MỞ ĐẦU Hiện nay, ngành công nghiệp Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ. Cùng với sự phát triển đó đi liền với việc phát triển mạnh về lĩnh vực lắp ráp điện tử. Trong lĩnh vực lắp ráp điện tử, thiếc được ứng dụng một cách rộng rãi và phổ biến như hàn các bản mạch điện tử, trong công nghệ mạ, phủ. Lớp phủ thiếc được dùng để tráng lên bề mặt các vật bằng thép, vỏ hộp đựng thực phẩm, nước giải khát, có tác dụng chống ăn mòn.
Thiếc cũng được sử dụng trong nhiều loại hợp kim khác nhau. Ngoài ra, các hợp chất vô cơ của thiếc cũng được sử dụng như chất màu trong ngành công nghiệp gốm sứ và dệt may. Tuy nhiên thiếc cũng là kim loại có độc tính. Độc tính cấp tính của nó thể hiện như kích ứng mắt, da, kích ứng dạ dày, buồn nôn, nôn và khó thở…, ảnh hưởng lâu dài đến gan, thiếu máu, ảnh hưởng đến hệ thần kinh v.
Vì vậy việc xác định hàm lượng thiếc trong không khí khu vực làm việc là hết sức cần thiết. Trên thế giới đã đưa ra nhiều phương pháp xác định thiếc trong không khí. Tuy nhiên, ở Việt Nam, nghiên cứu xác định hàm lượng thiếc trong không khí còn rất hạn chế và chưa có phương pháp chuẩn. Trong khi đó, thiếc lại nằm trong danh mục các chỉ tiêu cần được đo đạc, kiểm soát trong công tác đánh giá chất lượng môi trường làm việc theo Tiêu chuẩn vệ sinh lao động số 3733/2002/QĐ-BYT đã được Bộ Y tế ban hành ngày 10/10/2002.
Vì vậy, việc nghiên cứu “Định lượng thiếc trong không khí bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS)” là điều có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Thiếc và ứng dụng Thiếc là một nguyên tố tương đối hiếm, trong lớp vỏ của trái đất chiếm khoảng 2,2 phần triệu hoặc 2,2 mg/kg, xấp xỉ 0,00022% tổng khối lượng của vỏ Trái Đất. Thiếc được xem như là một kim loại tự do trong tự nhiên. Các nguồn khoáng sản chủ yếu của thiếc là quặng Cassiterit (SnO 2).
Tuy nhiên, một số lượng nhỏ thiếc thu hồi được từ các khoáng chất sulfide có chứa thiếc như stannite (Cu 2S- FeS-SnS2), cylindrite (Pb3Sn4FeSb2S14), frankeite (Fe(Pb,Sn)6Sn2Sb2S14), và teallite (PbSnS2). Các nguồn tài nguyên thiếc trên thế giới chủ yếu Cassiterit, nằm ở phía tây châu Phi, Đông Nam Á, Australia, Bolivia, Brazil, Trung Quốc và Nga, trong khi ít nhất nửa nguồn cung cấp thiếc trên thế giới xuất phát từ Đông Nam Á. Dự trữ thiếc trên thế giới được ước tính là khoảng 5,2 triệu tấn. Trong năm 2009, số liệu thống kê cho thấy lượng thiếc sản xuất lớn của thế giới ước lượng ở Trung Quốc (44%), Indonesia (21%), Peru (14%), Bolivia (7%) và Brazil (5%) [39].
Để đối phó với giá cao hơn trong năm 2011, xuất hiện các nhà sản xuất khai thác thiếc mới và nhà máy luyện thiếc mở rộng hoạt động, bao gồm cả những nước như ở Australia, Bolivia, Canada, và Thái Lan. Tổng sản lượng khai thác thế giới đạt 265.000 tấn trong năm 2010 và giảm nhẹ xuống 253. Theo một khảo sát gần đây do công ty ITRI tiến hành cho thấy trong năm 2011, cả thế giới tiêu thụ khoảng 350.000 tấn thiếc tinh chế, trong đó khoảng 12.500 tấn thiếc đã được thu hồi dạng phế liệu. Trong năm 2010, khoảng 16% thiếc tiêu thụ tại Hoa Kỳ đã được thu hồi như kim loại thứ cấp [26].
Kể từ khi có lệnh cấm sử dụng tributyl thiếc, dibutyl thiếc, và dioctyl thiếc, sản xuất thiếc đã giảm dần. Trong năm 2009, 8% sản lượng ổn định trong EU đã dựa trên thiếc hữu cơ (trên 10. Từ năm 2015, dibutyl thiếc sẽ bị cấm sử dụng trong các cấu hình PVC mềm, tráng vải để sử dụng ngoài trời, ống ngoài trời, và lợp mái vật liệu. các dioctyl thiếc đã bị hạn chế sử dụng kể từ tháng 1 năm 2012 trong lĩnh vực dệt, tường, trải sàn do tiếp xúc với da.
2 Trong ngành công nghiệp hóa chất, thiếc vô cơ được ứng dụng trực tiếp hoặc gián tiếp. Ứng dụng gián tiếp bao gồm các muối thiếc được sử dụng như chất điện giải cho tấm thiếc và các hợp chất thiếc được sử dụng như chất trung gian trong sản xuất các hợp chất khác. Các ứng dụng chính của thiếc trong năm 2003 là: sản xuất đồ hộp 27%, ngành điện 23%, ngành xây dựng 10%, và những ngành khác 40% [13]. Thiếc hợp kim cũng có rất nhiều ứng dụng.
Hàn thiếc, một hợp kim của 63% thiếc và chì, chủ yếu được ứng dụng trong sản xuất điện tử [10]. Các ứng dụng trực tiếp bao gồm việc sử dụng các hỗn hợp oxit SnO 2 được sử dụng trong sản xuất thạch cao tuyết hoa thủy tinh và men, nhuộm vải, véc ni. Các hợp chất thiếc vô cơ cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất gốm và thủy tinh. Các hợp chất cơ kim thiếc gồm mono-,di-, tri-, và tetrabutyl và các hợp chất triphenyl thiếc được sử dụng rộng rãi làm chất ổn định cho PVC (76%), chất diệt khuẩn (10%).
Những ứng dụng này đã tiêu thụ khoảng 20.000 tấn thiếc mỗi năm [28]. Ngoài ra, tributyl thiếc và triphenyl thiếc được sử dụng như chất khử trùng công nghiệp trong lưu thông nước làm mát công nghiệp, kiểm soát chất nhờn trong nhà máy giấy, như một slimicide trong xây dựng, là chất khử trùng diệt khuẩn trong dệt may và chế biến da, trong xử lý gỗ công nghiệp, nhà máy giấy và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác [7]. Tính chất vật lí và hóa học của Thiếc 1. Tính chất vật lí Thiếc là nguyên tố kim loại, trong bảng tuần hoàn thuộc nhóm IVA, chu kì 5, có số nguyên tử là 50, với cấu hình electron là Kr 4d105s25p2.
Thiếc tồn tại ở nhiều dạng oxi hoá: 0, +2, +4. Thiếc có: Nhiệt độ nóng chảy 2320C Nhiệt độ sôi 22700C Tỉ khối: 7,30 Thiếc có 3 dạng tinh thể thù hình có thể biến đổi lẫn nhau sinh ra những cân bằng ở nhiệt độ nhất định[1, 4]: 3 Sn-α Sn-β Sn-γ 1. Tính chất hóa học Nước không tác dụng với thiếc. Các axit clohidric và sunphuric loãng tác dụng với thiếc rất chậm, do quá thế lớn để thoát ra hiđro trên kim loại này.
Dung dịch đặc biệt khi đun nóng hòa tan thiếc nhanh trong axit clohydric thu được thiếc (II) clorua, còn trong axit sunphuric thu được thiếc sunphat: Sn + 2HCl SnCl2 + H2 ↑ Sn + 4H2SO4(đ) Sn(SO4)2 + 2SO2↑+ H2O Trong axit HNO3 loãng tạo thành thiếc (II) nitrat: 4Sn + 10HNO3 4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Còn trong axit đặc tạo thành hợp chất thiếc (IV), chủ yếu là axit β-stanic không tan, thành phần của nó ứng gần đúng với công thức H2SnO3: Sn + 4HNO3 H2SnO3 + 4NO2 + H2O Kiềm đặc cũng hòa tan thiếc. Sn + 2 NaOH H2SnO2 + H2 ↑ Trong dung dịch nước axit stanit chuyển thành hidroxostanit Na3SnO2 + H2O Na2[Sn(OH)4 Hợp chất của Sn(II): Thiếc (II) oxit SnO là chất bột màu nâu sẫm, được tạo thành khi phân hủy thiếc (II) hidroxit Sn(OH)2 trong khí quyển cacbon dioxit. Thiếc (II) clorua SnCl2.2H2O ở dạng tinh thể không màu. Khi đun nóng hoặc pha loãng bằng nước thì nó dần dần chuyển thành muối bazơ: SnCl2 + H2O SnOHCl + HCl Hợp chất của thiếc (IV): Thiếc (IV) oxit có 2 dạng: α và β của SnO2 hidrat, trong 4 đó dạng α hoạt động hóa học mạnh hơn dạng β.
Trong dung dịch kiềm SnO2 chuyển thành hợp chất hidroxo kiểu M2[Sn(OH)6] SnO2 + 2 KOH + 2 H2O→ K2[Sn(OH)6] Thiếc (IV) hidroxit: Tồn tại dưới dạng SnO 2xH2O với thành phần biến đổi, là kết tủa nhầy màu trắng không tan trong nước. Nguồn phát thải thiếc vào môi trường Thiếc có thể thải ra môi trường từ nguồn tự nhiên hoặc từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, sản xuất, sử dụng, xử lý, và phục hồi thiếc và thiếc hợp chất, từ quá trình luyện và tinh luyện, công nghiệp sử dụng quặng thiếc, tiêu huỷ chất thải, đốt nhiên liệu hóa thạch [30, 25, 11, 42]. Thiếc có thể xâm nhập vào đất từ bãi chôn lấp chất thải có chứa thiếc [25]. Tổng lượng phát thải toàn cầu vào khí quyển từ nguồn chất thải công nghiệp và đốt các nhiên liệu hóa thạch ước tính khoảng 43.
Khí thải từ thiên nhiên bao gồm bụi lục địa (10% tổng số khí thải), cháy rừng (<2% tổng lượng phát thải), và núi lửa (<1% tổng lượng phát thải) [30]. Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, càng ngày càng có nhiều nhà máy, khu công nghiệp tập trung được xây dựng và hoạt động tạo ra một khối lượng sản phẩm công nghiệp chiếm tỉ trọng cao trong toàn bộ nền kinh tế quốc dân. Bên cạnh đó, sản xuất công nghiệp và lắp ráp điện tử đã gây nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường trong đó có môi trường không khí. Nếu không có biện pháp phòng ngừa thích đáng thì môi trường nói chung và môi trường không khí nói riêng sẽ đứng trước nguy cơ bị ô nhiễm trầm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người dân.
Sự vận chuyển của Thiếc trong môi trường Trong môi trường không khí, thiếc được phát hiện ở nồng độ thấp, ngoại trừ trong các vùng lân cận với các khu công nghiệp. Nồng độ thiếc trong không khí ở các thành phố của Mỹ trong nhiều nghiên cứu xác định được hàm lượng có nồng độ trung bình thường là dưới 0,1 µg/m3, nồng độ cao hơn ở gần một số các cơ sở công nghiệp [25, 48]. 5 Thiếc trong khí quyển có liên quan đến các hạt vật chất và nồng độ đỉnh điểm đã được tìm thấy ở dạng các hạt nhỏ có thể hít phải với kích thước 1–3 µm [25]. Tổng nồng độ thiếc trung bình trong không khí đường hầm cao tốc Elbtunnel ở Hamburg, Đức trong thời gian giữa tháng 8/1988 và tháng 1/1989 là 10,9 ng/m 3 [17].
Trong nước mặt, thiếc được phát hiện chỉ có ở 3 trong số 59 mẫu từ 15 con sông ở Mỹ và Canada với nồng độ khoảng từ 1,3 đến 2,1 µg/lít và không tìm thấy trong 119 mẫu từ 28 con sông ở Mỹ. Nồng độ thiếc trung bình ở mức 0,038 µg/lít đã được tìm thấy trong nước bề mặt ở Maine, Mỹ [25, 33]. Trong một nghiên cứu về nước ở Canada, gần 80% các mẫu được tìm thấy thiếc vô cơ ở nồng độ dưới 1 µg/lít; nồng độ cao lên tới 37 µg/lít đã được tìm thấy gần các nguồn ô nhiễm [32]. Tổng lượng thiếc hiện tại trong nước biển là khoảng 0,2-3 µg/lít [25, 33].
Nồng độ thiếc vô cơ trong khoảng từ 0,001 đến 0,01 µg/lít được tìm thấy ở vùng nước ven biển, với mức độ lên tới 8 µg/lít gần các nguồn ô nhiễm [46, 50]. Người ta đo được nồng độ thiếc (IV) khoảng từ 0,003 µg/lít đến 0,04 µg/lít ở Vịnh San Diego, California, Mỹ [24].