Amoni hay NH4 chắc hẳn là cái tên khá quen thuộc trong cuộc sống và đặc biệt đối với những người làm nghiên cứu. Vậy bạn có bao giờ thắc mắc muối amoni là gì? Khí amoni, đạm amoni là gì không? Và nếu đang cần giải pháp để xử lý nước thải nhiễm amoni thì hãy cùng tìm hiểu qua bài viết của chúng tôi nhé.
Amoni là gì?
Định nghĩa Amoni là gì?
Amoni hay ammonium, aminium – ký hiệu hóa học là NH4, là một ion đa năng tích điện dương, được hình thành bởi sự phản ứng amoniac (NH3) với một hydro ion (H+). Amine được proton hóa và các ion amoni bậc bốn (NR4+) cũng được gọi tổng quát là amoni. Amoni NH4 giúp cân bằng tỉ lệ NH3 trong môi trường nước khi dễ dàng hòa tan trong nước. Ammonium viết tắt là NH4+, được sinh ra từ khí amoni (NH4), phương trình hình thành NH4+. Cả amoni và ammonium đều không gây độc hại cho thủy sản, có nồng độ an toàn là 0.2-2 mg/l.
Amoni NH4 được tìm thấy trong một số loại muối như NH4Cl, NH4NO3, (NH4)2CO3. Đa phần các muối amoni đơn giản đều tan được trong nước ngoại trừ hexanochloroplatinat amoni.
Amoni có mùi khai, là chất khí không màu. Có nguồn phát sinh từ các ngành chăn nuôi, nông nghiệp và nước thải sinh hoạt như: nước thải chế biến thủy hải sản, giết mổ, sản xuất thức ăn thịt, cá, nấm, đậu, sữa,…Hay nước thải từ nhà tắm, nhà vệ sinh từ nhà hàng khách sạn, bệnh viện, trường học, trung tâm thương mại,…
Muối amoni là gì? Là muối của NH3 với một axit bất kỳ. Bao gồm cation NH4+ và anion gốc axit.
Cấu tạo phân tử của NH4 là gì?
Trong amoniac một cặp electron đơn trong nguyên tử nitơ (N) đại diện như một dòng trên N, tạo thành liên kết với một proton (H+). Tất cả 4 liên kết N-H tương đương là các liên kết cộng hóa trị cực. Ion không tương tác với borohydride và metan, có cấu trúc tứ diện. Ion cation amoni (rionic + 175 pm) giống với cation xesi (rionic = 183 pm) nếu xét về kích thước.
Tính chất lý, hóa và dấu hiệu nhận biết của amoni là gì?
Tính chất lý, hóa và dấu hiệu nhận biết của amoni là gì?
Tính chất vật lý của NH4
Khi thủy phân NH4 của axit mạnh với A là gốc axit của một axit mạnh thì sẽ tạo ra môi trường axit
NH4 + H2O <-> NH3 + H3O+
NH4 dễ tan trong nước, tạo dung dịch không màu và là những chất điện li mạnh
(NH4) x A -> xNH4+ + Ax–
Tính chất hóa học của NH4
Khi muối amoni tác dụng với dung dịch axit tạo ra muối cùng bazơ mới
NH4HCO3 + HCl -> NH4Cl + H2O + CO2
Amoni tác dụng với dung dịch bazơ tạo thành muối mới + NH3 + H2O
NH4Cl + NaOH -> NH3 + H2O + NaCl
Amoni phản ứng với muối tạo nên 2 muối mới
(NH4)CO3 + CaCl2 -> CaCO3 + 2NH4Cl
Amoni dễ bị phân hủy bởi nhiệt tạo thành NH3 và axit tương ứng.
NH4Cl -> NH3 + HCl
NH4HCO3 -> NH3 + H2O + CO2
Khi axit tạo ra có tính oxi hóa mạnh, sẽ tiếp tục oxi hóa NH3 để tạo ra sản phẩm khác
NH4NO2 -> N2 + 2H2O
NH4NO3 -> N2O + 2H2O
Có thể nhận biết được amoni như sau: NH4 không tồn tại lâu trong nước theo tính chất vật lý mà dễ chuyển thành nitrite, nitrite trong nước sẽ ức chế men enzym có trong thịt và cản trở quá trình chuyển màu của thịt. Do đó, nếu thịt luộc chín nhừ mà vẫn còn màu như thịt sống thì chứng tỏ nước để luộc thịt đã bị nhiễm amoni. Ngoài ra thì có thể ngửi thấy mùi khai trong những mẫu nước bị nhiễm amoni từ 20mg/1 trở lên.
Điều chế NH4 như thế nào?
Điều chế NH4 như thế nào?
Khi hòa tan amoniac trong nước theo phương trình phản ứng sẽ hình thành ion amoni
NH3 + H2O -> NH4+ + OH–
Khi hòa tan amoniac vào axit axetic (pKa = 4,76) cặp nitơ tự do sẽ lấy 1 proton từ môi trường để tăng nồng độ ion hydroxit theo phương trình dưới
NH3 + CH3COOH ⇌ NH4+ + CH3COO-
Công dụng của NH4
Đối với nhiều loài thực vật nhất là những loài mọc trên đất thiếu oxy thì amoni là nguồn nitơ quan trọng, nhưng nó cũng độc hại với hầu hết các loài cây trồng và hiếm khi được xem là nguồn nitơ duy nhất. Nitơ liên kết với protein trong sinh khối chết, được vi sinh vật tiêu thụ và chuyển đổi thành các ion amoni (NH4+) và có thể được rễ cây hấp thụ trực tiếp.
Amoni được dùng để nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Thực vật thủy sinh có thể hấp thụ, kết hợp nitơ vào protein, axit amin và các phân tử khác thông qua ammonium NH4+. Nồng độ amoni cao giúp tăng sự phát triển của thực vật thủy sinh.
Amoni hydroxit và các muối amoni khác còn được dùng trong chế biến thực phẩm.
Việc sản xuất axit hàng ngày của 1 bệnh nhân có thể được cung cấp từ mức độ amoni trong nước tiểu của bệnh nhân đó. Bời vì lượng protein cơ thể nạp vào có thể được phản ánh thông qua chỉ số ammonium.
Ảnh hưởng của amoni NH4 đối với cuộc sống
Ảnh hưởng của amoni NH4 đối với cuộc sống
Đối với cơ thể con người thì bản thân amoni không quá độc, nhưng nếu amoni tồn tại trong nước với hàm lượng vượt quá tiêu chuẩn cho phép thì có thể bị chuyển hóa thành các chất gây ung thư và các bệnh nguy hiểm khác. Theo các nghiên cứu thì 1g amoni sau khi chuyển hóa hết sẽ tạo thành 2,7g nitrit và 3,65g nitrat, trong khi hàm lượng được cho phép đối với nitrit là 0,1 mg/lít và với nitrat là 10-50 mg/lít.
Amoni làm giảm tác dụng của clo, giảm hiệu quả khử trùng nước nên nó là 1 trong những yếu tố gây cản trở cho công nghệ xử lý nước thải. Các chất vi lượng như hợp chất hữu cơ, phốt pho, mangan, sắt cùng với amoni là thức ăn để vi khuẩn phát triển và gây ảnh hưởng đến lượng nước sau xử lý. Nước có thể sẽ bị đục, đóng cặn trong hệ thống dẫn nước chứa nước.
Hiện tượng cần được quan tâm nữa khi nồng độ amoni trong nước cao dễ sản sinh ra nitrit NO2. Nitrit và nitrat có thể biến thành chất tiền ung thư N – nitroso trong cơ thể động vật. Amoni rất dễ chuyển hóa thành chất độc hại khó xử lý nên nước bị nhiễm amoni còn nghiêm trọng hơn nước bị nhiễm asen.
Amoni ảnh hưởng đến cơ thể con người, vào bên trong cơ thể trẻ sẽ chiếm lấy oxy khiến trẻ bị xanh xao, thiếu máu, ốm yếu, khó thở vì thiếu oxy trong máu. Đến giai đoạn nhiễm amoni nặng sẽ khiến ngộp thở và có thể tử vong nếu không được cấp cứu kịp thời.
Amoni còn làm cạn kiệt oxy trong nước, gây độc đối với hệ vi sinh vật sống trong nước và gây hiện tượng phi dưỡng trong hệ sinh thái nước.
4 phương pháp xử lý amoni trong nước thải sinh hoạt hiệu quả
Như đã đề cập ở trên, amoni có tồn tại trong nước thải sinh hoạt, vì vậy làm thế nào để xử lý amoni trong nước thải sinh hoạt là vấn đề được cả xã hội quan tâm. Để có thể bảo vệ sức khỏe con người và môi trường sống, chúng tôi giới thiệu 4 phương pháp xử lý amoni trong nước sinh hoạt hiệu quả nhất sau đây:
Phương pháp 1 là clo hóa
Đây là một trong những phương pháp khử ion amoni có hiệu quả nhất. Clo gần như là hóa chất duy nhất có thể oxy amoni trong nhiệt độ phòng, để chuyển hóa thành N2 bay hơi. Tuy nhiên phải trải qua nhiều giai đoạn mới có thể xử lý được hiệu quả.
Clo phản ứng với amoni nhanh hơn phản ứng với các chất hữu cơ nên phương pháp này có ưu điểm là hiệu quả nhanh và chi phí rẻ. Những quá trình này đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức chuyên môn tốt, nếu không lượng clo dư sẽ hình thành lên hợp chất cực kỳ khó chịu trong nước.
Phương pháp 2 là phương pháp làm thoáng
Cách này dùng để xử lý NH3 ở trong môi trường có độ pH cao, khoảng từ 10.5 – 11. Để tăng pH cho nước người ta sẽ dùng vôi hoặc xút, có hiệu quả tới hơn 90%. Khi khử bằng phương pháp thoáng thì nhiệt độ là yếu tố tác động lớn nhất, khi nhiệt độ nước tăng lên tốc độ chuyển hóa ion NH4 thành NH3 sẽ diễn ra nhanh hơn. Sau khi xử lý xong amoni trong nước thải, cần dùng axit để trung hòa nguồn nước.
Phương pháp 3 là trao đổi ion
Phương pháp này sẽ sử dụng bể lọc cationit. Tại bể nước, các ion NH4+ hòa tan sẽ được giữ lại và thay thế bằng ion Na+, pH phải dao động trong khoảng từ 4.0 đến 8.0 mới dùng phương pháp này được. Nếu pH nhỏ hơn 4.0 thì hạt lọc cationit sẽ giữ lại cả hạt H+, còn nếu pH lớn hơn 8 ion NH4+ sẽ chuyển hóa NH3 và chuyển hóa hạt cationat không có tác dụng với NH3.
Phương pháp xử lý cuối cùng là sinh học
Dùng bể lọc nhanh hoặc chậm kết hợp với máy thổi khí liên tục. Suốt quá trình vi khuẩn nitrosomonas sẽ oxi hóa NH4+ thành NO2–. Còn vi khuẩn nitrobacter sẽ tiếp tục oxy hóa NO2– thành NO3. Tiếp tục quá trình cho đến khi còn lại hàm lượng NH4+ thấp nhất có thể.
Trên đây là tổng hợp định nghĩa amoni là gì và những phương pháp để xử lý nước thải sinh hoạt bị nhiễm amoni hiệu quả nhất mà Hóa chất muốn gửi đến bạn đọc. Hy vọng bạn sẽ tìm được giải pháp cho riêng mình.
