ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito

ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 nitrogen Nito

2/27/2009 Giáo trình hóa kó thuật môi trường Nitơ Đại cương nitơ hợp chất nitơ Nitơ nguyên tố sống, thành phần protein acid nucleic tế bào sinh vật, động vật thực vật Đối với kỹ sư môi trường, hợp chất nitơ nhiều quan tâm sựï quan trọïng chất g khí g chu trình sống động thực vật Nitơ có nhiều trạng thái oxy hóa mà trạng thái bị biến đổi vi sinh vật Tùy thuộc vào điều kiện hiếu khí hay kỵ khí mà vi khuẩn biến đổi trạng thái oxy hóa nitơ dạng âm dương Trong nước thiên nhiên nước thải, hợp chất nitơ tồn dang: ng: cac hợ hơp p chat chất hưu hữu cơ, ammoniac va cac hợ hơp p chat chất dang ng oxy hóa (ntrite nitrate) Từ quan điểm hóa vô cơ, Nitơ tồn dạng oxy hoùa: -3 +1 +2 +3 +4 +5 NH3 – N2 – N2O – NO – N2O3 – NO2 – N2O5 2/27/2009 Đại cương nitơ hợp chất nitơ (tt tt)) Chu trình Nitơ biểu diển mối quan tâm tồn dạng hợp chất Nitơ Đại cương nitơ hợp chất nitơ (tt tt)) Nitrate cung cấp chất dinh dưỡng cho đời sống thực vật biến đổi thành protein 40 g/mol NO3- + CO2 + xanh + ánh sáng mặt trời Ỉ protein C= = 20 g / eq eq N2 g khí đượïc biến đổi thành protein trình ổn định nitơ vi khuẩn N2 + vi khuẩn đặc biệt Ỉ protein Hơn nữa, NH3 hợp chất ammonium (NH4+) thêm vào đất để cung cấp cho trồng, với NH3 để giúp cho sản sinh protein NH3 + CO2 + xanh + ánh sáng mặt trời Ỉ protein Urea hợp chất ammonium phổ biến Protein xác chết trở thành chất thải bỏ Nước tiểu chứa nitơ chế phân h ûy protein hủ t i màø cóù Nitơ Nit tồ t àn tạ t i t nướùc tiể ti åu phầ h àn lớ l ùn l ø urea màø urea thủy phân nhanh enzyme urease thành ammonium carbonate 2/27/2009 Đại cương nitơ hợp chất nitơ (tt tt)) Phân động vật chứa lượng protein không tiêu hóa (nitơ hữu cơ) Những chất protein xác chết động thực vật biến đổi thành lượng lớn NH3 hoạt động vi khuẩn dị dưỡng điều kiện hiếu khí kị khí Protein (N hữu cơ) + vi khuẩn Ỉ NH3 Sự tồn hợp chất hữu chứa nitơ chủ yếu có nguồn gốc từ trình sinh học Đó trình tiết, trao đổi chất sinh vật phân hủy xác chết chúng Cây cối dùng trực tiếp NH3, thải hoạt động vi khuẩn lên ure protein để tạo protein thực vật Nếu NH3 thải vượt mức yêu cầu thực vật, lượng dư oxy hóa vi kh ån nitrat khuẩ it t hó h ùa tự tư dưỡng 2NH3 + 3O2 Vi khuẩn 2NO2- + O2 Vi khuẩn 2NO2- + 2H+ + 2H2O Nitrite oxy hóa nhóm vi khuẩn nitrat hóa, nitrobacter mà nhóm gọi người tạo nitrate 2NO35 Đại cương nitơ hợp chất nitơ (tt tt)) Quá trình chuyển hóa nitơ nước thể sau: 2/27/2009 Đại cương nitơ hợp chất nitơ (tt tt)) Hàm lượng nitơ nước tự nhiên cao thường nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp tạo nên Trong nước thải sinh hoạt, nitơ tồn dạng vô (65%) hữu g n nitơ chủ yếu từ nước tiểu (35%) Nguồ Nitrate tạo thành đáp ứng cho trồng chất dinh dưỡng Nếu trồng không hấp thụ hết lượng N-NO3- N-NH4+ vô hình thành chúng hòa tan nước mưa trôn vào sông hồ hay thấm vào nguồn nước ngầm Sự hình thành khí nitơ khử nitrate vấn đề xử lý nước thải trình bùn hoạt tính Nếu hàm lượng nitrate lớn, thời gian lưu kéo dài bể lắng gây trình khử nitrate tạo thành khí N2 gâây hiệ hi än tượ t ng bù b øn nổåi t b å lắ bể l éng Trong trình xử lý nước thải có hàm lượng nitơ cao, trình khử nitrate cần yêu cầu để ngăn ngừa phát triển không mong muốn tảo thực vật nước khác nguồn tiếp nhận Amonia + Amoniac nước tồn hai dạng: NH3 NH4 tùy thuộc pH môi trường Trong vùng pH thấp tồn dạng ion vùng pH cao no ton tồn tạ taii dang hòa Trong vung ng trung hoa Tỷ lệ NH3/ NH4+ tùy thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ thấp cân lệch dạng ion Tỷ lệ NH3/ NH4+ thể bảng sau: pH Nhiệt độ 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 0,009 0,028 0,09 0,28 0,89 2,77 8,25 22,1 10 0,019 0,059 0,19 0,59 1,83 5,56 15,7 37,1 20 0,040 0,125 0,40 1,24 3,82 11,2 28,4 55,7 30 0,081 0,254 0,80 2,48 7,46 20,3 44,6 71,8 2/27/2009 Amonia (tt) Amoniac nước tự nhiên có nguồn gốc từ trình amoni hóa chất hữu chứa nitơ hay giải phóng tự nhiên sinh khối Amonia diện nước mặt nước ngầm bắt nguồn từ hoạt động phân hủy chất hữu vi sinh vật điều kiện yếm khí khí Đối với nguồn nước cấp sinh hoạt ammonia tìm thầy bị nhiễm bẩn dòng thải Trong mạng lưới cấp nước, amonia sử dụng dạng hợp chất cloramin có tác dụng kéo dài thời gian diệt khuẩn lượng clo dư vận chuyển đường ống Trong điều kiện yếm khí amoniac hình thành từ nitrat trình khử nitrat củ vi khuẩn denitrification Hàm lượng amoniac nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm số nước thải khác cao Nồng độ NH3 nước ngầm ổn định Nồng độ NH3 nước mặt có thay đổi lớn, phụ thuộc vào chế độ thủy văn nguồn nước Mùa đông nồng độ NH3 thường cao mùa hè trình oxy hóa thành nitrat diễn chậm nhiệt độ thấp Nitrite - Nitrate Nitrite hợp chất không bề Nó trình khử nitrate điều kiện yếm khí Ngoài nitrite có nguồn gốc từ nước thải trình công nghiệp điện hóa Trong g trang ï g thái cân bằng, nồng độä nitrite g nước thường thấp, nước mặt nồng độ nitrite thường nhỏ 0,02 mg/l Nitrate hợp chất vô nitơ có hóa trị cao Nó bền vững môi trường nước có nguồn gốc sau: Quá trình oxy hóa hợp chất nitơ có đất Quá trình trôi bề mặt chảy tràn từ cánh đồng nông nghiệp vào sông, hồ mang theo lượng lớn phân bón mà trồng chưa kịp hấp thu Nước thải sinh hoạt nước thải số ngành công nghiệp thực phẩm, hóa chất, Chứa lượng lớn hợp chất nitơ Trong nước mặt, nitrate thường gặp dạng vết tầng nước ngầm hàm lượng nitrate đôi nơi lại cao 10 2/27/2009 Nitrite - Nitrate (tt) Nitrit sản phẩm trung gian trình oxy hóa amoniac nitơ amoni điều kiện hiếu khí nhờ tham gia vi khuẩn Nitrosomonas Sau nitrot tiếp tục oxy hóa thành nitrat nhờ vi khuẩn Nitrobacter theo phương trình n m N H + ⎯ K⎯→ N O − ⎯ K⎯→ N O3− Trong Kn, Km số tốc độ nitrite nitrate hóa Các phương trình phản ứng nitrite nitrate biểu diễn nhö sau: Nitrosomonas NH + + 1,5O2 ⎯⎯⎯⎯⎯ → NO2 − + H 2O + H + Nitrobacter NO2 − + 0, 5O2 ⎯⎯⎯⎯ → NO3 − NH + + 2, 0O2 → NO3 − + H 2O + H + Q trình nitrate hoa Qua hóa can cần 4,57 57 g O2 cho g N-NH N NH4 Cac Các loai loài vii khuan kh ẩn Nitrosomonas Nitrobacter loại vi khuẩn hiếu khí thích hợp điều kiện nhiệt độ từ 20-30oC Trong điều kiện oxy tự mà môi trường chất hữu cacbon, số loài vi khuẩn khử nitrate nitrite để lấy oxy cho trình oxy hóa chất hữu N O3− + H + + C h ö õu cô → C O + N + H O 11 Nitơ hữu – Nitơ tổng Tất N diện hợp chất hữu xem xét N-hữu Điều bao gồm nitơ acid amino, amines, amides, imides, dẫn xuất nitơ số hợp chất khác Hầu hết dạng ý phân tích nước trừ liên quan đ án nướ ước thả th ûi côâng nghiệ hi äp đặ đ ëc biệ bi ät đế Nitơ không bị chuyển hóa hoàn toàn từ hợp chất dị vòng chứa nitơ Hầu hết N-hữu mà xuất nước thải sinh hoạt dạng protein sản phẩm phân hủy protein: polypeptides amino acids Nitơ Kjeldahl hàm lượng nitơ hữu nitơ amoniac g mẫu đượïc xác định sau vô hóa Nó không bao gồm nitơ nitrat nitrit không thiết bao gồm nitơ liên kết với hợp chất hữu 12 2/27/2009 ÝÝ nghóa môi trường Nitơ nguyên tố thành phần axit amin – sinh chất quan trọng vi sinh vật Sự phân hủy chất hữu cơ, amonia, nitrate, nitrite sản phẩm chu trình đạm (chu trình nitơ) điều kiện môi trường khác Do việc phan ng khac c sư ng phân tích nitơ dang khác thương thường đượ đươc sử dụ dung mục đích sau: Đánh giá mức độ ô nhiễm, khả tự làm nguồn nước Đánh giá hiệu suất công trình xử lý Đo lường lượng sinh khối, tỉ lệ thành phần dinh dưỡng môi trường liên quan đến phát triển vi khuẩn Gi tă Gia t êng hiệ hi äu suấát củûa quáù trình t ì h clo l hó h ùa nướ ước cấáp sinh i h hoạ h t Nitơ thành phần tự nhiên cần thiết cho đời sống sinh vật, nên loại bỏ hoàn toàn hợp chất nitơ khỏi nguồn nước Nhưng hàm lượng nitơ vượt ngưỡng cho phép trở thành vấn đế không bình thường cho nguồn nước Vì việc làm giảm hợp chất nitơ nguồn nước tới mức tối đa nhiệm vụ ngành cấp nước bảo vệ môi trường 13 ÝÝ nghóa môi trường (tt) Việc xác định hàm lượng Ure nước thải biết thời gian lưu nước thải cống thoát nước Sự có mặt hợp chất nitơ phốt nước thường gây trình phú dưỡng hóa A i l ø độ đ äc to t đoi đ vơi ới cá vơi ới ham h ø lượ lươ ng nho h û Amoniac (NH3) la nồng độ 0,01 mg/l, cá bị nhiễm độc qua đường máu Khi nồng độ cao (0,2 – 0,5 mg/l), gây độc tính cấp cho cá Nitrite độc tố cá dẫn xuất hợp chất nitroso, nitroaming, Là chất có tiềm gây ung thư Bản thân nitrate yếu tố độc hại trình chuyển hóa thành nitrite nên gây độc Do sư lien liên qua mật thiet thiết giưa nitrite va nitrate nen nên nong nồng độ cho phep phép giưa hai tiêu biểu theo công thức sau: C NO − Trong đó: C NO − ,cp + C NO − C NO − ,cp ≤1 CNO3- CNO2- : nồng độ nitrate nitrite đo CNO3-,cp CNO2-,cp : nồng độ nitrate nitrite cho phép 14 2/27/2009 ÝÝ nghóa môi trường (tt) Những phân tích thành phần nitơ dạng khác thực nước uống nước bị ô nhiễm từ nước công nhận môi trường lan truyền bệnh tật việc phân tích nitơ thực nhiều lý khác là: Chất thị chất lượng vệ sinh Chất dinh dưỡng vấn đề liên quan Sự oxy hóa dòng sông cửa sông Kiểm soát trình xử lý sinh học 15 Chất thị chất lượng vệ sinh Nước bị ô nhiễm tự làm khoảng thời gian thích hơp ïp Độäc tính khả nhiễm bệnh nước người sử dụng bị giảm theo thời gian theo tăng nhiệt độ Nitơ diện nước ban đầu dạng nitơ hữu (protein) va NH3 Theo thơi thời gian, gian nitơ hữu biến đổi thành N-NH3 sau điều kiện hiếu khí diện, oxy hóa NH3 thành nitrite nitrate xảy 16 2/27/2009 Chất dinh dưỡng vấn đề liên quan Việc xác định hàm lượng nitơ xử lý nước thải cần thiết đặc biệt trình xử lý sinh học để biết nươc nước thai thải co có chưa chứa đu đủ nitơ cho qua trình sinh trương trưởng va phat phát triển vi sinh vật hay không? Nếu không, thiếu hụt phải cung cấp từ nguồn bên Xác định N-NH3 N-hữu thường xác định để có số liệu cụ thể để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải đánh giá xem chất lượng nước thải sau xử lý có đạt tiêu chuẩn xả nguồn tiếp nhận hay không? Nitơ mộät g y yếu tố sinh dưỡng cần thiết để tảo phá p t triển Những phân tích nitơ có ý nghóa quan trọng nhằm giúp khống chế trình phú dưỡng hóa nguồn nước 17 Sự oxy hóa dòng sông cửa sông Sự biến đổi NH3 thành nitrite nitrate vi sinh vật tự dưỡng đòi hỏi O2 oxy hóa làm giảm nghiêm trọng lượng oxy hòa tan song sông va cưa cửa song sông hoa Hoạt động vi sinh vật hệ thống xử lý sinh học hiếu khí tạo lượng lớn sinh khối bùn lượng sinh khối bị nitrate hóa Do dòng hệ thống gây nên việc nitrate hóa nhanh Những phân tích Nitơ quan trọng việc vận hành trình xử lý để giảm lượng ammonia thải 18 2/27/2009 Kiểm soát trình xử lý sinh học Sự xác định Nitơ thường làm để kiểm soát mức độ làm xử lý sinh học Thí nghiệm BOD, đánh giá mức độ oxy hoa hóa cac chat chất hưu hữu nươc nước thai thải vơi với sư tham gia cua vi sinh vật mà không đánh giá trình nitrate hóa xảy xử lý nước thải Trong số trường hợp, giới hạn áp đặt nghi ngờ độc tính ảnh hưởng lên đời sống cá Người ta biết rõ NH3 không phân ly độc ion NH4+ lại không Khi quan hệ hai dạng phụ thuộc pH 19 ng dụng việc xác định nitơ Hiện nay, số liệu liên quan đến hợp chất nitơ mà tồn nước cấp dùng phần lớn liên quan đến thực tế khử trùng xác định lượng N-NH3 diện nước để đánh giá chloride cần để đạt lượng chlorine dư điểm dừng khử trùng chlorine xác định số khoảng tỷ lệ cua ty monochloramines lien liên quan đen đến việc ket kết hợ hơp p vơi với chlorine dư dư Sự xác định nitrate nước cấp giúp nhận dạng kiểm soát bệnh methemoglobinemia trẻ em Số liệu nitơ quan trọng liên quan đến xử lý nước thải Bằng cách kiểm soát nitrate hóa, giá thành xử lý hiếu khí giữ mức thấp Sự phân tích N-NH3 N-hữu quan trọng việc xác định có đủ lượng nitơ diện nước thải cho xử lý sinh học hay không Bùn sinh học sinh từ hệ thống xử lý nước thải chất thải rắn hữu ủ làm phân compost Chất lượng phân compost phụ thuộc vào thành phần nitơ có Kiểm soát hàm lượng nitơ nước tự nhiên (sông, suối, ao, hồ, ) tăng cường khả làm nguồn nước tránh tượng phú dưỡng hóa 20 10 2/27/2009 Phương pháp xác định hàm lượng nitơ Nitơ tồn nước dạng chủ yếu Nitrate Ỉ biểu thị qua tiêu N-NO3Nitrite Ỉ bieu biểu thị qua tieu tiêu N N-NO NO2Amonia Ỉ biểu thị qua tiêu N-NH3 Nitơ hữu 21 Xác định NN-NH3 Phương pháp Nessler Theo phương pháp đo màu cổ điển với mẫu lọc gạn thích hợp phương pháp xử lý sơ dùng kẽm sulfate NaOH pháp co có the thể đo đượ đươc lương N-NH cach cách xư xử ly lý vơi với thuoc thuốc Phương phap c lượ ng N NH3 bang thử Nessler mà dung dịch có tính kiềm mạnh iode kali thủy ngân Chất kết hợp với NH3 môi trường kiềm để tạo dạng keo phân tán màu vàng nâu, cường độ màu biểu trực tiếp lượng NH3 diện ban đầu Phản ứng miêu tả phương trình: Màu tạo chất thị Nessler dễ dàng nhìn thấy 22 11 2/27/2009 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp Nessler (tt) Nhằm tránh trở ngại tạp chất có mẫu tác dụng với thuốc thử, amonia cần tách phương pháp g cất mẫu Việc so màu đượïc thựïc dung g dịch chưng chưng cất Các trở ngại phương pháp: Hàm lượng Ca2+ vượt 250 mg/l, amoni đo thấp thực tế Để tránh điều cần phải điều chỉnh pH trước chưng cất mẫu, dung dịch đệm photphat dùng để làm kết tủa canxi dạng canxi phốt phát Một so số hợ hơp p chat chất amin mạ mach ch thang, thẳng mạ mach ch vong, vòng cloramin hưu hữu cơ, aceton, aldehyt, rượu hợp chất hữu khác gây nhiều trở ngại Những chất cho màu vàng hay màu lục trở nên đục thêm thuốc thử Nessler vào dung dịch chưng cất Hợp chất sunfua tạo kết tủa với thuốc thử Nessler, loại bỏ sunfua chì cacbonat 23 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp Phenate Một thay đổi phương pháp đo màu phương pháp Nessler liên quan đến việc thêm vào dung dịch kiềm phenol với hypochlorite muối Mn Mn xúc tác cho phản ứng phenol, hypochlorite ammonia để tạo indophenol mà có màu xanh dương đậm Phương pháp có trở ngại tương tự phương pháp Nessler 24 12 2/27/2009 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp chưng cất Phương pháp trực tiếp Nessler phương pháp phenate bị ràng buộc sai số từ màu bên độ đục Vì vậy, áp dụïng trựïc tiếp không thựïc tế để dùng nhiều mẫu Phương pháp chưng cất dùng để tách NH3 từ chất cản trở sau việc xác định N-NH3 thực số cách bao gồm phương pháp so màu nói Cơ chế phương pháp Ion NH4+ tồn trạng thái cân NH3 ion H+ theo phản ứng Δ NH + ⎯⎯ → NH ↑ + H + Tại pH 8, cân bằèng dịch chuyểån theo phảûn ứng giảûi phóng NH3 làm giảm pH tạo thành ion H+ Chất đệm borate thêm vào để trì pH khoảng 9,5 với mục đích thay đổi cân hướng thích hợp Giá trị pH cao không đề nghị nguy hiểm số NH3 thải từ nguồn hữu nhiệt độ sôi nước 25 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp chưng cất (tt) Kinh nghiệm cho thấy rằng, thực tế tất NH3 tự phát từ dung dịch có pH trì 9,5 cách điều chỉnh 200 mL nước đượïc chưng g cất dùng 500 – 1000 mL mẫu Sản phẩn chưng cất thu hồi cách cho qua thiết bị ngưng (ống sinh hàn) sau cho vào bình chứa dung dịch acid Dung dịch acid biến đổi NH3 tự thành ion NH4+ Dung dịch acid boric dùng phân tích Nessler chuẩn độ dung dịch acid H2SO4 loãng dùng nhữ h õng phâ h ân tích tí h bằ b èng phenate h t hoặ h ëc phương h phá h ùp màøng dò d ø (membrane probe) Đối với mẫu nước mà chứa lượng N-NH3 nhỏ, phương pháp thông thường để đo lượng nitơ sản phẩm cất phương pháp Nessler phenate diễn tả 26 13 2/27/2009 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp chưng cất (tt) Sự tính toán N-NH3 theo đơn vị mg/L phải đưa vào xem xét thể tích sản phẩm cất kích thước mẫu g i phân tích tìm đượïc sựï thuận lợïi để chưng g cất Nhiều ngườ lượng 200 mL để tránh ý chặt chẽ điểm cuối chuẩn độ Kết tính sau: mg / l N − NH3 = VD 1000 ×N× VDN s Trong đó: VD Thể tích tổng sản phẩm chưng cất (mL) VDN The Th å tích tí h cua û san û pham h å chöng hö catát dung d ø t phương hươ phap h ù Nessler N l (mL) ( L) N Hàm lượng N-NH3 phát phương pháp Nessler (mg) s Thể tích mẫu đem chưng cất 27 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp chuẩn độ thể tích Khi mẫu chứa nhiều mg/L N-NH3 trường hợp nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp, nồng độ N-NH3 xác định chuẩn độ với dung dịch H2SO4 chuẩn sau chưng hấp thụ NH3 trình bay bày tren acidboric đa Cơ chế trình sau: acidboric (dùng làm chất đệm tốt nhất) ù kết hợp với NH3 phần cất để tạo thành NH4+ H2BO3- theo phương trình sau: NH + H BO3 ⎯⎯ → NH + + H BO3 − Phản ứng tão thành làm tăng pH dung dịch sản phẩm tạo thành có NH4+ pH giữ khoảng thích hợp cách dùng dư acidboric Khi NH3 đo Nessler hóa chuẩn độ ngượ g ïc với acid mạïnh acid sulfuric p dụng phương pháp chuẩn độ ngược để xác định nồng độ NH3 thông qua việc đo lượng ion borack (H2BO3-) diện dung dịch theo phản ứng nhö sau: H BO3− + H + ⎯⎯ → H BO3 28 14 2/27/2009 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp chuẩn độ thể tích (tt) Khi pH dung dịch acidboric giảm đến giá trị ban đầu nó, lượng acid mạnh tương đương với lượng NH3 thêm vào Chuẩn độ dễ dàng điều khiển phương pháp đo điện đòi hỏi thay cho chất thị nội Điện cực pH điểm cuối tốt xác định pha loãng thể tích đặc biệt dung dịch acidboric với NH3 tự nước cất lượng với thể tích sản phẩm chưng cất mong muốn đo pH hỗn hợp Nhiều nhà hóa học hóa nước thích dùng dung dịch H2SO4 N/14 cho h xáùc định đị h N-NH N NH3 Khi đ ù mỗãi mLL củûa acid id N/14 l ø tương t đ đương 1,0 mg nitơ Khi sử dụng acid N/50, cần thêm vào hệ số 0,28 Hơn nữa, lượng nhỏ thể tích acid N/14 nhiều cần cho chuẩn độ, yếu tố quan trọng trì chất thị tránh hòa tan không xác mẫu suốt chuẩn độ 29 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp trắc phổ thao tác tay Phương pháp áp dụng nước thải sinh hoạt, hầu hết cá loại nước thải công nghiệp nước thô Trong trường hợp mẫu nước có màu bị nhiễm mặn cần tiến hành pháp chưng cat cất trươc trước ap áp dụ dung pháp phương phap ng phương phap Nguyên tắc phương pháp: Đo quang phổ bước sóng 655 nm hợp chất màu xanh tạo amoni salisylat ion hypoclorit có tham gia natri nitrosopentaxyano sắt (III) taxyano sắt (III) (natri nitroprusiat) Các ion hypoclorit tạo thành phản ứng thủy phân N,dicloro1,3,5-triazin 2,4,6 (1H,3H,5H) trion muối natri (natri diclorosoxyanurat) Phản ứng cloramin với natri salixylat xảy pH =12.6 có tham gia natri nitroprusiat g p Bất kỳ y chất cloramin có mặët g mẫu thử đếu xác định Natri xitrat có thuốc thử để cản trở nhiễu các, đặt biệt canxi magiê Những yếu tố gây cản trở: Tính axit tính kiềm mạnh gây nhiễu việc tạo hợp chất hấp thụ Trong mẫu nước mặn, nhiễu kết tủa magiê xuất kết tủa xytrat vượt mức 30 15 2/27/2009 Xác định NN-NO2Phương pháp so màu Đôi N-NO2 diện nước thải sau xử lý nồng độ lớn mg/l Nồng độ nước mặt nước ngầm g thường nhỏ 0,1 mg/l Trong trường hợp phương pháp cảm quan yêu cầu để xác định, thường phương pháp so màu Tuy nhiên phương pháp chuẩn khác dùng thiết bị đo hay dùng sắc ký ion Rất nhiều anion xác định đồng thời mẫu sắc ký ion, phương pháp so màu rẻ thích hợp mẫu chứa nitrite hay nồng độ nitrite thấp Phương pháp so màu mô từ phương pháp Griess – Ilosvay di diazo h ùa đượ hó đ c sửû dụ d ng Phương Ph phá h ùp nàøy thự th c hiệ hi än bằ b èng cáùch dùng hai chất thị hữu cơ: Axit Sulfanilic Naphthylamin Cơ chế trình sau: môi trường pH = 2-2,5, nitrite tác dụng với Axit Sulfanilic Naphthylamin tạo thành Azobenzol Napthylamin Sunfonic tỷ lệ với hàm lượng nitrite có mẫu 31 Xác định NN-NO2- (tt) Phương pháp so màu (tt) Phương trình phản ứng biểu diễn sau: 32 16 2/27/2009 Xác định NN-NO2- (tt) Phương pháp so màu (tt) Trong điều kiện acid, ion nitrite acid HNO2 phản ứng với nhóm amino sulfanilamide để hình thành muôí diazonium, muối kết hợïp với N-(1-naphthyl)-ethylenediamine dihydrochloride để hình thành phẩm nhuộm có màu đỏ hồng Độ màu hình thành tỷ lệ trực tiếp với lượng N-NO2 diện mẫu Độ màu mẫu xác định cách so sánh với màu chuẩn hay cách đo quang phổ kế Việc xác định cách đo quang phổ thích hợp bới so sánh mau sanh màu bang quan sat sát la de dễ gặp sai so số va khong không chuan, chuẩn ngoai phải chuẩn bị mẫu chuẩn tiến hành phân tích Phân tích hàm lượng nitrite tốt thời gian sau lấy mẫu để giảm thiểu hoạt động vi sinh quà trình chuyển hóa nitrite thành nitrate hay amonia, không dùng axit để làm chất bảo quản 33 Xác định NN-NO2- (tt) Phương pháp trắc phổ hấp thụ phân tử Nguyên tắc phương pháp: Phản ứng niitrite mẫu thử với thuốc thử -aminobenzen sufonamid với có mặt axit octhophosphoric pH = 1.9 để tạo di muốái diazo Muối tạo thuốc nhuộm màu hồng N-(1-naphtyl)- 1.2 diamonietan dihidroclorua thêm vào thuốc thử aminobenzen sufonamid) Đo độ hấp thụ bước sóng 540 nm Trở ngại phương pháp: Bước sóng có độ hấp thu lớn phải đượïc kiểm tra phương pháp đượï c sử dụïng lần đầu phải đượï c sử dụïng g tất lần xác định Nếu mẫu thử có tính kiềm cao, để độ pH không đạt 1,9±0,1 sau xử lý phần mẫu thử pha loãng tới 40 ml, dung dịch axit octophotphoric bổ sung đượïc thêm vào trướùc pha loãng, đạt đợc độ pH quy định Tuy nhiên, phương pháp làm sai lệch độ kiềm hidro cacbonat, 300 mg/l phần mẫu thử 40 ml sai lệch với độ pH đợc xác định 34 17 2/27/2009 Xác định NN-NO3Phương pháp quang phổ hấp thu tử ngoại Nitrate nước hấp thụ xạ tia tử ngoại bước sóng dài 220 nm Vì lý nên phân tích phương pháp quang học sử dụng để đo nitrate Phương pháp nhạy đòi hỏi máy spectrophotometer vận hành khoảng sóng tử ngoại Bất kỳ chất mà hấp thụ xạ 220 nm gây cản trở cho thí nghiệm Nó gồm nitrite, hexavalent chronium nhiều hợp chất hữu khác Phương pháp sắc kí ion Phương pháp sắt ký ion miêu tả hữu dụng cho việc phân tích nồng độ N-NO nong N NO3 lơn lớn 0,2 mg/L mg/L Theo cách nhiều cản trở thông thường phân tích nitrate tránh Phương pháp chấp nhận việc phân tích đồng thời anion khác mẫu Sự bất lợi phương pháp chi phí mua máy bảo trì thiết bị 35 Xác định NN-NO3- (tt) Phương pháp điện cực nitrate Điện cực nitrate điện cực màng chất lỏng phát NNO3 diện nồng độ mg/L lơii cua phương phap pháp điện cự cưc đa chỉnh may máy (co (có Thuận lợ c la đường chuẩn), việc phân tích nitrate nhanh Điện cực có sẵn lắp vào để giám sát liên tục kiểm soát tự động trình Những bất lợi nhiều ion thông thường chloride bicarbonate gây trở ngại điện cực không nhạy nồng độ nitrate giảm đột xuất nhiều lần 36 18 2/27/2009 Xác định NN-NO3- (tt) Phương pháp khử với Cadmium (Cd) Phương pháp khử Cadmium đưa phương pháp có độ nhạy cao cho việc phân tích nitrate Phương phap c dung pháp đa rat thành cong công đa đượ đươc dùng việc phân tích tự động Nguyên tắc phương pháp: Với diện Cd, nitrate bị khử thành nitrite Phương pháp dùng hạt Cd bọc lớp đồng mỏng sau xử lý với dung dịch đồng sunfat (CuSO4) Sản phẩm nitrite trung gian tạo thành xác định phương pháp diazo hóa mô tả phần trước Mẫu lọc cộng thêm với dung dịch NH4Cl-EDTA cho qua cột chuẩn bị đặc biệt chứa hạt cadmium hoạt hóa Trong suốt trình qua, lượng nitrate bị cadnium khử thành nitrite pH =8,5 NO3 − + H 2O + Cd ⎯⎯⎯→ NO2 − + 2OH − + Cd + 37 Xác định NN-NO3- (tt) Phương pháp khử với Cadmium (Cd) Cấu tạo cột Cd 38 19 2/27/2009 Xác định NN-NO3- (tt) Phương pháp khử với Cadmium (tt) Yêu cầu phương pháp Khi nitrite diện ban đầu mẫu đo Điều NO3 tong anh ảnh hương hưởng đen đến phep phép đo N N-NO3 tổng so số Với mục đích xác định nồng độ nitrate, việc phân tích tách biệt riêng nitrite yêu cầu giá trị trừ từ kết phản ứng khử cadmium Bởi độ nhạy phương pháp diazo hóa nồng độ nitrite, nitrate thấp 0,01 mg/L phát Mẫu với nồng độ N-NO3 lớn mg/L đo mẫu pha loãng trước cho qua cột cadmium Dung dịch nitrate chuẩn nên cho qua cột qua xác định lượng nitrate chuyển thành nitrite đạt Nếu không cột nên tái phản ứng lưu lượng dòng mẫu nên điều chỉnh để đạt biến đổi lượng Trở ngại phương pháp 39 Xác định NN-NO3- (tt) Phương pháp khử với Cadmium (tt) Trở ngại phương pháp: Những chất lơ lửng cản trở dòng chảy mẫu nước cột làm hạn chế diện tích tiếp xúc mẫu hạt Cd Do làm giảm hi äu suấát khử hiệ Ỉ Đối mẫu nước có độ đục cao cần phải lọc qua giấy lọc thủy tinh có đường kính lỗ 0,45 μm trước tiến hành phân tích mẫu Các ion sắt, đồng kim loại khác có nồng độ vài mg/L làm giảm hiệu khử Cd Ỉ Thêm dung dịch EDTA vào mẫu để loại bỏ ảnh hưởng ion Dầu mỡ bao phủ bề mặt hạït Cd Ỉ Có thể loại bỏ cách trích ly mẫu với dung môi hữu Chất oxy hóa mạnh clo dư tác động làm giảm hiệu suất khử cột Cd Ỉ Kiểm tra lượng clo dư mẫu loại bỏ cách thêm dung dịch Na2S2O3 40 20 2/27/2009 Xác định NN-NO3- (tt) Phương pháp Brucin-Sunfanilic Nguyên tắc phương pháp Trong môi trường axit mạnh, phản ứng nitrate brucin cho hợp chất sunfua có màu vàng áp dụng để xác định hàm lượng nitrate bang phương phap pháp so mau màu Tuy nhiên lúc màu tuân theo định luật BeerLambert, thực nghiệm chứng tỏ cường độ màu tùy thuộc vào nhiệt tỏa từ phản ứng Để kiểm soát nhiệt độ, nồng độ axit sunfuaric thời gian phản ứng tính trước cho diễn biến xảy điều kiện tốt bị ảnh hưởng môi trường xung quanh Trở ngại phương pháp: Tất ca chất oxy hóa mạnh tác nhân khử mẫu cóù thể th å gâây trở t û ngại cho h phương h phá h ùp nàøy Ỉ Orthotolidin sử dụng để che chất oxy hóa Lượng clo dư lớn mg/L ảnh hưởng đến kết phân tích Ỉ Khử clo dư lượng thừa natri asenic Fe2+ Fe3+ kim loại hóa trị hàm lượng nhỏ mg/L xem ảnh hưởng không đáng kể Sự chuyển hóa nitrite cần ngăn trước axit sufanilic 41 Xác định Nitơ hữu – Phương pháp Kjeldahl Nguyên tắc phương pháp: Trong môi trường H2SO4 có diện K2SO4 với HgSO4 làm xúc tác, nitơ hữu chuyển hóa thành amoni sunfat Trong gian đun p phân hủy mẫu, hổn hơp g thời g ïp thủy ngâ g n-amonia hình thành tiếp tục bị phân hủy N2S2O3 Sau mẫu trung hòa giải phóng amonia tự Dung dịch thu trình chưng cất chứa amonia bị lôi theo nước hấp thụ dung dịch axit boric dùng để xác định hàm lượng nitơ hữu Hầu hết hợp chất hữu chứa nitơ dẫn xuất NH3 N có số oxy hóa –3 Sự phân rã phần hữu phân tử oxy hóa tựï NH3 Phương g pháp Kjeldahl dùng H2SO4 tác nhân oxy hóa phương pháp chuẩn Xúc tác chẳng hạn Hg2+ thông thường cần đến thúc đẩy oxy hóa số chất nhiều chất hữu bền vững Phản ứng mà xảy minh họa oxy hóa alanine (α aminopropionic acid) Δ CH 3CHNH 2COOH + 7H 2SO ⎯⎯ → 3CO + 6SO + 8H 2O + NH HSO 42 21 2/27/2009 Xác định Nitơ hữu – Phương pháp Kjeldahl (tt) Nguyên tắc phương pháp (tt): Trong phản ứng này, carbon hydrogen oxy hóa thành CO2 nước, g ion sulfate bịị khử thành SO2 Dó nhiên, nhóm amino sinh NH3 thoát khỏi môi trường acid giữ lại muối ammonium Sự oxy hóa tiếp tục nhanh chóng nhiệt độ nhiệt độ sôi H2SO4 (340oC) Điểm sôi acid đượ đươc c tang tăng len lên khoang khoảng 360oC đến 370oC để tăng tốc độ oxy hóa cách thêm Na2SO4 K2SO4 Nếu tất N- hữu chuyển thành N-NH3 phân hủy hoàn toàn chất hữu cần thiết 43 Xác định Nitơ hữu – Phương pháp Kjeldahl (tt) Yêu cầu phương pháp : Nếu tất N- hữu chuyển thành N-NH3 phân hủy hoàn toàn chất hữu cần thiết Những thay đổi mẫu suất trình phân hủy thể sau: Lượng nước dư lấy đi, làm cho acid sulfuric đậm đặc tác dụng với chất hữu Nhiều khói trắng bốc lên bình thời điểm H2SO4 đạt đến điểm sôi phân hủy bắt đầu thời điểm Hỗn hợp chuyển thành đen, tùy thuộc vào tác động tách nước acid sulfuric hợp chất hữu Sự oxyhóa carbon xảy Quá trình sôi suốt giai đoạn đặc trưng hình thành lượng lớn bọt nhỏ thoát CO2 SO2 Sự phân hủy hoàn toàn hợp chất hữu nhận diện độ mẫu Sư phan Sự phân hủ huy y nen nên đươc để đe tiep tiếp tụ tuc c nhat 20 phú phutt sau mau mẫu đe để đam đảm bao bảo sư phân hủy hoàn toàn chất hữu Một N− – hữu chuyển thành N-NH3, xác định theo cách tương tự trình bày phần N-NH3 Acid dư phải trung hòa pH mẫu điều chỉnh khoảng 11 N-NH3 thu hồi phương pháp chưng cất nói trên, dùng bắt kỳ phương pháp miêu tả để xác định hàm lượng N-NH3 Kết tính tương tự tính N-NH3 44 22 ... 0,009 0,028 0,09 0,28 0,89 2,77 8,25 22,1 10 0,019 0,059 0,19 0,59 1,83 5,56 15,7 37,1 20 0,040 0 ,125 0,40 1,24 3,82 11,2 28,4 55,7 30 0,081 0,254 0,80 2,48 7,46 20,3 44,6 71,8 2/27/2009 Amonia... sau vô hóa Nó không bao gồm nitơ nitrat nitrit không thiết bao gồm nitơ liên kết với hợp chất hữu 12 2/27/2009 ÝÝ nghóa môi trường Nitơ nguyên tố thành phần axit amin – sinh chất quan trọng vi sinh... tạo indophenol mà có màu xanh dương đậm Phương pháp có trở ngại tương tự phương pháp Nessler 24 12 2/27/2009 Xác định NN-NH3 (tt) Phương pháp chưng cất Phương pháp trực tiếp Nessler phương pháp