Nghiên cứu xác định dạng tồn tại của CROM trong mẫu môi trường bằng phương pháp von ampe hòa tan hấp phụ và định hướng ứng dụng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ THU MAY

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DẠNG TỒN TẠI CỦA CROM
TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
VON - AMPE HOÀ TAN HẤP PHỤ
VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2020


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ THU MAY

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DẠNG TỒN TẠI CỦA CROM
TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
VON - AMPE HOÀ TAN HẤP PHỤ
VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG
Ngành: HOÁ PHÂN TÍCH
Mã số: 8.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Dương Thị Tú Anh

THÁI NGUYÊN - 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu xác định dạng tồn tại của crom trong
mẫu môi trường bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan hấp phụ và định hướng
ứng dụng” là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là hoàn toàn
trung thực. Nếu điều tôi cam đoan là sai sự thật tôi sẽ hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Thái nguyên, tháng 06 năm 2020
Tác giả

Lê Thu May


LỜI CẢM ƠN
Đề tài này được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Hóa phân tích của Khoa Hóa
học - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.
Lời đầu tiên, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS Dương Thị Tú Anh,
Cô đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian thực hiện luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học và các
thầy, cô giáo, các thầy cô làm việc tại phòng thí nghiệm Khoa Hóa học -Trường Đại
học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho em trong quá trình
học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi
nhất cho em trong suốt quá trình học tập. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới trường
THPT Hiệp Hoà số 3 cùng toàn thể các anh, chị đồng nghiệp đã chia sẻ, động viên,
giúp đỡ em cả khi thuận lợi và lúc khó khăn trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Do còn nhiều hạn chế về thời gian và năng lực bản thân nên đề tài này không
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý
thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2020
Học viên thực hiện

Lê Thu May


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................i
Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục các bảng........................................................................................................v
Danh mục các hình .......................................................................................................vi
Danh mục viết tắt ....................................................................................................... viii
MỞ
.......................................................................................................................1

ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài.....................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu..................................................................................................2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn ..............................................................2
5. Bố cục của luận văn ...................................................................................................3
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................................4
1.1. Giới thiệu chung về crom .......................................................................................4
1.1.1. Sơ lược về crom và một số ứng dụng ..................................................................4
1.1.2. Ảnh hưởng của các dạng crom đối với sinh vật ..................................................6
1.2. Một số dạng tồn tại chủ yếu của crom trong mẫu môi trường ...............................8
1.2.1. Một số dạng tồn tại của crom trong đất và trầm tích ...........................................8

1.2.2. Một số dạng tồn tại của Crom trong dung dịch ...................................................9
1.2.3. Chu trình của crom trong sinh quyển ................................................................11
1.3. Một số quy chuẩn giới hạn hàm lượng crom trong mẫu môi trường ...................12
1.4. Tổng quan các nghiên cứu về dạng tồn tại của crom các mẫu môi trường ..........13
1.4.1. Sơ lược về các nghiên cứu định lượng crom .....................................................13
1.4.2. Các nghiên cứu về dạng tồn tại của crom trong mẫu môi trường trên thế giới
........16
1.4.3. Các nghiên cứu về dạng tồn tại của crom trong mẫu môi trường ở Việt
Nam.........18
1.4.4. Một số phương pháp định lượng crom ..............................................................19
Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................25


2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất................................................................................25


2.1.1. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................................25
2.1.2. Hóa chất .............................................................................................................25
2.2. Thực nghiệm .........................................................................................................26
2.2.1. Lựa chọn các điều kiện tối ưu xác định Cr(VI) bằng phương pháp DPAdCSV
......................................................................................................................................26
2.2.2. Phương pháp phân tích các dạng tồn tại của crom trong mẫu phân tích ...........27
2.2.3. Phương pháp phân tích dạng crom trong các mẫu phân tích.............................28
2.2.4. Đánh giá sự phân bố hàm lượng của các dạng Cr(III); Cr(VI) và Cr tổng
số........31
2.2.5. Xác định độ lặp, khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng
của phương pháp..........................................................................................................31
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................................32
3.1. Kết quả lựa chọn các điều kiện tối ưu xác định Cr(VI) bằng phương pháp VonAmpe hòa tan hấp phụ .................................................................................................32
3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ...........................................................32

3.3. Kết quả xác định độ lặp, khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện, giới hạn định
lượng của phương pháp ...............................................................................................34
3.4. Kết quả phân tích mẫu thực ..................................................................................38
3.4.1. Lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu.......................................................................38
3.4.2. Kết quả định lượng các dạng Cr(III); Cr(VI) và Cr tổng số bằng phương
pháp Von-Ampe hòa tan hấp phụ catot xung vi phân .................................................43
3.4.3. Đánh giá sự phân bố hàm lượng crom...............................................................49
KẾT LUẬN.................................................................................................................54
TÀI LIÊU THAM KHẢO.........................................................................................55
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Kí hiệu

Giải thích

1

AdCSV

2

ASV

Von-Ampe hoà tan anot

3

BiFE

Điện cực màng bismut

4

Cr

5

Cr(T)

Tất cả các dạng tồn tại của crom

6

CSV

Von-Ampe hoà tan catot

7

DP

8

EDTA

9

Ep

10

GF-AAS

11

GSH

12

HMDE

13

ICP-AES

14

Ip

Dòng đỉnh hòa tan

15

RE

Sai số tương đối

16

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

17

SW

Sóng vuông

Von-Ampe hoà tan hấp phụ catot

Crom

Xung vi phân
Axit etylenediaminetetraacetic
Thế đỉnh hòa tan
Quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa
Chất chống oxi hoá Glutathione
Điện cực giọt thuỷ ngân treo
Quang phổ phát xạ nguyên tử cặp cảm ứng plasma

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Một số tiêu chuẩn giới hạn hàm lượng crom trong mẫu.............................12
Bảng 3.1. Các điều kiện tối ưu xác định Cr(VI) bằng phương pháp DPAdSV ..........32
Bảng 3.2. Giá trị Ip của Cr (VI) trong phép khảo sát độ lặp của phép đo ở các nồng
độ khác nhau và độ lệch chuẩn tương ứng ...............................................35
Bảng 3.3. Ip,TB của Cr(VI) ở các khoảng nồng độ khác nhau của Cr(VI)....................37
Bảng 3.4. Địa điểm, vị trí lấy mẫu và kí hiệu vị trí lấy mẫu .......................................40
Bảng 3.5. Kí hiệu các mẫu mẫu nước, trầm tích và đất ruộng ....................................41
Bảng 3.6. Hàm lượng và tỉ lệ % các dạng của crom trong mẫu nước.........................43
Bảng 3.7. Hàm lượng và tỉ lệ các dạng của crom trong mẫu trầm tích.......................46
Bảng 3.8. Hàm lượng và tỉ lệ các dạng crom trong mẫu đất ruộng ............................47

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ chuyển hóa các dạng crom..................................................................8
Hình 1.2. Sơ đồ chuyển hóa các dạng crom.................................................................11
Hình 1.3. Chu trình của crom trong sinh quyển..........................................................12
Hình 1.4. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ các loại mẫu được nghiên cứu ..................................14
Hình 1.5. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ các phương pháp được sử dụng định lượng crom
..........14
Hình 1.6. Biểu đồ thể hiện tỉ lệ các nghiên cứu về dạng tồn tại của crom .................15
Hình 1.7. Sơ đồ quy trình phân tích Cr theo phương pháp von-ampe hòa
tan.................21
Hình 1.8. Các bước điện phân, hấp phụ và hoà tan của ion kim loại .........................22
Hình 2.1. Sơ đồ phân tích các dạng crom trong dung dịch.........................................27
Hình 2.2. Sơ đồ phân tích các dạng crom trong mẫu nước.........................................29

Hình 2.3. Sơ đồ phân tích các dạng crom trong mẫu đất và trầm tích........................30
Hình 3.1. Các đường DPCAdSV biểu diễn ảnh hưởng của Cr(III) Ni(II) ; Cu(II)
và Fe(III) đến phép đo xác định Cr(VI)....................................................33
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Cr(III) (a) và Cu(II) (b) đến tín hiệu dòng pic
của Cr(VI).................................................................................................33
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ Ni(II) (a) và Fe(III) (b) đến tín hiệu dòng pic
của
Cr(VI) ...........................................................................................................
..................................................................................................................34
Hình 3.4. Các đường DPCAdSV biểu diễn độ lặp lại của Ip ở các nồng độ khác
nhau của Cr(VI): a) 0,25ppb; b) 0,50ppb; c) 0,75ppb ..............................35
Hình 3.5. a) Các đường DPCAdSV của Cr(VI) trong khoảng 0,1  1,1 ppb; b)
Đường hồi quy tuyến tính xác định Cr(VI) trong khoảng 0,1  1,1 ppb
........36
Hình 3.6. a) Các đường DPCAdSV của Cr(VI) trong khoảng 0,5  3,5 ppb; b) Đường
hồi quy tuyến tính xác định Cr(VI) trong khoảng 0,5  3,5 ppb
...................36
Hình 3.7. Các vị trí lấy mẫu tại khu vực Công ty liên doanh Luyện kim màu Việt Bắc
..39
Hình 3.8. Các vị trí lấy mẫu khu vực Xí nghiệp Luyện kim màu II ...........................39
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


Hình 3.9. Các vị trí lấy mẫu khu vực Công ty xi măng La Hiên ................................40
Hình 3.10. Biểu đồ hàm lượng các dạng crom trong mẫu nước .................................45

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


Hình 3.11. Biểu đồ hàm lượng các dạng crom trong trầm tích...................................47
Hình 3.12. Biểu đồ hàm lượng các dạng crom trong đất ruộng..................................48
Hình 3.13. Biểu đồ tỉ lệ hàm lượng Cr(VI) và Cr(III) trong mẫu nước ......................49
Hình 3.14. Biểu đồ tỉ lệ hàm lượng Cr(VI) và Cr(III) trong mẫu trầm tích................50
Hình 3.15. Biểu đồ tỉ lệ hàm lượng Cr(VI) và Cr(III) trong mẫu trầm tích................51
Hình 3.16. Biểu đồ sự phân bố các dạng crom tại Xí nghiệp luyện kim màu Việt
Bắc....52
Hình 3.17. Biểu đồ sự phân bố các dạng crom tại Xí nghiệp luyện kim màu II
..............52
Hình 3.18. Biểu đồ sự phân bố các dạng crom tại Nhà máy xi măng La Hiên
................53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Các hoạt động khai thác, sản xuất, tiêu thụ tài nguyên của con người là một
trong những nguyên nhân làm biến đổi nhanh chóng môi tường sống của con người
và các loài sinh vật khác như: môi trường đất, nước, không khí và sinh vật. Môi
trường sống bị biến đổi không thể tránh khỏi nguy cơ bị ô nhiễm gây tác động xấu
đến con người cũng như các sinh vật khác. Một trong số các nguy cơ gây ô nhiễm
môi trường đó là các kim loại nặng, như: cadimi, chì, đồng, asen, thuỷ ngân, crom…
dưới các dạng khác nhau.
Crom (Cr) là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể con người, ở dạng

Cr(III) nó cần cho sự chuyển hoá các glucid và lipid. Cr còn tạo điều kiện thuận lợi
cho sự liên kết insulin với cơ quan thụ cảm của nó, do đó giúp cho sự đồng hoá
đường glucose của các tế bào, tạo sự điều tiết tỷ lệ insulin trong máu, làm tăng tính
nhạy cảm của các mô đối với insulin, bình thường và ổn định glycemic (tỷ lệ đường
trong máu). Song nếu lượng Cr đưa vào cơ thể vượt quá lượng cho phép (60-65 μg
/ngày) chúng lại trở nên độc hại. Nếu lượng Cr đưa vào cơ thể qua đường tiêu hoá
lớn sẽ gây ngộ độc
nặng có thể dẫn đến tử vong, còn qua đường tiếp xúc lâu dài sẽ bị loét da, viêm kết
mạc, viêm mũi và ảnh hưởng đến hô hấp.
Tuy nhiên, độc tính của các dạng tồn tại khác nhau của Cr là khác nhau. Crom
kim loại và các hợp chất Cr(III) thông thường không được coi là nguy hiểm cho sức
khỏe, nhưng các hợp chất Cr(VI) lại là độc hại nếu tiếp xúc thường xuyên nuốt (hoặc
hít) phải. Phần lớn các hợp chất Cr(VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy, có thể
gây bệnh đối với những người có cơ địa dị ứng. Cr(VI) có trong thành phần của xi
măng Porland có thể gây bệnh dị ứng xi măng với những người có cơ địa dị ứng hoặc
có thời gian tiếp xúc qua da thường xuyên và đủ lâu với xi măng. Phơi nhiễm kinh
niên trước các hợp chất Cr(VI) có thể gây ra tổn thương mắt vĩnh viễn, nếu không
được xử lý đúng cách. Cr(VI) được công nhận là tác nhân gây ung thư ở người.
Hiện nay có nhiều ngành nghề có thể gây nhiễm độc Cr, như: chế tạo ắc quy,
luyện kim, sản xuất nến, sáp thuốc nhuộm, keo dán, xi măng, đồ gốm, bột màu, men
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


sứ, bản kẽm, xà phòng, hợp kim nhôm, mạ điện, mạ crom…Sự phát triển không
ngừng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


của các ngành này đang làm tăng nguy cơ nhiễm độc Cr đối với con người. Do đó
việc xác định sự có mặt của các dạng crom trong môi trường trở nên cần thiết.
Đã có rất nhiều phương pháp phân tích hiện đại xác định định tính và định lượng
crom: Phương pháp Von-Ampe hoà tan, các phương pháp phân tích quang phổ như:
UV-Vis, quang phổ phát xạ nguyên tử, quang phổ hấp thụ nguyên tử [10], phổ khối
plasma cảm ứng, sắc kí lỏng hiệu năng cao… Trong đó phương pháp Von-Ampe hòa
tan có độ chính xác, độ nhạy và độ chọn lọc cao cho phép xác định hàm lượng vết của
cấu tử với quy trình đơn giản, thiết bị gọn nhẹ, dễ sử dụng, không quá đắt như các
phương pháp khác.
Xuất phát từ các lý do trên chúng tôi lựa chọn và thực hiện luận văn “Nghiên
cứu xác định dạng tồn tại của crom trong mẫu môi trường bằng phương pháp
Von-Ampe hoà tan hấp phụ và định hướng ứng dụng”.
2. Mục tiêu của đề tài
- Xác định điều kiện tối ưu cho phép định lượng các dạng crom trong mẫu nước,
trầm tích và đất.
- Áp dụng các điều kiện phân tích để định lượng các dạng Cr(VI); Cr(T) và
Cr(III)
trong các mẫu môi trường.
- Đánh giá sự phân bố giữa các dạng crom trong các mẫu phân tích.
3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan các tài liệu nghiên cứu về định lượng crom trong nước và trên thế
giới.
- Sơ lược về các dạng tồn tại của crom trong tự nhiên.
- Xây dựng các quy trình phân tích đối với các dạng crom và các loại mẫu.
- Áp dụng phân tích các mẫu thực.
- Đánh giá sự phân bố giữa các dạng crom trong các mẫu phân tích.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

Kim loại nặng tồn tại trong các môi trường, đặc biệt là trong môi trường nước
dưới các dạng khác nhau, với độc tính khác nhau sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ tới môi
trường sống. Trong môi trường thủy sinh, trầm tích có vai trò quan trọng trong sự tích
lũy các kim loại nặng bởi sự lắng đọng của các hạt lơ lửng và các quá trình có liên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


quan đến bề mặt các vật chất vô cơ và hữu cơ trong trầm tích. Các nghiên cứu về ô
nhiễm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


kim loại nặng trong các lưu vực sông cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm này trong
trầm tích thường rất cao so với trong nước. Sự tích tụ kim loại nặng sẽ ảnh hưởng đến
đời sống của các sinh vật thủy sinh, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người thông
qua chuỗi thức ăn. Do vậy, xác định hàm lượng và dạng tồn tại của kim loại nặng nói
chung, của Crom nói riêng trong nước, trầm tích và đất là rất cần thiết bởi tính độc,
tính bền vững và sự tích lũy sinh học của chúng.
5. Bố cục của luận văn
Luận văn được chia làm các phần và chương như sau
Phần mở đầu
Chương 1 - Tổng quan; Chương
2 - Thực nghiệm; Chương 3 Kết quả và thảo luận Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về crom
1.1.1. Sơ lược về crom và một số ứng dụng
Crom là kim loại thuộc nhóm VIB, được tìm ra từ năm 1779. Trong tự nhiên
crom
52
có 4 đồng vị bền đó 50
là
��
(2,38%)
[15].
24

24 ��

(4,31%);

53
24��

(83,76%);

54
24��

(9,55%);

Hàm lượng crom tính theo khối lượng trong vũ trụ và trên trái đất có biến động khá
lớn, lượng crom trong vũ trụ là 15ppm; trên bầu trời là 20ppm; các thiên thạch là
3,1‰. Trên trái đất, trung bình trong thạch quyển chứa 140ppm; nước biển chứa
0,06ppb; nước suối
1ppm; và cơ thể con người 30ppb theo khối lượng [35]
[37].
Kim loại chuyển tiếp này có nhiều trạng thái oxi hóa từ -2 đến +6, với kim loại
crom (Cr); crom hóa trị III và crom hóa trị VI là ba trạng thái thường gặp nhất [21]
[23] [26] [36], dễ dàng tìm thấy trong môi trường và trong các khu công nghiệp.
Ở dạng kim loại, crom thường xuyên xuất hiện trong đời sống của con người
dưới hình thức các loại hợp kim không gỉ, tạo ra rất nhiều các đồ dùng, dụng cụ xung
quanh con người, từ các vật dụng gia đình thiết yếu cho đến các loại dụng cụ y tế,
công nghiệp… Tuy nhiên luôn có mặt đồng thời Cr(VI) trong các mẫu thép không gỉ
do các yếu tố của quá trình luyện thép [74].
Một số dạng thường gặp và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp của Cr(III) là:
oxit (Cr2O3), muối sunfat (Cr2(SO4)3); muối florua (CrF3), muối clorua (CrCl3),
(Cr(OCOCH3)3), muối nitrat (Cr(NO3)3). Dạng hợp chất đầu tiên Cr2O3, đây là hóa
chất dùng để tạo màu lục cho đồ sứ, thủy tinh, với đặc tính phản xạ tốt ở vùng hồng
ngoại thì oxit Cr(III) được dùng trong sơn ngụy trang. Oxit của Cr(III) còn là nguyên
liệu cho sản xuất crom tinh khiết trong công nghiệp. Oxit Cr(III) và dạng muối cromit
của Cr(III) còn được sử dụng làm chất xúc tác cho các quá trình tổng hợp hữu cơ như
trong quá trình hydro hóa este hoặc andehit để tạo thành ancol, tổng hợp amoniac từ
hydro và nitơ. Các muối sunfat của Cr(III) sử dụng nhiều dưới dạng phèn crom-kali
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v

(K2SO4 - Cr2(SO4)3), phèn crom-amoni ((NH4)2SO4 - Cr2(SO4)3) trong công nghiệp
thuộc da. Crom(III) florua, crom(III) axetat được sử dụng trong ngành dệt may để điều
chỉnh màu len. Cùng với Cr(III) clorua, Crom(III) florua được ứng dụng thay thế
Cr(VI) trong sơn chống rỉ và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


trong công nghiệp xi mạ crom [29] [68], đồng thời nó cũng được sử dụng trong kĩ
thuật in thạch bản. Bên cạnh đó crom (III) axetat được sử dụng làm nguyên liệu ban
đầu trong sản xuất thuốc nhuộm crom hữu cơ. Crom(III) nitrat được sử dụng để điều
chỉnh màu trong in bông, và thích hợp để sản xuất chất xúc tác không chứa kiềm [18].
Ngoài ra các hợp chất hữu cơ của Cr(III) được dùng làm thuốc như: crom
picolinate

giúp

điều

trị

bệnh

tiểu

đường

type

2

[38].

crom-histidat,

cromdinicocysteinate và crom liên kết niacin được sử dụng như những chất bổ sung vi
lượng cho cơ thể [66]. Đồng thời Cr(III) dạng hữu cũng được sử dụng như vi lượng
cần thiết cho quá trình chăn nuôi gồm: crom picolinate, crom nanocomposite, crom
methionine [32] [77].
Cr(VI) là một chất độc thuộc nhóm 50 chất độc nhất [21] thường gặp trong chất
thải của các ngành công nghiệp: thuộc da; luyện kim; sản xuất xi măng… Tuy nhiên
cũng Cr(VI) cũng có những ứng dụng điển hình đặc biết là muối natri dicromat và
kali đi cromat. Trong đó natri dicromat được sử dụng nhiều nhất trong công nghệp
do đặc tính dễ bảo quản và có đương lượng nhỏ hơn. Nó được sử dụng làm nguyên
liệu cho quá trình xi mạ crom cho phép tạo ra lớp mạ ổn định màu sáng, đẹp độ bền
cao. Đồng thời natri dicromat cũng được sử dung làm chất ức chế ăn mòn trong
ngành dầu khí và làm thuốc nhuộm phụ trợ trong ngành dệt may. Tuy nhiên vai trò
quan trọng nhất của natri dicromat là nguyên liệu ban đầu để sản xuất các hợp chất
crom khác sử dụng trong công nghiệp như: oxit crom (III); phèn crom-kali, phèn
crom- amoni, và các dạng muối Cr(III) khác [18].
Cromat có thể chuyển đổi gelatin hoặc protein thành một dạng không hòa tan khi
tiếp xúc với ánh sáng được khai thác trên quy mô lớn trong công nghệ in ấn (in thạch
bản). Natri dicromate cũng được sử dụng để sản xuất chất bảo quản gỗ. Bari cromat
màu vàng và muối kép của nó có thể được sử dụng để sản xuất crom, làm bột màu cho
sơn; các muối kép, đặc biệt, là sơn chống ăn mòn tuyệt vời cho tất cả các kim loại.
Chúng tạo thành hợp chất ít tan cromat, ngăn chặn sự tấn công của độ ẩm (nước
ngưng tụ, nước biển) thậm chí tốt hơn kẽm cromat [18].

Với vai trò chất oxi hóa mạnh, natri dicromat được sử dụng như một tác nhân
oxy hóa mạnh trong nhiều trường hợp; quan trọng nhất bao gồm quá trình oxy hóa


anthracene thành anthraquinone (thuốc nhuộm), của anilin quinone (hydroquinone) và
được dùng


làm chất oxi hóa trong sản xuất pháo hoa. Cr(VI) dưới dạng các muối cromat và
đicromat khác được sử dụng làm các chất xúc tác hiệu quả. Amoni đicromat cũng
được sử dụng điều chế các chất xúc tác cho tổng hợp hữu cơ. Đồng cromat được sử
dụng tương tự amoni đicromat hoặc đơn giản như một chất xúc tác trong một số phản
ứng hóa dầu. Muối đôi đồng amoni cromat (Cu-CrO4-NH4) là hóa chất bắt buộc trong
thuốc nhuộm cùng với chiết xuất gỗ để có được len màu xanh ô liu hoặc thuốc nhuộm
bông [18].
1.1.2. Ảnh hưởng của các dạng crom đối với sinh vật
Đối với mỗi trạng thái oxi hóa của crom lại có vai trò khác nhau đối với sinh vật
[22]. Khả năng hấp thu của sinh vật với hai dạng phổ biến của crom cũng khác nhau,
trong khi Cr(VI) dễ dàng được hấp thu vào các cơ quan và vận chuyển đến các tế bào
thì Cr(III) với khả năng tạo phức với sáu phối tử ít bị hấp thu và khó xâm nhập vào
bên trong các tế bào [40], [49], [55].
Đối với thực vật, crom không có vai trò trong sự chuyển hóa, ngược lại sự có mặt
của crom làm giảm khả năng nảy mầm, giảm sức sống của thực vật. Việc hấp thu
Cr(III)
hạn chế hơn so với Cr(VI), do Cr(VI) thường tồn tại dưới dạng
CrO2−
với
SO4

2− -

4

là ion đồng dạng

một loại dưỡng chất mà cây cần hấp thu [49] [60].

Khi được hấp thu bởi thực vật trước hết crom được tích lũy ở rễ, sau đó được
vận chuyển và lưu lại nhiều nhất tại chồi [25] [40] [78], tại các mô có sự chuyển đổi
qua lại giữa Cr(VI) và Cr(III) và gây hoại tử phần chồi. Mặt khác Cr(III) có trong đất
gây cản trở sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng cuối cùng làm giảm sinh khối và
chiều cao của cây trồng [24] [40]. Ngoài ra sự có mặt của Cr(III) trong đất còn làm
giảm đáng kể khả năng nảy mầm của các loại hạt. Hàm lượng 250mg/Kg đã làm giảm
khả năng nảy mầm của 22% số loài thực vật được khảo sát, các số liệu tương ứng
cho hàm lượng
500mg/Kg và 1000mg/Kg là 69% và 94%. Đồng thời các cây con khi mọc lên cũng
chỉ có thể tồn tại trong thời gian ngắn [45].


Đối với động vật, Cr(III) là thành phần quan trọng trong chuyển hóa vì vậy nó
có tác động tích cực đến quá trình trao đổi chất, qua đó đẩy nhanh quá trình phát triển
của động vật, đặc biệt trong giai đoạn con non [73]. Bên cạnh đó việc cung cấp vi
lượng Cr(III) còn giúp tăng tỉ lệ nạc, giảm cholesterol, tăng sức đề kháng, tăng sức
sống của các loài vật nuôi như: cá [32], các loài gia cầm, các loài gia súc [43]. Đã
có những


nghiên cứu trên động vật chỉ ra rằng Cr(VI) có tác hại đến tuyến yên và qua đó làm
giảm chất lượng tinh trùng và khả năng sinh sản đối với con đực [36] [73], hoặc gây
tổn thương gan trên chuột [46] [56].

Các dạng crom khi được hấp thụ qua đường hô hấp, tiêu hóa đều được chuyển
về dạng Cr(III) trong các cơ thể sống thông qua các quá trình oxi hóa khử mạnh mẽ
và phức tạp sau đó được phân phối đến các cơ quan trong cơ thể qua đường máu. Tại
các cơ quan trong cơ thể xảy ra quá trình chuyển hóa giữa các dạng crom dẫn đến
điểm giao thoa của hai dạng Cr(III) và Cr(VI) [58]. Tùy thuộc vào trạng thái oxi hóa
mà crom có tác động đến cơ thể con người khác nhau.
Trong khi dạng Cr(III) là cần thiết đối với con người thì dạng Cr(VI) lại là tác
nhân gây độc [22] [31]. Theo các nghiên cứu y khoa thì Cr(III) có vai trò trong điều
chỉnh lượng đường huyết; ổn định vai trò của các miARN (các ARN có vai trò điều
hòa biểu hiện gen). Sự tăng bài tiết crom ra khỏi cơ thể làm giảm hàm lượng các
miARN cụ thể miR451 và miR-486-3p dẫn đến nguy cơ cao về bệnh tim mạch và chuyển hóa [37]. Bên
cạnh
đó Cr(III) còn được cho là có lợi ích làm tăng khối cơ ở người
[70].
Mặt khác Cr(VI) lại là tác nhân gây ra nhiều bệnh cho con người đặc biệt khi bị
phơi nhiễm trong thời gian dài. Trong số đó có các bệnh về da như: tăng sắc tố da,
phát ban, vảy nến, xơ hóa lichen xảy ra với các công nhân thuộc da [40]. Ngoài ra
Cr(VI) còn gây ra nhiều bệnh về tai, mũi, họng, đường tiêu hóa. Đặc biệt nghiêm
trọng như loét vách ngăn mũi, thiếu máu, tăng bạch cầu [15].
Bên cạnh vài trò sinh học của crom, nguyên tố này còn là một tác nhân gây ung
thư đối với con người. Qua các nghiên cứu cho thấy bản thân Cr(VI) không trực tiếp
gây ra các tác hại đối với các ADN, chính sự chuyển hóa diễn ra tự nhiên trong cơ thể
từ Cr(VI) về Cr(III) đồng thời với quá trình phá hủy AND [17]. Đây là nguyên nhân
gây ra các đột biến trong ADN tạo ra các tế bào ung thư. Điều này giải thích cho việc
Cr(VI) được cho là tác nhân gây ung thư, đặc biệt với các bộ phận cơ thể dễ bị tiếp
xúc với Cr(VI) như: Phổi; họng; da... [59] [62]. Đặc biệt đối với công nhân trong
ngành nghề sử dụng crom hoặc hợp chất của crom có nguy cơ phơi nhiễm cao. Trước
hết là các ngành công nghiệp có sử dụng Cr(VI) làm nguyên liệu chính như: xi mạ
crom; sản xuất sơn, bột màu; sản xuất crom tinh khiết; sản xuất thép không gỉ, ngành
nhuộm, thuộc da... Công nhân trong các ngành nghề này có nguy cơ phơi nhiễm cao

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v


theo cả hai con đường tiếp xúc hoặc hít phải. Bên cạnh đó, ngành sản xuất xi măng
với đặc điểm môi trường sản xuất thường chứa nhiều bụi mịn của quá trình nghiền,
đóng gói

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

.v