Phúc trình thực tập Hóa môi trường

Đại cương Giới hạn lượng oxy bão hòa dissolved oxygen trong nước thiên nhiên vàtrong nước thải tùy thuộc vào điều kiện hóa lý và hoạt động sinh học của các sinh vật .Việc xác định hàm l

BÀI 1: OXY HÒA TAN (DO)

1 Đại cương

Giới hạn lượng oxy bão hòa (dissolved oxygen) trong nước thiên nhiên vàtrong nước thải tùy thuộc vào điều kiện hóa lý và hoạt động sinh học của các sinh vật Việc xác định hàm lượng oxy hòa tan là phương tiện kiểm soát sự ô nhiễm do mọihoạt động của con người và kiểm tra hiệu quả xử lý nước thải

làm hạ thấp kết quả

Đặc biệt ion nitrite là một trong những chất ngăn trở thường gặp, nó không oxihóa Mn2+ mà khi môi trường có iodur và acid nó sẽ oxi hóa 2I- ® I2, N2O2 tạo thành từphản ứng lại bị oxi hóa bởi oxy khi trôi qua mặt thoáng dung dịch để cho lại 

2

NO

Do đó khi NO 2 trong mẫu, dứt điểm không thể xảy ra bình thường khi có sựbiến đổi liên tục từ 2I- ® I2 và ngược lại Điều này làm cho kết quả của thí nghiệmkhông được chính xác.

Để khắc phục nhược điểm trên, phương pháp Winkler cải tiến bằng cách trongdung dịch iodur kiềm được thêm một lượng nhỏ Azurnatri

Theo tiến trình này, NO2-bị loại hẳn

c Đậy nút, đảo ngược chai 20 giây

d Để yên đến khi kết tủa trắng hoàn toàn, lắc chai một lần nữa , đảo chai ít nhất 2 phút

e Đợi kết tủa lắng yên , cẩn thận mở nút , them từ từ 2ml H2SO4 đđ sát thành chai

f Đậy nút , rửa chai dưới vòi nước , lắc và đảo chai để hòa tan hoàn toàn kết tủa

g Lấy 50ml dd trong chai định phân bằng Na2S2O3 0,01N , đến khi màu vàng thật nhạt thêm vào 4 giọt chỉ thị hồ tinh bột Định phân cho tới khi mất màu hoàn toàn Ghi thể tích Na2S2O3 đã dung (làm ít nhất 2 lần).

Gọi C1 và V1 là nồng độ đương lượng của oxi và V của dung dịch mẫu

C2, V2 là nồng độ đương lượng và V của dung dịch S2O32-

 Nhận xét: Tuy thực hiện thao tác với bình 1 và Bình 2 là tương tự nhau

nhưng kết quả lại khác nhau Nguyên nhân là do cách ta bảo quản mẩukhông giống nhau, điều này cho thấy, điều kiện bảo quản mẫu là rấtquang trọng trong thí nghiệm xác đinh DO

3 Câu hỏi

Câu 1: Viết tất cả các phương trình phản ứng cơ bản xảy ra trong phương pháp

Winkler?

Mn(OH) 2 + 1/2O 2 → MnO 2 + H 2 O

Quá trình phụ gây ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm:

Vì vậy, cần phải tiến hành theo phương pháp Winkler cải tiến:

Câu 2: Giải thích tại sao cần phải cố định mẫu DO tại hiện trường trước khi vận

chuyển về phòng thí nghiệm phân tích.?

Trong khi đem mẫu về phòng thí nghiệm, nếu không cố định mẫu thì lượng oxi

có trong mẫu nước có thể thoát ra ngoài hoặc có sự hòa tan oxi trong không khí vàomẫu nước, điều đó làm cho kết quả thí nghiệm không chính xác Chính vì vậy, việc cốđịnh mẫu là rất quan trọng

Câu 3: Tại sao cần phải bổ sung phương pháp Azide vào phương pháp

Winkler?

Azide được thêm vào dung dịch nhằm loại bỏ NO2- trong dung dịch

Ảnh hưởng của nitrite:

2

NO trong mẫu, dứt điểm không thể xảy ra bình thường khi có sựbiến đổi liên tục từ 2I- ® I2 và ngược lại ,làm cho kết quả của thí nghiệm không đượcchính xác

Phương trình loại bỏ nitrite:

Câu 4: Cho biết 5 loại hoá chất gây cản trở cho phương pháp Winkler và nêu

biện pháp bổ sung thích hợp để khắc phụ ảnh hưởng của những chất cản này

5 loại hóa chất gây cản trở phương pháp Winkler là:

Nitrite, sắt ba…là những tác nhân oxi hóa

Sắt hai, sulfit, sulfur, polythiocyanate… là tác nhân khử

Khắc phục ảnh hưởng cản trở của Fe3+ bằng dd acid Phosphorid (đđ) Khi acid hóamẫu nước đã cố định oxi : ion Phosphate sẽ tạo phức bền với Fe3+ và ngăn sự khử thành

Fe2+

Với mẫu chứa NO2 > 0.05 mg/l, cần dùng azid để loại trừ ảnh hưởng Nồng độ NO2

đến 15 mg/l không gây cản trở phép xác định vì chúng bị phân hủy khi thêm azid

NO2 

+ N3 

+ 2H+  N2O + N2 +H2O Nếu mẫu nước có nhiều chất lơ lửng có khả năng cố định hoặc tiêu hao iod => cầnphải loại bỏ bằng nhôm hydroxyt trước khi cố định oxi

Câu 5: Vai trò của NaOH khi pha chế dung dịch Na2S2O3

Do trong nước, muối thiosulfate bị phân hủy dễ dàng bởi acid tạo thành S và

SO2 nên NaOH được dùng để trung hòa H+ có trong dung dịch và tạo môi trường ổnđịnh cho S2O32-

Câu 6: Hai mẫu cùng lấy tại một vị trí để đo DO Một mẫu được bảo quản ngay

sau khi lấy, mẫu kia được xử lý sau khi về đến phòng thí nghiệm Hãy tiên đoán kếtquả phân tích hai mẫu trên

Mẫu được bảo quản ngay sau khi lấy sẽ có DO cao hơn mẫu được xử lý sau khi

về đến phòng thí nghiệm Vì trong thời gian vận chuyển thì lượng O2 sẽ bị giảm dochất hữu cơ có trong nước dễ bị phân hủy

Vì vậy cần phải cố định mẫu tại hiện trường trước khi vận chuyển về phòng thínghiệm phân tích để tránh sai số khi đo, giúp cho việc xác định chỉ số DO được chínhxác

Bài 2: NHU CẦU OXY HÓA HỌC (COD)

-oOo -1 Đại cương

Nhu cầu oxy hóa học COD là phương pháp đo lượng oxy tương đương của cáccấu tử hữu cơ trong mẫu nước bị oxy hóa bởi tác nhân hóa học có tính oxy hóa mạnh.Đây là phương pháp xác định vừa nhanh chóng vừa quan trọng để khảo sát các thông

số của dòng nước và nước thải công nghiệp, đặc biệt trong các công trình xử lý nướcthải

3 Tiến hành thí nghiệm

a Chuẩn lại FAS

Pha loãng 2,5 ml 0,0167M K2Cr2O7 với 50ml nước cất  erlen 250ml

Màu chuyển từ xanh sang đỏ nâu

Chuẩn lại FAS:

Dựa vào phương trình ta có:

=>

Nồng độ FAS = (ml K2Cr2O7 x 0.1)/ mlFAS

b Giai đoạn phá mẫu:

Lấy 3 ống ra, chuyển dung dịch sang erlen 250ml Thêm 3 giọt Ferroin chuẩn

độ bằng FAS tới khi dung dịch chuyển sang màu đỏ nâu Ghi nhận thể tích

4 Tính toán:

Giá trị COD được tính bằng công thức sau:

Chứng minh công thức trên:

K2Cr2O7 (lượng K 2 Cr 2 O 7 đã tác dụng với mẫu nước) cũng là số mol đương lượng

của oxi

là nồng độ đương lượng của Oxi (g/ml) Từ nồng

độ ta dễ dàng tính được khối lượng của oxi

Với 1 mol đương lượng của oxi là 8g ta có:

Vì đơn vị theo yêu cầu là mg/l nên ta được:

COD(mg/l) = (Vchuẩn độ blank – Vchuẩn độ mẫu)x[FAS]x8000/ml mẫu

5 Kết quả

Sau khi tiến hành các thí nghiệm ta thu được kết quả thí nghiệm như sau:

 Chuẩn lại FAS

Sau 3 lần chuẩn độ ta thu được kết quả như sau:

V1 = 3,8ml

V2 = 3,7ml

V3 = 3,7ml

=> Vtb = 3,73mlThay giá trị thể tích trung bình của dd K2Cr2O7 0.0167M vào công thức:

ta được:

M x

73 , 3

5 , 2 1 , 0

là thể tích chuẩn độ mẫu trắng

Thay các giá trị vừa tính được ở trên, vào công thức (1) ta có:

) / ( 3 , 19 25

8000 067 , 0 ) 5 , 2 4 , 3 ( )

BÀI 3: NITROGEN-AMONIA

1/ Đại cương

Sự hiện diện của ammonia trong nước mặt hoặc nước ngầm bắt nguồn từ hoạtđộng phân hủy chất hữu cơ do các loại vi sinh vật trong điều kiện yếm khí Đối vớinguồn nước cấp cho sinh hoạt, ammonia được tìm thấy khi bị nhiễm bẩn bởi các dòngnước thải Trong mạng lưới cấp nước, ammonia còn được sử dụng dưới các dạng hóachất diệt khuẩn cloramine Nhằm tạo lượng clor dư có tác dụng kéo dài thời gian diệtkhuẩn khi lưu chuyển trong đường ống, tùy theo tỉ lệ phối hợpammonia có thể kết hợpvới clor cho monocloramine, dicloramine, tricloramine

2/ Nguyên tắc

Đẩy muối amoni (NH4+) và NH3 ra thể tự do bằng một chất kiềm mạnh hơnammoniac, thí dụ như MgO Dung hơi nước kéo ammoniac đã được giải phóng ra sangbình chuẩn độ và định lượng bằng H2SO4 0.1N với methyl đỏ làm chỉ thị màu:

bình kia dung 100ml mẫu nước thải

10ml dung dịch H2SO4 0,1N + 25ml nước cất và 3 giọt thuốc thửmetyl đỏ

ngưng hơi nhúng chìm trong một bình tam giác 250ml

d. Cho thật nhanh 1g MgO vào bình Kjeldahl Lắp kín hệ thống ngay để

tiến hành chưng cất

phút Thử kiểm tra NH3 trong bình Kjeldahl còn không (bằng giấyquỳ) Tắt hệ thống chưng cất, sản phẩm được khoảng 100ml

NaOH 0,1N Dứt điểm xảy ra khi màu chuyển từ đỏ sang vàng.

4/ Tường trình

Sau thí nghiệm ta thu được giá trị như sau: VNaOH=9.4ml

Ta có:

CacidVacid = CbazoVbazo

Với C là nồng độ đương lượng

Từ đây ta suy ra, lượng acid H2SO4 0.1 N đã tác dụng với NH3 là:

NH

V

V C

Suy ra nồng độ của N trong mẫu nước là:

0 0006  17  0 0102g / l

5/ Câu hỏi

Câu 1: Nêu nguồn gốc sinh ra N-NH3 trong nước thải

Trả lời: N-NH3 trong nước thải là sản phẩm của các quá trình các chất hữu cơ,phân rác trong tự nhiên hay từ sự phân hủy protein trong nước thải sinh hoạt và một sốngành công nghiệp

Nói cách khác, sự hiện diện của ammonia trong nước mặt hoặc trong nướcngầm bắt nguồn từ hoạt động phân hủy chất hữu cơ do các loại vi sinh vật trong điềukiện yếm khí đối với nguồn nước cấp cho sinh hoạt, ammonia được tìm thấy khi bịnhiễm bẩn bởi các dòng nước thải Trong mạng lưới nước cấp ammonia còn sử dụngdưới dạng hóa chất để diệt khuẩn cloranine Nhằm tạo lượng clo dư có tác dụng kéodài thời gian diệt khuẩn khi lưu chuyển trong đường ống

Câu 2: Nêu những nguyên nhân có ảnh hưởng đến kết quả thí nghiêm và trình

bày biện pháp khắc phục

Trả lời: các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm bằng phương pháp

Kjeldahl:

 Nồng độ H2SO4 0.1N, và NaOH 0.1N không đảm bảo chính xác

 Do các muối amoni, sunfuahydro, các amin béo gây cản trở

 Có clo dư: khắc phục là cho Na2S2O3 để khử Clo

 Trong dung dịch còn những cặn nhỏ: khắc phục là dùng dung dịchZnSO4 và NaOH để tạo kết tủa lắng xuống và lọc bỏ

 Trong dung dịch còn những kim loại tạo phức được với NH3 kém bền

bền với các kim loại ấy

ta ứng dụng việc phân tích phosphate để kiểm soát mức độ ô nhiễm của dòng nước.

4 Tiến hành thí nghiệm

a Giai đoạn phá mẫu

Cho 25 ml mẫu nước thải ® erlen 250 ml

1 giọt chỉ thị phenolphtaleinNếu xuất hiện màu đỏ, thêm một vài giọt dd acid mạnh vừa đủ làm mất màu

Trung hòa ® màu hồng nhạt với dd NaOH 1 NPha loãng ® 50 ml bằng nước cất

Thêm 1ml dd acid mạnh (phá mẫu P) + 0,5g K2S2O8Đun sôi nhẹ trên bếp điện cho đến khi thể tích 10 ml Làm lạnh và pha loãng ® 30 ml bằng nước cất

1 giọt chỉ thị phenolphtalein

b Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và mẫu phân tích

Các dung dịch chuẩn và mẫu phân tích được chuẩn bị theo mẫu sau:

Ghi chú: nồng độ PO43- lúc sau được tính như sau:

Thay lần lượt các giá trị C0 = 10µg/ml, Vtổng = 50 ml, V0 lần lượt là các giá trị ở

Từ bảng trên ta lâp được đồ thị đường chuẩn như sau:

Ta thu được phương trình đường chuẩn là: y=0.8386x-0.0301

Thay giá trị mật độ quang của mẫu với y=1.219 vào phương trình trên ta dễ dàng tính được nồng độ x=1.489 ( µg/ml) Tuy nhiên, đây không phải là nồng độ của 25

ml mẫu nước thải ban đầu mà là nồng độ của 50 ml dung dịch đã qua xử lý Vì vậy, tacần tính lại nồng độ của 25 ml mẫu ban đầu:

Nồng độ của 25 ml mẫu ban đầu được tính như sau:

C25ml=(1.489*50)/25=2.978 (mg/ml)

Vậy nồng độ của mẫu nước thải ban đầu là : 2.978 µg/ml

6 Câu hỏi

Câu 1: Trong môi trường thiên nhiên phosphate thường ở những dạng nào ?

Trả lời: Trong thiên nhiên phosphate được xem là sản phẩm của chu trình lân

hóa và thường gặp ở dạng vết đối với nước thiên nhiên Hai dạng phổ biến trong thiênnhiên là orthophosphate, polyphosphate, đôi khi cũng có dạng hợp chất phosphate hữucơ

Câu 2: Kết quả có thể xảy ra theo chiều hướng nào nếu sử dụng bột giặt tổng hợp để

rửa các dụng cụ thủy tinh ?

Trả lời: Nếu sử dụng bột giặt để rửa các dụng cụ thuỷ tinh thì: Phosphate có

trong bột giặt sẽ bị lưu giữ một phần trong các bình bởi tính hấp phụ của thành bình sẽlàm sai lệch kết quả dẫn đến trị số kết quả thấp hơn Vì vậy nên rửa các dụng cụ bằngHCl loãng và tráng vài lần bằng nước cất

Câu 3: Khi mẫu nước thải sinh hoạt được bảo quản vài ngày bằng cách acid hóa để

ngăn chặn các hoạt động sinh hoạt vi khuẩn Kết quả phân tích sẽ như thế nào so vớihàm lượng orthophosphate thật sự có trong mẫu?

Trả lời: Khi mẫu nước thải sinh hoạt được bảo quản vài ngày bằng cách acid

hoá để ngăn chặn các hoạt động sinh hoạt vi khuẩn Kết quả phân tích sẽ có giá trịthấp hơn hàm lượng orthophosphate thật sự vì: Sự phân giải động thực vật, protein do

vi khuẩn thực hiện nên các hợp chất của phosphor sẽ được giải phóng Vì vậy khi vikhuẩn đã bị acid hoá thì nó không còn khả năng phân giải động thực vật và Protein cótrong mẫu nước thải

BÀI 5: ĐỊNH LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC GIẾNG

1/ Mục đích

Fe là kim loại phong phú cấu tạo nên vỏ trái đất Trong dòng nước mặt, hàmlượng sắt thay đổi và ít khi vượt quá 1mg/l, nhất là với các loại nước có tính kiềm Đốivới nước ngầm, pH thấp, lượng Fe có thể cao hơn Sắt dễ bị oxy hoá trở thành Fe(III)

và bị thủy giải sau đó bền ở dạng ferric hydrat không tan

2/ Nguyên tắc

Sắt ở dạng ferric hydrat không tan sẽ được hòa tan bằng HCl đđ Dùnghydroxylamin khử sắt ba thành sắt hai Ở pH từ 3 đến 9, Fe2+ sẽ tạo được phức màu đỏcam với o-phenantrolin và được xác định bằng cách đo độ hấp thụ A ở bước sóng =510nm trên máy quang phổ SECOMAN 250

Fe(OH)3 + 3H+ ® Fe3+ + 3H2O

4Fe3+ + 2NH2OH ® 4Fe2+ + N2O + H2O + 4H+

3/ Thực hành

 Xây dựng đường chuẩn:

Đường cong chuẩn được xây dựng dựa trên đo độ hấp thụ của các dung dịchchuẩn tại bước sóng hấp thu cực đại  max =510nm theo bảng sau:

Dung dịch chuẩn cần lấy (ml) 0 5 10 15 20 25

Dung dịch đệm acetat (ml) 5 5 5 5 5 5 Dung dịch phenanthrolin (ml) 3 3 3 3 3 3

Xây dựng đồ thị độ hấp thụ A theo nồng độ của dung dịch chuẩn: là một đườngthẳng qua gốc tọa độ

 Xác định nồng Fe tổng cộng trong nước giếng

Lấy 25ml mẫu nước giếng cho vào cốc đốt + 1ml HCl đđ + 1ml NH2OH.HCl.Cho vào một đá bọt sôi đun sôi đến khi còn thể tích khoảng 15ml (Nếu lỡ đun cạn thìkhi hòa tan lại dùng 1ml HCl đ và 2,5ml nước cất) Để nguội đến nhiệt độ phòng, phathành 25ml nước cất Sau đó thêm 5ml dung dịch đệm acetat + 3ml O-phenanthroline.Đậy nút lắc đều Đợi 10-15 phút

Đo độ hấp phụ A của dung dịch mẫu ở bước sóng  max

Kết hợp với phương trình đường chuẩn, và độ hấp thụ A của dung dịch mẫu ta có thểtính được nồng độ của Fe trong mẫu nước giếng

Từ bảng số liệu trên ta thu đường đường chuẩn sau:

y = 0.3699x + 0.0181

0 0.1

Ta có phương trình đường chuẩn là: y=0.3669x + 0.0181

Thay giá trị mật độ quang vào phương trình đường chuẩn ta thu được giá trị





5/ Câu hỏi

Câu 1: Tại sao để phản ứng đạt vận tốc tối đa phải điều chỉnh pH = 2.9 –3.5 và

phải sử dụng lượng thừa o-phenanthroline?

Trả lời: Vì cần phải để phản ứng xảy ra trong môi trường acid để ngăn cản sự

tạo thành tạo tủa Fe(OH)3

Mặt khác ta cũng phải sử dụng lượng thừa o-phenanthroline để cho phức tạothành được hoàn toàn không còn lượng thừa Fe2+ trong dung dịch để việc so màu đượcchính xác

Câu 2: Tại sao khi lấy mẫu nước để xác định sắt phải sử dụng bình thủy tinh

không được sử dụng bình nhựa dẻo?

Trả lời: Nếu ta dùng bình nhựa dẻo thì trong mẫu nước nếu có Fe thì Fe sẽ bị

hấp phụ vào thành bình một phần do đó lượng Fe ta cần xác định sẽ không cho kết quảđúng của nó Tốt nhất là chúng ta nên dùng bình thuỷ tinh

Câu 3: Viết các phương trình phản ứng đã sử dụng trong bài xác định hàm

BÀI 6: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ KHỐI LƯỢNG NO2

TRONG KHÔNG KHÍ

I ĐẠI CƯƠNG

Khí NO2 thường xuất hiện trong các khu vực có mật độ giao thông cao tại các khu đô thị Nguồn gốc ban đầu từ quá trình đánh lửa của động cơ đốt trong Đây cũng là một trong những thông số cơ bản trong quan trắc và kiểm tra, giám sát chất lượng môi trường không khí.

II NGUYÊN TẮC

 Khí NO2 được hấp thụ vào dung dịch NaOH tạo NaNO2, cho phản ứng với

CH3COOH tạo thành HNO2 Acid nitro tác dụng với acid sulfanilic và  naphtylamin cho ra hợp chất Azoic có màu hồng.

- Độ nhạy của phương pháp 0,5 μg NOg NO2 - tương đương với 1 μg NOg NO2.

 Phản ứng diễn ra như sau:

2NO2 + 2NaOH  NaNO2+ NaNO3 + H2O (1) NaNO2 + CH3COOH  HNO2 + CH3COONa (2)

+

C6H4

SO3H NºN