5 thi nghiem hoa ky thuat moi truong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG GIÁO TRÌNH THÍ NGHIỆM HĨA KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG LÊ PHÚ ĐÔNG Tháng 7/2017 BÀI LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 1.1 Đại cương Lấy mẫu thu thập thể tích mẫu thích hợp, sau xử lý, vận chuyển đến nơi phân tích, đảm bảo chất lượng mẫu chưa thay đổi Việc lấy mẫu bảo quản phải thận trọng, tuân thủ theo quy định kỹ thuật cho mẫu nước giữ nguyên đặc tính Nếu có thay đổi khơng đáng kể 1.2 Mục đích lấy mẫu - Điều tra chất lượng nước - Phát hiện, đánh giá ô nhiễm - Xác định tính thích hợp cho việc sử dụng nguồn nước với nhiều mục đích khác - Tham gia vào trình quản lý nguồn tài nguyên nước 1.3 Phương thức lấy mẫu 1.3.1 Chuẩn bị dụng cụ - Thiết bị thu mẫu: bình chứa mẫu (bằng nhựa, thép không rỉ thủy tinh), thiết bị phân tầng đáy, thủy sinh Thiết bị lấy mẫu độ sâu khác (thiết bị lấy mẫu đóng kín theo chiều sâu), gầu lấy mẫu, bơm lấy mẫu, thiết bị thu mẫu tự động - Bình chứa mẫu có dung tích lít (phân tích tiêu hóa lý) phải sạch, khơ tráng lần nguồn nước trước lấy mẫu Mẫu nước cần lấy đầy bình đậy kín nắp Riêng mẫu phân tích vi sinh cần lấy bình riêng trùng nhiệt độ 175oC mẫu không lấy đầy - Chai lấy mẫu nước độ sâu – 20m - Ghi nhận vào hồ sơ lấy mẫu: Chai lấy mẫu cần dán nhãn, ghi chép đầy đủ chi tiết liên quan đến việc lấy mẫu như: - Thời điểm lấy mẫu (ngày, giờ) - Tên người lấy mẫu, vị trí lấy mẫu - Loại mẫu - Các liệu thời tiết, mực nước, dòng chảy, khoảng cách bờ, độ sâu - Phương pháp lấy mẫu - Các cơng trình liên hệ đến mẫu nước - Chi tiết phương pháp lưu giữ mẫu dùng 1.3.2 Phương pháp lấy mẫu Mẫu lấy từ hệ thống phân phối nước thành phố từ giếng ngầm cần xả bơm bỏ lượng nước ban đầu trước lấy mẫu để đảm bảo chất lượng nguồn Chú ý xả lượng nước ứ đọng vòi khoảng trước lấy mẫu bơm xả rửa nước ban đầu với tốc độ cao trước lấy mẫu Đối với nguồn nước cần giám sát ô nhiễm nên chọn lấy mẫu nhiệt độ sâu khác theo diện rộng Không nên lấy mẫu vách giếng khoan chất lượng nước bị biến đổi hoạt động hóa học sinh học Mẫu nước lấy sơng, suối hay kênh rạch có tính chất thay đổi theo độ sâu, dòng chảy, khoảng cách bờ, yếu tố thời tiết… cần chọn lấy mẫu hỗn hợp hay lấy mẫu riêng biệt Nếu lấy mẫu bất kỳ, cần chọn mẫu độ sâu trung bình vị trí dịng Đối với vị trí tiếp nhận nguồn nước thải cần cẩn thận chọn nơi địa điểm lấy mẫu (phụ thuộc vào tốc độ, hướng dòng chảy), nên xem xét lấy mẫu nhiều độ sâu (do phân tầng) theo chiều dọc, ngang Mẫu nước lấy từ ao hồ chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: lưu lượng mưa, lượng nước chảy tràn bề mặt, gió, yếu tố phân tầng theo mùa… Do vậy, việc chọn lấy mẫu phải tùy thuộc vào mục đích khảo sát điều kiện địa phương Riêng lấy mẫu hỗn hợp, nên chọn lấy mẫu nhiều vị trí (giữa dòng, bờ trái, bờ phải), theo nhiều độ sâu khác (từ mặt thoáng xuống tận đáy) Đối với nước ao, hồ chất lượng nước thường thay đổi theo mùa, tần số lấy mẫu phụ thuộc vào yêu cầu kiểm tra Tuy nhiên, khoảng cách tháng lần lấy mẫu chấp nhận đặc trưng cho chất lượng thời gian dài Nước thải nhà máy công nghiệp nên lấy phân xưởng sản xuất theo giờ, ca sản xuất lấy vị trí cống chung Nếu cần lấy mẫu hỗn hợp, trộn lẫn mẫu, cần xử lý thích hợp tránh thất thoát chất dễ bay hơi, ảnh hưởng đến kết phân tích mẫu 1.4 Biện pháp an tồn Trong q trình lấy mẫu phải ý đến thành phần độc chất mẫu cần áp dụng biện pháp đề phòng hữu hiệu xử lý mẫu thích hợp Độc chất thấm qua da, bay thâm nhập vào phổi, khơng loại trừ tình trạng ngộ độc qua đường tiêu hóa Hiện tượng nhiễm bệnh vi khuẩn, virut Các phương tiện phòng hộ phổ biến là: găng tay, ủng, kính bảo hộ mắt, trang… Trong phịng thí nghiệm, tiếp xúc với chất độc dễ bay hơi, nhân viên phải trang bị thêm mặt nạ chống độc cá nhân mở bình mẫu nghi ngờ có độc nơi vắng người, thơng thống tốt hay tủ hút mà Đối với chất hữu dễ cháy, không phép hút thuốc gần mẫu, nơi chứa mẫu phịng thí nghiệm Cảnh giác với tia lửa, lửa hay nguồn nhiệt q nóng Trong phịng kín phịng lạnh, phịng trữ mẫu, phải lưu ý đến tiếp điểm công tắc đèn, máy điều nhiệt, phức hợp sử dụng điện… nơi gây tia lửa điện, nguyên nhân gây vụ cháy nổ Tùy nguồn nhiễm bẩn mà có biện pháp phịng hộ y tế nghề nghiệp khác 1.5 Thời gian lưu trữ mẫu bảo quản mẫu Thời gian lưu trữ mẫu ngắn thí kết phân tích xác Sau lấy mẫu địi hỏi phải phân tích số tiêu sau: pH, nhiệt độ, DO, H2S, CO2, Clo dư Thời gian lưu trữ tối đa mẫu giới hạn sau: - Nước thiên nhiên không bị ô nhiễm: 72 - Nước gần nguồn gây ô nhiễm: 48 - Nước bị ô nhiễm nặng: 12 Nếu mẫu có thêm hóa chất để bảo đảm, thời gian lưu mẫu kéo dài Phương pháp bảo quản mẫu nước theo tiêu phân tích trình bày bảng sau: Bảng 1.1: Phương thức bảo quản thời gian tồn trữ Chỉ tiêu Phương thức phân tích bảo quản Thời gian tồn trữ Chỉ tiêu Phương thức phân tích bảo quản tối đa Thời gian tồn trữ tối đa Độ cứng (hardness) Không cần thiết DO (0,7ml H2SO4 + 1ml NaN3)/300ml; 10-20oC Calci (Ca2+) Không cần thiết COD 2ml/l H2SO4 ngày Chloride (Cl-) Không cần thiết Dầu mỡ 4oC, 2ml/l H2SO4 28 ngày Floide (F-) Không cần thiết Carbon hữu 2ml/l HCl, pH12, tối 24 24 Độ acid, độ kiềm o 4C 24 Phenol 4oC, H2SO4, pH250 mg/l Chloride gây nên vị mặn rõ nét Đối với nguồn nước có độ cứng cao, khó nhận biết vị mặn nước Nồng độ Chloride cao ảnh hưởng không tốt đến kết cấu ống dẫn kim loại Trong nông nghiệp, Chloride tác động trồng làm giảm sản lượng chất lượng nông phẩm 8.1.2 Phương pháp xác định (Phương pháp chuẩn độ) Hàm lượng Chloride xác định phương pháp định phân thể tích, sử dụng dung dịch chuẩn AgNO3 Kết tủa trắng AgCl tạo thành theo phản ứng: Ag+ + Cl- AgCl (Ksp= 3x10-10) Phản ứng xảy môi trường trung hoà hay kiềm nhẹ, với K2CrO4 chất thị Dựa vào khác biệt tích số tan, thêm dung dịch AgNO3 vào mẫu, Ag+ phản - ứng trước với ion Cl tạo thành kết tủa AgCl màu trắng sau hoàn tất phản ứng tạo thành Chloride bạc, lượng Ag+ phản ứng tiếp với CrO42- (chỉ thị) tạo thành kết tủa đỏ gạch theo phương trình sau: 2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4 (Ksp= 5x10-12) 8.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng Sunfur, thiosunfat, sunfide phản ứng với Ag+ làm sai lệch kết Sulfide dễ dàng bị oxy hóa H2O2 mơi trường trung hịa Trong môi trường kiềm, sulfur thiosulfate không gây ảnh hưởng đáng kể Hàm lượng sắt > 10mg/l che màu điểm kết thúc Orthophophate, với hàm lượng > 25mg/l tác dụng với AgNO3 làm ảnh hưởng đến kết 8.2 Thiết bị hóa chất 8.2.1 Thiết bị - Becher 250ml: - Phễu lọc giấy lọc - Buret 25ml: - Erlen 100ml: - Ống nhỏ giọt 8.2.2 Hóa chất - Dung dịch AgNO3 0.014N: hòa tan 2.395g AgNO3 vào nước cất định mức thành lít - Chỉ thị màu K2CrO4: hịa tan 2.5g K2CrO4 vào 30ml nước cất, thêm giọt AgNO3 đến xuất màu đỏ rõ Để yên 12 lọc, sau pha lỗng thành 50ml với nước cất - Dung dịch huyền treo Al(OH)3: hòa tan 125g AlK(SO4)2.12H2O hay Al(NH4)(SO4)2.12H2O lít nước cất Nâng nhiệt độ lên 60oC, thêm vào NH4OH - lắc Để giờ, rửa nhiều lần nước cất đến rửa khơng cịn Cl Sau thêm nước cất cho vừa đủ lít - Chỉ thị màu phenolphthalein: hòa tan 500mg phenolphthalein vào 50ml methanol, thêm nước cất cho đủ 100ml - Dung dịch NaOH 0.1N: Hòa tan 4g NaOH vào nước cất định mức thành lít dung dịch - Nước oxy già (H2O2 30%) 8.3 Thực hành Lấy 50ml mẫu hay lượng mẫu thích hợp pha lỗng thành 100ml Tiến hành bước xử lý mẫu trước phân tích: - Mẫu có độ màu: thêm 3ml huyền treo, khuấy kỹ, lắng, lọc, rửa giấy lọc Nước rửa nhập chung vào nước qua lọc - Nếu có sulfide thiosulfate, thêm giọt NaOH 0.1N đổi màu phenolphthalein Sau thêm H2O2, khuấy đều, sau trung hịa với H2SO4 0.1N - pH thích hợp cho phản ứng giao động khoảng pH – Nếu ngồi khoảng này, cần trung hịa trước thêm thị Định phân dung dịch AgNO3 Tại điểm kết thúc, dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ gạch Ghi nhận thể tích V1 ml AgNO3 sử dụng Tiến hành song song mẫu trắng (nước cất) theo bước tương tự Ghi nhận thể tích Vo ml AgNO3 sử dụng 8.4 Tính tốn Chloride (mg/l) = (V1 − VO ).500 VMau NaCl (mg/l) = Chloride (mg/l) * 1.65 Trong đó: V1 – thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu Vo – thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu trắng Vmẫu – thể tích mẫu ban đầu 8.5 Câu hỏi 8.5.1 Tại phải thực phân tích mẫu trắng phương pháp định phân chloride? 8.5.2 Thảo luận ý nghĩa nồng độ chloride cao nguồn nước 8.5.3 Tại phương pháp định phân cần thực môi trường trung hịa? BÀI NHU CẦU OXY HĨA HỌC (COD) 9.1 Đại cương Nhu cầu oxy hóa học lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu thành phần nước thải phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh) Theo phương pháp này, khoảng thời gian ngắn, tồn chất hữu bị oxy hóa, trừ số trường hợp ngoại lệ, nhờ cho phép xác định nhanh hàm lượng chất hữu Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm phân biệt hữu bị oxy hóa hay trơ với oxy hóa sinh hóa Nhiều chất oxy hóa mạnh nghiên cứu cho kiểm nghiệm COD KMnO4, KI, K2Cr2O7 Trong đó, KMnO4 KI cho hiệu oxy hóa (COD < BOD), có K2Cr2O7 tỏ hữu hiệu 9.1.1 Ý nghĩa môi trường COD thông số quan trọng để khảo sát, đánh giá trạng ô nhiễm xác định hiệu cơng trình xử lý nước 9.1.2 Phương pháp xác định Phần lớn chất hữu bị oxy hóa K2Cr2O7 môi trường acid, nhiệt độ 150oC Phản ứng diễn theo phương trình sau: CnHaOb + cCr2O7 + 8cH+ n CO2 + (a/2 + c) H2O + 2cCr3+ Với c = 2/3n + a/6 – b/3 Dựa vào hàm lượng chất hữu mẫu, chọn hàm lượng chất oxy hóa đặc hay lỗng (0,1N hay 0,025N) cho thích hợp Sau phản ứng oxy hóa xảy hoàn toàn, ta định phân lượng diromatkali dư Fe(NH4)2SO4 theo phương trình: 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ + Cr3+ + H2O Trị số COD lượng oxy tính từ hàm lượng K2Cr2O7 tham gia phản ứng oxy hóa 9.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng Bằng phương pháp đun hoàn lưu dicromat, hợp chất béo mạch thẳng, hợp chất nhân thơm piridin không bị oxy hóa Để gia tăng vận tốc phản ứng, sử dụng thêm Ag2SO4 làm chất xúc tác Tuy nhiên, bạc dễ kết tủa với ion thuộc họ halogen halogen bị oxy hóa phần dicromat nên phải cho thêm HgSO4 vào dung dịch K2Cr2O7 để tạo phức bền HgCl42- Lượng HgSO4 cho vào dung dịch theo tỷ lệ HgSO4/Cl = 10:1 Phương pháp oxy hóa có xúc tác cho phép oxy hóa rượu acid mạch thẳng mà khơng oxy hóa hydrocacbon mạch vịng 9.2 Thiết bị hóa chất 9.2.1 Thiết bị - Pipet 10ml: - Buret 25ml: - Ống COD: 15 - Erlen 100ml: - Tủ sấy 150oC - Máy pH mẫu - Máy đo COD 9.2.2 Hóa chất Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,1N: Hịa tan 4,913g K2Cr2O7 ( say 105oC giờ) 500ml nước cất, thêm vào 167ml H2SO4 đậm đặc 33,3g HgSO4, khuấy tan, để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành lít H2SO4: Hịa tan 5,5g Ag2SO4 kg H2SO4 đậm đặc, để 1-2 ngày cho hịa tan hồn tồn Thuốc thử Ferroin: Pha 1,485g 1,10 phenalthroline monohydrate 695mg FeSO4.7H2O định mức thành 100ml Dung dịch ferrous amonium sulfate (FAS 0,1N): Hòa tan 39,2g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O vào nước cất thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc định mức thành lít Dung dịch ferrous amonium sulfate (FAS 0,025N): Hòa tan 9,8g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O vào nước cất thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc định mức thành lít Dung dịch potasium hydrogen phthalate (C8H5KO4) chuẩn (500gO2/l): hịa tan 425mg potasium hydrogen phthalate sấy khô nhiệt độ 120oC vào nước cất định mức thành lít 9.3 Thực hành 9.3.1 Phương pháp đun hồn lưu kín - Rửa ống COD nút dung dịch H2SO4 20% trước sử dụng - Chọn thể tích mẫu hóa chất theo bảng hướng dẫn sau: Kích thước ống V mẫu, ml DD K2Cr2O7,ml H2SO4, ml Vtc, ml 16 * 100 (mm) 2,5 1,5 3,5 7,5 20 * 150 (mm) 5,0 3,0 7,0 17,0 25 * 150 (mm) 10,0 6,0 14,0 30,0 Ống 10ml 2,5 1,5 3,5 7,5 - Cho vào ống COD V (ml) mẫu, dung dịch K2Cr2O7 0,1N H2SO4 theo bảng hướng dẫn Lưu ý phản ứng xảy mạnh nên cần cho acid cẩn thận, chảy dọc theo thành ống nghiệm Sau đó, lắc mẫu thật - Làm tương tự hai mẫu trắng ( thay mẫu nước cất) - Cho ống nghiệm vào tủ sấy, nung nhiệt độ 1500C vòng ( nung kèm theo ống mẫu trắng nhiệt độ 1500C) - Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ erlen, thêm hai giọt thị ferroin định phân FAS 0,1N Kết thúc phản ứng dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang nâu đỏ Tương tự định phân mẫu trắng đun không đun 9.3.2 Phương pháp đun hồn lưu hở - Lấy 50-100ml mẫu cho vào bình COD - Lần lượt thêm vài viên bi thủy tinh, 1g HgSO4, 5ml H2SO4, lắc cho tan HgSO4 - Thêm 25ml dung dịch K2Cr2O7 ; 0,025N - Nối với hệ thống đun hoàn lưu, cẩn thận thêm 70ml H2SO4 qua phễu đặt miệng ống làm lạnh sau lắc nhẹ để trộn hỗn hợp Bật bếp, đun hoàn lưu - Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ mẫu erlen, định phân dung dịch FAS 0,025N Kết thúc phản ứng dung dịch chuyển sang màu nâu đỏ Ghi nhận thể tích FAS dùng 9.4 Tính tốn (Vđ - Vm) 1000 CN COD = Vmẫu Trong đó: Vođ – thể tích FAS chuẩn độ mẫu nước cất, khơng đun, ml Vđ – thể tích FAS chuẩn độ mẫu nước cất, có đun, ml Vm - thể tích FAS chuẩn độ mẫu nước cần phân tích, ml CN – nồng độ đương lượng FAS; CN = 3x 0,1/Vođ Vmẫu – thể tích dung dịch mẫu, ml 9.5 Câu hỏi 9.5.1 Nêu khác phương pháp đun kín phương php đun hồn lưu hở 9.5.2 Ý nghĩa việc kiểm tra COD? 9.5.3 Vai trò AgSO4 HgSO4 kiểm nghiệm COD? ... K2Cr2O7,ml H2SO4, ml Vtc, ml 16 * 100 (mm) 2 ,5 1 ,5 3 ,5 7 ,5 20 * 150 (mm) 5, 0 3,0 7,0 17,0 25 * 150 (mm) 10,0 6,0 14,0 30,0 Ống 10ml 2 ,5 1 ,5 3 ,5 7 ,5 - Cho vào ống COD V (ml) mẫu, dung dịch K2Cr2O7... Ca2+ > 5. 10-3M, kết chuẩn độ gây sai thi? ??u nên cần pha lỗng mẫu trước phân tích 5. 2 Thi? ??t bị hóa chất 5. 2.1 Thi? ??t bị - Erlen 250 ml: - Erlen 125ml: - Ống đong 50 ml: - Buret 25ml: - Pipet 10ml: 5. 2.2... dịch EDTA; Vmẫu – thể tích dung dịch mẫu (ml) 5. 5 Câu hỏi 5. 5.1 Nguyên nhân gây độ cứng nước? 5. 5.2 Nêu ứng dụng số liệu độ cứng phân tích xử lý nước? 5. 5.3 Giải thích tượng gây độ cứng giả nước?