Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh - Chương 1,2

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa một số hợp chất nitro vòng thơm bằng phương pháp hấp phụ trên than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh - Chương 1,2.

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 HỢP CHẤT NITRO VÒNG THƠM [23]

1.1.1 Đặc điểm cấu tạo và các tính chất chung của các hợp chất nitro vòng thơm

1.1.1.1 Đặc điểm cấu tạo

Hợp chất nitro vòng thơm là những hợp chất hữu cơ có chứa nhóm chức nitro(-NO2) liên kết trực tiếp với vòng thơm (Ar-NO2)

Nét rất đặc trưng của các nhóm nitro là khuynh hướng đồng phẳng với vòngthơm, tạo điều kiện tốt nhất cho sự liên hợp do lợi thế về mặt năng lượng Vai tròliên hợp đặc biệt lớn trong trường hợp ở vị trí para với nhóm nitro có nhóm thế đẩyđiện tử mạnh hơn như - NH2, - OH Khi đó, liên kết C - N về độ bội gần giống liênkết đôi còn liên kết N - O gần giống liên kết thường như trong cấu tạo sau:

Nếu trong nhân benzen có một vài nhóm thế thì sự đồng phẳng của nhómnitro sẽ bị án ngữ không gian Bằng các kết quả nghiên cứu cấu trúc người ta đãchứng minh được khuynh hướng đồng phẳng với vòng thơm của nhóm nitro và ảnhhưởng của nhóm thế, vị trí thế đến khuynh hướng này [23] Chẳng hạn, ở p-dinitrobenzen có tính đồng phẳng, ở m-dinitrobenzen nhóm nitro không nằm trongmặt phẳng chứa vòng benzen, ở o-dinitrobenzen tính đồng phẳng bị lệch mạnh nhất

có thể góc quay của nhóm nitro tương đối so với vòng benzen tới 900 [23]

Tính đồng phẳng có thể chứng minh được bằng phổ hấp thụ phân tử Nếu độlệch đồng phẳng càng nhiều, tức là liên hợp càng yếu thì tần số dao động bất đốixứng càng lớn Dao động này đặc trưng cho độ bền của liên kết N – O trong nhómnitro Đối với hợp chất nitroparafin do không có sự liên hợp nên tần số này cao hơntrong hợp chất nitro thơm Tính chất đồng phẳng bị phá vỡ có ảnh hưởng rất lớn đếnkhả năng phản ứng của các hợp chất nitro thơm

N+ OO––N

RR

1.1.1.2 Tính chất vật lý

Hợp chất nitro vòng thơm có độ bền nhiệt cao Trong các hợp chất nitro, nhómnitro liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon, liên kết đó khá bền và quyết định độbền nhiệt cao của chúng, ngay cả đối với các hợp chất polynitro Đa số những hợpchất nitro không có khả năng tự phân hủy và tự bùng cháy Chúng bền với nhiệt (ví

dụ 2,4,6-trinitrotoluen đun nóng thậm chí ở 1500C cũng không bị phân hủy)

Các polynitro thơm đều là các chất rắn ít nhậy với các tác dụng cơ học, tínhchất nổ tăng khi số nhóm nitro trong phân tử tăng

1.1.1.3 Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của các hợp chất nitro do sự có mặt của các nhóm nitroquyết định Người ta chia ra thành: phản ứng ở nhóm nitro và phản ứng ở vòngthơm

ArNO2 → ArNO → ArNH(OH) → ArNH2

Trong môi trường kiềm, phản ứng xảy ra yếu hơn và sản phẩm cuối cùng làdẫn xuất hidroxylamin bị ngưng tụ thành hợp chất azoxy

ArNO + ArNH(OH) → Ar – N = N – Ar + H2O

NO

O(-)

(+)

N(+) OO

(1/2-) (1/2-)hoặc

↓ OTrong một số trường hợp khi khử trong môi trường kiềm, phản ứng tiến hànhtheo cách riêng Ví dụ, nếu khử hợp chất nitro có nhóm metyl ở vị trí para với nhómnitro thì một hoặc hai nguyên tử hydro của nhóm metyl bị tách ra và tạo thành dẫnxuất dibenzyl hoặc stilben.

Phản ứng này có giá trị trong công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm

+ Tác dụng với axit sunfuric

Phản ứng đặc trưng thứ hai của hợp chất nitro là tác dụng với axit sunfuricnhư một bazơ Các hợp chất nitro thơm tạo với axit sunfuric, đặc biệt là oleum,những sản phẩm ion dạng muối có mầu, ví dụ:

[C6H5- N ] HSO4

-Trong axit sunfuric 100%, nitrobenzen bị ion hóa tới 40%

Màu vàng có được là do cấu trúc ion của vòng quinoid:

+ Phản ứng thế nhóm nitro

Độ linh động của nhóm nitro trong các hợp chất nitro thơm phụ thuộc vào vịtrí của nó so với các nhóm thế khác, trong trường hợp nằm ở vị trí meta so vớinhóm thế nhận điện tử khác hoặc nằm trong vị trí octo, para so với nhóm thế chođiện tử Sự có mặt của nhiều nhóm thế trong vòng thơm làm cho nhóm nitro linhđộng hơn, các nhóm thay thế nhóm nitro thường là nhóm cho điện tử như - NH2,

NO

O–+

H+

+ Phản ứng đóng vòng

Nhóm nitro có thể tham gia vào sự hình thành dị vòng chứa nitơ với cácnhóm chức chứa hidro linh động nội phân tử hoặc ngoại phân tử một số chất như:anilin, 2 nitro, 2’axetic diphenyl,

- Phản ứng ở vòng thơm

Ngoài những phản ứng chung của nhóm nitro thì các hợp chất nitro thơm còntham gia các phản ứng ở nhân thơm như benzen, tuy nhiên sự có mặt của nhómnitro liên kết với vòng thơm gây ảnh hưởng đáng kể đến các nguyên tử hidro hoặccác nhóm thế trong vòng, ảnh hưởng này do hiệu ứng hút điện tử -I và -C của nhómnitro quyết định Do các hiệu ứng này, nên các vị trí octo và para của nhóm –NO2 bịdương hơn vị trí meta Vì vậy phản ứng thế ái nhân sẽ ưu tiên vào vị trí octo và para(khả năng thế yếu hơn khi không có nhóm thế nitro), còn phản ứng thế ái điện tử ưutiên vào vị trí meta (sự có mặt của nhóm nitro làm tăng khả năng phản ứng thế ở vịtrí này)

- Phản ứng ở nhóm metyl của hợp chất nitro thơm

Các nhóm nitro làm tăng đáng kể khả năng phản ứng với các tác nhân ái nhân

ở nhóm metyl trong dẫn xuất nitro của toluen, do tăng khả năng chuyển dịch đámmây điện tử khỏi nhóm metyl bởi tác động của hiệu ứng cảm ứng và hiệu ứng siêuliên hợp của nhóm metyl đối với vòng thơm Vì thế, nhóm metyl trong nitrotoluenphản ứng với benzandehit dễ hơn trong toluen tạo ra dẫn xuất stylben

Mono-, di-, trinitrotoluen phản ứng với p-nitrozodimetylannilin, nhưng vớitoluen thì không xảy ra Nhóm metyl của 2,4-dinitrotoluen khi có mặt của iot phản

NaOH, HCl

- (CO2 + H2O)

ứng với N-oxit của pyridin cho 2,4-dinitrobenzen còn với pyridin cho 2,4-dinitrobenzylpyridiniodua.

Ánh sáng mặt trời và tia tử ngoại làm tăng khả năng phản ứng của các hợp chấtnitro và gây ra phản ứng oxy hóa nội phân tử nhóm metyl thành rượu nhờ oxy củanhóm nitro ở vị trí octo

- Ảnh hưởng của nhóm nitro đến tính chất của các nhóm thế khác

Nhóm nitro làm tăng khả năng phản ứng của các nhóm thế khác trong vòngthơm Nhóm nitro làm tăng đáng kể tính axit của phenol do hiệu ứng cảm ứng -I:

Hiệu ứng này thể hiện rõ ở hằng số phân ly (K) của phenol và các dẫn xuất nitro củanó:

1.1.1.4 Độc tính của các hợp chất nitro thơm [7,9,10]

Tất cả các hợp chất nitro thơm đều có độc tính cao Chúng gây hại cho hệ thầnkinh và chủ yếu vào máu phá vỡ quá trình cung cấp oxy cho cơ thể Một số hợp chấtnitro gây bệnh viêm da như dinitro clo benzen Mức độ gây độc cho con người củatừng hợp chất nitro khác nhau Nói chung, độc tính giảm khi tăng số nhóm nitro,nếu cùng số nhóm nitro thì khi trong phân tử có mặt nhóm metyl (-CH3) hoặcsunfonic (-SO3H) mức độ độc hại giảm [22,23,26]

Dấu hiệu đặc trưng khi ngộ độc hợp chất nitro thơm là chóng mặt, đau đầu Sựnhiễm độc thường qua da hoặc qua đường hô hấp do sự bay hơi của các hợp chấtnitro Phương tiện sơ cứu khi ngộ độc là quinon và oxy.

1.1.1.5 Điều chế và ứng dụng

Các hợp chất nitro thơm được điều chế bằng cách nitro hóa với hỗn hợp axitsunfuric - nitric và ít khi sản phẩm kỹ thuật là chất tinh khiết Thông thường sảnphẩm bao gồm một số đồng phân với lượng nhiều hay ít phụ thuộc vào điều kiệnnitro hóa và quá trình xử lý tiếp theo Một số đồng phân có trong sản phẩm là nhữngtạp chất có hại (ví dụ hợp chất trinitro bất đối xứng) Muốn sản phẩm ổn định tínhchất cần tách càng tinh khiết càng tốt Các hợp chất mononitro thơm không có tínhchất nổ do cân bằng oxy âm, song sự có mặt của nhóm nitro làm tăng đáng kể tốc

độ phân hủy nhiệt của các hợp chất nitro thơm

Hợp chất nitro dãy thơm rất có ý nghĩa thực tế, được dùng chủ yếu làm chất

nổ và được sản xuất ở quy mô công nghiệp khá rộng lớn Các hợp chất mononitrothơm dùng làm nguyên liệu để điều chế amin trong công nghiệp phẩm màu Trongcông nghiệp chất nổ chúng được sử dụng nhiều ở dạng sản phẩm trung gian để sảnxuất các chất nổ phá hoại Một số hợp chất moninitro được dùng độc lập làm chấtphụ gia thuần hóa cho từng hợp chất trinitro Chẳng hạn, mononitronaphtalen dùngtrong hợp chảy với trinitrophenol

Các hợp chất dinitro thơm có tính nổ Một số hợp chất này được sử dụng làmchất nổ nhưng không dùng độc lập mà thường phối hợp với những chất nổ khác dosức nổ yếu và tiếp nhận nổ kém

Các hợp chất trinitro thơm được dùng trực tiếp làm chất nổ Trong các hợpchất tetra, penta, hexanitro các nhóm nitro liên kết kém bền hơn ở nhiệt độ cao,nhậy hơn với tác dụng cơ học, chính vì lẽ đó không ứng dụng thực tiễn được

1.1.2 Một số hợp chất nitro vòng thơm nghiên cứu

2,4-dinitrotoluen có công thức cấu tạo:

Công thức phân tử: C7H6N2O4

DNT là chất hữu cơ rất dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời

và các vi sinh vật DNT trong môi trường không khí và trong môi trường nước bịphân hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời Trong điều kiện không có oxy hoặcánh sáng mặt trời, DNT bị phân hủy dưới tác dụng của các vi sinh vật, chúng sửdụng DNT như là nguồn năng lượng và giải phóng ra CO2 và nước [50]

Nguồn: Hoá học và độ bền của vật liệu nổ, NXB QĐND, 2002.

DNT kỹ thuật bao gồm chủ yếu là các đồng phân 2,4- và 2,6- là chất tinh thểmàu vàng, hóa rắn ở 50- 540C, chứa một lượng tạp chất dạng dầu (hợp chảy của cácđồng phân DNT) Tỷ trọng ở 710C là 1,32

DNT tan tốt trong dung môi hữu cơ hơn 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), nhưngtan trong nước không đáng kể

Độ tan DNT trong axit H2SO4 tăng khi nồng độ axit tăng:

Bảng 1.2 Độ tan của DNT kỹ thuật trong axit H 2 SO 4 có nồng độ khác nhau

(g/100g axit)

Nguồn: Hoá học và độ bền của vật liệu nổ, NXB QĐND, 2002.

Độ tan của DNT tăng lên mạnh ở nồng độ axit H2SO4 gần 100% do DNT tácdụng với axit

CH3C6H3(NO2)2 + H2SO4 [CH3C6H3(NO2)(NOOH)]+ + HSO4

- Tính chất hóa học

+ Phản ứng ở nhóm metyl

Trong DNT nhóm nitro đã ảnh hưởng đáng kể đến tính chất hóa học củanhóm metyl Nhóm này có khả năng thế các nguyên tử hydro bằng một nhóm thếkhác, chẳng hạn, khi tác dụng với p-nitrozodimetylanilin

Hoặc khi phản ứng với benzandehit:

DNT điều chế từ m-nitrotoluen tác dụng được với Natrisunfit tạo ra muốinatri của axit nitrosunfonic:

+ Phản ứng tạo phức chất

DNT có khả năng tạo thành phức phân tử với các hidrocacbon thơm và amin.Hợp chất 3,5-DNT có khả năng tạo phức phân tử cao nhất còn các dinitrokhác thì giảm dần theo dãy đồng phân 2,4; 2,6; 3,4

Bảng 1.3 Thành phần phần trăm của các đồng phân DNT

Nguồn: Hoá học và độ bền của vật liệu nổ, NXB QĐND, 2002.

Khi nitro hóa từng đồng phân MNT, tỷ lệ phần trăm của đồng phân DNT thuđược như sau:

 Ứng dụng

DNT là một chất nổ nhưng yếu Ở trạng thái tinh thể và kích nổ bằng kíp số

8, DNT nổ cho dãn nở bom chì là 210ml, nhưng khả năng tiếp nhận nổ kém nênkhông sử dụng độc lập Có thể dùng một lượng nhỏ DNT làm chất dẻo hóa khi chếtạo thuốc phóng nitroglyxerin Gần đây DNT (chủ yếu đồng phân 2,6-) được dùngnhiều để sản xuất tolulendizoxynat cho công nghiệp chất dẻo xốp

DNT được sử dụng để sản xuất polyurethane dẻo (loại nhựa tổng hợp dùng

để chế tạo sơn) được sử dụng trong các ngành công nghiệp giường đệm và đồ nộithất DNT cũng được sử dụng để sản xuất đạn dược và chất nổ và để làm thuốcnhuộm Nó cũng được sử dụng trong các túi khí của xe ô tô

 Độc tính của 2,4-dinitrotoluen [45,47]

DNT có thể xâm nhập vào cơ thể qua hệ hô hấp hoặc tiếp xúc qua da KhiDNT vào trong cơ thể, nó được phân bố ở trong máu và trong nước tiểu [45]

- Các biểu hiện nhiễm độc cấp tính DNT:

+ Các nghiên cứu trên động vật cho thấy khi nhiễm độc cấp tính DNT sẽ cóảnh hưởng đến máu, gan, thận và hệ thần kinh trung ương [45]

- Các biểu hiện nhiễm độc mãn tính DNT:

+ DNT ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương dẫn đến miệng có vị kimloại khó chịu, suy nhược cơ thể, đau đầu, chán ăn, hoa mắt, chóng mặt, buồn nôn,mất ngủ, đau ngứa ở tứ chi của người tiếp xúc

+ Tác dụng vào máu, gây xanh xao thiếu máu đối với các công nhân tiếpxúc với DNT ở nồng độ lớn [45]

+ Biểu hiện nhiễm độc mãn tính trên chó và chuột bạch thí nghiệm khi ănphải DNT là suy nhược cơ thể, co giật, mất khả năng điều hòa cơ thể và mất cảmgiác [45,47].

- Ảnh hưởng đến khả năng sinh sản:

+ Những người công nhân nhiễm độc mãn tính với DNT có thể bị giảmđáng kể khả năng sinh tinh trùng và hình thái của tinh trùng ở nam giới và tăng tỷ lệsẩy thai ở nữ giới [45]

+ Trên động vật ăn phải DNT dẫn đến giảm khả năng sinh sản, cụ thể làgiảm khả năng sinh tinh trùng, teo tinh hoàn và thoái hóa ống sinh tinh ở chuột đực

và teo buồng trứng và sự hoạt động không bình thường của cơ quan sinh sản ởchuột cái thí nghiệm [45,47]

Dinitrophenol là tinh thể rắn màu vàng nhạt nhưng nó thường được tìm thấy

ở dạng dung dịch Khối lượng phân tử M=184,11 g.mol−1 Nhiệt độ hóa rắn 120C, tỷtrọng so với nước là 1,68, tỷ trọng so với không khí là 6,36 Độ tan của 2,4-dinitrophenol trong nước là 0,14g/100ml ở 540C

Do sự liên hợp giữa electron n của oxy và electron  của vòng thơm, liên kết

O - H của 2,4-dinitrophenol dễ phân ly, song liên kết C - O lại kém phân cực, bềnvững hơn và khó tham gia phản ứng

Ngoài ra cũng do hiệu ứng liên hợp của -OH mà vòng benzen trở nên giàumật độ electron hơn và có khả năng phản ứng cao hơn benzen

Trong phân tử DNP có sự liên hợp p -  của cặp electron p của nguyên tử oxivới các electron  của vòng benzen làm cho liên kết O-H phân cực hơn so với liênkết O-H của ancol Do đó, DNP có tính axit mạnh hơn ancol; tuy nhiên vẫn yếu hơnnhiều axit cacboxilic và ngay cả axit cacbonic CO2.H2O Tuy nhiên DNP cũng thểhiện tính axit yếu Nó có khả năng tác dụng với kim loại kiềm giải phóng hiđro,ngoài ra còn tác dụng với dung dịch kiềm tạo muối phenolat tan

DNP vừa mang tính chất hóa học của các hợp chất phenol lại vừa mang tínhchất hóa học của các hợp chất nitro vòng thơm

 Điều chế

Điều chế 2,4-dinitrophenol từ dinitrochlorobenzen [48]

 Ứng dụng

2,4-dinitrophenol được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, chất bảo quản

gỗ, và như một loại thuốc trừ sâu Trong khoảng thời gian đầu những năm 30 củathế kỷ XX, 2,4-dinitrophenol đã được sử dụng như là một loại thuốc giảm cân,nhưng đến năm 1938 nó đã bị cấm sử dụng [44]

 Độc tính của dinitrophenol [44,46]

- Biểu hiện nhiễm độc cấp tính:

Nguyên nhân: 2,4-dinitrophenol hấp thụ vào cơ thể qua con đường tiêu hóa.Khi vào cơ thể có thể được phân bố trong máu, nước tiểu, và các mô của người

Biểu hiện của nhiễm độc cấp tính 2,4-dinitrophenol ở người là buồn nôn, nônmửa, đổ mồ hôi, chóng mặt, nhức đầu, và giảm cân Nếu con người hấp thụ 2,4-dinitrophenol ở liều lượng lớn ngoài các biểu hiện cấp tính trên sẽ có thêm triệuchứng tăng tỷ lệ chuyển hóa cơ bản và các triệu chứng khác

- Biểu hiện nhiễm độc mãn tính:

Các biểu hiện nhiễm độc mãn tính 2,4-dinitrophenol qua con đường tiêu hóa

ở người là thương tổn da, giảm cân, gây ra các ảnh hưởng lên tủy xương, hệ thầnkinh trung ương và hệ thống tim mạch

Các nghiên cứu ở phụ nữ uống 2,4-dinitrophenol như là một loại thuốc giảmcân cho thấy nó có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản, nhưng các thông tin nàychưa có tính thuyết phục cao

Một nghiên cứu trên đông vật cho thấy 2,4-dinitrophenol làm tăng tỷ lệ chếtnon và tăng tỷ lệ tử vong khi đẻ con của động vật

- Nguy cơ gây ung thư:

Không có thông tin về khả năng gây ung thư của 2,4-dinitrophenol trênngười Một nghiên cứu cho thấy 2,4-dinitrophenol không thúc đẩy sự phát triển khối

Công thức phân tử: C6H(NO2)3(OH)2 , M = 245,1 g.mol−1

 Tính chất vật lý

Styphnic axit có nhiệt độ nóng chảy: t0

nc = 175,50CTinh thể màu vàng, nhuộm lông thú khá tốt

Trong 100ml nước hoà tan 0,641g (140C) và 1,136g (620C)

Theo Aubertein và Emeury độ hoà tan của axit styphnic như sau:

Bảng 1.4 Độ tan của Styphnic axit trong nước

Chất hoà tan Độ hoà tan trong 100ml H 2 O, g

t 0 = 15 0 C t 0 = 20 0 C t 0 = 25 0 C

Nguồn: Hoá học và độ bền của vật liệu nổ, NXB QĐND, 2002.

Độ hòa tan trong axit nitric với nồng độ khác nhau ở 250C

Bảng 1.5 Độ tan của Styphnic axit trong axit nitric

Độ hoà tan/100g axit, g 0,53 0,034 0,125 0,32 1,37

Nguồn: Hoá học và độ bền của vật liệu nổ, NXB QĐND, 2002.

Độ hòa tan trong axit sunfuric với nồng độ khác nhau ở 250C

Bảng 1.6 Độ tan của Styphnic axit trong axit sunfuric

Độ hoà tan/100g axit, g 0,65 0,07 0,01 0,10 0,13 0,13

Nguồn: Hoá học và độ bền của vật liệu nổ, NXB QĐND, 2002.

Độ hoà tan của styphnic axit trong HNO3 và H2SO4 là rất thấp

Độ hoà tan của styphnic axit trong hỗn hợp axit (gồm HNO3 (10%), H2SO4

(72%) và H2O (18%)) ở nhiệt độ phòng thấp dưới 0,005 %, còn ở nhiệt độ 35 - 400Cthấp dưới 0,01%, ở nhiệt độ 800C thấp dưới 0,1%

OH

NO2OH

O2N

NO2

Styphnic axit là chất hút ẩm mạnh, khi tiếp xúc với khí quyển có độ ẩm 60%

ở nhiệt độ 20 - 250C, trong vòng 30 - 100 giờ nó hút một lượng nước bằng 2 - 3%trọng lượng bản thân

Styphnic axit dễ tan trong glycol diaxetat, cứ 100g dung môi ở 250C hoà tankhoảng 13g styphnic axit

 Tính chất hóa học

Phân tử styphnic axit có chứa hai nhóm -OH (polyphenol) cũng có phản ứngtương tự như các hợp chất thơm có chứa 1 nhóm -OH (monophenol) Song tùy điềukiện phản ứng có thể chỉ có một hay hai nhóm hydroxyl tham gia

Mặt khác trong phân tử styphnic axit còn chứa 3 nhóm -NO2 (ở vị trí ortho

và para) Nhóm -NO2 ở vị trí para có hiệu ứng - C và - I sẽ làm tăng tính axit (nóichung nhóm thế ở vị trí para thể hiện đầy đủ hiệu ứng liên hợp của nó) Còn nhómthế ở vị trí ortho thường gây ra một hiệu ứng đặc biệt để làm tăng tính axit gọi làhiệu ứng ortho Vì vậy styphnic axit là một axit tương đối mạnh có thể hoà tan đượcsắt và kẽm [20] Trong phân tử styphnic axit có 2 nhóm -OH là nhóm thế hoạt độnghoá làm tăng khả năng phản ứng của vòng benzen, còn 3 nhóm -NO2 lại là nhóm thếphản hoạt hoá có nghĩa là vòng benzen trong phân tử styphnic axit sẽ khó bị oxyhoá hơn

Styphnic axit giống như các thành phần khác cùng loại có thể tạo thành cáchợp chất cộng với các hydrocacbon thơm [40]

 Điều chế

Điều chế styphnic axit từ Resorcinol [42].

Resorcinol (I) 2,4-dinitrosoresorcinol (II) styphnic axit (III)

1.2 NGUỒN Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITRO VÒNG THƠM TRONGNƯỚC VÀ HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM CÁCHỢP CHẤT NITRO VÒNG THƠM

1.2.1 Nguồn ô nhiễm các hợp chất nitro vòng thơm trong nước

Hàng năm, các cơ sở sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ quốc phòng phát sinhmột lượng nước thải với trữ lượng khá lớn Loại nước thải này thường chứa cácthành phần có tính độc hại cao với môi trường và dễ gây cháy nổ như các hợp chấtnitro thơm, các loại thuốc như 2,4,6-trinitrotoluen (TNT); 2,4-dinitrotoluen (DNT);nitroglyxerin (NG), dinitrophenol (DNP), hexogen, octogen; các chất gợi nổ nhưstyphnat chì, azotua chì, phuminat thuỷ ngân, styphnic axit (TNR), các phụ gia ổnđịnh và các loại hoá chất, dung môi độc hại khác sử dụng trong công nghệ xử lý bềmặt, bảo quản vũ khí, trang thiết bị kỹ thuật [29]

Trong các cơ sở sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ có các dây chuyền côngnghệ sản xuất sử dụng hoá chất như:

- Sản xuất, gia công thuốc phóng

- Công nghệ sản xuất thuốc gợi nổ

- Công nghệ thu hồi thuốc nổ từ đạn cấp 5

- Công nghệ sản xuất thuốc nổ công nghiệp AD1, nhũ tương v.v Nguồn nước thải của các dây chuyền công nghệ này có chứa nhiều hợp chấthữu cơ kể trên có độc tính cao, trong đó:

Nước thải của các dây chuyền sản xuất, gia công thuốc phóng thường chứacác tác nhân độc hại: độ axit, kiềm cao, các thành phần thuốc phóng là các hoá chấtđộc hại như: NG, nitroxenlulo (NC), các hợp chất nitro thơm, các thành phần anđịnh, dung môi hữu cơ, v.v

Nước thải của các dây chuyền xì đạn thu hồi thuốc nổ từ đạn cấp 5 có chứahàm lượng cao TNT và các chất độc hại khác

Nước thải của dây chuyền sản xuất thuốc nổ công nghiệp như AD1, nhũtương có chứa hàm lượng cao TNT, các hợp chất nitrat, nitrit, v.v

Nước thải dây chuyền sản xuất thuốc gợi nổ chứa cặn của các chất có tínhnhạy nổ cao như phuminat thuỷ ngân, styphnat chì, azotua chì, các hợp chất nitrohữu cơ độc hại, các kim loại nặng như chì, thuỷ ngân,v.v

Bảng 1.7 Hàm lượng các hợp chất nitro thơm trong nước thải ở một số cơ sở

công nghiệp quốc phòng

l)

1 Dây chuyền sản xuất DNT dinitrotoluen (DNT) 106,7

2 Dây chuyền sản xuất thuốc

3 Dây chuyền sản xuất thuốc

Nguồn: Thuyết minh dự án xử lý chất thải công nghiệp, 2009

1.2.2 Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải nhiễm các hợp chất nitro thơm độc hại

Các chất nitro thơm độc hại là thành phần chủ yếu của các cơ sở sản xuấtthuốc phóng, thuốc nổ, vì vậy hiện nay đã có nhiều phương pháp và các dây chuyềncông nghệ xử lý các chất này

1.2.2.1 Phương pháp hoá học

Phương pháp này dựa vào phản ứng hoá học để chuyển hoá hợp chất nitro thơmthành các hợp chất tan hoàn toàn, không nhạy nổ, không độc so với chất ban đầu.Một trong những tác nhân hoá học được sử dụng là: NaHSO3, Na2S hoặc hỗnhợp: HNO3, NaNO2, Na2S,