ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate

ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 Sulfate

2/27/2009 Giáo trình hóa kó thuật môi trường Sulfate Đại cương Sulfua Sulfat Sulfat giữ vị trí quan trọng chu trình sinh chất 2/27/2009 Đại cương Sulfua Sulfat (tt) Trong điều kiện yếm khí, sulfat bị khử thành sulfit đến sunfua (H2S, HS, S2-), có mùi trứng thối đặc trưng thường gặp cống rãnh Phương trình diễn sau: vi khuẩn kỵ khí SO4 − + Hơp ïp chấ thữu ⎯⎯⎯⎯⎯ → S − + H 2O + CO2 vi khuẩn kỵ khí S − + H + ⎯⎯⎯⎯⎯ → H2 S Trong điều kiện hiếu khí sunfua tịếp tục bị oxy hóa thành sulfat, môi trường ẩm ướt chuyển hóa thành H2SO4, tượng xảy đường ống thông Ỵ gây tượng xâm thực đường ống Đại cương Sulfua Sulfat (tt) Sulfat Sulfat tiêu đặc trưng cho nước bị nhiễm phèn, nhiễm mặn Sulfat ion tạo nên độ cứng nước (độ cứng phi cacbonat) Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển nước phèn có nồng độ sulfat cao Nước vùng có mỏ thạch cao, quặng chứa lưu huỳnh, nước mưa axit nước thải công nghiệp có nhiều sulfat Ion sulfate anion thường gặp nước tự nhiên Nó tiêu quan trọng nước cấp hàm lượng cao gây ảnh hưởng đến suc khoe người tính chất tẩy rửa ion sulfat Đối vơi Đoi với nươc nước cap, cấp, nong nồng độ giơi giới hạ han n cua sulfate la 250 mg/L Ngoai Ngoài nước cấp cho công nghiệp sinh hoạt, tiêu SO42cũng quan trọng khả kết hợp với ion kim loại nước hình thành cặn thiết bị đun nước, lò thiết bị trao đổi nhiệt Trong nước thải, hàm lượng sulfat từ vài mg/L đến vài ngàn mg/L vùng sình lầy, bãi bồi lâu năm, sulfua hữu bị khoáng hóa tạo thành sulfat 2/27/2009 Đại cương Sulfua Sulfat (tt) Sulfua Sulfua thường gặp nước ngầm, đặc biệt suối nước nóng Trong nươc nước thai, thải sulfua la san sản pham phẩm cua qua trình phan phân huy hủy hưu hữu cơ, hoac từ chất thải công nghiệp tất bắt nguồn từ hoạt động vi khuẩn sulfat Trong môi trường không khí, H2S thoát từ nước thải nhiễm sulfua, dễ nhận biết mùi trứng thối đặc trưng ÝÝ nghóa môi trường Ion sulfat hợp chất độc hại nước Tuy vậy, nước có nồng độ ion sulfat cao gây bệnh tháo, nước, gây vị khó chịu cho đồ ăn thức uống Nước có nồng độ sulfat cao gây sét rỉ đường ống công trình bê tông, dùng tưới tiêu gây tac tác hạ haii cho cay trồng đặc biệt la se anh ảnh hương hưởng tơi tới việc hình gay thành H2S nước Trong nước sạch, ngưỡng nhận mùi dao động từ 0,025 – 0,25 μg/L H2S khí độc với công nhân làm việc mạng lưới cống rãnh, gián tiếp trực tiếp ăn mòn kim loại, bê tông hệ thống thoát nước Vấn đề Về Mùi Khi diện oxy, sulfate coi chất cung cấáp oxy (chính ( hí h xáùc hơ l ø chấ h át nhâ h ân điệ än tử) cho h quáù trình oxy hóa sinh hóa vi khuẩn kỵ khí Trong điều kiện kỵ khí, sulfate bị khử thành S2- Ion S2- kết hợp với ion H+ với số phân ly KA1 = 9,1.10-8 Quan hệgiữa dạng H2S, HS- S2- pH khác dung dịch chứa 10-3 M H2S (hay 32 mg/L H2S) trình bày hình sau: 2/27/2009 ÝÝ nghóa môi trường (tt) Vấn đề Về Mùi (tt) Tại pH ≥ dung dịch tồn chủ yếu hai dạng HS- S2-, H2S tồn lượng nhỏ, áp suất riêng phần thấp Do đó, vấn đềà mùi không xảûy Tại pH < cân bằèng hướng tới hình thành H2S, pH = 7, 80% S2- dạng H2S Khi lượng lớn sulfate bị khử thành ion sulfide, áp suất riêng phần H2S đủ để gây vấn đề mùi Do độc tính khí H2S nên không khí hàm lượng H2S nên nhỏ 20 ppm ÝÝ nghóa môi trường (tt) Ăn mòn đường ống Sự ăn mòn “đỉnh ống” ống bê tông đặc biệt nghiêm trọng nước thải sinh hoạt có nhiệt độ cao, thời gian lưu cống dài nồng độ sulfate cao Nguyên nhân ăn mòn cho H2S H2SO4 trình khử sulfate thành H2S từ H2S thành H2SO4 Thực H2S, hay H2S acid, acid yếu, yếu H2CO3 ảnh hưởng đến bê tông có chất lượng cao Tuy nhiên, hệ thống cống thoát nước tự chảy , H2S nguyên nhân gián tiếp gây ăn mòn “đỉnh cống” Đốái với cốáng thoát nước tự chảûy thường dùng môi trường có diện sulfate có biến đổi sinh học 2/27/2009 ÝÝ nghóa môi trường (tt) Ăn mòn đường ống (tt) Hệ thống cống phần hệ thống xử lý trình vận chuyển nước thải xảy biến đổi sinh học Nhưng ng oxy Những bien biến đoi đổi đoi đòi hoi hỏi co có mặt cua oxy, oxy neu lượ lương không đủ trình thông gió tự nhiên không khí cống, trình khử sulfate thành sulfide xảy Ở pH thông thường nước thải, hầu hết S2- dạng H2S phần bay vào lớp không khí lớp nước thải cống Nếu hệ thống cống thông gió tốt thành cống đỉnh cong cống kho khô rao, việc hình thành cua H2S khong không gay gây sư ăn mòn cống Tuy nhiên, trường hợp thông gió kém, thành đỉnh cống ẩm ướt, H2S hòa tan vào lớp nước thành đỉnh cống tương ứng với áp suất riêng phần không khí diện cống Điều không gây nguy hại ÝÝ nghóa môi trường (tt) Ăn mòn đường ống (tt) Vi khuẩn có khả oxy hóa H2S thành H2SO4 có mặt khắp nơi tự nhiên nước thải Loaii vi khuan khuẩn co có mặt tren thành va đỉnh cong cống tạ taii Loạ lúc lưu lượng lớn hay theo số cách khác Do điều kiện hiếu khí tồn hệ thống cống, vi khuẩn hiếu khí oxy hóa H2S thành H2SO4 sau trở nên đậm đặc ăn mòn bê tông Vi khuẩn Thiobacillus, có khả oxy hóa H2S thành H2SO4 pH = 2, cho loại vi khuẩn gây vấn đề Quá trình hình thành H2SO4 đặc biệt nghiêm trọng đỉnh cống trình rút nước nhỏ nhất.các vấn đề mùi ăn mòn hệ thống cống minh họa hình sau: 10 2/27/2009 ÝÝ nghóa môi trường (tt) Ăn mòn đường ống (tt) 11 ÝÝ nghóa môi trường (tt) Những vấn đề đáng quan tâm khác Trong khai thác khoáng sản (bằng phương pháp sa lắng) than, nước thải nước rò rỉ thường có pH thấp nồng độ sulfate cao Lượng sulfide khoáng oxy hóa hoạt động vi sinh vật tác nhân hóa học để tạo thành acid sulfuric Không điều làm gia tăng hàm lượng sulfate nước thải từ mỏ mà làm giảm pH tăng hàm lượng sắt điều làm giảm chất lượng nước Trong trương trường hơp hợp nay, biện phap pháp đượ đươc c dung dùng la phu phủ kín mo mỏ để tránh oxy nước vào mỏ để tránh phản ứng xảy Quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch tạo lượng SOx, khí thủy phân nước mưa hình thành acid sulfuric gây vấn đề mưa acid 12 2/27/2009 ng dụng việc xác định Sulfua Sulfat Chỉ tiêu sulfat định nước có thích hợp cung cấp cho sinh hoạt hay công nghiệp hay không Chỉ tiêu sulfat xác định vấn đề liên quan đến mùi ăn mò an mon n việc khử khư sulfate nh sulfide sulfide Trong trình xử lý kỵ khí bùn nước thải công nghiệp, việc khử sulfat có liên quan với methane CO2 Nếu khí sinh học (biogas) sử dụng động nồng độ H2S không nên vượt 750 ppm (tính theo thể tích) Chỉ tiêu sulfat bùn chất thải dùng để đánh giá hàm lượng H2S biogas Qua đó, người kỹ sư môi trườøng cóù thểå quyếát định cóù hay không thiếát bị lọc khíí táùch H2S vàø kích thước công trình Rất nhiều chất hữu có chứa lưu huỳnh sulfat, sulfonat hay sulfit Trong trình xử lý sinh học hiếu khí, phân hủy chất hữu phá vỡ liên kết sulfua hình thành SO42- 13 Phương pháp xác định Sulfat Có phương pháp chuẩn dùng để phân tích hàm lượng sulfate nước: Phương pháp sắc ký Phương pháp khối lượng Phương pháp đo độ đục Phương pháp đo tự động dùng methylthymol blue Trong phương pháp sắc kí ion phương pháp tốt xác định sulfate nước nồng độ thấp đến 0,1 mg/L Ba phương pháp lại dựa lượng BaSO4 không tan tạo thành thêm lượng dư BaCl2 vào mẫãu 14 2/27/2009 Phương pháp xác định Sulfat (tt) Trong phương pháp sắc kí ion phương pháp tốt xác định sulfate nước nồng độ thấp đến 0,1 mg/L Ba phương pháp lại dựa lượng BaSO4 không tan tạo g mẫu thành thêm lượïng dư BaCl2 vào Sự khác biệt ba phương pháp lại khác phương pháp xác định lượng BaSO4 hình thành Trong phương pháp khối lượng, lượng kết tủa BaSO4 tạo thành mang cân Trong phương pháp đo độ đục, lượng BaSO4 xác định dựa ảnh hưởng kết tủa đến trình truyền ánh sáng Trong phương pháp Methylthylmol Bule, lượng Ba dư xác định phương pháp đo độ màu từ tính lượng Ba kết hợp với Sulfate Việc lựa chọn phương pháp đo phụ thuộc vào mục đích xác định nồng độ sulfate mẫu 15 Phương pháp xác định Sulfat (tt) Phương Pháp Khối Lượng Phương pháp khối lượng cho kết xác sử dụng để xác định hàm lượng sulfate mẫu có nồng độ 10 mg/L Chú ý, khía cạnh định lượng phương pháp phụ thuộc vào khả kết hơp Ba SO42- đe để hình ợp cua a2+ vớ S a nh BaSO aS tan a Để kết tủa hoàn toàn, lượng BaCl2 dư thêm vào nước acid hóa với HCl giữ gần điểm sôi Ỉ Việc mẫu acid hóa để loại trừ kết tủa BaCO3 xảy nhiệt độ cao nước có độ kiềm cao Do BaSO4 có độ hoà tan nhỏ (Ksp = 1x10-10), xem hầu hết kết tủa tạo thành dạng keo, keo khó tách phương pháp lọc thông thường Ỉ Để khắc phục điều này, mẫu gia nhiệt để chuyển tất các tủa từ dạng keo thành dạng tinh thể để tách cách lọc BaSO4 tinh thể thường nhỏû, phảûi lựa chọn loại giấáy lọc phù hợp Khi thực trình lọc, nên thực cẩn thận để đảm bảo toàn lượng kết tủa giữ lại giấy lọc muối khác loại bỏ cách rửa Mặc dù phương pháp có độ xác cao tốn nhiều thời gian Kết tủa BaSO4 sau lọc xác định cách cân khối lượng tro sau đốt để phân hủy giấy lọc, cân với giấy lọc sau trừ khối lượng giấy lọc cân ban đầu 16 2/27/2009 Phương pháp xác định Sulfat (tt) Phương Pháp Đo Độ Đục Phương pháp xác định sulfate cách đo độ đục dựa hình thành BaSO4 dạng keo sau thêm BaCl2 vào mẫu Đe qua hình Để tang tăng hiệu nh keo BaSO4 dung dịch đệm acid chứa MgCl2, KNO3, CH3COONa CH3COOH cho vào Bằng việc chuẩn hóa phương pháp tạo keo BaSO4 lơ lửng, sulfate xác định cách đáp ứng nhiều mục đích khác Phương pháp cho kết nhanh ứng dụng rộng rãi Khi nồng độ sulfate lớn 10 mg/L Trước thực phương pháp này, lượng nhỏû mẫãu lấy sau pha loãng thành 50 mL sau thực theo phương pháp đề cập để xác định Để số liệu xác, thực phép đo phải sử dụng mẫu chuẩn để loại bỏ sai số xảy thao tác chất thêm vào 17 Phương pháp xác định Sulfat (tt) Phương Pháp Đo Tự Động Dùng Methylthymol Blue Phương pháp có lợi đo hàng loạt mẫu Ở mẫu hóa chất liên tục bơm tự động vào thiết bị đo hòa trộn với Sau thời gian cần thiết để phản ứng hóa học xảy ra, mẫu đưa vào phân đo để xác định độ màu độ đục (trong trường hợp sulfate, độ đục đo) từ xác định lượng sulfate Trong phương pháp này: Đầu tiên BaCl2 tự động bơm vào mẫu môi trường pH thấp để tạo kết tủa BaSO4 sau pH dung dịch điều chỉnh đến 10 Sau methylthymol thêm vào để tạo phức xanh với lượng Ba dư Lượng Methylthymol không tạo phức có màu xám đo tự động Dó nhiên, thiết bị hiệu chỉnh (calibrate) với dung dịch sulfate chuẩn hoá chất thêm vào phải xác chất gây cản trở 18 2/27/2009 Phương pháp xác định Sulfat (tt) Trở ngại phương pháp xác định Sulfat Màu chất huyền phù nước chất trở ngại phương pháp Tuy nhien nhiên thương thường cac vung vùng nươc nước bị nhiem nhiễm phen phèn lạ laii rat trong Phần lớn chất huyền phù có loại bỏ qua lọc Mẫu nước có hàm lượng Silic 200 mg/L gây trở ngại cho việc kết tủa cùa BaSO4 19 Phương pháp xác định Sulfua Hydrosulfua xác định dạng: Sulfua tổng cộng: bao gồm sulfua hòa tan H2S HS- muối axit dạng huyền phù pH = 12, hàm lượng S2- không đáng kể, vượt 0,5% lượng sulfua hòa tan thấp 0,05% pH = 11 ng va bạ bac không tan đo khong không cho ket kết lương Sulfua đồ đong c khong qua định lượ ng sulfua Sulfua hòa tan: lại sau loại bỏ chất lơ lửng trình tạo cợn lắng Hydrosulfua không ion hóa: tính từ hàm lượng sulfua hòa tan, pH mẫu nước số ion hóa thực nghiệm Xác định sulfua phương pháp iod Cản trở Can trơ cua c ûa phương phá phap p Ngoại trừ tạp chất phản ứng với iod như: thiosulfat, sulfit, chất hữu hòa tan không tan, tạ chất khác không ảnh hưởng phương pháp iod Có thể loại bỏ tạo chất thiosulfat, sulfit tạp chất hòa tan khác cách tạo kết tủa ZnS Sau chiết tách lớp dịch bên thay vào nước cất 20 10 ... Mùi Khi diện oxy, sulfate coi chất cung cấáp oxy (chính ( hí h xáùc hơ l ø chấ h át nhâ h ân điệ än tử) cho h quáù trình oxy hóa sinh hóa vi khuẩn kỵ khí Trong điều kiện kỵ khí, sulfate bị khử thành... nước thải sinh hoạt có nhiệt độ cao, thời gian lưu cống dài nồng độ sulfate cao Nguyên nhân ăn mòn cho H2S H2SO4 trình khử sulfate thành H2S từ H2S thành H2SO4 Thực H2S, hay H2S acid, acid yếu,... thường có pH thấp nồng độ sulfate cao Lượng sulfide khoáng oxy hóa hoạt động vi sinh vật tác nhân hóa học để tạo thành acid sulfuric Không điều làm gia tăng hàm lượng sulfate nước thải từ mỏ mà