tổng quan quá trình chuyển hoá các hợp chất nitơ trong nước thải của vi sing vật

Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường đang ngày gia tăng và đang được sự

quan tâm của nhiều nghành, nhất là đối với việc ô nhiễm do nước thải. Đối với nhiều

nước thải có hàm lượng các chất dinh dưỡng (N,P) trung bình và cao, việc xử lý loại

ra các thành phần này trước khi xả là một nhu cầu quan trọng, nhằm hạn chế sự ô

nhiễm nước ngầm, nước mặt.

Một trong các dạng hợp chất gây nên sự ô nhiễm của nước phải nói đến các

hợp chất hữu cơ chứa itơ. Nếu như hàm lượng Nitơ có trong nước xả thải ra sông, hồ

quá mức sẽ gây ra một hiện tượng ô nhiễm, điển hình là hiện tượng phú dưỡng hóa

kích thích sự phát triển nhanh của rong, rêu, tảp làm bẩn nguồn nước.

Việc áp dụng các phương pháp sinh học để xử lý nước thải hiện nay đang là

vấn đề cần được chú ý và phát triển, đây là phương pháp dùng vi sinh vật, chủ yếu là

vi khuẩn để phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học tạo ra sản phẩm có

lợi như carbonic, nước và các chất vô cơ khác.

SVTH Phạm Thị Huệ

1

Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA HỢP

CHẤT CỦA NITƠ

1.1 TỔNG QUAN VỀ NITƠ VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ

Nitơ là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố có ký hiệu

N và số nguyên tử bằng 7. Ở điều kiện bình thường nó là một chất khí không màu,

không mùi, không vị và khá trơ và tồn tại dưới dạng phân tử nitơ, còn gọi là đạm khí.

Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất và là thành phần của mọi cơ thể sống.

Nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan trọng như các axit amin, axit nucleic, ammoniac, axit

nitrite, cyanua…

Phân tử nitơ trong khí quyển là tương đối trơ, nhưng trong tự nhiên nó bị

chuyển hóa rất chậm thành các hợp chất có ích về mặt sinh học và công nghiệp nhờ

một số cơ thể sống, chủ yếu là các vi khuẩn. Khả năng kết hợp hay cố định nitơ là

đặc trưng quan trọng của công nghiệp hóa chất hiện đại, trong đó nitơ được chuyển

hóa thành amomniac. Ammoniac có thể được sử dụng trực tiếp chủ yếu làm phân

bón, hay làm nguyên liệu cho nhiều hóa chất quan trọng khác.

Các muối của acid nitrite bao gồm nhiều hợp chất quan trọng như hay

diêm tiêu, thuốc súng và nitrate amoni. Các hợp chất nitrate hữu cơ khác, như TNT.

Acid nitrite được sử dụng làm chất oxi hóa trong các tên lửa dùng nhiên liệu lỏng.

Ammoniac là một hợp chất quan trọng giữa N và H. Ammoniac có tính bazơ, trong

dung dịch thì nó tạo ra các cation amoni (NH4

+

). Các khác có cấu trúc tương tự là

dinitơ monoxit (N2O), nitơ monoxit (NO) và nitơ dioxit (NO2). Các oxit tiêu chuẩn

hơn là dinitơ trioxit (N2O3) và dinitơ pentoxit (N2O5), trên thực tế là tương đối không

ổn định và là các chất nổ. Các axit tương ứng là acid nitrơ (HNO2) và acid nitrite

(HNO3), với các muối tương ứng được gọi là nitrite và nitrate. Acid nitrite là một

trong ít các axit mạnh hơn hydroni.

SVTH Phạm Thị Huệ

2

Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ

Bảng 1.1 Trạng thái hóa trị của hợp chất nitơ trong hợp chất hóa học.

1.2 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ

1.2.1 Chu trình sinh địa hóa nitơ

Trong tự nhiên nitơ tồn tại ở nhiều dạng hợp chất hóa học tham gia và chuyển

hóa trong nhiều quá trình, quan trọng hơn cả là chuyển hóa giữa các dạng hợp chất

vô cơ và hữu cơ chứa nitơ.

SVTH Phạm Thị Huệ

Hợp chất Hóa trị Công thức hóa học

Amoni/ ammoniac -3 NH4

+

/ NH3

Khí Nitơ 0 N2

Dinitơ oxit +1 N2O

Nitơ oxit +2 NO

Nitrite +3 NO2

-

Dinitơ trioxit + 3 N2O3

Nitơ dioxit +4 NO2

Nitrate +5 NO3

-

Dinitơ pentoxit +5 N2O5

3

Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD Nguyễn Hoàng Mỹ

Hình 1.1 Chu trình sinh địa hóa nitơ

SVTH Phạm Thị Huệ

4

Vi khuaån coá

ñònh N trong

reå caây

Vi khuaån coá

ñònh trong ñaát

Nuùi

löûa

Naêng löôïng toûa

ra töø coâng

nghieäp

Xaùc

ñoäng

thöïc vaät

ureâ

Phaân boùn

Tia seùt möa

Ñoàng

hoùa

Amon hoùa

Phaân huûy

(vi khuaån,

naám)

Khöû

nitrat

Hoïat ñoäng con ngöôøi

Hoïat ñoäng töï nhieân

Nitô khí

quyeån

Nhieân

lieäu hoùa

thaïch