Giáo trình môn Quản lý chất thải nguy hại

113 trang ngocly 1050

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình môn Quản lý chất thải nguy hại", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_mon_quan_ly_chat_thai_nguy_hai.pdf

Nội dung text: Giáo trình môn Quản lý chất thải nguy hại

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GIÁO TRÌNH QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT CHƯƠNG 1 Mở Đầu 1.1 Lịch Sử Hình Thành Và Phát Triển Của Quản Lý Chất Thải Nguy Hại Trên thế giới việc quản lý chất thải nguy hại đã hình thành và có những thay đổi mạnh mẽ trong thập niên 60 và trở thành một vấn đề môi trường được quan tâm hàng đầu trong thập niên 80 của thế kỷ 20. Điều này có thể thấy đây là hệ quả của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật và sự phát triển kinh tế xã hội của các quốc gia trên toàn cầu. Sự phát triển của các loại hình công nghiệp, sự gia tăng nhu cầu tiêu dùng, hưởng thụ vật chất v.v,. đã dẫn đến một lượng lớn chất thải được thải ra môi trường trong đó có các chất thải nguy hại và độc hại. Ngoài ra bên cạnh đó các cuộc chiến tranh nhằm giải quyết các mâu thuẫn khu vực hay các cuộc nội chiến cũng góp phần đưa một lượng lớn chất độc hại vào môi trường. Nguyên do chủ yếu của hành động này có thể liệt kê bởi rất nhiều nguyên nhân: sự phát triển của khoa học kỹ thuật (khoa học phân tích, y học, độc chất học ), nhận thức của chủ thải và cộng đồng, hành vi cố tình, sự yếu kém của bộ máy quản lý,v.v đã dẫn đến các hậu quả bi thảm do chất thải nguy hại gây ra. Ví dụ - Do thủy ngân: ở dạng muối vô cơ, thủy ngân gây nên các rối loạn thần kinh cho công nhân làm nón (mũ) trong ngành công nghiệp làm mũ của Hà Lan và trở nên nổi tiếng với cụm từ “mad as a hatter”. Ở dạng muối hữu cơ, methyl mercury được thải ra từ nhà máy hóa chất bên cạnh vịnh Minamata-Nhật, thông qua con đường thực phẩm (tích luỹ trong tôm, cua, sò, ốc) đã gây các triệu chứng rối loạn thần kinh và được biết đến như là bệnh “Minamata”. Ngoài ra còn rất nhiều các trường hợp sử dụng thuốc bảo vệ thực vật có chứa thủy ngân ở Irac và các nước khác. - Do PCB (polychlorinated biphenyl) và PBB (polybrominated biphenyl): đây là những chất được dùng làm chất làm mát trong các biến thế điện, chất hóa dẻo, và giấy than. Sau khi sử dụng các chất này được thải bừa bãi vào môi trường và đã gây ra một số sự cố nghiêm trọng. Hai sự kiện nhiễm độc được ghi nhận đã xảy ra ở Châu Aù tại Nhật và Đài Loan liên quan đến việc sử dụng dầu ăn có chứa hàm lượng PCB cao. Tại Mỹ-bang Michigan việc nhiễm độc PCB được ghi nhận liên quan đến việc sử dụng sữa và các sản phẩm từ sữa cũng như trứng và các sản phẩm từ trứng trong khu vực ô nhiễm PCB. Tuy việc sản xuất các chất này đã bị ngừng lại, nhưng hiện nay vẫn còn tồn tại một khối lượng tương đối lớn chất thải chứa PCBs đặc biệt là tại các nước đang phát triển và nghèo đói do việc thay thế các thiết bị biến thế quá cũ hết hạn sử dụng. - Bên cạnh đó còn có các trường hợp nhiễm độc khác như nhiễm độc Cd qua con đường thực phẩm tại Nhật gây ra bệnh được biết như là bệnh Itai-Itai. Nhiễm độc DDT (gây ung thư) do việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, nhiễm độc trichlororoethylene (TCE) và tetrachloroethylene (PCE) do sử dụng nước giếng bị nhiễm các chất trên tại thành phố Woburn bang Massachusetts (Mỹ) Hay các trường hợp sự cố về rò rỉ hóa chất độc hại (hoá chất MIC tại nhà máy sản xuất thuốc trừ sâu Carbide tại Bhopal Ấn Độ), THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-1 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT cháy nổ các nhà máy hóa chất (vụ cháy công ty hóa chất Sandoz- Đức) đã gây ra các vụ nhiễm độc của người dân trong khu vực và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tại Việt Nam, theo thống kê của Cục Môi Trường về chất thải rắn nguy hại năm 1999 cho thấy cả nước một năm thải vào môi trường 109.468 tấn/ năm, riêng thành phố Hồ Chí Minh-một trung tâm công nghiệp số lượng chất thải ra chiếm 42% trên tổng số (Nhuệ, 2001). Do là một trung tâm công nghiệp quan trọng trong cả nước lượng chất thải nguy hại của thành phố ngày một gia tăng và theo như số liệu thống kê mới nhất của dự án “Quy Hoạch Tổng Thể Về Chất Thải Nguy Hại” số lượng chất thải nguy hại theo ước tính cho năm 2002 riêng thành phố Hồ Chí Minh đã là 79.500 tấn/năm, tăng 1,72 lần so với năm 1999, và theo ước tính đến năm 2012 lượng chất thải nguy hại thải ra một năm lên đến 321.000 tấn/năm. Điểm qua số liệu cho thấy nước ta đã, đang và sẽ phải đối đầu với một nguy cơ rất lớn về chất thải nguy hại. Sự gia tăng vượt bậc này nhìn chung là hệ quả tất yếu khi phát triển công nghiệp, kèm theo đó là các vấn đề về nhận thức của nhà sản xuất, người dân cộng với một khung pháp lý-luật và các tiêu chuẩn liên quan đến chất thải nguy hại chưa hoàn chỉnh dẫn đến còn nhiều vấn đề cần quan tâm và giải quyết. Bên cạnh đó, hiện nay nước ta cũng đang phải đối mặt với các vấn đề liên quan đến nhiễm độc chất độc hại do di tích của chiến tranh, và tình hình buôn lậu các hàng hóa vật phẩm liên quan đến chất độc hại. Các vụ nhiễm độc theo quy mô lớn hiện nay chưa được thống kê đầy đủ, tuy nhiên có thể thấy một số vụ đã được ghi nhận trong báo An Ninh Thế Giới số 58(292), 59 (293) ngày 15 và 22 tháng 8/2002 về nhiễm độc DDT, 666 và nhiễm độc CO2, vụ ngộ độc hoá chất do quân đội Mỹ sử dụng (O- chlorobenzylidenemalononitrite- C10H5N2Cl) tại Đắc Lắc (SGGP-2000), hay các vụ ngộ độc thực phẩm do sử dụng màu thực phẩm, thuốc bảo quản hay thuốc bảo vệ thực vật.v.v Nắm bắt được vấn đề, Bộ Khoa Học Công Nghệ Môi Trường đã có những bước chuẩn bị như thống kê lượng chất thải nguy hại trên toàn quốc trong năm 1997-1998 và đưa ra quy chế quản lý chất thải nguy hại vào năm 7/1999 và các tiêu chuẩn về phân loại dấu hiệu cảnh báo vào năm 2000. Với chiến lược và chính sách quản lý có nội dung được tóm tắt như sau a. Các nội dung chính của chính sách quản lý chất thải nguy hại giai đoạn 2001-2010 - Xây dựng và ban hành các tiêu chuẩn, quy phạm về quản lý chất thải nguy hại, tạo cơ sở pháp lý để kiểm soát chúng. - Tiến hành kiểm kê và đăng kí chất thải nguy hại đối với mọi ngành sản xuất có phát sinh chất thải nguy hại. - Chính sách cưỡng chế kết hợp với khuyến khích để giảm thiểu chất thải nguy hại từ nguồn phát sinh. THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-2 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT - Chính sách ưu tiên đầu tư trang thiết bị thu gom, vận chuyển, xử lý và thải bỏ chất thải nguy hại. - Thực hiện Công Ước Basel cấm nhập khẩu và xuất khẩu hoặc vận chuyển chất thải nguy hại qua biên giới theo đúng các điều khoản của Công Ước. - Tăng cường nhân lực và thiết bị quan trắc, phân tích chất thải nguy hại đối với các cơ quan quản lý, các trung tâm hay viện nghiên cứu khoa học làm nhiệm vụ kiểm soát chất thải nguy hại. - Tăng cường công tác truyền thông và phổ cập thông tin đối với tất cả các cán bộ quản lý môi trường, đối với tất cả các nhà sản xuất cũng như đối với quảng đại nhân dân về hoá chất độc hại và chất thải nguy hại, phương pháp phòng tránh tác hại của chất thải nguy hại. Nâng cao nhận thức cho mọi người để thực hiện tốt pháp luật, các tiêu chuẩn và các quy chế quản lý chất thải nguy hại. b. Các nội dung chính của chiến lược quốc gia về quản lý chất thải nguy hại 2001-2010 Chiến lược được xây dựng dựa trên quy chế quản lý chất thải nguy hại năm 1999, bao gồm việc quy hoạch các bãi chôn lấp đúng quy cách thay thế bãi chôn lấp truyền thống, các hướng dẫn quản lý chất thải nguy hại. Chiến lược cũng sẽ xác định mối quan hệ về thể chế và các yêu cầu quản lý, tài chính để giải quyết vần đề chất thải nguy hại. Các hành động cụ thể trong lĩnh vực quản lý chất thải nguy hại được dự kiến trong chiến lược bao gồm: - Xây dựng các bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh. - Lắp đặt các hệ thống thu gom, tạm chứa và xử lý chất thải nguy hại tại Hà Nội, Đà Nẵng, Đồng Nai và thành phố Hồ Chí Minh. - Tăng cường sự tham gia của khu vực tư nhân: khuyến khích sự tham gia của các đơn vị tư nhân trong việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại. Phấn đấu đến năm 2005 có ít nhất 10 thành phố sẽ có hệ thống của tư nhân chuyên thu gom và xử lý chất thải. Trong các năm 2002-2003 sẽ tiến hành nghiên cứu để xác định việc hoàn trả chi phí liên quan tới thu gom và xử lý chất thải rắn. - Cải thiện công tác xử lý chất thải bệnh viện: lắp đặt lò đốt rác thải tại 20 bệnh viện trước 2005. Tiến hành nghiên cứu về xử lý nước thải vào năm 2002. Đưa các hệ thống xử lý nước thải đúng quy cách vào hoạt động tại 40 bệnh viện lớn trước 2005. - Tổ chức các chương trình huấn luyện cho các cán bộ làm công tác quản lý chất thải nguy hại trong các ngành: môi trường, y tế, giao thông công chánh và các nhà sản xuất. Đồng thời, tổ chức các chương trình tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại tới năm 2005. THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-3 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT 1.2 Hệ Thống Quản Lý Chất Thải Nguy Hại Một hệ thống quản lý chất thải nguy hại thành công phải bao gồm 4 thành phần cơ bản như được trình bày trong hình 1.1 Luaät phaùp Thieát bò Cöôõng cheá Dòchvuï trôï giuùp Hình 1.1. Các thành phần cơ bản và sự tương quan của các thành phần trong một hệ thống quản lý chất thải nguy hại Luật pháp (pháp lý): đây là thành phần cơ bản quan trọng, là nền tảng quan trọng chi phối các thành phần còn lại; Triển khai và cưỡng chế: nếu chỉ có bộ khung pháp lý cho việc quản lý chất thải nguy hại không thì chưa đủ mà còn cần phải có các quy chế, hướng dẫn và quy định thực hiện ban hành kèm. Trong khi triển khai cần phải có các giải pháp cưỡng chế thi hành luật trước khi có các biện pháp kiểm soát cụ thể nào đó; Thiết bị (phương tiện): là các phương tiện, thiết bị cần thiết, phù hợp để có thể quản lý thích hợp chất thải nguy hại; Dịch vụ trợ giúp: muốn kiểm soát chất thải nguy hại hiệu quả cần phải có một cơ sở hạ tầng về mặt kỹ thuật tốt. Cần phải có một năng lực nhất định về phòng thí nghiệm, các thông tin kỹ thuật và tư vấn, các kế hoạch đào tạo để cung cấp, Qua sơ đồ trên và ý nghĩa của các thành phần một cách tổng quát có thể thấy rằng hệ thống quản lý chất thải nguy hại là sự tổ hợp của các nhân tố với nhau và hình thành nên một hệ thống bao gồm hai phần chính: hệ thống quản lý hành chính pháp luật và một hệ thống kỹ thuật bổ trợ. Nhìn chung tương tự như quản lý chất thải rắn, có thể phân chia hệ thống quản lý chất thải nguy hại thành một hệ thống quản lý hành chính và một hệ thống THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-4 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT quản lý kỹ thuật. Hai hệ thống này luôn bổ sung và hỗ trợ nhau trong việc quản lý chất thải nguy hại. Tùy thuộc vào khoa học kỹ thuật, kinh tế và xã hội mà hệ thống quản lý hành chính là tiền đề cho sự phát triển của hệ thống quản lý kỹ thuật hay ngược lại. Nhìn chung mối quan hệ của hai hệ thống này là quan hệ hỗ tương và liên kết chặt chẽ với nhau. 1.2.1 Hệ thống quản lý hành chính chất thải nguy hại Hệ thống quản lý hành chính chất thải nguy hại bao gồm các công tác về hoạch định chính sách, kế hoạch chiến lược trong công tác quản lý, hoạch định các chương trình giáo dục, giảm thiểu chất thải nguy hại, quản lý các văn bản giấy tờ liên quan đến loại hình thải, chủ thải, vận chuyển, lưu trữ và xử lý Tóm lại một yêu cầu quan trọng đối với hệ thống này là quản lý chặt chẽ được lượng chất thải nguy hại từ nơi phát sinh đến công đoạn xử lý sau cùng và phải đảm bảo phù hợp với cơ chế quản lý chung của nhà nước và các văn bản quy chế pháp luật. Ngoài ra trong một phạm vi nhỏ (áp dụng cho chủ thải), thì việc quản lý cũng bao gồm các công tác triển khai những chương trình giảm thiểu, kê khai các văn bản giấy tờ liên quan đến chất thải nguy hại theo qui định, phân loại, dán nhãn chất thải như qui định và xây dựng các chương trình ứng cứu khi có sự cố xảy ra. 1.2.2 Hệ thống quản lý kỹ thuật chất thải nguy hại Trong một hệ thống quản lý kỹ thuật chất thải nguy hại cũng bao gồm các khâu liên quan từ nguồn phát sinh đến các kỹ thuật xử lý sau cùng. Về cơ bản có thể chia hệ thống quản lý thành 5 giai đoạn (GĐ) như được biểu diễn trong hình 1.2. THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-5 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT Nguoàn Nguoàn Nguoàn Nguoàn Nguoàn phaùt sinh phaùt sinh phaùt sinh phaùt sinh phaùt sinh CTNH A CTNH B CTNH C CTNH D CTNH E GÑ 1 Traïm trung chuyeån CTNH (kho löu giöõ) GÑ 2 Taäp keát CTNH töø nguoàn CTNH phuø hôïp CTNH phuø hôïp cho CTNH phuø hôïp cho xöû cho xöû lyù choân laáp tröïc tieáp lyù nhieät hoùa-lyù/sinh hoïc GÑ 3 Khu xöû lyù nhieät KhuKhu xöû lyùxöû hoùa lyù lyù hoùa/lyù/-sinh/sinh hoïc Caën tro vaø Thaûi boû xæ nguy haïi chaát thaûi GÑ 4 Thaûi boû Caën raén khoâng chaát thaûi nguy haïi nguy haïi khoâng nguy haïi Baõi choân laáp GÑ 5 CTNH Hình1.2 Sơ đồ hệ thống quản lý và xử lý chất thải nguy hại GĐ1: là giai đoạn phát sinh chất thải từ các nguồn, trong phần này để giảm lượng thải doanh nghiệp có thể áp dụng các biện pháp giảm thiểu tại nguồn khác nhau. GĐ2: là giai đoạn bao gồm các công tác thu gom và vận chuyển trong nội vi công ty và vận chuyển ra ngoài GĐ3: là giai đoạn gồm các công tác xử lý thu hồi. GĐ4: là giai đoạn vận chuyển cặn, tro sau xử lý THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-6 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT GĐ5: là giai đoạn chôn lấp chất thải Trong sơ đồ nêu trên mỗi công đoạn có một chức năng, nhiệm vụ và các vấn đề liên quan khác nhau nhìn chung có các khâu chính cần quan tâm là: giảm thiểu tại nguồn, lưu trữ, vận chuyển và xử lý thu hồi. + Giảm thiểu tại nguồn: đây là khâu hết sức quan trọng nó ảnh hưởng đến lượng chất thải và nồng độ chất ô nhiễm sinh ra cũng như quyết định đến hiệu quả kinh tế của một qui trình sản xuất. Các kỹ thuật và biện pháp giảm thiểu sẽ được trình bày chi tiết trong chương 6. + Phân loại, thu gom và lưu trữ tại nguồn: đây là khâu có ý nghĩa rất lớn ảnh hưởng đến công nghệ xử lý sau này, cũng như an toàn trong vận chuyển và lưu trữ. Việc phân loại, ghi chú thông tin về chất thải và dán nhãn hợp lý chất thải là hết sức cần thiết cho khâu thu gom và lưu trữ. Việc thu gom và lưu trữ nên đảm bảo việc tách loại chất thải tránh trường hợp các chất thải có thể tương thích với nhau gây cháy nổ, phản ứng và sinh khí độc hại. Thiết bị lưu trữ chất thải cũng nên chọn lựa các vật liệu để tránh sự rò rỉ của chất thải nguy hại vào môi trường. Một vấn đề cũng cần quan tâm trong thu gom và lưu trữ là thời gian lưu trữ do sự thay đổi của chất thải và các vấn đề an toàn. + Vận chuyển: để đảm bảo vấn đề an toàn và tránh những sự cố có thể xảy ra trong quá trình chuyên chở, các công tác trong công đoạn này cũng cần hết sức chú ý. Các công tác trong giai đoạn này chủ yếu bao gồm như sau: kiểm tra các ghi chú về chất thải trên nhãn và dán nhãn hợp lý cho chất thải, sử dụng đúng loại thùng để chuyên chở, điền vào các biên bản quản lý chất thải nguy hại,.v.v. Ngoài ra, còn phải xây dựng và thực hiện các chương trình ứng cứu khi có sự cố xảy ra. Trong đó các công tác dán nhãn chất thải và kiểm tra các thông tin cần thiết trên nhãn là công tác hết sức quan trọng. Công tác này góp phần cho việc truy cứu và lựa chọn phương án ứng cứu thích hợp khi có sự cố xảy ra, cũng như cung cấp thông tin cần thiết cho việc lựa chọn phương án xử lý thích hợp. Hai phần trên sẽ được trình bày trong chương 3 và chương 4. + Xử lý: công đoạn xử lý có thể bao gồm tất cả các kỹ thuật hóa học, hóa lý, sinh học, chôn lấp v.v. Công đoạn này có ảnh hưởng gián tiếp đến tính kinh tế kỹ thuật của nhà máy phát sinh chất thải nguy hại, cũng như có thể gây ra các tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng, cũng như môi trường nếu biện pháp xử lý lựa chọn là không hợp lý. Các vấn đề lan truyền và tác động sẽ được trình bày trong chương 5, việc lựa chọn nhà máy và các kỹ thuật xử lý phổ biến hiện nay sẽ được trình bày trong chương 7,8. 1.3 Một Số Văn Bản Pháp Quy và Hướng Dẫn Kỹ Thuật Liên Quan Đến Quản Lý Chất Thải Nguy Hại 1. Luật Bảo Vệ Môi Trường 10/1/1994. 2. Chương 17- Bộ Luật Hình Sự (đã sửa đổi) 1/7/2000 3. Luật Hàng Hải Việt Nam ban hành ngày 30 tháng 6 năm 1990 THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-7 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT 4. Luật lao động 1991 5. Luật bảo vệ sức khỏe cộng đồng ban hành năm 1991 6. Luật dầu mỏ ban hành tháng 7 năm 1993 7. Luật đất đai, ban hành tháng 7 năm 1993 8. Luật khoáng sản ban hành ngày 20 tháng 3 năm 1996 9. Luật thương mại, ban hành ngày 10 tháng 5 năm 1996 10. Luật đầu tư nước ngoài, 11/11/96 và nghị định số 12-CP, 18/12/1996 về hướng dẫn Luật đầu tư nước ngoài; 11. Pháp Lệnh Bảo Vệ Và Kiểm Dịch Thực Vật 12. Công Ước Basel (Việt Nam là thành viên từ 13/03/1995) 13. Nghị Định Số 175/CP ngày 18/10/1994 của Chính Phủ về hướng dẫn thi hành luật bảo vệ môi trường 14. Nghị Định Số 26/CP ngày 26/04/1996 của Chính Phủ quy định xử phạt vi phạm hành chính về bảo vệ môi trường 15. Chỉ Thị Số 199/TTg ngày 3/04/97 của Thủ Tướng Chính Phủ về những biện pháp cấp bách trong công tác quản lý chất thải rắn ở các đô thị và khu công nghiệp. 16. Chỉ Thị Số 29/1998/CT-TTg ngày 25/8/1998 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc tăng cường công tác quản lý việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và các chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân huỷ. 17. Chiến lược quản lý chất thải rắn tại các đô thị và khu công nghiệp Việt Nam đến năm 2020, phê duyệt quyết định số 152/1999/QĐ-TTg ngày 10/7/1999 của Thủ Tướng Chính Phủ 18. Thông tư số 1530-TT/KCM ngày 2/8/1995 của bộ KHCN&MT hướng dẫn thực hiện nghị định số 02/CP ngày 5/1/1995 của Chính Phủ đối với hàng hóa là hóa chất độc hại, chất phóng xạ, phế liệu, phế thải kim loại và phế liệu phế thải có hoá chất độc hại và một số loại vật tư kỹ thuật cao cấp kinh doanh có điều kiện ở thị trường trong nước. 19. Thông tư liên tịch số 1/2001/TTLT-BKHCNMT-BXD ngày 18/1/2001 hướng dẫn các quy định về bảo vệ môi trường đối với việc lựa chọn địa điểm, xây dựng và vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn. 20. Quy chế quản lý chất thải nguy hại, ban hành kèm theo quyết định số 155/1999/QĐ-TTg ngày 16/07/1999 21. Quy chế quản lý chất thải rắn y tế được ban hành theo quyết định số 2575/1999/QĐ-BYT ngày 27/8/1999 của Bộ Trưởng Bộ Y Tế. 22. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6560-1999 về chất lượng không khí –khí thải lò đốt chất thải rắn y tế 23. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN6705-2000 về chất thải không nguy hại-phân loại 24. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN6706-2000 về chất thải nguy hại-phân loại 25. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6760-2000 về chất thải nguy hại –dấu hiệu về cảnh báo, phòng ngừa: qui định hình dạng, kích thước, màu sắc và nội dung của dấu hiệu cảnh báo, phòng ngừa sử dụng trong quản lý chất thải nguy hại trong lưu giữ, thu gom, vận chuyển và xử lý chúng. 26. Quyết định số 62/2001 QĐ-BKHCNMT ngày 21/11/2001 Của Bộ Trưởng Bộ Khoa Học Công Nghệ Môi Trường ban hành văn bản kỹ thuật đối với lò đốt chất thải y tế. THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-8 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT 27. Hướng dẫn phương pháp tính chi phí xử lý nước thải có chứa các thành phần nguy hại Cục Môi Trường ban hành năm 2001 28. Hướng dẫn phương pháp tính chi phí xử lý chất thải rắn nguy hại-Cục Môi Trường 2001. 29. Hai cuốn “hương dẫn quy trình kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm môi trường nước và môi trường không khí do hoạt động công nghiệp” Cục Môi Trường ban hành năm 2001 30. “Hướng dẫn kỹ thuật chôn lấp chất thải nguy hại” ban hành kèm theo quyết định số 60/2002/QĐ-BKHCNMT ngày 7/08/2002 của bộ KHCNMT 31. Quy phạm vận chuyển an toàn chất phóng xạ TCVN-4985-89; 32. Nghị định số 121/2004/NĐ-CP ban hành ngày 12/05/2004 quy định về xử phạt hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. 33. Quyết định số 103/2004/QĐ-TTg ban hành ngày 12/05/2005 Ban hành quy chế hoạt động ứng phó sự cố tràn dầu; 34. Nghị định số 68/2005/NĐ-CP ban hành ngày 20/05/2005 quy định về an toàn hoá chất; 35. Chỉ thị Số 23/2005/CT-TTg ngày 21/06/2005 của Thủ Tướng Chính Phủ về đẩy mạnh công tác quản lý chất thải rắn tại các đô thị vào khu công nghiệp; 36. Ngoài ra, một số tỉnh, thành phố đã bước đầu tự xây dựng cho mình các văn bản pháp quy liên quan để quản lý chất thải nguy hại trên địa bàn địa phương như + UBND tỉnh Đồng Nai đã ban hành “Qui định an toàn về thu gom, lưu giữ, vận chuyển, xử lý và tiêu hủy chất thải nguy hại trên địa bàn tỉnh Đồng Nai” + Sở Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường Tp. Hồ Chí Minh ban hành “Sổ tay hướng dẫn chất thải nguy hại” 1.4 Một Số Địa Chỉ Internet Có Thể Truy Cập Để Tìm Hiểu Các Tài Liệu Liên Quan Đến Chất Thải Nguy Hại 1. Cục Môi Trường Việt Nam 2. Sở Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Thành Phố Hồ Chí Minh 3. Basel Convention On The Control Of Transboundary Movements Of Hazardous Wastes And Their Disposal 4. Environmental Protection Agency –EPA USA 5. Center for Nuclear and Toxic Waste Management 6. Cornell Composting 7. European Recycling and the Environment 8. Global Recycling Network 9. Great Plains/Rocky Mountain Hazardous Substance Research Center 10. Hazardous Materials Management 11. Lawrence Livermore national laboratory environmental technologies program THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-9 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT 12. Preserving Resources through Integrated Sustainable Management of Wastes 13. Recycler’s world 14. Waste Management Education and Research Consortium 15. National Institute for Occupation Safety and Health 16. The Emergency Response Guidebook 17. 18. 19. Câu Hỏi 1. Hãy nêu một ví dụ điển hình về sự nhiễm độc do chất thải nguy hại xảy ra tại Việt Nam hoặc trên thế giới? 2. Nêu một số nội dung chính của chính sách và chiến lược mà bạn quan tâm? 3. Quy chế quản lý chất thải của Việt Nam ban hành vào ngày nào theo quyết định số mấy của Thủ Tướng Chính Phủ? 4. Hãy nêu các thành phần cơ bản của hệ thống quản lý chất thải nguy hại? Tương quan giữa các nhân tố đó? 5. Hãy nêu sơ đồ đơn giản của hệ thống quản lý kỹ thuật chất thải nguy hại? vai trò của các khâu? 6. Trong các văn bản pháp luật nêu trên, văn bản pháp lý nào có tác động trực tiếp đến hệ thống quản lý chất thải nguy hại? THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 1-10 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN TRONG QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI Trong lĩnh vực quản lý chất thải nguy hại (bao gồm cả hành chính và kỹ thuật), theo thống kê đã có rất nhiều sự cố môi trường nghiêm trọng bắt nguồn từ những nhầm lẫn. Sự nhầm lẫn này có thể bắt nguồn từ việc gọi tên sai, không nắm vững các tính chất hóa học hoá lý cần thiết từ đó dẫn đến những vi phạm pháp luật và gây ra các hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy nhằm tránh các sai lầm đáng tiếc trong quản lý chất thải nguy hại, chương này tập trung tóm tắt lại một số kiến thức hóa học, hóa lý thường được sử dụng trong quá trình quản lý chất thải nguy hại. 2.1 Sơ Lược Về Cấu Trúc Và Đặc Tính Hóa Học Về cơ bản, chất thải nguy hại gồm có cả chất vô cơ và chất hữu cơ. Trong đó các hợp chất hữu cơ là chất chiếm tỷ trọng cao trong các loại chất thải có tính nguy hại và có tên gọi phức tạp nhất. Nếu như không nắm được tên gọi và cấu trúc hóa học của chúng sẽ dẫn đến rất nhiều khó khăn trong công tác quản lý và xử lý, vì vậy phần cấu trúc hóa học và đặc tính sẽ tập trung chủ yếu trình bày cấu trúc hoá học và đặc tính của các hợp chất chất hữu cơ. Chất hữu cơ là tổ hợp của carbon với các chất khác như hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur hợp thành. Nhìn chung dựa vào tổ hợp của carbon và các chất còn lại mà chất hữu cơ được phân thành nhiều nhóm chất hữu cơ khác nhau như hydrocarbon, amin, . Danh Pháp Và Cấu Trúc Trong phần này chỉ tóm tắt sơ bộ một số điểm cơ bản về chất hữu cơ, chi tiết hơn về lý thuyết chất hữu cơ có thể tham khảo các tài liệu liên quan ví dụ như: hóa học hữu cơ, tổng hợp hữu cơ và hóa dầu . Hợp chất hydrocarbon Các hợp chất hữu cơ chỉ bao gồm carbon và hydro có thể được chia làm hai nhóm chính carbon mạch thẳng (Aliphatic) và carbon mạch vòng (aromatic). Dựa trên liên kết giữa hydro và carbon, nhóm aliphatic được chia thành nhiều phân nhóm nhỏ như : alkane, alkenes, alkyne và những vòng no tương ứng của chúng (cycloaliphatic). ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-1 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Hydrocarbon Hydrocarbon Aromatic Alkane Alkene Alkyne Cycloaliphatic Aliphatic Alkane Là các hợp chất hữu cơ trong đó liên kết giữa các nguyên tử carbon là liên kết đơn. Công thức chung của alkane là CnH2n+2 trong đó n là số nguyên bất kỳ. Ví dụ: pentane C5H12 có n = 5 hay hexane C6H14 có n = 6 Khi một hydro của alkane được thay thế bằng một chất khác thì chất này được gọi là dẫn xuất của alkane. Alkane mất một hydro gọi là alkyl và được kí hiệu là R. Ví dụ: ethane C2H6 có gốc là ethyl C2H5 hay nói cách khác R = C2H5 Cấu trúc và cách gọi tên Tùy thuộc vào số carbon có trong phân tử mà alkane có cấu trúc khác nhau. Có thể phân làm hai loại là alkane mạch thẳng và alkane mạch nhánh (là ankane có các gốc alkyl liên kết với carbon không ở vị trí đầu hay cuối mạch). + Đối với alkane mạch thẳng thì khi viết tên sẽ dùng kí hiệu “n-“ đặt trước tên gọi Ví dụ: bu tane (C4H10 ) có hai đồng phân, trong đó cấu trúc mạch thẳng sẽ được gọi là n- butane. + Đối với alkane mạch nhánh, khi gọi tên một cấu trúc phải theo một trình tự sau 1. Chọn mạch có số carbon nhiều nhất làm mạch chính và tên alkane sẽ được gọi theo mạch này 2. Đánh số thứ tự các carbon trong mạch chính sao cho carbon có liên kết với các nhóm khác có số thứ tự nhỏ nhất. ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-2 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 3. Khi đọc tên hay viết thì liệt kê các mạch nhánh theo thứ tự ABC mà không liệt kê theo số thứ tự carbon liên kết. Trước mỗi nhóm nối phải ghi vị trí carbon mà nhóm liên kết ngay cả khi hai nhóm cùng liên kết với một carbon. Khi viết tên và số luôn phải tách biệt nhau bằng một dấu gạch ngang “-“. Ví dụ: Hexane : C – C – C – C – C - C C 3- Methyl hexane: C – C – C – C – C - C Chú ý: Do lịch sử phát triển của khoa học kỹ thuật về tổng hợp chất hữu cơ có một số chất hữu cơ tồn tại cả tên thông thường lẫn tên theo quy định của the International Union of Pure and Applied Chemistry. Alkene Alkene là các hydrocarbon trong đó ngoài các carbon liên kết đơn còn chứa carbon liên kết đôi. Công thức chung của alkene là CnH2n. Cấu trúc và tên gọi Để gọi tên chính xác một alkene cần tiến hành theo các bước sau 1. Chọn mạch carbon dài nhất (nhiều phân tử carbon nhất) có nối đôi làm mạch chính. Tên của alkene sẽ được gọi dựa theo tên của mạch chính. 2. Đánh số thứ tự carbon trong mạch chính sao cho carbon có nối đôi có số thứ tự nhỏ nhất. 3. Thực hiện tương tự bước 2 và 3 đối với alkane. 4. Nếu nối đôi có hai nhóm giống hệt nhau, tiếp đầu ngữ “cis-“ và “trans-“ được dùng. (Cis- chỉ hai nhóm giống hệt nhau nằm trên cùng một bên của phân tử. Trans- được dùng nếu chúng nằm trên hai mặt phẳng đối nhau.) F F F CH3 C = C C = C CH3 CH3 CH3 F Cis –2,3-difluoro-2-butene Trans-2,3-difluoro-2-butene ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-3 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 5. Trong trường hợp hydrocarbon có nhiều hơn hai nối đôi, khi đọc hay viết đầu tiên sẽ chỉ ra vị trí của nối đôi và sử dụng tiếp vị ngữ diene (khi có hai nối đôi), triene (ba nối đôi), vv Ví dụ: 1,3-butadiene: CH2 = CH – CH = CH2 Alkyne Là các hydro carbon có chứa carbon nối ba (-C≡C-).Công thức chung CnH2n-2. Cấu trúc và tên gọi: cách viết và gọi tên Alkyne tương tự như alkane được gọi tên theo cách tương tự như là alkene với mạch dài nhất phải chứa nối ba. Tuy nhiên lúc này tiếp vị ngữ –ane được thay thành -yne. Đối với alkyne thường không cần đánh giá đồng phân cis-, trans-. Ví dụ: Ethyne (tên thông thường –acetylene) HC≡HC Aromatic Là hợp chất vòng thơm (Aromatic) trong đó chất vòng thơm đơn giản nhất là benzene. Khi có liên kết của các nhóm vào vòng thơm thì tuỳ thuộc vào số nhóm liên kết với vòng thơm (vòng benzene) mà hợp chất vòng thơm có tên gọi khác nhau. Nhìn chung chúng được chia thành hai nhóm chính. Nhóm thứ nhất chỉ có một nhóm thế thì benzene là tên cơ bản và tên của nhóm liên kết được đặt trước. Cl Ví dụ: Chlorobenzene Nhóm thứ hai bao gồm các chất có từ hai nhóm thế liên kết với vòng benzene trở lên. Đối với các hợp chất này tiếp đầu ngữ “ortho-“, “meta-“ và “para-“ hay số thứ tự sẽ được sử dụng để chỉ ra vị trí liên kết trên vòng. Ví dụ 1-chloro-3,4-dinitrobenzene: X X 1 X H H H H 6 2 H X H X H H 5 3 H H H X 4 H ortho- (1,2) meta- (1,3) para- (1,4) ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-4 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Chú ý: + Khi có nhiều hơn hai nhóm liên kết, cách đánh số vị trí các liên kết được sử dụng và theo nguyên tắc các nhóm liên kết có số nhỏ nhất. + Như đã trình bày trong phần trên có rất nhiều chất bán trên thị trường sử dụng tên thông thường, đặc biệt là các chất trong nhóm này. Một số chất thuộc nhóm aromatic thông dụng thường được sử dụng trong công nghiệp sẽ được liệt kê dưới đây. CH3 OH NH2 H H H H H H H H H H H H H H H Toluene Phenol Aniline O C-CH3 SO H OCH 3 3 CO2H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H Anisole Benzoic acid Acetophenone Benzenesulfonic acid + Tên thông thường của 1,2-dimethylbenzenes; 1,3-dimethylbenzenes; 1,4- dimethylbenzenes trên thị trường là xylenes + Khi benzene là một nhóm liên kết thì vòng benzene được gọi là phenyl Ví dụ: 3,4’-dichlorobiphenyl Cl Cl ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-5 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Polyaromatic Hydrocarbons (hợp chất hữu cơ đa vòng-PAHs) là nhóm của các chất hữu cơ đa vòng chỉ chứa carbon và hydro trong phân tử và gồm nhiều vòng thơm được nối với nhau bởi liên kết giữa hai carbon. Ví dụ napthalene anthracene pyrene phenanthrenen benzo (a) pyrene Bên cạnh đó sự thay thế hoặc liên kết của những nguyên tử (nitrogen, oxygen, sulfur) với carbon hoặc hydro tạo nên các hợp chất PAH có chứa N, O, S chẳng hạn như như carbazole, hay các sản phẩm phụ không mong muốn của quá trình cháy (như dioxin và furan). H N carbazole ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-6 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 9 1 8 2 7 3 6 5 4 Caáu truùc cuûa dibenzo – p dioxin 75 ñoàng phaân 2,3,7,8 –tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8 – TCDD) 9 1 8 2 7 3 6 5 4 Caáu truùc cuûa dibenzofuran. 135 ñoàng phaân Ketone có công thức chung O O R-C-R ’ R-C-R ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-7 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Ở đó R và R’ là những nhóm alkyl khác nhau. Khi gọi tên ketone thì tùy theo tên của nhóm alkyl và thêm ketone vào cuối, và các nhóm alkyl sẽ được sắp xếp theo thứ tự chữ cái. Amine là các hợp chất hữu cơ được xem như là dẫn xuất của ammonia, trong đó các nguyên tử hydro được thay thế bằng gốc hydrocarbon. Tùy theo số nhóm hydrocarbon liên kết mà amine được gọi là amine bậc một, hai, hay bậc ba. R” R-NH2 R-NH-R’ R-N-R’ Amine bậc 1 amine bậc 2 amine bậc ba Nitrosamine là những chất có nhóm nitroso (-N=O) với một nhóm alkyl Ví dụ Diphenylnitrosamine N N O Ether có công thức tổng quát là R-O-R hay R-O-R’ trong đó R và R’ là các nhóm alkyl khác nhau. Tên của ether được gọi như sau: đầu tiên gọi tên hai nhóm alkyl liên kết với oxy và sau đó thêm chữ ether vào. Ví dụ: Bis-(2-chloroethyl) ether: Cl-CH2 –CH2-O-CH2-CH2-Cl Ester có công thức chung RCO2R’ là sản phẩm của phản ứng của acid carbonxylic với rượu (alcohol). Để gọi tên một ester, đầu tiên là tên gốc alkyl (R’) của rượu sau đó là tên của ion carbonxylate hoặc muối. Ion carbonxylate có công thức chung R-CO2- O -2 Ví dụ C – O O - O - H – C – O CH3 – C – O C - O O Formate ion acetate ion phthalate ion Phthalate ester bao gồm ion phthalate và bất kỳ một nhóm alkyl nào khác. ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-8 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com COOCH3 Ví dụ Dimethyl phthalate COOCH3 Đặc Tính Hóa Học Theo quan điểm của hóa môi trường, dựa trên đặc tính bay hơi, hợp chất hữu cơ có thể phân thành ba loại cơ bản như sau: chất hữu cơ bay hơi (volatile organics), chất hữu cơ dễ bay hơi (semivolatile organic), và chất hữu cơ không bay hơi (nonvolatile organics). Từ ba nhóm chính trên dựa vào tính chất riêng các nhóm này còn được phân thành các nhóm nhỏ khác. Tuy nhiên rất khó có thể đưa ra một ranh giới cụ thể để phân biệt giữa chất hữu cơ bay hơi và chất hữu cơ dễ bay hơi, hay giữa chất hữu cơ dễ bay hơi và chất hữu cơ không bay hơi. Theo hóa môi trường, để có kết luận chính xác chất hữu cơ thuộc loại nào trong ba loại trên thì phương pháp tốt nhất là sử dụng các phương pháp phân tích hóa học để chứng minh. Chất hữu cơ bay hơi (volatile organics) Những hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) có áp suất bay hơi cao và bay hơi rất nhanh. Nhìn chung, đây là những hợp chất có phân tử lượng nhỏ, và có một số tính chất hóa lý như: hòa tan trong nước cao, áp suất hóa hơi cao, hằng số Henry cao, hệ số riêng phần carbon hữu cơ thấp (organic carbon partition coefficient-KOC, hệ số riêng phần octanol- nước (KOW) cao và hệ số tích lũy sinh học (bioconcentration factor-BCF) thấp. H O Ví dụ Cl C H CH – C – CH Cl 3 3 Benzene Dichloromethane Acetone Trong phân tích, dựa vào đặc tính dễ bay hơi của các chất này, để xác định kỹ thuật purge and trap được sử dụng. Trong kỹ thuật này, một dòng khí trơ (ví dụ helium) được dẫn qua mẫu (nước thải, hay đất), các chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ theo dòng khí ra khỏi mẫu sau đó được tách loại để phân tích. Chất hữu cơ dễ bay hơi (semivolatile organic) Chất hữu cơ dễ bay hơi bao gồm rất nhiều chất hữu cơ có tính chất lý hóa khác nhau. Do tính chất khác nhau và dựa vào những tính chất này, chất hữu cơ dễ bay hơi được chia thành hai nhóm như sau: có thể trích ly trong môi trường trung tính /base và có thể trích ly trong môi trường acid (base/neutral extractables and acid extractables). Cũng dựa vào đặc tính này, trong phân tích để tách các chất này ra khỏi mẫu, kỹ thuật trích ly bằng dung môi được sử dụng. Ví dụ khi mẫu có tính acid, chất trích ly có tính acid được sử dụng còn khi mẫu có tính bazơ, chất trích ly có tính base/trung tính được dùng. ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-9 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Có thể trích ly Base /trung tính Base/trung tính bao gồm nhóm polyaromatic hydrocarbon (PAHs), nitrosamines, ethers, phthalate esters, và các chất vòng thơm khác nhưng không chứa nhóm hydroxyl (OH) hay carboxyl (COOH) nhóm. Base/trung thường có những tính chất hóa lý sau: độ hòa tan, hệ số Henry và áp suất bay hơi thấp, Koc cao, Kow thấp và BCF cao. Ví dụ: benzo (a) anthracene Có thể trích ly acid (acid extractable) Nhìn chung, những chất có thể trích ly acid là aromatic alcohol hoặc phenol. Tùy thuộc vào nhóm liên kết và vị trí liên kết mà các chất này thể hiện các tính chất hóa lý khác nhau như: độ hòa tan trong nước từ thấp đến cao, áp suất bay hơi trung bình, hệ số Henry thấp và Koc và BCF có thể thay đổi. OH Ví dụ: OH NO2 CH3 Cl NO2 2,4-dinitrophenol 4-chloro-3-methyl phenol (4-chloro-3-cresol) Chất hữu cơ không bay hơi Những chất hữu cơ không bay hơi là những chất ít bay hơi hoặc không bay hơi ngay cả tại nhiệt độ cao. Trong phân tích để tách các hợp chất hữu cơ này ra khỏi mẫu kỹ thuật trích ly cũng được sử dụng. Thuốc bảo vệ thực vật và thuốc ức chế tăng trưởng (pesticide and herbicide) Thuốc bảo vệ thực vật và thuốc ức chế tăng trưởng là những hợp chất hóa học được dùng để diệt nấm, côn trùng, loài gặm nhấm (rodent), cây cỏ, v.v. bao gồm cả chất hữu cơ và vô cơ trong đó các hợp chất hữu cơ được chia thành hai loại chính chlorinated pesticides và organophosphorus pesticides. Bảng 2.1 giới thiệu một số thuốc bảo vệ thực vật hay diệt côn trùng thường gặp. ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-10 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Bảng 2.1 Một số ví dụ về thuốc diệt côn trùng và bảo vệ thực vật thường dùng Tên thông thường Ghi chú Lindane Cl Dùng diệt bọ cánh cứng (boll weevil), rệp cotton và châu chấu Cl Cl Cl Cl Cl m-delphene Dùng trừ muỗi CH3 C – N(C2H5)2 O p- dichlorobenzene Thường dùng diệt bướm Cl Cl Methoxychlor Có công dụng tương tự DDT, có thể được dùng trong bơ sữa mà không gây độc hoặc làm sữa có mùi khó chịu CH3O CH-CCl3 2 DDT Tác động độc hại lên con người khá chậm Cl CH Cl CCl 3 Parathion OC2H5 Độc tính cao với người S = P - O NO2 OC2H5 Chlorinates pesticides (thuốc bảo vệ thực vật chứa Clo) được sử dụng rộng rãi như thuốc diệt côn trùng, nấm và cỏ dại. Những chất bảo vệ thực vật này đã được phát hiện có tính độc và gây ảnh hưởng đến sức khỏe khi chúng không phân hủy hoàn toàn trong tự ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-11 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com nhiên và có khuynh hướng tích lũy trong mô mỡ của hầu hết động vật có vú. Trong các chất này DDT là chất được biết đến nhiều nhất. Những chất bảo vệ thực vật khác như lindane, dieldrin, aldrin, chlordane, toxaphene, heptachlor, DDD và DDE. Do đặc tính độc của thuốc bảo vệ thực vật chứa chlo nên hầu hết các chất này đều đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Organophosphorus pesticides (thuốc bảo vệ thực vật chứa phốt pho) nhìn chung độc tính cả đối với người và động vật. Một chất organophosphorus pesticide quan trọng là parathion. Một số chất bảo vệ thực vật organophosphorus khác là malathion, systox, chlorthion, disyston, dicapthon và metasystox. Thuốc ức chế tăng trưởng (herbicide) là các hợp chất có tính năng ức chế quá trình quang tổng hợp của tế bào, chu trình quang hóa hay tác động lên các quy luật tăng trưởng. Các chất ức chế quá trình quang tổng hợp như: triazines (ví dụ như: atrazine và simazine), hydroxybenzonitriles (ví dụ như: bromoxynil), carbamates (ví dụ như: propham, chlorpham). Các chất tác động lên các quy luật tăng trưởng như 2,4-D, 2,4,5-T, MCPA và glyphosphate. Trong các chất nêu trên, 2,4,5 –T là chất được chú ý nhiều nhất vì trong chất này thường có chứa dioxin (ở đây dioxin như là thành phần tạp chất của 2,4,5 –T và được biết như là 2,4,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin-TCDD) là chất gây biến đổi gen (những người bị nhiễm chất này có thể sinh con quái thai) hay bệnh về da. Chất bảo vệ thực vật và ức chế tăng trưởng vô cơ: đây là các chất có độc tính cao với nhiều loại vi sinh vật, trong môi trường chúng thường tồn tại rất lâu trong đất. Hầu hết các chất này đều có thể thay thế băng một chất hữu cơ có tính năng tương tự, tuy nhiên khi vi sinh vật trở nên kháng thể với những chất hữu cơ này thì có thể cần dùng tới các chất vô cơ. Các chất này có thể là Zinc (Zn) copper (Cu), arsenic (As), mercury (Hg), sulfuric acid, sodium arsenate và sodium thiocyanate. Polychlorinated biphenyls (PCBs) Là hỗn hợp của biphenyls và nguyên tử Cl, trong đó nguyên tử Cl liên kết tại một carbon bất kỳ, được dùng rộng rãi trong máy biến thế và tụ điện. Tuy nhiên từ năm 1979, EPA (Mỹ) đã cấm sản xuất, chế biến và phân phối PCB trên thị trường. Hiện nay theo thống kê có 210 chất PCB hay đồng phân khác nhau. Trên thị trường, hỗn hợp của các đồng phân được gọi là arochlors và được đặt tên theo hàm lượng Cl có trong hỗn hợp (Ví dụ Arochlor 1248 và Arochlor 1260) nhìn chung trên thị trường thường có các hỗn hợp chứa 40 – 60% Cl theo khối lượng. Công thức tổng quát của PCB thường được biểu diễn như sau Clx Cl x ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-12 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 2.2 MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CƠ BẢN Tính chất hóa lý của các chất là một thông số rất quan trọng. Dựa trên các tính chất này sẽ dự đoán hay xác định được sự tương tác, con đường lan truyền của chúng với môi trường như thế nào, lựa chọn phương pháp xử lý hợp lý cũng như dự đoán hiệu quả đạt được của quá trình. Một chất có thể có rất nhiều tính chất hóa lý liên quan, tuy nhiên trong giáo trình này chủ yếu tập trung vào một số tính chất quan trọng có liên quan trong vấn đề quản lý và kiểm soát chất thải nguy hại. Tính hòa tan Tính hòa tan của một chất hay của một dung dịch là mức độ hòa tan của chất (hay dung dịch) đó vào chất (hay dung dịch) khác hay dung môi. Độ tan của một chất hóa học trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất hóa học của các thành phần khác có trong nước. Độ hòa tan trong nước thường được biểu diễn bằng đơn vị mg/L, hoặc phần triệu (ppm). Trong lĩnh vực môi trường đơn vị thường dùng là mg/L (= ppm), và (g/L (=một phần tỷ - ppb). Bảng 2.2 trình bày một số tích số tan của một số kim loại nặng thường được quan tâm trong quản lý chất thải nguy hại. Ví dụ: khi xem xét tính tan của Ca(OH)2 từ phản ứng 2+ - Ca + 2OH → Ca(OH)2 Tích số hòa tan (solubility product) của Ca(OH)2 được tính như sau 2+ - 2 Ksp = [Ca ]x[OH ] Bảng 2.2 Tích số tan của một số kim loại nặng tại điểm cân bằng Phương trình phản ứng LogK tại 25oC + - H2O (l) = H + OH -14,0 2+ + + Cd + H2O = CdOH + H -10,1 2+ + Cd + 2H2O = Cd(OH)2(aq) + 2 H -20,4 2+ - + Cd + 3H2O = Cd(OH)3 + 3 H -33,3 2+ -2 + Cd + 4H2O = Cd(OH)4 + 4 H -47,4 2+ + + Hg + H2O = HgOH + H -3,4 2+ + Hg + 2H2O = Hg(OH)2(aq) + 2H -6,2 2+ - + Hg + 3H2O = Hg(OH)3 + 3H -21,1 2+ 2- PbCO3(S) = Pb + CO3 -13,1 Áp suất bay hơi Là áp suất của hơi trên bề mặt chất lỏng tại cân bằng (ở đó tốc độ phân tử rời chất lỏng bằng tốc độ phân tử tái hòa tan). Aùp suất bay hơi là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-13 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com chất lỏng và được đo dựa trên áp suất khí trời (atmosphere (atm) 1 atm = 760 mmHg = 760 torr = 1.0133 x105Pa). Aùp suất hơi của một dung dịch lý tưởng chứa hai cấu tử theo định luật Raoult được tính bằng công thức sau pa = pvpxa và pb = pvp xb Trong đó Pa = áp suất riêng phần của chất ô nhiễm A (atm) Pvp = áp suất bay hơi của chất A tinh khiết (atm) xa = phần mol của chất ô nhiễm A = molA/(molA + molB) Ptổng = pa + pb Trong kỹ thuật môi trường, do hàm lượng chất ô nhiễm là rất nhỏ trong nước thải vì vậy xa có thể tính gần đúng theo phương trình sau mol a x ≈ mol nuoc Chú ý: định luật Raoult chỉ đúng đối với dung dịch lý tưởng. Trong kỹ thuật môi trường, chất thải thường là các dung dịch chứa chất ô nhiễm với hàm lượng thấp, và rất nhiều chất khi đó định luật Raoult không còn chính xác và lúc này định luật Henry thường được dùng. Hằng số Henry Định luật Henry phát biểu: trong những điều kiện cân bằng, áp suất riêng phần của chất bay hơi trên bề mặt chất lỏng sẽ tỷ lệ với nồng độ của chất bay hơiù trong chất lỏng. Pg = HCL Trong đó Pg = áp suất riêng phần của chất bay hơi (atm) H = hằng số Henry (atm.m3/mol) CL = nồng độ của chất bay hơi trong chất lỏng (mol/m3) Từ định nghĩa của áp suất hơi riêng phần, hằng số Henry cũng được biểu diễn theo tỉ lệ giữa nồng độ trong chất bay hơi trong không khí trên bề mặt chất lỏng với nồng độ trong chất lỏng H = Cg/CL Trong đó Cg = nồng độ của chất hóa học trong pha khí (không khí) CL = nồng độ của chất hóa học trong pha lỏng (nước) ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-14 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Sự khuếch tán của khí vào nước chịu ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ (ví dụ độ bay hơi hydrocarbon gia tăng khoảng ba lần khi gia tăng 10oC) và thành phần hóa học của nước, vì vậy hằng số Henry cũng là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ và được tính theo công thức thực nghiệm sau H = e(A-B/T) Trong đó H = hằng số Henry (atm.m3/mol) A,B = hệ số hồi quy T = nhiệt độ (K) Chú ý: hằng số Henry có thể được biểu diễn theo một số đơn vị vì định luật Henry đã được phát triển trên cơ sở xem xét quá trình khuếch tán của khí vào trong nước. Những đơn vị đó là mg/L.atm, hay mol/L.atm. Vì vậy khi tham khảo hay tra cứu hằng số Henry của các chất để tính toán nên kiểm tra đơn vị thật kỹ trước khi áp dụng. Ngoài ra hằng số Henry còn được biểu diễn dưới dạng không thứ nguyên và hằng số này được tính như sau H’ = H/RT Ở đó H’ = hằng số Henry (không thứ nguyên) H = hằng số Henry (atm.m3/mol) R = hằng số khí = (8.25 x10-5 atm.m3/mol K) T = nhiệt độ (K) Trong một số trường hợp không tra cứu được hằng số Henry, có thể ước tính hằng số Henry theo độ tan của chất như công thức sau H = pvp/S Trong đó Pvp = áp suất bay hơi của chất S = độ tan của chất Chú ý: pvp và S phải cùng một nhiệt độ. Và nên chú ý rằng giá trị H trong các bảng tra thu được dựa trên việc khảo sát dung môi (nước) là tinh khiết, vì vậy trong thực tế khi ước tính dựa trên số liệu này kết quả nhận được khác với giá trị thực của nước bị ô nhiễm. Ví dụ Ước tính hằng số Henry cho toluene trong nước ở 20oC từ áp suất bay hơi và độ tan. Từ đó chuyển hằng số này thành hằng số không thứ nguyên. So sánh giá trị hằng số Henry vừa tính toán với giá trị tra được từ tài liệu. Cho biết ở 20oC áp suất bay hơi của toluen là 220 mmHg [Pvp = 22.0 (mmHg)], độ tan là 5,15x102 mg/l (S = 5.15 X102 ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-15 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com mg/l), khối lượng phân tử M = 92,13 g/mol. Các hệ số A,B trong phương trình thực nghiệm lần lượt là A = 5.13, B = 3.02 x103 (pl A) Giải a. Ta có A: ở 20oC Pvp = 22.0 (mmHg) = 22.0 (mmHg)/760 (mmHg/atm) = 0.029 atm S = 5.15 X102 mg/L 5.15x 102 mg / L ⇒ S = = 5.59x 10−3 mol / L= 5.59 mol / m3 92.13x 103 mg / mol Khi đó hằng số Henry ước tính theo độ tan sẽ là H = 0.029/5.59 = 5.19 x10-3 atm.m3/mol ( hằng số Henry không thứ nguyên sẽ là 5.19x 10−3 atm . m3 / mol H ' = = 0.216 (8.205x 10−5 atm . m3 / mol . K )(20+ 273.2)K b. Hằng số Henry của Toluene ở 20oC được tính theo phương trình thực nghiệm sau H = e(A-B/T) Với A = 5.13 (pl A) B = 3.02 x103 (pl A) T = 20 + 273.2 = 293.2 K [5.13− (3.02x 103 / 293.2)] −3 3 ⇒ H= e = 5.68x 10 atmm . / mol c. Với giả thiết giá trị ước tính trên là chính xác, sai số gặp phải trong trong trường hợp ước tính từ độ tan và áp suất bay hơi so với kết quả tính toán từ phương trình thực nghiệm sẽ là 5.19− 5.68 = −0.086hay 8.6% 5.68 Hệ số khuếch tán Khuếch tán là sự dịch chuyển của chất ô nhiễm do sự chênh lệch của nồng độ. Theo định luật Fick, lượng chất ô nhiễm đi qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian được tính như sau J = -D (dC/dx) Với J = thông lượng (flux) (mol/cm2.s) D = hệ số khuếch tán (cm2/s) C = nồng độ (mol/cm3) x = độ dài theo hướng chuyển động (cm) ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-16 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Tương tự như hằng số Henry, ngoài việc có thể tra từ các tài liệu tham khảo, hệ số khuếch tán có thể được ước tính bằng nhiều cách khác nhau. Phần trình bày dưới đây sẽ liệt kê một số cách ước tính hệ số khuếch tán thường dùng Theo khối lượng phân tử: 1/2 D1 = D2 (M2/M1) Ví dụ: Ước tính hệ số khuếch tán của ethyl alcohol (E) trong nước thông qua các hệ số khuếch tán của methyl alcohol (M) và n-butyl alcohol (B) từ các giá trị được cho dưới đây Hợp chất D (cm2/s)10 Khối lượng phân tử Nhiệt độ Methyl alcohol 1.75 x 10-5 32.05 25oC n-Butyl alcohol 0.56 x 10-5 72.12 25oC Ethyl alcohol 1.24 x 10-5 46.07 25oC Giải Hệ số khuyếch tán của ethyl alcohol trong nước 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 trị trung bình = 1.09 x 10-5 So với giá trị cho sẵn cho thấy giá trị vừa ước tính nhỏ hơn khoảng 12% (1.24 x 10-5) Sử dụng phương trình Boltzmann (hệ số khuếch tán lý thuyết của khí ô nhiễm trong không khí) ⎛ TM1.5 ' ⎞ D= 1.858 x 10 −3 ⎜ ⎟ ⎜ 2 ⎟ ⎝ Pσ Ω ⎠ Trong đó D = hệ số khuếch tán (cm2/s) 2/1 ' ⎛ MMa+ b ⎞ M = ⎜ ⎟ ⎝ MMa b ⎠ Ma = khối lượng phân tử của không khí (28.97 g/mol) Mb = khối lượng phân tử của chất ô nhiễm (g/mol) P = áp suất (atm) T = nhiệt độ (K) σ = đường kính va chạm (hoạt động) (AO) Ω = tích phân (toàn bộ) va chạm (là hàm không thứ nguyên của nhiệt độ) ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-17 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Chú ý: hệ số khuếch tán trong không khí là một hàm của nhiệt độ và áp suất, vì vậy từ giá trị hệ số khuếch tán trong không khí của một số hợp chất được tra cứu từ các sách kỹ thuật phải hiệu chỉnh với điều kiện thực tế của môi trường bằng công thức sau m D1 = D2 (P2/P1) (T1/T2) (3-13) Trong đó hệ số mũ m theo lý thuyết là 1.5. Trong thực tế đo đạc giá trị này giao động từ 1.75 đến 2.0 Dùng phương pháp Wilke-Chang (ước tính hệ số khuếch tán trong nước) 5.06x 10−7 T D = μ V 6.0 Ở đó D = hệ số khuếch tán T = nhiệt độ (K) μ = độ nhớt của nước (centipoise, cP) V = thể tích mol của chất ô nhiễm (cm3/mol) Thể tích mol của chất có thể được ước tính bằng phương pháp LeBas sử dụng các giá trị Bảng 2.3 Bảng 2.3 Thể tích riêng * Thể tích Thể tích riêng Nguyên tố/hợp chất 3 Nguyên tố riêng (cm /g-mol) (cm3/g-mol) Carbon (C) 14,8 Bromine (Br) 27 Hydrogen (H) 3,7 Chlorine (Cl) 24,6 Oxygen (O) trong các chất ngoại trừ ester, 7,4 Fluorine (F) 8,7 ether, acid, liên kết với, S,P,N Oxygen trong liên kết methyl ester và ether 9,1 Iodine (I) 37 Oxygen trong liên kết ethyl ester và ether 9,9 Sulfur (S) 25,6 Oxygen trong liên kết ester và ether cao 11 Vòng có 3 cấu -6 phân tử tử Oxygen trong liên kết acid 12 Vòng có 4 cấu -8,5 tử Oxygen trong liên kết với S,P,N 8,3 Vòng có 5 cấu -11,5 tử Nitrogen liên kết đôi 15,6 Vòng có 6 cấu -15 tử Nitrogen trong amin bậc thấp 10,5 Naphthalene -30 Nitrogen trong amin bậc cao 12 Anthracene -47,5 ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-18 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com * Phương pháp thể tích gia tăng không nên dùng để ước tính hệ số khuếch tán cho các phân tử đơn giản. Đối với các chất đơn giản các giá trị sau có thể dùng:H2, 14.3; O2 25.6; N2 31.2; không 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 dụ: Xác định hệ số khuếch tán của methanol trong nước ở 25oC. Cho biết ở nhiệt độ này độ nhớt của nước μ = 0,89 cP. Giải Theo phương pháp của Wilke-Chang, hệ số khuếch tán của methanol (CH3OH) trong nước được tính theo công thức sau 5.06x 10−7 xT D = μV 6.0 Với T = 25 +273,2 = 298,2 K μ = 0,89 cP Thể tích mol dựa theo phương pháp của LeBas được tính như sau Từ công thức cho thấy methanol gồm 1 nguyên tử C, 4 nguyên tử H và 1 nguyên tử O, dựa vào bảng 3, thể tích mol của từng thành phần của methanol sẽ là C = 1 x 14.8 = 14,8 H = 4 x 3.7 = 14,8 O = 1 x 7.4 = 7,4 Như vậy thể tích mol của methanol sẽ là V = 14,8 + 14,8 + 7,4 = 37,0 cm3/mol 5.06x 10−7 (298.2K ) D = (0.89)(37.0) 6.0 D = 1.942 x 10-5 cm2/s Hệ số riêng phần (Partition coefficient) Hệ số riêng phần là các hằng số thực nghiệm biểu diễn sự phân bố của một chất giữa hai môi trường khác nhau. Trong quản lý chất thải nguy hại ba hệ số riêng phần quan trọng và cần quan tâm khi xem xét một chất là: hệ số riêng phần octanol-nước (octanol-water), hệ số riêng phần đất-nước (the soil water partition coefficient), và hệ số riêng phần hơi- lỏng (vapor liquid partition). Hệ số riêng phần octanol-nước (octanol-water partition coefficient) là hệ số chỉ ra sự phân bố của chất giữa hai môi trường hữu cơ và nước. Môi trường hữu cơ ở đây có thể là sinh vật cạn hoặc sinh vật nước v.v Đây là chỉ số quan trọng trong nghiên cứu sự phát tán, dịch chuyển của chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường. Hệ số riêng phần octanol- nước là một hằng số không thứ nguyên và được định nghĩa như sau ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-19 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Kow = C0/C Trong đó C0 = nồng độ trong octanol (mg/L hoặc (g/L) C = nồng độ trong nước (mg/L hoặc (g/L) -3 7 Giá trị Kow của các chất rất khác nhau trong khoảng từ 10 đến 10 . Một chất có giá trị Kow thấp (<10) sẽ có khuynh hướng ưa nước (hydrophilic), khả năng hấp phụ vào đất (hay cặn lắng) kém và có hệ số tích luỹ sinh học (BCF) thấp vì vậy nó dễ dàng dịch chuyển và phát tán trong môi trường. Ngược lại chất có KOW cao sẽ có khuynh hướng kị nước, tích luỹ trong mỡ (mô mỡ) và đất. Hệ số riêng phần đất-nước (soil water partition coefficient) (KP hay KSW) Kp (hay KSW) biểu thị diễn khuynh hướng hấp phụ vào đất (hay cặn lắng) của chất ô nhiễm và được định nghĩa như sau Kp = X/C Ơû đó X = nồng độ của chất ô nhiễm trong đất (ppb hoặc (g/kg) C = nồng độ của chất ô nhiễm trong nước (ppb hoặc (g/L) KSW hay KP tương tự với hệ số hấp phụ Freundlich trong phương trình hấp phụ Freundlich. Hệ số riêng phần carbon hữu cơ (organic carbon partition coefficient), Koc Quá trình hấp phụ của chất ô nhiễm hữu cơ vào đất thường xảy ra đối với đất sét hay đất bùn. Hầu hết các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hợp chất hữu cơ bị hấp phụ vào đất phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng carbon hữu cơ có trong đất, hệ số riêng phần carbon hữu cơ được định nghĩa như sau Koc = Cđất /Cnước (3-17) Trong đó Cđấr = nồng độ chất ô nhiễm trong phần hữu cơ của đất ((g được hấp phụ/kg chất hữu cơ C, hoặc ppb) Cnước = nồng độ của chất ô nhiễm trong nước (ppb hay (g/kg) Từ các tính chất hóa học liên quan của các chất, KOC có thể ước tính từ các hệ số riêng phần khác (bảng2.4) ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-20 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Bảng 2.4. Một số phương trình tỷ lệ để ước tính KOC Loại hóa chất Số hóa chất Phương trình Ghi chú Thuốc bảo vệ thực 45 Log Koc = 0.544 log Kow +1.377 vật (pesticide) Hợp chất vòng thơm 10 Log Koc = 1.00log Kow –0.21 (aromatics) Hydrocarbon chứa 15 Log Koc = -0.557 logS +4.277 S theo μmol/L chlo (chlorinate hydrocarbons) Hợp chất vòng thơm 10 Log Koc = - 0.54 log S +0.44 S theo phần mol (aromatic) Pesticides 106 Log Koc = - 0.55logS + 3.64 S theo mg/L Chưa đề cập - Log Koc = 0.681logBCF +1.963 BCF = hệ số tích lũy sinh học Ngoài ra khi biết được tỷ lệ phần carbon hữu cơ có trong đất hay cặn lắng, Koc có thể được ước tính từ Kp Koc = Kp/foc Trong đó foc = phần carbon hữu cơ trong đất (không thứ nguyên) Hệ số riêng phần lỏng-hơi (vapor-liquid partition coefficient - Kvl) Là tỉ lệ của nồng độ chất ô nhiễm trong pha hơi với nồng độ trong pha lỏng tại điểm cân bằng. Hệ số này là một hàm của nhiệt độ, áp suất hơi, áp suất khí quyển, thành phần của pha lỏng và pha hơi, và đặc tính hóa học của chất. Trong trường hợp này cả hai định luật Raoult và Henry đều có thể áp dụng tùy theo nồng độ của chất trong dung dịch. Hệ số riêng phần lỏng-hơi được định nghĩa như sau Kvl = Xeq.l /Ceq.v Xeq.l = nồng độ của chất ô nhiễm trong pha lỏng tại điểm cân bằng Ceq.v = nồng độ của chất ô nhiễm trong pha hơi tại điểm cân bằng Hệ số tích lũy sinh học (bioconcentration factor) Hệ số tích lũy sinh học, BCF, thể hiện lượng hóa chất dường như được tích lũy trong sinh vật nước, được miêu tả bằng biểu thức toán học như sau BCF = Corg/C ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-21 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Trong đó Corg = nồng độ cân bằng trong sinh vật (mg/kg hay ppm) C = nồng độ trong nước (ppm) Hệ số tích lũy sinh học là chỉ tiêu quan trọng cần thiết trong đánh giá nguy cơ. Hàm lượng mỡ trong mô động vật là yếu tố quan trọng trong xác định khuynh hướng tích lũy sinh học của các chất hóa học. Gía trị của BCF khác nhau đối với từng loại sinh vật nước ngay cả trong một loài, BCF có thể có giá trị khác nhau, ví dụ BCF trong mỡ đầu của cá chép có khuynh hướng cao hơn trong mỡ đầu của cá hồi. Bên cạnh đó sự tích lũy độc chất (hay hóa chất nói chung) của sinh vật phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống cơ chế trao đổi chất và bài tiết của sinh vật. Ví dụ: Cho biết nồng độ của Chlordane trong ao hồ tương đương với độ tan của nó 560 μg/L và BCF của cá là 14000 l/kg. Hãy ước tính nồng độ chlordane trong mô của cá trong hồ? Giải Từ định nghĩa của BCF = Corg/C Với C = 560 μg/l Vậy nồng độ của Chlordane trong mô của cá trong hồ sẽ là C = 560 (μg/l) x 14000 (l/kg) = 7.84 x 106 μg/kg = 7840 mg/kg Từ các tính chất hóa lý của chất, vì vậy BCF liên quan rất nhiều đến tính tan của chất, KOC, KOW trong đó Kow là chỉ số thông dụng nhất đểù ước tính BCF. Một chú ý quan trọng là BCF không phải là sự tích lũy sinh học tự nhiên (biomagnification) - sự tích lũy sinh học tự nhiên là sự gia tăng nồng độ chất ô nhiễm trong cơ thể sinh vật qua con đường thực phẩm- trong khi đó BCF cũng là sự gia tăng của chất ô nhiễm trong mô tế bào của một cơ quan trong cơ thể sinh vật bởi sự hấp thụ (hấp phụ) của vi sinh vật. Quan hệ giữa BCF và Kow trong cá thường mô tả theo phương trình sau logBCF = c1 + c2 logKow Trong đó c1, c2 = hằng số thực nghiệm Theo Paustenbach BCF có thể được ước tính từ các dữ liệu về tính chất lý học của chất ô nhiễm. log BCF = c1 - c2 logS Trong đó S = độ tan BCF cũng có thể ước tính từ KOC theo phương trình sau logBCF = c1logKoc – c2 (3-22) ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-22 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Chú ý: việc ước tính BCF từ các phương trình nêu trên chỉ mang tính tham khảo do các phương trình đều được đưa ra từ các thực nghiệm vì vậy các phương trình này chỉ có giá trị khi xem xét các điều kiện tương ứng với các điều kiện đã được thực hiện trong thí nghiệm và không thể sử dụng một cách tùy tiện. Đặc biệt, rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị BCF đã không được xem xét trong các mối quan hệ nêu trên như khả năng trao đổi chất và bài tiết. Hấp phụ và hấp thụ Là quá trình chuyển từ pha này sang pha khác của một chất. Hấp phụ (sorption) là quá trình xảy ra tại bề mặt. kết quả tương tác của một trong số ba phần tử riêng biệt • Chất hấp phụ ( ví dụ: than hoạt tính) (sorbent) • Chất bị hấp phụ (ví dụ: như là chất ô nhiễm được lấy đi) (sorbate) • Dung môi (nước) Động lực của hấp phụ là ái lực của chất bị hấp phụ với chất hấp phụ bao gồm • Áp lực điện tử • Lực Van der Waal • Liên kết công hóa trị (covalent bond) • Liên kết hydro Hấp thụ (absorption) chất bị hấp thụ được chất hấp thụ lấy đi (pha hấp thụ). Weber, giả định là phần chất ô nhiễm trong pha dung môi (ví dụ nước) và pha hấp thu có thể được miêu tả bằng hệ số ái lực V f K = 1 1 V2 f 2 Trong đó K = hệ số pha riêng phần V1, V2 = thể tích molar đối với pha dung môi và pha hấp thu tương ứng f1, f2 = hệ số ái lực đối với pha dung môi và pha hấp thu tương ứng 2-3 Cân Bằng Khôí Lượng a. Phương trình cân bằng khối lượng tổng quát Dựa trên định luật bảo toàn khối lượng, phương trình cân bằng khối lượng tổng quát được viết như sau: ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-23 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Vào + Sinh ra – (Ra + Tiêu thụ) = Tích lũy Khi thực hiện một nghiên cứu khảo sát một quá trình công nghệ sản xuất hay xử lý, để thiết lập cân bằng vật chất của hệ thống cần thực hiện các bước sau 1. Vẽ sơ đồ công nghệ của quá trình, xác định và đặt tên cho các thông số và biến số. Công việc này sẽ giúp cho xác định được vấn đề cần giải quyết, các giá trị đã biết và chưa biết. 2. Xác định các phương trình toán học liên quan và viết các phương trình liên quan có chứa các ẩn số. Công việc này bao gồm • Cân bằng khôí lượng • Cân bằng năng lượng • Xác định các vấn đề và mối tương quan (ví dụ như sản phẩm ra tỷ lệ với nguyên liệu vào). • Liệt kê các định luật và tính chất vật lý liên quan. Chẳng hạn như quan hệ khối lượng/thể tích (khối lượng riêng), quan hệ nồng độ/áp suất (định luật khí) hoặc những điều kiện để quá trình là bão hòa hay cân bằng. • Xác định các tương quan lý học chẳng hạn như quan hệ giữa phần mol (ví dụ, tổng phần mole trong dòng vật chất là 1) 3. Kiểm tra bậc tự do (DF) của hệ thống (quá trình). DF = NV –NE NV = số biến số NE = số phương trình độc lập liên quan đến biến số DF = bậc tự do của hệ thống Nếu DF > 0, tiếp tục giải quyết vấn đề. Nếu không, đánh giá sơ đồ công nghệ và xác định những vấn đề lần nữa để xác định xem các vấn đề và biến số đặt ra ở trên đã xác định đúng chưa, nếu chưa phải hiệu chỉnh lại. 4. Quy đổi các thông tin số liệu thu thập được về cùng một hệ đơn vị cơ bản 5. Giải các phương trình b. Cân bằng khôí lượng cho một hệ thống không có phản ứng Khi không có phản ứng, lượng tạo thành và tiêu thụ là zero và phương trình cân bằng khối lượng tổng quát trở thành ∑ Vaò−∑ Ra = Tích luy k ii k oi Trong đó kii , koi = dòng của thành phần thứ i vào hoặc ra khỏi hệ thống ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-24 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Đối với quá trình tĩnh và quá trình liên tục ổn định, tích lũy = 0 và phương trình cân bằng khối lượng của hệ thống không phản ứng có thể viết đơn giản như sau: ∑Vao= ∑ Ra kii koi Ví dụ: Xét một hệ thống xử lý nước ngầm ô nhiễm. Cho biết công suất xử lý là 50000 L nước ngầm ô nhiễm/ngày với nồng độ benzene và trichloroethylene (TCE) trong nước ngầm lần lượt là 5000 mg/L và 10000 mg/L. Hệ thống sử dụng nguyên lý giải hấp thụ dòng ngược chiều bằng cách cho một dòng không khí sạch đi vào hệ thống theo chiều từ dưới lên với lưu lượng khí vào là 100000 L/ngày. Nồng độ benzene trong nước ngầm đầu ra là 1000 mg/L và hiệu quả loại TCE bằng 60% của hiệu quả tách benzene khỏi nước ngầm. Giả thiết dòng khí vào không chứa chất hữu cơ ô nhiễm, trong hệ thống không xảy ra phản ứng (có nghĩa không có không khí hòa tan vào nước và không có nước bị lấy vào không khí), quá trình xảy ra ở 25oC, tương đương với nhiệt độ vào của nước ngầm và không khí. Lưu lượng dòng nước và khí là không đổi trong quá trình. Giải Sơ đồ dòng và cân bằng khối lượng được phát triển dựa trên quan hệ M = QC M = khối lượng mg/ngày (x10-6 = kg/ngày) Q = lưu lượng (L/ngày) C = nồng độ (mg/L) Với các dòng vào và ra được kí hiệu như sau w = nước 1 = vào b = benzene 2 = nước ra t = TCE 3 = khí ra a = không khí Qua đó dựa trên dữ kiện đề bài ta có sơ đồ sau Q = 100000 L/ng a3 Mb3 kg/ng Mt3 kg/ng Qw1 = 50000 L/ng Q = 50000 L/ng Cb1 = 5000 mg/L w2 C = 1000 mg/L Ct1 = 10000 mg/L b2 M = 50 kg/ng Mb1 = 250 kg/ng b2 M kg/ng Mt1 = 500 kg/ng t2 Qa1 = 100000 L/ng Phân tích dữ kiện cho thấy đề bài có 13 biến số: 1. Lưu lượng nước ngầm vào và ra (2) ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-25 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 2. Lưu lượng khí vào và ra, (2) 3. Nồng độ của benzene trong dòng nước ngầm vào và ra, (2) 4. Nồng độ TCE trong nước ngầm đầu vào (vấn đề này không yêu cầu xác định nồng độ TCE ra mà chỉ xác định khối lượng), (1) 5. Khối lượng của benzene và TCE trong nước ngầm đầu vào và ra, (4) 6. Khối lượng của benzene và TCE trong dòng khí ra (khí vào không có chất hữu cơ và vì vậy không cần xác định biến số benzene và TCE tronf không khí vào) (2). Có 8 quan hệ trong số các biến số: 1. Lưu lượng vào và ra của nước ngầm và không khí là như nhau; 2. Khối lượng của benzene trong nước ngầm vào và ra và khối lượng TCE vào là bằng với nồng độ nhân với lưu lượng nước ngầm; 3. Khối lượng của benzene và TCE trong không khí đầu ra là bằng lượng trong nước ngầm vào trừ lượng trong nước ngầm ra; và hiệu quả tách TCE từ nước ngầm là 60% của hiệu quả tách benzene từ nước ngầm. Do đó, vấn đề này có 5 bậc tự do, và thực ra cho 5 biến số: lưu lượng nước ngầm và khí vào, nồng độ vào và ra của benzene, và nồng độ TCE vào. Sơ đồ trên cũng được dùng cho một số tương qua giữa các biến số. Quan hệ đó là (Mt1 – Mt2)/ Mt1 = 0.6 (Mb1 – Mb2)/Mb1 Mb3 = Mb1 – Mb2 Mt3 = Mt1 – Mt2 Bằng cách giải ba phương trình này, ta có Mt2 = 260 kg/ng, Mb3 = 200 kg/ng và Mt3 = 240 kg/ng. c. Cân bằng khối lượng cho hệ thống có phản ứng Phương trình cân bằng khối lượng cho hệ thống có phản ứng dựa trên phương trình cân bằng khối lượng tổng quát được viết như sau ∑Vao + ∑ Sinh ra=∑ Ra + ∑ Tieu thu kii kig kio kic Trong đó kig; kic = số những phản ứng ở đó thành phần thứ I được sinh ra hoặc tiêu thụ. Chú ý: nếu một tỷ lệ chất tham gia vào phản ứng được đưa vào nhỏ hơn tỷ lệ của phương trình phản ứng thì chất đó gọi là chất giới hạn. Ví dụ Hãy xác định lưu lượng molar của dòng sản phẩm khí ra từ quá trình oxy hóa Ethylene theo phản ứng sau ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-26 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 2C2H4 + O2 → 2C2H4O. Cho biết ethylene và oxy đưa vào thiết bị phản ứng 100 kmol/h ethylene và 200 kmol/h. Tỷ số biến đổi của chất giới hạn là 40%, phản ứng diễn ra trong điều kiện ổn định. Giải dựa vào dữ kiện đề bài ta có sơ đồ sau n1o kmol/h C2H4 100 kmol/h C2H4 n20 kmol/h O2 200 kmol/h O2 n3o kmol/h C2H4O ER fir = 0.4 Phân tích dữ kiện cho thấy đề bài có 7 biến số và 4 quan hệ. Bậc tự do là 3, và ba biến số được cho sẵn. Do đó, vấn đề được xác định Những phương trình là n1o = 100 – 2ER n2o = 200 – ER n3o = 0 + 2ER ER = flr x nlri Đối với vấn đề này, ethylene là chất phản ứng giới hạn, bởi vì tỉ lệ tương ứng với phân tử oxy đầu vào là 0.5 và trong phản ứng là 2.0. Do đó, nlri = 100 kmol/h. giải những phương trình thu được ER = 40 kmol/h, n1o = 20 kmol/h, n2o = 160 kmol/h và n3o= 80 kmol/h. Câu hỏi và bài tập 1. Vẽ cấu trúc của những hợp chất sau • Benzene • 1,1-dichloroethane • Methylene chloride (dichloromethane) • Bis (2-chloroethyl) ether • 1,2-dichloro 2-butene 2. Xác định độ tan của cadmium hydroxide, Cd(OH)2, như là hàm của pH. KSP = 5.33 x 10-15 3. Hằng số Henry thường được cho trong bảng theo đơn vị của áp suất (atm). đưa ra một biểu thức biến đổi giá trị cho trichloroethylene, 550 atm tại 20oC để hằng số Henry không còn thứ nguyên. 4. Biến đổi hằng số Henry của benzene 5.5 x 10-3 atm.m3 /mol ở 20oC thành hằng số không thứ nguyên. ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-27 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 5. Ước tính hằng số Henry cho benzene ở 25oC từ dữ kiện về độ tan và áp suất bay hơi cho biết 9,52x10 mmHg, S = 1,78 x 102 mg/l. 6. Ước tính hệ số khuếch tán của ethylbenzene từ những giá trị trong bảng đối với phenol và toluene. 7. Ước tính hệ số khuếch tán của methyl phenyl sulfide trong nước ở 25oC. 8. Giải thích sự khác nhau giữa tích lũy sinh học và sự tích luỹ sinh học tự nhiên (bioconcentration, biomagnification). 9. Ước tính nồng độ của ethylbenzene trong mô của cá trong hồ với nồng độ trong nước là 120 mg/L cho biết BCF = 37,5 l/kg 10. Ước tính hệ số phần carbon hữu cơ KOC của benzene từ số liệu (1) độ tan, và (2) logKOW trong phụ lục A. sosánh kết quả đạt được với các kết quả đo được trong phụ lục A. 11. Dòng nước vào bể có dung tích 5L có lưu lượng 4 kg/s và đi ra khỏi bể với lưu lượng 6 kg/s. ban đầu bể chứa đầy 4/5 (a) Viết cân bằng khối lượng cho bể này. (b) Sau bao nhiêu lâu thì bể sẽ cạn hết nước. 12. Một thiết bị chưng cất được dùng để chưng cất tách loại chất A khỏi hỗn hợp chứa A và B. Dòng nhập liệu có lưu lượng khối lượng là 5000 kg/h và theo tỷ lệ 1:1. Dòng ra ở đỉnh tháp chưng cất được đưa qua thiết bị ngưng với lưu lượng 3500 kg/h. Tại thiết bị ngưng, A được lấy ra và được phân thành hai dòng dòng bao gồm dòng sản phẩm và dòng hòa lưu. Dòng sản phẩm từ thiết bị ngưng chứa 95% A. Dòng lấy ra tại đáy tháp chứa 90% B. Tìm tỷ lệ của dòng tuần hòan/dòng sản phẩm ở đỉnh. 13. Một phản ứng có phương trình lý thuyết như sau A + 3B → 2C Cho biết phần trăm A chuyển thành sản phẩm là 30%. Lưu lượng vào 1000 kg/h với tỷ lệ của A và B trong dòng vào lần lượt là 25% và 75% B theo khối lượng. Khối lượng phân tử của A là 32 và của B là 2. (a) Tính khối lượng phân tử của C (b) Tính thành phần dòng ra theo khối lượng ThS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 2-28 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com CHƯƠNG 3 ĐỊNH NGHĨA, NGUỒN GỐC VÀ PHÂN LOẠI CHẤT THẢI NGUY HẠI 3.1 Định Nghĩa Thuật ngữ chất thải nguy hại lần đầu tiên xuất hiện vào thập niên 70. Sau một thời gian nghiên cứu phát triển, tùy thuộc vào sự phát triển khoa học kỹ thuật và xã hội cũng như quan điểm của mỗi nước mà hiện nay trên thế giới có nhiều cách định nghĩa khác nhau về chất thải nguy hại trong luật và các văn bản dưới luật về môi trường. Chẳng hạn như Philiphin: chất thải nguy hại là những chất có độc tính, ăn mòn, gây kích thích, họat tính, có thể cháy, nổ mà gây nguy hiểm cho con người, và động vật. Canada: chất thải nguy hại là những chất mà do bản chất và tính chất của chúng có khả năng gây nguy hại đến sức khỏe con người và/hoặc môi trường. Và những chất này yêu cầu các kỹ thuật xử lý đặc biệt để lọai bỏ hoặc giảm đặc tính nguy hại của nó. Chương trình môi trường của Liên Hợp Quốc (12/1985): ngoài chất thải phóng xạ và chất thải y tế, chất thải nguy hại là chất thải (dạng rắn, lỏng, bán rắn-semisolid, và các bình chứa khí) mà do họat tính hóa học, độc tính, nổ, ăn mòn hoặc các đặc tính khác, gây nguy hại hay có khả năng gây nguy hại đến sức khỏe con người hoặc môi trường bởi chính bản thân chúng hay khi được cho tiếp xúc với chất thải khác. Mỹ: [được đề cập trong luật RCRA (the Resource Conservation and Recovery Act-1976) ] chất thải (dạng rắn, dạng lỏng, bán rắn-semisolid, và các bình khí) có thể được coi là chất thải nguy hại khi ¾ Nằm trong danh mục chất thải chất thải nguy hại do EPA đưa ra (gồm 4 danh sách) ¾ Có một trong 4 đặc tính (khi phân tích) do EPA đưa ra gồm cháy-nổ, ăn mòn, phản ứng và độc tính ¾ Được chủ thải (hay nhà sản xuất) công bố là chất thải nguy hại Bên cạnh đó, chất thải nguy hại còn gồm các chất gây độc tính đối với con người ở liều lượng nhỏ. Đối với các chất chưa có các chứng minh của nghiên cứu dịch tễ trên con người, các thí nghiệm trên động vật cũng có thể được dùng để ước đoán tác dụng độc tính của chúng lên con người. THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-1 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Tại Việt Nam, đứng trước các nguy cơ bùng nổ chất thải nguy hại là hệ quả của việc phát triển công nghiệp, ngày 16 tháng 7 năm 1999, Thủ Tướng Chính Phủ ký quyết định ban hành Quy Chế Quản Lý Chất Thải Nguy Hại số 155/1999/QĐ9-TTg trong đó tại Điều 2, Mục 2 chất thải nguy hại được định nghĩa như sau Chất thải nguy hại là chất thải có chứa các chất hoặc hợp chất có một trong các đặc tính gây nguy hại trực tiếp (dễ cháy, dễ nổ, làm ngộ độc, dễ ăn mòn, dễ lây nhiễm và các đặc tính nguy hại khác), hoặc tương tác chất với chất khác gây nguy hại đến môi trường và sức khỏe con người. Các chất thải nguy hại được liệt kê trong danh mục (phụ lục 1 của quy chế ). Danh mục do cơ quan quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường cấp Trung ương qui định. Qua các định nghĩa được nêu ở trên cho thấy hầu hết các định nghĩa đều đề cập đến đặc tính (cháy-nổ, ăn mòn, hoạt tính và độc tính) của chất thải nguy hại. Có định nghĩa đề cập đến trạng thái của chất thải (rắn, lỏng, bán rắn, khí), gây tác hại do bản thân chúng hay khi tương tác với các chất khác có định nghĩa không đề cập. Nhìn chung nội dung của định nghĩa sẽ phù thuộc rất nhiều vào tình trạng phát triển khoa học – xã hội của mỗi nước. Trong các định nghĩa nêu trên có thể thấy rằng định nghĩa về chất thải nguy hại của Mỹ là rõ ràng nhất và có nội dung rộng nhất. Việc này sẽ giúp cho công tác quản lý chất thải nguy hại được dễ dàng hơn. So sánh định nghĩa được nêu trong quyết định 155/1999/QĐ9-TTg do thủ tướng chính phủ ban hành với định nghĩa của các nước khác cho thấy định nghĩa được ban hành trong quy chế có nhiều điểm tương đồng với định nghĩa của Liên Hợp Quốc và của Mỹ. Tuy nhiên, trong quy chế về quản lý chất thải nguy hại của chúng ta còn chưa rõ ràng về các đặc tính của chất thải, bên cạnh đó chưa nêu lên các dạng của chất thải nguy hại cũng như và qui định các chất có độc tính với người hay động vật là chất thải nguy hại. Trong giáo trình này, với mục đích tập trung chủ yếu về phần chất thải công nghiệp và quản lý kỹ thuật chất thải nguy hại, đồng thời để không lệch hướng với luật lệ đã ban hành, qui chế 155 sẽ được chọn lựa làm cơ sở chính, bên cạnh đó các định nghĩa của Mỹ sẽ được bổ sung nhằm làm rõ hơn về chất thải nguy hại. 3.2 Nguồn Và Phân Lọai Chất Thải Nguy Hại 3.2.1 Nguồn phát sinh chất thải nguy hại Do tính đa dạng của các loại hình công nghiệp, các hoạt động thương mại tiêu dùng trong cuộc sống hay các hoạt động công nghiệp mà chất thải nguy hại có thể phát sinh từ nhiều nguồn thải khác nhau. Việc phát thải có thể do bản chất của công nghệ, hay do trình độ dân trí dẫn đến việc thải chất thải có thể là vô tình hay cố ý. Tuỳ theo cách nhìn nhận mà có thể phân thành các nguồn thải khác nhau, nhìn chung có thể chia các nguồn phát sinh chất thải nguy hại thành 4 nguồn chính như sau: THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-2 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com - Từ các hoạt động công nghiệp (ví dụ khi sản xuất thuốc kháng sinh sử dụng dung môi methyl chloride, xi mạ sử dụng cyanide, sản xuất thuốc trừ sâu sử dụng dung môi là toluene hay xylene ) - Từ hoạt động nông nghiệp (ví dụ sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật độc hại) - Thương mại (quá trình nhập-xuất các hàng độc hại không đạt yêu cầu cho sản xuất hay hàng quá date ) - Từ việc tiêu dùng trong dân dụng (ví dụ việc sử dụng pin, hoạt động nghiên cứu khoa học, accu ) Trong các nguồn thải nêu trên thì hoạt động công nghiệp là nguồn phát sinh chất thải nguy hại lớn nhất và phụ thuộc rất nhiều vào loại ngành công nghiệp (bảng 3.1 và bảng 3.2). So với các nguồn phát thải khác, đây cũng là nguồn phát thải mang tính thường xuyên và ổn định nhất. Các nguồn phát thải từ dân dụng hay từ thương mại chủ yếu không nhiều, lượng chất thải tương đối nhỏ, mang tính sự cố hoặc do trình độ nhận thức và dân trí của người dân. Các nguồn thải từ các hoạt động nông nghiệp mang tính chất phát tán dạng rộng, đây là nguồn rất khó kiểm soát và thu gom, lượng thải này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng nhận thức cũng như trình độ dân trí của người dân trong khu vực. Bảng3.1 Một số ngành công nghiệp và các loại chất thải Công nghiệp Loại chất thải Sản xuất hóa ¾ Dung môi thải và cặn chưng cất: white spirit, kerosene, chất benzene, xylene, ethyl benzene, toluene, isopropanol, toluen disisocyanate, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, methylene chloride, 1,1,1-trichloroethane, trichloroethylene ¾ Chất thải dễ cháy không theo danh nghĩa (otherwise specified) ¾ Chất thải chứa acid/base mạnh: ammonium hydroxide, hydrobromic acid, hydrochloric acid, potassium hydroxide, nitric acid, sulfuric acid, chromic acid, phosphoric acid ¾ Các chất thải hoạt tính khác: sodium permanganate, organic peroxides, sodium perchlorate, potassium perchlorate, potassium permanganate, hypochloride, potassium sulfide, sodium sulfide. ¾ Phát thải từ xử lý bụi, bùn ¾ Xúc tác qua sử dụng Xây dựng ¾ Sơn thải cháy được: ethylene dichloride, benzene, toluene, ethyl benzene, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, chlorobenzene. ¾ Các chất thải dễ cháy không theo danh nghĩa (otherwise specified) ¾ Dung môi thải: methyl chloride, carbon tetrachloride, THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-3 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com trichlorotrifluoroethane, toluene, xylene, kerosene, mineral spirits, acetone. ¾ Chất thải acid/base mạnh: amonium hydroxide, hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, phosphoric aic, potssium hydroxide sodium hydroxide, sulfuric acid. Bảng3.1 Một số ngành công nghiệp và các loại chất thải (tiếp theo) Sản xuất gia ¾ Dung môi thải và cặn chưng: tetrachloroethylene, công kim loại trichloroethylene, methylenechloride, 1,1,1-trichloroethane, carbontetrachloride, toluene, benzene, trichlorofluroethane, chloroform, trichlorofluoromethane, acetone, dichlorobenzene, xylene, kerosene, white sprits, butyl alcohol. ¾ Chất thải acid/base mạnh: amonium hydroxide, hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, phosphoric acid, nitrate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sulfuric acid, perchloric acid, acetic acid. ¾ Chất thải xi mạ ¾ Bùn thải chứa kim loại nặng từ hệ thống xử lý nước thải ¾ Chất thải chứa cyanide ¾ Chất thải cháy được không theo danh nghĩa (otherwise specified) ¾ Chất thải hoạt tính khác: acetyl chloride, chromic acid, sulfide, hypochlorites, organic peroxides, perchlorate, permanganates ¾ Dầu nhớt qua sử dụng Công nghiệp ¾ Dung môi hữu cơ chứa clo: carbon tetrachloride, methylene giấy chloride, tetrachloroethulene, trichloroethylene, 1,1,1- trichloroethane, các hỗn hợp dung môi thải chứa clo. ¾ Chất thải ăn mòn: chất lỏng ăn mòn, chất rắn ăn mòn, ammonium hydroxide, hydrobromic acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, phosphoric acid, potassium hydroxide, sodium hydroxide, sulfuric acid ¾ Sơn thải: chất lỏng có thể cháy, chất lỏng dễ cháy, ethylene dichloride, chlorobenzene, methyl ethyl ketone, sơn thải có chứa kim loại nặng ¾ Dung môi: chưng cất dầu mỏ Nguồn: David H.F. Liu, Béla G. Lipták “Environmental Engineers’ Handbook” second edition, Lewis Publishers, 1997. THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-4 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Bảng 3.2. Lượng chất thải phát sinh theo ngành công nghiệp và chủng loại chất thải nguy hại tại T.p Hồ Chí Minh 2002 Lượng chất thải Chủng loại Lượng chất thải Ngành công nghiệp (tấn/năm) chất thải (tấn/năm) Sản xuất và bảo trì phương 19.000 Bao bì và đóng 23000 tiện giao thông gói Giày dép 11.000 Dầu thải 21000 Hoá chất và thuốc bảo vệ 9.500 Các chất thải 15000 thực vật chứa dầu khác Da 8.600 Các chất hữu cơ 7300 Dệt 8.200 Bùn từ công 3100 nghiệp giấy Dầu khí 6.000 Bùn kim loại 3000 Sản phẩm kim loại 5.800 Bùn da 2300 Giấy 4.000 Bùn dệt 2200 Điện/điện tử 3.000 Xỉ chì 1100 Công nghiệp thép 2.800 Các chất vô cơ 800 Mạ/xử lý kim loại 850 Axit và bazơ 400 Vật liệu xây dựng và các 700 Dung môi 55 sản phẩm khoáng khác Nhà máy điện 50 Nguồn: Dự án quy hoạch tổng thể về chất thải nguy hại Tp.HCM-2002 3.2.2 Phân lọai Có rất nhiều cách phân loại chất thải nguy hại nhìn chung theo các cách sau - Theo danh sách liệt kê được ban hành kèm theo luật - Theo định nghĩa (dựa trên 4 đặc tính) • Theo đặc tính Tính cháy (ignitability) Một chất thải được xem là chất thải nguy hại thể hiện tính dễ cháy nếu mẫu đại diện của chất thải có những tính chất như sau 1. Là chất lỏng hay dung dịch chứa lượng alcohol < 24% (theo thể tích) hay có điểm chớp cháy nhỏ hơn 60oC (140oF). THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-5 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 2. Là chất thải (lỏng hoặc không phải chất lỏng) có thể cháy qua việc ma sát, hấp phụ độ ẩm, hay tự biến đổi hóa học, khi bắt lửa, cháy rất mãnh liệt và liên tục (dai dẳng) tạo ra hay có thể tạo ra chất nguy hại, trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn. 3. Là khí nén 4. Là chất oxy hóa Loại chất thải này theo EPA (Mỹ) là những chất thải thuộc nhóm D001 hay phần D (RCRA-Mỹ). Tính ăn mòn pH là thông số thông dụng dùng để đánh giá tính ăn mòn của chất thải, tuy nhiên thông số về tính ăn mòn của chất thải còn dựa vào tốc độ ăn mòn thép để xác định chất thải có nguy hại hay không. Nhìn chung một chất thải được coi là chất thải nguy hại có tính ăn mòn khi mẫu đại diện thể hiện một trong các tính chất sau 1. Là chất lỏng có pH nhỏ hơn hoặc bằng 2 hay lớn hơn hoặc bằng 12.5. 2. Là chất lỏng có tốc độ ăn mòn thép lớn hơn 6,35 mm (0.25 inch) một năm ở nhiệt độ thí nghiệm là 55oC (130oF). Loại chất thải này theo EPA (Mỹ) là những chất thải thuộc nhóm D002. Tính phản ứng (reactivity) Chất thải được coi là nguy hại và có tính phản ứng khi mẫu đại diện chất thải này thể hiện một tính chất bất kỳ trong các tính chất sau 1. Thường không ổn định (unstable) và dễ thay đổi một cách mãnh liệt mà không gây nổ 2. Phản ứng mãnh liệt với nước 3. Ơû dạng khi trộn với nước có khả năng nổ THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-6 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com 4. Khi trộn với nước, chất thải sinh ra khí độc, bay hơi, hoặc khói với lượng có thể gây nguy hại cho sức khỏe con người hoặc môi trường. 5. Là chất thải chứa cyanide hay sulfide ở điều kiện pH giữa 2 và 11.5 có thể tạo ra khí độc, hơi, hoặc khói với lượng có thể gây nguy hại cho sức khỏe con người hoặc môi trường. 6. Chất thải có thể nổ hoặc phản ứng gây nổ nếu tiếp xúc với nguồn kích nổ mạnh (strong initiating source) hoặc nếu được gia nhiệt trong thùng kín. 7. Chất thải có thể dễ dàng nổ hoặc phân hủy (phân ly) nổ, hay phản ứng ở nhiệt độ và áp suất chuẩn. 8. Là chất nổ bị cấm theo luật định. Những chất thải này theo EPA (Mỹ ) thuộc nhóm D003. Đặc tính độc Để xác định đặc tính độc hại của chất thải ngoài biện pháp sử dụng bảng liệt kê danh sách các chất độc hại được ban hành kèm theo luật, hiện nay còn sử dụng phương pháp xác định đặc tính độc hại bằng phương thức rò rỉ (toxicity charateristic leaching procedure-TCLP) để xác định. Kết quả của các thành phần trong thí nghiệm được so sánh với giá trị được cho trong Bảng 3.3 (gồm 25 chất hữu cơ, 8 kim loại và 6 thuốc trừ sâu), nếu nồng độ lớn hơn giá trị trong bảng thì có thể kết luận chất thải đó là chất thải nguy hại. THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-7 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Bảng 3.3 Nồng độ tối đa của chất ô nhiễm đối với đặc tính độc theo RCRA (Mỹ) Nhóm Nhóm Nồng độ Nồng độ CTNH CTNH Chất ô nhiễm tối đa Chất ô nhiễm tối đa theo theo (mg/l) (mg/l) EPA EPA D004 Arsenica 5.0 D036 Hexachloro-1,3- 0.5 butadiene D005 Bariuma 100.0 D037 Hexachloroethane 3.0 D019 Benzene 0.5 D008 Leada 5.0 D006 Cadmiuma 1.0 D013 Lidanea 0.4 D022 Carbon tetrachloride 0.5 D009 Mercurya 0.2 D023 Chlordane 0.03 D014 Methoxychlora 10.0 D024 Chlorobenzene 100.0 D040 Methyl ethyl ketone 200.0 D025 Chloroform 6.0 D041 Nitrobenzene 2.0 D007 Chlorium 5.0 D042 Pentachlorophenol 100.0 D026 o-Cresol 200.0 D044 Pyridine 5.0 D027 m-Cresol 200.0 D010 Selenium 1.0 D028 p-Cresol 200.0 D011 Silvera 5.0 D016 2,4-Da 10.0 D047 Tetrachloroethylene 0.7 D030 1,4 Dichlorobenzene 7.5 D015 Toxaphenea 0.5 D031 1,2-Dichloroethane 0.5 D052 Trichloroethylene 0.5 D032 1,1-Dichloroethylene 0.7 D053 2,4,5 trichlorophenol 400.0 D033 2,4-Dinitrotoluene 0.13 D054 2,4,6 trichlorophenol 2.0 D012 Endrina 0.02 D017 2,4,5-TP (Silvex)a 1.0 D034 Heptachlor (va 0.008 D055 Vinyl chloride 0.2 hydroxide của nó) D035 Hexachlorobenzene 0.13 a Thành phần ô nhiễm độc tính theo EP trước đây Nguồn: Luật liên bang title 40 phần 261.24 • Theo luật định Để xác định chất thải có phải là chất thải nguy hại hay không, có thể tham khảo loại chất thải như được quy định trong quy chế được ban hành theo quyết định 155/1999/QĐ-TTg Bên cạnh cách phân lọai đã trình bày ở trên, theo luật RCRA của Mỹ bên cạnh các đặc tính của chất thải, EPA còn liệt kê các chất thải nguy hại đặc trưng theo phân nhóm khác nhau K, F, U, P và việc phân lọai được thực hiện theo một quy trình như sau THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-8 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Chaát thaûi Phaân loïai Danh muïc F Danh muïc K Danh muïc P+ U Caùc ñaëc tính cuûa CTNH Khoâng coù trong danh muïc Chaát thaûi nguy haïi Chaát thaûi khoâng nguy haïi Khi đó một chất thải đầu tiên sẽ được xem xét về khả năng nguy hại, nếu có khả năng nguy hại đầu tiên sẽ được kiểm tra trong các danh mục chất thải nguy hại F, K, U và P (phụ lục A,B,C), nếu thuộc trong các danh mục này, thì chất thải đó là chất thải nguy hại. Nếu không thuộc các danh mục này, chất thải đó sẽ được mang đi kiểm tra xem có thuộc một trong bốn đặc tính nguy hại không. Nếu chất thải có một trong 4 đặc tính nguy hại, chất thải đó là chất thải nguy hại, còn không thì thuộc vào chất thải không nguy hại. 3.3 Các Vấn Đề Trong Lấy Mẫu Và Phân Tích Chất Thải Nguy Hại Việc xác định chất thải có là nguy hại hay không nắm vai trò quan trọng trong công tác quản lý chất thải, kết quả phân tích sẽ là cơ sở dữ liệu làm căn cứ chọn lựa phương pháp kiểm soát xử lý thích hợp. Để số liệu phân tích có tính chính xác cao vấn đề lấy mẫu, bảo quản, vận chuyển mẫu và phương pháp phân tích có ảnh hưởng đáng kể. Ngoài ra các công tác quản lý và các biện pháp an toàn cũng nắm một vai trò quan trọng quyết định đặc trưng của số liệu. Lấy mẫu và các vấn đề liên quan Lấy mẫu THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-9 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Việc lấy mẫu nắm một vai trò quan trọng quyết định đến độ chính xác và độ tin cậy của kết quả sau này. Muốn đáp ứng được yêu cầu trên mẫu lấy được phải đảm bảo là mang tính đại diện cho chất thải. Một mẫu muốn đảm bảo là mẫu mang tính đại diện cần một số chú ý sau: Nếu chất thải ở dạng lỏng đựng trong thùng nên trộn đều (nếu việc trộn này an toàn và không gây ra sự cố cháy nổ) trước khi lấy mẫu. Đối với các thùng chứa cùng một loại chất thải và biết chắc về loại chất thải chứa trong thùng thì chỉ cần lấy mẫu ngẫu nhiên 20% số thùng là đủ đặc trưng cho cho chất thải. Nếu không chắc về loại chất thải chứa trong thùng thì phải lấy mẫu và phân tích tất cả các thùng. Nếu nguồn thải từ sản xuất (manufacturing) hay chất thải rắn từ quá trình xử lý chất thải(waste treatment soild), nên lấy mẫu tổng (composite) và phân tích. Trong trường hợp này mẫu được lấy định kỳ, sau đó trộn lại và phân tích. Nếu chất thải chứa trong hồ, đập, thùng chứa, hay các thiết bị tương tự, nên lấy mẫu theo 3 chiều (three dimensional-dài, rộng, sâu). Thường thì những mẫu này được phân tích riêng rẽ, nhưng đôi khi được hỗn hợp lại. Quá trình này với mục đích đặc trưng hóa chất thải rắn và giúp cho việc xác định toàn bộ lượng chất là có nguy hại hay không. Chú ý: lượng mẫu nên lấy hơi dư cho phân tích, thường lượng mẫu lấy lớn hơn 1500 ml. Và khi lấy mẫu nên thực hiện việc lấy kèm một số mẫu sau để đảm bảo độ chính xác của kết quả: Duplicate sampling: mẫu này được lấy nhằm chứng minh tính lặp lại của phương pháp lấy mẫu. Thông thường 10% của mẫu nên được lấy làm hai lần. A travel blank (mẫu vận chyển) là các chai đựng mẫu được chuẩn bị như những chai chứa mẫu khác. Cũng được vận chuyển từ phòng thí nghiệm đến vị trí lấy mẫu và từ vị trí lấy mẫu về phòng thí nghiệm nhằm mục đích xác định có hay không sự nhiễm bẩn trong việc chuẩn bị chai (thiết bị) đựng mẫu và phương thức chuyên chở. Mẫu trắng (field blank) là chai lấy mẫu nhưng dùng đựng nước không ô nhiễm theo phương pháp như những phương pháp dùng để lấy mẫu. Mẫu này chỉ thị sự nhiễm bẩn liên quan đến phương thức lấy mẫu tại hiện trường (field sampling procedure). Khi lấy mẫu lỏng ngoài mẫu chất thải cần lấy phải làm cả ba loại mẫu trên. Còn khi lấy mẫu đất, semi-soils, bùn và chất thải rắn, cùng với mẫu cần lấy, chỉ cần lấy thêm loại mẫu thứ nhất (duplicate sampling). Bảo quản mẫu Công tác bảo quản mẫu cũng không kém phần quan trọng, vì nếu không bảo quản mẫu hợp lý do quá trình biến đổi hóa học và hóa lý cũng như biến đổi sinh học sẽ làm thay đổi THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-10 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com thành phần cũng như tính chất của chất thải. Theo EPA khoảng thời gian giữa lấy mẫu và phân tích không nên lớn hơn 24 h và mẫu nên trữ ở 4oC. Mỗi loại chất thải, tùy theo thành phần đều có một cách bảo quản mẫu riêng. Ví dụ đối với mẫu chứa kim loại thì acid nitric được thêm vào để hiệu chỉnh cho pH nhỏ hơn 2 (với cách bảo quản này mẫu ổn định trong 6 tháng), hay đối với mẫu chứa cyanide thì NaOH 6N được thêm vào để hiệu chỉnh pH lớn hơn 12 và trữ lạnh ở 4oC (cách này mẫu sẽ ổn định đến 14 ngày). Vì vậy nhằm đảm bảo độ chính xác của mẫu nên tham khảo các tài liệu về phân tích (APHA, ASTM, ) để có một chế độ bảo quản mẫu thích hợp. Thiết bị lấy mẫu Việc chọn lựa vật liệu để làm thiết bị lấy mẫu và chứa mẫu cũng không kém phần quan trọng. Yêu cầu đối với một thiết bị lấy mẫu là không làm gia tăng hay thất thoát chất ô nhiễm. Vì vậy vật liệu dùng để chế tạo thiết bị lấy mẫy và bình chứa mẫu thường được làm bằng những vật liệu trơ và phải rửa kỹ trước khi sử dụng. Một số vật liệu thường được sử dụng để chế tạo và dùng phụ trợ với thiết bị lấy mẫu và chứa mẫu là: • Thủy tinh [thủy tinh màu (màu nâu hay hổ phách-amber), thủy tinh trong đối với kim loại, dầu, cyanide, BOD, TOC, COD, bùn, đất, chất thải rắn và những thứ khác] • Teflon • Thép không rỉ • Thép carbon chuyên dùng (cao cấp hay chất lượng cao-high grade) • Polypropylene • Polyethylene (đối với các ion thông thường chẳng hạn như Fluoride, chloride, và sulfate) Tùy thuộc vào loại thùng chứa mẫu, vị trí lấy mẫu mà sử dụng các thiết bị khác nhau. Có nhiều loại thiết bị lấy mẫu tương ứng với các cách lấy mẫu khác nhau. Hình 3.1 trình bày một số thiết bị lấy mẫu thường dùng THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-11 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Hình 3.1 Các thiết bị lấy mẫu chất thải nguy hại thông dụng THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-12 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com Hình 3.1 Các thiết bị lấy mẫu chất thải nguy hại thông dụng (tiếp theo) Vấn đề an toàn khi lấy mẫu An toàn là một việc hết sức quan trọng trong công tác quản lý chất thải nguy hại, đặc biệt là trong việc lấy mẫu và phân tích. Trong đó an toàn cho công tác lấy mẫu chiếm một vị trí khá quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến an toàn cho người lấy mẫu và tính an toàn cho khu vực lưu trữ mẫu cũng như cộng đồng cư dân quanh khu trữ mẫu. Để đảm bảo an toàn, một số vấn đề cần chú ý trong công tác lấy mẫu là • Khi mở các thùng chứa chất thải nên sử dụng các công cụ được chế tạo bằng vật liệu không phát tia lửa (tránh cháy nổ) ví dụ dùng cơ lê có ống lót bằng đồng thau. • Trước khi mở thùng chứa nên kiểm tra xem thùng có bị phồng mặt hay không, nếu có phải sử dụng các thiết bị mở thùng mà có thể vận hành từ xa với khoảng cách an toàn cần thiết cho người vận hành. • Khi lấy mẫu, người lấy mẫu bắt buộc phải có các đồ bảo hộ lao động cần thiết (đồ bảo hộ và các trang thiết bị khác). Việc giảm bớt các trang thiết bị bảo hộ chỉ được phép thực hiện khi đã biết rất rõ bản chất của chất thải cần lấy mẫu. Các vấn đề giám sát và quản lý mẫu Đây là công việc cần thiết để đảm bảo độ chính xác, và độ tin cậy của một kết quả. Các công việc chủ yếu là phải giám sát được quá trình từ vị trí lấy mẫu đến phòng thí nghiệm THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-13 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG GREE Fax: (08)8114594 TẦM NHÌN XANH GREEN EYE ENVIRONMENT www.gree-vn.com (hay nói cách khác là từ công tác lấy mẫu cho đến kết quả phân tích cuối cùng). Bên cạnh đó, quá trình giám sát này phải được ghi chú lại trong các văn bản và sổ sách (nhật ký) của nhóm lấy mẫu. Các nội dung cần ghi chú trong sổ công tác bao gồm: • Ngày tháng và thời gian • Tên của người giám sát và của thành viên nhóm công tác • Mục đích (ý định) của việc lấy mẫu • Miêu tả vùng lấy mẫu • Vị trí vùng lấy mẫu • Thiết bị lấy mẫu đã sử dụng • Độ sai sót (deviation) so với lý thuyết • Nguyên nhân sai sót • Vùng quan sát (field observation) • Vùng đo đạc (field measurements) • Kết quả của bất kỳ đo đạc nào khác tại vùng khảo sát đo đạc lấy mẫu • Định dạng mẫu • Loại và số của mẫu được lấy • Lấy mẫu, đóng gói, dán nhãn và thông tin về di chuyển Nhật ký (hay sổ công tác) nên được lưu như một văn bản của một dự án hay tư liệu nhằm phục vụ cho các công tác sau này. Phân tích Trong quản lý chất thải nguy hại, ngoài một số nguồn thải xác định và biết rõ bản chất, thì số chỉ tiêu phân tích sẽ được giới hạn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp không thể xác định được bản chất và thành phần của chất thải nguy hại. Vì vậy việc giới hạn các chỉ tiêu cần phân tích và nên phân tích loại chất nào sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Theo EPA – Mỹ, khi đó nên ưu tiên phân tích 129 chất hữu cơ và vô cơ sau (bảng 3-2) Bảng 3.4 Các loại chất ô nhiễm được ưu tiên phân tích Volatile organic 34 2-nitrophenol 69 1,2-diphenylhyrazine 103 PCB- 1221 1 Acrolein 35 4-nitrophenol 70 Fluoranthene 104 PCB- 1232 2 Acrylonitrile 36 Parachlorometacresol 71 Fluorene 105 PCB- 1242 3 Benzene 37 1,2,4-trichlorobenzene 72 Hexachlorobenzene 106 PCB- 1248 4 Bis(chloromethyl)ether 38 Phenol 73 Hexachlorobutadiene 107 PCB- 1254 5 Bromoform 39 2,4,6-trichlorophenol 74 Hexachlorocyclopentadiene 108 PCB- 1260 6 Carbon tetrachloride Base and netral 75 Hexachloroethane 109 Toxaphen organic e 7 Chlorobenzene 40 Acenaphthene 76 Indeno(1,2,3-cd)-pyrene 110 Metals THS: Nguyeãn Ngoïc Chaâu 3-14 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.