So sánh khả năng định lượng cod trong nước thải bằng phương pháp chuẩn độ thể tích sử dụng K2Cr2O7 và KMnO4

SO SÁNH KHẢ NĂNG ĐỊNH LƯỢNG COD TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ THỂ TÍCH SỬ DỤNG K2Cr2O7 VÀ KMnO4 TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN HÓA PHÂN TÍCH BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GV

SO SÁNH KHẢ NĂNG ĐỊNH LƯỢNG COD TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ THỂ TÍCH SỬ DỤNG

K2Cr2O7 VÀ KMnO4

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN HÓA PHÂN TÍCH

BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: ThS TRẦN NGUYỄN AN SA SVTH: TRẦN CẨM BA

PHẠM ÁNH DƯƠNG LỚP: CĐPT9

KHOÁ: 2007-2010

Click to add Title

1 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Click to add Title

 Ưu điểm: phân tích chỉ tiêu COD cho biết kết quả trong

một khoảng thời gian ngắn hơn nhiều (3 giờ) so với BOD (5 ngày) Do đó trong nhiều trường hợp, COD được dùng

để đánh giá mức độ ô nhiễm của chất hữu cơ thay cho BOD.

 Nhược điểm: một trong những hạn chế chủ yếu của phân

tích COD là không thể xác định phần chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học và không có khả năng phân huỷ sinh học Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc

độ phân huỷ sinh học của các chất hữu cơ có trong nước thải dưới điều kiện tự nhiên

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM TRONG PHÂN TÍCH COD

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH COD

 Hiện nay có hai phương pháp thường dùng để xác định COD:

2 Xác định COD bằng phương pháp kali bicromat

1 Xác định COD bằng phương pháp kali permanganat

XÁC ĐỊNH COD BẰNG PHƯƠNG PHÁP PERMANGANAT

CODMn là lượng oxy được tiêu thụ bởi chất chủ yếu là chất hữu cơ và vô cơ có trong mẫu bị oxy hoá bởi ion permangant Phương pháp kali permanganat dùng để xác định COD ở những nguồn nước ít ô nhiễm hay khi thành phần các chất hữu cơ trong nước đơn giản

Mẫu sau khi thêm một lượng dư permanganat và tạo môi trường acid thì đem đun cách thuỷ Trong điều kiện này thì ion permanganat oxy hoá mạnh.

Lượng dư permanganat tiếp tục bị khử bởi iod và tạo ra I2

Lượng I2 sinh ra sẽ được chuẩn bởi thiosulphate

Sau đó dùng chỉ thị hồ tinh bột ta xác định điểm tương đương

XÁC ĐỊNH COD BẰNG PHƯƠNG PHÁP BICROMAT

Tổng hàm lượng chất hữu cơ trong nước sẽ bị oxy hoá bởi tác nhân oxy hoá mạnh là K2Cr2O7 và được tính tương đương với lượng oxy tiêu tốn trong quá trình này Phương pháp bicromat thường dùng để xác định COD ở những nguồn nước

bị ô nhiễm nặng hay khi thành phần trong nước là các chất hữu cơ.

Trong môi trường acid H2SO4 các hợp chất hữu cơ sẽ bị oxy hoá hoàn toàn bởi K2Cr2O7 khi đun nóng trong 2 giờ, sau đó chuẩn lượng dư bằng dung dịch chuẩn Fe2+ với chỉ thị Ferroin Điểm tương đương nhận được khi dung dịch chuyển từ xanh lam sang màu nâu đỏ.

Đặt vấn đề và mục tiêu nghiên cứu

 Để tìm hiểu thêm về 2 phương pháp KMnO4 và K2Cr2O7 và khả năng ảnh hưởng khi thay thế hoá chất và cách đun trong phương pháp xác định COD Chúng tôi đặt ra 2 vấn đề khảo sát như sau:

1 Khảo sát ảnh hưởng khi thay Na 2 S 2 O 3 bằng KMnO 4 trong

phương pháp KMnO 4

2 Khảo sát qui trình đun cách thuỷ trong phương pháp

K 2 Cr 2 O 7

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

KHẢO SÁT QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH COD BẰNG

1 Khảo sát ảnh hưởng của H2SO4

2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4)

3 Khảo sát ảnh hưởng của AgSO4

4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4 tác nhân)

5 Khảo sát ảnh hưởng của Fe3+

6 Khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháp

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA H2SO4

+ Thay đổi lượng H2SO4 1:3+ 4 mL KMnO4 0.1N

Cho vào erlen có nút

DD vàng rơm

DD không màu Hút 20mL mẫu

Lượng H2SO4 (1:3) cho vào trong khoảng 1-1.5mL là tối ưu

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUN

ĐỐI VỚI H2SO4

+ H2SO4 1:3+ 4 mL KMnO4 0.1N

Cho vào erlen có nút

50mL

Đậy nút, thay đổi thời

gian đun cách thuỷ

Lấy ra, làm nguội erlen

Ở cùng nhiệt độ là 80oC, với thời gian đun ≥ 30 phút thì

quá trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA AgSO4

+ Thay đổi lượng H2SO4 tác nhân+ 4 mL KMnO4 0.1N

Cho vào erlen có nút

Lượng H2SO4 tác nhân cho vào ở thể tích 1-1.5mL là tối ưu

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUN ĐỐI

VỚI H2SO4 tác nhân

+ H2SO4 tác nhân+ 4 mL KMnO4 0.1N

Cho vào erlen có nút

50mL

Đậy nút, thay đổi thời

gian đun cách thuỷ

Lấy ra, làm nguội erlen

Ở cùng nhiệt độ là 80oC, với thời gian đun ≥ 30 phút thì quá

trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA Fe3+

+ 1mL H2SO4 tác nhân+ 4 mL KMnO4 0.1N

Hút 20mL mẫu cho vào

erlen có nút 50mL

Đậy nút, thay đổi thời

gian đun cách thuỷ

Lấy ra, làm nguội erlen

Fe 3+ vào mẫu

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG KHI THAY Na2S2O3

+ H2SO4 tác nhân+ 4 mL KMnO4 0.1N

Cho vào erlen có nút

50mL

Đậy nút, thay đổi thời

gian đun cách thuỷ

Lấy ra, làm nguội erlen

Chuẩn bằng KMnO 4 0.1N

DD có màu hồng

bền Hút 20mL mẫu

+ 5mL Fe2+ 0.1N+ 1mL H3PO4 đậm đặc

KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA

PHƯƠNG PHÁP PERMANGANAT

Để khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháp permanganat, chúng tôi thêm COD chuẩn vào mẫu nước thải Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn và mẫu không thêm chuẩn theo phương pháp permanganat Từ

đó tính ra hiệu suất thu hồi của phương pháp.

Thể tích mẫu trắng (mL)

COD thêm (ppm)

Thể tích 0.2381N (mL) ∑ COD

(ppm)

Hiệu suất thu hồi (%)

Lignin

3.00 500

2.45 539.22 98.04 Nước thải

Kết quả COD trên mẫu thêm dung dịch COD chuẩn

mau them

CODH(%)

KHẢO SÁT QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH COD BẰNG

PHƯƠNG PHÁP K2Cr2O7

1 Khảo sát ảnh hưởng của H2SO4

2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4)

3 Khảo sát ảnh hưởng của AgSO4

4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4 tác nhân)

5 Khảo sát ảnh hưởng của Fe3+

6 Khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháp

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA H2SO4

+ Thay đổi lượng H2SO4 đậm đặc+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

Lượng H2SO4 đậm đặc ở thể tích 3-3.5mL là tối ưu

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUN ĐỐI

VỚI H2SO4

+ H2SO4 đậm đặc+ 3 mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Cho vào ống COD

Đậy nút vặn, lắc đều, nung

ở 150 o C trong khoảng

thời gian khác nhau

Để nguội, cho vào erlen

Chuẩn độ bằng dd Fe 2+ 0.25N Hút 2mL mẫu

Ở nhiệt độ 150oC, với thời gian đun ≥ 120 phút thì quá

trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA AgSO4

+ Thay đổi lượng H2SO4 tác nhân+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

Lượng H2SO4 tác nhân tối ưu là 3-3.5mL

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUN

ĐỐI VỚI H2SO4 tác nhân

+ H2SO4 tác nhân+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Cho vào ống COD

Đậy nút vặn, lắc đều, nung

ở 150 o C trong khoảng

thời gian khác nhau

Để nguội, cho vào erlen

Chuẩn độ bằng dd Fe 2+ 0.25N Hút 2mL mẫu

Ở nhiệt độ 150oC, với thời gian đun ≥ 120 phút thì quá

trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA Fe3+

+ H2SO4 đđ+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

vào mẫu

Nồng độ

Fe 3+ (ppm)

Thể tích mẫu trắng (mL)

Thể tích Fe 2+

0.2381N (mL)

COD 528.20 ppm

KHẢO SÁT QUI TRÌNH ĐUN CÁCH THUỶ

+ H2SO4 đậm đặc+ 2 mL K2Cr2O7 0.25N

Kết quả khảo sát qui trình đun cách thuỷ xác định COD

bằng phương pháp bicromat

Thể tích Fe 2+ 0.2381N (mL)

Thể tích mẫu trắng (mL)

COD 1056.40 (ppm)

COD 528.20 (ppm)

COD 105.64 (ppm) 3.00 2.00 2.55 2.85

Hiệu suất thu hồi H (%) 90.16 81.14 135.23

Nếu không sử dụng bếp nung COD mà chỉ đun cách thuỷ thì hiệu suất thu hồi trung bình là 102.18% Kết quả này cho thấy trong trường hợp mẫu nước thải có thành phần chất hữu cơ không quá phức tạp và COD không cao, chúng

ta có thể tiến hành đun cách thuỷ thay cho sử dụng bếp nung COD

KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA

PHƯƠNG PHÁP BICROMAT

Để khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháp bicromat, chúng tôi thêm COD chuẩn vào mẫu nước thải Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn và mẫu không thêm chuẩn theo phương pháp bicromat Từ đó tính ra hiệu suất thu hồi của phương pháp.

Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi qui trình xác định

COD bằng phương pháp bicromat

Mẫu Thể tích mẫu trắng (mL) 0.2381N (mL)Thể tích Fe2+ (ppm)COD

Thể tích mẫu trắng (mL)

COD thêm (ppm)

Thể tích 0.2381N (mL) ∑ COD

(ppm)

Hiệu suất thu hồi (%)

CODH(%)

KẾT LUẬN

 Phương pháp permanganat

Qua lý thuyết, chúng tôi kết luận rằng phương pháp permanganat chỉ dùng để xác định COD ở những nguồn nước ít ô nhiễm hoặc thành phần các chất hữu cơ trong nước đơn giản Hạn chế của phương pháp permanganat

là bị ảnh hưởng bởi ion Cl-, vì thế không thể áp dụng phương pháp permanganat cho những mẫu nước lợ hay nước mặn.

 Phương pháp bicromat

Qua lý thuyết chúng tôi thấy rằng phương pháp bicromat dùng để xác định COD ở những nguồn nước ô nhiễm hay khi thành phần trong nước là các chất hữu

cơ Các hợp chất béo thẳng, hydrocacbon nhân thơm và pyridine không bị oxy hoá Ion Cl- cũng là một yếu tố gây cản trở cho phản ứng vì nó có thể tác dụng với AgSO4tạo kết tủa AgCl Ngoài ra còn các ion nitric, Fe2+, SO32-

cũng gây cản trở cho quá trình xác định.

HÓA CHẤT DÙNG CHO COD

 Dung dịch KMnO4 0.1N: hòa tan 1.5882g KMnO4 bằng nước cất và định mức thành 500mL Để yên 1 ngày, bảo quản dung dịch trong chai tối màu

định mức thành 500mL Bảo quản dung dịch trong chai tối màu

 Dung dịch Na2S2O3 0.025N: cân 3.1336g Na2S2O3.5H2O hòa tan bằng nước cất đã có 0.1g Na2CO3, sau đó định mức bằng nước cất thành 500mL

 Dung dịch chỉ thị hồ tinh bột 1%: hòa tan 1g tinh bột trong 100mL nước cất sau đó đun nóng

HÓA CHẤT DÙNG CHO COD

 Dung dịch K2Cr2O7 0.25N: cân 12.2821g K2Cr2O7 (đã sấy 103oC trong

2 giờ) hòa tan trong 500mL nước cất siêu sạch và 167mL H2SO4đậm đặc khuấy cho tan, chờ nguội sau đó định mức đến 1000mL

 Dung dịch H2SO4 tác nhân: cân 5.5g AgSO4 cho vào 540mL H2SO4đậm đặc Để qua đêm cho tan

 Chỉ thị Ferroin: hòa tan 1.485g 1-10 phenalthrolin và 0.695g FeSO4.7H2O trong 100mL nước cất

 Dung dịch Fe2+ 0.25N: hòa tan 98.5276g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O (FAS) trong 250mL nước cất, thêm 20mL H2SO4 đậm đặc, chờ nguội sau

đó định mức tới 1000mL

CHỨNG MINH CÔNG THỨC