CHƯƠNG 1. Tổng quan về hợp chất nhóm nitramin và ứng dụng Nitramin là hợp chất hữu cơ có chứ một nhóm nitro (-NO2) gắn với một amin,là một trong những loại chất nổ nitrat hữu cơ, hợp chất thường được sử dụng trong thực tế của chất này là hexogen hay RDX (Xiclotrimetylentrinitramin, có công thức hóa họchexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5 triazine), octogen hay HMX (Xiclotetrametylen tetranitramin, chất nổ có nhiệt nóng chảy cao, công thức hóa học octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7 tetrazocine) và Tetryl (công thức hóa học 2,4,6- Trinitrophenyl-N-Metylnitramin). Đặc điểm, tính chất lý hóa của hexogen (RDX) Đặc điểm cấu tạo RDX (Royal Demolition eXplosive) c n được gọi là cyclonite hay hexogen. C6H6O6 (RDX) là một trong những thuốc nổ quân sự mạnh nhất hiện nay có công thức hóa học là 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine và cấu tạo như sau: C H2 O2N NO2 N N C H2 C H2 N NO2 RDX tương đối nhạy nổ, thường được sử dụng ở dạng hỗn hợp với các chất nổ khác, để nhồi vào trong các loại bom, đạn, mìn, tên lửa, rốc két.
RDX được xem là mạnh nhất và có sức công phá lớn trong chất nổ mạnh của quân sự. Tính vật lý của RDX tinh khiết là chất rắn màu trắng, khối lượng phân tử 222,117g. RDX là một mạch vòng, bắt đầu bị phân hủy ở khoảng 170°C tan rất ít trong nước (độ tan trong nước ở 20oC là 38,4 - 38,9mg/l), rất khó ay hơi, khó hấp thụ vào đất nhưng có thể di chuyển vào nước ngầm từ đất, có thể bị phân huỷ trong không khí và nước trong một vài giờ nhưng phân huỷ chậm trong đất. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tính chất hóa học của RDX là hòa tan không bị phân hủy trong axit nitric đặc, lạnh và kết tủa bằng cách pha loãng axit với nước.
RDX bị thủy phân khi xử lý với dung dịch kiềm pha trong nước-axeton. RDX là thuốc nổ mạnh hơn và nhạy hơn so với tetryl. Đặc điểm, tính chất lý hóa của octogen (HMX) Đặc điểm cấu tạo HMX (High Melting eXplore) là chất nổ dạng rắn có năng lượng cao nhất và được sản xuất rộng rãi trong các đơn vị uân sự trên thế giới. HMX c n được gọi là Octogen và cyclotetrametylen-tetranitramin.
Công thức cấu tạo của HMX C H2 O2N NO2 N N C H2 C H2 N N NO2 O2N C H2 HMX đã được phát hiện như là một sản phẩm phụ trong sản xuất của RDX. Mặc dù nó nhạy nổ và có sức công phá lớn như RDX, nhưng HMX thường được trộn với một hợp chất, như TNT. Tính chất vật lý của HMX là chất rắn, không màu, khối lượng phân tử là 296,20g, tan không đáng kể trong nước, ở 20oC tan 5mg/l. HMX khó tan trong axit sunfuric và dung dịch kiềm, tan trong axeton tốt hơn so với RDX.
Tính chất hóa học và nổ cháy HMX là hợp chất tương đối kém hoạt động, khi bảo quản dưới ánh sáng thực tế không bị biến đổi. Axit sunfuric đậm đặc có thể phân hủy HMX chậm hơn một chút so với RDX, song sự thủy phân kiềm thì nhanh hơn đáng kể. HMX tạo phức phân tử với nhiều hợp chất. Nó tạo phức phân tử ền (1:1) với dimetylfocmamit, phức có tính chất hấp thụ ánh sáng, uang học, tinh thể học và so màu khá đặc trưng.
Đặc điểm, tính chất lý hóa của Tetryl Đặc điểm cấu tạo Tetry 2,4,6 - trinitrophenylnitramin, là hóa chất nổ thuộc nhóm nitramin, có công thức cấu tạo như sau: 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tính chất vật lý củaTetryl là chất tinh thể trắng, khối lượng riêng của tetryl là 1,73g/cm3; Tetryl không hút ẩm, tan rất kém trong nước (0,019% ở 50oC và 0,184% ở 100oC), dễ tạo ra dung dịch uá ão hoà trong enzen do xuất hiện solvat. Tính chất hóa học và nổ cháy: Tetryl là chất trung tính, không tác dụng với kim loại nhưng phản ứng với kiềm và cac onnat natri hoặc kali. Độc tính của hợp chất nhóm Nitramin Một số độc tính của RDX đã được nghiên cứu như sau: Đối với động vật: Gây co giật khi nuốt hoặc hít phải một lượng lớn RDX. Thí nghiệm trên chuột khi ăn RDX trong 3 tháng thì ị tổn thương thận và gan, giảm trọng lượng.
Không gây ra dị tật bẩm sinh ở th nhưng xuất hiện ở chuột con. Đối với con người: gây co giật, buồn nôn, ói mửa khi hít hoặc nuốt một lượng lớn. Cơ uan ảo vệ môi trường Hoa kỳ đã xác định RDX là một chất có thể gây ung thư (nhóm C). RDX không tích lũy trong cá hoặc người.
RDX và các chất chuyển hóa được báo cáo là có gây thiệt hại tới sinh vật trong đất và nước. Độc tính của HMX đã được nghiên cứu và có các kết luận được công bố như sau: Đối với động vật: HMX đã được nghiên cứu trên động vật, nhìn chung độc tính là khá thấp. Nghiên cứu trên chuột và th chỉ ra rằng HMX có thể gây hại cho gan và hệ thần kinh trung ương nếu nuốt phải octogen hoặc tiếp xúc với da. Liều thấp nhất gây ất kỳ hiệu ứng ở động vật là 100mg mỗi kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày (mg/kg/ngày) trên da; đường uống là 165 mg/kg/ngày 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nghiên cứu trên động vật cho thấy tiếp xúc thường xuyên với octogen làm giảm hemoglo in, tăng huyết thanh phophat kim loại kiềm và giảm a lumin, những iến đổi ở gan và thận của động vật cũng được uan sát thấy.
Đối với con người: Con đường cơ ản tiếp xúc với RDX và HMX thải vào môi trường là ăn phải nước ngầm hoặc nước mặt ô nhiễm. Độ độc của RDX và HMX thông ua ăn phải nước ô nhiễm được giới hạn ởi độ tan thấp của chúng. Các sản phẩm phân hủy khác của RDX gồm các dẫn xuất nitroso của RDX; 1,1- dimetyldrazin; hydrazin; formaldehyd và methanol,các sản phẩm phân hủy của HMX gồm nitrat; nitrit; formandehyd; 1,1dimetyldrazin, đã có nghiên cứu xác nhận con người có ảnh hưởng tới sức kh e trong thời gian tiếp xúc. Độc tính của Tetryl đã được nghiên cứu và có các kết luận được công bố như sau: Trong nhóm nitramin, tetryl là chất rất dễ ị phân hủy, do thời gian tồn tại trong môi trường là ngắn, nên không có khả năng gây độc cấp tính như các chất độc khác.
Khi tiếp xúc với tetryl dễ dàng ị nhiễm độc do nó phân hủy nhanh, ngay ở nhiệt độ ph ng, tạo ra các hợp chất nitro. Các ệnh do hóa chất này gây ra cho con người cũng giống như các trường hợp ị nhiễm TNT. Ứng dụng của hợp chất Nitramin trong Công nghiệp quốc phòng Hexogen (RDX) có cả ứng dụng dân sự và quân sự. Trong quân sự, RDX hiếm khi sử dụng một mình, được sử dụng rộng rãi là thành phần chính cho kíp nổ hoặc hỗn hợp nổ với tạo ra một quả bom, mìn, và ngư lôi.
Trong dân sự, RDX bao sử dụng trong pháo hoa, trong phá dỡ, làm nhiên liệu làm nóng lương thực thực phẩm, và như một loại thuốc diệt chuột. Sự kết hợp của RDX và HMX là thành phần chính trong khoảng 75 sản phẩm thuốc nổ. Octogen (HMX) ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của thuốc nổ như ng i nổ, bom hạt nhân, chất nổ dẻo, nhiên liệu tên lửa rắn. Hiện nay một số nhà nhà máy sản xuất quốc phòng sử dụng HMX và RDX làm thuốc nổ cho tên lửa; thuốc nổ cho các loại đạn và một số phụ kiện nổ khác được sử dụng cho sản xuất quốc phòng.
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tetryl được ứng dụng để chế tạo trạm chuyền nổ trong ng i của các loại đạn, các loại đạn pháo chiến dịch, các loại đạn chống tăng, các loại tên lửa ph ng không, tên lửa đất đối hải, tên lửa chống tăng,. Hiện trạng về hoạt động sản xuất và ô nhiễm nước thải do nhiễm RDX, HMX, Tetryl Nước thải nhiễm nitramin được chia thành 2 loại: nước trực tiếp trong quy trình sản xuất thuốc nổ và loại nước thứ 2 là từ nước rửa máy móc, làm sạch đạn dược cũ, hoạt động đóng gói có tiếp xúc với thành phần thuốc nổ… Thành phần hóa học của loại nước thứ 2 có đôi chút khác nhau phụ thuộc vào quá trình hoạt động sản xuất nhưng về cơ ản, vẫn chứa chủ yếu là các hợp chất nitramin. Đối với người dân nói chung, tiếp xúc với RDX, HMX, Tetryl có thể xảy ra ở khu vực xung uanh các nhà máy đạn dược uân đội, nơi sản xuất hoặc sử dụng vũ khí, đóng gói hoặc sử dụng vũ khí. Con đường có khả năng tiếp xúc là nguồn nước ăn, uống bị ô nhiễm hoặc các loại cây trồng nông nghiệp bị tưới bằng nước ô nhiễm.
Trong điều kiện môi trường xung quanh, thuốc nổ tồn tại dai dẳng trong nước ngầm, là thành phần không ay hơi tự nhiên hay suy thoái sinh học hay bị thủy phân. RDX, HMX là loại thuốc nổ di dộng gây ra các vấn đề ô nhiễm nước ngầm nhiều nhất, Tetryl có tính di động trung gian và thường xuyên xảy ra các đồng chất gây ô nhiễm trong nước ngầm. Hiện trạng sản xuất và sử dụng thuốc nổ trên Thế giới Theo Cơ uan ảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA), RDX là một loại thuốc nổ thứ cấp được sử dụng và sản xuất rộng rãi trong quân sự Hoa Kỳ, nhà máy sản xuất RDX bắt đầu hoạt động năm 1943 trong chiến tranh thế giới thứ II. RDX đã được sản xuất với số lượng lớn tại các Nhà máy Đạn Quân đội để sử dụng vũ khí uân sự trong chiến tranh thế giới thứ II và sau đó (U.
Trong những năm 1940 tới 1970, các Nhà máy đạn dược và các kho quân sự của Bộ Quốc phòng Mỹ (DoD) đã sử dụng những kỹ thuật lạc hậu bằng các xì hơi, tan chảy để phục hồi thuốc nổ và hỗn hợp thuốc nổ. Các quá trình này tạo ra một lượng đáng kể nước 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thải bị nhiễm các chất nổ. Nước thải chưa ua xử lý được thải ra hồ chứa, kênh, mương … dẫn đến ô nhiễm đất và nước ngầm. Ô nhiễm nước ngầm từ RDX lần đầu tiên được báo cáo vào cuối năm 1980 theo báo cáo của Spalding và Fulton 1988.
RDX vẫn sử dụng rộng rãi trong các loại đạn dược quân sự của Hoa Kỳ và các hợp chất thuốc nổ cùng với các sản phẩm chuyển hóa môi trường của hợp chất này là tác nhân lớn của sự ô nhiễm chất nổ tại các căn cứ quân sự Hoa Kỳ(EPA, 1999). RDX, HMX, tetryl là một trong những chất nổ mạnh mẽ nhất hiện nay và được sử dụng rộng rãi trong thế chiến II, nó có mặt trong hơn 4000 mặt hàng quân sự, từ bom lớn đến dây cháy nh (DoD 2011) 1.