XÁC ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG TRONG NƯỚ C GIẾNG SINH HOẠT TẠI CÁC HỘ DÂN XÃ ĐẠI ĐỒ NG - HUYỆN ĐẠI LỘC - TỈNH QUẢNG NAM

Biểu Mẫu - Văn Bản - Nông - Lâm - Ngư - Kế toán TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH ---------- NGUYỄN THỊ TRINH XÁC ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG TRONG NƯỚC GIẾNG SINH HOẠT TẠI CÁC HỘ DÂN XÃ ĐẠI ĐỒNG - HUYỆN ĐẠI LỘC - TỈNH QUẢNG NAM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Quảng Nam, tháng 5 năm 2018 Tôi xin cam đoan khóa luận là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép từ bất kỳ khóa luận nào. Nội dung khóa luận có tham khảo và sử dụng các tài liệu, bài giảng, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí trong danh mục tài liệu tham khảo của khóa luận. Tam Kỳ, tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực hiện Trần Thị Nga TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH ---------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: XÁC ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG TRONG NƯỚ C GIẾNG SINH HOẠT TẠI CÁC HỘ DÂN XÃ ĐẠI ĐỒ NG - HUYỆN ĐẠI LỘC - TỈNH QUẢNG NAM Sinh viên thực hiện NGUYỄN THỊ TRINH MSSV: 4115012541 CHUYÊN NGÀNH: CAO ĐẲNG SƯ PHẠM HÓA KHÓA: 2015 – 2018 Cán bộ hướng dẫn Th.S. HỒ THỊ KIM HẠNH MSCB: V.07.01.03 Quảng Nam, tháng 5 năm 2018 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự quan tâm củ a nhiều đơn vị, thầy cô và bạn bè. Đặc biệt qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: ThS. Hồ Kim Hạnh – Cô giáo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bả o cho em trong suốt quá trình em thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. BGH trường ĐH Quảng Nam cũng đã tạo điều kiện, cơ sở vật chấ t cho mỗi chúng em có thể hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu của mình. Qua đó, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Lý – Hóa – Sinh nói chung và các thầy cô trong tổ bộ môn Hóa nói riêng đã tạo điề u kiện cho phép chúng em sử dụng thiết bị, dụng cụ thí nghiệm và tạo điều kiệ n thuận lợi cho chúng em trong quá trình thực nghiệm. Xin chân thành cảm ơn đến những người dân tại xã Đại Đồng đã tạo điề u kiện cho em lấy mẫu nước về phân tích. Em xin chân thành cảm ơn Tác giả Nguyễn Thị Trinh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫ n của Th.S. Hồ Thị Kim Hạnh. Các kết qủa và số liệu nêu trong Khóa Luận là trung thực và chưa từng được công bố ở bất cứ công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Thị Trinh DANH MỤC CÁC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ 1. TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 2. QCVN Quy chuẩn Việt Nam 3. BYT Bộ Y Tế 4. EDTA Axit Etylenđiamintetraxetic 5. Na2H2Y Đinatri Etylendiamintetra axit DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ CÓ TRONG BÀI KHÓA LUẬN Hình 1.1. Bản đồ xác định vị trí xã Đại Đồng. Hình 3.1. Đồ thị biểu thị giá trị pH của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồ ng huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam qua lần đo đợt 1 (28122017). Hình 3.2. Đồ thị biểu thị giá trị pH của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồ ng huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam qua lần đo đợt 2 (10042018). Hình 3.3. Đồ thị thể hiện pH trung bình của nước trong các mẫu nước giếng. Hình 3.4. Đồ thị biểu thị độ cứng có trong nước của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồng huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam qua lần đo đợt 1 (28122017). Hình 3.5. Đồ thị biểu thị độ cứng có trong nước của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồng huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam qua lần đo đợt 2 (10042018). Hình 3.6. Biểu đồ biểu thị hàm lượng độ cứng có trong các mẫu nước giếng qua hai đợt đo. Hình 3.7. Đồ thị biểu thị hàm lượng trung bình của độ cứng trong 10 mẫu nướ c giếng ở xã Đại Đồng – huyện Đại – tỉnh Quảng Nam qua 2 đợt đo. Bảng 3.1. Giá trị pH trung bình của 10 mẫu nước giếng ở lần đo đợt 1. Bảng 3.2. Giá trị pH trung bình của 10 mẫu nước giếng ở lần đo đợt 2. Bảng 3.3. Giá trị pH trung bình của 10 mẫu nước giếng so với TCVN. Bảng 3.4. Thể tích EDTA trong các lần chuẩn độ ở đợt 1. Bảng 3.5. Độ cứng trung bình qua 3 lần chuẩn độ của các mẫu nước giếng được đo ở đợt 1 (ngày 28122017). Bảng 3.6. Thể tích EDTA trong các lần chuẩn độ ở đợt 2. Bảng 3.7. Độ cứng trung bình qua 3 lần chuẩn độ của các mẫu nước giếng được đo ở đợt 2 (ngày 10042018). Bảng 3.8. Độ cứng của nước giếng qua 2 đợt phân tích. Bảng 3.9. Kết quả so sánh độ cứng trung bình của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồng qua 2 đợt đo đã phân tích theo tiêu chuẩn an toàn cho phép. MỤC LỤC Phần 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 2 3.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 2 5. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................. 2 Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.................................................................... 3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3 1.1. Khái quát về nguồn nước ngầm ..................................................................... 3 1.1.1. Khái niệm nước ngầm ................................................................................ 3 1.1.2. Một số đặc điểm và cấu trúc của nguồn nước ngầm ................................... 3 1.1.3. Tầm quan trọng của nước ngầm ................................................................ 5 1.2. Khái quát về nước cứng ................................................................................. 5 1.2.1. Khái niệm về nước cứng............................................................................. 5 1.2.2. Phân loại nước cứng ................................................................................... 5 1.2.3. Mức độ của nước cứng ............................................................................... 6 1.2.4. Tác hại của nước cứng. ............................................................................... 6 1.2.5. Nguyên nhân tạo thành nước cứng ............................................................. 7 1.2.6. Tiêu chuẩn cho phép đối với nước cứng ..................................................... 8 1.3. Vị trí địa lý xã Đại Đồng ............................................................................... 8 1.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên ....................................................................... 8 1.3.2. Kinh tế - xã hội của xã Đại Đồng ............................................................... 9 Chương 2. THỰC NGHIỆM .............................................................................. 10 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ....................................................................... 10 2.1.1. Hóa chất ................................................................................................... 10 2.1.2. Dụng cụ .................................................................................................... 10 2.1.3. Thiết bị ..................................................................................................... 10 2.1.4. Xác định độ cứng bằng phương pháp chuẩn độ complexon ..................... 10 2.2. Cách tiến hành ............................................................................................. 12 2.2.1. Kĩ thuật lấy mẫu và sau khi lấy mẫu ......................................................... 12 2.2.2. Đo pH ....................................................................................................... 14 2.2.3. Xác định độ cứng...................................................................................... 14 2.2.4. Xử lí số liệu .............................................................................................. 15 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 16 3.1. Giá trị pH của các mẫu nước giếng tại xã Đại Đồng ................................... 16 3.1.1. Giá trị pH của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồng được đo ở đợt 1 vào mùa mưa ............................................................................................................. 16 3.1.2. Giá trị pH của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồng được đo ở đợ t 2 vào mùa khô .............................................................................................................. 17 3.1.3. Giá trị pH trung bình của các mẫu nước giếng ở xã Đại Đồng được đo ở 2 đợt ...................................................................................................................... 19 3.2. Xác định độ cứng trong các mẫu nước giếng tại xã Đại Đồng .................... 21 3.2.1. Kết quả chuẩn độ thể tích đợt 1 ................................................................ 21 3.2.2. Kết quả chuẩn độ thể tích đợt 2 ................................................................ 23 3.3. Đánh độ cứng qua các mẫu đo và các lần đo ............................................... 25 3.3.1. Đánh giá độ cứng qua các lần đo .............................................................. 25 3.3.2. Đánh giá chung ......................................................................................... 27 3.4. Giải pháp khắc phục để làm mềm nước cứng .............................................. 29 3.4.1. Phương pháp nhiệt .................................................................................... 29 3.4.2. Phương pháp hóa chất .............................................................................. 29 3.4.3. Phương pháp thẩm thấu RO...................................................................... 30 Phần 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 31 1. Kết luận .......................................................................................................... 31 2. Kiến nghị ........................................................................................................ 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 33 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 1 1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng và quý giá đối với sự tồn tạ i của mọi sinh vật. Nó có vai trò quan trọng đối với sự sinh tồn của con ngườ i nói chung và các loài sinh vật nói riêng, đó là khởi nguồn của sự sống. Chính vì vậy, đòi hỏi nguồn nước ta sử sụng phải luôn sạch để đảm bảo an toàn đến sức khỏ e của con người. Tuy nhiên, hiện nay cùng với sự phát triển của khoa họ c công nghệ, quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ, nhu cầu con người ngày càng đượ c nâng cao, cuộc sống ngày càng cải thiện. Cùng với đó là các vấn đề về ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng. Ở vùng nông thôn, đa số người dân sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày chủ yếu là nguồn nước ngầm hay gọi là nước giếng. Thời gian gần đây, tình trạ ng nguồn nước ngầm bị ô nhiễm, không bảo đảm chất lượng đang là nỗi lo của mọi người mọi nhà. Các tác nhân tự nhiên gây ô nhiễm và làm suy thoái nguồn nướ c ngầm như nhiễm mặn nhiễm phèn, hàm lượng s ắt, mangan, nhôm, đồng, flo,…và đặc biệt magiê và canxi là một trong những nguyên tố thường hiện diệ n trong nguồn nước khi nước chảy qua những vùng có nhiều đá vôi, thạch cao,… nên sẽ thường có độ cứng khá cao. Chính sự có mặt củ a magie, canxi hình thành nên canxicacbonat, theo một thời gian tích tụ có thể tạo nên một màng vẩy cứ ng bám vào mặt trong các ống dẫn, bảo vệ kim loại, chống lại sự ăn mòn. Tuy nhiên, nó ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người, làm tăng nguy cơ bị sỏi thận và các bệnh khác. Ngoài ra trong sinh hoạt và sản xuất nước cứng sẽ làm tắc nghẽn nồi hơi gây lãng phí nhiên liệu, năng lượng, làm tăng nguy cơ cháy nổ mất an toàn. Dùng nước cứng để giặc quần áo sẽ làm giảm tác dụng của xà phòng,… ảnh hưởng đến chất lượng và đời sống của con người. Xã Đại Đồng, huyện Đại lôc, tỉnh Quảng Nam có hơn 90 các hộ gia đình đều dùng nguồn nước sinh hoạt chủ yếu từ giếng khoan hoặc gi ếng đào, chưa qua quy trình xử lí nào, nếu có thì chỉ lọc và khử phèn bằng các biện pháp thông thường, do đó nguồn nước người dân đang sử dụng bị ô nhiễm là điề u không thể tránh khỏi. Trước thực trạng đó việc xác định và đánh giá chính xác độ 2 cứng có trong nước là rất cần thiết cho đời sống của người dân, từ đó đề ra hướ ng giải quyết nhằm cải thiện thực trạng hiện tại, góp phần nâng cao đời sống ngườ i dân một cách tốt hơn. Xuất phát từ thực tế trên nên tôi quyết định chọn đề tài: “Xác định và đánh giá độ cứng trong nước giếng sinh hoạt tại các hộ dân xã Đại Đồng – huyện Đại lộc” làm đề tài nghiên cứu cho bài khóa luận của mình. 2. Mục tiêu của đề tài - Khảo sát tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm tại xã Đại Đồng – huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam. - Xác định chính xác độ cứng có trong các mẫu nước giếng của các hộ dân ở xã Đại Đồng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Các mẫu nước giếng sinh hoạt. 3.2. Phạm vi nghiên cứu 3.2.1. Không gian nghiên cứu Tại xã Đại Đồng-huyện Đại Lộc-tỉnh Quảng Nam. 3.2.2. Thời gian nghiên cứu Từ tháng 11 năm 2017 đến hết tháng 4 năm 2018. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết. - Phương pháp điều tra. - Phương pháp thực nghiệm. - Phương pháp toán học. 5. Ý nghĩa của đề tài Về mặt lý thuyết, đề tài góp phần nghiên cứu các phương pháp xác định độ cứng có trong các mẫu nước. Về mặt thực tiễn, ứng dụng quy trình phân tích đã nghiên cứu để đánh giá độ cứng nước giếng sinh hoạt của các hộ dân tại xã Đại Đồng, huyện Đại Lộ c, tỉnh Quảng Nam, từ đó đề ra các giải pháp để khắc phục. 3 Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Khái quát về nguồn nước ngầm 1.1.1. Khái niệm nước ngầm Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầ m tích bở rời như cặn, sạn, cát, bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thườ ng không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nướ c biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặ t rất dễ bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước 16. 1.1.2. Một số đặc điểm và cấu trúc của nguồn nước ngầm 1.1.2.1. Đặc điểm - Đặc điểm thứ nhất: Nước ngầm tiếp xúc trực tiếp và hoàn toàn với đất và nham thạch: nước ngầm có thể là các màng mỏng bao phủ các phần tử nhỏ bé của đất, nham thạch; là chất lỏng được chứa đầy trong các ống mao dẫn nhỏ bé giữa các hạt đất, đá; nước ngầm có thể tạo ra các tia nước nhỏ trong các tầng ngấm nước; thậm chí nó có thể tạo ra khối nước ngầm dày trong các tầng đất, nham thạch. Thời gian tiếp xúc của nước ngầm với đất và nham thạch lại rấ t dài nên tạo điều kiện cho các chất trong đất và nham thạch tan trong nước ngầm. Như vậy thành phần hoá học của nước ngầm chủ yếu phụ thuộc vào thành phầ n hoá học của các tầng đất, nham thạch chứa nó 16. - Đặc điểm thứ 2: Các loại đất, nham thạch của vỏ quả đấ t chia thành các tầng lớp khác nhau. Mỗi tầng, lớp đó có thành phần hoá học khác nhau. Giữ a các tầng, lớp đất, nham thạch thường có các lớp không thấm nước. Vì vậy nước 4 ngầm cũng được chia thành các tầng, lớp khác nhau và thành phần hoá học củ a các tầng lớp đó cũng khác nhau 16. - Đặc điểm thứ 3: Ảnh hưởng của khí hậu đối với nước ngầm không đồng đều. Nước ngầm ở tầng trên cùng, sát mặt đất chịu ảnh hưởng của khí hậ u. Các khí hoà tan trong tầng nước ngầm này do nước mưa, nước sông, nước h ồ… mang đến. Thành phần hoá học của nước ngầm của tầng này chịu ảnh hưởng nhiều củ a thành phần hoá học nước mặt do đó cũng chịu ảnh hưởng nhiều của khí hậu. Trái lại, nước ngầm ở tầng sâu lại ít hoặc không chịu ảnh hưởng củ a khí hậu. Thành phần hoá học của nước ngầm thuộc tầng này chịu ảnh hưởng trực tiế p của thành phần hoá học tầng nham thạch chứa nó 16. - Đặc điểm thứ 4: Thành phần của nước ngầm không những chịu ảnh hưởng về thành phần hoá học của tầng nham thạch chứa nó mà còn phụ thuộ c vào tính chất vật lý của các tầng nham thạch đó 16. Ở các tầng sâu khác nhau, nham thạch có nhiệt độ và áp suấ t khác nhau nên chứa trong các tầng nham thạch đó cũng có nhiệt độ và áp suất khác nhau. Vì vậy nước ngầm ở các tầng rất sâu có thể có áp suất hàng ngàn Nm2 và nhiệt độ có thể lớn hơn 3730K. - Đặc điểm thứ 5: Nước ngầm ít chịu ảnh hưởng của sinh vật nhưng chịu ảnh hưởng nhiều của vi sinh vật 16. Ở các tầng sâu do không có Oxy và ánh sáng nên vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh, chi phối nhiều nên thành phần hóa học của nước ngầm. Vì vậ y thành phần hoá học của nước ngầm chứa nhiều chất có nguồn gốc vi sinh vật. 1.1.2.2. Cấu trúc của một tầng nước ngầm Cấu trúc của một tầng nước ngầm được chia ra thành các tầng như sau: - Bề mặt trên gọi là mực nước ngầm hay gương nước ngầm. - Bề mặt dưới, nơi tiếp xúc với tầng đất đá cách thuỷ gọi là đáy nướ c ngầm. Chiều dày tầng nước ngầm là khoảng cách thẳng đứng giữa mực nướ c ngầm và đáy nước ngầm. 5 - Tầng thông khí hay nước tầng trên là tầng đất đá vụn bở không chứa nước thường xuyên, nằm bên trên tầng nước ngầm. - Viền mao dẫn: là lớp nước mao dẫn phát triển ngay trên mặt nước ngầm. - Tầng không thấm: là tầng đất đá không thấm nước 16. 1.1.3. Tầm quan trọng của nước ngầm - Nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt như: ăn, uống, tắm giặt, sưởi ấm…. - Nước ngầm phục vụ cho nông nghiệp: tưới hoa màu, cây ăn quả, các cây có giá trị kinh tế cao. - Con n gười có thể sử dụng nguồn nước ngầm để mở rộng các hoạt động sản xuất công nghiệp. - Nước ngầm có chất lượng tốt còn được sử dụng để chữa bệnh. Nướ c ngầm phục vụ cho sinh hoạt sẽ giảm hẳn các bệnh do nguồn nước mặt bị ô nhiễm như: đường ruột, bệnh phụ khoa, bệnh ngoài da… - Sử dụng nước ngầm giúp con người được giải phóng sức lao độ ng do phải lấy nước xa nhà, tiết kiệm chi phí “đổi nước”, tiết kiệm thờ i gian nâng cao hiệu quả sản xuất 16. 1.2. Khái quát về nước cứng Nước cứng hình thành do các ion kim loại trong đất bị rử a trôi, hòa tan vào nguồn nước ngầm, nước giếng. Ngoài ra còn do trong quá trình sản xuấ t công nghiệp, các chất thải hòa lẫn vào sông, hồ, suối gây nên hiện tượng nước bị lẫn cặn bã. 1.2.1. Khái niệm về nước cứng Nước cứng là loại nước chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+ (do trong chu trình vận chuyển của nước có giai đoạn nước ở trong đất nên hòa tan các hợp chất chứa Ca và Mg). Cụ thể nước tự nhiên được coi là cứng nếu chứa trên ba mili đương lượng gam cation canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít 12. 1.2.2. Phân loại nước cứng Phân loại nước cứng dựa vào anion gốc axit trong nước, nước cứng có 3 loại là 11, 12, 14: + Nước cứng tạm thời (là loại nước cứng khi đun sôi thì mất tính cứng 6 do muối hiđrocacbonat bị nhiệt phân thành muối không tan). Tính cứng tạm thời do các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 gây ra. + Nước cứng vĩnh cửu. Tính cứng vĩnh cửu của nước do các loại muối MgCl2, CaCl2, MgSO4, CaSO4 gây ra. + Nước cứng toàn phần là nước cứng có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. 1.2.3. Mức độ của nước cứng Nước cứng được chia ra làm các mức độ khác nhau: Bảng 1.1. Phân loại nước cứng theo TCVN 5502. Mức Độ cứng (mg CaCO3Lít) Giải thích I 0-50 Nước mềm II 50-150 Nước hơi cứng III 150-300 Nước cứng IV > 300 Nước rất cứng 1.2.4. Tác hại của nước cứng. Nước cứng ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt, sản xuất và sức khỏe của con người được thể hiện qua các mặt sau 14: 1.2.4.1. Trong sinh hoạt - Khi dùng nước cứng nấu làm cho thức ăn lâu chín, mất mùi vị khi đun nấu, làm mất vị của nước chè. - Nước cứng không dùng để pha chế thuốc vì tạo kết tủa có thể gây ra thay đổi thành phần của nước - Với các thiết bị chứa nước nóng, làm đóng cặn, gây tắc, làm gỉ các thiết bị, giảm lưu lượng nước trong đường ống. - Giặt bằng nước cứng tốn xà phòng do Ca2+ làm kết tủa gốc axit trong xà phòng và làm xà phòng không lên bọt. 1.2.4.2. Trong công nghiệp - Nước cứng gây cho các thiết bị công nghiệp (thiết bị lạnh, nồi hơi,...) dẫn đến tình trạng bám cặn trên bề mặt thiết bị đun nấu, làm giảm hệ số lưu thông lưu 7 lượng trên đường ống, dần dần có thể gây áp lực lớn có thể gây nổ nồi hơi trong một thời gian dài. - Nước cứng không được phép dùng trong nồi hơi vì khi đun sôi nước cứng thì canxi cacbonat (CaCO3) và magie cacbonat (MgCO3 ) sẽ kết tủa bám vào phía trong thành nồi hơi supde (nồi cất, ấm nước, bình đựng...) tạo thành một màng cặn cách nhiệt, làm giảm hệ số cấp nhiệt, có khi còn làm nổ nồi hơi. 1.2.4.3. Con người Đối với sức khỏe con người, nước cứng là nguyên nhân gây ra các bệnh sỏi thận và một trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch. 1.2.5. Nguyên nhân tạo thành nước cứng Từ đầu nguồn, nước chảy thành dòng qua những địa hình khác nhau, hòa tan các nguyên tố vi lượng trong đất đá bao gồm cả canxi và magie. Đặc biệt, khi dòng nước chảy qua những khu vực có mỏ khoáng sản hay núi đá vôi, nước sẽ hòa tan một lượng lớn magiê và canxi khiến ion Ca2+ và Mg2+ trong nước vượt ngưỡng cho phép và biến nguồn nước đó thành nước cứng. 1.2.5.1. Nguyên nhân từ tự nhiên Nước thường bắt đầu từ nguồn và chảy thành dòng qua những địa hình khác nhau để đến được với người dân sử dụng. Trong quá trình chảy của mình, nước hòa tan các nguyên tố vi lượng có trong đất, đá trong đó có cả Canxi và Magie. Đặc biệt khi dòng nước chảy qua những khu vực có mỏ đá vôi hay khoáng sản thì nước sẽ hòa tan một lượng lớn Magie và Canxi khiến ion Ca2+ và Mg2+ trong nước vượt ngưỡng cho phép và biến nguồn nước đó thành nước cứ ng. Với nguồn nước cứng thì nước trên bề mặt lúc nào cũng cứng hơn so với nướ c ngầm vì nước ngầm phải chảy qua rất nhiều lớp trầm tích khác nhau dưới mặt đất do đó lượng ion hòa tan vào nước cũng nhiều hơn. 1.2.5.2. Nguyên nhân từ con người Do trong quá trình sản xuất công nghiệp, con người thải các chất thải chưa được xử lí hòa lẫn vào sông, hồ, suối gây nên hiện tượng nước bị lẫn cặn bã. Nguồn nước lâu ngày tích tụ lại một lượng Canxi và Magie vượt ngưỡng cho 8 phép nên làm nguồn nước trở thành nước cứng. 1.2.6. Tiêu chuẩn cho phép đối với nước cứng Đánh giá độ cứng theo tiêu chuẩn nước sinh họạt (TCVN 5502: 2003) Theo tiêu chuẩn nước sạch, độ cứng được quy định nhỏ hơn 350 mgl. Đối với nước ăn uống, độ cứng nhỏ hơn 300 mgl 10. 1.3. Vị trí địa lý xã Đại Đồng 1.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên 1.3.1.1. Vị trí địa lý Đại Đồng là một xã miền núi nằm phía Tây huyện Đại Lộ c, cách trung tâm UBND huyện 15 km, có tọa độ địa lý từ 15 độ 51’00 đến 15 độ 00’42 vĩ độ Bắc, từ 107 độ 56’05 đến 108 độ 1’50 kinh độ Đông. Hình 1.3. Bản đồ vị trí xã Đại Đồng 1.3.1.2. Khí hậu, thủy văn - Khí hậu: Được chia làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đế n tháng 12, nhiệt độ trung bình năm là 29,5ᵒC; lượng mưa trung bình 2.045mm tập trung vào tháng 9 đế n tháng 12. Gió hình thành trong vùng là gió Tây Nam và gió khu vực. - Thủy văn: Nằm trong lưu vực sông Vu Gia, sông chạy dọc từ thôn Hà Thanh đến thôn Bàng Tân với chiều dài 7km, lòng sông rộng 700m, độ sâu lòng sông từ 2 đến 10m. 9 1.3.2. Kinh tế - xã hội của xã Đại Đồng 1.3.2.1. Về kinh tế- xã hội Nhìn chung, đại đa số nhân dân trên địa bàn chủ yếu sống bằ ng nông nghiệp là chính, một số ít hoạt động kinh doanh, buôn bán và các dịch vụ khác. - Hộ nghèo: 482 hộ2.923 hộ, chiếm 16,48. - Hộ cận nghèo: 296 hộ2.923 hộ 10,12. 1.3.2.2. Về dân số và lao động - Số dân: Dân số trên toàn xã là 12.139 khẩu với 2.923 hộ. - Số người trong độ tuổi lao động: 5.693 người, chiếm 58,95 dân số. 1.3.2.3. Cơ sở hạ tầng Giao thông đảm bảo cho việc đi lại của nhân dân. Mạng lưới điện thắp sáng hiện nay đã phủ khắp toàn địa bàn toàn xã, đế n nay có 100 hộ có điện thắp sáng. Thủy lợi đảm bảo tưới tiêu cho 70 diện tích sản xuất, còn lại 30 diện tích nước tự chảy. Trường học có 05 trường đảm bảo cho các cháu đến trường thuận lợi. Trạm Y tế: Trên địa bàn có 01 trạm y tế đảm bảo công tác khám chữ a bệnh và chăm sóc sức khỏe ban đầu cho nhân dân. 1.4. Thực trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm tại xã Đại Đồng Ở xã Đại Đồng nguồn nước dùng để sinh hoạt hằng ngày chủ yếu là nướ c giếng đào hoặc giếng khoang. Nhưng do người dân đào, khoang giếng gần những cánh đồng, chuồng chăn nuôi, sông hồ,… nên đa số nước giếng đều bị nhiễm phèn, có mùi tanh. Đặc biệt là độ cứng có trong nước giếng của các hộ dân khá cao. Nhiều hộ gia đình phải đi chở nước ở nơi khác về dùng hằng ngày, hoặc xử lí nước bằng cách lọc trước khi sử dụng nhưng độ cứng có trong nước cũng chỉ giảm bớt đi một phần nào đó. 10 Chương 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 2.1.1. Hóa chất - Dung dịch chuẩn EDTA 0,01M (Na2C10H14N2O8 viết tắt là NaH2Y) - Nước giếng (thuộc khu vực xã Đại Đồng) - Hỗn hợp đệm NH4OH-NH4Cl (PH= 10) - Chỉ thị EriocromdenT 2.1.2. Dụng cụ Dụng cụ thủy tinh: pipet, buret, cốc, bình hình nón, ống nghiệm, bình định mức, phễu, đũa thủy tinh, ống đong,… 2.1.3. Thiết bị - Cân phân tích (104 g) điện tử AUW 220D Shimazu - Máy đo PH 2.1.4. Xác định độ cứng bằng phương pháp chuẩn độ complexon 2.1.4.1. Phương pháp chuẩn độ complexon Phương pháp chuẩn độ complexon, là phương pháp chuẩn độ tạo phứ c phổ biến nhất hiện nay, dựa trên việc sử dụ ng các axit aminopolycacboxylic làm thuốc thử tạo phức để chuẩn độ các ion kim loại 2. a. Giới thiệu về phương pháp chuẩn độ complexon Phương pháp chuẩn độ complexon là phương pháp chuẩn độ tạo phức sử dụng thuốc thử có là complexon (Y) để chuẩn độ các ion kim loại (M), theo cân bằng tạo thành phức MY. Phương trình chuẩn độ Mn+ + Y4- MY(n-4) βMY Complexon là tên chung để chỉ các axit aminopolycacboxylic. Một trong các axit aminopolycacboxylic được ứng dụng rộng rãi nhất trong phân tích thể tích là axit etylenđiamintetraaxetic (kí hiệu EDTA hay H4Y). Complexon là một axit 4 nấc: pKa1 = 2; pKa2 = 2,67; pKa3 = 6,16; pKa4 = 10,26 EDTA dạng axit ít tan trong nước, vì vậy thường dùng dưới dạng muối đinatri Na2H2Y thường gọi là complexon III (vẫn quy ước là EDTA). EDTA tạo phức bền với các ion kim 11 loại và trong hầu hết trường hợp phản ứng tạo phức xảy ra theo tỉ lệ ion kim loại: thuốc thử = 1 : 1. Hằng số bền β của phản ứng tạo phức có giá trị khá cao, ví dụ phức kém bền AgY3- (lgβAgY3- = 7,32); phức bền FeY- (lgβFeY- = 25,10). Phương pháp chuẩn độ complexon là một trường hợp điển hình của phép chuẩn độ tạo phức. Phương pháp nào dựa vào phản ứng tạo phức của ion kim loại với EDTA, chất có khả năng tạo phức bền và thường là theo tỉ lệ 1:1. Các phép chuẩn độ complexon thường được tiến hành khi có mặt các chất tạo phức phụ để duy trì pH xác định nhằm ngăn ngừa sự xuất hiện kết tủa hidroxit kim loại 1, 2, 4. b. Dung dịch đệm dùng trong chuẩn độ - Dùng hỗn hợp đệm NH4Cl – NH4OH. Dung dịch đệm dùng để ngăn ngừa sự tạo phức hiđroxit kim loại ở pH chuẩn độ 1...

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bở rời như cặn, sạn, cát, bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất, có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người Theo độ sâu phân bố, có thể chia nước ngầm thành nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp, tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình Nước ngầm tầng mặt thường không có lớp ngăn cách với địa hình bề mặt Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ bị ô nhiễm Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước [16]

1.1.2 Một số đặc điểm và cấu trúc của nguồn nước ngầm

- Đặc điểm thứ nhất: Nước ngầm tiếp xúc trực tiếp và hoàn toàn với đất và nham thạch: nước ngầm có thể là các màng mỏng bao phủ các phần tử nhỏ bé của đất, nham thạch; là chất lỏng được chứa đầy trong các ống mao dẫn nhỏ bé giữa các hạt đất, đá; nước ngầm có thể tạo ra các tia nước nhỏ trong các tầng ngấm nước; thậm chí nó có thể tạo ra khối nước ngầm dày trong các tầng đất, nham thạch

Thời gian tiếp xúc của nước ngầm với đất và nham thạch lại rất dài nên tạo điều kiện cho các chất trong đất và nham thạch tan trong nước ngầm Như vậy thành phần hoá học của nước ngầm chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hoá học của các tầng đất, nham thạch chứa nó [16]

- Đặc điểm thứ 2: Các loại đất, nham thạch của vỏ quả đất chia thành các tầng lớp khác nhau Mỗi tầng, lớp đó có thành phần hoá học khác nhau Giữa các tầng, lớp đất, nham thạch thường có các lớp không thấm nước Vì vậy nước

THỰC NGHIỆM

Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

- Dung dịch chuẩn EDTA 0,01M (Na2C10H14N2O8 viết tắt là NaH2Y)

- Nước giếng (thuộc khu vực xã Đại Đồng)

- Hỗn hợp đệm NH4OH-NH4Cl (PH= 10)

Dụng cụ thủy tinh: pipet, buret, cốc, bình hình nón, ống nghiệm, bình định mức, phễu, đũa thủy tinh, ống đong,…

- Cân phân tích (10 4 g) điện tử AUW 220D Shimazu

2.1.4 Xác định độ cứng bằng phương pháp chuẩn độ complexon

2.1.4.1 Phương pháp chuẩn độ complexon

Phương pháp chuẩn độ complexon, là phương pháp chuẩn độ tạo phức phổ biến nhất hiện nay, dựa trên việc sử dụng các axit aminopolycacboxylic làm thuốc thử tạo phức để chuẩn độ các ion kim loại [2] a Giới thiệu về phương pháp chuẩn độ complexon

Phương pháp chuẩn độ complexon là phương pháp chuẩn độ tạo phức sử dụng thuốc thử có là complexon (Y) để chuẩn độ các ion kim loại (M), theo cân bằng tạo thành phức MY

Complexon là tên chung để chỉ các axit aminopolycacboxylic Một trong các axit aminopolycacboxylic được ứng dụng rộng rãi nhất trong phân tích thể tích là axit etylenđiamintetraaxetic (kí hiệu EDTA hay H4Y) Complexon là một axit 4 nấc: pKa1 = 2; pKa2 = 2,67; pKa3 = 6,16; pKa4 = 10,26 EDTA dạng axit ít tan trong nước, vì vậy thường dùng dưới dạng muối đinatri Na2H2Y thường gọi là complexon III (vẫn quy ước là EDTA) EDTA tạo phức bền với các ion kim loại và trong hầu hết trường hợp phản ứng tạo phức xảy ra theo tỉ lệ ion kim loại: thuốc thử = 1 : 1 Hằng số bền β của phản ứng tạo phức có giá trị khá cao, ví dụ phức kém bền AgY 3- (lgβAgY

3- = 7,32); phức bền FeY - (lgβFeY - = 25,10)

Phương pháp chuẩn độ complexon là một trường hợp điển hình của phép chuẩn độ tạo phức Phương pháp nào dựa vào phản ứng tạo phức của ion kim loại với EDTA, chất có khả năng tạo phức bền và thường là theo tỉ lệ 1:1

Các phép chuẩn độ complexon thường được tiến hành khi có mặt các chất tạo phức phụ để duy trì pH xác định nhằm ngăn ngừa sự xuất hiện kết tủa hidroxit kim loại [1], [2], [4] b Dung dịch đệm dùng trong chuẩn độ

- Dùng hỗn hợp đệm NH4Cl – NH4OH Dung dịch đệm dùng để ngăn ngừa sự tạo phức hiđroxit kim loại ở pH chuẩn độ [1] c Chất chỉ thị dùng trong chuẩn độ

- Dùng chỉ thị Eriocrom đenT là một chỉ thị kim loại thuộc nhóm phẩm nhuộm azo, là chất chỉ thị được dùng nhiều nhất Công thức cấu tạo của nó tương ứng với dạng màu đỏ - dạng tồn tại của chất chỉ thị trong dung dịch có pH < 7 Eriocrom đenT, kí hiệu H2In - (pKa2 = 6,3; pKa3 = 11,6), mang điện tích âm vì trong phân tử có nhóm sunfo ion hóa, chính nhóm này làm cho nó tan được trong nước Hai nguyên tử hiđro trong kí hiệu H2In - là proton của các nhóm hiđroxyl, chúng bị tách ra khi kiềm hóa trong dung dịch

+ Ở pH = 6,3: Màu đỏ của H2In - chuyển thành màu xanh của HIn 2- + Ở pH = 11,6 : Màu xanh của HIn 2- chuyển thành màu vàng da cam của

Eriocrom đenT tạo phức với hầu hết các ion kim loại theo tỉ lệ 1:1 và phức có màu đỏ vang, gần trùng với màu của chất chỉ thị ở pH < 7 Do đó khi chuẩn độ màu chuyển rất rõ rệt, nếu phản ứng diễn ra trong khoảng pH = 7 – 11, nghĩa là vùng tồn tại của HIn 2- , thì lúc đó màu xanh chuyển thành màu đỏ vang hoặc ngược lại Chẳng hạn, nếu chuẩn độ ion kim loại M 2+ ở pH = 7 – 11 bằng EDTA dùng chỉ thị Eriocrom đen T, tại diểm dừng chuẩn độ :

* xảy ra phản ứng chuẩn độ

Màu chuyển từ đỏ vang của MIn - sang màu xanh của HIn 2-

Ngược lại khi chuẩn độ EDTA bằng M 2+ , tại điểm dừng chuẩn độ:

* xảy ra phản ứng chuẩn độ

Màu chuyển từ xanh của HIn 2- sang màu đỏ vang của MIn - [1], [2], [3].

Cách tiến hành

2.2.1 Kĩ thuật lấy mẫu và sau khi lấy mẫu

2.2.1.1 Kĩ thuật lấy mẫu Đươc thực hiện theo TCVN 6663 – 11: 2011 Các mẫu được lấy từ giếng của các hộ dân trên địa bàn xã Đại Đồng Trước khi lấy mẫu cần có nhãn ghi rõ địa điểm, thời gian, phương pháp lấy mẫu và người lấy mẫu Mẫu sẽ không được phân tích nếu không rõ nguồn gốc mẫu

Làm sạch – khử trùng – súc xả trước khi lấy mẫu nước:

+ Để nước chảy tự do tối thiểu 5 phút hoặc lâu hơn để xả hết nước cũ trong đường ống lấy mẫu trước khi lấy mẫu vào chai

+ Tráng chai 3 lần với chính nguồn nước cần lấy mẫu Cho nước chảy đầy chai và đậy nắp lại

Nếu không có đường ống lấy mẫu, có thể dùng quang chai hoặc gầu để lấy mẫu Khi đó gầu/gáo cần được tráng sạch nhiều lần bằng nước cần phân tích [11], [12], [15]

Lọc những mẫu nước có màu đục nhiều bằng máy lọc

2.2.1.3 Quy cách lấy mẫu và tần suất lấy mẫu

- Quy cách lấy mẫu: Tại mỗi mặt cắt trên địa bàn, tìm hiểu số giếng còn sử dụng cho sinh hoạt chọn những khoảng cách hợp lý để lấy mẫu Khoảng cách bình quân 1 giếng nước cách nhau 800 – 1000m

- Tần suất lấy mẫu: 2 đợt vào mùa mưa và mùa khô

Nước giếng sinh hoạt tại các hộ dân thuộc địa bàn xã Đại Đồng – huyện Đại Lộc – tỉnh Quảng Nam

Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu của 10 hộ dân tại xã Đại Đồng – huyện Đại Lộc

Mẫu Chủ hộ Vị Trí

1 Nguyễn Văn Tình Tổ 4 Thôn Lam Phụng – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

2 Nguyễn Quang Hùng Tổ 4 Thôn Lam Phụng – Xã Đại Đồng– Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

3 Lý Văn Dục Tổ 4 Thôn Lam Phụng – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

4 Nguyễn Thị Hoa Tổ 1 Thôn Lam Phụng – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

5 Trương Ngọc Hải Tổ 5 Thôn Bàn Tân – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

6 Trương Thị Năm Tổ 6 Thôn Bàn Tân – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

7 Phạm Thị Xí Tổ 6 Thôn Bàn Tân – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

8 Nguyễn Văn Tiến Tổ 6 Thôn Bàn Tân – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

9 Ngô Văn Minh Tổ 5 Thôn Bàn Tân – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

10 Thái Đình Tâm Châu Tổ 2 Thôn Lam Phụng – Xã Đại Đồng – Huyện Đại Lộc – Tỉnh Quảng Nam

- Mười mẫu được đựng trong chai PE dung tích 500ml, sạch

2.2.1.6 Cách lấy mẫu a Khảo sát trước khi lấy mẫu

- Khảo sát nguồn nước giếng ở 10 hộ gia đình sinh sống dọc theo khu vực xã Đại Đồng

- Nguồn nước giếng lấy chủ yếu từ các hộ gia đình có sử dụng giếng khoan

- Nguồn nước giếng ở đây chủ yếu được sử dụng cho mục đích tưới tiêu, chăn nuôi, tắm giặt, nấu nướng, b Tiến hành lấy mẫu

Trước khi lấy mẫu cần có nhãn ghi rõ địa điểm, thời gian, phương pháp lấy mẫu và người lấy mẫu Mẫu sẽ không được phân tích nếu không rõ nguồn gốc mẫu

Làm sạch – khử trùng – súc xả trước khi lấy mẫu nước

- Cho máy bơm chạy khoảng 5 phút để rửa sạch đường ống và xả bỏ hết nước cũ, bọt khí trong ống dẫn ra ngoài để đảm bảo nước bơm lên không chứa bọt khí và ở tầng ngầm

- Tráng bình đựng mẫu vài lần bằng nước ở nơi lấy mẫu sau đó mới tiến hành lấy mẫu trực tiếp hoặc cho vào xô rồi lấy mẫu

- Sau khi cho mẫu nước vào chai đựng mẫu xong nhanh chống vặn chặt nút chai, tránh rò rỉ và làm nhiễm bẩn mẫu

- Ghi nhãn và đem mẫu đã lấy bỏ vào thùng nước đá

- Cuối cùng vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm

Khi ra khỏi hiện trường lấy mẫu: mẫu được bảo quản trong chai nhựa PE sau đó bỏ vào thùng nước đá và vận chuyển về phòng thí nghiệm bảo quản ở nhiệt độ thích hợp

- pH được đo trực tiếp tại hiện trường máy đo pH ở phòng thí nghiệm

- Giá trị pH trung bình của từng mẫu được tính theo công thức: pH =

2.2.3.1 Pha chế dung dịch chuẩn

- Dung dịch Na2H2Y 0.01M Hòa tan 1,86g Na2H2Y pha loãng thành

- Hỗn hợp đệm NH4Cl – NH4OH: Trộn 35g NH4Cl với 285ml NH4OH 25% và pha loãng thành 500ml

- Chỉ thị Eriocrom đenT: Thêm 10ml dung dịch đệm NH4Cl – NH4OH vào 0,5g chất chỉ thị, thêm rượu etylic vào cho đến 100ml

Cho dung dịch EDTA vào buret đã được rửa sạch, tráng bằng nước cất và EDTA Dùng pipet hút 5ml mẫu nước giếng cần phân tích vào bình tam giác.Thêm 5ml hỗn hợp dung dịch đệm NH4Cl – NH4OH Sau đó, thêm tiếp 3 giọt chỉ thị EriocromdenT vào và lắc đều Chuẩn độ bằng dung dịch EDTA cho tới khi dung dịch chuyển từ màu đỏ mận sang màu xanh Cuối cùng, ghi lại giá trị EDTA trên buret.Thực hiện phép chuẩn độ 3 lần như vậy rồi lấy VEDTA

Vậy độ cứng (q) của các mẫu nước giếng trong 2 đợt được tính theo công thức sau: q =

Số liệu được phân tích ở phòng thí nghiệm sau đó sử dụng máy tính để tính toán, xử lí số liệu theo công thức.