3.2.1Phương pháp lấy mẫu
Thực hiện quy trình lấy mẫu theo TCVN 6663:2011 (ISO 5667:2006) – Phần 10. Hướng dẫn lấy mẫu nước thải.
3.2.2Phương pháp phân tích
Qua quá trình tìm hiểu và so sánh giữa các phương pháp phân tích khác nhau trên cùng một chỉ tiêu, dựa vào độ chính xác của từng phương pháp kết hợp với những điều kiện tối ưu nhất (hóa chất, thiết bị, máy móc, phòng thí nghiệm…) nên có sự lựa chọn như sau:
Xác định NH3: Theo SMEWW, 2012, Method 4500 – NH3 G. Automated Phenate Method.
Xác định CHĐBM anion: Theo TCVN 6622 – 1 : 2009 – Chất lượng nước – Xác định chất hoạt động bề mặt – Phần I: Xác định các chất hoạt động bề mặt anion bằng cách đo chỉ số methylen xanh (MBAS).
Xác định Cr(VI): Theo SMEWW (2012), Method 3500 – Cr B. Colorimetric Method.
Xác định Crom tổng: Theo EPA Method 200.7, Determunation of metals and trace elelents in water and waster by inductively coypled Plasma – Atomic emission spectrometry.
Xác định hàm lượng Cr(III) bằng cách lấy hiệu giữa Crom tổng và Cr(VI).
3.2.3Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu phân tích mẫu sau khi thu thập được xử lí bằng chương trình Microsoft Excel.
Đánh giá kết quả các chỉ tiêu phân tích trong nước thải theo TCVN 5945:2005/BTNMT – Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.
Luận văn Đại học – Hóa học
3.3Thiết bị và dụng cụ
Các thiết bị thông thường trong phòng thí nghiệm.
Cân phân tích
Bộ phễu chiết 150 mL.
Máy so màu UV–VIS
Hệ thống ICP–OES
3.4Hoạch định thi nghiệm
Thực hiện trên 16 mẫu nước được lấy tại 16 cống thải đầu ra tại các xí nghiệp, công ty thuộc KCN Trà Nóc – Thành phố Cần Thơ.
Bảng 3.1 Các lĩnh vực hoạt động của 16 vị trí lấy mẫu
Vị trí Lĩnh vực hoạt động 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Sản xuất bia Nông sản Vật liệu xây dựng Nước giải khát
Chế biến thủy hải sản Thức ăn chăn nuôi
Sản xuất vật các vật liệu nhựa Chế biến thủy hải sản
Thực phẩm Công nghiệp thực phẩm Nông sản Phân bón Thuốc trừ sâu Thuốc trừ sâu Giày da Luyện kim 3.5 Tiến hành thí nghiệm 3.5.1Xác định NH3 3.5.1.1 Nguyên tắc
Phản ứng Berthelot dựa trên sự thể hiện màu xanh của dung dịch khi NH3 phản ứng với phenol và hỗn hợp dung dịch oxy hóa (alkaline citrate và sodium hypochloride) với xúc tác sodium nitroprusside tạo hợp chất phức có màu xanh. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng và cường độ màu của hợp chất phức này được đo ở bước sóng 640 nm.
Luận văn Đại học – Hóa học
3.5.1.2 Hóa chất
DD phenol: Hòa tan 11.1 mL DD phenol với cồn 95º vào bình định mức 100 mL. Sử dụng trong tuần.
Sodium nitroprusside 0.5%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
DD oxy hóa: Trộn hỗn hợp gồm 100 mL alkaline citrate và 25 mL Sodium hydrochloride khi sử dụng.
Alkaline citrate: Hòa tan 200 g trisodium citrate và 10 g sodium hydroxide đến 100 mL bằng nước cất.
Sodium hydrochloride 5%: Lấy 33,33 mL dung dịch gốc 15% vào bình định mức 100 mL và thêm nước cất tới vạch.
DD chuẩn:
DD chuẩn gốc NH4+ 1000 ppm có sẵn hiệu Merch.
Với 0.944
4 3 NH
NH C
C
Pha DD chuẩn 100 ppm, DD chuẩn làm việc 10 ppm từ DD chuẩn gốc.
3.5.1.3 Cách tiến hành
Xây dựng đường chuẩn
Sử dụng DD chuẩn NH4+ làm việc 10 ppm. Lập dãy chuẩn theo bảng sau: Bảng 3.2Cách pha dãy chuẩn NH3
STT 1 2 3 4 5 6 Chuẩn NH4+ 10 ppm 0 1 2 3 4 5 Phenol 1 1 1 1 1 1 Sodium nitroprusside 0.5% 1 1 1 1 1 1 Hỗn hợp oxy hóa 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Định mức vừa đủ 100 mL Nồng độ NH4+ (ppm) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Nồng độ NH3 (ppm) 0 0,0944 0,1888 0,2832 0,3776 0,472 Chú ý: Lắc đều sau mỗi lần thêm hóa chất.
Dùng nút plastic để đậy kín bình định mức, sau đó lắc đều và để yên ở nhiệt độ phòng (22-27°C) ít nhất trong một giờ rồi đem đo độ hấp thụ A trên máy quang phổ tại bước sóng 640 nm.
Luận văn Đại học – Hóa học
Hình 3.1 Dãy chuẩn NH3 Bảng 3.3 Độ hấp thu NH3
Nồng độ NH3 (ppm) 0 0.0944 0.1888 0.2832 0.3776 0.472 Độ hấp thụ A 0,000 0,101 0,230 0,329 0,462 0,572
Sử dụng phần mềm Microsoft Excel lập phương trình dãy chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ C và độ hấp thụ A.
y = 1,2234x - 0,0064 R2 = 0,9987 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 C (ppm) A Hình 3.2 Đường chuẩn NH3
Từ đường chuẩn ta có phương trình: A = 1,2234C – 0,0064
Tiến hành phân tích mẫu
Dùng pipet hút chính xác 10 mL mẫu vào bình định mức 100 mL..
Thêm 1 mL DD phenol, lắc đều.
Thêm 1 mL DD sodium nitroprusside, lắc đều.
Thêm tiếp 2,5 mL DD oxy hóa, lắc đều và dùng nước cất định mức tới vạch.
Để yên ít nhất một giờ rồi tiến hành đo độ hấp phụ của mẫu tại bước sóng 640 nm.
Ghi nhận kết quả.
Luận văn Đại học – Hóa học
Hàm lượng NH3 quá lớn (màu dung dịch mẫu lấy về có màu đậm, nhiều cặn hay chứa chất lơ lửng, có mùi), phải pha loãng mẫu và lọc. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nếu mẫu chứa nhiều các ion Ca2+, Mg2+ cần thêm vào mẫu nước phân tích muối Seignett (KNaC4H4O6) để tạo phức với ion Ca2+
, Mg2+.
Nếu mẫu phân tích có nhiều H2S, loại bỏ bằng cách chỉnh pH của mẫu về pH = 3 bằng DD HCl 0,1N, khuấy mạnh cho đến khi không còn mùi H2S.
3.5.2Xác định CHĐBM anion
3.5.2.1 Nguyên tắc
Sự tạo muối giữa methylene blue với các CHĐBM anion trong môi trường kiềm. Chiết các muối này bằng cách lắc với dung dịch methylene blue trong chloroform đã được acid hóa. Đo độ hấp thụ của pha hữu cơ tách biệt ở bước sóng hấp phụ cực đại 650 nm.
3.5.2.2 Hóa chất
DD dịch chloroform: lọc qua Al2O3 trung tính.
Sulfuric acid (H2SO4): DD 0,5 mol/L., 1,84 g/mL.
DD đệm (pH = 10): Hòa tan 24 g Sodium hydrocarbonate (NaHCO3) và 27 g sodium carbonate khan (Na2CO3) bằng nước cất và định mức đến 1000 mL.
Ethanol (C2H5OH) 95% (v/v).
DD sodium hydroxide trong ethanol 0,1 mol/L: Hòa tan 4 g NaOH viên trong 1000 mL ethanol 95%.
Phenolphtalein dùng làm chỉ thị: Hòa tan 1 g phenolphthalein trong 50 mL ethanol, khuấy liên tục đến tan và thêm 50 mL nước cất.
Methylene blue trung tính: Hòa tan 0,350 g methylene blue trong nước, định mức đến 1000 mL và lắc đều. Để yên ít nhất 24 giờ.
Làm sạch DD methylene blue bằng cách chiết: Dùng phễu chiết 750 mL. Cho 100 mL DD methylene blue, thêm 200 mL DD dịch đệm và 200 mL Chloroform rồi lắc trong 30 giây, để yên cho đến khi tách pha. Chiết bỏ lớp chloroform. Thu được DD chloroform tinh khiết.
Methylene blue acid: Hòa tan 0,350 g methylene blue trong 500 mL nước cất, thêm 6,5 mL H2SO4, pha loãng bằng nước cất đến 1000 mL và lắc đều. Để yên ít nhất 24 giờ trước khi dùng.
Làm tinh khiết DD methylene blue acid trên tương tự như methylene blue trung tính.
DD chuẩn gốc dodecyl benzene sulfonic methyl ester acid (Loại tetrapropylene, C19H32O3S): Cân chính xác 0,45 g DD dodecyl benzene sulfonic methyl ester acid cho vào bình thót cổ đáy tròn, thêm 50 mL DD Sodium hydroxide trong ethanol và vài viên đá bọt. Nối ống sinh hàn và đun trong 1 giờ. Để nguội. Tráng ống sinh hàn, khớp nối bằng 30 mL ethanol và cho hết vào bình cầu. Sau đó trung hòa DD bằng H2SO4, chỉ thị là phenolphtalein. Chuyển DD vào bình định mức 1000 mL và định mức tới vạch
Luận văn Đại học – Hóa học
bằng nước cất.
DD chuẩn làm việc: Hút 25 mL DD chuẩn gốc đã được chuẩn bị vào bình định mức 500 mL rồi thêm nước cất đến vạch, lắc đều.
Nồng độ MBAS của DD chuẩn làm việc tính theo công thức:
V mf
C 1 (ppm) Trong đó:
m là khối lượng đã cân để pha dung dịch chuẩn gốc, m = 450 mg.
1
f hệ số chuyển đổi từ ester sang MBAS, ở đây f1 1,0235. V hệ số hiệu chỉnh thể tích, ở đây V = 20 mL. C = 20 0235 . 1 450 23 ppm 3.5.2.3 Cách tiến hành
Xây dựng đường chuẩn
Hút chính xác 0 mL, 1 mL, 2 mL, 4 mL, 6 mL và 8 mL cho vào một dãy phễu chiết 250 mL và định mức đến vạch 100 mL bằng nước cất.
Thêm 5 mL DD methylene blue trung tính, 10 mL DD đệm và 15 mL chloroform lọc. Lắc đều và nhẹ nhàng, để yên 2 phút. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chiết lấy lớp chloroform cho vào phễu chiết thứ 2 có chứa sẵn 110 mL nước cất và 5 mL DD methylene blue acid. Lắc đều nhẹ nhàng, chiết và lọc lớp chloroform qua bông thủy tinh cho vào bình định mức 50 mL. Thực hiện liên tục đến khi đủ 50 mL.
Tiến hành đo độ hấp thu ở bước sóng 650 nm. Bảng 3.4 Độ hấp thu của CHĐBM
DD chuẩn làm việc (mL) 0 1 2 4 6 8
Khối lượng MBAS (mg) 0 0,023 0,046 0,092 0,138 0,184 Độ hấp thụ A 0,000 0,220 0,380 0,820 1,300 1,818
Sử dụng phần mềm Microsoft Excel lập phương trình dãy chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ C và độ hấp thụ A.
Luận văn Đại học – Hóa học y = 9,8133x - 0,0336 R2 = 0,9966 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 0 0,05 0,1 0,15 0,2 m (mg) A Hình 3.3 Đường chuẩn CHĐBM
Từ đường chuẩn ta có phương trình: A = 9,8133C – 0,0336
Tiến hành phân tích mẫu
Lấy 100 mL mẫu cho vào phễu chiết 250 mL và thực hiện tương tự như dãy chuẩn ở trên.
3.5.3Xác định Cr(VI)
3.5.3.1 Nguyên tắc
Trong môi trường acid, phản ứng oxy hóa khử giữa Cr(VI) và thuốc thử diphenylcacbazide (DPC) xảy ra. Ngay lập tức Cr(VI) chuyển về dạng Cr(III) còn thuốc thử chuyển về dạng oxy hóa là 1,5 – diphenylcacbazone (DPCO). Sau đó hình thành tức thời phức màu tím đỏ đặc trưng hấp thu cực đại ở bước sóng 540 nm.
3.5.3.2 Hóa chất
DD diphenylcarbazide: Hòa tan 250 mg 1,5 – diphenylcarbazide vào 50 mL acetone và bảo quản trong lọ hóa chất sẫm màu.
DD phosphoric acid (H3PO4): Hòa tan 700 ml H3PO4 (ρ = 1,71 g/mL) trong 1000 ml nước cất.
DD chuẩn
DD chuẩn gốc Cr(VI) 500 ppm: Cân chính xác 0,1414 g K2Cr2O7 cho vào bình định mức 100 mL, hòa tan và định mức tới vạch bằng nước cất, lắc đều.
Pha DD chuẩn Cr(VI) 100 ppm, DD làm việc 10 ppm từ DD chuẩn gốc.
Luận văn Đại học – Hóa học
3.5.3.3 Cách tiến hành
Lập dãy chuẩn
Sử dụng DD chuẩn Cr(VI)làm việc 10 ppm. Lập dãy chuẩn theo bảng sau:
Bảng 3.5 Pha dãy chuẩn Cr(VI)
STT 1 2 3 4 5 6 Chuẩn Cr(VI) 10 ppm (mL) 0 1 2 3 4 5 DD H3PO4 (mL) 1 1 1 1 1 1 Thuốc thử 1,5 – diphenylcarbazide (mL) 2 2 2 2 2 2 Định mức vừa đủ 100 mL Nồng độ Cr(VI) (ppm) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Dùng nút plastic để đậy kín bình định mức, sau đó lắc đều và để yên ở nhiệt độ phòng khoảng 10-15 phút rồi đem đo độ hấp thụ A trên máy quang phổ tại bước sóng 540 nm.
Kết quả sau khi đo độ hấp thụ của dãy chuẩn:
Hình 3.4 Dãy chuẩn Cr(VI) Bảng 3.6 Độ hấp thu Cr(VI)
Nồng độ Cr(VI) (ppm) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Độ hấp thụ A 0,000 0,186 0,384 0,574 0,762 0,958 Sử dụng phần mềm Microsoft Excel lập phương trình dãy chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ C và độ hấp thụ A.
Luận văn Đại học – Hóa học y = 1,9166x - 0,0018 R2 = 0,9999 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 C (ppm) A (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.5 Đường chuẩn Cr(VI)
Từ đường chuẩn ta có phương trình: A = 1,9166C – 0,0018
Phân tích mẫu
Dùng pipet hút chính xác 10 mL mẫu vào bình định mức 50 mL.
Thêm 1 mL DD H3PO4, lắc đều.
Thêm tiếp 2 mL DD thuốc thử 1,5 - diphenylcarbazide, lắc đều và dùng nước cất định mức tới vạch.
Để yên khoảng 10-15 phút rồi tiến hành đo độ hấp phụ của mẫu tại bước sóng 540 nm.
Ghi nhận kết quả.
3.5.4Xác định Crom tổng
3.5.4.1 Nguyên tắc
Phương pháp này dựa trên cơ sở đo độ phát xạ ánh sáng của Crom bằng kỹ thuật quang phổ. Nguyên tử hay ion Crom sẽ nhận năng lượng kích thích từ nguồn phát xạ plasma chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích nhờ vào nguồn plasma cảm ứng cao tầng. Trạng thái kích thích này chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn (khoảng 10-12–10-8s), sau đó sẽ phóng thích năng lượng hấp thu dưới dạng bức xạ λ để trở về trạng thái bền nhất (trạng thái cơ bản). Cường độ bức xạ λ được phân tán nhờ bộ phận cách tử và đi qua detector. Đo cường độ ở bước sóng 205,552 nm. Kết quả đo được sẽ được kiểm soát và xử lý bằng máy tính.
3.5.4.2 Hóa chất
DD chuẩn Cr 1000 ppm hiệu Merch.
Pha DD chuẩn Cr 100 ppm, DD chuẩn Cr làm việc 10 ppm.
Luận văn Đại học – Hóa học
Nitric acid (1+1).
Nitric acid 1% (v/v).
3.5.4.3 Cách tiến hành
Điều kiện chạy máy
Bảng 3.7 Điều kiện chạy máy ICP–OES
Năng lượng phát xạ < 5 watts
Đường kính injector 1 mm
Áp suất khí Argon 40 psi
Tốc độ dòng argon dùng làm mát 19 L/min
Tốc độ dòng khí mang 620 mL/min
Tốc độ dòng phụ trợ 300 mL/min
Tốc độ dòng mẫu 1,2 mL/min
Lập dãy chuẩn
Sử dụng DD chuẩn Cr(VI)làm việc 10 ppm. Lập dãy chuẩn theo bảng sau:
Bảng 3.8 Pha dãy chuẩn Crom tổng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
STT 0 1 2 3 4
DD chuẩn Cr 10 ppm (mL) 0 2 5 10 20
HNO3 1% Định mức 100 mL
Nồng độ Cr (ppm) 0 0,2 0,5 1,0 2,0
Dùng nút plastic để đậy kín bình định mức, sau đó lắc đều và để yên ở nhiệt độ phòng khoảng 10-15 phút rồi đo cường độ phát xạ trên ICP–OES. Bảng 3.9 Cường độ phát xạ của Crom
Nồng độ Cr (ppm) 0 0,2 0,5 1,0 2,0
Cường độ 140,9 6 457,3 16 013,4 33 200,4 65 718,1 Sử dụng phần mềm Microsoft Excel lập phương trình dãy chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ C và độ hấp thụ A.
Luận văn Đại học – Hóa học y = 32916x - 52,068 R2 = 0,9999 -10000 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 0 0,5 1 1,5 2 2,5 C (ppm) Int e ns it y Hình 3.6 Đường chuẩn Cr tổng Phân tích mẫu
Lọc mẫu qua giấy lọc.
Dùng pipet lấy 20 mL mẫu, thêm 0,4 mL HNO3 (1+1). Lắc đều.
Đem phân tích trên máy ICP–OES.
Ghi nhận kết quả.
3.5.5Xác định Cr(III)
Từ kết quả phân tích Crom tổng và Cr(VI), có thể tính hàm lượng Cr(III) theo:CCr(III) CCrtongCCr(VI).
Luận văn Đại học – Hóa học
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1Hàm lượng NH3
Qua phân tích mẫu và dựa vào phương trình đường chuẩn ta tính được hàm lượng của NH3: Bảng 4.1 Kết quả xác định NH3 tại 16 vị trí Vị trí Nồng độ NH3 (ppm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1,148 0,535 0,314 0,633 4,188 3,921 1,540 3,150 3,118 0,992 1,507 4,507 0,927 2,791 1,107 2,178 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Hình 4.1 Biểu đồ so sánh nồng độ NH3 với TCVN
Theo TCVN 5945:2005 thì hàm lượng NH3 cho phép trong nước thải công nghiệp là 5 ppm. Từ bảng kết quả phân tích trên (Bảng 4.1) cho thấy hàm lượng NH3 trong 16 mẫu đều đạt.
Luận văn Đại học – Hóa học
Nhìn chung, hàm lượng NH3 tại 16 vị trí biến động trong khoảng 0,3-4,5 ppm. Trong đó, hàm lượng NH3 cao nhất là vị trí 12 với 4,507 ppm và thấp nhất là vị trí 3 với 0,314 ppm.
Nồng độ NH3 tại 16 vị trí tương đối cao ở các ngành như chế biến thủy
hải sản, công nghiệp thực phẩm, sản xuất phân bón…
+ Tại vị trí 12 – Sự ô nhiễm NH3 bắt nguồn từ việc sản xuất phân bón
(phân đạm), đặc biệt các loại phân amoni: NH4NO3, (NH4)2SO4,...
+ Tại vị trí 5 – Nước thải ra từ công ty chế biến thủy hải sản có thành phần chủ yếu là các protein (đầu cá, vỏ tôm,....). Trong môi trường nước, NH3 được sinh ra các hoạt động phân hủy protein do các vi sinh vật trong điều kiện