võ thái sang sư phạm hóa học k35 đại học cần thơ quản trị viên diễn đàn hóa học thời quản trị cộng đồng dạy và học hóa học

1.4.4 Phương pháp chuẩn độ thể tích Phương pháp này thường dùng để xác định nồng độ của một chất bằng cách dùng một chất khác đã biết nồng độ kết hợp với chỉ thị thích hợp dựa trên lượng[r]

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH CAÙC CHÆ TIEÂU MÔI TRƯỜNG ThS ÑINH HAÛI HAØ TP.HOÀ CHÍ MINH, thaùng 02 naêm 2009 (Cập nhật lần 3) http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà LỜI NÓI ĐẦU Kinh tế càng phát triển kéo theo ô nhiễm môi trường ngày càng nhiều Nếu chúng ta không có chính sách phát triển bền vững – phát triển kinh tế đôi với bảo vệ môi trường thì hệ tương lai chúng ta phải gánh chịu hậu nặng nề thiên tai, lũ lụt thay đổi khí hậu toàn cầu, các bệnh ung thư ngày càng nhiều các chất thải độc hại thải môi trường cách tùy tiện, suy giảm tầng ozon Hiện có nhiều nhà máy, khu công nghiệp hàng ngày thải môi trường hàng trăm khối nước thải gây ô nhiễm môi trường Nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm các hoạt động này gây nên từ đó đưa hướng xử lý thích hợp, sách Phương Pháp Phân Tích Các Chỉ Tiêu Môi Trường cung cấp các kiến thức cho người kỹ sư môi trường khả đánh giá chất lượng nguồn nước và đất khu vực đó Ngoài sách Phương Pháp Phân Tích Các Chỉ Tiêu Môi Trường còn có thể sử dụng cho môn học Thực Hành Hóa Kỹ Thuật Môi Trường và Thực Hành Môi Trường Đất dùng cho sinh viên thuộc các chuyên ngành Công nghệ Môi trường, Quản lý Môi trường, Khoa học Môi trường các trường Cao đẳng và Đại học nước cho các cán thuộc các trung tâm nghiên cứu, phân tích chất lượng nước và đất, các phòng thí nghiệm các khu công nghiệp… Rất mong nhận ý kiến đóng góp để lần xuất sau hoàn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin gửi địa haihak6@yahoo.com Sách này có thể tải www.ebook.edu.vn Xin chaân thaønh caûm ôn Taùc giaû -2http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà MUÏC LUÏC Chương 1: Mở đầu Baøi 1: Laáy maãu vaø baûo quaûn maãu Baøi 2: Dung dòch chuaån 16 Chöông 2: Phaân tích caùc thoâng soá vaät lyù 22 Bài 3: pH, EC, độ mặn 22 Baøi 4: Chaát raén 23 Bài 5: Độ đục 25 Bài 6: Độ màu 26 Chöông 3: Phaân tích caùc thoâng soá theå tích 28 Baøi 7: Chloride 28 Bài 8: Độ acid 30 Bài 9: Độ kiềm 32 Bài 10: Độ cứng tổng cộng 34 Bài 11: Độ cứng calci 38 Baøi 12: Nitrogen – organic 39 Chöông 4: Phaân tích caùc thoâng soá traéc quang 42 Baøi 13: Saét 42 Baøi 14: Nitrogen – nitrite (N-NO2-) 45 Baøi 15: Nitrogen-nitrate (NO3-) 48 Baøi 16: Nitrogen – ammonia (NH3) 50 Baøi 17: Phosphate 54 Baøi 18: Sunfat 57 Baøi 19: Mangan 59 Baøi 20: Chlorine –Cl2 61 Chương 5: Phân tích các thông số sinh hoá 62 Baøi 21: Oxi hoøa tan (DO) 62 Baøi 22: Nhu caàu oxy sinh hoïc (biological oxygen demand – BOD) 65 Baøi 23: Nhu caàu oxi hoùa hoïc (chemical oxygen demand – COD) 68 Chương 6: Phương pháp phân tích các tiêu môi trường đất 71 Bài 24: Chuẩn bị mẫu đất 71 Bài 25: Xác định tỉ trọng, dung trọng và độ xốp đất 72 Bài 26: Phân tích hạt kết đất 74 Baøi 27: Độ chua đất 78 Baøi 28: Phaân tích toång soá muoái tan, clo 81 Bài 29: Phân tích mùn đất 82 -3http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Bài 30: Phân tích N tổng số đất 86 Bài 31: Phân tích Si, R2O3 đất 89 Bài 32: Phân tích Al3+ trao đổi đất 95 Bài 33: Xác định các dạng tồn sắt đất 97 Bài 34: Xác định pH đất 99 Bài 35: Phân tích CaO, MgO đất 102 Chương 7: Phương pháp phân tích các tiêu môi trường khí 106 Bài 36: Xác định acid HCl - phương pháp hấp thụ nước cất 106 Baøi 37: Xaùc ñònh CO2 - phöông phaùp haáp thuï CO2 baèng Ba(OH)2 107 Baøi 38: Xaùc ñònh sunfur dioxit (SO2) 109 Baøi 39: Xaùc ñònh Dioxyt nitô (NO2) 111 Baøi 40: Xaùc ñònh Ammoniac 114 Baøi 41: Xaùc ñònh Hydrosunfua 116 -4http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU BAØI 1: LAÁY MAÃU VAØ BAÛO QUAÛN MAÃU 1.1 Giới thiệu chung Ứng với nhu cầu xã hội ngày càng đòi hỏi chất lượng phân tích càng cao và yêu cầu khách hàng ngày càng đa dạng, kiểm soát và bảo đảm chất lượng pheùp phaân tích QAQC (Quanlity Assurance and Quanlity Control) laø nhaèm muïc ñích tăng độ tin cậy khách hàng kết phép phân tích Chính vì mà yêu cầu chất lượng phép phân tích đặt hàng đầu Mục đích phép phân tích là tìm cách định tính và định lượng thành phần các chất có môi trường Trong phân tích môi trường có số mục tiêu cụ theå:  Để chuẩn bị ngân hàng liệu nhằm xác định xu hướng biến đổi hợp chất nào đó môi trường  Xác định chính xác thành phần và nồng độ mẫu môi trường nào đó nhằm đưa giải pháp công nghệ và xử lý nó Với đà phát triển này thì hàng loạt các máy móc, thiết bị phân tích kỹ thuật cao đời góp phần tăng độ chính xác phép phân tích Tuy nhiên sai số phép phân tích có thể đến từ nhiều nguồn: lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu, chọn lựa phương pháp phân tích, thân người phân tích, không hiệu chỉnh thiết bị hợp lý, xử lý và báo cáo số liệu không chính xác 1.2 Laáy maãu, vaän chuyeån vaø baûo quaûn maãu Chất lượng phép phân tích phụ thuộc nhiều vào quy trình lấy mẫu Theo thống kê có tới 66% sai số kết phân tích đến từ việc lấy mẫu sai Độ tin cậy kết phân tích phụ thuộc vào chiến lược lấy mẫu, kế hoạch lấy mẫu và sơ đồ lấy mẫu Trong phân tích môi trường người ta phân biệt làm loại mẫu, ứng với loại có sơ đồ lấy mẫu tương ứng Loại 1: mẫu đại diện (Representative) là loại mẫu mang nhiều tính chất Để bảo đảm tính đại diện mẫu môi trường người ta phải xem xét trạng thái tồn mẫu ngoài môi trường đó Ví dụ: mẫu đồng thể (nước sông, hồ…) Maãu dò theå (chaát thaûi raén) Mẫu tĩnh (nước ao, hồ) Mẫu động (nước sông, biển) Loại 2: mẫu chọn lựa (Selective) hoàn toàn phục thuộc vào kế hoạch lấy mẫu Chúng ta chọn lựa mẫu cho thỏa mãn tính chất thích hợp nào đó mà chúng ta dự định và bỏ qua các chi tiết khác Loại 3: mẫu (Random) tính đại diện không đảm bảo, lấy phải xem xét cho thỏa mãn số tiêu chí, nhu cầu đề Loại 4: mẫu hỗn hợp (Composite) hay còn gọi là mẫu trộn (mixed) -5http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 1.2.1 Thời gian lưu mẫu Là khoảng thời gian cực đại từ thời điểm lấy mẫu đến lúc đo mẫu mà mẫu không có biến đổi đáng kể nào, mặt nguyên tắc nên đo mẫu càng nhanh càng tốt sau lấy mẫu Trong quá trình vận chuyển và lưu mẫu thao tác phải ghi nhận 1.2.2 Moät soá tính chaát cuûa maãu phaân tích Khi xây dựng chiến lược lấy mẫu phải xem xét đến các yếu tố như: độ bay hơi, tính nhạy với ánh sáng mặt trời, tính bền vững nhiệt, tính phản ứng hóa học… Mọi nguyên nhân nhiễm bẩn mẫu phải xem xét cẩn thận: hòa tan số chất, vật chứa mẫu vào mẫu, thành phần môi trường bên ngoài (bụi, hoùa chaát khaùc), ñaëc bieät chaát deã bay hôi Một vài nguyên nhân gây biến đổi mẫu: - Vi khuaån, taûo vaø caùcvi sinh vaät khaùc coù theå tieâu thuï moät soá thaønh phaàn coù mẫu, chúng có thể làm biến đổi chất các thành phần và tạo các thành phần Hoạt động sinh học này gây ảnh hưởng đến, thí dụ hàm lượng oxi hòa tan, cacbondioxit, các hợp chất nitơ, photpho và đôi có silic - Một số hợp chất có thể bị oxy hoá oxy hoà tan mẫu oxy không khí (thí dụ các hợp chất hữu cơ, sắt II, sunfua) - Một số chất kết tủa ví dụ CaCO3, Al(OH)3, Mg(PO4)2, bay ví dụ nhö oxy, thuyû ngaân, xianua - pH, độ dẫn điện, hàm lượng cácbonđioxit có thể bị thay đổi hấp thụ cacbonđioxit từ không khí - Các kim loại hoà tan dạng keo số hợp chất hữu có thể bị hấp phụ không thuận nghịch lên bình chứa lên các hạt rắn có mẫu - Các sản phẩm polyme hoá có bị depolyme hoá, ngược lại, các hợp chất đơn giản có thể bị polyme hoá 1.2.3 Điều kiện lưu trữ mẫu, mục đích phân tích Mỗi mẫu cần phải có chế độ bảo quản thích hợp, mục đích là tạo môi trường lưu trữ tốt làm hạn chế tối thiểu phản ứng hóa học, sinh học mẫu Hầu hết các phản ứng enzyme xảy nhiệt độ 20-30oC (nhiệt độ phòng) nên lưu trữ mẫu điều kiện lạnh và không gian tối Đôi để lưu mẫu phải thêm vào chất trợ chất chống oxy hóa, chống keo tụ 1.2.4 Tiền xử lý mẫu Mục đích phép phân tích là mẫu ta đo phải phù hợp với tính đại diện mẫu môi trường Trước đo thường có số công đoạn phải thao tác với mẫu để phù hợp với thiết bị đo và phương pháp đo như: lắc, pha loãng, cô đặc, nghiền, cắt, lọc, troän… 1.2.5 Lựa chọn phương pháp phân tích Khi cân nhắc lựa chọn phương pháp phân tích thường dựa vào số gợi ý sau đây: Những phương pháp phân tích mà ta tự xây dựng nên -6http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Những phương pháp công bố tạp chí khoa học chuyên ngành Những phương pháp các tổ chức thương mại cung cấp Những phương pháp cung cấp sách chuyên ngành Những phương pháp các tổ chức tiêu chuẩn hóa công bố (ISO, TCVN…) 1.2.6 Các yếu tố cần cân nhắc lựa chọn phương pháp phân tích Giới hạn phát (LOD – Limit of detection): là lượng nhỏ chất cần phân tích mẫu môi trường mà phương pháp, thiết bị nào đó có thể phát Độ nhạy phương pháp phân tích (Sensitivity): biểu thị thay đổi kí hiệu phương pháp hay máy có thay đổi nồng độ chất cần phân tích mẫu Độ nhạy phương pháp phân tích chính là độ dốc đường chuẩn y=ax+b a=tgaù aù Hình 1 Phương trình đường chuẩn Độ chính xác phương pháp phân tích (Accuracy): là độ lệch giá trị đo với giá trị xác định thông qua đường chuẩn Biểu thị sai số phép đo phương pháp hay thiết bị sử dụng Độ đúng (Precision): là độ lệch giá trị đo với giá trị thực mẫu Độ lặp lại (Reproducibility): là giá trị tuyệt đối độ lệch chuẩn phép đo cùng điều kiện đo Lập lại thí nghiệm nhiều lần để tin tưởng hôn 1.2.7 Các yếu tố môi trường phòng thí nghiệm cần cân nhắc - Ánh sáng mặt trời, nhiệt độ, bụi, độ rung động, các trường điện từ… -Phương cách thiết kế phòng thí nghiệm: độ thong thoáng, độ ẩm… -Phöông caùch ñònh vò thieát bò ño: vieäc boá trí caùc thieát bò, hoùa chaát… -Phương cách lựa chọn các dụng cụ:  Đối với thiết bị phải kiểm tra xem vận hành có tốt không, phải hiệu chỉnh thiết bị thường xuyên, bảo trì, kiểm tra tính  Đối với hóa chất phải kiểm tra chất lượng hóa chất đó, điều kiện bảo quản hoùa chaát  Đối với các vật dụng khác: kiểm tra độ các vật dụng trước đo -7http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 1.2.8 Phương thức bảo quản mẫu Phương thức bảo quản mẫu nước theo tiêu phân tích trình bày bảng sau: Bảng 1.1 Phương thức bảo quản mẫu nước Thời gian tồn Chæ tieâu phaân tích Phương thức bảo quản trữ tối đa Độ cứng (hardness) Khoâng caàn thieát 2+ Calci (Ca ) Khoâng caàn thieát Cloride (Cl ) Khoâng caàn thieát Floride (F ) Khoâng caàn thieát Độ dẫn điện 4oC 28 o Độ acid, độ kiềm 4C 24 o Muøi 4C o Maøu 4C 48 o Sulphate C; pH<8 28 ngaøy H2S Theâm 2mg/l zinc acetate ngaøy DO (0,7mlH2SO4+1mlNaN3)/300ml o ;10-20 C COD 2ml/l H2SO4 ngaøy o Dầu và mỡ 2ml/l H2SO4, C 28 ngaøy Carbon hữu 2ml/l HCl, pH<2 ngaøy o Cyanide NaOH, pH>12, C, toái 24 o Phenol H2SO4, pH<2, C 24 o N-NH3 H2SO4, pH<2, C ngaøy o N-NO2; N-NO3 H2SO4, pH<2, C Phaân tích o Phosphate 4C 48 o Fe, Mn HNO3, pH<2, C thaùng Cách bảo quản và thời gian lưu trữ trên có tính hướng dẫn, việc phân tích thực càng sớm càng tốt 1.3 Ño maãu 1.3.1 Các nguyên nhân dẫn đến kết sai đo mẫu -Năng lực người phân tích, phương pháp chuẩn độ, tiến hành thí nghiệm không theo trình tự, nhiễm bẩn lúc đo, các nhiễu: là diện các thành phần khác mẫu môi trường mà có thể gây ảnh hưởng đến mục đích đo chất cần phân tích, mặt nguyên tắc thì nhiễu cần loại bỏ công đoạn tiền xử lý mẫu -Sai số các phản ứng oxy hóa -Sai số thiết bị: thiết bị hoạt động không đúng mong đợi, không hiệu chỉnh, mẫu đo không phù hợp với thiết bị đó -Sai soá laáy maãu -8http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà -Sự mát và phân hủy lúc đo: bị phân hủy phản ứng oxy hóa, nhiệt độ, bay hôi, bò haáp thuï treân beà maët cuûa caùc vaät duïng phaân tích 1.3.2 Kiểm tra tính thích hợp phương pháp phân tích Lập lại thí nghiệm nhằm mục đích giúp cho người phân tích tin tưởng phương pháp thực là đúng, điều này có nghĩa là người phân tích tiến hành đúng trình tự phân tích Thí nghieäm thu hoài (Recovery test): baûn chaát cuûa chaát caàn phaân tích moâi trường ta đã xác định rõ ta làm thí nghiệm thu hồi cách thêm vào mẫu đó lượng xác định đúng chất cần thiết đó, ta đo mẫu trước và sau them, khác biệt hai lần đo cho ta thông tin diện mẫu so sánh với đường chuẩn Đo mẫu không (blank): là mẫu không chứa chất cần phân tích Dùng phương pháp khác để đo Thay đổi đầu dò Yêu cầu lực: số yêu cầu chung với người phân tích là tính cẩn thaän, ngaên naép, goïn gang, kyû luaät cao Trước phân tích: phải hiểu rõ mục đích phương pháp đo, lịch sử mẫu, định kế hoạch cho phép đo Trong lúc phân tích: quan sát cẩn thận, ghi nhận các tượng xảy quá trình đo, các cố bất thường xảy Kiểm tra lại các điều kiện phòng thí nghiệm, lau chuøi thieát bò, ghi nhaän soá lieäu quaù trình ño Sau phân tích: quản lý liệu đo cách phù hợp, sai số, mẫu nên lưu giữ thời gian kết tin tưởng, xếp lại khu vực thí nghiệm để sẵn sàng cho phép đo 1.4 Các phương pháp ứng dụng phân tích môi trường 1.4.1 Phöông phaùp phaân tích baèng quang hoùa Bức xạ điện từ Là dạng lượng truyền không gian với vận tốc lớn Hai lý thuyết nói lên đặc tính xạ điện từ: -Bước sóng: xạ điện từ là dạng dao động sóng hình sin đặc trưng số đại lượng ví dụ: nhịp độ, bước sóng, tần số sóng, chu kì, biên độ dao động -Bước thẳng: xem xạ điện từ là chùm hạt mang lượng gọi là proton E=hxv, hạt có mang lượng h:hằng số Frăng, v:tần số dao động sóng Năng lượng proton E tỉ lệ thuận với tần số dao động sóng Phân loại xạ: Bức xạ tia γ õ: bước sóng λ = 0,005-1,5AO Bức xạ tia X: bước sóng λ = 0,1-1005AO -9http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Bức xạ hấp thu tia cực tím nằm vùng chân không: bước sóng λ = 10-180nm thu kích hoạt electron ngoài cùng Ứng dụng phân tích môi trường mẫu khí Bức xạ vùng cực tím: λ = 180-780nm, ánh sáng nhìn thấy Bức xạ hồng ngoại IR: λ = 0,78-300ìm phát dao động rung và quay phân tử Phân tích cấu trúc phân tử phức tạp là phân tử hữu Những vùng còn lại: là vi sóng, sóng radio Khi xạ điện từ phát truyền qua môi trường vật chất có số tượng xaûy ra: Hiện tượng hấp thu xạ: mẫu môi trường hấp thu phần lượng xạ điện từ Kết là lượng xạ bị yếu đi, làm phân tích định tính và định lượng mẫu môi trường Hiện tượng truyền suốt: làm mẫu O để điều chỉnh máy phân tích Hiện tượng tán xạ: xạ điện từ truyền đến bề mặt vật thể rắn, xạ điện từ bị đổi phương truyền hướng khác Hiện tượng nhiễu xạ (diffraction): cho xạ điện từ qua khe hẹp, xạ điện từ phân tán thành nhiều chùm tia khác với bước sóng định mà có phạm vi hẹp Hiện tượng khúc xạ (refraction): cho xạ điện từ qua hai môi trường khác nhau, xạ điện từ bị thay đổi phương truyền theo quy luật nhaát ñònh Hiện tượng phản xạ: đổi phương truyền ánh sáng Caáu taïo thieát bò quang hoïc – spectrophotometer Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo Spectrophotometer Nguồn phát xạ điện từ (Radiation Source): là dụng cụ phát xạ vùng bước sóng mà ta mong muốn Dụng cụ chứa mẫu (Sample Compartment) hay còn gọi là Curvet có nhiều hình daïng nhö troøn, vuoâng Hình 1.3 Cuvet đựng mẫu -10http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Thiết bị trộn và tách sóng (Wave length selection): có chức thu hẹp xạ điện từ, tăng cường cường độ xạ vị trí thu hẹp (khuyếch đại xạ lên vì sau qua bị yếu đi) Trong thực tế máy quang phổ có thể là lọc (fifter) máy đơn sắc (monochromater) Hình 1.4 Maùy ñôn saéc Boä loïc Detector: ghi nhận tín hiệu và chuyển hóa tín hiệu lượng ánh sáng thành tín hieäu ñieän (teá baøo quang ñieän) e Hình 1.5 Teá baøo quang ñieän A Thiết bị điều tuyến tín hiệu (Data/Signal pressesing): hiển thị liệu dạng soá hoùa Phổ hấp thu phân tử (Motercular uv-vis) Vùng ứng dụng 180-3000nm Một số khái niệm chung liên quan đến quang phổ hấp thu: các phân tử mẫu môi trường nhận phần lượng xạ nó chuyển lên trạng thái kích thích và tồn trạng thái này ngắn (10-7 – 10-8s) Để giải thích tượng hấp thu này người ta dung số khái niệm: -Độ truyền suốt (Transmittance) %T = P/PO x 100% -Độ hấp thu (Absorbance) A = -logT = -log P/PO = log PO/P -Độ hấp thu phân tử (Molar Absorptivity) và định luật Beer A=abc A: độ hấp thu vật chất -11http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà b: chieàu daøy Curvet c: nồng độ vật chất môi trường nào đó a: số phụ thuộc tính chất môi trường Định luật Beer đúng với mẫu loãng C#0.01M (do phân tử môi trường đậm đặc có khoảng cách gần nhau, dễ va chạm dẫn tới không còn hội hấp thu lượng xạ) Ứng dụng cụ thể: chuẩn độ quang học, Sợi quang (gồm hai sợi dây truyền xạ điện từ) Hình 1.6 Sợi quang 1.4.2 Phöông phaùp phaân tích saéc kyù Đại cương phương pháp sắc ký Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp saéc kyù Phương pháp sắc ký nhà bác học người Nga Mikhail Tswett (1872-1919) phát minh vào năm 1903 Ông đã dùng cột chứa oxit nhôm tách các pigment lá cây xanh thành các vùng màu riêng biệt và ông đã đặt tên cho phương pháp này là saéc kyù (chromatography) Hình 1.7 Thí nghieäm cuûa nhaø baùc hoïc Mikhail Tswett -12http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Sắc ký là phương pháp dùng để phân tách thành phần gần giống mẫu môi trường phức hợp Trong kỹ thuật sắc ký, mẫu hòa tan vào pha động (mobile sample) có thể là dòng khí, chất lỏng hay là dòng chất lỏng siêu tới hạn (nhiệt độ, áp suất cố định) Pha động này đẩy qua pha tĩnh mà không trộn lẫn pha động Pha tĩnh có thể cố định trên cột trên bề mặt chất rắn Thành phần hai pha chọn lựa cho các thành phần khác mẫu môi trường phân bố lẫn pha động và pha tĩnh Các thành phần lưu giữ mạnh pha tĩnh chuyển động cách chậm chạp so với dòng pha động, và ngược lại thành phần lưu giữ pha tĩnh yếu chuyển động nhanh Kết là thành phần khác tách rời Bảng 1.2 Phân loại các dạng sắc ký Loại Phöông phaùp Saéc kyù loûng -Saéc kyù loûng-loûng (pha động là (sắc ký phân bố) chaát loûng) -Saéc kyù loûng-lieân keát pha Pha tónh -Những chất lỏng hấp thụ trên beà maët chaát raén -Những phần tử hữu liên kết trên beà maët chaát raén -Sắc ký lỏng-rắn -Những hạt nhồi (saéc kyù haáp thu) chất rắn -Sắc ký trao đổi -nhựa trao đổi ion ion -Sắc ký ngoại cỡ -những hạt nhồi có khoeùt loã Sắc ký khí -Sắc ký khí-lỏng -Những chất lỏng (pha động là hấp thụ trên chaát khí) beà maët chaát raén -Sắc ký liên kết -Những phân tử pha hữu đính trên bề maët chaát raén -Saéc kyù khí-raén -Chaát raén Saéc kyù doøng tới hạn Traïng thaùi caân baèng -Sự phân bố caùc chaát loûng khoâng troän laãn -Sự phân bố chaát loûng vaø beà maët liên kết pha đó -Haáp phuï -Sự phân bố khí vaø loûng -Sự phân bố khí vaø beà maët lieân kết pha đó -Haáp phuï vaät lyù ñôn thuaàn -Những phân tử -Sự phân bố hữu đính trên bề dòng tới hạn và bề maët chaát raén maët lieân keát pha -13http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Hình 1.8 Moâ hình maùy saéc kyù loûng Các đại lượng sắc ký Một quá trình sắc ký đặc trưng nhiều các đại lượng đặc trưng thủy động học cột sắc ký, các đại lượng đặc trưng cho lưu giữ, đại lượng đặc trưng cho phân tách và số đại lượng khác Trong phần này chúng tôi đề cập tới số đại lượng đặc trưng quan trọng quá trình sắc ký Hình 1.9 Sắc ký đồ Trong đó: - tR1, tR2: Thời gian lưu cấu tử thứ và thứ - tM: Thời gian lưu chết - w1, w2: Bề rộng đáy mũi sắc ký -14http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 1.4.3 Phương pháp phân tích khối lượng Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp phân tích định lượng dựa trên đo chính xác khối lượng chất cần xác định, thành phần nó tách trạng thái tinh khiết hóa học, hợp chất thích hợp (thường các thành phần này không đổi và biết chính xác) Trong phương pháp này người ta thường cân lượng mẫu chính xác (được gọi là lượng cân) cần phân tích, hòa tan nó thành dung dịch Nếu đối tượng là dung dịch thì lấy thể tích chính xác nó Sau đó kết tủa hợp phần cần xác định dạng hợp chất ít tan, đôi dạng đơn chất Lọc rửa, sấy và nung để chuyển thành hợp chất bền có thành phần hóa học xác định (tức là có công thức hóa học dạng định) gọi là dạng cân Cuối cùng đem cân kết tủa đã sấy nung đó trân cân phân tích, dựa vào khối lượng nó để tính hàm lượng chất cần xác định Ví duï: -Để xác định hàm lượng sắt có mẫu quặng, người ta cân chính xác lượng mẫu quặng và chuyển hoàn toàn sắt dạng Fe3+, kết tủa Fe3+ dạng Fe(OH)3.xH2O Lọc, rửa và nung kết này đến khối lượng không đổi để chuyển kết tủa hoàn toàn dạng Fe2O3 Cuối cùng cân lượng kết tủa sau nung này và tính hàm lượng sắt -Xác định độ ẩm mẫu đất, xác định chất rắn lơ lửng mẫu nước 1.4.4 Phương pháp chuẩn độ thể tích Phương pháp này thường dùng để xác định nồng độ chất cách dùng chất khác đã biết nồng độ kết hợp với thị thích hợp dựa trên lượng thể tích dung dịch phản ứng điểm đổi màu thị Áp dụng định luật bảo toàn đượng lượng: Các chất phản ứng với theo các lượng tỷ lệ với đương lượng chất phản ứng đó CN1 x V1 = CN2 x V2 Trong đó: CN là nồng độ đương lượng V laø theå tích dung dòch Tùy thuộc vào loại phản ứng dùng làm sở cho phương pháp mà phương pháp thể tích đặt tên theo đó Các phương pháp phân tích thể tích chia làm loại dựa vào phản ứng mà chúng dùng để xác định điểm tương đương : Phương pháp kết tủa: có phản ứng tạo thành hợp chất ít tan ( kết tủa) Phương pháp trung hòa : có phản ứng acid - baz Phương pháp oxy hóa khử: có phản ứng các chất khử và chất oxy hoá Phương pháp Complecxon: có phản ứng tạo phức ion kim loại với complexon -15http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 2: DUNG DÒCH CHUAÅN Đại Cương Trong quá trình phân tích nước và nước thải thường gặp nhiều dung dịch chuẩn mà nồng độ ghi hình thức số hữu tỉ thay vì số thập phân hay số nguyên Sự việc trên giải thích hai lý do: Kết báo cáo: Các số liệu yêu cầu ghi nào để người thiết kế (thường là người không chuyên môn ngành hóa) dễ hình dung Do đó đơn vị thường sử dụng là mg/l, đơn vị này dùng phổ cập Tính toán: Đối với người làm công tác xét nghiệm, công thức càng dễ dàng, dễ nhớ càng giảm thời gian tính toán, càng tránh nhầm lẫn có thể xảy Từ hai lý trên, việc chọn nồng độ dung dịch chuẩn tiến hành thông lệ cho: lít dung dịch định phân luôn luôn tương ứng với 1g chất cần định lượng Điều này có nghĩa 1ml dung dịch chuẩn tương ứng với 1mg chất cần định lượng Rõ ràng việc pha chế dung dịch chuẩn không phụ thuộc vào chất chuẩn mà tùy thuộc vào khối lượng đương lượng (KLĐL) chất cần chuẩn KLÑL Dung dòch Nồng độ dung Thí dụ phản ứng Chaát caàn chuaån chuaån dòch chuaån Định lượng KLÑLNH3 = 17 Acid N/17 amonias Định lượng KLÑLN-NH3 = 14 Acid N/14 nitrogen daïng amonia Định lượng độ KLÑLCaCO3 = 50 Acid N/50 kieàm daïng CaCO3 Định lượng carbon KLĐLCO2 = 44 Kieàm N/44 dioxide Định lượng độ KLÑLCaCO3 = 50 Kieàm N/50 acid daïng CaCO3 Định lượng clorua KLĐLCl = 35,45 AgNO3 N/35,45 Định lượng NaCl KLÑLNaCl = 58,4 AgNO3 N/58,44 Định lượng oxy KLÑLO2 = Khử N/8 hoùa Sau cùng công thức tính toán hàm lượng chất cần định lượng lít mẫu trở nên đơn giản và dễ nhớ Nồng độ/hàm lượng chất khảo sát (mg/l) = mldungdichchuan (1) mlmau Một vài trường hợp định phân oxi hòa tan với thể tích mẫu ấn định trước, nồng độ dung dịch chuẩn hiệu chỉnh với mục đích tối giản việc tính toán Lúc đó 1ml dung dịch chuẩn dùng tương ứng với 1mg/l oxy -16http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Chuaån bò dung dòch chuaån Không phải xác định lại nồng độ dung dịch chuẩn sau pha chế, hóa chất chuẩn phải có độ tinh khiết cao và việc cân các loại hóa chất cần cẩn thận, đúng theo khối lượng tính toán Sau rót vào các bình định mức có thể tích riêng biệt, việc đong đo pha chế đòi hỏi mức độ chính xác cao Thực tế nhiều trường hơp không có số liệu độ tinh khiết khó đo lường chính xác vì hóa chất dễ bay hôi, huùt aåm, bieán chaát nhanh khoâng khí Dung dòch sau pha xong phaûi ñònh lượng lại với dung dịch chuẩn sở mà nồng độ đã biết rõ và đảm bảo Định chuẩn dung dịch với dung dịch chuẩn sở 3.1 Pha chế và xác định lại nồng độ dung dịch NaOH N/50 Dung dịch NaOH thường sử dụng phép định phân độ acid dạng CaCO3 có phân tử lượng M=100, đương lượng gam = 50 Do đó nồng độ yêu cầu là N/50 Tuy nhiên NaOH thương mại thường dạng viên khó cân chính xác, độ hút ẩm cao, dễ biến chất CO2 không khí Vì dung dịch NaOH N/50 thường pha loãng từ dung dịch chuẩn có nồng độ NaOH 1N để có độ chính xác cao Dung dịch sở là H2SO4 N/10 3.1.1 Thieát bò vaø duïng cuï Caân kyõ thuaät sai soá ±0.01g Becher 500ml Bình định mức 1000 ml Buret Erlen 125ml 3.1.2 Hoùa chaát NaOH tinh khieát daïng vieân Dung dịch chuẩn sở H2SO4 N/10 3.1.3 Thực hành a.Tính sơ khởi NaOH tinh khiết có phân tử gam M=40 trung hòa 1,008g H+ , số đương lượng gam =1 Để pha chế 01 lít dung dịch NaOH 1N, khối lượng NaOH tính là M/1=40/1=40g Để loại bỏ các yếu tố có thể làm giảm nồng độ thực tế, hệ số an toàn tăng 5% Khối lượng NaOH cần thiết : 40×1,05 =42g b Caùch laøm Duøng becher caân 42g NaOH vieân baèng caân kyõ thuaät Hòa tan lượng NaOH 500ml nước cất, rót vào bình định mức 1000ml Trán becher nhiều lần với nước cất Nhập chung nước rửa vào bình định mức Thêm nước cất cho đủ 1000ml -17http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Duøng pipet huùt 5ml dung dòch treân erlen ñònh phaân baèng dung dòch chuaån H2SO4 N/10 Chỉ thị màu phenolphathalein đổi từ hồng nhạt sang màu Nồng độ NaOH pha chế theo công thức: N1V1=N2V2 (2) Trong đó N1: Nồng độ dung dịch acid chuẩn sở N/10 V1: Thể tích dung dịch H2SO4 N/10 đã dùng (ml) N2: Nồng độ dung dịch NaOH pha chế V2: Thể tích dung dịch NaOH trích để định phân (ml) Kết tính thường lớn nồng độ mong muốn Aùp dụng công thức (2) tính lượng nước cần để pha loãng dung dịch NaOH trên thành 1000ml dung dịch NaOH 1N Từ dung dịch NaOH 1N vừa có, pha chế 1000ml dung dịch NaOH N/50 3.2 Pha chế và xác định lại nồng độ dung dịch H2SO4 N/50 Dung dịch acid sulfuric thường sử dụng phương pháp định phân độ kiềm dạng CaCO3, đó nồng độ yêu cầu là N/50 Đặc tính acid sulfuric đậm đặc là dễ hút ẩm, khó đo lường và dễ gây phỏng, đó dung dịch H2SO4 N/50 thường pha loãng từ dung dịch H2SO4 1N lưu trữ Dung dịch chuẩn là NaOH 1N và NaOH n/50 đã pha loãng phần trên 3.2.1 Thieát bò vaø duïng cuï Xem laïi phaàn 3.2.2 Hoùa chaát Acid sulfuric P-A, độ tinh khiết 96-98% Khối lượng riêng d=1.84-1.86g/cm3 Dung dòch NaOH 1N 3.2.3 Thực hành a Tính sơ khởi Áp dụng công thức tính gần đúng :V=100M N/b p d Trong đó: V: Thể tích acid sulfuric đậm đặc tính toán (ml) M: Phân tử gam acid sulfuric (g) N: Nồng độ muốn pha b: Trị số đương lượng p: Độ tinh khiết (%) d: Khối lượng riêng (g/cm3) Tương tự trên hệ số an toàn tăng thêm 2% Thể tích acid sulfuric đậm đặc cần thiết: V(ml)=v×1,02 b Caùch laøm Dùng pipet và bóp cao su hút cẩn thận V(ml) acid sulfuric đậm đặc và 500ml nước cất định sẵn bình định mức 1000ml Dùng bình xịt rửa acid sulfuric còn đọng pipet, rót tất nước rửa nhaäp chung Thêm nước cất cho đủ 1000ml -18http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Duøng pipet trích dung dòch treân erlen Ñònh phaân baèng dung dòch NaOH 1N đã pha chế giai đoạn trên Chỉ thị màu phenolphthalein chuyển từ không màu sang màu hồng nhạt bền Nồng độ dung dịch H2SO4 tính từ công thức (2) Pha loãng dung dịch trên thành 1000ml H2SO4 Với dung dịch H2SO4 1N vừa có, pha chế 1000ml H2SO4 N/50 3.3 Dung dòch chuaån Fe 3.3.1 Dung dịch lưu trữ sắt Đổ 20ml H2SO4 đậm đặc vào 50ml nước cất và thêm vào 1,404 Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O Pha thành 1000ml với nước cất (1,00ml = 200 g Fe) 3.3.2 Dung dịch chuẩn : chuẩn bị sử dụng Lấy 50ml dung dịch lưu trữ sắt cho vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất tới vạch định mức (1,00ml = 10,00 g Fe) 3.4 Dung dòch chuaån N-NO3 : (1ml = g N-NO3) 3.4.1 Dung dịch N-NO3 lưu trữ: (1ml = g N-NO3) Hòa tan 0,7218g Anhydrous Potassium Nitrate KNO3 + nước cất = lít 3.4.2 Dung dòch N-NO3 chuaån: (1ml = 0,002mg = g N-NO3) Pha loãng 10ml dung dịch lưu trữ thành 500ml để có 1ml dung dịch chuẩn = g N-NO3 3.5 Dung dòch chuaån N-NH3(1ml= 10 g N-NH3) 3.5.1 Dung dịch lưu trữ NH3 : ( 1ml=1mg N= 1000 g N-NH3) Hòa tan 3,819g NH4Cl( đã sấy khô 100oC), thêm nước cất cho đủ lít (1ml =1mgN= 1,22 mg NH3) 3.5.2 Dung dòch chuaån N-NH3: (1ml = 10 g N-NH3) Pha loãng 10ml dung dịch lưu trữ với nước cất cho đủ lít (1ml=0,010 mgN =0.0122mg NH3) 3.6 Dung dòch photphate chuaån 3.6.1 Dung dịch lưu trữ Hòa tan 219,5 mg KH2PO4 khan (sấy khô 105o C giờ) nước cất và định mức thành 1000 ml (1,00 ml=50,0 g P-PO4) 3.6.2 Dung dòch chuaån Dùng 50 ml dung dịch chuẩn pha loãng thành 1000 ml Dung dịch này có nồng độ 1,00 ml =2,5 g p-PO4 3.7 Dung dòch sulfate chuaån: (1,00 ml= 100 g SO42-) Lấy chính xác 10,4 ml H2SO4 0.0200N chuẩn + nước cất = 100ml hoặc147,9 mg NaSO4 khan +nước cất pha thành 1000 ml -19http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Công thức tính pha dung dịch theo các nồng độ 4.1 Đối với chất rắn - Pha theo nồng độ mol CM (mol/lit): mct = C M M A VPha 100 1000 P Trong đó: mct khối lượng mẫu cần cân pha, g CM nồng độ hoá chất cần pha, mol/lít MA phân tử lượng chất cần pha, VPha theå tích maãu caàn pha, ml P là độ tinh khiết hoá chất - Pha theo nồng độ đương lượng CN (N): mct = C N Ñ V Pha 100 P 1000 Trong đó: mct khối lượng mẫu cần cân pha, g CN nồng độ đương lượng hoá chất cần pha, N Đ số đương lượng hoá chất cần pha VPha theå tích maãu caàn pha, ml P là độ tinh khiết hoá chất - Pha theo nồng độ ppm: mct = C ppm *V pha M daïngcaân 100 M daïngxaùcñònh P 10 Trong đó: Cppm laø soá mg chaát tan moät lít mct khối lượng mẫu cần cân pha, g VPha theå tích maãu caàn pha, lít P là độ tinh khiết hoá chất.% Mdạng can: phân tử lượng dạng cân Mdạng xác định : phân tử lượng dạng cần xác định - Pha nồng độ %: mct = C (%).V pha d 100 100 P Trong đó: C% nồng độ phần trăm dung dịch cần pha d là tỉ trọng dung dịch, với dung dịch loãng xem d Vpha theå tích dung dòch caàn pha, ml P độ tinh khiết hoá chất -20http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 4.2 Đối với chất lỏng - Pha theo nồng độ mol CM (mol/lit) C M M VPha P.10.d Vññ = Trong đó: Vđđ thể tích hoá chất đậm đặc cần hút để pha (ml) CM nồng độ hoá chất cần pha (mol/lít) VPha theå tích maãu caàn pha (ml) P độ tinh khiết hoá chất cần pha, (vd p = 99) d là khối lượng riêng dung dịch cần pha (g/ml) - Pha theo nồng độ đương lượng CN (N) Vññ = C N Đ.VPha P.10.d Trong đó: Vđđ thể tích hoá chất đậm đặc cần hút để pha, ml CN nồng độ đương lượng hoá chất cần pha, N VPha theå tích maãu caàn pha, ml P độ tinh khiết hoá chất cần pha d là khối lượng riêng dung dịch cần pha Đ = M/z Hay CM = CN/z - Pha theo nồng độ % Vññ = C 2d V pha C 1d Trong đó: C1 : nồng độ phần trăm dung dịch có nồng độ cao ban đầu (P) C2 : nồng độ phần trăm dung dịch cần pha Vđđ: thể tích dung dịch có nồng độ cao ban đầu ml Vpha theå tích dung dòch caàn pha, ml Với các dung dịch có nồng độ xấp xỉ nhau, có thể xem d1 d2 -21http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHÖÔNG PHAÂN TÍCH CAÙC THOÂNG SOÁ VAÄT LYÙ BAØI 3: pH, EC, ĐỘ MẶN Ý nghĩa môi trường độ pH pH là thuật ngữ độ acid hay bazơ dung dịch, pH ảnh hưởng đến các quá trình sinh học nước và có ảnh hưởng đến ăn mòn, hòa tan các vật liệu Trong kỹ thuật môi trường, pH quan tâm các lĩnh vực quá trình keo tụ, quá trình làm mềm nước, quá trình khử trùng, ổn định nước… Trong xử lý nước thải phương pháp sinh học, tiêu pH trì giới hạn tối ưu để sinh vật phát triển, thường 6.5-7.5 H2O ↔ H+ + OHpH = -lg[H+] pH + pOH = 14 Thực hành Trong phần này sinh viên thực tập sử dụng máy đo pH - Lắc mẫu trước đổ cốc 100ml để đo - Rửa điện cực bình tia - Bật máy, nhúng điện cực vào mẫu cần đo - Đợi cho giá trị pH trên máy ổn định đọc kết - Rửa điện cực nước cất, ngâm điện cực vào dd bảo quản điện cực EC, độ mặn Giáo viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo Caâu hoûi Đơn vị đo EC và độ mặn là gì? -22http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 4: CHAÁT RAÉN Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Chất rắn nước bao gồm chất rắn tồn dạng lơ lửng và dạng hòa tan Trong nước có hàm lượng chất rắn cao gây cảm quan không tốt và các bệnh đường ruột cho người 1.2 Caùc ñònh nghóa Chất rắn tổng cộng (TS) = Chất rắn lơ lửng (SS) + Chất rắn hòa tan (TDS) Chaát raén oån ñònh (thaønh phaàn laø caùc chaát voâ cô): laø phaàn coøn laïi cuûa chaát raén toång cộng sau đốt 550OC Chaát raén khoâng oån ñònh hay coøn goïi laø chaát raén bay hôi (VS - thaønh phaàn laø caùc chaát hữu cơ): là lượng chất rắn tổng cộng sau đốt 550OC Thực hành 2.1 Xaùc ñònh chaát raén toång coäng (Total Soilds) - Chuẩn bị cốc sứ đã sấy khô 100oC 1h, để nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng, cân cốc xác định khối lượng cốc ban đầu mo (mg) - Chọn thể tích mẫu cho lượng cặn nằm khoảng 2,5-200mg, lắc mẫu trước sử dụng - Cho mẫu vào cốc sấy 100oC để làm bay nước - Để nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng - Cân xác định khối lượng m1 (mg) Chaát raén toång coäng(mg/l) = (m1 – mo)x1000/Vmaãu(ml) 2.2 Xaùc ñònh chaát raén bay hôi (VS – Volatile Solids) - Tiếp tục lấy cốc trên đem nung 550OC - Để nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng - Cân xác định khối lượng m2 (mg) Chaát raén bay hôi (mg/l) = (m1 – m2)x1000/Vmaãu(ml) 2.3 Xác định chất rắn lơ lửng (Suspended Soilds) phương pháp khối lượng - Chuẩn bị giấy lọc sợi thủy tinh đã sấy khô 100oC 1h, cân giấy lọc xác định khối lượng ban đầu m3 (mg) - Lọc thể tích mẫu phù hợp qua giấy lọc (mẫu đã trộn trước lọc) - Sấy giấy lọc 100oC để làm bay nước - Để nguội bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng - Cân xác định khối lượng m4 (mg) Chất rắn lơ lửng (mg/l) = (m4 – m3)x1000/Vmẫu(ml) 2.4 Xác định chất rắn lơ lửng (SS) phương pháp đo quang Lắc mẫu bình, lấy 50ml mẫu vào cốc 100ml Baät maùy, vaøo maõ chöông trình 630-Enter -23http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Chỉnh bước sóng 810nm Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, đặt vào buồng đo, đậy nắp, nhấn Zero cho maøn hình xuaát hieän 0.SUSP.SOLIDS Cho mẫu vào Curvet, bấm read đọc giá trị đo 2.5 Xaùc ñònh chaát raén hoøa tan (TDS) Giáo viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo 2.6 Một số số khaùc SVI: số lắng buøn SVI V 1000 SS Trong đoù: SS: chất rắn lơ lửng (mg/l) V: thể tích lớp buøn lắng sau 30 phuùt ống Imhoff 1000ml (l) SVI < 100: buøn lắng tốt SVI >100: buøn bề mặt nhiều 100< SVI < 200: buøn ít Caâu hoûi Giải thích tầm quan trọng việc phân tích chất rắn các lĩnh vực: a Hàm lượng chất rắn hòa tan và việc cấp nước đô thị b Chất rắn tổng cộng và chất rắn bay nước thải và bùn lắng c Chất lắng và nước thải sinh hoạt Dự đoán kết phân tích và giá trị thực xác định hàm lượng chất rắn caùc ñieàu kieän sau: a Coác nung coøn aåm b Xác định tổng chất rắn bay tỉ lệ magan carbonate chứa mẫu cao -24http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 5: ĐỘ ĐỤC Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Độ đục nước bắt nguồn từ hữu vô số vật thể li ti trạng thái huyền phù đất sét, vật chất hữu và vô cơ, vi sinh vật gồm các loại phiêu sinh động vaät 1.2 Nguyeân taéc Nguyên tắc phương pháp này dựa trên hấp thu ánh sáng các cặn lơ lửng có dung dịch 1.3 Các trở ngại Cặn lớn có khả lắng nhanh, curvet bẩn, có bọt khí mẫu, độ màu thật mẫu là nguyên nhân ảnh hưởng tới kết độ đục A) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò : Maùy Spectrophotometer Pipet 5ml, 25ml 2.2 Hoùa chaát : Dung dịch lưu trữ 4000FTU (sử dụng tháng) + Dung dịch 1: hòa tan 1g hydrazine sulfate (NH2.H2SO4) 100ml nước caát +Dung dòch 2: hoøa tan 10g hexamethylenetetramine (C6H12N4) 100ml nước cất + Hòa 5,0ml dung dịch và 5,0 ml dung dịch Pha loãng thành 100ml với nước cất, sau đó để yên 24 nhiệt độ 25 3oC Dung dịch này có độ đục là 4000 FTU Lắc sử dụng - Nước dùng pha loãng không màu Dung dịch chuẩn 400 NTU: Lấy 100 ml dung dịch lưu trữ độ đục 4000 NTU pha loãng với nước cất, định mức thành 1000 ml Thực hành 3.1 Lập đường chuẩn Pha chế dung dịch chuẩn: pha loãng từ dung dịch chuẩn để có độ đục chuẩn theo baûng sau : STT Vdung dòch chuaån (ml) 10 12 400FTU Vnước cất (ml) 100 98 96 94 92 90 88 Độ đục (FTU) 16 24 32 40 48 Đo độ hấp thu các dung dịch chuẩn trên máy spectrophotometer bước sóng 450nm -25http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Caùch tính Từ độ màu và độ hấp thu dung dịch chuẩn, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ giá trị độ hấp thu Am mẫu, tính nồng độ Cm Nếu trị số Am mẫu vượt quá các trị số dung dịch chuẩn, phải pha loãng mẫu đến nồng độ thích hợp B) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG CHƯƠNG TRÌNH CAØI SẴN TRÊN MÁY Sử dụng máy spectrophotometer HACH-DR 2010 Lắc mẫu bình, lấy 50ml mẫu vào cốc 100ml Baät maùy, vaøo maõ chöông trình 750-Enter Chỉnh bước sóng 860nm Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, nhấn Zero cho màn hình xuất 0.FAUTURBIDITY Cho mẫu vào Curvet, bấm read đọc giá trị đo Caâu hoûi Nguyên nhân tạo độ đục cho: Dòng sông, dòng sông bị ô nhiễm, nước thải sinh hoạt? Có liên quan nào các đơn vị đo độ đục: mgSiO2/l, FTU, NTU? BAØI 6: ĐỘ MAØU Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Màu nước thiên nhiên mùn, phiêu sinh vật, các sản phẩm từ phân hủy chất hữu tạo Tuy nhiên số ion kim loại hay nước thải công nghiệp là nguyên nhân gây cho nước có màu Theo thói quen chúng ta nghĩ màu nước là màu quan sát sau lấy mẫu Thực đây là màu biểu kiến gồm phần từ chất các chất hòa tan và phần còn lại chất huyền phù tạo thành Vì màu biểu kiến xác định trên mẫu nguyên thủy mà không cần loại bỏ chất lơ lửng Ngoài còn có độ màu thực mẫu Độ màu thực xác định trên mẫu đã qua ly tâm để loại bỏ các hạt lơ lửng Không nên lọc để loại bỏ các hạt lơ lửng nước vì các cấu tử màu có thể bị hấp phụ trên giấy lọc 1.2 Nguyeân taéc Nguyên tắc phương pháp này dựa trên hấp thu ánh sáng các hợp chaát maøu coù dung dòch 1.3 Các trở ngại Độ đục ảnh hưởng đến độ màu thực mẫu Ngoài độ màu còn tùy thuộc vào pH nước, đó bảng kết cần ghi rõ pH lúc xác định độ màu -26http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà A) XÁC ĐỊNH ĐỘ MAØU BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò Maùy Spectrophotometer Pipet 10ml, 50ml 2.2 Hoùa chaát Dung dịch màu chuẩn potassium chloroplatinate K2PtCl6 (tương ứng với 500 đơn vị màu Pt-Co) Hòa tan 1,246g K2PtCl6 và 1g CoCl2.6H20 nước cất + 100ml HCl đậm đặc, định mức đến 1000ml nước cất Thực hành 3.1 Lập đường chuẩn: 1ml dung dòch chuaån = 500 Pt-Co STT Vdung dòch maøu chuaån (ml) 10 15 20 Vnước cất (ml) 50 45 40 35 30 Độ màu Pt-Co 50 100 150 200 Đo độ hấp thu các dung dịch chuẩn bước sóng 455nm 25 25 250 B) XÁC ĐỊNH ĐỘ MAØU BẰNG CHƯƠNG TRÌNH CAØI SẴN TRÊN MÁY Sử dụng máy spectrophotometer HACH-DR 2010 Baät maùy, vaøo maõ chöông trình 120-Enter Chỉnh bước sóng 455nm Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, nhấn Zero cho màn hình xuất 0.Units PtCo APHA Cho mẫu vào Curvet, bấm read đọc giá trị đo Caâu hoûi - Nguyên nhân gây độ màu? - Thế nào là độ màu biểu kiến, độ màu thực? -27http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHÖÔNG PHAÂN TÍCH CAÙC THOÂNG SOÁ THEÅ TÍCH BAØI 7: CHLORIDE Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Chloride (CT) là ion chính nước thiên nhiên và nước thải Vị mặn chloride thay đổi tuỳ theo hàm lượng và thành phần hoá học nước Với mẫu chứa 250 mg Cl-/l người ta đã có thể nhận vị mặn nước có chứa ion Na+ Tuy nhiên, mẫu nước có độ cứng cao, vị mặn lại khó nhận biết dù nước có chứa đến 1000 mg Cl-/l Hàm lượng chloride cao gây ăn mòn các kết cấu ống kim loại Về mặt nông nghiệp, chloride gây ảnh hưởng xấu đến tăng trưởng cây trồng 1.2 Nguyeân taéc Trong môi trường trung hoà hay kiềm nhẹ, potassium chromate (K2CrO4) có thể dùng làm chất thị màu điểm kết thúc phướng pháp định phân chloride baèng dung dòch silver nitrate (AgNO3) Ag+ + Cl→ AgCl (Ksp = 10-10) (1) 2Ag+ + CrO42→ Ag2CrO4 (Ksp = 10-12) (2) đỏ nâu Dựa vào khác biệt tích số tan, thêm dung dịch AgNO3 vào mẫu có hỗn hợp Cl- và CrO42-, Ag+ phản ứng với ion Cl- dạng kết tủa trắng đến hoàn toàn, sau đó phản ứng (2) xảy cho kết tủa đỏ gạch dễ nhận thấy 1.3 Các trở ngại Những chất thường có nước uống không ảnh hưởng gì đến việc định phân Các ion bromide, iodide, cyanide xem tương đương với chloride Riêng sulfide, thiosulfate, sulfit có thể can thiệp vào phản ứng (1) Tuy nhiên sulfit dễ dàng bị oxy hoá nước oxy già (H2O2) môi trường trung hoà Thiosulfate và sulfide bị ảnh hưởng môi trường kiềm Orthophosphat với hàm lượng cao > 25 mg/l tác dụng với silver nitrate điều này ít xảy Hàm lượng sắt trên 10 mg/l che lấp đổi màu điểm kết thúc Dụng cụ, thiết bị và hoá chất 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - 02 Becher 100 ml - 03 Erlen 100ml - 02 Pipet 10ml - 01 Buret 10ml 2.2 Hoùa chaát Dung dịch AgNO3 0,0141N: cân 2,395g AgNO3 hoà tan với nước cất và định mức thành lít -28http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Chỉ thị màu K2CrO4: hoà tan 2,5 g K2CrO4 30 ml nước cất, thêm giọt AgNO3 đến xuất màu đỏ rõ Để yên 12 giờ, lọc, pha loãng dung dịch qua lọc thành 50 ml với nước cất Dung dịch huyền treo Al(OH)3: hoà tan 125 g KAl(SO4).12H2O hay Al(NH4)(SO4)2.12H2O lít nước cất, làm ấm 600C, thêm từ từ 55 ml NH4OH đậm đặc, lắc Đợi rửa huyền trọc nhiều lần với nước cất đến nước rửa không còn Cl- (thử AgNO3) sau đó thêm nước cất cho đủ lít Chæ thò maøu phenolphthalein Dung dịch NaOH 0,1 N(hoặc H2SO4 0,1N) tuỳ pH mẫu ban đầu Nước oxy già H2O2 30% Thực hành Lấy 50 ml mẫu cho vào Erlen, dùng NaOH loãng H2SO4 loãng để chỉnh pH Định phân mẫu khoảng pH = – 10 (tốt là - 8) Nếu pH ngoài khoảng này, tốt nên trung hoà trước thêm giọt thị K2CrO4 Dùng dung dịch AgNO3 0.0141N định phân đến dung dịch từ màu vàng chuyển sang màu đỏ gạch (có thể so với mẫu trắng gồm nước cất + thị K2CrO4) Ghi nhận thể tích V1 ml AgNO3 sử dụng Làm mẫu trắng có thể tích đồng với thể tích mẫu Ghi nhận thể tích Vo ml AgNO3 sử dụng Löu yù: Nếu mẫu có nồng độ Cl- cao thì phải tiến hành pha loãng mẫu Nếu mẫu có độ màu cao, thêm ml huyền treo khuấy kỹ, lắng, lọc, rửa giấy lọc, nước rửa nhập chung vào nước qua lọc Nếu có sulfide, sulfit thiosulfate, thêm giọt NaOH 0,1N đổi màu phenolphthalein Thêm H2O2 quậy đều, sau cùng trung hòa với H2SO4 0,1N Caùch tính (V1 - Vo) 500 Chloride (mg/l) = ml maãu NaCl (mg/l) = Chloride (mg/l) 1,65 Trong đó : V1 : Theå tích dd AgNO3 duøng ñònh phaân maãu thaät Vo : Theå tích dd AgNO3 duøng ñònh phaân maãu traéng Caâu hoûi Tại phải thực mẫu trắng phương pháp định phân chloride? Định phân chloride phương pháp Morh thực môi trường trung hoà Giải thích sao? Kết định phân chloride nào thêm lượng thừa chromate? -29http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 8: ĐỘ ACID Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Độ acid biểu thị khả phóng thích proton H+ nước Độ acid mẫu nước phần lớn diện các loại acid yếu acid carbonic, acid tanic, acid humic bắt nguồn từ phản ứng phân huỷ chất hữu cơ… gây ra, phần khác thủy phaân caùc muoái cuûa acid maïnh nhö sulfate nhoâm, saét taïo thaønh Ñaëc bieät bò caùc acid vô thâm nhập, nước có pH thấp Nước thiên nhiên sử dụng cho cấp nước luôn trì cân các ion bicarbonate, carbonate và khí carbon dioxide hoà tan, đó nước thiên nhiên thường đồng thời mang hai tính chất đối nhau: tính acid và tính kiềm Khi bị ô nhiễm các acid vô các muối acid từ khu vực hầm mỏ, đất phèn nguồn nước thải công nghiệp, pH thấp khá nhiều Trong thực nghiệm hai khoảng pH chẩn sử dụng để biểu thị khác biệt trên Khoảng pH thứ ứng với điểm đổi màu chất thị methyl cam (từ 4,2 – 4,5) đánh dấu chuyển biến ảnh hưởng các acid vô mạnh sang vùng ảnh hưởng carbonic acid Khoảng pH thứ hai ứng với điểm đổi màu chất thị phenolphtalein (từ 8,2 – 8,4) chuyển sang vùng ảnh hưởng nhóm carbonate dung dòch 1.2 Nguyeân taéc chính Dùng các dung dịch kiềm mạnh để định phân độ acid acid vô mạnh acid hữu acid yếu Độ acid ảnh hưởng acid vô xác định cách định phân đến điểm đổi màu thị methyl cam nên gọi là ĐỘ ACID METHYL (dung dịch từ màu đỏ chuyển sang da cam) Quá trình tiếp tục định phân sau đó để xác định độ acid toàn phần thực đến điểm đổi màu thị phenolphthalein, gọi là ĐỘ ACID TỔNG CỘNG (dung dòch khoâng maøu chuyeån sang tím nhaït) 1.3 Các trở ngại Các chất khí hoà tan làm ảnh hưởng đến độ acid là CO2, H2S, NH3 có thể bị hòa tan vào mẫu quá trình lưu trữ định phân mẫu Có thể giảm ảnh hưởng này cách định phân nhanh chóng, tránh lắc mạnh và tránh để mẫu nơi có nhiệt độ cao nhiệt độ ban đầu mẫu Khi định phân mẫu nước cấp, kết thường bị ảnh hưởng hàm lượng chlorine khử trùng nước có tính tẩy màu Muốn tránh sai số này, cần thêm vài giọt Na2S2O3 0,1N vào mẫu để loại bỏ ảnh hưởng chlorine Nếu mẫu có độ màu và độ đục cao, phải xác định độ acid phương pháp chuẩn độ điện -30http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Dụng cụ- thiết bị – hoá chất 2.1 Duïng cuï 02 Erlen 150 ml 01 OÁng ñong 100 ml 01 Buret 25 50 ml 2.2 Hoá chất Dung dòch sodium hydroxide (NaOH) 0,02N: pha dung dòch NaOH 1N(caân 40g NaOH viên + nước cất = lít) lấy 20 ml dung dịch NaOH 1N + nước cất = lít Định phân lại dung dịch potassium biphthlate 0,02N (hoà tan 4,085g KHC8H4O4 đã sấy khô 1200C và làm nguội bình hút ẩm + nước caát = lít) Chỉ thị phenolphthalein: 500 mg phenolphthalein + 50 ml methanol + nước caát = 100 ml Chỉ thị methyl cam : 50 mg methyl cam + nước cất = 100 ml Thực hành Nếu mẫu là nước uống, trước định phân thêm giọt Na2S2O3 0,1 N để loại ảnh hưởng chlorine Duøng pH keá ño pH cuûa maãu Neáu maãu coù giaù trò pH < 4,5: laáy 10 ml maãu vaøo erlen, thêm giọt methyl cam Dùng dung dịch NaOH 0,02 N định phân đến dung dịch có màu da cam Ghi nhận thể tích V1 ml dung dịch NaOH đã dùng để tính độ acid methyl Neáu maãu coù giaù trò pH > 4,5: laáy 10 ml maãu vaøo erlen theâm gioït phenolphthalein Dùng dung dịch NaOH 0,02 N định phân đến dung dịch vừa có màu tím nhạt Ghi nhận thể tích V2 ml dung dịch NaOH đã dùng, tính độ acid tổng coäng Làm hai Erlen đối chứng dùng thị Metylcam, cho vào hai Erlen Erlen 20 ml nước cất, Erlen thứ thêm ml H2SO4 1N + giọt methyl cam Erlen thứ hai thêm ml NaOH 1N + giọt methyl cam Caùch tính V 1000 Độ acid (mg CaCO3/ l) = -ml maãu Với V : thể tích dung dịch NaOH dùng định phân : V1, V2 Caâu hoûi 1.Mẫu nước có pH = 7,3 và hàm lượng HCO3- là 30 mg/ l Giả sử ảnh hưởng chất rắn hòa tan trên hoạt tính các ion không đáng kể, nhiệt độ nước là 250C Tính hàm lượng CO2 mẫu nước -31http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 2.Nước cấp có hàm lượng HCO3- là 30 mg/ l và hàm lượng CO2 là 30 mg/l Tính pH nước nhiệt độ 250C Nếu hàm lượng CO2 mẫu giảm còn mg/ l sục khí, pH nước lúc này là bao nhiêu? BAØI 9: ĐỘ KIỀM Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Độ kiềm biểu thị khả thu nhận proton H+ nước Nước thiên nhiên hay nước từ hệ thống cấp nước, độ kiềm ion chính tạo ra: hydroxide, carbonate và bicarbonate Trong thực tế các muối acid yếu borate, silicate gây ảnh hưởng lớn đến độ kiềm Một vài acid hữu bền với oxy hóa sinh học acid humic, dạng muối chúng có khả làm tăng độ kiềm Trong điều kiện thiên nhiên thích hợp, tảo dễ dàng xuất và tồn vài nguồn nước mặt, quá trình phát triển và tăng trưởng tảo giải phóng lượng đáng kể carbonate và bicarbonate làm cho pH nước tăng dần có thể lên đến – 10 nguồn nước xử lý với hoá chất có chứa nhóm carbonate làm gia tăng pH 1.2 Nguyeân taéc Tiến hành định phân độ kiềm với thị phenolphtalein và methyl cam (hoặc thị hỗn hợp bromoresol lục + methyl đỏ) giai đoạn và tùy trường hợp: Chỉ thị phenolphtalein có màu tím nhạt môi trường có ion hydroxide và ion carbonate, màu tiùm trở nên không màu pH < 8,3 Chỉ thị methyl cam cho màu vàng với ion kiềm nào và trở thành màu đỏ dung dịch trở thành acid Việc định phân xem là hoàn tất dung dịch có màu da cam (pH = 4,5), nằm màu vàng (môi trường baz) và màu đỏ (môi trường acid) Do đó màu điểm kết thúc thường so sánh với hai ống chuẩn Vì đổi màu methyl cam khó nhận thấy, nên thị hỗn hợp bromocresol lục + methyl đỏ có khoảng đổi màu rõ ràng cùng trị số pH nên thường sử dụng rộng rãi 1.3 Các trở ngại Lượng chlorine dư nước uống ảnh hưởng đến kết định phân làm nhạt màu chất thị Để tránh sai lệch, ta cho thêm vào mẫu vài giọt Na2S2O3 0,1 N Khi mẫu nước có độ màu và độ đục cao phải dùng phương pháp chuẩn độ điện Những chất kết tủa, xà bông, chất dầu, chất rắn lơ lửng có thể phủ điện cực thuỷ tinh làm cho điểm cuối đến chậm Để khắc phục tượng này cần phải chùi điện cực tiến hành thí nghiệm Không lọc, pha loãng hay cô đặc maãu Dụng cụ thiết bị và hoá chất 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò 02 Erlen 150 ml -32http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 01 OÁng ñong 100 ml 01 Buret 25 50 ml 2.2 Hoá chất Dung dòch sulfuric acid (H2SO4) 0,02 N: pha dung dòch H2SO4 1N (28 ml H2SO4 đậm đặc + nước cất = lít), lấy 20 ml dung dịch H2SO4 1N + nước cất = lít Định phân lại acid này Na2CO3 0,02N (hoà tan 1,06g Na2CO3 đã sấy 1050C và làm nguội bình hút ẩm + nước cất = lít) Chæ thò maøu phenolphthalein 0,5 % Chæ thò maøu methyl cam 0,5 % Chỉ thị màu hỗn hợp bromocresol lục + methyl đỏ: 20 mg methyl đỏ + 200mg bromocresol + 100 ml ethanol 95% Thực hành Neáu maãu coù pH > 8,3: laáy 10ml maãu vaøo erlen, theâm gioït chæ thò maøu phenolphthalein Định phân dung dịch H2SO4 0,02N màu Ghi thể tích V1 ml H2SO4 0,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM PHENOL(P) Neáu maãu coù pH < 8,3: laáy 10 ml maãu vaøo bình tam giaùc, theâm gioït chæ thò màu methyl cam (hay giọt thị màu hỗn hợp) Định phân mẫu dung dịch H2SO4 dung dịch có màu da cam (màu hai Erlen đối chứng) Nếu dùng thị hỗn hợp, điểm kết thúc dung dịch có màu đỏ xám Ghi thể tích V2ml H2SO4 0,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM METHYL CAM hay ĐỘ KIỀM TỔNG COÄNG Làm hai Erlen đối chứng dùng thị Metylcam, cho vào hai Erlen Erlen 20 ml nước cất, Erlen thứ thêm ml H2SO4 1N + giọt methyl cam Erlen thứ hai thêm ml NaOH 1N + giọt methyl cam Caùch tính Độ kiềm PHENOL (mg CaCO3/l) = Độ kiềm tổng cộng T (mg CaCO3/l) = V1 1000 ml maãu V2 1000 ml maãu Dựa trên kết có thể tính độ kiềm các ion khác gây theo bảng sau: Keát quaû phaân ñònh Độ kiềm các các ion (mg/lCaCO3) OHCO32HCO3P=0 0 T P < T/2 2P T – 2P P = T/2 T-2P P > T/2 2P - T 2(T – P) P=T T 0 -33http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà P độ kiềm phenol T độ kiềm tổng cộng OH- (mg/l) = độ kiềm OH- (mgCaCO3/l) 0,34 CO3 2-(mg/l) = độ kiềm CO32 (mgCaCO3/l) 0,6 HCO3 -(mg/l) = độ kiềm HCO32 (mgCaCO3/l) 1,22 Caâu hoûi Giả sử ảnh hưởng các muối hoà tan trên hoạt tính các ion không đáng kể Một phần nước 250C có pH = 10,3 và hàm lượng carbonate là 120 mg/l - Hãy tính hàm lượng ion bicarbonate (mg/l) - Tính độ kiềm OH, CO32, HCO3 và độ kiềm tổng cộng mẫu trên (mg/lCaCO3) BAØI 10: ĐỘ CỨNG TỔNG CỘNG Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Độ cứng hiểu là khả tạo bọt nước với xà bông Ion calci và magnes nước kết tủa với xà bông, đó làm giảm sức bề mặt và phá hủy đặc tính tạo bọt Những ion dương đa hoá trị khác có thể kết tủa với xà bông, thường ion này dạng phức chất, là chất hữu cơ, đó ảnh hưởng chúng nước không đáng kể và khó xác định Trên thực tế, độ cứng tổng cộng xác định tổng hàm lượng calci, magnes và biểu thị mg CaCO3/l 1.2 Nguyeân taéc (phöông phaùp ñònh phaân baèng EDTA) Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) muối natri dẫn xuất (Na-EDTA) thêm vào dung dịch chứa ion kim loại đa hóa trị dương, pH 10,0 0,1 tạo thành các phức chất Đối với hai ion calci và magnes chủ yếu gây độ cứng nước, có lượng nhỏ thị màu hữu Eriochrome Black T (EBT) hay calmagite cho vào, dung dịch trên trở nên màu đỏ rượu vang Định phân EDTA, phản ứng tạo phức EDTA với ion calci, magnes làm chuyển màu dung dịch từ đỏ rượu vang sang xanh dương điểm kết thúc 1.3 Các ảnh hưởng Một vài ion kim loại nặng gây trở ngại cho việc định phân, làm thị màu nhạt dần hay không rõ ràng điểm kết thúc Có thể khắc phục trở ngại này caùch theâm chaát che luùc ñònh phaân Muoái Mg-EDTA coù taùc duïng nhö moät chaát phaûn ứng kép vừa tạo phức với các kim loại nặng, vừa giải phóng Mg vào mẫu, có thể dùng thay cho các chất che có mùi khó chịu và độc tính Muối Mg-EDTA có tác dụng tích cực thay cho các kim loại nặng song không làm biến đổi độ cứng tổng cộng mẫu nước Bảng hướng dẫn cách sử dụng chất che tùy thuộc hàm lượng kim loại nặng hay lượng polyphosphate có mẫu, giúp việc xác định Ca và Mg phương pháp EDTA; độ cứng tổng cộng có qua phương pháp tính -34http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Hàm lượng tối đa các chất gây nhiễu cần loại bỏ chất che Chất gây trở ngại Hàm lượng tối đa chất gây trở ngại(mg/l) Chaát che Chaát che Nhoâm 20 20 Basium + + Cadmium + + Cobalt Treân 20 0,3 Đồng Treân 30 20 Saét Treân 30 Chì + 20 2+ Mangness (Mn ) + Niekel Treân 20 0,3 Strontium + + Keõm + 200 Polyphosphate 10 Liều lượng trên thích hợp với 25 ml mẫu pha loãng thành 50 ml Những lưu ý định phân Việc định phân thực nhiệt độ phòng hay gần với nhiệt độ phòng, tránh cách biệt nhiệt quá lớn so với nhiệt độ môi trường xung quanh Sự đổi màu trở nên chậm và kết kém chính xác trường hợp mẫu định phân gần khoảng nhiệt độ đông đặc Chất thị màu bị phân huỷ nước nóng Đặc biệt pH có thể tạo môi trường dẫn đến tủa CaCO3, nhiên định phân có lâu có thể hòa tan lại kết tủa Sự thay đổi chậm điểm kết thúc thường cho keát quaû thaáp hôn Nhaèm giaûm thieåu keát tuûa CaCO3 taïo thaønh Vieäc ñònh phaân caàn hoàn tất vòng phút Ba phương pháp sau đây làm giảm kết tủa CaCO3 Pha loãng mẫu nước cất để tối giảm lượng CaCO3 Dùng lượng mẫu quá nhỏ dễ dẫn đến sai lệch đọc kết trên thân ống nhỏ giọt Nếu độ cứng đã biết hay đã xác định phương pháp định phân sơ Thêm nhanh EDTA với khoảng 90% lượng cần dùng hay tỉ lệ thích nghi tuỳ vào thể tích mẫu cần định phân trước chỉnh pH dung dịch đệm Acid hóa mẫu và khuấy vòng phút để đuổi CO2 trước chỉnh pH xác định độ kiềm sau lần thêm axit Dụng cụ, thiết bị và hoá chất 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò 02 Coác 250 ml 01 Buret 10 ml 01 Erlen 100 ml 01 OÁng ñong -35http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 2.2 Hoá chất 2.2.1.Dung dịch đệm a Hòa tan 16,9g NH4CL 143 ml NH4OH đậm đặc + 1,25g muối Mg- EDTA + nước cất = 250 ml b Nếu không có muối Mg- EDTA, hoà tan 1,179g muối Na-EDTA(PA) + 780 mg MgSO4.7H2O 644 mg MgCl2 6H2O 50 ml nước cất Hoà tan 16,9g NH4Cl 143 ml NH4OH đặm đặc Trộn hai dung dịch trên và pha loãng thành 250 ml với nước cất Để đạt độ chính xác cao cần giữ đúng tỉ lệ phân lượng giữ các hóa chất trên Đựng các dung dịch trên chai nhựa dẻo hay chai thủy tinh trung tính Thời hạn sử dụng không quá tháng Đậy nắp kín để ngăn NH3 bay và CO2 ngoài khoâng khí khoâng xaâm nhaäp vaøo dung dòch Thêm vào mẫu 1- ml dung dịch đệm, dung dịch mẫu định phân chưa đạt tới pH 10,0 0,1 điểm kết thúc chuẩn độ 2.2.2.Những tác nhân che Phần lớn các loại nước không cần thêm tác nhân che Tuy nhiên vài mẫu nước chứa ion gây nhiễu, cần thêm tác nhân che để làm đổi màu dứt điểm rõ ràng Sau đây là chất che thích hợp Chaát che I Mẫu có tính acid phải trung hòa tới pH = dung dịch đệm hay NaOH 0,1N trước thêm 200 mg sodium cyanide (NaCN) dạng tinh thể Thêm đủ dung dịch đệm để có pH 10 0,1 (Chú ý: NaCN độc Cẩn thận sử dụng nó Xả thật nhiều nước trước đổ bỏ dung dịch trên để tránh phản ứng toả độc hydroxyanide (HCN) Chaát che II Hoà tan 5g NaS 9H2O hay 3,7g Na2S 5H2O 100 ml nước cất Dung dịch Na2S dễ bị oxy hóa khí trời tạo kết tủa sulfide ảnh hưởng đến việc xác định điểm chuyển màu chất thị Phải bảo quản dung dịch này chai đậy kín nút cao su Khi biết rõ có diện các kim loại nặng, sử dụng chất che xử lý mẫu trước định phân (xem phần lưu ý định phân) 2.2.3 Chaát chæ thò maøu a Eriochrome Black T : muối natri dẫn xuất từ – (1 hyroxy – naphthylazo – nitro – naphthol – sulfonic acid), hòa tan 0,5 g thị trên 100 g 2, , nitrilotriethanol Thêm hai giọt cho 50 ml mẫu Chỉnh thể tích mẫu nước cần thieát b Calmagite: – (1 hydroxy – methyl – phenylazo) – napthol – sulfonic acid Calmagite thích hợp cho dung dịch lỏng và tạo thay đổi màu tương tự Eryochrome Black T với điểm kết thúc rõ ràng Hoà tan 0,10 g Calmagite 100ml nước cất Dùng 1ml cho 50 ml mẫu định phân Chỉnh thể tích cần thieát c Chất thị I và II có thể dùng dạng tinh thể khô Không nên dùng chất thị quá nhiều Chẩn bị hỗn hợp khô chất thị muối tinh thiết -36http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà d Nếu điểm kết thúc chuẩn độ, thay đổi màu thị không rõ ràng trường hợp này cần phải thêm tác nhân che Nếu cho chất che NaCN vào mẫu mà điểm đổi màu không rõ ràng, nguyên nhân có thể chất thị mầu bị hư 2.2.4 Dung dòch chuaån EDTA 0,01 M Cân 3,723g EDTA Hoà tan nước cất và pha thành 1000 ml, chuẩn độ laïi baèng dung dòch Calcium Dung dịch chuẩn EDTA phải đựng chai thủy tinh trung tính hay bình nhựa polyethylen 2.2.5 Dung dòch chuaån Calcium Cân 1g CaCO3 (dùng chất chuẩn tốt hay hoá chất đặt biệt có hàm lượng các kim loại nặng, độ kiềm và magnesium thấp) vào erlen 500 ml Đặt cái phễu trên miệng bình, lần thêm ít HCl tất CaCO3 tan hoàn toàn Thêm 200 ml nước cất và đun sôi vài phút để đổi CO2 làm lạnh và thêm vài giọt thị methyl đỏ, chỉnh lại pH đến có màu cam NH4OH 3N hay HCl chuyển qua bình định mức và pha thành lít với nước cất: ml = mg CaCO3 2.2.6 Dung dòch sodium hydroxide: NaOH 0,1 N Trình tự thí nghiệm Lấy thể tích mẫu cho lượng EDTA chuẩn độ không quá 15 ml, hoàn thành việc định phân vòng phút tính từ thời điểm cho dung dịch đệm Nếu lượng EDTA lớn 15ml thì phải pha loãng mẫu Lấy 25ml mẫu, thêm tới ml dung dịch đệm, thường dùng ml đủ để đạt pH 10 0,1, thêm chất che thay đổi màu điểm kết thúc chuẩn độ không roõ raøng Sau theâm chaát che nhöng maøu theå hieän vaãn khoâng roõ raøng Chaát chæ thò có thể đã bị hỏng Thêm chất thị màu (lượng nhỏ 1/5 hạt gạo) Chuẩn độ từ từ dung dịch EDTA lúc có màu xanh da trời lại điểm kết thúc Nếu thể tích mẫu có đủ và không có chất gây cản trở thì trị số định phân tăng sử dụng lượng mẫu nhiều miêu tả phần c đây Mẫu có độ cứng thấp: nước sau qua trao đổi ion, các loại nước mềm khác và các loại nước thiên nhiên có độ cứng thấp ( ít 50 mg/l) cần lấy thể tích lớn (100 – 1000 ml) để định phân và thêm vào lượng dung dịch đệm Chất che Chất thị màu theo tỉ lệ tương đương Chuẩn độ ống nhỏ giọt định phân nhỏ nhất, làm thêm mẫu thử không: dùng nước cất lần nước qua cột trao đổi ion thể tích mẫu Lượng dung dịch đệm, chất che, chất thị màu tương tự mẫu Lấy thể tích EDTA định phân mẫu trừ thể tích dùng định phân cho mẫu thử không Caùch tính ( A B 1000) Độ cứng (EDTA) mg CaCO3/l = …………… -37http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà ml maãu Trong đó: A ml EDTA tham gia phản ứng mẫu B mg CaCO3 töông ñöông ml EDTA ñònh phaân Caâu hoûi Nguyên nhân gây độ cứng nước? 2.Mẫu nước phân tích có các kết sau: Na+ = 20mg/l Cl- = 40 mg/l K+ = 30 mg/l HCO3- = 40 mg/l Ca2+ = 15 mg/l CO32- = 67 mg/l Mg2+ = 10 mg/l SO42 = mg/l Sr2+ = mg/l NO3- = 10 mg/l Tính độ cứng tổng cộng, độ cứng carbonate, bicarbonate mẫu nước; (đơn vị mgCaCO3/l) BAØI 11: ĐỘ CỨNG CALCI Giới thiệu chung Calci là nguyên tố thường gặp nước thiên nhiên vì chảy qua vùng có nhiều đá vôi, thạch cao, dolomit… Tuỳ theo nguồn gốc và cách xử lý mà hàm lượng calci nước có từ đến vài trăm mg/l Chỉ với lượng nhỏ calcicacbonate có thể tạo nên màng cứng bám vào mặt các ống dẫn theo thời gian tích tụ, bảo vệ kim loại chống lại ăn mòn Mặt khác, lớp màng này lại là tai hại lớn cho thiết bị sử dụng nhiệt độ cao nồi hơi… Phương pháp làm mềm nước hóa chất nhựa trao đổi ion thường áp dụng để khử bớt calci tới giới hạn chấp nhận Nguyeân taéc Trong dung dịch có chứa calci và magnes, pH=12-13, magne bị kết tủa dạng hydroxy Chất thị màu kết hợp với calci cho màu hồng Khi EDTA thêm vào dung dịch kết hợp với calci và phản ứng xảy hoàn toàn Ở điểm kết thuùc dung dòch chuyeån maøu hoàng sang tím CÁC ẢNH HƯỞNG (XEM PHẦN ĐỘ CỨNG) Duïng cuï, thieát bò, hoùa chaát 3.1 Duïng cuï Erlen Pipet Buret OÁng ñong -38http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 3.2 Hoùa chaát Dung dòch NaOH 1N Chỉ thị màu Murexider: Cân 200g murexider + 100g NaCl nghiền nhỏ, trộn Dung dịch EDTA 0.01M: Xem phần độ cứng Thực hành Để tránh kết tủa, việc định phân cần thực nhanh chóng sau nâng pH a Lấy 25ml (hay thể tích mẫu pha loãng đến 25ml) cho thể tích EDTA dùng định phân không vượt quá 15ml Nếu mẫu nước có hàm lượng calci vượt quá 300mg/l nên pha loãng trung hòa với acid đun sôi phút, làm nguội trước định phân b Thêm 2ml dung dịch NaOH 1N thể tích lớn để nâng pH lên 12-13, lắc c Thêm 0,1-0,2g thị màu murexider (lượng nhỏ 1/5 hạt gạo), dung dịch có maøu hoàng nhaït d Định phân dung dịch EDTA 0,01M, điểm kết thúc dung dịch có màu tím Để kiểm soát điểm kết thúc chuẩn độ, cần ghi nhận thể tích EDTA đã dùng, sau đó thêm hai giọt EDTA để đảm bảo màu dung dịch không đổi Caùch tính VMlEDTA 400,8 mlmau V 1000 Độ cứng calci (mgCaCO3/l) = mlEDTA mlmau Calci (mg/l) = BAØI 12: NITROGEN – ORGANIC Giới thiệu chung 1.1 Đại cương Việc xác định Nitrogen hữu phương pháp Kjeldahl không tính đến nitơ các dạng khác như: azide, azo, hydrazone, nitrate, nitrite, nitro, nitroso, oxime và semi carbazone Nếu nitrogen ammonia không khử trước thì phương pháp này cho kết là lượng nitrogen tổng cộng Vì thế, muốn xác định lượng nitrogen hữu cần xác định riêng nitrogen ammonia trước sau đó tiến hành chưng cất 1.2 Nguyeân taéc Với diện acid sulfuric, potassium sulfate và mercuric sulfate làm chất xúc tác, amino-nitrogen chất hữu biến đổi thành ammonium sulfate Ammonia tự và ammonium-nitrogen chuyển thành ammonium sulfate Trong thời gian phân hủy mẫu, hỗn hợp mercury ammonium hình thành và bị phân tích Na2S2O3 Sau đó trung hòa mẫu dung dịch kiềm và chưng cất Hàm lượng ammonia hữu hấp thu acid boric và xác định -39http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà phương pháp so màu hay chuẩn độ với acid chuẩn trên thể tích chưng cất phẩm thu Phương pháp so màu xác định hàm lượng N-Organic thấp khoảng 5mg/l Phương pháp chuẩn độ xác định hàm lượng N-Organic lớn 5mg/l Dụng cụ, thiết bị và hoá chất 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Thiết bị phân hủy bình Kjeldahl 800 ml dùng phân hủy mẫu tác dụng dung dịch phân hủy (acid mạnh) và đun nhiệt độ 370oC - Thiết bị chưng cất :hệ thống chưng cất gồm dàn Kjeldahl với bình Kjeldahl 800 ml nối với hệ thống làm lạnh ngưng tụ Hơi ammonia bay hấp thu baèng dung dòch acid boric - Buret 25ml - Erlen 500 ml - OÁng ñong 250 ml 2.2 Hoùa chaát 2.2.1 Chỉ thị hỗn hợp Hòa tan 200 mg methyl red vào 100 ml ethyl alcohol (hoặc isopropyl alcohol) + dung dịch 100 mg methylene blue 50 ml ethyl acohol Hòa hai hỗn hợp lại, dung dịch sử dụng tháng 2.2.2 Dung dòch acid boric (H3BO3) 20 g acid boric +nước cất = lít + thêm 10 ml thị màu để dung dịch có màu tím 2.2.3 Dung dòch acid sulfuric (H2SO4) 0,02 N 2.2.4 Dung dòch mercuric sulfate Hòa tan g oxit thủy ngân đỏ HgO 100 ml H2SO4 6N 2.2.5 Dung dòch phaân huûy (acid maïnh ) Hòa tan 134g K2SO4 650 ml nước cất + 200 ml H2SO4 đậm đặc Thêm vào dung dịch Mercuric sulfat đã điều chế sẵn gồm 2g HgO (mercuric oxid red) 25 ml ,quậy + Thêm nước cất cho đủ lít Giữ nhiệt độ thấp gần 20oC 2.2.6 Dung dòch borate Theâm 88 ml NaOH 0,1N vaøo 500 ml dung dòch tetraborate Na2B4O7 0,25 M (9,5g Na2B4O7 10H2O/ lít ) và pha loãng thành lít 2.2.7 Dung dòch sodium hidroxide (NaOH) 6N Hòa tan 240g NaOH viên lít nước cất 2.2.8 Dung dòch sodium hidroxide – sodium thiosulfate Hoà tan 500g NaOH và Na2S2O3.5 H2O nước cất và pha thành 1lít Thực hành 3.1 Chuẩn bị và chọn thể tích mẫu thích hợp theo bảng hướng dẫn sau Lượng Nitrogen mẫu (mg/l) Theå tích maãu (ml) -1 -10 500 250 -40http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 10 – 20 100 20 - 50 50 50 – 100 25 Nếu cần pha loãng mẫu thành 300 ml trung hòa đến pH = 3.2 Thêm 25ml borate buffer và NaOH 6N đến pH = 9,5 Chưng cất và xác định lượng ammonia-nitrogen thể tích chưng cất phẩm thu (hấp thu với 25ml acid boric + vài giọt thị màu hỗn hợp) Dùng cặn còn lại bình Kjeldahl để xác định lượng Nitrogen hữu 3.3 Phân hủy: Cẩn thận thêm 50ml dung dịch phân hủy vào bình kjeldahl có chứa caën coøn laïi + vaøi vieân bi thuûy tinh vaø ñun noùng tuû huùt hay moät thieát bò coù thể loại bỏ khói acid bay Tiếp tục đun thấy khói trắng bay ra, dung dịch có màu vàng rơm và Để nguội, pha loãng thành 300ml với nước cất rồøi trung hòa dung dịch sodium hiđroxie – thiosulfate (khoảng 30 – 40ml dùng phenolphtalein làm thị màu) lắc đều, đôi thấy xuất trầm đen HgS pH mẫu lúc này khoảng 11,0 3.4 Chưng cất: nối bình Kjeldahl vào hệ thống chưng cất, đầu nhúng chìm 25ml acid boric, chưng cất đến chưng cất phẩm thu khoảng 200ml Sau đó định phân HCl 0,1N hay H2SO4 0,1N Làm mẫu thử không với nước cất Caùch tính (mg) N-hữu = (Vt Vo ) 140 mlmaãu Vt : thể tích HCl 0,1N dùng cho thử thật Vo : thể tích HCl 0,1N dùng cho thử không Caâu hoûi 5.1 Ý nghĩa môi trường việc xác định nitrogen – organic 5.2 Tại muốn xác định nitrogen – organic phải sử dụng phương pháp chưng cất vaø phaûi naâng pH = 9,5 -41http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHÖÔNG PHAÂN TÍCH CAÙC THOÂNG SOÁ TRAÉC QUANG BAØI 13: SAÉT 1.Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Từ lâu người đã nhận biết, uống nước có chứa sắt không gây hại sức khỏe Nước mặt sau loại bỏ cặn lơ lửng thì hàm lượng sắt ít đạt tới 1mg/l Riêng nước ngầm và nước thải sinh hoạt, hàm lượng sắt có thể cao nhiều Những loại nước tiếp xúc với không khí trở nên đục và có màu vàng, nguyên nhân là sắt dạng Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ tạo chất kết tủa dạng keo Ở điều kiện tự nhiên và pH thấp, tốc độ quá trình oxy hóa thường xảy chậm và sắt nước thường tồn dạng Fe2+ Trong môi trường pH < và có sục khí, Fe3+ có thể tồn thời gian Tốc độ oxy hóa tăng lên môi trường có pH > 6, có mặt các chất oxy hóa hay hoạt động vi sinh vật Sắt có nước là nguyên nhân làm cho quần áo bị vàng sau giặt, làm ố các đồ vật sứ và tạo các vết ố trên các đồ vật hàn chì Khi hàm lượng sắt nước lớn hớn 1mg/l gây vị nước và mặt cảm quan không thể chấp nhận Ngoài ra, cặn sắt bám trên thành ống dẫn lâu ngày làm thay đổi lưu lượng và tắc các ống dẫn hệ thống phân phối nước Chính vì lý trên nên tiêu chuẩn đặt cho nước sử dụng sinh hoạt và ăn uống phải có hàm lượng Fetc <0,3 mg/l Đối với số ngành công nghiệp, tiêu chuẩn cho phép sắt có nước đòi hỏi cao công nghệ deät nhuoäm thì Fe < 0,1 mg/l 1.2 Nguyeân taéc Sắt dung dịch khử thành dạng Fe2+ (tan nước) cách đun sôi môi trường acid và hydroxylamine, sau đó Fe2+ tạo phức có màu với 1,10 phenanthroline pH = 3,0 3,3 Mỗi nguyên tử Fe2+ kết hợp với ba phân tử phenanthroline tạo thành phức chất màu đỏ cam Cường độ màu tuân theo định luật Lambert-Beer và phụ thuộc vào pH Phản ứng đạt tốc độ cực đại pH môi trường khoảng từ 2,9 3,5 và sử dụng lượng thừa phenanthroline Các phương trình phản ứng biểu diễn sau: Fe(OH)3 + 3H+ Fe 3+ + 3H2O 3+ 2+ Fe + 2NH2OH Fe + N2O + 4H+ + H2O N- + Fe2+ N N-N Fe N N- N N (màu đỏ cam) -42http://hoahocsp.tk 2+ Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Phương pháp phenanthroline có thể xác định hàm lượng sắt lớn là 1mg/l 1.3 Trở ngại Những chất oxy hóa mạnh cyanide, nitrite và phosphate (polyphosphate mạnh orthophosphate), chromium, zine với hàm lượng lớn sắt 10 lần, cobalt, copper lớn 5mg/l và nicken lớn mg/l gây ảnh hưởng đến kết phân tích Bismuth, cadmium, mercury, molybdate và silver kết tủa với phenanthroline Trong quá trình thực thí nghiệm, bước đun sôi với acid nhằm chuyển polyphosphate thành orthophosphate, loại bỏ ảnh hưởng nitrite và cyanide Thêm lượng thừa phenanthroline để loại bỏ sai số gây các chất oxy hóa mạnh và tạo phức với số ion kim loại có dung dịch Nếu hàm lượng các ion kim loại quá cao, cần phải sử dụng phương pháp trích ly Nếu mẫu có màu hay chất hữu cơ, xử lý mẫu cách đun sôi mẫu nhiều với acid HCl 1:1 cốc có quai silica, sứ hay platinum Khi mẫu cạn, đốt nhẹ, phần tro còn lại hòa tan acid Nếu hàm lượng chất hữu quá cao, bước phân hủy thực trước giai đoạn trích ly Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò 2.1.1 Duïng cuï Dụng cụ thủy tinh: nhằm loại bỏ sắt bám trên thành dụng cụ cần phải rửa tất dụng cụ thủy tinh acid HCl đậm đặc, tráng lại nước cất trước sử dụng + 02 Erlen 125ml + 01 OÁng ñong 50ml + 06 Bình định mức 100ml + 02 pipet 2ml, 5ml, 10ml + 01 pipet 25ml 2.1.2.Thieát bò: + Spectrophometer +Beáp ñieän 2.2 Hoùa chaát: Sử dụng hóa chất có hàm lượng sắt thấp và nước cất không có sắt để chuẩn bò caùc dung dòch chuaån vaø taùc nhaân 2.2.1 Hydrochloric acid (HCl) đậm đặc 2.2.2.Dung dịch hydroxylamine: hòa tan 10g NH2OH.HCl 100ml nước cất 2.2.3 Dung dịch đệm ammonium acetate (NH4CH3COOH): hòa tan 250g NH3C2H3O2 150ml nước cất, thêm 700ml acid acetic (CH3COOH) đậm đặc Lắc định phân nước cất đến 1000ml 2.2.4 Dung dòch phenanthroline: Cách 1: hòa tan 100mg 1,10 phenanthroline (C12H8N2.H2O) 100ml nước cất, khuấy và đun tới 80oC Không đun sôi Cách 2: cho 10ml nước cất vào cốc chứa 100mg phenanthroline C12H8N2.H2O, thêm giọt acid đậm đặc, khuấy đến tan hoàn toàn, pha loãng thành 100ml -43http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Không sử dụng dung dịch có màu 2.2.5 Dung dịch lưu trữ sắt: (500ppm) Đổ 20ml H2SO4 đậm đặc vào 50ml nước cất và thêm vào 1,7594g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O Sau dung dịch đồng Pha thành 500ml với nước cất (1,00ml = 500 g Fe) 2.2.6 Dung dòch chuaån: Lấy 20ml dung dịch lưu trữ sắt cho vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất tới vạch định mức (1,00ml = 10,00 g Fe) Thực hành 3.1 Saét toång coäng (Fe tc) Mẫu phải lắc trước phân tích, lấy 50ml mẫu cho vào erlen Nếu thể tích mẫu có hàm lượng sắt cao 200 g, sử dụng lượng mẫu ít và pha thành 50ml Thêm 2ml HCl đậm đặc và 1ml NH2OH.HCl Thêm vài viên bi thủy tinh vào erlen, đun sôi đến thể tích còn khoảng 15 20ml (nếu mẫu bị cạn, cho vào 2ml HCl đậm đặc và 5ml nước cất) Làm nguội mẫu nhiệt độ phòng, chuyển dung dịch vào bình định mức 100ml, thêm 10ml dung dịch đệm NH4CH3COOH và 4ml dung dịch phenanthroline Cho nước cất tới vạch định mức và lắc đều, sau đó để khoảng 10 15 phút cho cường độ màu đạt cực đại và ổn định Đo độ hấp thu trên máy spectrophotometer bước sóng 510nm 3.2 Saét hoøa tan Ngay sau lấy mẫu, lọc mẫu giấy lọc có đường kính 0,45 m, nước sau lọc acid hóa với tỉ lệ 1ml HCl đậm đặc/100ml mẫu Tổng hàm lượng sắt hòa tan xác định phần 3.1 3.3 Saét hai (Fe2+) Việc xác định Fe2+ phải thực vị trí lấy mẫu vì có thay đổi tỷ lệ Fe2+ và Fe3+ theo thời gian môi trường acid Để xác định Fe2+, acid hóa mẫu theo tỉ lệ 2ml HCl đậm đặc/100ml mẫu thời điểm lấy mẫu Lấy 50ml mẫu đã acid hóa, thêm 20ml phenanthroline và 10ml dung dịch đệm NH4C2H3O2, lắc Pha thành 100ml với nước cất, đợi khoảng 10 15 phút, sau đó đo độ hấp thu A bước sóng 510nm -44http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Cách thành lập đường cong chuẩn Sử dụng dung dịch chuẩn có nồng độ 1ml = 10 g Fe Pha loạt dung dịch chuẩn sắt sau : STT V dd chuaån (ml) 10 V nước cất (ml) 50 48 46 44 42 40 V dd đệm ammonium acetate 10 NH3C2H3O2 (ml) V dd phenanthroline (ml) ** Định mức 100ml Hàm lượng C g 20 40 60 80 100 Nồng độ C mg/l 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Độ hấp thu A (đo máy) zero ? ? ? ? ? bước sóng 510nm Chuù thích ** Định mức thành 100ml nước cất Lắc và đo độ hấp thụ Nếu mẫu bị đục và có màu, thay vì sử dụng nước cất làm mẫu chuẩn trắng, sử dụng chính mẫu làm mẫu chuẩn trắng và xử lý mẫu qua tất các bước quá trình thực không cho phenanthroline Daõy chuaån saét Tính toán Sau có độ hấp thụ loạt chuẩn Vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y= ax + b Từ trị số độ hấp thụ dung dịch mẫu Am suy Cm từ phương trình trên Kết biểu diễn ñôn vò mg/l Caâu hoûi 6.1.Trình bày trạng thái khác sắt nguồn nước tự nhiên, nêu ñieàu kieän toàn taïi cuûa moãi traïng thaùi 6.2.Nêu nguyên nhân chính gây ô nhiễm sắt nguồn nước ngầm -45http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 14: NITROGEN – NITRITE (N – NO2) Giới thiệu chung 1 Ý nghĩa môi trường Nitrite là giai đoạn trung gian chu trình đạm hóa phân hủy các chất đạm hữu Vì có chuyển hóa nồng độ các dạng khác nitrogen nên các vết nitrite sử dụng để đánh giá ô nhiễm hữu Trong các hệ thống xử lý hay hệ thống phân phối có nitrite họat động vi sinh vật Ngoài nitrite còn dùng ngành cấp nước chất chống ăn mòn Tuy nhiên, nước uống, nitrite không vượt quá 0.1 mg/l 1.2 Nguyeân taéc Nitrite xác định phương pháp so màu Màu phản ứng từ các dung dịch tham chiếu và mẫu sau tác dụng với acid sulfanilic và naphthylamine môi trường pH = – 2.5 tạo thành hợp chất màu đỏ tím acid azobelzol naphthylamine sulfonic nhö sau: HSO3- -NH3 + NaNO2 HSO3- -N=N+Cl- + NaCl + H2O Phương pháp DIAZO thích hợp xác định hàm lượng N-NO2 từ - 25 g / l 1.3 Các ảnh hưởng Chlorine và nitrogen trichloride tồn mẫu gây trở ngại phương pháp này Ảnh hưởng này giảm thấp thêm naphthylamine hydrochloride trước, sau đó đến acid sulfanilic Những ion tạo kết tủa làm sai lệch kết như: Sb, Fe3+, Pb2+, Hg2+, Ag+,… không nên tồn mẫu Một lượng nhỏ chất rắn lơ lửng gây cản trởm có thể lọc qua giấy lọc kích thước 0.45 m Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò 2.1.1 Duïng cuï Pipet 1ml (1); oáng ñong 50ml (1); pipet 25ml (1) Erlen 125ml (9); quaû boùp cao su (1) Cốc đốt 100ml (1) Spectrophotometer Ống đo độ truyền suốt 2.1.2 Hoùa Chaát a Dung dòch chuaån Dung dịch lưu trữ N-NO2: (1ml = 250 g N-NO2): NaNO2 0.05: hòa tan 1.232g NaNO2 nước cất và định mức thành 1000ml Dung dòch N-NO2 chuaån (1ml = 0.0005mg = 0.5 g N-NO2): Laáy 2ml dung dòch löu trữ + nước cất = lít Xác định lại nồng độ dung dịch NO2- pha cách pha các dung dịch sau: KMnO4 0.05N: cân 1.6g KMnO4 + nước cất = lít -46http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà FAS 0.05N: cân 19.607g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O + 20ml H2SO4 đậm đặc + nước cất = lít Na2C2O4 0.05N: cân 3.350g Na2C2O4 the6m nước cất cho đủ lít (nếu không dùng FAS) Cho vào bình thủy tinh cổ mài 50ml KMnO4 0.05N và 5ml H2SO4 đậm đặc, thêm 50ml dung dịch NaNO2 0.05N (hoặc Na2C2O4 0.05N) với dung dịch cách thêm lần 10ml dung dịch FAS (hoặc Na2C2O4) với dung dịch KMnO4 0.05N đến dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt Tính nồng độ dung dịch lưu trữ N-NO2 công thức: A [( B * C ) ( D * E )] * F mg/ml N-NO2 B ml dung dịch KMnO4 đã dùng C nguyên chuẩn độ dung dịch KMnO4 (0.05N) D ml FAS (hoặc Na2C2O4) đã dùng E nguyên chuẩn độ dung dịch chuẩn (0.05N) F ml dung dòch NaNO2 duøng ñònh phaân b Dung dịch EDTA: cân 0.5g muối natri dẫn xuất từ EDTA + nước cất = 100ml c Acid sulfanilic + 70ml nước nóng để nguội + 20ml HCl đậm đặc pha loãng thành 100ml với nước cất d Dung dòch Naphthylamine chlohydrate: caân 0.6g naphthylamine chlohydrate + 50ml nước cất + 1ml HCl đậm đặc + nước cất = 100ml Pha dùng lưu giữ nhiệt độ thấp e Dung dịch đệm axetat: cân 16.4g CH3COONa hay 27.2g CH3COONa.3H2O + nước cất = 100ml f Dung dòch huyeàn treo Al(OH)3: caân 125g AlK(SO4)2.12H2O hay Al(NH4)(SO4)2.12H2O 1000ml nước cất, đun nhẹ đến 600C + 55ml NH4OH đậm đặc Từ từ lắc Được giờ, rửa huyền trọc nhiều lần với nước cất đến nước rửa không còn Cl- (thử AgNO3) Sau đó thêm nước cất cho thành 1000ml 2.2 Trình tự thí nghiệm Nếu mẫu thử nhiều chất lơ lửng và màu, thêm 2ml Al(OH)3 vào 100ml mẫu, để lắng vài phút, lọc bỏ lớp nước qua lọc đầu tiên (Nếu mẫu thì không phải làm bước này) Chuẩn bị mẫu và dung dịch tham chiếu (đường chuẩn) theo bảng sau: STT (mẫu) ml dd N-NO2 chuaån 2.5 7.5 10 12.5 (1ml = 0.5 g N-NO2) ml nước cất ml mẫu nước ml dd EDTA 25 - 22.5 - 20 - 17.5 15 0.5ml/oáng -47http://hoahocsp.tk 12.5 - 25 Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà ml acid sulfanilic ml naphthylamine ml dd đệm axetat C( g) 0.5ml/ống – đợi 10 phút 0.5ml/oáng 0.5ml/ống – đợi 20 phút 1.25 2.5 3.75 5.0 6.25 C (mg/l) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Các dung dịch theo đúng thứ tự bảng, sau lần thêm dung dịch phản ứng chờ đúng thời gian qui định Đo độ hấp thụ A bước sóng 520nm 2.3 Tính Toán Từ loạt chuẩn đo độ hấp thụ Vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Caâu Hoûi Phân tích mẫu nước ngầm, kết hàm lượng nitrite cao, có thể kết luận gì? Nitrogen thường tồn dạng nào nước mặt? Nước ngầm? BAØI 15: NITROGEN-NITRATE (NO3-) Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Nitrate là sản phẩm giai đoạn oxy hóa cao chu trình nitrogen, là giai đoạn quan trọng tiến trình oxy hóa sinh học Ở lớp nước mặt thường gặp nitrate dạng vết đôi rong nước ngầm mạch nóng lại có hàm lượng cao Nếu nước uống có quá nhiều nitrate thường gây bệânh huyết sắc tố trẻ em Do đó, nguồn nước cấp cho sinh hoạt giới hạn nitrate không vượt quá 6mg/l 1.2 Nguyeân taéc Phản ứng nitrate và brucine cho sản phẩm có màu vàng áp dụng để xác định hàm lượng nitrate phương pháp so màu Cường độ màu đo bước sóng = 410nm Tốc độ phản ứng nitrate và brucine chịu ảnh hưởng rõ rệt vào lượng nhiệt tỏa quá trình phản ứng Vì thế, các chất phản ứng thêm vào và ủ khoảng thời gian chính xác nhiệt độ đã biết Nồng độ acid và thời gian phản ứng lựa chọn để tạo màu tốt và ổn định Phương pháp này thích hợp với nước và nước biển, với hàm lượng N-NO3 xaáp xæ 0,1-2 mg/l 1.3 Các ảnh hưởng Sự diện tác nhân oxy hóa có thể loại trừ cách thêm chất phản ứng orthotolidine Trở ngại clor dư có thể bị loại lượng sodium arsenite chlor dư không quá mg/l Một lượng dư sodium arsenite nhỏ không ảnh hưởng đến việc xác định nitrate Ion Fe2+, Fe3+ và Mn4+ gây ảnh hưởng nhẹ, hàm lượng các ion này nhỏ 1mg/l thì ảnh hưởng không đáng kể Trở ngại nitrite gây N-NO2 < 0,5 mg/l ngăn ngừa acid sulfanilic -48http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Hàm lượng chất hữu cao nước thải gây trở ngại cho việc xác định nitrate Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò Ống nghiệm 25ml đã đánh số từ 1-5 và ống khác; Pipet 1ml, 2ml, 10ml, 25ml; Hộp giấy kín tủ kín; Spectrophotometer 2.2 Hoùa chaát 2.2.1 Dung dòch N-NO3 chuaån: (1ml = g N-NO3) Dung dịch N-NO3 lưu trữ: (1ml = g N-NO3) Hòa tan 0,7218g Anhydrous Potassium Nitrate KNO3 + nước cất = lít Dung dịch N-NO3 chuẩn: (1ml = 0,002mg = g N-NO3) Pha loãng 10ml dung dịch lưu trữ thành 500ml để có 1ml dung dịch chuẩn = g N-NO3 2.2.2 Dung dòch Brucine-Sulfanilic: Cân 1g Brucine Sulfate + 0,1g Sulfanilic Acid 70ml nước cất nóng, thêm ml HCl đậm đặc, làm lạnh, pha loãng thành 100ml Giữ chai đậm màu 5oC Dung dịch này có màu hồng không ảnh hưởng đến kết phân tích và có thể dùng rong vài tháng (chú ý: độc không dùng miệng để hút dung dịch vaøo pipet) 2.2.3 Dung dịch H2SO4 đậm đặc 2.2.4 Dung dòch Sodium Arsenite (NaAsO2) Hòa tan 5,0g NaAsO2 với lít nước cất (chú ý: độc không dùng miệng để hút dung dịch vào pipet) 2.2.5 Dung dòch Sodium Chloride Hòa tan 300g NaCl với lít nước cất Trình tự thí nghiệm Nếu mẫu có chlorine, khử lượng clor dư này cách thêm giọt sodium arsenite cho moãi 0,1mg Cl2 treân 50ml maãu Chuaån bò dung dòch tham chieáu nhö sau: STT ml dd N-NO3 chuaån (2ppm) ml nước cất C( g) 10 12 C(mg/l) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Trong loạt ống nghiệm khác, cẩn thận lấy 4ml H2SO4 đđ vào ống Thật chính xác, trích 1ml dung dịch tham chiếu mẫu vào ống nghiệm theo đúng số thứ tự ống -49http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà STT ml dd tham chieáu ml nước cất ml mẫu nước Dung dòch brucine H2SO4 0 - 1 - 1 - 7(mẫu) 1 1 1 1 1 0,5ml/oáng Rót nhanh 4ml dung dịch acid đã chuẩn bị vào ống đựng dung dịch N-NO3 chuẩn và mẫu Lắc ống Lắc Đặt tất vào tủ kín hộp giấy bóng tối Đợi 10 phút Trong thời gian đợi phản ứng hoàn tất, hút sẵn 5ml nước cất vào loạt ống nghiệm đã dùng H2SO4 trước đó Sau 10 phút rót nhanh 4ml nước cất vào ống nghiệm, lắc Tiếp tục để bóng tối thêm 20 phút cho phản ứng hoàn toàn Đo độ hấp thu A = 410nm Caùch tính Từ loạt chuẩn đo độ hấp thu Vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phöông trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu Am mẫu tính nồng độ Cm mgNO3/l = mg N-NO3 x 4,43 Caâu hoûi Taïi phaûi phaân tích Nitrate kieåm tra oâ nhieãm? Nitrate có mặt nguồn nước mặt, nước ngầm, nước cấp nguyên nhân naøo? Khi sử dụng nước có chứa nhiều Nitrate có ảnh hưởng đến sức khỏe naøo? BAØI 16: NITROGEN – AMMONIA (NH3) Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Sự hữu ammonia nước mặt hay nước ngầm bắt nguồn từ hoạt động phân hủy chất hữu các loại vi sinh vật điều kiện yếm khí Đối với nguồn nước cấp cho sinh hoạt, ammonia tìm thấy bị nhiễm bẩn các dòng nước thải Trong mạng lưới cấp nước, ammoniac còn sử dụng dạng hóa chất diệt khuẩn chloramines nhằm tạo lượng chlor dư có tác dụng kéo dàithời gian diệt khuẩn lưu chuyển đường ống Tùy theo tỷ lệ phối hợp, ammonia có thể kết hợp với chlor monochloramine, dichloramine, trichloramine -50http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 1.2 Nguyeân taéc a Phương pháp Nessler áp dụng cho nước uống tinh khiết, nước thiên nhiên, nước thải đã làm chưng cất Tất các loại này phải có độ màu thấp và nồng độ N-NH3 lớn 20 g/l Áp dụng phương pháp Nessler hóa trực tiếp nước thải sinh hoạt, có thể chấp nhận sai số N-NH3 từ 1-2 mg/l Ammonia tác dụng với thuốc thử Nessler môi trường kiềm theo phản ứng sau sản phẩm có màu vàng: 2(2KI.HgI2) +NH3 + 3KOH (NH2)Hg-O-HgI + 7KI + H2O (maøu vaøng) b Đối với nước thải, để tránh trở ngại các tạp chất có mẫu gây ra, mẫu cần chưng cất và dịch phẩm thu dùng phương pháp Nessler để xaùc ñònh 1.3 Các trở ngại Khi hàm lượng calci vượt quá 250mg/l, ammonia đo thường thấp thực tế Để tránh điều này phải điều chỉnh pH trước chưng cất mẫu Dung dich độn phosphate còn dung với mục đích phụ làm kết tủa lượng calci trên dạng calci phosphate Một số hợp chất amine day thẳng, hợp chất vòng, chloramines hữu cơ, acetone, aldehyt, rượu, và chất hữu khác gây nhiều trở ngại Những dung dịch này có thể cho màu vàng hay màu lục trở nên đục thêm thuốc thử Nessler vào chưng cất phẩm Duïng cuï thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Bình vaø baàu Kjeldahl - Erlen 500ml - OÁng ñong 100ml - Pipet 1;10;25 ml - Buret ñònh phaân - OÁng nghieäm 30ml - Quang phổ kế và ống đo độ truyền suốt ( =430nm) - Heä thoáng chöng caát Kjeldahl 2.2 Hoùa chaát a Dung dịch ZnSO4: hòa tan 100g ZnSO4.7H2O nước cất và định mức thành lít b Dung dịch NaOH 6N: hòa tan 240g NaOH nước cất và định mức thành 1lít c Dung dịch EDTA : hòa tan 50g EDTA –Na 60ml nước cất có chứa 10g NaOH.Có thể đun nhẹ cho tan hết ,làm nguội đến nhiệt độ phòng và định mức thaønh 100ml d Dung dòch chuaån N-NH3(1ml= 10 g N-NH3) * Dung dịch lưu trữ NH3 : ( 1ml=1mg N= 1000 g N-NH3).Hòa tan 3,819g NH4Cl( đã sấy khô 100oC), thêm nước cất cho đủ lít (1ml =1mgN= 1,22 mg NH3) -51http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà * Dung dịch chuẩn N-NH3: (1ml = 10 g N-NH3).Pha loãng 10ml dung dịch lưu trữ với nước cất cho đủ lít e Dung dịch boric acid: Hòa tan 20gH3BO3 với nước cất cho đủ lít,thêm 10ml thị màu để dung dịch có màu tím f Thuốc thử Nessler: hòa tan 100g HgI2 (mercuric iodide) và 70g KI với ít nước caát(dung dòch A) Hòa tan 160g NaOH vào 500 ml nước cất ,làm nguội(dung dịch B) Rót chậm và khuấy dung dịch A vào dung dịch B trên pha loãng thành lít Để lắng ngày, sử dụng phần Chú ý: Rất độc tránh hút vào miệng Dung dịch khử Na2S2O3N/70: hòa tan 500g NaOH và 25g Na2S2O3.5H2O thêm nước cho đủ lít Thực hành 3.1 Phương pháp Nessler hóa trực tiếp a Khử Clo dư (chỉ áp dụng cho nước thải sinh hoạt nước thải nhiễm clo) Theâm ml Na2S2O3 N/70 cho 1mg Cl2/l 50 ml maãu b Theâm ml ZnSO4 vaø 0,5 ml NaOH 6N (pH = 10,5)trong 100 ml maãu, xaùo troän đều, ly tâm loại kết tủa,lấy phần nước c Lấy 50ml mẫu qua lọc thêm giọt EDTA để tránh ion Ca2+,Mg2+ các ion khác gây kết tủa với Nessler d Chuaån bò tham chieáu nhö sau: STT (mẫu) ml dd N0 0,5 1,5 2,5 3,5 NH3 chuaån 10ppm ml nước cất 50 49,5 49 48,5 48 47,5 47 46,5 46 ml maãu 50 nứơc Thuốc thử ml/oáng Nessler C( g) 10 15 20 25 30 35 40 ? C(mg/l) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ? A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e So màu các dung dịch = 430 nm sau thêm Nessler 10 phút Nếu màu mẫu vượt quá đường cong tham chiếu, làm lại với thể tích mẫu thích hợp và pha loãng thành 50ml 3.2 Phöông phaùp chöng caát f Trong bình Kjeldahl, bình sử dụng thử không với nước cất, bình đựng 140ml 280 ml mẫu -52http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà g Nếu mẫu đựơc bảo quản acid sulfuric đậm đặc phải trung hòa lại đến pH =7.Thêm ml dung dịch độn phosphate (hay 12ml cho nước thải ) để có pH =7,4+0,2 h Lắp bình và bầu Kjeldahl vào hệ thống chưng cất Đầu ống ngưng phải nhúng chìm dung dòch acid boric theo tæ leä 50ml/1mg N-NH3 i Nhiệt độ chưng cất điều chỉnh cho 6-10 ml/phút Tắt máy chưng cất phẩm thu khoảng 150ml j Rót dung dịch này vào ống Nessler 50 ml và xác định độ hấp thu giai đoạn d,e trên Bộ chưng cất Kjeldahl 3.3 Phöông phaùp ñònh phaân theå tích k Thêm vào dung dịch hấp thu acid boric bão hòa 10 giọt chit thị màu tổng hợp trước chưng cất đã thực giai đoạn f,g,h l việc phân định đựơc tiến hành trên toàn chưng cất phẩm thu với HCl 0,01N Dứt điểm xảy màu chuyển từ lục sang tím rõ Tính toán 4.1 Phương pháp Nessler trực tiếp Từ loạt chuẩn ,đo độ hấp thu Vẽ giản đồ A=f(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu mẫu Am suy nồng độ Cm 4.2 Phöông phaùp Nessler hoùa chöng caát phaåm Tương tự phương pháp Nessler trực tiếp tính Cm mg N-NH3 = Cm x A B A: theå tích chöng caát phaåm toång coäng keå caû acid boric B: thể tích định phân hỗn hợp dùng để tác dụng với thuốc thử Nessler -53http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 4.3 Phöông phaùp ñònh phaân theå tích ( Vt – Vo) x140 mg N-NH3 = -ml maãu Vt : thể tích HCl 0,01 N dùng định phân mẫu thử thật Vo: Thể tích HCl 0,01 N dùng định phân mẫu thử không Mg NH3/l = mg N-NH3/l x 1,21 Mg NH4+/l =mg N-NH3/l x 1,29 Caâu hoûi Những nguyên nhân nào gây ô nhiễm ammonia các nguồn nước ngầm,nước mặt và nước cấp Hàm lượng ammonia cao các nguồn nước ảnh hưởng đến ssức khỏe người nào ? Tại đo ammonia phương pháp Nessler hóa trực tiếp phải làm mẫu thử không? BAØI 17: PHOSPHATE Giới thiệu chung 1.1.Ý nghĩa môi trường Trong thiên nhiên phosphate xem là sản phẩm quá trình lân hóa, thường gặp dạng vết nước thiên nhiên Khi hàm lượng phosphate cao là yếu tố giúp rong rêu phát triển mạnh Đây có thể có nguồn gốc ô nhiễm nước sinh hoạt, nông nghiệp từ nước thải công nghiệp sản xuất bột giặt, chất tẩy rửa hay phân bón Do đó, tiêu phosphate ứng dụng việc kiểm soát mức độ ô nhiễm dòng nước Việc xác định phosphate cần thiết vận hànhcác trạm xử lý nước thải và nghiên cứu ô nhiễm dòng chảy nhiều vùng vì hàm lượng phosphate có thể coi là lượng chất dinh dưỡng xử lý nước thải 1.2 Nguyeân taéc Trong môi trường acid các dạng phosophate chuyển dạng orthophosphate và phản ứng với ammonium molybdate để phóng thích acid molybdophosphoric, sau đó acid này bị khử SnCl2 cho molybdenum màu xanh döông PO43- +12(NH4)2MoO4+24 H+ (NH4)3PO4.12MoO3 + 21NH4+ +12 H2O (NH4)3PO4.12MoO3 + Sn2+ Molybdenum (xanh döông) + Sn4+ 1.3 Các ảnh hưởng Trong ống mẫu phân tích, tốt sắt không vượt quá 0,4 mg/l Hàm lượng silica hòa tan phải 25mg/l Độ đục là nguyên nhân tạo khó khăn cho -54http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà vieäc xaùc ñònh Cromate vaø caùc taùc nhaân oxy hoùa maïnh nhö peroxide coù theå laøm nhạt mầu phản ứng Ảnh hưởng các chất trên có thể loại bỏ cách thêm 0.1g acid sulfanilic vào mẫu trước thêm molybdate Duïng cuï ,thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Ống đo độ truyền suốt - Muoãng muùc hoùa chaát - Beáp ñun - Erlen - Bi thuûy tinh - Pipet 2.2 Hoùa chaát a Dung dòch chæ thò phenolphthalein b Dung dịch acid: cẩn thận cho 300ml H2SO4 đậm đặc vào 600 ml nước cất và định mức thành 1000ml c.Hỗn hợp acid mạnh: cho từ từ 300 ml H2SO4 đậm đặc vào 600 ml nước cất , để nguội.Thêm vào 4,0 ml HNO3 đậm đặc định mức thành 1000 ml d.Ammonium persulfate (NH4)2S2O3 tinh thể potassium persulfate K2S2O8 tinh theå e Hydroxiyt natri NaOH 1N f Dung dòch ammonium molybdate: Hòa tan 25g (NH4)6Mo7O24.4H2O 175 ml nước cất Cẩn thận thêm 280 ml H2SO4 đậm đặc vào 400 ml nước cất, để nguội Cho dung dịch molydate vào định mức thành 1000 ml g Dung dòch tin chloride: caân 2,5g SnCl2.2H2O 100 ml glycerol Ñun caùch thuûy và khuấy đến tan hoàn toàn h Dung dòch photphate chuaån: (1,00 ml=50,0 g P-PO4) Hòa tan 219,5 mg KH2PO4 khan (sấy khô 105o C giờ) nước cất và định mức thành 1000 ml e Dung dịch photphate sử dụng: (1ml=1 g P-PO4) Hút 10ml dd photphate chuẩn pha loãng thành 500 ml Trình tự thí nghiệm a Mẫu lắc lấy 50 ml thể tích phù hợp Cho vào 0,05 ml (1 giọt) chất thị phenolphthalein Nếu mẫu có màu thêm vào từ từ dung dịch sulfuric acid đến màu Sau đó thêm ml dung dịch sulfuric acid và 0,4 g (NH4)2S2O8 0,5g K2S2O8 Đun khoảng 30 đến 40 phút thể tích còn khoảng 10 ml Để nguội thêm vào giọt chất thị phenolphthalein và trung hòa đến màu hồng nhạt dung dịch NaOH, định thể tích lại thành 50 ml nước cất -55http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà b Lấy 50 ml mẫu, không có màu và đục, thêm giọt chất thị phenolphthalein Nếu mẫu chuyển sang màu hồng ,thêm từ từ dung dịch strong acid để màu c Thêm vào 2,0 ml molybdate và 0,25 ml (5 giọt ) tin chloride và lắc Tốc độ và cường độ màu phụ thuộc vào nhiệt độ Do đó nên giữ loạt dung dịch chuẩn, mẫu và hóa chất cùng nhiệt độ (chênh không quá 2oC) khoảng 2030oC d Để yên sau 10 phút( không quá 12 phút) độ hấp thụ máy quang phổ kế bước sóng 690 nm e Chuẩn bị đường cong chuẩn: STT (maãu) ml dd P-PO4 chuaån 1ug/ml ml nước cất 50 49 48 47 46 45 ml mẫu nước 50 ml dd molybdate 2,0 ml ml SnCl2 0,25 ml= gioït C ( g) C (mg/l) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Độ hấp thu đo ? ? ? ? ? ? ? máy bước sóng 690nm Tính toán Từ loạt dung dịch chuẩn, đo độ hấp thụ, vẽ giản đồ A=f(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu A m mẫu, tính nồng độ C m Nếu trị số A m mẫu vượt quá các trị số dung dịch chuẩn, phải pha loãng đến nồng độ thích hợp n n n a xi yi i n n xi i n xi2 ( n i yi n i x i xi ) i n b i n yi i n xi i n xi2 ( n i n xi yi i xi ) i Caâu hoûi Ý nghĩa phosphorus việc kiểm soát ô nhiễm nguồn nước? Sự khác orthophosphate, pholyphosphate và organic phosphorus? So sánh kết phân tích mẫu nước thải sinh hoạt sau lấy và mẫu đã bảo quản nhiều ngày? -56http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 18: SUNFAT Giới thiệu chung 1.1.Ý nghĩa môi trường Sulfat thường gặp nước thiên nhiên và nước thải với hàm lượng từ vài mg đến hàng ngàn mg/l Những vùng đất sình lầy, bãi bồi lâu năm, sulfur hữu hay dạng pyrit biến đổi thành sulfat Nước chảy qua các vùng đất mỏ mang nhiều sulfat, hàm lượng khá cao quặng thiếc, quặng sắt… Sulfat là tiêu tiêu biểu vùng nước nhiễm phèn Vì natri sulfat có tính nhuận tràng nên nước uống, sulfat không vượt quá 200mg/l 1.2 Nguyeân taéc Trong môi trường đã axit hóa axit HCl tác dụng với BaCl2, sulfat tạo thành BaSO4 kết tủa màu trắng đục Độ đục tạo thành BaSO4 đo quang phổ kế hấp thụ và so sánh với dung dịch tham chiếu chuẩn đã biết trước hàm lượng trên đường cong chuẩn 1.3 Các ảnh hưởng Màu và các chất huyền trọc nước là trở ngại chính phương pháp này Tuy nhiên, các vùng nước phèn hay nước ngầm, nước lại nên trở ngại này không ảnh hưởng nhiều Phần lớn các chất huyền phù có, có thể loại bỏ qua lọc, silica với hàm lượng trên 200mg/l làm trở ngại cho việc tạo thành kết tủa BaSO4 Ngoài nước không còn ion nào kết tủa với Bari môi trường axit mạnh nên việc định phân có thể tiến hành bình thường trường hay phoøng thí nghieäm 1.4 Tồn trữ mẫu Tuy chậm hoạt động vi sinh vật mẫu có thể khử sulfat thành sulfur Do đó, các mẫu nước bị ô nhiễm nặng nên giữ nhiệt độ thấp hay baèng caùch theâm formaldehit Trong aáy, sulfit laïi coù theå bò oâxy hoùa thaønh sulfat lượng oxy hòa tan pH>8 Vì thế, với các mẫu có chứa sulfit cần hạ thấp pH để loại bỏ quá trình trên Duïng cuï ,thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò Erlen Pipet 10ml Pipet 2ml OÁng nghieäm Spectrophotometer -57http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 2.2 Hoùa chaát a)Dung dịch tạo điều kiện (dd đệm) : hòa tan 30g MgCl2 + 5g CH3COONa + 1g KNO3 + 20ml axit axetic 99% 500ml nước cất Thêm nước cất cho đủ 1000ml b)BaCl2 tinh theå c)Dung dòch SO42- chuaån (1ml = 100µg): laáy chính xaùc 10.41ml dung dòch H2SO4 0.02N + nước cất = 100ml Trình tự thí nghiệm -Nếu mẫu đục, lọc 100ml mẫu qua giấy lọc -Chuaån bò dung dòch tham chieáu theo baûng sau (cho vaøo erlen) Số thứ tự (mẫu) ml dung dòch SO420 10 chuaån ml nước cất 25 23 21 19 17 15 ml nước mẫu 25 C (mg/ml) 16 24 32 40 ? A(độ hấp thu) ? ? ? ? ? ? ? -Cho dung dịch đệm(1ml) vào ống nghiệm + lượng nhỏ (bằng hạt gạo) BaCl2, lắc -Nhanh, cẩn thận rót loạt dung dịch tạo điều kiện (trong ống nghiệm) vào dung dịch tham chiếu Lắc erlen để hòa tan hoàn toàn BaCl2 -Đo độ hấp thụ A dung dịch tham chiếu và mẫu bước sóng 420nm Thời gian đo không quá phút để tránh lắng BaSO4 Nếu độ đục mẫu vượt quá đường cong tham chiếu, làm lại với thể tích và pha loãng thành 25ml Tính toán Vẽ giản đồ A=f(C) ,sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu A m mẫu ,tính nồng độ C m Nếu trị số A m mẫu vượt quá các trị số dung dịch chuẩn ,phải pha loãng đến nồng độ thích hợp Caâu hoûi Hàm lượng sulfat cao có ý nghĩa gì việc cấp nước và thoát nước thải Tại việc định phân sulfat phép đo độ đục, giai đoạn phải tiến hành cách đúng đắn -58http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 19: MANGAN Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Mangan tồn thiên nhiên dạng quặng dioxid, nhiên gặp môi trường có hàm lượng dioxid carbon cao và thiếu oxy hoà tan nước ngầm, mangan trở nên dễ hoà tan và trị oxy hoá khử thay đổi từ Mn2+ thành Mn4+ Có nhieàu ñaëc ñieåm gioáng sắt, mangan không phải là nguyên tố độc hại người, nó thường đôi với sắt mạch nước ngầm và dễ bị oxy hoá tiếp xúc với khí trời tạo thành kết tủa Mn4+ có màu, vì gây phiền phức cho việc giặt giũ là ngaønh coâng nghieäp deät… 1.2 Nguyeân taéc Persulfate là tác chất có tính oxy hoá mạnh đủ đễ oxy hoá Mn2+ thành Mn7+ coù baïc laøm chaát xuùc taùc Saûn phaåm sau cuøng mang maøu tím cuûa permanganate bền khoảng 24 sử dụng lượng thừa persulfate và không có mặt chất hữu Phản ứng xảy sau: Mn2+ + S2O82 + H2O MnO4 + 10 SO42 + 10 H+ 1.3 Các trở ngại Cl- với hàm lượng 2g/l gây trở ngại cho việc xác định mangan, vì phải loại bỏ Cl- cách thêm g HgSO4 để tạo thành hợp chất bền HgCl2 Bromide và Iodide dù hàm lượng yếu đối vơí phương pháp này gây trở ngại Phương pháp persulfate có thể sử dụng để xác định hàm lượng mangan nước thải có hàm lượng chất hữu thấp, thời gian đun kéo dài sau thêm lượng thừa persulfate Đối với mẫu có hàm lượng chất hữu cao, cần phải phân huỷ mẫu acid H2SO4 và HNO3 Nếu hàm lượng Cl- mẫu nước quá cao, đun sôi với HNO3 nhằm loại bỏ ảnh hưởng hàm lượng Cl- gây Mẫu tiếp xúc với không khí coù theå cho keát quaû thaáp keát tuûa MnO2 Theâm gioït H2O2 30% vaøo maãu, nhằm mục đích hoà tan MnO2 kết tủa, sau đó thêm các hóa chất khác Dụng cụ , thiết bị và hoá chất 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Erlen 100 ml - OÁng ñong 100 ml - Beáp ñieän - Maùy spectrophotometer 2.2 Hoùa chaát Dung dịch xúc tác: hoà tan 75 g HgSO4 400 ml HNO3 đậm đặc và 200 ml nước cất Thêm 200 ml dung dịch H3PO4 85%, 35 mg AgNO3 khuấy đều, làm nguội, định mức đến 1000 ml Ammonium persulfate tinh theå ( NH4)2S2O8 Dung dịch lưu trữ -59http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Dung dịch KMnO4 0,1 N: hoà tan 3,2 g KMnO4 nước cất và định mức đến 1000ml Sau đó đễ ngoài nắng nhiều tuần hay đun gần đến điểm sôi nhiều Sau đó lọc loại bỏ cặn Cân 100 mg Na2C2O4 thêm 100ml nước cất và khuấy đến tan hoàn toàn Thêm 10 ml H2SO4 1N và đun nhanh đến 90 – 960C Định phân dung dịch KMnO4 xuất màu hồng nhạt, bề phút Không để nhiệt độ giảm xuống 850C Nếu cần làm ấm erlen chứa mẫu suốt thời gian định phân Thông thường, 100mg Na2C2O4 cần 15 ml dung dịch KMnO4 Thực mẫu trắng gồm nước cất và H2SO4 gam Na2C2O4 Nồng độ KMnO4 = -( A - B) * 0,06701 Với A : ml dung dịch KMnO4 định phân mẫu B : ml dung dòch KMnO4 ñònh phaân cuûa maãu traéng Để tránh sai số quá trình định phân, lập lại thí nghiệm trên –3 lần, lấy kết trung bình Tính thể tích dung dịch KMnO4 cần để chuẩn bị dung dịch chuẩn có nồng độ ml = 50 g Mn sau: 4,55 ml KMnO4 = -nồng độ KMnO4 Thêm vào dung dịch này – ml H2SO4 đậm đặc và giọt dung dịch NaHSO3 khuấy màu dung dịch KMnO4 Đun sôi để loại SO2 làm ngội và định mức thành 100ml Để có dung dịch chuẩn (1 ml = 10 g Mn lấy 200 ml dung dịch chuẩn và định mức thành 1000ml Dung dòch H2O2 30% Dung dịch HNO3 đậm đặc Dung dịch H2SO4 đậm đặc Dung dịch sodium nitrite : hoà tan g NaNO2 với 95 ml nước cất Sodium oxalate tinh theå Dung dịch sodium bisulfite : hoà tan 10 g NaHSO4 100 ml nước cất 3.Thực hành Lấy 100 ml mẫu hay thể tích mẫu thích hợp cho hàm lượng Mn khoảng 0,05 – 1,2 mg/lit Cho vào mẫu ml dung dịch xúc tác và giọt H2O2, đun sôi còn khoảng 90 ml Theâm g (NH4)2S2O8 ñun soâi phuùt Để nguội đến nhiệt độ phòng Pha loãng nước cất tới 100 ml -60http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Lập đường cong chuẩn với các dung dịch chuẩn sau: STT ml dd chuaån 10 ml = 10 Mn ml nước cất 100 98 96 94 92 90 (NH4)2S2O8 1g C 20 40 60 80 100 C(mg/l) 0,2 0,4 0,6 0,8 Đo độ hấp thu A trên máy spectrophotometer 12 88 120 1,2 4.Caùch tính Từ độ hấp thu loạt chuẩn, vẽ giản đồ A = f (C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu mẫu Am suy nồng độ Cm mẫu 5.Caâu hoûi Trình bày trạng thái khác mangan nguồn nước tự nhiên Nêu điều kiện tồn trạng thái Nêu nguyên nhân chính gây ô nhiễm mangan nước ngầm BAØI 20: CHLORINE – Cl2 Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Chlor hóa nước cấp và nước thải sau xử lý nhằm mục đích diệt vi khuẩn gây bệnh còn lại sau quá trình xử lý, đồng thời chlor hóa làm thay đổi chất lượng nước phản ứng chlorine với ammonia, manganese, sulfide và số hợp chất hữu diện dung dịch Bên cạnh ưu điểm trên chlor hóa còn gây ảnh hưởng có hại và làm tăng mùi và vị phenol và hợp chất hữu nước Những hợp chất hữu có khả gây ung thư có khả gây ung thư chloroform có thể hình thành quá trình clor hoá 1.2 Nguyeân taéc Chlorine dạng hypochlorous acid hay ion hypochloride phản ứng với DPD (NN-diethyl-p-phenylene diamine) cho hợp chất đỏ tím Cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm lượng chlorine mẫu 1.3 Các trở ngại Mẫu có độ kiềm >250 mgCaCO3/L hay độ acid >150 mgCaCO3/L làm giảm cường độ màu hay không màu cho DPD vào dung dịch Trung hoà mẫu tới pH 6-7 trước cho DPD Mẫu chứa monochloramin làm tăng hàm lượng Cl2 tự Cứ mg/l monochloramin làm tăng hàm lượng Cl2 lên 0,1mg/l -61http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Bromine Iodine, ozone vaø caùc daïng oxide cuûa manganese vaø chloromium cuõng phản ứng với DPD Cl2 Dụng cụ, thiết bị và hoá chất 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Maùy HACH DR/2000 - 01 Pipet 5ml 2.2 Hoùa chaát - Chæ thò maøu DPD -Dd potassium Iodide: hòa tan 30g KI với nước cất, định mức thành lít - Dd Sodium arsenite: hòa tan 5g NaAsO2 nước cất và định mức lít Thực hành Chuẩn bị mẫu: để loại trừ ảnh hưởng manganese hay chromium, chỉnh pH đến 6-7, sau đó thêm giọt potassium Iodide vào 250ml mẫu, lắc và đợi phút, thêm giọt Sodium arsenite lắc Bấm Power để mở máy Bấm nút 80 và nhấn Enter, xoay nút bên hông máy bước sóng 530nm Laáy 25ml maãu cho vaøo curvet (maãu traéng) vaø ñaët vaøo maùy, nhaán Zero Cho vào Curvet 25ml mẫu cần đo Them moat gói DPD, lắc khoảng 20 giây Đặt mẫu vào máy bấm Read đọc kết mg/l Cl2 -62http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHÖÔNG PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ SINH HOÁ BAØI 21: OXI HOØA TAN (Dissolved oxygen demand - DO) Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường DO (oxi hòa tan) là yếu tố xác định thay đổi xảy vi sinh vật kị khí hay hiếu khí Đây là tiêu quan trọng liên quan đến việc kiểm soát ô nhiễm dòng chảy Ngoài ra, DO còn là sở kiểm tra BOD nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp Tất các quá trình xử lý hiếu khí phụ thuộc vào diện DO nước thải, việc xác định DO không thể thiếu vì đó là phương tiện kiểm soát tốc độ sục khí để bảo đảm đủ lượng DO thích hợp cho vi sinh vật hiếu khí phát triển DO là yếu tố quan trọng ăn mòn sắt thép, đặc biệt là hệ thống cấp nước và lò 1.2 Nguyeân taéc Phương pháp Winkler cải tiến dựa trên oxi hóa Mn2+ thành Mn4+ lượng oxi hòa tan nước Khi cho MnSO4 và dung dịch iodide kiềm (NaOH + NaI) vào mẫu có hai trường hợp xaûy ra: Neáu khoâng coù oxi hieän dieän, keát tuûa Mn(OH)2 coù maøu traéng Mn2+ + 2OHMn(OH)2 (tuûa traéng) (1) Neáu maãu coù oxi, moät phaàn Mn2+ bò oxi hoùa thaønh Mn4+, tuûa coù maøu naâu Mn2+ + 2OH- + 1/2O2 MnO2 + H2O (2) Hoặc Mn(OH)2 + 1/2O2 MnO2 + H2O (3) Mn4+ có khả khử I- thành I2 tự môi trường acid Như vậy, lượng I2 giải phóng tương đương với lượng oxi hoà tan có nước Lượng iod này xác định theo phương pháp chuẩn độ thiosulfate với thị tinh bột MnO2 + 2I- + 4H+ Mn2+ + I2 + 2H2O (4) 2Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 + 2NaI (khoâng maøu) (5) Phương pháp Winkler bị giới hạn các tác nhân oxi hóa khác như: nitrite, sắt các tác nhân này có thể oxi hoá 2II2 đưa đến việc nâng cao trị số kết 2+ Ngược lại, tác nhân khử như: Fe , sulfite, sulfide, … lại oxi hóa I2 I- seõ laøm thaáp giaù trò keát quaû Đặc biệt ion nitrite là chất ngăn trở thường gặp, nó không oxy hóa Mn2+ song môi trường có iodide và acid, NO2 nó oxy hóa 2II2, N2O2 tạo thành từ phản ứng lại bị oxy hóa oxy khí trời qua mặt thoáng dung dịch để lại cho NO2 -63http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 2NO2 + 2I- + 4H+ I2 + N2O2 + 2H2O Vaø N2O2 1/2O2 + H2O 2NO2 + 2H+ Do đó có NO2 mẫu, điểm kết thúc không thể xảy bình thường có biến đổi liên tục từ 2II2 và ngược lại Để khắc phục nhược điểm trên pp Winker cải tiến cách dd iodide kiềm thêm lượng nhỏ sodium azide: NaN3 + H+ HN3 + Na+ HN3 + NO2 + H+ N2 + N2O + H2O Theo tiến trình này NO2 bị loại hẳn Duïng cuï ,thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - 02 Chai DO - 02 OÁng ñong 100ml - 01 Buret 2.2 Hoùa chaát a) Dd MnSO4: Hòa tan 480g MnSO4.4H2O (hoặc 400g MnSO4.2H2O 364 g MnSO4.H2O)trong nước cất pha loãng thành 1lít Để cho tan hết khoảng tiếng dd coù maøu hoàng b) Dd iodide-azide kiềm: hòa tan 500g NaOH (700g KOH) và 135g NaI (150g KI) nước cất và pha loãng thành lít Thêm 10g NaN3 đã hòa tan 40ml nước cất c) axit sunfuric đậm đặc d) Dd Na2S2O3 0,025M (Z=2): hòa tan 6,205g Na2S2O3.5H2O nước cất, thêm 1,5ml NaOH 6N 0,4gNaOH viên pha loãng thành lít e) Chỉ thị hồ tinh bột Trình tự thí nghiệm - - - Lấy mẫu vào đầy chai DO 300ml, đậy nút đổ bỏ phần trên Không để bọt khí bám quanh thaønh chai Mở nút, thêm 2ml dd MnSO4 2ml Iodur-Azur kieàm Đậy nút, đảo chai ít 20s cho kết tủa lắng yên khoảng 2/3 chai Đợi kết tủa lắng yên, mở nút cẩn thận cho 2ml H2SO4 đậm đặc Đóng nắp đảo mạnh chai Khi kết tủa đã tan hoàn toàn, dùng ống đong -64http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 100ml rót bỏ 97ml dung dịch Định phân lượng còn lại Natrithiosunphat đến coù maøu vaøng nhaït roài theâm gioït chæ thò hoà tinh boät Tieáp tuïc ñònh phaân dung dịch màu xanh Tính toán 1ml Na2S2O3 0,025M = 1mgO2/L Caâu hoûi Những điều gì cần lưu ýtrong quá trình lấy mẫu đo DO? BAØI 22: NHU CAÀU OXY SINH HOÏC (BIOLOGICAL OXYGEN DEMAND – BOD) Giới thiệu chung 1.1 Ý Nghĩa môi trường Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu có khả phân hủy sinh học điều kiện hiếu khí Khái niệm “có khả phân hủy” có nghĩa là chất hữu có thể dùng làm thức ăn cho vi sinh vật BOD là tiêu dùng để đánh giá mức độ gây ô nhiễm các chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và khả tự làm nguồn nước 1.2 Nguyeân taéc Sử dụng chai DO có V = 300ml Đo hàm lượng DO ban đầu và sau ngày ủ 20oC Lượng oxy chênh lệch vi sinh vật sử dụng chính là BOD 1.3 Các ảnh hưởng Vi sinh vật nitrate hóa sử dụng oxy để oxy hóa nitơ NH3 thành NO2- và NO3- , đó có thể làm thiếu hụt oxy hòa tan dẫn đến BOD không còn chính xác Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò Tủ điều nhiệt BOD 20oC Chai BOD OÁng ñong 100ml Buret Pipet 1oC Tuû ñieàu nhieät BOD 2.2 Hoùa chaát a DD đệm phosphate: hòa tan 8,5g KH2PO4; 21,75g K2HPO4; 33,4g Na2HPO4.7H2O và 1,7g NH4Cl 500ml nước cất và định mức thành lít b DD MgSO4 : hòa tan 22,5g MgSO4.7 H2O nước cất, định mức thành lít -65http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà c DD CaCl2 : hòa tan 27,5g CaCl2 nước cất, định mức thành lít d DD FeCl3 : hòa tan 0,225g FeCl3.6H2O nước cất, định mức thành lít e DD H2SO4 1N NaOH 1N để trung hòa mẫu có tính kiềm tính acid f DD Sulfit natri: hòa tan 1,575g Na2SO3 lít nước cất g DD Acid glutami (glucose – glutamic acid solution): saáy glucose vaø glutamic acid 1h nhiệt độ 103oC, thêm 150mg glutamic acid vào nước cất và pha thành 1lít h DD ammonium chloride: hòa tan 1,15g NH4Cl nước cất, chỉnh pH = 7,2 NaOH và pha loãng thành lít DD chứa 0,3mg N/ml Trình tự thí nghiệm a Chuẩn bị nước pha loãng (nước cất sục khí bão hòa oxy) Sử dụng dung dịch phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 là 1ml cho lít nước cất bão hòa oxy và giữ 20oC 1oC (nước pha loãng này sục khí từ 1,5 – 2h) b Xử lý mẫu Nếu có độ kiềm độ acid thì mẫu phảo trung hòa đến pH 6,5 – 7,5 H2SO4 NaOH loãng Nếu mẫu có hàm lượng chlor dư đáng kể, thêm 1ml acid acetic 1:1 hay H2SO4 1:50 lít mẫu, sau đó tiếp tục thêm 10ml% định phân Na2S2O3 đến dứt ñieåm c Kỹ thuật pha loãng mẫu xử lý theo tỷ lệ đề nghị sau 0,4% - 1% : cho nước thải công nghiệp nhiễm bẩn nặng 1% - 55% : cho nước uống chưa xử lý đã lắng 5% - 25% : cho doøng chaûy qua quaù trình oxy hoùa 25% - 100% : cho caùc doøng soâng oâ nhieãm d Chiết nước pha loãng vào chai Cho mẫu vào chai cách nhúng pipet xuống đáy chai thả từ từ mẫu vào chai đạt thể tích cần sử dụng, lấy nhanh pipet khỏi chai đậy nhanh nút lại(không có bọt khí) Một chai đậy kín để ủ ngày (DO5) Chai ủ tủ 20oC đậy kỹ, niêm nước mỏng trên chỗ loe miệng chai (lưu ý không để nước cạn hết) c Định phân lượng oxy hòa tan: - Một chai xác định DO trên mẫu pha loãng: DOO - Một chai còn lại ủ 20oC 1oC và định phân sau ngày: DO5 -Độ pha loãng cho để khác biệt lần định phân phải >1 mgO2/L Tính toán BOD(mg/l) = (DOO – DO5)xf DOO: oxy hòa tan đo ngày đầu tiên DO5 : oxy hòa tan đo sau ngày f: hệ số pha loãng -66http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Đo BOD maùy - Giữ nút A,B để reset - Cài đặt khoảng đo thích hợp - Cho mẫu nước thải cần đo vào chai BOD (sau trung hòa đến pH=7 và bổ sung thêm chất dinh dưỡng cần thiết) - Bỏ cá từ vào bình BOD - Cho moät ít NaOH raén vaøo nuùt cao su ñen - Vặn chặt bình sensor, sau ngày đọc kết BAØI 23: NHU CAÀU OXI HOÙA HOÏC (CHEMICAL OXYGEN DEMAND – COD) Đại cương 1.1 Ý nghĩa môi trường COD là nhu cầu oxi cần để oxi hóa các chất hữu điều kiện môi trường oxi hóa mạnh và nhiệt độ cao COD là tiêu đặc trưng dùng để kiểm tra ô nhiễm nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp, đặc biệt là các công trình xử lý nước thải 1.2 Nguyeân taéc Hầu hết các chất hữu bị phân hủy đun sôi hỗn hợp cromic và acid sulfuric: CnHaOb + cCr2O72- + 8c H+ nCO2 + (a/2+ 4c)H2O + 2c Cr3+ (1) Với c = 2/3n + a/6 – b/3 Lượng potassium dicromate và sulfuric acid biết trước giảm tương ứng với lượng chất hữu có mẫu Lượng dicromate dư định phân dung dịch Fe(NH4)2(SO4)2 và lượng chất hữu bị oxi hóa tính lượng oxi tương đương qua Cr2O72- bị khử, lượng oxi tương đương này chính là COD 1.3 Các ảnh hưởng Các hợp chất béo thẳng, hydrocacbon nhân thơm và pyridine không bị oxi hóa, mặc dù phương pháp này gần oxi hóa chất hữu hoàn toàn so với phöông phaùp duøng potassium permanganate Tuy nhieân, hidrocacbon bò oxi hoùa deã dàng thêm Ag2SO4 vào làm chất xúc tác, bạc dễ phản ứng với các ion hoï halogen taïo keát tuûa vaø chaát naøy cuõng coù theå bò oxi hoùa moät phaàn Caùc coá gắng sử dụng chất xúc tác hidrocacbon vòng không đưa đến kết cụ thể nào, nó có thể oxi hóa rượu và các acid dây thẳng Khi có kết tủa Halogen, trở ngại này có thể vượt qua cách tạo phức, là với các ion thường gặp Cl-, thêm HgSO4 vào mẫu với tỉ lệ HgSO4 : Cl- là 10 : trước đun, tạo thành phức chất HgCl4 hòa tan, là phản ứng loại boû toát nhaát -67http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Nitrite gây ảnh hưởng đến việc xác định COD, ảnh hưởng này không thường xuyên và không đáng kể, nên có thể bỏ qua Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Pipet 25ml - OÁng ñong 100ml - Buret 25ml - Ống nghiệm có nút vặn kích thước xem bảng - Bình caàu coå maøi 100ml - Hệ thống chưng cất hoàn lưu - Erlen 125ml; 50ml - Tuû saáy 150oC 2.2 Hoùa chaát 2.2.1 Dung dòch chuaån K2Cr2O7 0,0167 M Hòa tan 4,913g K2Cr2O7 (sấy 105oC giờ) 500ml nước cất, thêm vào 167ml H2SO4 đậm đặc và 33,3g HgSO4, khuấy tan để nguội đến nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1000ml 2.2.2 Dung dòch chuaån K2Cr2O7 0,00417 M Hòa tan 1,2259g K2Cr2O7 (sấy 105oC giờ) nước cất và định mức thành 1000ml 2.2.3 Acid sulfuric (sulfuric acid reagent) Cân 5,5g Ag2SO4 1kg H2SO4 đậm đặc (1lít = 1,84kg), để -2 ngày cho hòa tan hoàn toàn Ag2SO4 2.2.4 Chæ thò maøu feroin Hoøa tan 1,485g 1-10 phenantroline monohydrate vaø 0,695g FeSO4.7H2O nước cất và định mức thành 100ml 2.2.5 Dung dòch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,1M Hòa tan 39,2g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O ít nước cất, thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh và định mức thành 1000ml 2.2.6 Dung dòch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,025M Hòa tan 9,8g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O ít nước cất, thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh và định mức thành 1000ml 2.2.7 Sulfamic acid Sử dụng ảnh hưởng nitrite đáng kể 2.2.8 Dung dòch potassium hydrogen phthalate chuaån (KHP) Hòa tan 425g potassium hydrogen phthalate (HOOCC6H4COOK) đã sấy khô nhiệt độ 120oC thêm nước cất thành 1000ml Dung dịch này (KHP) có COD = 1,176 mgO2/mg hay COD = 500g O2 g/ml Định phân FAS: chọn thể tích mẫu và hóa chất sử dụng theo bảng sau: -68http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Baûng 2: Tæ leä theå tích maãu vaø hoùa chaát duøng phaân tích COD Ống nghieäm Theå tích maãu Dd K2Cr2O7 H2SO4 Toång theå (d x l) (ml) reagent tích (ml) 20 x 150mm 5,0 3,0 7,0 15,0 25 x 150mm 10,0 6,0 14,0 30,0 OÁng chuaån 10ml 2,5 1,5 3,5 7,5 Sau lấy mẫu và cho hóa chất vào để nguội định phân FAS pha (mục đích laø để kiểm tra lại nồng độ FAS) M( FAS) ThểtíchK2 Cr2 O7 đãdùng(ml) C ( FAS) (*) TheåtíchFASduøngñònhphaân(ml) Với C(FAS) là nồng độ FAS đã dùng để định phân (=0,1M) Trình tự thí nghiệm 3.1 Phương pháp đun kín: (với mẫu COD > 50mg/l) Rửa ống nghiệm có nút vặn kín với H2SO4 20% trước sử dụng Chọn thể tích mẫu và thể tích hoá chất dùng tương ứng theo bảng Cho maãu vaøo oáng nghieäm, theâm dung dòch K2Cr2O7 0,0167M vaøo, caån thaän theâm H2SO4 reagent vaøo cách cho acid chảy dọc từ từ theo thành bên ống nghiệm Đậy nút vặn ngay, đặt ống nghiệm vào rổ inox và cho vào lò sấy máy COD 150oC Để nguội đến nhiệt độ Maùy COD phòng, đổ vào erlen, tráng ống COD nước cất và đổ vào Erlen sau đó thêm 0,05 – 0,1ml (1 -2 giọt) thị feroin và định phân FAS 0,1M Dứt điểm mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ Làm mẫu thử không với nước cất (cũng bao gồm các hoá chất mẫu thật thay mẫu nước cất, ủ 150 oC 2h) 3.2 Phương pháp đun hoàn lưu: (với mẫu COD < 50mg/l) – (ko làm) Lấy 50 100ml cho vào bình cầu nút mài thêm 1g HgSO4 và vài viên bi thủy tinh, cẩn thận thêm 5,0ml H2SO4 reagent lắc cho HgSO4 tan (nên đặt môi trường lạnh để tránh chất hữu có thể bay hơi) Thêm 25,0ml K2Cr2O7 0,00417M vào lắc đều, sau đó nối với hệ thống hoàn lưu, thêm 70ml H2SO4 còn lại qua phễu hệ thống hoàn lưu, lắc Đun hoàn lưu hai giờ, để nguội và rửa ống hoàn lưu nước cất, để nguội nhiệt độ phòng Sau đó định phân lượng K2Cr2O7 thừa FAS 0,025M với 0,10 – 0,15ml (2 -3 giọt) làm thị màu feroin, dứt điểm dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu nâu đỏ * Ghi chuù: Phöông phaùp ñun kín duøng K2Cr2O7 0,0167M vaø FAS 0,1M -69http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Phương pháp đun hoàn lưu dùng K2Cr2O7 0,00417M và FAS 0,025 M Tính toán Phương pháp đun kín và phương pháp đun hoàn lưu cùng tính trên công thức sau: COD mgO2/l = ( A B) M 8000 mlmaãu Trong đó: A: Thể tích FAS dùng cho ống thử không B: Thể tích FAS dùng cho thử thật M: Nguyên chuẩn độ FAS (hệ số xác định chênh lệch nồng độ thực FAS(0,1M) lúc pha so với nồng độ FAS đã bị biến đổi để lâu ngoài khoâng khí) Caâu hoûi 5.1 Caùc sai soá quaù trình thí nghieäm? 5.2 Sự khác phương pháp đun kín và đun hoàn lưu? 5.3 YÙ nghóa cuûa vieäc kieåm tra COD? Ghi chuù: Ống thử khoâng (A): nước cất + K2Cr2O7 + H2SO4 ủ 2h 150OC Ống thử thật (B): mẫu nước thải + K2Cr2O7 + H2SO4 ủ 2h 150OC Ống (*): nước cất + K2Cr2O7 + H2SO4 để nhiệt độ thường, định phân FAS để xác định hệ số M (có thể bỏ qua bước này FAS pha) -70http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHÖÔNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU MÔI TRƯỜNG ĐẤT BAØI 24: CHUẨN BỊ MẪU ĐẤT Laáy maãu phaân tích Chuẩn bị mẫu đất là khâu quan trọng phân tích đất Mẫu lấy phải có tính đại diện cao cho vùng nghiên cứu và phải nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợp tùy thuoäc vaøo yeâu caàu phaân tích Các tài liệu cần thu thập trước lấy mẫu đất bao gồm: Bản đồ địa hình Caùc ñieàu kieän ñòa lyù, caûnh quan, ñòa hình, thuûy vaên Tài liệu địa chất khu vực Taøi lieäu ñòa chaát thuûy vaên Taøi lieäu khí haäu Các công trình nghiên cứu đã thực Caùc taøi lieäu kinh teá – xaõ hoäi Xác định lượng nước có đất và hệ số khô kiệt k Mẫu đất đem phân tích thường hai dạng: Mẫu đất phơi khô không khí: Với đất này, lượng nước xác định chính là lượng nước hút ẩm không khí nó Phần lớn các tiêu hóa học tổng số dễ phân hủy xác định trên đất hong khô không khí Mẫu đất tươi mang về: với loại mẫu này lượng nước xác định chính là độ ẩm đất Thông thường mẫu đất tươi dùng để phân tích các tiêu và thành phần dễ biến đổi theo các điều kiện oxi hóa-khử như: Fe2+, NH4+ , NO3- , H2S, oxi hóa – khử hoạt động các vi sinh vật đất 2.1 Trình tự phân tích Xác định lượng nước hút ẩm không khí đất (W1) - Sấy cốc sứ (hoặc hộp nhôm) 105oC đến khối lượng không đổi Cho cốc vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng mo cốc cân phân tích - Cho vào cốc 10g đất đã hong khô không khí và đã qua rây 1mm Cân khối lượng cốc sấy và đất, ghi nhận khối lượng m1 - Cho vào tủ sấy 105oC-110oC 2h lấy cho vào bình hút ẩm để hạ nhiệt tới nhiệt độ phòng Cân xác định m2 (cốc và đất sau nung) Xác định lượng nước mẫu tươi (W2) - Mẫu đất lấy phải đựng hộp kín để tránh bay - Sấy cốc sứ (hoặc hộp nhôm) 105oC đến khối lượng không đổi Cho cốc vào bình hút ẩm, cân chính xác khối lượng mo cốc cân phân tích - Cho vào cốc 10g mẫu đất trên, cân chính xác khối lượng cốc và đất tươi m3 Sấy khô 105oC trên cân khối lượng cốc và đất khô m4 -71http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 2.2 Tính keát quaû Độ ẩm tuyệt đối (%) = ((bằng khối lượng mẫu đất ban đầu đem phơi – khối lượng mẫu đất đã sấy 105oC)/ khối lượng mẫu đất sau nung) x 100 Độ ẩm tương đối (%) = ((bằng khối lượng mẫu đất tươi – khối lượng mẫu đất đã sấy 105oC)/ khối lượng mẫu tươi) x 100 Heä soá khoâ kieät k k = khối lượng mẫu đất ban đầu/ khối lượng mẫu đất đã sấy 105oC = W1/W2 Ví dụ: cân 10g mẫu đất khô không khí, sấy 105oC-110oC tới khối lượng không đổi thấy còn 9,5g đất kiệt nước Xác định hệ số khô kiệt k, W1, W2? Ta tính W1=(0,5/9,5)x100 = 5,263(%), k = 10/9,5 =1,0526 suy W2=5,263(%) / 1,0526 = 5(%) BAØI 25: XÁC ĐỊNH TỈ TRỌNG, DUNG TRỌNG VAØ ĐỘ XỐP ĐẤT 1.Xác định tỉ trọng đất 1.1 YÙ nghóa Tỉ trọng đất là tỉ số trọng lượng (gam) đơn vị thể tích đất khô (cm3) các hạt sít vào (đất không có khoảng hở) so với trọng lượng khối nước cùng theå tích Tỉ trọng phụ thuộc thành phần khoáng vật và hàm lượng chất hữu đất (đất càng nhiều mùn tỉ trọng càng bé) Tỉ trọng các loại đất thường phạm vi 2,3 – 2,8 Thí dụ: đất feralit trên núi có mùn Tam Đảo tỉ trọng 2,36 – 2,57 Đất phuø sa ñeâ soâng Hoàng 2,65 – 2,66 Tỉ trọng đất càng bé thì đất càng giàu chất hữu Từ tỉ trọng và dung trọng có thể suy độ xốp đất Để xác định tỉ trọng, người ta dùng bình picnomet có thể tích 50 – 100ml Nút bình này có ống mao quản để đảm bảo cho thể tích ít thay đổi Có nhiều kiểu bình picnomet khaùc Neáu khoâng coù bình naøy thì thay taïm baèng bình nhoû coù coå heïp và làm loại thủy tinh bền có thể đun nấu 1.2 Dụng cụ - 01 bình picnomet bình định mức - 01 caân kỹ thuật - 01 beáp ñieän 1.3 Trình tự phân tích - Đổ nước cất đã đun sôi để nguội vào đầy bình picnomet đậy nút lại, lau khô bên ngoài cân P1 gam -72http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà - Đổ bớt nửa nước bình, cân 10 gam đất (Po) đã qua rây 1mm đổ vào bình picnomet, lắc đun sôi phút để loại không khí ra, để nguội - Dùng nước cất đã đun sôi để nguội đổ thêm vào cho đầy bình, đậy nút lại, lau khô bên ngoài cân trọng lượng P2 gam - Tỉ trọng d đất tính theo công thức sau : Po t Po P1 P2 d Trong đó: t là hệ số tính sang trọng lượng đất khô tuyệt đối Muốn biết t cần xác định độ ẩm A đất lúc phân tích: t 100 A 100 Xác định dung trọng đất 2.1 YÙ nghóa Dung trọng là trọng lượng (gam) đơn vị thể tích đất trạng thái tự nhiên khô kiệt (có khe hở) Như vậy, dung trọng bé tỉ trọng vì nó phụ thuộc thành phần khoáng vật và mùn mà còn phụ thuộc khe hở đất Dung trọng đất thường phạm vi 0,9 - 1,8 Tỉ lệ mùn càng cao độ xốp càng lớn thì dung trọng càng bé Dung trọng các loại đất nước ta chênh lệch khá nhiều Thí dụ các loại đất lúa vùng đồng phần lớn 1,3 – 1,5 Ở lớp đất mặt vùng đồi núi thường chung quanh – 1,2 (thậâm chí lớp mặt đất đỏ bazan 0,9) Từ dung trọng ta có thể tính trọng lượng đất, tính lượng nước đất, tính độ xốp đất, kiểm tra chất lượng các công trình thủy lợi Ngoài ra, từ dung trọng có thể nhận xét đất mức độ định 2.2 Duïng cuï - 01 Ống trụ kim loại 2.3 Trình tự phân tích Dùng ống trụ kim loại có thể tích 100cm3 (có loại lớn hơn), đóng thẳng góc vào lớp đất định nghiên cứu (nếu mặt đất thì phải vạt cây cỏ) Phía trên ống này nên chụp dụng cụ để lúc đóng có thể giữ trạng thái tự nhiên đất không bị nén Dùng xẻng lấy từ từ toàn ống trụ và đất lên Dùng dao mỏng cắt phẳng đất hai đầu ống (nếu có rễ cây phải chú ý cho khỏi hỏng đất) Bỏ đất vào tủ sấy 105oC đến lúc trọng lượng không đổi (nếu không có điều kiện sấy toàn thì cân trọng lượng đất lúc đào, lấy ít xác định độ ẩm trừ ra) Dung trọng D đất tính sau : D' M V Trong đó : M là trọng lượng đất khô (gam) V là thể tích ống trụ kim loại (cm3) -73http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Độ xốp đất Độ xốp đất là tỉ lệ phần trăm khe hở đất so với thể tích đất, thường ký hiệu chữ P% Độ xốp đất phụ thuộc thành phần giới và kết cấu đất: đất cát khoảng 35 – 40%, đất sét 45 – 50% Kết cấu đất càng tốt thì độ xốp càng lớn Tiêu chuẩn đánh giá độ xốp sau : P 50% : đất chặt 50 – 60% : trung bình 60 – 70% : tôi xoáp Trên 70% : đất lún Nói chung, nước ta các loại đất lúa vùng đồng có độ xốp 50% Các loại đất feralit vùng đồi núi có độ xốp 55 –60% Thậm chí lớp mặt đất đỏ bazan Phủ Quì, Nghệ Tĩnh có độ xốp 65 – 70% Từ tỉ trọng d và dung trọng D có thể tích độ xốp theo công thức: P% D d 100 BAØI 26: PHÂN TÍCH HẠT KẾT ĐẤT 1.YÙ nghóa Trong tự nhiên, hạt đất không phải trạng thái riêng rẽ, rời rạc, mà chúng thường kết gắn lại với nhờ lực: lực Vandecvan, lực liên kết hóa học, lực nén học, ngưng kết tủa keo… hình thành nên hạt kết đất Đất có hạt kết gọi là đất có kết cấu Quá trình hình thành kết cấu đất gắn liền với quá trình hình thành đất Ở loại đất khác nhau, hay tầng phẫu diện đất, có loại hạt kết đặc trưng khác hình dạng, kích thước, và đặc tính Về hình dạng hạt kết đất tự nhiên ta thường gặp: dạng viên, dạng cột vaø daïng phieán Về kích thước dựa vào đường kính cấp hạt phân chia ra: Đường kính hạt kết (mm) > 10 tảng (mm) 10 – 0,5 hạt lớn (mm) 0,5 – 0,25 haït nhoû (mm) < 0,25 vi haït keát Đặc tính hạt kết quan trọng là độ bền vững hạt kết mặt giới, độ bền vững nước, là độ hổng hạt kết Độ bền vững hạt kết, đặc biệt là độ bền vững nước có ý nghĩa quan trọng, nó làm cho đất không bị phân tán, chống lại quá trình rửa trôi, là vùng đất dốc Nó đảm bảo cho hạt kết tồn thời gian lâu dài, không bị phá hủy công cụ làm đất, tác động nước mưa nước tưới -74http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Hạt kết có độ hổng lớn, giúp cho đất khắc phục tình trạng mâu thuẫn chế độ nước và chế độ không khí, việc cung cấp thức ăn cho cây trồng có nhiều thuận lợi Qua nghiên cứu đất, nhà thổ nhưỡng đến nhận xét: sản xuất nông nghiệp đất có kết cấu viên kích thước hạt kết từ 1–5mm là tốt Nhưng đất luôn luôn trạng thái bão hòa nước kích thước hạt kết gần 10mm là tốt, còn vùng khô hạn kích thước khoảng 2mm Những hạt kết kích thước từ 0,25 – 0,05 mm có ảnh hưởng nhiều đến độ phì đất, kích thước hạt 0,05 – 0,01 mm tăng độ trữ ẩm cho đất Nhưng hạt kết kích thước từ 0,01 – 0,005 mm lại có tác dụng không tốt, cản trở tính dẫn nước, tính thông khí đất, làm cho nước dễ bị bốc Các nhà thổ nhưỡng đã coi kết cấu đất là quan điều tiết nước và chất dinh dưỡng cây trồng Vì vậy, việc xác định thành phần hạt kết và độ bền vững chúng nước có ý nghĩa lớn, giúp cho nhà làm công tác nông nghiệp đánh giá độ phì nhiêu đất cách toàn diện Có nhiều phương pháp xác định thành phần và độ bền vững hạt kết, phương pháp Savinốp áp dụng phổ biến 2.Phân tích kết cấu đất theo phương pháp savinốp(Phương pháp rây khô) 2.1 Nguyeân taéc Đất cần phân tích kết cấu rây qua rây có đường kính lỗ rây khác Sau đó cân trọng lượng cấp hạt nằm trên rây, tính tỉ lệ phần trăm so với trọng lượng đất khô tuyệt đối 2.2 Trình tự phân tích Trên diện tích đất cần nghiên cứu, tiến hành lấy mẫu hỗn hợp (nếu nghiên cứu lớp đất canh tác) mẫu riêng biệt (nghiên cứu các tầng phát sinh phẫu diện đất), trọng lượng mẫu phải đảm bảo từ 1kg – 2kg Mẫu đất lấy ngoài đồng phải đảm bảo trạng thái tự nhiên, tránh làm vỡ thành hạt đất nhỏ, quá trình xử lý phải nhẹ nhàng Sau đất hong khô không khí bình thường (không phơi ngoài nắng), nhặt rễ cây, cành lá, sỏi đá v.v… Những cục đất to bẻ nhỏ thành viên có đường kính từ 1cm – 2cm Không bóp đất giã đất, mà dùng tay bẻ, để hạt đất vỡ theo đường kính liên kết tự nhiên Dùng que thủy tinh chia đất làm phần Lấy riêng phần đem cân Rồi cho qua rây có đường kính lỗ từ 10; 5; 3; 2; 1; 0,5 và 0,25mm Tiến hành rây từ từ mẻ một, mẻ khoảng 100 gam Quá trình rây không lắc mạnh, mà để nghiêng trên tờ giấy thành góc nhọn, lấy tay xoa nhẹ trên mặt rây, đến hạt đất không rơi xuống Tiếp tục rây trên rây có kích thước nhỏ hơn, làm lại từ – 15 lần Hạt kết nằm lại trên rây đổ vào chén sứ giấy cân đã biết trọng lượng Cho mẻ đất khác lên rây và tiến hành trên hết đất -75http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Tất hạt kết còn lại trên rây đem cân trên cân kỹ thuật và tính tỉ lệ phần trăm theo trọng lượng mẫu phân tích 2.3 Tính keát quaû % haït keát = M 100 K C M : trọng lượng đất nằm trên rây (tính gam) 100 : tính theo phaàn traêm K : hệ số quy đất khô kiệt C : trọng lượng đất đem phân tích (tính gam) 3.Phân tích hạt kết bền nước (Phương pháp rây ướt) 3.1 Nguyeân taéc Khác với phương pháp rây khô, đất cần phân tích đưa vào rây tiến hành rây nước Những hạt kết có độ bền vững kém bị phá vỡ thành hạt nhỏ Đất còn lại trên cấp rây, sấy khô, cân trên cân phân tích, tính tæ leä phaàn traêm 3.2 Trình tự phân tích Từ hạt kết đã tiến hành rây khô trên, lấy mẫu trung bình trọng lượng khoảng 50 gam Trừ cấp hạt kết qua rây 0,25mm Đem cân trên cân kỹ thuật, khối lượng ½ trọng lượng tính theo phần trăm cấp hạt đã rây khô trên Thí dụ: Khi rây khô hạt kết 10 – 7mm chiếm 20% thì cân lấy 10 gam Các cấp hạt kết khác làm vậy, trộn tất các mẫu trung bình lại mẫu hỗn hợp có trọng lượng 50 gam Mẫu trung bình đổ vào ống trụ rộng miệng, có đường kính 7cm, cao 45cm, chứa 2/3 nước Rồi từ từ đổ thêm nước đến miệng ống trụ, để yên 10 phút: mục đích để không khí tách khỏi hạt đất Muốn lùa không khí khỏi hạt đất cách nhanh chóng, sau phút đậy miệng ống trụ miếng cao su, nghiêng ống trụ góc 90o, đặt ống trụ trở vị trí cũ Được 10 phút đậy ống trụ lại, lật ngược đáy lên, giữ vị trí đó vài giây đất rơi xuống, sau đó để ống trụ vị trí thăng bằng, lặp lặp lại 10 lần, lần cuối cùng lật ngược ống trụ lên để đất tập trung miệng ống trụ Nhúng ống trụ vào rây để thùng nước, rây có đường kính 20cm, thành cao 3cm Xếp theo thứ tự đường kính lỗ rây: 3; 2; 1; 0,5 và 0,25mm Nước thùng phải cao thành rây trên cung độ 6cm Mở miệng ống trụ cho đất trào ra, đất rơi vào rây trên cùng, từ từ nâng ống trụ lên, không không khí chui vào; tiến hành phút Tiến hành rây đất nước, cách nhấc rây lên cách từ từ và hạ xuống thật nhanh, làm 10 lần Sau đó lấy rây trên cùng ra, cho đất vào bát sứ, rây còn lại có lỗ nhỏ tiến hành rây nước lần Những hạt kết còn lại trên rây rửa (từng rây một) cho vào chén sứ Sau đó đặt trên nồi chưng cách thủy đến khô, sấy 105oC, trọng lượng không đổi, caân treân caân kyõ thuaät -76http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 3.3 Tính toán kết Trọng lượng đất khô kiệt tìm cấp rây, đem nhân với thì có hàm lượng hạt kết bền nước biểu thị phần trăm (sở dĩ nhân với vì lấy mẫu phaân tích chæ laáy 50 gam) Trọng lượng hạt kết < 0,25mm 50 gam trừ tổng số lượng hạt kết > 0,25mm Chuù yù Khi phân tích cấp hạt kết phương pháp rây khô, không để rây, rây đất cùng lúc, vì phải lắc mạnh, đất lọt xuống các rây phía dưới, lắc mạnh số hạt bị vỡ vụn, tạo nên hạt kết nhân tạo Rây rây cùng lúc, không quan sát rây phía nào đất trên rây đã ổn định Lượng đất lần rây không vượt quá 200 gam Khi phân tích độ bền hạt kết nước phương pháp rây ướt cần phải chuù yù: - Đổ đất ống trụ vào rây nhúng thùng nước phải thao tác nhẹ nhàng đất nước ống trụ từ từ chảy ra, rơi trên mặt rây Không để đất nước rơi xuống quá mạnh phá hủy thêm số hạt kết - Khi tiến hành rây nước phải chú ý: không nào nhấc rây trên cùng lên khỏi mặt nước, làm các hạt kết nằm rây trên cùng chịu lực tác động khác với rây phía Những thao tác phương pháp rây khô và rây ướt phải đảm bảo thật đồng tất các mẫu đất phân tích Bảng 1: Biểu mẫu ghi kết phân tích (tính theo % trọng lượng đất khô kiệt) Teân đất Tầng đất (cm) Đường kính cấp hạt (mm) 10–7 Khoâ 7–5 Khoâ Khoâ 5–3 ướt khoâ Bảng 2: Tiêu chuẩn đánh giá kết cấu đất Toång soá caáp haït keát 0,25 – 10mm theo % Raây khoâ Rây ướt 80 70 80 – 60 70 – 55 60 – 40 55 – 40 40 – 20 40 – 20 20 20 -77http://hoahocsp.tk 3–2 ướt khoâ 1– 0,5 ướt 0,5 – 0,25 khoâ ướt Mức độ đánh giá Toát Khaù Trung bình Keùm Xaáu < 0,25 khô ướt Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 27: ĐỘ CHUA CỦA ĐẤT A-ĐỘ CHUA THỦY PHÂN - (Phương pháp Kapen) Giới thiệu chung 1.1 YÙ nghóa Khi phân tích độ chua thủy phân ta biết tổng số độ chua tiềm tàng đất Tính lượng vôi cân bón cho đất Tính dung tích hấp phụ thep công thức T = S ÷ H tính độ no kiềm theo công thức: V%= S x100 S+H (Trong đó S là tổng số cation kiềm trao đổi, H là độ chua thủy phân) 1.2 Nguyeân taéc phöông phaùp Kapen Nếu dùng muối trung tính nhu KCl, NaCl tác động với đất chuyển số ion H+ và Al3+ vàp dung dịch Những ion H+ và Al3+ bám chặt keo đất cần dung muoái cuûa moät axit yeáu vaø bazô maïnh nhö batri axetic Muoái naøy thuûy phaân seõ coù tính hôi kieàm (pH 8,2 – 8,5) NaCH COO+H O=HCH 3COO+NaOH (1) CH3COOH không phân ly ion; NaOH phân ly hoàn toàn thành Na+ và OH- Đó là điều kiện để Na+ có thể đẩy tất ion H++ và Al3+ trên keo đất vào dung dòch K,D 2H + 3+ Al +5NaOH K,D 5Na + +Al(OH)3 +2H O (2) Qua phản ứng và ta thấy sau tác động với CH3COONa lọc thì dịch lọc chứa CH3COOH Số phân tử natri axetic bị thủy phân là cation Na+ cần dùng để đẩy H+ và Al3+ Vì số phân tử axit acetic sinh số phân tử natri axetic đã thủy phân (tức ion H+ và Al3+) Nếu dùng dung dịch tiêu chuẩn NaOH chuẩn độ CH3COOH và H+ có dịch lọc đất ta tìm đô chua thủy phân Dụng cụ hoá chất 2.1 Duïng cuï - Buret 25 ml - Erlen 250 ml - Becher 250 ml - Pipet 10 ml 2.2 Hoá chất a Dung dịch CH3COONa 1N: Cân 136 gam hòa tan ít nước cất pha loãng lít, pH dung dịch này cân khoảng 8,2( lấy ít vào ống nghiêng nhỏ giọt phenolphtalein có màu hồng nhạt là được, không phải dùng dung dịch loãng NaOH điều chỉnh từ từ) b Chæ thò phenolphtalein 0.1% -78http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà c Dung dòch NaOH 0,05N Thực hành 3.1 Caùch tieán haønh - Cân 40 gam đất đã qua rây 1mm đổ vào bình tam gíac thể tích 250ml Thêm 100 ml dung dịch natri axetat 1N, lắc lọc lấy dịch (dịch lọc xuống chaäm, neân duøng giaáy loïc xeáp) - Huùt 50 ml dòch loïc vaøo bình tam giaùc, theâm gioït phenolphtalein roài duøng dung dịch tiêu chuẩn NaOH 0,05N chuẩn độ tới lúc có màu hồng nhạt phút khoâng maát 3.2 Công thức tính H(ldt/100gam)= V×N×100×1,75×100 ×K=8,75V N K 50×40 Trong đó : - V,N là thể tích và nồng độ NaOH dùng chuẩn độ - K là hệ số quy đất tuyệt đối 1,75 là hệ số Kapen điều chỉnh vì tác động natri axetat chưa đẩy + hết H và Al3+, theo Kapen phải nhân kết với 1,5 hay 2, lấy trung bình là 1,75(ở Đức hệ số này là 1,5; Việt Nam Nguyễn Thị Dần đã xác định hệ số này biến thiên từ – B- ĐỘ CHUA TRAO ĐỔI 1.YÙ nghóa Độ chua trao đổi sinh ta tác động vào đất dung dịch muối trung tính Gây nên độ chua trao đổi là ion H+ và Al3+ Khi pH đất trên 5,5 thì còn ít không còn nhôm di động (nhôm bắt đầu kết tủa lúc pH = 5,5 và kết tủa hoàn toàn lúc pH = 6,4 – 6,5) Lượng H+ và Al3+ trao đổi nói lên mức độ rửa trôi cation kiềm, phá hủy keo đất Cây có thể chết đất quá chua chứa nhiều nhôm di động Theo tài liệu Liên Xô có trên 6mg nhôm di động 100 gam đất cây sống bình thường Nói chung, độ chua trao đổi cao trên vài mđlg cần bón vôi trước bón phân chứa các cation có thể đẩy H+ và Al3+ trên keo đất làm tăng độ chua hoạt tính Neáu khoâng coù voâi thì neân chia phaân boùn nhieàu laàn, traùnh boùn taäp trung moät luùc Độ chua trao đổi thường xác định cách chuẩn độ tính đơn vị đượng lượng Tuy nhiên, pH(KCl) là cách biểu thị pH(KCl) nói lên phần độ chua trao đổi mà thôi (chỉ tác động 10 phút chưa trao đổi hết) 2.Nguyeân taéc phöông phaùp Xoâkoâloâp Dùng dung dịch muối trung tính KCl, NaCl tác động vào đất chuyển ion H+ và Al3+ vaøo dung dòch K Ñ H Al3 nKCl K Ñ 4K HCl AlCl3 (n 4)KCl AlCl3 thuûy phaân cuõng sinh acid -79http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà AlCl3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3HCl Dùng dung dịch NaOH 0,02N chuẩn độ biết độ chua trao đổi Sau đó định lượng riêng H+ suy Al3+ trao đổi 3.Hoùa chaát caàn thieát KCl 1N : 74 gam hòa tan lít nước cất NaF 3,5%: 3,5 gam hòa tan 100ml nước cất Dung dịch này phải trung tính NaOH 0,02N Phenolphtalein 4.Trình tự phân tích 4.1 Rút tinh dịch đất Cân 30 gam đất đã qua rây 1mm đổ vào bình tam giác dung tích 250ml, thêm 150ml dung dịch KCl NaCl 1N Lắc lọc lấy dịch 4.2 Định lượng tổng số độ chua trao đổi Hút 50ml dịch lọc trên vào cốc thủy tinh, đun sôi phút loại CO2 ra, thêm ba giọt thị màu phenolphtalein Dùng dung dịch tiêu chuẩn NaOH 0,02N chuẩn độ đến dung dịch có màu hồng nhạt phút không Độ chua trao đổi (mđlg/100 gam) = V N 150 100 K 50 30 Trong đó: V và N là thể tích và nồng độ NaOH dùng lúc chuẩn độ K là hệ số qui đất khô tuyệt đối 4.3 Định lượng riêng H+ Hút 50ml dịch lọc nói trên vào cốc thủy tinh, đun sôi phút loại CO2 ra, thêm 5ml dung dòch NaF 3,5% keát tuûa Al3+ AlCl3 + 6NaF = Na3AlF6 + NaCl Thêm giọt phenolphtalein dùng dung dịch NaOH 0,02N chuẩn độ tới lúc có maøu hoàng nhaït moät phuùt khoâng maát Công thức tính H+ tính độ chua trao đổi với H+ 5.Chuù yù Đối với số đất có pH trên 7,5(như đất sông Hồng, đất mặn nông trường Rạng Đông…) thì phân tích pH (KH1) không thể phân tích độ chua trao đổi cách chuẩn độ vì vừa nhỏ phenolphtalein vào đã có màu hồng -80http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 28: PHAÂN TÍCH TOÅNG SOÁ MUOÁI TAN, CLO 1.YÙ nghóa Theo đề nghị Vụ quản lý ruộng đất năm 1967, dựa vào tỉ lệ muối đất có thể phân loại đất mặn sau: Bảng 3: Tỉ lệ muối số loại đất Tên đất Toång soá muoái tan Cl– SO42(%) (%) (%) 0.2 Khoâng maën 0,2 0,05 Maën ít 0,2 – 0,5 0,05 – 0,1 0,2 0,3 5,5 Maën TB 0,5 – 1,0 0,1 – 0,2 0,3 0,8 Maën nhieàu >1 > 0,2 Maën chua 0,5 0,1 0,8 Chua maën 0,2 – 0,5 0,05 – 0,1 0,3 5,5 0,2 0,3 Bởi vậy, phân tích tổng số muối tan Cl– và SO42- đất mặn và chua mặn có thể giúp ta tham khảo lúc phân loại, qui hoạch sử dụng và đề các biện pháp cải tạo Trong đất mặn và chua mặn có thể tồn nhiều dạng muối Dựa vào độ hòa tan cuûa chuùng coù theå chia laøm nhoùm: Nhoùm deã tan goàm coù muoái Clorua (NaCl, MgCl2, CaCl2 …), muoái Sulfate (Na2SO4, MgSO4), muoái bicacbonat (NaHCO3, Ca(HCO3)2, caùc muoái Nitrat, Nitrit Nhoùm tan trung bình nhö : CaSO4.2H2O Nhoùm khoù tan nhö: CaCO3, MgCO3, photphat canxi, photphat saét nhoâm Trong các đất không mặn, tổng số muối tan chiếm tỉ lệ nhỏ (từ vài phần nghìn đến vài phần vạn) Ở các đất mặn tỉ lệ muối tan có thể trên 0,2% Muối Cl dễ tan sulphate nên thường bị rửa trôi, nguyên nhân này mà phần lớn đất mặn và chua mặn nước ta có tỉ lệ sulphate cao clo gấp bội Aûnh hưởng xấu các muối hòa tan đến cây phụ thuộc loại cây và thời kỳ sinh trưởng Nói chung, đất chứa 0,1% muối là bắt đầu bị hại Từ 0,3 – 0,5% nhiều cây sinh trưởng kém và có cây chết 2.Rút tinh dịch đất Cho 50 gam đất đã qua rây 1mm vào bình tam giác thể tích 400cc Thêm 250ml nước cất Lắc 10 phút lọc lấy dịch (dịch lọc thường bị đục nên cần chú ý trước lúc lọc phải lắc mạnh sục bùn lên đổ nhanh nước lẫn bùn lên phễu, chờ có nước chảy xuống hứng lấy để phân tích) 3.Phaân tích toång soá muoái tan Dùng ống hút có bầu hút 50ml dịch lọc trên vào chén sứ hộp nhôm đã biết trọng lượng -81http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Đặt trên nồi cách thủy đun đến lúc cạn nước Nếu cặn khô có màu tro đen (chất hữu cơ) thì thêm ít nước oxi già H2O2 để oxi hóa, tiếp tục đun đến lúc cặn khô không có màu trước Sấy 105oC đến lúc trọng lượng không đổi cân Toång soá muoái tan (%) = P 100 C K P : là trọng lượng muối tan (g) sau lúc đã sấy C : là trọng lượng đất (g) tương ứng với 50ml dịch lọc phân tích K : là hệ số qui đất khô tuyệt đối 4.Phaân tích clo 4.1 Nguyeân taéc Phương pháp định lượng Cl- dựa trên sở chuẩn độ dung dịch đất AgNO3 có K2CrO4 làm chất thị Cl- tác dụng với AgNO3 sinh kết tủa trắng AgCl NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3 Khi tất Cl đã chuyển dạng AgCl thì nhỏ thêm giọt AgNO3 tác dụng với K2CrO4 thaønh Ag2CrO4 maøu naâu 2AgNO3 + K2CrO4 Ag2CrO4 + 2KNO3 Vì thế, lúc xuất màu đỏ nâu mà lắc không màu là kết thúc chuẩn độ (gần đây có tài liệu đề nghị dùng phương pháp nitrat thủy ngân hay nitrat bạc) 4.2 Trình tự phân tích Duøng oáng huùt coù baàu huùt 50ml dòch loïc treân vaøo bình tam giaùc theå tích 250ml Thêm 0,5ml dung dịch K2CrO4 5% (hoặc 10 giọt) Dùng dung dịch tiêu chuẩn AgNO3 0,05N chuẩn độ đến lúc toàn dung dịch chuyển sang màu nâu đỏ Cl (%) V N 0,0355 100 C K V và N là thể tích và nồng độ AgNO3 dùng lúc chuẩn độ (ml,N) C là trọng lượng đất tương ứng với số dịch lọc lấy phân tích (g) K là hệ số qui đất khô tuyệt đối BAØI 29: PHÂN TÍCH MÙN TRONG ĐẤT YÙ nghóa Mùn là nguồn cung cấp thức ăn cho cây, mùn ảnh hưởng đến tính chất lý học, hóa học và sinh học đất Nói chung, mùn càng nhiều đất càng tốt cần lưu ý thêm số điểm liên quan đánh giá mùn chế độ canh tác, tỷ lệ C/N, muøn/N, axit humic/acid Funvic… Đánh giá mùn đất đồi núi Việt Nam sau: Dưới 1% : Đất nghèo mùn – 2% : Đất nghèo mùn – 4% : Đất có mùn trung bình -82http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà – 8% : Đất giàu mùn Treân 8% : Đất giàu mùn Theo kết nghiên cứu đất lúa tốt có suất ổn định thì tỷ lệ mùn chung quanh 2% Những đất lúa vùng trũng lầy có tỷ lệ mùn cao độ phì hiệu lực thấp 2.Caùc phöông phaùp phaân tích muøn Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa muøn laø C, N, H, O, moät ít S, P vaø caùc nguyeân toá khác Nếu phân tích tổng số H và O khó, vì thường người ta phân tích N C suy mùn Hiện người ta tính mùn cách lấy C 1,724 Hệ số này Bemmelen nêu vì trung bình C chiếm 58% mùn, từ đó: Mùn = C 100 58 C 1,734 Nhö theá, số liệu phân tích mùn là số gần đúng, tất nhiên mức độ chênh lệch với thực tế không đáng kể Để xác định C, các nhà thổ nhưỡng đã dùng các phương pháp sau: 2.1 Phöông phaùp Knoáp Đốt cháy mùn độ nhiệt 950oC oxi hóa C mùn dung dịch K2Cr2O7 + H2SO4 Lượng CO2 bay lên từ cách đốt khô đốt ướt mùn nói trên thu hồi vào bình đựng KOH NaOH đã biết trọng lượng Sau đó cân bình biết lượng CO2 tính %C TrọnglượngCO2 Trọnglượngđất 12 100 44 % Muøn = %C 1,724 Ngoài phương pháp trọng lượng, người ta còn dùng phương pháp thể tích: CO2 bay lên thu hồi vào bình đựng dung dịch tiêu chuẩn Ba(OH)2 Sau đó, chuẩn độ lượng Ba(OH)2 thừa dư dung dịch tiêu chuẩn HCl với có mặt thị màu Thymol xanh Từ đó suy CO2 và mùn Phương pháp Knốp tốt trang bị phiền phức vì ít sử dụng các phòng phân tích 2.2 Phöông phaùp H2O2 Dùng H2O2 oxi hóa C Sau đó cân lại trọng lượng đất Từ chỗ giảm trọng lượng đó có thể suy mùn đất 2.3.Phöông phaùp so maøu Thoạt đầu người ta dùng NH4OH và các dung dịch kiềm khác hòa tan mùn sinh dung dịch màu đen Từ màu đen đó có thể suy lượng mùn nhiều ít Nhưng màu sắc mùn còn phụ thuộc nhiều yếu tố khác như: canxi, độ ẩm … cho nên phương pháp này không thể tồn các phòng thí nghiệm Có người dùng H2SO4 đậm đặc để phân giải mùn, dựa vào mức độ đậm nhạt màu đen sinh để tìm lượng muøn ; phöông phaùp naøy nhanh choùng nhöng keát quaû raát ñôn sô khoâng chính xaùc Granam dùng dung dịch K2Cr2O7 oxi hóa C mùn Màu đỏ Cr6+ giảm C khử tạo Cr3+ có màu lục Nhưng phương pháp này gặp khó khăn là chưa tìm -83http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà kính lọc quang thích hợp cho màu lục Mặt khác, oxi hóa không triệt để nên đất có mùn trên 0,5% thì kết phân tích không tốt 2.4 Phöông phaùp G.W Robinson Ta bieát raèng luùc phaân tích N toång soá baèng phöông phaùp Kieldal, muøn bò phaân giaûi H2SO4 Kết phân giải là SO3 bị khử thành SO2 G.W Robinson đã dùng dung dịch iod 0,5N thu hồi lượng SO2 đó suy mùn Phương pháp này đạt 90% lượng mùn đất 2.5 Phöông phaùp Tiurin Là phương pháp nhanh chóng và tương đối chính xác, vì sử dụng phổ biến các phòng phân tích: để xác định C, người ta dùng lượng thừa K2Cr2O7 oxi hóa môi trường acid sulfuric 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 + 3C = 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 8H2O Lượng K2Cr2O7 thừa chuẩn độ dung dịch FeSO4 muối Morh tiêu chuaån K2Cr2O7 +7H2SO4 + 6FeSO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 5Fe2(SO4)3 + 7H2O K2Cr2O7 +7H2SO4+ 6FeSO4(NH4)2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 6(NH4)2SO4 + K2SO4 + 7H2O Từ lượng K2Cr2O7 dùng để oxi hóa có thể suy C Từ C suy mùn cách nhân với hệ số 1,724 Phương pháp này áp dụng cho đất có mùn 15% (Vì trên 15% thì K2Cr2O7 không đủ khả oxi hóa) Hoùa chaát caàn thieát 3.1 K2Cr2O7 0,4N Cân 40 gam K2Cr2O7 (hoặc 32 gam CrO3) nghiền nhỏ, hòa tan lít nước cất Nhỏ từ từ lít H2SO4 d = 1,84 vào, vừa rót vừa khuấy Đợi nguội đổ vào bình đậy kín 3.2 Muối Morh FeSO4 0,1N Cân 40 gam muối Morh (hoặc 28 gam FeSO4.7H2O) hòa tan lít nước cất có chứa acid sulfuaric (980ml nước cất + 20ml H2SO4 d = 1,84) Dùng dung dịch KMnO4 tiêu chuẩn chuẩn độ lại nồng độ muối Morh FeSO4 3.3 Chæ thò maøu (Phenylantranin) Cân 0,2 gam hòa tan 100ml Na2CO3 2% (Na2CO3 pha nước cất) 3.4 Chæ thò maøu ñiphenylamin Cân 0,5 gam, thêm 20ml nước cất dùng 100ml H2SO4 d = 1,84 nhỏ từ từ vào Trình tự phân tích mùn theo phương pháp tiurin Lấy ít đất đã qua rây 1mm (chừng 10 gam) cho qua rây 0,25mm Đem phần đất nằm trên rây 0,25 rải mỏng trên tờ giấy, dùng đũa thủy tinh lớn cọ sát vào lướt nhẹ trên đất để hút hết rác bụi đi, chuyển vào cối sứ nhiền nhỏ, tiếp tục cho qua rây 0,25mm nhập vào phần trước trộn -84http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Cân chính xác 0,2 gam đã qua xử lí bước nói trên cho vào ống nghiệm Thêm 5ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N (nếu đất nhiều thì tăng thêm K2Cr2O7 giảm trọng lượng đất), cắm phễu trên miệng ống nghiệm để ngưng lạnh Cắm ống nghiệm nồi parafin (hay nồi đựng dung dịch kẽm sulfat bão hòa dung dịch acid Photphoric) đun sôi dung dịch ống nghiệm phút nhiệt độ 170 – 180oC (trong nồi cắm nhiệt kế 200oC, đun bếp điện) Đun xong dung dòch khoâng coù maøu xanh Để dung dịch nguội đổ vào bình tam giác, dùng ít nước cất chia làm 2, lần tráng phễu và ống nghiệm đổ nhập vào Thêm 1ml H3PO4 (loại ảnh hưởng sắt) và giọt thị màu Phenyllantranyl điphenylamin (nếu dùng điphenylamin nhớ thêm ít nước cất để màu chuyển rõ) Dùng dung dịch muối Morh FeSO4 chuẩn độ lượng Kali Bicrômat thừa đến lúc dung dịch đột biến sang màu xanh Tính keát quaû Muøn %= (V1 V2 ) N 0,003 1,724 100 K C Trong đó : V1: là thể tích muối Morh (ml) dùng để chuẩn độ thí nghiệm đối chứng (lấy thể tích K2Cr2O7 nhö treân vaøo bình tam giaùc, theâm gioït feânylantranin Duøng dung dòch muối Morh chuẩn độ đến lúc dung dịch đột biến sang màu xanh) V2: là thể tích muối Morh (ml) dùng để chuẩn độ thí nghiệm có đất nói trên N: là nồng độ muối Morh C: là trọng lượng đất (g) dùng để phân tích K: là hệ số qui đất khô tuyệt đối 0,003 là đương lượng K2Cr2O7 oxi hóa 0,003 gam cacbon Hệ số này suy từ phản ứng: K2Cr2O7 + H2SO4 + 3C 2K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3CO3 + 8H2O Ta thấy phân tử Kali bicrômat (bằng 12 đương lượng) oxi hóa 36 gam cacbon Do đó đương lượng oxi hóa 36 12 1000 0,003 gam cacbon Chuù thích 6.1 Cần oxi hóa C môi trường acid sulfuaric Không thể dùng acid khác vì: Nếu dùng HCl thì Cl- khử lượng bicrômat làm cho kết tăng lên Nếu dùng HNO3 thì tăng thêm tác dụng oxi hóa nên lượng bicrômat cần dùng ít hơn, dẫn đến kết phân tích mùn ít Dùng H2SO4 loãng làm môi trường không làm nhiệm vụ oxi hóa nên không ảnh hưởng kết -85http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 6.2 Nếu đất chứa nhiều mùn dùng ít Kali Bicrômat không thể oxi hóa hết cacbon Trường hợp này dung dịch thường có màu xanh Crômic sulfat, vì không còn Kali Bicrômat màu đỏ, thừa dư sau lúc oxi hóa nên không thể chuẩn độ Vì vậy, cần đúng tỉ lệ đất và kali bicrômat thích hợp Tiurin đề nghị: Nếu đất chứa mùn khoảng 7-15% thì dùng 0,100 gam đất và 10ml K2Cr2O7 Nếu mùn khoảng 4-7 % thì dùng 0,150 gam đất và 5ml bicrômat kali Nếu mùn 4% thì dùng 0,250 gam đất và 5ml Kali bicrômat 6.3 Nếu đất mặn chứa nhiều Cl- thì tiêu hao thêm lượng Kali bicrômat làm cho keát quaû phaân tích taêng leân : K2Cr2O7 + H2SO4 + 6NaCl = 3Cl2 + K2SO4 + 3Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O Vì vậy, đất mặn nhiều thì phải hòa đất với nước cất cho muối tan hết lọc loại muối Sấy khô đất phân tích mùn trên Nếu đất mặn ít thì thêm 0,1 gam Ag2SO4 trước lúc đun sôi Ngoài tác dụng loại Cl, Ag2SO4 còn tăng thêm khaû naêng oxi hoùa cacbon 6.4 Nếu đất chứa nhiều Fe2+ ảnh hưởng lượng K2Cr2O7 cho nên cần loại cách rải khô đất không khí để chuyển Fe2+ thành Fe3+ trước lúc phân tích Thêm H3PO4 tạo thành FePO4 không có màu nâu nên không ảnh hưởng màu sắc lúc chuẩn độ BAØI 30: PHÂN TÍCH N TỔNG SỐ TRONG ĐẤT YÙ nghóa Đạm là nguyên tố quan trọng dinh dưỡng cây trồng Trong đất đạm chiếm chừng 5% chất hữu cơ, vì nói chung mùn càng nhiều thì đạm cành nhiều (trừ đất lúa nước quan hệ đó không thiết theo tỉ lệ thuận vì quá trình thâm canh vừa qua chúng ta cấy giống lúa và bón nhiều đạm vô cho nên thực tế tỉ lệ đạm đất đã nâng lên) Phần lớn đạm đất dạng hữu phức tạp cần trải qua thời gian vi sinh vật phân giải cung cấp cho cây Phân tích N tổng số có thể giúp cho ta so sánh các loại đất, đánh giá khả tiềm tàng N đất và mức độ định nhận định đất tốt xấu Theo kết nghiên cứu bước đầu đất lúa đồng Bắc Bộ thì N tổng số với suất lúa và có mối tương quan thuận và chặt Những đất lúa tốt có suất ổn định thường có N tổng số khoảng trên 0,15% Chỉ tiêu đánh giá N tổng số : Dưới 0,08% : Ngheøo 0,08 – 0,15% : Trung bình 0,15 – 0,20% : Khaù Treân 0,20% : Giaøu -86http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Nguyeân taéc phöông phaùp kieldal : (1883) - Dùng acid sulfuaric đặc và chất xúc tác đun nấu đất để oxi hóa cacbon chất hữu Acid sulfuric thoát oxi và sinh SO2 : H2SO4 2SO2 + 2O + 2H2O C + 2O CO2 SO2 khử oxi N hữu sinh NH3 NH3 tác dụng với acid sulfuaric sinh (NH4)2SO4 2CH3CHNH2OOH + 13 H2SO4 = (NH4)2SO4 + 6CO2 + 12SO2 + 16H2O - Duøng NaOH trung hoøa acid vaø phaân ly (NH4)2SO4 : (NH4)2SO4 + 2NaOH = 2NH3 + Na2SO4 + 2H2O NH3 gặp nước sinh NH4OH thu hồi vào bình đựng acid sulfuaric acid clo tiêu chuẩn còn dư : 2NH4OH + H2SO4 = (NH4)2SO4 + 2H2O Sau đó dùng dung dịch NaOH tiêu chuẩn chuẩn độ lượng acid thừa dư suy N toång soá H2SO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O Người ta có thể dùng dung dịch H3BO3 1% thay acid sulfuric để hút NH4OH, sau dùng HCl tiêu chuẩn chuẩn độ trực tiếp Dùng acid Boric có lợi là lúc cất đạm dung dịch trào lên không ảnh hưởng kết quả, nồng độ dung dịch H3BO3 không caàn chính xaùc Hoùa chaát caàn thieát H2SO4 đậm đặc (d = 1,84) H2SO4 0,1N NaOH 0,1N NaOH 40%: 104 gam hòa tan 250ml nước cất Chất xúc tác hỗn hợp: 20 gam CuSO4 trộn với 10 gam K2SO4 và 2g Se Chæ thò maøu Tashiroâ: 0,15 gam Metyl đỏ hòa tan 102ml cồn 99o (1) 0,05 gam Metylen xanh hòa tan 5ml nước cất (2) Lấy 100ml dịch (1) trộn với 4ml dịch (2) là Chỉ thị màu Nestle: cân 5g KI hòa tan 15ml nước cất, thêm dung dịch HgCl2 bão hòa từ đến lúc có kết tủa màu đỏ, thêm 40ml KOH 50% dùng nước cất pha loãng 100ml Trình tự phân tích N theo phương pháp kjeldahl 4.1 Voâ cô hoùa maãu Cân 0,5 gam đất đã qua rây 0,25mm bỏ vào bình phá mẫu cổ dài Thêm 15ml H2SO4 đậm đặc và ít chất xúc tác Cắm phễu trên miệng bình Đun nhẹ tủ hút đến lúc đất trắng Phương pháp này tốt, có thể phân tích mẫu đất nghèo đạm, song nhược điểm là thời gian oxi hóa quá dài mặc dù người ta đã tìm các chất xúc tác để khắc phục -87http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 4.2 Cất đạm Lấy mẫu đất sau đun để nguội, chuyển toàn dung dịch vào bình định mức 100ml, dùng nước cất tráng bình phá mẫu và định mức đến 100ml Chuyển 50ml dung dịch bình định mức trên vào bình cất đạm có sẵn 50ml nước cất và giọt thuốc thử tashiro lúc này bình có màu tím hồng Tiếp tục cho vào bình cất 15ml NaOH 40% toàn dung dịch chuyển sang màu xanh laù maï (theâm 5ml NaOH 40% neáu dung dòch bình chöa chuyeån heát sang maøu xanh laù maï) Tiến hành lắp hệ thống cất đạm, cho vào bình hứng 20ml H2SO4 0.1N và giọt thuốc thử Tashiro (dung dịch có màu tím hồng) Đặt bình hứng cho ngập đầu ống sinh hàn Bật công tắc cất đạm Sau cất đạm 10-12 phút để kiểm tra xem NH4OH còn tạo không, dùng giấy qùy thử đầu ống sinh hàn Nếu giấy qùy không đổi sang màu xanh là Ngưng cất đạm, đợi hệ thống nguội tháo hệ thống đem rửa 4.3 Chuẩn độ Chuẩn độ H2SO4 dư bình hứng NaOH 0.1N màu tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ Ghi nhận thể tích NaOH 0.1 N sử dụng Tính kết quả: Hàm lượng % nitơ tổng số tính theo công thức V1: sốml H2SO4 cho vào bình hứng V2: số ml NaOH 0.1N đã chuẩn độ a số miligam đất 1,42 hệ số ; ml H2SO4 dùng để trung hòa NH4OH thì tương đương với 1,42mg Nitô Ghi chuù 5.1 Lúc pha hóa chất cần dùng nước cất không có đạm 5.2 Coù nhieàu chaát xuùc taùc duøng phaân tích N Phoå bieán laø CuSO4 vì : 2CuSO4 + C Cu2SO4 + SO4 + CO2 Cu2SO4 + 2H2SO4 2CuSO4 + SO2 + H2O Ngoài tác dụng xúc tác, CuSO4 còn giúp ta biết thời điểm kết thúc phản ứng (xong thì dich có màu lục) Nhược điểm CuSO4 là thời gian oxi hóa dài, vì caàn khaéc phuïc baèng caùch theâm Se Neáu Se quaù nhieàu cuõng giaûm maát N 2H2SO4 + Se = 2SO2 + H2SeO3 + H2O Acid Xêlênơ phân ly thành anhidric xêlênơ và nước H2SeO3 SeO2 + H2O -88http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Rồi SeO2 chuyển O2 cho chất khử và Se kim loại trở thành tự Kinh nghiệm 1ml H2SO4 duøng 0,005 gam Se Nếu đun quá lâu chất phân tích với H2SO4 và Se thì đạm có thể dạng N2 : (NH4)2SO4 + H2SeO3 (NH4)2SeO3 + H2SO4 3(NH4)2SeO3 2NH3 + 3Se + 2N2 + 9H2O Còn dùng K2SO4 để tăng độ nhiệt lúc oxi hóa Dùng chất xúc tác hỗn hợp trên chưa rút ngắn thời gian oxi hóa Duøng acid pecôloric oxi hoùa raát nhanh nhöng moät soá taùc giaû cho raèng maát moät soá đạm, vì nên dùng phương pháp acid pecơloric đất giàu mùn BAØI 31: PHÂN TÍCH Si, R2O3 TRONG ĐẤT YÙ nghóa Trong đất, silic, sắt và nhôm chiếm tỉ lệ lớn thành phần khoáng Đa số silic dạng acid sililic phức tạp (một số khoáng vật nguyên sinh thạch anh, oxit silic ngậm nước) Trong keo sét, ngoài nhôm là thành phần chính còn có sắt Kích thước hạt keo sét nhỏ (dưới 0,001mm) nên có tiết diện lớn và lượng bề mặt lớn, vì có thể hấp phụ cation và ảnh hưởng đến tính chất đất Sét Monmorilonit có tỉ lệ SiO2/R2O3 = 4, chứa nước 25%, độ giãn nở 90 – 100% Sét Kaolinit SiO2/R2O3 2, chứa nước - 7%, độ giãn nở 5% Bởi vậy, thành phần và số lượng keo khác ảnh hưởng đến đất khác Quá trình hình thành đất khác tạo nên các keo sét khác nhau: Kaolinit là sét đặc trưng đất đỏ nhiệt đới, monmorilonit là sét đặc trưng cho đất đen ôn đới Bởi vậy, dựa vào kết phân tích SiO2, Fe2O3, Al2O3 và tính tỉ lệ phân tử chúng có thể tìm hiểu mức độ phong hóa trình độ rửa trôi và biến hóa quá trình hình thành đất, tham khảo lúc phân loại keo, phân loại đất Ba mươi năm nay, việc nghiên cứu keo phương pháp quang học, phương pháp nhiệt sai hiển vi điện tử đã thu nhiều tài liệu quan trọng, phaân tích keo baèng phöông phaùp hoùa hoïc vaãn caàn thieát Ñieàu caàn löu yù laø neân keát hợp các số liệu SiO2, Fe2O3 và Al2O3 và tỉ lệ phân tử chúng với các tiêu khác rút nhận xét toàn diện %SiO2 TrọnglượngphântửSiO2 Cách tính tỉ lệ phân tử: Thì: Neáu ñaët: SiO2 Al2 O3 a % Al2 O3 TrọnglượngphântửAl2 O3 b %Fe2 O3 TrọnglượngphântửFe2 O3 c a SiO2 vaø b R2 O3 a b c -89http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Coâng phaù maãu phaân tích 2.1 Nguyeân taéc Hợp chất oxi hóa silic, nhôm và sắt chiếm gần 90% trọng lượng đất Riêng SiO2 số đất có thể chiếm trên 50% Còn có Ti, P, S, K, Na … nguyên tố này phần lớn dạng acid sixilic và nhôm silicat không tan nước Muốn rút tinh chúng cần dùng các biện pháp sau : Đun nấu acid mạnh và đậm đặc : H2SO4, HCl, HNO3, HF… hỗn hợp 2, acid này thời gian dài có thể hòa tan đa số khoáng : acid silic, còn nhôm silicat chưa tan tan ít Đun nóng chảy các chất kim loại kiềm Nếu mẫu phân tích có tính acid acid silic, nhoâm silicat thì duøng caùc chaát coù tính kieàm nhö : Na2CO3, K2CO3, KNaCO3 (tức K2CO3 và Na2CO3 hỗn hợp theo đương lượng), NaOH Na2O Neáu maãu phaân tích coù tính kieàm vaø nhieàu oxit saét nhoâm thì duøng chaát coù tính acid nhö K2S2O7 Thông thường dùng Na2CO3 KNaCO3 Nếu dùng Na2CO3 phải đun trên 850oC Nếu dùng KNaCO3 thì điểm nóng chảy 690oC song việc rửa Kali kết tủa khoù hôn Natri, vì theá chæ duøng Na2CO3 K2Al2Si6O16 + 6Na2CO3 900oC K2SiO3 + 5Na2SiO3 + 2NaAlO2+ 6CO2 Fe2SiO5 + Na2CO3 Na2SiO3 + Fe2O3 + CO2 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + 6CO2 Dưới đây giới thiệu hai phương pháp công phá, tùy điều kiện mà vận dụng: 2.1.1 Coâng phaù baèng caùch ñun noùng chaûy Cân 1g đất đã qua rây 0,25mm bỏ trên tờ giấy cứng láng đen Thêm 5g Na2CO3 khô tinh khiết Dùng đũa thủy tinh tròn đầu trộn đổ vào chén bạch kim đáy đã lót sẵn 1g Na2CO3 Gõ nhẹ vào thành chén cho chặt Thêm khoảng 0,5g Na2CO3 phủ lên mặt đậy nắp lại Lau phía ngoài chén (nếu có chất bẩn cháy sinh cacbon ảnh hưởng xấu đến bạch kim) đun lò nung đèn thắp khí đốt độ nhiệt trên 850oC Lúc đầu để độ nhiệt thấp loại cacbon và nước hút ẩm Sau tăng dần độ nhiệt đến lúc đáy chén đỏ lên Lúc mẫu phân tích đã chảy lỏng đều, dùng kìm gắp lấy chén ra, quay nghiêng chén vòng để tạo thành lớp mỏng quanh thành chén sau này dễ tách Lúc nguội có thể có màu xanh lục (nếu có Mn sinh Na2MnO4) màu nâu (do sắt) Đổ HCl 1/4 vào (1 thể tích HCl đậm đặc thêm thể tích nước cất); dùng đũa thủy tinh tròn đầu lấy dần mẫu phân tích sang cốc thủy tinh (mỗi lần dùng ít HCl, heát suûi boït thì thoâi) Nếu công phá tốt thì không còn di tích sắt, dịch trở nên và có cặn trắng vaøng Điều cần lưu ý là lúc sử dụng chén bạch kim cần phải tuân theo các qui định chặt chẽ vì đây là loại quí đắt tiền 2.1.2 Coâng phaù baèng acid Cân gam đất đã qua rây 0,25mm đổ vào bình kjehldan có thể tích 250ml Thêm 25-30ml hỗn hợp acid (pha trộn theo thể tích lúc đặc nhất, tỷ lệ -90http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà HCl:HNO3:H2SO4 = 2:1:4) đun trên bếp cát đến lúc gần cạn (nhớ đặt phểu trên miệng bình) thì đổ thêm 25 ml hỗn hợp acid và tiếp tục đun lần đến gần cạn hết Sau đó dùng 30-40ml HNO3 25% hòa tan cặn Phaân tích Silic 3.1 Nguyeân taéc Sau lúc công phá và xử lý HCl sinh acid Silic: K2SiO3 + 2HCl H2SiO3 + 2KCl CaSiO3 + 2HCl H2SiO3 + CaCl2 Acid Silicic là keo ưa nước có mang điện Muốn kết tủa nó phải trung hòa điện và làm nước Trong điều kiện tồn HCl chất keo động vật gelatin có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ đó Cũng có thể xử lý HCl 3.2 Định lượng SiO2 gelatin Đun cạn dịch phân tích đến trạng thái hồ Thêm 25ml HCl d = 1,19, để yên lúc lâu (lúc cần tranh thủ làm có thể đặt 10 – 15 phút nước gần sôi) Đun nóng đến 70oC Thêm 10ml dung dịch gelatin 1% (dịch gelatin đã đun nóng trước lúc sử dụng) Quấy phút, đun trên nồi cách thủy 10 phút Đợi nguội lọc qua giấy lọc không tro Dùng nước cất đun nóng rửa kết tủa trên giấy lọc dến lúc dịch chảy xuống hết phản ứng sắt (mỗi lít nước cất pha thêm 5ml HCl đậm đặc) Thử phản ứng sắt dung dịch NH4SCN KSCN 10% Giữ dịch lọc lại để phân tích sắt nhôm (đánh dấu dịch A), còn kết tủa và giấy lọc bỏ vào chén sứ (nếu có ít kết tủa bám thành cốc phải dùng mảnh giấy lọc bé lau nhẹ bỏ nhập vào chén sứ), đậy hở nắp bỏ vào lò nung 400oC Lúc đầu cho nhiệt độ thấp sau tăng dần đốt cháy hết giấy lọc Tiếp tục đốt Chuyển sang bình hút ẩm, đợi nguội, cân trọng lượng tính tỉ lệ SiO2: SiO2.nH2O 400oC SiO2 + nH2O SiO2 % (a b) 100 K C a là trọng lượng chén sứ và SiO2 đã nung (g) b là trọng lượng chén đã nung khô (g) C là trọng lượng đất dùng phân tích (g) K là hệ số quy đất khô tuyệt đối 3.3 Định lượng SiO2 HCl Chuyển mẫu đất đã công phá sang chén sứ, đun cạn khô trên nồi cách thủy Thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh trộn Nhỏ HCl d = 1,19 từ từ vào thấm ướt kết tủa, đun trên nồi cách thủy (nếu độ nhiệt trên 100oC tạo thành các muối sắt nhôm và Magiê khó tan) Lúc đó có bột khô mịn lại nhỏ thêm HCl, đun tiếp (HCl quá trình bay đã lấy H2O2 acid silicic) Thêm 10ml HCl d = 1,19 thấm ướt bột kết tủa Thêm 80ml nước cất đã đun sôi Đặt phút trên nồi cách thủy lọc qua giấy lọc không tro Rửa kết tủa HCl 1% đã đun sôi, đến lúc hết phản ứng sắt (thử KSCN NH4SCN 10%) Dùng nước cất đã đun sôi nhỏ từ từ vào để rửa HCl kết tủa (thử AgNO3) Phần kết tủa nằm trên giấy -91http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà lọc là SiO2 song có thể còn ít SiO2 dịch lọc Muốn đảm bảo chính xác cần cô cạn dịch lọc, có cặn khô thì xử lí trên nhập với phần trước Còn dịch lọc thì định mức bình 250ml giữ lại để phân tích sắt nhôm (ký hiệu dịch A) Chuyển tất giấy lọc và kết tủa vào chén nung đã biết trọng lượng, đậy ½ nắp bỏ vào lò nung Lúc đầu cho độ nhiệt thấp, đốt cháy giấy lọc và làm nước hút ẩm Sau tăng dần lên 400oC nung khô kết tủa, chuyển qua bình hút ẩm đợi nguoäi roài caân Cách tính SiO2% phương pháp gelatin đã nói trên Phaân tích R2O3 R2O3 bao gồm Fe2O3 và Al2O3 Thực còn có P2O5, TiO2, MnO2 ít không đáng kể Al2O3 đất chứa khoảng – 40% (nhiều đất sét, ít đất cát) Fe2O3 đất khoảng 0,2 – 10% (đất Feralit cao hơn) Thường phân tích R2O3 và Fe2O3 Còn Al2O3 thì lấy hiệu số hai số liệu trên (vì chưa có phương phaùp phaân tích Al2O3 thaät toát) Có hai phương pháp phân tích R2O3: phương pháp Amoniac dùng cho đất không có phản ứng Cacbonat Phương pháp Acetat dùng cho đất có phản ứng Cacbonat vaø nhieàu Mangan 4.1 Định lượng R2O3 Amoniac 4.1.1 Nguyeân taéc Duøng NH4OH keát tuûa saét vaø nhoâm dòch loïc noùi treân RCl3 + 3NH4OH R(OH)3 + 3NH4Cl Độ hòa tan hidroxit sắt nhôm bé (0,96.10-5 và 4,5.10-10 phân tử gam/lít) Kết tủa sắt nhôm khó vì chúng là keo lưỡng tính) Al3+ + 3OHAl(OH)3 H+ + AlO2- + H2O Neáu thieáu NH4OH thì moät phaàn saét nhoâm vaãn toàn taïi daïng ion dung dịch Nếu thừa NH4OH phân ly AlO2- Bởi cần điều tiết pH dung dịch và thêm NH4Cl để khống chế nồng độ OH-: - Điều tiết pH dung dịch: nồng độ ion H+ phạm vi định có thể làm cho sắt nhôm kết tủa hoàn toàn Lúc pH = thì sắt bắt đầu kết tủa, pH = cao kết tủa hầu hết Còn nhôm bắt đầu kết tủa pH = 4,5 và kết tủa hoàn toàn 5,5 – 7,5 Lúc pH = 6,4 – 6,6 độ hòa tan nhôm bé nhất, pH trên 7,5 nhôm lại hòa tan Bởi vậy, muốn kết tủa sắt nhôm phải điều tiết pH phạm vi – 6,5, dùng thị màu Metyl đỏ Lúc Fe(OH)3 nhiều qua biến màu Metyl đỏ không rõ thì đợi lúc cho kết tủa lắng xuống quan sát phần trên - Theâm NH4Cl: Neáu OH- nhieàu quaù thì Al(OH)3 seõ hoøa tan sinh NaAlO2 Chaát naøy ñun soâi vaãn khoâng tan Neáu coù NH4+ thì sinh NH4AlO2 coù theå thuûy phaân NH4AlO2 + 2H2O Al(OH)3 + NH4OH Từ ta thấy OH nhiều quá không lợi, còn NH4 nhiều thì lợi cho kết tủa nhôm Bởi vậy, dung dịch cần có NH4Cl Mặt khác, có NH4+ -92http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà dung dịch thì không sinh kết tủa Magiê và Mangan vì lúc thêm NH4Cl độ điện ly NH4OH giảm, nồng độ OH giảm NH4OH NH4 + + OH( NH )(OH ) NH OH 1,8.10 Nồng độ OH để kết tủa hết sắt là 1,35.10-9 p.t.g/lít Trong dung dịch có NH4OH 0,1N thì nồng độ OH = 1,3.10-3 p.t.g/lít Trong dung dịch bão hòa Mg(OH)2 thì nồng độ OH = 2,8.10-4 p.t.g/lít Nhö vaäy, coù theå sinh keát tuûa Magieâ vì: -3 1,3.10 < 2,8.10-4 Nếu thêm vào dung dịch NH4OH lượng NH4Cl là p.t.g/lít không sinh kết tủa Magiê mà đảm bảo kết tủa hết sắt vì: 2,8.10+4 > 1,8.10-6 > 1,35.10-9 Caàn löu yù caùc ñieåm sau: Muốn tinh khiết phải kết tủa lần Kết tủa này vô định hình, có thể đun nóng tăng cường thủy phân để kết tủa lắng xuoáng sau deã loïc Không dùng nước cất rửa kết tủa Dịch rửa cần pha thêm NH4NO3 vì chất này dễ phaân giaûi, deã bay hôi, khoâng laøm baån keát tuûa Cần chuẩn bị đầy đủ trước lúc kết tủa để động tác kết tủa lọc và rửa tiến hành nhanh, lieân tuïc Sau luùc keát tuûa laàn caàn hoøa tan acid roài keát tuûa laàn vì để lâu Al(OH)3 khó tan Trong thực tế, không thêm NH4Cl vì dung dịch sẵn có NH4OH và HCl taïo thaønh NH4Cl 4.1.2 Trình tự định lượng R2O3 Amoniac Hút 50 – 100ml dịch lọc A sau lúc đã phân tích SiO2 vào cốc thủy tinh Đun sôi, thêm giọt Metyl đỏ nhỏ từ từ dung dịch NH4OH nồng độ 1/1 vào, vừa nhỏ vừa khuấy đến lúc dung dịch biến thành màu vàng hết mùi amoniac thì thoâi Thêm nước cất làm loãng, đun sôi Rồi lấy xuống để yên cho kết tủa lắng và tranh thuû loïc luùc coøn noùng Dùng dung dịch NH4NO3 2% rửa kết tủa –6 lần Bỏ giấy lọc và kết tủa vào chén sứ đã biết trước trọng lượng, không đậy nắp (đủ oxi có màu nâu, thiếu oxi sinh Fe3O4 maøu ñen) Bỏ vào lò nung khô, chuyển sang bình hút ẩm đợi nguội cân Tính R2O3 theo công thức : R2 O3 % a 100 K b a là trọng lượng kết tủa đã nung khô (g) b là trọng lượng đất (g) tương ứng dịch A hút để phân tích K là hệ số qui đất khô tuyệt đối Thực kết tủa trên còn lẫn TiO2 và P2O5 không đáng kể -93http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 4.2 Định lượng R2O3 acetat 4.2.1 Nguyeân taéc Sắt và nhôm tác dụng với Natri Acetat: AlCl3 + 3NaCH3COO 3NaCl + Al(CH3COO)3 FeCl3 + 3NaCH3COO 3NaCl + Fe(CH3COO)3 Trong điều kiện độ nhiệt bình thường các muối này dễ tan nước lúc đun sôi tạo thành muối kiềm kết tủa nên có thể tách khỏi Ca, Mg, Co, Ni … Al(CH3COO)3 + 2H2O Al(OH)2CH3COO + 2HCH3COO Fe(CH3COO)3 + 2H2O Fe(OH)2CH3COO + 2HCH3COO Sau thuûy phaân sinh hidroxit: R(OH)2CH3COO + H2O R(OH)3 + HCH3COO 4.2.2 Trình tự định lượng R2O3 acetat Hút 100ml dịch lọc A nói trên, trung hòa dung dịch Na2CO3 hoặêc NH4OH loãng Thêm ít acid acetic 5% để acid hóa đến lúc kết tủa hòa tan Theâm 20 – 25ml CH3COONa 10%, ñun soâi phuùt Đặt trên nồi cách thủy, đợi kết tủa lắng xuống, tranh thủ lọc Dùng dung dịch CH3COONa 1% rửa kết tủa đến hết Cl- Kết tủa này còn lẫn số muối khác nên cần dùng HCl 10% đun sôi để hòa tan Định mức 200ml Hút ½ dịch này phân tích Fe2O3 Còn ½ thì dùng NH4OH keát tuûa R2O3 nhö treân, loïc, nung roài caân Tính kết tương tự phương pháp amoniac -94http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 32: PHÂN TÍCH Al3+ TRAO ĐỔI TRONG ĐẤT YÙ nghóa Al3+ là nguyên tố kim loại phổ biến vỏ trái đất Đặc biệt là cation trao đổi chính đất phèn Độc chất Al3+ tồn môi trường dạng hóa trị 3+ Ở pH <4,5 thì Al3+ có khả hòa tan cao Nguyeân taéc Dung dịch nhôm tạo phức với Eriochrome Cyanide-R pH = cho hỗn hợp từ đỏ sang hồng độ hấp thu =535nm Cường độ màu giai đoạn phát triển màu bị ảnh hưởng nồng độ Al3+, thời gian phản ứng, nhiệt độ, pH, độ kiềm và nồng độ các ion khác mẫu Để ổn định màu và độ đục, Al3+ mẫu cho tạo phức với EDTA để tạo thành mẫu trắng Ảnh hưởng sắt và mangan – hai nguyên tố thường có nước loại bỏ cách thêm acid ascorbic Khoảng quan sát Al3+ nằm khoảng 20-300ug/l Duïng cuï vaø hoùa chaát 3.1 Duïng cuï Cối chày sứ Khay inox Erlen Pipet 5ml, 10ml Đũa thủy tinh Pheãu Coác 100ml 3.2 Hoùa chaát Dung dịch Al lưu trữ: hòa tan 1,758g KAl(SO4).12H2O nước cất, định mức thaønh 1000ml (1ml=0,1mg) Dung dịch Al chuẩn: pha loãng 10ml dd Al lưu trữ thành 1000ml nước cất Dung dịch này sử dụng ngày (1ml=1ug) Acid ascorbic 0,1%: 0,1g acid ascorbic pha thành 100ml Dung dịch này sử dụng ngaøy Dung dịch đệm pH = 6: hòa tan 136g CH3COONa.3H2O nước cất Thêm 2,41ml acid acetic 99,8% Định mức 1000ml Dung dịch thuốc thử lưu trữ: hòa tan 300mg Eriochrome Cyanide-R (C23H15Na3O9S)trong 50ml nước cất + 3ml acid acetic 99,8% Định mức thành 100ml Dung dịch thuốc thử làm việc: pha loãng 10ml dd trên thành 100ml nước cất Chæ thò metyl cam 0,1% Dd EDTA 0,01M: hòa tan 3,7g EDTA nước và pha loãng thành 1000ml H2SO4 0,02N -95http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Quy trình xaùc ñònh 4.1 Lập đường chuẩn Dung dịch chuẩn 1ml = 1ug Al Dung dòch ml (maãu) 30 Dung dòch Al chuaån 10 15 20 25 30 Maãu Nước cất 30 25 20 15 10 H2SO4 0,02N Acid ascorbic Dung dịch đệm 10 Dung dịch thuốc thử làm việc Nước cất Định mức đủ 50ml 3+ Hàm lượng Al (ug) 10 15 20 25 30 Độ hấp thu A ? ? ? ? ? ? ? Đo độ hấp thu A bước sóng 535nm 4.2 Chieát ruùt vaø ño maãu Lắc 10g đất qua rây 1mm với 50ml dd KCl 1M vài giây, để yên sau 2h Lọc trên giấy lọc Dùng tiếp 50ml dd KCl 1M rửa lần trên phễu (10ml/lần) Tất dòch loïc cho vaøo Erlen saïch 250ml Lấy 30ml mẫu cho vào bình định mức và cho các hóa chất trên Nếu mẫu đặc thì phải pha loãng mẫu Xác định hàm lượng Al3+ có thể tích mẫu đã lấy Từ đó qui đổi hàm lượng Al3+ trao đổi 100g đất Caâu hoûi Xác định hàm lượng Al trao đổi mẫu đất từ đó đánh giá tác động nó đến môi trường? Vai trò dd đệm, acid ascorbic? -96http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà BAØI 33: XÁC ĐỊNH CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA SẮT TRONG ĐẤT Ý nghĩa môi trường Sự có mặt sắt (II) đất đặc trưng cho lầy hóa và phát triển quá trình hóa lầy Xác định các dạng khác Fe có ý nghĩa lớn nghiên cứu động học theo mùa các quá trình tạo thành đất Để chiết rút Fe trường hợp này, người ta sử dụng H2SO4 0,1N (tỷ lệ đất: dung dịch là 1:10) lắc phút Trong nghiên cứu phát sinh người ta sử dụng dung dịch H2SO4 1N với tỷ lệ trên phải lắc Duïng cuï, thieát bòï vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï Dụng cụ thủy tinh: nhằm loại bỏ sắt bám trên thành dụng cụ cần phải rửa tất dụng cụ thủy tinh acid HCl đậm đặc, tráng lại nước cất trước sử dụng + 06 Erlen 125ml + 06 Bình định mức 50ml + 02 pipet 1ml, 10ml + 01 pipet 25ml + 02 pheãu loïc 2 Thieát bò + Spectrophometer +Beáp ñieän 2.3 Hoùa chaát NH2OH.HCl 10% NaF 1% H3BO3 1% o-phenanthroline 0,5%: hòa tan 0,5g o-phenanthroline 100ml nước cất, đun nhẹ, thêm khoảng 1-2ml H2SO4 đậm đặc CH3COONa.3H2O 10% Chỉ thị Thimol xanh 0,04% rượu etylic Dung dịch lưu trữ sắt Đổ 20ml H2SO4 đậm đặc vào 50ml nước cất và thêm vào 1,404g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O Sau dung dịch đồng Pha thành 1000ml với nước cất (1,00ml = 200 g Fe) Dung dòch chuaån Lấy 50ml dung dịch lưu trữ sắt cho vào bình định mức 1000ml, thêm nước cất tới vạch định mức (1,00ml = 10,00 g Fe) Cách thành lập đường cong chuẩn Sử dụng dung dịch chuẩn có nồng độ 1ml = 0,01 mgFe=10 g Fe Pha loạt dung dịch chuẩn sắt sau : -97http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà STT V dd chuaån (ml) 10 V NaF (ml) V H3BO3 Thimol xanh 1-2 gioït CH3COONa 10% Cho đến dung dịch chuyển màu vàng Nước cất Định mức 50ml Hàm lượng FeO (mg) 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Nồng độ (mg/l) 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 Độ hấp thu A (đo máy) zero ? ? ? ? ? bước sóng 510nm Xử lý mẫu và xác định sơ hàm lượng Fe (II) Oxit Để xác định Fe (II) Oxit người ta sử dụng đất tươi sau lấy mẫu mà không phơi khô và nghiền nhỏ Đồng thời lấy mẫu để xác định độ ẩm đất Lấy 5g đất cho vào bình tam giác 250ml, rót vào bình 50ml H2SO4 0,1N Lắc máy lắc phút (v=150-180 vòng/phút) Để yên cho lắng, lọc qua giấy loïc khoâ vaø becher khoâ Thử hàm lượng Fe (II) oxit: trước lấy mẫu để xác định Fe+ dung dòch loïc: laáy 1-2ml dung dòch loïc cho vaøo oáng nghieäm Roùt vaøo ñaây 1ml dung dòch CH3COONa và giọt dung dịch o-phennanthrolin Lắc ống nghiệm và so sánh với màu dãy chuẩn để lấy lượng mẫu cho phù hợp (nếu hàm lượng quá nhiều phải pha loãng, ít quá phải cô cạn) Trình tự phân tích Lấy phần dung dịch qua lọc có hàm lượng Fe2+ khoảng 0,01-0,1 mg cho vào bình định mức 50ml + 1ml NaF 1%, lắc + 1ml dd H3BO3 và 1-2 giọt thymol xanh Trung hòa dung dịch axetat đến dung dịch có màu vàng Thêm 1ml dung dịch o-phenanthrolin 0,5%, lắc đều, thêm nước cất tới vạch mức, lắc Giữ yên khoảng 10 phút cho màu phát triển hoàn toàn sau đó đo mật độ quang bước sóng 510nm Xaùc ñònh Fe toång Làm tương tự trên có thêm 1ml dd NH2OH.HCl vào trước cho NaF Đo mật độ quang để tính lượng Fe tổng Xaùc ñònh Fe (III) oxit Fe (III) oxit = Fe toång – Fe (II) Löu yù: Xử lý mẫu đất để thu dịch xác định Fe (II) oxit và Fe (III) oxit -98http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Caâu hoûi Nêu tác hại đất nhiễm sắt vượt quá tiêu chuẩn cho phép người và động vật Neâu vai troø cuûa NaF vaø H3BO3 Một sinh viên xác định hệ số khô kiệt mẫu đất tươi là 1,15 Sinh viên này lấy 5g đất tươi Thể tích dung dịch cần lấy để xác định Fe tổng số và FeO là 10ml Lượng FeO tìm thấy theo đường chuẩn 0,018mg, tổng sắt là 0,098mg Tính hàm lượng FeO, sắt tổng và lượng Fe (II) có 100g mẫu đất BAØI 34: XÁC ĐỊNH pH ĐẤT (Trích TCVN 5979 – 1995 - ISO 10390: 1993) Phaïm vi aùp duïng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định pH sử dụng điện cực thuỷ tinh huyền phù 1:5 đất nước (pH - H2O), dung dịch mol/l kali clorua (pH - HCl) dung dòch 0,01 mol/l canxi clorua (pH - CaCl2) Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất các loại mẫu đất làm khô ngoài không khí, ví dụ đất đá xử lý trước theo ISO 11464 Nguyeân taéc Huyền phù đất điều chế, có thể tích gấp lần thể tích đất, từ chất đây: - Nước - Dung dịch kali clorua (KCl) mol/l nước - Dung dịch axit clorua (CaCl2) 0,01 mol/l nước pH huyền phù đo baèng pH meùt Hoùa chaát – Thieát bò a) Hoùa chaát Chỉ dùng các thuốc thử tinh khiết phân tích 3.1 Nước có độ dẫn điện riêng không lớn 0,2mS/m 250C và pH lớn 5,6 (nước loại theo ISO 3696) 3.2 Dung dịch kali clorua (KCl), nồng độ = mol/l Hoà tan 74,5g kali clorua nước (4.1) và pha loãng đến 1000ml 200C 3.3 Dung dịch canxi (CaCl2), nồng độ = 0,01 mol/l Hoà tan 1,47g canxi clorua ngậm nước (CaCl2.H2O) nước (4.1) và pha loãng đến 1000ml 200C 3.4 Các dung dịch để chuẩn hoá pH - mét Sử dụng ít hai số các dung dịch chuẩn sau đây 3.4.1 Dung dịch đệm chuẩn có pH 4,00 200C Hoà tan 10,21gam kali hidro phtalat (C8H5O4K) nước (4.1) và pha loãng đến 1000ml 200C -99http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Kali hidro phtalat phải làm khô 1100C tới 1200C trước sử duïng 3.4.2 Dung dịch có pH 7,00 200C Hoà tan 3,8 gam kali dihidro photphat (KH2PO4) và 3,415 gam dinatri hidro photphat (Na2HPO4) nước (4.1) và pha loãng đến 1000ml 200C Kali dihidro photphat làm khô 1100C đến 1200C trước sử duïng 3.4.3 Dung dịch đệm có pH 9,22 200C Hoà tan 3,80 gam dinatri tetraborat ngậm mười nước (Na2B4O7.10H2O) nước (4.1) và pha loãng đến 1000ml 200C Chuù thích: Dinatri tetraborat có thể nước kết tinh bảo quản kho sau thời gian daøi b) Thieát bò 3.5 Maùy laéc troän 3.6 pH mét có thể điều chỉnh độ dốc và nhiệt độ 3.7 Điện cực thuỷ tinh và điện cực so sánh điện cực tổ hợp có đặc tính töông ñöông Chuù thích: Trong các hệ đất, có nhiều nguy làm hỏng việc gẫy nhiễm bẩn điện cực Nhiệt kế có thang đo tới 10OC phù hợp với loại C theo ISO 1770 Bình mẫu có thể tích nhỏ là 50ml thuỷ tinh bosilicat polyetylen có nắp kín nút Thìa coù theå tích ít nhaát laø 5.0ml Trình tự thí nghiệm Phơi khô mẫu đất không khí tiến hành rây mẫu đất qua rây kích thước 2mm Lấy 10g đất đã rây vào bình mẫu và thêm vào 50ml dd KCl 1N Trộn lắc mạnh huyền phù máy lắc máy trộn học ít không lâu 24 Để yên giờ, đợi 15 phút lấy phần nước bên trên đưa ly tâm Gạn lấy phần nước đem đo trên máy đo pH Cũng có thể đo trực tiếp phần nước không cần gạn, không điện cực tiếp xúc với đất Chuù thích: Trong hầu hết các loại đất cân đạt vòng Trong trường hợp này có thể đo sau Trong số loại đất nhiễm bẩn đất bón vôi đất chứa cacbonat, cân pH không thể đạt khoảng thời gian quy định Do đó giá trị này quá thấp quá cao so với cân tự nhiên, tình hình này xảy là biến đổi chậm hệ đệm Để kiểm tra xem có phải là hay không cần đo pH theo tiêu chuẩn này ít hai lần khác và 24 lắc Trong trường hợp này hai số giá trị pH lớn cần phải báo cáo để pH gần -100http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà đúng đất và chất phép đo không ổn định cần phải báo cáo khoản e báo cáo thí nghiệm - Ño pH Điều chỉnh máy pH mét theo các điều dẫn sách hướng dẫn nơi sản xuất Đo nhiệt độ huyền phù và chú ý nhiệt độ dung dịch đệm và huyền phù đất không khác 10C Lắc huyền phù cẩn thận trước đo pH Đo pH huyền phù lỏng, đọc giá trị pH sau trạng thái ổn định đã đạt Chú ý giá trị pH tới hai số lẻ Chuù yù: Khi giá trị pH đo vòng giây không khác quá 0,02 đơn vị thì phép đo có thể coi là ổn định Thời gian đòi hỏi cho ổn định thường là phút nhỏ có thể còn phụ thuộc vào số yếu tố sau: Giá trị pH (ở giá trị pH cao đạt tới trạng thái ổn định khó hơn) Chất lượng điện cực thuỷ tinh (sự khác công nghiệp chế tạo các điện lực) và thời gian sử dụng chúng Môi trường dùng để đo pH (sự ổn định môi trường KCl là CaCl2 đạt tới nhanh so với nước) Sự khác giá trị pH các mẫu cùng dãy đo Thực khuấy trộn học trước đo có thể giúp đạt kết ổn định thời gian ngăn - Trong các mẫu có hàm lượng chất hữu cao (đất, than bùn, đất trồng chậu ) hiệu ứng huyền phù có thể đóng vai trò quan trọng Đối với đất đá vôi, huyền phù có thể hấp thụ cacbon dioxit Trong trường hợp khó đạt tới giá trị pH cân - Độ lặp lại Độ lặp lại phép đo pH huyền phù điều chế riêng biệt phải thoả mãn yêu cầu theo bảng sau đây: Bảng Độ lặp lại Daõy pH Dao động chấp nhận pH 7,00 0,15 7,00 < pH < 7,50 0,20 7,50 pH 8,00 0,30 pH > 8,00 0,40 Bảng tóm tắt kết thử nghiệm các phòng thí nghiệm phép xác định pH đất cho phụ lục A Baùo caùo keát quaû Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin sau đây: a Giới thiệu tiêu chuẩn này b Tất thông tin cần thiết để nhận dạng đầy đủ mẫu đất c Môi trường dùng để tạo huyền phù: pH - H2O, pH - KCl pH - CaCl2 đã xác định -101http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà d Kết xác định chính xác đến 0,1 đơn vị pH e Bất kỳ khó khăn nào đã xảy thiết lập điều kiện cân BAØI 35: PHÂN TÍCH CaO, MgO TRONG ĐẤT A PHÂN TÍCH HAØM LƯỢNG CaO TRONG ĐẤT Giới thiệu chung 1.1 YÙ nghóa Canxi đất thường dạng cacbonat, sunfat, cơlorua đá vôi, đá, dolomit, phophorit các khóang vật khác Trong vỏ qua đất, tỷ lệ CaO bình quân khỏang 5,1% trọng lượng Ở đất cacbonat tỷ lệ CaO có thể trên 20%, đất đỏ, đất chua 0,5% Nói chung biến thiên phạm vi 0,5 – 10% Sự phân bốcanxi tầng đất phụ thuộc thành phần đá mẹ Ở đất cacbonat, canxi lớp đất mặt thường ít các lớp Ở đất không chứa cacbonat thì ngược lại, canxi tầng đất trên lại nhiều tầng đất dưới, điều này giải thích quá trình haáp phuï cuûa sinh vaät Phân tích CaO, MgO không giúp ta biết hàm lượng mà còn tìm hiểu phân bố chúng các tầng đất, nhận xét quá trình hình thành và tham khảo phân lọai đất Ngòai phương pháp đây, còn có thể phân tích CaO Trilon B phương phaùp khaùc 1.2 Nguyeân taéc Dùng oxalt amon kết tủa canxi dạng oxalate canxi C aC l ( N H )2 C 2O C aC O N H 4C l Kết tủa nèy hòan tòan vì oxalat canxi có tích số hòa tan nhỏ (2,5 x 10-9 250C) Điều cần lưu y là phải tiến hành môi trường axit (pH = 4) Vì môi trường kiềm không tách canxi khỏi silic, sắt, nhôm (nếu chưa phân tích Si, Fe, Al) hay còn lẫn kết tủa CaCO3 và Ca(OH)2 Muốn cho môi trường có phản ứng chua phải duøng axit acetic vì neáu coù axit maïnh laãn vaøo thì oxalate canxi seõ hoøa tan Axit acetic coøn tham gia vaøo vieäc taùch canxi khoûi magie vì oxalat magie hoøa tan axit acetic Nếu kết tủa lúc dung dịch nóng thì đựơc tinh thể lớn dạng CaC2O4H2O Neáu keát tuûa luùc nguoäi thì tinh theå baù daïng CaC2O4.2H2O hay CaC2O4.3H2O Thông thường phải dùng nước cất nóng rửa Cl- kết tủa tác giả cho hết CaC2O4 thì Cl- Sau lúc kết tủa có thể xác định CaO phương pháp trọng lượng hay thể tích Phöông phaùp theå tích nhö sau: Hoøa tan keát tuûa treân baèng H2SO4: CaC2 O H O H 2SO CaSO H 2C 2O Lượng axit oxalic sinh chuẩn dung dịch tiêu chuẩn KMnO4 từ đó tính tyû leä CaO: 5H2C2O4 2KMNO4 3H2O K2SO4 2MnSO4 10CO2 8H2O -102http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Dụng cụ hoá chất 2.1 Duïng cuï - Buret 25 ml - Erlen 250 ml - Becher 250 ml - Pipet 10 ml - Maùy loïc chaân khoâng 2.2 Hoá chất a Chỉ thị Metyl đỏ 0.1%: Cân 0,1g metyl đỏ hoà tan 100 ml cồn 96o b Axit acetic 10% c Dung dịch (NH4)2C2O4 4%: cần 4g oxalate amoni hòa tan 100 ml nước cất đun nóng cho dễ tan, để nguội đựng lại bình kín, thường xuất kết tủa đáy bình d AgNO3 0.1 %: Cân 0.1g AgNO3 hòa tan nước cất, định mức thành 100 ml e MnSO4 10 % : Cân 10g MnSO4 hòa tan nước cất, định mức 100 ml f KMnO4 0,05 N : Cân 1,5882 g KmnO4 hoà tan nước cất định mức lên 1000 ml g HCl 1:1: lấy 50 ml HCl d = 1,18 pha với 50 ml nước cất Thực hành 3.1 Caùch tieán haønh Lấy nước lọc đất sau tách nhóm nói trên (hoặc chưa phân tích sắt, nhôm), trên 100ml thì đun trên nồi cách thủy, cho bay đến dứơi 100ml (không đun sôi) Vì lúc công phá mẫu có dùng đến axit mạnh: HCl, H2SO4 hay HNO3 nên cần kiểm tra lại xem có chua không, nhỏ vài giọt metyl đỏ có màu vàng thì không phải trung hòa, có màu đỏ thì phải dùng NH4OH trung hòa Nhỏ axit acetic 10% vào làm cho môi trường chua trở lại đến lúc có màu hồng nhạt Đun sôi dung dịch đất đồng thời đun sôi oxalate amoni Nhân lúc còn nóng nhỏ từ từ 10 – 15ml dung dịch oxalat amon 4% nói trên vào dung dịch đất, để yên – cho kết tủa hòan tòan Dùng giấy lọc có thấm nước sôi, lọc cách gạn (không cần đỏ kết tủa trên giấy vì sau còn bỏ trở lại vào cốc) Rửa kết tủa trên giấy lọc và cốc nước cất nguội đến lúc hết phản ứng oxalate (mỗi lần dùng 3ml nước cất lắc rửa kết tủa cốc, để yên lát, gạn lấy nước trên đổ lên rửa kết tủa trên phễu) Hứng vài giọt dịch rửa vừa chảy khỏi phễu nhỏ thêm vài giọt AgNO3, không sinh kết tủa trắng Ag2C2O4 là đã oxalate Để dành nước lọc phân tích MgO Còn kết tủa và giấy lọc thì bỏ lại vào cốc cũ, theâm 25 – 50ml MnSO4 10% Ñun noùng 60 -80 % Dùng dung dịch tiêu chuẩn KMnO4 0,05N chuẩn độ đến màu hồng nhạt bền phuùt -103http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 3.2 Tính keát quaû CaO% V N 0, 028 100 K C Trong đó: V, N là thể tích và nồng độ KMnO4 K là hệ số khô tuyệt đối C là trọng lượng tương ứng với dịch đất lấy phân tích (g) 0,028 là hệ số tính ly đương lượng g CaO B PHAÂN TÍCH MgO THEO PHÖÔNG PHAÙP PIROFOTFAT Giới thiệu chung 1.1 YÙ nghóa Magie đất thường dạng cacbonat, sunfat, cơlorua dolomit, phophat số khóang vật khác Trong đất mặn Magie thường dạng colorua và sunfat Hàm lượng nó đất khỏang 0,2 – 2% Ở vùng khô hạn, CuSO4 và MgSO4 thường tích lũy tầng đất Phân tích CaO, MgO không giúp ta biết hàm lượng mà còn tìm hiểu phân bố chúng các tầng đất, nhận xét quá trình hình thành và tham khảo phân lọai đất Ngòai phương pháp đây, còn có thể phân tích MgO Trilon B phương phaùp khaùc 1.2 Nguyeân taéc Trước hết kết tủa Magiê dạng photphat magie amon: Mg HPO NH OH MgNH PO H 2O Việc kết tủa tiến hành môi trường axit lúc rửa lại phải dùng NH4OH Vì ion NH4 ngăn cản hòa tan kết tủa Sau lúc kết tủa có thể định lượng MgO theo phương pháp trọng lượng hay thể tích Phương pháp thể tích dựa trên sở hòa tan kết tủa trên lượng H2SO4 thừa dư chuẩn độ lượng axit thừa NaOH Từ đó suy Mg: MgNH PO H 2SO MgSO NH H PO H 2SO 2NaOH NaS2 O Dụng cụ hoá chất 2.1 Duïng cuï - Buret 25 ml - Erlen 250 ml - Becher 250 ml - Pipet 10 ml Pheãu loïc Maùy loïc chaân khoâng 2.2 Hoá chất -104http://hoahocsp.tk 2H O Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà a Dung dich(NH4)2HPO Na2HPO4 10%: 10g hòa tan 90 ml nước định mức 100 ml b NH4OH 2,5%: 10 ml NH4OH 25% định mức 100 ml c H2SO4 0,05N d NaOH 0,05N e Chæ thò maøu Tasiro: f NH4OH 1:1: hút 50 ml NH4OH hoà tan vào 50 ml nước cất g HCl 1:1: hút 50 ml HCl d = 1,18 pha với 50 ml nước cất Thực hành 3.1 Cách thực hành Dùng dung dịch HCl 1:1 axit hóa dịch đất đã tách canxi xong lại thêm 2ml Đun cho bay trên nồi cách thủy đến thể tích 100ml, để nguội Thêm 2ml (NH4)2HPO4 10% Na2HPO4 10% Dùng NH4OH 1:1 trung hòa đến lúc kiềm (dung dịch có màu vàng), lại thêm 5ml nữa, lặc đều, để qua đêm Lọc qua giấy lọc, rửa kết tủa dung dịch NH4OH 2,5% đến hết phản ứng Cl(trước lúc nhỏ AgNO3 phải dùng HNO3 axit hóa không dù có Cl- không sinh keát tuûa) Bỏ kết tủa và giấy lọc đã rửa Cl- vào cốc cũ Thêm 20ml H2SO4 0,05N Dùng đũa thủy tinh quấy hòa tan và xé nát giấy lọc Nhỏ giọt thị màu Tasiro dùng dung dịch tiêu chuẩn NaOH 0,05N chuẩn độ tới lúc chuyển sang màu lục nhaït 3.2 Tính keát quaû MgO% (V1 V2 )N 0, 02016 100 K C Trong đó: V1 laø theå tích H2SO4 tieâu chuaån duøng hoøa tan keát tuûa Magie V2 là thể tích NaOh tiêu chuẩn dùng chuẩn độ N là nồng độ NaOH H2SO4 (tức là 0,05N) C là trọng lượng đất tương ứng dịch đất lấy phân tích 0,02016 là hệ số tính ly đương lượng g MgO MgO 40,32 1000 0, 02016 -105http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà CHÖÔNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU MÔI TRƯỜNG KHÍ Bài 36: XÁC ĐỊNH ACID HCl - PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ BẰNG NƯỚC CẤT Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Khí HCl sử dụng công nghiệp hoá chất, mạ kim loại, công nghiệp sơn, thuộc da Khí HCl tác dụng với nước không khí tạo nên sương mù acid, có tác dụng kích thích niêm mạc Ở nồng độ 0,05 – 0,075 mg/l thì thể người không chịu đựng 1.2 Nguyeân taéc Khi cho AgNO3 tác dụng với HCl kết tủa trắng AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Maùy huùt khoâng khí - Impinger - OÁng nghieäm 10 x 120 mm 2.2 Hoùa chaát a Dung dịch tiêu chuẩn HCl 100 ppm: Hoà tan 0.1654 g NaCl với nước cất sau đó định mức thành 1000 ml b Dung dòch HNO3 1% c Dung dịch AgNO3 1%: Cân g AgNO3 hoà tan vào nước cất định mức thành 100 ml d Dung dịch hấp thu: nước cất lần Trình tự thí nghiệm 3.1Laáy maãu Cho vào ống hấp thu ml nước cất Hút với tốc độ 20 l/h Thể tích không khí cần lấy với nồng độ HCl trung bình 10 – 15 lít 3.2 Lập đường chuẩn STT Dd HCl t/c 100ppm 0.03 0.05 0.08 0.1 0.15 0.2 0.25 Dd HNO31% ml AgNO3 1% ml Nước cất 2.97 2.95 2.92 2.9 2.85 2.8 2.75 HCl( g/ml) 10 15 20 25 -106http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà 3.3 Phaân tích Lấy ml dung dịch đã hấp thu cho vào ống nghiệm Sau đó cho thêm ml HNO3 1% và ml AgNO3 1% , lắc để 10 phút so màu bước sóng 450nm Caùch tính Từ loạt chuẩn đo, độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu mẫu Am suy nồng độ Cm Nồng độ HCl không khí (X) tính mg/m3 theo công thức: CHCl (mg / m3 ) Trong đó: y: Vht: Vxd: V: y Vht Vxd V Hàm lượng HCl dãy chuẩn ( g) Toång theå tích dung dòch haáp thu (ml) Theå tích dung dòch haáp thu laáy phaân tích (ml) Thể tích khí đã hút điều kiện chuẩn (lít) Baøi 37: XAÙC ÑÒNH CO2 - PHÖÔNG PHAÙP HAÁP THUÏ CO2 BAÈNG Ba(OH)2 Tiêu chuẩn y tế – Thường qui kỹ thuật – Y học lao động và vệ sinh môi trường Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường CO2 laø khí khoâng maøu, khoâng muøi, vò teâ teâ CO2 là sản phẩm quá trình đốt cháy hoàn toàn các chất hữu thường dùng hàng ngày khí đốt (gas), dầu hôi, than,… Quá trình phân hủy các chất hữu quá trình hô hấp thực vật tạo nhiều CO2 Về mặt độc chất học CO2 xem là không có độc tính người và là chất gây ngạt đơn thuần, tương tự nitơ… Trong thực tế, CO2 là nguyên nhân nhiều tai nạn chết người nhiều nơi trên giới Việt Nam, đời sống sản xuất Về mặt vệ sinh học, CO2 xem là số đánh giá mức độ thông thoáng không khí nói chung 1.2 Nguyeân taéc CO2 tác dụng với Ba(OH)2 tạo thành BaCO3: CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3 + H2O Cho không khí tác dụng với lượng thừa Ba(OH)2, chuẩn độ Ba(OH)2 dư acid oxalic: Ba(OH)2 + HOOC-COOH = Ba(COO)2 + H2O Biết lượng Ba(OH)2 dư tính lượng Ba(OH)2 đã tác dụng và đó tính nồng độ CO2 không khí -107http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Duïng cuï, thieát bò vaø hoùa chaát 2.1 Duïng cuï vaø thieát bò - Chai lấy mẫu (rửa ngâm vào dung dịch sulforomic giờ, sau đó rửa lại và tráng nước cất, sấy khô, để nguội và đậy nút) - Burte 25 ml - Pipet ml, 10 ml, 20 ml - Bôm huùt khí lít/phuùt - Spectrophotometer 2.2 Hoùa chaát a Dung dịch Barit: Cân 1,40 g Ba(OH)2.2H2O và 0,08 g BaCl2 hoà tan nước cất đun sôi để nguội, định mức thành lít b Dung dịch axit ocxalic 100 ppm: Hoà tan 0,5632 g H2C2O4.2H2O nước cất đun sôi để nguội sau đó định mức thành lít (1ml = 0,1 mg cacbon dioxyt ) c Dung dòch phenolphthalein 0,1%: Caân 0.1g phenolphthalein pha 100 ml coàn 900 Trình tự thí nghiệm 3.1 Laáy maãu Mang chai đến nơi lấy mẫu, bơm không khí vào chai gấp lần thể tích chai Xong rót vào 20ml dung dịch Ba(OH)2, đậy nút, lắc Mỗi điểm lấy hai mẫu song song Sau lấy 10 ml dung dịch Baryt đã hấp thụ cho vào đó vài giọt phenolphtalein và chuẩn độ dung dịch axit oxalic đến hết màu hồng Làm mẫu trắng song song với mẫu thực Ghi chú: trường hợp không xuất màu hồng, cho phép làm lại với Ba(OH)2 gấp đôi (40ml) Hoặc phải chuyển sang xác định phương pháp hấp thụ Bary saccharat 3.2 Phaân tích Lượng dung dịch hấp thu để sau cho vào bình tam giác và tráng bình hấp thụ ít nước cất đổ vào bình tam giác Chuẩn độ axit oxalic đến maát maøu Caùch tính C %o (N n) 0.1 b 1000 a (V v ) Trong đó: N : theå tích dung dòch oxalic duøng chuaån traéng (ml) n : theå tích dung dòch oxalic duøng chuaån maãu (ml) V : theå tích chai (lít) v : theå tích dung dòch Baryt cho vaøo chai (ml) a : thể tích dung dịch Baryt đã hấp thụ CO2 đem chuẩn độ b : theå tích dung dòch Baryt cho vaøo chai -108http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Baøi 38: XAÙC ÑÒNH SUNFUR DIOXIT (SO2) PHÖÔNG PHAÙP HAÁP THUÏ BAÈNG TETRACLOMECURAT I Giới thiệu chung Ý nghĩa môi trường Khí sulfur dioxyt (SO2) xem là chất gây ô nhiễm họ sulfur oxyt Khí SO2 laø khí khoâng maøu, khoâng chaùy, coù vò haêng cay Do quaù trình taùc duïng cuûa quang hóa học hay xúc tác nào đó mà khí SO2 dễ dàng bị oxy hóa và biến thành khí SO3 khí Chúng lại tác dụng với nước không khí ẩm ướt và biến thành acid sulfuric hay các muối sulfate, chúng nhanh chóng tách khỏi khí và rơi xuống đất SOx gây nguy hại vật liệu xây dựng và đồ dùng, chính vì biến thành acid sulfuric có phản ứng mạnh Chúng làm hư hỏng và thay đổi cấu trúc vật lý, màu sắc vật liệu xây dựng, cần nồng độ SO2 nhỏ ảnh hưởng đến sinh trưởng rau Nguyeân taéc Phương pháp West - Gaeke dựa trên hấp thu và ổn định SO2 không khí dung dịch Na (hoặc K) Tetrachlomercurat II để tạo thành phức chất Dichlosunficmercurat II Phức chất sunfit chống lại oxyt hóa oxy khí và ổn định có mặt các chất oxy hóa mạnh ozon và các oxyt Nitơ Định lượng SO2 thu Pararosanilin Methylsunfonic Cơ chế phản ứng: NaCl = Na+ + HgCl2 SO2 + [ HgCl4]2- + H2O + [ HgCl4]2Tetraclomercurat = [HgCl2SO3]2- + H+ + ClNH [HgCl2SO3]2- + H2CO + 2H+ + C NH + NH NH2 C NH2 CH2SO3H NH H + Cl- + H2O + Hg2+ Sau đó cho acid Metylsunfomic tác dụng với Pararosanilin HCl để tạo thành phức chất màu đỏ tím acid Pararosanilin Metylsunfonic -109http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Độ nhạy: 0,015 - 0,6 mg/m3 lấy mẫu 38,2 lít không khí Hệ thống tuân theo định luật Beer - Lamber với nồng độ khoảng 0,25 mg/ 10 ml dung dịch hấp thu II Duïng cuï, thieát bò & hoùa chaát Duïng cuï, thieát bò - Impinger - OÁng nghieäm 10mm - Bình định mức 50ml - Pipetman 0,5ml, 1ml, 5ml - Bôm huùt khoâng khí lít/phuùt - Spectrophotometric Hoùa chaát - HCHO - Pararosaniline - Acid sulfamic - Iodine Chuẩn bị thuốc thử a Dung dòch haáp thu TCM 0,04M (Potassium Tetrachloro Mercurate): Hoøa tan 10,86 g HgCl2 + 5,96 g KCl (hoặc 4,68 g NaCl) + 0,066g EDTA pha với nước cất thành lít, chỉnh pH dung dịch này đến 5,2 muối KCl, dung dịch ổn định tháng (nếu dung dịch bị kết tủa thì đổ bỏ) b Dung dòch acid sulfamic 0,6% (NH2SO3H):Hoøa tan 0,3 g sulfamic acid 50 ml nước cất Dung dịch này giữ vài ngày c Dung dịch HCl 1N: pha 8,6ml HCl 36% (11,6M) với nước cất thành 100ml d Dung dịch H3PO4 3M: pha 20,5 ml H3PO4 85% (14,6M) với nước cất thành 100ml e Pararosaniline 0,2% stock: caân 0,2g pararosaniline pha 100 ml HCl 1N f Tác nhân Pararosaniline: Lấy 20 ml dung dịch stock vào bình định mức 250, thêm 25 ml H3PO4 3M định mức nước cất đến vạch định mức g Dung dịch HCHO 0,2% : ml HCHO 40% pha lít, pha trước dùng h Chỉ thị hồ tinh bột 1%: cân g tinh bột hòa tan 80 ml nước cất, đun sôicho đến tan hết, khuấy để nguội, cho thêm vài giọt HCHO chuyển vào chai thuûy tinh i Dung dịch sulfite chuẩn 300 ppm: Hòa tan 0,2436g Na2SO3 (hoặc 0,3713g Na2S2O5) 500 ml nước cất đun sôi, để nguội Xác định lại nồng độ thật dung dịch sulfite này cách cho lượng dö Iodine vaø chuaån baèng Na2S2O3 chuaån 0,01N j Dung dịch sulfite pha loãng ppm: lấy chính xác ml dung dịch chuẩn vào bình định mức 100 ml, định mức dung dịch hấp thu III Trình tự thí nghiệm Laáy maãu Cho 10 ml dung dịch hấp thu vào ống hấp thu hút với vận tốc L/phút, lấy 30 lít, ghi nhiệt độ và áp suất nơi lấy mẫu -110http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Phaân tích Cho dung dịch SO2 pha loãng vào bình định mức 25ml, thêm dung dịch hấp thu cho đủ 10 ml, làm cùng điều kiện với thang OÁng Dung dòch dung dòch sulfite pha ppm TCM 0,04M 10 Acid Sulfamic 0,6% 1 1 1 Lắc để yên 10 phút HCHO 2 2 2 Taùc nhaân Pararosaniline 5 5 5 Hàm lượng SO2 ( g) 16 24 32 40 Lắc đều, để yên 30 phút đo màu bước sóng 560 nm IV Caùch tính Từ loạt chuẩn đo, độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình dạng: y = ax + b Từ trị số độ hấp thu mẫu Am suy nồng độ Cm Nồng độ SO2 không khí (X) tính theo công thức: C (mg / m3 ) y A B V Trong đó: y : Hàm lượng SO2 ứng với thang mẫu ( g); A: Toång soá dung dòch haáp thu (ml); B: Dung dòch haáp thuï laáy phaân tích (ml); V: Thể tích không khí lấy mẫu (l) (Tính điều kiện tiêu chuẩn) -111http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Baøi 39: XAÙC ÑÒNH DIOXYT NITÔ (NO2) PHÖÔNG PHAÙP HAÁP THUÏ BAÈNG NaOH 0,5N Tiêu chuẩn Bộ Y Tế - Thường qui kỹ thuật - Y học lao động và vệ sinh môi trường Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường 1.2 Nguyeân taéc Phương pháp đo mẫu dựa trên phản ứng acid nitơ với thuốc thử Griess - Ilosvay cho hợp chất màu hồng; Trước hết NO2 hấp thụ vào dung dịch NaOH, sau đó thêm CH3COOH để chuyeån thaønh HNO2 2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O NaNO2 + CH3COOH HNO2 + CH3COONa Acid nitơ tác dụng với acid sunfanilic và Naphtylamin cho hợp chất azirie màu hoàng SO3H SO3Na C6H4 - NH2 + NaNO2 + CH3COOH [C6H4 ] CH3COO + 2H2O N=N SO3Na SO3Na [C6H4] CH3COO + C10H7NH2 N=N Naphtylamin C6H4 - N=N - C10H6NH2 + CH3COOH Hợp chất màu hồng Độ nhạy phương pháp: 0,0005 mg NO2 0,001 mg NO2 Duïng cuï, thieát bò & hoùa chaát 2.1 Duïng cuï, thieát bò - Impinger - Chai để hút chân không (từ 0,5 - lít) - OÁng nghieäm so maøu - Pipet 1ml, 2ml, 5ml - Spectrophotometric 2.2 Hoùa chaát a Thuốc thử Griess - Thuốc thử Griess A: Cân 0,5g acid sunfanilic cho vào 150 ml dung dịch CH3COOH loãng 10 % (50 ml CH3COOH đặc với 500ml nước cất) Đun nhỏ lửa cho tan -112http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà - b c d e f Thuốc thử Griess B: Cân 0,1g Naphtylamin cho vào 20ml nước cất Đun cách thủy 15 phút sau đó gạn lấy nước vào 150ml dung dịch CH3COOH loãng 10% Khi dùng tùy theo lượng cần thiết, lấy cùng thể tích dung dịch Griess A và Griess B trộn Dung dịch này không bảo quản lâu Dung dịch lưu trữ N-NO2 100ppm: Cân 0,1515 g NaNO2 tinh khiết và khô, hòa tan lít nước cất Dung dịch sử dụng N-NO2 ppm: Hút 25 ml dung dịch lưu trữ định mức 500 ml Chú ý: theo phản ứng cũ 2NO2 thì cho 1NO2, đó định lượng NO2 khoâng khí thì phaûi nhaân keát quaû leân hai laàn Ví dụ: 1ml dung dịch chứa 0,005 mg NO2 thì tương đương với 0,01 mg khí NO2 Dung dịch CH3COOH 5N: (CH3COOH đặc pha loãng 1/3) Dung dòch NaOH 0,5N hay 0,1N Nước cất: dùng phải bảo quản tốt, không có màu với thuốc thử Griess Trình tự thí nghiệm 3.1 Phöông phaùp chaân khoâng Lấy chai có thể tích đã biết (từ 0,5 - lít) Có khóa thủy tinh cắm qua nút cao su Cho vào bình 5ml dung dịch NaOH 0,5N Đem hút chân không Mang bình đến nơi lấy mẫu mở khóa cho không khí vào đầy chai Lắc chai khoảng 20 - 30 phút để lâu 3.2 Phöông phaùp oáng haáp thu Cho vaøo oáng haáp thuï 5ml NaOH 0.5N Laép vaøo heä thoáng bình laáy maãu khoâng khí, tốc độ 15l/h Lấy dung dịch đã hấp thụ NO2 đem phân tích cách trên 3.3 Phöông phaùp phaân tích Lấy từ - 2ml (ml) dung dịch chai cho vào ống so màu Acid hóa acid acetic 5N Cứ 1ml NaOH 0,5N thì cho, 0,5ml acid acetic 5N và cho thêm nước cất vừa đủ 4ml Cho 0,5ml dung dịch Griess A và 0,5ml dung dịch Griess B lắc để 10 phút so màu với thang mẫu màu Pha thang mẫu: lấy 10 ống nghiệm 18cm, có đường kính đánh số từ 0-6 STT Dung dòch tieâu chuaån NO2 ppm 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 Nước cất 3,9 3,8 3,6 3,4 3,2 Thuốc thử Griess A + B Hàm lượng NO2 ( g) 1 0,1 10 Thang mẫu tự nhiên nên dùng vòng giờ, để lâu màu Caùch tính Từ loạt chuẩn đo, độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu mẫu Am suy nồng độ Cm -113http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Nồng độ NO2 không khí (X) tính theo công thức: y A C (mg / m3 ) B V Trong đó: y : Hàm lượng NO2 ứng với thang mẫu ( g); A: Toång soá dung dòch haáp thu (ml); B : Dung dòch haáp thuï laáy phaân tích (ml); V: Thể tích không khí lấy mẫu (l) (Tính điều kiện tiêu chuẩn Baøi 40: XAÙC ÑÒNH AMMONIAC PHÖÔNG PHAÙP HAÁP THUÏ BAÈNG H2SO4 0,01N Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Ammoniac laø moät dung dòch khoâng maøu, muøi haêng Dung dịch ammoniac thường sử dụng để tẩy trắng, sản xuất phân đạm Khí ammoniac thường dùng kỹ thuật đông lạnh, dễ gây tổn hại nặng đường thở, hít phải đột ngột vài phút có thể gây sốc và chết, có lẽ gây ức chế dây phế vị, tai nạn này hay gặp các xí nghiệp công nghiệp, nơi sản xuất nước đá, kem Nếu bị nổ ống dẫn ammoniac, nạn nhân có thể bị bỏng nặng, gây sốc, nạn nhân chết vì viêm phế quản phổi và xuất huyết thận Cần lưu ý phòng thí nghiệm, ngửi dung dịch nào không nhãn, là ammoniac có thể gây vieâm pheá quaûn hay vieâm pheá quaûn phoåi 1.2 Nguyeân taéc Khi cho ammoniac tác dụng với thuốc thử Nessler hợp chất màu vàng và nồng độ ammoniac cao thì có màu nâu đục, theo phản ứng sau: 2(2 KI.HgI2) + NH3 + KOH (NH2)Hg-O-HgI + KI + H2O maøu vaøng Độ nhạy phương pháp là 0,001mg 10ml dung dịch Phương pháp này bị hydrosunfua và fomaldehyt gây trở ngại Duïng cuï, thieát bò & hoùa chaát 2.1 Duïng cuï, thieát bò - Impinger - Pipet 0,5 ml, ml, ml, 10 ml, 20 ml; - OÁng nghieäm - Bôm 1l/phuùt - Spectrophotometric 2.2 Hoùa chaát a Nước cất hai lần: không có Ammonia, phải kiểm tra trước dùng b Dung dịch lưu trữ NH3 1000ppm (1 ml = mg = 1000 g N-NH3): Hòa tan 3,1623 g NH4Cl (đã sấy khô 1050C) thêm nước cất cho đủ lít -114http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà c Dung dịch chuẩn N-NH3 10ppm: (1 ml = 10 g N-NH3) Pha loãng 10 ml dung dịch lưu trữ với nước cất cho đủ lít d Thuốc thử Nessler: hòa tan 45,5 g HgI2 (mercuric iodide) và 34,9 g KI với ít nước cất (dung dịch A) Hòa tan 160 g NaOH vào 500 ml nước cất, làm nguội (dung dịch B) Rót chậm và khuấy dung dịch A vào dung dịch B trên pha loãng thành lít Để lắng ngày, sử dụng phần Chú ý: thuốc thử Nessler nên thận trọng cầm tay vì nó độc và ăn mòn e Dung dòch haáp thuï H2SO4 0.01N: dung dòch haáp thuï axit sunfuaric 0,01N Trình tự thí nghiệm 3.1 Laáy maãu Cho ml dung dịch hấp thụ vào impinger Hút không khí qua impinger với tốc độ 1l/min phuùt Ghi laïi theå tích laáy maãu 3.2 Đường chuẩn STT DD Dung dòch chuaån N-NH3 10 ppm Nước cất Thuốc thử Nessler (giọt) C (µg/ml) 0,1 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 5 4,9 0,2 4,75 0,5 4,5 4,25 1,5 4,0 3,75 2,5 3.3 Phaân tích Cho 5ml dung dịch đã hấp thụ ammoniac vào ống nghiệm, thêm giọt thuốc thử Nessler Lắc đều, đem so màu bước sóng 430nm Caùch tính Từ loạt chuẩn đo, độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax Từ trị số độ hấp thu mẫu Am suy nồng độ Cm Nồng độ ammoniac không khí tính mg/ m3 theo công thức mg NH3 / m3 = (a*b/c*V) * 1000 Trong đó: a : hàm lượng ammoniac ống thang mẫu (mg) b : toång theå tích dung dòch haáp thuï c : theå tích dung dòch haáp thuï laáy phaân tích Vo : Thể tích không khí lấy (lít) điều kiện chuẩn -115http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà Baøi 41: XAÙC ÑÒNH HYDROSUNFUA PHÖÔNG PHAÙP HAÁP THUÏ BAÈNG CADIMI SULFAT Giới thiệu chung 1.1 Ý nghĩa môi trường Là khí không màu, mùi trứng thối, nặng không khí và là chất độc hoâ haáp teá baøo Nhiễm độc hydrosunfua (H2S) thường gặp công nghiệp làm chất màu lọc dầu, công nghiệp cao su làm các loại dầu nhờn, sợi tổng hợp (vicose), thuộc da, ; Các hố xí tự hoại, các cống ngầm có nhiều hydrosunfua có gây tai nạn cho công nhaân veä sinh 1.2 Nguyeân taéc Hơi H2S hấp thụ vào dung dịch Cadimi Sulfat, cho tác dụng với dung dịch p amino dimetylanilin với có mặt FeCl3 môi trường acid cho màu xanh metylen H2S + 2[NH2C6H4N(CH3)2.HCl] + 6FeCl3 N (CH3)2NC6H3 C6H3N(CH3)2Cl + NH4Cl + 6FeCl2 + 6HCl S Xanh metylen Theo cường độ màu, ta có thể định lượng H2S có mặt không khí phương phaùp so maøu Duïng cuï, thieát bò & hoùa chaát 2.1 Duïng cuï, thieát bò - Impinger - Bôm laáy maãu khoâng khí - Spectrophotometric 2.2 Hoùa chaát a Dung dòch acid sulfuric 0,5N b Dung dòch acid clohyric 6N c Dung dòch Iod 0,1N: Dung dòch Iodine 0,1N stock: cho 12,7g I2 vaøo beaker 250 ml, thêm 40g KI và 25 ml nước Khuấy tan hết Định mức đến lít d Dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,1N: Lấy 25 g Na2S2O3.5H2O định mức thành lít với nước cất đun sôi để nguội, thêm 0,1g Na2CO3, dung dịch để ngày trước chuẩn độ e Dung dòch haáp thuï Cadimíulfat - sulfuric: caân 2,5 g Cadimisulfat pha vaøo 500ml acid sulfuric 0,5N f Dung dịch H2S lưu trữ 1000 ppm: cân 1g Natri Sulfur ( Na2S) lít nước cất (1ml dung dòch = 1mg H2S) -116http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà g Dung dịch H2S tiêu chuẩn 10 ppm: Lấy ml dung dịch lưu trữ H2S định mức thaønh 100 ml (1 ml dung dòch = 0,01 mg H2S); h Dung dịch FeCl3 1%: cân 1g FeCl3 khan pha vào 100 ml nước cất Để tránh thủy phân, cho thêm ít acid clohydric đậm đặc k Dung dòch p.amino dimetylanilin Trình tự thí nghiệm 3.1 Lấy mẫu: Cho vào ống hấp thu ml dung dịch hấp thu, hút với tốc độ 20 l/h đến dung dịch có màu nâu thì ngưng Ghi lại thể tích không khí đã hút 3.2 Thang maãu Số thứ tự (ml) DD t/chuaån H2S 0,01 0,03 0,05 0,08 0,1 0,13 0,15 10 ppm DD haáp thu 3,99 3,97 3,95 3,92 3,9 3,87 3,85 H2S (mg/l) 0,1 0,3 0,5 0,8 1,3 1,5 Đo bước sóng 570 nm Thang mẫu để ngày Caùch tính Từ loạt chuẩn đo, độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ trị số độ hấp thu mẫu Am suy nồng độ Cm Nồng độ H2S không khí tính mg/ m3 theo công thức y A C ( mg / m3 ) B V Trong đó: y : hàm lượng H2S thang mẫu ( g) A : toång theå tích dung dòch haáp thu (ml) B : theå tích dung dòch haáp thu laáy phaân tích (ml) V : thể tích khí đã hút điều kiện chuẩn (l) -117http://hoahocsp.tk Phương pháp phân tích các tiêu môi trường - ThS Đinh Hải Hà TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Standard Methods Tài liệu thực hành Hóa Môi Trường, ĐH Dân Lập Văn Lang Tài liệu thực hành Hóa Môi Trường, Viện Môi trường và Tài nguyên, ĐH Quốc gia HCM Tài liệu thực tập Môi Trường Đất, ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ -118http://hoahocsp.tk