TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG NGÔ THỊ HUÊ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG XIANUA TRONG NƯỚC THẢI CỦA MỘT SỐ CƠ SỞ MẠ KIM LOẠI TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI HÀ NỘI, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG NGÔ THỊ HUÊ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG XIANUA TRONG NƯỚC THẢI CỦA MỘT SỐ CƠ SỞ MẠ KIM LOẠI TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Môi trường Mã ngành: 52510406 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS BÙI THỊ THƯ HÀ NỘI, 2014 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1.GIỚI THIỆU VỀ XIANUA 1.1.1.Tính chất vật lý xianua 1.1.2.Tính chất hóa học 1.1.3.Độc tính axit xianhidric hóa chất xianua tan 1.1.4 Nguồn chứa xianua gây ô nhiễm 1.1.5 Ứng dụng xianua 10 1.2.SƠ LƯỢC VỀ MẠ KIM LOẠI 10 1.2.1 Nguồn gốc, lịch sử phát triển ngành mạ giới Việt Nam 10 1.2.2.Đặc điểm giá trị kinh tế ngành mạ kim 11 1.3 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 13 1.3.1 Tổng quan làng nghề Thanh Thùy – Thanh Oai 13 1.3.2 Tổng quan khu Quán Tây - Liên Hiệp – Phúc Thọ 14 1.4.PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VÀ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XIANUA 15 1.4.1.Phương pháp định tính 15 1.4.2.Phương pháp định lượng 17 Chương 2: THỰC NGHIỆM 20 2.1.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 20 2.1.1.Đối tượng nghiên cứu 20 2.1.2.Phạm vi nghiên cứu 20 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 20 2.3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.3.1.Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu 20 2.3.2.Phương pháp thực nghiệm 20 2.3.3.Phương pháp xử lý số liệu 24 2.4.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 24 2.4.1.Dụng cụ máy móc, hóa chất 24 2.4.2 Phương pháp xác định nồng độ xianua 25 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 KẾT QUẢ NGIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH XIANUA 32 3.1.1 Kết khảo sát bước sóng cho phản ứng tạo phức màu xianua thuốc thử piridin – barbutiric 32 3.1.2 Kết xây dựng đường chuẩn xác định xinua 33 3.1.3 Kết xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng độ lệch chuẩn lặp lại phương pháp 35 3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XIANUA TRONG CÁC MẪU NƯỚC THẢI 38 3.2.1 Kết xác định pH mẫu nước thải 38 3.2.2 Kết phân tích xác định hàm lượng xianua mẫu nước thải 38 3.3 ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG XIANUA TRONG NƯỚC THẢI MẠ KIM LOẠI 43 3.4 ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU 45 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 47 1.KẾT LUẬN 47 2.KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu nước thải mạ kim loại 21 Bảng 3.1: Chuẩn bị dung dịch màu để xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng xianuasử dụng thuốc thử pyridin – barbituric 33 Bảng 3.2: Xử lý thống kê đường chuẩn theo phương pháp bình phương tối thiểu 34 Bảng 3.3: Chuẩn bị 10 dung dịch phức màu có nồng độ từ dung dịch xianua 2mg/l 36 Bảng 3.4: Mật độ quang nồng độ tính toán dung dịch phức màu có nồng độ xianua khác (thấp, trung bình, cao) 37 Bảng 3.5: Độ lặp tương đối dung dịch phức màu nồng độ khác 37 Bảng 3.6: Kết xác định giá trị pH mẫu nước thải sở mạ kim loại Liên Hiệp, Phúc Thọ, thành phố Hà Nội 38 Bảng 3.7: Kết xác định giá trị pH mẫu nước thải sở mạ kim loại xã Thanh Thùy, Thanh Oai, thành phố Hà Nội 38 Bảng 3.8:Kết xác định hàm lượng CN- mẫu nước thải sở mạ kim loại Liên Hiệp, Phúc Thọ, Hà Nội (đợt 1) 39 Bảng 3.9: Kết phân tích xác định hàm lượng CN- mẫu nước thải sở mạ kim loại Liên Hiệp, Phúc Thọ, Hà Nội (đợt 2) 40 Bảng 3.10: Kết xác định hàm lượng CN- mẫu nước thải sở mạ kim loại Thanh Thùy, Thanh Oai, Hà Nội (đợt 1) 41 Bảng 3.11: Kết xác định hàm lượng CN- mẫu nước thải sở mạ kim loại Thanh Thùy, Thanh Oai, Hà Nội (đợt 2) 42 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Thiết bị chưng cất xianua 30 Hình 3.1: Phổ hấp thụ electron dung dịch màu có nồng độ xianua 0,1mg/l so với nước khoảng bước sóng 400 ÷ 700nm 32 Hình 3.2: Phổ hấp thụ dung dịch màu có nồng độ xianua khác (0,02mg/l; 0,1mg/l; 0,2mg/l) so với dung dịch khoảng bước sóng từ 400÷700nm 32 Hình 3.3: Đường chuẩn xác định hàm lượng xianua 34 Hình 3.4: Hàm lượng xianua mẫu nước thải mạ Liên Hiệp – Phúc Thọ (đợt 1) 39 Hình 3.5:Hàm lượng xianua mẫu nước thải mạ Liên Hiệp – Phúc Thọ (đợt 2) 40 Hình 3.6: Hàm lượng xianua nước thải mạ kim loại Thanh Thùy– Thanh Oai (đợt 1) 41 Hình 3.7: Hàm lượng xianua nước thải mạ kim loại xã Thanh Thùy – huyện Thanh Oai (đợt 2) 42 Hình 3.8: Hàm lượng xianua nước thải mạ Liên Hiệp (2 đợt) 43 Hình 3.9: Hàm lượng xianua nước thải mạ Thanh Thùy (2 đợt) 44 LỜI CẢM ƠN Khóa luận hoàn thành phòng thí nghiệm Hóa công nghệ môi trường - Khoa hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Qua đây, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn khoa học ThS Bùi Thị Thư, người tận tình hướng dẫn bảo em suốt trình học tập nghiên cứu.Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô tổ Độc học - Khoa Môi trường – Trường Đại học Tài Nguyên Môi trường Hà Nội thầy cô phòng thí nghiệm Hóa công nghệ môi trường - Khoa hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nộiđã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành Khóa luận Em xin chân thành cảm ơn anh chị phòng phân tích, bạn bè, người thân ủng hộ, động viên em suốt trình học tập nghiên cứu Trong thời gian thực tập làm khóa luận, em cố gắng áp dụng kiến thức học vào Tuy nhiên, thiếu kinh nghiệm thực tế nên nhiều thiếu sót Em mong thầy cô đóng góp ý kiến để khóa luận em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2014 Sinh viên thực Ngô Thị Huê LỜI MỞ ĐẦU Trên đà tăng trưởng phát triển nhanh chóng xã hội mặt, đời sống người ngày nâng cao với tình trạng ô nhiễm môi trường ngày tăng lên trở thành mối đe dọa toàn cầu Nguyên nhân gây ô nhiễm làng nghề, cụm công nghiệp, sởcó quy mô sản xuất nhỏ lẻ theo gia đình; hệ thống xử lý nước thải chưa đầu tư phù hợp; làng nghề xen lẫn khu dân cư Ô nhiễm môi trường làng nghề chủ yếu ô nhiễm không khí, đất, nguồn nước Mức độ ô nhiễm làng nghề ngày gia tăng, đặc biệt ô nhiễm nguồn nước… Đây hiểm họa môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống ngày người Đặc biệt tình trạng ô nhiễm chất hóa học nhà máy, sở sản xuất thải ra, vào môi trường tự nhiên, đất, nước, không khí Khi nồng độ chất cao nồng độ tự nhiên gây nguy hại cho người, động vật thực vật,… Nghiêm trọng phải kể đến xianua Ion xianua vàhidro xianua HCN chất độc mạnh cho người, động vật sinh vật nước [3].Trên địa bàn thành phố Hà Nội có nhiều sở mạ kim loại Trong đó, khu Quán Tây xã Liên Hiệp, huyện Phúc Thọ có đến chục xưởng mạ Làng nghề kim khí Thanh Thùy có 80% số người dân xã tham gia lao động nghề mạ Ngành nghề tạo việc làm ổn định, nâng cao mức sống cho người dân Nhiều sở sản xuất có doanh thu cao đạt tới hàng tỷ đồng, đem lại thu nhập cao cho người lao động.Cũng nhiều sở, làng nghề khác, xã Liên Hiệp Thanh Thùy phải đối mặt với nạn ô nhiễm môi trường hoạt động sản xuất.Người dân nơi đây, hàng ngày lần phải lên tiếng Vìphải sống chung với tiếng ồn, với ô nhiễm từ khí thải, nước thải kim loại, bụi hóa chất, chất thải axit, chất thải lò mạ,…tất ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh Bên cạnh đó, đặc thù công nghiệp phát triển, chưa có quy hoạch tổng thể nhiều nguyên nhân khác như: điều kiện kinh tế nhiều xí nghiệp khó khăn, chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên nước thải mạ kim loại từ sở mạ hầu hết chưa qua xử lý, xả thẳng môi trường làm cho môi trường làng nghề ngày ô nhiễm nghiêm trọng 2 Hiện nay, có nhiều phương pháp xác định hàm lượng xianua nước chuẩn độ, trắc quang, điện hóa,… Trong đó, phương pháp trắc quang xác định hàm lượng xianua dựa quy trình xác định xianua US environmenttal protection agency (EPA) có độ nhạy, độ chọn lọc cao Cùng với đó, việc xác định hàm lượng xianua nước thải mạ kim loại chưa nghiên cứu cụ thể Vì vậy, lựa chọn đề tài“Đánh giá hàm lượng xianua nước thải số sở mạ kim loại địa bàn Thành phố Hà Nội”nhằm xác định hàm lượng xianua có nước thải mạ kim loại đánh giá mức độ ô nhiễm xianua mẫu nước, từ đề xuất số phương pháp xử lý nước thải để góp phần bảo vệ môi trường 3 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ XIANUA Xianua chất hóa học độc, phản ứng nhanh, chất hóa học có khả gây chết Xianua tồn nhiều dạng khác nhau, bao gồm:Xianua thể khí, không màu Hidro xianua (HCN), hay xiano clorit(CNCl); Xianua thể rắn Natri xianua (NaCN), hay Kali xianua (KCN),… Tiếp xúc với lượng lớn xianua gây tổn thương cho não tim mạch, tiếp xúc liều lượng thấp gây hậu khó thở, đau tim, nôn mửa, thay đổi máu, đau đầu, làm rộng tuyến giáp Xianua tìm thấy 415 số 1430 danh sách quốc gia ưu tiên xác định thông qua Cơ quan bảo vệ môi trường (EPA) Thường xuyên bị nhiễm lượng nhỏ xianua gây nên chứng viêm da, bệnh tuyến giáp, phối hợp bắp 1.1.1 Tính chất vật lý xianua Hidro xianua có công thức hóa học HCN, chất khí hay lỏng, trọng lượng phân tử 27, màu có màu xanh nhạt, dễ cháy, dễ bay Ở thể khan chất lỏng linh động, tỷ trọng d=0,696 Nhiệt độ sôi 26,50C, đông đặc -140C, có mùi hạnh nhân, vị đắng, hòa tan dễ nước rượu Tên thông thường axit Hidroxianic axit prussic Hidro xianualà chất axit yếu Hơi HCN có tỷ trọng d=0,968 Axit phosphoric thêm vào Hidro xianua lỏng chất bền hóa để ngăn chặn phân hủy nổ [1,5] Muối xianua kiềm NaCN, muối tinh thể hút ẩm trắng, có mùi hạnh nhân, dễ bị phân hủy không khí nước, CO2, SO2…tan tốt nước, tan rượu, tan dung dịch nước rượu Có độ tinh khiết đạt 95 ÷ 98% [1,5] Kali xianua (KCN) chất rắn dễ chảy rữa màu trắng, có mùi Hidro xianua Kali xianua với độ tinh khiết 95% có giá trị thương mại Dung dịch kali xianua nước thể tính bazơ mạnh 4 Muối xianua kim loại kiềm thổ tan nhiều nước, xyanua kim loại khác tan Muối xianua thủy ngân Hg(CN)2 tan nước chất điện ly yếu Xianua trạng thái tự CN- độc Nhưng liên kết bền phức phức Fe[Fe(CN)6] lại không độc Vì phân ly phức nhỏ nên dung dịch nồng độ CN không đủ để gây độc Dixian (CN)2 chất khí độc không màu, mùi hạnh nhân, tan tốt nước rượu, (CN)2 hình thành nhiệt phân số muối xianua Hg(CN)2 hay oxi hóa CuCN FeCl3 (CN)2 bền, bị thủy phân Sodium ferro xianua (K4Fe(CN)6) có dạng tinh thể màu vàng, hòa tan nước đặc biệt đun nóng, phân hủy 4350C tạo sodium xianua 1.1.2 Tính chất hóa học Axit xianhidric xianua bị oxy hóa oxy khí thành xianat: 2CN- + O2 2CNO- Ở dung dịch loãng 1:5000 tháng HCN bị phân hủy hết HCN + 2H2O 2HCN + 2H2S + O2 HCOONH4 (ammonium foocmic) 2HCNS + 2H2O (axit sunfoxianhydric) Các muối xianua kim loại kiềm bị dioxit cacbon không khí phân hủy tạo thành HCN NaCN + CO2 + H2O 2HCN + Na2CO3 Vì phải bảo quản muối kim loại xianua thùng kín, để chỗ mát Các muối xianua tan nước dễ tạo với xianua không tan thành ion phức Axit nitric tác dụng với chất hữu axit malic, xitric, ancaloit, tanin tạo nên HCN Qua tạo nên glucoxit xianhydric số thực vật Các andehyt, đường phá hủy HCN C6H12O6 + HCN C7H13O6N Trong số cối, thực vật có chứa dẫn xuất hữu axit xianhidric, ví dụ: hạnh nhân đắng, nhân mận, trúc anh đào, rễ sắn, măng tre nứa, nấm, hạt cành loại đậu phaseolus lunatus Dầu hạnh nhân đắng có chứa amogdalis C20H27NO11 tác dụng củ men emulsin hay synatase bị phân hủy giải phóng HCN C20H27NO11+ 2H2O C7H6O + C6H12O6+ HCN Trong dầu hạnh nhân đắng 1,5gam dầu có 0,24gam HCN Lượng HCN chứa năm, sáu hạt hạnh nhân đủ giết chết em bé Trong hạt đậu có chất phaseolumatin C10H17NO6 tác dụng men phaseosaponin thủy phân giải phóng HCN: C10H17NO6+ 2H2O C6H12O6 + CH3 – CO – CH3 + HCN 1.1.3 Độc tính axit xianhidric hóa chất xianua tan a, Độc tính Axit xianhidric tác dụng lên trình hô hấp tế bào cách làm tê liệt men sắt xyto erom oxydaza men đỏ vacbua Do thiếu oxy nên máu tĩnh mạch có mầu đỏ thẫm có triệu chứng ngạt Axit xianhidric gây độc nhanh qua đường hô hấp, với liều lượng 0,3mg/1kg trọng lượng thể gây chết Nồng độ từ 0,12 – 0,15mg/l gây chết từ 30 phút đến Qua đường tiêu hóa: liều lượng gây tử vong 1mg/1kg trọng lượng thể muối KCN, NaCN Axit xianhidric thâm nhập vào thể gây ngộ độc cách thấm qua vết thương da Nồng độ cho phép tiếp xúc nhiều lần không khí 10ml/m3 11mg/m3 không khí 200C b, Triệu trứng lâm sàng Ngộ độc cấp: xảy hít phải hay uống phải liều cao HCN Ngộ độc xảy nhanh chóng, trung tâm hành tủy bị tê liệt, người bị nạn bất tỉnh, co gật bị cứng Sự hô hấp bị ngắt quãng dừng lại, tim đập nhanh không đều, nạn nhân chết sau -2 phút Ngộ độc bán cấp: tượng thường gặp chóng mặt, buồn nôn, đau đầu, niêm mạc hô hấp bị kích thích Nạn nhân sợ hãi, lo lắng sáng suốt, sau xuất rối loạn thần kinh, co giật, dãn đồng tử, cứng hàm, tượng ngạt bắt đầu, nạn nhân chết sau 20 phút Nếu cấp cứu kịp thời, nạn nhân không chết bị tổn thương tim, tê liệt phận Ngộ độc thường diễn: xảy người làm việc thường xuyên nơi có khí HCN bốc lên Các tượng rõ rệt đau đầu, chóng mặt, nôn mệt nhọc c, Cách cấp cứu điều trị Nếu bị ngộ độc qua đường hô hấp: đưa bệnh nhân khỏi vùng nhiễm độc, người làm cấp cứu phải đeo mặt nạ đề phòng Tiến hành hô hấp nhân tạo, cho thở oxy cacbongen để loại nhanh chất độc qua đường phổi Tiêm thuốc trợ tim Caphein campho, niketamit Nếu trụy tim, tiêm thẳng vào tim ubain Đồng thời làm cấp cứu, vãn hơi, hô hấp tế bào cần tiến hành + Tiêm tĩnh mạch glutation liều 0,01 + Tiêm tĩnh mạch chất tạo nên methemoglobin như: tiêm 5-10ml dung dịch 2-3% natrinitrit, tiêm vài lần (liều không 1-1,5g) tiêm 50ml dung dịch xanh metylen Ngoài ra, dùng thuốc chuyển HCN thành chất không độc tiêm natri tiosunphat (20ml dung dịch 25% vào tĩnh mạch) tới 200ml Nếu ngộ độc qua đường tiêu hóa dùng với apomocphin để gây nôn Rửa dày với dung dịch 2% KMnO4, với pehyrol cấp cứu nói 1.1.4 Nguồn chứa xianua gây ô nhiễm Xianua có nguồn gốc từ tự nhiên nhân tạo Xianua tự nhiên có 2000 loại thực vật, bao gồm loại trái rau Chúng chứa xianogenic glycoside mà ăn vào bụng thủy phân tạo xianua Trong số chúng, sắn (bột sắn hột, bột sắn lúa miến thực phẩm yếu cho hàng triệu người quốc gia nhiệt đới Xianogenic glycoside biết đến thực vật bao gồm amygdalin, linamarin, prunasin, dhurrin, lotaustralin taxiphyllin Xianua giải phóng vào bầu khí từ trình sinh vật tự nhiên loài thực vật bậc cao, vi khuẩn nấm mốc [2] Con người thải xianua môi trường nhiều hình thức khác Chẳng hạn thải vào không khí bao gồm ngành kỹ nghệ gia công chế biến hóa học luyện kim mạ, chiết tách vàng bạc từ quặng thô Những dạng khác bao gồm bay xianua từ bãi chất thải nước thải, bốc từ lò thiêu chất thải rắn, đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (từ xe cộ, máy hun khói, sản xuất coke cốc hóa than) [1,2] Hidro xianua hình thành suốt trình đốt cháy polymer có chứa nitrogen, plastic, polyurethane, len Hidro xianua có mặt khói thuốc Trong thể người, xianua kết hợp với loại hóa chất (hidroxocobalamin) để hình thành vitamin B12(xianocobalamin) Trong loại thức ăn chế biến từ thực vật, bao gồm hạnh, hạt chồi kê, đậu, đậu tương, đậu nành, rau bina, măng trem, rễ sắn, bột sắn hột tapioca Những nguồn xianua khác xuất phát từ xe cộ, từ ngành công nghiệp hóa học, chất đốt từ nhà dân thành phố thuốc trừ sâu có chứa xianua Xianua có bãi chôn lấp làm nhiễm bẩn nguồn nước Trong không khí, xianua diện khí Hidro xianua với hàm lượng nhỏ hạt bụi nhỏ, mịn Xianua có khả phát tán xa từ nơi sinh Xianua chủ yếu vào nước từ nguồn đào mỏ vàng, xử lý nước thải, sản xuất sắt thép kỹ nghệ hóa hữu Còn nguồn khác, từ muối chống kết dính sử dụng đường, từ di trú qua bãi rác không đáng kể Phần lớn người thải vào môi trường lượng xianua thấp Tuy nhiên, có nhóm đặc biệt có khả thải xianua cao Gồm cá thể chế biến sắn quy mô lớn việc tiêu thụ lượng đáng kể thực phẩm không xử lý cách thực phẩm có chứa cyanogenic glycoside (như bột sắn), loại thực phẩm đặc biệt (như hột mơ) hạch [2]  ... lượng xianua nước thải mạ kim loại chưa nghiên cứu cụ thể Vì vậy, lựa chọn đề tài Đánh giá hàm lượng xianua nước thải số sở mạ kim loại địa bàn Thành phố Hà Nội nhằm xác định hàm lượng xianua có nước. .. HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG NGÔ THỊ HUÊ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG XIANUA TRONG NƯỚC THẢI CỦA MỘT SỐ CƠ SỞ MẠ KIM LOẠI TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI Ngành: Công nghệ Kỹ thuật... Đường chuẩn xác định hàm lượng xianua 34 Hình 3.4: Hàm lượng xianua mẫu nước thải mạ Liên Hiệp – Phúc Thọ (đợt 1) 39 Hình 3.5 :Hàm lượng xianua mẫu nước thải mạ Liên Hiệp –