới dạng
hydroxit được triệt để.
Bảng1.1. Ảnh hưởng của pH đến sự tạo thành
kết tủa của các ion kim loại
ion kim loại pH bắt đầu kết tủa pH kết tủa hoàn toàn
Fe
3+
2,3 4,1

Cr
3+
4,9 6,8
Al
3+
4 5,2
Ni
2+
7,7 9,5
Zn
2+
6,4 8,0
Fe
2+
7,5 9,7
Cu
2+
6 9,0
Mg
2+
8 10
1.2.2.2. Phương pháp trung hoà
Nước thải có độ pH dưới 6,5 hoặc cao hơn 8,5 phải được trung hoà
trước khi thải ra môi trường, hoặc sử dụng cho các công nghệ xử lí tiếp theo.
Nguyên tắc chung là thực hiện một số phản ứng trung hoà giữa axit và
bazơ. Tuỳ hoàn cảnh việc trung hoà bằng các cách sau:
- Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm
- Bổ sung các tác nhân phản ứng
- Lọc nước axit đi qua lớp vật liệu có tác dụng trung hoà
- Hấp thụ khí axit bằng dung dịch kiềm hoặc hấp thụ khí amoniac bằng

dung dịch axit.
a. Trung hoà bằng cách trộn lẫn 2 loại nước thải
Khi có 2 nguồn nước thải ở gần nhau nhưng khác loại nhau (axit và
bazơ) nên tận dụng là tốt nhất. Trong trường hợp này, chỉ cần trộn 2 dòng
nước thải lại với nhau trong 1 bể có cánh khuấy và theo dõi pH. Tuỳ điều kiện
thực tế cho phép, có thể lựa chọn tiến hành liên tục hay gián đoạn.
b. Trung hoà bằng cách bổ sung các tác nhân phản ứng
19
- Đối với các axit, sử dụng các tác nhân phản ứng là các chất bazơ như
vôi CaO, vôi tôi Ca(OH)
2
, xút NaOH, nước ammoniac NH
4
OH, hoặc muối
của một bazơ mạnh và một axit yếu như sođa Na
2
CO
3
, đá vôi CaCO
3
,…
- Trong thực tế, rẻ hơn cả vẫn là dùng đá vôi nếu pH của nước thải thấp
và dùng vôi hay sữa vôi (vôi tôi được hoà trộn với nước ở dạng như sữa) nếu
pH của nước thải cao hơn. Tuy nhiên, dùng đá vôi hay sữa vôi sẽ xuất hiện
các kết tủa tạo bởi một số gốc axit trong nước thải với ion canxi, ví dụ như tạo
ra thạch cao (CaSO
4
), canxi phốt phat (Ca
3
(PO

4
)
2
),…
- Đối với các ion kim loại, chủ yếu là các kim loại nặng, được xử lí như
axit, nghĩa là dung bazơ để tạo ra các hydroxit kim loại đó kết tủa, hoặc dùng
muối tan có gốc axit tạo với kim loại đó một muối không tan. Các kết tủa sau
đó được thu gom và xử lí như chất thải rắn. Bazơ thường dùng là vôi sống,
vôi tôi (sữa vôi), xút. Muối hay dùng là Na
2
CO
3
c. Trung hoà bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hoà
Trường hợp này chủ yếu dùng đối với môi trường axit. Ví dụ. để trung
hoà nước thải có axit clohydric HCl hay axit nitric HNO
3
. người ta cho chảy
qua một lớp đá vôi. Có thể lọc ngang bằng cách cho chảy theo mương đã xếp
đá vôi. Nước thải có axit sunfuric cũng áp dụng được như cách trên, song phải
định kì thu gom xử lí kết tủa sinh ra sunfat canxi.
d. Trung hoà bằng cách hấp thụ các khí thải chứa các oxit axit hoặc axit bay
hơi
Nguồn khí thải (CO
2
, SO
2
, NO
2
, N
2

O
3
, HCl, HF,…) được cho lội qua
một dung dịch kiềm (NaOH) hoặc kiềm thổ (Nước vôi). Cũng có thể cho
dòng dung dịch kiềm mưa đi ngược chiều với dòng khí đi lên, sau đó cho khí
thoát ra ngoài hệ thống ống khói của nhà máy.
Kết luận chương 1
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã làm cho đời sống của con người
ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển đó là tình trạng ô
nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Hiện nay trong phòng thí nghiệm có rất
nhiều hóa chất tồn dư, chúng có từ rất lâu mà chưa được tiêu hủy hoặc tiêu
hủy không đúng cách, điều đó đã ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường xung
20
quanh. Trên thực tế, có rất nhiều các biện pháp xử lý hóa chất tồn dư như
phương pháp vật lý, hóa học,… nhưng với hóa chất là vô cơ nhất là các ion
kim loại có độc tính cao thì phương pháp hóa học; trong đó phương pháp kết
tủa và trung hòa là phù hợp hơn cả.
21
Chương 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
2.1.1. Hóa chất
- Hóa chất dùng trung hòa và điều chỉnh pH: Ca(OH)
2
; HCl.
- Hóa chất dùng làm thí nghiệm: CuSO
4
; ZnSO
4
; FeCl
3

; CrCl
3
; AlCl
3
;
MgCl
2
; FeCl
2
; …
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị
2.1.2.1. Dụng cụ
- Cốc thuỷ tinh, đũa thuỷ tinh. - Pipet các loại.
- Phễu lọc các loại. - Giấy lọc.
- Giấy chỉ thị vạn năng.
2.1.2.2. Thiết bị
Cân phân tích.
2.1.3. Sự kết tủa của các ion kim loại ở các giá trị pH khác nhau
2.1.3.1. Sự kết tủa của các ion kim loại ở pH khoảng từ 5 - 6
Hòa tan các muối: CuSO
4
; ZnSO
4
; FeCl
3
; CrCl
3
; AlCl
3
; MgCl

2
; FeCl
2
mỗi muối có khối lượng 1 gam vào cốc thủy tinh có dung tích 1000ml. Sau đó
tiến hành kiểm tra pH và dùng Ca(OH)
2
và HCl để điều chỉnh pH về khoảng
từ 5 - 6. Để cho kết tủa lắng xuống, sau đó lọc bỏ kết tủa, lấy một phần nước
lọc đi phân tích để kiểm tra kết quả thu được kết quả như sau:
Bảng 2.1. Kết quả thí nghiệm ở pH khoảng từ 5 – 6
Từ kết
quả
trên, có
thể vẽ
được
biểu đồ so sánh hàm lượng các ion trước và sau khi làm thí nghiệm.
Cation
Kim loại
Trước xử lí
(mg/l)
Sau xử lí
(mg/l)
QCVN 40:2011
BTNMT (cột A)
Fe
3+
345 0,5 1
Al
3+
202 0,14 -

Cr
3+
328 0,04 0,2
Cu
2+
400 39,1 2
Zn
2+
403 41,0 3
Mg
2+
252 154,2 -
22
Hình 2.1. Biểu đồ so sánh hàm lượng các ion trước và sau thí nghiệm
ở pH khoảng từ 5 - 6
Nhận xét: Nhìn vào bảng 2.1 và hình 2.1 ta thấy:
- Các ion Fe
3+
, Al
3+
và Cr
3+
đã kết tủa được gần hết (đạt tiêu chẩn A về
nước thải công nghiệp: QCVN 40:2011 BTNMT)
- Một phần các ion Cu
2+
, Zn
2+
và Mg
2+

cũng được kết tủa theo, tuy
nhiên hàm lượng các ion này còn rất lớn (lớn hơn rất nhiều so với quy chuẩn
A về nước thải công nghiệp: QCVN 40:2011 BTNMT), do đó chúng cần
được xử lý tiếp ở khoảng pH cao hơn.
2.1.3.2. Sự kết tủa của các ion kim loại ở pH khoảng từ 9 - 10
Một phần nước lọc ở pH khoảng từ 5 - 6 được cho vào cốc có dung tích
500 ml sau đó dùng Ca(OH)
2
để điều chỉnh pH lên khoảng từ 9 - 10. Để cho
các ion kim loại còn lại kết tủa hết, lọc bỏ kết tủa lấy nước lọc đi phân tích để
kiểm tra kết quả thu được kết quả như sau:
23
Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm ở pH khoảng từ 9 – 10
Cation
kim loại
Trước xử lí
(mg/l)
Sau xử lí
(mg/l)
QCVN 40:2011
BTNMT (cột A)
Fe
3+
0,5 <0,05 1
Al
3+
0,14 0,06
Cr
3+
0,04 0,03 0,2

Cu
2+
39,1 0,05 2
Zn
2+
41,0 0,04 3
Mg
2+
154,2 1,32
Pb
2+
710 <0,002 0,1
Từ kết quả trên, có thể vẽ được biểu đồ so sánh hàm lượng các ion
trước và sau khi làm thí nghiệm.
Hình 2.2. Biểu đồ so sánh hàm lượng các ion trước và sau thí nghiệm
ở pH khoảng từ 9 - 10
Nhận xét: Nhìn vào bảng 2.3 và hình 2.4 ta thấy:
- Đã kết tủa được hầu hết phần còn lại các ion Cu
2+
, Zn
2+
, Mg
2+
và Pb
2+
.
Hàm lượng các ion đó đều đạt tiêu chẩn A về nước thải công nghiệp: QCVN
40:2011 BTNMT.
- Với kết quả đó, nước lọc sau khi đã tách được hầu hết các ion kim
loại có thể thải ra môi trường sau khi điều chỉnh pH về giá trị trung tính.

24
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Xuất phát từ thực tế, lượng hóa chất vô cơ tồn dư trong các phòng thí
nghiệm hiện nay rất lớn cần được xử lý, nhóm nghiên cứu chúng em đã tiến
hành nghiên cứu và xử lý một số hóa chất vô cơ tồn dư theo phương pháp kết
tủa và trung hòa. Phương pháp trung hòa có ưu điểm là có thể tận dụng nguồn
axit và bazơ tồn dư trong phòng thí nghiệm để xử lý lẫn nhau, bên cạnh đó
lượng hóa chất đó cũng dùng để điều chỉnh pH để cho phản ứng kết tủa các
ion kim loại được xảy ra theo ý muốn. Do đó, trong đề tài này chúng em đã
tiến hành kết hợp cả hai phương pháp trên để có thể xử lý hóa chất vô cơ tồn
dư, đặc biệt là kim loại nặng, một trong những tác nhân gây độc hại cho môi
trường.
Qua quá trình nghiên cứu tài liệu và thực hành trong phòng thí nghiệm,
nhóm nghiên cứu chúng em đưa ra quy trình xử lý hóa chất vô cơ tồn dư
trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp kết tủa và trung hòa được tiến
hành theo các công đoạn sau:
- Thu gom hóa chất tồn dư. (Tại đây có thể xảy ra phản ứng trung hòa)
- Kết tủa một số ion kim loại ở khoảng pH từ 5 - 6.
- Kết tủa một số ion kim loại ở khoảng kim loại ở pH từ 9 - 10.
- Trung hòa bằng cách trộn nước thải bằng axit để đưa pH nước thải về
xấp xỉ = 7 trước khi thải ra môi trường.
Sau khi xử lý hóa chất tồn dư tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu cơ bản của
nước thải, nếu đạt quy chuẩn Việt Nam về nước thải công nghiệp (QCVN
40:2011/BTNMT) thì được phép cho chảy vào nguồn nước công cộng.
Từ các công đoạn trên nhóm nghiên cứu chúng em đã đưa ra sơ đồ thiết
bị xử lý hóa chất vô cơ tồn dư bằng phương pháp kết tủa và trung hòa.
25
3.1. Sơ đồ thiết bị xử lý hóa chất vô cơ tồn dư bằng phương pháp kết tủa
và trung hòa
Hình 3.1. Sơ đồ thiết bị xử lý hóa chất vô cơ tồn dư

bằng phương pháp kết tủa và trung hòa
Chú thích
1- Bình thu gom hóa chất và kết tủa 1
2 - Bình kết tủa 2
3 - Bình trung hòa
4 - Đường hóa chất vào
5 - Máy khuấy
6 - Đường nước thải sau khi đã xử lý
3.2. Mô hình thiết bị xử lý hóa chất vô cơ tồn dư bằng phương pháp kết
tủa và trung hòa
Từ sơ đồ thiết bị xử lý hóa chất vô cơ tồn dư bằng phương pháp kết tủa
và trung hòa và qua quá trình nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nhóm
nghiên cứu chúng em đã triển khai thiết kế mô hình công nghệ xử lý hóa chất
vô cơ tồn dư bằng phương pháp kết tủa và trung hòa như sau:
26
4
5
1
5
5
2
3
6
Hình 3.2. Mô hình công nghệ thiết bị xử lý hóa chất vô cơ tồn dư
bằng phương pháp kết tủa và trung hòa
3.3. Quy trình xử lý
Thu gom tất cả hóa chất tồn dư cần được xử lý hoặc nước thải phòng
thí nghiệm vào bình thu gom (bình số 1) sau đó dùng axit hoặc bazơ để điều
chỉnh pH của bình trong khoảng từ 5 - 6. Khi đó trong bình có thể xảy ra phản
ứng trung hòa giữa axit và kiềm tồn dư cầ xử lí và phản ứng kết tủa một số

hidroxit ở pH thấp như Fe(OH)
3
; Cr(OH)
3
; Al(OH)
3
; Sau một thời gian, các
kết tủa này lắng xuống đáy bình, tách lấy phần dung dịch cho chảy sang bình
kết tủa số 2.
27