1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu chung
Hàm lượng ion florua trong nước bề mặt thường rất nhỏvà thay đổi trong khoảng rộng. Trong nước ngầm, tùy thuộc vào điều kiện và cấu tạo địa chất, hàm lượng flo có thể cao tới 10 mg/l. Trong nước thải công nghiệp hóa học và thủy tinh, hàm lượng flo cũng khá cao.
Hàm lượng flo trong nước sinh hoạt có ảnh hưởng rất lớn tới răng. Ở nồng độ lớn hơn 1,5 mg.l-1, các bệnh vềrăng do flo tăng (răng trở nên mất màu, dòn, dễ gẫy và có vết chấm). Mặt khác, nồng độ florua giảm lại liên quan tới việc tăng các trường hợp bị mục xương (như phá hoại răng). Nồng độ xấp xỉ 1 mg.l-1được coi là tối ưu cho răng. Vì vậy, ở những vùng nước có hàm lượng flo thấp người ta phải bổsung flo vào nước cấp.
Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam về chất lượng nước mặt (QCVN 08:2008/BTNMT) - hàm lượng flo trong mẫu nước cấp cho sinh hoạt nằm trong giới hạn 1 – 1,5 mg l-1, nhưng phải được xửlý theo qui định. Hàm lượng giới hạn từ 1,5 - 2 mg l-1 áp dụng đối với tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự.
1.2 Phương pháp xác định
Có nhiều phương pháp phân tích xác định hàm lượng flo. Trong tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6494-1999), hàm lượng ion florua được xác định bằng phương pháp sắc kí lỏng ion. Ngoài phương pháp trên, hàm lượng flo còn được xác định xác định bằng phương pháp đo quang với thuốc nhuộm ziriconium đỏ.
1.2.1 Phương pháp sắc kí lỏng ion theo TCVN 6494 – 1999
Trong phương pháp sắc kí lỏng ion theo TCVN 6494 – 1999, ion florua được tách bằng cột
tách. Dùng chất trao đổi anion dung lượng thấp làm pha tĩnh và các dung dịch nước thông thường của các muối chứa các axit yếu bậc một hoặc bậc hai làm pha động (dung dịch rửa giải). Dùng
detector đo độ dẫn đểxác định hàm lượng mẫu. Qui trình phân tích theo phương pháp này cho
phép xác định nồng độflorua trong nước từ 0,01 mg – 10 mg/l. (Xem chi tiết trong mục 1.2.1 bài thí nghiệm số 6).
1.2.2. Phương pháp đo nhanh số 10225 của HACH
Hàm lượng F- trong mẫu nước cũng được xác định theo phương pháp đo nhanh số 10225 của
công ty Hach (Mỹ). Phương pháp đo nhanh xác định flo dựa trên phản ứng của flo với dung dịch thuốc nhuộm zirconium đỏ. Flo phản ứng với một phần zirconium tạo thành phức không màu, màu đỏ của thuốc nhuộm đã bị hấp thụ theo nồng độ flo. Với các mẫu nước biển và nước thải cần
Phạm vi áp dụng
Phương pháp đo nhanh số 10225 áp dụng để phân tích mẫu nước mặt, nước thải và nước biển
với hàm lượng florua trong khoảng từ 0,02 – 2,0 mg/l. Nếu mẫu có hàm lượng vượt ngoài khoảng đo, cần pha loãng mẫu với nước cất khử ion.
2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ
2.1 Hóa chất và thiết bị cho phương pháp sắc kí lỏng ion theo TCVN 6494 – 1999
- Thiết bị gồm:
+ Máy sắc kí lỏng ion; + Tủ sấy;
+ Bình hút ẩm;
+ Thiết bị lọc hút chân không với màng lọc cỡ lỗ trung bình 0,45µm; - Natri hiđrocacbonat (NaHCO3);
- Natri hiđrocacbonat (Na2CO3); - Kali hiđro phtalat (C8H5O4K); - Natri florua (NaF).
2.2 Phương pháp số 10225 của HACH Dung dịch SPADNS: 4 ml; Nước cất: 10 ml; Pipet, thể tích 2-ml: 1 cái; Pipet, thể tích 10-ml: 1 cái; Pipet bầu: 1 cái; Cuvet: 2 cái;
Máy ổn nhiệt: 1 máy;
Máy đo quang DR 2700 hoặc DR 5000: 1 máy.
3. CÁCH TIẾN HÀNH
3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu
Mẫu được lấy vào chai thủy tinh hoặc chai plastic sạch ít nhất 7 ngày trước khi phân tích, bảo quản mẫu ở nhiệt độ 4oC hoặc thấp hơn.
3.2 Qui trình phân tích
3.2.1 Qui trình theo phương pháp sắc kí lỏng ion
Pha các dung dịch rửa giải giống như trong mục 3.2.1 của bài thí nghiệm số 6.
Dung dịch gốc: Chuẩn bị dung dịch gốc chứa 1000 mg/l F- (cân 2,2100 g NaF đã sấy khô ở 105oC trong 1 giờ pha bằng nước cất trong bình định mức tới thể tích 1000 ml). Dung dịch này bền được vài tháng nếu bảo quản lạnh.
Từ dung dịch gốc, pha loãng ra thành 5 - 10 dung dịch chuẩn khác nhau có nồng độ cần xác định từ 0,1 mg/l tới 1 mg/l . Các dung dịch này chỉ bền trong khoảng từ 1- 2 ngày.
Lắp cột sắc kí lỏng ion vào máy. Điều chỉnh máy sắc kí theo hướng dẫn của nhà sản xuất, máy bắt đầu sử dụng được đểbơm mẫu khi đường nền ổn định.
Tiến hành bơm các dung dịch chuẩn có nồng độkhác nhau để tiến hành lập đường chuẩn cho
máy. Thiết lập hàm chuẩn cho cho việc xác định ion cần phân tích theo phương trình sau:
y = ax + b Trong đó:
y là giá trịđo được (độ lớn của tín hiệu) tính theo chiều cao pic, mm hoặc diện tích pic mm2;
a là độ dốc của đường chuẩn, ví dụ mml/mg hoặc mm2l/mg;
b là điểm cắt của đường chuẩn với trục hoành (dung dịch trắng) theo đơn vị mm hoặc mm2.
x là nồng độ khối lượng của ion cần phân tích, mg/l.
Định tính hàm lượng ion cần phân tích bằng cách so sánh với thời gian lưu, chiều cao pic của dung dịch tiêu chuẩn. Nếu mẫu có hàm lượng cao vượt quá khoảng phân tích, cần tiến hành pha loãng mẫu. Sau khoảng 10 – 20 lần đo, cần đo lại nồng độ của 1 -2 dung dịch chuẩn. Tính toán lại nồng độ dung dịch chuẩn, nếu có sự sai lệch cần tiến hành lập lại đường chuẩn mới.
Tính toán kết quả
Xác định hàm lượng anion (x) trong dung dịch mẫu dựa trên diện tích hoặc chiều cao pic và đường chuẩn như sau:
x = yb/a Trong đó:
y là giá trịđo được (tín hiệu) tính theo chiều cao pic, mm hoặc diện tích pic mm2;
a là độ dốc của đường chuẩn, ví dụ mml/mg hoặc mm2l/mg;
b là điểm cắt của đường chuẩn với trục hoành (dung dịch trắng) theo đơn vị mm hoặc mm2.
3.2.2 Phương pháp số 10225 của HACH
1. Chọn chỉ tiêu phân tích số 190.
2. Chuẩn bị mẫu: Dùng pipet hút 10 ml nước mẫu vào cuvet khô thứ nhất.
3. Chuẩn bị mẫu trắng: Dùng pipet hút 10 ml nước cất vào cuvet khô thứ hai
4. Thêm cẩn thận 2 ml hóa chất SPADNS vào mỗi cuvet. Lắc đều để trộn lẫn.
5. Đặt thời gian phản ứng là 1 phút.
6. Khi hết thời gian, đo mẫu trắng.
7. Chỉnh giá trị về 0 0,00 mg/l F-
8. Đo mẫu, đọc kết quả đo theo đơn vị mg/l F-
Chú ý:
Nếu máy báo nồng độ mẫu nằm ngoài khoảng cho phép, pha loãng mẫu với một thể tích nước cất tương đương và tiến hành thao tác lại, dùng dung dịch này trong bước 2 và nhân kết quả đo lên 2 lần.
4. NHẬN XÉT KẾT QUẢ
- So sánh kết quả phân tích mẫu của nhóm với Qui chuẩn Việt Nam về hàm lượng flo trong từng loại nước; đánh giá chất lượng nước máy nơi lấy mẫu về chỉ tiêu flo.
- Thu thập các kết quả phân tích flo tại cùng điểm lấy mẫu của các nhóm khác trong lớp. Tính toán độ lệch chuẩn của bộ số liệu thu thập và thảo luận kết quả thu được dựa vào các kiến thức vềhóa nước.
- Từhàm lượng florua phân tích được, hãy cho biết nếu mẫu nước mặt được sử dụng để xử lý làm nguồn nước cấp: a) có cần thiết phải florua hóa nguồn nước đó không, biết rằng mọi người dùng kem đánh răng có chứa florua; b) thêm hoặc loại bỏ florua trong nhà máy xử lý nước; c) Liệu có nguy hiểm do có quá nhiều florua đối với những người vừa dùng kem đánh răng có chứa florua và nước florua hóa.
Bài 8