Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P7 ppt

GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này. 7-1 CHNG 7 ST & MANGAN 7.1 GII THIU CHUNG C st và mangan đu gây nh hng đáng k đn vic cp nc, đc bit đi vi ngun nc ngm. Mt s ngun nc ngm khơng cha st và mangan nhng mt s khác li ln cha lng đáng k. iu này ch có th gii thích đc trên c s hóa vơ c. Fe tn ti trong đt và khống cht ch yu di dng oxyt st (III) khơng tan và pyrit st (FeS 2 ).  mt s ni, st tn ti di dng FeCO 3 ít tan. Vì nc ngm thng cha mt lng đáng k CO 2 , FeCO 3 có th b hòa tan theo phng trình phn ng sau: FeCOBB 3 BB + COBB 2 BB + HBB 2 BBO å FePP 2+ PP + HCOBB 3 PB - P (1) P Phn ng này khơng xy ra ngay c khi hàm lng CO 2 và FeCO 3 cao nu có mt oxy hòa tan. Tuy nhiên, trong điu kin k khí, Fe 3+ b kh thành Fe 2+ mt cách d dàng. Mangan tn ti trong đt ch yu di dng MnO 2 , rt ít tan trong nc có cha CO 2 . Di điu kin k khí, MnO 2 b kh thành Mn 2+ St và Mangan tn ti trong ngun nc do s thay đi điu kin mơi trng di tác dng ca các phn ng sinh hc xy ra trong các trng hp sau: 1. Nc ngm cha mt lng đáng k st hoc mangan hoc c st & mangan s khơng cha oxy hòa tan và có hàm lng COB2B cao. St và mangan tn ti di dng Fe 2+ và Mn 2+ . Hàm lng CO 2 cao chng t q trình oxy hóa các cht hu c di tác dng ca vi sinh vt đã xy ra và nng đ oxy hòa tan bng khơng chng t điu kin k khí đã hình thành. 2. Ging nc tt có hàm lng st và mangan thp. Nu sau đó cht lng nc khơng tt, chng t cht thi hu c thi ra mt đt  khu vc gn ging nc đã to ra mơi trng k khí trong lp đt. 3. Trên c s nhit đng hc, Mn (IV) và Fe (III) là trng thái oxy hóa bn nht ca Fe và Mn trong các ngun nc cha oxy. Do đó, chúng có th b kh thành Mn (II) và Fe (II) hòa tan ch trong mơi trng k khí. 4. Nhng nghiên cu gn đây cho thy rng mt s vi sinh vt có kh nng s dng Fe (III) và Mn (IV) làm cht nhn đin t cho q trình trao đi cht di điu kin k khí dn đn s hình thành các dng kh Fe (II) và Mn (II). Nh vy, vi sinh vt khơng ch to ra mơi trng k khí cn thit cho q trình kh mà còn có kh nng kh trc tip Fe và Mn. GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này. 7-2 Q trình oxy hóa pyrit st (FeS 2 ) khơng tan cng là ngun nhân to ra mơi trng k khí và s hình thành sulfat st hòa tan: 2 FeSBB 2 BB + 7OBB 2 BB + 2HBB 2 BBO å 2 FePP 2+ PP + 4SOBB 4 PB 2- P + 4HP + P (2) P P P 7.2 Ý NGHA MƠI TRNG CA Fe VÀ Mn Nc cha st và mangan khơng nh hng đn sc khe ca con ngi. Nhng ngun nc này khi tip xúc vi oxy khơng khí tr nên đc và to cm quan khơng tt đi vi ngi s dng do s oxy hóa st và mangan thành Fe (III) và Mn (IV) tn ti di dng kt ta keo. Tc đ oxy hóa chm và các dng kh có th tn ti trong nc đã sc khí trong mt khong thi gian nht đnh. iu này đc bit đúng khi pH < 6 đi vi q trình oxy hóa st và pH < 9 đi vi q trình oxy hóa mangan. Thêm vào đó, st và mangan có th to thành phc bn vi các hp cht humic trong nc. Tc đ oxy hóa gia tng di tác dng ca mt s cht xúc tác vơ c hoc do hot đng ca các vi sinh vt. St và magnan có mt trong nc s làm vàng  qun áo, nh hng đn h thng cp nc do s phát trin ca vi khun oxy hóa st. St cng gây mùi tanh cho ngun nc dù nng đ rt nh. Do đó tiêu chun đi vi nc cp là < 0,3 mg Fe/L và < 0.05 mg Mn/L (U.S. Environmental Protection Agency). 7.3 PHNG PHÁP XÁC NH Có nhiu phng pháp xác đnh st đã đc áp dng. Phng pháp kt ta đc s dng khi lng st có trong mu khá cao, ví d trong trng hp nc thi cơng nghip. Tuy nhiên, trong nc cp hàm lng st nh nên phng pháp so màu thích hp hn. u đim chính ca phng pháp so màu là rt đc trng cho ion cn xác đnh và ít phi x lý s b màu. Ngồi ra, cng có th xác đnh st bng phng pháp hp ph quang ph ngun t. Phng pháp Phenanthroline Phng pháp Phenanthroline là phng pháp tiêu chun thích hp đ xác đnh lng st có trong nc tr khi mu có cha phosphat và kim loi nng. Phng pháp này da trên đc tính ca 1, 10-phenanthroline có kh nng kt hp vi Fe 2+ to thành phc có màu đ cam. Màu to thành đc đo bng quang ph k. Thng màu phân tích tip xúc vi khơng khí nên mt phn Fe (II) b oxy hóa thàng Fe (III) và kt ta di dng Fe(OH) 3 . Trong thí nghim này nht thit tồn b st có trong mu phi  dng hòa tan. Do đó, lng HCl đm đc cho vào mu nhm hòa tan Fe(OH) 3 Fe(OH) 3 + 3H + å Fe 3+ + 3H 2 O (3) Vì 1, 10-phenanthroline ch to phc vi Fe (II), tt c st  dng Fe (III) phi đc kh thành Fe (II). Hydroxylamine đc dùng làm tác nhân kh, phng trình phn ng xy ra nh sau: GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này. 7-3 4 Fe (III) + 2 NHBB 2 BBOH å 4 Fe (II) + NBB 2 BBO + HBB 2 BBO + 4HPP + PP (4) 3 phân t 1, 10 - phenanthroline s k hp vi 1 phân t Fe 2+ đ to phc theo phng trình phn ng sau:  loi tr nh hng ca phosphat và kim loi nng, acid hóa mu bng HCl và trích Fe vào diisopropyl-ether trc khi cho ch th phenanthroline. Phng pháp xác đnh Mangan Trong thc t k thut mơi trng, mangan ch yu liên quan đn ngun cp nc. Nng đ mangan ít khi vt q vài mg/L, do đó phng pháp so màu là phng pháp thích hp nht. Phng pháp so màu theo “standard Methods” ph thuc vào s oxy hóa Mangan  trng thái oxy hóa thp thành Mn 7+ , khi đó s hình thành màu rt rõ ca ion permanganate. Màu to ra t l thun vi nng đ ca mangan trong mt khong dao đng cho phép thích hp vi đnh lut Beer và đo bng quang ph k. Clorua s nh hng đn kt qu thí nghim do tính kh ca Cl - trong mơi trng acid. Ngồi ra, cng có th xác đnh Mn bng phng pháp quang ph hp ph ngun t. Phng pháp Persulfate Phng pháp Persulfate là phng pháp thích hp dùng trong phân tích ch tiêu Mn vì khơng cn phi x lý mu trc đ khác phc nh hng ca Cl - . Ammonium sulfate thng dùng làm tác nhân oxy hóa. Vì ammonium persulfate b gim cht lng trong q trình tr nên cn phi làm li chun đi vi mi lot mu đo. nh hng ca Cl - có th khc phc bng cách thêm Hg 2+ đ to phc HgCl 2 . Vì hng s bn ca HgCl 2  = 1.7 x 10 13 , nng đ ca Cl - gim đn mc đ thp nên khơng th kh ion permanganate. S oxy hóa mangan  trng thái oxy hóa thp hn thành permanganate di tác dng ca persulfate đòi hi có mt cht xúc tác Ag + . Phn ng xy ra theo phng trình sau: 2MnPP 2+ PP + 5SBB 2 BBOBB 8 PB 2- P + 8HB 2 BO å 2MnOB 4 PB P B B B - PP + 10SOBB 4 PB 2- P + 16HP + P (6) P P P Màu do ion permanganate to ra bn trong vài gi vi điu kin nc ct có ch lng tt và mu đc bo qun khơng b nhim bi t khơng khí. 7.4 NG DNG CA S LIU Fe VÀ Mn Khi kho sát ngun nc mi, đc bit là nc ngm, vic xác đnh st và mangan có ý ngha quan trng. T l st và mangan là thơng s xác đnh phng pháp x lý cng nh lng cht hu c có trong nc. Hiu qu ca tng đn v x lý đc đánh giá da trên kt qu phân tích Fe và Mn. Ch tiêu này cng giúp gii quyt các vn đ v h thng phân phi khi vi khun oxy hóa st tn ti trong đng ng. GREEN EYE ENVIRONMENT CONG TY MOI TRệễỉNG TAM NHèN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny. 7-4 Quỏ trỡnh n mũn ng ng bng st v thộp l nguyờn nhõn to ra nc trong h thng phõn phi. Do ú, phõn tớch ch tiờu st giỳp ỏnh giỏ mc n mũn v tỡm phng phỏp khc phc. . đnh. iu này đc bit đúng khi pH < 6 đi vi q trình oxy hóa st và pH < 9 đi vi q trình oxy hóa mangan. Thêm vào đó, st và mangan có th to. trng k khí cn thit cho q trình kh mà còn có kh nng kh trc tip Fe và Mn. GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRƯỜNG TẦM NHÌN XANH GREE Tel: