5 Tiến độ và trình bày báo cáo
3.2.6 Ảnh hưởng của photoresist phế thải đến môi trường
• Phần không tan
Phân tích thành phần cho thấy nhựa cảm quang phế thải không chứa các thành phần clo, hàm lượng lưu huỳnh rất nhỏ, mà chỉ gồm các nguyên tố CHON với thành phần 51,9 %C, 10,6 %H, 22,1 %O, 0,72 %N, S < 0,1 % [89] [134] [135]. Nhiệt trị của mẫu 6500 – 6850 kcal/kg [26] [89] [134]. Trong thành phần không còn các monome có độc tính cao, không chứa dung môi và hàm lượng kim loại nặng thấp. Kết quả này phù hợp vì PR là phần bùn đã qua hệ thống xử lý của nhà máy và đã được tách đồng, và kim loại nặng.
Với thành phần như trên độc tính phần không tan của PR đến môi trường không cao. Ảnh hưởng chính là do tính trơ của nhựa, và khó phân hủy như plastic khi tồn lưu trong môi trường. Bên cạnh đó đặc tính nhiệt trị cao và có khả năng cháy ở nhiệt độ trên 300 oC làm hạn chế việc chôn lấp trong các BCL thường.
• Phần tan trong nước
Kết quả phân tích các thông số môi trường của dung dịch nước rửa (tỷ lệ rắn/lỏng theo hàm khô 1/10) trình bày trong bảng 3.11.
Phần chất tan trong nước là muối kết quả của các phản ứng thuỷ phân polyme và phản ứng trung hòa sau:
R-COO-(CH2CH2)xOH +H2OÆ R-COOH + OH-CH2CH2-OH tan x từ 1 - 2 acrylic Di hydroxyl – glycol
Phản ứng trung hoà với tetrametylamonihydroxit (TMAH) R-COOH + (CH3)4NOH Æ R-COON(CH3)4 + H2O Hoặc phản ứng với xút
R-COOH + NaOH Æ R-COONa + H2O
Trong đó RCOO – acrylat. Hàm lượng muối, acrylic este và glycol trong dung dịch chiếm 6 – 9 % tính theo lượng khô.
Bảng 3.11Kết quả phân tích các thông số môi trường của nước rửa
Thông số Đơn vị M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 QCVN2 4:2009 B pH 9,1 8,6 8,4 9.6 9.16 8.92 8,59 9,2 5,5 -9 EC μS/cm 1390 2240 1310 2100 2270 1250 1340 1860 BOD5 mgO2/l 1.600 1.955 1.740 2.150 2.600 1.360 1.990 2.220 50 CODcromat mgO2/l 14.100 16.800 13.570 14.750 17.250 22.000 13.400 13.110 100 N-NH4 mg/l 5,0 2,8 9,9 3,3 25 1,4 7,3 3,4 10 Tổng NKj mg/l 21,7 20,2 22,4 27,2 75 33,8 17,15 22,4 30 EC50 % 53,84 42,62 43,94 56,34 40.56 41,31 58,41 54,73 50* Ghi chú: M1đến M4 hàm ẩm 53,8 %; M5 đến M8 hàm ẩm 7,8 %; * Giá trịđề nghị Theo kết quả trong bảng 3.11, nước rửa tan có độ pH cao, nước mang tính kiềm. Hàm lượng BOD5 dao động trong khoảng 1.600- 2.600 mg/l nhưng COD rất cao từ 13.100 – 22.000 mg/l gấp khoảng 10 giá trị BOD5, nước rửa này chứa chất hữu cơ khó phân hủy bằng phương pháp sinh học. Hàm lượng amoni khoảng 1,5 -25 mg/l trong dung dịch.
Áp dụng QCVN 24: 2009/BTNMT Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, giá trị tuyệt đối cơ sở cột B, giá trị COD vượt quá giá trị giới hạn (100 mg/l) khoảng 130- 230 lần. Hàm lượng BOD5 vượt giới hạn (50 mg/l) từ 3 - 50 lần. Hàm lượng tổng nitơ xấp xỉ qui chuẩn (30 mg/l). Nước rửa có chỉ số ô nhiễm hữu cơ cao nhưng độ dẫn điện thấp đặc trưng cho nước chứa chất hữu cơ có độ điện ly thấp (so với muối vô cơ).
Ảnh hưởng của chất thải đến môi trường phần lớn phụ thuộc vào độ linh động và nồng độ của chất tan. Độc tính đánh giá theo chỉ số EC50 % D. magna của phần tan là 40,6 – 58,8 % trong 24 h, thuộc loại có độc tính trung bình [45] [87].
Trong môi trường tự nhiên các este acrylat không bền vững và dễ bị phân hủy khi tham gia phản ứng thủy phân. Trong môi trường chua phèn, có pH thấp sản phẩm của phản ứng sinh ra axit acrylic, polyacrylic và các dẫn xuất của nó. Ở nhiệt độ môi trường cao các sản phẩm này bị bay hơi. Độc tính của các sản phẩm này được trích dẫn từ qui định an toàn: “hơi este metyl của acrylic axit, tác động lên màng nhầy của đường hô hấp; Tác động lâu dài lên cơ thể gây độc cấp tính kèm theo sự huỷ hoại mô thần kinh, xuất huyết trong và những biến đổi bệnh lý các cơ quan nội tạng. Hàm lượng hơi metylacrylat trong không khí vượt 25 mg/l gây vã mồ hôi, được dùng làm giới hạn không cho phép” [60]. Nghiên cứu vềđộc tính trong nước của acrylic axit và este acrylic, Staples và cộng sự báo cáo axit acrylic và este của nó có tính linh động
trong đất ở mức từ trung bình đến cao. Axit acrylic và metylacrylat có tính phân huỷ sinh học hạn chế trong thí nghiệm xác định BOD5, trong khi đó etyl acrylat và butyl acrylat phân huỷ dễ dàng hơn (77 % - 56 % tương ứng). Thử nghiệm độc tính với cá nước ngọt, cá nước mặn, động vật không xương sống và tảo đã được thực hiện. Kết quả: nồng độảnh hưởng của axit acrylat đến cá và động vật không xương sống là 27 – 236 mg/l. Nồng độ ảnh hưởng (LC50 hoặc EC50) đối với cá của metyl acrylat, etyl acrylat, và butyl acrylat trong dải từ 1,1 đến 8,2 mg/l. Độc tính cấp MATC của axit acrylic với D. magna là 27 mg/l, và 0,29 mg/l với etyl acrylat dựa trên khả năng sinh sản và điểm trưởng thành [13].
Kết luận mục 3.2
Nhựa cảm quang phế thải không chứa các kim loại nặng ở mức độ nguy hiểm. Đặc tính nhiệt của PR chỉ ra khả năng dễ cháy với nhiệt trị cao. PR là sản phẩm được khâu mạng của nhựa acrylat và chứa lượng nhỏ tạp chất. Công thức tổng quát của PR có thể trình bày trong hình 3.9 sau.
C C H2 C R1 O O R2 P o ly m e r h e A c r y la te R1 a llk y l V D . m e th y l R2 e p o x y , p o ly e s te r , p o ly e th e r , ... n
Hình 3.9 Công thức tổng quát của photoresist phế thải
Nghiên cứu cho thấy phần rắn của chất thải tương đối đồng nhất, không chứa các thành phần độc hại cao như dung môi hữu cơ, monome, clo, lưu huỳnh, và thể hiện tính trơ, bền như plastic trong môi trường. Độ ẩm của mẫu nguyên khoảng 80 %, và phần tan trong nước chứa 6 - 9 % glycol, acrylic este và muối acrylat amon. Nước rửa có hàm lượng COD rất cao so với BOD. Độc tính theo EC50 với chỉ thị D. magna cho thấy độc tính nước rửa của PR có mức độc trung bình (tỷ lệ rắn/lỏng là 1/10). Tuy nhiên, nước rỉđậm đặc của PR sẽ có độc tính cao hơn rất nhiều lần.
Phân tích trong nghiên cứu cho thấy PR chứa khoảng 91 – 93 % là acrylat khâu mạch có tính bền cao và khoảng từ 7 – 9 % là acrylat linh động. Trong nghiên cứu tiếp theo đề tài hướng tới khai thác phần 90 % acrylat khâu mạch của PR với các đặc tính như bền chịu môi trường vào việc chế tạo vật liệu tái chế có mang đặc tính tốt của thành phần này, đồng thời cố định phần < 9 % acrylat linh động, “nhốt” chúng chính trong khối rắn tạo thành.