1.3. Giới thiệu về phenol đỏ
1.3.1. Tổng quan về phenol
Phenol là một loại hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm hiđroxyl (−OH) liên kết trực tiếp vào nhân benzen (nhân thơm).
Phenol và dẫn xuất của phenol được xếp trong nhóm 50 loại hóa chất được sản xuất nhiều tại Mỹ. Phenol được hình thành trong các sản phẩm dầu khí như nhựa than đá và creosot. Phenol có thể phát sinh ra trong quá trình đốt cháy gỗ, khí thải nhiên liệu và thuốc lá. Trong tự nhiên phenol được hình thành từ quá trình phân hủy benzen.
Phenol có ứng dụng lớn trong y học, dùng trong khử trùng phẫu thuật.
Dùng để điều chế nhiều dược phẩm như aspirin làm giảm đau, hạ nhiệt, phòng và chữa huyết khối; axit salicylic (là thuốc giảm đau, hạ nhiệt, chống viêm);
metyl salicilat (dầu nóng, làm thuốc giảm đau trong chứng viêm thấp khớp, đau cơ).
Phenol sử dụng để điều chế phẩm nhuộm, chất dẻo (nhựa bakelit là một hỗn hợp của phenol-fomanđehit,…), tơ tổng hợp (nylon 6,6,…), thuốc diệt cỏ và cũng là chất kích thích tố thực vật (2,4-D, là muối natri của axit 2,4- điclophenoxiaxetic, 2,4-C12C6H3O-CH2COONa,...), thuốc nổ (axit picric), thuốc diệt nấm mốc (ortho-và para-nitrophenol, o- và p-O2N-C6H4OH,…).
Phenol có thể dùng trực tiếp làm chất sát trùng, tẩy uế,...(như phenol được cho vào hồ tinh bột làm keo dán giấy để bảo quản hồ tinh bột lâu hư).
Công thức phân tử của phenol đỏ (phenolsulfophtalein): C19H14O5S.
Công thức cấu tạo cấu tạo phân tử của phenol đỏ được trình bày ở hình 1.4.
Hình 1.4: Cấu tạo phân tử, cấu trúc không gian của phenol đỏ
Quá trình biến đổi màu theo pH của dung dịch muối natri của phenol đỏ là: khoảng pH đổi màu của phản ứng thứ nhất là 0,5 ÷ 2,5, còn của phản ứng thứ hai là 6,8 ÷ 8,4. Sự quý giá thực tế chỉ là khoảng chuyển màu thứ hai trong hai khoảng chuyển màu quan sát thấy ở trên. Nếu thế các hiđro trong các vòng phenol bằng các halogen hoặc các nhóm ankyl thì sẽ tạo nên các phenolsulfophtalein có màu sắc và khoảng đổi màu khác so với các phenolsulfophtalein ban đầu. Cơ chế chuyển màu của phenol đỏ như sau:
Hình 1.5: Cơ chế chuyển màu của phenol đỏ
Về khía cạnh môi trường, phenol và các dẫn xuất của phenol đặc biệt là phenol đỏ được liệt vào các chất gây ô nhiễm môi trường và tác động trực tiếp lên cơ thể người. Nguy cơ nhiễm phenol đối với con người là rất lớn do phenol có khả năng tồn tại trong đất, trong nước và cả trong không khí, xâm nhập vào cơ thể người thông qua tiếp xúc trực tiếp qua da, qua đường hô hấp hoặc nuốt phải chất có chứa phenol. Con người có khả năng nhận biết được sự hiện diện của phenol trong không khí ở ngưỡng khoảng 40ppb và khoảng 1 - 8ppb đối với phenol trong nước. Khi tiếp xúc với phenol trong không khí có thể bị kích ứng đường hô hấp, đau đầu, cay mắt.
Nếu tiếp xúc trực tiếp với phenol có nồng độ cao có thể gây bỏng da, tim đập loạn nhịp và có thể dẫn đến tử vong. Phenol cũng gây tác động mạnh theo đường tiêu hóa. Khi ăn uống phải một lượng phenol có thể gây kích ứng, bỏng phía bên trong cơ thể và gây tử vong ở hàm lượng cao. Tình trạng bị kích ứng và ảnh hưởng cũng xảy ra tương tự đối với các loài động vật khi tiếp xúc với phenol. Chính vì vậy, phenol có tác động rất lớn đến môi trường. Tình trạng ô nhiễm phenol trong không khí, nguồn nước và
trong đất có thể gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái và ở hàm lượng cao có thể tiêu diệt toàn bộ hệ sinh thái.
Các nguồn chính gây ra ô nhiễm phenol đỏ trong môi trường nước là các loại nước thải từ công nghiệp sơn, thuốc bảo vệ thực vật, chế biến than đá, nhựa polyme, dệt nhuộm, dầu mỏ và hóa dầu. Khi nước bị nhiễm các hợp chất phenol, sát trùng bằng clo hóa sẽ tạo ra các hợp chất clo của phenol rất độc.
Các hợp chất của phenol được xem như là những chất ô nhiễm hàng đầu vì chúng có thể gây hại đến sinh vật ngay ở những nồng độ thấp.
Giá trị giới hạn nồng độ cho phép của tổng nồng độ phenol và dẫn xuất được trình bày trên bảng 1.3.
Bảng 1.3: Giá trị giới hạn nồng độ cho phép của tổng nồng độ phenol và dẫn xuất
Đối tượng
Hàm lượng tổng phenol và dẫn xuất
(mg/l) Nước bề
mặt
Nước sinh hoạt 0,001
Nước dùng cho nông nghiệp và nuôi
trồng thủy sản 0,02
Nước ngầm 0,001
Nước thải
Đổ vào các khu vực dùng làm nước
cấp cho sinh hoạt ≤ 0,1
Dùng làm nguồn nước tưới tiêu, bơi
lội, nuôi trồng thủy sản ≤ 0,2
Không được phép thải ra môi trường ≥ 0,5
Do độc tính cao của phenol nói chung và phenol đỏ nói riêng thì việc xử lý nước chứa hàm lượng tổng phenol > 200mg/l bằng kỹ thuật sinh học là rất
khó, mặc dù phương pháp xử lý này rẻ tiền song bị hạn chế khi nước thải chứa độc tố. Hầu hết các nguồn nước thải đều chứa tổng hàm lượng phenol cao hơn nhiều so với giới hạn nói trên. Do đó người ta thường tiến hành xử lý bằng phương pháp hấp phụ hoặc oxi hóa hóa học [3], [8], [16], [30].