BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN CHO PHÂN TÍCH PHOTPHAT TRONG NƯỚC MẶT BẰNG PHƯƠNG PHÁP MOLIPDAT

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 7 1.1.Sơ lược về sự hình thành và phát triển 7 1.2.Cơ sở làm việc và chức năng nhiệm vụ 8 1.3.Phòng giải pháp công nghệ và cải thiện môi trường 9 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 10 2.1. Tổng quan về nguồn nước mặt ở Việt Nam 10 2.1.1. Khái niệm về nguồn nước mặt 1 10 2.1.2. Hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở Việt Nam hiện nay 1 11 2.1.3. Nguyên nhân gây ô nhiễm 2 13 2.1.4. Khái quát về sông Đăm 15 2.2. Tổng quan về ion PO43 15 2.2.1. Nguồn gốc và dạng tồn tại 15 2.2.2. Tác hại của PO43 18 2.2.3. Các phương pháp xử lý PO43 18 2.2.3.1. Loại bỏ photphat bằng kết tủa 12 18 2.2.3.2. Sử dụng phương pháp sinh học 12 18 2.2.3.3. Hấp phụ và trao đổi ion 12 19 2.2.4. Các phương pháp xác định PO43 bằng quang phổ hấp thụ phân tử UVVIS 4,8 20 2.2.4.1. Khái quát chung về một số phương pháp sử dụng 20 2.2.4.2. Xác định PO43 bằng phương pháp Molipdat 21 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UVVIS 23 3.1. Nguyên tắc của phương pháp 5 23 3.2. Điều kiện tối đa cho phương pháp 6 23 3.3. Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ phân tử 25 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 4.1. Dụng cụ, hóa chất 27 4.2. Lấy mẫu và bảo quản 28 4.3. Cách tiến hành 29 4.4. Kết quả và thảo luận 30 4.4.1. Kết quả khảo sát bước sóng tối ưu 30 4.4.2. Kết quả khảo sát thời gian bền màu của dung dịch 31 4.4.3. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ làm việc 33 4.4.4. Kết quả xây dựng đường chuẩn 34 4.4.5. Kết quả đo mẫu thực 35 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn: Phạm Thị Thanh Yên

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Hồng Thương

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 7

1.1.Sơ lược về sự hình thành và phát triển 7

1.2.Cơ sở làm việc và chức năng nhiệm vụ 8

1.3.Phòng giải pháp công nghệ và cải thiện môi trường 9

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 10

2.1 Tổng quan về nguồn nước mặt ở Việt Nam 10

2.1.1 Khái niệm về nguồn nước mặt [1] 10

2.1.2 Hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở Việt Nam hiện nay [1] 11

2.1.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm [2] 13

2.1.4 Khái quát về sông Đăm 15

2.2 Tổng quan về ion PO 4 3- 15

2.2.1 Nguồn gốc và dạng tồn tại 15

2.2.2 Tác hại của PO 4 3- 18

2.2.3 Các phương pháp xử lý PO 4 3- 18

2.2.3.1 Loại bỏ photphat bằng kết tủa [12] 18

2.2.3.2 Sử dụng phương pháp sinh học [12] 18

2.2.3.3 Hấp phụ và trao đổi ion [12] 19

2.2.4 Các phương pháp xác định PO 4 3- bằng quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS [4,8] 20

2.2.4.1 Khái quát chung về một số phương pháp sử dụng 20

2.2.4.2 Xác định PO 4 3- bằng phương pháp Molipdat 21

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS 23

3.1 Nguyên tắc của phương pháp [5] 23

3.2 Điều kiện tối đa cho phương pháp [6] 23

3.3 Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ phân tử 25

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Dụng cụ, hóa chất 27

4.2 Lấy mẫu và bảo quản 28

4.3 Cách tiến hành 29

4.4 Kết quả và thảo luận 30

4.4.1 Kết quả khảo sát bước sóng tối ưu 30

4.4.2 Kết quả khảo sát thời gian bền màu của dung dịch 31

4.4.3 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ làm việc 33

4.4.4 Kết quả xây dựng đường chuẩn 34

4.4.5 Kết quả đo mẫu thực 35

KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian thực tập ở viện môi trường, chúng em đã học hỏi được nhiềukinh nghiệm và nâng cao kĩ năng làm việc Từ đó giúp chúng em có thêm sự

tự tin,tác phong làm việc của người phân tích

Trước hết em xin chân thành cảm ơn tới TS Nguyễn Thành Đồng đã nhiệttình giúp đỡ, gợi ý chi tiết những ý tưởng khoa học, thông tin tư liệu, nhữngkinh nghiệm thực nghiệm và luôn động viên em trong quá trình thực hiệnhoàn thành bài luận văn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các anh, các chị và tập thể cán bộ nhân viênphòng Giải pháp và Công nghệ cải thiện Môi trường đã tạo điều kiện về cơ sởvật chất, rèn luyện kỹ năng tư duy giúp em trong thời gian qua

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô Phạm Thị Thanh Yên luôn tậntình dạy dỗ và tạo điều kiện cho em học tập, nghiên cứu để hoàn tất bài luậnvăn tốt nghiệp này

Mặc dù đã hoàn thành báo cáo thực tập, song do hạn chế về tài liệu, hạn chế

về thời gian cũng như kinh nghiệm thực tế, nên em không tránh khỏi nhữngthiếu sót Em mong được sự góp ý của thầy cô trong khoa để em có thể hoànthành tốt bài báo cáo thực tập này

Em xin chân thành cám ơn!

LỜI MỞ ĐẦU

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, không thể thiếu được trong đờisống con người cũng như các loài sinh vật trên Trái Đất Trong quá trình hìnhthành sự sống thì nước và môi trường nước đóng vai trò đặc biệt quan trọng.Nước tham gia vào vai trò tái sinh thế giới hữu cơ (tham gia quá trình quanghợp) Trong quá trình trao đổi chất nước đóng vai trò trung tâm Những phảnứng lý hóa học diễn ra với sự tham gia bắt buộc của nước

Nước phục vụ cho mục đích sinh hoạt của con người và đóng vai trò cực kìquan trọng trong sản xuất Đối với cây trồng, nước là nhu cầu thiết yếu, đồngthời có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinhvật, độ thoáng khí trong đất… Tuy nhiên, do hoạt động của con người màhiện nay môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm

Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày, dưới tốc độ phát triển như hiện nay conngười vô tình làm ô nhiễm nguồn nước bằng các hóa chất, chất thải từ các nhàmáy, xí nghiệp Các loại chất thải và nước thải công nghiệp được thải ra lưuvực các con sông mà chưa qua xử lý đúng mức, các loại phân bón hóa học vàthuốc trừ sâu ngấm vào nguồn nước ngầm và nước ao hồ, nước thải sinh hoạtđược thải ra từ các khu dân cư ven sông Ngoài ra, các nhà máy xí nghiệp

xả khói bụi công nghiệp vào không khí làm ô nhiễm không khí, khi trời mưa,các chất ô nhiễm này sẽ lẫn vào trong nước mưa cũng góp phần làm ô nhiễmnguồn nước

Tất cả những điều này đã dẫn đến sự ô nhiễm trầm trọng đến môi trườngsống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước, sức khỏe, đời sốngcủa nhân dân cũng như vẻ mỹ quan của khu vực Cùng với sự phát triển củanền công nghiệp nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đếnmức báo động đặc biệt là môi trường nước

Hàm lượng Photphat trong nước cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nước đángđược quan tâm hiện nay Trong thiên nhiên, photphat được coi là sản phẩm

của quá trình lân hóa, thường gặp ở dạng vết đối với nước tự nhiên Khi hàmlượng photphat tăng cao sẽ làm cho rong rêu phát triển Do đó, chỉ tiêuphotphat được ứng dụng trong việc kiểm soát mức độ ô nhiễm của nguồnnước.Bởi vậy nên việc xác định photphat rất cần thiết trong vận hành các trạm

xử lý nước thải và trong ô nhiễm dòng chảy của nhiều vùng vì hàm lượngphotphat có thể coi như một lượng chất ding dưỡng trong xử lý nước Xuấtphát từ thực tế đó, em chọn đề tài: “Khảo sát một số điều kiện phân tíchphotphat trong nước mặt”

Nội dung nghiên cứu:

Nghiên cứu quy trình xác định PO43- trong nước mặt bằng phương phápMolipdat

Khảo sát một số điều kiện phân tích của phương pháp Molipdat để đánh giátính chất đặc trưng của phương pháp sử dụng phân tích:

- Khảo sát thời gian bền màu của dug dịch

- Khảo sát bước sóng tối ưu

- Khảo sát khoảng nồng độ làm việc

Đề xuất quy trình phân tích xác định hàm lượng PO43- trong nước bằngphương pháp Molipdat

Đánh giá hàm lượng PO43- trong mẫu nước phân tích

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI

TRƯỜNG1.1.Sơ lược về sự hình thành và phát triển

Viện Công nghệ môi trường là đơn vị sự nghiệp Khoa học trực thuộc Trungtâm khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia ( nay là viện Hàn lâm Khoahọc và Công nghệ Việt Nam) được thành lập theo quyết định số148/2002/QĐ-TTg ngày 30/10/2002 của Thủ tướng Chính phủ Tên giao dịchquốc tế: Institude of Environmental Technology, tên viết tắt là:IET

Viện Công nghệ Môi trường chịu sự lãnh đạo trực tiếp của Chủ tịch viện Hànlâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đồng thời chịu sự quản lý Nhà nướccủa các cơ quan, Bộ, ngành về các lĩnh vực công tác có liên quan theo quyđịnh của pháp luật hiện hành

Viện Công nghệ môi trường tổ chức và hoạt động theo điều lệ này và các quyđịnh của viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và pháp luật Nhànước

Khi mới thành lập, viện Công nghệ môi trường có 01 phòng quản lý, 05phòng nghiên cứu, với tổng số 70 cán bộ, viên chức

Năm 2006, trung tâm phát triển Công nghệ cao, thuộc viện Khoa học vật liệu,viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (KH&CN Việt Nam) ,thành lập cuốinăm 1993 đã chuyển về viện Công nghệ Môi trường, trở thành một đơn vịtriển khai ứng dụng khoa học công nghệ của Viện Đến năm 2012, thực hiệnnghị định 115/2005/CP ngày 5/9/2005 của Chính phủ quy định cơ chế tự chủ,

tự chịu trách nhiệm của các tổ chức khoa học và công nghệ công lập, Trungtâm đã chuyển đổi thành doanh nghiệp khoa học thuộc quyền quản lý của SởKhoa học và Đào tạo Hà Nội

Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ môi trường(NC&ƯDCNMT),tiền thân là trung tâm Nghiên cứu, Đào tạo và Tư vấn môitrường, trực thuộc viện cơ học, Viện KH&CN Việt Nam thành lập năm 1998

Năm 2003, trung tâm chuyển về Viện Công nghệ môi trường, đến năm 2004đổi tên thành Trung tâm Triển khai Công nghệ môi trường và năm 2007 đổitên thành Trung tâm NC&ƯDCNMT.

Năm 2012, thực hiện nghị định 115, Trung tâm đã chuyển đổi thành tổ chứcKH&CN cấp phòng,thuộc viện Công nghệ môi trường, tự trang trải kinh phíhoạt đông thường xuyên, giữ nguyên tên gọi là trung tâm NC&ƯDCNMT.Đầu năm 2009, Viện Công nghệ môi trường khánh thành trụ sở chính trongkhuôn viên của Viện KH&CN Việt Nam tại tòa nhà A30,số 18, đường HoàngQuốc Việt, Hà Nội, quy tụ được hầu hết lực lương cán bộ và trang thiết bị từtất cả các đơn vị trực thuộc Viện mà lâu nay còn nằm rải rác ở các việnchuyên ngành Tháng 5 năm đó, trung tâm Hợp tác KH&CN Việt- Nga thuộcViện Công nghệ môi trường được thành lập, làm đầu mối thúc đẩy hợp tácchuyển giao công nghệ giữa viện KH&CN Việt Nam với các cơ quan nghiêncứu, triển khai công nghệ của Liên Bang Nga Cũng trong năm 2009, haitrung tâm công nghệ môi trường trưc thuộc viện, tương ứng tại TP.Đà Nẵng

Chức năng nhiệm vụ

- Nghiên cứu khoa học công nghệ trong lĩnh vực môi trường: nghiên cứucác công nghệ mới, công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực ngăn ngừa và xử lýphục vụ công tác bảo vệ môi trường

- Triển khai, ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

- Dịch vụ khoa học và công nghệ: tư vấn lập dự án, thiết kế kỹ thuật,chuyển giao công nghệ, cung cấp thiết bị và thi công các công trình môitrường rắn, lỏng, khí; quy hoạch môi trường, đánh giá tác động môi trường,giám sát, quan trắc và phân tích môi trường, kiểm toán môi trường; xây dựng

cơ sở dữ liệu môi trường, xây dựng và thực hiện các chiến lược, chương trìnhbảo vệ môi trường vùng và quốc gia; đào tạo cán bộ nghiệp vụ chuyên môntrong lĩnh vực môi trường

1.3.Phòng giải pháp công nghệ và cải thiện môi trường

Phòng Giải pháp Công nghệ Cải thiện Môi trường được thành lập theo quyếtđịnh số 16/QĐ-VCNMT ngày 12/2/2007 của Viện trưởng Viện Công nghệmôi trường

Chức năng nhiệm vụ của phòng:

- Nghiên cứu biến đổi chất và lượng của chất ô nhiễm trong môi trường

- Nghiên cứu và xây dựng các giải pháp công nghệ nhằm phòngngừa/giảm thiểu và khắc phục từng phần hay triệt để ô nhiễm (phạm vi cục

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về nguồn nước mặt ở Việt Nam

2.1.1 Khái niệm về nguồn nước mặt [1]

Nước mặt là nước phân bố trên mặt đất, nước trong các đại dương, sôngsuối,ao hồ, đầm lầy Đặc điểm của nước mặt là chịu ảnh hưởng lớn từ điềukiện khí hậu và tác động khác do hoạt động kinh tế của con người; nước mặt

dễ bị ô nhiễm và thành phần hóa lý của nước dễ bị thay đổi; khả năng hồiphục trữ lượng của nước nhanh nhất ở vùng có mưa

Tổng lượng dòng chảy sông ngòi trung bình hàng năm của nước ta bằngkhoảng 847 km3, trong đó tổng lượng ngoài vùng chảy vào là 507 km3 chiếm60% và dòng chảy nội địa là 340 km3, chiếm 40%

Nếu xét chung cho cả nước, thì tài nguyên nước mặt của nước ta tương đốiphong phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thếgiới, trong khi đó diện tích đất liền nước ta chỉ chiếm khoảng 1,35% của thếgiới Tuy nhiên, một đặc điểm quan trọng của tài nguyên nước mặt là nhữngbiến đổi mạnh mẽ theo thời gian (dao động giữa các năm và phân phối khôngđều trong năm) và còn phân bố rất không đều giữa các hệ thống sông và cácvùng

Tổng lượng dòng chảy năm của sông Mê Kông bằng khoảng 500 km3, chiếmtới 59% tổng lượng dòng chảy năm của các sông trong cả nước, sau đó đến hệthống sông Hồng 126,5 km3 (14,9%), hệ thống sông Đồng Nai 36,3 km3(4,3%), sông Mã, Cả, Thu Bồn có tổng lượng dòng chảy xấp xỉ nhau, khoảngtrên dưới 20 km3 (2,3 - 2,6%), các hệ thống sông Kỳ Cùng, Thái Bình vàsông Ba cũng xấp xỉ nhau, khoảng 9 km3 (1%), các sông còn lại là 94,5 km3(11,1%)

Một đặc điểm quan trọng nữa của tài nguyên nước sông của nước ta là phầnlớn nước sông (khoảng 60%) lại được hình thành trên phần lưu vực nằm ở

nước ngoài, trong đó hệ thống sông Mê Kông chiếm nhiều nhất (447 km3,88%) Nếu chỉ xét thành phần lượng nước sông được hình thành trong lãnhthổ nước ta, thì hệ thống sông Hồng có tổng lượng dòng chảy lớn nhất (81,3km3) chiếm 23,9%, sau đó đến hệ thống sông Mê Kông (53 km3, 15,6%), hệthống sông Đồng Nai (32,8 km3, 9,6%).

2.1.2 Hiện trạng ô nhiễm nước mặt ở Việt Nam hiện nay [1]

Hiện nay ở Việt Nam, mặc dù các cấp, nghành đã có nhiều cố gắng

trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tìnhtrạng ô nhiễm nước vẫn là vấn đề đáng lo ngại

Tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa khá nhanh và sự gia tăng dân sốgây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ.Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ônhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn Ở các thành phố lớn, hàng trăm

cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không cócông trình và thiết bị xử lý chất thải hoặc có mà không đạt tiêu chuẩn quyđịnh.Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng Ví dụ: ở ngành côngnghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thườn có độ

pH trung bình từ 9-11; chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), oxy hóa học(COD) cóa thể lên đến 700mg/l và 2500mg/l; hàm lượng chất rắn lơ lửng caogấp nhiều lần cho phép

Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị thể hiện rõ nhất là ở thành phố Hà Nội

và thành phố Hồ Chí Minh.Ở các thành phố này, nước thải sinh hoạt thườngkhông có hệ thống xử lý tập trung mà trực tiếp xả ra nguồn tiếp nhận ( sông,

hồ, kênh, mương).Mặt khác, còn rất nhiêu cơ sở sản xuất không xử lý nướcthải, phần lớn là các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nướcthải; một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố chưa thu gom hết được lànhững nguồn quan trọng gây ô nhiễm nước

Hiện nay, mức độ ô nhiễm trong các kênh,sông,hồ ở các thành phố lớn là rấtnặng

Ở thành phố Hà Nội, tổng lượng nước thải của thành phố lên tới 400.000 m3/ngày; hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nướcthải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở sản xuất có xử lýnước thải; lượng rác thải sinh hoạt chưa được thu gom khoảng 1200 m3/ngày

300.000-xả vào các khu đất ven hồ, kênh, mương trong nội thành; chỉ số BOD, oxyhòa tan, PO43-, NH4, NO2 ở các sông nội thành đều vượt quá quy định chophép

Hình 2.1: Tình trạng ô nhiễm nước nghiêm trọng ở Hồ Tây

Ở thành phố Hồ Chí Minh lượng rác thải lên tới gần 4000 tấn/ngày; chỉ có24/142 cơ sở y tế lớn có xử lý nước thải; khoảng 3000 cơ sở sản xuất gây ônhiễm thuộc diện phải di dời

Ngoài ra, ở các đô thị khác như: Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Nam Định, HảiDương nước thải sinh hoạt cũng không được xử lý; độ ô nhiễm nguồn nướcnơi tiếp nhận nước thải đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép, các thông số chất

lơ lửng, BOD,COD, PO43-, oxy hòa tan đều vượt 5-10 lần, thậm chí 20 lần tiêuchuẩn cho phép

Trong sản xuất nông nghiệp,do lạm dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, cácnguồn nước ở sông , hồ, kênh, mương bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môitrường nước và sức khỏe người dân Theo thống kê của Bộ thủy sản, tổngdiện tích mặt nước sử dụng cho nuôi trồng thủy sản đến năm 2001 của cảnước là 751.999 ha Do nuôi trồng thủy sản ồ ạt, thiếu quy hoach , không tuântheo quy trình kỹ thuật nên đã gây nhiều tác động tiêu cực tới môi trườngnước

2.1.3 Nguyên nhân gây ô nhiễm [2]

Có nhiều nguồn gây ô nhiễm nước bề mặt Hầu hết các nguồn gây ô nhiễm

là do hoạt động sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp, nông nghiệp, ngư nghiệp, giao thông vận tải, dịch vụ du lịch và sinh hoạt của con người tạo nên

Ô nhiễm nước do yếu tố tự nhiên có thể là nghiêm trọng nhưng không thườngxuyên mà nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng nước toàn cầu là do các nguồn nhân tạo

 Do các hoạt động sống của con người:

Hiện nay, mỗi ngày thành phố vẫn phải tiếp nhận khoảng 1 triệu m3 nước thảisinh hoạt, gần 400.000 m3 nước thải công nghiệp, 4000-5000 tấn rác thải sinhhoạt thải trực tiếp xuống kênh rạch Do vậy phần lớn các kênh rạch củathành phố đều bị bùn lắng rất nhanh và ô nhiễm nghiêm trọng, hầu hết đều cómàu đen và hôi thối làm suy giảm chất lượng nguồn nước, gây ảnh hưởng đến

và môi trường và cuộc sống của người dân xung quanh.Bên cạnh đó,sinh hoạt

đô thị cũng thải ra một lượng nước thải tương đối lớn, khoảng 80% lượngnước cấp Lượng nước thải này xả trực tiếp ra nguồn tiếp nhận mà không cóbất kỳ một biện pháp xử lý nào Nước thải sinh hoạt chủ yếu chứa các chất ônhiễm hữu cơ Tình trạng lấn chiếm lòng, bờ sông kênh rạch đẻ sinh sống, xảrác và nước thải trực tiếp trên bề mặt gây ô nhiễm nước, cản trở lưu thông củadòng chảy, tắc nghẽn cống rãnh tạo nước tù Môi trường yếm khí gia tăngphân hủy các hợp chất hữu cơ, không những gây mùi hôi thối, ô nhiễm nguồnnước mà còn gây khó khăn trong việc lấy nguồn nước mặt đẻ xử lý thànhnước sạch cấp cho nhu cầu xã hội

Chúng ta chưa có bất cứ công trình xử lý nước thải đúng nghĩa nào cho cáckhu dân cư Nhiều xí nghiệp không đủ khả năng đầu tư để lắp đặt hệ thống xử

lý nước thải Các sự cố gây thất thoát nước cho đường ống dẫn nước cũ gẫylâu ngày, rò rỉ nước từ van cũ

 Do các hoạt động nông nghiệp:

- Việc nuôi cá bè, tôm trực tiếp trên các dòng nước mặt sông rạch đã làm

ô nhiễm nguồn nước do: thức ăn của cá dư thừa, sự khuấy động nguồn nước,

sự cản trở lưu thông dòng mặt

- Tình trạng sử dụng bừa bãi, tùy tiện các loại hóa chất trong phân bón,các loại thuốc kích hoạt phát triển cây Nhiều hệ thống kênh mương tưới tiêunội đồng bị ô nhiễm nguồn nước và phát tàn rộng

- Hệ thống tưới tiêu và hình thức tưới tiêu không hợp lý là nguyên nhângây thất thoát lượng nước lớn trong nghành trồng trọt

 Do các hoạt động công nghiệp:

Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ônhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn Ở các thành phố lớn hàng trăm

cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không cócông trình và thiết bị xử lý chất thải

Nước thải từ các cơ sở công nghiệp, thủ công nghiệp đều chưa qua xử lý hoặcchỉ xử lý sơ bộ Các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp rất đa dạng, có

cả chất hữu cơ, dầu mỡ, kim loại nặng…Nồng độ COD,BOD,DO, tổngcoliform đều không đảm bảo yêu cầu cho phép đối với nước thải xả ra nguồn.Vấn đề xử lý nước thải, công trình xử lý nước thải còn khá mới đối với thực

tế ở nước ta, kể cả trong công tác tư vấn, thiết kế, xây dựng cũng như vậnhành quản lý,…

Các hiểu biết về cấu tạo công trình và vận hành quản lý nhìn chung chỉ mớigiới hạn trong khuôn khổ lý thuyết, tài liệu tham khảo, sách giáo khoa,…

 Do các tác nhân khác:

- Hệ thống kênh rạch không được nạo vét dẫn đến tích tụ một khối lượnglớn các hợp chất hữu cơ từ nước thải, rác thải gây bồi lắng và ảnh hưởng đếnviệc tiêu thoát của dòng nước.

- Các bãi chôn rác không đạt yêu cầu kỹ thuật, nước rỉ ra từ rác cho chảychàn trên mặt đất vào kênh rạch

- Các dòng nước mặt trên sông, kênh rạch bị ô nhiễm do xăng dầu củacác tàu bè đi lại, hoặc các sự cố vận chuyển khác trên sông,biển

- Ảnh hưởng do chưa có ý thức về sử dụng và bảo vệ nguồn nước như sửdụng bừa bãi, hoang phí, không đúng mục đích sử dụng

- Nước mưa chảy tràn, đặc biệt là nước mưa đợt đầu, cuốn theo các chất

ô nhiễm trên mặt đất

Trong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lớn các ion Cl-, SO42-, PO43-, Na+,

K+ Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion kể trên còn có thể có các chất

vô cơ có độc tính rất cao như các hợp chất của Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F

2.1.4 Khái quát về sông Đăm

Sông Đăm thuộc địa phận làng Đăm, nay là xã Tây Tựu, huyện Từ Liêm, HàNộị Sông Đăm là một nhánh của sông Nhuệ, xưa kia nối với sông Hồng từGối xuống với sông Nhuệ, nhưng nay đã bị cắt nên gọi là đầm Đăm (sôngĐăm) Khúc sông dài khoảng 1000 mét, rộng khoảng 5-6 mét, không có nhiềuchỗ uốn khúc Sông nằm cạnh ruộng hoa sản xuất nông nghiệp, gần khu dân

cư Hiện nay, nước sông Đăm đang dần bị ô nhiễm do chưa có các biện pháp

xử lý, vệ sinh sông thường xuyên Mặt sông thường có các vẩn đục, chất rắn

lơ lửng…bèo và rác thải nổi trên mặt nước Ngoài ra các hoạt động của conngười cũng gây ra những ảnh hương xấu tới nước sông như: xả rác thải bừabãi xuống sông,thuyền máy đi lại trên sông…Do đó, nước sông Đăm đã bị ônhiễm hay nói cách khác là chất lượng nước sông đang bị suy giảm dần Bởivậy, nước sông Đăm cần được phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm để từ đóđưa ra các biện pháp khắc phục, xử lý phù hợp

2.2 Tổng quan về ion PO 4

3-2.2.1 Nguồn gốc và dạng tồn tại [3,7]

Photpho tồn tại trong nước với các dạng: H2PO4-, HPO42-, PO43- , cácpolyphotphat như Na5P3O10 có nhiều trong các chất tẩy rửa, chất phụ gia trongthực phẩm và photpho hữu cơ có nhiều trong phân súc vật, trong nước thảicủa một số ngành sản xuất phân lân và thực phẩm Photpho bị kết tủa dướidạng muối sắt, canxi, nhôm sau đó chúng được giải phóng rất chậm Đây lànguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước, chúng cũng gây ô nhiễm và gópphần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các ao, hồ.

Nguồn dinh dưỡng khác tạo nên sự dư thừa này từ nông nghiệp là cáctrang trại chăn nuôi, đặc biệt là nuôi tăng sản Lượng photpho do gia súc thải

ra gấp bốn lần lượng photpho do con người thải ra

Ngoài ra các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm nói chung vànhững ngành công nghiệp len yêu cầu nhiều công đoạn rửa, nước thải chứanhiều polyphotphat là thành phần chính của các chất tẩy rửa

Photpho xâm nhập vào nước có nguồn gốc từ nước thải đô thị, phân hóa họccuốn trôi từ đất, nước mưa hoặc photpho trầm tích tan trở lại

Hình 2.3 Sơ đồ chu trình photpho

PO43- tồn tại trong hợp chất dưới dạng octhophotphat hay cáchidrophotphat, dihidrophotphat Anion PO43- có cấu tạo tứ diện đều

Phân tử H3PO4 có P ở trạng thái lai hóa sp3 nên gốc PO43- có cấu tạo tứdiện, trong dung dịch tứ diện đó nó được bảo vệ, giữ nguyên nhờ liên kếthidrô với nước

Điều đó ngăn cản P5+ trong H3PO4 không thể tham gia oxi hóa

Khi đun nóng H3PO4 đến 2600C thì hai phân tử H3PO4 mất một phân tửnước và biến thành axit điphotphoric

Axit điphotphoric được đun nóng đến 3000C thì chuyển hóa thành axit metaphotphoric, dạng thủy tinh polyme (HPO3)3

Quá trình chuyển hóa có thể tóm tắt như sau:

Các muối photphat nói chung không màu Tất cả các đihidrophotphat đều dễtan trong nước còn trong các muối monohidrophotphat và photphat trung tínhchỉ muối kim loại kiềm là dễ tan

Hình 2.4: Cấu trúc phân tử của ion PO 4

2.2.2 Tác hại của PO 4

3-Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người và động vật,nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trởcho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng Đối với nhữngnguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao, các bông cặnkết cặn ở bể tạo bông sẽ không lắng được ở bể mà có khuynh hướng tạo thànhđám nổi lên trên mặt nước dẫn đến sự phú dưỡng hóa nguồn nước Nướckhông ô nhiễm có nồng độ photphat nhỏ hơn 0.01mg/l Ở các nguồn nước bị

ô nhiễm do nước thải đô thị và công nghiệp có thể có nồng độ photphat đến0.5mg/l

2.2.3 Các phương pháp xử lý PO 4

3-2.2.3.1 Loại bỏ photphat bằng kết tủa [12]

Các hợp chất orthophotphat bị kết tủa khi lượng photphat kim loại hòa tankém và sự có mặt của các hóa chất tạo lắng (muối sắt, nhôm, vôi sữa) Cácmuối này lắng xuống và lưu lại trong bùn thải Các chất tạo kết tủa có thểđược cho vào ở quá trình xử lý sơ bộ ( trước kết tủa), trong bể khí hay tại bểphản ứng phụ cuối dòng của bể hiếu khí (sau kết tủa) Hiệu quả nhất là tại quátrình kết tủa đồng thời và tiết kiệm chi phí nhất

Do ô nhiễm đại lượng nên xử lý photpho trong đất ít được quan tâm Một số

kĩ thuật được sử dụng để xử lý là: kỹ thuật bùn nhão, kỹ thuật trải đất,…

2.2.3.2 Sử dụng phương pháp sinh học [12]

Phương pháp sinh học dựa trên hiện tượng một số loài vi sinh vật tích lũylượng photpho nhiều hơn mức cơ thể chúng cần trong điều kiện hiếu khí Thông thường hàm lượng photpho trong tế bào chiếm 1,5-2,5% khối lượng tếbào thô, một số loại có thể hấp thụ cao hơn từ 6-8% Trong điều kiện yếm khíchúng lại thải ra phần photpho tích lũy dư thừa dưới dạng photphat đơn PO43-.Quá trình loại bỏ photpho dựa trên hiện tượng này gọi là loại bỏ photpho tăngcường Photpho được tách ra khỏi nước thông qua thải bùn dư ( vi sinh chứanhiều photpho) hoặc tách ra dưới dạng muối không tan sau khi xử lý yếm khívới một hệ kết tủa kèm theo (ghép hệ thống phụ)

Nhiều loại vi sinh vật tham gia vào quá trình hấp thụ - tang trữ - thải photphođược quy chung về nhóm vi sinh bio-P mà vi sinh vật Acinetobacter là chủyếu Dưới điều kiện hiếu khí (O2) vi sinh vật bio-P tích lũy photphat trùngngưng trong cơ thể chúng từ photphat đơn tồn tại trong nước thải.

C2H4O2 + 0,16 NH4+ + 1,2 O2 + 0,2 PO43- => 0,16 C5H7NO2 + 1,2 CO2 +0,2( HPO3) + 0,44 OH- + 1,44 H2O

Trong điều kiện yếm khí, vi sinh vật trên hấp thu chất hữu cơ, phân hủyphotphat trùng ngưng trong tế bào và thải ra môi trường dưới dạng photphatđơn

2C2H4O2 + (HPO3) + H2O => (C2H4O2)2 + PO43- + 3H+

Trong đó (C2H4O2)2 là chất hữu cơ tích lũy trong cơ thể vi sinh vật được hấpthu từ ngoài vào

2.2.3.3 Hấp phụ và trao đổi ion [12]

Hấp phụ và trao đổi ion là những phương pháp xử lý photphat rất có triểnvọng, để thu hồi photphat một cách có chọn lọc, thu hồi lại từ dung dịch táisinh và tái sử dụng

Trao đổi ion cũng cho phép thu hồi các thành phần có ích khác như K+, NH4+

để tạo ra struvite MgNH4PO4 hau kali trucvite MgKPO4 dùng làm phân nhảchậm Sơ đồ công nghệ gồm hai cột trao đổi ion: cột clinoptiolit thu hồiamoni, cột aniolit thu hồi photphat

Dung dịch sau khi tái sinh từ hai cột chứa NH4+, PO43- được kết tủa dưới dạngstruvite

Vật liệu hấp phụ để loại bỏ photphat trong nước đã được nghiên cứu nhiềutrong phòng thí nghiệm Ưu điểm và triển vọng của phương pháp là khôngphát sinh bùn thải, không làm thay đổi pH của dung dịch được xử lý Rấtnhiều vật liệu đã được nghiên cứu hấp phụ photphat như: tro bay, bùn đỏ( bùn thải của quá trình khai thác quặng bauxite), nhôm hoạt tính, sắt oxit,…ngoài ra còn nhiều vật liệu khác được nghiên cứu có bản chất là các kim loạinhư: La, Mg,…sử dụng zirconi làm chất hấp phụ photphat là một trong nhữnglĩnh vực mới được nghiên cứu và rất có triển vọng

Ngoài ra còn có thể loại bỏ photphat bằng cách tách loại photphat đồng thờivới các tạp chất khác thông qua quá trình màng thích hợp ( màng nano, màngthẩm thấu ngược hoặc điện thẩm tích) Về nguyên tắc hiệu quả lọc qua màng

có hiệu suất cao nhưng do giá thành quá đắt nên hầu như chưa thấy ứng dụngtrong thực tế

2.2.4 Các phương pháp xác định PO 4 3- bằng quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS [4,8]

2.2.4.1 Khái quát chung về một số phương pháp sử dụng

Quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS là một trong những phương pháp nhanhnhạy nhất của phép xác định photphat trong nước Trong phương pháp này,ion octhophotphat kết hợp với amonimolipdat trong môi trường axit tạo rahợp chất dị đa axit photphoromolipdat (NH4)3P(Mo3O10)4, hợp chất này có thểkhử bằng nhiều thuốc thử như hidroquynon, thiếc (II), sắt (II), đồng kim loạivới sự tạo ra một chất màu mạnh gọi là Xanh molipden Có thể đo nồng độcủa chất này bằng phương pháp phổ trắc quang, từ đó cho ta khả năng xácđịnh hàm lượng của photphat

Xanh molipden là một polime phức tạp, nó cấu tạo từ hỗn hợp của molipden(V) và molipden (VI) Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng hợp chất này chứa cùngmột nguyên tố trong hai mức oxi hóa khác nhau, có màu mạnh đặc trưng và

có khả năng hấp thụ ánh sáng cao Hai phản ứng cơ bản trong phương phápchính là sự tạo ra photphoromolipdatamoni và sự khử tiếp theo đến Xanhmolipden có thể cho ta các sản phẩm phụ không mong muốn Do vậy, nhữngphản ứng này cần được tiến hành ở các điều kiện tối ưu như độ axit dungdịch, lượng amonimolipdat (chất này được dùng làm thuốc thử), lượng tácnhân khử và thời gian tiến hành phản ứng Việc sử dụng các tác nhân khửkhác nhau cho ta các phương pháp phân tích khác nhau

Dưới đây là một số phương pháp phân tích cụ thể:

a Phương pháp Molipdat:

Nguyên tắc: Amonimolipdat phản ứng với octhophotphat trong môi trườngaxit tạo thành dị đa axit photphoromolipdic Axit dị đa này bị khử thành hợp