Khí than ướt là hỗn hợp của hidro và cacbon oxit được tạo thành khi cho hơi nước đi qua than cốc nóng đỏ. Vậy bạn có biết rõ khí than ướt là gì? Khí than ướt và khí than khô khác nhau như thế nào? Ảnh hưởng của khí than đối với sức khỏe con người ra sao khống? Nếu đáp án là không thì bài viết dưới đây sẽ giúp bạn giải đáp những vấn đề này. Đừng bỏ lỡ nhé.
Khí than là hỗn hợp khí được sinh ra do việc đốt than
Khí than là gì?
Trước khi tìm hiểu chi tiết về khí than ướt, các bạn cần phải hiểu được khí than là gì?
Hiểu một cách đơn giản thì khí than là hỗn hợp khí được sinh ra do việc đốt than và vì là kết quả của quá trình đốt than nên thành phần chính của khí than là Carbon Monoxide. Ngoài ra trong hỗn hợp khí này còn có một lượng nhỏ các hợp chất Nitơ oxit [N2O], khí Hydrogen Sulfide [H2S], khí Sulfur Dioxide [SO2] và khí Marsh Gas,… Do thành phần và tỉ lệ lớn nên mọi người vẫn thường gọi tắt khí than là khí oxit Cacbon.
Trong khí than chứa nhiều loại nhiệt lượng, bao gồm Hidro [H2], Carbon Monoxide, Metan [CH4], ethylene [C2H4] và hydrocacbon dễ bay hơi cùng với một lượng nhỏ khí Carbon dioxide [CO2] và nitơ [N2].
Trong khí than chứa nhiều loại nhiệt lượng
Trước khi khí tự nhiên được phát triển, khí than được xem là một loại nhiên liệu khí dễ cháy và được cung cấp cho người dùng thông qua hệ thống đường ống.
Đặc điểm của khí than:
Khí than có công thức hóa học là CO. Đây là một dạng khí không màu, không mùi và không vị, dễ cháy, khi cháy có ngọn lửa màu xanh. Tuy nhiên, nhiều người vẫn lầm tưởng rằng khí Carbon Monoxide là loại khí có mùi nên đã hoàn toàn mất cảnh giác khi đi vào trong một không gian không có mùi vì cho rằng nơi là an toàn và yên tâm hít thở. Chỉ đến khi phát hiện ngộ độc khí than thì đã quá muộn và khó có thể cứu vãn. Việc xử lý ngộ độc lúc này đã không kịp nữa.
Trên thực tế việc chúng ta cảm nhận được sự hiện diện của khí than là do các thành phần khác có trong than, ví dụ như các hợp chất Hydrocacbon có dầu hoặc trong thành phần chứa lưu huỳnh,…
Trong một số trường hợp than có ít tạp chất nên khi đốt cháy, lượng khí than sinh ra rất ít, thậm chí không có mùi hôi. Điều này khiến cho nhiều người nghĩ rằng không có khí CO được sinh ra nhưng thực tế không phải vậy. Khí CO vẫn được tạo thành do quá trình đốt nhưng chỉ với một lượng nhỏ.
CO là chất khí nhẹ hơn không khí nên nó vẫn lởn vởn trong không khí. Khi hàm lượng của khí CO trong không khí đạt 0,04% - 0,06% thì có thể gây ngộ độc khí than và khi đạt đến nồng độ 12,5% thì có thể phát nổ.
Khí than ướt là gì?
Khí than ướt là tên của hỗn hợp khí Carbon Monoxide, Cacbonic, Hidro, … dùng để phân biệt với khí than khô. Nó được tạo ra bằng cách phun hơi nước vào lò than đang nung nóng đỏ:
C + H2O ⇄~1050 độ C⇄ CO + H2
Thành phần chính của khí than ướt là gì?
Các thành phần có trong khí than ướt bao gồm Carbon Monoxide, Cacbonic, Hidr, Nito,… trong đó, Carbon Monoxide là thành phần chính của khí than ướt.
Carbon Monoxide là thành phần chính của khí than ướt
Hơi nước khi đi qua than cốc nóng đỏ sẽ tạo thành hỗn hợp hidro và khí Carbon Monoxide lẫn với một lượng khí Cacbonic và các tạp chất khác.
Hiện nay, khí than ướt chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, đốt lò hoặc tổng hợp các chất hữu cơ và vô cơ. Vì có chứa khí hidro nên so với khí than khô, năng suất toả nhiệt của khí than ướt lớn hơn.
Vậy khí than khô là gì?
Khí than khô là hỗn hợp khí được sinh ra sau khi thổi không khí qua lò gas với lớp than đang nung nóng đỏ. Ở phần dưới của lò đốt than, Cacbon bị cháy và biến đổi thành Carbon dioxide.
CO2 + C → 2CO
Thành phần chính của khí than khô: Trong khí than khô sẽ có các thành phần là khí CO [32,2 %], H2 [0,5%], CO2 [1,5 %] và N2 [66,8 %]. Nhiệt lượng sinh ra khi đốt than và tạo khí than khô ở trong khu vực cháy than là:
C + O2 = CO2 + 94.250 kcal/kmol
Khí Nitơ trong không khí sẽ không tham gia phản ứng này và tại khu vực khử, phản ứng xảy ra như sau:
CO2 + C = 2CO – 41,965 kcal/kmol
Vì trong than còn có chứa các nguyên tố khác như H, O, N, S,… đồng thời quá trình khử khí Cacbonic thành Carbon monoxide không xảy ra hoàn toàn nên trong thành phần khí than khô ngoài CO và N2 thì nó còn có chứa các khí khác như Hidro, Metan, Hydro sulfide,…
Ảnh hưởng của khí than đến môi trường và con người
Gây ô nhiễm môi trường không khí
Thành phần chính của khí than là CO, ngoài ra còn có CO2, SO2,…Đây đều là những khí gây hiệu ứng nhà kính, khiến trái đất nóng lên. Ngoài ra, trong khí than còn chứa nhiều chất khí gây ô nhiễm độc hại khác các hợp chất của thủy ngân và Nitơ oxit.
Khí than chứa khí độc gây hiệu ứng nhà kính
Phá hủy các công trình xây dựng
Khí than có thể làm hư hại tường bê tông, tường gạch và nền nhà xung quanh. Nguyên nhân là do trong khí than có chứa khí lưu huỳnh dioxide, một loại chất có tác dụng rất mạnh đối với bê tông, tường xây, vôi vữa vì thành phần chứa cacbon. Do đó, khi tiếp xúc lâu thì chỉ sau một thời gian, các bức tường sẽ rỗ, dễ vỡ mảng ra, thậm chí là vật liệu bằng đá cũng bị ảnh hưởng tương tự.
Khí than có thể làm hư hại tường bê tông
Gây ngộ độc khí than đối với con người
1. Cơ chế gây ngộ độc khí than
Trong thành phần của khí than có chứa CO, CO2, SO2, NO2,…Đây đều là những chất vô cùng độc hại, trong đó CO [cacbon oxit ] là khí độc nhất và rất khó để có thể phát hiện ra khí này vì nó không màu, không mùi, không gây kích ứng hô hấp như ho giống như nhiều loại khí kích thích thông thường. Khi thâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, CO sẽ thâm nhập vào các phế nang, thấm qua niêm mạc của phế nang. Trong các phế nang, CO thông qua các mạch máu nhỏ li ti truyền vào máu rồi đi phân tán khắp cơ thể. Một khi CO đã được hấp thụ vào máu thì hàm lượng CO trong máu và các phế nang sẽ được cân bằng.
Khi đi vào máu, phân tử của CO sẽ kết hợp với Hemoglobin [Hb] trong tế bào hồng cầu để hình thành nên Hemoglohin oxit và làm cho Hb không thể mang oxi tới các tế bào khác được. Điều này khiến cho não bị thiếu oxi, gây ngạt và ngất lịm rồi chết dần.
Phân tử của CO sẽ kết hợp với Hemoglobin [Hb] trong tế bào hồng cầu
Theo kết quả của nhiều thực nghiệm khoa học thì sự liên kết của CO với Hemoglobin lớn gấp 300 lần sự liên kết của oxi với Hb. Hơn nữa, khi Hb kết hợp với CO rồi thì sẽ rất khó để phân tách ra được, tốc độ phân tách chỉ bằng 1/3600 tốc độ phân tách của O2 kết hợp với Hb. Do đó, khi CO thâm nhập vào máu thì oxi trong tế bào hồng cầu không còn chỗ đứng chân nữa. Mặt khác, sau khi đi vào máu, CO ngăn cản sự vận chuyển của các phân tử Hemoglobin đã liên kết với oxi đến các cơ quan khác trong cơ thể. Dưới sự tác động kép này, máu trong cơ thể sẽ không đủ khả năng cung cấp lượng oxy cần thiết cho các bộ phận khác trong cơ thể.
Qua nghiên cứu lâm sàng, khi xảy ra ngộ độc khí than, hàm lượng oxy trong máu giảm xuống rõ rệt. Lượng oxi có trong máu ở động mạch lúc bình thường là 18 - 20%, giảm xuống dưới 16% - 12%, ở tĩnh mạch bình thường là 6 - 7%, giảm xuống 4 - 2%. Ngoài ra, khí CO còn làm các tế bào cần oxy ở trong cơ thể thiếu đi sự giúp đỡ của men hô hấp các tổ chức, điển hình như men oxy hóa sắc tố tế bào. Ở trong máu, CO tấn công ion sắt và khiến loại men này mất đi hoạt tính, kết quả là làm cho các tổ chức tế bào không lấy được oxi.
Ngoài ra, CO còn gây ra hàng loạt các độc tố khác và có thể làm cho toàn bộ cơ thể thiếu oxy. Kết quả là xảy ra sự chuyển hóa chất thải dạng axit trong nhiều bộ phận như hàm lượng axit Lactic tăng cao, gây ra ngộ độc axit đang chuyển hóa. Trong các bộ phận của cơ thể người thì não là nơi cần nhiều oxy nhất. Nếu như tình hình oxy bị cắt đứt với bên ngoài thì trong vòng 10 phút thì lượng oxy trong cơ thể sẽ cạn kiệt. Lúc này, con người sẽ sẽ rơi vào tình trạng hôn mê và gây nguy hiểm đến tính mạng.
2. Biểu hiện của ngộ độc khí than
Biểu hiện của ngộ độc khí than
Khi bị ngộ độc khí than, nạn nhân sẽ có các biểu hiện như sau: Ban đầu là những triệu chứng tản mạn và không đặc hiệu. Với trường hợp ngộ độc nhẹ, nạn nhân thường chỉ cảm thấy đau đầu, chóng mặt, buồn nôn, nôn, mệt mỏi và những biểu hiện này khiến nhiều người nhầm tưởng là bị nhiễm virus. Một số trường hợp khác, người nhiễm độc nhẹ khí CO thấy da bị đỏ nhưng đây cũng không phải dấu hiệu đặc hiệu.
Biểu hiện cụ thể các mức độ nhiễm độc khí than:
- Ở mức độ ngộ độc vừa: Nạn nhân cảm thấy đau ngực, khó tập trung, nhìn không rõ, khó thở khi phải dùng sức nhẹ, mạch đập nhanh, thở gấp, hoại tử cơ, thất điều.
- Ở mức độ ngộ độc nặng: Nạn nhân thấy đau ngực, hồi hộp, mất phương hướng, co giật, hôn mê, rối loạn nhịp tim, giảm huyết áp, thiếu máu cơ tim, da bị bỏng, không tự chủ được việc tiểu tiện, đại tiện. Bệnh nhân có thể bị ngất, môi và các đầu ngón tay, ngón chân tím tái, tay chân co cứng hoặc có những động tác bất thường. Nặng hơn nữa là nạn nhân thấy khó thở, khi thở trào bọt hồng, tay chân sưng đau, nước tiểu chuyển màu sẫm, đỏ và ít dần.
3. Tác hại của ngộ độc khí than
- Khí than là tác nhân gây nên các bệnh về phổi như bệnh viêm phổi, ung thư phổi và viêm phế quản.
Khí than là tác nhân gây nên các bệnh về phổi
- Hít phải khí than còn nguy hiểm việc hút thuốc lá. Khí than là nguyên nhân gây bệnh viêm phế quản, ung thư thanh quản, tắc nghẽn phổi mạn tính, viêm đường hô hấp và phổi…
- Ở nhiều trường hợp ngộ độc khí thân [chiếm tới 40%], nạn nhân bị di chứng thần kinh, tâm thần sau khi hồi phục với các biểu hiện là thay đổi tính cách, suy giảm trí nhớ, dễ mất tập trung, liệt nửa người, vận động bất thường, di chuyển khó khăn, cử động chậm chạp, tay chân cứng và run, liệt cơ mặt. Những biểu hiện này được gọi chung là hội chứng thần kinh - tâm thần muộn.
- Gây nguy hiểm cho phụ nữ mang thai: Nếu phụ nữ mang thai sống trong khu vực thường xuyên sống có khói than thì sẽ làm tăng nguy cơ bị sảy thai, biến dạng thai nhi.
Khí than rất nguy hiểm với phụ nữ mang thai
4. Cách xử lý sự cố các trường hợp bị ngộ độc khí than
- Nếu phát hiện nạn nhân bị ngất trong phòng kín cửa nhưng có động cơ xe, máy phát điện đang hoạt động hoặc dùng bếp than củi, than tổ ong,…thì nguyên nhân đầu tiên được nghĩ tới là do ngộ độc khí than và việc cần làm lúc này là ngay lập tức mở các cửa, khẩn trương đưa nạn nhân ra khỏi khu vực nhiễm độc khí và nhanh chóng đưa đến cấp cứu ở cơ sở y tế gần nhất để kịp thời điều trị và xử lý. Nếu mức độ ngộ độc CO trên 60% thì tỷ lệ hôn mê và tử vong sẽ rất cao.
- Đối với người đến đưa nạn nhân đi cấp cứu cũng cần chú ý bảo vệ bản thân mình khi bước vào môi trường nhiễm độc khí than, đồng thời nhanh chóng gọi cho người khác gọi cấp cứu y tế đến hỗ trợ. Nếu thấy nạn nhân thở yếu hoặc ngừng thở, phải tiến hành ngay hô hấp nhân tạo còn nếu thấy nạn nhân không còn tỉnh thì đặt nạn nhân nằm nghiêng ở tư thế an toàn rồi hà hơi thổi ngạt, sau đó nhanh chóng chuyển nạn nhân đến cơ sở y tế gần nhất để được xử trí đúng cách và kịp thời.
Điều trị người bị ngộ độc khí than
Một số bài tập khí than ướt có lời giải
Bài tập 1: Đặc điểm nào dưới đây không phải của CO?
A. CO là chất khí không màu, không mùi, không vị.
B. CO là thành phần chính của khí than ướt
C. CO là chất khí rất độc.
D. CO tan rất tốt trong nước.
Đáp án: D - CO rất ít tan trong nước.
Bài tập 2: Khí than ướt được dùng làm nguyên liệu và nhiên liệu trong công nghiệp. Nó được sản xuất bằng cách dẫn hơi nước đi qua than nóng đỏ để thu được khí CO và H2.
a] Viết phương trình hóa học xảy ra
b] Tính khối lượng than cần thiết để sản xuất ra 22400 m3 khí than ướt [đktc], biết hiệu suất của cả quá trình là 75%.
Hướng dẫn giải:
a] Phương trình phản ứng
C + H2O → CO + H2
b] Khối lượng than cần dùng để sản xuất 22400 m3 khí than ướt ở đktc:
Bài tập 2: Dùng Cacbon dư để khử hoàn toàn hỗn hợp hai oxit gồm đồng oxit và sắt oxit Fe2O3 ở nhiệt độ cao, thu được a gam chất rắn A. Cho chất rắn A phản ứng với dung dịch axit HCl dư thu được 0,448 lít khí và còn lại chất rắn không tan B. Dùng axit sunfuric đặc, nóng để hòa tan hoàn toàn B thì thu được 0,224 lít khí không màu, có mùi hắc.
a] Viết các phương trình hóa học xảy ra
b] Tính thành phần phần trăm của hỗn hợp hai oxit biết Các khí đều đo ở đktc.
Hướng dẫn giải
a] Các phương trình hóa học xảy ra là
b] Thành phần phần trăm hỗn hợp hai oxit được xác định là:
Bài tập 4: Đốt cháy hoàn toàn 1,44g C trong bình kín chứa 1,792l khí oxi [dktc] và thu được hỗn hợp khí T. Dẫn toàn bộ hỗn hợp khí này vào ống sứ nung nóng có chứa sẵn 10,4g hỗn hợp chất rắn X gồm Magie carbonat, kẽm và sắt [III] oxide [trong đó oxi chiếm 23,077% về khối lượng], thu được hỗn hợp chất rắn Y và 2,912 lít khí duy nhất [dktc]. Hòa tan toàn bộ lượng chất rắn Y vào dung dich axit citric dư, thu được 0,026 mol NO và 0,014 mol N2O. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Xác định số mol axit citric tham gia phản ứng.
Hướng dẫn giải:
Ta có Số mol C và O2 được xác định là:
nC = 1,44/12 = 0,12 mol và nO2 = 1,792/22,4 = 0,16 mol
Khí thoát khỏi ống sứ là CO2 với số mol nCO2 = 2,912/22,4 = 0,13 mol
Theo định luật bảo toàn C thì nMgCO3 = nCO2 – nC = 0,13 – 0,12 = 0,01 mol
Đặt a,b lần lượt là số mol của ZnO và Fe3O4, ta có: mX = 65.a + 232.b + 0.01.84 = 10.4g [1]
nO[X] = 4.b + 0.01.3 = 10,4.23,077%/16 = 0,15 [2]
Từ [1] và [2] ta xác định được a = 0,04 mol và b = 0,03 mol.
Hỗn hợp Y bao gồm 0,01mol Mg, 0,04 mol Zn, 0,09 mol Fe, [0,16 + 0,15 – 0,13.2 = 0,05] mol O. Theo định luật bảo toàn electron ta có:
2nMg + 2nZn + 3nFe = 2nO + 3nNO + 8nN2O + 8nNH4+ => nNH4+ = 0,01 mol
=> nHNO3 = 4nNO + 10nN2O + 10nNH4+ = 0,444 mol
Vậy số mol axit citric là 0,444 mol
Trên đây là một số thông tin về khí than ướt là gì? Tác hại của khí than đối với môi trường và con người và một số bài tập liên quan đến khí than ướt. Hy vọng rằng với những thông tin này, các bạn đã có thêm những kiến thức hữu ích để bảo vệ bản thân khỏi ngộ độc khí than cũng như biết cách giải các bài tập liên quan đến khí than ướt. Hãy truy cấp website //ammonia-vietchem.vn/ để xem những bài viết mới nhất nhé!