bài tiểu luận : cách xác định DO,BOD,COD

i Phần 1: Mở đầu Nước thành phần quan trọng vật chất, tế bào sinh học tham gia vào q trình sinh hóa Nước tham gia vào trình xảy tự nhiên, nước tác động đến biến đổi Trái Đất sống Trái Đất Hơn thế, nước tài nguyên vô giá, cần cho hoạt động sống người sinh vật Nhưng nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý quan trọng phải đối mặt với nguy ô nhiễm cạn kiệt Nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, người cố tình bỏ qua tác động đến môi trường cách trực tiếp gián tiếp Nguy thiếu nước đặc biệt nước hiểm họa lớn tồn vong người toàn sống Trái Đất Do đó, vấn đề nước thải xử lý nước thải vấn đề cấp bách cần giải Để xử lý nguồn nước trước tiên ta phải đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải, số tiêu như: màu sắc, mùi, pH, người ta đặc biệt quan tâm nhiều đến số BOD, COD, DO Phần 2: NỘI DUNG I Oxi hòa tan(Dessolved oxygen) 1.1.Khái niệm: DO (Dessolved Oxygen) lượng oxy hòa tan nước cần thiết cho hô hấp thủy sinh Trong chất khí hòa tan nước, oxy hòa tan đóng vai trò quan trọng Oxy hòa tan cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, điều kiện khơng thể thiếu q trình phân hủy hiếu khí vi sinh vật Khi nước bị ô nhiễm chất hữu dễ bị phân hủy vi sinh vật lượng oxy hòa tan nước bị tiêu thụ bớt, giá trị DO thấp so với DO bảo hòa điều kiện Vì DO sử dụng thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu nguồn nước DO có ý nghĩa lớn q trình tự làm sông (assimilative capacity - AC) Đơn vị tính DO thường dùng mg/l i 1.2.Nguồn gốc DO: Nguồn gốc chủ yếu DO hòa tan oxygen từ mặt thống, phản ứng hóa học từ sản phẩm phân hủy thải bỏ 1.3.Các yếu tố ảnh hưởng: *Nhiệt độ: -Độ hòa tan oxytrong nước cất đượcbão hòa khơng khí áp suất 760 mmHg -Ở nhiệt độ trung bình, độ tan tới hạn oxy nước vào khoảng 8mg O2/L -Nhiệt độ nước nguồn có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng oxy nước nguồn -Về mùa hè nhiệt độ nước nguồn tăng,quá trình oxy hóa sinh hóa chất hữa xảy với cường độ mạnh hơn.Trong độ hòa tan oxy vào nước lại giảm xuống Vì mùa hè,độ thiếu hụt oxy tăng nhanh so với mùa đông -Về mùa đông nhiệt độ nước nguồn thấp nên độ hòa tan tăng,tuy nhiên với nhiệt độ thấp vi khuẩn hiếu khí tham gia vào q trình oxy hóa,sinh hóa chất hữa hoạt động yếu.Do q trình khống hóa chất hữa xảy chậm chạp.Vì mùa đơng q trình tự làm nước nguồn xảy cách chậm chạp -Lượng oxygen hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nước, nhiệt độ nguồn nước lớn khả hòa tan oxygen DO nguồn nước nhỏ lại ngược lại nhiệt độ nguồn nước thấp khả hòa tan oxygen tốt DO cao i *Cặn lắng: -Khi xả nước thải chưa xử lý vào nguồn nước,các chất lơ lững lắng xuống đáy nguồn tốc độ dòng chảy nguồn khơng lớn chất lắng cạnh cống xả -Các chất hữa cặn lắng bị phân hủy vi khuẩn Nếu lượng cặn lắng lớn lượng oxy nước nguồn không đủ cho q trình phân hủy hiếu khí oxy hòa tan nước nguồn cạn kiệt (DO=0).Lúc q trình phân giải yếm khí xảy sản phẩm chất khí H2S,CO2,CH4 Các chất khí lên mặt nước lôi kéo theo hạt cạn phân hủy, đồng thời bọt khí vỡ tung bay vào khí quyển.Chúng làm nhiễm nước khơng khí xung quanh -Cần ý q trình yếm khí xảy chậm nhiều so với q trình yếm khí Bởi đưa cặn vào nguồn q trình phân giải yếm khí xảy liên tục thời gian dài q trình tự làm nguồn nước coi chấm dứt.Nguồn sử dụng vào mục đích cấp nước, cá khơng thể sống có nhiều thiệt hại khác *Áp suất: -Áp suất cao oxy hòa tan nước cao ngược lại.Vì áp suất cao oxy dể vào nước i * Độ mặn: -Độ hòa tan oxy nước muối thấp nước ngọt.Vì độ hòa tan oxy phụ thuộc vào hàm lượng clorua nước Nồng độ clorua cao oxy hòa tan ngược lại i Bảng: Lượng oxy hòa tan khơng khí vào nước theo nhiệt độ độ mặn 1atm *Một số yếu tố khác: -Oxy không khí: để oxy hóa chất hữa cơ,trong nguồn nước ln xảy q trình bổ sung lượng oxy mới.Nguồn bổ sung oxy khơng khí.Chúng hòa tan vào nguồn nước qua mặt thống nguồn nước -Qúa trình quang hợp thực vật thủy sinh tạo oxy -Qúa trình hơ hấp thủy sinh vật làm tiêu hao oxy -Qúa trình phân hủy chất hữa nước vi khuẩn làm tiêu hao oxy -Độ hòa tan oxy vào nước phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc hai pha oxy nước.Diện tích tiếp xúc lớn oxy hòa tan cao ngược lại -Độ thống bề mặt ao ni.Thống nhiều oxy hòa tan nhiều ngược lại -Độ hòa tan oxy phụ thuộc vào mức độ xáo trộn gây dòng chảy tác nhân gió mặt thống dòng chảy i -Sự thay đổi mùa ảnh hưởng đến nồng độ oxy Vd:mùa hè nhiệt độ ấm làm tăng tốc độ tổng hợp phân hủy hàm lượng oxy hòa tan giảm 1.4.Vai trò DO: Vì oxygen ngun tố khơng thể thiếu lồi sinh vật nên lượng oxygen hòa tan nước thông số quan trọng để đánh giá sức khỏe nguồn nước, oxygen cần cho trình hơ hấp lồi thực vật, động vật sống nước Vi sinh vật cần oxygen để oxi hóa chất hữu tổng hợp nên sinh khối cho thể trình phân hủy chất hữu nước có vai trò lớn oxygen, oxigen giúp trình phân hủy chất hữu nước cách nhanh chóng mà khơng gây ô nhiễm, ngược lại trình phân hủy chất hữu khơng có tham gia oxygen gọi q trình phân hủy yếm khí gây khí hydrosunfua, amoniac, metan… gây nhiễm cho khơng khí, người ta thường sử dụng thơng số DO để đánh giá tình trạng sức khỏe nguồn nước Nguồn nước có hàm lượngoxygen hòa tan cao khả gây nhiễm nguồn nước có DO thấp nhiệt độ thường độ hòa tan tới hạn oxygen vào nước khoảng 8mg/l DO giảm xuống khoảng 4-5mg/l số lượng sinh vật nước giảm mạnh Nên lượng DO nước giảm đến nước q trình phân hủy yếm khí nước trở nên đen có mùi khó chịu 1.5.Ý nghĩa mơi trường -DO yếu tố định thay đổi sinh vật kị khí hay hiếu khí: Hàm lượng DO liên quan mật thiết đến thông số COD BOD nguồn nước Nếu hàm lượng DO cao, trình phân hủy chất hữu xảy theo hướng háo khí (aerobic).Ngược lại, q trình phân hủy chất hữu nước xảy theo hướng yếm khí (anaerobic) i -Việc đo oxy hòa tan quan trọng để trì điều kiện hiếu khí nguồn nước tự nhiên tiếp nhận chất ô nhiễm q trình xử lí hiếu khí thực để làm nước thải sinh hoạt công nghiệp -Xác định oxy hòa tan liên quan đến việc kiểm sốt nhiễm dòng chảy, trì điều kiện thuận lợi cho việc tăng trưởng sinh sản quẩn thể sinh vật nước - DO yếu tố quan trọng ăn mòn sắt thép, đặc biệt hệ thống cấp nước lò Tách oxy từ nước cấp cho lò phương pháp vật lý hóa học thực tế thường gặp cơng nghiệp lượng.Thí nghiệm oxy hòa tan phục vụ phương tiện kiểm sốt 1.6.Phương pháp xác định DO (oxy hòa tan) Có thể xác định DO hai phương pháp khác nhau: 1.6.1.Phương pháp winkler: Phương pháp đơn giản, dễ thực cho phép đạt độ xác cao hồn thành cẩn thận tất khâu tiến hành định lượng Phương pháp dựa sở phản ứng mà Mn hố trị mơi trường kiềm (dung dịch cho vào mẫu nước hỗn hợp với dung dịch KI) bị O2 mẫu nước ơxy hố đến hợp chất Mn hố trị 4, số đương lượng hợp chất Mn hoá trị lúc đựơc kết hợp với tất O2 hồ tan MnCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Mn(OH)2 Trắng Mn(OH)2 + O2 = 2MnO(OH)2 Vàng nâu i Số đương lượng Mn hoá trị tạo thành dạng kết tủa màu vàng nâu số đương lượng ôxy hoà tan nước Khi thêm axit H2SO4vào mẫu, hợp chất Mn hố trị hay nói khác số đương lượng O2 hồ tan, số đương lượng I2 có mẫu nước MnO(OH)2 + 2H2SO4 + KI = MnSO4 + K2SO4 + 3H2O + I2 I2 tự tách ra, dễ dàng định lượng dung dịch chuẩn Na2S2O3 I2 + Na2S2O3 = 2Nal + Na2S4O6 Biết thể tích nồng độ Na2S2O3 chuẩn độ ta dễ dàng tính hàm lượng ơxy hồ tan mẫu nước Vì xác định O2 hoà tan nước thực giai đoạn: +Giai đoạn 1: cố định oxi hòa tan mẫu : MnSO4 + 2KOH ->Mn(OH)2 +K2SO4 2Mn(OH)2 +O2 ->MnO(OH)2 +Giai đoạn 2: oxi hóa KI->I2 Trong mơi trường axit: MnO(OH)2 +H2SO4+KI ->MnSO4 +K2SO4 +3H2O +I2 +Giai đoạn 3:chuẩn độ I2 Na2S2O3 I2 + Na2S2O3 ->2NaI +Na2S4O6 *Cách tiến hành: Oxy nước cố định sau lấy mẫu hỗn hợp chất cố định (MnSO4, KI, NaN3), lúc oxy hòa tan mẫu phản ứng với Mn2+ tạo thành MnO2 Khi đem mẫu phòng thí nghiệm, thêm acid sulfuric hay phosphoric vào mẫu, lúc MnO2 oxy hóa I- thành I2.Chuẩn độ I2 tạo thành Na2S2O3 với thị hồ tinh bột Tính lượng O2 có mẫu theo công thức: i DO (mg/l) = (VTB x N/ VM ) x x 1.000 Trong đó: VTB: thể tích trung bình dung dịch Na2S2O3 0,01N (ml) lần chuẩn độ N: nồng độ đương lượng gam dung dịch Na2S2O3 sử dụng 8: đương lượng gam oxy VM: thể tích (ml) mẫu nước đem chuẩn độ 1.000: hệ số chuyển đổi thành lít *Hạn chế phương pháp: phương pháp Winkler xác định O2 hòa tan nước khơng áp dụng với mẫu nước có chất ơxy hố (vùng nước bị nhiễm bẩn nước thải cơng nghiệp) có khả ơxy hố anion I - , chất khử (Dihydrosunfua H2S) khử I2 tự 1.7.2.Phương pháp điện cực oxy hòa tan-máy đo oxy: i Đây phương pháp sử dụng phổ biến Máy đo DO dùng để xác định nồng độ oxy hòa tan trường Điện cực máy đo DO hoạt động theo nguyên tắc: dòng điện xuất điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan nước khuếch tán qua màng điện cực, lúc lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỷ lệ với nồng độ oxy hòa tan Đo cường độ dòng điện xuất cho phép xác định DO 1.7.Phạm vi lĩnh vực áp dụng: Tiêu chuẩn quy định phương pháp iod để xác định oxy hòa tan nước gọi “phương pháp Winkler” cải tiến để khắc phục số cản trở Phương pháp iod phương pháp chuẩn để xác định oxy hòa tan nước Phương pháp dùng cho loại nước có nồng độ oxy hòa tan từ 0,2 mg/l đến gấp đơi nồng độ oxy bão hòa (khoảng 20 mg/l) khơng có chất cản trở Các chất hữu dễ bị oxy hóa tanin, axit humic, lignin cản trở việc xác định.Các hợp chất lưu huỳnh dễ bị oxy hóa sunphua, thioure gây cản trở, hệ hơ hấp tích cực thường cần oxy Khi có chất nên dùng phương pháp đầu đo điện hóa quy định TCVN 7325:2004 (ISO 5814) i Điều kiện thẩm thấu thích hợp trì K3PO4 Na3PO4 Các muối K, Na, Ca Mg thêm vào để tạo khả đệm thẩm thấu thích hợp góp phần cung cấp cần thiết cho sinh trưởng trao đổi chất vi sinh vật.FeCl3, MgSO4 NH4Cl cung cấp Fe, S N Dung dịch đệm phosphate nhằm cung cấp P Trong trường hợp nhu cầu oxy có chứa nito phải đo, cần phải loại nito Nước pha loãng chứa tất chất chủ yếu đề xác định BOD trừ vi sinh vật cần thiết Nhiều chất dùng làm “seed “ Nghiệm cho thấy nước thải sinh hoạt, đặc biệt nước từ hệ thống cống chung thích hợp, thường dùng ml nước thải cho lít nước pha lỗng Một số loại nước sơng thỏa u cầu, phải cẩn thận tránh dùng nước có chứa nito phải đo, cần phải loại nito Trong trường hợp chất cung cấp seed, nước pha loãng cần phải hòa trộn với seed chất dinh dưỡng trước thí nghiệm để bảo đảm tính đồng nước pha loãng sử dụng Cuối cùng, nước pha lỗng pha lỗng phải sục khí đến đạt bão hòa oxy trước sử dụng Sự pha lỗng nước thải:Người phân tích tự định mức độ pha lỗng mẫu, thơng thường nên pha lỗng tỷ lệ khác Khi nồng độ mẫu khoảng biết,chỉ cần pha loãng tỷ lệ khác đủ Đối với mẫu trước nồng độ, nhiều trường hợp cần phải pha loãng tỷ lệ khác Mấu phân tích phải đảm bảo có 0,5 mg/L oxy hòa tan thời điểm cuối giai đoạn ủ Bảng 2.1 biểu diễn tỷ lệ pha lỗng cần thiết tính theo % lấy trực tiếp vào chai BOD ( dung tích 300ml) pipet Bảng 2.1 Tỷ lệ pha loãng mẫu dựa nồng độ BOD dự đoán i Trong trình ủ phải niêm miệng chai BOD màng khí để ngăn khơng khí hòa tan vào chai Chai BOD phải rửa dung dịch acid chromic nước tẩy rửa, chai phải rửa nước nóng để diệt vi khuẩn nitrat hóa Sau rửa lại thật kỹ nước máy tráng lần cuối nước cất nước khử khống -Oxy hòa tan ban đầu: Với mẫu có BOD < 200mg/l, lượng mẫu > 1,0%, kết phân tích sai số đáng kể oxy hòa tan mẫu khác với oxy hòa tam nước pha lỗng khơng thể hiệu chỉnh Nếu tỷ lệ pha loãng < 20%, mẫu ổn định nhiệt độ 20oC, sục đén bão hòa, xem mẫu có nồng độ oxy hòa tan với nước pha lỗng Do đó, khơng cần phải xác định nồng độ oxy hòa tan mẫu Nếu tỷ lệ pha loãng > 20%, cần phải xác định nồng độ oxy hòa tan mẫu Trong phân tích BOD, độ giảm nồng độ oxy hòa tan sau ngày ủ phải mg/l nồng độ oxy hòa tan lại phải lớn 0,5 mg/l, sai số thí nghiệm khoảng ±5% Để xác định giá trị BOD5 mẫu nước ta thực theo bước sau: Chuẩn bị nước để pha lỗng: Lấy gần lít nước cất cho vào chai to, miệng rộng Giữ nước nhiệt độ 20oC Thổi khơng khí vào nước, vừa thổi vừa lắc đến nước i bão hòa oxi, thêm vào 1ml dung dịch đệm phosphat( có pH= 7,2), 1ml dung dịch MgSO4 0,092M, 1ml dung dịch CaCl2 0,025M 1ml dung dịch FeCl3 10-4M, 1,75g Na2SO3, lắc định mức thành 1l Đây dung dịch pha loãng mẫu phân tích Pha lỗng mẫu nước cần xác định BOD5 dung dịch pha loãng, cách pha loãng theo V/V tùy thuộc vào lượng chất hữu có mẫu cần xác định nhiều hay Chia mẫu nước sau pha loãng làm phần nhau: Phần đem xác định giá trị lượng oxi hòa tan phương pháp Winkler trên, tính giá trị D1 Phần cho vào chai, đậy nắp kín, đem tủ bóng tối nhiệt độ 20oC ngày, sau lấy xác định giá trị lượng oxi hòa tan tính D2 Hàm lượng BOD5 xác định theo công thức: (BOD)5 = (D1 –D2)/P P tỷ lệ pha loãng Đối với mẫu nước có hàm lượng chất hữu lớn phải pha loãng nhiều lần, cần bổ sung thêm vi sinh vật để đảm bảm đủ lượng vi sinh vật cho trình phân hủy sinh học chất hữu mẫu nước 2.4 Vận tốc trình oxy hóa sinh hóa Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy chất hữu BOD xem k =0,10/ ngày 20oC Gía trị có từ nhiều nghiên cứu nước sông bị ô nhiễm nước thải sinh hoạt Mỹ Anh Kết thí nghiệm nước thải cơng nghiệp sử dụng nước pha loãng cho thấy k > 0,10/ ngày giá trị k loại nước thải khác Gía trị k nước thải sinh hoạt thay đổi đáng kể ngày giá trị trung bình 0,17/ngày, khác với giá trị 0,10/ngày xác định trước Các giá trị k c nước thải qua xử lý sinh học thấp nước thải chưa xử lý Yếu tố khác ảnh hưởng đến kết đo đạc BOD nhiệt độ Biến thiên BOD theo thời gian biểu diễn bảng 2.4 i Bảng 2.4 Ý nghĩa quan trọng số tốc độ phản ứng k BOD Bảng 2.4.cho thấy phản ứng BOD thay đổi lớn tùy thuộc vào tốc độ phản ứng Các giá trị BOD5 khoảng 68% BOD tổng k= 0,1/ ngày 94%khi k = 0,25%/ngày Ý nghĩa quan trọng k việc xác định hướng phát triển phản ứng BOD minh họa hình Đối với chất thải có giá trị L cho trước,giá trị BOD5 thay đổi đáng kể vòng 15 ngày Trước đây, thường biểu diễn BOD5 ngày theo L cách cho k= 0,10/ ngày Hinhf Cho thấy giá trị L mẫu với BOD5 = 200 thay đổi theo giá trị k i Hình ảnh hưởng số tốc độ BOD (ở giá trị L cho trước) Tốc độ phản ứng thay đổi theo chất chất hữu khă sinh vật có sử dụng chất hữu 2.5 Các giá trị BOD điển hình Phần lớn sơng ngun sơ có BOD ngày (ký hiệu BOD5) nhỏ mg/L Các sông bị ô nhiễm mức độ nhẹ có giá trị BOD khoảng 2– mg/L Nước thải thị xử lý có hiệu cơng nghệ ba giai đoạn có giá trị BOD5 vào khoảng 20 mg/L Nước thải chưa xử lý có giá trị BOD khơng cố định, trung bình vào khoảng 600 mg/L châu Âu khoảng 200 mg/L Hoa Kỳ hay khu vực mà bị thấm lọc qua nước ngầm hay nước bề mặt Các giá trị nói chung Hoa Kỳ thấp chủ yếu lượng nước tiêu thụ đầu người cao nhiều so với khu vực khác giới Bùn sệt từ trang trại chăn ni bò sữa có giá trị BOD5 vào khoảng 8.000 mg/L thức ăn ủ thành xi lơ có giá trị i BOD5 vào khoảng 60.000 mg/l Ứng dụng số liệu BOD Số liệu BOD dùng rộng rãi thực tế kỹ thuật môi trường BOD tiêu quan trọng để đánh giá tính chất nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp BOD tiêu để xác định lượng chất hữu có khả phân hủy sinh học BOD tiêu đánh giá làm tự nguồn nhận tiêu chuẩn để kiểm tra chất lượng dòng thải vào nguồn nước BOD sở đề chọn phương pháp xử lý xác định kích thước thiết bị để đánh giá hiệu đơn vị hệ thống xử lý III COD (chemical oxygen demand) 3.1.Giới thiệu chung COD i Nhu cầu oxy hoá học (COD): Nồng độ khối lượng oxy tương đương với lượng dicromat tiêu tốn chất lơ lửng hoà tan mẫu nước mẫu nước xử lý chất oxy hố điều kiện xác định Chỉ tiêu COD dùng để xác định hàm lượng chất hữu có nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp COD lượng oxi cần thiết để oxi hóa chất hữu thành CO2 H2O tác dụng chất oxy hóa mạnh CnHaObNc +(n+a/b-b/c-3/4c) O2 nCO2 + (a/2 -3/2c) H2O +cNH3 Trong thực tế tất chất hữu bị oxi hóa tác dụng chất oxi hóa mạnh mơi trường axit Amino (số oxy hóa -3) chuyển thành NH 3-N Tuy nhiên, nitơ hữu có số oxy hóa cao chuyển thành nitrat Khi phân tích COD, chất hữu chuyển thành CO H2O, ví dụ glucozo lignin bị oxy hóa hồn tồn Do đó, giá trị COD lớn BOD COD lớn nhiều so với BOD mẫu chứa đa phần chất khó phân hủy sinh học, ví dụ nước thải giấy có COD >> BOD hàm lượng lignin cao Một hạn chế chủ yếu phân tích COD khơng thể xác định phần chất hữu có khả phân hủy sinh học khơng có khả phân hủy sinh học Thêm vào đó, phân tích COD khơng cho biết tốc đọ phân hủy sinh học chất hữu có nước thải điều kiện tự nhiên Ưu điểm phân tích tiêu COD cho biết kết trrong khoảng thời gian ngắn nhiều (3giờ) so với BOD (5ngày) Do nhiều trường hợp, COD dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu thay cho BOD Thường BOD = f(x) COD, f hệ số thực nghiệm i 3.2.Phạm vi xác định Quy trình quy định phương pháp xác định nhu cầu oxy hóa học (COD) nước Quy trình áp dụng cho loại nước có giá trị COD từ mg/l đến 700 mg/l Hàm lượng clorua không vượt 500 mg/l Mẫu nước phù hợp với điều kiện sử dụng trực tiếp cho phân tích Nếu giá trị COD vượt 700 mg/l mẫu nước cần pha loãng trước phân tích Trong điều kiện phản ứng cho cỏc chất hữu bị oxy triệt để, ngoại trừ chất có nguyên tố cấu trúc định ( Ví dụ nhân pyridine, hợp chất nitơ bậc 4) Một chất kỵ nước bay khỏi oxy hóa Các chất vơ bị oxy hóa điều kiện phản ứng là:  Các ion brom, ion iốt  Một số hợp chất lưu huỳnh  Các ion nitrit  Một số hợp chất kim loại Mặt khác số chất định tham gia phản ứng tác nhân oxy hóa Tùy thuộc vào mục đích sử dụng kết phép thử Các chất cản trở, đáng ý clorua 3.3.Phương pháp xác định 3.3.1.Xác định COD phương pháp chuẩn độ 3.3.1.1.Chuẩn độ với KMnO4 i Phương pháp sử dụng tác nhân gây oxy hóa KMnO4, để oxy hóa chất hữu có mẫu Nguyên tắc: cho lượng dư xác KMnO mơi trường axit mạnh để oxy hóa chất hữu Sau q trình oxy hóa, lượng dư KMnO chuẩn độ axit H2C2O4 chuẩn Phản ứng hóa học sau: KMnO4 + H2C2O4 + 3H2SO4 K2SO4+ 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O Cơng thức xác định: COD (mg O2/lít) = (A-B).N.8000/ mLmẫu Trong đó: A: thể tích dung dịch H2C2O4 dùng để chuẩn độ mẫu trắng (mL) B: thể tích dung dịch H2C2O4 dùng để chuẩn độ mẫu thật( mL) N: nồng độ đương lượng H2C2O4 8000: đương lượng gam oxy x 1000mL/L - - Ưu điểm: đơn giản, tốn thời gian - Nhược điểm: hiệu xác định thấp 60-70% ( khả oxy hóa KMnO so với K2Cr2O7) i 3.3.1.2.Chuẩn độ với K2Cr2O7 Trong nhiều năm, tác nhân ơxi hóa mạnh pemanganat kali (KMnO4) sử dụng để đo nhu cầu ơxy hóa học Các phép đo gọi ôxy bị tiêu thụ từ pemanganat, nhu cầu ơxy chất hữu Tính hiệu pemanaganat kali việc ơxi hóa hợp chất hữu bị dao động lớn, nhiều trường hợp giá trị phép đo nhu cầu ơxy hóa sinh học (BOD) lại lớn giá trị thu từ phép đo theo COD Điều pemanganat kali có hiệu việc ơxi hóa tất chất hữu có dung dịch nước, làm cho trở thành tác nhân tương đối việc xác định số COD.Kể từ đó, tác nhân ơxi hóa khác sulfat xêri, iodat kali hay dicromat kali sử dụng để xác định COD Trong số này, dicromat kali (K2Cr2O7) chất oxy hóa thích hợp K2Cr2O7 có khả oxy hóa hồn toàn hầu hết chất hữu thành CO H2O.Vì tất chất oxy hóa đầu dùng với lượng dư nên cần phải xác định lượng thừa Sau phản ứng kết thúc để tính tốn lượng chất oxy hóa thật dùng để oxy hóa chất hữu K2Cr2O7 chất dễ xác định lượng dư lại ( dù nhỏ) sau phản ứng Do i K2Cr2O7 chiếm ưu nhiều chất oxy hóa khác K2Cr2O7 oxy hóa hồn tồn chất hữu mơi trường axit mạnh nhiệt độ xác định Các chất hữu dễ bay có sẵn mẫu tạo thành trình phân hủy dễ dàng bị thất nên q trình ngưng tụ hồn lưu cần thiết Một số chất hữu đặc biệt axit béo phân tử lượng thấp, không bị oxy hóa khơng có chất xúc tác Ag + tác nhân xúc tác hiệu dùng Các hydrocacbon thơm pyridin khơng bị oxy hóa điều kiện thí nghiệm K2Cr2O7 hợp chất tương đối rẻ tiền có độ tinh khiết cao, sau sấy nhiệt độ 103oc, dùng để pha dung dịch nồng độ 1N xác cách cân pha lỗng thể tích thích hợp Phương trình phản ứng tổng qt biểu diễn sau: CnHaObNc + dCr2O72- + (8d+c)H+nCO2+ (a+ 8d-3c)/2 H2O + cNH4+ +2dCr3+ Trong đó: d=2n/3 + a/6 –b/3 –c/2 a Phương pháp phân tích mẫu có COD cao Trong phương pháp xác định COD nào, chất oxi hóa phải dư sau phản ứng để đảm bảo chất hữu bị oxi hóa hồn tồn Do phải có lượng thích hợp oxi hóa thừa sau phản ứng tất mẫu, từ xác định lượng thật tham gia phản ứng Hầu tất dung dịch chất khử bị oxi hóa oxi khơng khí hòa tan vào dung dịch trừ mẫu bảo quản không tiếp xúc với không khí Ion Fe 2+ tác nhân khử hiệu K2Cr2O7 Dung dịch chứa Fe2+ pha từ Ferrous Ammonium Sulfate (FAS) tinh khiết bền vững Tuy nhiên dung dịch, Fe 2+ bị oxi hóa O2 cần phải chuẩn bị lại sử dụng Phản ứng FAS K2Cr2O7 biểu diễn sau: 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3++7H2O - Mẫu trắng i Cả phân tích COD BOD dùng để xác định lượng oxy hóa chất hữu có mẫu Phép phân tích phải đảm bảo kết giá trị COD mẫu khơng bị ảnh hưởng nguồn chất hữu khác gây Vì mẫu trắng cần xác định thí nghiệm COD BOD - Chỉ thị Điện oxy hóa khử thay đổi nhiều điểm dừng cuả tất phản ứng oxy hóa khử Những biến đổi nhận biết dễ dàng điện kế Ngoài sử dụng thị oxy hóa khử để xác định điểm dừng phản ứng Ferroin thị hữu hiệu dùng để nhận biết phản ứng kết thúc tất Fe 2+ bị oxy hóa hồn tồn Khi màu xanh Cr 3+ sinh qúa trình khử Cr 2O72- chuyển thành màu nâu đỏ Tính tốn b Phương pháp xác định COD thấp Phương pháp với mẫu có COD > 50mg/L Đối với mẫu có COD 400 mg O 2/lít khơng phép thải mơi trường Do đặc điểm nêu mà việc xác định hàm lượng COD nước quan trọng kết phân tích có ý nghĩa việc đánh giá chất lượng nước ... thuận với lượng chất hữu chưa bị oxi hóa tồn thời điểm Trong thí nghiệm phân tích tiêu BOD cần (1) tránh chất độc hại vi sinh vật, (2) ph điều kiện thẩm thấu phải thích hợp, (3) chất dinh dưỡng,