Giáo trình thực hành hóa môi trường

Trang 1

ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

- -

GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH

HÓA MÔI TRƯỜNG

Biên soạn: ThS ĐINH HẢI HÀBiên soạn: ThS ĐINH HẢI HÀ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 01 tháng 01 01 năm 200năm 200năm 2008888

(Lần 1) (Lần 1)

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Tp HCM, Tết Mậu Tí, 2008

Th.S Đinh Hải Hà

Email: haihak6@yahoo.com

Trang 3

LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU

1 Giới thiệu chung

Thực tế không thể đề ra cụ thể những chi tiết có thể áp dụng cho việc lấy mẫu, và kết quả phân tích cũng không thể nào phản ánh đúng hoàn toàn chất lượng mẫu như thực Điều này phụ thuộc vào mục đích của việc lấy mẫu và phương cách khi tiến hành phân tích Những chi tiết khác liên quan đến từng phương pháp riêng sẽ được đề cập đến trong mỗi bài Phần này chỉ giới thiệu khái quát nhằm áp dụng trước tiên đối với các phép phân tích khoa học

Thực chất của việc lấy mẫu là thu nhập một phần vật chất trong một thể tích vừa đủ, xử lý và vận chuyển về phòng thí nghiệm kịp lúc khi chất lượng mẫu chưa thay đổi Mục đích trên nhằm giữ được tỉ lệ tương quan giữa những cấu tử đặc trưng trong mẫu và nguồn Mẫu sau đó được bảo quản sao cho những thay đổi nếu có cũng không đáng kể trước khi tiến hành thí nghiệm

Người lấy mẫu phải chịu trách nhiệm chính về chất lượng mẫu cho đến khi mẫu được gởi đến phòng thí nghiệm để phân tích Thông thường những công việc liên quan đến nước và nước thải, phòng thí nghiệm đều công bố sự hướng dẫn hoặc quy định rõ về kỹ thuật lấy mẫu, hoặc phải được thảo luận với người sẽ trực tiếp sử dụng kết quả xét nghiệm Những buổi họp như thế rất cần thiết vì giúp nhiều ý kiến về cách chọn mẫu, phương pháp phân tích cũng như sẽ gợi nên những vấn đề cơ bản trong khi giải đáp các thắc mắc liên quan đến mẫu

2 Những điều

2 Những điều cần lưu ýcần lưu ýcần lưu ý

Mẫu phải đáp ứng đúng theo các yêu cầu của chương trình lấy mẫu và được bảo quản, tránh mọi nguồn nhiễm bẩn hoặc sự phân hủy có thể xảy đến trước khi đưa về phòng thí nghiệm

Phải súc rửa ít nhất ba lần bình lấy mẫu bằng chính nguồn nước trước khi lấy mẫu, trừ trường hợp bình đã được xử lý bằng hóa chất bảo quản hay tác chất khử clo Đối với những mẫu phải vận chuyển xa, không nên lấy quá đầy mà chừa lại độ 1% dung tích bình, khoảng trống này để phòng hờ sự dãn nở nhiệt Tuy nhiên điều này tùy thuộc vào các xét nghiệm cần làm Hầu hết các trường hợp xét nghiệm các chất hữu cơ, bình phải được lấy đầy tràn hoặc có lúc được pha trộn và chừa lại một khoảng trống với mục đích làm thoáng và xáo trộn như trường hợp xét nghiệm vi sinh

Sự thận trọng luôn cần thiết, nhất là khi mẫu có chất hữu cơ hoặc để xét nghiệm các vết kim loại Nhiều cấu tử đôi khi hiện diện ở hàm lượng rất nhỏ (0 g/l) do đó một phần hoặc toàn bộ chất ấy có thể bị mất hẳn nếu lấy mẫu và bảo quản mẫu không đúng cách

Trang 4

Mẫu tiêu biểu cho nhiều nguồn có thể tạo được từ việc pha trộn các mẫu lấy ở những thời điểm khác nhau hoặc ở từng địa điểm khác nhau Chi tiết lấy mẫu tất nhiên thay đổi theo điều kiện địa phương, không có một khuyến cáo cụ thể áp dụng cho mọi trường hợp

Muốn có nhiều dữ kiện hơn và cũng để tránh sự khó hiểu tại các điểm cực trị (tối đa và tối thiểu) việc phân tích nên thực hiện trên nhiều mẫu riêng biệt thay vì sử dụng mẫu hỗn hợp

Sự thận trọng lúc lấy mẫu không ngoài mục đích đảm bảo kết quả phản ánh đúng thực chất mẫu Độ đục chất lơ lửng và chất khử đục, những thay đổi hóa lý do thông thoáng hay xảy ra trong quá trình tồn trữ là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả Cần lưu ý đặc biệt các khâu nghiền, pha trộn, sàng lọc mẫu, chuẩn bị cho việc phân tính các chất ở dạng vết, nhất là các vết kim loại và vết các chất hữu cơ Trong một vài xét nghiệm như chì, hậu quả nhiễm bẩn từ các quá trình trên đều khiến kết quả không còn chính xác Cần chú trọng đến các chỉ tiêu xét nghiệm để có cách xử lý thích hợp cho từng mẫu Kích thước và bản chất các chất gây đục kèm các yếu tố khác đều có tác động nhất định trên kết quả

Thực tế không thể đề ra một phương sách có khả năng bao quát mọi tình huống và việc chọn kỹ thuật lấy mẫu phải do thí nghiệm viên quyết định Trên nguyên tắc, các chất lơ lửng được tách bằng cách lắng, ly tâm hay gạn lọc Nhưng thông thường thì độ đục thấp có thể bỏ qua nếu kinh nghiệm cho thấy nó gây ảnh hưởng không đáng kể trên phép định phân trọng lượng và định phân thể tích, cũng như có thể hiệu chỉnh được trong phép so màu (là phương pháp dễ bị nhiễu nhất) Tốt nhất nên ghi rõ mẫu đã lọc hay chưa lọc Để đo hàm lượng chất rắn tổng cộng (TDS), không được phép loại bỏ các chất lơ lửng mà phải tùy nghi xử lý cho thích đáng Phải ghi chép những chi tiết liên quan đến việc lấy mẫu, cách tiện nhất là dùng các thẻ, nhãn in sẵn mọi đề mục sau đó đính kèm cho từng bình Cần ghi chép đầy đủ, rõ ràng tên người lấy mẫu, ngày giờ, nhiệt độ nước và những dữ liệu khác như thời tiết, mực nước, dòng chảy, trạm quan trắc thời điểm gởi mẫu Chỉ thị địa điểm lấy mẫu rõ rệt trên bản đồ, tốt nhất nên đánh dấu các

vị trí bằng cọc, phao hay mô tả các đặc điểm hay bờ để người khác vẫn nhận diện lại dễ dàng lúc cần mà không phải vận dụng lại trí nhớ hay lần tìm qua lời hướng dẫn, đặc biệt khi mẫu liên quan đến việc tranh tụng, phải sử dụng đến hồ

sơ lưu trữ (chain-of-custody) để truy cứu mẫu từ khi lấy cho đến lúc có được kết quả sau cùng

Mẫu khi lấy ở nhiệt độ cao phải được làm nguội trong cùng điều kiện áp suất Nếu muốn lấy mẫu từ hệ thống phân phối, nên xả vòi chảy tự do trong một thời gian ngắn đảm bảo mẫu thể hiện đúng chất lượng nguồn, vận tốc và lưu lượng xả tùy thuộc vào đường kính và chiều dài ống Tương tự khi lấy mẫu nước giếng, hãy để giếng hoạt động tự do một thời gian đến khi chắc rằng mẫu đã đại

Trang 5

diện được bản chất nguồn Đôi khi muốn xác định nguồn bổ cập, phải điều chỉnh bơm ở một lưu lượng xác định, ghi lại lưu lượng bơm và lưu lượng bổ cập

Đối với nước sông, nước suối, chất lượng nước thay đổi theo độ sâu, dòng chảy và khoảng cách từ vị trí lấy mẫu đến bờ Lấy mẫu hỗn hợp theo độ sâu ở mặt cắt đến tận đáy tại vị trí giữa dòng, hoặc dọc theo mặt cắt dòng chảy ở cùng độ sâu trung bình Cách lấy mẫu hỗn hợp tùy thuộc vào tính chất, lưu lượng và chế độ thủy lực của dòng chảy Nếu chỉ cần lấy mẫu bất kỳ, nên lấy mẫu ở độ sâu bất kỳ, nên lấy mẫu ở độ sâu trung bình tại vị trí giữa dòng

Đối với mẫu ở các hồ và hầm chứa, khi lấy mẫu phải lưu ý đến tác động của mưa, lượng nước chảy tràn trên bề mặt, gió, yếu tố phân tầng theo mùa … Tất cả đều có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng nước Việc chọn độ sâu, tần số lấy mẫu còn tùy vào điều kiện địa phương và mục đích khảo sát Chú ý tránh lớp váng bề mặt

Đối với một vài thành phần cần khảo sát trong mẫu, vị trí lấy mẫu giữ một vai trò vô cùng quan trọng, tránh các vùng xáo trộn mạnh vì dễ làm thất thoát các chất dễ bay hơi trong đó có thể có cả chất độc Tại những vùng như gần đập nước, nguồn có khuynh hướng phục hồi nhẹ, thay đổi hàm lượng chất lơ lửng Thông thường, mẫu được lấy ở vùng tĩnh, dưới mặt thoáng Nếu có yêu cầu về mẫu hỗn hợp, phải thận trọng đối với các thành phần dễ thất thoát không phải do quá trình lấy mẫu mà vì việc xử lý không đúng cách Thí dụ: khi trộn lẫn, thay vì sử dụng ống si phông cho chảy từ từ, mẫu lại được đổ ào một lần, đây là nguyên nhân làm giảm hàm lượng các chất dễ bay hơi mà người lấy mẫu có thể hoàn toàn tránh được Cũng cần làm lạnh mẫu để giảm thiểu sự bay hơi

Chỉ sử dụng các mẫu thích ứng với cuộc khảo sát (hoặc những mẫu nằm trong chương trình lấy mẫu), khi lấy mẫu ở những điều kiện khác nên ghi chép lại rõ ràng và đầy đủ mọi chi tiết Thông thường, trong bản báo cáo cũng cần mô tả phương pháp thí nghiệm mục đích cuối cùng

3 Biện pháp an toàn

Vì trong mẫu có thể có những thành phần độc chất nên phải áp dụng những biện pháp đề phòng hữu hiệu trong suốt quá trình lấy và xử lý mẫu Độc chất có thể thấm qua da, bay hơi thâm nhập vào phổi, cũng không loại trừ tình trạng ngộ độc qua đường tiêu hóa Các phương tiện phòng hộ phổ biến là: găng tay, kính bảo hộ mắt … Trong phòng thí nghiệm, khi tiếp xúc với chất độc dễ bay hơi, nhân viên phải trang bị thêm mặt nạ chống hơi độc cá nhân và chỉ mở các bình mẫu nghi ngờ có hơi độc nơi vắng người, thông thoáng tốt hay trong tủ hút mà thôi Tuyệt đối không được đặt thực phẩm gần mẫu hay trong phòng trữ mẫu Luôn rửa sạch tay trước khi tiếp xúc với thức ăn

Đối với chất hữu cơ dễ cháy, cần phải áp dụng các biện pháp an toàn thích nghi Không được phép hút thuốc gần mẫu, nơi chứa mẫu cũng như trong phòng

Trang 6

thí nghiệm Cảnh giác với các tia lửa, ngọn lửa hay nguồn nhiệt quá nóng Trong phòng kín như phòng lạnh, phòng trữ mẫu, phảI lưu ý đến các tiếp điểm của công tắc đèn, máy điều nhiệt, bộ phức hợp sử dụng điện … là những nơi có thể gây ra tia lửa điện, nguyên nhân gây ra những vụ cháy nổ

Khi chưa tin tưởng vào mức độ an toàn, mọi biện pháp đề phòng rất cần thiết, phải quan tâm đến vấn đề huấn luyện về an toàn lao động Tuỳ nguồn nhiễm bẩn mà có biện pháp phòng hộ y tế nghề nghiệp khác nhau

4.Các loại mẫu

4.1 Mẫu bất kỳ hay mẫu cá biệt : (Grab or Catch Sam

4.1 Mẫu bất kỳ hay mẫu cá biệt : (Grab or Catch Samples)ples)ples)

Khi mẫu được lấy vào một thời điểm, ở một vị trí nhất định, nói cho đúng mẫu ấy chỉ thể hiện được chất lượng nguồn vào thời điểm và tại vị trí đó mà thôi Tuy nhiên các thông số liên quan đến nguồn và các khu vực khảo sát được biết rõ trong suốt thời gian tiếp cận, chất lượng mẫu lúc đó được xem như khả năng tiêu biểu cho nguồn trong khoảng thời gian đó hoặc cũng có thể bao gồm cho cả khu vực đó hoặc cùng lúc bao gồm cả hai yếu tố trên chứ không riêng một trong trường hợp trên, mẫu bất kỳ cũng có thể đại diện đặc tính cho dòng chảy một cách hoàn hảo, thí dụ : như với nguồn nước cấp, nước mặt Đôi lúc, phương pháp lấy mẫu bất kỳ cũng được áp dụng cho cả trường hợp nước thải

Đối với nguồn được biết rõ là chất lượng liên tục thay đổi theo thời gian, những mẫu cá biệt được lấy trong từng khoảng thời gian thích hợp và phân tích riêng sẽ cho dữ liệu về những biến đổi trong phạm vi giới hạn Tần số lấy mẫu có thể thay đổi theo chu kỳ từ 5 phút tới 60 phút hoặc có thể kéo dài hơn Trong một hệ thống giám sát, chu kỳ lấy mẫu có thể vượt trên cả tháng khi nghiên cứu các chuyển biến theo mùa Trường hợp chất lượng mẫu thay đổi theo không gian, mẫu sẽ được chọn ở thời điểm thích nghi

Đối với chất mùn, bùn và nước thải, bùn ven bờ cần phải cân nhắc khi chọn phương pháp lấy mẫu, nhưng phải thật thận trọng để lấy mẫu cho phù hợp với mục đích cần thiết

4.2 Mẫu hỗn hợp : (Composit Sample)

Đối với nhiều trường hợp, thuật ngữ “mẫu hỗn hợp” được dùng để diễn tả sự trộn lẫn các mẫu cá biệt lấy ở nhiều điểm khác nhau trên cùng 1 vị trí

Mẫu hỗn hợp thích hợp cho việc khảo sát các hàm lượng trung bình, thí dụ như trong cách tính tải trọng hay hiệu quả của công trình xử lý nước thải Nếu phải chọn lựa giữa việc phân tích hàng loạt mẫu, sau đó tính giá trị trung bình rồi suy ra tổng lượng thì mẫu hỗn hợp vẫn có được tính tiêu biểu, hơn nữa còn giúp tiết kiệm công sức và chi phí cho phòng thí nghiệm Trong những trường hợp cụ thể, mẫu hỗn hợp tiêu biểu cho một ca làm việc, cũng có thể cho một chu kỳ ngắn hơn như thời gian một lần vận hành máy…tất cả đều thích hợp Để đánh giá những hiệu quả, biến động riêng biệt hay các lưu lượng thất thường thì cũng chỉ

Trang 7

Muốn xác định các thành phần hay các yếu tố chỉ thị những thay đổi thường gặp trong hầm chứa thì không nên dùng mẫu hỗn hợp Trong trường hợp này, các mẫu riêng lẻ (individual sample) sẽ phù hợp hơn Sau khi lấy mẫu, việc xét nghiệm cần phải thực hiện ngay đối với các chỉ tiêu sau: pH, nhiệt độ, khí hòa tan, sulfua hòa tan, clo dư…Sự thay đổi các thành phần như: oxi hòa tan, khí carbonic tự do trong nước, pH, nhiệt độ có thể là nguyên nhân kéo theo các thay đổi sâu xa liên quan đến các chất vô cơ: sắt, mangan, độ kiềm, độ cứng

Tóm lại, loại mẫu này thường được dùng cho việc xác định thành phần ít thay đổi trong điều kiện lấy mẫu và bảo quản mẫu

Mỗi mẫu riêng lẻ được lấy trong một chai riêng miệng rộng 35mm, dung tích khoảng 120ml Tuỳ điều kiện hiện trường, việc lấy những mẫu này được thực hiện hàng giờ, hoặc nửa giờ thậm chí có lúc 5 phút một lần Nếu có tác chất bảo quản, nên thêm vào mẫu sau khi vừa lấy

Việc trộn mẫu được thực hiện trong một bình lớn có dung tích 2-3 lít đủ để phân tích các thành phần trong nước cống, nước thải, hoặc từ ống thoát nước

Không nên sử dụng các dụng cụ lấy mẫu tự động trừ khi áp dụng được đầy đủ các phương pháp bảo quản Tất cả dụng cụ phải được rửa sạch hàng ngày để tránh sự phát triển sinh học và các chất lắng đọng khác

Thỉnh thoảng cũng cần phân tích trên một mẫu riêng lẻ nếu xét thấy cần

5 Phương thức bảo quản mẫu

Phương thức bảo quản mẫu nước theo chỉ tiêu phân tích được trình bày trong bảng sau :

Calci (Ca2+) Không cần thiết

Cloride (Cl-) Không cần thiết

Floride (F-) Không cần thiết

Trang 8

Carbon hữu cơ 2ml/l HCl, pH<2 7 ngày

Cyanide NaOH, pH>12, 4oC, trong tối 24 giờ

N-NO2; N-NO3 H2SO4, pH<2, 4oC Phân tích ngay

Cách bảo quản và thời gian lưu trữ trên chỉ có tính hướng dẫn, việc phân tích thực hiện càng sớm càng tốt Lưu ý hoạt động của vi sinh vật cũng làm ảnh hưởng nhiều đến tính chất mẫu nước trong thời gian tồn trữ

Trang 9

Kết quả báo cáo: Các số liệu được yêu cầu ghi thế nào để người thiết kế (thường là những người không chuyên môn trong ngành hóa) dễ hình dung Do đó đơn vị thường sử dụng là mg/l, đơn vị này được dùng phổ cập

Tiện tính toán: Đối với người làm công tác xét nghiệm, công thức càng dễ dàng, dễ nhớ càng giảm thời gian tính toán, càng tránh được những nhầm lẫn có thể xảy ra

Từ hai lý do trên, việc chọn nồng độ dung dịch chuẩn được tiến hành như một thông lệ sao cho: 1 lít dung dịch định phân luôn luôn tương ứng với 1g chất cần định lượng Điều này cũng có nghĩa 1ml dung dịch chuẩn sẽ tương ứng với 1mg chất cần định lượng Rõ ràng việc pha chế dung dịch chuẩn không phụ thuộc vào bản chất chuẩn mà tuỳ thuộc vào khối lượng đương lượng (KLĐL) chất cần chuẩn

Thí dụ phản ứng

Thí dụ phản ứng KLĐLKLĐL Chất cần chuẩnChất cần chuẩn Dung dịch chuẩnchuẩn dịch chuẩn Nồng độ dung dịch chuẩn

Định lượng nitrogen dạng

Định lượng độ acid dạng

Định lượng clorua KLĐLCl = 35,45 AgNO3 N/35,45

Định lượng NaCl KLĐLNaCl = 58,4 AgNO3 N/58,44

Sau cùng công thức tính toán hàm lượng chất cần định lượng trong 1 lít mẫu cũng trở nên đơn giản và dễ nhớ

Nồng độ/hàm lượng chất khảo sát (mg/l) =

mlmau

chuan mldungdich (1) Một vài trường hợp như định phân oxi hòa tan với thể tích mẫu ấn định trước, nồng độ dung dịch chuẩn sẽ được hiệu chỉnh với mục đích tối giản việc tính toán Lúc đó 1ml dung dịch chuẩn khi dùng sẽ tương ứng với 1mg/l oxy

Trang 10

2 Chuẩn bị dung dịch chuẩn

Không phải xác định lại nồng độ dung dịch chuẩn sau khi pha chế, hóa chất chuẩn phải có độ tinh khiết cao và việc cân các loại hóa chất cần cẩn thận, đúng theo khối lượng tính toán Sau khi rót vào các bình định mức có thể tích riêng biệt, việc đong đo pha chế đòi hỏi mức độ chính xác cao Thực tế nhiều trường hơp không có số liệu về độ tinh khiết hoặc khó đo lường chính xác vì hóa chất dễ bay hơi, hút ẩm, biến chất nhanh trong không khí Dung dịch sau khi pha xong phải định lượng lại với một dung dịch chuẩn cơ sở mà nồng độ đã biết rõ và đảm bảo

3 Định chuẩn một dung dịch với một dung dịch c

3 Định chuẩn một dung dịch với một dung dịch chuẩn cơ sởhuẩn cơ sởhuẩn cơ sở

3.1 Pha chế và xác định lại nồng độ dung dịch naoh n/50

Dung dịch NaOH thường được sử dụng trong phép định phân độ acid dưới dạng CaCO3 có phân tử lượng M=100, đương lượng gam = 50 Do đó nồng độ yêu cầu là N/50 Tuy nhiên NaOH thương mại thường ở dạng viên khó cân chính xác, độ hút ẩm cao, dễ biến chất do CO2 trong không khí Vì thế dung dịch NaOH N/50 thường được pha loãng từ dung dịch chuẩn có nồng độ NaOH 1N để có độ chính xác cao

Dung dịch cơ sở là H2SO4 N/10

3.1.1 Thiết bị và dụng cụ

Cân kỹ thuật sai số ±0.01g

NaOH tinh khiết dạng viên

Dung dịch chuẩn cơ sở H2SO4 N/10

3.1.3 Thực hành

a.Tín

a.Tính sơ khởih sơ khởih sơ khởi

NaOH tinh khiết có phân tử gam M=40 trung hòa 1,008g H+ , số đương lượng gam =1

Để pha chế 01 lít dung dịch NaOH 1N, khối lượng NaOH tính được là M/1=40/1=40g

Để loại bỏ các yếu tố có thể làm giảm nồng độ thực tế, hệ số an toàn được tăng 5%

Trang 11

b Cách làm

Dùng becher cân 42g NaOH viên bằng cân kỹ thuật

Hòa tan lượng NaOH trong 500ml nước cất, rót vào bình định mức 1000ml Trán sạch becher nhiều lần với nước cất Nhập chung nước rửa vào bình định mức

Thêm nước cất cho đủ 1000ml

Dùng pipet hút 5ml dung dịch trên ra erlen định phân bằng dung dịch chuẩn H2SO4 N/10 Chỉ thị màu phenolphathalein đổi từ hồng nhạt sang mất màu Nồng độ NaOH pha chế theo công thức:

N1V1=N2V2 (2)

Trong đó

N1: Nồng độ dung dịch acid chuẩn cơ sở N/10

V1: Thể tích dung dịch H2SO4 N/10 đã dùng (ml)

N2: Nồng độ dung dịch NaOH pha chế

V2: Thể tích dung dịch NaOH trích ra để định phân (ml)

Kết quả tính được thường lớn hơn nồng độ mong muốn Aùp dụng công thức (2) tính lượng nước cần để pha loãng dung dịch NaOH trên thành 1000ml dung dịch NaOH 1N

Từ dung dịch NaOH 1N vừa có, pha chế 1000ml dung dịch NaOH N/50

3.2 Pha chế v

3.2 Pha chế và xác định lại nồng độ dung dịch à xác định lại nồng độ dung dịch à xác định lại nồng độ dung dịch HH2222SO4444 NNN/50/50/50

Dung dịch acid sulfuric thường được sử dụng trong phương pháp định phân độ kiềm dưới dạng CaCO3, do đó nồng độ yêu cầu là N/50 Đặc tính của acid sulfuric đậm đặc là dễ hút ẩm, khó đo lường và dễ gây phỏng, do đó dung dịch

H2SO4 N/50 thường được pha loãng từ dung dịch H2SO4 1N lưu trữ Dung dịch chuẩn là NaOH 1N và NaOH n/50 đã pha loãng trong phần trên

3.2.1 Thiết bị và dụng cụ

Xem lai phần 2

3.2.2 Hóa ch

3.2.2 Hóa chấtấtất

Acid sulfuric P-A, độ tinh khiết 96-98% Khối lượng riêng d=1.84-1.86g/cm3 Dung dịch NaOH 1N

V: Thể tích acid sulfuric đậm đặc tính toán (ml)

M: Phân tử gam acid sulfuric (g)

N: Nồng độ muốn pha

Trang 12

b: Trị số đương lượng

p: Độ tinh khiết (%)

d: Khối lượng riêng (g/cm3)

Tương tự như trên hệ số an toàn được tăng thêm 2%

Thể tích acid sulfuric đậm đặc cần thiết: V(ml)=v×1,02

Thêm nước cất cho đủ 1000ml

Dùng pipet trích dung dịch trên ra erlen Định phân bằng dung dịch NaOH 1N đã pha chế trong giai đoạn trên Chỉ thị màu phenolphthalein chuyển từ không màu sang màu hồng nhạt bền Nồng độ dung dịch H2SO4 được tính từ công thức (2)

Pha loãng dung dịch trên thành 1000ml H2SO4

Với dung dịch H2SO4 1N vừa có, pha chế 1000ml H2SO4 N/50

3.3

3.3 Dung dịch chuẩn FeDung dịch chuẩn FeDung dịch chuẩn Fe

3333.3.1.3.1.3.1 Dung dịch lưu trữ sắt Dung dịch lưu trữ sắt Dung dịch lưu trữ sắt

Đổ 20ml H2SO4 đậm đặc vào 50ml nước cất và thêm vào 1,404 Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O Sau khi dung dịch đồng nhất, thêm từng giọt KMnO4 cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt không đổi Pha thành 1000ml với nước cất (1,00ml = 200µg Fe)

3333.3.2 Dung dịch chuẩn : 3.2 Dung dịch chuẩn : 3.2 Dung dịch chuẩn : chuẩn bị mỗi khi sử dụng

Lấy 50ml dung dịch lưu trữ sắt cho vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất tới vạch định mức (1,00ml = 10,00µg Fe)

3.4

3.4 Dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn Dung dịch chuẩn NNN NONO3333 : (1ml = 2 : (1ml = 2 : (1ml = 2 µµµµg Ng Ng N NONO3333))))

3.4.1 Dung dịch N

3.4.1 Dung dịch N NONO3333 lưu trữ: (1ml = 2 lưu trữ: (1ml = 2 lưu trữ: (1ml = 2 µµµµg Ng Ng N NONO3333))))

Hòa tan 0,7218g Anhydrous Potassium Nitrate KNO3 + nước cất = 1 lít

3.4.2 Dung dịch N

3.4.2 Dung dịch N NONO3333 chuẩn: (1ml = 0,002mg = 2 chuẩn: (1ml = 0,002mg = 2 chuẩn: (1ml = 0,002mg = 2 µµµµg Ng Ng N NONO3333).).).)

Pha loãng 10ml dung dịch lưu trữ thành 500ml để có 1ml dung dịch chuẩn

Trang 13

3.5.2 Dung dịch chuẩn N

3.5.2 Dung dịch chuẩn N NHNH3333: (1ml = 10 µg Ng N NHNH3333))))

Pha loãng 10ml dung dịch lưu trữ với nước cất cho đủ một lít (1ml=0,010 mgN =0.0122mg NH3)

3.6 Dung dịch photphate chuẩn

3.6.1

3.6.1 Dung dịch lưu trữDung dịch lưu trữDung dịch lưu trữ

Hòa tan 219,5 mg KH2PO4 khan (say khô ở 105o C một giờ) trong nước cất và định mức thành 1000 ml (1,00 ml=50,0µg P-PO4)

3.6.2 Dung dị

3.6.2 Dung dịch chuẩnch chuẩnch chuẩn

Dùng 50 ml dung dịch chuẩn pha loãng thành 1000 ml Dung dịch này có nồng độ 1,00 ml =2,5 µg p-PO4

3.7 D

3.7 Dung dịch sulfate chuẩnung dịch sulfate chuẩnung dịch sulfate chuẩn: (: (: (1,00 ml= 100 1,00 ml= 100 µg SO44442222 ))))

Lấy chính xác 10,4 ml H2SO4 0.0200N chuẩn + nước cất = 100ml hoặc147,9 mg NaSO4 khan +nước cất pha thành 1000 ml

Trang 14

Danh sách tạm p

Danh sách tạm phân bổ các bài thân bổ các bài thân bổ các bài thực hành Hoá môi trườnghực hành Hoá môi trườnghực hành Hoá môi trường

Thời lượng 60 ti

Thời lượng 60 tiếtếtết

Buổi

Buổi NhómNhóm Tên bàiTên bài

1,2 08 nhóm Lý thuyết về các thông số vật lý và phân

tích bằng pp thể tích

Lý thuyết về các thông số trắc quang Lý thuyết về các thông số sinh hóa 3,4

(4 nhóm

làm 1 bài)

N1,N2,N3,N4 Phân tích các thông số vật lý (pH, EC, độ

mặn, độ đục, độ màu, chất rắn)

N5,N6,N7,N8 Phân tích các thông số thể tích (độ acid, độ kiềm) N1,N2,N3,N4 Phân tích các thông số thể tích N5,N6,N7,N8 Phân tích các thông số vật lý 5,6,7,8

Trang 15

pH, EC,

pH, EC, ĐỘ MẶNĐỘ MẶNĐỘ MẶN

pH

1 Ý nghĩa môi trường

pH là một thuật ngữ chỉ độ acid hay bazơ của một dung dịch, pH ảnh hưởng đến các quá trình sinh học trong nước và có ảnh hưởng đến sự ăn mòn, hòa tan các vật liệu Trong kỹ thuật môi trường, pH được quan tâm trong các lĩnh vực như quá trình keo tụ, quá trình làm mềm nước, quá trình khử trùng, ổn định nước…

Trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, chỉ tiêu pH được duy trì trong giới hạn tối ưu để sinh vật phát triển, thường 6.5-7.5

Trong phần này sinh viên sẽ thực tập sử dụng máy đo pH

- Lắc đều mẫu trước khi đổ ra cốc 100ml để đo

- Rửa sạch điện cực bằng bình tia

- Bật máy, nhúng điện cực vào mẫu cần đo

- Đợi cho giá trị pH trên máy ổn định đọc kết quả

- Rửa sạch điện cực bằng nước cất, ngâm điện cực vào dd bảo quản điện cực

EC, độ mặn

Gíao viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo

Trang 16

CHẤT RẮN

1.1 Ý nghĩa môi trường

Chất rắn trong nước bao gồm chất rắn tồn tại ở dạng lơ lửng và dạng hòa tan Trong nước có hàm lượng chất rắn cao gây cảm quan không tốt và các bệnh đường ruột cho con người

1.2 Các định nghĩa

Chất rắn tổng cộng (TS)(TS)(TS) = Chất rắn lơ lửng (SS)(SS)(SS) + Chất rắn hòa tan (TDS)(TDS)(TDS)

Chất rắn ổn định (thành phần là các chất vô cơ): là phần còn lại của chất rắn tổng cộng sau khi đốt ở 550OC

Chất rắn không ổn định hay còn gọi là chất rắn bay hơi (VSS VSS VSS thành phần là các chất hữu cơ): là lượng chất rắn tổng cộng mất đi sau khi đốt ở 550OC

2 Thực hành

2.1

2.1 Xác định cXác định cXác định chất rắn tổng cộng (TS) hất rắn tổng cộng (TS) hất rắn tổng cộng (TS)

- Chuẩn bị cốc sứ đãsấy khô ở 100oC trong 1h, cân cốc xác định khối lượng cốc ban đầu mo (mg)

- Chọn thể tích mẫu sao cho lượng cặn nằm trong khoảng 2,5-200mg, lắc đều mẫu trước khi sử dụng

- Cho mẫu vào cốc sấy ở 100oC để làm bay hơi nước

- Để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

- Cân xác định khối lượng m1 (mg)

CChất rắn tổng cộnghất rắn tổng cộnghất rắn tổng cộng(mg/l) = (m(mg/l) = (m1111 –––– mmoooo)x)x1000/V1000/V1000/Vmẫumẫumẫu(ml)(ml)(ml)

2.2 Xác định cXác định chất rắn bay hơi (VSShất rắn bay hơi (VSShất rắn bay hơi (VSS –––– Volatile Suspended Solid)Volatile Suspended Solid)

- Tiếp tục lấy cốc ở trên đem nung ở 550OC

- Để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

CChất rắn bay hơi (mg/l) = (mhất rắn bay hơi (mg/l) = (m1111 –––– mm2222)x)x1000/V1000/V1000/Vmẫumẫumẫu(ml)(ml)(ml) 2.3

2.3 Xác định cXác định cXác định chất rắn lơ lửng (SS) hất rắn lơ lửng (SS) hất rắn lơ lửng (SS) bằng phương pháp khối lượngbằng phương pháp khối lượngbằng phương pháp khối lượng

- Chuẩn bị giấy lọc sợi thủy tinh đãsấy khô ở 100oC trong 1h, cân giấy lọc xác định khối lượng ban đầu m3 (mg)

- Lọc một thể tích mẫu phù hợp qua giấy lọc (mẫu đã trộn đều trước khi lọc)

- Sấy giấy lọc ở 100oC để làm bay hơi nước

Trang 17

C

Chất rắn hất rắn hất rắn lơ lửnglơ lửnglơ lửng (mg/l) = (m(mg/l) = (m4444 –––– mm3333)x1000/Vmẫu)x1000/Vmẫu(ml)(ml)(ml)

2

2.4444 Xác định cXác định cXác định chất rắn lơ lửng (SS) hất rắn lơ lửng (SS) hất rắn lơ lửng (SS) bằng phương pháp đo quangbằng phương pháp đo quangbằng phương pháp đo quang

Lắc đều mẫu trong bình, lấy 50ml mẫu vào cốc 100ml

Bật máy, vào mã chương trình 6363630000 EnterEnterEnter

Chỉnh bước sóng về 888811110nm0nm0nm

Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, nhấn Zero cho màn hình xuất hiện 0.SUSP.SOLIDS

Cho mẫu vào Curvet, bấm read đọc giá trị đo

2.5 Xa

2.5 Xác định chất rắn hòa tan (TDS)ùc định chất rắn hòa tan (TDS)ùc định chất rắn hòa tan (TDS)

Gíao viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo

Trang 18

ĐỘ ĐỤC

Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện hữu của vô số vật thể li ti ở trạng thái huyền phù như đất sét, vật chất hữu cơ và vô cơ, vi sinh vật gồm các loại phiêu sinh động vật

1.2 Nguyên tắc

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này dựa trên sự hấp thu ánh sáng của các cặn lơ lửng có trong dung dịch

1.3 Các trở ngại

Cặn lớn có khả năng lắng nhanh, cuvete bẩn, có bọt khí trong mẫu, độ màu thật của mẫu là những nguyên nhân ảnh hưởng tới kết quả độ đục

A) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG PP DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN

A) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG PP DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN (ko làm phần này)

2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

2.1 Dụng cụ và thiết bị :

Máy Spectrophotometer

Pipet 5ml, 25ml

2.2 Hóa chất :

- Dung dịch lưu trữ (sử dụng trong một tháng)

+ Dung dịch 1 : hòa tan 1,000g hydrazine sulfate (NH2.NH2.H2SO4) trong 100ml nước cất

+Dung dịch 2 : hòa tan 10,00 hexamethylenetetramine (C6H12N4) trong 100ml nước cất

+ Hòa trong 5,0ml dung dịch 1 và 5,0 ml dung dịch 2 Pha loãng thành 100ml với nước cất, sau đó để yên 24 giờ ở nhiệt độ 25±3oC Dung dịch này có độ đục là 400 FTU Lắc đều khi sử dụng

- Nước dùng pha loãng không màu

3 Thực hành

3.1 Lập đường chuẩn :

- Pha chế dung dịch chuẩn : pha loãng từ dung dịch chuẩn để có độ đục chuẩn theo bảng sau :

Trang 19

- Đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn trên máy spectrophotometer ở bước sóng 450nm

3.2 Lắc thật kỹ bình đựng mẫu, đo độ hấp thu của mẫu trên máy spectrophotometer ở bước sóng 450nm

o Dòng sông bị ô nhiễm

o Nước thải sinh hoạt

2 Có sự liên quan nào giữa các đơn

2 Có sự liên quan nào giữa các đơn vị đo độ đục : mgSiOvị đo độ đục : mgSiO2222/l, FTU, NTU?/l, FTU, NTU? B) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG CHƯƠNG TRÌNH CÀI SẴN TRÊN MÁY

B) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG CHƯƠNG TRÌNH CÀI SẴN TRÊN MÁY

Lắc đều mẫu trong bình, lấy 50ml mẫu vào cốc 100ml

Chỉnh bước sóng về 860nm860nm860nm

Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, nhấn Zero cho màn hình xuất hiện 0.FAUTURBIDITY

Trang 20

ĐỘ MÀU

Màu của nước thiên nhiên do mùn, phiêu sinh vật, các sản phẩm từ sự phân hủy chất hữu cơ tạo ra Tuy nhiên một số ion kim loại hay nước thải công nghiệp cũng là nguyên nhân gây cho nước có màu Theo thói quen chúng ta nghĩ màu của nước là màu quan sát được ngay sau khi lấy mẫu Thực ra đây chỉ là màu biểu kiến gồm một phần từ chất các chất hòa tan và phần còn lại do chất huyền phù tạo thành Vì vậy màu biểu kiến được xác định ngay trên mẫu nguyên thủy mà không cần loại bỏ chất lơ lửng Ngoài ra còn có độ màu thực của mẫu Độ màu thực được xác định trên mẫu đã qua ly tâm để loại bỏ các hạt lơ lửng Không nên lọc để loại bỏ các hạt lơ lửng trong nước vì các cấu tử màu có thể bị hấp phụ trên giấy lọc

1.2

1.2 Nguyên tắc Nguyên tắc Nguyên tắc

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này dựa trên sự hấp thu ánh sáng của các hợp chất màu có trong dung dịch

Độ đục ảnh hưởng đến độ màu thực của mẫu Ngoài ra độ màu còn tùy thuộc vào

pH của nước, do đó trong bảng kết quả can ghi rõ pH lúc xác định độ màu

2222 Thực hành Thực hành Thực hành

Chỉnh bước sóng về 455455455nmnmnm

Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, nhấn Zero cho màn hình xuất hiện 0.Units PtCo APHA

Trang 21

CHLORIDE

Chloride (CT) là ion chính trong nước thiên nhiên và nước thải Vị mặn của

chloride thay đổi tuỳ theo hàm lượng và thành phần hoá học của nước Với mẫu

chứa 250 mg Cl-/l người ta đã có thể nhận ra vị mặn nếu trong nước có chứa ion

Na+ Tuy nhiên, khi mẫu nước có độ cứng cao, vị mặn lại khó nhận biết dù nước

có chứa đến 1000 mg Cl-/l Hàm lượng chloride cao sẽ gây ăn mòn các kết cấu

ống kim loại Về mặt nông nghiệp, chloride gây ảnh hưởng xấu đến sự tăng

trưởng của cây trồng

1.2 Nguyên tắc

Trong môi trường trung hoà hay kiềm nhẹ, potassium chromate (K2CrO4) có thể

được dùng làm chất chỉ thị màu tại điểm kết thúc trong phướng pháp định phân

chloride bằng dung dịch silver nitrate (AgNO3)

Ag+ + Cl- AgCl (Ksp = 3 × 10-10) (1 )

2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4 (Ksp = 5 × 10-12) (2 )

đỏ nâu

Dựa vào sự khác biệt của tích số tan, khi thêm dung dịch AgNO3 vào mẫu có hỗn

hợp Cl- và CrO42-, Ag+ lập tức phản ứng với ion Cl- dưới dạng kết tủa trắng đến

khi hoàn toàn, sau đó phản ứng (2) sẽ xảy ra cho kết tủa đỏ gạch dễ nhận thấy

Những chất thường có trong nước uống hầu như không ảnh hưởng gì đến việc

định phân Các ion bromide, iodide, cyanide được xem như tương đương với

chloride Riêng sulfide, thiosulfate, sulfit có thể can thiệp vào phản ứng (1) Tuy

nhiên sulfit dễ dàng bị oxy hoá bởi nước oxy già (H2O2) trong môi trường trung

hoà Thiosulfate và sulfide bị mất ảnh hưởng trong môi trường kiềm

Orthophosphat với hàm lượng cao > 25 mg/l cũng tác dụng với silver nitrate

nhưng điều này ít xảy ra Hàm lượng sắt trên 10 mg/l sẽ che lấp sự đổi màu tại

điểm kết thúc

Trang 22

2.2 H

2.2 Hóa chấtóa chấtóa chất

Dung dịch AgNO3 0,0141N: cân 2,395g AgNO3 hoà tan với nước cất và định mức thành 1 lít

Chỉ thị màu K2CrO4: hoà tan 2,5 g K2CrO4 trong 30 ml nước cất, thêm từng giọt AgNO3 đến khi xuất hiện màu đỏ rõ Để yên 12 giờ, lọc, pha loãng dung dịch qua lọc thành 50 ml với nước cất

Dung dịch huyền treo Al(OH)3 : hoà tan 125 g AlK(SO4) 12H2o hay Al(NH4)(SO4)2.12H2O trong 1 lít nước cất, làm ấm 600C, thêm từ từ 55 ml NH4OH đậm đặc, lắc đều Đợi 1 giờ rửa huyền trọc nhiều lần với nước cất đến khi nước rửa không còn Cl- nữa ( thử bằng AgNO3) sau đó thêm nước cất cho đủ 1 lít Chỉ thị màu phenolphthalein

Dung dịch NaOH 0,1 N( hoặc H2SO4 0,1N) tuỳ pH mẫu ban đầu

Nước oxy già H2O2 30%

3 T

3 Thực hànhhực hànhhực hành

Lấy 10 ml mẫu hay một lượng mẫu thích hợp và pha loãng thành 10 ml với nước cất

Nếu mẫu có độ màu cao, thêm 3 ml huyền treo khuấy kỷ, lắng, lọc, rửa giấy lọc, nước rửa nhập chung vào nước qua lọc

Nếu có sulfide, sulfit hoặc thiosulfate, thêm từng giọt NaOH 0,1N cho đến khi đổi màu phenolphthalein Thêm H2O2 quậy đều, sau cùng trung hoà với

K2CrO4) Ghi nhận thể tích V1 ml AgNO3 sử dụng

Làm mẫu trắng có thể tích đồng với thể tích mẫu Ghi nhận thể tích Vo ml AgNO3 sử dụng

V1 : Thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu

Vo : Thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu trắng

Trang 23

5555 C C Câu hỏiâu hỏiâu hỏi

1 Tại sao phải thực hiện mẫu trắng trong phướng pháp định phân chloride

2 Định phân chloride bằng phương pháp Morh được thực hiện trong môi trường trung hoà Giải thích tại sao?

3 Kết quả định phân chloride sẽ như thế nào khi thêm một lượng thừa chromate

Trang 24

ĐỘ ACID

Độ acid biểu thị khả năng phóng thích proton H+ của nước Độ acid của mẫu nước phần lớn do sự hiện diện của các loại acid yếu như acid carbonic, acid tanic, acid humic bắt nguồn từ phản ứng phân huỷ chất hữu cơ… gây ra, phần khác do sự thủy phân các muối của acid mạnh như sulfate nhôm, sắt tạo thành Đặc biệt khi bị các acid vô cơ thâm nhập, nước sẽ có pH rất thấp

Nước thiên nhiên sử dụng cho cấp nước luôn duy trì một thế cân bằng giữa các ion bicarbonate, carbonate và khí carbon dioxide hoà tan, do đó nước thiên nhiên thường đồng thời mang hai tính chất đối nhau: tính acid và tính kiềm Khi bị ô nhiễm bởi các acid vô cơ hoặc các muối acid từ khu vực hầm mỏ, đất phèn hoặc

do nguồn nước thải công nghiệp, pH thấp hơn 7 khá nhiều

Trong thực nghiệm hai khoảng pH chẩn được sử dung để biểu thị sự khác biệt trên Khoảng pH thứ nhất ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thị methyl cam( từ 4,2 –4,5) đánh dấu sự chuyển biến ảnh hưởng của các acid vô cơ mạnh sang vùng ảnh hưởng của carbonic acid Khoảng pH thứ hai ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thị phenolphtalein ( từ 8,2 – 8,4) chuyển sang vùng ảnh hưởng của nhóm carbonate trong dung dịch

Quá trình tiếp tục định phân sau đó để xác định độ acid toàn phần được thực hiện đến điểm đổi màu của chỉ thị phenolphthalein, gọi là ĐỘ ACID TỔNG CỘNG(dung dịch không màu chuyển sang tím nhạt)

Các chất khí hoà tan làm ảnh hưởng đến độ acid là CO2, H2S, NH3 có thể bị mất

đi hoặc hòa tan vào mẫu trong quá trình lưu trữ hoặc định phân mẫu Có thể giảm ảnh hưởng này bằng cách định phân nhanh chóng, tránh lắc mạnh và tránh để

Trang 25

Khi định phân mẫu nước cấp, kết quả thường bị ảnh hưởng bởi hàm lượng chlorine khử trùng nước có tính tẩy màu Muốn tránh sai số này, cần thêm vài giọt Na2S2O3 0,1N vào mẫu để loại bỏ ảnh hưởng của chlorine Nếu mẫu có độ màu và độ đục cao, phải xác định độ acid bằng phương pháp chuẩn độ điện thế

Chỉ thị phenolphthalein : 500 mg phenolphthalein + 50 ml methanol + nước cất = 100 ml

Chỉ thị methyl cam : 50 mg methyl cam + nước cất = 100 ml

Nếu mẫu có giá trị pH > 4,5: lấy 10 ml mẫu vào erlen thêm 3 giọt phenolphthalein Dùng dung dịch NaOH 0,02 N định phân đến khi dung dịch vừa có màu tím nhạt Ghi nhận thể tích V2 ml dung dịch NaOH đã dùng, tính độ acid tổng cộng

Trang 26

5 Câu hỏi

1.Mẫu nước có pH = 7,3 và hàm lượng HCO3 là 30 mg/ l Giả sử rằng ảnh hưởng của chất rắn hòa tan trên hoạt tính của các ion không đáng kể, nhiệt độ của nước là 250C Tính hàm lượng CO2 của mẫu nước

2.Nước cấp có hàm lượng HCO3 là 30 mg/ l và hàm lượng CO2 là 30 mg/l Tính

pH của nước ở nhiệt độ 250C Nếu hàm lượng CO2 của mẫu giảm còn 3 mg/ l bởi sục khí, pH của nước lúc này là bao nhiêu?

Trang 27

ĐỘ KIỀM

Độ kiềm biểu thị khả năng thu nhận proton H+ của nước Nước thiên nhiên hay nước từ hệ thống cấp nước, độ kiềm đều do 3 ion chính tạo ra: hydroxide, carbonate và bicarbonate Trong thực tế các muối acid yếu như borate, silicate cũng gây ảnh hưởng lớn đến độ kiềm Một vài acid hữu cơ bền với sự oxy hoá sinh học như acid humic, dạng muối của chúng có khả năng làm tăng độ kiềm Trong điều kiện thiên nhiên thích hợp, tảo dễ dàng xuất hiện và tồn tại đối với một vài nguồn nước mặt, quá trình phát triển và tăng trưởng của tảo giải phóng một lượng đáng kể carbonate và bicarbonate làm cho pH nước tăng dần có thể lên đến 9 – 10 những nguồn nước được xử lý với hoá chất có chứa nhóm carbonate cũng làm gia tăng pH

1.2 Nguyên tắc

Tiến hành định phân độ kiềm với chỉ thị phenolphtalein và methyl cam (hoặc chỉ thị hỗn hợp bromoresol lục = methyl đỏ) trong từng giai đoạn và tùy trường hợp:

Chỉ thị phenolphtalein sẽ có màu tím nhạt trong môi trường có ion hydroxide và ion carbonate, màu tiùm sẽ trở nên không màu khi pH < 8,3

Chỉ thị methyl cam cho màu vàng với bất kỳ ion kiềm nào và trở thành màu đỏ khi dung dịch trở thành acid Việc định phân được xem là hoàn tất khi dung dịch có màu da cam ( pH = 4,5), nằm giữa màu vàng ( môi trường baz) và màu đỏ ( môi trường acid) Do đó màu ở điểm kết thúc thường được so sánh với hai ống chuẩn

Vì sự đổi màu của methyl cam khó nhận thấy, nên chỉ thị hỗn hợp bromocresol lục + methyl đỏ có khoảng đổi màu rõ ràng hơn ở cùng trị số pH nên thường được sử dụng rộng rãi hơn

1.3

1.3 Các trở ngạiCác trở ngạiCác trở ngại

Lượng chlorine dư trong nước uống ảnh hưởng đến kết quả định phân làm nhạt màu chất chỉ thị Để tránh sai lệch, ta cho thêm vào mẫu một vài giọt

Na2S2O3 0,1 N Khi mẫu nước có độ màu và độ đục cao phải dùng phương pháp chuẩn độ điện thế Những chất kết tủa, xà bông, chất dầu, chất rắn lơ lửng có thể phủ điện cực thuỷ tinh làm cho điểm cuối đến chậm Để khắc phục hiện tượng này, có thể chùi electrode mỗi khi tiến hành thí nghiệm Không lọc, pha loãng hay cô đặc mẫu

Trang 28

2222 Dụng cụ thiết bị và hoá chất Dụng cụ thiết bị và hoá chất Dụng cụ thiết bị và hoá chất

2.1 Dụng cụ và thiết bị

02 Erlen 150 ml

01 Ống đong 100 ml

01 Buret 25 hoặc 50 ml

2.2

2.2 Hoá chấtHoá chấtHoá chất

Dung dịch sulfuric acid (H2SO4) 0,02 N: pha dung dịch H2SO4 1N ( 28 ml

H2SO4 đậmđặc + nước cất = 1 lít), lấy 20 ml dung dịch H2SO4 1N + nước cất = 1 lít Định phân lại acid này bằng Na2CO3 0,02N ( hoà tan 1,06g Na2CO3 đã sấy ở

1050C và làm nguội trong desicator + nước cất = 1 lít)

Chỉ thị màu phenolphthalein 0,5 %

Chỉ thị màu methyl cam 0,5 %

Chỉ thị màu hỗn hợp bromocresol lục + methyl đỏ: 20 mg methyl đỏ + 200mg bromocresol + 100 ml ethanol 95%

3

3 TTTThực hànhhực hànhhực hành

Nếu mẫu có pH > 8,3: lấy 10ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị màu phenolphthalein Định phân bằng dung dịch H2SO4 0,02N cho đến khi mất màu Ghi thể tích V2 ml H2SO4 0,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM PHENOL(P)

Nếu mẫu có pH < 8,3: lấy 10 ml mẫu vào bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thị màu methyl cam ( hay 3 giọt chỉ thị màu hỗn hợp) Định phân mẫu bằng dung dịch H2SO4 cho đến khi dung dịch có màu da cam (màu giữa hai Erlen đối (màu giữa hai Erlen đối chứng)

chứng) Nếu dùng chỉ thị hỗn hợp, tại điểm kết thúc dung dịch có màu đỏ xám Ghi thể tích V2 ml H2SO4 0,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM METHYL CAM hay ĐỘ KIỀM TỔNG CỘNG

Làm hai

Làm hai ErlenErlenErlen đối chứngđối chứngđối chứng, cho vào hai Erlen mỗi Erlen 50 ml mẫu, Erlen thứ nhất thêm 1 ml H2SO4 1N + 1 giọt methyl cam Erlen thứ hai thêm 1 ml NaOH 1N + 1 giọt methyl cam

Trang 29

Dựa trên kết quả có thể tính độ liềm do các ion khác nhau gây ra theo bảng sau: Kết quả phân định

Kết quả phân định Độ kiềm do các các iĐộ kiềm do các các ion ( mg/lCaCOon ( mg/lCaCO3333))))

P độ kiềm phenol

T độ kiềm tổng cộng

OH- (mg/l) = độ kiềm OH- (mg/lCaCO3) 0,34

CO32-(mg/l) = độ kiềm CO32 (mg/lCaCO3) 0,6

HCO3-(mg/l) = độ kiềm HCO32 (mg/lCaCO3) 1,22

5

5 Câu hỏiCâu hỏiCâu hỏi

Giả sử rằng ảnh hưởng của các muối hoà tan trên hoạt tính các ion không đáng kể Một phần nước ở 250C có pH = 10,3 và hàm lượng carbonate là 120 mg/l

1 Hãy tính hàm lượng ion bicarbonate (mg/l)

2 Tính độ kiềm OH, CO32, HCO3 và độ kiềm tổng cộng của mẫu trên

(mg/lCaCO3)

Trang 30

ĐỘ CỨNG TỔNG CỘNG

Độ cứng được hiểu là khả năng tạo bọt của nước với xà bông Ion calci và magnes trong nước sẽ kết tủa với xà bông, do đó làm giảm sức căn bề mặt và phá huỷ đặc tính tạo bọt Những ion dương đa hoá trị khác cũng có thể kết tủa với xà bông, nhưng thường những ion này ở dưới dạng phức chất, hoặc là chất hữu cơ, do đó ảnh hưởng của chúng trong nước không đáng kể và khó xác định Trên thực tế, độ cứng tổng cộng được xác định bằng tổng hàm lượng calci, magnes và được biểu thị bằng mg CaCO3/l

1.2 Nguyên tắc ( phương pháp định phân bằng

1.2 Nguyên tắc ( phương pháp định phân bằng EDTAEDTAEDTA))))

Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) hoặc muối natri dẫn xuất (Na-EDTA) khi thêm vào dung dịch chứa những ion kim loại đa hoá trị dương, ở pH 10,0 pH 10,0 pH 10,0 ±±±±0,1 0,1 sẽ tạo thành các phức chất Đối với hai ion calci và magnes chủ yếu gây độ cứng trong nước, nếu có một lượng nhỏ chỉ thị màu hữu cơ như Eriochrome Black T (EBT)

(EBT) hay calmagite được cho vào, dung dịch trên sẽ trở nên màu đỏ rượu vang Định phân bằng EDTAEDTAEDTA, phản ứng tạo phức giũa EDTA với ion calci, magnes sẽ làm chuyển màu dung dịch từ đỏ rượu vangđỏ rượu vangđỏ rượu vang sang xanh dươngxanh dươngxanh dương tại điểm kết thúc

1.3 Các ảnh hưởng

Một vài ion kim loại nặng gây trở ngại cho việc định phân, làm chỉ thị màu nhạt dần hay không tõ ràng tại điểm kết thúc Có thể khắc phục trở ngại này bằng cách thêm chất che lúc định phân Muối Mg-EDTA có tác dụng như một chất phản ứng kép vừa tạo phức với các kim loại nặng, vứa giải phóng Mg vào trong mẫu, có thể dùng thay thế cho các chất che có mùi khó chịu và độc tính Muối Mg-EDTA chỉ có tác dụng tích cực khi thay thế cho các kim loại nặng song không làm biến đổi độ cứng tổng cộng trong mẫu nước

Bảng 1 hướng dẫn cách sử dụng chất che tuỳ thuộc hàm lượng kim loại nặng hay lượng polyphosphate có trong mẫu, giúp việc xác định Ca và Mg bằng phương pháp EDTA; độ cứng tổng cộng sẽ có được qua phương pháp tính

Trang 31

Bảng 1 : HÀM LƯỢNG TỐI ĐA CÁC CHẤT GÂY NHIỄU CẦN LOẠI BỎ BỞI CHẤT CHE

Chất gây trở ngại Hàm lượng tối đa chất gây trở ngại(mg/l)

20 + + 0,3

20

5

20

1 0,3 +

200

10

Liều lượng trên chỉ thích hợp với 25 ml mẫu pha loãng thành 50 ml

Những lưu ý khi định phân

Việc định phân chỉ thực hiện ở nhiệt độ phòng hay gần với nhiệt độ phòng, tránh sự cách biệt nhiệt quá lớn so với nhiệt độ môi trường xung quanh Sự đổi màu trở nên chậm và kết quả kém chính xác như trong trường hợp mẫu được định phân gần khoảng nhiệt độ đông đặc Chất chỉ thị màu sẽ bị phân huỷ trong nước nóng Đặc biệt pH có thể tạo ra môi trường dẫn đến tủa CaCO3, tuy nhiên định phân có lâu cũng có thể hoà tan lại kết tủa Sự thay đổi chậm tại điểm kết thúc thường cho kết quả thấp hơn Nhằm giảm thiểu kết tủa CaCO3 tạo thành Việc định phân cần hoàn tất trong vòng 5 phút Ba phương pháp sau đây làm giảm kết tủa CaCO3

Pha loãng mẫu bằng nước cất để tối giảm lượng CaCO3 Dùng một lượng mẫu quá nhỏ dễ dẫn đến sai lệch khi đọc kết quả trên thân ống nhỏ giọt

Nếu độ cứng đã được biết hay đã được xác định bằng phương pháp định phân sơ bộ Thêm nhanh EDTA với khoảng 90 % lượng cần dùng hay một tỉ lệ thích nghi tuỳ vào thể tích mẫu cần định phân trước khi chỉnh pH bằng dung dịch đệm

Acid hóa mẫu và khuấy trong vòng 2 phút để đuổi CO2 trước khi chỉnh pH xác định độ kiềm sau mỗi lần thêm axit

Trang 32

2 Dụng cụ, thiết bị và hoá chất2 Dụng cụ, thiết bị và hoá chất2 Dụng cụ, thiết bị và hoá chất

b Nếu không có muối Mg- EDTA, hoà tan 1,179g muối Na-EDTA(PA) + 780

mg MgSO4.7H2O hoặc 644 mg MgCL2 6H2O trong 50 ml nước cất

Hoà tan 16,9g NH4CL trong 143 ml NH4OH đặm đặc

Trộn đều hai dung dịch trên và pha loãng thành 250 ml vơi nước cất

Để đạt độ chính xác cao cần giữ đúng tì lệ về phân lượng giữ các hoá chất trên

Đựng các dung dịch trên trong chai nhựa dẻo hay chai thuỷ tinh trung tính Thời hạn sử dụng không quá một tháng Đậy nắp kín để ngăn NH3 bay hơi và

CO2 ngoài không khí không xâm nhập vào dung dịch

Thêm vào mẫu 1- 2 ml dung dịch đệm, nếu dung dịch mẫu định phân chưa đạt tới pH 10,0 ± 0,1 tại điểm kết thúc chuẩn độ

2.2.2.Những tác nhân che

Phần lớn các loại nước không cần thêm tác nhân che Tuy nhiên một vài mẫu nước chứa những ion gây nhiễu, cần thêm tác nhân che để làm sự đổi màu tại dứt điểm được rõ ràng Sau đây là những chất che thích hợp

Chất che I

Mẫu có tính acid phải được trung hoà tới khi pH = 6 bằng dung dịch đệm hay NaOH 0,1 Ntru7ớc khi thêm 200 mg sodium cyanide ( NaCN) dưới dạng tinh thể Thêm đủ dung dịch đệm để có pH 10 ± 0,1 ( Chú ý: NaCN rất độc Cẩn thận khi sử dụng nó Xả thật nhiều nước trước khi đổ bỏ dung dịch trên để tránh phản ứng toả hơi độc hydroxyanide (HCN))

Chất che II

Hoà tan 5g NaS 9H2O hay 3,7g Na2S 5H2O trong 100 ml nước cất

Dung dịch Na2S dễ bị oxy hoá bởi khí trời tạo ra kết tủa sulfide ảnh hưởng đến việc xác định điểm chuyển màu chất chỉ thị Phải bảo quản dung dịch này trong chai đậy kín bằng nút cao su Khi biết rõ có sự hiện diện của các kim loại nặng, sử dụng chất che xử lý mẫu trước khi định phân ( xem phần những lưu ý khi định phân)

Trang 33

2.2.3 C

2.2.3 Chất chỉ thị màuhất chỉ thị màuhất chỉ thị màu

a Eriochrome Black T : muối natri dẫn xuất từ 1 – ( 1 hyroxy – 2 naphthylazo – 5 nitro – 2 naphthol – 4 sulfonic acid), hòa tan 0,5 g chỉ thị trên 100 g 2,

2,, 2,, - nitrilotriethanol Thêm hai giọt cho mỗi 50 ml mẫu Chỉnh thể tích mẫu nước cần thiết

b Calmagite: 1 – ( 1 hydroxy – 4 methyl – 2 phenylazo) – 2 napthol – 4 sulfonic acid Calmagite thích hợp cho dung dịch lỏng và tạo ra sự thay đổi màu tương tự như Eryochrome Black T với điểm kết thúc rõ ràng hơn Hoà tan 0,10 g Calmagite trong 100ml nước cất Dùng 1ml cho mỗi 50 ml mẫu định phân Chỉnh thể tích nếu cần thiết

c Chất chỉ thị I và II có thể dùng dưới dạng tinh thể khô Không nên dùng chất chỉ thị quá nhiều Chẩn bị hỗn hợp khô của chất chỉ thị dưới muối tinh thiết

d Nếu tại điểm kết thúc chuẩn độ, sự thay đổi màu của chỉ thị không rõ ràng trong trường hợp này cần phải thêm tác nhân che Nếu cho chất che NaCN vào mẫu mà điểm đổi màu vẫn không rõ ràng, nguyên nhân có thể do chất chỉ thị mầu bị hư

2.2.4 Dung dịch chuẩn EDTA 0,01 M

Cân 3,723g EDTA Hoà tan trong nước cất và pha thành 1000 ml, chuẩn độ lại bằng dung dịch Calcium

Dung dịch chuẩn EDTA phải được đựng trong chai thủy tinh trung tính hay bình nhựa polyethylen

2.2.5 Dung dịch chuẩn Calcium

Cân 1g CaCO3 ( dùng chất chuẩn tốt nhất hay hoá chất đặt biệt có hàm lượng các kim loại nặng, độ kềm và magnesium thấp) vào trong một erlen 500

ml Đặt một cái phiễu trên miệng bình, mỗi lần thêm một ít HCL ( 1+ 1) cho tới khi tất cả CaCO3 tan hoàn toàn Thêm 200 ml nước cất và đun sôi vài phút để đổi

CO2 làm lạnh và thêm vài giọt chỉ thị methyl đỏ, chỉnh lại pH đến khi có màu cam bằng NH4OH 3N hay HCL ( 1 + 1) chuyển qua bình định mức và pha thành một lit1 với nước cất : 1 ml = 1 mg CaCO3

2.2.6 Dung dịch sodium hydroxide :

2.2.6 Dung dịch sodium hydroxide : NaOH 0,1 N

3

3 Trình tự thí nghiệmTrình tự thí nghiệmTrình tự thí nghiệm

Lấy một thể tích mẫu sao cho lượng EDTA chuẩn độ không quá 15 ml, hoàn thành việc định phân trong vòng 5 phút tính từ thời điểm cho dung dịch đệm Nếu lượng EDTA lớn hơn 15ml thì phải pha loãng mẫu

Trang 34

Lấy 25ml mẫu, thêm 1 tới 2 ml dung dịch đệm, thường dùng 1 ml đủ để đạt

pH 10 ± 0,1, thêm chất che nếu sự thay đổi màu tại điểm kết thúc chuẩn độ không rõ ràng Sau khi thêm chất che nhưng màu thể hiện vẫn không rõ ràng Chất chỉ thị có thể đã bị hỏng

Thêm chất chỉ thị màu (lượng nhỏ bằng 1/5 hạt gạo) Chuẩn độ từ từ bằng dung dịch EDTA cho đến lúc có màu xanh da trời lại điểm kết thúc Nếu thể tích mẫu có đủ và không có chất gây cản trở thì trị số định phân sẽ tăng khi sử dụng 1 lượng mẫu nhiều hơn được miêu tả trong phần c dưới đây

Mẫu có độ cứng thấp: nước sau khi qua trao đổi ion, các loại nước mềm khác và các loại nước thiên nhiên có độ cứng thấp ( ít hơn 50 mg/l) cần lấy 1 thể tích lớn hơn (100 – 1000 ml) để định phân và thêm vào một lượng dung dịch đệm Chất che Chất chỉ thị màu theo tỉ lệ tương đương Chuẩn độ bằng ống nhỏ giọt định phân nhỏ nhất, làm thêm mẫu thử không: dùng nước cất 2 lần nước qua cột trao đổi ion bằng thể tích mẫu Lượng dung dịch đệm Chất che Chất chỉ thị màu tương tự như mẫu Lấy thể tích EDTA định phân của mẫu trừ đi thể tích dùng định phân cho mẫu thử không

4 Cách tính

4 Cách tính ( A ∗ B ∗ 1000) Độ cứng ( EDTA) mg CaCO3/l = ………

ml mẫu Trong đó:

A ml EDTA tham gia phản ứng trong mẫu

B mg CaCO3 tương đương 1 ml EDTA định phân

5 Câu hỏ

5 Câu hỏiiii

1 Nguyên nhân gây ra độ cứng của nước?

2.Mẫu nước được phân tích có các kết quả như sau:

Trang 35

ĐỘ CỨNG CALCI

1 G

1 Giới thiệu chungiới thiệu chungiới thiệu chung

Calci là một nguyên tố thường gặp trong nước thiên nhiên vì chảy qua những vùng có nhiều đá vôi, thạch cao, dolomit… Tuỳ theo nguồn gốc và cách xử lý mà hàm lượng calci trong nước có từ 0 đến vài trăm mg/l Chỉ với một lượng nhỏ calcicacbonate cũng có thể tạo nên một màng cứng bám vào mặt trong các ống dẫn theo thời gian tích tụ, bảo vệ kim loại chống lại sự ăn mòn Mặt khác, lớp màng này lại là một tai hại lớn cho những thiết bị sử dụng ở nhiệt độ cao như nồi hơi… Phương pháp làm mềm nước bằng hóa chất hoặc nhựa trao đổi ion thường được áp dụng để khử bớt calci tới giới hạn chấp nhận được

2 N

2 Nguyên tắcguyên tắcguyên tắc

Trong dung dịch có chứa calci và magnes, ở pH12-13, magne sẽ bị kết tủa dưới dạng hydroxy Chất chỉ thị màu kết hợp với calci cho màu hồng Khi DETA được thêm vào dung dịch sẽ kết hợp với calci và phản ứng xảy ra hoàn toàn Ở điểm kết thúc dung dịch chuyển màu hồng sang tím

CÁC ẢNH HƯỞNG (XEM PHẦN ĐỘ CỨNG)

4 Thực hànhhực hànhhực hành

Để tránh kết tủa, việc định phân cần thực hiện nhanh chóng sau khi nâng pH

a Lấy 25ml (hay một thể tích mẫu pha loãng đến 25ml) sao cho thể tích EDTA dùng định phân không vượt quá 15ml Nếu mẫu nước có hàm lượng calci vượt quá 300mg/l nên pha loãng hoặc trung hòa với acid rồi đun sôi một phút, làm nguội trước khi định phân

b Thêm 2ml dung dịch NaOH 1N hoặc một thể tích lớn hơn để nâng pH lên 12-13, lắc đều

c Thêm 0,1-0,2g chỉ thị màu murexider (lượng nhỏ bằng 1/5 hạt gạo), dung dịch có màu hồng nhạt

Trang 36

d Định phân bằng dung dịch EDTA 0,01M, điểm kết thúc dung dịch có màu đỏ tía Để kiểm soát điểm kết thúc chuẩn độ, cần ghi nhận thể tích EDTA đã dùng, sau đó thêm một hoặc hai giọt EDTA để đảm bảo màu của dung dịch không đổi

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	3,96 MB