MỞ ĐẦU Axít clohidric (HCl) và nitoric (HNO3) là những những nguyên liệu có vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Các axít này đƣợc sử dụng để tổng hợp vật liệu, hóa chất, phân bón, mạ kim loại, chế tác kim loại, sản xuất ô tô, xe máy và sản xuất thép. Do tính chất dễ bay hơi của HCl và HNO3, nên sự xuất hiện của HCl và HNO3 trong không khí nơi sản xuất và các khu vực xung quanh nơi sản xuất ngày một lớn. HCl và HNO3 trong không khí đã ăn mòn bề mặt các công trình kiến trúc nhà ở, cầu đƣờng, mái lợp kim loại, ảnh hƣởng xấu đến sự phát triển của thực vật, sức khỏe con ngƣời và gia súc.
Ở Việt Nam, hiện nay vẫn đang sản xuất trên các các dây chuyền công nghệ sản xuất lạc hậu, thiếu các trang thiết bị xử lý môi trƣờng, do vây ngƣời lao động có nguy cơ tiếp xúc với khí độc hại, trong đó các hơi axít HCl và HNO3 là rất cao; Đây là nguyên nhân chính dẫn đến tăng tỉ lệ ngƣời lao động mắc các bệnh nghề nghiệp do tiếp xúc với HCl và HNO3. Mức độ gây tổn hại đến sức khỏe ngƣời lao động tùy thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc HCl và HNO3 có trong môi trƣờng không khí khu vực làm việc. Để xác định nồng độ HCl và HNO3 trong không khí, các nhà khoa học đã đƣa ra nhiều phƣơng pháp lấy mẫu và phƣơng pháp phân tích khác nhau. Việt Nam hiên nay sử dụng các phƣơng pháp lấy mẫu và xác định HCl và HNO3 trong không khí còn lạc hậu, kém chính xác và mất nhiều thời gian; Các phƣơng pháp này không phù hợp với quy định của các nƣớc trên thế giới.
Để khắc phục những yếu điểm trên, với mong muốn xây dựng phƣơng pháp xác định HCl và HNO3 trong không khí chính xác, phù hợp với xu hƣớng hội nhập thế giới, chúng tôi đã lựa chọn đề tài nghiên cứu “Đánh giá mức độ ô nhiễm HCl và HNO3 trong môi trƣờng không khí làm việc và nguy cơ rủi ro sức khỏe”. Mục tiêu nghiên cứu: - Xây dựng phƣơng pháp xác định HCl và HNO3 trong không khí và đánh giá nguy cơ rủi ro sức khỏe của các axít này đối với ngƣời lao động. Nội dung nghiên cứu gồm: - Xác định các điều kiện lấy và bảo quản mẫu không khí có chứa HCl và HNO3. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Lựa chọn và đánh giá điều kiện xử lý mẫu và điều kiện xác định HCl và HNO3 trên máy sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detectơ dẫn điện.
- Áp dụng phƣơng pháp đã xây dựng để xác định HCl và HNO3 trong các mẫu không khí của một số nhà máy thuộc các tỉnh phía bắc. - Đánh giá rủi ro sức khỏe của HCl và HNO3 đối với ngƣời lao động tại các nhà máy lấy mẫu nghiên cứu. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Quá trình sản xuất công nghiệp phát sinh HCl, HNO3 1.
Quá trình mạ điện [7] Mạ điện là một quá trình điện phân, ở đó một bề mặt kim loại sẽ đƣợc phủ một lớp kim loại khác thông qua quá trình điện phân. Hoạt động mạ điện chủ yếu áp dụng với các bề mặt nhằm mục đích chống gỉ, tạo độ cứng, chống mòn, tạo đặc tính chống rạn nứt, dẫn điện hoặc nhiệt hoặc để trang trí. Các kim loại và hợp kim thƣờng đƣợc dung trong mạ điện nhƣ đồng (đồng-kẽm), cadimi (Cd), crôm, đồng đỏ, vàng, nickel, bạc, thiếc và kẽm. Quy trình mạ điện cơ bản bao gồm: Bƣớc đầu tiên trong quy trình thƣờng là loại bỏ các chất bẩn dính trên bề mặt chi tiết kim loại nhƣ dầu, mỡ, đất.
Nhôm và thép, hai loại kim loại phôi phổ biến nhất, sử dụng hai quy trình tẩy bẩn khác nhau. Có thể nhúng thép vào dung dịch soda kiềm nóng, còn nhôm thì phải đƣợc làm sạch bằng axít hoặc chất tẩy epoxy vì nhôm bị ăn mòn trong dung dịch kiềm. Tùy loại chi tiết cụ thể mà có thể phải đánh bóng sơ bộ trƣớc khi mạ. Kim loại phôi thƣờng đƣợc nhúng vào một dung dịch axít để tẩy nhƣ là bƣớc làm sạch cuối cùng có thể dùng nhiều loại axít nhúng nhƣ sau: - Axít đơn: HNO3 - Axít kép: đầu tiên dùng H2SO4 sau đó là HNO3 - Axít hỗn hợp: sử dụng hỗn hợp HNO3 và HCl 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Quy trình mạ điện với các dòng đầu vào và phát sinh chất thải Kết luận: Trong quá trình mạ điện, sự phát sinh ô nhiễm HCl và HNO3 tập trung chính quá trình tẩy rỉ. Quá trình tẩy gỉ sử dụng các bể dung dịch axít với thể tích lớn nên khả năng phát sinh ô nhiễm cao hơn so với các khu vực khác. Quá trình anốt hóa [7] Anốt hóa là một quá trình điện phân biến bề mặt kim loại thành một lớp phủ không hòa tan ôxít. Mạ anốt tạo ra lớp bảo vệ chống ăn mòn, các bề mặt trang trí, làm nền để sơn hoặc cho các quy trình tạo lớp phủ bề mặt khác, đồng thời tạo ra các đặc tính cơ khí cũng nhƣ điện đặc thù.
Nhôm thƣờng đƣợc dùng nhiều nhất tron mạ anốt. Các quy trình anốt hóa nhôm gồm: anốt axít sunfuric và anốt Boric-sulfuric. Sau khi tiến hành anốt hóa, các chi tiết sẽ đƣợc rửa kỹ và đi qua một quá trình bịt lỗ để nâng cao tính chống ăn mòn của lớp phủ bề mặt. Các chất phủ kín thƣờng là axít cromic, nikel acetate, niken-coban axetat và nƣớc nóng.
Nguyên liệu đầu vào: axít, chất phủ bề mặt. Phát thải khí: hơi kim loại và hơi axít. Chất thải lỏng: nƣớc thải, chất thải axít. Chất thải rắn / nguy hại: bùn thải quá trình xử lý nƣớc và các mạt kim loại.
4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Quy trình anốt hóa cùng với các dòng đầu vào và phát thải Kết luận: Trong quá trình anốt hóa, sự phát sinh ô nhiễm H2SO4 xảy ra quá trình khắc mòn tẩy oxít và sự phát sinh ô nhiễm HNO3 tập trung chính quá trình tẩy rỉ. Quá trình tẩy gỉ sử dụng các bể dung dịch axít với thể tích lớn đƣợc làm nóng nên khả năng phát sinh ô nhiễm cao hơn so với các khu vực khác. Quá trình mạ kẽm nhúng nóng [7] Mạ kẽm là một quá trình tạo lớp phủ bề mặt bằng kẽm cho thép đã đƣợc chuẩn bị không sử dụng kỹ thuật điện phân.
Trong tất cả các kỹ thuật tạo bề mặt phổ biến cho thép thì mạ kẽm là phƣơng pháp tạo bề mặt chống gỉ tốt nhất. Trong quy trình mạ kẽm, kim loại đƣợc nấu thành hợp kim với chất nền. Vì thế lớp kẽm mạ sẽ không bị tróc ra nhƣ khi dùng sơn tạo ra lớp bảo vệ vĩnh cửu cho chất nền. Bƣớc đầu tiên là rửa sạch trong kiềm nóng để loại bổ chất bám trên bề mặt chi tiết.
Sau đó các chi tiết đƣợc đặt vào một bể tẩy (axít sunfuric hoặc axít clohidric) để loại bỏ các vẩy sắc, gỉ kim loại và các chất bẩn bám trên bề mặt khác. Các chi tiết đƣợc rửa để loại bỏ dung dịch tẩy còn dính trên sản phẩm.Sau đó chuyển chi tiết sang nhúng vào một dung dịch tạo xỉ, thƣờng có 30% kẽm amoni clorua với các chất tạo độ ẩm, đƣợc duy trì ở nhiệt độ khoảng 650C. Dung dịch chuyển động loại bỏ lớp màng ôxít hình thành trên bề mặt thép hoạt động mạnh sau quá trình làm sạch bằng axít và ngặn chặn sự oxi hóa thêm 2 giờ trƣớc khi mạ kẽm. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Các chi tiết sau khi đã đƣợc chuẩn bị sẵn sáng sẽ đƣợc nhúng vào dung dịch kẽm nóng chảy, duy trì ở khoảng nhiệt độ 4500C, tạo ra những lớp mạ hợp kim kẽm- sắt đồng nhất.
Các quy trình thay thế gồm một bể mạ/xục kết hợp trong đó có một lớp kẽm ammoni clorua nóng chảy nổi trên bề mặt của kẽm nóng chảy và mạ điện phân cũng đƣợc sử dụng rộng rãi. Quy trình mạ kẽm đặc biệt chỉ phù hợp với quy mô cấu trúc lớn và đơn giản. Các lỗ nhỏ trên bề mặt trang trí sẽ đƣợc xỉ kẽm lấp đầy. Các quy trình mạ kẽm ly tâm loại bỏ phần kẽm thừa làm cho chất lƣợng bề mặt mạ của các chi tiết nhỏ đƣợc cải thiện đáng kể.
Cũng giống nhƣ hiện tƣợng nổ bắn kẽm, một lƣợng sản phẩm thải lớn thất thoát từ bề mặt kẽm do oxít kẽm hình thành nhanh chóng trên bề mặt. Lớp oxít này cần phải đƣợc hớt bỏ trƣớc khi nhấc vật phẩm mạ ra khỏi bể để nhằm tránh hiện tƣợng xỉn màu và bám cặn tro trên bề mặt mạ. Đây là một khó khăn đối với các chi tiết cần phải nhấc ra khỏi bề mặt mạ một cách từ từ vì lớp oxít đã kịp thời hình thành trong khi nhấc và bám vào bề mặt thành phẩm. Nếu không có cảnh báo an toàn đầy đủ thì hoạt động mạ kẽm có thể dẫn đến các rủi ro.
Khi nhúng các chi tiết vào trong bể kẽm 4500C, kẽm sẽ phản ứng dữ dội và nổ bắn rất nhiều ra ngoài. Không khí trong các lỗ hổng nóng lên cực kỳ nhanh và có thể tạo ra áp suất lớn. Nếu không có các lỗ thông thoát khí thì chi tiết có thể bị nổ tan. Đồng thời kẽm có thể lấp kín các đầu cuối của ống và khi áp suất trong ống tăng lên thì số kẽm bịt đầu có thể bị bắn giật ra giống nhƣ khẩu ca-nông.
Nếu không có các thiết bị che chắn đảm bảo thì quá trình mạ này sẽ thất thoát một lƣợng kẽm rất lớn và có thể gây nguy hiểm cho ngƣời lao động. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Quy trình mạ kẽm cùng với các dòng đầu vào và phát thải Kết luận: Trong quá trình mạ kẽm trên, sự phát sinh ô nhiễm HCl và H2SO4 xảy ra ở giai đoạn khắc ăn mòn và rửa sơ bộ, dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng lao động. Quá trình sơn tĩnh điện [7] Sơn tĩnh điện là việc phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt các chi tiết cần che phủ.
Có 2 loại chất dẻo phổ biến là nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Các loại nhựa nhiệt dẻo là các chất hình thành một lớp nhũ mà không cần trải qua quá trình biến đổi cầu trúc phân tử (nhƣ polietylen, poiypropylen, nilon, polivinylclorua và nhựa nhiệt dẻo polieste). Các loại nhựa nhiệt rắn xếp chéo qua nhau tạo ra một lớp màng vĩnh cữu chịu nhiệt và sẽ không bị tan chảy lại (epoxy, hibrit, uretan poliester, acrylic, triglycidyl isoxyanuric). Các vật liệu thích hợp để sơn tĩnh điện là thép, nhôm, thép mạ kẽm, magie, nhôm, kẽm và đồng thau.