Đang tải... (xem toàn văn)
dùng cho môn hóa môi trường
HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 1 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN . 1 1 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA 1 1.1. Hóa học môi trường: . 1 1.2. Ô nhiễm môi trường: . 1 1.3. Chất ô nhiễm: 1 1.4. Quá trình vận chuyển của các chất ô nhiễm 1 1.5. Hình thái hóa học: .2 2 CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG CỦA TRÁI ĐẤT . 2 2.1. Khí quyển .2 2.2. Thủy quyển . 2 2.3. Đòa quyển 2 2.4. Sinh quyển 2 3 MỘT SỐ ĐƠN VỊ BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG 3 3.1. Nồng độ của dung dòch 3 3.2. Nồng độ các chất trong môi trường không khí 3 3.3. Nồng độ các chất trong môi trường nước . 4 3.4. Các khái niệm khác thường gặp trong kỹ thuật môi trường 4 4 CÁC PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ .4 5 CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG TRONG HỆ THỐNG MÔI TRƯỜNG 5 5.1. Sự cân bằng vật chất .5 5.1.1. Hệ thống bảo toàn vật chất ổn đònh .5 5.1.2. Hệ thống ổn đònh chất ô nhiễm không bảo toàn 6 5.1.3. Phương trình đáp ứng từng bước 8 CHƯƠNG II: HỆ PHÂN TÁN 12 6 CÁC HỆ PHÂN TÁN 12 7 DUNG DỊCH 13 8 ĐỘ HÒA TAN CỦA CHẤT KHÍ TRONG CHẤT LỎNG . 13 8.2. Độ hòa tan của chất rắn trong chất lỏng 19 8.3. Sự điện ly của nước – chỉ số hydro pH 20 8.3.1. Sự điện ly của nước – chỉ số hydro pH 20 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 2 8.3.2. Các cách xác đònh pH 21 9 DUNG DỊCH KEO 21 9.1. Các tính chất của dung dòch keo 21 9.1.1. Tính chất quang học – Hiệu ứng Tyndall 21 9.1.2. Tính chất hấp phụ 21 9.1.3. Tính chất động học của hệ keo 22 9.1.4. Tính chất điện học .22 9.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến ξ 25 9.2.1. Chất điện ly 25 9.2.2. Ảnh hưởng của pH .26 9.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ .26 9.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất keo 27 9.3. Cấu tạo mixen keo . 27 9.4. Các phương pháp điều chế dung dòch keo .27 9.4.1. Phương pháp phân tán 27 9.4.2. Phương pháp ngưng tụ 28 9.4.3. Phương pháp pepti hóa .30 10 HỆ VI DỊ THỂ . 30 10.1.1. Nhũ tương .32 10.1.2. Bọt 33 10.1.3. 3.3. THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ SẠCH - KHÔ .37 10.1.4. b. Đặc tính của một số nhiên liệu 66 10.1.5. (kg/tấn nhiên liệu) .68 10.2. Khí thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải theo thải lượng 77 11 NHIỆT ĐỘ . 84 11.1. 4.3.4. Hóa học nước biển .97 12 BẢNG 4.5. ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ ION HOÀ TAN TRONG NƯỚC 99 13 TÊN ION . 99 14 CHẤT RẮN DẠNG KEO . 100 14.1. 4.4.5. Thành phần sinh học của nước tự nhiên . 101 14.1.1. Sơ đồ phân hũy chất hữu cơ các loại vi khuẩn dò dưỡng như sau 101 14.2. . 104 14.3. 4.5. CHẤT LƯNG NƯỚC VÀ SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC . 104 14.3.1. Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt .107 14.4. 5.2 . CÁC TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC VÀ TÁC HẠI111 14.4.1. 4. Một số chất hữu cơ có độc tính cao trong môi trường nước 112 14.4.2. 5.2.2. Các tác nhân vô cơ .116 14.4.3. 1. Các kim loại nặng .116 14.4.4. 2. Các chất rắn lơ lửng .116 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 3 14.4.5. 5.2.3. Màu 119 14.4.6. 5.2.4. Mùi .119 14.4.7. 5.2.5. Các vi trùng trong nước 120 14.4.8. 5.12.6. Phương pháp thu mẫu, phân tích chất lượng nước (có tài liệu riêng) 120 Bảng 5.13. Phân loại hoá chất qua độc tính theo WHO . 121 14.4.9. Bảng 5.14. Một số hoá chất BVTV có độc tính đối với động vật sống trong nước ở ĐBSCL. .122 14.5. 1. Các chỉ tiêu vi sinh . 127 1. Quá trình nitrat hoá 128 2. Quá trình khử nitrat . 129 1. Nhu cầu oxy cho quá trình sinh hóa . 129 2. Nhu cầu oxy cho quá trình hóa học . 129 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 1 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA 1.1. Hóa học môi trường: Đònh Nghóa: Hóa học môi trường đã được người ta chú ý nghiên cứu từ những năm 1960 khi có những vấn đề ô nhiễm môi trường xảy ra trên thế giới. Kể từ đó tới nay môn khoa học này đã không ngừng phát triển và trở thành một môn khoa học rất cần thiết cho những người làm công tác nghiên cứu trong lónh vực môi trường. Vậy thì hóa học môi trường là gì ? vai trò nhiệm vụ của hóa học môi trường ? Hóa học môi trường là một môn khoa học tổng hợp, nghiên cứu về các quá trình biến đổi của các chất trong môi trường nghóa là nó tập trung nghiên cứu về nguồn gốc, bản chất các phản ứng, các tác động, quá trình vận chuyển cũng như tương tác của các chất trong môi trường: đất, nước, không khí. Hóa học môi trường cung cấp cho các sinh viên những kiến thức cơ bản trong quá trình nghiên cứu, giúp hiểu rõ bản chất các hiện tượng hóa học xảy ra trong môi trường nói chung từ đó có thể đưa ra các biện pháp tích cực ngăn ngừa ô nhiễm, bảo vệ môi trường. Hóa học môi trường mô tả các quá trình hóa học cơ bản có sự liên hệ chặt chẽ với các lónh vực khác như hóa sinh, đòa hóa, hóa phân tích, hóa vô cơ, hữu cơ, độc chất học . Nhiệm vụ của hóa học môi trường là nghiên cứu, mô tả và mô hình hóa những phản ứng hóa học trong môi trường cũng như nghiên cứu động học, nhiệt động học và các cơ chế phản ứng. - Hoá nước (aquatic chemistry): nghiên cứu các hiện tượng hóa học trong môi trường nước (nước sông, suối, ao, hồ, biển, nước ngầm, nước trong không khí, đất, đá…). - Hóa không khí (atmospheric chemistry): nghiên cứu các hiện tượng hóa học trong môi trường không khí (thành phần cầu trúc khí quyển, phản ứng quang hóa, quá trình biến đổi chất trong khí quyển). - Đòa quyển và hóa đất (geosphere and geochemistry): nghiên cứu tính chất của đất cũng như quá trình chuyển hóa các chất trong đất. Để học tốt môn hóa học môi trường các sinh viên phải được trang bò các kiến thức cơ bản về hóa học đại cương, cơ sở hóa học vô cơ, hữu cơ, hóa lý, hóa sinh cơ bản… 1.2. Ô nhiễm môi trường: bất kỳ một tác động nào là thay đổi các thành phần môi trường làm mất cân bằng sinh thái, gây ảnh hưởng xâu tới môi trường có ảnh hưởng tới người, vật, động vật, vật liệu … Theo đònh nghóa của Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO): sự ô nhiễm hay sự nhiễm bẩn là việc chuyển các chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây tác hại đến sưc khoẻ con người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường. 1.3. Chất ô nhiễm: Đònh Nghóa: là những chất tồn tại sẵn trong tự nhiên hoặc nhân tạo làm thay đổi thành phần môi trường tự nhiên ở nồng độ cao có tác hại tới sức khỏe con người cũng như sinh vật nói chung. Gồm các chất ô nhiễm do tự nhiên và nhân tạo. 1.4. Quá trình vận chuyển của các chất ô nhiễm Nguồn phát sinh ----> phát thải ----> môi trường vận chuyển (đất, nước, không khí) ----> nguồn tiếp nhận ( người, vật, động vật, cây cối). HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 2 1.5. Hình thái hóa học: Đònh Nghóa: là các dạng khác nhau của các chất hóa học có trong môi trường. Ví dụ: crom có các dạng hợp chất khác nhau như crom (3) hoặc crom(6) từ đó có động tính khác nhau. 2 CÁC THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG CỦA TRÁI ĐẤT 2.1. Khí quyển Là lớp khí bao phủ xung quanh bề mặt trái đất, có khối lượng 5,2x10 18 kg , tới 99% khí quyển nằm dưới 30km so với bề mặt trái đất. Khí quyển có vai trò: - Cung cấp O 2 và CO 2 cần thiết duy trì sự sống trên trái đất, ngăn chặn các tia tử ngoại gần (λ = 300 nm), cho các tia trong vùng khả kiến –tia trông thấy (λ = 400-800 nm), tia hồng ngoại gần (λ = 2500 nm), và sóng radio (λ = 0,1 - 40 μm) đi vào trái đất. - Giữ cân bằng nhiệt lượng của trái đất (thông qua quá trình hấp thụ tia tử ngoại phát xạ từ mặt trời và phản xạ tia nhiệt từ trái đất). - Là môi trường để vận chuyển nước từ đại dương vào đất liền, tham gia vào quá trình tuần hoàn nước. Không khí được cấu tạo từ nhiều khí khác nhau, trong đó thành phần chính là khí N 2 chiếm khoảng 78% thể tích, khí O 2 chiếm khoảng 21% thể tích, tiếp theo là Argon, khí cacbonic, ngoài ra còn một số khí khác ở dạng vết. Trong không khí cũng luôn tồn tại một lượng hơi nước không cố đònh. Nồng độ các khí trong khí quyển thay đổi liên tục theo thời gian, không gian, vò trí đòa lý ( điều kiện phát thải, phát tán, quá trình sa lắng, biến đổi hóa học .). 2.2. Thủy quyển Thủy quyển bao gồm các dạng nguồn nước trên trái đất như: biển , hồ, sông , suối, nước đóng băng ở hai cực trái đất, nước ngầm. Khối lượng của thủy quyển ước tính vào khoảng 1,38x10 21 kg. Trong đó nước mặn chiếm tới 97%, 2% là nước băng đá, 1% nước ngọt phục vụ sinh hoạt cho con người. Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới là 3.900 triệu km 3 . Nước đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình, diễn ra trong tự nhiên và trong cuộc sống của con người. Trong công nghiệp, người ta sử dụng nước làm nguyên liệu và nguồn năng lượng, làm dung môi, làm chất tải nhiệt và dùng để vận chuyển nguyên vật liệu . Nước tự nhiên là nước mà chất lượng và số lượng của nó được hình thành dưới ảnh hưởng của các quá trình tự nhiên không có sự tác động của con người. 2.3. Đòa quyển Đòa quyển là lớp vỏ rắn ngoài của trái đất có bề sâu từ 0 – 100km. Thành phần đòa quyển gồm đất và các khoáng chất xuất hiện trong lớp phong hoá của trái đất hay nói cách khác đòa quyển là tổ hợp phức tạp của các chất khoáng, chất hữu cơ, không khí và nước trong đó đất là thành phần quan trọng nhất. Việc con người khai thác các tài nguyên trong lòng đất (than, dầu, mỏ kim loại, đất, đá…) và thải bỏ nhiều chất thải (rắn, lỏng) đã làm ô nhiễm đất. 2.4. Sinh quyển Sinh quyển gồm tất cả những thành phần của ba môi trường kể trên có tồn tại sự sống và có liên quan tác động tương hỗ giữa các thành phần môi trường khí quyển, thuỷ quyển, đòa quyển. HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 3 Khác với khí quyển, thuỷ quyển, đòa quyển, sinh quyển không có giới hạn rõ rệt vì nó nằm trong cả ba thành phần môi trường kể trên và không hoàn toàn liên tục vì sự sống chỉ tồn tại trong điều kiện nhất đònh. 3 MỘT SỐ ĐƠN VỊ BIỂU DIỄN NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG MÔI TRƯỜNG 3.1. Nồng độ của dung dòch Nồng độ của dung dòch thường được biểu diễn bằng các cách sau đây: - Nồng độ phần trăm khối lượng (%) là tỷ lệ khối lượng chất tan so với 100 phần khối lượng dung dòch. - Nồng độ phân tử gam hoặc nồng độ mol là số mol chất tan trong 1 lít dung dòch. - Nồng độ đương lượng gam (N) là số đương lượng chất tan trong 1 lít dung dòch. N A .V A = N B .V B (1.1) N A V B Hoặc = (1.2) N B V A Đương lượng gam của một nguyên tố phụ thuộc vào trạng thái hóa trò của nguyên tố. Ví dụ đương lượng của cacbon trong CO và CO 2 là 6 và 3 vì cacbon có hóa trò 2 và 4. Tương tự , một hợp chất hóa hóa học có thể có nhiều đương lượng khác nhau tùy thuộc vào cách phản ứng của nó. Vì vậy xét đương lượng của hợp chất cần phải xét trong phản ứng cụ thể. Ví dụ: H 3 PO 4 + NaOH ------ > H 2 NaPO 4 + H 2 O H 3 PO 4 + NaOH ------ > HNa 2 PO 4 + H 2 O H 3 PO 4 + NaOH ------ > Na 3 PO 4 + H 2 O Như vậy axít phosphoric có đương lượng là M/1; M/2; M/3 (do số nguyên tử gam hydro bò trao đổi trong phản ứng trên). Vậy đương lượng gam: Đ = M/n trong đó: n là số ion hóa trò một mà phân tử hợp chất đó đã trao đổi. M là khối lượng phân tử của hợp chất. Đối với các phản ứng oxi hóa khử thì n là số electron trao đổi của mỗi phân tử chất ôxi hóa hay chất khử. + Cách tính đương lượng của axít – bazơ: Đ = M/n trong đó M là khối lượng phân tử của axít hoặc bazơ; n là số ion H + hoặc OH - bò thay thế trong phân tử axit hoặc bazơ. + Cách tính đương lượng của muối: Đ = M/nz trong đó n là số ion đã thay thế và z là điện tích ion đã thay thế. Ví dụ trong phản ứng: Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH = 2 Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 Đương lượng của nhôm sunfat là: Đ = 32 242 x = 57 + Cách tính đương lượng của chất ô xi hóa khử: Đ = M/n - Nồng độ molan: số mol chất tan trong 1000 gam dung môi. - Nồng độ mol phần hay nồng độ phân tử phần N i của cấu tử i là tỉ số mol n i của cấu tử đó trên số mol ∑ n i của dung dòch. Ta có ∑ N i = 1. (1.3) 3.2. Nồng độ các chất trong môi trường không khí - Nồng độ của chất ô nhiễm không khí được biểu thò bằng các đơn vò: HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 12 CHƯƠNG II: HỆ PHÂN TÁN 6 CÁC HỆ PHÂN TÁN Hệ phân tán là hệ bao gồm một môi trường liên tục và các tiểu phân (các “hạt”) có kích thước nhỏ được phân tán đồng đều trong môi trường đó. Tập hợp các tiểu phân nhỏ bé đó được gọi là pha phân tán, còn môi trường chứa đựng pha phân tán gọi là môi trường phân tán. Bảng 2.1, giới thiệu các hệ phân tán thường gặp trong lónh vực công nghệ môi trường. Bảng 2.1 Các hệ phân tán thường gặp Stt Chất phân tán Môi trường phân tán (dung môi) Ký hiệu Thí dụ minh họa 1 Khí Lỏng K + L Ô xy trong nước 2 Rắn Lỏng R + L Muối trong nước 3 Lỏng Lỏng L + L Rượu trong nước 4 Khí Khí K + K Hỗn hợp khí 5 Lỏng Khí L + K Sương mù 6 Rắn Khí R + K Khói bụi - Nếu môi trường phân tán là khí, các pha phân tán là lỏng hoặc rắn thì hệ phân tán được gọi là sol khí, nếu pha phân tán là lỏng thì sol khí đó có tên là mù (sương), nếu pha phân tán là rắn thì gọi là khói hoặc bụi. - Còn pha phân tán là rắn phân tán vào môi trường lỏng thì tùy kích thước của hạt mà ta có hệ là huyền phù hoặc hệ keo. Nếu hạt keo tương tác mạnh với môi trường lỏng, ta gọi đó là hệ keo ưa lỏng (môi trường phân tán là nước, thì gọi là hệ keo ưa nước), nếu tương tác yếu, thì đó là hệ keo kỵ lỏng (kỵ nước). Khi tăng nồng độ của các hạt, keo ưa lỏng chuyển vào trạng thái gel (thạch), còn keo kỵ lỏng thì bò kết tủa. - Tính chất quan trọng của hệ phân tán trước hết là tính bền vững của hệ hay thể hiện là độ phân tán. Tính bền vững hay độ phân tán phụ thuộc rất lớn vào kích thước của hạt phân tán. Độ phân tán: D = 1/d trong đó d là kích thước hạt. Theo mối quan hệ phụ thuộc ở trên mà hệ phân tán chia làm 3 loại sau đây: - Các hệ phân tán thô (thể lơ lửng) - Các hệ phân tán cao (hệ keo) - Dung dòch Hệ phân tán thô là những hệ vi dò thể có kích thước hạt nhân phân tán lớn hơn 1.10 -4 mm. Chúng kém bền vững và chất phân tán dễ dàng lắng xuống đáy hoặc nổi lên trên bề mặt. Chất phân tán trong hệ phân tán thô được gọi là chất lơ lửng. Phụ thuộc vào trạng thái tổ hợp của chất phân tán mà chất phân tán ở dưới dạng huyền phù hoặc nhũ tương. Huyền phù được hình thành do các hạt rắn phân tán vào chất lỏng (ví dụ: các cặn lơ lửng trong nước). Nhũ tương được tạo nên từ các hạt chất lỏng phân tán vào chất lỏng (ví dụ: sữa gồm các hạt mỡ lơ lửng trong chất lỏng). Hệ phân tán cao là hệ phân tán siêu dò thể có kích thước hạt phân tán trong khoảng từ 1.10 - 6 mm đến 1.10 -4 mm được gọi là hệ keo, ví dụ: hệ keo silic, gelatin, sương mù, khói,… các hệ keo cũng là hệ không bền vì chúng có thể tập hợp nhau thành những hạt có kích thước lớn hơn và lắng xuống. Khi các hạt phân tán có kích thước phân tử hay ion (nhỏ hơn 1.10 -6 mm) thì các hệ phân tán trở thành đồng thể và được gọi là các hệ phân tán phân tử , ion (hay là những dung dòch phân tử , ion) và được gọi đơn giản là dung dòch (hay dung dòch thực), dung dòch rất bền. HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 5 Đối với một lượng khí xác đònh thì P 0 , V 0 ở T 0 là những đại lượng không đổi do đó (P 0 V 0 )/T 0 là một hằng số. Nếu lượng khí đó là một mol và ký hiệu hằng số đó là R thì biểu thức trên có thể viết thành: PV = RT (1.8) Còn với n mol khí thì phương trình trạng thái có dạng PV = nRT (1.9) - Đối với khí thực: do Van dec Van tìm ra 1879 [ p + a/V 2 ) ( V – b) = n RT (1.10) Trong đó a, b là hằng số đối với mỗi khí nhất đònh. 5 CHUYỂN ĐỔI VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG TRONG HỆ THỐNG MÔI TRƯỜNG 5.1. Sự cân bằng vật chất Theo đònh luật Bảo toàn vật chất, ta có thể thiết lập được phương trình cân bằng vật chất như sau: Lượng chất đi vào = Lượng chất đi ra + Lượng chất tích tụ + + Lượng chất bò biến đổi. (1.11 ) Vào ra Hình 1.1. Sơ đồ cân bằng chất 5.1.1. Hệ thống bảo toàn vật chất ổn đònh Hệ thống bảo toàn vật chất ổn đònh có công thức đơn giản như sau: Lượng chất đi vào = Lượng chất đi ra (1.12) Ví dụ một cái hồ nước có các suối nước chảy vào hồ với lưu lượng chảy Qs và nồng độ chất ô nhiễm là Cs. Nhánh nước thứ hai chảy vào hồ là kênh dẫn nước thải với lưu lượng Qw và nồng độ chất ô nhiễm là Cw. Dòng nước chảy ra khỏi hồ là dòng nước hỗn hợp với lưu lượng được bảo toàn và nếu chúng ta thừa nhận điều kiện bảo toàn ổn đònh (h.1.2) thì từ phương trình cân bằng vật chất (1.12) có dạng sau đây: CsQs + CwQw = CmQm (1.13) Hệ số suy giảm = 0 , Hệ số tích tụ = 0 Suối Qs Qm Cs Cm Qw Cw Q = Lưu lượng Nguồn thải C = nguồn thải Tích tụ ↑ Suy giảm ↓ HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 6 Hình 1.2. hệ thống bảo toàn ổn đònh 5.1.2. Hệ thống ổn đònh chất ô nhiễm không bảo toàn Thực tế trong môi trường thường xảy ra các phản ứng hóa học, sinh học . trong điều kiện ổn đònh thì lượng chất ô nhiễm bò hấp thụ, tích tụ trong khu vực nghiên cứu bằng 0, nhưng nếu chất ô nhiễm không được bảo toàn thì phương trình (1.11) có dạng: Lượng đi vào = Lượng đi ra + Lượng tiêu hủy (1.14) Phần tiêu hủy của chất ô nhiễm không bảo toàn được tính đến với các phản ứng tiêu hủy đầu tiên, tức là cho rằng phần chất ô nhiễm mất đi sẽ tỷ lệ với lượng chất ô nhiễm, tức là: dC ____ = - KC (15) dt trong đó K – hệ số tiêu hủy với thứ nguyên là 1/đơn vò thời gian, dấu (-) biểu thò chất ô nhiễm mất đi trong đơn vò thời gian; C – nồng độ chất ô nhiễm; t – thời gian. Để giải được phương trình vi phân (15), chúng ta biến đổi đôi chút và lấy tích phân ta được: ∫∫ ∞ −= 00 )( t C C dtK C dC C Hay Ln(C) – Ln(C0) = Ln _____ = - Kt C0 Do đó nồng độ chất ô nhiễm trong khu vực nghiên cứu sẽ biến thiên theo thời gian, theo công thức C = C0.e-Kt (16) trong đó C0 – nồng độ chất ô nhiễm tại thời điểm ban đầu (t = 0). Công thức (15) thể hiện hệ số suy giảm nồng độ chất ô nhiễm. Nếu chúng ta thừa nhận rằng chất ô nhiễm phân bố đồng đều trong thể tích của khu vực nghiên cứu, thì tổng chất ô nhiễm sẽ là C.V. Tổng lượng suy giảm của chất ô nhiễm không bảo toàn sẽ là: Lượng bò tiêu hủy = K.C.V (17) Thay công thức (17) vào công thức (14) ta được công thức cuối cùng rất đơn giản về cân bằng vật chất đối với trường hợp chất ô nhiễm không bảo toàn trong hệ thống ổn đònh là: Lượng ô nhiễm vào = Lượng ô nhiễm ra + K.C.V. (18a) Trong công thức (18a) đã thừa nhận rằng nồng độ chất ô nhiễm phân bố đều trong thể tích V. Ví dụ 2. Một hồ nước bò ô nhiễm cho biết thể tích nước của hồ là 10,0.106 m3. Có một dòng suối chảy vào hồ với lưu lượng là 5 m3/s và nồng độ chất ô nhiễm (COD) của suối là 10 mg/l (h.1.4) và một miệng xả nước thải vào hồ với lưu lượng 0,5 m3/s, mang theo cùng một chất ô nhiễm như chất ô nhiễm trong dòng suối. Nồng độ COD của nước thải là 100 mg/l và hệ số phản ứng tiêu hủy của hồ là 0,2 /ngày. Thừa nhận rằng chất ô nhiễm được hòa trộn đều trong cả thể tích hồ, không xét đến hiện tượng nước bốc hơi, cũng như nước thấm qua thành hồ (thấm vào hoặc thấm ra). Xác đònh nồng độ chất ô nhiễm trong hệ thống hồ ổn đònh. Giải: Từ hình 1.4 ta có: Lưu lượng chất vào = Qs . Cs + Qw . Cw = (5 m3/s . 10 mg/l + 0,5 m3/s . 100 mg/l) . 103 l/m3 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 7 = 1,0.105 mg/s. Lưu lượng chất ra = Qm . Cm = (Qs + Qw) . C = (5 + 0,5) m3/s . C mg/l . 103 l/m3 = 5,5 . 103 C mg/s Lượng bò tiêu hủy = KCV = 0,2/ng . C mg/l . 10.106 m3. 10 l/m3 = 23,1.103 C mg/s. Thải vào Qw = 0,5 m3/s Cw = 100,0 mg/l Dòng suối vào Hồ Chảy ra V = 10,0.106 m3 K = 0,2/ngày C = ? Qs = 5 m3/s Qm = ? Cs = 10,0 mg/l Cm = ? Hình 1.4. Sơ đồ hồ với chất ô nhiễm không bảo toàn Thay các trò số ở trên vào công thức (1.8a) ta có: 1,0.105 = 5,5.103 C + 103 C = 28,6.103 C. Vậy nồng độ chất ô nhiễm trong hồ sẽ là: 1,0.105 C = ________________ = 3,5 mg/l 28,6.103 Mô hình tính toán ở trên là mô hình lý tưởng đối với hỗn hợp các chất ô nhiễm không được bảo toàn trong hệ thống ổn đònh, nó thường được ứng dụng để giải quyết các bài toán tổng quát như ở ví dụ về ô nhiễm môi trường nước mặt ở trên. Ví dụ 3. Trong một cửa hàng giải khát (h.1.5), có thể tích phòng là 500 m3. Trong phòng có 50 người hút thuốc, mỗi người hút 2 điếu trong 1 giờ. Tính trung bình cho mọi loại thuốc, mỗi điếu thuốc hút nhả ra 1,4 mg khí formaldehyde (HCHO). Một phần khí formaldehyde sẽ chuyển đổi thành cacbon dioxit với hệ số phản ứng tiêu hủy là K = 0,4/h. Lưu lượng không khí sạch từ ngoài đi vào phòng là 1000 m3/h, lưu lượng không khí thoát khỏi phòng cũng là 1000 m3/h. Hãy xác đònh nồng độ khí formaldehyde ổn đònh trong không khí trong phòng, giả thiết rằng khí formaldehyde phân bố đồng đều trong phòng. Kiểm tra nồng độ có gây ra hiện tượng cay mắt không. Giới hạn nồng độ gây cay mắt khi nhiệt độ t = 25 0C và áp suất khí quyển 1 atm là 0,05 ppm. [...]... Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 11 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG II: HỆ PHÂN TÁN 6 CÁC HỆ PHÂN TÁN Hệ phân tán là hệ bao gồm một môi trường liên tục và các tiểu phân (các “hạt”) có kích thước nhỏ được phân tán đồng đều trong môi trường đó Tập hợp các tiểu phân nhỏ bé đó được gọi là pha phân tán, còn môi trường chứa đựng pha phân tán gọi là môi trường phân tán... của nước và được đặc trưng bởi nồng độ ion hydro Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 20 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Trong hóa học thực nghiệm, pH là đại lượng đặc trưng của môi trường, mà như ta đã biết, môi trường phản ứng là yếu tố rất lớn đến khả năng xảy ra, đến tốc độ và hiệu suất phản ứng của phản ứng hóa học Sự liên hệ giữa pH và pOH của dung dòch được giới thiệu... môi trường công nghiệp – Sites II D N Nước Dầu 32 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn + Phần phân cực của phân tử xà phòng của kim loại kiềm hướng vào môi trường phân tán + Phần không phân cực hướng vào giọt dầu Đối với nhũ tương N/D: Qúa trình phân bố ngược lại: phần phân cực (xà bông) phân bố vào giọt nước,phần không phân cực hướng vào môi trường phân tán - - Đối với các phân tử nhũ hóa. .. dung dòch có nồng độ chất điện ly C (mol/l) N0: độ hòa tan của khí trong dung môi nguyên chất Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 13 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn k: hằng số a nh hưởng của áp suất đến độ tan của khí trong lỏng- Đònh luật Henry Trong trường hợp giữa khí và dung môi không tác dụng hóa học với nhau, độ hòa tan tương đối nhỏ Đònh luật Henry: Nếu ở áp suất thấp... chất khí trong dung môi Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 14 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Trong kỹ thuật môi trường một số các chất khi hòa tan trong nước thường gặp là: CO2, O2, H2S, CH4…nói chung độ tan trong nước của nhiều khí là rất nhỏ (khi không có tương tác hóa học xảy ra), còn trong trường hợp có tạo thành hydrat như SOx, NH3 thì độ tan sẽ rất lớn Trong bảng... hộp để phân tích Nếu ta đặt S y = C – _ Q + KV dy dC và có = _ dt dt Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II (21) (22) 9 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn Do đó phương trình (20) sẽ là: dy Q = – (K + _) y (23) dt V Phương trình vi phân (23) tương tự như phương trình vi phân (15) và lời giải của nó sẽ là: y = y0 e-(K + Q/V)t (24) trong đó y0 – giá trò ứng... tỷ lệ; C1,C2: Nồng độ chất tan trong chất lỏng thứ nhất và thứ hai Khi vận tốc của hai quá trình trên cân bằng thì trong hệ có cân bằng động, khi đó: V1 = V2 Nên k1 C1 = k2 C2 Hoặc C1 k2 Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 18 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG = http://www.ebook.edu.vn = K = Const C2 k1 Phương trình trên biểu diễn đònh luật phân bố dưới dạng toán học Đònh luật có thể phát biểu như... nhiệt độ tăng lại làm tăng quá trình giải Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 26 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn hấp do vậy làm ξ giảm, khi giảm nhiệt độ thì ξ tăng Vì thế giá trò ξ sẽ diễn biến theo chiều nào là tùy thuộc điều kiện cụ thể nghiên cứu 9.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ chất keo Khi pha loãng, lớp kép giãn ra, do đó ξ tăng Cũng có trường hợp gây nên sự phản hấp... bằng phương trình Cq - Cb V1 = K -Cb Trong đó: K - hằng số Cq: Nồng độ dung dòch quá bão hòa Cb: Nồng độ dung dòch bão hoà (độ tan của vật chất) Hiệu số (Cq – Cb) chính là lượng vật chất thừa có khả năng tạo nên tinh thể Tốc độ của giai đọan phát triển mầm V2 được tính bằng phương trình: DS V2 = - (Cq – Cb) δ Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 28 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn... chúng ta tìm hiểu một vài hệ vi dò thể rất phổ biến Huyền phù Phòng dự án và môi trường công nghiệp – Sites II 30 HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG http://www.ebook.edu.vn 100 0 A B Hiệu quả lắng, % Hiệu quả lắng, % Huyền phù- chất lơ lửng thuộc hệ vi dò thể trong đó: - Pha phân tán là chất rắn có kích thước hạt lớn hơn hạt keo - Môi trường phân tán – chất lỏng Huyền phù không bền – các hạt dễ dàng lắng dưới . trường xảy ra trên thế giới. Kể từ đó tới nay môn khoa học này đã không ngừng phát triển và trở thành một môn khoa học rất cần thiết cho những người làm công. ? vai trò nhiệm vụ của hóa học môi trường ? Hóa học môi trường là một môn khoa học tổng hợp, nghiên cứu về các quá trình biến đổi của các chất trong môi
