1. Nito dioxit là gì?
- Nitơ đioxit là một loại khí có mùi hăng, cùng với các hạt bụi mịn trong không khí, góp phần tạo nên lớp sương mù màu nâu đỏ đặc trưng của không khí ô nhiễm. NO₂ được cấu tạo từ một nguyên tử nitơ và hai nguyên tử oxy, và là một chất khí ở nhiệt độ môi trường. Nó có mùi hăng và màu nâu đỏ. NO₂ là một thành viên của nhóm các chất hóa học bao gồm nitơ và oxy, được gọi chung là oxit nitơ. Hai oxit nitơ phổ biến nhất là NO₂ và oxit nitric (NO), và sự kết hợp của chúng thường được gọi là NOₓ
2. Nito dioxit có những tính chất gì?
a. Tính chất Vật lý
- Trạng thái và màu sắc:
+ NO2 là một chất khí màu nâu đỏ ở nhiệt độ phòng.
+ Ở nhiệt độ thấp, Nitơ dioxide có khả năng ngưng tụ thành chất lỏng màu vàng nhạt hoặc hóa rắn thành màu trắng.
+ Màu sắc của NO2 thay đổi theo nhiệt độ
+ Màu sắc của NO2 thay đổi theo nhiệt độ. Từ trái sang phải tương ứng -196 °C, 0 °C, 23 °C, 35 °C, 50 °C
- Mùi:
+ Khí độc NO2 có mùi hăng cay, rất dễ nhận biết và gây kích ứng mạnh đến mắt và đường hô hấp.
- Khối lượng phân tử:
+ Khối lượng phân tử của Nitơ dioxide là 46.01 g/mol, thuộc nhóm oxit nitơ (NOx).
- Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy:
+ Nhiệt độ nóng chảy: -11,2°C (khi chuyển từ rắn sang lỏng).
+ Nhiệt độ sôi: 21,2°C (khi chuyển từ lỏng sang khí).
- Độ tan:
+ Nitơ dioxide có khả năng hòa tan trong nước, tạo thành axit nitric (HNO3) và axit nitơ (HNO2), gây hiện tượng mưa axit.
- Khả năng hóa lỏng:
+ Ở áp suất cao, NO2 dễ dàng hóa lỏng, được sử dụng trong một số quá trình tổng hợp hóa học công nghiệp.
- Tính dẫn nhiệt và dẫn điện:
+ Nitơ dioxide không dẫn điện và có tính dẫn nhiệt thấp do là một khí phân tử đơn giản.
- Tính ổn định:
+ Nitơ dioxide không bền ở nhiệt độ cao, dễ phân hủy thành NO và O2 trong điều kiện nhiệt độ cao.
b. Tính chất Hóa học
- Tính oxi hóa:
+ Nitơ dioxide là một chất oxi hóa mạnh, dễ dàng phản ứng với các chất khử như kim loại và hợp chất hữu cơ.
+ Ví dụ: NO2 phản ứng với Cu (đồng) ở nhiệt độ cao:
NO2 + Cu → CuO + NO
- Tính khử:
+ NO2 có khả năng đóng vai trò chất khử khi phản ứng với các chất oxi hóa mạnh hơn, như O2 hoặc F2.
+ Ví dụ: NO2 bị oxi hóa thành N2O5 khi kết hợp với O2 trong điều kiện thích hợp.
- Phản ứng với nước:
+ NO2 phản ứng với nước tạo thành hỗn hợp axit nitric (HNO3) và axit nitơ (HNO2), gây ra hiện tượng mưa axit:
2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
- Phản ứng với kiềm:
+ NO2 phản ứng với dung dịch kiềm tạo ra muối nitrit và nitrat:
2NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O
- Phản ứng tự phân hủy:
+ Ở nhiệt độ cao, dinitơ oxit dễ phân hủy thành nitơ monoxit (NO) và oxy:
2NO2 → 2NO + O2
- Tạo phức:
+ Dinitơ oxit tham gia quá trình tổng hợp các hợp chất phức tạp trong công nghiệp hóa học, đặc biệt là trong sản xuất axit nitric.
3. Nito dioxit có những tác hại gì?
a. Tác động đến sức khỏe
- Hít thở không khí có nồng độ NO₂ cao có thể gây kích ứng đường hô hấp của con người. Tiếp xúc trong thời gian ngắn có thể làm trầm trọng thêm các bệnh về đường hô hấp, đặc biệt là hen suyễn, dẫn đến các triệu chứng hô hấp (như ho, thở khò khè hoặc khó thở), phải nhập viện và đến phòng cấp cứu. Tiếp xúc lâu dài với nồng độ NO₂ cao có thể góp phần vào sự phát triển của bệnh hen suyễn và có khả năng làm tăng nguy cơ nhiễm trùng đường hô hấp. Những người bị hen suyễn, cũng như trẻ em và người cao tuổi nói chung có nguy cơ cao hơn về các tác động đến sức khỏe do NO₂ gây ra .
- NO2 cùng với các loại NOx khác phản ứng với các hóa chất khác trong không khí để tạo thành cả bụi mịn và ozone. Cả hai chất này đều có hại khi hít phải do ảnh hưởng đến hệ hô hấp.
b. Tác động môi trường
- NO₂ và các hợp chất NOx khác tương tác với nước, oxy và các chất hóa học khác trong khí quyển để tạo thành mưa axit. Mưa axit gây hại cho các hệ sinh thái nhạy cảm như hồ và rừng.
- Các hạt nitrat sinh ra từ NOx làm cho không khí trở nên mờ đục và khó nhìn. Điều này ảnh hưởng đến nhiều công viên quốc gia mà chúng ta thường đến để ngắm cảnh.
- Khí NOx trong khí quyển góp phần gây ô nhiễm chất dinh dưỡng ở vùng nước ven biển.
4. Nito dioxit có nguồn gốc từ đâu?
- Trong môi trường khí tự nhiên: Khí NO2 được hình thành từ khi Nitơ kết nối với oxy trong không khí ở điều kiện nhiệt độ cao. Vì vậy, họ thường thấy ở những khu công nghiệp hay đô thị lớn.
- Trong quyền khí: khi hợp chất này kết hợp với gốc OH có trong không khí sẽ tạo thành HNO3 . Như vậy, khi trời mưa nó cùng các phân tử HNO3 sẽ hòa lẫn trong nước mưa và làm giảm độ pH trong nước. Trong tầng ozon: it được tạo thành từ phản ứng oxy hóa NO
NO + O3 → O2 + NO2
- Ngoài ra, khí NO2 còn là chất trung gian được sinh ra trong quá trình tổng hợp công nghiệp axit nitric với sản lượng hàng triệu tấn mỗi năm.
5. Phương pháp xử lý nito dioxi
a. Phương pháp hóa học
- Khử khí độc nito dioxit xúc tác chọn lọc với các chất khử amoniac.
- Sử dụng vữa vôi Ca(OH)2 làm chất lọc xử lý khí, nó có thể làm giảm nồng độ của khí NOx lên đến 200ppm.
- Sử dụng axít sunfuric biến đổi canxi nitrit trong dung dịch tạo ra có giá trị cao hơn. Chỉ được tạo ra có thể được quay trở lại nhà máy để ứng dụng trong sản xuất nitrit và vữa vôi được dùng như một loại phân bón.
- Ngoài ra, còn có thể sử dụng thiết bị hấp thụ khí NO2 với chức năng tạo ra trên bề mặt tiếp xúc càng lớn thì sẽ càng tốt giữa hai pha là pha khí và pha lỏng.
b. Phương pháp vật lý
- Xử lý khí nito dioxit ở nhiệt độ cao có chất xúc tác. Bản chất của quá trình giúp đất này là khử khí độc NO2, làm sạch khí và thực hiện các tương tác hóa học, nhằm chuyển hóa chất độc thành sản phẩm khác thông qua một số chất xúc tác đặc biệt.
- Quá trình này sẽ được thực hiện khi cho NOx tiếp xúc với khí thử trên bề mặt tiếp xúc. Chất khử được sử dụng có thể là khí tự nhiên, metan, CO, H2, khí dầu mỏ, khí than hay hỗn hợp nitơ - hidro.
- Phụ thuộc vào loại hoạt tính của chất xúc tác mà hiệu quả khử nito dioxit là khác nhau
c. Phương pháp sinh học
- Ứng dụng phương pháp sinh học còn gọi là quy trình xử lý xanh vì nó không phát chất thải ô nhiễm mà lại đơn giản trong sử dụng. Nó giúp tiêu thụ và hấp thụ các chất ô nhiễm trong dòng khí đã bị nhiễm bẩn.