CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Vấn đề ô nhiễm nước ở Việt Nam Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần, tính chất của nước, có hại cho hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người. Sự ô nhiễm đất nước, không khí có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, khi một thành phần bị ô nhiễm sẽ ảnh hưởng đến các thành phần khác. Ô nhiễm là vấn đề nan giải và rộng khắp, nó có tác động trực tiếp hay gián tiếp tới con người.
Kiểm soát và hạn chế sự ô nhiễm nước là một vấn đề cấp bách và thiết thực. Vấn đề này có liên quan đến các yếu tố chính trị, kinh tế, xã hội, khoa học và công nghệ, nó không còn là vấn đề của một quốc gia mà đó là vấn đề của toàn nhân loại. Việc đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa đã gây nên một áp lực nặng nề đối với nguồn tài nguyên nước. Môi trường nước ở nhiều đô thị, làng nghề đang ngày càng bị ô nhiễm bởi chính các nguồn thải.
Lượng nước thải hàng ngày quá lớn không được xử lý để đạt tiêu chuẩn cho phép, thậm chí được đổ trực tiếp ra kênh rạch thoát nước là những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Tại các thành phố lớn, hàng trăm các cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm các nguồn nước do không có các công trình hay thiết bị xử lý triệt để là nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Mức độ ô nhiễm ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, các nhà máy là rất lớn. Ở Phú Thọ, nước thải công nghiệp được thải ra từ các nhà máy sản xuất bột giặt, sản xuất phân bón, sản xuất giấy với lưu lượng thải hàng ngàn m3/ngày gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường khu vực.
Tình trạng ô nhiễm nước ở nông thôn và các khu vực sản xuất nông nghiệp cũng đang trở thành vấn đề đáng quan tâm. Với khoảng 70% dân số sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải sinh hoạt con người và gia súc không được xử lý thấm xuống đất, bị rửa trôi và đi vào nguồn nước làm cho tình trạng ô nhiễm về vi sinh ngày càng cao. Bên cạnh đó việc lạm dụng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, thuốc chống nấm mốc…trong sản xuất, 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nuôi trồng đã khiến nguồn nước ở sông hồ, kênh mương bị nhiễm bẩn gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi sinh và sức khỏe sinh sản của người dân. Giới thiệu chung về photphat 1.Tính chất của photphat Các muối photphat nói chung không có màu.
Tất cả các dihydrophotphat đều dễ tan trong nước, còn trong các muối monohydrophotphat trung tính chỉ muối của kim loại kiềm là dễ tan. Trong số các muốiphotphat tan, muối trinatri photphat cho môi trường kiềm. PO43- + H2O → OH- + HPO42- Muối của ion PO43- tạo nên kết tủa amoni photphomolipdat (NH4)3[PMo12O40] màu vàng không tan trong axitnitric nhưng tan trong kiềm và dung dịch amoniac: 3NH4+ + PO43- + 12MoO42- + 24H+ → (NH4)3[PMo12O40] + 12H2O Ở nồng độ cho phép, muối photphat có nhiều công dụng trong nông nghiệp, công nghiệp và kỹ thuật. Muối photphat của canxi và amoni được dùng với một lượng lớn để làm phân bón vô cơ.
Muối Na3PO4 dược dùng làm mềm nước cho các nồi hơi cao áp và làm chất tẩy rửa. Khi vượt quá giới hạn cho phép, photphat sẽ gây ảnh hưởng rất lớn tới môi trường nước, đất và sức khỏe con người. Một số nguồn gây nhiễm bởi các hợp chất chứa photpho [4] Photphat tồn tại trong nước là do sự phát tán từ các nguồn nhân tạo là chủ yếu: Phân bón vô cơ, hợp chất hữu cơ của thuốc trừ sâu, polyphotphat từ nguồn chất tẩy rửa (chất khử cứng). Ngoài ra nó còn là thành phần của các chất kìm hãm ăn mòn, phụ gia trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm.
Nước thải dân dụng (bể phốt), nước thải nông nghiệp, công nghiệp cũng là nguồn chính nhiễm 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Một nguồn photphát khác là quá trình rửa trôi photphat dư thừa của các vùng đất canh tác và sa lắng từ khí quyển. Theo các báo cáo về môi trường, nguyên nhân chính làm cho nguồn nước bị nhiễm photphat là do nguồn thải của các nhà máy sản xuất bột giặt và sản xuất phân bón. Hầu hết bột giặt tổng hợp siêu cấp được sản xuất cho thị trường gia dụng chứa một lượng lớn polyphotphat, đa số trong chúng chứa từ 12 ÷ 13% photpho hoặc hơn 50% polyphotphat.
Sử dụng những nguyên liệu này như là một chất thay thế cho xà phòng đã làm gia tăng lượng photpho trong nước thải sinh hoạt. Muối photphat vô cơ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp bao gồm: sản phẩm làm sạch, kem đánh răng, bật lửa, công nghiệp dệt may, xử lý nước và phân bón. Tác hại của photphat Trong môi trường nước, photphat tồn tại ở các dạng: H2PO4-, HPO42-, PO43- dạng polymetaphotphat như: (NaPO3)6 và photpho hữu cơ. Photpho là nguyên tố rất quan trọng đối với sinh vật.
Chúng có mặt trong thành phần ATP (Adenosin triphosphat), ADP (Adenosine diphosphate), trong photpholipit, trong axit nucleic. Chính vì thế, photpho rất cần thiết cho sinh vật. Khi lượng photphat có trong đất quá nhiều, các ion photphat sẽ kết hợp với các ion kim loại trong đất như nhôm (Al3+), sắt (Fe3+, Fe2+), Ca2+… dẫn đến chai cứng đất, tiêu diệt một số sinh vật có lợi, không tốt cho cây trồng phát triển. Trong môi trường nước, khi lượng photphat quá dư sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng.
Trong môi trường tự nhiên, quá trình trao đổi, hoà tan photphat từ dạng kết tủa hoặc phức bền diễn ra từ từ, quá trình tiêu thụ photphat diễn ra cân bằng tạo sự phát triển ổn định cho hệ sinh vật. Tuy nhiên khi lượng photphat quá dư do nước thải mang đến gây hiện tượng phú dưỡng ở các lưu vực. Phú dưỡng là hiện tượng phát triển ồ ạt, mạnh mẽ của các loài sinh vật thuỷ sinh như rong, bèo, tảo… Sự phát triển quá mạnh mẽ sẽ gây nên sự thay đổi hệ sinh thái và điều kiện môi trường. Với mật độ dày đặc, chúng ngăn cản 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ánh sáng đi sâu vào lòng nước.
Khi chết đi quá trình phân huỷ xác của chúng cần một lượng oxi lớn, làm cạn kiệt oxi trong nước, làm tăng các chất ô nhiễm trong nước, do các sản phẩm phân huỷ không hoàn toàn. Các xác chết cùng sản phẩm phân huỷ tạo nên lớp bùn dày ở đáy hồ. Cứ như vậy, sau một thời gian, quá trình phân huỷ hiếu khí chuyển thành phân huỷ yếm khí ở đáy rồi lên các tầng trên. Quá trình phân huỷ yếm khí tạo ra nhiều sản phẩm có tính khử, càng làm ô nhiễm môi trường nước, tạo ra các khí độc, các khí có mùi khó chịu.
Hậu quả làm sinh vật sống trong nước bị chết, ở mức độ nhẹ hơn, đối với các lưu vực có dòng chảy, hiện tượng phú dưỡng có thể làm nghẽn dòng chảy do sự phát triển của bèo, làm nông các lưu vực do bùn tạo thành quá dày, môi trường sống của các sinh vật xâm hại … Đối với con người, nhiều nghiên cứu cho thấy sự hấp thụ nhiều chất phốt phát vô cơ có thể kích thích các khối u ác tính ở phổi, việc loại bỏ các thực phẩm chứa phốt phát nhân tạo sẽ có thể là yếu tố then chốt trong điều trị ung thư phổi cũng như ngăn ngừa căn bệnh này. Trong khi đó, phốt phát ngày càng được sử dụng nhiều trong chế biến thực phẩm với vai trò làm tăng lượng canxi và sắt, cũng như giữ nước, giúp thực phẩm không bị khô. Các phương pháp định lượng photphat 1.Phương pháp khối lượng Trong phân tích khối lượng, người ta kết tủa photphat dưới dạng hợp chất ít tan bằng thuốc thử thích hợp. Lọc rử sạch kết tủa rồi đem sấy nung kết tủa tới khối lượng không đổi.
Từ lượng cân cuối cùng thu được. ta tính được hàm lượng chất cần xác định. • Nguyên tắc: Kết tủa PO43- dưới dạng hợp chất ít tan MgNH4PO4 trong môi trường kiềm yếu. Sau đó lọc rửa kết tủa và nung ở nhiệt độ 9000C trong thời gian 2 giờ, dạng cân hình thành là Mg2P2O7 (magiepyrophotphat) 2MgNH4PO4 → Mg2P2O7 + 2NH3 + H2O 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phương pháp kết tủa photphat dưới dạng muối kép MgNH4PO4 là phương pháp tiêu chuẩn, sai số ≤ ± 0,46%.
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là thời gian tạo kết tủa tương đối lâu, khoảng 15 ÷ 18 giờ. Đây là phương pháp cổ điển nhưng có độ chính xác cao khi xác định nguyên tố, ion có hàm lượng lớn. Phương pháp chuẩn độ axit-bazơ [4] * Nguyên tắc Hàm lượng PO43- được xác định dựa trên hiện tượng khi có mặt muối amoni molypdat (NH4)2MoO4, ion PO43- tạo nên kết tuả màu vàng trong môi trường axit: H3PO4 + 12 (NH4)2MoO4 + 21 HNO3 = (NH4)3[P(Mo3O10)4] + 21NH4NO3 + 12 H2O Hoà tan kết tủa amoni photpho molypđat đã rửa sạch hết axit bằng một lượng dư NaOH có nồng độ xác định. (NH4)3[P(Mo3O10)4] + 23NaOH = NaNH4HPO4 + (NH4)2MoO4 + 11Na2MoO4 + 11H2O Chuẩn độ lượng NaOH dư bằng dung dịch HCl có nồng độ xác định với chỉ thị phenolphtalein.
NaOH + HCl = NaCl + H2O Tuy nhiên khi hoà tan kết tủa amonimolypđat bằng NaOH thường mất thêm một lượng NaOH do phản ứng: NH4+ + OH- = NH3 + H2O Để tránh sai số này người ta thêm anđehit focmic HCHO trước khi thêm NaOH hoà tan kết tủa. Khi đó HCHO kết hợp NH4+ hình thành urotropin (CH2)6N4. 4(NH4)3[P(Mo3O10)4] +104NaOH + 18HCHO = 4Na2HPO4 + 48Na2MoO4 + 3(CH2)6N4 + 74H2O 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phương pháp này cho kết quả khá chính xác, sai số ≤ ± 0,52%. Phương pháp quang phổ 1.Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng.
Đây là trạng thái cơ bản nhưng khi có một chùm sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hóa trị trong các liên kết (δ, π, n) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn. Hiệu số giữa 2 mức năng lượng (cơ bản E0 và kích thích Em) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất. Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của phức màu tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp. Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 ÷ 10-6 M và là một trong những phương pháp được sử dụng khá phổ biến.