khảo sát đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng môi trường nước tại một số địa điểm trên địa bàn thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA MÔI TRƯỜNG

THỰC HÀNH HOÁ MÔI TRƯỜNG

GVBS: Th.S Trần Xuân Vũ

THỰC HÀNH HOÁ MÔI TRƯỜNG I Mục đích

Khảo sát, đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng môi trường nước tại một số địa điểm trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

II Các phương pháp phân tích

1 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

Nguyên tắc: Dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức màu

tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng Khi chiếu ánh sáng đơn sắc với cường độ I0

vào dung dịch thì một phần năng lượng ánh sáng bị hấp thụ, một phần bị phản xạ lại nên cường độ ánh sáng sau khi đi qua dung dịch màu còn lại là I Mối liên hệ giữa I0, I

và nồng độ C được thiết lập thông qua định luật Lambe-Bia:

D = lgI/Io = ε.l.C (1.1) Trong đó : D : Mật độ quang

ε : Hệ số hấp thụ phân tử gam của chất màu l : Bề dày của lớp dung dịch

C : Nồng độ của chất cần phân tích

Từ biểu thức (1.1) ta thấy sự phụ thuộc giữa mật độ quang D và nồng độ C ở một khoảng nồng độ nhất định là tuyến tính, do đó để xác định nồng độ của một chất người ta đưa chất phân tích về dung dịch màu rồi dùng phương pháp thêm hay phương pháp đường chuẩn để định lượng

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 tới 10-7M và là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến

2 Phương pháp thể tích

Phương pháp này dựa vào việc đo chính xác thể tích thuốc thử đã biết trước nồng độ (dung dịch chuẩn) đem dùng cho phản ứng để suy ra lượng chất cần xác định theo định luật đương lượng hoặc định luật tỉ lệ hợp thức

Có nhiều phương pháp phân tích thể tích như:

ứng trung hòa (axit – bazơ)

+ Phương pháp kết tủa: dựa vào phản ứng kết tủa

đem dùng nhiều nhất là complexon

Các phương pháp chuẩn độ dùng trong phân tích thể tích:

hoặc ngược lại

một nguyên tố có thể xác định trực tiếp bằng một thuốc thử và chỉ thị thích hợp

định, sau đó chuẩn độ lượng dung dịch chuẩn còn lại sau phản ứng bằng một thuốc thử thích hợp Từ lượng thừa ta suy ra được lượng thuốc thử đã phản ứng Phương pháp này được sử dụng khi không có chỉ thị thích hợp hoặc khi phản ứng chính xảy ra chậm

hỗn hợp hai hay ba chất

để tạo thành chất Y, sau đó chuẩn độ chất Y bằng một thuốc thử thích hợp Phương pháp này được sử dụng khi khó xác định được điểm tương đương hoặc khi xác định một chất hóa học không bền

3 Phương pháp khối lượng

Phương pháp này dựa trên việc sử dụng các phản ứng tạo thành các hợp chất khó tan hay dưới dạng các hợp chất phức chelat Khối lượng của hợp chất cần phân tích được tính thông qua việc xác định khối lượng của hợp chất khó tan đó

Cản trở của phương pháp này là có nhiều ion kim loại khác cũng kết tủa theo nên

phương pháp này hiện nay ít sử dụng

● Lấy mẫu

Trước khi lấy mẫu cần tráng bình vài lần bằng chính nước được lấy làm mẫu Các bình đã chứa mẫu nước cần được dán nhãn ghi các kí hiệu cần thiết như địa điểm, ngày lấy mẫu, các ghi chú khác…Trong đa số trường hợp có thể lấy mẫu nước thẳng vào các bình đựng Nếu không tới được sát chỗ lấy nước có thể kẹp chặt bình vào một chiếc gậy hoặc sào hoặc dùng dây buộc bình vào một vật nặng rồi thả xuống nước để

Địa điểm lấy mẫu: (1) Nước ngầm: Cơ sở Hòa Khánh Nam – Đại học Duy Tân (2) Nước thải sinh hoạt: Sông Phú Lộc

(3) Nước bề mặt: Hồ công viên 29/3

(4) Nước thải công nghiệp: cống thải ở KCN Hòa Khánh (5) Nước máy

(6) Nước hồ Hàm Nghi

BÀI 1 CẶN LƠ LỮNG (SS)

Cặn lơ lửng bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ không tan trong nước

1.1 Nguyên tắc

Tiến hành lọc chính xác một thể tích mẫu nước, rồi đem sấy khô giấy lọc có cặn đến khối lượng không đổi Cân giấy lọc có cặn sẽ cho biết hàm lượng cặn lơ lửng

1.2 Tiến hành

- Sấy khô giấy lọc, để nguội cho vào bình hút ẩm, cân giấy lọc trên cân phân tích được m1

- Lấy 100ml mẫu nước thử lọc qua phễu có lót giấy lọc Lọc xong chờ ráo nước, gấp giấy lọc lại cho vào chén sứ, sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 105-1100C trong 1 giờ

- Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Cân giấy lọc được m2 Hàm lượng cặn được tính theo công thức:

m1: Khối lượng giấy lọc đã sấy khô trước khi lọc (mg) m2:Khối lượng giấy lọc đã sấy khô sau khi lọc (mg) V: Thể tích mẫu nước đem lọc (ml)

BÀI 2 XÁC ĐỊNH CODMn

2.1 Nguyên tắc

- Dựa vào khả năng oxi hoá mạnh của KMnO4 trong môi trường axit

- Dựa vào lượng KMnO4 cho vào mẫu nước thử ban đầu và lượng KMnO4 còn lại sau phản ứng ta có thể xác định được lượng chất hữu cơ có trong mẫu nước thử

- KMnO4 0.01N: Được pha từ dung dịch KMnO4 0.1N bằng cách dùng pipet hút chính xác 10ml KMnO4 cho vào bình định mức Sau đó định mức thành 100ml bằng nước cất

- Axit oxalic 0.01N

- H2SO4 1:2: Pha từ H2SO4 đặc, cứ 2ml nước thêm vào 1 ml H2SO4 đặc

loại

2.3 Tiến hành

Cho vào bình tam giác dung tích 250 ml (đã rửa sạch và sấy khô) 50 ml mẫu nước cần thử (nếu mẫu nước thử có nồng độ chất hữu cơ lớn hơn 10 mg/l thì phải pha loãng); thêm vào 5ml H2SO4 1:2; thêm đúng 10 ml dung dịch KMnO4 0,01N (mẫu nước có màu hồng) Sau đó đun sôi 10 phút trên bếp điện, nhấc xuống chờ cho nhiệt độ hạ xuống 80 - 900C rồi thêm vào 10 ml dung dịch (COOH)2 0,01N lắc đều cho mẫu nước mất màu (không màu) rồi dùng dung dịch KMnO4 0,01N để chuẩn độ cho đến khi mẫu nước chuyển từ không màu sang màu hồng nhạt thì kết thúc chuẩn độ Ghi kết quả lượng KMnO4 đã tiêu tốn: V1

Thay mẫu nước thử bằng 50 ml nước cất để thí nghiệm một mẫu trắng Các bước tiến hành thí nghiệm được thực hiện tương tự như trên; lượng KMnO4 0,01N tiêu tốn là:V2

Chú ý: Tiến hành chuẩn độ ở nhiệt độ 80-900C

Hàm lượng COD có trong mẫu nước được tính theo công thức: 12

Trong đó: V1: Lượng dd KMnO4 0.01N dùng để chuẩn mẫu thật (ml) V2: Lượng dd KMnO4 0.01N dùng để chuẩn mẫu trắng (ml) N: Nồng độ đương lượng của dung dịch KMnO4 (N) V: Thể tích mẫu thật đem chuẩn (ml)

8: Đương lượng gam của Oxi

BÀI 3 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CLORUA 3.1 Nguyên tắc

Dựa trên việc kết tủa ion Cl- trong môi trường trung tính hoặc bazo yếu bằng dung dịch bạc nitrat với chỉ thị kali cromat

Sau khi kết tủa bạc clorua, tại điểm tương đương sẽ tạo bạc cromat Khi đó màu vàng của dung dịch sẽ chuyển thành màu da cam nâu

- Lấy 100ml mẫu nước thử cho vào bình tam giác, nếu mẫu nước phản ứng axit hoặc kiềm thì trung hòa bằng dung dịch kiềm hoặc axit theo phenolphtalein Nếu môi

Trong đó: V1: Thể tích dd AgNO3 dùng để chuẩn mẫu thật (ml) V2: Thể tích dd AgNO3 dùng để chuẩn mẫu trắng (ml) N: Nồng độ đương lượng của AgNO3 dùng để chuẩn độ (N) V: Thể tích mẫu nước (ml)

35,5: Đương lượng gam của Clo

BÀI 4 ĐỘ CỨNG 4.1 Nguyên tắc

Dựa trên việc tạo hợp chất phức bền của EDTA với các ion Ca2+ và Mg2+ trong mẫu nước trong môi trường pH = 10

4.2 Thuốc thử

- Dung dịch EDTA 0,05N: Cân chính xác 9,306g EDTA hoà tan vào trong một ít nước cất, định mức thành 1000ml Nếu dung dịch bị đục phải đem lọc trước khi dùng

- Dung dịch đệm: 10g amoniclorua hòa tan trong 1 ít nước cất, thêm 50ml dung dịch NH3 25%, thêm nước cất đến 500ml

- Chỉ thị ET-OO: Cân 0,25g ET- OO trộn với 50g NaCl đã được sấy khô, nghiền nhỏ Bảo quản trong chai thuỷ tinh và đậy kín

4.3 Tiến hành

- Lấy 100ml mẫu nước cho vào bình tam giác, thêm 5ml dung dịch đệm NH4Cl + NH4OH, thêm chỉ thị ET-OO

- Chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0,05N cho đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu xanh biếc thì dừng

Độ cứng tổng số của mẫu nước được tính theo công thức sau:

.50

Trong đó: v: Thể tích dd EDTA tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ (ml) N: Nồng độ đương lượng của dd EDTA đem chuẩn độ V: Thể tích mẫu nước

50: Đương lượng gam của CaCO

BÀI 5 HÀM LƯỢNG NITRAT 5.1 Nguyên tắc

Axit nitric giải phóng từ muối nitrat tác dụng với axit fenoldisunfonic cho axit nitrophenoldisunfonic Amoni tác dụng với nitrophenoldisunfonic cho phức màu vàng Đem so màu của phức với thang màu nitrat chuẩn sẽ biết được hàm lượng nitrat có trong mẫu nước

Độ nhạy của phương pháp: 0.01mgNO3-/l

5.2 Hóa chất

- Thuốc thử axit fenoldisunfonic: lấy 5g phenol hòa tan trong 200ml H2SO4 đậm đặc, khuấy đều, để nguội, sau 24h đem sử dụng Dung dịch này không bền

- Dung dịch NO3- tiêu chuẩn: lấy 1.609g KNO3 định mức thành 1 lít (1mg HNO3/ml), pha loãng 10 lần được dd 0.1mg HNO3/ml

- Dung dịch NO3- làm việc - Amon hydroxit đậm đặc

5.3 Tiến hành

Lấy 25 ml dung dịch NO3- tiêu chuẩn (0.1mg/ml) cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt ( có 2.5mg HNO3) chưng cách thủy đến khô cạn, để nguội, cho 2ml thuốc thử axit fenldisunfonic vào rãi đều, thêm nước vào rãi đều, thêm nước cất dùng đũa thủy tinh khuấy đều rồi định mức thành 500ml 1ml dung dịch này có 0.005mg HNO3

Bảng 1: Pha các dung dịch đường chuẩn cho NO3

Để thang màu ổn định ( từ 5 – 10 phút ) rồi tiến hành đo độ hấp thụ trên máy so màu ở bước sóng 420nm Ghi mật độ quang theo thứ tự từng cốc

Mẫu: 50 ml mẫu nước, đun cách thủy cho đến khô cạn, thêm 2ml thuốc thử axit fenoldisunfonic rãi đều, thêm nước cất ( khoảng 10ml) và 5ml amin hydroxit đậm đặc,

Chuyển tất cả vào bình định mức 50ml và định mức đến vạch, đo mật độ quang ở bước sóng 420nm

Từ mật độ quang của mẫu nước thử vừa đo được, dựa vào đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ quang hoặc độ thấu quang với nồng độ NO3- của mẫu chuẩn, ta sẽ tính được hàm lượng NO3- có trong mẫu nước thử

Hàm lượng NO3- được xác định theo công thức sau:

: [NO3-] tính theo phương trình đường chuẩn (mg/l) V1 : Thể tích dd sau khi pha loãng dùng để đo mật độ quang (50ml) V2 : Thể tích mẫu (ml)

BÀI 6 HÀM LƯỢNG PHOTPHAT 6.1 Nguyên tắc

Phản ứng giữa ion octophotphat và dung dịch axit Molipdat và ion Antimon sẽ tạo phức chất Antimon Photphomolipdat màu vàng Khử phức này bằng axit Ascobic tạo thành phức chất Molipden màu xanh đậm

- Thuốc thử hỗn hợp: H2SO4 5N + C4H6O6 + Amoni Molipdat + axit Ascobic được pha như sau:

+ Dung dịch H2SO4 5N: cho từ từ đến 7.0ml axit H2SO4 đặc vào cốc thủy tinh 100ml đã có sẵn 43ml nước, cốc này được đạt trong chậu nước để làm giảm nhiệt do axit tỏa ra Ta thu được dung dịch

+ Dung dịch C4H6O6: lấy 0,066g C4H6O6 cho vào bình định mức sau đó định mức bằng nước cất thành 50ml

+ Dung dịch Amoni Molipdat: lấy 2g (NH4)6Mo7O24.4H2O cho vào bình định mức rồi định mức bằng nước cất đến 50ml

+ Dung dịch axit Ascobic 0,1M: hòa tan 0,88g axit Ascobic vào nước cất và định mức đến 50ml bằng nước cất (bảo quản lạnh ở 40C bền trong 2 tuần, nếu giữ trong lọ thủy tinh màu nâu và có thể sử dụng được đến khi dung dịch này không màu) Thuốc thử hỗn hợp: trộn hỗn hợp thuốc thử trên theo tỉ lệ và thứ tự sau: 50ml H2SO4

5N + 5ml C4H6O6 + 15ml Amoni Molipdat + 30ml axit Ascobic Thuốc thử này dùng để lên màu PO43- bền trong 4h

- Dung dịch chuẩn KH2PO4 0.01mg/ml: sấy khô 0,2197g KH2PO4 rồi hòa tan trong 800ml nước cất trong bình định mức đến 1000ml, rồi thêm 10ml dung dịch H2SO4 4,5M rồi thêm nước cất tới vạch (dung dịch này bền trong một tuần nếu giữ trong lọ thủy tinh nút kín hoặc để trong tủ lạnh)

axit Ascobic Phức chất molipden (màu xanh đậm)

+ Dung dịch SnCl2 chính: lấy 1.95g SnCl2.2H2O hòa tan trong 18.4ml HCl đậm đặc rồi cho vào 50ml nước cất, trộn đều, bảo quản trong chai thủy tinh có tráng

- Tiến hành đo độ hấp thụ trên máy so màu ở bước sóng 880nm Ghi mật độ quang theo thứ tự của cốc

- Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ hấp thụ với hàm lượng PO43- của dung dịch chuẩn

- Lọc mẫu bằng giấy lọc băng xanh sau đó lấy 25ml mẫu cho vào cốc 100ml thêm 4ml thuốc thử hỗn hợp và 0.1ml dung dịch làm việc SnCl2 Lắc đều, để yên trong 20 phút rồi đo mật độ quang

Từ phương trình đường chuẩn ta suy ra được hàm lượng PO3- có trong mẫu

Hàm lượng photphat được xác định theo công thức:

BÀI 7 ĐỘ KIỀM TOÀN PHẦN 7.1 Nguyên tắc

Mẫu nước được chuẩn độ bằng dung dịch axit tiêu chuẩn đến pH 8,3 và 4,5 Những điểm cuối này được xác định bằng mắt hoặc đo thế, là các điểm tương đương của sự xác định ba thành phần chính: hydro cacbonat, cacbonat và hydroxit điểm cuối pH= 8,3 là điểm gần kề với nồng độ cacbonat và cacbondioxit, thể hiện sự chuẩn độ toàn bộ hydroxit và một nửa cacbonat Điểm cuối pH= 4,5 là gần kề với điểm tương đương của ion hydro và hydrocacbonat, cho phép xác định độ kiềm tổng số của mẫu

- Trước khi xác định CO32-, HCO3- và độ kiềm tổng số cảu mẫu, cần chuẩn lại nồng độ axit HCl 0.02N bằng dung dịch Na2B4O7 0.02N: Dùng pipet lấy chính xác 10ml dung dịch Na2B4O7 0.02N (V1) cho vào bình tam giác, thêm 1 – 2 giọt metyl đỏ, khi đó dung dịch có màu vàng Chuẩn độ bằng dung dịch axit HCl 0.02N đến khi dung dịch chuyển sang màu da cam Ghi lại thể tích dung dịch HCl đã dùng (V2) Nồng độ chính xác của HCl được tính theo công thức:

● Độ kiềm phenol phtalein

- Dùng pipet lấy 1 thể tích mẫu nước thích hợp ( 50ml) cho vào bình tam giác 250ml Với những mẫu có nồng độ CO2-, HCO- lớn thì lấy thể tích mẫu nhỏ hơn rồi

pha loãng đến 50ml bằng nước cất Với những mẫu có nồng độ CO3, HCO3 nhỏ thì lấy thể tích mẫu lớn hơn rồi cô cạn đến 50ml

- Thêm 2 – 3 giọt chỉ thị phenol phtalein, khi đó dung dịch có màu hồng Trong trường hợp không có màu thì chuyển sang xác định độ kiềm tổng số

- Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn HCl đến khi vừa hết màu hồng (tương ứng pH=3)

- Ghi lại thể tích HCl đã dùng

● Độ kiềm tổng số

- Thêm tiếp 2 giọt metyl da cam vào mẫu, lúc này dung dịch có màu vàng - Chuẩn độ với dung dịch HCl cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu da cam ( tương ứng với pH= 4,5)

- Ghi lại thể tích HCl đã dùng

- Phân tích lặp lại 3 lần lấy kết quả trung bình

Độ kiềm toàn phần của mẫu được tính theo công thức:

Độ kiềm toàn phần = V V N12 1000

V (mgđlg/l)

Độ kiềm toàn phần (mg/l) = Độ kiềm toàn phần (mgđlg/l) 50

Trong đó: V1: Thể tích HCl dùng để chuẩn độ với chỉ thị phenol phtalein V2: Thể tích HCl dùng để chuẩn độ từ điểm đổi màu với phenol phtalein đến kết thúc với chỉ thị metyl da cam (ml)

V: Thể tích mẫu đã lấy (ml)

N: Nồng độ đương lượng của HCl (0.0185N) 50: Đương lượng gam của CaCO3

BÀI 8 PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG SẮT TỔNG SỐ 8.1 Nguyên tắc

Dựa trên tác dụng của sắt (III) trong môi trường axit mạnh với thuốc thử thioxyanua sẽ tạo ra hợp chất phức màu đỏ của sắt thioxynat Đem so màu của phức chất với thang màu Fe (III) chuẩn sẽ biết được hàm lượng Fe tổng số có trong mẫu

- Thuốc thử amoni thioxyanua (NH4)SCN hoặc kali thioxyanua KSCN Hoà tan 50 g amoni thioxyanua (NH4)SCN hoặc kali thioxyanua KSCN vào trong 50 ml nước cất

- Dung dịch HCl 1,12 g/cm3

Thêm 100 ml axit clohydric có khối lượng riêng 1,19 g/cm3 không chứa sắt vào 65 ml nước cất

- Amoni pesunfat tinh thể - Dung dịch Fe (III) tiêu chuẩn:

Cân chính xác 0,8836g sắt-amoni (tính khiết phân tích), hoà tan vào trong một ít nước cất, thêm 2 ml HCl đậm đặc sau đó định mức thành 1000ml Ta có 1ml dung dịch vừa chuẩn bị tương ứng với 0,1mg Fe (III)

Chuẩn bị dung dịch làm việc trong ngày bằng cách pha loãng dung dịch chính giảm đi 10 lần Ta có 1 ml dung dịch có 0,01 mg sắt (III)

8.3 Cách tiến hành

a Lập đường chuẩn: