ĐỒ án tốt NGHIỆP PHÂN TÍCH các CHỈ TIÊU NO2 , NO3 , NH4+ TRONG nƣớc THẢI và bƣớc đầu tìm HIỂU PHƢƠNG PHÁP xử lý

Một số phương pháp xác định các chỉ tiêu amoni, nitrat, nitrit trong nước thải .... Phương pháp xác định nitrit Nitrit được xác định bằng nhiều phương pháp như: Phương pháp trắc quang v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN HÓA CƠ SỞ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU NO2, NO3, NH4TRONG NƯỚC THẢI VÀ BƯỚC ĐẦU TÌM HIỂU

TPHCM, 01/2014

LỜI CẢM ƠN

- - Qua khoảng thời gian học tại trường Đại Học Công nghiệp thực phẩm Tp.HCM, chúng tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô trong nhà trường đã truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức bổ ích về khoa học công nghệ, kỹ thuật và xã hội

Chúng tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Hóa Học đã truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức chuyên môn, các kinh nghiệm trong các buổi học trong suốt thời gian qua

Đặc biệt, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS.Đoàn Thị Minh Phương,

là người đã tận tình trực tiếp hướng dẫn chúng tôi từng bước một và luôn khuyến khích động viên chúng tôi trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng, lời cảm ơn xin được gửi tới gia đình và bạn bè thân yêu, là nguồn động viên tích cực, đã luôn chia sẻ và hỗ trợ chúng tôi hoàn thành đồ ánnày

Một lần nữa chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, ngày tháng năm Nguyễn Hoài Lộc

Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Vũ Thị Ý Quỳnh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN



Tp.HCM, ngày tháng năm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN



Tp.HCM, ngày tháng năm

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC BẢNG vi

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về amoni 2

1.1.1 Tính chất chung của amoni 2

1.1.2 Nguồn phát thải và ảnh hưởng từ amoni 2

1.1.3 Phương pháp xác định amoni 3

1.2 Tổng quan về nitrat 4

1.2.1 Tính chất chung của nitrat 4

1.2.2 Nguồn phát thải và ảnh hưởng từ nitrat 4

1.2.3 Phương pháp xác định nitrat 5

1.3 Tổng quan về nitrit 5

1.3.1 Tính chất chung của nitrit 5

1.3.2 Nguồn phát thải và ảnh hưởng từ nitrit 5

1.3.3 Phương pháp xác định nitrit 5

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG PHÂN TÍCH 6

2.1 Cách lấy mẫu và bảo quản 6

2.1.1 Cách lấy mẫu 6

2.1.2 Bảo quản mẫu 6

2.2 Một số phương pháp xác định các chỉ tiêu amoni, nitrat, nitrit trong nước thải 6

2.2.1 Xác định amoni trong nước thải 6

2.2.2 Xác định nitrat trong nước thải 13

2.2.3 Xác định nitrit trong nước thải 17

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 22

3.1 Phương pháp khử ion amoni 22

3.1.1 Phương pháp Clo hóa nước đến điểm đột biến 22

3.1.2 Phương pháp làm thoáng 22

3.1.3 Phương pháp trao đổi ion 22

3.1.4 Phương pháp Ozon hoá với xúc tác Bromua Br-) 23

3.1.5 Phương pháp sinh học xử lý amoni 23

3.2 Khử nitrate NO3- 28

3.3 Đánh giá 29

KẾT LUẬN 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

PHỤ LỤC 33

DANH MỤC HÌNH

2 Hình 3.1 Vi khuẩn NitrosomonasII (Yuichi

Suwa) và Vi khuẩn Nitrobacter

5 Hình 3.4 Vi khuẩn Anammox Candidatus

Brocadia (John Fuerst/Rick Webb)

42

DANH MỤC BẢNG

1 Bảng 1.1 Tiêu chuẩn cho phép thải với chỉ tiêu tổng Nitơ 4

2 Bảng 1.2 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các

chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp vào vùng nước biển ven bờ dùng cho mục đích thể thao và giải trí

4

3 Bảng 1.3 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các

chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp

4

4 Bảng 1.4 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán

giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt

5

5 Bảng 1.5 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán

giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt

7

6 Bảng 2.1 Thể tích mẫu lấy xác định hàm lượng amoni 11

7 Bảng 2.2 Chiều dài đường quang của cuvet ứng với thể

tích NO2- 1 ppm (mL)

31

8 Bảng 3.1 Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải 43

LỜI MỞ ĐẦU

- - Nước - một thành phần quan trọng trong cuộc sống Nó cần thiết trong mọi lĩnh vực kinh tế xã hội như: sinh hoạt, sản xuất, công nghệ, công nghiệp, nông nghiệp,…Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nước

ta, cuộc sống người dân đã dần được cải thiện rõ rệt, đồng thời tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động

Do đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và còn nhiều nguyên nhân khác nhau như: Điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó khăn, hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi trường Mặt khác nước ta là một nước đông dân, có mật độ dân cư cao, nhưng trình độ nhận thức của con người về môi trường còn chưa cao, nên lượng chất thải sinh hoạt cũng bị thải ra môi trường ngày càng nhiều Điều đó dẫn tới sự ô nhiễm trầm trọng của môi trường sống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước, sức khỏe, đời sống của nhân dân cũng như vẻ mỹ quan của khu vực, trong đó, ô nhiễm nguồn nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời Đối với môi trường sống nói chung, vấn đề bảo vệ và cung cấp nước sạch

là vô cùng quan trọng Đồng thời với việc bảo vệ và cung cấp nước sạch, việc thải và

xử lý nước thải trước khi đổ vào nguồn là một vấn đề bức xúc đối với toàn thể loài người

Ngày nay vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia, nhiều tổ chức xã hội và chính bản thân mỗi cộng đồng dân cư.Và đây cũng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết của nước ta trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Nhằm mục đích tìm hiểu góp phần vào việc bảo vệ môi trường sống của con người, chúng tôi chọn đề tài “PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU NO2, NO , 3 NH4 TRONG NƯỚC THẢI VÀ BƯỚC ĐẦU TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ” Qua đó, chúng tôi trình bày một cách cô đọng những hiểu biết về thực trạng ô nhiễm nguồn nước, một

số phương pháp xử lý nước hiện nay.Hy vọng với những thông tin trong đề tài của chúng tôi sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn về thực trạng ô nhiễm của các chỉ tiêu và từ

đó đề ra biện pháp xử lý

Với sự cố gắng thực sự khi nghiên cứu một vấn đề nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi rất mong được sự hướng dẫn và đóng góp ý kiến quý báu của quý Thầy Cô và các bạn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về amoni

1.1.1 Tính chất chung của amoni

 Dễ tan trong nước Các muối amoni trong nước điện ly gần như hoàn toàn thành ion (khi ở dạng muối amoni gồm cation amoni NH4+và amoni gốc acid)

 Hằng số phân ly acid (pKa) của NH4+ là 9,25

 Ion NH4+ trong nước khi tác dụng dung dịch kiềm sẽ tạo khí NH3 bay ra

NH4+ + OH- NH3 + H2O

 Ion NH4+ nhường H+ vậy ion NH4+ có tính acid

 Theo chu trình Nitơ, khi có tác dụng nhiệt muối amoni trong nước sẽ tham gia các phản ứng sau

NH4Cl NH3+ HCl (NH4)2CO3NH4 + NH4HCO3

Những nguyên nhân trên đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước

Đối với con người: Amoni không gây ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe, tác hại của amoni xuất hiện khi tiếp xúc với liều lượng khoảng trên 200 mg/Kg thể trọng Tuy nhiên amoni gây hại khi chuyển thành các dạng nitrat (1.2.2.2), nitrit (1.3.2.2)

Đối với môi trường: Làm mất mỹ quan môi trường, tạo mùi khó chịu

1.1.2.3 Tiêu chuẩn hàm lượng amoni trong nước

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn cho phép thải với chỉ tiêu tổng Nitơ (*)

Khu vực Tiêu chuẩn thải tổng Nitơ mg/L) Khu vực tinh khiết < 30

Khu vực A < 60 Khu vực B < 60 Khu vực đặc biệt < 60 (*) Trích bảng 1.3 – phần phụ lục

Bảng 1.2 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp vào vùng nước biển ven bờ dùng cho mục đích thể thao và giải trí (**)

/ngày F3 bằng hoặc lớn hơn 5000 m3/ngày

các cấu tử nhiễu là đáng kể thì mẫu cần được chưng cất lại trước khi tiến hành phân tích

Có thể xác định amoni bằng phương pháp chưng cất chuẩn độ, trắc quang với thuốc thử nessler, phương pháp điện cực chọn lọc,phương pháp trắc quang indophenol blue, phương pháp phenat hoặc phương pháp sắc ký lỏng

1.2 Tổng quan về nitrat

1.2.1 Tính chấtchung của nitrat

 Tan tốt trong nước Các muối nitrat trong nước điện ly gần như hoàn toàn thành ion

 Phản ứng nhiệt phân tạo ion NO2-và khí oxi vì vậy nitrat có tính oxi hóa trong môi trường acid

Nguồn phát sinh nitrat chủ yếu từ việc môi trường ô nhiễm lâu ngày hoặc qua việc

sử dụng dư thừa các loại phân bón NPK trong nông nghiệp

Các nguồn thải từ một số ngành công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm chứa acid nitric hoà tan trong nước mưa tạo HNO3) cũng đưa vào nước một lượng khá lớn NO3-rồi ngấm dần vào nguồn nước ngầm

Do các quá trình biến đổi trong chu trình nitơ:

 Quá trình nitrat hóa: Oxi hóa tất cả các dạng nitơ vô cơ thành ion nitrat

 Quá trình khử nitrat: Chuyển hóa lại thành dạng nitơ

 Quá trình cố định nitơ: Quá trình nitơ trong không khí được cố định vào hệ sinh học thông qua dạng amoni Cần năng lượng để chuyển hóa nitơ không khí thành dạng amon

2HbFe2+(O2) + NO2- + H2O → 2HbFe3+ + 2OH- + NO3- + O2

1.2.2.3 Tiêu chuẩn hàm lượng nitrat trong nước

Bảng 1.5 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt.C max = C x K (*****)

1.3 Tổng quan về nitrit

1.3.1 Tính chấtchung của nitrit

 Tan tốt trong nước Các muối nitrit trong nước điện ly gần như hoàn toàn thành ion

 Đa số các muối nitrit không màu

 Trong môi trường acid, muối nitrit có tính oxi hoá và tính khử như acid nitrơ Acid nitrơ cũng như muối NaNO2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoá học, nhất là công nghiệp phẩm nhuộm azo

 Nhờ có cặp electron tự do ở nitơ mà ion NO2- có khả năng tạo liên kết cho nhận với ion kim loại Một phức chất thường gặp là natricobantinitrit Na3[Co(NO2)6], đây là thuốc thử dùng để phát hiện ion K+ nhờ tạo thành kết tủa K3[Co(NO2)6] màu vàng

 Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng không phân hủy khi nóng chảy mà chỉ phân hủy trên 500ºC Nitrit của kim loại khác kém bền hơn bị phân hủy khi đun nóng như AgNO2 phân hủy ở 140ºC…

1.3.2 Nguồn phát thải và ảnh hưởng từ nitrit

1.3.2.1 Nguồn phát thải

Từ nước thải của các nhà máy sản xuất phân bón, hóa chất, nước thải sinh hoạt…

Do các quá trình biến đổi trong chu trình nitơ

1.3.2.2 Ảnh hưởng từ nitrit

Là sản phẩm trung gian trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ nên các vết nitrit được dùng để đánh giá sự ô nhiễm hữu cơ.Trong nước NO2- thường chuyển thành NO3-

Gây tổn thương tế bào, sinh khối u trong gan, phổi, vòm họng…

Gián tiếp gây đến tình trạng thiếu máu, da xanh cơ chế ảnh hưởng 1.2.2.2)

Ion nitrit nguy hiểm hơn nitrat.Acid nitơ được hình thành từ nitrit trong dung dịch acid,

có thể phản ứng với các amin thứ cấp (RR'NH) để hình thành chất nitrosamine (RR'N NO).Chúng gây hại đến sức khỏe con người do tạo hợp chất gây ung thư

-1.3.3 Phương pháp xác định nitrit

Nitrit được xác định bằng nhiều phương pháp như: Phương pháp trắc quang với thuốc thử Griss, phương pháp với thuốc thử sulfuanilamide và N-(1-naphthyl)-ethylenediamine dihydrochloride, phương pháp chuẩn độ với thuốc thử KMnO4, phương pháp động học xúc tác trắc quang, phương pháp sắc ký… Tùy theo hàm lượng mẫu, phạm vi áp dụng của phương pháp, cùng nhiều yếu tố khác mà lựa chọn phương pháp sử dụng

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG PHÂN TÍCH

2.1.Cách lấy mẫu và bảo quản

Trong quá trình phân tích, lấy mẫu là khâu quan trọng đầu tiên.Nếu lấy mẫu không đúng quy cách thì sẽ dẫn đến kết quả phân tích sai lệch làm ảnh hưởng đến việc đánh giá chất lượng nước thải Do đó,để tránh được điều này đòi hỏi người phân tích tuân thủ đầy đủ kỹ thuật lấy mẫu

2.1.1.Cách lấy mẫu

Trước khi lấy mẫu dụng cụ lấy mẫu phải sạch và được tráng rửa kỹ bằng nước cất Khi lấy mẫu cần tráng rửa bình lấy mẫu 2 đến 3 lần bằng dung dịch mẫu Tùy thuộc vị trí mẫu lấy mà có cách lấy mẫu khác nhau:

 Lấy mẫu trên đường ống dẫn: Mở vòi nước chảy mạnh 5 ÷ 10 phút, sau đó mở nút dụng cụ cho miệng dụng cụ vào đầu vòi nước và để chảy tràn 2 ÷ 3 phút Vặn nút bình mẫu lại

 Lấy mẫu nơi ao, hồ, giếng, ruộng: Lấy mẫu ở các điểm khác nhau với độ nông sâu khác nhau Có thể lấy mẫu trực tiếp hoặc bằng dụng cụ lấy mẫu riêng theo chế độ nông sâu độ sâu có thể từ mức 0,5m; 1m; 1,5m; 2m) nếu là nước bề mặt thì lấy điểm giữa, xung quanh và những điểm bất kỳ

2.1.2 Bảo quản mẫu

Lấy mẫu xong cần phải đưa ngay về phòng thí nghiệm

Sắp xếp mẫu sao cho các chai, lọ, bình tránh va chạm vào nhau tránh dao động mẫu Nếu thời gian vận chuyển quá 2 giờ thì mẫu phải được bảo quản nơi thoáng mát, tránh nhiệt độ trực tiếp.Vận chuyển mẫu không quá 24 giờ

2.2 Một số phương pháp xác định các chỉ tiêu amoni, nitrat, nitrit trong nước thải

2.2.1 Xác định amoni trong nước thải

2.2.1.1 Phương pháp chưng cất chuẩn độ (Phương pháp Kjeldahl)

a Nguyên tắc

Phân giải amoni trong một thể tích chính xác mẫu bằng dung dịch NaOH, lượng amoni sinh ra sẽ được hấp thu vào dung dịch acid dư HCl, H2SO4 hoặc H3BO3) Chuẩn lại lượng acid dư bằng dung dịch chuẩn NaOH (nếu dung dịch hấp thu là HCl hay H2SO4) hoặc HCl (hay H2SO4 nếu dung dịch hấp thu là H3BO3)

Xác định điểm tương đương:

 Nếu dung dịch hấp thu là HCl hay H2SO4: Lượng acid HCl dư hay H2SO4 dư được xác định thông qua việc chuẩn độ bằng NaOH với chỉ thị Phenolphtalein hoặc Tashiro cho đến khi dung dịch chuyển từ hồng sang màu xanh

 Nếu dung dịch hấp thu là H3BO3: Muối tạo thành (NH4H2BO3) do H3BO3 tác dụng với amoni được xác định thông qua việc chuẩn độ bằng HCl hay H2SO4 với chỉ thị Tashiro cho đến khi dung dịch chuyển từ xám bẩn sang màu hồng tím

 Phương trình phản ứng khi sử dụng HCl hay H2SO4 là dung dịch hấp thu:

b Yếu tố ảnh hưởng

Chất gây cản trở cho phép phân tích là ure vì ure cũng bị chưng cất dưới dạng amoniac trong điều kiện tương tự làm hàm lượng xác định tăng cao Các amin dễ bay hơi cũng bị chưng cất và phản ứng với acid trong quá trình chuẩn độ sẽ làm sai kết quả Nếu trong mẫu chứa clo cần phải loại trừ bằng cách cho vài giọt Na2S2O3 0,1N vì khi phân giải clo sẽ bay hơi theo và vào dung dịch hấp thu Cho Na2S2O3 vào để chuyển clo tự do thành Cl-để giảm sự bay hơi của clo

Trong quá trình chưng cất, nguồn cung cấp nhiệt phải ổn định để tránh dung dịch trong bình cất không bị hút trở lại vào bình phân giải

c Dụng cụ - Thiết bị

 Các dụng cụ thủy tinh thông thường: Phục vụ quá trình phân tích

 Hệ thống chưng cất: Phân giải amoni

 Bếp điện: Gia nhiệt, tăng vận tốc phân giải

 Chỉ thị Phenolphthalein (PP) 1%:Nhận biếtđiểm tương đương trong quá trình hấp thu và chuẩn độ

Cách pha chế: Cân 1 g phenolphtalein vào cốc chứa 100 mL cồn, khuấy đều Bảo quản trong chai màu tối

 Chỉ thị Tashiro:Nhận biếtđiểm tương đương trong quá trình hấp thu và chuẩn độ Cách pha chế: Là sự kết hợp của chỉ thị metyl red (MR) và metyl blue (MB)

 Metyl red (MR): Cho chỉ thị vào cốc chứa cồn 60o, khuấy cho tan hoàn toàn Bảo quản trong chai màu tối

 Metyl blue (MB): Hòa tan 0,1 g MB và 50 g NaH2PO4 với 41 mL H2SO4 6N thêm nước thành 1 lít

e Quy trình xác định

 Lấy mẫu, bảo quản mẫu

 Vị trí lấy mẫu: Tại nơi cần xác định amoni

 Thể tích mẫu lấy: Tùy vào hàm lượng Amoni có trong mẫu và phương pháp sử dụng.Lấy thể tích mẫu theo bảng 2.1

Bảng 2.1 Thể tích mẫu lấy xác định hàm lượng amoni

Hàm lượng Amoni trong mẫu (mg/L) Thể tích mẫu (mL)

 Dụng cụ lấy mẫu: Có thể lấy mẫu bằng bình thủy tinh hay bình nhựa

 Bảo quản mẫu: Để bảo quản mẫu lâu (khoảng 24 giờ) thì ta cần acid hóa mẫu (pH

< 3) bằng acid H2SO4 và làm lạnh ở 2 - 5oC Việc acid hóa mẫu giúp cho NH3 không bay hơi, không bị thất thoát cho đến khi tiến hành phân tích.Do NH3 hoặc NH4+ có

trong nước cùng với photphat sẽ thúc đẩy quá trình phú dưỡng của nước nên cần làm lạnh xuống 2 - 5 oCkhi không có điều kiện phân tích ngay

 Lắp ráp, rửa sạch và kiểm tra hệ thống chưng cất

 Đầu ống sinh hàn phải ngập trong dung dịch hấp thu Gia tăng hiệu quả hấp thu

 Chuẩn bị trước hoặc đồng thời với bình chưng cất để khi cho NaOH vào bình chưng cất thì amoni bay ra sẽ được hấp thu ngay

 Chú ý màu sắc dung dịch hấp thu: Do dung dịch hấp thu có nồng độ nhất định còn mẫu nước ta không biết hàm lượng amoni nhiều hay ít Trường hợp hàm lượng amoni trong mẫu nhiều mà nồng độ dung dịch hấp thu không đủ thì sẽ gây thất thoát làm quá trình tính toán không còn chính xác

 Dung dịch hấp thu: Cho dung dịch hấp thu với thể tích chính xác vào bình tam giác, cho thêm vài giọt chỉ thị tashiro Chú ý màu dung dịch hấp thu trong quá trình chưng cất

 Nhúng đầu ống sinh hàn của bộ chưng cất ngập hẳn trong dung dịch của bình hấp thu

 Mở nước vào ống sinh hàn

 Cho mẫu và dung dịch NaOH vào bình phân giải, cho thêm vài viên đá bọt để dung dịch sôi đều

 Tiến hành chưng cất

 Nhận màu dung dịch hấp thu: Thông qua chỉ thị Tashiro

 Dung dịch hấp thu là HCl hay H2SO4: Trong quá trình hấp thu dung dịch giữ nguyên màu hồng Nếu dung dịch chuyển sang xanh thì cần bổ sung một lượng chính xác acid hấp thu

 Dung dịch hấp thu là H3BO3: Trong quá trình hấp thu dung dịch phải có màu xám bẩn Nếu dung dịch chuyển sang màu xanh thì cần bổ sung H3BO3 vào bình hấp thu

 Kiểm tra kết thúc quá trình hấp thu: Nâng đầu ống sinh hàn lên khỏi mặt dung dịch trong bình hứng (bình tam giác chứa dung dịch sau hấp thu), dùng bình tia rửa đầu ống sinh hàn, kiểm tra giọt nước chảy ra ở đầu ống bằng giấy quỳ nếu không làm đổi màu giấy quỳ thì kết thúc quá trình hấp thu

 Chuẩn độ:

 Dung dịch hấp thu là HCl hay H2SO4: Dung dịch được chuẩn lại bằng dung dịch NaOH tiêu chuẩn với chỉ thị phenolphtalein hoặc tashiro Điểm tương đương nhận được khi dung dịch chuyển từ hồng sang xanh

 Dung dịch hấp thu là H3BO3: Dung dịch được chuẩn lại bằng dung dịch chuẩn HCl hay H2SO4 với chỉ thị tashiro Điểm tương đương nhận được khi dung dịch chuyển từ xám bẩn sang hồng tím

NH 3

V

f1000NV

NVmĐ

NH 3

V

f1000NV

NVmĐ

Amoni trong một thể tích chính xác mẫu nước tác dụng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) trong môi trường kiềm tạo phức có màu vàng đến nâu sẫm, cường độ màu phụ thuộc vào hàm lượng amoni có trong nước

2K2HgI4 + NH3 + KOH → NH2Hg2I3 + 5KI + H2O Hay

2K2HgI4 + NH4OH + 3NaOH → OHg2NH2I + 4KI + 3H2O + 3NaI

Màu vàng có được khi hàm lượng amoni tương đối thấp (0,4 – 5,0 mg/L) có thể đo

ở bước sóng 400 – 450 nm Với nồng độ amoni cao hơn vào khoảng 10 mg/L) dung dịch có màu đỏ nâu, có thể đo cường độ màu đo ở bước sóng 450 – 500 nm

 Clo dư trong nước được loại trừ bằng dung dịch natrithiosunfat 5%

 Sulfur gây kết tủa với thuốc thử nessler nên cần loại bỏ bằng cacbonat chì

 Dung dịch NH4+ tiêu chuẩn:

 Dung dịch chuẩn lưu trữ (dung dịch A): Hòa tan 0,2965g NH4Cl tinh khiết đã sấy khô đến khối lượng không đổi ở 105-110o

C trong 2 giờ bằng nước cất 2 lần trong bình định mức dung tích 100 mL, thêm 1mL cloroform để bảo vệ) và thêm nước cất đến vạch

 Dung dịch chuẩn NH4+10 ppm: Lấy 10 mL dung dịch A cho vào bình định mức dung tích 1000 mLvà thêm nước cất đến vạch

 Dung dịch muối Seinhep: Hòa tan 50 g KNaC4H4O6.4H2O trong nước cất và thêm đến 100 mL Dung dịch cần lọc, sau đó thêm 5 mL dung dịch NaOH 5% và đun nóng một thời gian để đuổi NH3, thể tích dung dịch sau khi đun còn khoảng 100 mL

 Dung dịch Nessler: Hòa tan 80 g KI + 115 g HgI2 bằng 500 mL nước cất 2 lần (không có NH3) vào cốc 1L, sau đó trộn đều và thêm 500 mL dung dịch NaOH 6N Để lắng tủa vài ngày trong chỗ tối, gạn lấy phần dung dịch trong suốt vào lọ có nút cao su,

để chỗ tối.Thuốc thử có màu vàng yếu, tủa lắng xuống không làm hư thuốc thử Khi phân tích thì nên lấy phần dung dịch trong phía trên mặt hoặc có thể lọc qua giấy lọc

để sử dụng

 Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh màu nâu và tránh ánh sáng (nếu sử dụng thời gian ngắn) hoặc chai nhựa nếu để lâu

 Thuốc thử Nessler phải pha đúng cách và bảo quản thích hợp nếu không thuốc thử

sẽ bị hư và cho màu với amoni không tuyến tính

 Lưu ý trong quá trình pha chế các muối thủy ngân rất độc

 Dung dịch Na2S2O3: Hòa tan 3,5 g Na2S2O3.5H2O trong nước cất 2 lần đến 1L

 Dung dịch ZnSO4.7H2O: Pha thành dung dịch 10% tinh khiết

 Dung dịch NaOH 6N: tạo môi trường kiềm khi pha thuốc thử Nessler

Cách pha chế: Cân 24 g NaOH khan hòa tan trong 100 mL nước cất, khuấy đều bảo quản trong bình có nắp đậy, dán nhãn

 Dung dịch ZnSO4 1%: Cân10g ZnSO4 hòa tan trong 100 mL nước cất, khuấy đều bảo quản trong chai có nắp đậy, dán nhãn

e Qui trình xác định:

 Lấy mẫu, bảo quản mẫu

 Mẫu lấy phân tích amoni phải phân tích ngay Nếu không phải cố định mẫu bằng 2

 4 mL CHCl3 (tránh tác dụng của vi sinh vật) cho 100 mL mẫu nước và bảo quản ở

4oC nhưng không được quá một tuần hoặc có thể acid hóa mẫu bằng H2SO4 đến pH < 3, làm lạnh từ 2 – 5oC

 Thể tích mẫu để phân tích không được nhỏ hơn 250 mL

 Rửa, tráng các dụng cụ thủy tinh

 Xây dựng đường chuẩn: Chuẩn bị lần lượt 6 bình định mức loại 50mL, đánh số thứ

tự từ 1 - 6 rồi tiến hành cho lần lượt vào bình định mức các hóa chất: Dung dịch chuẩn amoni 10 ppm theo thể tích tăng dần, cho tiếp 2 mL dung dịch thuốc thử Nessler, định mức nước cất đến vạch

 Màu của amoni với thuốc thử Nessler phụ thuộc vào độ kiềm, nhiệt độ, thời gian

và cách pha cũng như thời gian và bảo quản Nessler Vì thế phải đồng nhất giữa quá trình xác định mẫu với việc xây dựng đường chuẩn

 Khi nồng độ N > 5 ppm, phải pha mẫu nhiều lần vì phức NH2Hg2OI sẽ tăng cao và tạo tủa gây đục dung dịch và không đo được

 Chuẩn bị mẫu đo: Thể tích mẫu đem phân tích tùy hàm lượng amoni có trong mẫu Thông thường nếu hàm lượng mẫu ít thì sẽ tiến hành lấy 50 mL mẫu và tiến hành cô cạn mẫu rồi thực hiện cùng điều kiện với chuẩn nhưng thêm 1mL dung dịch Seinhep

 Đậy nắp bình định mức lắc trộn đều để yên khoảng 10 phút tiến hành đo độ hấp thu của dãy chuẩn và mẫu trên máy quang phổ ở bước sóng 425 nm ta được giá trị mật độ quang là Y

f Tính toán

Tìm phương trình hồi quy tuyến tính từ đường chuẩn có dạng:

Y = BX + A (r > 95%)

 Y: Biểu diễn giá trị của mật độ quang A ABS) trên đồ thị

 X: Biểu diễn giá trị nồng độ NH4+ trên đồ thị

 A, B: giá trị có được khi thiết lập phương trình hồi quy

Dựa trên đồ thị ta suy ra mg/L NH4+ =

m

V B

Amoni phản ứng với hypocloric trong môi trường kiềm tạo thành monochloramine Khi có mặt phenol và một lượng dư Hypocloric cho phức Indophenol màu xanh với xúc tác nitropruside

Trong môi trường kiềm NH4+ biến thành NH3 sẽ phản ứng với hypocloric

NH3 + Clo- NH2Cl + OH

-Cường độ màu tùy thuộc vào nồng độ hiện diện của amoni và natri nitroprusside được thêm vào để làm tăng cường độ hiện màu trong dung dịch và được đo ở bước sóng 630 – 640 nm

 Clo dư trong nước được loại trừ bằng Na2S2O3 hay NaAsO3

 Thuốc thử mix I, phenol nitropurside: Cân 5 g phenol và 0,025 g nitropurside

Na2[Fe(CN)5NO].2H2O, hòa tan trong 100 mL nước cất 2 lần Bảo quản trong tối 2 tuần

 Thuốc thử mix II, Alkali Hypochlorite (NaOCl): Cân 2,5 g NaOH và 0,21 g Clo(khoảng 6 mL dung dịch Sodium hypochlorite thương mại trong 100 mL nước cất

2 lần) Bảo quản trong 2 tháng

 Dung dịch gốc amoni 100 mg/L: Sấy khô NH4Cl ở 1000C trong 1 giờ sau đó làm nguội trong bình hút ẩm Cân chính xác 0,3819 g NH4Cl vào bình định mức 1000 mL Hòa tan trong khoảng 300 mL nước cất rồi định mức tới vạch Bảo quản trong 1 năm

 Dung dịch chuẩn amoni 1 mg/L: Dùng micropipetlấy 0,5 mL dung dịch gốc amoni

100 mg/L vào bình định mức 50 mL, định mức bằng nước cất Chuẩn bị hằng ngày khi tiến hành phân tích

 Rửa, tráng các dụng cụ thủy tinh

 Tất cả dung dịch được chuẩn bị trong bình định mức 25 mL và định mức bằng nước cất

 Dựng đường chuẩn: Cho dung dịch chuẩn amoni 1 mg/L, tiếp đến cho dung dịch thuốc thử mix I (tùy thể tích dung dịch chuẩn nhiều hay ít mà lượng thuốc thử cho vào

để phù hợp) kế tiếp cho thuốc thử mix II Định mức đến vạch

 Chuẩn bị mẫu đo: Dùng pipet lấy một thể tích mẫu phù hợp cho vào bình định mức

25 mL thêm các thuốc thử như đối với đường chuẩn, định mức đến vạch

 Tiến hành đo độ hấp thu: Các mẫu sau khi chuẩn bị, để trong tối 24 giờ, đem đo trên máy so màu ở bước sóng 635 nm, cuvet 1 cm Dung dịch so sánh là nước cất

f Công thức tính

Sử dụng phần mềm AAS tính theo công thức đường chuẩn hay công thức:

) A (A

A B C

t c

 Am: Độ hấp thu của mẫu

 Ac: Độ hấp thu của chuẩn

 At: Độ hấp thu của mẫu trắng

 B: Lượng amoni tính theo N trong dung dịch chuẩn thường là 10 µg)

 C: Nồng độ amoni tính theo N có trong mẫu, mg

2.2.2 Xác định nitrat trong nước thải

2.2.2.1 Phương pháp so màu với thuốc thử phenoldisunfonic

 Phương pháp này đơn giản và cho độ nhạy khá cao (0,05 ppm)

 Phương pháp đơn giản dễ thực hiện và rẻ tiền

a Nguyên tắc

Xác định hàm lượng nitrat bằng phương pháp trắc quang, dựa trên phản ứng ion nitrat với acid phenol 2,4 disunfonic tạo thành hợp chất không màu nitrophenoldisunfonic Trong môi trường kiềm, hợp chất này có màu vàng và được đo bằng máy đo quang tại bước sóng 410 nm Cường độ màu tỷ lệ với nồng độ nitrat có trong mẫu phân tích Hàm lượng nitrat tối đa phát hiện được theo phương trình này là

10 mg/L

b Các yếu tố ảnh hưởng

 Khi trong mẫu có chất hữu cơ có màu có thể loại trừ bằng cách oxy hóa với H2O2trước khi làm khô mẫu

 Trong môi trường acid được tạo bởi H2SO4, nếu có mặt Cl- (nồng độ Cl-> 10 ppm )

có thể khử nitrat thành oxyt nitơ dễ bay hơi Có thể loại trừ ảnh hưởng này bằng cách pha loãng dung dịch hoặc dùng Ag2SO4 để tạo tủa AgCl với liều lượng thích hợp

 Nitrit cũng gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích Có thể loại bỏ ảnh hưởng này bằng cách thêm vào đó natri nitrua NaN3) hoặc xác định nitrit có trong mẫu, sau đó oxy hóa để chuyển toàn bộ sang dạng nitrat với H2O2, xác định lượng nitrat tổng và suy ra lượng nitrat có trong mẫu

 Muối tạo thành bền trong môi trường kiềm Vì vậy dung dịch dễ bị vẩn đục làm ảnh hưởng đến kết quả đo quang do sự hình thành kết tủa các muối canxi và magie, để tránh sựkết tủa dùng dung dịch EDTANa (Dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat)

 Cách pha chế: Hòa tan 0,722 g KNO3 tinh khiết đã sấy khô tới khối lượng không đổi ở 105 – 1100C trong 2 giờ bằng nước cất trong bình định mức dung tích 1 L thêm nước cất đến vạch Trộn đều dung dịch, thu được dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ 100 mg/L (100 ppm), pha loãng tiếp 10 lần có dung dịch tiêu chuẩn nitrat 10 ppm

 Thuốc thử phenol 2,4 – disunfophenic dạng tinh thể, dễ bị chảy rữa, dễ phân hủy ở nhiệt độ 100oC Tan trong nước, rượu etylic, không tan trong ete Thuốc thử này được tạo thành bằng cách sunfo hóa phenol không loại H2SO4 dư sau phản ứng Được bảo quản trong lọ thủy tinh tối, đóng nút kỹ

 Dung dịch acid phenoldisunfonic (C6H6O7S2): Hoà tan 3 g phenol tinh khiết vào 20

mL H2SO4 đặc, bảo quản trong lọ màu tối

 Dung dịch H2SO4: chỉnh môi trường

 Dung dịchCa(OH)2 bão hòa: chỉnh môi trường

 Dung dịch Ag2SO4 0,01M: loại bỏ ion Cl

- Dung dịch amoniac đặc 25%): chỉnh pH

e Quy trình xác định

 Mẫu xác định nitrat được lấy vào chai thuỷ tinh và tiến hành phân tích càng sớm càng tốt ngay sau khi lấy mẫu Có thể bảo quản mẫu ở nhiệt độ 2-50C trong vòng 1 ngày Không bảo quản mẫu bằng acid vì không thể xác định riêng phần nitrat và nitric

vì NO2- sẽ chuyển thành NO3- kết quả sai

 Nitrat kết hợp với thuốc thử ở dạng khô nên cần phải cô cạn mẫu nước trước khi thực hiện các giai đoạn tiếp theo

 Mẫu phải được đưa về pH= 7- 8,5 để cố định toàn bộ nitrat Nếu pH thấp quá thì nitrat sẽ bay hơi, còn pH cao thì sẽ tạo thành muối Để điều chỉnh pH có thể sử dụng

H2SO4 loãng (0,05 M) hoặc dung dịch Ca(OH)2 bão hòa

 Các mẫu thí nghiệm chứa chất lơ lửng phải được để lắng hoặc lọc qua giấy lọc sợi thủy tinh trước khi lấy phần mẫu thử

 Mẫu xác định: Lấy 5mL mẫu cho vào cốc, đun cạn Thêm 0,5 mL acid phenoldisunfonic, lắc đều Thêm khoảng 10 mL nước cất, lắc đều Chuyển tất cả sang bình định mức 25 mL và định mức tới vạch Sau đó để yên10 phút và đem đo mật độ quang ở bước sóng 410 nm

 Dựng dãy chuẩn

Chuẩn bị 6 bình chuẩn với các thể tích chuẩn (dung dịch NO3- 10 ppm) lần lượt là: 0 mL; 0,1 mL; 0,2 mL; 0,3 mL; 0,4 mL; 0,5 mL Thêm 0,5mL acid phenoldisunfonic, lắc đều.Sau đó cho 5 mL amoniac, để yên 10 phút rồi đem đo quang ở bước sóng 410

nm

f Tính toán kết quả

Trong đó:

 C: hàm lượng nitrat theo đường chuẩn, mg

 V: thể tích nước lấy phân tích, mL

2.2.2.2 Phương pháp so màu với thuốc thử acid sunfosalixylic

Phương pháp sử dụng đơn giản và có độ nhạy cao

a Nguyên tắc

Trong môi trường acid, nitrat phản ứng với natrisalixylat tạo thành hợp chất có màu của muối nitrosalixylic Ở môi trường baz mạnh hợp chất này có màu vàng và được đo bằng máy đo quang tại bước sóng λ = 410 nm Cường độ màu tỉ lệ với nồng

độ ion NO3- có trong mẫu phân tích.Phương pháp này có thể xác định hàm lượng nitrat

từ 0,1 – 20 ppm

b Các yếu tố ảnh hưởng

 Những chất hữu cơ dạng keo và có màu trong nước thường gây cản trở cho việc xác định Có thể loại bỏ bằng cách tạo tủa với huyền phù nhôm

 Trong môi trường acid được tạo bởi H2SO4, nếu có mặt Cl- (nồng độ Cl-> 10 ppm )

có thể khử nitrat thành oxyt nitơ dễ bay hơi Có thể loại trừ ảnh hưởng này bằng cách pha loãng dung dịch hoặc dùng Ag2SO4 để tạo tủa AgCl với liều lượng thích hợp

 Nitrit cũng gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích cần loại bỏ ảnh hưởng này bằng cách thêm vào đó natri nitrua NaN3) hoặc xác định nitrit có trong mẫu, sau đó oxy hóa

để chuyển toàn bộ sang dạng nitrat với H2O2, xác định lượng nitrat tổng và suy ra lượng nitrat có trong mẫu

 Muối tạo thành bền trong môi trường kiềm Vì vậy dung dịch dễ bị vẩn đục làm ảnh hưởng đến kết quả đo quang do sự hình thành kết tủa các muối canxi và magie, để tránh sự kết tủa dùng dung dịch EDTANa (Dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat)

c Dụng cụ - Thiết bị

Máy đo quang và các dụng cụ thủy tinh thông thường

d Hoá chất