PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHÈN TRONG NƯỚC

Trong khuôn khổ đề tài của đồ án, nội dung xoay quanh phần tổng quan về khái niệm, quá trình hình thành, các chỉ tiêu, ảnh hưởng của nước nhiễm phèn nước phèn từ đó đưa ra các phương phá

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT HÓA HỌC

PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHÈN

TRONG NƯỚC

GVHD: Trần Nguyễn An Sa SVTH: Trần Thiên Trường LỚP: 05DHHH4

MSSV: 2004140313

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2016

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhận xét :

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm đánh giá: ………

………

………

………

………

………

Ngày ……….tháng ………….năm 2014

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC 3

1 Sự phân bố nước trong sinh quyển 3

2 Vai trò của nước trong sinh quyển 3

2.1 Vai trò của nước đối với sự sống con người và sinh vật 3

2.2 Vai trò của nước đến khí hậu 4

2.3 Vai trò của nước đối với sự phát triển kinh tế 4

3 Chu trình nước toàn cầu 5

4 Phân loại nước 5

4.1 Nước mặt 5

4.2 Nước ngầm 8

4.3 Nước biển 9

5 Thành phần sinh hóa của nước 9

5.1 Thành phần hóa học 9

5.2 Thành phần sinh học 11

6 Ô nhiễm môi trường nước 12

6.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm nước 12

6.2 Thành phần gây ô nhiễm nước 12

6.3 Hiện tượng nước bị ô nhiễm 13

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHÈN 15

1 Khái niệm 15

2 Phân loại 15

2.1 Phèn sắt 16

2.2 Phèn nhôm 16

3 Một số ứng dụng của phèn 17

4 Quá trình hình thành nước nhiễm phèn 17

4.1 Giai đoan hình thành khoáng pirite FeS2 17

4.2 Giai đoạn hình thành H 2 SO 4 17

4.3 Giai đoạn phá hủy pirite hình thành Fe 2+ 18

4.4 Sự hình thành khoáng Halotrichite FeAl 2 (SO 4 ) 4 22H 2 O 18

4.5 Sự xuất hiện Fe 2+ trong nước ngầm 18

4.6 Sự xuất hiện phèn sắt Fe(OH) 3 và Fe 2 O 3 19

5 Ảnh hưởng của nước nhiễm phèn trong nước sinh hoạt 19

6 Các chỉ tiêu cơ bản về hàm lượng phèn trong nước 19

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRONG NƯỚC NHIỄM PHÈN 20

1 Phương pháp chuẩn độ phức chất 20

1.1 Khái niệm phức chất 20

1.2 Phương pháp chuẩn độ tạo phức 20

1.3 Định lượng dung dịch chỉ chứa hỗn hợp Fe 3+ , Al 3+ 21

2 Phương pháp chuẩn độ oxi hóa khử 23

2.1 Phương pháp permanganat 23

2.2 Phương pháp dichromat 23

2.3 Phương pháp iod 24

3 Phương pháp chuẩn độ trắc quang UV-VIS 25

3.1 Cơ sở của phương pháp 25

3.2 Định luật Lambert-Beer 25

3.3 Ứng dụng của định luật Lambert-Beer để định lượng 26

CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHÈN TRONG NƯỚC 28

1 Các phương pháp phân tích phèn nhôm trong nước 28

1.1 Phân tích phèn nhôm sufat 28

1.2 Phân tích phèn nhôm kali sufat 29

2 Các phương pháp phân tích phèn sắt trong nước 30

2.1 Phương pháp chuẩn độ phức chất 30

2.2 Phương pháp oxi hóa - khử (phương pháp permanganat) 30

2.3 Phương pháp phân tích trắc quang dùng thuốc thử 1.10-phenantrolin31 KẾT LUẬN 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

Em xin cám ơn Ban giám hiệu nhà trường, Khoa Công Nghệ Hóa Học đã tạo điều kiện cho sinh viên chúng em được làm đồ án theo đúng thời gian và tiến độ Cám

ơn tất cả các thầy cô đã quan tâm, chỉ bảo cho em thêm nhiều kiến thức mới nhằm mở mang tri thức phục vụ cho đồ án

Cám ơn tất cả các anh chị, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ về tài liệu tham khảo và kinh nghiệm cho em có thể hoàn thành tốt nhất báo cáo đồ án của mình Chân thành cám ơn tác giả các giáo trình, tài liệu, tạp chí cung cấp kiến thức liên quan tới đồ án

Do giới hạn về thời gian, điều kiện cũng như tầm tri thức hạn hẹp nên bài làm còn rất nhiều sai xót Kính mong quý thầy cô, quý đọc giả dành cho em thêm nhiều góp ý chân thành để bài làm được hoàn thiện hơn

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ về các lĩnh vực kinh tế, văn hóa, xã hội, cuộc sống con người ngày càng ổn định hơn, nhưng hậu quả không thể tránh khỏi, chính là môi trường sống càng trở nên ô nhiễm hơn Trong những năm gần đây, thảm họa thiên nhiên liên tục xảy ra ở nước ta và diễn biến ngày một nghiêm trọng hơn như

lũ lụt, hạn hán, nước nhiễm mặn, nhiễm phèn gây thiệt hại lớn về con người và nền kinh tế Chính vì thế việc nghiên cứu về ô nhiễm môi trường và biện pháp bảo vệ môi trường ngày càng cấp thiết

Ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người, trong đó có thể

kể tới ô nhiễm kim loại nặng trong nước Vì vậy, xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước là công việc vô cùng quan trọng Một trong những kim loại được chú ý là sắt, do nếu hàm lượng sắt hòa tan quá cao thì không chỉ ảnh hưởng tới sức khỏe của con người mà còn ảnh hưởng xấu tới các hoạt động sản xuất, du lịch, cấp nước… Đặt biệt là khu vực đồng bằng Sông Cửu Long

Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, có nhiều cách xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước khác nhau như: phương pháp trắc quang, phổ hấp thụ nguyên tử, cực phổ Von-Ampe hoà tan

Với lý do kể trên, em chọn đề tài: “Xác định hàm lượng phèn trong nước”

Trong khuôn khổ đề tài của đồ án, nội dung xoay quanh phần tổng quan về khái niệm, quá trình hình thành, các chỉ tiêu, ảnh hưởng của nước nhiễm phèn (nước phèn)

từ đó đưa ra các phương pháp phân tích, xác định hàm lượng phèn trong nước sinh

hoạt, cụ thể là nước giếng Phạm vi của đề tài có thể xem là khá rộng nên sinh viên

chú trọng xoay quanh việc tìm hiểu các phương pháp phân tích xác định hàm lượng sắt

có trong nước phèn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC

1 Sự phân bố nước trong sinh quyển

Trên hành tinh chúng ta, nước tồn tại khắp nơi: trên mặt đất, trong biển và đại dương, dưới đất và trong không khí dưới các dạng: lỏng (nước sông, suối, ao hồ, biển, khí (hơi nước) và rắn (băng tuyết)

Theo tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc (UNESCO), lượng nước trong thủy quyển được phân bố như sau:

Lượng nước trong thủy quyển: 1386.106 km3 100%

Trong thành phần nước ngọt, dạng rắn chiếm 24,3.106 km3 (69,4%), dạng lỏng là 10,7.106 km3 (30,6%)

Trong 10,7.106 km3 (100%) nước dạng lỏng, nước ngầm chiếm đại bộ phận với 10,5.106 km3 (98,3%); hồ và hồ chứa là 0,102.106 km3 (0,95%); thỗ nhưỡng 0,047.106 km3 (0,44%); sông ngòi 0,020.106 km3 (0,19%); khí quyển 0,020.106 km3(0,19%) và sinh quyển 0,011.106 km3 (0,10%)

Sự phân bố lượng nước trên Trái Đất không đều theo các đại dương, biển và lục địa

2 Vai trò của nước trong sinh quyển

2.1 Vai trò của nước đối với sự sống con người và sinh vật

Nước chứa trong cơ thể sinh vật một hàm lượng rất cao, từ 50 - 90% khối lượng

cơ thể sinh vật là nước, có trường hợp nước chiếm tỷ lệ cao hơn

Trong cơ thể người, nước chiếm 60-65% trọng lượng cơ thể trưởng thành, đến 90% ở phôi, 70% ở trẻ sơ sinh Trong các mô cứng như xương, răng, móng, nước chiếm 10-20% Đối với các mô, cơ quan, khi lượng nước thay đổi tới hơn 10% sẽ dẫn tới tình trạng bệnh lý

Nước là môi trường khuyếch tán cho các chất của tế bào, tạo nên các chất lỏng sinh học như máu, dịch gian bào, dịch não tủy

Nước là nguyên liệu cho cây trong quá trình quang hợp tạo ra các chất hữu cơ Nước là môi trường hoà tan chất vô cơ và phương tiện vận chuyển chất vô cơ và hữu

cơ trong cây, vận chuyển máu và các chất dinh dưỡng ở động vật

Nước tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể Cuối cùng nước giữ vai trò tích cực trong việc phát tán nòi giống của các sinh vật, nước còn

là môi trường sống của nhiều loài sinh vật

Vì vậy các cơ thể sinh vật thường xuyên cần nước Một người nặng 60 kg cần cung cấp 2-3 lít nước để đổi mới lượng nước của cơ thể, và duy trì các hoạt động sống bình thường

2.2 Vai trò của nước đến khí hậu

Nước quyết định vai trò của đại dương về khí hậu bởi nước có nhiệt dung riêng lớn Các đại dương và biển tích lũy nhiệt lượng của bức xạ mặt trời vào mùa hè và dùng lượng nhiệt đó để sưởi ấm khí quyển vào mùa đông

Các dòng hải lưu mang nhiệt năng từ các vùng nhiệt đới lên các biển phía bắc, làm dịu và cân bằng khí hậu của nhiều vùng trên Trái Đất Ví dụ như khí hậu vùng Tây Âu dịu mát nhờ vai trò của dòng hải lưu nóng khổng lồ Gulf - stream chảy từ vịnh Mexico qua Đại Tây Dương vòng qua bờ biển Anh và Nauy Đại dương cùng với gió đóng vai trò điều hòa thành phần không khí hòa tan các chất của khí quyển, còn các dòng hải lưu thì chuyển chúng đi rất xa

2.3 Vai trò của nước đối với sự phát triển kinh tế

Nước đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người như sử dụng trong sinh hoạt: tắm rửa, giặt, nấu ăn… Tùy theo trình độ phát triển xã hội và khả năng cung cấp mà lượng nước cần cho mỗi người một ngày trong các vùng đô thị có thể đạt từ 100 - 300 lít hay hơn nữa

Trong nông nghiệp, nước là yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra năng suất và sản lượng cây trồng Nước có vai trò hòa tan các loại muối khoáng trong đất và giúp cho rễ cây có thể hút được các chất dinh dưỡng cần thiết để nuôi cây Nước, không khí, các chất khoáng là những nguyên liệu cần thiết để cây trồng tổng hợp nên các chất hữu cơ trong cây, nhưng nước là yếu tố mà cây trồng phải sử dụng với khối lượng lớn nhất Lượng nước này 99,8% được sử dụng vào quá trình bay hơi mặt lá và chỉ có từ 0,1 – 0,3% là để xây dựng các bộ phận của cây

Lượng nước chứa trong các bộ phận của cây luôn luôn thay đổi, chính vì vậy mà mỗi ngày trên một diện tích 1 ha cây trồng như lúa, ngô, rau phải cần 30-60 m3 nước

và mỗi vụ cây trồng cần 3000-6000 m3 nước tùy theo loại cây trồng và thời vụ canh tác, điều kiện bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mưa của từng nơi

Trong công nghiệp, bất kì ngành sản xuất công nghiệp nào cũng cần sử dụng nước đặc biệt như công nghiệp chế biến thực phẩm, dệt, nhuộm… Ví dụ: để sản xuất một tấm vải cần 4000-6000 m3 nước Ngoài ra, nước còn dùng để tạo năng lượng Thí dụ chạy bằng sức nước, các nhà máy thủy điện hiện nay sản xuất hàng tỷ kW giờ điện cho mỗi con người hằng ngày

Vậy nước là đầu vào của bất kì hoạt động sản xuất nào của con người, tạo ra sản phẩm cho xã hội Tính thiết yếu còn thể hiện ở chỗ không thể dùng loại tài nguyên nào khác thay thế nước trong quá trình chế biến, sản xuất ra sản phẩm cho con người

3 Chu trình nước toàn cầu

Nguồn nước trong tự nhiên luôn được luân hồi theo chu trình thủy văn Do vậy lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác (lỏng, khí, rắn) hoặc từ nơi này tới nơi khác Tùy theo phân loại nguồn nước (đại dương, hồ, sông, hơi

ẩm đất…) thời gian luân hồi có thể rất ngắn (8 ngày đối với hơi ẩm không khí) hoặc có thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm

Trong chu trình thủy văn nguồn nước ngọt được luân hồi qua quá trình bốc hơi và mưa (thời gian luân hồi thường ngắn theo hàng năm) Hiện nay hàng năm toàn thế giới mới sử dụng 4000km3 nước ngọt, chiếm khoảng hơn 40% tổng số nguồn nước ngọt có thể khai thác Tuy nhiên nguồn nước mưa và nước ngọt phân bố rất không đồng đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiếu nước ngọt

4 Phân loại nước

4.1 Nước mặt

Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm các dạng động (chảy) như sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh hay dạng chảy chậm như ao, hồ, đầm… Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hay cũng có thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất cũng như dư thừa số lượng trong các tầng nước

Nước chảy tràn vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và mùa trong năm Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực Nước qua vùng núi đá vôi, đá phấn thì sẽ trong và cứng Nước chảy qua vùng đất có tính thấm kém thì sẽ đục và mềm Các hạt mịn hữu cơ và vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng Nước chảy qua rừng rậm thì sẽ trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan Nạn phá rừng làm cho nước cuốn trôi hầu hết các thành phần trong đất

9 Nitrit (NO-2) (tính theo N) mg/l 0,01 0,02 0,04 0,05

10 Nitrat (NO-3) (tính theo N) mg/l 2 5 10 15

11 Phosphat (PO43-)(tính theo P) mg/l 0,1 0,2 0,3 0,5

A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1

và B2

B1 – Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2

B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp 4.2 Nước ngầm

Nước ngầm tồn tại ở các tầng hay túi trong lòng đất Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất lớp đất đá nước thấm qua hoặc tầng chứa nước Thông thường nước ngầm chứa ít tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ Nước ngầm ở các vùng khác nhau có thành phần khác nhau, như ở vùng núi đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp…

Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị, công nghiệp, tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung như cây cà phê ở Tây Nguyên

Nước ngầm và nước bề mặt có các tính chất khác nhau, bảng 1.2 trình bày các tính chất và sự khác nhau cơ bản giữa nước ngầm và nước bề mặt

Bảng 1.2 Một số đặc điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt

Chất khoáng Ít thay đổi, cao hơn so với Thay đổi tùy thuộc vào lượng

Khí O2 hòa tan Thường không tồn tại Gần như bão hòa

Khí NH3 Thường có Có khi nguồn nước bị nhiễm bẫn

SiO2 Thường có ở nồng độ cao Có ở nồng độ trung bình

NO3-

Có ở nồng độ cao , do bị

Thường rất thấp nhiễm bởi phân bón hóa học

Vi sinh vật Chủ yếu do các vi trùng sắt Nhiều loại vi trùng, virut gây

4.3 Nước biển

Nước biển tương đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu NaCl, vì vậy nước biển được gọi là nước mặn Khoảng ¾ bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước biển Có thể phân theo tỉ lệ muối hòa tan từ mức độ lớn tới nhỏ là nước mặn ở các vùng biển và đại dương, nước lợ ở vùng cửa sông và ven biển, nước ngọt ở sông hồ Thành phần chủ yếu của nước biển là các ion Cl-, SO42-, CO32-, SiO32 -, Na+, Ca2+, Mg2+ Nước biển thích hợp với các loài thủy hải sản nước mặn, là môi trường sống của nhiều giới sinh vật Biển đóng vai trò quan trọng trong chu trình tuần hoàn nước toàn cầu

5 Thành phần sinh hóa của nước

5.1 Thành phần hóa học

5.1.1 Các ion hòa tan

Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong nước tự nhiên, có thể tồn tại ở các dạng ion hòa tan, dạng rắn, lỏng, khí… Sự phân bổ các hợp chất này quyết định bản chất của nước

tự nhiên như: nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn; nước sạch và nước ô nhiễm; nước giàu dinh dưỡng và nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng và nước mềm

5.1.2 Các khí hòa tan

Nước là dung môi lưỡng tính nên hòa tan rất tốt các chất như axit, bazơ và muối

vô cơ tạo ra nhiều loại ion tồn tại tự nhiên trong môi trường nước Hàm lượng các ion hòa tan trong nước được đặc trưng bởi độ dẫn điện, nồng độ các ion hòa tan càng

lớn thì độ dẫn điện EC (microsimen/cm hay S/cm) của nước càng lớn

Thành phần ion hòa tan của nước biển tương đối đồng nhất, nhưng của nước bề mặt hoặc nước ngầm thì không đồng nhất vì còn phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất và vị trí thủy vực Sau đây là số liệu tham khảo về thành phần ion hòa tan của nước

Bảng 1.3 Thành phần một số ion hòa tan trong nước tự nhiên

5.1.4 Các chất rắn

Các chất rắn bao gồm các thành phần vô cơ, hữu cơ và được phân thành 2 loại dựa vào kích thước:

 Chất rắn không thể lọc được: là loại có kích thước hạt nhỏ hơn 10-6m, ví dụ như chất rắn dạng hạt keo, chất rắn hòa tan (các ion và phân tử hòa tan)

 Chất rắn có thể lọc được: loại này có kích thước hạt lớn hơn 10-6m, ví dụ: hạt bùn, sạn

Các hợp chất hữu cơ còn lại thường rất bền, lại không bị phân hủy bởi vi sinh vật như các hợp chất hữu cơ: clo, cơ photpho, cơ kim như DDT, linđan, anđrin, policlorobipheny (PCB), các hợp chất hữu cơ đa vòng ngưng tụ như pyren, naphtalen, antraxen, đioxin Đây là những chất có tính độc cao, lại bền trong môi trường nước,

có khả năng gây tác hại lâu dài cho đời sống sinh vật và sức khỏe con người Hàm lượng các chất khó phân huỷ sinh học, kể cả dễ phân huỷ sinh học được đặc trưng bởi chỉ số COD, gọi là nhu cầu oxy hóa học (viết tắt của Chemical Oxygen Demand)

5.2 Thành phần sinh học

Thành phần và mật độ các loài cơ thể sống trong nước phụ thuộc chặt chẽ vào đặc điểm, thành phần hóa học của nguồn nước, chế độ thủy văn và vị trí địa hình Sau đây

là một số loại sinh vật có ý nghĩa trong các quá trình hóa học và sinh học trong nước:

 Vi khuẩn (bacteria): là các loại thực vật đơn bào, không màu có kích thước từ

0,5 ÷ 5,0 m, chỉ có thể quan sát được bằng kính hiển vi

Vi khuẩn đóng vai trò rất quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ trong nước,

là cơ sở của quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, do vậy nó có ý nghĩa rất quan trọng với môi trường nước Phụ thuộc vào nguồn dinh dưỡng, vi khuẩn được chia làm hai nhóm chính: vi khuẩn dị dưỡng (heterotrophic) và vi khuẩn tự dưỡng (autotrophic)

 Siêu vi trùng (virus): Loại này có kích thứơc nhỏ (khoảng 20 ÷ 100nm), là loại

kí sinh nội bào Khi xâm nhập vào tế bào vật chủ nó thực hiện việc chuyển hóa

tế bào để tổng hợp protein và axit nucleic của siêu vi trùng mới, chính vì cơ chế sinh

sản này nên siêu vi trùng là tác nhân gây bệnh hiểm nghèo cho con người và các loài động vật

 Tảo: là loại thực vật đơn giản nhất có khả năng quang hợp, không có rễ, thân,

lá; có loại tảo có cấu trúc đơn bào, có loại có dạng nhánh dài, tảo thuộc loại thực vật phù du Tảo là loại sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng cacbonic hoặc bicacbonat làm nguồn cacbon, sử dụng các chất dinh dưỡng vô cơ như photphat và nitơ để phát triển Người ta có thể dùng tảo làm chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước tự nhiên

6 Ô nhiễm môi trường nước

6.1 Nguồn gốc gây ô nhiễm nước

Ô nhiễm nước là sự làm thay đổi bất lợi cho môi trường nước, hoàn toàn hay đại

bộ phận do các hoạt động khác nhau của con người tạo nên Những hành động gây tác động trực tiếp hay gián tiếp đến những thay đổi về mặt năng lượng, mức độ bức xạ Mặt Trời, thành phần vật lý hóa học của nước, và sự phong phú của các loại sinh vật sống trong nước

Về nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là tự nhiên hay nhân tạo Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên là do mưa, tuyết tan Nước mưa rơi xuống mặt đất, mái nhà, khu công nghiệp… kéo theo các vết bẩn xuống sông, hồ, hoặc các sản phẩm của các hoạt động phát triển của sinh vật, vi sinh vật và các xác chết của chúng Còn sự ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do xả nước thải sinh hoạt, công nghiệp, giao thông vận tải, thuốc trừ sâu diệt cỏ, và phân bón trong nông nghiệp

6.2 Thành phần gây ô nhiễm nước

Nước ô nhiễm thường có chứa những thành phần sau:

- Các chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật, thực vật làm cho nồng độ oxi hòa tan trong nước bị giảm do quá trình phân hủy sinh học Các chất này có trong chất thải sinh hoạt và công nghiệp

- Các chất lắng đọng gây bồi lấp dòng chảy

- Các chất phóng xạ từ quá trình khai thác, chế biến quặng, bụi phóng xạ từ các

Nước có màu vàng bẩn do sự xuất hiện quá nhiều các hợp chất humic (axit mùn) Nhiều loại nước thải của các nhà máy, công xưởng, lò mổ có nhiều màu sắc khác nhau Các màu sắc có ảnh hưởng tới ánh sáng mặt trời chiếu xuống dẫn đến hậu quả khôn lường cho các hệ sinh thái nước Nhiều màu sắc do hóa chất gây nên rất độc đối với sinh vật nước

6.3.2 Mùi và vị

Nước thải công nghiệp chứa nhiều hợp chất hoá học làm cho nước có vị không tốt

và đặc trưng, như các muối của sắt, mangan, clo tự do, sunfuahidro, các phenol và hidrocacbon không no Nhiều chất chỉ với một lượng nhỏ đã làm cho vị xấu đi Các quá trình phân giải các chất hữu cơ, rong, tảo đều tạo nên những sản phẩm làm cho nước có vị khác thường

Do vậy, khi nước bị ô nhiễm, vị của nó biến đổi làm cho giá trị sử dụng của nước giảm nhiều

Mùi của nước là một đặc trưng quan trọng về mức độ ô nhiễm nước bởi các chất gây mùi như: amoniac, phenol, clo tự do, các sunfua, các xianua v.v

Mùi của nước cũng gắn liền với sự có mặt của nhiều hợp chất hữu cơ như dầu mỡ, rong tảo và các chất hữu cơ đang phân rã Một số vi sinh vật cũng làm cho nước có

mùi như động vật đơn bào Dinobryon và tảo Volvox gây mùi tanh cá Các sản phẩm phân huỷ protein trong nước thải có mùi hôi thối

6.3.3 Độ đục

Một đặc trưng vật lý chủ yếu của nước thải sinh hoạt và các loại nước thải công nghiệp là độ đục lớn Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những chất này có kích thước rất khác nhau, từ cỡ các hạt keo đến những thể phân tán thô, phụ thuộc vào trạng thái xáo trộn của nước Những hạt này thường hấp thụ các kim loại độc và các vi sinh vật gây bệnh lên bề mặt của chúng Nếu lọc không kĩ vẫn dùng thì rất nguy hiểm cho người và động vật

Mặt khác, độ đục lớn thì khả năng xuyên sâu của ánh sáng bị hạn chế nên quá trình quang hợp trong nước bị giảm, nồng độ oxi hòa tan trong nước bị giảm, nước trở nên yếm khí

6.3.4 Nhiệt độ

Nguồn gốc gây ô nhiễm nhiệt là do nước thải từ các bộ phận làm nguội của các nhà máy nhiệt điện, do việc đốt các vật liệu bên bờ sông, hồ Nước thải này thường có nhiệt độ cao hơn từ 10 ÷ 150C so với nước đưa vào làm nguội ban đầu Nhiệt độ nước tăng dẫn đến giảm hàm lượng oxi và tăng nhu cầu oxi của cá lên hai lần Nhiệt độ tăng cũng xúc tác sự phát triển các sinh vật phù du Trong nước nóng ở ao hồ thường xảy ra hiện tượng "nở hoa" làm thay đổi màu sắc, mùi vị của nước

Ô nhiễm nhiệt gây ảnh hưởng tới quá trình hô hấp của sinh vật trong nước và gây chết cá, vì nồng độ oxi trong nước giảm nghiêm trọng

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHÈN

1 Khái niệm

Là những muối kép có cấu tạo tinh thể đồng hình (đa phần có 8 mặt) tạo nên bởi các anion sunfat SO4-2 (cũng có thể là anion selenat SeO4-2; anion phức SeF4-2 hoặc ZnCl4-2) và cation của hai kim loại có hoá trị khác nhau

Công thức chung của phèn là MI

MIII(SO4)2.12H2O; MI là kim loại hoá trị 1 như

Na+, K+, Ce+, Rb+, hoặc NH4+; MIII là ion kim loại hoá trị 3 như Al3+, Fe3+, Mn3+, V3+,

Ti3+ Co3+, Ga3+, Rb3+, Cr3+

Thường gặp các loại muối kép này dưới tên Phèn kép Người ta quen gọi các muối kim loại ngậm nước với công thức Mx(SO4)y.nH2O là Phèn đơn Ví dụ phèn amoni là muối kép (NH4)2SO4, Al2(SO4)3.24H2O, phèn crom Na2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O; phèn kali KAl(SO4)2.12H2O, phèn natri NaAl(SO4)2.12H2O; phèn đen: hỗn hợp của nhôm sunfat và than hoạt tính Dùng để tinh chế nước; dùng trong công nghiệp vải, sợi, giấy, thuộc da, vv Một số loại phèn cụ thể: Phèn nhôm; Phèn sắt

Ở đồng bằng sông Cửu Long và một số nơi gần biển, nước có độ acid khá cao, tức

có pH thấp, người dân gọi là nước phèn vì có vị chua Acid trong nước phèn là sulphuric acid, được tạo thành khi đất phèn (pyrite (FeS2)) tiếp xúc với không khí Đất phèn được hình thành do quá trình kiến tạo địa chất

Đất phèn tiềm tàng (Potential acid sulphate soil): được hình thành trong vùng chịu ảnh hưởng của nước có chứa nhiều sulfate Trong điều kiệm yếm khí cùng với hoạt động của vi sinh vật, sulfate bị khử để tạo thành sulfur và chất này sẽ kết hợp với sắt

có trong trầm tích để tạo thành FeS2

Khi phèn tiềm tàng trở thành phèn hoạt động thì tùy theo loại độc chất mà chúng có thể tan hoặc không tan, có thể tạo nên váng màu vàng hay ánh bạc nên biểu hiện trên mặt nước cũng khác nhau Nếu độc chất phèn là sắt thì sẽ thấy màu đỏ nâu của rỉ sắt (còn gọi là phèn nóng) và độc chất phèn nhôm sẽ có màu trắng (còn gọi là phèn lạnh) Nước chua phèn không có môi trường đệm (hàm lượng ion HCO3 và 2

Al2(SO4)3, FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4) Nước phèn không có tính chất đệm (hàm lượng ion HCO3- và CO32- không có hoặc rất thấp) Vùng trũng, nước đọng chứa rất nhiều sunfat, ngược lại ở vùng có địa hình cao hàn lượng sunfat có trong nước ít hơn

Nước chua phèn được chia ra làm 3 loại:

Hàm lượng sắt (mg/l) 30 – 120 25 – 70 2 – 10 Hàm lượng sunfat (mg/l) 800 – 5000 100 – 380 100 – 400

2.1 Phèn sắt

Là một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay amoni,

ví dụ: kali sắt sunfat [K2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O hay KFe(SO4)2.12H2O] Ở dạng tinh khiết, Phèn sắt là tinh thể không màu, nhưng thường có màu tím vì có vết mangan; tan trong nước Phèn sắt được điều chế bằng cách kết tinh hỗn hợp sắt (III) sunfat với muối sunfat của các kim loại kiềm hoặc amoni

2.2 Phèn nhôm

Gồm hai loại:

 Phèn nhôm đơn: Al2.(SO4)3.18H2O

 Phèn nhôm kép: muối kép của sunfat nhôm với sunfat kim loại kiềm hoặc amoni

 Kali nhôm sunfat hay phèn nhôm kali (thường gọi: phèn chua) [KAl(SO4)2.12H2O hay K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O]: Tinh thể lớn hình bát diện, trong suốt, không màu,vị chát, cảm giác se lưỡi; khối lượng riêng 1,75 g/cm3; tnc= 92oC; đun nóng đến 200oC thì mất nước kết tinh, thành phèn khan ở dạng bột trắng (thường gọi là phèn phi hoặc khô phèn) ít tan trong nước