6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
5.2.2 Phương pháp hồi lưu hở dựa trên phép chuẩn độ [17]
5.2.2.1 Nguyên tắc
Các chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn bởi K2Cr2O7 trong H2SO4 (1:1) ở nhiệt độ hồi lưu với chất xúc tác là Ag2SO4 và HgSO4 để loại trừ ảnh hưởng của Cl-. Lượng K2Cr2O7 dư được chuẩn độ bằng Fe2+
, sử dụng 1,10 - phenantrolin làm chất chỉ thị. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:
CnHaObNc + d Cr2O72- + (8d+c) H+ →Ag SO2 4
nCO2 + (a/2 + 8d/2 -3c/2)H2O + 2d Cr3+ + c NH4+ Với d = 2n/3 +a/6 –b/3 –c/2
Trị số COD chính là lượng oxy tính từ hàm lượng K2Cr2O7 tham gia phản ứng oxy hóa. Phương pháp này là một cách xác định độc lập chất hữu cơ có trong mẫu và không có liên quan đến nhu cầu oxi sinh hóa (BOD)
Phương pháp này áp dụng với nước bề mặt, nước mặn và nước thải công nghiệp. Với phương pháp 1, sử dụng thuốc thử với nồng độ 0,25M với mẫu chứa hàm lượng COD > 50 mg/l; phương pháp 2 (mức độ xác định thấp hơn), sử dụng thuốc thử nồng độ 0,025M với mẫu có hàm lượng COD 5 – 50 mg/l; phương pháp 3 (mức độ xác định đặc biệt) áp dụng cho nước mặn có nồng độ Cl-
> 1000 mg/l và COD > 250 mg/l
Loại bỏ các chất hữu cơ trong thủy tinh bằng cách sử dụng thủy tinh đó với mẫu trắng.
5.2.2.2. Bảo quản mẫu
Thu thập các mẫu trong chai thủy tinh; có thể sử dụng chai nhựa nếu nó không chứa chất hữu cơ. Xác định hoạt tính sinh học của mẫu ngay khi có thể. Trộn lẫn hay đồng nhất các mẫu đã lắng chất lơ lửng. Mẫu được bảo quản với H2SO4 đặc 2 ml/l và giữ ở 40C cho đến khi phân tích
5.2.2.3 Dụng cụ và hóa chất a) Dụng cụ:
Thiết bị hồi lưu: erlen 500ml hay bình cầu 300ml hồi lưu có ống vuốt nhọn nối với thiết bị sinh hàn dài 30cm.
b) Hóa chất:
- Nước cất: Sử dụng nước cất thông thường, không nên dùng nước đã deion hóa
- Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 (0,25N): (1) hòa tan 12,259g, chất lượng chuẩn, đã sấy khô ở 1030C trong 2 giờ, trong nước cất và định mức lại thành 1000ml ta được dung dịch 0,25N. (2) Nếu định mức 100ml dung dịch 0,25N thành 1 lít ta được dung dịch ,025N.
- Axit sunfuric: Hòa tan 23,5 g Ag2SO4 trong 4,09 kg H2SO4 đặc. Khuấy liên tục, lượng Ag2SO4 có thể tan trong 30 phút hay để yên trong 1-2 ngày
-Dung dịch FAS (0,25N hay 0,125M): (1) Hòa tan 98g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong nước cất. Sau đó thêm 20ml H2SO4 đặc, để nguội và định mức lại thành 1000ml. Dung dịch này không bền, phải chuẩn lại hàng ngày bằng dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,04M. (2) định mức 100ml dd 0,04M thành 1 lít ta được dung dịch 0,004M.
- Dung dịch chỉ thị feroin: hòa tan 1,48g 1,10 - phenanthrolin và 0,7g FeSO4. 7H2O định mức thành 100ml
- Bột HgSO4 - Bột Ag2SO4
- Axit H2SO4 đặc (d=1,84 g/ml) Cách xác định nồng độ FAS 0,25N:
+Lấy 25ml dung dịch chuẩn K2Cr2O7 (0,25N hay 0,04M), 20ml H2SO4 đặc, để nguội, thêm 200ml nước. Tiến hành chuẩn độ với dung dịch FAS (Fe(NH4)2(SO4)2) 0,25N và sử dụng 3-5 giọt feroin làm chỉ thị. Màu của dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ.
NFAS = K Cr O2 2 7. K Cr O2 2 7
FAS
V N
V
Ở đây thể tích tính theo ml, N là nồng độ đương lượng của K2Cr2O7
+ Lấy 10ml dung dịch K2Cr2O7 (0,025N hay 0,004M), 20ml H2SO4 đặc, để nguội, thêm 250ml nước. Tiến hành chuẩn độ với dung dịch FAS (Fe(NH4)2(SO4)2) 0,025N và sử dụng 3-5 giọt feroin làm chỉ thị. Màu của dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ. Công thức tính như trên.
5.2.2.4 Tiến hành
a) Phương pháp 1: Mức cao
Lắp bình cầu vào hệ thống hồi lưu và cho vào bình 1g HgSO4. Thêm 5 ml H2SO4 đặc (d=1,84g/ml) và khuấy cho đến khi HgSO4 tan hết. Đặt bình cầu vào chậu nước lạnh và thêm từ từ (vừa thêm vừa khuấy) 25 ml K2Cr2O7 (0,25N), thêm vào 70ml hỗn hợp H2SO4 đặc-Ag2SO4, thêm 50ml mẫu vào bình và khuấy liên tục. Gắn hệ thống sinh hàn vào và đun hồi lưu trong 2 giờ. Thời gian ngắn hơn dùng cho nước thải với thành phần cố định hay biết trước thời gian oxi hóa tối đa.
Làm lạnh và rửa sạch hệ thống hồi lưu với 25 ml nước cất. Chuyển dung dịch cần xác định từ bình cầu sang erlen 500ml. Pha loãng với 300ml với nước cất và làm lạnh tới nhiệt độ phòng. Thêm 8-10 giọt chỉ thị feroin và chuẩn độ lượng K2Cr2O7 dư với dung dịch FAS (0,25N) đến khi dung dịch đổi màu, điểm cuối màu nâu đỏ (B ml). Làm tương tự với mẫu trắng, đun hồi lưu với nước cất là chất so sánh và xác định số ml của dd FAS (0,25N) (A ml).
( ). .8000 ( / ) A B N COD mg l V − = Trong đó:
A: Thể tích dung dịch FAS dùng để chuẩn độ mẫu trắng, ml. B: Thể tích dung dịch FAS dùng để chuẩn độ mẫu, ml. N: Nồng độ đương lượng FAS đã được kiểm tra.
V: Thể tích mẫu đã sử dụng, ml.
b) Phương pháp II: Mức thấp
Tiến trình giống như cách tiến hành ở mức cao, nhưng sử dụng dung dịch K2Cr2O7 0,004M (0,025N) và dung dịch FAS 0,0125M (0,025N)
c) Phương pháp III: Nước mặn
Dùng pipet lấy 50ml mẫu có 250 - 800mg COD/l và nồng độ Cl- > 1000mg/l cho vào erlen 500ml. Sau đó, thêm vào 25ml dung dịch K2Cr2O7 0,04M và 5ml H2SO4 đặc. Thêm 10 mg HgSO4/1 mg Cl- và khuấy cho đến khi tan hết. Thêm cẩn thận 70 ml hỗn hợp H2SO4 đặc- Ag2SO4 và khuấy, nối ống sinh hàn và đun hồi lưu trong 2 giờ. Nếu chất hợp chất cơ dễ bay hơi có trong mẫu, lắp ống sinh hàn trước khi thêm H2SO4 - Ag2SO4 và thêm thuốc thử thông qua ống sinh hàn trong quá trình làm lạnh trong chậu đá. Để nguội và tiến hành như ở mức cao.
Đối với nước mặn, dựng đường chuẩn COD dựa trên mg Cl-/l bằng cách sử dụng dung dịch NaCl có nồng độ Cl-từ 4000- 20000 mg/l để xác định hoàn toàn
COD (mg/l) = [(A B N). .8000 50. ].1,20D
V
− −
Trong đó:
D: Nồng độ Cl- được xác định bằng đường chuẩn và 1,20 là hệ số cho lượng Cl- đã oxy hóa các chất hữu cơ và vô cơ trong mẫu.
A: Thể tích dung dịch FAS dùng để chuẩn độ mẫu trắng, ml. B: Thể tích dung dịch FAS dùng để chuẩn độ mẫu, ml. N: Nồng độ đương lượng FAS đã được kiểm tra. V: Thể tích mẫu đã sử dụng, ml.