Amoniac

Nguyễn Ngọc Trung
Tp. Hồ Chí Minh, 12-2007.
Được trình bày bởi
KHÍ AMÔNIĂC (NH3)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
SERMINAR MÔN HỌC ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG
GVHD : Ts. Diệp Thị Mỹ Hạnh
TỔNG QUAN VỀ AMÔNIĂC
AMÔNIĂC LÀ GÌ?
Amôniăc là một chất khí không màu có mùi rất khó chịu.

Thuật ngữ `amôniăc` có nguồn gốc từ một liên kết hoá học có tên là `clorua ammoni` được tìm thấy gần đền thời thần Mộc tinh Ammon ở Ai Cập.
Người đầu tiên chế ra amôniăc nguyên chất là nhà hoá học Dzozè Prisly.Ông đã thực hiện thành công thí nghiệm của mình vào năm 1774 và khi đó người ta gọi amôniăc là `chất khí kiềm`.
Tính chất vật lí

Amôniăc là một chất không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (Khối lượng riêng D = 0,76g/l.
Amôniăc hoá  lỏng ở -340C và hoá rắn ở -780C. Trong số các khí, amôniăc tan được nhiều nhất trong nước.1 lít nước ở 200C hoà tan được 800 lít NH3.
Hiện tượng tan được nhiều giải thích do có tương tác giữa NH3 và H2O, là những chất đều có phân tử phân cực
Tính chất hóa học
Sự phân huỷ

Như đã biết, phản ứng tổng hợp NH3 là thuận nghịch. Điều này có nghĩa, amôniăc có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N2  và H2 .

Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 7000C  và áp suất thường. Phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng thuận nghịch
2 NH3 → 3 H2 + N2
Tính chất hóa học
Tác dụng với axit

Nhúng hai đũa thuỷ tinh vào hai bình đựng dung dịch HCl đặc và dung dịch NH3 đặc sau đó đưa hai đầu đũa thủy tinh lại gần nhau thì sẽ thấy khói màu trắng.

Khói màu trắng là những hạt nhỏ của tinh thể muối amoni clorua . Chất này được tạo do hai khí HCl và NH3 hoá hợp với nhau theo phương trình phản ứng:

               

NH3 + HCl → NH4Cl

Tính chất hóa học
Tác dụng với chất oxi hoá

a) Tác dụng với O2

Đốt amôniăc trong oxi, nó cháy với ngọn lửa màu vàng tươi . NH3 bị oxi hoá bởi oxi tạo ra N2 và H2O .
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + Q
Trong thí nghiệm hỗn hợp NH3 và O2 được dẫn đi qua ống đựng chất xúc tác Pt nung nóng. Khí NO sinh ra, đi tới bình cầu là nơi có nhiệt độ thường, thì hoá hợp với trong không khí tạo ra khí NO2 màu nâu đỏ.
NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2NO + O2  NO2
               


Tính chất hóa học
Tác dụng với chất oxi hoá

b) Tác dụng với khí Clor
Dẫn khí NH3 vào bình khí Cl2, hỗn hợp khí tự bốc cháy tạo ra ngọn lửa có khói trắng . Phương trình phản ứng:

2NH3 + 3HCl = 6HCl + N2              

Khói trắng là những hạt nhỏ tinh thể NH4Cl được tạo nên do HCl sau  khi sinh ra lại hoá hợp ngay với NH3.

NH3 + HCl → NH4Cl
Tính chất hóa học
Tính acid

Như ta đã biết NH3 là một bazơ tuy nhiên nó còn là một acid yếu (theo thuyết Brønsted-Lowry ) ví dụ như khi lithium nitride được thêm vào dung dịch ammonia, phản ứng tạo thànhdung dịch lithium amide :

Li3N(s)+ 2NH3 (l) → 3 Li+(am) + 3 NH2−(am)
Tính chất hóa học
NH3 như là Ligand

Tetraamminecopper(II), [Cu(NH3)4]2+, có màu xanh dương đậm khi thêm ammonia vào trong dung dịch muối đồng (II).

Diamminesilver(I), [Ag(NH3)2]+, được gọi là tác chất Tollens` reagent.
Điều chế
Tổng hợp từ thiên nhiên
Trong không khí có một lượng amôniăc không đáng kể sinh ra do quá trình phân rã của động vật và thực vật.

NH3 được sản xuất từ N2 trong không khí dưới xúc tác của các enzim nitrogenases

Trong cơ thể các động vật trong quá trình trao đổi chất sinh ra NH3 và nó ngay lập tức chuyển thành Urê.
Điều chế
Tổng hợp hoá học
NH3 được sản xuất bằng cách chưng cất than tạo muối amôni sau đó đem tác dụng với vôi sống:
2 NH4Cl + 2 CaO → CaCl2 + Ca(OH)2 + 2 NH3
Trong công nghiệp người ta điều chế NH3 từ H2 (được điều chế bằng nhiều cách khác nhau) sau đó đem tác dụng với N2 lấy từ không khí. Phản ứng xảy ra thuận nghịch nên phải thêm xúc tác để cho sản phẩm và hiệu suất mong muốn
3 H2 + N2 → 2 NH3
13
Ứng dụng
Điều chế acid nitrit
1. Nguyên lý chung:
Ðiều chế acid nitric bằng phương pháp oxi hóa khí amôniăc ,được tiến hành qua 2 giai đoạn:
- Oxi hóa amôniăc thành NO.
- Ðiều chế acid nitric (hấp thụ ).
 
a) Oxi hóa amôniăc thành NO:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
xúc tác là hợp kim Pt - Rh (5 - 10% Rh)
b) Ðiều chế acid nitric :
        2NO + O2  NO2
Hấp thụ NO2 bằng nước tạo thành acid nitric :
        3NO2 + H2O  2HNO3 + NO







Ứng dụng
Làm phân bón
NH3 được xem như là thành phần của phân bón. NH3 có thể được bón trực tiếp lên ruộng đồng bằng cách trộn với nước tưới mà không cần thêm một quá trình hoá học nào.
NH3 tác dụng với acid (HCl, HNO3 …) tạo muối là thành phần chính của phân bón hoá học. Amôni Sunphat là một loại phân bón tốt. Amôni Nitrat cũng được sử dụng như một loại phân bón và còn như một dạng thuốc nổ

Ứng dụng
Làm phân bón

Khi cho amôniăc tác dụng với CO2 ở nhiệt độ 180-200oC, dưới áp suất khoảng 200atm ta điều chế Urê (NH2)2CO là chất rắn màu trắng, tan tốt trong nước, chứa khoảng 46%N :
CO2 + 2NH3 (NH2)2CO + H2O

Trong đất dưới tác dụng của các vi sinh vật urê bị phân hủy cho thoát ra amoniac, hoặc chuyển dần thành muối amonicacbonat khi tác dụng với nước:

(NH2)2CO + 2H2O (NH4)2CO3
Ứng dụng
Kỹ nghệ làm lạnh
NH3 là chất thay thế CFCs, HFCs bởi vì chúng kém độc và ít bắt cháy
Trong phòng thí nghiệm và phân tích
NH3 được xem như là hỗn hợp khí chuẩn cho việc kiểm soát phát thải môi trường, kiểm soát vệ sinh môi trường,các phương pháp phân tích dạng vết.
Ứng dụng
Kỹ nghệ điện tử
NH3 được sử dụng trong công nghệ sản xuất chất bán dẫn và một số vật liệu cao cấp khác thông qua sự ngưng tụ silicon nitride (Si3N4) bằng phương pháp ngưng tự bốc hơi hoá học: Chemical Vapor Deposition (CVD).
Một số ứng dụng khác:
NH4Cl được sử dụng trong công nghệ hàn, chế tạo thức ăn khô và trong y học…
NH3 được sử dụng trong công nghiệp dầu khí, thuốc lá, và trong công nghệ sản xuất các chất gây nghiện bất hợp pháp..

ĐỘC TÍNH
Độc tính của amôniăc
Trong chuyên đề này chúng tôi nói tới độc tính chung cho 3 dạng của amoniac
+ Khí amoniac (NH3)
+ Khí amoniac hóa lỏng
+ Dung dich amoniac (NH4OH)
Đối với động vật thuỷ sinh:
NH3 được xem như là một trong những “kẻ giết giết hại” chính thế giới thuỷ sinh, sự nhiễm độc NH3 thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ nhưng có mật độ nuôi lớn
Độc tính của amôniăc
Đối với động vật thuỷ sinh:
Triệu chứng :
Cá thở dốc trên mặt nước
Mang cá bị tím hoặc đỏ bầm
Cá bị hôn mê và mất phản xạ
Cá bị chết chìm ở đáy nước.
Cá bị ghẻ xước ở vây hoặc cơ thể
Độc tính của amôniăc
Đối với người:
Khi hít phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với NH3
Triệu chứng :
Thở khó, ho, hắt hơi khi hít phải
Cổ họng bị rát, mắt, môi và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế.
Mạch máu bị giảm áp nhanh chóng
Da bị kích ứng mạnh hoặc bị phỏng
Trong một số trường hợp nếu hít phải NH3 nồng độ đậm đặc có thể bị ngất, thậm chí bị tử vong.
Độc tính của amôniăc
Đối với người:

Nhiễm độc cấp tính:
Nồng độ khí NH3 trên 100 mg/m3 gây kích ứng đường hô hấp rõ rệt.
Trị số giới hạn cho phép làm việc với đủ phương tiện phòng hộ trong một giờ là từ 210-350 mg/m3
Độc tính của amôniăc
Đối với người:
CẤP CỨU, ĐIỀU TRỊ
Trong trường hợp hít phải NH3 cần đưa nhanh nạn nhân ra khỏi môi trường độc hại, cho nằm nghỉ, thở oxi, điều trị triệu chứng; quan sát y học liên tục 24giờ trở lên để phát hiện các biến đổi hô hấp.
Trường hợp bị ô nhiễm da cần nhanh chóng rửa sạch bằng nước hoặc dung dịch có tác dụng trung hòa để bảo vệ da, điều trị triệu chứng.
Trường hợp bị ô nhiễm mắt phải khẩn trương rửa mắt thật kỹ.
Các vấn đề MT liên quan đến NH3
- Trong quá trình nuôi tôm ,cá, các quá trình xử lý nước thải: nước thải, khí thải và bùn do phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hoá thức ăn thì chúng được thải ra trong điều kiện kỵ khí dưới sự tác dụng của vi khuẩn trong nước xuất hiện H2S, NH3, CH4 … các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật thuỷ sinh.
- Các trường học trước đây thường không quan tâm đến vấn đề vệ sinh môi trường trong việc thiết kế và vận hành các nhà vệ sinh (ô nhiễm NH3 trầm trọng) gây ảnh hưởng đến sức khoẻ và tâm sinh lý của học sinh.
- Các vụ rò rĩ khí NH3 từ các nhà máy phân bón, SX nước đá, đông lạnh… cũng ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ công nhân và cộng đồng xung quanh.
...
CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Xử lý cơ học :

Nhờ vào khả năng hoà tan tốt trong H2O, Khi sự cố môi trường xảy ra (rò rĩ khí amoniac) thì biện pháp đơn giản nhất đó là cách ly người dân và phun nước pha loãng
CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Xử lý hoá học:

Dựa vào tính chất hoá học của NH3 ta có thể xử lý NH3 bằng các phun các dung dịch acid loãng (HCl, H2SO4..) để hấp thụ hoá học NH3

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Xử lý sinh học:
Bể sinh học màng vi lọc (MBR) xử lý nitơ, ammonia trong nước thải (công trình của TS Nguyễn Phước Dân) Việc khử chất ô nhiễm này chỉ thực hiện duy nhất một quá trình là khử nitrit. “Quá trình này gồm hai giai đoạn chính đó là giai đoạn nitrit hóa bán phần và khử nitrit thông qua hệ thống màng vi lọc”.
Trong đề tài “ Bước đầu nghiên cứu phân lập vi khuẩn có khả năng sử dụng NH3, H2S trong khí thải như là nguồn cơ chất để dinh dưỡng” của học viên Đặng Mai Tuyết Trang ( TS. LÊ PHI NGA hướng dẫn) đã sử dụng chủng vi khuẩn arthobacter cho việc xử lý NH3



CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Xử lý sinh học:

Xử lý NH3 bằng hồ tuỳ tiện có thêm các chất trao đổi ion như Zeolit

NH3 là một khí độc, và cũng là một khí có nhiều ứng dụng trong kỹ nghệ.Tuy nhiên so với những chất khí thải khác thì NH3 ít độc hại và xử lý tương đối đơn giản.
Vấn đề quan trọng là trong kỹ thuật làm lạnh chúng ta cố gắng hạn chế tối đa sự cố môi trường xảy ra, đồng thời luôn có biện pháp đối phó để giảm thiểu thiệt hại và ảnh hưởng môi trường xung quanh.
Kết luận:
Nhà máy nước đá Hải Sơn đã nhiều lần để rò rỉ khí amoniac.
Lực lượng cứu hỏa đang khắc phục hậu quả vụ rò khí amoniac. Ảnh: China Daily
TÀI LIỆU THAM KHẢO
http://www.antoanlaodong.gov.vn/Desktop.aspx/Tin-Tuc/Tin_su_kien/Khi_doc_ro_ri/
http://www.sggp.org.vn/khoahoccongnghe/2007/12/133646/
http://environment-safety.com/chemsafety/shrimp/Moitruong/default.htm
http://www.sws.uiuc.edu/nitro/biogeofull.asp?lpg=biogeo
http://encyclopedia.airliquide.com/Encyclopedia.asp?GasID=2
HTTP://DOCSACH.DEC.VN/NOIDUNG/54689.DEC

http://freshaquarium.about.com/cs/disease/p/ammoniapoison.html


37
Thank You
Questions / Comments?