Đang tải... (xem toàn văn)
TRONG NƯỚC : Các hợp chất của nitơ có trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong tự nhiên Các hợp chất này thường tồn tại dưới dạng Nitrat, Nitrit, Amoniac và cả dạng nguyên tố Nitơ (N2). Những dạng tiêu biểu của Nitrogen trong nước ngầm và nước mặt thường là ammonia (NH3+), nitrite (NO2) và nitrate (NO3).
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG THUYẾT TRÌNH CHỦ ĐỀ: NITROGEN:AMMONIA, NITRITE, NITRATE DANH SÁCH THÀNH VIÊN Vũ Thị Cẩm Trang Bouliphan Sisamone Nguyễn Đinh Đức Thắng Thái Bảo Anh Nguyễn Anh Tú Kiều Văn Trí 91304253 91304997 91303782 91300138 91304647 91304342 Nitrogen Trọng lượng nguyên tử: Nguồn gốc tên gọi: 14,006phá: Nhà hóa học Khám Nitrogen bác sĩ Daniel Rutherford kết hợp từ Hi Lạp khám phá nitrogen Kí hiệu nguyên tử: N nitron, Điểm nóng chảy: - 210 oC nghĩa soda tự nhiên, ông loại oxygen carbon genes, o dioxide -khỏi không Điểm sôi: 195,79 C khí nghĩa tạo Nó có chứng minh chất khíxuất cònxứ lại khơng dung dưỡng Latin sinh nitrum vật sống cháy Các dạng hỗn hợp (nitrogen): NH3,NO2,NO3 TRONG KHÍ QUYỂN : Phân tử nitơ khí tương đối trơ, •Trong tự nhiên chuyển hóa chậm thành hợp chất • Khả kết hợp hay cố định nitơ đặc trưng quan trọng cơng nghiệp hóa chất đại, nitơ (cùng với khí thiên nhiên) chuyển hóa thành amơniắc (thơng qua phương Amơniắc, sử dụng trực pháp Haber) tiếp (chủ yếu phân bón), hay làm nguyên liệu cho nhiều hóa chất quan trọng khác, bao gồm thuốc nổ, chủ yếu thơng qua việc sản xuất axít nitric theo phương pháp Ostwald Các dạng hỗn hợp (nitrogen): NH3,NO2,NO3 TRONG NƯỚC : •Các hợp chất nitơ có nước kết trình phân hủy hợp chất hữu có tự nhiên •Các hợp chất thường tồn dạng Nitrat, Nitrit, Amoniac dạng nguyên tố Nitơ (N2) •Những dạng tiêu biểu Nitrogen nước ngầm nước mặt thường ammonia (NH3+), nitrite (NO2-) nitrate (NO3-) Nitrat Nitric Phân tử Nitơ Các dạng hỗn hợp (nitrogen): NH3,NO2,NO3 • Trong ba dạng nitrite có hại cho người sinh vật, hàm lượng nitrite nguồn nước bị ô nhiễm ammonia từ hoạt động xả thải • Amoni, nitrite, nitrate chuyển hóa qua lại dạng nitơ Ở nước ngầm, amoni chuyển hóa thiếu oxy Khi khai thác lên, visinh vật nước nhờ oxy khơng khí chuyển amoni thành nitrat(NO2-), nitrit (NO3-) tích tụ nước ăn Khi ăn uống nước có chứa nitrit,cơ thể hấp thu nitrit vào máu chất tranh oxy hồng cầu làmhêmoglobin khả lấy oxy, dẫn đến tình trạng thiếu máu, xanh da • Khi nước bị nhiễm bẩn phân bón nước thải, nguồn nước có NH3, NO2- NO3- Sau thời gian NH3 NO2- bị oxy hóa thành NO3- Như vậy: • Nếu nước chứa NH3 nitơ hữu coi nước bị nhiễm bẩn nguy hiểm • Nếu nước chủ yếu có NO2thì nước bị nhiễm thời gian dài hơn, nguy hiểm Nếu nước chủ yếu NO3- trình oxy hóa kết thúc Ở điều kiện yếm khí, NO3- bị khử thành N2 bay lên Amoniac chất gây nhiễm độc trầm trọng cho nước, gây độc cho loài cá.’ Amoniac (NH3) Trên nguyên tử nitơamoni(NH3) amoniac có cặpCách sản xuất • a/ sơ lược electron tự nên amoniac có tính bazơ có•Phần lớn NH3 (90%) sản xuất thể xảyCơng phản ứngphân hóa học: thức tử : NH3 + + theo phương thức Haber-Bosch với từ NH3 +phân H →tử NH gam :17,0304 g/mol khơng khí, từ khí Mêtan ( ) nước trọng pha g/mol Trong tỷ amoniac, nitơ có :0,6813 số oxi hóa thấp CH4 + H2O → CO + 3H2 nên amoniac tính khử nước: Ví dụ độ hòacótan 89,9 N2 + 3H2 → 2NH3 phản ứng hóa học: g/100ml 2NH3 + 3Cl2 →ởN0*C + 6HCl điểm nóng chảy:-77,73 °C •Phương thức CaCN2 RotheK) tương đối bền Frank-Caro Thêm (195,42 nữa, amoniac điểm sôi: 33,34 °C (239,81 K) nhiệt Nó bị phân hủy nhiệt độ cao CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3 pK ::≈34 theo phảna ứng hóa học: •Phương thức Persek từ nitrua nhôm pKb:4,75 2NH3 → N2 + 3H2: chất khí khơng AlN nước Biểu 2AlN + 3H2O → Al2O3 + 2NH3 màu mùi khai tan vô hạn nước, dễ bay ( đặc biệt •Từ NO H2 có nhiệt xúc tác ) 2NO + 5H2 → 2NH3 + 2H2O •Từ NH4Cl LÀ CHẤT KHÍ ĐỘC NH4Cl + NaOH → NH3 + H2O + NaCl Amoniac (NH3) • b/ Trong hóa nước: Ammonia độc hại hửu hàm lượng cao, gây hại hệ tiêu hóa (thơng qua thực phẩm bị nhiểm) • Ngồi NH3 nước sẻ làm bỏng mô tế bào mang cá, làm da đường ruột cá • Nếu tình trạng không khác phục thời gian ngắn, hậu cuối sẻ đưa đến chết cá ! • Trong trường hợp hàm lượng ammonia thường trực hữu nước, • Khơng tẩy kịp thời, hậu ngộ độc kinh niên : cá sẻ chậm lớn, cá sẻ màu, hệ thống miển nhiểm cá koi bạn sẻ suy yếu sẻ tạo gia tăng nhiểm trùng hội Các giải pháp xử lý tổng quát • • • • • • • • 1.1 Phương pháp Clo hóa nước đến điểm đột biến Khi cho CLo vào nước, nước tạo axit hypoclorit Cl2 + H2O ⇔ HCl + HOCl Axit hypoclorit kết hợp với NH4+ tạo thành Cloramin Khi nhiệt độ nước ≥200C, pH ≥7 phản ứng diễn sau: OH- + NH4+→ NH4OH ⇔ NH3 + H2O NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O monocloramin NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O dicloramin NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O tricloramin • Q trình kết thúc sau phút khuậy trộn nhẹ Tại điểm oxy hóa hết Cloramin nước xuất Clo tự gọi điểm đột biến Sau khử hết NH4+ nước cò lại lượng clo dư lớn, phải khử clo dư trước cấp cho người tiêu thụ - Khử Clo dư nước sau lọc Natrisunfit (Na2SO3) Na2SO3 + Cl2 + H2O → 2HCl + Na2SO4 - Khử Clo dư nước sau lọc Trionatrisunfit (Na2S2O3) 4Cl2 + Na2S2O3 + 5H2O → 2NaCl+ 6HCl + 2H2SO4 Q trình diễn hồn chỉnh sau 15 phút khuấy trộn hóa chất nước Phương pháp làm thống • • Muốn khử NH4+ khỏi nước phương pháp làm thoáng, phải đưa pH nước nguồn lên 10.5 – 11.0 để biến 99% NH4+ thành khí NH3 hòa tan nước - Nâng pH nước thô: Để nâng pH nước thô lên 10.5 – 11.0 thường dùng vôi xút Sau bể lọc pha axit vào nước để đưa pH từ 10.5 – 11.0 xuống 7.5 - Tháp làm thống khử khí amoniac NH3 thường thiết kế để khử khí amoniac có hàm lượng đầu vào 20 – 40 mg/l, đầu khỏi giàn hàm lượng lại 1– 2mg/l Phương pháp trao đổi ion • • • Để khử NH4+ khỏi nước áp dụng phương pháp lọc qua bể lọc cationit Qua bể lọc cationit, lớp lọc giữ lại ion NH4+ hòa tan nước bề mặt hạt cho vào nước ion Na+ Để khử NH4+ phải giữ pH nước nguồn lớn nhỏ Vì pH ≤ 4, hạt lọc cationit giữ lại ion H+ làm giảm hiệu khử NH4+ Khi pH > phần ion NH4+ chuyển thành NH3 dạng khí hòa tan khơng có tác dụng với hạt cationit Phương pháp sinh học BẰNG VI SINH Phương pháp thông thường Xử lý nước thải ứng dụng công nghệ sinh học Thơng thường mục tiêu quy trình xử lý gồm có việc loại bỏ chất nhiễm có gốc hữu thức ăn (ví dụ: ni tơ) trước thải vào mơi trường. để loạicó bỏ nitơ khỏinước nước thải đầu Nitơ thảibắtdưới cách oxy hóa amơniắc nitrite/nitrate (q trình hình thức khác nhau: nitơ hóa) chấm dứt cách chuyển hóa nitrite/nitrate (q trình khử · Nitơthành hữukhícơnitơ(amino acids, nitơ). proteins, purines, pyrimidines, Loại bỏ nitơ cách chuyển and nucleic acids); nitơ dạng (amơniắc) thành dạng khác (nitrít nitrát). · Nitơ amơniắc (NH -N); · Nitrít (NO2-N); Amơniắc tạo nhu cầu oxy · Nitrát môi trường(NO nước,3-N) cần phải có 4.7 gram oxy để oxy hóa 01 gram amơniắc Nitrite độc đời sống thủy sinh gây chứng giảm khả vận chuyển oxy máu sinh vật. Nitrite (NO2) Sơ lược NO2 Công thức phân tử : NO2 Phân tử khối: 46 g/mol Tỷ trọng pha: 1,51 g/cm3 Độ hòa tan nước:tan nhiều nước Điểm nóng chảy:-42 °C (231 K) ĐIểm hòa tan:83 °C (356 K) pKa: -2 Biểu : chát lỏng khơng màu Trong hóa nước TÁC HẠI Trong mơicủa trường nitrite vàothành máu Hai dạng Hb nước bịthìoxy hóađitạo Khi Jensen nitrite kếtnitrite hợp khơng với hemoglobin Theo (2003) làm cá oxy loài cá nước qua mang trao đổi ion Cl-/HCO3 thiếu oxy 2+tạo MetHb mà tác động methemoglobin hay Hb(Fe2+)NO giảm chuyển Fe của Hb thành Fe3+ hemoglobin Các ion vào giống chế hấp thu ion đến nhiều quan nhiều chế Cl- ở mang cá dạng gọikhác methehemoglobin khả vận chuyển oxy Hàm luợng nititre lấy vào thể phụ thuộc vào tỉ lệ hấp thu ion có liên quan đến lực trao khác (MetHb)(1); hay Hb kết hợp với nitrite tạo nguyên nhân làm giảm lượng oxy đổi ion Cl nitrite Những lồi cá có tỉ lệ hấp thu Cl- cao Nitrite tạo MetHb NO (2); NO tạo máu củavào loàilập cá tức khisẽsống sau máu phảntrong ứng với Bệnh máu nâu tượng thường gặp phân tử hemoglobin (Hb) theo dạng phương trìnhtrường saucó (Jensen, mơi nồng 2003): độ nitrite cao nhấtở cá tiếp xúc vớikết nitrite (Kroupova, phương trình hợp với Hb tạo 2005) Hb(Fe2+)NO (3) 4Hb(Fe2+)O2 + 4NO+ 4H+ =>Hb(Fe3+) + 4NO3- + O2 + 2H2O (1) Hb(Fe2+) + NO + H+ =>Hb(Fe3+) + NO + OH- (2) Hb(Fe2+) + NO => Hb(Fe2+)NO (3) Biện pháp xử lý Một phương pháp quan trọng để giảm tính độc chủa nitrite cho cá bổ sung thêm lượng ion Cl- cho ao nuôi (Jessen, 2003; Kroupova, 2005) Phương pháp nghiên cứu cá da trơn cá hồi từ năm 1970 (Lewis and Morris, 1986) phương pháp đơn giản hiệu để hạn chế hấp thu nitrite gây độc với cá Tóm lại, tăng cường nồng độ ion Cl- trong nước biện pháp đơn giản hiệu để bảo vệ cá khỏi bị tổn hại nitrite NITRATE (NO3) Sơ lược nitriti Kí hiệu: NO3 Khối lượng phân tử: 62 g/mol Cơng thức cấu tạo: TRONG HĨA NƯỚC : Con người ngộ độc nitrate , với trẻ sơ sinh đặc biệt dễ bị methemoglobinemia nitrate chuyển hóa chất béo trung tính nồng độ cao giai đoạn phát triển khác Methemoglobinemia trẻ sơ sinh gọi hội chứng tím tái Mặc dù nitrat nước uống cho yếu tố góp phần Hội chứng tre xanh cho sản phẩm số yếu tố nhiễm trùng tiêu chảy , không dung nạp protein , độc kim loại nặng vv Một số người lớn nhạy cảm với tác động nitrat Những người phá vỡ methemoglobin nhanh người enzyme , dẫn đến tăng mức độ lưu hành methemoglobin ( ngụ ý máu họ khơng phải giàu oxy ) Những người có axit dày không đủ (bao gồm số người ăn chay người ăn chay ) có nguy Đây mức tiêu thụ tăng màu xanh , loại rau mà thường kèm với loại thức ăn dẫn đến tăng lượng nitrat Một loạt điều kiện y tế , bao gồm dị ứng thức ăn , hen suyễn, viêm gan, sỏi mật liên kết với axit dày thấp, người nhạy cảm với tác động nitrat ... nitrite NITRATE (NO3) Sơ lược nitriti Kí hiệu: NO3 Khối lượng phân tử: 62 g/mol Cơng thức cấu tạo: TRONG HĨA NƯỚC : Con người ngộ độc nitrate , với trẻ sơ sinh đặc biệt dễ bị methemoglobinemia nitrate. .. thải đầu Nitơ thảibắtdưới cách oxy hóa amơniắc nitrite /nitrate (q trình hình thức khác nhau: nitơ hóa) chấm dứt cách chuyển hóa nitrite /nitrate (q trình khử · Nitơthành hữukhícơnitơ(amino... người sinh vật, hàm lượng nitrite nguồn nước bị ô nhiễm ammonia từ hoạt động xả thải • Amoni, nitrite, nitrate chuyển hóa qua lại dạng nitơ Ở nước ngầm, amoni chuyển hóa thiếu oxy Khi khai thác