Nguồn gốc , sự di chuyển và các tương tác của các hợp chất Crom trong môi trường thủy quyển

BÀI TIỂU LUẬN

“Nguồn gốc , sự di chuyển và các tương
tác của các hợp chất Crom trong môi
trường thủy quyển ”
Mục lục

Mở đầu................................................................................................................3 1.
Tính chất vật lý:..........................................................................................4 2. Tính
chất hóa học: ......................................................................................4 3. Thực
trạng:
gốc:

.................................................................................................4
.................................................................................................5

4.
5.

Nguồn
Nguyên

nhân:..............................................................................................5 6. Sự biến đổi của
Crom trong nước................................................................7 7. Ảnh hưởng của crom
đến môi trường..........................................................8 8. Ảnh hưởng của crôm đối
với sức khỏe con người: ......................................8 9. Các phương pháp xử lý
Crom

.....................................................................9

10.

Kết

luận ....................................................................................................10 Tài liệu tham
khảo: ...........................................................................................11


2

Mở đầu
Trong những năm gần đây, với tốc độ công nghiệp hóa và đơ thị hóa nhanh Việt Nam đang
phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, trong đó ơ nhiễm kim loại nặng
thải ra từ cac nghành công nghiệp là mối đe dọa đến sức khỏe cộng đồng và sự an toàn của hệ
sinh thái.
Việt Nam là một nước có nền kinh tế đang phát triển, trong đó lĩnh vực cơng nghiệp đem lại
là hơn 30% GDP của cả nước (bình quân giai đoạn 2006-2017). Sự phát triển mạnh trong hoạt
động công nghiệp không tương xứng với sự phát triển của cơ sở hạ tầng, hiện chưa có các hệ
thống xử lý chất thải cơng nghiệp tập trung nhiều nghành công nghiệp đã đổ trực tiếp nước thải
chưa xử lý vào môi trường. Đặc biệt là nước thải cơng nghiệp của các nghành cơ
khí, điện tử có hàm lượng kim loại nặng lớn, vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép .
Vì vậy, qua bài tiểu luận dưới đây chúng tôi nghiên cứu về crom là một trong các kim loại
lặng phổ biến trong nươc hiện nay.
Crôm là một nguyên tố tương đối phổ biến thứ 21 trong tự nhiên, chỉ có ở dạng hợp chất,
chiếm 0,03% khối lượng vỏ Trái Đất. Tên gọi crôm (chrome) xuất phát từ tiếng Hi Lạp, chroma
nghĩa là “màu sắc” vì các hợp chất của crơm đều có màu.

3
1. Tính chất vật lý:
− Là kim loại nặng, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, rất khó nóng chảy và khó sơi (liên kết kim loại

bền). Nhiệt độ nóng chảy là 1875 C, nhiệt độ sơi là 2197 C.
2. Tính chất hóa học:
− Bền với khơng khí, hơi ẩm và khí CO2 , vì được bảo vệ bởi màng oxit mỏng và bền trên bề
mặt, dùng Crom mạ lên các bề mặt kim loại để bảo vệ cho kim loại không bị rỉ. − Ở nhiệt độ
cao, tác dụng với Oxi:

4Cr + 3

= 2Cr2O3

3. Thực trạng:
Ơ nhiễm mơi trường nước ở nước ta tập trung chủ yếu vào các khu công nghiệp và khu dân
cư lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Hải Phịng, Đà Nẵng… Riêng ở Hà Nội, theo thống kê
hiện nay đã có hơn 500 nhà máy- xí nghiệp cỡ trung bình và lớn, khoảng 30 bệnh viện, hàng
trăm viện nghiên cứu, phịng thí nghiệm. Mỗi ngày thải ra hơn 400.000 m3 nước thải trong đó
có hơn 70% là nước thải sinh hoạt. Các loại nước thải này đều không được sử
lý hoặc xử lý sơ sài rồi đổ thẳng vào 4 con sông chảy qua nội thành: sông Tô Lịch, sông Kim
Ngưu, sông Lừ, sông Sét để rồi tất cả đổ vào sông Nhuệ qua đập Thanh Liệt.
Hiện nay, sông hồ ngày càng ô nhiễm do hoạt động của các khu cơng nghiệp và q trình đơ
thị hóa ven sơng. Ví dụ như nồng độ Crom tại sơng Sồi Rạp (thuộc hệ thống sơng Sài GịnĐồng Nai) dao động từ 307-357 mg/kg.
❖ Dưới đây là một số chỉ tiêu của nồng độ crom trong nước thải của Việt Nam ( năm
2015)
Bảng 1 Chỉ tiêu crom trong nước thải công nghiệp
Thông số

Đơn vị

Giá trị giới hạn
A

B

C

Crom(VI)

Ppm

0.05

0.1

0.5

Crom(III)

Ppm

0.2

1

2

Ghi chú:
Nước thải cơng nghiệp có giá trị nồng độ Crom :
∙ Nếu nồng độ ≤ Giá trị quy định trong cột A có thể đổ vào các khu vực nước
dùng làm nguồn nước sinh hoạt.
∙ Nếu nồng độ ≤ Giá trị quy định trong cột B chỉ được đổ vào các khu vực

nước dùng trong các khu vực nước giao thông, thủy lợi, tưới tiêu, nuôi
trồng thủy sản.
4
∙ Giá trị quy định trong cột B

quy định trong cột C: Chỉ được cho phép đổ ở nơi quy định
∙ Nếu nồng độ > Giá tri quy định trong cột C không được phép thải ra môi
trường.

Bảng 2 Tiêu chuẩn chất lượng Crom trong nước mặn
Thông số

Đơn vị

Giá trị giới hạn
A

B

Cr(VI)

Ppm

0.05

0.05

Cr(III)

Ppm

0.1

1

Ghi chú:
Cột A áp dụng đối với nước mặn có thể dùng làm nguồn nước cấp nước thải sinh hoạt nhưng
phải qua q trình xử lí theo quy định.
Cột B áp dụng với nước mặn cho các mục đích nơng nghiệp và ni trồng thủy sản
Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm: Cr(VI) là 0,05 ppm.
4. Nguồn gốc:
− Trong nước, crom tồn tại ở 2 dạng Cr(III) và Cr(VI). Hợp chất Cr3+ hầu như không độc,
thường tồn tại trong môi trường axit, nhưng trong môi trường kiềm lại tồn tại ở dạng
hydroxyt Cr(OH)3 hoặc Cr(OH)4- .
− Tuy nhiên, ở hợp chất Cr6+ là những chất oxy hóa mạnh và độc hại đối với động thực
vật và con người. Nồng độ của chúng trong nguồn nước tự nhiên tương đối thấp vì
chúng rất dễ bị khử bởi các chất hữu cơ.
5. Nguyên nhân:
− Crom được tạo thành trong nước từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên như sự phong hóa
của các thành phần đá, sự sói mịn của crom và các bụi phóng xạ khơ trong bầu khí
quyển.
− Một lượng do nước thải sinh hoạt.
− Do lượng nước thải lớn được thải ra từ các hoạt động của các ngành cơng nghiệp. − Sự
có mặt của crom và nồng độ của nó trong các hình thức xả thải khác nhau và phụ thuộc
chủ yếu vào các hợp chất crom được sử dụng trong công nghiệp; vào độ pH; chất thải hữu
cơ, vô cơ do các nguyên liệu được sử dụng

5
+ Cr(III) có trong nước thải trong ngành thuộc da, dệt may và trong nước thải của

ngành cơng nghệ mạ trang trí và mạ điện.
+ Cr(VI) có mặt chủ yếu trong nước thải của các ngành như luyện kim,cơng nghệ
chê biến kim loại, phóng xạ và trong các chât nhuộm.

Hình 1: Nước thải sinh hoạt ra môi trường
− Không chỉ trực tiếp do nước thải công nghiệp và sinh hoạt mà cịn có thể từ các nguồn
gốc khác (giao thông vận tải, đốt than, đốt rác, phân bón, thuốc trừ sâu…)

Hình 2: Xả nước thải trực tiếp của công ty TNHH may mặc dệt kim Smart Shirts
Việt Nam, tỉnh Hưng Yên .
6
6. Sự biến đổi của Crom trong nước
− Trong tự nhiên crom tồn tại ở 2 dạng oxi hóa ổn định là Cr(III) và Cr(VI). Sự có mặt và


tỉ lệ giữa 2 trạng thái này phụ thuộc vào các q trình khác nhau bao gồm sự biên đổi
hóa học ,sự phong hóa, q trình kết tủa, sự thủy phân, hấp thụ .
− Dưới điều kiện thiếu oxi, Cr(III) trạng thái duy nhất : ở pH >7 ion CrO42-chiếm ưu thế
tại pH trung tính. Tỉ lệ của Cr(III)/Cr(VI) phụ thuộc vào nồng độ của oxi, nồng dộ của
chất khử, chất oxi hóa trung gian và các tác nhân tạo phức khác nhau.
− Sự hình thành crom trong vùng bề mặt nước cho thấy H2O phức hydroxo chiếm ưu thế
trong điều kiện phổ biến ở các vùng nước tự nhiên, mặc dù crom (III) hình thành các
phức hợp khác nhau với nguồn gốc của các chất hữu cơ tự nhiên như axit amin ,axit
humic và các axit khác. Crom(III) được cố định bởi các hợp chất phân tử lớn. Đặc
biệt ,các phức Crom có xu hấp thụ bởi các chất rắn có nguồn gốc tự nhiên,
nó góp phần làm giảm sự linh động của Crom(III) và xúc tác sinh học trong các vùng
nước.
+ Crom(III) tồn tại như một hexaaquachchromium(3+) và nó là sẩn phẩm thủy phân

của:
Cr(H2O)63+ +H2O Cr(OH)(H2O)52+ +H3O+
Cr(OH)(H2O)52+ +H2O
Cr(OH)2(H2O)5+ +H2O

⇄
⇄

Cr(OH)2(H2O)4+ +H3O+
Cr(OH)3(H2O)+ +H3O+

− Tuy nhiên tạp chất trihydroxochromium tan ít trong khoảng pH=5,5-12, nhưng
Cr(OH)3H2O là một hydroxit lưỡng tính, ở ph cao hơn nó dễ dàng chuyển hóa thành
tetra-hydroxo( Cr(OH)4-,pk=15,4)

Cr(OH)3 +2H2O

Cr(OH)4- +H3O+

− Khi dung dịch crom(III) có nồng độ lớn hơn 10-6M thì sẽ tồn tại các sản phẩm thủy
phân như Cr2(OH)24-, Cr3(OH)45-, Cr4(OH)66+ Cr(VI), H2CrO4 là một axit mạnh
H2CrO4 ⇄ H+ + HCrO4- K=10-0,75
HCrO4- ⇄ H+ + CrO42- K=10-6,45
Và ở pH >1 nó tạo thành các hợp chất phổ biên , ở pH>7 chỉ có ion CrO42-tồn tại trong dung
dich với nồng độ khác nhau. Ở pH=1-6, HCrO4- ưu tiên tạo thành Cr(VI) nồng độ là 10-2 khi nó
bắt dầu ngưng tụ ản phẩm ion dicromat, màu đỏ cam.

7
2 HCrO4 ⇄ Cr 2O72- + H2O K=102.2
-

Trong phạm vi pH trung tính ở các vùng nươc tự nhiên các ion CrO42-, HCrO4- và Cr2O72cũng được tạo thành. Chúng tạo thành nhiều hợp chất của Cr(VI) hịa tan hồn tồn và linh
động trong môi trường. Tuy nhiên, các hợp chất Cr(VI) thường được chuyển về Cr(III) bởi các
hợp chất cho electron như các vật chât hữu cơ hoặc hợp chất khử vô cơ.


7. Ảnh hưởng của crom đến mơi trường
− Ơ nhiễm nguồn nước : nhiều cá tôm chết do nhiễm độc và một số thực vật cung nhiễm độc
crom.
− Nước thấm xuông đất đi vào mạch nước ngầm dần dần ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt.
−

Hình 3: Cá chết do nước sơng bị ơ nhiễm có phần chất thải Crom
8. Ảnh hưởng của crôm đối với sức khỏe con người:
Crom kim loại và các hợp chất crom (III) thông thường khơng được coi là nguy hiểm cho
sức khỏe.Crom hóa trị ba [Cr (III) hay Cr 3+] là yêu cầu với khối lượng rất nhỏ cho quá trình trao
đổi chất của đường trong cơ thể người và sự thiếu hụt nó có thể sinh ra bệnh gọi là thiếu hụt
crom. Ngược lại, các hợp chất crom hóa trị sáu (crom VI) lại là độc hại nếu nuốt/hít phải. Liều
tử vong của các hợp chất crom (VI) độc hại là khoảng nửa thìa trà vật liệu. Phần lớn các hợp
chất crom (VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy, có thể gây bệnh
8
đối với những người có cơ địa dị ứng.Crom(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 crom (VI) có thể
gây ra tổn thương mắt vĩnh viễn, nếu không được xử lý đúng cách. Crom (VI) được công nhận
là tác nhân gây ung thư ở người.
Do các hợp chất của crom đã từng được sử dụng trong thuốc nhuộm và sơn cũng như trong
thuộc da, nên các hợp chất này thông thường hay được tìm thấy trong đất và nước ngầm tại
các khu vực công nghiệp đã bị bỏ hoang. Các loại sơn lót chứa crom hóa trị 6 vẫn cịn được sử
dụng rộng rãi trong các ứng dụng sửa chữa lại tàu vũ trụ và ô tô.

→Từ những ảnh hưởng của Crom đến sức khỏe con người mà người ta có những phương
pháp xử lý Crom trong nước.


9. Các phương pháp xử lý Crom
− Phương pháp khử - kết tủa: Nguyên lý của phương pháp này là thêm vào nước thải các
hóa chất để tiến hành các phản ứng oxi hóa – khử, kết tủa để tách các chất độc hại có
trong nước thải sau đó lắng, lọc, trung hòa đến tiêu chuẩn cho phép. ▪ Đây là phương
pháp việt nam dùng phổ biến để xử lý crom
Cơ sở của phương pháp hóa học để xử lý nước thải crom là phản ứng khử biến Cr 6+thành
Cr3+, tiếp đó tách Cr3+ ở dạng hydroxyl kết tủa.
− Những chất khử có thể là: natri sunfua Na2S, natri sunfit Na2SO3, natri bisunfit
NaHSO3, polisunfit, sắt sunfat FeSO4, khí sunfurơ SO2, khói chứa SO2,… − Những phản
ứng khử Cr6+thành Cr3+ được biểu thị như sau:
+ Với natri sunfit: Cr2O72- + 3S2- + 14H+ ==> Cr3+ + S0 + 7H2O
+ Với natri bisunfit: Cr2O72- + 3HSO3 - + 5H+ ==> 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O + Với sắt
sunfat: Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ ==> 2Cr3+ + 3Fe3+ + 4H2O − Trong dung dịch nước natri
sunfit bị thủy phân rất mạnh và tạo thành crom hydroxyt kết tủa do đó khơng cần phải
cho thêm vôi:
S2- + 2H2O <==> H2S + 2OH− Nếu dùng natri bisunfit và sắt sunfat thì phải cho thêm vơi sữa (hoặc một loại kiềm
nào đó) để Cr3+ có thể lắng được
Cr3+ + 3OH- ==> Cr(OH) 3 (kết tủa)
+ Ưu điểm: Xử lý nước thải lưu lượng lớn, chi phí thấp, đơn giản, dễ vận hành. + Hạn
chế: Chuyển chất thải từ dạng này sang dạng khác, tạo lượng bùn crôm lớn. − Phương
pháp trao đổi ion:
+ Phương pháp trao đổi ion: là quá trình trao đổi diễn ra giữa các ion có trong dung
dịch và các ion trong pha rắn. Khi các vật liệu này đạt trạng thái bão hòa, ta tiến
hành tái sinh hoặc thay chúng.
+ Ưu điểm: Nhu cầu năng lượng thấp, không gian xử lý nhỏ thích hợp với xử lý
9

nước thải chứa nhiều ion kim loại đồng thời có khả năng thu hồi các cấu tử có giá trị
mà khơng tạo ra các chất thứ cấp.
+ Hạn chế: Giá thành xử lý cao, yêu cầu vận hành chặt chẽ, tái sinh vật liệu trao đổi.
− Phương pháp sinh học:
+ Phương pháp sinh học xử lý kim loại nặng hiện có các phương pháp chính. + Phương
pháp hấp thu sinh học: Cơ sở của phương pháp là sử dụng các sinh vật trong tự nhiên
hoặc các loại vật chất có nguồn gốc sinh học có khả năng giữ lại trên bề mặt hoặc thu
nhận vào bên trong các tế bào của chúng các kim loại nặng khi đưa chúng vào môi
trường nước thải chứa kim loại nặng.
+ Phương pháp chuyển hóa sinh học: Các vi sinh vật sử dụng các enzim trực tiếp
chuyển hóa các kim loại nặng ở dạng độc về dạng ít độc hơn hoặc khơng độc.
Chuyển hóa một chất phi kim loại khác về dạng có thể kết hợp với kim loại nặng để
tạo ra chất ít độc hơn hoặc dễ xử lý hơn.


+ Phương pháp dùng lau sậy: Cơ chế của phương pháp rất phức tạp dựa trên sự tác
động đồng thời của bộ rễ, thân cây và hệ sinh thái có trong đất. Rễ cây cung cấp oxi
cho vi sinh vật sống trong đất hoạt động và phân hủy các hợp chất hữu cơ và một
phần kim lọai nặng.
− Phương pháp hấp phụ: Các phương pháp liệt kê ở trên đều có thể sử dụng để loại bỏ
crơm trong nước thải.
+ Hấp phụ vật lý: xảy ra nhờ lực tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và chất bị hấp
phụ.
+ Hấp phụ hóa học: xảy ra nhờ các liên kết hóa học giữa các phân tử chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ.
10. Kết luận
Qua bài tiểu luận ta thấy được nồng độ crom trong nước ngày càng tang cao và ảnh hưởng
lớn đến môi trường .Ta cần phải quan âm đến vấn đề này, các nhà máy xí nghiệp cần chú rọng
hơn về việc xử lý nước thải khi thải ra mơi trường .Và con ngươi cần có nhận thức cao hơn về
việc ảnh hưởng này. Chúng ta cần tuyên truyền để bảo vệ môi trường bảo vệ con người.

10
Tài liệu tham khảo:
1. Đặng Thị Chi (1997), Hóa môi trường, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội
2. Trần Tứ Hiếu , Phạm Hùng Việt, Nguyễn Văn Nội (1999), Giáo trình Hóa mơi trường cơ
sở,Khoa hóa học.
3. Lê Qúy An (2003), Hiện trạng ô nhiễm môi trường Việt Nam, NXB Quân đội nhân
dân.
4. Đánh giá ô nhiễm kim loại Crom trong trầm tích cửa sơng Sồi Rạp, hệ thống sơng Sài
Gịn - Đồng Nai- Tạp chí Mơi Trường


11