Tài liệu ảnh hưởng của diện tích bề mặt sắt đến động học quá trình phân hủy ddt bằng sắt siêu mịn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ************** NGUYỄN THỊ CHINH ẢNH HƯỞNG CỦA DIỆN TÍCH BỀ MẶT SẮT ĐẾN ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY DDT BẰNG SẮT SIÊU MỊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa lý HÀ NỘI - 2016 Khóa luận tốt nghiệp đại học LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Lê Xuân Quế và Th.S Trần Quang Thiện đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình viết khóa luận tốt nghiệp. Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình truyền đạt kiến thức trong 4 năm học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, gia đình và những người thân đã luôn động viên và giúp đỡ em trong quá trình làm khóa luận. Trân trọng cảm ơn! Nguyễn Thị Chinh K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từ Giáo viên hướng dẫn là PGS.TS. Lê Xuân Quế, Th.S Trần Quang Thiện. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng, cũng như kết quả khóa luận của mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Chinh Nguyễn Thị Chinh K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 4 1.1. Tổng quan về POP .................................................................................... 4 1.1.1. Khái quát ................................................................................................. 4 1.1.1.1.Độc tính của các hợp chất POP ............................................................ 4 1.1.1.2. POP theo công ước Stockhom ............................................................ 6 1.1.1.3. Phân loại POP ..................................................................................... 8 1.2. DDT .......................................................................................................... 10 1.2.1. Cấu tạo phân tử DDT ............................................................................ 10 1.2.2. Độc tích của DDT ................................................................................. 12 1.3. Các phương pháp phân hủy DDT ............................................................ 13 1.3.1. Các phương pháp phân hủy DDT trên thế giới ..................................... 13 1.3.1.1. Phương pháp chôn lấp, cô lập ........................................................... 13 1.3.1.2. Phương pháp đốt có xúc tác ............................................................... 13 1.3.1.3. Phương pháp tia cực tím (UV) hoặc bằng ánh sáng mặt trời ........... 14 1.3.1.4. Phương pháp hấp phụ......................................................................... 14 1.3.1.5. Phương pháp phân hủy bằng kiềm nóng ............................................ 15 1.3.1.6. Phương pháp phân hủy sinh họcơ ..................................................... 15 1.3.1.7. Sử dụng kim loại sắt trong xử lí ô nhiễm DDT ................................. 16 1.3.2. Phương pháp phân hủy DDT ở Việt Nam ............................................ 17 1.4. Sắt nano .................................................................................................... 18 1.4.1. Đặc điểm cấu tạo của Fe(0)................................................................... 18 1.4.2. Các phương pháp chế tạo Fe(0) ........................................................... 19 1.4.3. Ưu điểm của Fe(0) trong xử lý môi trường .......................................... 19 1.4.4. Cơ chế phản ứng phân hủy một số hợp chất hữu cơ bằng kim loại...... 20 1.4.5. Động học, cơ chế phản ứng khử các hợp chất hữu cơ bằng kim loại ... 21 Nguyễn Thị Chinh K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học 1.5. Động học phản ứng .................................................................................. 23 1.5.1. Động học của phản ứng đơn giản ....................................................... 23 1.5.2. Động học phản ứng xúc tác dị thể ........................................................ 24 Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 27 2.1. Thực nghiệm ............................................................................................ 27 2.1.1. Hóa chất, dụng cụ .................................................................................. 27 2.1.2. Tiến hành thực nghiệm.......................................................................... 28 2.1.2.1. Thử nghiệm phân hủy POP trong đất bằng Fe siêu mịn tự chế ......... 28 2.1.2.2. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt sắt đến động học phân hủy DDT ........ 30 2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 31 2.2.1. Phương pháp GC/MS phân tích hàm lượng DDT ................................ 31 2.2.1.1 Nguyên tắc của phương pháp .............................................................. 31 2.2.1.2. Cách xử lí mẫu ................................................................................... 32 2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu...................................................................... 33 2.2.3. Phương pháp động học phản ứng ......................................................... 34 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 36 3.1. Thử nghiệm phân hủy POP trong đất bằng Fe siêu mịn tự chế ............... 36 3.1.1. Một số tính chất cơ bản của đất nghiên cứu ......................................... 36 3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình phân hủy POP trong đất ......... 37 3.1.3. Ảnh hưởng của pH đến quá trình phân hủy POP trong đất .................. 39 3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian lưu đến quá trình phân hủy POP .................. 41 3.2. Ảnh hưởng của diện tích bề mặt sắt đến động học phân hủy DDT ............ 42 3.2.1. Phân hủy DDT bằng Fe(0) .................................................................... 42 3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng sắt đến động học phân hủy DDT .............. 46 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 50 Nguyễn Thị Chinh K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học DANH MỤC VIẾT TẮT 2,4,5-T 2,4,5-trichlorophenocyacetic acid Alpha-HCH alpha Hexacyclohexan Beta-HCH Beta Hexacyclohexan BDE Bromodiphenyl ether BVTV Bảo vệ thực vật DDD Dichloro-diphenyl- dicholoroethane DDE Dichloro-diphenyl- dicholoroethylene DDT Dichloro- diphenyl-tricloetan HCB Hexachlorobenzen HCH Hexacyclohexan LD50 Lethal Dose – Nồng độ cần thiết để giết chết 50% quần thể một quần thể sinh vật nZVI Fe(0)- nano Zero-Valent Iron PCB Polychlorinated Biphenyl PFOS Axit Perfluorooctanesulfonic POP Persistent Organic Pollutant POP Persistent Organic Pollutants Nguyễn Thị Chinh K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG  DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cấu tạo phân tử DDT. Hình 1.2. Vai trò của sắt hóa trị không trong phản ứng khử các hợp chất hữu cơ clo. Hình 1.3. Sơ đồ khử hóa dẫn xuất clo bằng sắt hóa trị không trong nước. Hình 2.1. Ảnh hưởng của thời gian. Hình 2.2. Ảnh hưởng của pH. Hình 2.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm pH. Hình 2.4. Thí nghiệm sự ảnh hưởng của bề mắt sắt đến phân hủy DDT. Hình 2.5. Thiết bị GC – MS tại viện Công nghệ Môi trường. Hình 3.1. Hàm lượng của DDT, DDT và DDE theo thời gian. Hình 3.2. Quá trình chuyển hóa DDT trong môi trường H+. Hình 3.3. Hàm lượng của DDT tổng theo thời gian. Hình 3.4. Hàm lượng của DDT, DDT và DDE vào pH. Hình 3.5. Hàm lượng của DDT tổng vào pH. Hình 3.6. Hàm lượng của DDT, DDD + DDE vào thời gian lưu. Hình 3.7. Hàm lượng của DDT tổng vào thời gian lưu. Hình 3.8. Hàm lượng DDT tại các thời điểm khác nhau. Hình 3.9. Hàm lượng DDT tổng và hiệu suất xử lý tại các thời điểm khác nhau Hình 3.10. Sự phụ thuộc của Ln(Co/C) vào thời gian. Hình 3.11. Hàm lượng DDT tại các thời điểm khác nhau khi thay đổi hàm lượng sắt. Hình 3.12. Sự phụ thuộc của Ln(Co/C) vào thời gian khi thay đổi hàm lượng sắt. Hình 3.13. Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng vào hàm lượng sắt. Nguyễn Thị Chinh K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học  DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các quy luật động học đơn giản. Bảng 3.1. Kết quả phân tích một số tính chất cơ bản của mẫu đất nghiên cứu. Bảng 3.2. Hàm lượng DDT (mg/kg) và hiệu suất xử lý (%). Bảng 3.3. Hàm lượng DDT (mg/kg) và hiệu xuất (%) tại các giá trị pH khác nhau sau 5 ngày xử lý. Bảng 3.4. Hàm lượng DDT (mg/kg) và hiệu suất tại các thời gian khác nhau. Nguyễn Thị Chinh K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài DDT (Dichloro Diphenyl Tricholorothane) là hợp chất hữu cơ có hai vòng thơm và có chứa clo, là một trong những thuốc trừ sâu tổng hợp được biết đến nhiều nhất. DDT được tổng hợp đầu tiên vào năm 1874, nhưng thuộc tính của thuốc trừ sâu thì tới năm 1939 mới được khám phá. Vào những năm đầu của chiến tranh thế giới thứ II, DDT được sử dụng với lượng lớn để kiểm soát muỗi truyền dịch sốt rét, bệnh sốt phát ban và các bệnh do côn trùng khác trong cả quân đội và dân cư. DDT trở thành loại thuốc trừ sâu phổ biến trong nông nghiệp. Chúng có mặt ở khắp mọi nơi: Trong không khí, đất, nước,… do một lượng lớn đã được giải phóng ra khi phun trên cánh đồng và rừng để diệt muỗi và côn trùng. Ngày nay DDT đã bị cấm sử dụng vì nó có độc tính cao, có nguy cơ gây nên ung thư cho con người và động vật, gây đột biến và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, lại là một hợp chất khó phân hủy. Để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người, cần xử lý lượng tồn dư DDT trong các môi trường: Đất, nước, không khí. DDT trong đất có thể giảm đi do sự bay hơi, rửa trôi, sự hấp thụ của động vật, thực vật và sự phân hủy sinh học của các vi sinh vật có sẵn trong đất nhưng với thời gian tương đối lâu. Trên thế giới cũng như Việt Nam đã có một số phương pháp xử lý ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật như: thiêu huỷ, chôn lấp, cách ly, sử dụng vi sinh kết hợp chôn lấp, hay sử dụng phương pháp hóa học với các chất ôxi hóa hoặc thủy phân để phá vỡ một số liên kết nhất định, chuyển hóa chất có độc tính cao thành chất có độc tính thấp hơn hoặc không độc. Trong đó công nghệ sử dụng kim loại để xử lý thuốc BVTV tồn dư trong đất được nhiều các nhà khoa học nước ngoài nghiên cứu và cho thấy có hiệu quả cao. Phương pháp này thực hiện theo cơ chế phân hủy DDT dựa trên phản ứng khử tách clo ra Nguyễn Thị Chinh 1 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học khỏi phân tử và chuyển chúng sang sản phẩm ít độc hơn. Có rất nhiều đề tài nghiên cứu về quá trình xử lí DDT bằng kim loại sắt khác nhau, ví dụ như: Sự ảnh hưởng thời gian, sự ảnh hưởng của pH của dung dịch đến quá trình phân hủy DDT,….Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào về sự ảnh hưởng của bề mặt sắt đến động học quá trình phân hủy DDT. Vì vậy, tôi chọn đề tài: “Ảnh hưởng của diện tích bề mặt sắt đến động học quá trình phân hủy DDT bằng sắt siêu mịn” làm nội dung khóa luận của mình với mục đích tìm điều kiện bề mặt phù hợp trong quá trình phân hủy DDT bằng sắt siêu mịn. 2. Mục đích nghiên cứu: - Tìm điều kiện bề mặt phù hợp trong quá trình phân hủy DDT bằng sắt siêu mịn. - Xác định ảnh hưởng của bề mặt đến phản ứng phân hủy. 3. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu phâp hủy DDT. - Nghiên cứu phương trình động học của phản ứng phân hủy DDT. - Nghiên cứu cơ chế phân hủy DDT bằng một số phần mềm lượng tử. - Phân tích và xử lý số liệu. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Phản ứng phân hủy DDT bằng sắt siêu mịn. 4.2. Phạm vi nghiên cứu Vai trò của bề mặt trong quá trình phân hủy DDT bằng sắt siêu mịn. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu và tìm hiểu tài liệu. - Hóa học lượng tử - tính lượng tử các thông số nhiệt động liên quan. - Phương pháp phân tích hàm lượng POP (GC/MS). - Phương pháp động học phản ứng. Nguyễn Thị Chinh 2 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học - Đánh giá, phân tích xử lí số liệu. 6. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu của khóa luận góp phần làm cơ sở khoa học cho các phương pháp xử lý DDT, góp phần bảo vệ môi trường. Nguyễn Thị Chinh 3 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về POP 1.1.1. Khái quát Chất ô nhiễm hữu cơ bền (POP - Persistent Organic Pollutants) là những hợp chất hóa học có nguồn gốc từ cacbon, sản sinh ra do các hoạt động công nghiệp của con người. POP bền vững trong môi trường có khả năng tích tụ sinh học qua các chuỗi thức ăn lưu trữ trong thời gian dài, có khả năng phát tán từ xa các nguồn phát thải và tác động xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Vật lý: Chứa nhóm halogen, tan trong mỡ, tan ít trong nước, bền với nhiệt, ánh sáng, phân hủy sinh học, hóa học, dễ bay hơi và phát tán xa. Dạng tồn tại: rắn (BVTV), lỏng (PCPs), khí (sản phẩm cháy). Hóa học: Có khả năng phân hủy trong axit và kiềm, khả năng tích lũy sinh học, phóng đại sinh học. 1.1.1.1. Độc tính của các hợp chất POP [2, 21, 24] Trong tất cả các chất gây ô nhiễm do hoạt động của con người thải vào môi trường thì các hóa chất hữu cơ gây ô nhiễm khó phân hủy (POP) nằm trong số những chất nguy hiểm nhất. Những hóa chất này rất độc hại, gây ảnh hưởng đến quá trình phát triển, hệ thần kinh, hệ miễn dịch và có thể gây ung thư… gây tử vong ở người và độc vật. Các chất POP cũng rất khó xử lý do tính bền vững cao đối với quá trình phân hủy tự nhiên. Chúng có khả năng di chuyển và phát tán qua những quãng đường dài kể từ nguồn phát sinh ban đầu theo gió, nước hoặc nhờ các loài di cư. POP có thể được hấp thụ dễ dàng vào các mô mỡ và tích tụ trong cơ thể của các sinh vật sống thông qua chuỗi thức ăn và trong cơ thể con người. Nguyễn Thị Chinh 4 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học Các chất thải hữu cơ bền (POP) luôn tiềm tàng trong không khí, thức ăn nước uống sinh hoạt hàng ngày và có thể gây nhiều bệnh. Tuy nhiên người dân vẫn chưa có ý thức tự bảo vệ mình, bảo vệ môi trường. Cảnh báo của chương trình môi trường Liên Hiệp quốc, qua nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, POP vô cùng bền vững tồn tại lâu dài trong môi trường, có khả năng tích lũy sinh học nông sản, thực phẩm và trong các nguồn nước gây ra hàng loạt bệnh nguy hiểm đối với con người, đặc biệt là bệnh ung thư. Đã có rất nhiều nghiên cứu chứng minh rằng POP có thể phát tán đi rất xa, tồn lưu và tích tụ trong chuỗi thực phẩm cũng như trong các mô tế bào của thực vật. Đặc tính của POP là không màu, không mùi, không mùi nên khó nhận biết bằng cá giác quan; nặng hơn nước nên thường hay lắng đọng dưới đáy sông ngòi, kênh rạch; bền nên không cháy hết khi đốt mà chuyển sang dạng khí với tầm phát tán rộng và nguy hiểm hơn. Các chất này lan rộng thông qua nước, không khí và lưu nhiễm vào thực vật, hậu quả là nhiễm vào cơ thể con người. Đó là những hóa chất thường dùng để pha chế các loại thuốc bảo vệ thực vật có tác dụng mạnh và sử dụng trong công nghiệp với nhiều mục đích khác nhau. Một số chất POP còn được sản sinh ra một cách không chủ định trong quá trình sản xuất công nghiệp một số chất diệt cỏ như 2,4,5-T hoặc trong quá trình đốt cháy không hoàn toàn của một số nguyên liệu như gỗ, giấy, luyện kim …vv. Mức độ nguy hiểm, độc hại của từng chất POP là khác nhau, nhưng đều có một số đặc điểm chung: + Có độc tính tính cao. + Khó phân hủy, có thể tồn tại nhiều năm thậm chí hàng chục năm trước khi phân hủy thành dạng ít độc hại hơn. + Có thể bay hơi và phát tán đi xa theo không khí. Nguyễn Thị Chinh 5 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học Vì những tính chất nguy hại cho con người, sinh vật nói chung và môi trường sinh thái, có tác động quy mô toàn cầu, nên việc quản lý và ngăn chặn tác hại của POP được cả thế giới quan tâm, thiết lập Công ước quốc tế các nước phải tuân theo. 1.1.1.2. POP theo công ước Stockhom [24] POP là những hợp chất có tính độc hại, tồn tại bền trong môi trường, phát tán rộng và tích lũy trong hệ sinh thái, gây hại cho sức khỏe con người. Ban đầu Công ước Stockholm quy định việc quản lý an toàn, giảm phát thải và tiến tới tiêu huỷ hoàn toàn 12 nhóm chất POP bao gồm Aldrin, Chlordan, Dieldrin, Endrin, Heptachlor, Hexaclo benzen, Mirex, Toxaphen và Polychlorinated Biphenyls (PCB); DDT [1,l,l-trichloro-2,2-bis (4- chlorophenyl) ethan]; Dioxin (polychlorinated dibenzo-p-dioxin), Furans (Polychlorinated dibenzofurans), Polychlorinated Biphenyls (PCB), và Hexachlorobenzen (HCB). Năm 2009, Hội nghị các Bên lần thứ tư của Công ước Stockholm đã Quyết định bổ sung chín (09) nhóm chất POP mới vào các Phụ lục A, B, C của Công ước, bao gồm: Các hóa chất trong Phụ lục A Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật: Lindan, Alpha-HCH, Beta-HCH, Chlordecon; Nhóm hóa chất công nghiệp: Hexabromobiphenyl, Pentachlorobenzen, Tetra BDE, Penta BDE, Hepta và Octa BDE; Các hóa chất trong Phụ lục B: Hóa chất công nghiệp PFOS, các muối và PFOS-F; Các hóa chất trong Phụ lục C: Pentachlorobenzen. Năm 2011, Hội nghị các Bên lần thứ năm (COP 05) Công ước Stockholm đã bổ sung thêm Endosulfan và các đồng phân vào phụ lục A của Công ước. (Các chất POP theo yêu cầu mới của Công ước Stockholm sau đây được gọi tắt là các chất POP mới). Nguyễn Thị Chinh 6 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học  Danh mục các chất POP theo COP 05 Công ước Stockholm Đioxin – hóa chất này được tạo ra một cách vô tình do sự đốt cháy không hoàn toàn, cũng như trong quá trình sản xuất một số loại thuốc trừ sâu và các hóa chất khác. Ngoài ra, một số kiểu tái chế kim loại, nghiền và tẩy trắng giấy cũng có thể sản sinh ra đioxin. Đioxin còn có trong khí thải động cơ, khói thuốc lá và khói than gỗ. Endrin – đây là loại thuốc trừ các loại gặm nhấm, trừ sâu được phun trên những cánh đồng bông và ngũ cốc. Chất này còn được sử dụng để diệt các loại chuột nhà, chuột đồng... Furan – các chất này được sản sinh không chú ý từ cùng những quá trình phát thải đioxin, đồng thời còn có trong các hợp chất PCB dành cho thương mại. Heptachlor – được dùng chủ yếu để diệt các loài côn trùng và mối trong đất, đồng thời còn được dùng để diệt các loài côn trùng hại bông, châu chấu, các loài gây hại cho nông nghiệp khác và muỗi truyền bệnh sốt rét. Hexachlorobenzen (HCB) – được sử dụng để diệt nấm hại cây lương thực. Đây cũng là một phụ phẩm trong việc sản xuất một số loại hóa chất nhất định và là kết quả của những quá trình phát thải ra đioxin và furan. Mirex – một loại thuốc trừ sâu sử dụng chủ yếu để diệt kiến lửa và các loại kiến và mối khác. Mirex còn được dùng làm chất làm chậm lửa trong chất dẻo, cao su và đồ điện. Polychlorinated Biphenyl (PCB) – hợp chất này được dùng trong công nghiệp làm chất lưu chuyển nhiệt, trong các máy biến thế điện và tụ điện, làm chất phụ gia trong sơn, giấy copy không cacbon, chất bịt kín và chất dẻo. Toxaphene – còn được gọi là camphechlor, một loại thuốc trừ sâu dùng trong ngành trồng bông, ngũ cốc, hoa quả, hạt và rau xanh. Chất này còn được dùng để diệt các loại ve, chấy kí sinh vật nuôi. Nguyễn Thị Chinh 7 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học 1.1.1.3. Phân loại POP [7] Hiện tại có nhiều cách phân loại POP. Dựa trên con đường POP đi vào môi trường là một trong những cách phân loại POP. Tuy cách phân loại này không phải là duy nhất. Trên cơ sơ căn cứ vào con đường POP đi vào môi trường người ta chia làm ba nhóm chính:  Nhóm 1: Các hóa chất bảo vệ thực vật [7] Hóa chất bảo vệ thực vật có thể hiểu một cách đơn giản là những hóa chất dùng để diệt trừ những loài có hại và cũng vì thế mà chúng đi vào môi trường, có ảnh hưởng đến môi trường, đến những đối tượng tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp. Ví dụ: Diclodiphenyl tricloetan (DDT), dieldrin, haptachlor, aldrin, hexaclobenzen (HCB), toxaphene, clodan, mirex, endrin, lindane, ….  Nhóm 2: Các hóa chất sử dụng trong công nghiệp [7] POP phát tán vào môi trường phổ biến và được chú ý nhiều nhất trong nhóm 2 là các hóa chất trong dầu nhớt và các loại hóa chất sử dụng cho quá trình sản xuất công nghiệp hoặc những sản phẩm của các hoạt động sản xuất công nghiệp, điển hình là PCBs. PCBs được sử dụng trong các ngành sản xuất công nghiệp trên 50 năm nay do có tính chất cách nhiệt cao và không cháy. ứng dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp điện (máy biến thế, acquy, bóng đèn huỳnh quang, đầu chịu nhiệt, đầu biến thế), làm mát trong chịu nhiệt, trong các dung môi chế tạo mực in, ngành công nghiệp sản xuất sơn. Đặc biệt là PCBs được hình thành trong quá trình sản xuất của nhiều ngành công nghiệp, đôi khi nó là sản phẩm phụ không mong muốn của nhiều nghành công nghiệp và quá trình đốt nguồn này cũng laf một trong những nguồn tạo ra Dioxin.  Nhóm 3: Các sản phẩm phụ không mong muốn phát sinh ra từ quá trình đốt cháy [7] Cách phân loại trong nhóm 3 là những sản phẩm phụ của nhiều quá trình sản xuất khác nhau hoặc quá trình đốt cháy. Nguồn phát sinh dioxin chủ Nguyễn Thị Chinh 8 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học yếu từ các nhà máy sản xuất hóa chất, quá trình đốt cháy các sản phẩm cháy có chứa clo, quá trình tẩy trắng bột giấy, các chất tích tụ trong chuỗi thức ăn, trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu các chất thải nguy hại và trong các lò đốt chất thải, cụ thể như hexachlorobenzenne (HCB), polycyclic aromatic hydrocacbons (PAHs), Dioxin và furans. Trong một phạm vi giới hạn những hỗn hợp này có thể hình thành do quá trình tự nhiên nhưng theo thời gian chúng sẽ mất đi tính bền vững trong môi trường. Sự nguy hiểm của nhóm POP này là sau khi đã giải phóng vào môi trường chúng tích tụ lại và sau đó khuếch đại vào chuỗi thức ăn, trong mô mỡ. Mặc dù Dioxin không làm phá vỡ ADN nhưng chúng sẽ hoạt hóa ADN đã bị suy thái bởi những chất khác nên gây nhiều bệnh hiểm nghèo cho con người, có thể thấy nhiều nhất là bệnh ung thư, hỏng chức năng hệ thần kinh phôi thai, quái thai. 1.1.2. Các phương pháp xử lý POP [2, 7, 11] Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều biện pháp khác nhau được nghiên cứu và sử dụng để xử lý POP cũng như tiêu hủy chúng và những biện pháp được sử dụng chủ yếu là: + Phá hủy bằng tia cực tím (hoặc bằng ánh sáng mặt trời). + Phá hủy bằng vi sóng Plasma. + Oxy hóa bằng không khí ướt. + Oxy hóa ở nhiệt độ cao (thiêu đốt, nung chảy, lò nung chảy). + Phân hủy bằng công nghệ sinh học. + Khử bằng hóa chất pha hơi. + Khử có chất xúc tác, kiềm, oxi hóa điện hóa trung gian. + Oxy hóa muối nóng chảy. + Oxy hóa siêu tới hạn và plasma. + Sử dụng lò đốt đặc chủng. + Lò đốt xi măng. Nguyễn Thị Chinh 9 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học Cho đến nay, nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư thuốc bảo vệ thực vật thuộc nhóm khó phân hủy và vẫn sử dụng các công nghệ: sử dụng lò thiêu đốt nhiệt độ thấp (Trung tâm công nghệ xử lý môi trường – Bộ tư lệnh Hóa học), sử dụng lò đốt xi măng nhiệt độ cao (Công ty Holchim thí điểm tại Hòn Chông), sử dụng lò đốt 2 cấp có can thiệp làm lạnh cưỡng bức (Công ty Môi trường Xanh thực hiện tại các khu công nghiệp) và công nghệ phân hủy sinh học (Viện Công nghệ Sinh học phối hợp một số đơn vị khác thực hiện). Tuy nhiên các phương pháp trên có nhiều hạn chế: + Phải đào xúc vận chuyển khối lượng lớn đất tồn dư. + Việc bao gói đóng thùng, chuyên chở có nhiều nguy cơ tiềm ẩn. + Việc nung đốt trong lò xi măng chưa khẳng định đã phân hủy hoàn toàn chất độc hại mà không phát sinh dioxin thải ra môi trường. + Chi phí đốt quá lớn. Yêu cầu công nghệ phù hợp cho việc xử lý các chất POP tại Việt Nam vừa có thể triển khai rộng, phù hợp với điều kiện kinh tế, kĩ thuật và trình độ kỹ thuật và quản lý ở trong nước, mà vẫn giữ được yêu cầu tối quan trọng là không gây phát tán chất độc, không phát sinh chất độc thứ cấp như dioxin, furan hay các chất độc hại khác, ra môi trường. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có phương pháp xử lý công nghệ nào đáp ứng được yêu cầu thực tế. 1.2. DDT DDT là một trong những chất nguy hại nhất trong số các chất POP, nhưng lại được sử dụng khá phổ biến đến nay, do đó tác động gây hại của nó càng lớn – rộng. 1.2.1. Cấu tạo phân tử DDT [2, 3, 5, 7, 21] - Công thức hóa học của DDT: C14H9Cl5. - Cấu tạo phân tử DDT: Nguyễn Thị Chinh 10 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học Hình 1.1. Cấu tạo phân tử DDT [1, 5]  Tính chất: + Điểm nóng chảy: 108,50C (227,30F; 381,6 K). + Điểm sôi: 2600C (5000F; 533 K) (phân hủy). + DDT là chất không màu, không vị và gần như không có mùi. + DDT rất kị nước, nó gần như không hòa tan trong nước nhưng tan tốt trong các dung môi hữu cơ, chất béo và các loại dầu.  Đặc điểm: + DDT là một chất gây ô nhiễm hữu cơ bền được dễ dàng hấp thụ vào đất và trầm tích. Tùy thuộc vào điều kiện đất mà chu kì bán hủy dao động từ 22 ngày đến 30 năm. + Vì nó ưa mỡ, DDT có tiềm năng lớn để tích lũy sinh học. Các loài chim bị nhiễm DDT nhiều hơn các động vật khác trong cùng môi trường. + DDT và DDE là khả năng chống lại sự trao đổi chất, trong con người, trong chu kì bán hủy của chúng là 6 đến 10 năm tiếp theo. + DDT bị cấm trên toàn thế giới về sử dụng nông nghiệp theo Công ước Stockholm năm 2004 và hạn chế sử dụng để kiểm soát bệnh sốt rét. DDT là loại thuốc trừ sâu đã được sử dụng trong nhiều năm qua. Công thức hóa học của loại thuốc này là C14H9Cl5 tên khoa học là diclodiphenyltricloetan hay (1,1,1 – trichloro – 2,2-bis (p – chlorophenyl) etan) và gọi tắt là DDT được sử dụng một cách hiệu quả giúp quân đội và dân thường trong việc kiểm soát sự lan truyền của dịch sốt rét và các bệnh dịch khác phát sinh từ côn trùng . Nguyễn Thị Chinh 11 K38B - Hóa Khóa luận tốt nghiệp đại học DDT là tổng hợp của 3 dạng là p,p’- DDT (85%), o,p’- DDT (15%) và o,o’- DDT (lượng vết). Tất cả ba dạng trên đều là chất bột vô định hình. DDT cũng có thể chứa DDE (1,1 – dichloro – 2,2-bis (p – chlorophenyl) etylen) và DDD (1,1 – dichloro – 2,2-bis (p – chlorophenyl) etan) là những chất nhiễm bẩn trong quá trình sản xuất. DDD cũng có thể được sử dụng để diệt trừ sâu hại, nhưng hiệu quả kém hơn nhiều so với DDT, một dạng của DDD (o,p’-DDD) đã được sử dụng để điều trị bệnh ung thư tuyến thượng thận. Cả DDD và DDE đều là những sản phẩm không mong muốn trong quá trình sản xuất DDT. 1.2.2. Độc tích của DDT [3, 21]  Độc tính DDT là loại thuốc trừ sâu có độ bền vững, có độc tính cao. Sự gây hại của DDT đối với môi trường là do hai thuộc tính của nó là sự tồn tại lâu trong môi trường và sự hòa tan trong lipit. Vì DDT không hòa tan trong nước nên rất khó bị rửa trôi trong môi trường.  Tác hại của DDT + Tiếp xúc với DDT là một yếu tố nguy cơ sinh non và sinh thiếu cân và có thể gây tổn hại cho sữa của một người mẹ . + DDT có liên quan với việc gây sảy thai sớm và nguy hại đến thời kì đầu của lần mang thai tiếp theo. + Tiếp xúc với DDT có thể ảnh hưởng đến hoocmon tuyến giáp và là yếu tố quan trọng trong tỷ lệ mắc và nguyên nhân của đần độn ở người. + Tiếp xúc với DDT có thể gây ra các vấn đề về thần kinh (ví dụ: bệnh Parkinson) và hen suyễn . + Tiếp xúc với DDT trước tuổi dậy thì làm tăng nguy cơ ung thư vú sau này. DDT hòa tan tốt chất béo vì vậy khi động vật ăn thức ăn có chứa DDT thì DDT sẽ kết hợp với chất béo trong cơ thể và tích lũy ở đó. Một khi DDT xâm nhập được vào cơ thể nó sẽ có xu hướng kết hợp tích lũy lại ở các mô Nguyễn Thị Chinh 12 K38B - Hóa