CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về tính chất và độc tính của Chì và hợp chất

2.1.1 Các đặc tính vật lí và hoá học của chì

Chì là kim loại màu xám tro, mềm.

Số thứ tự nguyên tử = 82

Khối lượng nguyên tử = 207.19

Tỉ khối = 11.34

Nhiệt độ nóng chảy = 327.5 oC

Nhiệt độ sôi = 1740 oC

Chì có bốn đồng vị là 204, 206, 206, 207. Trạng thái oxi hoá của chì trong

hợp chất vô thường gặp +2 hơn là +4. Các hợp chất của chì thường khó hòa

tan ngoại trừ các muối clorat, nitrat và acetat. [4]

- Chì kim loại được sử dụng rộng rãi làm dây cáp bọc ngoài, bình

ắcquy cho xe máy, nguồn phát điện trong những tình huống khẩn cấp, que

hàn, đạn cho các loại súng…

2.1.2 Các hợp chất của chì

Chì trong công nghiệp thường được chia thành 2 nhóm chính:

a. Hợp chất vô cơ của chì

- Chì oxit

Chì momoxit PbO: loại này được sử dụng sản xuất pin dự trữ, các

hợp chất của cao su.

Chì đioxit PbO2: loại này đuợc sử dụng trong sản xuất pin ắcquy,

chất nhuộm.

Chì tetroxit Pb3O4: loại này được sử dụng làm chất ức chế chống gỉ

cho sắt thép.

- Muối của chì

Chì crômmat PbCrO4: loại này được sử dụng làm chất nhuộm trong

thuốc màu và phẩm nhuộm

Chì asenat PbAsO4: Loại này được sử dụng như là một thành phần

của thuốc trừ sâu.

Chì acetat Pb(CH3COO)2: loại này được sử dũng chủ yếu trong việc

sản xuất ra các hợp chất của chì.

Chì sunphat PbSO4: loại này được sử dụng trong thuốc nhuộm trắng

và trong ngành công nghiệp cao su.

b. Hợp chất hữu cơ của chì

Chì tetraethyl Pb(C2H5)4 và chì tetramethyl Pb(CH4)4: các loại này được

sử dụng như là một chất thêm vào nhiên liệu để ngăn hay làm giảm tiếng trong

động cơ.

2.1.3 Sự phân bố của chì trong tự nhiên và nguồn gây ô nhiễm

a. Trong đá

Chì có tự nhiên trong vỏ trái đất với hàm lượng khoảng 13mg/kg. Cũng

như tất cả các cấu tố khác, có vài nơi hàm lượng chì tập trung cao hơn như các

quặng nằm rải rác khắp thế giới.

Một nguồn chì quan trọng là các loại đá do núi lửa và các biến chất tạo

thành với hàm lựợng chì từ 10-20 mg/kg [5].

b. Trong đất

Lớp đất là lớp bề mặt trên cùng của vỏ trái đất và là nơi diễn ra các hoạt

động sinh sống của con người và các loại động vật. Do đó, điều quan trọng là

phải phân biệt giữa đất chứa chì do nguồn tự nhiên hay bị ô nhiễm bởi con

người. Nhìn chung thì đất có tính axit chứa chì ít hơn đất có tính bazơ. Điều

đặc biệt là các chất hữu cơ tự nhiên trong đất thường có chứa một lượng chì

đáng kể. Mặc dù toàn bộ các yếu tố này không đóng vai trò quan trọng trong

việc quyết định lượng chì có trong một loại đất đặc biệt nào đó, nhưng lượng

chì thường tập trung ở các vùng xa xôi, hẻo lánh cách biệt với hoạt động của

con người cũng tương tự như luợng chì tập trung trong đá, trung bình từ 5-

25mg/kg [5].

c. Trong nước

Phân tích nguồn nước ngầm thì phát hiện thấy lượng chì từ 1-60µg/lít.

Lượng chì chứa trong các sông, hồ từ 1-10µg/lít và lượng chì tập trung trong

nước biển thấp hơn trong nước ngọt.

d. Chì trong không khí

Lượng chì trong không khí tự nhiên khá thấp. Một trong những yếu tố

chủ yếu gây nên sự có mặt của Pb trong không khí là do hoạt động của con

người như việc chuyên chở bằng máy bay, đốt nhiên liệu , ngành công

nghiệp…

e. Thực vật

Chì có trong mọi loài thực vật cũng giống như việc có trong đất, không

khí và nước. Warren & Delavaut (1962) đã kết luận rằng có một lượng chì

bình thường trong lá và nhánh của các loại cây gỗ là 2.5mg/kg ở dạng cân

khô. Rau và ngũ cốc, họ ước lượng là 0.1-1 mg/kg ở dạng cân khô. Mitchell

(1963) khám phá ra rằng lượng chì có trong cỏ là 1mg/kg ở dạng cân khô [5].

f. Thuốc màu, vôi, sơn

Hợp chất của chì được sử dụng từ rất lâu trong ngành sản xuất nước sơn,

bắt đầu là một trong những thành phần chủ yếu và sau đó như một chất màu

và chất làm khô. Sự tích lũy chì từ thuốc màu, vôi, nước sơn là kết quả của

nạn dịch ngộ độc chì ở trẻ em. Một cuộc khảo sát ở Luân Đôn đã khám phá ra

rằng hơn phân nữa hộ gia đình được khảo sát thì sử dụng thuốc màu, vôi, sơn

với lượng chì chứa từ 1-40%. Một lớp sơn mỏng, đường kính 2-3mm có thể

chứa hơn 1000mg chì và hơn 10 lần mỗi ngày tiếp xúc với các nguồn có chứa

chì [6]. Kết quả là trẻ em bị nhiễm độc chì lâm sàn do thói quen ăn uống .

2.1.4 Sự độc hại của chì

a. Đối với cây cối

Ngộ độc chì tùy thuộc vào các yếu tố của đất như pH, kiểu di truyền của

cây và điều kiện mà cây trồng lớn lên. Mặc dù hàm lượng chì tập trung cao từ

100-1000mg/kg [4] đất có thể gây nên ngộ độc nhưng lượng chì bình thường

và lượng chì bị nhiễm độc trong lá cây được tìm thấy lần lượt là 5-10µg/g và

30-300µg/g [7]. Các ảnh hưởng sinh học về lượng chì vượt quá giới hạn là làm

thay đổi tính thấm nước của màng tế bào, ức chế enzim, ảnh hưởng lên sự hô

hấp, quang hợp và thoát hơi nước. Hơn thế nữa còn gây ra hiện tượng làm sẫm

màu lá cây lại [8].

b. Các loài sinh vật

Chì gây ra ngộ độc sâu sắc với các sinh vật sống dưới nước khi hàm

lượng từ 0.1-40mg/l cho các loại sinh vật nước ngọt và từ 2.5-500mg/l cho

sinh vật biển. Các động vật ở cạn thì ít bị ngô độc hơn các sinh vật sống dưới

nước.

c. Con người :

Dễ nhiễm, khó phát hiện, biến chứng nguy hiểm, do vậy ngộ độc chì

được xem là một căn bệnh khá nguy hiểm. Chì gây nên các triệu chứng từ việc

mất các chức năng thần kinh tới tử vong, tùy vào lượng phơi nhiễm và thời

gian phơi nhiễm đối với chì.

Ở trẻ em, mức phơi nhiễm chì trung bình làm mất khả năng học tập,

giảm điểm trí thông minh IQ, và cũng gây ra các biểu hiện hiếu động quá độ

và các hành vi bạo lực. Cả trẻ em lẫn người lớn có nhiều biểu hiện bệnh khác

nhau bao gồm các tổn thương về hệ thần kinh, thận, dạ dày và hệ thống máu,

Chì cũng ảnh hưởng đến khả năng sinh sản ở cả nam và nữ. Phí tổn cho xã hội

hàng năm do việc nhiễm độc chì ở trẻ em ở Mỹ là 43.3 tỷ đô la. Không có con

số nào cho cả thế giới nhưng chắc chắn là sẽ vượt qua con số này rất nhiềuvì

sự phơi nhiễm chì cao hơn rất nhiều ở các nước đang phát triển [9].

2.2 Nước thải pin-ắc quy

2.2.1 Pin ắc quy

- Ắc quy chì-axit có cấu tạo gồm vỏ bình bằng nhựa (PP, PE) và bên

trong gồm nhiều hộc chứa các điện cực chì, các bản cực có dạng vĩ lưới. Mỗi

hộc của ắc quy gồm các lá cực dương làm bằng oxit chì PbO2 và các lá cực âm

làm bằng chì Pb xốp được hàn thành chùm xen kẻ nhau, giữa chúng được

ngăn bởi lá cách bằng nhựa PVC hoặc lá cách BTT.

Hình 2.1 Cấu tạo của ắc quy chì – acid.

- Qui trình sản xuất :

Đúc sườn: là hợp kim của chì và antimony (Pb- Sb)

Trát cao: Chì nguyên chất 99.97% được nấu chảy rót vào khuôn tạo

thành các bi chì. Bi chì sẽ được đưa vào maý nghiền với sự có mặt

của oxi thu được bột chì oxit PbO. Bơm bột chì, nước, acid, cho phụ

gia khô vào bồn chứa và bắt đầu trộn với điều kiện thích hợp ta sẽ

thu được cao. Sườn sẽ được trát cao, sau đó sấy và ủ ở điều kiện

thích hợp.

Hóa thành: Thẻ sau ủ sẽ được nạp điện, tai thẻ dương được bỏ vào

những rãnh tiếp xúc với thanh chì màu xám và tai thẻ âm được bỏ

vào những rãnh tiếp xúc với thanh chì màu nâu đỏ. Chọn chương

trình nạp tự động cho từng chủng loại thẻ... Thẻ được lấy ra cho qua

công đoạn rửa hết axit trên bề mặt và sấy, với mỗi loại thẻ âm và

dương thì quá trình rửa và sấy là khác nhau. Sấy xong thẻ được

chuyển qua công đoạn cắt, chà tai thẻ và lưu kho chuẩn bị cho khâu

lắp ráp.

Lắp ráp: tuỳ vào từng chủng loại thẻ mà lắp ráp trên các dây chuyền

ắc quy xe maý, ô tô, dân dụng…

- Nước thải sẽ ở các công đoạn chính sau:

Vệ sinh khuôn đúc sườn

Vệ sinh khu vực nơi trát cao

Rửa các thẻ chì sau khi nạp điện

- Thành phần nước thải chủ yếu là chì và axit loãng pH từ 1-3

Hình 2.2 Sơ đồ khối toàn bộ quá trình sản xuất ắc quy chì axit

H2SO4 (d=1,38)

Trộn cao

Nghiền bi

Ủ

Trát cao

Đúc sườn

H2SO4 đậm đặc

Nạp điện

Rửa, sấy

Lắp ráp

Đúc phụ kiện

Pb 99, 97 %Pb hợp kim

(Pb-Sb)Pb A20, tái

sinh

Cắt

Bình Acquy

H2SO4 (d=1,250)

H2SO4 (d=1,030)

Trát caoBột chì

2.2.2 Nguồn và đặc tính của nước thải

Các nguồn nước thải chính là ở các khu trát cao, khu đúc sườn và khu

rửa các thẻ chì sau khi nạp điện .

Tất cả nước thải được đưa vào một hồ chứa nước thải thu gom: nước thải

ra từ các phân xưởng sản suất có chứa acid, chì là hai thành phần chủ yếu. có

pH trong khoảng (1- 3).

Bể lắng: nhiệm vụ chủ yếu là lắng cặn sơ bộ, các thành phần có khối

lượng nặng hơn nước được lắng xuống phía dước.

Bể trung hòa: nhiệm vụ trung hòa acid và kết tủa sơ bộ, quá trình hoàn

toàn là tự động. Máy bơm hóa chất hoàn toàn tự động ứng với độ pH cài đặt

trước. Khi chưa đạt pH cài đặt máy bơm sẽ bơm Na2CO3 vào bể để trung hòa,

khi đạt pH cài đặt thì bơm sẽ tự động tắt.

Sau khi trung hòa nước tiếp tục qua bể kết tủa và quá trình này cũng

hoàn tự động. Hóa chất sử dụng để kết tủa là Poly aluminium chloride

( khoảng 80 kg/ ngày).

Sau khi kết tủa xong thì nước thải trực tiếp qua bể lắng, cặn được lắng

xuống và nước được chảy tràn qua bể lọc. Nước thải sau khi lọc xong được

thải ra ngoài. Lớp tủa được giữ trong hồ ở một mức nhất định để ổn định quá

trình lắng tủa.

Như vậy tủa ở bể cuối cùng sau một thời gian sẽ được xe xúc và đưa ra

ngoài.

Nước thải mà ta khảo sát là nước thải lấy ở bể trung hòa.

Hình 2.3 Sơ đồ xử lý nước thải

2.3 Tiêu chuẩn nồng độ chì cho phép trong nước thải

Theo TCVN_5945-2005 do ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 147 “chất

lượng nước” biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị,

bộ Khoa học và Công nghệ ban hành thì

- Nồng độ cho phép của chì trong các loại nước thải công nghiệp loại

A, B, C lần lượt là: 0.1 ; 0.5 và 1ppm.

- pH của nước thải cho phép xả ra môi trường là 6-9 đối với loại

A, 5.5-9 loại B và 5-9 loại C.

Nước thải thu gom

Bể lắng

Trung hòa

Kết tủa

Lắng cặn

Bể lọc hệ thống khu CN