Tài liệu Giáo trình quản lý chất thải nguy hại P2 docx

28 466 2
Tài liệu Giáo trình quản lý chất thải nguy hại P2 docx

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT CH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com NG C S LÝ THUY T LIÊN QUAN TRONG QU N LÝ CH T TH I NGUY H I Trong l nh v c qu n lý ch t th i nguy h i (bao g m c hành k thu t), theo th ng kê ã có r t nhi u s c môi tr ng nghiêm tr ng b t ngu n t nh ng nh m l n S nh m l n có th b t ngu n t vi c g i tên sai, khơng n m v ng tính ch t hóa h c hố lý c n thi t t ó d n n nh ng vi ph m pháp lu t gây h u qu nghiêm tr ng Vì v y nh m tránh sai l m ti c qu n lý ch t th i nguy h i, ch ng t p trung tóm t t l i m t s ki n th c hóa h c, hóa lý th ng c s d ng trình qu n lý ch t th i nguy h i 2.1 S L c V C u Trúc Và c Tính Hóa H c V c b n, ch t th i nguy h i g m có c ch t vơ c ch t h u c Trong ó h p ch t h u c ch t chi m t tr ng cao lo i ch t th i có tính nguy h i có tên g i ph c t p nh t N u nh không n m c tên g i c u trúc hóa h c c a chúng s d n n r t nhi u khó kh n công tác qu n lý x lý, v y ph n c u trúc hóa h c c tính s t p trung ch y u trình bày c u trúc hố h c c tính c a h p ch t ch t h u c Ch t h u c t h p c a carbon v i ch t khác nh hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur…h p thành Nhìn chung d a vào t h p c a carbon ch t l i mà ch t h u c c phân thành nhi u nhóm ch t h u c khác nh hydrocarbon, amin,… Danh Pháp Và C u Trúc Trong ph n ch tóm t t s b m t s i m c b n v ch t h u c , chi ti t h n v lý thuy t ch t h u c có th tham kh o tài li u liên quan ví d nh : hóa h c h u c , t ng h p h u c hóa d u… H p ch t hydrocarbon Các h p ch t h u c ch bao g m carbon hydro có th c chia làm hai nhóm carbon m ch th ng (Aliphatic) carbon m ch vòng (aromatic) D a liên k t gi a hydro carbon, nhóm aliphatic c chia thành nhi u phân nhóm nh nh : alkane, alkenes, alkyne nh ng vòng no t ng ng c a chúng (cycloaliphatic) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-1 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Hydrocarbon Hydrocarbon Alkane Alkene Aromatic Alkyne Cycloaliphatic Aliphatic Alkane Là h p ch t h u c ó liên k t gi a nguyên t carbon liên k t n Công th c chung c a alkane CnH2n+2 ó n s nguyên b t k Ví d : pentane C5H12 có n = hay hexane C6H14 có n = Khi m t hydro c a alkane c thay th b ng m t ch t khác ch t xu t c a alkane Alkane m t m t hydro g i alkyl c kí hi u R c g i d n Ví d : ethane C2H6 có g c ethyl C2H5 hay nói cách khác R = C2H5 C u trúc cách g i tên Tùy thu c vào s carbon có phân t mà alkane có c u trúc khác Có th phân làm hai lo i alkane m ch th ng alkane m ch nhánh (là ankane có g c alkyl liên k t v i carbon khơng v trí u hay cu i m ch) + i v i alkane m ch th ng vi t tên s dùng kí hi u “n-“ Ví d : bu tane (C4H10 ) có hai butane + t tr c tên g i ng phân, ó c u trúc m ch th ng s i v i alkane m ch nhánh, g i tên m t c u trúc ph i theo m t trình t sau Ch n m ch có s carbon nhi u nh t làm m ch tên alkane s m ch c g i n- c g i theo ánh s th t carbon m ch cho carbon có liên k t v i nhóm khác có s th t nh nh t ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-2 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Khi c tên hay vi t li t kê m ch nhánh theo th t ABC mà không li t kê theo s th t carbon liên k t Tr c m i nhóm n i ph i ghi v trí carbon mà nhóm liên k t c hai nhóm liên k t v i m t carbon Khi vi t tên s ph i tách bi t b ng m t d u g ch ngang “-“ Ví d : Hexane : C–C–C–C–C-C C 3- Methyl hexane: C–C–C–C–C-C Chú ý: Do l ch s phát tri n c a khoa h c k thu t v t ng h p ch t h u c có m t s ch t h u c t n t i c tên thông th ng l n tên theo quy nh c a the International Union of Pure and Applied Chemistry Alkene Alkene hydrocarbon ó ngồi carbon liên k t k t ôi Công th c chung c a alkene CnH2n n ch a carbon liên C u trúc tên g i g i tên xác m t alkene c n ti n hành theo b c sau Ch n m ch carbon dài nh t (nhi u phân t carbon nh t) có n i làm m ch Tên c a alkene s c g i d a theo tên c a m ch ánh s th t carbon m ch cho carbon có n i có s th t nh nh t Th c hi n t ng t b c i v i alkane N u n i có hai nhóm gi ng h t nhau, ti p u ng “cis-“ “trans-“ c dùng (Cis- ch hai nhóm gi ng h t n m m t bên c a phân t Transc dùng n u chúng n m hai m t ph ng i nhau.) F F C CH3 F C CH3 C CH3 Cis –2,3-difluoro-2-butene CH3 C F Trans-2,3-difluoro-2-butene ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-3 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Trong tr ng h p hydrocarbon có nhi u h n hai n i ôi, c hay vi t u tiên s ch v trí c a n i ôi s d ng ti p v ng diene (khi có hai n i ơi), triene (ba n i ơi), vv… Ví d : 1,3-butadiene: CH2 = CH – CH = CH2 Alkyne Là hydro carbon có ch a carbon n i ba (-C C-).Công th c chung CnH2n-2 C u trúc tên g i: cách vi t g i tên Alkyne t ng t nh alkane c g i tên theo cách t ng t nh alkene v i m ch dài nh t ph i ch a n i ba Tuy nhiên lúc ti p v ng –ane c thay thành -yne i v i alkyne th ng không c n ánh giá ng phân cis-, trans- Ví d : Ethyne (tên thông th ng –acetylene) HC HC Aromatic Là h p ch t vịng th m (Aromatic) ó ch t vòng th m n gi n nh t benzene Khi có liên k t c a nhóm vào vịng th m tu thu c vào s nhóm liên k t v i vịng th m (vịng benzene) mà h p ch t vịng th m có tên g i khác Nhìn chung chúng c chia thành hai nhóm Nhóm th nh t ch có m t nhóm th benzene tên c b n tên c a nhóm liên k t c t tr c Cl Ví d : Chlorobenzene Nhóm th hai bao g m ch t có t hai nhóm th liên k t v i vịng benzene tr lên i cs v i h p ch t ti p u ng “ortho-“, “meta-“ “para-“ hay s th t s d ng ch v trí liên k t vịng Ví d 1-chloro-3,4-dinitrobenzene: X X H X H H H ortho- (1,2) X H H H H H X H H H meta- (1,3) X para- (1,4) ThS: Nguyeãn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-4 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Chú ý: + Khi có nhi u h n hai nhóm liên k t, cách ánh s v trí liên k t theo nguyên t c nhóm liên k t có s nh nh t c s d ng + Nh ã trình bày ph n có r t nhi u ch t bán th tr ng s d ng tên thông th ng, c bi t ch t nhóm M t s ch t thu c nhóm aromatic thơng d ng th ng c s d ng công nghi p s c li t kê d i ây CH3 OH H H H H NH2 H H H H H H H H H H Phenol Toluene H Aniline O OCH3 C-CH3 CO2H H H H H H H H H H H Anisole Benzoic acid SO3H H H H H H H H H H H Acetophenone + Tên thông th ng c a 1,2-dimethylbenzenes; dimethylbenzenes th tr ng xylenes + Khi benzene m t nhóm liên k t vịng benzene Ví d : 3,4’-dichlorobiphenyl Benzenesulfonic acid 1,3-dimethylbenzenes; 1,4- c g i phenyl Cl Cl ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-5 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Polyaromatic Hydrocarbons (h p ch t h u c a vịng-PAHs) nhóm c a ch t h u c a vòng ch ch a carbon hydro phân t g m nhi u vòng th m cn i v i b i liên k t gi a hai carbon Ví d napthalene phenanthrenen anthracene pyrene benzo (a) pyrene Bên c nh ó s thay th ho c liên k t c a nh ng nguyên t (nitrogen, oxygen, sulfur) v i carbon ho c hydro t o nên h p ch t PAH có ch a N, O, S ch ng h n nh nh carbazole, hay s n ph m ph khơng mong mu n c a q trình cháy (nh dioxin furan) H N carbazole ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-6 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Cấu trúc dibenzo – p dioxin 75 đồng phân 2,3,7,8 –tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8 – TCDD) Cấu trúc dibenzofuran 135 đồng phân Ketone có cơng th c chung O R-C-R O R-C-R’ ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-7 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT ó R R’ nh ng nhóm alkyl khác Khi g i tên ketone tùy theo tên c a nhóm alkyl thêm ketone vào cu i, nhóm alkyl s c s p x p theo th t ch Amine h p ch t h u c c xem nh d n xu t c a ammonia, ó nguyên t hydro c thay th b ng g c hydrocarbon Tùy theo s nhóm hydrocarbon liên k t mà amine c g i amine b c m t, hai, hay b c ba R” R-NH-R’ R-N-R’ R-NH2 Amine b c amine b c amine b c ba Nitrosamine nh ng ch t có nhóm nitroso (-N=O) v i m t nhóm alkyl Ví d Diphenylnitrosamine N N O Ether có công th c t ng quát R-O-R hay R-O-R’ ó R R’ nhóm alkyl khác Tên c a ether c g i nh sau: u tiên g i tên hai nhóm alkyl liên k t v i oxy sau ó thêm ch ether vào Ví d : Bis-(2-chloroethyl) ether: Cl-CH2 –CH2-O-CH2-CH2-Cl Ester có công th c chung RCO2R’ s n ph m c a ph n ng c a acid carbonxylic v i r u (alcohol) g i tên m t ester, u tiên tên g c alkyl (R’) c a r u sau ó tên c a ion carbonxylate ho c mu i Ion carbonxylate có cơng th c chung R-CO2O Ví d O - H–C–O O CH3 – C – O - -2 C–O C-O O Formate ion acetate ion phthalate ion Phthalate ester bao g m ion phthalate b t k m t nhóm alkyl khác ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-8 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT COOCH3 Ví d Dimethyl phthalate COOCH3 c Tính Hóa H c Theo quan i m c a hóa mơi tr ng, d a c tính bay h i, h p ch t h u c có th phân thành ba lo i c b n nh sau: ch t h u c bay h i (volatile organics), ch t h u c d bay h i (semivolatile organic), ch t h u c khơng bay h i (nonvolatile organics) T ba nhóm d a vào tính ch t riêng nhóm cịn c phân thành nhóm nh khác Tuy nhiên r t khó có th a m t ranh gi i c th phân bi t gi a ch t h u c bay h i ch t h u c d bay h i, hay gi a ch t h u c d bay h i ch t h u c không bay h i Theo hóa mơi tr ng, có k t lu n xác ch t h u c thu c lo i ba lo i ph ng pháp t t nh t s d ng ph ng pháp phân tích hóa h c ch ng minh Ch t h u c bay h i (volatile organics) Nh ng h p ch t h u c bay h i (VOCs) có áp su t bay h i cao bay h i r t nhanh Nhìn chung, ây nh ng h p ch t có phân t l ng nh , có m t s tính ch t hóa lý nh : hịa tan n c cao, áp su t hóa h i cao, h ng s Henry cao, h s riêng ph n carbon h u c th p (organic carbon partition coefficient-KOC, h s riêng ph n octanoln c (KOW) cao h s tích l y sinh h c (bioconcentration factor-BCF) th p H Cl C H Ví d Cl Benzene Dichloromethane O CH3 – C – CH3 Acetone Trong phân tích, d a vào c tính d bay h i c a ch t này, xác nh k thu t purge and trap c s d ng Trong k thu t này, m t dịng khí tr (ví d helium) c d n qua m u (n c th i, hay t), ch t h u c d bay h i s theo dịng khí kh i m u sau ó c tách lo i phân tích Ch t h u c d bay h i (semivolatile organic) Ch t h u c d bay h i bao g m r t nhi u ch t h u c có tính ch t lý hóa khác Do tính ch t khác d a vào nh ng tính ch t này, ch t h u c d bay h i c chia thành hai nhóm nh sau: có th trích ly mơi tr ng trung tính /base có th trích ly môi tr ng acid (base/neutral extractables and acid extractables) C ng d a vào c tính này, phân tích tách ch t kh i m u, k thu t trích ly b ng dung mơi c s d ng Ví d m u có tính acid, ch t trích ly có tính acid cs d ng cịn m u có tính baz , ch t trích ly có tính base/trung tính c dùng ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-9 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Có th trích ly Base /trung tính Base/trung tính bao g m nhóm polyaromatic hydrocarbon (PAHs), nitrosamines, ethers, phthalate esters, ch t vòng th m khác nh ng khơng ch a nhóm hydroxyl (OH) hay carboxyl (COOH) nhóm Base/trung th ng có nh ng tính ch t hóa lý sau: hịa tan, h s Henry áp su t bay h i th p, Koc cao, Kow th p BCF cao Ví d : benzo (a) anthracene Có th trích ly acid (acid extractable) Nhìn chung, nh ng ch t có th trích ly acid aromatic alcohol ho c phenol Tùy thu c vào nhóm liên k t v trí liên k t mà ch t th hi n tính ch t hóa lý khác nh : hòa tan n c t th p n cao, áp su t bay h i trung bình, h s Henry th p Koc BCF có th thay i Ví d : OH OH NO2 CH3 NO2 2,4-dinitrophenol Cl 4-chloro-3-methyl phenol (4-chloro-3-cresol) Ch t h u c không bay h i Nh ng ch t h u c không bay h i nh ng ch t bay h i ho c không bay h i c t i nhi t cao Trong phân tích tách h p ch t h u c kh i m u k thu t trích ly c ng c s d ng Thu c b o v th c v t thu c c ch t ng tr ng (pesticide and herbicide) Thu c b o v th c v t thu c c ch t ng tr ng nh ng h p ch t hóa h c c dùng di t n m, trùng, lồi g m nh m (rodent), c , v.v bao g m c ch t h u c vơ c ó h p ch t h u c c chia thành hai lo i chlorinated pesticides organophosphorus pesticides B ng 2.1 gi i thi u m t s thu c b o v th c v t hay di t côn trùng th ng g p ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-10 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT ch t l ng c o d a áp su t khí tr i (atmosphere (atm) atm = 760 mmHg = 760 torr = 1.0133 x105Pa) Aùp su t h i c a m t dung d ch lý t ng ch a hai c u t theo b ng công th c sau pa = pvpxa pb = pvp xb Trong ó Pa = áp su t riêng ph n c a ch t ô nhi m A (atm) Pvp = áp su t bay h i c a ch t A tinh t (atm) xa = ph n mol c a ch t ô nhi m A = molA/(molA + molB) Pt ng nh lu t Raoult c tính = pa + pb Trong k thu t môi tr ng, hàm l ng ch t ô nhi m r t nh n xa có th tính g n úng theo ph ng trình sau c th i v y mol a mol nuoc x Chú ý: nh lu t Raoult ch úng i v i dung d ch lý t ng Trong k thu t môi tr ng, ch t th i th ng dung d ch ch a ch t ô nhi m v i hàm l ng th p, r t nhi u ch t ó nh lu t Raoult khơng cịn xác lúc nh lu t Henry th ng c dùng H ng s Henry nh lu t Henry phát bi u: nh ng i u ki n cân b ng, áp su t riêng ph n c a ch t bay h i b m t ch t l ng s t l v i n ng c a ch t bay h iù ch t l ng Pg = HCL Trong ó Pg = áp su t riêng ph n c a ch t bay h i (atm) H = h ng s Henry (atm.m3/mol) CL = n ng c a ch t bay h i ch t l ng (mol/m3) T nh ngh a c a áp su t h i riêng ph n, h ng s Henry c ng c bi u di n theo t l gi a n ng ch t bay h i khơng khí b m t ch t l ng v i n ng ch t l ng H = Cg/CL Trong ó Cg = n ng CL = n ng c a ch t hóa h c pha khí (khơng khí) c a ch t hóa h c pha l ng (n c) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-14 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com S khu ch tán c a khí vào n c ch u nh h ng k b i nhi t (ví d bay h i hydrocarbon gia t ng kho ng ba l n gia t ng 10oC) thành ph n hóa h c c a n c, v y h ng s Henry c ng m t hàm ph thu c vào nhi t c tính theo cơng th c th c nghi m sau H = e(A-B/T) Trong ó H = h ng s Henry (atm.m3/mol) A,B = h s h i quy T = nhi t (K) Chú ý: h ng s Henry có th c bi u di n theo m t s n v nh lu t Henry ã c phát tri n c s xem xét trình khu ch tán c a khí vào n c Nh ng n v ó mg/L.atm, hay mol/L.atm Vì v y tham kh o hay tra c u h ng s Henry c a ch t tính tốn nên ki m tra n v th t k tr c áp d ng Ngoài h ng s Henry cịn c tính nh sau H’ = H/RT c bi u di n d i d ng khơng th ngun h ng s ó H’ = h ng s Henry (không th nguyên) H = h ng s Henry (atm.m3/mol) R = h ng s khí = (8.25 x10-5 atm.m3/mol K) T = nhi t (K) Trong m t s tr ng h p không tra c u c h ng s Henry, có th Henry theo tan c a ch t nh công th c sau c tính h ng s H = pvp/S Trong ó Pvp S = áp su t bay h i c a ch t = tan c a ch t Chú ý: pvp S ph i m t nhi t Và nên ý r ng giá tr H b ng tra thu c d a vi c kh o sát dung môi (n c) tinh t, v y th c t c tính d a s li u k t qu nh n c khác v i giá tr th c c a n c b nhi m c tính h ng s Henry cho toluene n c 20oC t áp su t bay h i Ví d tan T ó chuy n h ng s thành h ng s không th nguyên So sánh giá tr h ng s Henry v a tính tốn v i giá tr tra c t tài li u Cho bi t 20oC áp su t bay h i c a toluen 220 mmHg [Pvp = 22.0 (mmHg)], tan 5,15x102 mg/l (S = 5.15 X102 ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-15 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT mg/l), kh i l ng phân t M = 92,13 g/mol Các h s A,B ph nghi m l n l t A = 5.13, B = 3.02 x103 (pl A) Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ng trình th c Gi i a Ta có A: 20oC Pvp = 22.0 (mmHg) = 22.0 (mmHg)/760 (mmHg/atm) = 0.029 atm S = 5.15 X102 mg/L S 5.15 x 10 mg / L 92.13 x 10 mg / mol 5.59 x 10 mol / L 5.59mol / m Khi ó h ng s Henry c tính theo tan s H = 0.029/5.59 = 5.19 x10-3 atm.m3/mol ( h ng s Henry không th nguyên s H' 5.19 x 10 atm.m / mol (8.205 x 10 atm.m / mol.K )(20 273.2) K b H ng s Henry c a Toluene V i 20oC 0.216 c tính theo ph ng trình th c nghi m sau H = e(A-B/T) A = 5.13 (pl A) B = 3.02 x103 (pl A) T = 20 + 273.2 = 293.2 K H e[5.13 (3.02x10 / 293.2)] 5.68x10 atm.m3 / mol c V i gi thi t giá tr c tính xác, sai s g p ph i trong tr ng h p c tính t tan áp su t bay h i so v i k t qu tính tốn t ph ng trình th c nghi m s 5.19 5.68 5.68 0.086 hay 8.6% H s khu ch tán Khu ch tán s d ch chuy n c a ch t ô nhi m s chênh l ch c a n ng Theo lu t Fick, l ng ch t ô nhi m i qua m t n v di n tích m t n v th i gian tính nh sau J = -D (dC/dx) V i J = thông l ng (flux) (mol/cm2.s) D = h s khu ch tán (cm2/s) C = n ng (mol/cm3) x = dài theo h ng chuy n ng (cm) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang nh c 2-16 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT T ng t nh h ng s Henry, ngồi vi c có th tra t tài li u tham kh o, h s khu ch tán có th c c tính b ng nhi u cách khác Ph n trình bày d i ây s li t kê m t s cách c tính h s khu ch tán th ng dùng Theo kh i l ng phân t : D1 = D2 (M2/M1)1/2 Ví d : c tính h s khu ch tán c a ethyl alcohol (E) n c thông qua h s khu ch tán c a methyl alcohol (M) n-butyl alcohol (B) t giá tr c cho d i ây D (cm2/s)10 1.75 x 10-5 0.56 x 10-5 1.24 x 10-5 H p ch t Methyl alcohol n-Butyl alcohol Ethyl alcohol Kh i l ng phân t 32.05 72.12 46.07 Nhi t 25oC 25oC 25oC Gi i H s khuy ch tán c a ethyl alcohol n c Theo methyl alcohol: D = 1.75 x 10-5(32.05/46.07)1/2 = 1.46 x 10-5 Theo n-butyl alcohol: D = 0.56 x 10-5(74.12/46.07)1/2 = 0.71 x 10-5 Giá tr trung bình = 1.09 x 10-5 So v i giá tr cho s n cho th y giá tr v a S d ng ph khơng khí) D 1.858 x 10 c tính nh h n kho ng 12% (1.24 x 10-5) ng trình Boltzmann (h s khu ch tán lý thuy t c a khí nhi m T 1.5 M ' P Trong ó D = h s khu ch tán (cm2/s) M ' Ma Mb MaMb 1/ Ma = kh i l ng phân t c a khơng khí (28.97 g/mol) Mb = kh i l ng phân t c a ch t ô nhi m (g/mol) P = áp su t (atm) T = nhi t (K) = ng kính va ch m (ho t ng) (AO) = tích phân (tồn b ) va ch m (là hàm không th nguyên c a nhi t ) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-17 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Chú ý: h s khu ch tán khơng khí m t hàm c a nhi t áp su t, v y t giá tr h s khu ch tán khơng khí c a m t s h p ch t c tra c u t sách k thu t ph i hi u ch nh v i i u ki n th c t c a môi tr ng b ng công th c sau D1 = D2 (P2/P1) (T1/T2)m (3-13) Trong ó h s m m theo lý thuy t 1.5 Trong th c t o c giá tr giao ng t 1.75 n 2.0 Dùng ph D ng pháp Wilke-Chang ( c tính h s khu ch tán n c) 5.06 x 10 T V 0.6 ó D = h s khu ch tán T = nhi t (K) = nh t c a n c (centipoise, cP) V = th tích mol c a ch t nhi m (cm3/mol) Th tích mol c a ch t có th c c tính b ng ph ng pháp LeBas s d ng giá tr B ng 2.3 B ng 2.3 Th tích riêng * Th tích riêng (cm3/g-mol) Nguyên t Th tích riêng (cm3/g-mol) Carbon (C) Hydrogen (H) Oxygen (O) ch t ngo i tr ester, ether, acid, liên k t v i, S,P,N Oxygen liên k t methyl ester ether Oxygen liên k t ethyl ester ether Oxygen liên k t ester ether cao phân t Oxygen liên k t acid 14,8 3,7 7,4 Bromine (Br) Chlorine (Cl) Fluorine (F) 27 24,6 8,7 9,1 9,9 11 u 37 25,6 -6 u -8,5 Oxygen liên k t v i S,P,N 8,3 u -11,5 Nitrogen liên k t ôi 15,6 u -15 Nitrogen amin b c th p Nitrogen amin b c cao 10,5 12 Iodine (I) Sulfur (S) Vịng có c t Vịng có c t Vịng có c t Vịng có c t Naphthalene Anthracene Nguyên t /h p ch t 12 ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang -30 -47,5 2-18 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com * Ph ng pháp th tích gia t ng khơng nên dùng c tính h s khu ch tán cho phân t n gi n i v i ch t n gi n giá tr sau có th dùng:H2, 14.3; O2 25.6; N2 31.2; khơng khí 29.9; CO 30.7; CO2 34.0; SO2 44.8; NO 23.6; N2O 36.4; NH3 25.8; H2O 18.9; H2S 32.9; Cl2 48.4; Br2 53.2; I2 71.5 Ví d : Xác nh h s khu ch tán c a methanol n nh t c a n c = 0,89 cP c 25oC Cho bi t nhi t Gi i Theo ph ng pháp c a Wilke-Chang, h s khu ch tán c a methanol (CH3OH) n c c tính theo cơng th c sau D 5.06 x 10 x T V 0.6 V i T = 25 +273,2 = 298,2 K = 0,89 cP Th tích mol d a theo ph ng pháp c a LeBas c tính nh sau T cơng th c cho th y methanol g m nguyên t C, nguyên t H nguyên t O, d a vào b ng 3, th tích mol c a t ng thành ph n c a methanol s C = x 14.8 = 14,8 H = x 3.7 = 14,8 O = x 7.4 = 7,4 Nh v y th tích mol c a methanol s V = 14,8 + 14,8 + 7,4 = 37,0 cm3/mol D 5.06 x 10 (298.2 K ) (0.89)(37.0) 0.6 D = 1.942 x 10-5 cm2/s H s riêng ph n (Partition coefficient) H s riêng ph n h ng s th c nghi m bi u di n s phân b c a m t ch t gi a hai môi tr ng khác Trong qu n lý ch t th i nguy h i ba h s riêng ph n quan tr ng c n quan tâm xem xét m t ch t là: h s riêng ph n octanol-n c (octanol-water), h s riêng ph n t-n c (the soil water partition coefficient), h s riêng ph n h il ng (vapor liquid partition) H s riêng ph n octanol-n c (octanol-water partition coefficient) h s ch s phân b c a ch t gi a hai môi tr ng h u c n c Môi tr ng h u c ây có th sinh v t c n ho c sinh v t n c v.v ây ch s quan tr ng nghiên c u s phát tán, d ch chuy n c a ch t ô nhi m h u c môi tr ng H s riêng ph n octanoln c m t h ng s không th nguyên c nh ngh a nh sau ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thơng tin t trang 2-19 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Kow = C0/C Trong ó C0 = n ng C = n ng octanol (mg/L ho c (g/L) n c (mg/L ho c (g/L) Giá tr Kow c a ch t r t khác kho ng t 10-3 n 107 M t ch t có giá tr Kow th p ( 0, ti p t c gi i quy t v n N u không, ánh giá s công ngh xác nh nh ng v n l nn a xác nh xem v n bi n s t ã xác nh úng ch a, n u ch a ph i hi u ch nh l i Quy i thông tin s li u thu th p Gi i ph ng trình b Cân b ng khơí l c v m t h nv c b n ng cho m t h th ng khơng có ph n ng Khi khơng có ph n ng, l ng t o thành tiêu th zero ph kh i l ng t ng qt tr thành Va ị k ii Trong ó Ra ng trình cân b ng Tích l uy k oi kii , koi = dòng c a thành ph n th i vào ho c kh i h th ng ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-24 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com i v i trình t nh trình liên t c n nh, tích l y = ph ng trình cân b ng kh i l ng c a h th ng khơng ph n ng có th vi t n gi n nh sau: Vao kii Ra koi Ví d : Xét m t h th ng x lý n c ng m ô nhi m Cho bi t công su t x lý 50000 L n c ng m ô nhi m/ngày v i n ng benzene trichloroethylene (TCE) n c ng m l n l t 5000 mg/L 10000 mg/L H th ng s d ng nguyên lý gi i h p th dòng ng c chi u b ng cách cho m t dịng khơng khí s ch i vào h th ng theo chi u t d i lên v i l u l ng khí vào 100000 L/ngày N ng benzene n c ng m u 1000 mg/L hi u qu lo i TCE b ng 60% c a hi u qu tách benzene kh i n c ng m Gi thi t dòng khí vào khơng ch a ch t h u c ô nhi m, h th ng không x y ph n ng (có ngh a khơng có khơng khí hịa tan vào n c khơng có n c b l y vào khơng khí), q trình x y 25oC, t ng ng v i nhi t vào c a n c ng m khơng khí L u l ng dịng n c khí khơng i q trình Gi i S dịng cân b ng kh i l ng c phát tri n d a quan h M = QC M = kh i l ng mg/ngày (x10-6 = kg/ngày) Q = l u l ng (L/ngày) C = n ng (mg/L) V i dịng vào c kí hi u nh sau w=n c = vào b = benzene = n c t = TCE = khí a = khơng khí Qua ó d a d ki n ta có s sau Qa3 = 100000 L/ng Mb3 kg/ng Mt3 kg/ng Qw1 = 50000 L/ng Cb1 = 5000 mg/L Ct1 = 10000 mg/L Mb1 = 250 kg/ng Mt1 = 500 kg/ng Qw2 = 50000 L/ng Cb2 = 1000 mg/L Mb2 = 50 kg/ng Mt2 kg/ng Qa1 = 100000 L/ng Phân tích d ki n cho th y có 13 bi n s : L u l ng n c ng m vào (2) ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-25 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com GREE GREEN EYE ENVIRONMENT L u l ng khí vào ra, (2) N ng c a benzene dòng n c ng m vào ra, (2) N ng TCE n c ng m u vào (v n không yêu c u xác nh n ng TCE mà ch xác nh kh i l ng), (1) Kh i l ng c a benzene TCE n c ng m u vào ra, (4) Kh i l ng c a benzene TCE dịng khí (khí vào khơng có ch t h u c v y khơng c n xác nh bi n s benzene TCE tronf khơng khí vào) (2) Có quan h s bi n s : L u l ng vào c a n c ng m khơng khí nh nhau; Kh i l ng c a benzene n c ng m vào và kh i l ng TCE vào b ng v i n ng nhân v i l u l ng n c ng m; Kh i l ng c a benzene TCE khơng khí u b ng l ng n c ng m vào tr l ng n c ng m ra; hi u qu tách TCE t n c ng m 60% c a hi u qu tách benzene t n c ng m Do ó, v n có b c t do, th c cho bi n s : l u l vào, n ng vào c a benzene, n ng TCE vào S c ng c dùng cho m t s t ng n ng qua gi a bi n s Quan h c ng m khí ó (Mt1 – Mt2)/ Mt1 = 0.6 (Mb1 – Mb2)/Mb1 Mb3 = Mb1 – Mb2 Mt3 = Mt1 – Mt2 B ng cách gi i ba ph Mt2 = 260 kg/ng, c Cân b ng kh i l ng trình này, ta có Mb3 = 200 kg/ng Mt3 = 240 kg/ng ng cho h th ng có ph n ng Ph ng trình cân b ng kh i l ng cho h th ng có ph n ng d a ph b ng kh i l ng t ng quát c vi t nh sau Vao kii Sinh kig Ra kio ng trình cân Tieu thu kic Trong ó kig; kic = s nh ng ph n ng ó thành ph n th I Chú ý: n u m t t l ch t tham gia vào ph n ng trình ph n ng ch t ó g i ch t gi i h n c c sinh ho c tiêu th a vào nh h n t l c a ph ng Ví d Hãy xác nh l u l ng molar c a dịng s n ph m khí t q trình oxy hóa Ethylene theo ph n ng sau ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-26 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT 2C2H4 + O2 Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com 2C2H4O Cho bi t ethylene oxy a vào thi t b ph n ng 100 kmol/h ethylene 200 kmol/h T s bi n i c a ch t gi i h n 40%, ph n ng di n i u ki n n nh Gi i d a vào d ki n ta có s sau n1o kmol/h C2H4 n20 kmol/h O2 n3o kmol/h C2H4O ER fir = 0.4 100 kmol/h C2H4 200 kmol/h O2 Phân tích d ki n cho th y c cho s n Do ó, v n Nh ng ph ng trình n1o = 100 – 2ER n2o = 200 – ER n3o = + 2ER ER = flr x nlri có bi n s quan h B c t 3, ba bi n s c xác nh i v i v n này, ethylene ch t ph n ng gi i h n, b i t l t ng ng v i phân t oxy u vào 0.5 ph n ng 2.0 Do ó, nlri = 100 kmol/h gi i nh ng ph ng trình thu c ER = 40 kmol/h, n1o = 20 kmol/h, n2o = 160 kmol/h n3o= 80 kmol/h Câu h i t p V c u trúc c a nh ng h p ch t sau Benzene 1,1-dichloroethane Methylene chloride (dichloromethane) Bis (2-chloroethyl) ether 1,2-dichloro 2-butene Xác nh tan c a cadmium hydroxide, Cd(OH)2, nh hàm c a pH KSP = 5.33 x 10-15 H ng s Henry th ng c cho b ng theo n v c a áp su t (atm) a m t bi u th c bi n i giá tr cho trichloroethylene, 550 atm t i 20oC h ng s Henry khơng cịn th ngun Bi n i h ng s Henry c a benzene 5.5 x 10-3 atm.m3 /mol 20oC thành h ng s khơng th ngun ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-27 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com c tính h ng s Henry cho benzene 25oC t d ki n v tan áp su t bay h i cho bi t 9,52x10 mmHg, S = 1,78 x 102 mg/l c tính h s khu ch tán c a ethylbenzene t nh ng giá tr b ng i v i phenol toluene c tính h s khu ch tán c a methyl phenyl sulfide n c 25oC Gi i thích s khác gi a tích l y sinh h c s tích lu sinh h c t nhiên (bioconcentration, biomagnification) c tính n ng c a ethylbenzene mơ c a cá h v i n ng n c 120 mg/L cho bi t BCF = 37,5 l/kg tan, (2) 10 c tính h s ph n carbon h u c KOC c a benzene t s li u (1) logKOW ph l c A sosánh k t qu t c v i k t qu o c ph l c A 11 Dịng n c vào b có dung tích 5L có l u l ng kg/s i kh i b v i l u l ng kg/s ban u b ch a y 4/5 (a) Vi t cân b ng kh i l ng cho b (b) Sau lâu b s c n h t n c c dùng ch ng c t tách lo i ch t A kh i h n h p ch a A 12 M t thi t b ch ng c t B Dòng nh p li u có l u l ng kh i l ng 5000 kg/h theo t l 1:1 Dòng nh tháp ch ng c t c a qua thi t b ng ng v i l u l ng 3500 kg/h T i thi t b ng ng, A c l y c phân thành hai dòng dòng bao g m dòng s n ph m dòng hòa l u Dòng s n ph m t thi t b ng ng ch a 95% A Dòng l y t i áy tháp ch a 90% B Tìm t l c a dịng tu n hòan/dòng s n ph m nh 13 M t ph n ng có ph ng trình lý thuy t nh sau A + 3B 2C Cho bi t ph n tr m A chuy n thành s n ph m 30% L u l ng vào 1000 kg/h v i t l c a A B dòng vào l n l t 25% 75% B theo kh i l ng Kh i l ng phân t c a A 32 c a B (a) Tính kh i l ng phân t c a C (b) Tính thành ph n dịng theo kh i l ng ThS: Nguyễn Ngọc Châu © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n b n phát hành l i thông tin t trang 2-28 ... tr ng nh th nào, l a ch n ph ng pháp x lý h p lý c ng nh d oán hi u qu t c c a q trình M t ch t có th có r t nhi u tính ch t hóa lý liên quan, nhiên giáo trình ch y u t p trung vào m t s tính... www.gree-vn.com i v i trình t nh trình liên t c n nh, tích l y = ph ng trình cân b ng kh i l ng c a h th ng không ph n ng có th vi t n gi n nh sau: Vao kii Ra koi Ví d : Xét m t h th ng x lý n c ng m ô... ng dùng mg/L (= ppm), (g/L (=m t ph n t ppb) B ng 2.2 trình bày m t s tích s tan c a m t s kim lo i n ng th ng c quan tâm qu n lý ch t th i nguy h i Ví d : xem xét tính tan c a Ca(OH)2 t ph n ng

Ngày đăng: 25/01/2014, 12:20

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan