Nghiên cứu chế tạo vật liệu chứa sắt kích thước nano ứng dụng trong xử lý nước

Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin cảm ơn Khoa Môi Trường -Trường Đại học khoa học
tự nhiên Hà Nội đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu.
Trong quá trình thí nghiệm cho luận văn của mình, tôi đã nhận được
sự giúp đỡ của các anh chị quản lý phòng thí nghiệm và các thầy cô của Bộ
môn Công nghệ môi trường – Khoa Môi trường, Trung tâm Khoa học Vật
liệu – Khoa Vật lý – Đại học Khoa học Tự nhiên và anh Phạm Văn Lâm –
Viện Hóa học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong
quá trình làm thực nghiệm luận văn.
Tôi cũng cảm ơn các sinh viên trong nhóm thực hiện đề tài đã luôn tận
tình hỗ trợ tôi thực hiện đề tài này.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn Thị
Hà, người đã giúp tôi định hướng nghiên cứu, xây dựng ý tưởng và hướng
dẫn tôi rất tận tình trong quá trình nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình thân yêu của tôi. Tất cả
các bạn bè, đồng nghiệp đã luôn bên tôi suốt chặng đường tôi đi, động viên
và hỗ trợ tôi giúp đỡ tôi để hoàn thành bản luận văn này.
Học viên

Ngô Ngọc Thư

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
-1-


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAS

Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử

BVTV

Bảo vệ thực vật

CB

Clobenzen

DDT

Dichloro-diphenyl-trichloroethane

ĐK

Điều kiện

FAO

Tổ chức Nông lương Liên Hợp Quốc

EDTA

Axít etilendiamintetrainxetic

HCBVTV

Hợp chất bảo vệ thực vật

RCl

Hợp chất cơ clo vòng thơm

OCP

Hợp chất thuốc trừ sâu cơ clo

PCB

Hợp chất polyclobiphenyl

POP

Hợp chất hữu cơ bền vững khó phân
hủy

SEM

Scanning Electron Microscope

TEM

Transmission Electron Microscope

UV-VIS

Ultraviolet–visible spectroscopy

WHO

Tổ chức y tế thế giới

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
-2-


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

8

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

10

1.1 Tổng quan về vật liệu chứa sắt kích thước nano

10

1.1.1. Đặc điểm của vật liệu nano

10

1.1.2. Khái quát các phương pháp chế tạo vật liệu sắt kích thước nano

12

1.2. Ứng dụng vật liệu chứa sắt kích thước nano cho xử lý môi trường
nước

15

1.2.1. Ứng dụng xử lý nitrat

15

1.2.2. Ứng dụng xử lý hợp chất clo hữu cơ

24

Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

46

2.1 Đối tượng nghiên cứu

46

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

49

2.2.1. Phương pháp tạo vật liệu chứa sắt kích thước nano

49

2.2.2. Ứng dụng vật liệu trong xử lý nitrat

54

2.2.3. Ứng dụng vật liệu trong xử lý hợp chất clo hữu cơ

58

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

63

3.1. Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu

63

3.1.1 Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu không bổ sung chất hoạt hóa
bề mặt

63

3.1.2 Kết quả phân tích đặc tính vật liệu

64

3.2. Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý nitrat của vật liệu

68

3.2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn phân tích nitrat, nitrit và amoni

68

3.2.2 Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý

70

3.2.3. Kết quả khảo sát sản phẩm của quá trình khử

72

3.3. Khả năng xử lý hợp chất clo hữu cơ vòng thơm của vật liệu

74

3.3.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn phân tích clobenzen

75

3.3.2. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý

75

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
-3-


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

3.3.3. Khảo sát sản phẩm cuối cùng của quá trình xử lý

84

3.3.4. Xác định khả năng hấp phụ của hợp chất FeOOH

86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

91

TÀI LIỆU THAM KHẢO

91

PHỤ LỤC

95

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010

-4-


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Tên bảng

Trang

Bảng 1. Hàm lượng sắt trong các mẫu vật liệu chế tạo

67

Bảng 2 : Sự thay đổi nồng độ nitrat theo thời gian ở các pH khác nhau

70

(C0 = 100mg/l; [Fe] = 0,033mg/ml; pH = 4, 5, 6)
Bảng 3.Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào nồng độ CB

77

Bảng 4. Ảnh hưởng của nồng độ của EDTA

78

Bảng 5. Ảnh hưởng của pH tới sự suy giảm hàm lượng CB

80

Bảng 6. Ảnh hưởng của kích thước bột sắt

82

Bảng 7. Ảnh hưởng của hàm lượng bột sắt

84

Bảng 8. Ảnh hưởng của hàm lượng CB

85

Bảng 9:Bảng so sánh hàm lượng CB còn lại và hàm lượng COD còn lại

86

Bảng 10. Khả năng hấp phụ CB của FeOOH

89

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
-5-


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

DANH MỤC HÌNH
Tên hình
Hình 1: Quá trình thẩm thấu
Hình 2: Quá trình thẩm thấu ngược
Hình 3 : Quá trình điện thẩm tách

Trang
21
21
22

Hình 4 Dải phân bố tần số sóng âm

24

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý phương pháp điện hóa
Hình 6. Một số hợp chất thuốc trừ sâu cơ clo phổ biến
Hình 7. Cấu tạo của các hợp chất polyclobiphenyl
Hình 8. Sự hấp thụ, phân bố, tích lũy, trao đổi chất và đào thải của

25
29
30
32

một số hóa chất trong cơ thể sinh vật [5]
Hình 9. Sắt tham gia vào quá trình khử các hợp chất clo hữu cơ
Hình 10. Sơ đồ sắt (Fe(II)) tham gia vào quá trình khử
Hình 11. Sơ đồ sắt và hydro tham gia vào quá trình khử

45
45
46

Hình 12. Phân tử clobenzen

48

Hình 13: Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu

51

Hình 14. Phổ tử ngoại của dung dịch clobenzen

59

Hình 15: Sắc đồ của một chất

60

Hình 16. Kết quả chụp SEM mẫu vật liệu không bổ sung chất hoạt
hóa bề mặt
Hình 17: Phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu chế tạo

63
64

Hình 18. Kết quả chụp TEM mẫu vật liệu bổ sung chất hoạt
Hình 19. Kết quả đo đường cong từ hóa mẫu vật liệu chế tạo

Hình 20. Vật liệu sắt kích thước nano chế tạo

65
66
67

Hình 21. Đường chuẩn phân tích NH4+; NO2- và NO3-

69

Hình 22. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý nitrat

71

Hình 23. Ảnh hưởng của hàm lượng Fe0 đến hiệu quả xử lý nitrat (C0 =
100mg/l; pH=3,5-4,5)

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
-6-

72


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

Hình 24. Ảnh hưởng của nồng độ nitrat ban đầu (Fe0=1g/l; pH=4)

73

(C0= 100mg/l; [Fe] = 0.033g/l)
Hình 25. Cân bằng khối lượng các dạng tồn tại của N trong dung dịch

74

(Co=100mg/l; Fe=1g/l; pH=4)

Hình 26. Cân bằng nitơ tại pH=6

75

Hình 27. Đồ thị đường chuẩn của clobenzen

77

Hình 28. Ảnh hưởng của EDTA đến khả năng xử lý của vật liệu
Hình 29. Sự phụ thuộc của hàm lượng CB còn lại trong dung dịch

78
79

theo nồng độ EDTA (sau 2 giờ phản ứng)
Hình 30: Ảnh hưởng của pH tới sự suy giảm hàm lượng CB
Hình 31. Sự phụ thuộc của hàm lượng CB còn lại trong dung dịch

80

theo pH(sau 2 giờ phản ứng)
Hình 32. Ảnh hưởng của kích thước vật liệu

Hình 33. Sự phụ thuộc của hàm lượng CB còn lại trong dung dịch

83

81

83

kích thước vật liệu (sau 2 giờ phản ứng)
Hình 34. Sự phụ thuộc của hàm lượng CB còn lại vào lượng vật liệu

84

cho vào
Hình 35: Ảnh hưởng của hàm lượng CB ban đầu đến hiệu suất xử

86

lý(sau 2 giờ)
Hình 36: Bảng so sánh hiệu suất xử lý CB và COD (sau 2 giờ)
Hình 37. So sánh hàm lượng CB (sau 2 giờ phản ứng) ở 3 pH khác
nhau

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
-7-

87
89

Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

MỞ ĐẦU
Quá trình hội nhập mới của Việt Nam (1995) đã tạo sự tăng trưởng
kinh tế liên tục đạt trên 7% và trong tốp 10 quốc gia có tốc độ phát triển kinh
tế nhanh nhất thế giới. Hội nhập đã mang tới cho Việt Nam một cơ hội lớn để
phát triển, vươn mình mạnh mẽ, xây dựng một diện mạo mới cho đất nước đưa đất nước thoát khỏi phụ thuộc và đang dần khẳng định vị thế của mình
trên trường quốc tế.
Nhưng kèm theo đó, cũng trong hơn chục năm qua, Việt Nam phải đối
mặt với những tác động môi trường và mối đe dọa về suy giảm môi trường
chưa từng có. Ô nhiễm nước mặt, nước ngầm, không khí, đất khắp nơi và tốc
độ suy giảm các nguồn tài nguyên, suy giảm đa dạng sinh học đang gia tăng
là hệ quả của việc phát triển mà không tính tới các lợi ích môi trường. Trong
đó, ô nhiễm môi trường nước là vấn đề đang được đặc biệt quan tâm vì liên
quan và ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động sinh hoạt của cộng đồng. Vấn đề
xử lý ô nhiễm môi trường nước hiện là vấn đề hết sức quan trọng để đảm bảo
nguồn nước sạch cho sinh hoạt và các hoạt động sản xuất.
Một trong các loại chất gây ô nhiễm nguồn nước khá phổ biến do các
hoạt động sản xuất của con người tạo ra đó là nitrat và các hợp chất clo hữu
cơ… Đây là các chất ô nhiễm có tác động có hại đến môi trường sinh thái, các
động thực vật và sức khỏe của con người. Đã có nhiều công nghệ xử lý các
chất ô nhiễm này được nghiên cứu và ứng dụng thực tế. Hiện nay, công nghệ
mới đang được rất nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trên thế giới
quan tâm nghiên cứu là công nghệ nano – Sử dụng vật liệu có kích thước
nano để tăng hiệu quả của quá trình.
Vì vậy, trong luận văn này đã chọn đề tài nghiên cứu là:

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010

-8-


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

“ Nghiên cứu chế tạo vật liệu chứa sắt kích thước nano ứng dụng
trong xử lý nước”.
Phương pháp xử lý một số chất ô nhiễm nitrat và các hợp chất clo hữu
cơ… bằng vật liệu sắt kích thước nano là một phương pháp mới đã được áp
dụng ở một số nước trên thế giới. Đây là một phương pháp mới thân thiện với
môi trường, phương pháp sử dụng sắt là một chất ít độc hại, nó biến đổi hợp
chất ô nhiễm, độc hại thành các hợp chất ít độc hại hơn với môi trường.
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu phương pháp chế tạo vật liệu chứa sắt kích nano;
- Nghiên cứu ứng dụng của vật liệu chế tạo được trong xử lý một số
chất ô nhiễm phổ biến trong môi trường nước:
+ Nghiên cứu ứng dụng vật liệu chứa sắt kích thước nano cho việc
xử lý nitrat trong nước;
+ Nghiên cứu ứng dụng của vật liệu chứa sắt kích thước nano cho
việc xử lý các hợp chất clo hữu cơ (clo benzen) trong môi trường nước;

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
-9-


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1.Tổng quan về vật liệu chứa sắt kích thước nano
1.1.1. Đặc điểm của vật liệu nano
Công nghệ nano là: “ngành công nghệ liên quan tới việc thiết kế, phân
tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều
khiển hình dáng kích thước trên quy mô nano mét”
Theo sáng kiến quốc gia về khoa học và công nghệ nano (National
Nanotechnology Initiative- NNI) của Mỹ, công nghệ nano phải bao gồm các
lĩnh vực sau:
- Nghiên cứu và phát triển ở công nghệ cấp độ nano với kích thước từ 1
tới 100nm.
- Tạo ra các cấu trúc, thiết bị, hệ thống có các đặc tính và chức năng mới
do kích thước nhỏ của chúng.
Vật liệu nano là vật liệu mà trong cấu trúc thành phần cấu tạo nên nó ít
nhất phải có một chiều ở kích thước nanomét.
Vật liệu nano có thể tồn tại ở 3 trạng thái: rắn, lỏng, khí. Trong đó vật
liệu rắn đang được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất, sau đó đến vật liệu lỏng
và khí.
Có thể phân chia vật liệu nano thành 3 loại dựa trên hình dạng:
- Vật liệu nano ba chiều (hay vật liệu nano không chiều): cả 3 chiều có
kích thước nanomet.VD: hạt nano, đám nano…
- Vật liệu nano hai chiều: vật liệu có 2 chiều có kích thước nano. VD:
màng nano…

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 10 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

- Vật liệu nano mét chiều: chỉ có duy nhất 1 chiều có kích thước
nanomet. VD: ống nano, dây nano…
- Vật liệu nano composite.
* Đặc điểm và tính chất
Một đặc điểm quan trọng của vật liệu nano là kích thước hạt vô cùng nhỏ
bé, chỉ lớn hơn kích thước của nguyên tử 1-2 bậc. Do vậy, số nguyên tử nằm
trên bề mặt của vật liệu nano lớn hơn rất nhiều so với các vật liệu có kích
thước lớn hơn.
Như vậy nếu như ở vậy ở các vật liệu thông thường chỉ có một số ít
nguyên tử nằm trên lớp bề mặt, còn phần lớn các nguyên tử nằm phía sâu bờn
trong, bị các lớp ngoài che chắn thì trong cấu trúc vật liệu nano tăng lên rất
nhiều so với vật liệu thông thường. Nói cách khác, ở các vật liệu có kích
thước nano mét, mỗi nguyên tử được tự do thể hiện toàn bé tính chất của
mình tương tác với môi trường xung quanh. Điều này làm xuất hiện ở vật liệu
nano nhiều tính đặc trưng nổi trội, đặc biệt là các tính chất điện, quang, từ,
xúc tác… Vật liệu nano có 3 hiệu ứng:
- Hiệu ứng lượng tử.
Đối với vật liệu vĩ mô gồm rất nhiều nguyên tử, các hiệu ứng lượng tử
được trung bình hóa với rất nhiều nguyên tử (1 #m3 có khoảng 1012 nguyên
tử) và có thể bỏ qua các thăng giáng ngẫu nhiên. Nhưng các cấu trúc nano có
ít nguyên tử hơn thì các tính chất lượng tử thể hiện rõ ràng hơn. Ví dụ một
chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên tử, nó có các mức năng
lượng giống như một nguyên tử.
- Hiệu ứng bề mặt.

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 11 -

Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ
chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có
liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho
tính chất của vật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở dạng
khối
- Hiệu ứng kích thước.
Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích
thước. Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn
bị thay đổi. Người ta gọi đó là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất
đặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn
của các tính chất của vật liệu. Ví dụ điện trở của một kim loại tuân theo định
luật Ohm ở kích thước vĩ mô mà ta thấy hàng ngày. Nếu ta giảm kích thước
của vật liệu xuống nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình của điện tử trong
kim loại, mà thường có giá trị từ vài đến vài trăm nm, thì định luật Ohm
không còn đúng nữa. Lúc đó điện trở của vật có kích thước nano sẽ tuân theo
các quy tắc lượng tử. Không phải bất cứ vật liệu nào có kích thước nano đều
có tính chất khác biệt mà nó phụ thuộc vào tính chất mà nó được nghiên cứu.
Các tính chất khác như tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và
các tính chất hóa học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm.
1.1.2. Khái quát các phương pháp chế tạo vật liệu sắt kích thước nano
a) Phương pháp nghiền
Phương pháp nghiền sử dụng kỹ thuật mài cơ khí thông thường để phá
vỡ các hạt kim loại có kích thước lớn thành các hạt có kích thước micro hoặc
nano. Sự va chạm của các hạt hình cầu có thể phá vỡ kích thước của các hạt

riêng biệt xuống còn vài nm và dẫn đến sự biến dạng, bẻ gẫy và nối lại của
chúng. Khi nghiền, người ta thường sử dụng chất hoạt hóa bề mặt giúp cho
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 12 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

quá trình nghiền được dễ dàng và đồng thời tránh các hạt kết tụ với nhau.
Phương pháp nghiền có ưu điểm là đơn giản và chế tạo được vật liệu với khối
lượng lớn. Nhược điểm của phương pháp này là tính đồng nhất của các hạt
nano không cao vì khó có thể khống chế quá trình hình thành hạt [3]
b) Phương pháp vi nhũ tương (RM)
RM là một phương pháp rất phù hợp để chế tạo vật liệu
nano với sự phân bố kích thước chặt chẽ và hình thái đồng
nhất cao. Trong nghiên cứu của mình Carpenter [16] đã sử
dụng hệ RM của cetyltrimethyl ammonium bromide, octane,
n-butanol, và các chất phản ứng trong dung dịch để khử sắt
sunfat bằng natri borohidrit (NaBH4). Bằng cách phủ một lớp
mỏng vàng, những hạt sắt nano có thể được bảo vệ khỏi sự
oxi hóa. Hạt nano thu được có đường kính 7nm và được bọc
bởi một lớp vàng 1nm.
Li và các cộng sự [16] đã sử dụng một hệ tương tự và
thu được các hạt sắt nano có dạng gần hình cầu với đường
kính nhỏ hơn 10 nm. Các nghiên cứu khác [25-27] trên vật
liệu Fe-Au nano cho thấy có thể thu được các hạt nano với
nhân vàng 3 nm, một lớp sắt 1 nm và lớp phủ vàng 2 nm
bằng phương pháp vi nhũ tương.

c) Đồng kết tủa hóa học
Một chất kết tủa phù hợp được thêm vào dung dịch trong một
khoảng pH xác định để đạt được sự đồng kết tủa hóa học có kiểm soát. Sau đó
sẽ nhận được vật liệu nano bằng cách già hóa, lọc, rửa, làm khô, và phân hủy
các tiền chất rất nhỏ thu được. Các chất kết tủa thường được sử dụng gồm
NaHCO3, Na2CO3, (NH4)2CO3, NaOH và NH3. Liu và các cộng sự [15] đã sử
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 13 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

dụng phương pháp này để chế tạo hạt oxit sắt nano với kích thước trung bình
nhỏ hơn 5nm.

d) Phương pháp điện hóa
Các nghiên cứu gần đây cho thấy các vật liệu nano chứa sắt có thể tổng
hợp bằng phương pháp điện hóa. Chen [19] đã sử dụng anode sắt và cathode
Ti trơ để chế tạo sắt nano. Dung dịch điện ly chứa 50g/l (NH 4)2Fe(SO4)2, 20g/l
muối trinatri axit citric, 10g/l axit citric và 40g/l axit boric. Nhiệt độ của bể
phản ứng là 303K. Dòng điện với độ rộng xung ngắn được sử dụng để điều
chỉnh kích thước hạt. Kết quả cho thấy hạt nano chế tạo được có kích thước
trung bình là 19nm và độ ổn nhiệt lên tới 550K.
e) Khử pha lỏng
Ý tưởng cơ bản của phương pháp khử pha lỏng (hay khử borohydride) là
thêm một chất khử mạnh vào một dung dịch ion kim loại để khử nó thành các
hạt kim loại có kích thước nano. Phương pháp này đã được sử dụng để chế
tạo các hạt sắt kích thước nano trong nghiên cứu của Glavee và các cộng sự

[5] đầu năm 1995. Các hạt sắt tổng hợp theo phương pháp này được gọi là
FeBH. Do sự đơn giản cũng như hiệu suất của phương pháp khử pha lỏng, nó
đã trở thành phương pháp được biết đến nhiều nhất và sử dụng rộng rãi nhất
để chế tạo sắt nano trong các ứng dụng môi trường. Chất khử được sử dụng
phổ biến nhất là NaBH4. Các dung dịch của sắt được sử dụng là sắt(III) clorit
(FeCl3.6H2O) và sắt(II) sunfat(FeSO4.7H2O).
Trong nghiên cứu của mình, Zhang [25-27] đã báo cáo rằng các hạt nano
tạo ra có kích thước trung bình là 60,2nm. Phần lớn các hạt (>80%) có đường
kính nhỏ hơn 100 nm, với 30% có đường kính nhỏ hơn 50nm. Diện tích bề
mặt riêng trung bình của vật liệu khoảng 35m 2/g. Choe và các cộng sự [5] chế
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 14 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

tạo được vật liệu có kích thước trong khoảng 1-100nm và diện tích bề mặt
riêng 31,4m2/g. Các hạt nano thu được trong nghiên cứu của Ruangchainikom
nằm trong khoảng 10-100nm, với diện tích bề mặt riêng là 24,4-37,2m2/g.
f) Khử pha khí
Một loại sắt nano thương phẩm được biết đến với tên gọi RNIP (Toda
Kogyo Corp., Schaumberg, IL), sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng môi
trường được tổng hợp bằng phương pháp khử pha khí. RNIP (hay còn gọi là
FeH2) được sản xuất từ phương pháp khử hematite hoặc goethite bằng H 2 ở
nhiệt độ cao (350-6000C). Sau khi làm lạnh và chuyển hạt sắt vào nước dưới
dạng khí, một lớp vỏ bị oxi hóa hình thành trên bề mặt hạt. Sau khi được làm
khô, vật liệu nano sắt đã sẵn sàng để khử các hợp chất hữu cơ chứa halogen
hoặc kim loại nặng. RNIP được biết đến như một vật liệu hai pha gồm Fe 3O4

và α-FeO. Vật liệu tổng hợp được có kích thước trung bình 50-300nm và diện
tích bề mặt riêng 7-55m2/g. Hàm lượng Fe thường không nhỏ hơn 65% (theo
khối lượng).
1.2. Ứng dụng vật liệu chứa sắt kích thước nano cho xử lý môi trường
nước
1.2.1. Ứng dụng xử lý nitrat
a> Khái quát về vấn đề ô nhiễm của nitrat, nitrit trong nước
- Nguồn phát sinh nitrat: Nitrat là một oxit tồn tại trong tự nhiên của
nitơ. Nitơ có mặt trong không khí và nó phản ứng với oxi và ozon để tạo ra
các oxit nitơ, trong đó có nitrat. Sự oxi hóa nitơ cũng xảy ra trong các hệ
thống sinh học đang sinh trưởng hoặc phân hủy. Các oxit nitơ cũng có mặt
trong khói ở những lượng đáng kể. Nitrat là một thành phần thiết yếu của các
vật sống và là thành phần chính của phân động vật, các loại chất thải sinh hoạt
của người và phân bón thương phẩm. Nitrat và nitrit đã được sử dụng hàng
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 15 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

thế kỷ nay như phân bón, dùng trong chất nổ, và chất bảo quản thực phẩm,
đặc biệt là các loại thịt có màu đỏ. Nitrat được ứng dụng rất nhiều trong đời
sống và sự có mặt của nitrat trong môi trường là rất phổ biến và cần thiết.
- Sự chuyển hóa của nitrat trong môi trường:
+ Sự có mặt của nitrat trong nước có nguồn gốc từ phân bón hóa học,
chất thải của người và động vật, chất thải công nghiệp và chất thải từ ngành
chế biến thực phẩm. Nitrat được hình thành bởi các vi sinh vật có trong một
số loại cây, chúng chuyển nitơ trong khí quyển thành nitrat. Nó cũng có thể

được tìm thấy trong một số hệ thống địa chất, và là kết quả của sự thối rữa các
chất hữu cơ.
+ Phân động vật, xác các loại thực vật là nguồn cung cấp nitơ hữu cơ
cho đất. Nitơ hữu cơ sẽ bị chuyển hóa thành N-NH 4+ là dạng mà sinh vật có
thể sử dụng được (quá trình amôn hóa). Sau đó, NH4+ sẽ tiếp tục bị vi khuẩn
oxi hóa thành NO3- (quá trình nitrat hóa). Một phần nitrat sẽ được cây hấp thu,
một phần sẽ bị các vi khuẩn phản nitrat chuyển hóa thành N 2, N2O đi vào khí
quyển (quá trình phản nitrat), một phần sẽ được các vi khuẩn cố định nitơ
chuyển hóa trở lại thành nitơ hữu cơ trong đất (cố định nitơ) và một phần
nitrat xâm nhập vào các thủy vực [5]
b> Những ảnh hưởng của nitrat tới môi trường và sức khỏe
- Những ảnh hưởng của nitrat tới sức khỏe [3]:
+ Độc tính của nitrat chủ yếu là do sự chuyển hóa của nó thành nitrit,
nitrit sẽ oxi hóa dạng Fe2+ trong hemoglobin thành dạng Fe3+. Hợp chất này
(methemoglobin) không kết hợp với oxi, làm giảm sự vận chuyển oxi từ phổi
đến các mô. Một người bình thường có hàm lượng methemoglobin thấp,
thường nằm trong khoảng từ 0,5-2% (NAS, 1981). Tuy nhiên, do khả năng
vận chuyển oxi vượt trội của máu, lượng methemoglobin lên tới khoảng 10%
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 16 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

cũng không cho thấy bất kỳ dấu hiệu bệnh lý nào đáng kể. Nồng độ trên 10%
có thể làm cho da và môi bị xanh tím, nồng độ trên 25% sẽ dẫn tới sự mệt
mỏi, thở nhanh và tim đập mạnh. Nồng độ methemoglobin ở mức 50-60% có
thể dẫn tới tử vong.

+ Sự chuyển hóa nitrat thành nitrit trong hệ thống dạ dày diễn ra chủ yếu
nhờ vi khuẩn. Vì vậy, nguy cơ về methemoglobin do sự hấp thu nitrat của cơ
thể không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng nitrat hấp thu, mà còn phụ thuộc vào
số lượng và dạng vi khuẩn đi vào cơ thể. Ở một người trưởng thành khỏe
mạnh, khoảng 5% lượng nitrat chuyển thành nitrit bởi các vi khuẩn trong
miệng (NAS, 1981). Sự chuyển hoá nitrat thành nitrit cũng xảy ra trong dạ
dày nếu pH của dịch vị đủ cao (khoảng pH>5) cho sự phát triển của vi khuẩn.
Đây là điều đáng quan tâm vì ở người lớn có thể xảy ra những bệnh như thiếu
axit dịch vị hoặc viêm dạ dày. Đối với trẻ sơ sinh, nếu dư thừa
methemoglobin trẻ sẽ xanh xao, tím tái hoặc lịm đi tuỳ thuộc vào hàm lượng
methemoglobin trong cơ thể, hiện tượng này gọi là “triệu chứng trẻ xanh”. Vì
dạ dày của trẻ sơ sinh thường có pH cao, thích hợp với sự phát triển của vi
khuẩn chuyển hóa nitrat. Mặt khác, trẻ sơ sinh rất dễ bị dư thừa
methemoglobin do cơ thể chúng thiếu loại enzym có thể chuyển hóa
methemoglobin thành hemoglobin. Vì vậy, trẻ sơ sinh (đặc biệt từ 0-3 tháng
tuổi) thường được coi là diện dễ bị tổn thương nhất với sự dư thừa
methemoglobin do nitrat gây ra.
+ Cho đến nay, đã có một số nghiên cứu cho thấy sự gia tăng đáng kể
nguy cơ mắc các dị tật bẩm sinh ở trẻ em và phụ nữ dùng nước ngầm (5-15
mg/l nitrat) so với những phụ nữ dùng nước mưa (<5 mg/l nitrat). Người ta
cũng tiến hành nghiên cứu và thấy rằng ở nồng độ 100-200mg/l N-NO 3- nitrat
mới thực sự gây ra những căn bệnh nguy hiểm cho người. Tuy nhiên mức độ

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 17 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

ảnh hưởng đối với mỗi người là khác nhau, tuỳ thuộc vào nguồn nitrat và
nitrit người đó lấy vào cơ thể.
+ Nitrat có thể bị chuyển thành nitrit nhờ các vi khuẩn trong cơ thể. Sau
đó, nitrit sẽ kết hợp với các amin (có trong thức ăn, dược phẩm, các chất hoá
học, khói thuốc, cây trồng đang phân hủy, đất và đôi khi là nước) tạo thành
nitrosamin, là hợp chất gây ung thư. Tuy nhiên những kết quả này chưa được
khẳng định và chưa phải là những kết luận cuối cùng. Mặc dù vậy, chúng ta
cũng đã thấy được những tác động nhất định của nitrat đối với sức khỏe, đặc
biệt ở trẻ sơ sinh. Do đó cần phải có những biện pháp để giảm hàm lượng
nitrat trong nước uống đến mức tiêu chuẩn.
- Những ảnh hưởng của nitrat đối với môi trường:
+ Bên cạnh những ảnh hưởng đối với sức khỏe, nitrat cùng với
photphat ở hàm lượng lớn khi đi vào các thủy vực sẽ gây ra hiện tượng phú
dưỡng, làm ô nhiễm môi trường.
+ Do môi trường nước có chứa các chất dinh dưỡng N và P làm cho
thực vật phù du phát triển mạnh, tăng sinh khối, đặc biệt là tảo que, tảo xanh
hoa và nhiều loại tảo độc khác. Hàm lượng chất diệp lục cũng tăng lên đáng
kể và bị thối rữa, phân hủy dẫn đến làm giảm nghiêm trọng hàm lượng oxi
hòa tan trong nước, một yếu tố cơ bản của quá trình tự làm sạch của môi
trường nước, đặc biệt là ở những nơi có độ sâu đáng kể. Sự phân hủy của tảo
là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự thiếu oxi nghiêm trọng trong
nước. Quá trình này xảy ra theo phương trình:
(CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 138O2  106CO2 + 122H2O + 16HNO3 +
H3PO4
(*)

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 18 -

Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

(Với thực vật phù du, một phân tử có thể mô tả bằng công thức (*))
+ Từ phản ứng này ta thấy, cứ 1 phân tử thực vật phù du sử dụng 276
nguyên tử oxi để tiến hành phản ứng phân hủy và giải phóng một lượng đáng
kể axit và CO2 vào nguồn nước làm giảm pH của nước, nước bị nhiễm bẩn và
có mùi hôi thối, cá chết hàng loạt.
+ Phú dưỡng tạo ra những biến đổi lớn trong hệ sinh thái nước, làm
giảm oxi trong nước do đó làm chất lượng nước bị suy giảm và ô nhiễm.
c> Một số phương pháp xử lý nitrat
Hiện nay có một số phương pháp được áp dụng để xử lý nitrat trong
nước, bao gồm: Trao đổi ion; thẩm thấu ngược; điện thẩm tách; phương pháp
sinh học
1. Phương pháp trao đổi ion:
Trao đổi ion là quá trình xử lý nước bằng phản ứng trao đổi giữa các ion
trên pha rắn (chất trao đổi ion) với các ion cùng dấu trong pha lỏng (nước cần
xử lý) như vậy hệ trao đổi ion có hai thành phần: chất trao đổi ion và chất
lỏng chứa ion cần trao đổi. Về bản chất đây là quá trình chuyển các ion từ
pha phân tán là nước lên pha tĩnh là chất trao đổi ion.
Vật liệu trao đổi ion phổ biến nhất là nhựa trao đổi ion. Nhìn chung nhựa
trao đổi ion được ứng dụng dưới dạng cột lọc, nhồi các hạt nhựa đến độ cao
nào đó, khi nước cần xử lý chảy qua sẽ xảy ra quá trình trao đổi ion giữa pha
tĩnh (lớp nhựa trao đổi ion) và pha động (nước cần xử lý) [16]
Nghiên cứu sử dụng nhựa trao đổi ion chọn lọc nitrat Purolite A 520E
được tiến hành với hàm lượng NO3- là 5, 20, 40, 60, 80, 100, 150 và 200mg/l,
lượng nhựa trao đổi ion là 0,01-0,5g. Các thí nghiệm giải hấp được tiến hành
với dung dịch NaCl ở các nồng độ 0,05; 0,1; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6M. Tất cả các

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 19 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

thí nghiệm đều tiến hành trong 24h ở 300C . Các nghiên cứu động học cho
thấy sự hấp phụ nitrat của Purolite A 520E tuân theo định luật Langmuir và
Dubinin – Radushkevich, dung lượng hấp phụ cực đại tính theo định luật
Langmuir là 81,97mg NO3-/g nhựa. Hiệu quả hấp phụ đạt cực đại 81% với
hàm lượng nhựa là 0,3g/l và nồng độ tối ưu của NaCl trong quá trình giải hấp
là 0,6M.
2. Phương pháp thẩm thấu ngược (RO):
Thẩm thấu ngược tuân theo nguyên tắc của thẩm thấu. Giữa hai dung
dịch nồng độ khác nhau của những chất hòa tan trong dung dịch sẽ có một
màng ngăn cách. Màng cho phép một số hợp chất như nước đi qua, nhưng
không cho những hợp chất lớn hơn đi qua (màng bán thấm) . Đối với thẩm
thấu ngược, áp lực sẽ được đặt lên phía màng tiếp xúc với dung dịch nồng độ
lớn hơn . Điều này buộc quá trình thẩm thấu diễn ra ngược lại, nhờ vậy, với
áp lực sử dụng vừa đủ nước sạch sẽ bị đẩy từ dung dịch có nồng độ cao hơn
sang dung dịch có nồng độ thấp hơn. Nước đã qua xử lý được thu lại vào
thùng chứa. Những chất ô nhiễm bị loại ra ở phía màng tiếp xúc với dung
dịch có nồng độ lớn hơn sẽ được loại bỏ như nước thải [14].

C1

C2

C1

C2

Dòng nước

Màng bán thấm

Dòng nước

Hình 1: Quá trình thẩm thấu

Hình 2: Quá trình thẩm thấu ngược

(C1
(C1 > C2)

(Trong đó, C1 và C2 là nồng độ chất ô nhiễm ở hai bên màng ngăn)
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 20 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

Phương pháp thẩm thấu ngược đã được áp dụng để xử lý nitrat và chất
rắn lơ lửng ở một số vùng nông thôn phía Nam Châu Phi. Hàm lượng N-NO 3trong nước sau khi xử lý giảm từ 42,5mg/l xuống 0,9mg/l, tổng chất rắn lơ

lửng giảm từ 1292mg/l xuống 24mg/l. Có thể tái sử dụng khoảng 50% nước
thải từ quá trình thẩm thấu ngược để đáp ứng nhu cầu nước cho gia súc, nếu
những điều kiện về nitơ-nitrat, chất rắn lơ lửng cũng như một số chỉ tiêu khác
phù hợp.
Nước được xử lý bằng phương pháp thẩm thấu ngược không chỉ giảm
lượng nitrat mà còn giảm lượng sunfat, giảm độ cứng và chất rắn lơ lửng .
Tuy nhiên phương pháp thẩm thấu ngược có hiệu quả không cao, chỉ xử lý
được khoảng 5-15% lượng nước đưa vào, lượng nước còn lại coi như nước
thải, do chứa nhiều loại ion khác. Ngoài ra, chi phí lắp đặt cũng như bảo
dưỡng lớp màng bán thấm cũng là một nguyên nhân góp phần hạn chế việc sử
dụng phương pháp thẩm thấu ngược.
3. Phương pháp điện thẩm tách
Điện thẩm tách là quá trình sử dụng điện trường kéo các ion về phía
các cực trái dấu qua các màng trao đổi ion. Màng sử dụng là loại màng chỉ
cho phép một loại ion (ion dưong hoặc ion âm) đi qua, ví dụ màng cationit chỉ
cho cation đi qua, anion bị giữ lại và màng phải có điện trở thấp.
Quá trình điện thẩm tách xảy ra trong buồng điện thẩm tách. Buồng
điện thẩm tách có nhiều ngăn được ngăn cách bởi các màng trao đổi ion trái
dấu sắp xếp theo kiểu cài răng lược + - + - với hai điện cực hai phía (hình
vẽ). Dung dịch cần xử lý sẽ chảy qua vùng không gian giữa các màng, khi đó
điện trường sẽ kéo các cation về phía catot và các anion về phía anot. Dung
dịch sau khi xử lý sẽ chảy vào ngăn ở giữa, dung dịch có nồng độ ion cần xử
lý cao sẽ chảy sang hai bên.

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 21 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư
Dung dịch cần xử lý

Dung dịch sau xử
lý

Dung dịch có
nồng độ NO3cao

Hình 3 : Quá trình điện thẩm tách
Trong một nghiên cứu xử lý nitrat trong nước ngầm tại Maroc bằng
phương pháp điện thẩm tách, tác giả đã thử nghiệm 5 loại màng trao đổi anion
AFN, ACS, AMX, ADP và ADS và màng trao đổi cation CMX. Kết quả cho
thấy màng ADS có hiệu quả cao nhất. Sau đó màng trao đổi anion này được
sử dụng để xử lý nước có hàm lượng nitrat là 80mg/l, tổng chất rắn là
820mg/l và độ cứng là 7meq/l, với dòng điện 5V và 10V. Nồng độ nitrat, tổng
chất rắn và độ cứng sau khi xử lý ứng với dòng điện 5V và 10V lần lượt là:
30,15mg/l; 687,32mg/l; 4,41meq/l và 19,98mg/l; 561,57mg/l; 4,68meq/l.
Ngoài ra phương pháp còn làm giảm đáng kể nồng độ một số ion như SO 42-,
Cl-, HCO3- .
Phương pháp điện thẩm tách có ưu điểm là hệ thống hoạt động rất linh
hoạt, không dùng nhiều hóa chất và lượng nước tuần hoàn cao (96-98%)
(Potable water – AMERIDIA). Tuy nhiên điểm hạn chế của phương pháp này
là xử lý phần dung dịch có nồng độ chất ô nhiễm cao sau khi thu được phần
dung dịch đã được làm sạch. Việc xử lý phần dung dịch này phức tạp và đòi
hỏi chi phí khá cao.

Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 22 -

Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

4. Phương pháp khử sinh học
Khử sinh học là quá trình khử nitrat thành nitơ bởi các vi khuẩn trong
bể phản ứng sinh học kỵ khí. Nguồn cacbon cung cấp cho vi khuẩn chính là
BOD tự nhiên trong nước thải.
Trong một nghiên cứu sử dụng thiết bị phản ứng màng, dòng liên tục,
môi trường khử giàu nitơ được lấy từ bùn hoạt hoạt tính của một nhà máy xử
lý nước thải, bổ sung thêm nước, metanol với tỉ lệ 3g metanol/ 1g N-NO3-.
Sau đó môi trường được điều chỉnh đến pH 7 bằng dung dịch photphat với tỉ
lệ: 1,74g/l KH2PO4 và 2,14 K2HPO4g/l trong 0,1g/l N-NO3- . Hệ thống hoạt
động với lưu lượng 0,6-1,4cm3/phút, với nồng độ 20-30 mgN/l và ở nhiệt độ
210C. Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý có thể đạt đến 90% với nồng độ 20mg/l
N-NO3-, hoạt tính của màng sinh học giảm đáng kể sau 48h hoạt động và tổng
chất rắn lơ lửng giảm từ 1000mg/l xuống 300mg/l.
Ưu điểm của phương pháp khử sinh học là khử hoàn toàn nitrat thành
nitơ. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian do tốc độ phản ứng
rất chậm, đồng thời phải luôn duy trì những điều kiện về dinh dưỡng, nhiệt độ
cho vi khuẩn.
5. Phương pháp khử bằng vật liệu chứa Fe kích thước nano
Trong những năm gần đây, một vài kỹ thuật cũng được áp dụng để loại
bỏ nitrat khỏi nước, trong đó việc sử dụng Fe0 và Fe0 nano được coi là phương
pháp mới xử lý hiệu quả nitrat. Xem xét động học phản ứng khử nitrat bằng
Fe0 nano, Choe và cộng sự [19] cho thấy có thể khử hoàn toàn nitrat trong
dung dịch chỉ sau vài phút bằng cách cho dung dịch đó tiếp xúc với bột sắt
nano dưới những điều kiện thường, không có sự kiểm soát pH. So với sắt kích
thước micro, sau 30 phút phản ứng, sản phẩm cuối cùng không chỉ có NH 4+

mà còn có N2. Người ta cũng thấy rằng phản ứng có dạng bậc 1 với nồng độ
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 23 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

nitrat, và tốc độ phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của nitrat
trong khoảng nồng độ nghiên cứu. Đối với sắt, phản ứng khử nitrat gần đúng
với phản ứng bậc một trong khoảng nồng độ tương đối thấp (<50 g/l) và phản
ứng bậc 0 ở nồng độ cao (>50 g/l). Tốc độ khuấy trộn cũng ảnh hưởng đến sự
khử nitrat. Như vậy, động học của phản ứng khử nitrat chịu ảnh hưởng bởi
nồng độ của nitrat và sắt trong dung dịch, cũng như cường độ khuấy trộn.
* Cơ chế khử nitrat của vật liệu sắt kích thước nano
Trong phản ứng khử nitrat, sắt chính là chất cho điện tử. Nitrat sẽ nhận
e, chuyển thành dạng nitrit và sau đó nitrit sẽ tiếp tục bị khử thành amoni,
amoni sẽ là sản phẩm cuối cùng của quá trình khử nitrat
Fe0 + NO3- + 2H+
3Fe0 +

NO2- + 8H+

 Fe2+

+ NO2- + H2O

 3Fe2+ + NH4+ + 2H2O

4Fe0 + NO3- + 10H+  4Fe2+ + NH4+ + 3H2O

(1)
(2)
(3)

Những nghiên cứu về quá trình khử nitrat của vật liệu sắt nano đều cho
thấy sản phẩm cuối cùng của phản ứng là amoni, một lượng nhỏ nitơ và
không phát hiện thấy nitrit [12, 19, 26, 27].
1.2.2. Ứng dụng xử lý hợp chất clo hữu cơ
a> Đại cương về các hợp chất cơ clo vòng thơm
Các hợp chất cơ clo vòng thơm là các chất trong phân tử chứa một hay
nhiều nguyên tử clo kết hợp với một hay nhiều nhóm phenyl. Ở điều kiện
thường chúng tồn tại ở các dạng khác nhau như dạng bột, tinh thể hay lỏng…
với màu sắc khác nhau là tuỳ thuộc vào cấu trúc phân tử. Do trong phân tử có
chứa nguyên tử clo và nhân benzene nên chúng có đặc điểm chung là ít tan
trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ. Trong môi trường, có ái
lực cao với các phân tử chất béo, dầu và tích lũy tốt trong trầm tích, tồn tại dai
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 24 -


Luận văn thạc sỹ khoa học

Ngô Ngọc Thư

dẳng trong đất, nước, trầm tích, lương thực, thực phẩm và lan truyền trong
chuỗi thức ăn. Chúng thường là các hợp chất hữu cơ bền gây ô nhiễm môi
trường. Độc tính của chúng phụ thuộc vào cấu trúc phân tử và thời gian bán
huỷ trong môi trường [1, 2, 4]. Trong các hợp chất cơ clo vòng thơm, có hai

nhóm chất được quan tâm, nghiên cứu phổ biến trên thế giới là nhóm các hợp
chất thuốc BVTV cơ clo (OCBs) và nhóm polyclobiphenyl (PCB), chúng là
nhóm các hợp chất rất khó phân hủy và có độc tính cao trong môi trường.
Một số hợp chất cơ clo phổ biến:
1. Hợp chất BVTV cơ clo
HCBVTV là những hợp chất hữu cơ được sử dụng nhằm mục đích bảo
vệ thực vật hoặc động vật. Hiện nay có khoảng 90.000 hóa chất khác nhau
chúng được phân thành: thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm mốc và một số loại
khác.[2]
HCBVTV cơ clo chứa chủ yếu là các dẫn xuất cơ clo của hydrocacbon
đa nhân, cycloparafin, terpen… Đặc tính chung của các HCBVTV cơ clo là
phân hủy rất chậm sau khi được đưa vào môi trường. Sản phẩm phân hủy của
chúng có thể ít độc hơn hoặc cũng có thể phân hủy trở thành những dạng
thoái biến có độc tính cao hơn rất nhiều lần dạng ban đầu (ví dụ như dioxin).
Chúng hòa tan tốt trong các acid béo, không tan trong nước, một số chất ít
bền nhiệt. Phần lớn các hợp chất này đều bền vững trong cơ thể động vật và
thực vật [1, 2].
Các hợp chất thuốc BVTVcơ clo (OCP) cấu tạo gồm một hay nhiều
nguyên tử clo trong phân tử và có đặc tính diệt côn trùng. Khi OCP xâm nhập
vào cơ thể con người và động vật, chúng ít bị đào thải mà được tích lũy và
gây độc lâu dài cho sinh vật. Khi tiếp xúc với côn trùng, OCP thường tác
động lên hệ thần kinh của côn trùng bằng cách ức chế men cholinesteraza và
Ngành Khoa học môi trường khóa 2008 – 2010
- 25 -