Xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh

Luận án tốt nghiệp: Xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA HÓA HỌC NGÀNH PHÂN TÍCH  XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC K.33 GVHD : Th.S HỒ THỊ BÍCH NGỌC SVTH : HOÀNG MINH ĐỨC Đà Lạt, năm 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA HÓA HỌC NGÀNH PHÂN TÍCH  XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC K.33 GVHD : Th.S HỒ THỊ BÍCH NGỌC SVTH : HOÀNG MINH ĐỨC Đà Lạt, năm 2013 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các Thầy Cô khoa Hóa Học – Trường Đại học Đà Lạt đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian bốn năm Đại học vừa qua. Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Cô Hồ Thị Bích Ngọc đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, động viên, tận tình và truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Như Mai, Thầy Nguyễn Hải Hà đã đọc, góp ý kiến và phản biện cho khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn lớp HHK33 và các bạn có quan tâm đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, con xin tỏ lòng biết ơn Cha, Mẹ và những người thân đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt để con hoàn thành khóa luận này. Đà Lạt, tháng 5 năm 2013 Sinh viên Hoàng Minh Đức LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Những kết quả và số liệu trong khóa luận này chưa được ai công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này. Đà Lạt, tháng 5 năm 2013 Sinh viên Hoàng Minh Đức MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3 I.1. KHÁI QUÁT VỀ NƯỚC 3 I.1.1. Phân loại nguồn nước 3 I.1.1.1. Phân loại nước theo đặc điểm phân bố trên bề mặt Trái Đất 3 I.1.1.2. Phân loại nước theo nguyên tắc và mục đích sử dụng 3 I.1.2. Thành phần và tính chất của nước 4 I.1.2.1. Thành phần của nước 4 I.1.2.2. Tính chất của nước 4 I.1.3. Vai trò của nước đối với đời sống con người 5 I.1.4. Vấn đề ô nhiễm nguồn nước 6 I.1.5. Ô nhiễm môi trường nước tại thành phố Hồ Chí Minh 7 I.1.5.1. Đặc điểm của hệ thống kênh rạch, cấp thoát nước, nước thải thành phố Hồ Chí Minh 7 I.1.5.2. Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt và dịch vụ 8 I.5.1.3. Ô nhiễm do các hoạt động nông nghiệp 8 I.5.1.4. Ô nhiễm do nước thải công nghiệp 9 I.5.1.5. Hệ thống xử lý và thu gom rác thải ở Thành phố Hồ Chí Minh 9 I.2. SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT 10 I.2.1. Sắt 10 I.2.1.1. Tính chất lý học 10 I.2.1.2. Tính chất hóa học 11 I.2.1.3. Trạng thái tự nhiên 12 I.2.2. Các hợp chất của sắt 12 I.2.2.1. Hợp chất của Fe(II) 12 I.2.2.2. Hợp chất của sắt (III) 14 I.2.3. Vai trò của sắt 15 I.2.3.1. Đối với cơ thể con người 15 I.2.3.2. Đối với cây trồng và chăn nuôi 16 I.2.3.3. Đối với công nghiệp 17 I.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮT 18 I.3.1. Phương pháp phân tích định tính sắt (III) 18 I.3.1.1. Phản ứng với K 4 [Fe(CN) 6 ] 18 I.3.1.2. Phản ứng với thioxianat 18 I.3.2. Phương pháp phân tích định lượng sắt (III) 18 I.3.2.1. Phương pháp phân tích hóa học 18 I.3.2.2. Phương pháp phân tích hóa lí 20 I.4. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SO MÀU 22 I.4.1. Định luật cơ bản về hấp thụ quang (định luật Bouguer – Lambert – Beer) 22 I.4.2. Điều kiện áp dụng định luật 22 I.4.3. Các tiêu chuẩn của phức chất dùng trong phương pháp trắc quang so màu .23 I.4.4. Các phương pháp xác định nồng độ 23 I.4.5. Ưu điểm của phương pháp trắc quang: 24 I.5. GIỚI THIỆU AXIT SUNFOSALIXILIC 24 I.6. XỬ LÝ THỐNG KÊ CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 25 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 26 II.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 26 II.1.1. Thiết bị, dụng cụ 26 II.1.2. Hóa chất 26 II.1.3. Chuẩn bị các dung dịch 26 II.2. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN XÁC ĐỊNH SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SO MÀU 27 II.2.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại 27 II.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích dung dịch NH 3 5% 29 II.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích dung dịch axit sunfosalixilic 10% 30 II.2.4. Khảo sát thời gian ổn định màu và bền màu 32 II.2.5. Khảo sát khoảng tuyến tính tuân theo định luật hấp thụ Bouger – Lambert – Beer 33 II.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của nguyên tố cản 35 II.2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của Cu(II) 35 II.2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của Mn(II) 37 II.2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của Al(III) 38 II.2.7. Dựng đường chuẩn trên nền nguyên tố cản 40 II.2.8. Sai số tương đối của phương pháp trắc quang so màu Fe(III) với thuốc thử axit sunfosalixilic trong môi trường NH 3 42 II.3. ÁP DỤNG CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỂ XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 43 II.3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu nước 43 II.3.1.1. Lấy mẫu nước 43 II.3.1.2. Bảo quản mẫu nước 43 II.3.2. Thời gian và địa điểm lấy mẫu 44 II.3.3. Xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước ở thành phố Hồ Chí Minh 45 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào bước sóng λ 28 Bảng 2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch NH 3 5%. 29 Bảng 3: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch axit sunfosalixilic 10% 31 Bảng 4: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thời gian t 32 Bảng 5: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ dung dịch Fe(III) 34 Bảng 6: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Cu(II) 50μg/mL 36 Bảng 7: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Mn(II) 50μg/mL 37 Bảng 8: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Al(III) 1mg/mL 39 Bảng 9: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ dung dịch Fe(III) 41 Bảng 10: Các giá trị độ hấp thụ của mẫu giả 42 Bảng 11: Các mẫu nước phân tích 44 Bảng 12: Bảng số liệu thực nghiệm: 46 Bảng 13: Bảng kết quả xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước ở thành phố Hồ Chí Minh. 47 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào bước sóng λ 28 Hình 2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch NH 3 5% 30 Hình 3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch axit sunfosalixilic 10% 31 Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thời gian t 33 Hình 5: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ dung dịch Fe(III). 35 Hình 6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Cu(II) 50μg/mL. 36 Hình 7: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Mn(II) 50μg/mL. 38 Hình 8: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Al(III) 1mg/mL. 39 Hình 9: Đường chuẩn trắc quang Fe(III) 41 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Khoa Hóa Học Hoàng Minh Đức Trang 1 LỜI MỞ ĐẦU Nước là nguồn sống của sự sống, cần thiết không những đối với con người mà còn đối với tất cả các sinh vật. Con người có thể không ăn trong nhiều ngày mà vẫn sống nhưng sẽ không thể sống nổi chỉ sau ít ngày nhịn khát. Tuy nhiên do quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa và thâm canh trong nông nghiệp đã làm ảnh hưởng xấu đến tài nguyên nước, gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái cũng như sức khỏe của con người. Trong số những nguyên nhân gây ô nhiễm thì sự ô nhiễm kim loại nặng là rất nguy hiểm, trong đó sắt góp phần đáng kể vào tác động trực tiếp đến chất lượng nước. Hàm lượng sắt trong nước nhiều sẽ làm cho nước có mùi, có màu ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe con người và vật nuôi, gây ra những bệnh như: tim mạch, tiểu đường, rối loạn sinh lí, rối loạn chức năng gan… Tuy nhiên, con người khi thiếu sắt thường hay đau đầu, chóng mặt, da xanh xao và khô, đổ mồ hôi, rụng tóc… Ngày nay, nhu cầu sử dụng nước sạch trong sinh hoạt của người dân ở nước ta hiện nay là rất lớn, đặc biệt là ở thành phố Hồ Chí Minh, ngoài nhu cầu sử dụng nước sạch trong sinh hoạt của các hộ dân, nhu cầu tiêu thụ nước ở các văn phòng công sở, trung tâm thương mại, trường học, bệnh viện… cũng cần một lượng nước sạch không nhỏ. Như vậy cùng với sự phát triển rất nhanh của nền kinh tế - công nghiệp ở thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu sử dụng nước sạch của thành phố không ngừng gia tăng. Tuy nhiên, môi trường nước ở thành phố Hồ Chí Minh hiện nay đã đến mức độ không chỉ báo động mà phải nói là nguy hiểm hơn mức báo động. Sự ô nhiễm đang hàng ngày, hàng giờ góp phần tác động làm suy giảm sức khỏe, chất lượng cuộc sống cư dân thành phố. Vì vậy, phân tích hàm lượng sắt trong nước là điều cần thiết để tạo cơ sở cho việc đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước và có phương án khắc phục, xử lý, cải tạo nguồn nước một cách hiệu quả. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Khoa Hóa Học Hoàng Minh Đức Trang 2 Từ những lý do trên nên chúng tôi chọn đề tài: “Xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh”. Trong bài khóa luận tốt nghiệp, nhiệm vụ cơ bản của đề tài này đặt ra là: - Xây dựng quy trình phân tích sắt đơn giản, dễ áp dụng trong hầu hết các phòng thí nghiệm phân tích với độ đúng và độ chính xác cao. - Áp dụng quy trình phân tích trên để xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh. [...]... nhiễm nguồn nước trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay được đánh giá là nghiêm trọng nhất I.1.5.1 Đặc điểm của hệ thống kênh rạch, cấp thoát nước, nước thải thành phố Hồ Chí Minh: Hệ thống kênh rạch thành phố phải tiếp nhận một khối lượng lớn nước thải sinh hoạt, các cơ sở sản xuất lớn nhỏ, nguồn nước mưa cuốn theo phân và rác, các chất gây ô nhiễm có trên mặt đất đi theo Ngoài ra thành phố còn chịu... các loại nước thải thường được xả trực tiếp vào hệ thống cống thành phố hoặc vào các kênh rạch Tuy lưu lượng nước thải công nghiệp nhỏ hơn nước thải sinh hoạt nhưng nồng độ các chất ô nhiễm và tính độc cao Theo các số liệu thu thập được, hiện nay thành phố Hồ Chí Minh có khoảng 700 cơ sở sản xuất công nghiệp vừa và nhỏ Trong đó có hơn 500 cơ sở ở nội thành, 200 cơ sở ở ngoại thành và được chia thành 22... Trung tâm Y tế dự phòng Thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2011, chất lượng nước gia đình ở các hộ dân nhiều nơi không ổn định Các mẫu nước không đạt chuẩn vi sinh tập trung nhiều ở các quận: quận 7, 9, Bình Thạnh, Tân Phú, Phú Nhuận Về hóa lý, các mẫu không đạt tập trung nhiều ở quận 6 và Bình Thạnh Hầu hết không đạt về chỉ tiêu Permanganat, một số mẫu bị nhiễm sắt Về nước giếng ở các hộ dân, hầu hết các... sử dụng trong kĩ thuật - Nước sử dụng cho các hoạt động vui chơi giải trí… I.1.2 Thành phần và tính chất của nước: I.1.2.1 Thành phần của nước: Nước là một hợp chất hóa học có thành phần rất đa dạng và phức tạp Sự phân bố các chất hòa tan và thành phần khác trong nước quyết định bản chất của nước: - Nước ngọt, nước mặn, nước lợ - Nước giàu hoặc nghèo dinh dưỡng - Nước cứng hoặc nước mềm - Nước bị ô... trắc quang - Phương pháp vi sai Trong khóa luận này, chúng tôi chọn phương pháp đường chuẩn để phân tích tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh Nguyên tắc của phương pháp đường chuẩn như sau: - Chuẩn bị một dãy mẫu chuẩn có lượng dung dịch chuẩn đã biết tăng dần, lượng thuốc thử, độ axit và các điều kiện chế hóa khác là như nhau Đo độ hấp thụ của dãy dung dịch màu... tích khối lượng: Nguyên tắc chung: Để xác định khối lượng cấu tử theo phương pháp phân tích khối lượng là tách chất đó ra dưới dạng nguyên chất hay dưới dạng một hợp chất xác định, bằng cách cân để suy ra hàm lượng chất cần xác định có trong đối tượng phân tích Phương pháp phân tích: Xác định hàm lượng Fe(III) dưới dạng cân Fe2O3: dùng dung dịch NH3 đặc để kết tủa Fe(III) dưới dạng Fe(OH)3 trong dung... hầu như không có ion nào cản trở, lượng lớn Al3+, Cu2+ và Mn2+ mới có tác dụng cản trở Hoàng Minh Đức Trang 21 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Khoa Hóa Học Vậy, có nhiều phương pháp để phân tích định lượng sắt Trong khóa luận này, chúng tôi chọn phương pháp trắc quang so màu để phân tích tổng hàm lượng sắt (Fe(II) và Fe(III)) trong nước vì: - Sắt là nguyên tố vi lượng trong nước - Đây là phương pháp phân... ảnh hưởng không tốt đến chất lượng cuộc sống và các sinh vật trên Trái Đất Vì vậy, sự chung tay của các quốc gia, con người trong việc bảo vệ nguồn nước đang là vấn đề chung của nhân loại I.1.5 Ô nhiễm môi trường nước tại thành phố Hồ Chí Minh: Hiện nay mỗi ngày thành phố có 600.000m3 nước thải nhưng chỉ có khoảng 60% lượng nước này được xử lý sơ bộ vào hệ thống chung nên tình trạng ô nhiễm nguồn nước. .. tố vi lượng như sắt, đồng, chì… Trong đó sắt là một nguyên tố có hàm lượng đáng kể và gây ra nhiều ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước đang được sử dụng hiện nay I.1.2.2 Tính chất của nước: - Về mặt lí tính: Nước là chất có khả năng tồn tại ở cả ba dạng: rắn, lỏng và khí Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực hoặc có tính ion như axit, rượu và muối đều dễ tan trong nước. .. gồm: nước thổ nhưỡng (nước trong tầng đất canh tác), nước ngầm và nước trong các túi nước tầng sâu (thường là nước khoáng) Theo vị trí tầng chứa nước và áp suất của nó, nước dưới đất được chia thành: + Nước không áp trong đới không khí (nước thượng tầng) + Nước ngầm có mặt thoáng tự do, áp suất thay đổi (tầng nước bị chặn phía dưới, phía trên không bị phủ tầng đất cách nước) + Nước ngầm mạch sâu giữa . sunfosalixilic trong môi trường NH 3 42 II.3. ÁP DỤNG CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỂ XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 43 II.3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu nước. II.3.1.1. Lấy mẫu nước 43 II.3.1.2. Bảo quản mẫu nước 43 II.3.2. Thời gian và địa điểm lấy mẫu 44 II.3.3. Xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước ở thành phố Hồ Chí Minh 45 KẾT.  XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC K.33 GVHD : Th.S HỒ THỊ BÍCH NGỌC SVTH : HOÀNG MINH ĐỨC