MỞ ĐẦU Cùnu với sự phát triển cùa nền kinh tế và đời sống nhu cầu về nước ngày càng nhiồu, lượng nước công nghiôp cũng như nước sinh hoạt thải ra ngày càng lớn. gây ô nhiễm đáng kê đến nước bồ mặt và môi trường. Nước thải dưa vào hề mật các loại hợp chất khác nhau từ dạn tỉ, tan, dạng huyền phù, dạng nhũ tưưng đến các loại vi khuẩn. Một số chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước có ánh hướng độc hại lới sự phái triển của các vi sinh vật trong nước.
Trong số các chất vô cơ phải kể đến các ion Pb2+, A s '\ C r!+, N i2+. [3| Để giảm mức dộ gây ô nhiễm cùa nước thải công nghiệp tới các níỊUổn nước nuô cá và tưới tiêu trong bản luận án này chúng tôi tập chung nuhiên cứu xử lý lách loại và thu hổi crom, nikcn trong nước thái bể mạ nhà máy quân đội Z 1 2 1. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 PHẦN 1 TỔNG QU AN 1. VAI TRÒ CỦA NƯỚC VẢ TÁC DỤNG ĐỘC HẠI CỦA CÁC ION KIM LOẠI TRONG NƯỚC 1.Vai trò của nước:( 1) Nước là một chái hình thường vì tính phổ biến của nó nhưng lại rất khác thường vồ tính chất và ứng dụng.
Ta đã biết nước không thể thiếu được trong đời sống sinh hoạt hàng ngày , còn trong công nghiệp nước cũng rất cần cho công nghiệp hoá học và những nghành có liên quan như dược phẩm, thực phẩm. ở đó nước là môi trường đổ tiến hành phản ứng hoá học, nước là chất phản ứng đổ tạo Ihành sản phẩm; nhiéu khoáng chất và n g u y ô n tỏ hoá học được tách ra từ các nguồn nước có hoà tan chúng. Với những lính chất dị thường vốn có, nước thực sự là nguyên liệu quí giá của công nghiệp. Với diện tích gần ba phần tư bề mặt Irái đất độ sâu trung bình 4km, biển và dại Jương cỏ tác dụng diều hoà nhiệt độ trên trái dất.
Trong lòng dại dương có đến 40 nghìn loại cá sinh sống , tổng lượng hàng năm hàng chục triệu tấn , rong biển và những nghành thân mồm chứa protit có giá trị và các nguyên tố vi lượng được sử dụng rộng rãi làm Ihức ăn cho người. Vì vậy nước khống những quan trọng đối với dời sồng, công nghiệp mà còn không thể thiếu dược đối với sự sống của rất nhiiu loài động vật có ích trong nước. Hiện nav con người dang tìm cách sir dụnu một cách khoa học các nguồn niró- - mội lài sản vỏ iỉiá trẽn trái đ ấ t, giữ cho chúng khỏi bị nhiễm bẩn , nhất là bị 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhicm lioá chất độc. Đổng thời , bằng phương pháp khoa học tác động vào nước con ni>ườị khônu ngừnụ tạo thèm cho nước những IÍI1Ỉ1 chất đặc hiệt khác có lợi cho kỹ thuật và đời sống.Vai trò sinh hoá và độc tính của các nguyên tô hoá học.
Các ion kim lại nặng vào cơ thổ có tác hại lớn với các enzim, dặc biệt chúng có ái lực lớn đồi với các phối tír chứa nhóm -SH và -SCHiCỦa các en/.im làm mất hoại tính sinh học của chúng.(11) SH s en/im ^ +Hg2+ —> Enzim 's's‘ Hg + 2H+ Các melallocnzim chứa các ion kim loại trong cấu trúc của chúng được thế chồ bời các ion khác có cùng kích thước và điện tích thì tác dụng sinh hoá của nó bị k>m hãm , ví dụ Zn2+ trung một số meiallocn/.im dược thay thế bằng C(J2+ thì sẽ dán đến sự nhiỗm độc Cd2+. Từ láu người ta dã nhận thấy rằng các nguyên lố dạng vết có một chức năng đạc ">iệi như là một loai chất hoạt hoá cnzim. Chính vì vậy mà xuất hiện một khả nàng nguy hiểm rất lớn đối với cơ thổ sống do việc một số nguyên tố như Cd, Ni, Pb. Có thể thay thế các nguyên tố cần thiết.
Điều này gây ra hội chứng nhiễm dộc và dẫn đến tử vong. Ngoài ra cũng có khá năng một sô' nguyên tố cần thiết có mạt với một ỉirợng dư sẽ làm rối loạn chức năng sinh hoá binh thường của các nụmèn lô' khác do đó sinh ra hội chứng nhiễm độc( l5t 2 ĐAI CƯƠNG VỀ CROM VÀ N1KEN 2.Giới thiệu chung về crom( 14) C rom là n g u y ê n tô' n h ó m d , s ố thứ tự 2 4 trong b ả n g h ệ th ố n g tuần hoàn MenJelcep. Crom ở dạng đơn chất là kim loại óng ánh, màu trắng xám. Crom LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 nmivên chất rất dẻo nhưng hợp kim crom với mội số kim loại dùng trong kỹ thuật lại 1.1 một troni; những hợp kim cứnu nhất.
Crom dơn chấl dỗ bị thụ động hoá trong axil nitric và axit sunfurie đặc. Khi (lun nónii và đặc biệt ờ trạng thái nghiền nhò erom bị nhiều á kim oxi hơá , ví dụ bị cháv trong oxy 4Cr+ 3()2 = 2Cr2(), ('ác hợp chất Cr(Il) người ta mới chỉ biết dược một ÍI dần xuất như CrO mầu đen. Cr(()H)> mầu vàng , CrS màu đen, CrClj, không màu. các muối Cr(II) là những chất khỉr mạnh , chẳng hạn chúng dề bị oxy không khí oxy hoá.
Cr(OH)2chỉ tương tác với các axil CrO + 2H,()+ + 3H20 = [Cr(OH2)6ị2+ Các phức aquơ [Cr(OH2)6]2+ và các hydrat tinh thổ CrS04.7H20 có màu xamli nước biển. Phức chất hexaaquơ ịCr(OH>)J2+ có cấu tạo bát diện ứng với cấu hình electron [8"T2 lK(d)]-’ |5*r Cr(III) oxyl khó nóng chảy (Tnc = 2265°c ) khòníỉ tan trong nước, kiềm hay axiit Bản chái lưỡng tính của nó thổ hiên khi nấu chảv với các hợp chất tương ứng chẳng hạn nấu chảy Cr2()(với kalidisunfat tạo thành Cr(ỈII) sunfat: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 Cr>(), + 3K,S20 7 = Cr2(S04)? + 3K2S 0 4 CÒI 1 khi nấu chay Cr,(), với kiềm và các oxit unmg ứnu thì lạo thành xocromat(IIl): 2KOH + Cr2(), = 2KCr()2 + H2G Khi dể yên Cr20,.xH 20 dần dần chuyển llìành Cr(()ỈI)f và mất hoạt lính Cr(OH), này tan nhiều khi có mạt axit hoặc kiềm. — n |C r« )H U ’- H,<>* ][ H,<>* Cr(OH), Trong dung dịch các hựp chất Cr(III) ít nhiều đổu bị thuý phân. Có thể xem sự hình Ihành phức chất hycỉroxopenta aquơ fCr(OH)(OH,),|2+ là giai đoạn dầu của quá trình ihuỷ phân các halogenua, sunfal, nitrat của Cr(III ): |Cr(OH2) J u + H ,( ) ^ [ C r ( O H ) ( O H , ) v|2+ + H,<r Chí có oxytcrom CrC), và các haloRenua CrC)2F2, C r02CỈ2 là bền.
Anhyđrileromie dỏ lan trong nước tạo thành axit crornic CrO, + H2() = H2C r04 Gì() axit lác dung với dung dich đăc kalicromat, thì màu ?ủa nó dầu tiên là da cam đỏ sau dó biến thành màu sẫm hơn do các đicromal rồi tricomat được tạo thành. 2K,Cr()4 + H2S04 = K2Cr20 7+ K2S04 + H2Q LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3K,Cr,<)7 + H,S04 = 2K,Cr,O|0 + K 2SC)4 + H2() Khi làm lạnh và axil hoá liếp tục dun tỉ dịch bằng axil sunfuric thì những linh the anhvdriccromic dỏ sẫm sẽ tách ra: K2Cr04 + H2S04= CrO, + K2SO, + H20 Còn nếu cho kiềm lác dụng lên polycromat thì quá trình diễn ra theo hướng ngược lại và thu dirực cromat. Có thể biểu diễn quá trình tương hô cromat và dicromal bàng phương trình phán ứng thuận nghịch: 2Cr()42 + 2H,()+ == C r / V + 3H20 Các chất Cr(VI) là những chất oxy hoá mạnh. Trong quá trình oxy hoá khử chúng chuyển thành các dần xuất.
Trong đỏ ở mổi trường trung tính sẽ tao thành Cr(lIl)hyđroxit. K2Cr2ơ 7+ 3(NH4)2S + H2() = 2Cr(OH), + 3S + 6NH, + 2KOH Trong mồi trường axit tạo thành các dẫn xuất phức cation. K,C'r,()7 + 3Na,SO(+ 4H2S04 = Cr2(S04)( + 3Na2S04 + K2S04+ 4H20 Trong môi Irirờnlí kiềm sẽ tạo thành các đản xuất phức anion [Cr(OH)6]3' K2Cr,()7 + 3(NH4)2S + 4KOH + H20 = 2K,[Cr(OH)6j + 3S + 6NH, Các hợp chất của crom có ímg dụng rộng rãi trong cổnu nghiệp ví dụ Cr2Oj dược clùnu đổ diều chế strn màu và các chất xúc lác CrO, dùng đổ diều chế crom và mạ crom các chi tiết máy và ngoài ra các hợp chất của crom còn đưực dùng trong phân tích hoá học và tổng hc.Giứi thiệu chung về niken[14] Nikcn là nguyên tố có số thứ tự 28 trong bảng HTTH, có trạng thái oxi hoá 2. Trên trái đất niken nằm dưới dạng 5 đồníỉ vị bền.
Lượng lớn niken tập trung tronu quăng sunfua đổng nikcn ờ dạng đơn chất niken là kim loại trắng ánh kim , niken lạo thành 2 dạng thù hinb niken lục phương tồn tại dưới 250°c và nikcn có 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com mạng lâp pỉurơnu tám diộn. Niken có tính chất sắt lừ và có khối lượng riêng 8,9 o/cm' , nhiệt dộ nóng chảy 1453°c , nhiệt độ sôi 3()()0°c. Nikcn có cấu tạo electron uronụ tự Co.Fc nhimg có hoạt tính hoá học kém Co, Fe. Với 0 2 niken chí bát đầu lác dụng ở 50()°c , khi đun nóne , nghiền nhỏcfỗ bị halogen , lưu huỳnh, selen, pilot pho, ascn, anlimon.
Niken tạo thành các hợp chấl có liên kết kim loại với đa sô các nguyên lố kể trên Ni<s2, Ni3Se2, Ni,p, NiAs, NiịC, Ni2B, NiB. Nikon có khả năng hấp thụ một iượng lớn hyđro lạo thành các dung dịch rắn. Với các axil , kiềm niken có tính chất tương tự Fe, Co là rất bền về phương diện hoá học, chỉ tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao. Niken chủ yếu được điều chế từ quăno sunfua đổng niken, kim loại niken tự do thườim dược diều chế bằng cách dùng cacbon khử Ni().
Người la tinh chế ni ken bằntỉ cách điên phán dunti dịch nikensufat. Các kim loại tạp chất platin kèm Iheo dirực tách ra dưới dạng bùn anot. Niken chủ yếu dùng đổ sản xuất các hợp kim nikcn và thép pha luyện (thép không iỊÍ, chịu nhiệt). Từ niken người ta chế tạo ra những thiết bị đặc biệt cho các quá trình sản xuất hoá học.
Nó còn được dùng làm các lớp mạ bảo vệ và trang trí trên kim loại khác. ở dạng hợp chất niken tạo thành các dung dịch rắn liên tục với kim loại nhóm VIII (trừ Ru và Os) mangan và đổng. Còn với Cr, Ti, Al, Be, Ru, Os và các kim loại khác , niken cho duim dịch hạn chế. Trong số các hựp chất kim loại của niken, quan trọng nhất là Ni,AI, NiMn , NiAl, Chúng tham gia vào Ihành phần các hợp kim của nikcn, làm cho những hợp kim này có những lính chất cơ , lý , hoá quý uiíí.
Các kim loại càng nằm xa niken trong bảng HTTH, thì các hợp chất kim loại cùng kiểu tạo thành có ỉiôn kết càng bền và tính bổn nhiột càng cao hơn.