CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT CH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com NG C S LÝ THUY T LIÊN QUAN TRONG QU N LÝ CH T TH I NGUY H I Trong l nh v c qu n lý ch t th i nguy h i (bao g m c hành k thu t), theo th ng kê ã có r t nhi u s c môi tr ng nghiêm tr ng b t ngu n t nh ng nh m l n S nh m l n có th b t ngu n t vi c g i tên sai, khơng n m v ng tính ch t hóa h c hố lý c n thi t t ó d n n nh ng vi ph m pháp lu t gây h u qu nghiêm tr ng Vì v y nh m tránh sai l m ti c qu n lý ch t th i nguy h i, ch ng t p trung tóm t t l i m t s ki n th c hóa h c, hóa lý th ng c s d ng trình qu n lý ch t th i nguy h i 2.1 S L c V C u Trúc Và c Tính Hóa H c V c b n, ch t th i nguy h i g m có c ch t vơ c ch t h u c Trong ó h p ch t h u c ch t chi m t tr ng cao lo i ch t th i có tính nguy h i có tên g i ph c t p nh t N u nh không n m c tên g i c u trúc hóa h c c a chúng s d n n r t nhi u khó kh n công tác qu n lý x lý, v y ph n c u trúc hóa h c c tính s t p trung ch y u trình bày c u trúc hố h c c tính c a h p ch t ch t h u c Ch t h u c t h p c a carbon v i ch t khác nh hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur…h p thành Nhìn chung d a vào t h p c a carbon ch t l i mà ch t h u c c phân thành nhi u nhóm ch t h u c khác nh hydrocarbon, amin,… Danh Pháp Và C u Trúc Trong ph n ch tóm t t s b m t s i m c b n v ch t h u c , chi ti t h n v lý thuy t ch t h u c có th tham kh o tài li u liên quan ví d nh : hóa h c h u c , t ng h p h u c hóa d u… H p ch t hydrocarbon Các h p ch t h u c ch bao g m carbon hydro có th c chia làm hai nhóm carbon m ch th ng (Aliphatic) carbon m ch vòng (aromatic) D a liên k t gi a hydro carbon, nhóm aliphatic c chia thành nhi u phân nhóm nh nh : alkane, alkenes, alkyne nh ng vòng no t ng ng c a chúng (cycloaliphatic) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-1 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Hydrocarbon Hydrocarbon Alkane Alkene Aromatic Alkyne Cycloaliphatic Aliphatic Alkane Là h p ch t h u c ó liên k t gi a nguyên t carbon liên k t n Công th c chung c a alkane CnH2n+2 ó n s nguyên b t k Ví d : pentane C5H12 có n = hay hexane C6H14 có n = Khi m t hydro c a alkane c thay th b ng m t ch t khác ch t xu t c a alkane Alkane m t m t hydro g i alkyl c kí hi u R c g i d n Ví d : ethane C2H6 có g c ethyl C2H5 hay nói cách khác R = C2H5 C u trúc cách g i tên Tùy thu c vào s carbon có phân t mà alkane có c u trúc khác Có th phân làm hai lo i alkane m ch th ng alkane m ch nhánh (là ankane có g c alkyl liên k t v i carbon khơng v trí u hay cu i m ch) + i v i alkane m ch th ng vi t tên s dùng kí hi u “n-“ Ví d : bu tane (C4H10 ) có hai butane + t tr c tên g i ng phân, ó c u trúc m ch th ng s i v i alkane m ch nhánh, g i tên m t c u trúc ph i theo m t trình t sau Ch n m ch có s carbon nhi u nh t làm m ch tên alkane s m ch c g i n- c g i theo ánh s th t carbon m ch cho carbon có liên k t v i nhóm khác có s th t nh nh t ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-2 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Khi c tên hay vi t li t kê m ch nhánh theo th t ABC mà không li t kê theo s th t carbon liên k t Tr c m i nhóm n i ph i ghi v trí carbon mà nhóm liên k t c hai nhóm liên k t v i m t carbon Khi vi t tên s ph i tách bi t b ng m t d u g ch ngang “-“ Ví d : Hexane : C–C–C–C–C-C C 3- Methyl hexane: C–C–C–C–C-C Chú ý: Do l ch s phát tri n c a khoa h c k thu t v t ng h p ch t h u c có m t s ch t h u c t n t i c tên thông th ng l n tên theo quy nh c a the International Union of Pure and Applied Chemistry Alkene Alkene hydrocarbon ó ngồi carbon liên k t k t ôi Công th c chung c a alkene CnH2n n ch a carbon liên C u trúc tên g i g i tên xác m t alkene c n ti n hành theo b c sau Ch n m ch carbon dài nh t (nhi u phân t carbon nh t) có n i làm m ch Tên c a alkene s c g i d a theo tên c a m ch ánh s th t carbon m ch cho carbon có n i có s th t nh nh t Th c hi n t ng t b c i v i alkane N u n i có hai nhóm gi ng h t nhau, ti p u ng “cis-“ “trans-“ c dùng (Cis- ch hai nhóm gi ng h t n m m t bên c a phân t Transc dùng n u chúng n m hai m t ph ng i nhau.) F F C CH3 F C CH3 C CH3 Cis –2,3-difluoro-2-butene CH3 C F Trans-2,3-difluoro-2-butene ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-3 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Trong tr ng h p hydrocarbon có nhi u h n hai n i ôi, c hay vi t u tiên s ch v trí c a n i ôi s d ng ti p v ng diene (khi có hai n i ơi), triene (ba n i ơi), vv… Ví d : 1,3-butadiene: CH2 = CH – CH = CH2 Alkyne Là hydro carbon có ch a carbon n i ba (-C C-).Công th c chung CnH2n-2 C u trúc tên g i: cách vi t g i tên Alkyne t ng t nh alkane c g i tên theo cách t ng t nh alkene v i m ch dài nh t ph i ch a n i ba Tuy nhiên lúc ti p v ng –ane c thay thành -yne i v i alkyne th ng không c n ánh giá ng phân cis-, trans- Ví d : Ethyne (tên thông th ng –acetylene) HC HC Aromatic Là h p ch t vịng th m (Aromatic) ó ch t vòng th m n gi n nh t benzene Khi có liên k t c a nhóm vào vịng th m tu thu c vào s nhóm liên k t v i vịng th m (vịng benzene) mà h p ch t vịng th m có tên g i khác Nhìn chung chúng c chia thành hai nhóm Nhóm th nh t ch có m t nhóm th benzene tên c b n tên c a nhóm liên k t c t tr c Cl Ví d : Chlorobenzene Nhóm th hai bao g m ch t có t hai nhóm th liên k t v i vịng benzene tr lên i cs v i h p ch t ti p u ng “ortho-“, “meta-“ “para-“ hay s th t s d ng ch v trí liên k t vịng Ví d 1-chloro-3,4-dinitrobenzene: X X H X H H H ortho- (1,2) X H H H H H X H H H meta- (1,3) X para- (1,4) ThS: Nguyeãn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-4 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Chú ý: + Khi có nhi u h n hai nhóm liên k t, cách ánh s v trí liên k t theo nguyên t c nhóm liên k t có s nh nh t c s d ng + Nh ã trình bày ph n có r t nhi u ch t bán th tr ng s d ng tên thông th ng, c bi t ch t nhóm M t s ch t thu c nhóm aromatic thơng d ng th ng c s d ng công nghi p s c li t kê d i ây CH3 OH H H H H NH2 H H H H H H H H H H Phenol Toluene H Aniline O OCH3 C-CH3 CO2H H H H H H H H H H H Anisole Benzoic acid SO3H H H H H H H H H H H Acetophenone + Tên thông th ng c a 1,2-dimethylbenzenes; dimethylbenzenes th tr ng xylenes + Khi benzene m t nhóm liên k t vịng benzene Ví d : 3,4’-dichlorobiphenyl Benzenesulfonic acid 1,3-dimethylbenzenes; 1,4- c g i phenyl Cl Cl ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-5 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Polyaromatic Hydrocarbons (h p ch t h u c a vịng-PAHs) nhóm c a ch t h u c a vòng ch ch a carbon hydro phân t g m nhi u vòng th m cn i v i b i liên k t gi a hai carbon Ví d napthalene phenanthrenen anthracene pyrene benzo (a) pyrene Bên c nh ó s thay th ho c liên k t c a nh ng nguyên t (nitrogen, oxygen, sulfur) v i carbon ho c hydro t o nên h p ch t PAH có ch a N, O, S ch ng h n nh nh carbazole, hay s n ph m ph khơng mong mu n c a q trình cháy (nh dioxin furan) H N carbazole ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-6 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Cấu trúc dibenzo – p dioxin 75 đồng phân 2,3,7,8 –tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8 – TCDD) Cấu trúc dibenzofuran 135 đồng phân Ketone có cơng th c chung O R-C-R O R-C-R’ ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-7 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT ó R R’ nh ng nhóm alkyl khác Khi g i tên ketone tùy theo tên c a nhóm alkyl thêm ketone vào cu i, nhóm alkyl s c s p x p theo th t ch Amine h p ch t h u c c xem nh d n xu t c a ammonia, ó nguyên t hydro c thay th b ng g c hydrocarbon Tùy theo s nhóm hydrocarbon liên k t mà amine c g i amine b c m t, hai, hay b c ba R” R-NH-R’ R-N-R’ R-NH2 Amine b c amine b c amine b c ba Nitrosamine nh ng ch t có nhóm nitroso (-N=O) v i m t nhóm alkyl Ví d Diphenylnitrosamine N N O Ether có công th c t ng quát R-O-R hay R-O-R’ ó R R’ nhóm alkyl khác Tên c a ether c g i nh sau: u tiên g i tên hai nhóm alkyl liên k t v i oxy sau ó thêm ch ether vào Ví d : Bis-(2-chloroethyl) ether: Cl-CH2 –CH2-O-CH2-CH2-Cl Ester có công th c chung RCO2R’ s n ph m c a ph n ng c a acid carbonxylic v i r u (alcohol) g i tên m t ester, u tiên tên g c alkyl (R’) c a r u sau ó tên c a ion carbonxylate ho c mu i Ion carbonxylate có cơng th c chung R-CO2O Ví d O - H–C–O O CH3 – C – O - -2 C–O C-O O Formate ion acetate ion phthalate ion Phthalate ester bao g m ion phthalate b t k m t nhóm alkyl khác ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-8 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT COOCH3 Ví d Dimethyl phthalate COOCH3 c Tính Hóa H c Theo quan i m c a hóa mơi tr ng, d a c tính bay h i, h p ch t h u c có th phân thành ba lo i c b n nh sau: ch t h u c bay h i (volatile organics), ch t h u c d bay h i (semivolatile organic), ch t h u c khơng bay h i (nonvolatile organics) T ba nhóm d a vào tính ch t riêng nhóm cịn c phân thành nhóm nh khác Tuy nhiên r t khó có th a m t ranh gi i c th phân bi t gi a ch t h u c bay h i ch t h u c d bay h i, hay gi a ch t h u c d bay h i ch t h u c không bay h i Theo hóa mơi tr ng, có k t lu n xác ch t h u c thu c lo i ba lo i ph ng pháp t t nh t s d ng ph ng pháp phân tích hóa h c ch ng minh Ch t h u c bay h i (volatile organics) Nh ng h p ch t h u c bay h i (VOCs) có áp su t bay h i cao bay h i r t nhanh Nhìn chung, ây nh ng h p ch t có phân t l ng nh , có m t s tính ch t hóa lý nh : hịa tan n c cao, áp su t hóa h i cao, h ng s Henry cao, h s riêng ph n carbon h u c th p (organic carbon partition coefficient-KOC, h s riêng ph n octanoln c (KOW) cao h s tích l y sinh h c (bioconcentration factor-BCF) th p H Cl C H Ví d Cl Benzene Dichloromethane O CH3 – C – CH3 Acetone Trong phân tích, d a vào c tính d bay h i c a ch t này, xác nh k thu t purge and trap c s d ng Trong k thu t này, m t dịng khí tr (ví d helium) c d n qua m u (n c th i, hay t), ch t h u c d bay h i s theo dịng khí kh i m u sau ó c tách lo i phân tích Ch t h u c d bay h i (semivolatile organic) Ch t h u c d bay h i bao g m r t nhi u ch t h u c có tính ch t lý hóa khác Do tính ch t khác d a vào nh ng tính ch t này, ch t h u c d bay h i c chia thành hai nhóm nh sau: có th trích ly mơi tr ng trung tính /base có th trích ly môi tr ng acid (base/neutral extractables and acid extractables) C ng d a vào c tính này, phân tích tách ch t kh i m u, k thu t trích ly b ng dung mơi c s d ng Ví d m u có tính acid, ch t trích ly có tính acid cs d ng cịn m u có tính baz , ch t trích ly có tính base/trung tính c dùng ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-9 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Có th trích ly Base /trung tính Base/trung tính bao g m nhóm polyaromatic hydrocarbon (PAHs), nitrosamines, ethers, phthalate esters, ch t vòng th m khác nh ng khơng ch a nhóm hydroxyl (OH) hay carboxyl (COOH) nhóm Base/trung th ng có nh ng tính ch t hóa lý sau: hịa tan, h s Henry áp su t bay h i th p, Koc cao, Kow th p BCF cao Ví d : benzo (a) anthracene Có th trích ly acid (acid extractable) Nhìn chung, nh ng ch t có th trích ly acid aromatic alcohol ho c phenol Tùy thu c vào nhóm liên k t v trí liên k t mà ch t th hi n tính ch t hóa lý khác nh : hòa tan n c t th p n cao, áp su t bay h i trung bình, h s Henry th p Koc BCF có th thay i Ví d : OH OH NO2 CH3 NO2 2,4-dinitrophenol Cl 4-chloro-3-methyl phenol (4-chloro-3-cresol) Ch t h u c không bay h i Nh ng ch t h u c không bay h i nh ng ch t bay h i ho c không bay h i c t i nhi t cao Trong phân tích tách h p ch t h u c kh i m u k thu t trích ly c ng c s d ng Thu c b o v th c v t thu c c ch t ng tr ng (pesticide and herbicide) Thu c b o v th c v t thu c c ch t ng tr ng nh ng h p ch t hóa h c c dùng di t n m, trùng, lồi g m nh m (rodent), c , v.v bao g m c ch t h u c vơ c ó h p ch t h u c c chia thành hai lo i chlorinated pesticides organophosphorus pesticides B ng 2.1 gi i thi u m t s thu c b o v th c v t hay di t côn trùng th ng g p ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-10 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT ch t l ng c o d a áp su t khí tr i (atmosphere (atm) atm = 760 mmHg = 760 torr = 1.0133 x105Pa) Aùp su t h i c a m t dung d ch lý t ng ch a hai c u t theo b ng công th c sau pa = pvpxa pb = pvp xb Trong ó Pa = áp su t riêng ph n c a ch t ô nhi m A (atm) Pvp = áp su t bay h i c a ch t A tinh t (atm) xa = ph n mol c a ch t ô nhi m A = molA/(molA + molB) Pt ng nh lu t Raoult c tính = pa + pb Trong k thu t môi tr ng, hàm l ng ch t ô nhi m r t nh n xa có th tính g n úng theo ph ng trình sau c th i v y mol a mol nuoc x Chú ý: nh lu t Raoult ch úng i v i dung d ch lý t ng Trong k thu t môi tr ng, ch t th i th ng dung d ch ch a ch t ô nhi m v i hàm l ng th p, r t nhi u ch t ó nh lu t Raoult khơng cịn xác lúc nh lu t Henry th ng c dùng H ng s Henry nh lu t Henry phát bi u: nh ng i u ki n cân b ng, áp su t riêng ph n c a ch t bay h i b m t ch t l ng s t l v i n ng c a ch t bay h iù ch t l ng Pg = HCL Trong ó Pg = áp su t riêng ph n c a ch t bay h i (atm) H = h ng s Henry (atm.m3/mol) CL = n ng c a ch t bay h i ch t l ng (mol/m3) T nh ngh a c a áp su t h i riêng ph n, h ng s Henry c ng c bi u di n theo t l gi a n ng ch t bay h i khơng khí b m t ch t l ng v i n ng ch t l ng H = Cg/CL Trong ó Cg = n ng CL = n ng c a ch t hóa h c pha khí (khơng khí) c a ch t hóa h c pha l ng (n c) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-14 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com S khu ch tán c a khí vào n c ch u nh h ng k b i nhi t (ví d bay h i hydrocarbon gia t ng kho ng ba l n gia t ng 10oC) thành ph n hóa h c c a n c, v y h ng s Henry c ng m t hàm ph thu c vào nhi t c tính theo cơng th c th c nghi m sau H = e(A-B/T) Trong ó H = h ng s Henry (atm.m3/mol) A,B = h s h i quy T = nhi t (K) Chú ý: h ng s Henry có th c bi u di n theo m t s n v nh lu t Henry ã c phát tri n c s xem xét trình khu ch tán c a khí vào n c Nh ng n v ó mg/L.atm, hay mol/L.atm Vì v y tham kh o hay tra c u h ng s Henry c a ch t tính tốn nên ki m tra n v th t k tr c áp d ng Ngoài h ng s Henry cịn c tính nh sau H’ = H/RT c bi u di n d i d ng khơng th ngun h ng s ó H’ = h ng s Henry (không th nguyên) H = h ng s Henry (atm.m3/mol) R = h ng s khí = (8.25 x10-5 atm.m3/mol K) T = nhi t (K) Trong m t s tr ng h p không tra c u c h ng s Henry, có th Henry theo tan c a ch t nh công th c sau c tính h ng s H = pvp/S Trong ó Pvp S = áp su t bay h i c a ch t = tan c a ch t Chú ý: pvp S ph i m t nhi t Và nên ý r ng giá tr H b ng tra thu c d a vi c kh o sát dung môi (n c) tinh t, v y th c t c tính d a s li u k t qu nh n c khác v i giá tr th c c a n c b nhi m c tính h ng s Henry cho toluene n c 20oC t áp su t bay h i Ví d tan T ó chuy n h ng s thành h ng s không th nguyên So sánh giá tr h ng s Henry v a tính tốn v i giá tr tra c t tài li u Cho bi t 20oC áp su t bay h i c a toluen 220 mmHg [Pvp = 22.0 (mmHg)], tan 5,15x102 mg/l (S = 5.15 X102 ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-15 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT mg/l), kh i l ng phân t M = 92,13 g/mol Các h s A,B ph nghi m l n l t A = 5.13, B = 3.02 x103 (pl A) Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ng trình th c Gi i a Ta có A: 20oC Pvp = 22.0 (mmHg) = 22.0 (mmHg)/760 (mmHg/atm) = 0.029 atm S = 5.15 X102 mg/L S 5.15 x 10 mg / L 92.13 x 10 mg / mol 5.59 x 10 mol / L 5.59mol / m Khi ó h ng s Henry c tính theo tan s H = 0.029/5.59 = 5.19 x10-3 atm.m3/mol ( h ng s Henry không th nguyên s H' 5.19 x 10 atm.m / mol (8.205 x 10 atm.m / mol.K )(20 273.2) K b H ng s Henry c a Toluene V i 20oC 0.216 c tính theo ph ng trình th c nghi m sau H = e(A-B/T) A = 5.13 (pl A) B = 3.02 x103 (pl A) T = 20 + 273.2 = 293.2 K H e[5.13 (3.02x10 / 293.2)] 5.68x10 atm.m3 / mol c V i gi thi t giá tr c tính xác, sai s g p ph i trong tr ng h p c tính t tan áp su t bay h i so v i k t qu tính tốn t ph ng trình th c nghi m s 5.19 5.68 5.68 0.086 hay 8.6% H s khu ch tán Khu ch tán s d ch chuy n c a ch t ô nhi m s chênh l ch c a n ng Theo lu t Fick, l ng ch t ô nhi m i qua m t n v di n tích m t n v th i gian tính nh sau J = -D (dC/dx) V i J = thông l ng (flux) (mol/cm2.s) D = h s khu ch tán (cm2/s) C = n ng (mol/cm3) x = dài theo h ng chuy n ng (cm) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang nh c 2-16 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT T ng t nh h ng s Henry, ngồi vi c có th tra t tài li u tham kh o, h s khu ch tán có th c c tính b ng nhi u cách khác Ph n trình bày d i ây s li t kê m t s cách c tính h s khu ch tán th ng dùng Theo kh i l ng phân t : D1 = D2 (M2/M1)1/2 Ví d : c tính h s khu ch tán c a ethyl alcohol (E) n c thông qua h s khu ch tán c a methyl alcohol (M) n-butyl alcohol (B) t giá tr c cho d i ây D (cm2/s)10 1.75 x 10-5 0.56 x 10-5 1.24 x 10-5 H p ch t Methyl alcohol n-Butyl alcohol Ethyl alcohol Kh i l ng phân t 32.05 72.12 46.07 Nhi t 25oC 25oC 25oC Gi i H s khuy ch tán c a ethyl alcohol n c Theo methyl alcohol: D = 1.75 x 10-5(32.05/46.07)1/2 = 1.46 x 10-5 Theo n-butyl alcohol: D = 0.56 x 10-5(74.12/46.07)1/2 = 0.71 x 10-5 Giá tr trung bình = 1.09 x 10-5 So v i giá tr cho s n cho th y giá tr v a S d ng ph khơng khí) D 1.858 x 10 c tính nh h n kho ng 12% (1.24 x 10-5) ng trình Boltzmann (h s khu ch tán lý thuy t c a khí nhi m T 1.5 M ' P Trong ó D = h s khu ch tán (cm2/s) M ' Ma Mb MaMb 1/ Ma = kh i l ng phân t c a khơng khí (28.97 g/mol) Mb = kh i l ng phân t c a ch t ô nhi m (g/mol) P = áp su t (atm) T = nhi t (K) = ng kính va ch m (ho t ng) (AO) = tích phân (tồn b ) va ch m (là hàm không th nguyên c a nhi t ) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-17 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Chú ý: h s khu ch tán khơng khí m t hàm c a nhi t áp su t, v y t giá tr h s khu ch tán khơng khí c a m t s h p ch t c tra c u t sách k thu t ph i hi u ch nh v i i u ki n th c t c a môi tr ng b ng công th c sau D1 = D2 (P2/P1) (T1/T2)m (3-13) Trong ó h s m m theo lý thuy t 1.5 Trong th c t o c giá tr giao ng t 1.75 n 2.0 Dùng ph D ng pháp Wilke-Chang ( c tính h s khu ch tán n c) 5.06 x 10 T V 0.6 ó D = h s khu ch tán T = nhi t (K) = nh t c a n c (centipoise, cP) V = th tích mol c a ch t nhi m (cm3/mol) Th tích mol c a ch t có th c c tính b ng ph ng pháp LeBas s d ng giá tr B ng 2.3 B ng 2.3 Th tích riêng * Th tích riêng (cm3/g-mol) Nguyên t Th tích riêng (cm3/g-mol) Carbon (C) Hydrogen (H) Oxygen (O) ch t ngo i tr ester, ether, acid, liên k t v i, S,P,N Oxygen liên k t methyl ester ether Oxygen liên k t ethyl ester ether Oxygen liên k t ester ether cao phân t Oxygen liên k t acid 14,8 3,7 7,4 Bromine (Br) Chlorine (Cl) Fluorine (F) 27 24,6 8,7 9,1 9,9 11 u 37 25,6 -6 u -8,5 Oxygen liên k t v i S,P,N 8,3 u -11,5 Nitrogen liên k t ôi 15,6 u -15 Nitrogen amin b c th p Nitrogen amin b c cao 10,5 12 Iodine (I) Sulfur (S) Vịng có c t Vịng có c t Vịng có c t Vịng có c t Naphthalene Anthracene Nguyên t /h p ch t 12 ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang -30 -47,5 2-18 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com * Ph ng pháp th tích gia t ng khơng nên dùng c tính h s khu ch tán cho phân t n gi n i v i ch t n gi n giá tr sau có th dùng:H2, 14.3; O2 25.6; N2 31.2; khơng khí 29.9; CO 30.7; CO2 34.0; SO2 44.8; NO 23.6; N2O 36.4; NH3 25.8; H2O 18.9; H2S 32.9; Cl2 48.4; Br2 53.2; I2 71.5 Ví d : Xác nh h s khu ch tán c a methanol n nh t c a n c = 0,89 cP c 25oC Cho bi t nhi t Gi i Theo ph ng pháp c a Wilke-Chang, h s khu ch tán c a methanol (CH3OH) n c c tính theo cơng th c sau D 5.06 x 10 x T V 0.6 V i T = 25 +273,2 = 298,2 K = 0,89 cP Th tích mol d a theo ph ng pháp c a LeBas c tính nh sau T cơng th c cho th y methanol g m nguyên t C, nguyên t H nguyên t O, d a vào b ng 3, th tích mol c a t ng thành ph n c a methanol s C = x 14.8 = 14,8 H = x 3.7 = 14,8 O = x 7.4 = 7,4 Nh v y th tích mol c a methanol s V = 14,8 + 14,8 + 7,4 = 37,0 cm3/mol D 5.06 x 10 (298.2 K ) (0.89)(37.0) 0.6 D = 1.942 x 10-5 cm2/s H s riêng ph n (Partition coefficient) H s riêng ph n h ng s th c nghi m bi u di n s phân b c a m t ch t gi a hai môi tr ng khác Trong qu n lý ch t th i nguy h i ba h s riêng ph n quan tr ng c n quan tâm xem xét m t ch t là: h s riêng ph n octanol-n c (octanol-water), h s riêng ph n t-n c (the soil water partition coefficient), h s riêng ph n h il ng (vapor liquid partition) H s riêng ph n octanol-n c (octanol-water partition coefficient) h s ch s phân b c a ch t gi a hai môi tr ng h u c n c Môi tr ng h u c ây có th sinh v t c n ho c sinh v t n c v.v ây ch s quan tr ng nghiên c u s phát tán, d ch chuy n c a ch t ô nhi m h u c môi tr ng H s riêng ph n octanoln c m t h ng s không th nguyên c nh ngh a nh sau ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-19 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Kow = C0/C Trong ó C0 = n ng C = n ng octanol (mg/L ho c (g/L) n c (mg/L ho c (g/L) Giá tr Kow c a ch t r t khác kho ng t 10-3 n 107 M t ch t có giá tr Kow th p ( 0, ti p t c gi i quy t v n N u không, ánh giá s công ngh xác nh nh ng v n l nn a xác nh xem v n bi n s t ã xác nh úng ch a, n u ch a ph i hi u ch nh l i Quy i thông tin s li u thu th p Gi i ph ng trình b Cân b ng khơí l c v m t h nv c b n ng cho m t h th ng khơng có ph n ng Khi khơng có ph n ng, l ng t o thành tiêu th zero ph kh i l ng t ng qt tr thành Va ị k ii Trong ó Ra ng trình cân b ng Tích l uy k oi kii , koi = dòng c a thành ph n th i vào ho c kh i h th ng ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-24 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com i v i trình t nh trình liên t c n nh, tích l y = ph ng trình cân b ng kh i l ng c a h th ng khơng ph n ng có th vi t n gi n nh sau: Vao kii Ra koi Ví d : Xét m t h th ng x lý n c ng m ô nhi m Cho bi t công su t x lý 50000 L n c ng m ô nhi m/ngày v i n ng benzene trichloroethylene (TCE) n c ng m l n l t 5000 mg/L 10000 mg/L H th ng s d ng nguyên lý gi i h p th dòng ng c chi u b ng cách cho m t dịng khơng khí s ch i vào h th ng theo chi u t d i lên v i l u l ng khí vào 100000 L/ngày N ng benzene n c ng m u 1000 mg/L hi u qu lo i TCE b ng 60% c a hi u qu tách benzene kh i n c ng m Gi thi t dòng khí vào khơng ch a ch t h u c ô nhi m, h th ng không x y ph n ng (có ngh a khơng có khơng khí hịa tan vào n c khơng có n c b l y vào khơng khí), q trình x y 25oC, t ng ng v i nhi t vào c a n c ng m khơng khí L u l ng dịng n c khí khơng i q trình Gi i S dịng cân b ng kh i l ng c phát tri n d a quan h M = QC M = kh i l ng mg/ngày (x10-6 = kg/ngày) Q = l u l ng (L/ngày) C = n ng (mg/L) V i dịng vào c kí hi u nh sau w=n c = vào b = benzene = n c t = TCE = khí a = khơng khí Qua ó d a d ki n ta có s sau Qa3 = 100000 L/ng Mb3 kg/ng Mt3 kg/ng Qw1 = 50000 L/ng Cb1 = 5000 mg/L Ct1 = 10000 mg/L Mb1 = 250 kg/ng Mt1 = 500 kg/ng Qw2 = 50000 L/ng Cb2 = 1000 mg/L Mb2 = 50 kg/ng Mt2 kg/ng Qa1 = 100000 L/ng Phân tích d ki n cho th y có 13 bi n s : L u l ng n c ng m vào (2) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-25 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT L u l ng khí vào ra, (2) N ng c a benzene dòng n c ng m vào ra, (2) N ng TCE n c ng m u vào (v n không yêu c u xác nh n ng TCE mà ch xác nh kh i l ng), (1) Kh i l ng c a benzene TCE n c ng m u vào ra, (4) Kh i l ng c a benzene TCE dịng khí (khí vào khơng có ch t h u c v y khơng c n xác nh bi n s benzene TCE tronf khơng khí vào) (2) Có quan h s bi n s : L u l ng vào c a n c ng m khơng khí nh nhau; Kh i l ng c a benzene n c ng m vào và kh i l ng TCE vào b ng v i n ng nhân v i l u l ng n c ng m; Kh i l ng c a benzene TCE khơng khí u b ng l ng n c ng m vào tr l ng n c ng m ra; hi u qu tách TCE t n c ng m 60% c a hi u qu tách benzene t n c ng m Do ó, v n có b c t do, th c cho bi n s : l u l vào, n ng vào c a benzene, n ng TCE vào S c ng c dùng cho m t s t ng n ng qua gi a bi n s Quan h c ng m khí ó (Mt1 – Mt2)/ Mt1 = 0.6 (Mb1 – Mb2)/Mb1 Mb3 = Mb1 – Mb2 Mt3 = Mt1 – Mt2 B ng cách gi i ba ph Mt2 = 260 kg/ng, c Cân b ng kh i l ng trình này, ta có Mb3 = 200 kg/ng Mt3 = 240 kg/ng ng cho h th ng có ph n ng Ph ng trình cân b ng kh i l ng cho h th ng có ph n ng d a ph b ng kh i l ng t ng quát c vi t nh sau Vao kii Sinh kig Ra kio ng trình cân Tieu thu kic Trong ó kig; kic = s nh ng ph n ng ó thành ph n th I Chú ý: n u m t t l ch t tham gia vào ph n ng trình ph n ng ch t ó g i ch t gi i h n c c sinh ho c tiêu th a vào nh h n t l c a ph ng Ví d Hãy xác nh l u l ng molar c a dịng s n ph m khí t q trình oxy hóa Ethylene theo ph n ng sau ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-26 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT 2C2H4 + O2 Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com 2C2H4O Cho bi t ethylene oxy a vào thi t b ph n ng 100 kmol/h ethylene 200 kmol/h T s bi n i c a ch t gi i h n 40%, ph n ng di n i u ki n n nh Gi i d a vào d ki n ta có s sau n1o kmol/h C2H4 n20 kmol/h O2 n3o kmol/h C2H4O ER fir = 0.4 100 kmol/h C2H4 200 kmol/h O2 Phân tích d ki n cho th y c cho s n Do ó, v n Nh ng ph ng trình n1o = 100 – 2ER n2o = 200 – ER n3o = + 2ER ER = flr x nlri có bi n s quan h B c t 3, ba bi n s c xác nh i v i v n này, ethylene ch t ph n ng gi i h n, b i t l t ng ng v i phân t oxy u vào 0.5 ph n ng 2.0 Do ó, nlri = 100 kmol/h gi i nh ng ph ng trình thu c ER = 40 kmol/h, n1o = 20 kmol/h, n2o = 160 kmol/h n3o= 80 kmol/h Câu h i t p V c u trúc c a nh ng h p ch t sau Benzene 1,1-dichloroethane Methylene chloride (dichloromethane) Bis (2-chloroethyl) ether 1,2-dichloro 2-butene Xác nh tan c a cadmium hydroxide, Cd(OH)2, nh hàm c a pH KSP = 5.33 x 10-15 H ng s Henry th ng c cho b ng theo n v c a áp su t (atm) a m t bi u th c bi n i giá tr cho trichloroethylene, 550 atm t i 20oC h ng s Henry khơng cịn th ngun Bi n i h ng s Henry c a benzene 5.5 x 10-3 atm.m3 /mol 20oC thành h ng s khơng th ngun ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-27 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com c tính h ng s Henry cho benzene 25oC t d ki n v tan áp su t bay h i cho bi t 9,52x10 mmHg, S = 1,78 x 102 mg/l c tính h s khu ch tán c a ethylbenzene t nh ng giá tr b ng i v i phenol toluene c tính h s khu ch tán c a methyl phenyl sulfide n c 25oC Gi i thích s khác gi a tích l y sinh h c s tích lu sinh h c t nhiên (bioconcentration, biomagnification) c tính n ng c a ethylbenzene mơ c a cá h v i n ng n c 120 mg/L cho bi t BCF = 37,5 l/kg tan, (2) 10 c tính h s ph n carbon h u c KOC c a benzene t s li u (1) logKOW ph l c A sosánh k t qu t c v i k t qu o c ph l c A 11 Dịng n c vào b có dung tích 5L có l u l ng kg/s i kh i b v i l u l ng kg/s ban u b ch a y 4/5 (a) Vi t cân b ng kh i l ng cho b (b) Sau lâu b s c n h t n c c dùng ch ng c t tách lo i ch t A kh i h n h p ch a A 12 M t thi t b ch ng c t B Dòng nh p li u có l u l ng kh i l ng 5000 kg/h theo t l 1:1 Dòng nh tháp ch ng c t c a qua thi t b ng ng v i l u l ng 3500 kg/h T i thi t b ng ng, A c l y c phân thành hai dòng dòng bao g m dòng s n ph m dòng hòa l u Dòng s n ph m t thi t b ng ng ch a 95% A Dòng l y t i áy tháp ch a 90% B Tìm t l c a dịng tu n hòan/dòng s n ph m nh 13 M t ph n ng có ph ng trình lý thuy t nh sau A + 3B 2C Cho bi t ph n tr m A chuy n thành s n ph m 30% L u l ng vào 1000 kg/h v i t l c a A B dòng vào l n l t 25% 75% B theo kh i l ng Kh i l ng phân t c a A 32 c a B (a) Tính kh i l ng phân t c a C (b) Tính thành ph n dịng theo kh i l ng ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-28 ... tr ng nh th nào, l a ch n ph ng pháp x lý h p lý c ng nh d oán hi u qu t c c a q trình M t ch t có th có r t nhi u tính ch t hóa lý liên quan, nhiên giáo trình ch y u t p trung vào m t s tính... www.gree-vn.com i v i trình t nh trình liên t c n nh, tích l y = ph ng trình cân b ng kh i l ng c a h th ng không ph n ng có th vi t n gi n nh sau: Vao kii Ra koi Ví d : Xét m t h th ng x lý n c ng m ô... ng dùng mg/L (= ppm), (g/L (=m t ph n t ppb) B ng 2.2 trình bày m t s tích s tan c a m t s kim lo i n ng th ng c quan tâm qu n lý ch t th i nguy h i Ví d : xem xét tính tan c a Ca(OH)2 t ph n ng