Nghiên cứu tách loại Amoni Nitrit Nitrat trong nước ngầm ở khu vực Ngọc Hà Hà Nội bằng phương pháp trao đổi Ion và phương pháp Clo hoá
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (34.34 MB, 84 trang )
ịi
i
ỉ
11
i
_ A
__ /
_
__
V
_ V _ __
_
B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
GIA HÀ NỘI
, ĐẠI
. HỌC QUỐC
. ----------------------.
TRUÔNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TựNHIÊN
^&v3»&<£»4«3£»4»4$»4«
ìit
ị
\
I
II
II
í
ị
-
I
I .Ể X U Â N K H Ẳ M
ị<
NGHIÊN CỨU TÁCH LOẠI AMONI,
NITRIT, NITRAT TRONG NƯỚC NGẦM Ở KHU
V ự c NGỌC HÀ, HÀ NỘI BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TRAO Đ ồ i ION VÀ PHƯƠNG PHÁP CLO HOÁ
LUẬN ÁM THẠC si KHOA HỌC HOÁ MỌC
C h u y ê n n g à n h : HOÁ v ơ c ơ
Ịí-Ãk.;
. . . "
ì
ỊĩRỉiNGl
A;.* "
G1.ị:.tT
;V
M ã
: 01 - 04 - 01
..ư v,ffỉ ịì
Nc V..T Up I ị f C
N gười hướng dằn khoa học
TS : TRỊNH NGỌC CHÂU
PGS -TS : CAO THẾ HÀ
HÀ NỘI - 2000
M ự c LỤC
T rang
PHẨN M Ở Đ Ầ U
01
A. PHẦN TỔNG QƯAN .
03
Chương 1 : Giới thiệu chung về các hợp chất của nitơ
03
và sự ô nhiễm nguồn nước
1.1. T in h hình ổ n h iễ m m ôi trường hiện nay
03
1.2. N itơ và ch u trìn h c ủ a ni tơ trong tự n h iên
05
1.3. C ác hợ p ch ất c ủ a n itơ và sự ỏ nhiễm n g u ồ n nư ớ c
10
1.4. Sự ô n h iễm h ợ p c h ấ t nitư tro ng nước n g ầm H à Nội
11
1.5. N guồn g ố c g â y n ên sự tản g am oni trong nước n g ầm H à N ội
12
Chương 2 :Một sơ phương pháp phân tích
14
xác định hàm lượng các hợp chất nitơ và clo trong nước
2 .1 . C ác phương p h áp p hân tích
14
2 . 1. 1. Phương p h á p ch u ẩ n độ ax it - bazơ xác định am oni
14
2 .1 .2 . Phương p h áp ôxi h o á k h ử xác định am oni
14
2 .1 .3 . Phương p h áp đ o q u a n g x ác định am oni
14
2 .1 .4 . Phương p h áp đ iệ n cực ch ọ n lọc mànR ion xác định n itra l
15
2 1.5. P iư ơ n g p h áp cự c p hổ x ác định nitrat
16
2 . 1.6 . P iư ơ n g p h á p trắ c q u an g x ác đ ịn h n itrit
16
2 .1 .7 . P ìư ơ n g p h áp đ o q u an g xử dụne; th u ố c thử O .to lid in xác đ ịn h clo d ư
16
2 . 1. 8 . P iư ơ n g p h áp x á c địn h đ o hoạt đ ộ n g
16
2.2.
16
M ệt s ố p h ư ơng p h áp xứ lý am oni, nitrit, nitrat trong nư ớc
2.2.1. P iư ơ ng p h áp o x i ho á am o n i hằng clo và cá c hợ p ch ất c ủ a c lo
16
2 .2 .2 . P iư ơ ng p h á p thổi k h í xử lý am oni
20
2.2.3. Fhương p h áp sin h họ c xử lý am oni trong nư ớc
20
2 .2 .3 . Riương p h áp tra o đổi ion xử lí am o n i, nitrit, nitrat
21
B. P H Ầ N TH Ụ C N G H IỆ M
24
Chương 3: Hoá chất, dụng cụ và kỹ thuật thực nghiệm
24
3.1. C á c p hư ơng p h áp x ác đ ịn h các chỉ tiêu đ án h g iá c h ấ t lượng nư ớ c
24
3 .1 .1 . X ác đ ịn h a m o n i
24
3 . 1.2. X ác đ ịn h n itrit
25
3.1.3. Xác định nitrat
27
3 .1 .4 . X ác đ ịn h e lo h o ạ t đ ộ n g
28
3 .1 .5 . X ác đ ịn h đ ộ o x y h o á củ a nước
29
3 . 1.6 . X ác đ ịn h p H và đ ộ d ẫn đ iện của các d u n g d ịch
30
3 .2 . Kỹ th u ậ t xử lý am o n i, n itrit, nitrat bằn g phương p h á p trao đổi ion
30
3 .2 .1 . C huẩn bị n h ự a trao đổi ion
30
3 . 2 .2 .X ác đ ịn h d u n g lượng tra o đổi tĩnh c ủ a nhựa
31
3 .2 .3 .
32
C huẩn bị c ộ t trao đổi ion và hê th ố n g thự c n g h iệm
3 .2 .4 . L ạp sơ đ ồ k h ả o s á t ảnh hư ởng đồn g thời c ủ a n ồ n g đ ộ ion và tốc đ ộ chảy
34
đ«ến khả n ă n g trao đổi c ủ a nhựa
3 .3 . Kỹ th u ật xử lý am o n i b ằng phương p háp đ o h o á
Chương 4 : Kết qủa nghiên cứu xử iý amoni, nitrit,nitrat
36
40
trong dung dịch bằng phương pháp trao đổi ion
4 . 1. X ác đ ịn h d u n g lượng trao đổi tinh
của nhự a
4-. 1. 1. X ác đ ịn h d u n g lượng h ấp thụ tĩnh c ủ a nhự a A m b erlite IR 120 đối với
40
40
ion am o n i
4 .1 .2 . X ác đ ịn h d u n g lượng h ấp thụ tĩnh củ a nhự a A m b erlite IR A 4 0 0 đối với
41
ion n itra t
4ị.2. Ả nh h ư ở n g c ủ a n ồ n g độ và tốc đ ộ c h ả y đến k h ả n ă n g h ấ p thụ c ủ a nhựa
43
tro n g đ iều k iện đ ộ n g
41.2.1. Ả nh h ư ở n g c ủ a n ồ n g độ ion am oni
43
4ị.2.2. Ả n h h ư ư n g c ủ a n ồ n g đ ộ ion n itrit
46
4ị.2.}. Ả nh h ư ở n g củ a n ồ n g đ ộ n itrat
49
Chương 5: kết quả nghiên cứu xử H amoni trong dung dịch
54
bàng phương pháp clo hoá
5.1. X ác đ ịn h thời g ian clo h o á
54
5.2. X ác đ ịn h tỷ lệ đ o h o á đối với m ột số dun g d ịch am o n i có n ồ n g đ ộ đầu
55
k h á c n h au
5.3. N hận x ét c h u n g
60
Chương 6: áp dụng kết quả nghiên cứu để xử lí thử mẩu nước ngầm
61
khu vực Ngọc Hà , Hà Nội
6 .1. G iớ i thiệu sư đ ồ n g u ồ n nư ớc
61
6.2. K ết quả k h ả o sát ch ất lưựng nước n guồn
62
6.3. X ử lí am o n i, n itrit, n itrat b ằn g phương pháp trao đổi ion
63
6.4. X ử lí hợp c h ấ t n itơ b ằn g phương pháp clo h o á
68
K IẾN N G H Ị
71
c . KẾT LUẬN
72
TÀ I LIỆU T H A M K H Ả O
74
PHẦN PHỤ LỤC
77
Phụ lục 1 -Tiêu chuẩn chất lượng nước 20 TCN 33-85 -BXD ban hành
77
P h ụ lụ c 2 - T iê u ch u ẩ n vệ sin h đối với ch ất lượng nư ớc ăn u ố n g và sinh h o ạt về
78
p h ư ơ n g diện v ật lí và h o á h ọ c
T iê u c h u ẩ i tạm thời ban h àn h k è m theo Q Đ số 505 B Y T /Q Đ n g ày 13/4/1992
P h ụ lụ c > T iê u ch u ẩ n vệ sin h ăn uống và sinh h o ạ t về vi k h u ẩ n , vi sinh vật
79
T iê u c h u á i tạm thời Ban h àn h k èm th eo Q Đ số 505 B Y T /Q Đ n g ày 13/4/1992
P h ụ lục 4 T C V N 5 9 4 4 - 1995
G iá trị p ớ i h a n ch o p h ép củ a c á c thông số và n ồ n g đ ộ các c h ấ t ô n h iễm
tro n g nưóc n g ầm
80
PHẦN MỞ ĐẦU
Từ th u ở x a xưa người H à Nội ch u y ên d ù n g nư ớc m ư a, nư ớc sông hồ
t r o i g sinh ho ạt. M ãi đốn năm 1894 hệ th ố n g cấp nước đ ầu tiên m ới được xây
d ự E g . N gu ồ n nư ớ c lúc đ ầu lấy từ sông H ồng, như ng d o ch ất lượng nư ớc không
tố t x ử lý q u á tố n k ém nên từ 1909 ch o đ ến nay đư ợ c th ay th ố t ô i n g u ồ n nước
n g ìm . T ro n g tương lai đ ày vẫn là nguồn cấp nước q u an trọ n g c ủ a H à N ội. Chất
lư c n g c u ộ c số n g n g ày c àn g tăn g cao đòi hỏi lượng nư ớc cu n g cấp và ch ất lượng
nước cũng n g ày càn g cao . Đ ó là yêu cẩu hức bách củ a thự c tế cần phải thoả
m ân.
T heo th ố n g k ê c ủ a tổ chứ c Y tế th ế giỏi hiện cỏ k h o ản g m ột ph ần ba dân
c ư trên th ế giới th iếu nưức sạch để sinh h o ạt và d o đ ó h àn g năm có tới 500 triệu
ngíịri bị m ắ c b ện h và 10 triệu người (chủ yếu là trẻ em ) hị chết. T ro n g số đó thì
&0 $> các trư ờng hợp m ắ c h ênh ử các nước đ an g phát triển là d o dùn g nước
k h à n g đ ạt tiêu ch u ẩ n vệ sinh.
Ở nư ớ c ta, m ộ t Irong nhữ ng m ục tiêu chú yếu củ a thừi kỳ đ ẩ y m ạn h công
nigiiệp h o á, h iện đại h o á đất nước m à Đ ại hội Đ ản g lổn thứ V III đ ã đề ra là "tất
c ả d â n c ư th àn h thị và 80% dân số ở nông thôn phải đư ợ c c u n g cấp nư ớc sạch"
rmiiốn vậy trư ớ c h ết c h ú n g ta cần phải "xây dựng q u y h o ạch hảo vệ và khai thác
hợo lý n g u ồ n n ư ớc, đ áp ứng yêu cầu của sản x u ất và đời số n g ".
C ù n g với sự tăn g trương kinh tế xã hội, tố c đ ộ đ ô thị h o á, sự g ia tăng dân
Stố và sự p h át triể n c ô n g n g h iệp hoá đ ã k éo th eo m ứ c đ ộ n h iễm n g u ồ n nước
nigìy càng tăn g . C ác hợ p ch ất của n itơ là sản phẩm phân h u ỷ c ủ a cá c ch ất hữu
c ơ động vật và thự c vật đ ã xuất hiện trong nước n g ầm H à N ội với h àm lượng
mgày càng lớn đ ặ c hiệt là ở k hu vực nội thành. C hất lượng nư ớc k h ô n g tốt đã
gỊây ảnh h ư ở n g đ á n g kể đ ến sức khoẻ và năn g xuất lao đ ộ n g c ủ a nh ân dân .
V ấn đ ề m a n g lín h cấp th iết đ ặt ra ờ đây là bằn g m ọi h iện ph áp phải khắc
p h ụ c để cu n g cấ p đủ s ố lượng nước sạch phục vụ ch o nh u c ầu sinh h o ạ t của
nibân dân H à N ội tro n g khi các cơng trình c ấp nư ớc sạch ch o nh ân d ân từ ngoại
tỉhinh đưa v à o ch ư a đ á p ứng được.
K h u vực N g ọ c H à th u ộ c quận Ba Đ ình. H à N ội, có đ ặc đ iểm đ ịa lí đặc
b iè t là n ằm c ạ n h H ồ B ách thảo, H ồ T ây chứ a nước thải củ a cá c khu d ân cư lân
1
cận và là n g u y ên nhân ch ín h g â y lên sự ỏ n h iễm nước hề m ặt, d ẫn đ ến ô nhiễm
nước n g ầ m . M ặt hằng k h ai th ác nước ngầm ơ đây khá ch ặt h ẹp lại xen kẽ các
vùng d â n cư d ẫn đến c h ấ t lượng nước chư a đư ợc n h ư m o n g m u ố n .
T ro n g n h ữ n g n ă m gần đ ây chất lượng củ a n g u ồ n nư ớc n ày bị giảm dần.
H iện tư ợ n g đ ổ n g cặn c ú a nồi hơi tăng n hanh và hiện tượng th ủ n g ố n g d ẫn nước
củ a cá c th iết bị làm lạm h xảy ra khá phổ biến ở các cơ q u an x í n g h iệp trong
khu vực. Đ iề u đ ó địi hỏi phải phốn tích m ột cách hệ th ố n g đ ể đ án h giá chất
lượng n ư đ c và đ ề xuất phương án k h ắc ph ụ c n h ằm nân g cấp c h ấ t lượng nước
sản p h ẩ m . Đ ể g ó p p h ần n g h iên cứu giải q u y ết vấn đề thự c tiễn c ủ a khu vực và
đơ n vị
c h ú n g tôi ch ọ n đề tài: N ghiên cứu tách loại am o n i, nitrit, nitrat trong
nước n g ầm b ằn g phương p háp trao đổi ion và phương ph áp clo ho á.
Do thời g ian có h ạ n trong cuốn luận án n ày m ới chí dừ ng lại ở m ức độ
phAn tích tương đối to àn d iện cá c chỉ tiêu chú yếu đ ể đ án h giá c h ất lượng của
n g u ồ n nước. K h áo sát c á c yếu tố ánh hưởng đơ tìm đ iều kiện tối ưu cho việc xử
lí th ử m ẫu n ư ớ c h ằng hai phương pháp trao đổi ion và phư ơng p h áp cỉo hoá.
Với h y v ọ n g rằng các kết quả thu đư ợc sau khi xử lí thử tro n g phịng th í
n g h iệm có thổ đ ó n g g ó p m ộ i số thơng tin hữu ích ch o việc nống cấp cơ n g nghệ
x ử lí để cu n g c ấ p nước sạch phục vụ cho sinh h o ạt và n g h iên cứu k h o a học ở
k h u vực sau n ày .
Cuối lu ận án c h ú n g tôi m ạnh dạn đư a ra m ột vài k iến nghị n h ỏ nhằm
n â n g cấp c h ất lượng nước c ủ a khu vưe.
2
A . P H Â N
T Ô N G
Q U A N
.
C H Ư Ơ N G 1: G IỚ I T H IỆ U C H U N G V Ề C Á C H Ợ P C H Ấ T C Ủ A N ITƠ
V À S ự Ô N H IỄ M N G U Ồ N N Ư Ớ C
1.1 Tinh hình ơ nhiẻm inỏỉ trường hiện nay
N ăm 1995 U ỷ han k h o a học chính thứ c củ a N hà T rắn g về b ảo vệ m ôi
trưtoầg đ ã đ ịnh Iighìa về sự ơ nhiễm m ơi trường như sau: “ Sự ổ n h iễm là sự
thay đổ i b ất lợi c ủ a m ồi Irường thiên nhiên, nó thể hiện ho àn to àn h ay m ộ t phần
n h í ìà sản phẩm p h ụ do h o ạt đ ộng củ a con người, q u a các h iệu q u ả trực tiếp
h a ' g iá n tiế p m à làm Ihay đổi d ạn g thứ c phân b ố các lu ồ n g năn g lượng, m ức độ
b ứ t x ạ , th àn h p h ần vật lý và ho á học củ a m ôi trường tự n h iên và đ ộ phổ biến
củí c á c sin h vật. N hững sự th ay đổi này cổ thể làm ảnh hư ởng đ ến con người
m ệ t cách trực tiếp hay hay g ián tiếp thông q u a cá c n g u ồ n sản phẩm nông
n g h iệp , nư ớ c và c á c sản phẩm sinh h o ạt kh ác, ch ú n g cũ n g có th ể ảnh hưởng tới
eton người b ằng các h làm thay đổi các đối tượng vật lý th u ộ c sở hữ u của con
n,girờj và c ó kh ả n ăn g làm thoái hoá thiên n h iê n ” {2 }.
Sự ỏ n h iễm m ôi lrường n g ày nay đã và đ an g đư ợc toàn T h ế giới q u an tâm
nihít là tro n g th(íi đại cách m ạn g khoa học - kỳ thuật, khi m à h o ạ t đ ộ n g c ủ a con
n;gíời p h át triển tới qui m ơ chư a từng thấy thì vấn đề ỏ n h iễm m ôi trường lai
c;àng trở n ên g ia tăn g . T ro n g vòng 100 năm gần đ ây , tốc đ ộ di ch u y ển
trong
k;h)ng g ia n củ a c o n người đ ã tăn g lên 100 lần, m ứ c đ ộ tiêu thụ n ăn g lượng tăng
1 0)0 lần, sức m ạ n h q u ân sự tăn g hàng triệu lần... đ iều đ ó đ ã k é o th eo sự tăng
líêr. gấp bội củ a m ứ c đ ộ ô n hiễm .
N gười ta x ác đ ịn h được rằng vào nhữ ng năm 70 đ ã có k h o ả n g 2 triệu chất
ht chất k h á c n h au được thải vào m ơi trưím g xung q u an h ( k h ơ n g k ể các loại
pihìn k h o á n g ), tro n g số đó 4 0 .0 0 0 chất th u ộ c loại đ ộ c hại. N ền sản x u ất hiện
đìạ khơng nh ữ n g chỉ tạo ra các sản phẩm m ới m à còn thải ra c á c ch ất thải m ới
c:hiía hề có tro n g th iên nh iên , và phần lớn là xa lạ đối với c á c cơ th ể sống.
C ác n g u ồ n g â y ỏ n h iễm ch ính là các nhà m áy c ủ a n gành công n g h iệp hoá
chất, luyện kim , c h ế h iến d ầu m ỏ, c h ế tạo m áy, vật liệu xây d ự n g ....H à n g năm
chúng ta đ ã thải vào k h í q u y ển hàng trăm triệu tấn c á c ch ất đ ộ c CỈT, HC1, S 0 2,
C 0 „ CO, N O x ( các ô x it k h ác nhau củ a nitơ ), các h ợ p ch ất th u ỷ ngân, chì,
Càdimi, asen .... Đ ặc biệt n g u y hiểm là chất thải c ủ a các nhà m áy xử lý chất thải
hat nhán, b ụ i p h ó n g x ạ củ a các vụ thử hạt nhân.
Các n g u ồ n g â y ô n h iễm q uan trọng k h ác là c á c n h à m áy n h iệ t điên, các
phương tiệ n g ia o th ô n g vận tải chạy hàng đ ộ n g cơ đ ố t trong, cá c vụ tai nạn chở
dầu, sự c ố ố n g d ẫn d ầ u , nư ớc thải sinh h o ạt và công n g h iệp v.v
Hiện n a y vấn cĩề ô n h iễm môi trường đã trở th àn h nỗi lo củ a tồn nhân
loại. Nó đ ị i hỏi g iải q u y ế t vấn đ ề m ôi trường tự n h iên đ a n g bị thoái h o á nghiêm
trọng co sự tích luỹ m ộ t khối lượng lớn cá c h o á c h ấ t và đã g ây ra n h iều bệnh
chưa từng b iết đ ến . Sự ô n h iễm m ôi trường cũng g ây ản h hư ở ng x ấu đ ến năng
suất cây trồ n g và vật n u ô i, phẩm chất lương thự c và thự c phẩm . Sự ơ nhiễm cịn
đẩy nhanh q u á trìn h ăn m ị n m áy m óc, thiết bị và làm g iảm tuổi thọ củ a các
cơng trình k iến trúc, xây d ự n g ...
T iiệ t hại vé k in h tế đ o ô nhiễm m ôi trường g ây ra rất lớn, ch ẳn g h ạn năm
1970 uớc tín h th iệt h ại ở N h ật là 23 tỉ đỏla, ở M ỹ 25 ti’ đ ô la. N h iều người cho
rằng k ió đ á n h g iá h ế t đư ợ c các thiệt hại d o ỏ n h iễm m ôi trư ờng g ây ra vì cịn
p hải tíih đ ế n n h iều yếu tố k h ác như chi phí ch o việc ch ữ a b ện h , sự g iảm năng
su ất la) đ ộ n g x ã h ộ i...V ấ n đề hảo vệ m ỏi trường liên q u an trự c tiếp đ ến vấn đề
sử dụng h ợ p lý và h iệu q u ả các nguồn tài n g u y ên th iên n h iên , n h ấ t là các tài
n g u y ê i k h ô n g th ể tái tạo. Đ ể ch o con người k h ô n g bị đ ầu đ ộ c bởi cá c yếu tố
đ ộ c h ạ p h á t sinh từ m ọi n g u ồ n k h ác nhau đòi hỏi phải q u an tâm đ ến chất lượng
k h ô n g k h í m à co n người h ít thở, chất lượng c ủ a nước m à co n người d ù n g để ăn
u ố n g hàng n g à y ... và m ộ t số n h ân tố k h ác tác đ ộ n g lên cơ thể con người ngoài
đ ư ờ n g h ơ h ấ p và tiêu hố như ng cũng làm tổn hại trạn g thái sinh lý c ủ a cơ thể,
c h ẳ n g lạ n tiế n g ồn.
|)ể b ả o vệ c ác n g u ồ n nước khỏi bị ỏ n h iễm k h ơ n g có co n đư ờng n ào khác
là p h ả b ả o vệ m ôi trư ờng. Đ iều đó cổ nĩ;hĩa là n h ất th iết phải h ạn c h ế lượng
c h ấ t tlải p h át sin h từ các quá trìn h sản xuất, h ằng cách sử d ụ n g các th àn h tựu
4
IT.ớ
củ a k h o a h ọ c v à k ỹ th u ật đ ể xây dự ng các cô n g n g h ệ k h ơ n g có h a y có rất ít
chá. thải, và phải x ử lý ch ất thải trước khi thải ch ú n g vào m ôi trư ờng.
V iệc xây d ự n g nhữ ng d ây chuyền k hơny có c h ấ t thải h ay c á c tổ hợp xử lý
châ thái đị i hỏi n h iề u phí tổn, đơi khi làm cho q u á trình sản x u ất k h ơ n g cịn
giá trị k in h tế. C ó th ể nói rằn g , thông thư ờng m ột g iải p h áp có lợi ch o mơi
trương thì bất lợi về kinh tế và ngược lại. V iệc tìm ra cá c giải p h áp sao ch o phù
h(f[ với cả hai vấn đề trên đ an g là vấn đề hức xúc ch o toàn n h ân loại.
V à d o đ ó , c h ú n g ta cần phải nghiên cứu cả hai lĩnh vực b ảo vệ và xử lí mơi
trương
1.2 Nitơ và chu trình của nitơ trong tự nhiên [ 1, 2]
Ni tơ tạo th à n h h àn g loạt c á c hợp c h ất vô cơ và hữ u cơ q u an trọ n g trong
kh('ng khí, đ ấ t và nư ớ c n h ờ cá c q u á trình h o á h ọ c k h á c n h au . N g u y ên tử nitơ có
khí n àn g tạo th à n h các hợp ch ất hoá học với m ứ c o x i h o á từ (-III) đ ến (+V ), vì
vậ) h o á h ọ c m ôi trư ờ ng củ a n itơ m à Irước hết là các phản ứng có sự chuyển
electron m an g ý n g h ía rất lớn trong các q u á trình ch u y ể n h o á h o á h ọ c và sinh
học. M ộ t số ví d ụ về cá c d ạn g tồn tại của n itơ n hư sau:
M íc oxi hoá:
D ạig tổ n tại:
-3
-2
Ị
ị
NH,
-1
I------ X
-N H 2
+2
0 +1
1
N2
I
+3
T
N ,0 NO H N O ,
+4
I
I
N 0 2 HNO,
NH/
CO(NH2)2R2N - NO
n o 2-
C H ,C (0 )0 0 N 0
n o 3
R -C H (N H 2)C O O H
N gu ồ n ni tí í c h ín h Irong m ôi trường là n itơ củ a k h ơ n g khí, ngồi ra nitơ
CỊI
c ó 'tro n g đ ấl và nước .
5
+5
P h ân bô n guồn nitư trong m ỏi trư ờnu I 1
N guồn
K hối lượng, triệu tấn
O A K )12
Đ ấ t , đá
N ước
23.10'
2 2 . 1()6
Ni tơ ho à tan
H ợ p ch ất có ch ứ a ni tơ
0,6.10°
K hổng khí
3 ,9 .1 0
Sinh q u y ể n
3.9. K í’
1,2. i ()3
Sinh vật sống tro n g đ ất
Sinh vật sống ở hiển
0 ,5 .1 0 ’
Sinh vật ch ế t tro n g đ ất
3 0 0 .1 0 '
Sinh vật ch ết ở hiển
6 0 0 .1 0 '
N itơ là th à n h phần ch ín h Irong k h í q u y ển như ng nó k h ổ n g h o ạ t đ ộ n g m ạnh
nlhtf ôxy bởi lẽ n ăn g lượng liên kết trong phân tử n itơ lương đối lớn ( E = 942
k.J / m ol ). Q u á trình phân ly q u an g h ọ c c ủ a phân tử n itơ đòi hỏi cá c photon có
biước sóng n g ắ n Ằ < 169 nm . Dưới tác d ụ n g cúa c á c tia só n g rất n g ắn X < 100
mm có th ể x ảy ra các phan ứng quaniì hố phức tạp với sự tạo ih àn h nguyên tử
h«oic phân tử niu# h o ạt h o á như :
hV
N,
N2+ + 0 2
______>
N2+ + e
---------->
NO+ + NO
NO+ + c ---------- >
N
+ o
T rong th ự c tế, N O xuất h iện trong k h í q u y ển là d o q u á trình o x y hố N ,
b»ở 0 2 d o h iệ n iưựng p h ổ n g đ iện tự nhiên.
Phóng diện
N2 + 0 :— — V
2 NO
g .r c a o
6
N itơ o x it là c h ấ t k h í k h ơ n g m àu. k h ô n g m ùi, k h ô n g tan tro n g nước. Nó
gíty tác hại ch o cơ th ể do kh ả n ăng tác dụn g với h ổ n g c ầu tro n g m áu , làm giảm
khả năng vận chuyển oxi của m áu. gây ra các hệnh về m áu .
N iO đ ư ợ c sinh ra trên m ặt đ ất là do k ết quả h o ạ t đ ộ n g c ủ a vi sinh vật. Nó
khuếch tán vào k h ơ n g k h í và h ấp phụ các tia tứ n g o ại rồi bị p hân h u ỷ nguyên tử
o x i h o ạ t h o á.
N itơ d io x it ià c h ấ t k h í m àu nâu nhạt, có m ùi k h ỏ ch ịu , có th ể p h át hiện
đưcc m ùi của n ó ở n ồ n g đ ộ 0 ,1 2 ppm , NCX dỗ h ấp thụ bứ c xạ tử n goại, dễ hoà
tan tro n g nư ớc và th am g ia vào các phản ứng q u a n g h o á. N O , là loại k h í gây
kick th ích m ạn h đối với n iêm m ạc đường hơ hấp, có thể thâm n h ập vào cơ thể ở
nồrg đ ộ 15-50 ppm g â y ra các bệnh tim , phổi và gan .
N O , rất bền với p h ản ứng q uang hoá, chỉ ở bước só n g X < 395 nm
bị [hân li th àn h N O và
nó mới
o, .
X<
398 1U11
N O , + h v ----------- NO + o
X
>430nm
N O , + h v ----------- > NO,* h o ạt hoá.
K hi k ế t th ú c q u á trìn h p hản ứng thì N O / h o ạt h o á n ày
ph ản ứng với gốc
OI- c h o H N O , h o ặ c với m ột s ố các chất h o ạt tính k h á c tạo th àn h N O a và
C 2H30 5N (P A N ) là n h ữ n g ch ất g â y ăn m òn m ạn h . N hữ ng ch ất n ày m ộ t phẩn tan
tro ig nư ớ c và th e o m ư a rơi x u ố n g đất.
C ác o x it c ủ a n itơ (N O , N „ 0 3, NCX , N ,O v . v iết là N O x) x u ất h iện tro n g khí
q i r ể n d o q u á trìn h đ ố t n h iên liệu ở nhiệt đ ộ cao, oxi h o á n itơ k h í q u y ển do tia
s é t núi lử a..., p h ân h u ỷ n itral hằng vi sinh vật và q u á trìn h sản x u ất các hoá
clhâ là hợ p c h ất củ a nitơ.
H ai k h í N (X , n o là th àn h phần quan trọng và có vai trị n h ất đ ịn h trong
kJhN l(x d o h o ạ t đ ộ n g c ủ a co n người gây ra [ 1].
N gười ta tính lượng N O x (x=l-í-2) sinh ra trong p h ạm vi to àn cầu là 40
triê i tấn n itơ /n ăm , iro n g đ ó 5 0% có nguồn g ố c tự n h iên đư ợ c tạo ra do sấm
cỉh
Cíủ; con người đóng vai trị quan trọng tạo ra các chất hoá học gây ồ nhiễm
7
k h ơ n g khí và là nhữ n g n g u y ên nhân dẫn đến sự p hân hu ỷ ô zôn, giảm lưựng
ổzôn trong k h í q u y ể n , làm tăn g các tia hức xạ c h iếu xuống d ẫn đến sự tăng
nhiệt độ củ a trái đ ấ t.
Nitư tro n g đ ấ t và nước ch ú yếu ở d ạn g hữu cư đư ợc tạo th àn h là do kết
quả c ủ a quá trìn h p h ân h u ỷ thự c vật và xác đ ộ n g vật ch ết, ph ân và nước tiểu của
đ ỏ n g vật... N ó đ ư ợ c h y d rô h o á thành NH<, N H / và đư ợc ô x y h o á tô i các vi
k h u ẩ n tạo th àn h N O ,' sau đó thự c vật sứ d ụ n g N O / n ày làm ch ất d in h dưỡng.
Khi cần th iết ngư ời ta sẽ hổ sung nitơ vào đ ất b ằn g cách bón p h ân h o á học
((N H 2),C O , N H 4N O , h o ặ c (N H 4) 2S 0 4...). C ác vi k h u ẩn sẽ ch u y ể n hoá N H /
th àn h N O / đ ể c h o th ự c vật h ấp thụ. M ặt k h á c m ộ t số c ây họ đ ậ u cũ n g có khả
n àn g h íp thụ n itơ tro n g k h í q u y ển nhờ các vi k h u ẩn c ố đ ịn h n itơ trên các nhánh
rễ c ủ a nó và c u n g cấp m ộ t lượng đáng kể c h ấ t d in h dư ữ ng n itơ ch o đất.
V òng tu ẩn h o àn n itơ đư ợc hắt đ ầu b ằng q u á trình c ố đ ịn h n itơ do sự vận
ch u y ể n n itơ tro n g k h ô n g khí, đ ất, nước và sinh k h ố i. V iệc c ố đ ịn h n itơ bằng
sin h hoc đưực th ự c h iện bơi các vi khuẩn sống tự d o n h ư vi k h u ẩn h iếu khí, bán
kị k h í và yếm k h í ị thự c vật b ậc cao. Đ ây là m ộ t q u á trìn h x ú c tác sinh h ọ c cần
c ó m ặt của hệ th ố n g m e n n itro g enaza.
Những n g h iê n cứu cỏ tính chất hệ th ống về m ơ h ìn h ch ứ c n ăn g c ủ a m en
n itro g en a za đ ã ch í ra rằn g tro n g quá trình c ố đ ịn h n ilơ xảy ra nhữ n g phản ứng
với sự JÓ m ặt c ủ a xú c tác chứ a m ỏlipđen. N gày n ay người ta đã b iết rằng nhiều
p h ứ c c iấ t củ a k im loại ch u y ển tiếp với nitơ phân tử khi c ó m ặ t củ a cá c ch ất khử
m ạ n h /à xúc tá c th ích hợ p có thể hị ch u y ển th àn h am o n i h o ặc cá c hợp chất
k h á c c ia nitơ.
D> nhu c ầu n g à y c àn g tăn g về phân đ ạm con người đ ã sử d ụ n g phương
p h á p 11)á h ọ c đ ể c h u y ể n h o á n itơ trong k h í q u y ển th àn h am o n ỉac.
Q uá trìn h h y d ro h o á n itơ có xúc tá c xảy ra n h ư sau:
N 2 + 3 H , <-...
-> 2 N H ,
A H ° = -93 k J/m o l
Lrê là m ộ t v í d ụ ít có đối với các ch ất đư ợc h ìn h th àn h đ ồ n g thời cả do
qiuá trìih biến đổi n h ân tạo và lự nhiên.
8
H iện n ay vởi cá c th iết hị cơng nghệ h iện có trên th ế giói, sản lượng urê đạt
kluving 35 triệu tấn /n ăm tương đương với lượng urê d o sán x u ất b ằng sinh học
hàng nám trên trái đất.
C ác q u á trìn h k h ứ và th u ỷ phàn các hợ p ch ất n itơ trong nước có xúc tác
sinh h ọ c là các q u á trìn h urê h o á, am oni hố, nitrat ho á, khử n itra t hố. T rong
đó, n itơ q u a y trở lại k h ô n g k h í ơ dạng N i h o ặc NọO, với lượng N 20 chiếm
khoảng 5% tổ n g số. L ượng n itơ ở dạng hợ p ch ất tích tụ tro n g cơ thể số n g khá ít
ỏi và ch ỉ vào k h o ả n g 1()4 triệu tấn. T rong q Irình k h o án g hố, N H / được giải
phổng. T h e o m ộ t s ố tính tốn, chỉ có k h o ản g 11% n itơ tro n g ph ân bón đưực
chuyển Ihành d in h d ư ỡng ch o cây trồng và độn g vật, phần n itơ cò n lại được
chuyển vào nư ớ c thải và nước hề m ặt tnrớ c khi th am gia q u á trình khử nitrat
[ 1].
V ị n g tuần h o àn n itơ dưới tác động tích cực c ủ a các h o ạt đ ộ n g nh ân tạo đặt
ra n ộ t lo ạt các vấn đ ề sin h thái m à việc kiểm soát và c h ế ngự c h ú n g đòi hỏi cao
đối với c á c n g àn h k h o a h ọ c và kỹ ihuật.
V iệc tăn g n ồ n g độ củ a các hợp ch ất n itư hay hơi (N O x, NoO, N H „
n itn a m in ) ử tần g hình lưu và đối lưu dẫn tới tăng tốc đ ộ cá c phản ứng trong
khcng khí, tăn g qu á trìn h trao đổi của các hợp c h ấ t n itơ g iữ a k h í quyổn và hề
mãi trái đ ất và d o đ ó làm tăn g n ồ n g đ ộ của C O (N H ,)2, N H / , N 0 2 , N O / trong
nưcc hề m ặt và nư ớc n g ầm .
V iệc o x i h o á am o n i (N H 4+) hằng vi sinh q u a giai đ o ạn tạo th àn h nitrit và
sau đ ó th àn h n itra t (n itra t hoá).
N H 4+ + 1, 5 0 2
Nitrosomonas
--------— ----- > N 0 2- + H 20 + 2 H +
Nitrobacter
NO, +0,5 0 , ------— — ->
NO;
C á c q u á trìn h o x i h o á vi sinh N H / cịn có thể bị ảnh hư ởng bởi m ột số
c h ã k h á c. Q u á trìn h n itrit hố bị hạn c h ế bới cá c bon hữu cơ, vì m ột phẩn oxi
tiê i th ụ cho sản p h ẩm sin h khối. Q uá trình biến đổi n itư tro n g nước bề m ặt dẫn
tới lãng n ồ n g đ ộ N O /, m ộ t sản phẩm g ây n h iễm đ ộ c nước. N gười ta tính rằng
h àrg n ám có k h o ả n g 3 0 .1 0 ' triệu tấn n itơ được ch u y ển ra hiển dưới d ạn g nitrrat
[1]
9
1.3. Các hợp chất của nitơ đối với sự ô nhiẻin nguồn nước ị 1, 2 7 1
a. D ana, tố n tu i củ a n i uy tro n g m ơ i Inrịiiiỉ
T r o n g m ô i lr ư ờ n g n ư ớ c n itơ tổn lạ i ờ n h iề u d ạ n g h ợ p c h ấ t k h á c n h a u ,
n h ư n g c ó th ổ p h â n c h i a c h ú n g th à n h h a i n h ó m lớ n đ ó là n itơ h ữ u c ơ v à v ô cơ .
C á c h ợ p c h ấ t ni tơ v ô c ơ tồ n tại tr o n g n ư ớ c p h ổ b iế n ở 3 lo ạ i h ợ p c h ấ t c h ín h
là a m o n i, n itr il, n itra t. C á c io n a m o n i ( N H 4+), n ilr a t ( N O ,') , n itr it ( N O , ) c ó m ặt
tr o n g tất c ả c á c n g u ồ n n ư ớ c như : n ư ớ c n g ầ m , n ư ớ c b ề m ặ t v à n ư ớ c th ả i.
T r o n g th iê n n h iê n k h í a m o n ia c đ ư ợ c s in h ra tr o n g q u á trìn h th ố i rữa c ủ a
c á c p r o te in tr o n g x á c s in h vật v à q u á trình p h â n h u ỷ urê tr o n g c h ấ t b à i tiế t c ủ a
đ ộ n g v ậ t d ư ớ i lá c d ụ n g c ủ a m ộ t s ố lo à i vi s in h v ậ t.
D o n h iề u n g u y ê n n h â n m à n ư ớ c th ả i, n ư ớ c b ề m ặ t c ũ n g n h ư n ư ớ c n g ầ m
th ư ờ n g c h ứ a c á c h ợ p c h ấ t n itơ . M ộ t p h ầ n ni tơ ở d ạ n g a m o n i đ ư ợ c s in h ra từ
n g u ồ n p h â n b ó n , n ư ớ c g iả i đ ộ n g vật và m ộ t p h ầ n đ ư ợ c t ạ o ra d ư ớ i đ iề u k iệ n
th íc h h ợ p b ở i c á c vi k h u â n . N g ư ờ i ta c h o rà n g s ự c ó m ậ t c ủ a a m o n i là c h ỉ thị
c ủ a s ự ô n h iễ m m ỏ i trư ờ n g n ư ớ c .
h. S ự k iể m s o á t n h ấ n tạ o đ ô i v ớ i c á c h ọ p c h ấ t n i tơ tro n g m ỏ i trư ờ n g Ị 1 ]
D o v i ệ c p h á t tr iể n sả n x u ấ t h iệ n n a y c á c v ấ n đ ề s in h th ái n á y s in h n g à y
c à n g n h iề u . C o n n g ư ờ i lu ô n c ố g ắ n g á p d ụ n g m ọ i b iệ n p h á p k h o a h ọ c k ỹ thuật
đ ổ k h ố n g c h ế h à m lư ợ n g c ủ a c á c h ợ p c h ấ t c u a n itơ ở d ư ớ i d ạ n g k h í, lỏ n g tro n g
m ô i tr ư ờ n g . B ằ n g c á c h iệ n p h á p s in h h ọ c , v ậ t lí v à h o á h ọ c c o n n g ư ờ i đ ã h iế n
đ ổ i c á c h ợ p c h ấ t c h ứ a n itơ th à n h c á c sả n p h ẩ m c u ố i c ù n g k h ô n g ả n h h ư ở n g tới
m ô i tr ư ờ n g s in h th ái h o ặ c tạ o ra sả n p h ẩ m c ó th ể s ử d ụ n g đ ư ợ c .
Q u á tr ìn h k h ử ồ x i t n itơ c ó th ể th ự c h iệ n h ằ n g c á c h iệ n p h á p k ì th u ậ t n g a y
tại n g u ồ n s in h ra n ó (x ứ lí s ư -c ấ p ) h a y tá c h k h í N O x từ k h í th ả i n h ờ h ấ p thụ
h o ặ c c á c q u á trìn h h o á h o c (x ử lí ih ứ c ấ p ).
C á c h iệ n p h á p x ứ lí th ứ c ấ p n h ư q u á trìn h đ ố t n h iệ t, h ấ p th ụ k h í, k h ử c ó
h o ặ c k h ơ n g c ó x ú c tá c đ ể g iả m lư ợ n g N O x tr o n g k h í th ả i s a u k h i đ ã x ử lí s ơ b ộ .
Phương pháp khứ
N O x g ồ m c ó p h ư ơ n g p h á p k h ử x ú c tá c k h ô n g lự a c h ọ n và
k h ử x ú c tá c c ó lự a c h ọ n . C (í s ở c ủ a p h ư ơ n g p h á p k h ử x ú c tá c k h ô n g lư a c h ọ n là
b iế n đ ổ i đ ồ n g th ờ i h ợ p c h ấ t h y d r o c a c b o n và ô x it n itơ trên x ú c tá c tạ o th à n h s ả n
10
p h ẩm N 2, C O -,, H : 0 p h ư tm g p h á p n à y th ư ờ n g đ ư ợ c ứ n g d ụ n g k h i n ồ n g đ ộ N O x
thấp.
Đ ổ x ử lí n ư ớ c ơ n h iễ m c h ứ a c á c h ợ p c h ấ t n itơ , c ó th ể á p d ụ n g c á c p h ư ơ n g
p h áp tá c h v à là m g ià u , h o ặ c b iế n đ ổ i c h ú n g th à n h n itơ p h â n tử trả lạ i c h o k h í
q u y ể n . N g ư ờ i ta th ư ờ n g á p d ụ n g c á c p h ư ơ n g p h á p h o á lí n h ư c h ư n g c ấ t, trích li
đ ổ ihu h ồ i c á c h ợ p c h ấ t n i tơ d ễ b a y h ơ i h o à tan tr o n g n ư ớ c th ả i c ủ a n g à n h c ô n g
n g h iệ p p h â n b ó n . P h ư ơ n g p h á p m à n g và p h ư ơ n g p h á p tra o đ ổ i io n c ũ n g n h ư
c á c p h ư ơ n g p h á p h o á s in h th ư ờ n g đ ư ợ c s ử d ụ n g đ ể là m s ạ c h n ư ớ c k h ỏ i c á c h ự p
ch ất io n c ủ a n it ơ n h ư a m o n i, n itra t, n itrit.
1.4. Sự ô nhiễm hợp chất nitơ trong nước ngầm Hà Nội [6]
T rong năm
1 9 8 8 k h i th ự c h iệ n c ô n g tá c th ă m d ò n ư ớ c d ư ớ i đ ấ t v ù n g H à
N ộ i m ở r ộ n g v ớ i d iệ n t íc h k h o ả n g 8 0 0 k m 2, Đ o à n đ ịa c h ấ t 6 4 đ ã t iế n h à n h lấ y
v à phân t íc h 2 6 1 m ẫ u n ư ớ c đ ể x á c đ ịn h h à m lư ợ n g N H 4+ , N O -,', N O ,' . K ế t q u ả
th u đ ư ợ c đ ã c h o th ấ y :
•
H à m lư ợ n g N H / tr o n g
n ư ớ c n g ầ m d a o đ ộ n g lừ 0 -r 3 5 m g/1; N O ,' từ
0 -S-3 m g /1 ; N O / từ 0 4- 1 0 ,3 m g /1 ,.
•
Đ ã x á c đ ịn h đ ư ợ c m ộ t s ố k h u v ự c c ó h à m lư ợ n g N H / c a o h ơ n tiê u
c h u ẩ n c h o p h é p n h ư : H à Đ ồ n g , Ba L a , B ô n g Đ ỏ , P h á p V â n , V ă n Đ iể n h à m
l ư ợ i g th ư ờ n g d a o đ ộ n g từ 6 -r 2 3 ,7 5 m g /k k h u v ự c L ĩn h N a m , T rầ n P h ú là
2 4- 1 0 m g /I , đ ồ n g th ờ i m ộ t s ố k h u v ự c k h á c n h ư M a i D ịc h , N g ọ c H à , d ả i v e n
s ồ n g H ồ n g từ C h è m đ ế n Y ê n P h ụ c ó h à m lư ợ n g 0 ,1 -4- 1 4 ,5 m g /1 .
•
V ề m ù a m ư a s ố lư ợ n g c á c v ù n g c ó h à m lư ợ n g N H 4+ v ư ợ t t iê u c h u ẩ n
c h ( p h é p n h iề u h ơ n s o v ớ i m ù a k h ô , n h ư n g g iá trị n ồ n g đ ộ N H / Ở m ỗ i đ iể m lại
nhc hơn.
C á c g i ế n g k h a i t h á c ở d ả i v e n s ô n g H ồ n g v à v ù n g M a i D ị c h - N g ọ c H à tu y
c ó i à m lư ợ n g N H / c a o n h ư n g v ớ i b iê n đ ộ n h ỏ , c á c g i ế n g n h iễ m b ẩ n c h ỉ c h iế m
2 0 ơo ( 1 4 g i ế n g trên 6 8 g i ế n g k h ả o s á t). T r o n g k h i đ ó 1 0 0 % g i ế n g p h ía N a m ,
T â ' N a m T h à n h p h ố đ ề u hị n h iễ m b ẩ n . H à m lư ợ n g N H 4+ t ă n g tr o n g 6 n ă m từ
19Ỉ-7 đ ế n 1 9 9 3 n h ư sa u : c á c g i ế n g k h a i th á c ở c á c trạ m B ạ c h M a i: 8 -r 9 m g /l ;
K i n L iê n : 1 3 ,5 -r 1 6 ,5 m g/1; T r u n g Tự: 1 ,3 -T 9 ,6 7 m g /l ; B á c h K h o a : 8 ,1 5 -7-
11
1 0 ,6 5 m g /1 ; T ư ơ n g M a i: 3 ,1 5 -ỉ- 1 1 ,2 5 m u/1 ; P h á p V â n : 7 ,0 6 -r 2 2 m g/1; H ạ
Đ in h : 3 ,6 8 -r 13 m g /1 .
H ổ u n h ư ở c á c n h à m á y n ư ứ c th u ộ c k h u v ự c H à N ộ i h iệ n n a y đ ề u đ a n g s ử
d u n g s ơ đ ồ c ô n g n g h ệ x ử lí n ư ớ c là:
N ư ớ c n g ầ m —> g ià n m ư a th ơ n g k h í - > b ế lắ n g —» l ọ c n h a n h —> k h ử trù ng
—►p h â n p h ố i.
V ớ i s ơ đ ồ c ô n g n g h ệ n à y k h ô n g th ể lo ạ i b ỏ h ế t đ ư ợ c N H 4+ c ó tr o n g n ư ớ c
n g ầ m , v ì v ậ y c ầ n p h ả i c ó m ộ t c ô n g n g h ệ th íc h h ợ p h ơ n đ ể lo ạ i b ỏ h ế t N H 4+ n ó i
r iè n g v à c á c h ợ p c h ấ t n itơ n ó i c h u n g tr o n g n ư ớ c n g ầ m c ủ a H à N ộ i.
1. 5. Nguồn gốc gây nèn sự tăng NHt+ trong nước ngầm Hà Nội [6]
C h o đ ế n n a y ở V iệ t N a m n ó i c h u n g và H à N ộ i n ó i r iê n g c h ư a c ó c ơ n g
trìn h n à o n g h iê n c ứ u đ ầ y đ ủ v à to à n d iệ n đ ể k h ẳ n g đ ịn h n g u ồ n g ố c v à n g u y ê n
n h â n g â y n h iễ m b ẩ n n g u ồ n n ư ớ c , n h ư n g trên t h ế g iớ i đ ã c ó n h iề u c ơ n g trình
n g h iơ n c ứ u c ô n g p h u , đ ủ d à i v ề vấn đ ề n à y v à c h o rằ n g s ự n h iễ m b ẩ n c á c h ợ p
c h ấ t c ủ a n itơ Ir o n g n ư ớ c n g ầ m là d o m ỏ i trư ờ n g b ị ô n h iễ m b ở i c á c châ't th ải
s in h h o ạ t v à c ổ n g n g h iệ p c ũ n g n h ư c á c c h ấ t h o á h ọ c đ ư ợ c lạ m d ụ n g q u á m ứ c
ir o n g n ô n g n g h iệ p .
H à N ộ i là n ơ i tập tru n g m ậ t đ ộ d â n c ư đ ơ n g , c ó n h iề u c ơ s ở s ả n x u ấ t c ô n g
n g h iô p (tr o n g đ ó n ư ứ c th ái c ủ a n h iề u x í n g h iệ p c ó h à m lư ợ n g N H 4+ c a o , v í dụ:
b á n h k ẹ o H ả i H à - 4 ,8 5 m g/1, n h ự a Đ ạ i K im - ^ 8 m g /l ; G iầ y T h ư ợ n g Đ ìn h 1 4 ,6 m g / l ....) .
Ở
Hà N ội
lư ợ n g rá c th ải ra lê n
tới 4 0 0 0 m V n g à y , n ư ớ c th ả i k h o ả n g
5 0 0 . 0 0 0 m V n g à y , r iê n g lư ợ n g p h â n th ả i ra ờ 4 q u ậ n n ộ i th à n h tớ i 8 2 0 tấ n /n g à y .
H ầ u h ế t n ư ớ c th ả i k h ô n g q u a x ử l í m à đ ổ th ẳ n g ra m ư ơ n g , c ố n g rồi đ ổ v à o s ô n g
h ổ . R á c th ả i k h ô n g k ịp thu g o m ở n h iề u n ơ i c h ấ t đ ố n g lư u c ữ u bị p h â n h u ỷ , th ố i
rữ a r ổ i b ị n ư ớ c m ư a c u ố n đi k h ắ p n ơ i. C á c s ô n g m a n g tr o n g m ìn h h ầ u h ế t lư ợ n g
n ư ớ c th ả i s in h h o ạ t , n ư ớ c th ải c ô n g n g h iệ p c ủ a th à n h p h ố r ồ i đ ổ v ề k h u v ự c
T h a n h T r ì, V ă n Đ i ể n .
H iệ n tư ợ n g đ ó là m c h o n ư ớ c m ặ t ở c á c s ô n g , h ồ , m ư ơ n g , m á n g ở c ả k h u
v ự c n ộ i th à n h v à n g o ạ i th à n h H à N ộ i đ ề u b ị ô n h iễ m n ặ n g N H 4+. C á c s ố liệ u
t h ố n g k ê g ầ n đ â y c h o ih ấ y :
X
12
Ở c á c s ô n g N h u ệ , T ô L ịc h , K im N g ư u , S é t, L ừ th ư ờ n g x u v ê n bị lắ n g đ ọ n g
m ộ t lớ p h ù n h ữ u c ơ k h á d à y ; h à m lư ợ n g N H /
1 2 ,1 7 m g/1; s ô n g T ỏ L ịc h
tr o n g n ư ớ c rất c a o ( s ô n g N h u ệ
1 4 ,2 4 m g/1; s ồ n g K im
N gưu
1 8 ,7 m g/1; s ô n g L ừ
2 1 ,7 5 in g/1 , v à s ổ n g S é t - 2 3 ,6 m g /l ) .
N ư ớ c c á c h ồ , m ư ơ n g m á n g c ũ n g bị n h iễ m b ẩn n ặ n g N H 4+. H à m lư ợ n g
N H / ờ c á c h ồ : G iả n g V õ 1 3 ,l m g / l; T h a n h N h à n 1 3 ,4 4 m g/1 ; H ữ u T iệ p 1 3 ,4 9
m g/1; B a M ẫ u
1 3 ,8 8 m g/1: T h iề n Q u a n g 1 4 ,2 1 m g/1; H ồ Đ ầ m 1 4 ,4 6 m g/1; B ả y
G ia n 1 4 ,8 5 m g /1 ; B ả y M ẫ u
1 5 ,0 6 m g/1 ; T h à n h C ô n g 1 6 ,3 1 m g /1 .
T r o n g k h i đ ó c h ỉ tiê u v ề N H / v à N O / , NO-,' tr o n g
n ư ớ c c ấ p c ủ a n ư ớ c ta
h iệ n n a y t h e o t iê u c h u ẩ n n g à n h c ủ a B ộ x â y d ự n g 2 0 T C N 3 3 - 8 5
N H 4+ tố i đ a c h o p h é p là 3 m g/1 ; N O / là 10 m g /1 , N O ," - 0 m g/1.
13
th ì lư ợ n g
C H Ư Ơ N G 2: M Ộ T s ố
P H Ư Ơ N G P H Á P P H Â N T ÍC H V À x ử
LÝ
A M O N Ị N IT R IT , N IT R A T V À C L O T R O N G N Ư Ớ C
N h ữ n g tiế n h ộ k h ô n g n g ừ n g c ủ a k ỹ th u ậ t p h â n tíc h , đ ã c h o p h é p x á c đ ịn h
c h ín h x á c c á c th à n h p h ầ n c u a n ư ớ c . Y ê u c ầ u tiê u c h u ẩ n c h ấ t lư ợ n g n ư ớ c n g à y
c à n g c a o đ ò i h ỏ i c ô n g n g h ệ x ử lí n ư ớ c n g à y c à n g tin h x ả o v à c ả p h ư ơ n g p h áp
p h â n tíc h c à n g c h ín h x á c h ơ n .
2.1. Các phương pháp phân tích
2 . Ị . ỉ. Phưcữií! p h ấ p c h u ẩ n đ ộ a x it - b a z ơ x á c d in h a m o n i [ 8 ]
Đ ể x á c đ ịn h lư ợ n g n it ơ d ư ớ i d ạ n g m u ố i a m o n i n g ư ờ i ta tiế n h à n h c h ư n g
c ấ t d u n g d ịc h m u ố i a m o n i v ớ i lư ợ n g k iề m d ư . L ư ợ n g a m o n i đ ư ợ c th u v à o b ìn h
c ỏ c h ứ a s ẵ n d u n g d ịc h c h u ẩ n a x it HC1 h a y H 2S 0 4. S a u đ ó c h u ẩ n đ ộ lư ự n g a x it
d ư b ằ n g d u n g d ịc h k iề m m ạ n h c h ấ t c h ỉ thị m à u đ ư ợ c d ù n g là p h e n o lít a le in 1 % .
N ế u h ấ p th ụ N H , b ằ n g d u n g d ịc h H ,B O < th ì d ù n g d u n g d ịc h H C 1 đ ể c h u ẩ n
đ ộ , c h ấ t c h ỉ thị m à u là h ỗ n h ợ p đ ỏ m e t h y l / x a n h m e t h y le n t h e o tỷ l ệ 1:3 .
H ,B O , <=> H B 0 2+ H 20
NH, + HBO,~> NH4B02 ; NH4B02+HC1 ~>NH4C1 + HBO,
2. Ị .2 . P h ư ơ n g p h á p ỏ x i h o á k h ử x á c ổ ịn h ảỉTìoni [ # ]
Đ ể x á c đ ịn h h à m lư ợ n g a m o n i tr o n g n ư ớ c n g ư ờ i ta c h o v à o m ộ t lư ợ n g d ư
h y p o b r o m it , p h ả n ứ n g x ả y ra n h ư sau :
3 B r O - + 2 N H 3 = 3 B r + N , + 3 H 20
S a u đ ó lư ợ n g h y p o b r o m it d ư đ ư ợ c x á c đ ịn h h ằ n g p h ư ư n g p h á p i o d - t h i o s u n fa t.
T u y n h iê n p h ư ơ n g p h á p n à y ít d ù n g v ì k é m c h ín h x á c .
2 H + + BrCT + 21“ = B r + I2 + H 20
ụ + 2 N a 2S 2O i = 2 N a I + N a 2S 40 6
2 . 1.3. Phưoìig p h á p đ o quani> x á c định a m o n i
14
a. Phương pháp nesslerf 10, 17]
T r o n g n h ó m p h ư ơ n g p h á p đ o q u a n g x á c đ ịn h a m o n i, trư ớ c h ế t p h ả i k ể đ ế n
phư ctng p h á p x ử d ụ n g t h u ố c th ử N e s s ỉe r . T h u ố c th ử r iê n g c h o p h ư ơ n g p h á p n à y
đ ư ợ c ỏ n g N e s s l e r tìm ra từ n ă m
1 8 5 6 , vì v ậ y t h u ố c th ử m a n g tê n ô n g . T h u ố c
th ử N c s s le r là d u n g d ịc h k iề m c ủ a k a li te tr a io d o th u ỷ n g â n (I I ). N ó tạ o v ớ i
a m o n i h ự p c h ấ t m à u v à n g t h e o p h ản ứ n g sa u :
N H / + O H + 2 H g I42- ...... > [N H H g 0 ] I + 3 H 20 + 7 r
2
2
P h ư ơ n g p h á p c ổ đ iể n n à y đ ư ợ c á p d ụ n g r ộ n g rãi đ ể x á c đ ịn h N H 4+ v à m u ố i
a m o n i. [ N H 2H g 2O JI là h ợ p c h ấ t k e o lo ã n g m à u n â u đ ỏ , h ấ p th ụ q u a n g ở b ư ớ c
s ó n g X, = 4 0 0 n m p h ư ơ n g p h á p n à y c ó đ ộ n h ậ y rất c a o th ự c h iệ n đ ơ n g iả n th u ận
t iệ n c h o c ả đ ịn h tín h v à đ ịn h lư ợ n g .
b .P h ư ư n g p h á p in d o p h e n o l x á c đ ịn h a m o n i [ 8 ]
N g u y ê n tắ c c ủ a p h ư ơ n g p h á p n à y là d ự a trên p h ả n ứ n g c ủ a c ủ a N H 4+ v ớ i
d u n g d ịc h k iề m p h e n o l k h i c ó m ặ t c h ấ t o x i h o á m ạ n h t ạ o th à n h in d o p h e n o l c ó
m à u x a n h d a trời đ ặ c trư n g, rất b ề n . M ậ t đ ộ q u a n g đ o đ ư ợ c ở b ư ớ c s ó n g
X =
625nm .
2 .1 .4 - P h in tn íi pháp diện cực chọn lọ c m àng io n xá c đ ịn h n itra t [8 ]
'
N g u y ê n t ắ c c ủ a phư
đ ịn h b ằ n g c á c h s o v ớ i m ộ t c ự c là m c h u ẩ n h a y là c ự c s o s á n h . C ự c c ầ n đ o t h ế
c à n b ằ n g đ ư ợ c g ọ i là c ự c đ o h a y c ự c c h ỉ th ị. T r o n g p h â n líc h đ iệ n c ự c đ o là m ộ t
lo ạ i c ự c đ ặ c b iệ t đ ư ự c c h ế tạ o từ m ộ t lo ạ i m à n g đ ặ c h iệ t, t h ế c ủ a n ó p h ụ th u ộ c
c h ọ n l ọ c v à o h o ạ t đ ộ c ủ a m ộ t io n n h ấ t đ ịn h n ê n g ọ i là đ iệ n c ự c c h ọ n l ọ c io n .
D ự a v à o đ ư ờ n g c h u ẩ n h iể u d iễ n sự p h ụ t h u ộ c c ủ a t h ế đ o đ ư ợ c v à o n ồ n g đ ộ
Iiitrat ta s ẽ x á c đ ịn h đ ư ợ c n ồ n g đ ộ n itrat tr o n g m ẫ u th ự c t ế . Đ â y là p h ư ơ n g p h á p
c ó đ ộ n h ậ y v à đ ộ c h ọ n l ọ c c a o , c ó th ể x á c đ ịn h đ ư ợ c n itr a t v ớ i n ồ n g đ ộ tro n g
k h o ả n g 1 ,4 -ỉ- 4 0 0 m g N /l.
C á c io n N O -,', C N \ s 2 , B r \ r , C IO „ C 1 0 4' ...c ó ả n h h ư ở n g đ ế n v i ệ c x á c
đ ịn h
nitrat. Đ ể k h ấ c p h ụ c n g ư ừ i ta s ử d ụ n g đ ệ m
p H = 3 đ ể lo ạ i trừ H C O ,' và
g i ữ lự c io n k h ô n g đ ổ i. D u n g d ịc h đ ệ m c ó c h ứ a A g o S 0 4 đ ể k ế t tủ a c á c io n C N ,
15
s :', B r , C l và c h ứ a a x it s u n f a n ilie đ ể lo ạ i trữ N O ,', c h ứ a A 1 2( S 0 4) , đ ể tạ o p h ứ c
vớ i c á c a x it h ữ u c ơ .
2. í . 5- P hư ơiìíi pháp cực p h ổ xác dinh n itn it /X /
T r o n g m ỏ i trư ờ n g tr u n g tín h khi d ù n g c á c io n k im lo ạ i k iề m là m c h ấ t n ề n ,
c á c io n n itra t, n ilr it đ ề u k h ơ n g c h o s ó n g rõ r à n g . T u y n h iê n k h i d ù n g c á c c h ấ t
đ iệ n l y c ó đ iệ n líc h c a o h
1 , 4 V . N g ư ờ i ta th ư ờ n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p n à y đ ể x á c đ ịn h n itrat tr o n g n ư ớ c
tiế u , tu y n h iê n đ ộ n h ậ y k h ô n g c a o lấ m . Đ ể n â n g c a o đ ộ n h ậ y n g ư ờ i ta d ù n g
s ó n g x ú c tá c là u r a n i.
2. í. 6- PhươníỊ phấp trắc IỊÌMỊ xác định nitrít [10, 17]
Ở p H 2 - 2 ,5 ni tri t ( N O , ‘) tá c d ụ n g v ớ i a x it s u n f a n ilic v à c c -n a p h ty la m in
c h o h ợ p c h ấ t c ó m à u h ồ n g . C ư ờ n g đ ộ m à u tỷ lệ v ớ i h à m lư ợ n g n itr it tr o n g n ư ớ c .
Đ e m đ o m ật đ ộ q u a n g ở b ư ớ c són g 5 2 0 nm .
2 .J. 7- Phương pháp đo quang, vớ i thuốc th ử O .to lid in xá c đ ịn h d o d ư [1 0 ]
T r o n g m ô i tr ư ờ n g a x it (p H từ ỉ - 3 ) c l o k ế t h ợ p v ớ i O .t o liđ in t ạ o ra m ộ t
h ợ p c h ấ t c ó m à u v à n g . C ư ờ n g đ ộ m à u tỉ lệ v ớ i đ ộ n ồ n g c u tr o n g d u n g d ịc h , d o
v ậ y c ớ th ể x á c đ ịn h h à m lư ợ n g e l o h ằ n g c á c h s o m à u b ằ n g m ắ t th ư ờ n g v ớ i b ộ
t h a n g m à u t iê u c h u ẩ n h o ặ c đ o m ậ t đ ộ q u a n g ở Ằ = 4 3 0 - 4 4 0 n m .
2. J.S -Đ ịn h ỉư ọ ìĩg d o h o ạ t động bằng phinm g pháp itìt ỉh io s u n ía t [1 0 , 21Ị
ở m ồ i tr ư ờ n g p H = 3 , đ o tá c d ụ n g v ớ i io đ u a g iả i p h ó n g ra It L ư ợ n g io t
tá c h ra đ ư ợ c c h u ẩ n đ ộ h ằ n g n a t r it h io s u n ía l v ớ i c h ỉ th ị h ồ tin h b ộ t.
C l 2 + 2K1 — >
I2 + 2 N a 2S 20 ,
l2 + 2K C Ỉ
= 2 N a I + N a 2S 40 6
2.2. Một số phương pháp xử ỉí amoni, nitrit, nitrat trong nước
2.2. Ị. P ỉn n n iiỊ pháp o x i hoá am oni bằng d o và cắc hợp chất d o [4 , 21, 27J
a. C lo v à c á c h ợ p c h ấ t c ủ a c lo
•
C lo ở d ạ n g n g u y ê n t ố rất h o ạ t đ ộ n g , n ó tá c d ụ n g v ớ i h ổ u h ế t c á c k im lo ạ i
k ể c ả v à n g k h i c ó h ơ i ẩ m . Ớ n h iệ t h ìn h th ư ơ n g c l o là m ộ t c h ấ t k h í m à u lụ c .
16
T h ư ờ n g c l o đ ư ợ c c h u y ê n c h ớ h á o q u ả n d ư ớ i d ạ n u lỏ n g tr o n g c á c c h a i th é p c h ịu
á p s u ấ t c a o . M ộ t th ế tíc h c l o lỏ n g c h o ta 4 5 0 th ể tíc h c l o k h í. V a n đ ư ờ n g ố n g
d ẫ n k h í c l o đ ư ợ c c h ê t ạ o h ằ n g n h ữ n g h ợ p k im c h u y ê n d ụ n g , h o ặ c là m h ằ n g
n h ự a . C lo rất đ ộ c v ớ i n g ư ờ i n ê n c ô n g n h â n v ậ n h à n h c ẩ n đ ư ợ c h u ấ n lu y ệ n k ỹ v ề
c á c b iệ n p h á p đ ả m h ả o a n t o à n trư ớ c k h i s ử d ụ n g .
•
H C IO - a x it h y p o c l o r ơ c h i tồ n tại tr o n g d u n g d ịc h k h i c h o c l o v à o n ư ớ c
h o ặ c k h i th u ỷ p h â n c á c m u ố i c ủ a n ó là C a (C 1 0 > , v à N a C I O .
•
N a C lO - natri h y p o c l o r it k h ô n g tá ch đ ư ợ c ở d ạ n g n g u y ê n c h ấ t. C h ất
n à y đ ư ợ c đ iề u c h ế h ằ n g c á c h đ iệ n p h â n d u n g d ịc h m u ố i ăn k h ơ n g c ó m à n g
n ig ă n đ ể t ạ o ra c u v à N a O H , s a u đ ỏ c ụ v à
xú t p h ả n ứ n g v ớ i n h a u t h e o p h ư ơ n g
trìn h :
C l2 + 2 N a O H
—>
N a C lO + N a C l + H , 0
H ỗ n h ợ p N a C lO , N a C l, N a O H (d ư ) đ ư ợ c g ọ i là n ư ớ c J a v e n .
N ế u c ô n g n g h ê s ả n x u ấ t tố t h à m lư ợ n g e lo h o ạ t đ ộ n g c ủ a h ỗ n h ợ p c ó th ổ
đĩạt 1 0 0 - 1 8 5 g / l. H ỗ n h ợ p là c h ấ t lỏ n g n h ớ t m à u v à n g c h a n h , ă n d a d o x ú t d ư .
Ở n ư ớ c ta c ó c á c n h à m á y h o á c h ấ t V i ệ t trì, T â n B ìn h , c á c x ư ở n g đ iệ n p h ân c ủ a
CÁC
Cồng ty giấy lớn đều sản xuất nước Javen, với hàm lượng d o hoạt động
tlh e o đ ă n g k ý là s o g /1
•
C a ( C lO ) , - c a n x i h y p o e lo r it , d ạ n g b ộ t tr ắ n g , c ó m ù i đ o đ ặ c trư n g. N ó
đtưực đ iề u c h ế h ằ n g c á c h s ụ c k h í c lo v à o sữ a v ô i. S ả n p h ẩ m th u đ ư ợ c d ư ớ i d ạ n g
k ế t tủ a h ỗ n h ợ p C a ( C l O ) ,, C a C l, h o ặ c
2C aO C U ch ứ a 39% c lo h o ạ t đ ộ n g . N ế u
tlh ay đ ổ i đ iề u k iệ n p h â n ứ n g c ỏ th ể n â n g h à m lư ợ n g d o h o ạ t đ ộ n g lê n
đến
70%.
C a O C l,- C lo r u a v ô i th ư ờ n g đ ư ợ c h án d ư ớ i d ạ n g b ộ t . Ớ c á c n ư ớ c p h á t triể n
m ó c ị n đ ư ợ c h á n ở d ạ n g v iê n n é n c h ứ a 7 0 % đ o h o ạ t tín h .
•
.N aC IO -, - natri c lo r it: B ộ t trắ n g , ổ n đ ịn h k h i h ả o q u ả n n h ư n g là c h ấ t
ô )x y h o á rất m ạ n h n ô n k h i t iế p x ú c v ớ i c á c c h ấ t h ữ u c ơ c ó th ể g â y c h á y . T a n rất
u ố t tr o n g n ư ớ c , là n g u y ê n liệ u đ ầ u đ ể s ả n x u ấ t C 1 0 2 - c lo d i o x i t , c h ấ t sá t trù n g
tlh ay t h ế đ o tr o n g n h iề u trư ờ n g h ợ p . P h ả n ứ n g đ iề u c h ế C I O , x ả y ra n h ư sau:
2 N a C 1 0 2 + C l2 — > 2 C 1 0 : + 2 N a C l
•
C I O , c l o d i o x i t là c h ấ t k h í m à u v à n g c h a n h c ó m ù i tư ơ n g tự
c io nhưng
k h ả n á n g o x i h o á m ạ n h h ơ n n h iề u . N ư ớ c ta c h ư a c ó n h à m á y s ả n x u ấ t đ ư ợ c 2
s ả n p h ẩ m C 1 0 : và N a C lO o n h ư n g đ â y là n h ữ n g c h ấ t đ ư ợ c d ù n g p h ổ b iế n ở c á c
n ư ớ c p h á t tr iể n đ ể x ứ lý n ư ớ c . Ư u đ iể m c ơ b ả n c ủ a e lo d io x i t là k h ô n g tạ o
t r ih a lo m e t a n ( T H M ) là c á c d ẫ n x u ấ t h a lo g e n u a c ủ a m e ta n c ó k h ả n ă n g g â y u n g
th ư .
•
C á c c lo r a m in h ữ u c ơ c ó c ô n g th ứ c R-.NC1 h o ặ c R N C 1 2. T r o n g c ô n g
n .g h ệ x ử lý n ư ớ c h a y s ử d ụ n g c á c e lo r a m in m à R là g ố c b e n z e n . Đ â y là c á c tin h
tỉhể tr ắ n g , b ề n ử d ạ n g k h ô , g ặ p n ư ớ c g iả i p h ó n g H O C 1, c h ứ a h à m lư ợ n g c l o h o ạ t
đ ộ n g từ 2 5 , 2 - 2 6 ,6 % . P h ạ m v i ứ ng d ụ n g c h ín h là s á t trù n g n ư ớ c k h i ử d ã n g o ạ i.
H iệ n n a y trên thị tr ư ờ n g ở n ư ớ c ta c ị n c ó s ả n p h ẩ m lo ạ i n à y đ ư ợ c n h ậ p
c ủa T ru n g Q u ố c h o ặ c củ a cá c nước khác.
b. H o á học cua quá trìn h o x i hoấ a in o n i bằng d o [4 ]
K h i h o à tan e l o tr o n g n ư ớ c ở n h iệ t đ ộ ih ư ờ n g , tu ỳ t h u ộ c p H c ủ a c ủ a d u n g
d lịc h , e l o c ó th ể n ằ m ở d ạ n g H C IO h o ặ c C IO ' t h e o p h ư ư n g trìn h :
C l 2 + H 20
Kchi:
pH < 5
<=>
HC1 + H C IO
<=> 2 H + + C IO +C1
pH > 8
pH <7
N ếu trong nước có N H , sẽ xảy ra các phản ứng sau:
H C IO + N H , = H -,0 + N H 2C1 ( m o n o c lo r a m in )
H C IO + N H ,C 1 = H 20 + N H C 1 2 ( d ic lo r a m in )
H C IO + N H C I , = H 20 + N C 1 , ( tr ic lo r a m in )
N ế u t iế p tụ c t h ê m c l o s ẽ x ả y ra c á c p h ả n ứ n g p h â n h u ỷ c lo r a m in :
H C IO + 2 N H C 1 , = N 2 + H 20 + 3H C 1
N H 2C1 + N H C 1 , = N 2 + 3H C1
Đ ể đ ơ n g iả n h o á ta v i ế t p h ư ơ n g trìn h t ổ n g c ộ n g
2 N H , + 3 H C Ỉ O = 2 N 2 + 3 H 20 + 3H C I
h o ặ c 2 N H / + 3C 1 2 = N 2 + 6 H C Ỉ + 2 H +
18
c. K ỹ th u ậ t x ử lý union i (rong nước hằm: d o | 2 11
•
M ụ c đ íc h c h ín h c ú a v i ệ c sử d ụ n g c l o tr o n g x ứ lý n ư ớ c s in h h o ạ i ở n h à
m á y n ư ớ c h iệ n n a y là d iệ t vi k h u ẩ n và vi rút ( g ọ i là sá t trù n g ), và đ ể b ả o v ệ
n ư ớ c v à h ệ t h ố n g p h â n p h ô i n ư ớ c k h ô n g bị tái n h iễ m k h u ẩ n .
•
D o tín h ỏ x i h o á c a o , c l o (v à h ợ p c h ấ t c u a c l o n a y g ọ i c h u n g d o ) ph ản
ứ n g v ớ i c á c c h ấ t t ạ o m à n g t ế b à o h o ặ c n g u y ê n s in h c h ấ t c ủ a vi k h u ẩ n , là m c h o
vi k h u ẩ n c ó th e c h ế t h o ặ c bị tô liệ t. T u y n h iê n đ o k é m h iệ u q u ả đ ố i v ớ i k í s in h
tr ù n g , n h ấ t là k h i c h ú n g ở d ạ n g h à o tử.
T ố c đ ộ c ủ a q u á trình s á l trù n g p h ụ t h u ộ c v à o n ồ n g đ ộ và d ạ n g tồ n tại c ủ a
c l o d ư , th ờ i g ia n t iế p x ú c , p H , n h iệ t đ ộ v à m ậ t đ ộ v i k h u ẩ n ....
K h ả n ă n g d iệ t k h u â n c á c h ợ p c h ấ t c l o x ế p t h e o th ứ tự từ m ạ n h đ ế n y ế u n h ư
sa u : H O C 1 > C IO > c á c c lo r a m in .
K h i d ù n g c l o h o ặ c n ư ớ c J a v e n n ế u p H g iả m th ì c â n b ằ n g d ịc h c h u y ể n v ề
p h ía t ạ o H O C 1 n ê n h o ạ i tín h tă n g , n g ư ợ c lạ i p H tă n g th ì h o ạ t tín h g iả m . V ì v ậ y
n ế u th ự c h iệ n q u á trìn h sát trù n g ở p H k h ô n g th ấ p lắ m c ầ n p h ả i tă n g h à m lư ợ n g
c l o d ư v à k é o d à i th ờ i g ia n tiế p x ú c .
T ín h h iệ u q u ả c ủ a v i ệ c x ứ d ụ n g đ o là ở c h ỗ c l o c ó th ể d ễ d à n g p h á h u ỷ
đ ư ợ c n h ữ n g h ợ p c h ấ l m à k h i s ử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p k h á c bị h ạ n c h ế .
T r o n g k v th u ậ t x ứ lí n ư ớ c h ằ n g c lo n g ư ờ i la th ư ờ n g c h ia là m 2 g ia i đ o ạ n
n h ư sau :
•
G ia i đ o ạ n t iề n x ử lý
G ia i đ o ạ n tiề n x ử lý đ ư ợ c th ự c h iệ n n h ằ m tâ n g lư ợ n g th ờ i g ia n t iế p x ú c
g iữ a n ư ớ c v à c l o , đ iề u n à y s ẽ th ú c đ ẩ y q u á trìn h n g á n c h ặ n ô n h iễ m , lo ạ i b ỏ sự
p h á t triể n c ủ a t h u ỷ s in h v ậ t tr o n g m á y lọ c . B ơ i v ậ y g ia i đ o ạ n t iề n x ử lý đ ò i h ỏ i
v i ệ c tắ n g liề u lư ợ n g c l o , tu ỳ I h e o m ứ c đ ộ ỏ n h iễ m c ủ a n ư ớ c .
T r o n g g ia i đ o ạ n tiề n x ử lý , lư ợ n g đ o d ư ih ừ a c ó th ổ d a o đ ộ n g ở m ứ c 1-T-10
m g /1 . T r o n g n h ữ n g trư ờ n g h ợ p đ ặ c h iệ t k h i th ự c h iệ n q u á trìn h t iề n x ử lý n g ư ờ i
ta c ó th ể s ử d ụ n g liề u lư ợ n g e l o là 10 0 m g / 1.
•
G ia i đ o ạ n h ậ u x ứ lý: là g ia i đ o ạ n h o à n th à n h , k h ử trù n g n ư ớ c s ạ c h . G ia i
đ o ạ n n à y c ũ n g c ầ n p h ả i tă n g liề u lư ợ n g c l o n h ư n g k h ô n g đ á n g k ể . L ư ợ n g c l o
19
p h ả i đ ư ợ c k h ô n g c h ế đ ể s a o c h o s a u 3 0 p h iil liế p x ú c v ớ i n ư ớ c lư ợ n g đ o d ư
k h ô n g v ư ợ t q u á 0 ,5 m g /1 .
2.2.2. Phương p ỉu íp th ổ i k h í x ử Ị ý am oni Ị 4. /5 /
T h e o n g u y ê n lý c h u y ể n d ịc h c â n h ằ n g L ơ S a t e lie khi n â n g
d ịc h
lê n th ì c â n h ằ n g tr o n g d u n g d ịc h a m o n i s ẽ c h u y ể n d ịc h
pH củadung
v ề p h ía trái. K h i
x ụ c k h ô n g k h í v à o n ư ớ c s ẽ là m c h o c â n h ằ n g h o à la n k h í th a y đ ổ i d ẫ n đ ế n v i ệ c
N H 3 th o á t k h ỏ i d u n g d ịc h . N h ư v ậ y h ằ n g c á c h n â n g p H v à th ổ i k h í ta c ó th ể
lo ạ i b ỏ đ ư ợ c N H 4 tr o n g n ư ớ c .
N H , + H 20
^
> N H / + OH
Ư u đ iể m c ủ a p h ư ơ n g p h á p n à y là đ ư n g iá n v ề m ặ t v â n h à n h , c ó th ể k ế t h ự p
x ử lý đ ồ n g th ờ i c ả F e 2+, M n 2+ v à m ộ t s ố k im lo ạ i n ặ n g k h á c .
•
Scr đ ổ cơng nghệ có th ổ lỏm tắ t như sau:
2 .2 .3 . Phương pháp sin h h ọ c x ử Ịý a m o n i Iron ự nước Ị 23, 1 6 ]
•
C h o n ư ớ c ổ n h iễ m
N H 4+ đi q u a lớ p v ậ t liệ u c ó c h ứ a c á c vi k h u ẩ n
c h u y ể n h o á n itơ . T u ỳ t h e o đ iề u k iệ n s ẽ x ả y ra c á c p h ả n ứ n g t h e o d ã y sa u :
NH, 0
N O , <=> N O , <=> N 2
Ư u đ iể m c ủ a p h ư ơ n g p h á p n à y là v ậ n h à n h đ tm g iả n v ớ i c h i p h í k h ô n g lớ n ,
k h ô n g d ù n g h o á c h ấ t.
s<í đ ồ
k h á i q u á t n h ư sau :
k h ử trù n g
20
K ỹ th u ật n à y s ử d ụ n g c á c vi k h u ẩ n đ ề n itrat h o á . N h iề u th í n g h iệ m đ ã
đ ư ợ c th ự c h iệ n đ ố i v ớ i c á c vi k h u ẩ n tự d ư ỡ n e m à s ự s in h trư ở n g c ủ a c h ú n g c ó
th ể p h á t triể n h ằ n g c á c h sử d ụ n g h y d r o t h e o p h ả n ứ n g:
2 N O , + 5 H , - » 4 H :0 + N 2 + 2 0 H
H a y c ó s ự trự g iú p c ủ a lư u h u ỳ n h
5 S + 6 N O , + 2 H 20 - > 3 N 2 + 5 S 0 42’ + 4 H +
C á c k ế t q u á n g h iê n c ứ u c h ỉ ra rằ n g t ố c đ ộ c ủ a c á c p h ả n ứ n g trên rất c h ậ m ,
d o đ ó th ờ i g ia n t iế p x ú c p h ải rất lớn v à d o đ ó tố c đ ộ th ấ m l ọ c s ử d ụ n g đ ư ợ c n h ỏ
k h o ả n g 0 ,5 H-l m /h b ớ i v ậ y k ỹ th u ật n à v ít đ ư ợ c á p d ụ n g ở m ứ c đ ộ c ô n g n g h iệ p .
S ử d ụ n g v i k h u ẩ n d ị d ư ỡ n g là p h ư ơ n g p h á p s in h h ọ c t h ô n g d ụ n g n h ấ t. C á c
v i k h u ẩ n g iả i th o á t n ă n g lư ợ n g từ h ợ p c h ấ t c h ứ a c a c b o n t h e o c á c p h ả n ứ n g .
V ớ i e ta n o l:
12 NO, + 5 C2HsOH -» 6 N2 + 10 co, + 9 H ,0 + 12 OH
V ớ i a x il a x c tic :
8 N O , + 5 C H ,C O O H - » 4 N , + 10 C 0 2 + 6 H 3O + K O H
T u y n h ic n p h ư ơ n g p h á p n à y c ó n h ư ợ c đ iể m là k h ó k iể m tra, k h ố n g c h ế .
2 .2 .4 . PhưoTìg pháp trao đ ổ i io n xử l í a in o n i, n itrit. n itra t ị 15, 16 /
T r a o đ ổ i io n là m ộ t q u á trình trao đ ổ i h o á lý , tr o n g đ ỏ n h ự a tra o đ ổ i io n
đ ư ợ c đ ù n g đ ể th u n h ậ n n h ữ n g io n n h ất đ ịn h từ d u n g d ịc h v à n h ả v à o d u n g d ịc h
m ộ t lư ợ n g tư ơ n g đ ư ơ n g n h ữ n g io n k h á c c ó c ù n g lo ạ i đ iệ n tíc h .
N h ự a tr a o đ ổ i c ó c á c n h ó m h o ạ t đ ộ n g n ằ m trên m a tr ix - p o lim e (trên c ơ s ở
p o ly s t y r c n ) . N h ó m n à y h a o g ồ m p h ần c ố đ ịn h là n h ữ n g io n g ấ n c h ă t v à o nh ự a
v à p h ầ n tr a o đ ổ i là n h ữ n g ịo n trao đ ổ i c ó đ iệ n tíc h trái d ấ u v ớ i n h ữ n g io n g ắ n
trê n n h ự a . N h ữ n g io n tra o đ ổ i n à y c ó th ể Ih a y t h ế đ ư ợ c b ở i n h ữ n g io n c ầ n tá ch
từ d u n g d ịc h .
H ạ t n h ự a tra o đ ổ i io n th ư ờ n g ở d ạ n g c ầ u c ó đ ư ờ n g k ín h c ỡ 0 ,3 T 1 ,2 m m .
Đ ể n â n g c a o k h a n ả n g trao đ ổ i, n g ư ờ i ta c ó th ể n g h iề n n h ự a . T u y n h iê n k h ô n g
đ ư ợ c n g h iề n q u á m ịn đ ể trán h tắ c d ò n g c h ả y tr o n g c ộ t tra o đ ổ i.
21
