Giáo trình hóa và vi sinh vật nước - Chương 3 pptx

http://www.ebook.edu.vn 62 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG NƯỚC 3.1. Các chỉ tiêu vật lý 3.1.1. Chỉ số pH Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H + có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. Trong nước, độ pH được tính theo công thức: pH = - lg[H + ] và có thang đơn vị từ 0 - 14. Khi pH = 7 nước có tính trung tính. pH < 7 nước có tính axit. pH > 7 nước có tính kiềm. pH là một trong những thông số quan trọng và được sử dụng thường xuyên nhất trong hóa nước, dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước, chất lượng của nước thải, đánh giá độ cứng của nước, sự keo tụ, khả năng ăn mòn, và trong nhiều tính toán trong cân bằng axít - bazơ. Với quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp th ụ các chất dinh dưỡng vào tế bào của đa số vi sinh vật, khoảng giá trị pH tối ưu là 6,5 - 8,5. pH có thể được xác định bằng giấy chỉ thị màu hoặc bằng pH cực hydro hoặc cực thủy tinh . * Phương pháp xác định pH: - Đo mẫu nước, đọc kết quả trên máy. - Sau khi đo pH của nước thải chứa dầu mỡ và các hợp chất hóa học, cần phải ngâm điện cực của máy đo trong dung dịch HCl 12% trong khoảng thời gian 2 giờ và sau đó rửa lại điện cực bằng nước cất hai lần để phục hồi độ nhạy của điệ n cực. 3.1.2. Nhiệt độ Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu. - Đọc hướng dẫn của nhà sản xuất trước khi sử dụng máy đo pH. - Hiệu chuẩn thiết bị: Khi phân tích pH, cần phải thực hiện chuẩn máy đo theo khoảng giá trị pH của mẫu nước. Tuỳ thuộc vào tính chất của mẫu nước mà sử dụng dung dịch chuẩn pH thích hợp. + Nếu các mẫu cần đo có tính trung tính, hiệu chỉnh máy với dung dịch pH chuẩn = 7. + Nếu các m ẫu cần đo có tính axít, hiệu chỉnh máy với dung dịch pH chuẩn = 5. + Nếu các mẫu cần đo có tính kiềm, hiệu chỉnh máy với dung dịch pH chuẩn = 9. http://www.ebook.edu.vn 63 Nhiệt độ là điều kiện xác định đặc điểm các quá trình sinh, hóa học, v.v diễn ra trong môi trường nước. Nhiệt độ có ảnh hưởng đến sự hòa tan oxy và quá trình tự làm sạch nguồn nước. Do đó, nhiệt độ của nước và nhiệt độ môi trường xung quanh là những tác động trực tiếp ảnh hưởng tới thành phần và chất lượng, ảnh hưởng tới các quá trình xử lý bằng phương pháp hóa học. Đo nhiệt độ của nguồn nước ở nơi lấy mẫu và nhiệt độ không khí xung quanh là yếu tố cần thiết trong quá trình xét nghiệm mẫu nước nói chung. Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ. Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Ví dụ: ở miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước thường dao động t ừ 13 - 34 0 C, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn 26 - 29 0 C. Nhiệt độ của nước thông thường được xác định cùng với pH hay DO bằng máy đo. 3.1.3. Độ màu Nước mặt thường có độ màu cao, là một phần do các chất lơ lửng trong nước mang màu. Nước sông, suối chảy qua những vùng đất đất đỏ làm cho nước có màu trong suốt thời kỳ lũ. Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt, mangan không hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loại thủy sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thườ ng có màu xanh hoặc đen. Nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu. Màu của nước được phân thành 2 dạng: Màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng hạt keo lơ lửng, các chất hữu cơ,… Màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Trong phân tích nước, người ta xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chất không tan. Khi phân biệt giữa độ màu biểu kiến với độ màu th ực là rất quan trọng. Nhìn chung cường độ màu thường tăng khi pH tăng, vì vậy cần kiểm tra pH khi xác định độ màu. Để xác định độ màu người ta sử dụng các hóa chất chuẩn là K 2 PtCl 6 và CoCl 2 , có thể dùng kỹ thuật trắc quang hoặc ống so màu (thường được gọi là ống Nessler). Đơn vị độ màu chuẩn hiện nay là Pt-Co (PCU, Platinum-Cobalt Color Units), một số trường hợp sử dụng đơn vị TCU (True Color Units). Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200Pt-Co. Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc. Trong khi đó, để loại b ỏ màu thực của nước (do các chất hoà tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hoá lý kết hợp. Theo tiêu chuẩn của WHO (World Health Organization) và US (United States), EPA (Environmental Protection Agency) thì độ màu trong nước uống ≤ 15 TCU. 3.1.4. Độ đục Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt. Khi trong nước có các vật lạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật,… khả năng truyền ánh sáng bị giảm đi. Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn. Độ đục trong nước là do các hạt rắn lơ lửng, các chất hữu cơ phân rã hoặc do các động thực vật thủy sinh gây nên. Độ đục làm giảm kh ả năng truyền ánh sáng trong dung dịch nước, gây mất mỹ quan khi sử dụng nước, ảnh hưởng đến chất lượng sản http://www.ebook.edu.vn 64 phẩm. Các vi khuẩn có thể xâm nhập vào các hạt rắn lơ lửng nên gây trở ngại cho giai đoạn khử trùng nước và có thể trở thành nguyên nhân gây bệnh từ nguồn nước. Độ đục là một vấn đề quan trọng trong hệ thống cấp nước công cộng bởi vì 3 lý do chính: mỹ quan, khả năng lọc và khử trùng nước. Đơn vị chuẩn đo độ đục là sự cản trở quang học do 1mg SiO 2 hòa tan trong 1 lit nước cất gây ra. Đơn vị đo độ đục: 1 đơn vị độ đục = 1mg SiO 2 /1lít nước. Độ đục càng cao: nước nhiễm bẩn càng lớn. Độ đục cũng có thể được đo bằng máy so màu quang điện với kính lọc mầu đỏ có bước sóng 580 - 620 nm. Cách tiến hành như sau: lấy nước trong quay li tâm 3000 vòng/phút, trong vòng 10 - 15 phút, lấy dịch trong của nước đưa lên máy so mẫu, chỉnh máy về số không. Sau đó lấy các mẫu thử cho vào cuvet và đo trên máy so mầu. Số đo được biểu thị độ đục của m ẫu thử. Lưu ý: số đo được trên máy so mầu với bước sóng 600 - 620 nm càng lớn thì độ đục càng lớn. Đo độ đục của nước bằng máy đo độ đục. Đơn vị đo độ đục thường được ký hiệu là NTU (Nephelometric Turbidity Units), FNU (Formazin Nephelometric Unit), JTU (jackson turbidity unit), FTU (Formazin Turbidity Unit);1 NTU tương ứng với 0,58mg formalin trong 1 lít nước. Nếu phải pha loãng mẫu nước cần xác định độ đục, độ đục của mẫu sẽ b ằng độ đục đo được sau pha loãng nhân với hệ số pha loãng. Ngoài việc dùng SiO 2 làm huyền phù chuẩn, người ta còn dùng các huyền phù chuẩn khác như formazin hoặc styren đivinylbenzen. Đơn vị đo đục thường là mg SiO 2 /l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau. Nước mặt thường có độ đục 20 - 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 - 600 NTU. Nước cấp cho ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU. Nước uống thông thường thường có độ đục nằm trong khoảng từ 0 - 1 NTU. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước 3.2. Các chỉ tiêu hóa học 3.2.1. Ôxy hoà tan (Dissolved Oxygen - DO). a. Khái niệm chung Tất cả các sinh vật sống bị phụ thuộc vào oxy ở dạng này hay dạng khác để duy trì quá trình trao đổi chất nhằm sản sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng hoặc sinh sản. Quá trình hiếu khí là vấn đề được quan tâm nhất khi chúng cần oxy tự do. Oxy hoà tan trong nước cần thiết cho những sinh vật hiếu khí. Bình thường oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 mg/l. Các chất gây ô nhiễm có trong nước thường làm giảm khả năng hòa tan của oxy trong nướ c. Oxy trong nước thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết. Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực. b. Phương pháp Winkler xác định hàm lượng oxy hòa tan * Nguyên tắc Phương pháp Winkler và những cải tiến của chúng là những kỹ thuật tiêu chuẩn để xác định oxy hòa tan hiện nay. http://www.ebook.edu.vn 65 Phng phỏp ny khỏ n gin, d thc hin v cho phộp t chớnh xỏc cao khi hon thnh cn thn tt c khõu khi tin hnh nh lng. Phng phỏp da trờn c s phn ng m ú Mn +2 trong mụi trng kim (dung dch c cho vo trong mu nc trong cựng hn hp vi dung dch KI) b O 2 trong mu nc ụxy hoỏ n hp cht Mn +4 , s ng lng ca hp cht Mn hoỏ tr 2 lỳc ú c kt hp vi tt c O 2 ho tan. MnCl 2 + 2NaCl = 2NaCl + Mn(OH) 2 Mn(OH) 2 + O 2 = 2MnO(OH) 2 Vaứng naõu Traộng S ng lng ca Mn(IV) c to thnh dng kt ta mu vng nõu bng s ng lng ụxy ho tan trong nc. Khi thờm axit H 2 SO 4 vo trong mu, hp cht Mn(IV) hay núi khỏc i l s ng lng ca O 2 ho tan, chớnh bng s ng lng I 2 cú trong mu nc. MnO(OH) 2 + 2H 2 SO 4 + KI = MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O + I 2 I 2 t do c tỏch ra, d dng nh lng dung dch chun Na 2 S 2 O 3 . I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 = 2NaI + Na 2 S 4 O 6 Hn ch ca phng phỏp: phng phỏp Winkler xỏc nh O 2 hũa tan trong nc khụng ỏp dng vi nhng mu nc cú cht ụxy hoỏ (vựng nc b nhim bn nc thi cụng nghip) cú kh nng ụxy hoỏ anion I - , hoc cỏc cht kh (ihydrosunfua H 2 S) kh I 2 t do. * Húa cht cn thit. - Dung dch MnCl 2 : Hũa tan 250g MnCl 2 .4H 2 O trong 620ml nc ct ng vo l trng. - Dung dch KI/NaOH: Ho tan 150g KI trong 200ml nc ct, ho tan 500g NaOH trong 500ml nc ct (khi ho tan va khuy va lm lnh). Trn 2 dung dch ny vi nhau v thờm nc ct n 1l. ng vo l nõu, nỳt cao su. - Dung dch tinh bt Cỏch pha th 1: Hũa tan 0,5g tinh bt d tan vi 1lớt nc ct, ri thờm 100ml nc ct v khuy, un n sụi. Cú th thờm 3git CCl 4 hoc CHCl 3 dit vi khun. Cỏch pha th 2: Cho 2g tinh bt d tan vo trong 1lớt nc ct. Dựng NaOH 20% va cho va khuy vo dung dch tinh bt (ht khong 30ml dung dch kim) cho ti khi c mt dung dch trong sut, hi sỏnh. yờn trong 1 gi, dựng dung dch HCl 20% va cho va khuy trung hũa kim, cho n khi phn ng axớt yu (th o Bit th tớch v nng Na 2 S 2 O 3 khi chun ta d dng tớnh c hm lng ụxy hũa tan trong mu nc. Vỡ th khi xỏc nh O 2 ho tan trong nc c thc hin trong 3 giai on: Giai on I: C nh O 2 hũa tan trong mu (c nh mu) Giai on II: Tỏch I 2 bng mụi trng axớt (axớt húa, x lý mu) Giai on III: Chun I 2 bng Na 2 S 2 O 3 (phõn tớch mu) http://www.ebook.edu.vn 66 giấy đo pH = 6 là được). Thêm hỗn hợp đó 1ml axít axetic 99% để bảo quản. Dung dịch để một năm mới hỏng. - Dung dịch nguyên chuẩn K 2 Cr 2 O 7 0,1 N: Cần 4,903g tinh thể hòa tan và định mức đến 1 lít bằng nước cất hoặc là dùng K 2 Cr 2 O 7 N/10. H 2 SO 4 đặc; Dung dịch H 2 SO 4 25%. Chú ý: Khi pha phải đổ axít vào nước, không làm ngược lại. Đong lượng axít trong ống đong mà không dùng pipet. - Dung dịch KI 1M: Hòa tan 8,3g KI vào trong 500ml nước cất. Trộn đều rồi cho vào lọ nâu. - Dung dịch Na 2 S 2 O 3 0,1 N: Hòa tan 25g tinh thể Na 2 S 2 O 3 . 5H 2 O trong 1lít nước cất, đun sôi để nguội (để đuổi hết CO 2 ). Thêm 6 hạt NaOH rắn rồi cho vào lọ hoặc dùng Na 2 S 2 O 3 N/10. Dung dịch vừa pha không có nồng độ chính xác vì vậy cần phải xác định lại nồng độ. Lý do là trong tinh thể Na 2 S 2 O 3 thường lẫn Na 2 S , Na 2 CO 3, Na 2 SO 3 và Na 2 S 2 O 3 dễ bị vi khuẩn phân giải, bị ôxy trong không khí ôxy hóa. * Cách tiến hành Nạp dung dịch mới pha lên buret. Cho vào bình nón 10ml dung dịch H 2 SO 4 25%, 10ml KI 1M, 10ml K 2 Cr 2 O 7 . Lắc đều để yên 5 phút, chuẩn độ bằng Na 2 S 2 O 3 0,1 N cho đến màu vàng nhạt, rồi cho 3 giọt hồ tinh bột. Tiếp tục nhỏ từng giọt Na 2 S 2 O 3 cho đến hết màu xanh tím (chỉ đến mất màu xanh tím của dung dịch tinh bột chứ không thể mất màu của Cr 3+ được). Ghi thể tích Na 2 S 2 O 3 , tiêu tốn V(ml). Nồng độ dung dịch Na 2 S 2 O 3 được tính theo công thức: N = 10. 0,1 V Tổng quát: V NV OCrKOCrK 722722 . =Ν Từ dung dịch Na 2 S 2 O 3 đã biết chính xác nồng độ, ta pha dung dịch Na 2 S 2 O 3 0,01 N là dung dịch chuẩn để xác định O 2 hòa tan. * Tính toán Hàm lượng O 2 hoà tan trong nước được tính theo công thức: mg O 2 /L = V . N . 8 . 1000 V 0 Trong đó: V: Số ml dung dịch Na 2 S 2 O 3 0,01N đã dùng hết N: Nồng độ dung dịch chuẩn Na 2 S 2 O 3 V 0 : Thể tích mẫu nước đã xử lý để phân tích 8: Đương lượng của O 2 1000: Hệ số đổi thành lít http://www.ebook.edu.vn 67 Chú ý: Trong giai đoạn cố định, chúng ta đã thêm 2ml hố chất (1ml MnCl 2 + 1ml KI/NaOH) vào trong chai mẫu 125ml, nên lượng nước thực tế được định lượng (trừ phần hố chất đã cho vào) là: 25 x 125 2125 − = 24,6 (mL) Và như vậy hàm lượng O 2 hòa tan trong nước chính xác là: mg O 2 /L = V . N . 8 . 1000 24,6 3.2.2. Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical oxygen Demand - BOD) a. Khái niệm chung BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí. Đơn vị tính là (mg/l). Khái niệm “có khả năng phân hủy” nghĩa là chất hữu cơ có khả năng dùng làm thức ăn cho vi sinh vật. Chất hữu cơ O 2 CO 2 H 2 O Vi sinh vật Tế bào mới (tăng sinh khối) + + Lượng oxy sử dụng trong q trình này là oxy hòa tan trong nước, oxy do q trình quang hợp. Chỉ tiêu BOD được xác định bằng cách đo đạc lượng oxy mà vi sinh vật tiêu thụ trong q trình phân hủy các chất hữu cơ. Chỉ tiêu BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ơ nhiễm càng lớn. Nước thải sinh hoạt có BOD ≈ 80 - 240 mg/l Nước thải cơng nghiệp có BOD ≈ 200 - 30000 mg/l BOD 5 là thơng số được sử dụng phổ biến nhất đó chính là oxy cần thiết để oxy hóa sinh học trong 5 ngày ở nhiệt độ 20 o C trong bóng tối (để tránh hiện tượng quang hợp ở trong nước). Bình thường 70 - 80% oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu. Theo lý thuyết, phản ứng có thể xem là hồn tồn trong 20 ngày, đây là khoảng thời gian khá dài. Kinh nghiệm cho thấy tỷ lệ BOD 5 /BOD tổng cộng tương đối cao nên thời gian ủ 5 ngày là hợp lý. Tỷ lệ này cao hay thấp tùy thuộc vào vi sinh vật được bổ sung trong phân tích BOD và bản chất của chất hữu cơ. Q trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước có thể xảy ra theo hai giai đoạn: - Giai đoạn 1: Chủ yếu oxy hóa các hợp chất cacbua hydro, q trình này xảy ra ở 20 o C. CnHm (n m) O 2 n CO 2 m/ 2 H 2 O + ++ Vi khuẩn - Giai đoạn 2: Oxy hóa các hợp chất nitơ. NH 3 O 2 nNO 2 - H + H 2 O NO 2 - O 2 NO 3 - + + + Vi khuẩn 2 3 2 22 Vi khuẩn + 22 b. Phương pháp xác định BOD 5 Nước pha lỗng cần phải cấy thêm vi sinh vật và nguồn vi sinh vật đối với nước như sau: http://www.ebook.edu.vn 68 A. Nước mặt (sông, suối, ao, hồ): để pha loãng nước thải sinh hoạt. B. Nước thải: là nước lấy từ cuối của dòng thải. DO của nước pha loãng đã cấy vi sinh vật sau 5 ngày ủ ở nhiệt độ 20 o C không được giảm quá 1 mg/l so với DO ban đầu. Trung bình mẫu nước có pH nằm trong khoảng 6,5 – 7,5. chất hữu cơ khá lớn và lượng oxy hòa tan không đủ đáp ứng cho 5 ngày ở 20 0 C. Để xác định BOD 5 thường dùng phương pháp pha loãng mẫu nước bằng cách bổ sung vào nước một số chất khoáng làm bão hòa oxy hòa tan (vì độ tan oxy giới hạn trong khoảng 9 mg/l ở 20 0 C). Dịch pha loãng được chuẩn bị ở chai miệng to. Bão hòa oxy bằng cách thổi khí vào 1 lít nước cất, lắc đều nhiều lần đến khi bão hòa oxy hòa tan sau đó thêm các dung dịch như sau: - 1ml dung dịch đệm photphat pH = 7,2 (hòa tan 8,5 gam KH 2 PO 4 , 21,75 gam K 2 HPO 4 , 33,4 gam Na 2 HPO 4 .7H 2 O, 1,7 gam NH 4 Cl trong nước cất, định mức tới 1lít). - 1 ml magiesunfat (hòa tan 2,25 g MgSO 4 .7H 2 O trong 100 ml nước cất). - 1ml canxiclorua (hoà tan 2,75 g CaCl 2 trong 100 ml nước cất). - 1ml FeCl 3 (hòa tan 0,25 gam FeCl 3 .6H 2 O trong nước cất định mức tới 1 lít). * Xác định BOD 5 : Mẫu nước trong lọ đầy, nút kín. Trước khi phân tích cần trung hòa về pH = 7 bằng axít sunfuric 1N hoặc natri hiđroxít 1N. Nếu cần thì tiến hành pha loãng dựa vào chỉ số BOD: Nếu BOD 5 không vượt quá 7mg/l thì không pha loãng, thực hiện đo giá trị BOD trực tiếp: Mẫu được lấy vào ít nhất 2 bình BOD 200 - 300 ml. Đo giá trị DO ngay đối với bình thứ nhất và các bình còn lại để ủ sau 5 ngày ở 20 0 C: BOD 5 = DO o - DO 5 Nếu ước lượng mẫu nước có giá trị BOD>7 mg/l thì mẫu nước phải pha loãng. 12 mg O 2 /l pha loãng theo tỷ lệ 1:1 (1 phần nước + 1 phần dung dịch pha loãng). 30 mg O 2 /l pha loãng theo tỷ lệ 1:4 (1 phần nước + 4 phần dung dịch pha loãng). 60 mg O 2 /l pha loãng theo tỷ lệ 1:9 (1 phần nước + 9 phần dung dịch pha loãng). 300 mg O 2 /l pha loãng theo tỷ lệ: 2 phần nước + 98 phần dung dịch pha loãng. 600 mg O 2 /l pha loãng theo tỷ lệ: 1 phần nước + 99 phần dung dịch pha loãng. Nếu mẫu nước chứa lượng lớn tảo và các phù du thực vật, thì chúng cần được lọc qua lưới lọc phù du trước khi xác định BOD 5 . Với mẫu nước chứa các chất độc hại đối với vi sinh vật như kim loại nặng, chất diệt khuẩn,… cần phải nghiên cứu cách loại trừ các ảnh hưởng riêng của chúng. Clo tự do và clo liên kết có thể loại trừ bằng dung dịch natrisunfít 0,5 mg/l. Trong nước thải thường có hàm lượng http://www.ebook.edu.vn 69 1200 mg O 2 /l pha lỗng theo tỷ lệ: 0,5 phần nước + 999,5 phần dung dịch pha lỗng. Khi pha lỗng cần chú ý khơng để oxy cuốn theo. Mẫu nước (sau khi pha lỗng) được cho vào chai phân tích BOD có dung tích 300ml, cho đầy, đậy nút kín. Một chai để ủ 5 ngày trong bóng tối ở 20 0 C. Một chai đem xác định DO ở thời điểm ban đầu. Chai ủ sau 5 ngày đem phân tích. * Kết quả được tính như sau: BOD 5 = (C 1 – C 2 )/P C 1 : Nồng độ oxy hòa tan (DO) sau khi pha lỗng ở thời điểm ban đầu phân tích, mgO 2 /l C 2 : Nồng độ oxy hòa tan sau 5 ngày, ủ ở 20 0 C, mgO 2 /l P: Hệ số pha lỗng. + Hệ số pha loãng P = Thể tích mẫu nước đem phân tích Thể tích mẫu nước đem phân tích thể tích dung dòch pha loãng Hệ số pha lỗng: dựa vào độ pha lỗng được khuyến nghị trong TCVN 6001- 1995 và dựa vào giá trị COD, lựa chọn hệ số pha lỗng thích hợp. - Đối với mẫu có nồng độ COD< 0 mg/l thì hệ số pha lỗng tương ứng là 5. - Đối với mẫu có nồng độ 50<COD< 120 mg/l thì hệ số pha lỗng tương ứng là 10. - Đối với mẫu có nồng độ COD> 120 mg/l thì hệ số pha lỗng tương ứng là 20. Trường hợp phải bổ sung vi sinh vật vào mẫu thử (có thể là nguồn nước cống) để đảm bảo cho q trình phân hủy các chất hữu cơ. BOD 5 sẽ tính theo cơng thức: BOD 5 (mg/L) = (C 1 C 2 ) (B 1 B 2 ) P F B 1 , B 2 : Chỉ số DO trước và sau khi ủ (mg/L) của mẫu nước pha lỗng có cấy thêm nguồn vi sinh vật . F: tỷ số giữa thể tích dịch bổ sung vi sinh vật trong mẫu và trong đối chứng. % (hay ml) dòch bổ sung vi sinh vật trong C 1 F = % (hay ml) dòch bổ sung vi sinh vật trong B 1 * Phương pháp phân tích BOD có một số hạn chế: - u cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ lớn và các vi sinh vật bổ sung phải được thích nghi với mơi trường. - Nếu nước thải có độ độc hại phải xử lý sơ bộ, loại bỏ chất độc đó, sau đó mới tiến hành phân tích, chù ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn nitrat hố. - Thời gian phân tích q dài, vì vậy trong nghiên cứ u hoặc trong giám sát cần phải xác định hệ số tỷ lệ giữa BOD và COD, rồi tiến hành phân tích. Chỉ tiêu BOD khơng phản ánh đầy đủ về lượng tổng các chất hữu cơ trong nước thải, vì chưa tính đến các chất hữu cơ khơng bị oxy hóa bằng phương pháp sinh hóa và cũng chưa tính đến một phần chất hữu cơ tiêu hao để tạo nên tế bào vi khuẩn mới. http://www.ebook.edu.vn 70 Do đó để đánh giá một cách đầy đủ lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất cả các chất hữu cơ trong nước thải người ta sử dụng chỉ tiêu nhu cầu oxy hóa học. 3.2.3. Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) a. Khái niệm chung COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ thành CO 2 và H 2 O dưới tác dụng của các chất oxy hóa mạnh. Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hóa học mạnh trong môi trường axít. COD là chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm của nước (nước thải, nước mặt, nước sinh hoạt) kể cả chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học. Khi phân tích COD, các chất hữu c ơ sẽ chuyển thành CO 2 và H 2 O, ví dụ cả glucozơ và lignin đều bị oxy hóa hoàn toàn. Do đó giá trị COD lớn hơn BOD và có thể COD lớn rất nhiều lần so với BOD khi mẫu nước đa phần những chất khó phân hủy sinh học, ví dụ nước thải giấy có COD >>BOD do hàm lượng lignin cao. Một trong những hạn chế chủ yếu của phân tích COD là không thể xác định phần chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học và không có khả năng phân hủ y sinh học. Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc độ phân hủy sinh học của các chất hữu cơ trong nước thải ở điều kiện tự nhiên. Ưu điểm chính của phân tích COD là cho kết quả trong khoảng thời gian ngắn hơn so với BOD. Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp bicromat. b. Phương pháp xác định Nguyên tắc: + + +++ 3 2 2 Chaát höõu cô K 2 Cr 2 O 7 H + CO 2 H 2 O Cr + K + Ag 2 SO 4 t 0 Bạc sunfat để là xúc tác cho phản ứng oxy hoá các hợp chất mạch thẳng, hiđrocacbon thơm và pyridin. Trong khi đó clo gây cản trở do quá trình phản ứng với bicromat gây sai số dư: + + + + 3 2 2 Cr 2 O 7 2- Cl - H + Cl 2 H 2 O Cr 3+ 6 14 Hàm lượng Cl - trong mẫu phải nhỏ hơn 1000mg/l. Có thể che Cl - bằng thủy ngân sunfat: 2Cl - + Hg 2+ → HgCl 2 . Hằng số bền 13 10.7,1= β Lượng biromat dư được chuẩn độ bằng dung dịch Mohr Fe(NH 4 ) 2 (SO) 4 và sử dụng dung dịch ferroin làm chất chỉ thị. Phương trình phản ứng được biểu diễn như sau: ++ ++ Cr 2 O 7 2- Fe 2+ H + Fe 3+ H 2 O Cr 3+ Chỉ thị sẽ chuyển từ màu xanh lam sang màu đỏ nhạt. Fe(C 12 H 8 N 2 ) 3 2+ + Cr 2 O 7 2- ⇔ Fe(C 12 H 8 N 2 ) 3 3+ http://www.ebook.edu.vn 71 - Phng phỏp xỏc nh. Tr s COD chớnh l lng oxy tớnh t hm lng K 2 Cr 2 O 7 tham gia phn ng oxy húa. Tin hnh. Ly 20 ml mu nc cho vo bỡnh cú sinh hn hi lu, thờm HgSO 4 (nu trong mu cú hm lng 10 mg Cl - /l thỡ thờm 0,1 gam HgSO 4 ) v 10 ml dung dch K 2 Cr 2 O 7 0,25N v vi ht thu tinh. Lp ng sinh hn vi nỳt thy tinh nhỏm. Thờm vo t t 30 ml H 2 SO 4 c cú cha Ag 2 SO 4 qua phn cui ng sinh hn v lc dung dch hn hp trong khi thờm axớt. un hi lu trong 2 gi. ngui v trỏng sinh hn hi lu bng nc ct. Pha loóng dch hn hp bng nc ct ti 150 ml. ngui, chun dicromat d bng dung dch mui Mohr Fe(NH 4 ) 2 (SO) 4 v ch th ferroin. Tin hnh song song vi mu trng 20 ml nc ct. Tớnh kt qu 8000 Soỏ ml maóu thửỷ COD (mg/L) = (a b) N a : Th tớch dung dch mui Mohr dựng chun mu trng; ml b : Th tớch dung dch mui Mohr dựng chun mu th; ml N : Nng ng lng ca dung dch mui Mohr 3.2.4. Ch s cht rn l lng a. Khỏi nim chung Cht rn l lng núi riờng v tng cht rn núi chung cú nh hng n cht lng nc trờn nhiu phng din. Hm lng cht rn trong nc thp lm hn ch sinh trng hoc ngn cn s sinh sng ca thy sinh. Cỏc cht rn cú trong nc l: - Cỏc cht vụ c l dng mui hũa tan hoc khụng tan. Phn ln cỏc cht hu c u b oxy húa bi K 2 Cr 2 O 7 trong mụi trng axit, nhit 150 0 C. Da vo hm lng cht hu c trong mu, chn hm lng cht oxy húa c hay loóng (0,1N hay 0,025N) cho thớch hp. Sau khi phn ng oxy húa xy ra hon ton, ta nh phõn lng dicromatkali d bng Fe(NH 4 ) 2 SO 4 theo phng trỡnh: 6Fe 2+ + Cr 2 O 7 2- + 14H + 6Fe 3+ + 3Cr 3+ + 7 H 2 O [...]... cao Fe2+ sẽ bị oxy hóa thành Fe3+ Fe2+ - e → Fe3+ + 11.5kcal Fe3+ sẽ thủy phân thành Fe(OH )3 khó hòa tan Fe3+ + 3H2O → Fe(OH )3 + 3H+ Khi pH của nước lớn hơn hay bằng 8, thì Fe2+ trong nước bị oxy hóa với tốc độ rất nhanh Trong nước bề mặt và hàm lượng oxy hòa tan tương đối nhiều pH của nước này thường trung tính hay kiềm yếu, hầu như chỉ có Fe(OH )3 ở trạng thái keo khơng hòa tan và nồng độ Fe2+ ở trạng... sự oxy hóa sắt (II) và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng sắt (III) hiđroxít Trong nước ngầm thường tồn tại Fe(HCO3)2 73 http://www.ebook.edu.vn Fe(HCO3)2 + 2H2O ⇔ Fe(OH)2 + 2H2CO3 H2O + CO2 ⇔ H2CO3 ⇔ H+ + HCO3Nếu trong nước có oxy hòa tan sắt (II) hiđroxyt thành sắt (III) hiđroxyt 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH )3 Fe(OH )3 kết tủa thành các bơng cặn màu vàng dễ tách ra khỏi nước Tổ hợp 3 phương trình. .. gia vào vi c oxy hóa Fe2+ → Fe3+ như Leptothrix ochracea và Crenothrix polyspora đáng chú ý nhất là lồi Thiobacillus (Thiobacillus ferrooxydanns) là lồi vi khuẩn có khả năng oxy hóa Fe2+ → Fe3+ trong mơi trường axít, ở đây sự oxy hóa vơ cơ Fe2+ → Fe3+ khó có thể xảy ra Sắt tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, tùy theo nước bề mặt hay nước ngầm mà sắt sẽ tồn tại dưới dạng Ion hóa trị 2 hoặc hóa trị 3 và. .. 8HCO 3- + O2 + 2H2O → 4Fe(OH )3 + 8H+ + 8HCO3Tiêu chuẩn giới hạn cho phép của các nước EU là 0,2 mg/l, của WHO là 0 ,3 mg/l Có thể xác định hàm lượng Fe bằng phương pháp hấp phụ quang phổ ngun tử 3. 2.6 Clorua (Cl -) Clo (Cl-) có mặt trong nước là do các chất thải sinh hoạt, nước thải cơng nghiệp mà chủ yếu là cơng nghiệp chế biến thực phẩm, ngồi ra do sự xâm nhập của nước biển vào các cửa sơng, vào mạch... vào mạch nước ngầm Là một trong số các Ion quan trọng trong nước cấp, vị mặn của nước là do ion Cl tạo nên Nước có Cl- với lượng 30 0mg/l có thể gây cảm giác mặn, nước mặn với nồng độ Na+, Cl- trong nước cao sẽ gây rối loạn điện giải đối với cơ thể con người và tác hại đến cây trồng Clorua làm cho nước có vị mặn Ion này thâm nhập vào nước qua sự hồ tan các muối khống hoặc bị ảnh hưởng từ q trình nhiễm... đồng nhất chìm trong mẫu nước - Nếu mẫu nước có độ khống cao, cần thiết phải rửa giấy lọc bằng nước cất nhiều lần trước khi sấy giấy lọc - Khơng kéo dài thời gian lọc mẫu nước vì các hạt keo có trong nước sẽ bị giữ lại trên giấy lọc - Hàm lượng cặn tối đa trong phần mẫu phân tích khơng vượt q 200mg để chúng khơng cản trở q trình bay hơi của nước - Tiến hành phân tích mẫu trắng (nước cất 2 lần) để hiệu.. .- Các chất hữu cơ như xác các vi sinh vật, tảo, động vật ngun sinh, động thực vật phù du, , các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải cơng nghiệp Chất rắn trong nước phân thành 2 loại theo kích thước hạt: - Chất rắn qua lọc có đường kính hạt nhỏ hơn 1μm (1 0-6 m), bao gồm dạng keo và dạng hòa tan - Chất rắn khơng qua lọc có đường kính lớn hơn... lượng sắt trong nước phải đảm bảo < 0 ,3 mg/l Khi trong nước có Fe, chúng gây đục màu: 2 Fe oxi hóa 3 Fe : màu nâu đỏ Vi c xử lý nước bị nhiễm Fe (Dân gian gọi là nhiễm phèn) rất khó, đa số các hộ dân sử dụng nước ngầm đều dùng cột lọc hoặc lọc sơ bộ thấy nước trong cứ nghĩ rằng đã sạch Tuy nhiên nếu qua máy nước nóng, hoặc chứa trong bể sẽ thấy lắng cặn màu đỏ Có thể dùng phương pháp oxy hóa sắt bằng... thuộc vào loại mẫu nước (nước cống, nước thải hoặc bùn) Đơn vị tính mg/l hoặc phần trăm (%) của SS hay TS Hàm lượng chất rắn bay hơi trong nước biểu thị cho chất hữu cơ có trong nước - Chất rắn có thể lắng: Là số ml phần chất rắn của 1 lít mẫu nước đã lắng xuống đáy phễu sau một khoảng thời gian (thường là 1 giờ) b Phương pháp xác định - Cần phải loại bỏ vật thể nổi lớn cũng như tập hợp các vật thể... là Fe(II) thấm vào nước ngầm Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đơi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hố, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ và kết hợp tủa thành các bơng cặn Fe(OH )3 có màu nâu đỏ Tuy nhiên trong điều kiện yếm khí Fe3+ bị khử thành Fe2+ Trong nước thiên nhiên, . khuẩn 2 3 2 22 Vi khuẩn + 22 b. Phương pháp xác định BOD 5 Nước pha lỗng cần phải cấy thêm vi sinh vật và nguồn vi sinh vật đối với nước như sau: http://www.ebook.edu.vn 68 A. Nước mặt. trước và sau khi ủ (mg/L) của mẫu nước pha lỗng có cấy thêm nguồn vi sinh vật . F: tỷ số giữa thể tích dịch bổ sung vi sinh vật trong mẫu và trong đối chứng. % (hay ml) dòch bổ sung vi sinh vật. dòch bổ sung vi sinh vật trong B 1 * Phương pháp phân tích BOD có một số hạn chế: - u cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ lớn và các vi sinh vật bổ sung