Giáo trình Hóa học trong kỹ thuật và khoa học môi trường - Chương 5: Các chất ô nhiễm không khí hữu cơ

Nội dung text: Giáo trình Hóa học trong kỹ thuật và khoa học môi trường - Chương 5: Các chất ô nhiễm không khí hữu cơ

1. Nội dung 2 Chương 5: Các chất ô nhiễm không khí hữu cơ 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 5.3. Các hợp chất hydrocarbon 5.4. Các hợp chất chứa oxi 5.5. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, lưu huỳnh, Nito
2. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 4 Giới thiệu . Các chất ô nhiễm hữu cơ có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng khí quyển. . Các ảnh hưởng có thể chia làm 2 loại: . Trực tiếp: • Ở phạm vi cục bộ: trong phân xưởng làm việc • VD: ung thư do tiếp xúc với vinyl chloride . Gián tiếp: • Do các chất ô nhiễm thứ cấp (khói quang hóa) • VD: hydrocarbon trong khí quyển
3. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 6 Quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ trong khí quyển . Cây xanh có vai trò quan trọng trong việc lọc các chất ô nhiễm hữu cơ khỏi không khí. . Do diện tích bề mặt lớn . Thông qua lớp cuticle (lớp màng polymer sinh học của lá cây) . Lớp cuticle này là lipophilic, có ái lực đặc biệt với các chất hữu cơ
4. 5.1. Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển 8 Quá trình chưng cất và phân đoạn các hợp chất hữu cơ trên toàn cầu . Trên phạm vi toàn cầu, các hợp chất hữu cơ bền tham gia vào chu kỳ chưng cất và phân đoạn: . Bay hơi vào khí quyển ở các cùng ấm hơn của Trái Đất . Ngưng tụ và tích lũy ở các vùng lạnh hơn . Phụ thuộc vào . Tính chất hóa lý của chất ô nhiễm . Nhiệt độ môi trường.
5. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 10 Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên . Các hợp chất hữu cơ trong khí quyển . Chủ yếu là có nguồn gốc từ tự nhiên . Nguồn nhân tạo chỉ chiếm 1/7 . Môt số chất quan trọng . Methane . Hydrocarbon sinh học . Terpene . Ester (nhiều loại nhưng ít lượng)
6. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 12 Hydrocarbon sinh học . Do các sinh vật tạo ra . Cây cối: . Là nguồn đóng góp hydrocarbon lớn nhất (trừ CH4) . Khoảng 367 hợp chất khác nhau . Các nguồn khác bao gồm từ vi sinh vật, cháy rừng, chất thải động vật, núi lửa.
7. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 14 Terpene . Hầu hết hydrocarbon sinh ra do cây cối là terpene . Thành phần chính của tinh dầu . Tinh dầu được chiết xuất từ cây cối nhờ quá trình chưng cất bằng hơi nước. . Một số loài cây sinh ra terpene gồm có . Cây lá kim (cây xanh lá quanh năm và cây bụi như thông và bách) . Cây họ sim, . Cây và cây bụi họ cam quýt.
8. 5.2. Các hợp chất hữu cơ từ nguồn gốc tự nhiên 16 Terpene . Terpene là chất có hoạt tính cao trong khí quyển . Phản ứng của terpene và HO• diển ra rất nhanh . Terpene cũng phản ứng với các chất oxy hóa khác trong khí quyển, đặc biệt là O3. . Một số terpene phản ứng với oxy trong khí quyển tạo ra bụi và mù màu xanh ở phía trên các cánh rừng rậm rạp.
9. 5.3. Các hợp chất ô nhiễm hydrocarbon 18 Nguồn phát sinh . Trực tiếp: do rò rỉ, bay hơi, . Gián tiếp: là sản phẩm phụ của quá trình cháy không hoàn toàn các hydrocarbon khác Đặc tính . Alkane là hợp chất tương đối ổn định trong không khí (ít tham gia phản ứng hóa học). . Alkene là chất có hoạt tính cao, đặc biệt trong điều kiện có ánh sáng và NOx.
10. 5.3. Các hợp chất chứa oxi 20 Carbonyl . Các hợp chất chứa oxy bao gồm aldehyde và ketone là những chất được hình thành đầu tiên trong quá trình oxy hóa quang hóa các hydrocarbon trong không khí . Cấu tạo của các hợp chất carbonyl
11. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 22 Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, lưu huỳnh, nitơ . Hợp chất chứa halogen . Hợp chất chứa lưu huỳnh . Hợp chất chứa nitơ
12. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 24  Một số hợp chất chứa halogen . Chloromethane: sản xuất silicone, . Dichloromethane: dung môi hữu cơ không phân cực dùng trong tách cafein, rửa sơn, trong sản xuất nhựa PU, giảm áp suất hơn trong quá trình tạo aerosol . Dichlorodifluoromethane: từng là tác nhân lạnh . 1,1,1-trichloroethane: phổ biến trong dung môi clo hóa công nghiệp.
13. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 26 Một số hợp chất chứa halogen . Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) . 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) . Là nhóm độc nhất . Thường gọi là Dioxin.
14. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 28 CFCs . Các phản ứng phá hủy tầng ozone Cl2CF2 + hν → Cl + ClCF2 Cl + O3 → ClO + O2 O3 + hν → O2 + O ClO + O → Cl + O2 O3 + O → 2O2
15. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 30 Hợp chất chứa lưu huỳnh . Là hợp chất thay gốc alkyl hoặc aryl cho nguyên tử H trong H2S. . Thường gọi là các hợp chất mercaptans (R–SH) thioethers (R–S–R). . Hợp chất quan trọng nhất là dimethylsulfide, tạo ra bởi sinh vật biển và thải vào không khí một lượng lưu huỳnh tương đương với nguồn nhân tạo. . Lượng SO2 ở khí quyển đại dương chủ yếu là do chất này bị oxy hóa tạo ra.
16. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 32 Hợp chất chứa lưu huỳnh . Là những chất gây ô nhiễm cục bộ (mùi khó chịu). . Nguồn phát sinh chủ yếu: . Phân hủy do vi sinh vật, . Sản xuất bột giấy, . Cây cối, . Chất thải động vật, chất thải nhà máy đóng gói và xử lý chất thải giết mổ, . Sản xuất tinh bột, . Xử lý nước thải, . Lọc dầu.
17. 5.4. Các hợp chất hữu cơ chứa halogen, S, N 34 Hợp chất chứa nitơ . Amine có mùi cá thối . Aniline: là dạng đơn giản và quan trọng nhất của aryl amine, sử dụng trong thuốc nhuộm, amides, hóa chất ngành ảnh, và thuốc uống . Amine làm dung môi cũng được dùng phổ biến trong công nghiệp . Các nguồn phát sinh khác bao gồm phân hủy chất hữu cơ chứa protein: nhà máy xử lý chất thải giết mổ, đóng gói, và hệ thống xử lý nước thải.