Nghiên cứu sử dụng tro than bay nhà máy nhịêt điện trong việc loại một số hợp chất cơ clo khỏi nước và cải tiến qui trình phân tích dioxin trong đất

BỘ G I Á O D Ụ C V À Đ À O T Ạ O - BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI DS PHẠM PHƯơ N G LIÊN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO THAN BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRONG VIỆC LOẠI MỘT Số HỢP CHẤT Cơ CLO KHỎI NƯỚC VÀ CẢI TIẾN QUI TRÌNH PHÂN TÍCH DIOXiN TRONG ĐẤT LUẬN V Ă N TỐT NGHIỆP THẠC sĩ Dược HỌC CHUYÊN NGÀNH : KIÊM NGHIỆM VÀ Đ Ộ C CHẤT HỌC MÃ SỐ : 03 02 05 BỘ HƯỚNG DẪN: PGS - TSKH NGUYễ N đ ứ c h u ệ TS ĐỖ N G Ọ C THANH HÀ NỘI : 3/ 2000 Luận văn tốt nghiệp TSDH - K2 MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN Đ Ề 1 TỔNG QUAN 1.1 Tro than b a y 1.1.1 Giới thiệu chung tro than bay 1.1.2 Điều chế zeolit từ tro than b ay 1.2 Giới thiệu sô hợp chất clo độc hại thường gặp 1.2.1 Cấu tạo, tính chất DDT 1.2.2 Cấu tạo, tính chất H C H 10 1.2.3 Cấu tạo, tính chất PCB 12 1.2.4 Giới thiệu dioxin 13 1.3 Giới thiệu phương pháp phản tích dioxin 17 1.4 Giới thiệu phương pháp sắc kí khí GC/ECD .19 1.4.1 Nguyên lý phương pháp sắc kí khí 19 1.4.2 Nguyên lý hoạt động detectơ E C D 21 NGHUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 22 2.1 Nguvên liệu, hóa chất, dụng cụ, máy m óc 22 2.2 Các phương pháp sử dụng nghiên u 23 THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .24 3.1 Thực nghiệm 24 3.1.1 Điều chế chất hấp phụ từ tro than bay nhà máy nhiệt điện Phả lại phương pháp xử lý kiềm 24 3.1.2 Nghiên cứu khả hấp phụ tro than bay số hợp chất clo 30 3.1.3 Nghiên cứu khả tách dioxin khỏi số họp chất CO' lo khác tro than bay sau xử lý kiềm 36 3.1.4 Nghiên cứu độ thu hồi dioxin qua cột tro than b a y 46 Luận văn tốt nghiệp TSDH - K2 3.1.5 Áp dụng phương pháp nghiên cứu để tách dioxin khỏi hợp chất clo khác phân tích mẫu thực t ế 47 3.2 Kết bàn luận 54 3.2.1 Thành phần cấu tạo tro than sau xử lý k iề m 54 3.2.2 Sự hấp phụ tro than bay số hợp chất clo 56 3.2.3 Kết tách dioxin khỏi số hợp chất clo khả ứng dụng vào việc phân tích dioxin mẫu thực t ế 59 KẾT LU Ậ N 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Lới cảm ơn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn : PGS.TSKH Nguyễn Đức Huệ TS Đỗ Ngọc Thanh Nhữìĩg người thày trực tiếp hướng dẫn nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Đồng thời xin bày tỏ lòng biết ơn sáu sắc tới PGS.TS Phạm Quang Tùng TS Bùi Kim Liên thầy, cô giáo phòng Đào tạo sau đại học đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp thời gian qua Tôi xin chân thành cảm Ơ11 cấc thầy, cô giáo, cán kỹ thuật viên phòng thí nghiệm VHj - ĐHQGHN, phòng thí nghiệm trung tám - ĐHDHN phòng ban nhà trường giúp đỡ tạo điều kiện cho trình học tập nghiên cứu Hà nội, ngày 10 tháng năm 2000 Học viên cao học DS Phạm Phương Liên Luận văn tốt nghiệp TSDH - K2 ĐẶT VẤN ĐỀ ■ 1SL_ -i- ^ gày than đá nguồn nhiên liệu hàng đầu cho nhiều ngành cơng nghiệp.Trong q trình sử dụng than đá, ngày lượng lớn tro bụi đào thải vào khơng khí gọi tro than bay Thành phần chủ yếu tro than bay hỗn hợp oxit kim loại gần giống loại nhôm silicat tự nhiên Trên giới có cơng trình nghiên cứu ứng dụng tro than bay số lĩnh vực làm phụ gia xi măng, vật liệu cho bê tông nhẹ, cải tạo đất biển Ở nước ta, việc nghiên cứu sử dụng nguồn chất thải chưa quan tâm thích đáng Bên cạnh đó, việc phân tích xử lý tồn lượng số họp chất clo độc hại, bền vững tiến hành nhằm bảo vệ mơi trường.Trong đó, dioxin nhóm hợp chất hữu có độc tính cao vào loại bậc nhất.Vì vậy, việc xử lý khu vực ô nhiễm dioxin ngăn ngừa tạo thành chúng vấn đề cấp thiết cộng đồng quốc tế Ngày nay, năm giới thường xuyên tổ chức hội nghị quốc tế dioxin nhằm tìm biện pháp ngăn ngừa lan tỏa dioxin hay loại dioxin khỏi môi trường Việt nam, theo kết phân tích cho thấy, dioxin có số đối tượng đất, cá, rùa, ba ba số mẫu xét nghiệm lấy từ người động vật Nguồn gốc có mặt dioxin chủ yếu hậu chiến tranh hóa học quân đội Mỹ gây ra.Theo nhà khoa học dự đoán, quán đội Mỹ dùng chất độc màu da cam rải Việt nam để lại ỏ' môi trường khoảng 170 kg dioxin Đây nguyên nhân gây tăng mạnh tỷ lệ ung thư, đẻ non, đẻ quái thai Vì vậy, việc nghiên cứu tìm biện pháp phù hợp với điều kiện cụ thể ỏ' Việt nam để khắc phục hậu Luận văn tốt nghiệp TSDH - K2 dioxin, hạn chế tối đa ảnh hưởng dioxin tới sức khoẻ người việc làm cần thiết Để đóng góp phần nhỏ vào nhiệm vụ cấp thiết trên, cơng trình nghiên cứu chúng tơi thực với hai mục tiêu là: Nghiên cứu sử dụng tro than bay nhà máy nhiệt điện Phả lại để loại số hợp chất clo khỏi nước cải tiến qui trình phân tích dioxin đất ỏ' Việt nam Luận văn tốt nghiệp TSDH - K2 1.TỐNG QUAN 1.1 TRO THAN BAY 1.1.1 Giới thiệu chung tro than bay Tro than bay tạo trình đốt cháy nhiên liệu than đá hay than bột, đặc biệt ò nhà máy nhiệt điên - nơi tiêu thụ lượng lớn than đá Năm 1959, tổng lượng tro bay giới 400 triệu tấn/năm Ớ nước ta lượng tro bay không nhỏ nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường Quả thực vậy, gần nhà máy nhiệt điện, hạn chế nhiều biện pháp giàn phun nước hay thiết bị hứt bụi tĩnh điện hàm lượng Si0 khơng khí cao gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người Hiện giới tro bay ứng dụng phần xây dựng làm phụ gia xi măng, chất liệu cho bê tông nhẹ, cải tạo đất biển, cố định nguyên tố độc hại [7] [24] [] 3] [18] Tuy nhiên ỏ' nước ta tro bay chưa nghiên cứu cách đầy đủ, chưa ứng dụng nguồn nguyên liệu lớn Tro bay tạo lò đốt than hạt rắn, khơng bị đốt cháy, thổi với khí lò Thành phần chủ yếu tro bay oxit có nguồn gốc từ hợp chất vơ xót lại sau cháy, bao gồm: Si0 (40 - 65%) A120 , (20 - 40%) Ngoài tro bay chứa số oxit khác có hàm lượng nhỏ Fe 20 3(5-10%); CaO; MgO; Na20 ; K 20 ; Mn0 [30] Trong trình đốt cháy than đá, hợp chất nóng chảy chuyển sang dạng vơ định hình.Thành phần khống học tro bay chủ yếu ỏ' dạng Quartz (Si02), Mullit (2Si0 + 3A120 3) dạng vơ định hình [18] Nói cách khác, xem tro bay nhơm silicat vơ định hình có chứa số tạp chất Thành phần hóa học tro tương tự thành phần hóa học tro bụi dạnc vơ định hình từ núi lửa tự nhiên [30] Các loại tro Luận văn tốt nghiệp TSDH - K2 bay nói chung có độ mịn cao, kích thuớc hạt giới hạn từ lụm lOO^m với giá trị trung bình cỡ 20ụm Do đó, tro bay có diện tích bề mặt riêng lớn (>10 m 2/g) [13] Tro bay mang tính kiềm nên dùng để trung hòa nước thải, hấp phụ ion kim loại nặng hay hydroxit kim loại [25], Khác với tro bay từ lò đốt rác thành phố, tro bay nhà máy nhiệt điện chứa hợp chất hữu chất béo, hợp chất vòng thơm PAH, PCB [26], Nguyên nhân nguyên liệu than đá nghèo hợp chất hữu rác thải, đồng thời tro than bay sinh trình đốt nóng nhiệt độ cao tới nghìn độ c nên hợp chất hữu phân hủy h ế t 1,1.2 Điều chế zeolit từ tro than bay 1.1.2.1 Kiến thức chung v ề zeolit Zeolit hợp chất polihydrat nhôm silicat tinh thể có cơng thức chung (Men+)x/n(A10 2)x(Si0 2)yzH20 Trong đó: Me: ion kim loại n: điên tích ion kim loai z: số phân tử nước Đơn vị cấu trúc zeolit tứ diện [Si04] [A104]~ Đỉnh tứ diện nguyên tử Si hay AI [9] Tứ diện [SiOJ Tứ diện [A10J Luận văn tốt nghiệp TSDH - K2 Zeolit vật liệu rắn có cấu trúc lỗ nhỏ (micropore) Bộ khung zeolit gồm kênh hốc (kiểu tổ ong) hình thành từ ghép nối tứ diện qua nguyên tử oxi chung tạo thành đơn vị cấu trúc thứ cấp.Theo đường kính lơ xốp, zeolit chia thành loại: zeolit lô rộng (7-8A-]oại o o zeolit Y); zeolit lơ trung bình (5-6A-]oại - ZSM - 5) zeolit lô nhỏ (