Báo cáo hóa môn phân tích DO và BOD

Mục lục Nội dung Trang DO (DISOVED _ OXYGEN) 1.1 Định nghĩa DO: 1.2 Vai trò DO: 1.3 Nguồn gốc DO 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến DO: 1.5 Cách xác định DO: BOD (BIOCHEMICAL _ OXYGEN DEMAND) 2.1 Định nghĩa: 2.2 Nguồn gốc chất hữu có chủ yếu 2.2 Ý nghĩa số BOD 2.3 Diễn biến BOD theo thời gian: 10 2.4 Cách xác định BOD5 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DO (DISOVED _ OXYGEN) 1.1 Định nghĩa DO: DO nguồn nước thông số biểu diễn hàm lượng oxygen hịa tan nguồn nước thường đo lượng oxygen có đơn vị thể tích(mg/l) 1.2 Vai trị DO: Vì oxygen ngun tố khơng thể thiếu đơí với lồi sinh vật nên lượng oxygen hịa tan nước thơng số quan trọng để đánh giá “sưc khỏe” nguồn nước, oxygen cần cho q trình hơ hấp loài thực vật ,động vật sống nước Vi sinh vật cần oxygen để oxy hóa chất hữu tổng hợp nên sinh khối cho thể trinh phân hủy chất hữu nước có vai trị lớn oxygen, oxygen giúp trình phân hủy chất hữu nước cách nhanh chóng mà không gây ô nhiễm, ngược lại trình phân hủy chất hữu khơng có tham gia oxigen cịn gọi q trình phân hủy yếm khí gây khí hidrosulfua, ammoniac, metan…gây nhiễm cho khơng khí , người ta thường sử dụng thông số DO để đánh giá tình trạng “sức khỏe” nguồn nước Nguồn nước có hàm lượng oxygen hịa tan cao khả gây nhiễm nguồn nước có DO thấp Ở nhiệt độ thường độ hòa tan tới hạn oxygen vào nước vào khoảng 8mg/l DO giảm xuống khoảng 4-5mg/l số lượng sinh vật nước giảm mạnh Nên lượng DO nước giảm xuống đến nước cịn q trình phân hủy yếm khí nước trở nên đen có mùi khó chịu 1.3 Nguồn gốc DO Nguồn gốc chủ yếu DO hòa tan oxygen từ mặt thống, phản ứng hóa học từ sản phẩm phân hủy thải bỏ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1: Nguồn gốc chủ yếu DO 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến DO:  Oxygen chất hịa tan nước khơng tác dụng với nước măt hóa học Độ hịa tan tuân theo định luật henry tức phụ thuộc vào áp suất riêng phần oxygen khí quyển, nghĩa lượng oxygen khơng khí cao khả hịa tan vào nước lớn, DO nguồn nước cao Hinh2:DO: phụ thuộc vào áp suât riêng phần LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Lượng oxygen hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nước, nhiệt độ nguồn nước lớn thi khả hòa tan oxygen DO nguồn nước nhỏ ngược lại nhiệt độ nguồn nước thấp khả hịa tan oxygen tốt DO nguồn nước cao Hình 3: DO giảm theo nhiệt độ  Lượng oxygen hòa tan nước phụ thuộc vào đặc tính hóa học nguồn nước thành phần hóa học, yếu tố thủy sinh vi sinh vật nước Nguồn nước chúa nhiêu chất hữu nhiều muối hịa tan DO nhỏ, nguồn nước có nhiều thực vật sinh sống lượng oxygen hòa tan cao DO lớn Hàm lượng DO bão hòa DO bão hòa Nhiệt độ Nước Nước biển 10 10,9 9,0 20 8,8 7,4 30 7,5 6,1 40 6,6 5,0 Hình 4: DO phụ thuộc vào nguồn nước nhiệt độ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Ngồi lượng oxygen hịa tan cịn phụ thuộc vào diện tích bề mặt thống nguồn nước , nguồn nước có bề mặt thống lớn khả hịa tan oxygen nguồn nước tốt Thường nguồn nước mặt có DO cao nguồn nước ngầm  Trong nguồn nước lượng oxygen hòa tan thayđổi theo độ sâu, khối nước mặt thống có DO cao khối nước đáy Hình 5: DO phụ thuộc vào độ sâu 1.5 Cách xác định DO:  Để xác định hàm lượng oxygen hòa tan nước người ta thương sử dụng phương pháp Winkler (hay gọi phương pháp iot)  Cơ sở phương pháp dựa vào khả oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ oxygen hịa tan môi trường baz co thêm dung dịch Iôtdua , Mn4+ lại có - khả oxy hóa I thành I2 môi trường acid, dùng dung dịch natri thiosulfat (dung dich chuẩn gốc) chuẩn độ lượng iot sinh ra, từ tính lượng oxy hịa tan mẫu nước Tiến trình thực sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lấy mẫu: Mẫu lấy phải phân tích chỗ phải cố định oxygen lúc lấy cách 300ml dung dịch thêm 0,7 ml dung dich H2SO4 đâm đăc, 1ml dung dịch 2g NaN3 hòa tan 100ml nước cất bảo quản mẫu điều kiện lạnh khoảng - 5oC Lấy mẫu tràn chai BOD khơng để bọt khí bám thành chai Dùng pipette thêm vào chai BOD 1ml Mn2+ 1ml dung dịch kiềm iotdua, thêm cho đầu pipette gần đáy chai rút lên từ từ cho dung dịch chảy vào Đậy nút chai cho khơng có bọt khí,đảo chai vài lân để yên cho kết tủa lắng xuống bảo quản chai tối mát phân tích (khoảng 10 phút) Mở nút chai thêm 2ml dung dịch H2SO4 đậm đặc cho đầu pipette cắm sâu vào lớp kết tủa rút dần pipette lên ,đảo chai cho kết tủa tan hết Chuyển toàn dung dịch vào erlen 500ml, tráng chai nước cất, chuẩn độ dung dịch thiosulfat 0,2N dung dich chuyển sang màu vàng nhạt Thêm vài giot hồ tinh bột tiếp tục chuẩn độ màu  Các phản ứng hóa học xảy sau:  Khi khơng có oxy mẫu nước  Mn2+ + - OH → Mn(OH)  Khi có oxy mẫu nước:  Mn2+ + - 2OH + ½ OH → MnO2 + H2O (nâu)  Trong môi trường acid: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  MnO2 2I + → +4 H+ Mn2+ + I2 + H2O  Chuẩn độ I2 Na2S2O3 , (chỉ thị hồ tinh bột ):  I2 + S2O32─ → S4O32─ + - 2I Cơng thức tính DO: DO (mg/l) = N Na S 2O V Na S 2O V (V BOD V BOD   1000  2) Trong đó: N Na S 2O3 : nồng độ đương lượng gam dung dịch Na2S2O3(N) V Na S O : thể tích dung dịch thiosulfulfat chuẩn(ml) V BOD : dung tích chai BOD (ml) V : tổng thể tích dung dịch Mn2+ dung dịch iotdua : thể tích mẫu đem chuẩn độ (ml) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Các yếu tố ảnh hưởng đến trình xác định DO: -  Các tác nhân oxy hóa có nước Fe3+, NO3 dẫn đến sai số dương tức lượng DO xác định lớn lượng có nguồn nước -  Tác nhân khử Fe2+, H2S … khử I2 thành I gây sai số âm  Trong hai tác nhân tác nhân gây ảnh hưởng đáng kể - NO3 :  NO2 - - + + 4H+ 2I → I2 + NO + 2H2O Cách loại trừ thêm azide NaN3 trước giai đọan acid hóa NO2 - + N3 - + 2H+ → N 2O + N + H  Giữa BOD DO có mối quan hệ chặt chẽ với (khi chất hữu tăng khả hòa tan DO bị giảm đồng thời nhu cầu oxy sinh hóa tăng theo để phân hủy hoàn toàn lượng hữu này) nên nhân tố tác động đến DO ảnh hưởng gián tiếp tới BOD LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BOD (BIOCHEMICAL _ OXYGEN DEMAND) 2.1 Định nghĩa: BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) lượng oxygen vi sinh vật sử dụng để oxy hóa chất hữu Phương trình tổng quát phản ứng sau : Chất hữu + O2 Vi khuẩn CO2 + H2O + tế bào + sản phẩm trung gian 2.2 Nguồn gốc chất hữu có chủ yếu Nguồn gốc chất hữu chủ yếu loại thực động vật chết, nguồn xả thải vào môi trường nhà máy, đặc biệt nhà máy chế phân thành nhóm :  Các chất hữu xem nguồn gốc cacbon vi sinh vật hiếu khí  Các hợp chất nitrit, amoni va hơp chất hữu có nitơ xem hợp chất có nguồn gốc dinh dưỡng số loài vi sinh vât đặc biệt (Nitrosomonat,Nitrobacte)  Các chất mang tinh khử sắt hóa trị 2(Fe2+), sunfit (SO32 - ), sunfua - (S2 ) bị oxy hóa oxy hịa tan nước 2.2 Ý nghĩa số BOD  Trong tự nhiên BOD thông số đánh giá lượng chất hữu có nước phân hủy đường sinh học.Nó thơng số nói lên chất lương nguồn nước tự nhiên Nguồn nước có BOD lớn điều chứng tỏ nước chứa nhiều chất hữu vi sinh vật phân hủy đường hiếu khí Khi phân hủy chất hữu vi sinh vật chủ yếu sử dụng oxy hịa tan nên làm cho hàm lượng oxy hịa tan nước giảm mạnh, chí xuống mức gây ảnh hưởng gây chết loài LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com sinh vật sống nước, tạo điều kiên cho trình yếm khí xảy làm nhiếm nguồn nước  Trong kĩ thuật số BOD dùng để:  Xác định gần lượng oxy cần thiết để ổn đinh sinh học chất hữu có nước thải  Xác định kích thước bể xử lý  Xác định hiệu suất xử lý số quý trình  Xác định chấp thuận tuân theo quy định cho phép xả thải 2.3 Diễn biến BOD theo thời gian:  BOD tiêu chuẩn dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn môt nguồn nước, hay nói cách khác thơng số biểu thị cho lương chất hữu phân hủy sinh học thời gian ngắn đó, tốc độ phân hủy chúng theo thơi gian khơng  Q trình oxid hóa chất hữu nước xảy theo hai giai đoạn: Hình 6: Diễn biến BOD theo thời gian  Giai đoạn : Chủ yếu oxid hóa hợp chất hidrocacbon, trình xảy nhiệt độ 20oC kéo dài khoảng 20 ngày: 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CnHm + (n + m ) O2 vi khuaån   nCO2 + m H2O Hình 7: Diễn biến BOD theo thời gian  Giai đoạn 2: Oxid hóa hợp chất chứa nitrogen, thường ngày thứ mười (có trường hợp ngày thứ năm): 2NH3 + 3O2 vi khuaån   2NO2- + 2H+ + 2H2O  Trong ngày đầu giai đoạn này, có khoảng 60 – 70% chất hữu cacbon bị phân huỷ, đến ngày thứ 20 có khoảng 95 – 99% chất hữu bị phân hủy 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 8: Các mức tiêu thụ nồng độ BOD 2.4 Cách xác định BOD5  BOD5: Là thông số biểu thị cho lượng chất hữu nguồn bị phân hủy ngày ủ mẫu thông qua lượng oxygen mẫu suy giảm sau năm ngày ủ  Vì khoảng thời gian ngày đầu có khoảng 60 – 70% chất hữu bị phân hủy nên thưc tế người ta thường xác định BOD5 tức BOD xác định năm ngày, tiêu chuẩn chuẩn hóa quốc tế nhiều nước sử dụng Cách tính BOD5 tính sau:  Cho lượng định mẫu nước thải vào chai phân tích BOD  Pha lỗng mẫu tới thể tích dung dịch pha lỗng (có bổ sung thêm số ngun tố dinh dưỡng N, P, Fe, K… bão hòa oxygen)  Đóng chai ủ tủ tối nhiệt độ 20oC khoảng ngày  Xác định DO ban đầu DO sau năm ngày, hiệu số hai số gọi BOD5 (vì BOD5 mẫu chất thải điển hình thường vài trăm mg/l cần pha lỗng mẫu nồng độ oxygen cuối ngày thứ năm khơng âm kết thí nghiêm có nghĩa) 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Biểu thức tính : BOD5 = DOo - DO5 P mg O2/ L Trong đó: DOo: nồng độ oxygen hòa tan ban đầu mẫu nước trước ủ DO5: nồng độ mẫu sau năm ngày ủ P: hệ số pha loãng P = Q R Q: thể tích nước đem phân tích R: thể tích nước mẫu pha loang loãng trước ủ  Trong vài trường hợp cần bổ sung thêm vi sinh vật vào nước pha lỗng để dảm bảo chắn có đủ lượng vi sinh vật cần thiết cho trình phân hủy Trong trường hợp đó, BOD5 tính theo công thức: BOD5 = ( D1  D )  ( B1  B ) F , mg / l P Trong đó: D : nồng độ oxygen hịa tan mẫu nước pha lỗng có cấy vikhuẩn sau chuẩn bị mẫu xong để ủ D2: Nồng độ oxygen hòa tan mẫu nước thải pha lỗng có cấy vi khuẩn sau năm ngày ủ 20oC 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B1: nồng độ oxy hòa tan nước pha lỗng có cấy vi khuẩn trước đem ủ B2: nồng độ oxygen hịa tan nước pha lỗng có cấy vi khuẩn sau ủ, mg/l F: tỉ số chất lỏng bổ sung vi khuẩn mẫu đối chứng F =  thể tích mẫu nước đem phân tích tổng thể tích mẫu nước đem phân tích nước pha loãng Ngồi số BOD5 cịn có số BOD3 cách tính tương tự BOD5 ủ ngày điều kiện nhiệt độ 30oC.Và BOD20 số BOD xác định 20 ngày 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Nhân Ngơ Thị Nga: Giáo Trình Cơng Nghệ Xử Lý Nước Thải, 1999 TS Tô Thị Hiền: Hướng Dẫn Thực Tập Hóa Phân Tích 1, 2007 PGS.TS Trịnh Lê Hùng: Kĩ Thuật Xử Lí Nước Thải,2007 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... =  thể tích mẫu nước đem phân tích tổng thể tích mẫu nước đem phân tích nước pha loãng Ngồi số BOD5 cịn có số BOD3 cách tính tương tự BOD5 ủ ngày điều kiện nhiệt độ 30oC .Và BOD2 0 số BOD xác... định năm ngày, tiêu chuẩn chuẩn hóa quốc tế nhiều nước sử dụng Cách tính BOD5 tính sau:  Cho lượng định mẫu nước thải vào chai phân tích BOD  Pha lỗng mẫu tới thể tích dung dịch pha lỗng (có bổ... khả hịa tan vào nước lớn, DO nguồn nước cao Hinh2 :DO: phụ thuộc vào áp suât riêng phần LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Lượng oxygen hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ