2.4.7.1 Phƣơng pháp Liebig-Denigen
Trong phƣơng pháp tạo phức này ngƣời ta chuẩn độ dung dịch CN-
bằng dung dịch AgNO3, dùng KI làm chất chỉ thị có NH3 dƣ. Trong quá trình chuẩn độ, trƣớc điểm tƣơng đƣơng trong dung dịch có chứa ion CN-
nên xảy ra phản ứng tạo phức: 2CN- + Ag+ → [Ag(CN)2]-
Sau đó Ag+ kết tủa với ion phức [Ag(CN)2]-
2.4.7.2 Phƣơng pháp oxy hóa bằng Brom
Nguyên tắc: CN- + Br2 → CNBr + Br-
Khí CNBr tác dụng với iodide giải phóng I2: CNBr + 2I- → CN- + I2 + Br- Xác định hàm lƣợng I2 sinh ra từ đó xác định đƣợc CN-.
2.4.7.3 Phƣơng pháp so màu với thuốc thử acid picric
Nguyên tắc: acid picric bão hòa tác dụng với CN-
trong môi trƣờng kiềm tạo nên muối màu đỏ thẳm C6H2(NO2)3(CN).
Dùng phƣơng pháp so màu để định lƣợng C6H2(NO2)3(CN) từ đó suy ra hàm lƣợng CN-
.
Các chất cản trở: H2S, S2-, NH3…
2.4.7.4 Phƣơng pháp so màu với thuốc thử pyridine-benzydin
Brom hóa CN- thành CNBr, loại trừ lƣợng Brom dƣ bằng NH3 đặc: 3Br2 + 2NH3 → N2 + 6HBr
Sau đó cho hỗn hợp pyridine-benzydin vào cuvet và đo mật đọ quang tại = 450 nm. Có thể thay thế benzydine bằng amin thơm bậc 1: amylin, acid sulfanilic, - naphtylamin.
Phƣơng pháp này xác định đƣợc hàm lƣợng những cyanide đơn giản, còn phức cyanide của Zn(II), Fe(II), Fe(III),…không xác định đƣợc.
2.4.7.5 Phƣơng pháp so màu với thuốc thử pyridine-barbituric
Chlor hóa cyanide bằng cloramin – trong dung dịch đệm (có thể tiến hành trong khoảng pH=210) tạo ra CNCl. Cho tiếp thuốc thử pyridine, acid barbituric vào sau
khoảng 8 phút, dung dịch xuất hiện màu vàng cam. Ion SCN- gây cản trở vì cũng tạo ra CNCl.
Ngoài ra còn có thể phát hiện cyanide bằng các thuốc thử aloxan hoặc aloxantin…
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM 3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu
3.1.1 Dụng cụ và hóa chất 3.1.1.1 Dụng cụ 3.1.1.1 Dụng cụ
Dụng cụ thu mẫu: thùng ƣớp đá trữ mẫu, găng tay nhựa, chai nhựa.
Dụng cụ phân tích: cốc thủy tinh, bình erlen, ống nghiệm, buret, pipet, ống đong, bình định mức, giá đỡ ống nghiệm, phễu chiết, phễu lọc, ống ly tâm, mặt kính đồng hồ.
Hình 3-1 Một số dụng cụ dùng trong thí nghiệm 3.1.1.2 Hóa chất
Phân tích hàm lƣợng chloride: dung dịch chuẩn AgNO3, dung dịch K2CrO4. Phân tích hàm lƣợng fluoride: dung dịch chuẩn gốc fluoride, dung dịch spadns, dung dịch zirconyl-acid, dung dịch natri arsenite 0.04 M.
Phân tích hàm lƣợng sulfate: dung dịch sulfate chuẩn, BaCl2 tinh thể, dung dịch đệm sulfate.
Phân tích hàm lƣợng nitrate: hạt Cd, ammonium chlorite-EDTA gốc, dung dịch ammonium chlorite-EDTA loãng, HCl đậm đặc, dung dịch CuSO4 2%, dung dịch tạo màu, dung dịch nitrate chuẩn gốc, dung dịch nitrite chuẩn.
Phân tích hàm lƣợng cyanide: dung dịch chloramine-T, dung dịch chuẩn cuanide, dung dịch chuẩn cyanide làm việc, acid pyridine-barbituric, dung dịch đệm acetate.
Phân tích hàm lƣợng kim loại nặng: nƣớc cất 2 lần, chuẩn Cu, chuẩn Mn, chuẩn Ni, chuẩn Fe, chuẩn Co, chuẩn Cd, chuẩn Pb, chuẩn Zn, dung dịch HCl, dung dịch calcium, H2O2 30%.
3.1.2 Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị phân tích trong phòng thí nghiệm: máy đo pH, máy so màu UV-VIS, cân phân tích, tủ sấy, máy ly tâm, hệ thống chƣng cất, bếp điện, tủ hút, máy đo độ đục, máy đo phổ hấp thu nguyên tử AAS.
Hình 3-2 Máy UV-VIS Hình 3-3 Máy đo pH
Hình 3-4 Cân phân tích Hình 3-5 Bếp điện
Hình 3-8 Máy đo phổ hấp thu phân tử 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
3.2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 3.2.1.1 Thời gian thu mẫu 3.2.1.1 Thời gian thu mẫu
Thu mẫu theo 2 đợt: đợt 1 vào ngày 11/05/2014 và đợt 2 vào ngày 25/05/2014. Số lƣợng mẫu: mỗi đợt thu với số lƣợng 10 mẫu, tổng số lƣợng mẫu thu đƣợc là 20 mẫu.
3.2.1.2 Địa điểm thu mẫu
Địa điểm thu mẫu đợt 1: siêu thị Coop Mart, siêu thị Vinatex, các tiệm tạp hóa và các điểm bán lẻ trên đƣờng 30/4 quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ.
Địa điểm thu mẫu đợt 2: các tiệm tạp hóa và các điểm bán lẻ trên đƣờng 3/2 và đƣờng Mậu Thân quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ.
3.2.1.3 Địa điểm phân tích mẫu
Phòng thử nghiệm Hóa lý và phòng thử nghiệm Vi sinh – Trung tâm Kỹ thuật và Ứng dụng Công nghệ, Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ.
3.2.2 Phƣơng pháp thu và bảo quản mẫu
Thu mẫu theo TCVN 2652 – 78.
Bảo quản và lƣu trữ mẫu theo TCVN 2652 – 78.
3.2.3 Phƣơng pháp phân tích các chỉ chỉ tiêu khảo sát
Phƣơng pháp phân tích xác định các chỉ tiêu chất lƣợng nƣớc uống đóng chai thực hiện theo hƣớng dẫn của các tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn phân tích tƣơng ứng của các tổ chức quốc tế:
- TCVN 2653 - 78 - Chất lƣợng nƣớc - Phƣơng pháp xác định mùi, vị, màu sắc và độ đục.
- TCVN 6187 - 1: 1996 (ISO 9308/1 : 1990) - Chất lƣợng nƣớc - Phát hiện và đếm vi khuẩn Coliform, vi khuẩn Coliform chịu nhiệt và Escherichia coli giả
định - Phần 1: Phƣơng pháp màng lọc. - TCVN 6492: 2011 - Xác định pH.
- SMEWW 4500 - Cl-: 2012 - Xác định Cl- bằng phƣơng pháp chuẩn độ.
- SMEWW 4500 - F- - D: 2012 - Xác định hàm lƣợng F- bằng phƣơng pháp spadns.
- SMEWW 4500 - NO3-: 2012 -Xác định hàm lƣợng nitrate.
- SMEWW 4500 - NO2-: 2012 -Xác định hàm lƣợng nitrite bằng phƣơng pháp trắc quang UV-VIS.
- EPA 375.4 - Xác định hàm lƣợng Sulfate (SO42-) bằng phƣơng pháp trắc quang UV-VIS.
- SMEWW 4500 - CN- - E: 2012 - Xác định hàm lƣợng Cyanide (CN-) bằng phƣơng pháp trắc quang UV-VIS .
- SMEWW 2012: 3111B, 2012: 3112B, 2012: 3114 - Xác định các kim loại nặng trong nƣớc.
3.2.4 Phƣơng pháp đánh giá kết quả
Phƣơng pháp xử lý số liệu: số liệu phân tích mẫu đƣợc xử lý bằng chƣơng trình Microsoft Excel 2010 để vẽ đồ thị và xử lý thống kê.
Phƣơng pháp đánh giá: Nồng độ của các chỉ tiêu khảo sát đƣợc đánh giá theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc uống đóng chai của Bộ Khoa học và Công nghệ (TCVN 6096 – 2004) ban hành vào ngày 25 tháng 08 năm 2004 và Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc uông đóng chai của Bộ Y tế (QCVN 6-1:2010/BYT).
3.3 Hoạch định thí nghiệm
Phân tích các chỉ tiêu cảm quan: độ đục, mùi, vị, màu sắc.
Phân tích các chỉ tiêu hóa lý: hàm lƣợng kim loại nặng, hàm lƣợng chloride, hàm lƣợng fluoride, hàm lƣợng sulfate, hàm lƣợng nitrate, hàm lƣợng nitrite, hàm lƣợng cyanide.
Phân tích các chỉ tiêu vi sinh: tổng số Coliform, Escherichia coli.
3.4 Tiến hành thí nghiệm 3.4.1 Xác định độ đục
Sử dụng máy đo độ đục Hach 2100N và thực hiện đo tại phòng thí nghiệm.
3.4.1.1 Nguyên tắc
Độ đục của mẫu đƣợc xác định bằng phƣơng pháp so màu.
Nguyên tắc đo độ đục dựa trên sự hấp thu ánh sáng của các cặn lơ lửng có trong dung dịch. Thang độ đục chuẩn đƣợc xây dựng trên chất chuẩn là hydrazine sulfate và hexamethylene tetramine.
Dung dịch chuẩn đƣợc chứa trong ống và có bán trên thị trƣờng với các giá trị tƣơng ứng: 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 5.0 NTU.
3.4.1.2 Cách tiến hành
Hiệu chuẩn máy so màu: lần lƣợt đo mật độ quang các ống chứa dung dịch chuẩn từ 0.0; 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 5.0 NTU ở bƣớc sóng 530 nm.
Sau khi hiệu chuẩn máy so màu xong thì tiến hành đo độ đục của mẫu. Mẫu đƣợc lắc đều, cho vào cuvet một lƣợng mẫu vừa đủ và đo mật độ quang ở bƣớc sóng 530 nm.
3.4.1.3 Kết quả
Kết quả đo đƣợc hiển thị trên màn hình của máy đo độ đục.
3.4.2 Xác định độ màu 3.4.2.1 Nguyên tắc
Phƣơng pháp xác định độ màu dựa vào sự hấp thu ánh sáng của hợp chất màu có trong dung dịch ở bƣớc sóng 455 nm.
3.4.2.2 Cách tiến hành
Pha dung dịch màu chuẩn potassium chloroplatinate K2PtCl6 (tƣơng ứng với 500 đơn vị màu Pt-Co): hòa tan 1.246 g K2PtCl6 (tƣơng đƣơng với 500 mg Pt) và 1.00 g CoCl2.6H2O (tƣơng đƣơng với 250 mg Co) trong nƣớc cất đã có 100 mL HCl đậm đặc. Định mức thành 1 lít.
Lập đƣờng chuẩn: từ dung dịch chuẩn gốc pha thành các dung dịch chuẩn từ 0 đến 100 đơn vị màu Pt-Co nhƣ sau:
Bảng 3-1 Thành phần dung dịch chuẩn độ màu dựng đƣờng chuẩn
Số mẫu 1 2 3 4 5 6
Dung dịch màu chuẩn (500 Pt-Co), mL 0 0.5 1 2.5 5 10
Nƣớc cất, mL 50 49.5 49 47.5 45 40
Độ màu, (Pt-Co) 0 5 10 25 50 100
Đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn vừa pha bằng máy so màu UV-VIS ở bƣớc sóng 455 nm. Ghi nhận kết quả và lập đƣờng chuẩn.
Đo độ hấp thu của mẫu trên máy so màu UV-VIS ở bƣớc sóng 455 nm và ghi nhận lại kết quả.
3.4.2.2 Tính kết quả
Từ độ màu và độ hấp thu của dung dịch chuẩn, sử dụng chƣơng trình Excel vẽ giản đồ C = f(A) và lập phƣơng trình y = ax+ b.
Từ độ hấp thu của mẫu, dựa vào giản đồ (đƣờng chuẩn) vừa thu đƣợc ta xác định đƣợc độ màu của mẫu.
3.4.3 Xác định mùi, vị
Dùng phƣơng pháp cảm quan để xác định đặc tính, cƣờng độ mùi và đặc tính, mức độ của vị.
Xác định mùi của mẫu:
- Lấy 100 mL mẫu cho vào bình cầu, đậy nắp và lắc đều. Ngay sau đó mở nắp ra và xác định đặc tính, mức độ mùi của mẫu.
- Lấy 100 mL mẫu cho vào bình cầu và lấy mặt kính đồng hồ đậy lại. Đun nóng mẫu bằng bếp cách thủy đến 50-60°C. Lắc đều bình, mở mặt kính đồng hồ và xác định đặc tính, mức độ mùi của mẫu.
Xác định vị của mẫu: cho một ít mẫu cần thử vào miệng, ngậm lại khoảng 5 giây và dùng cảm giác để đánh giá vị của mẫu.
3.4.4 Xác định độ pH
Đo pH của mẫu bằng máy đo pH chuẩn PH 510.
Hóa chất hiệu chuẩn: các dung dịch chuẩn thƣờng đƣợc sử dung là dung dịch có pH 4.010.01, 7.010.01 và 10.010.01
Tiến hành đo mẫu: rót mẫu vào cốc thủy tinh, rửa sạch điện cực sau đó nhúng điện cực thủy tinh vào dung dịch mẫu, kết quả đo pH hiển thị trực tiếp trên màn hình máy đo. Sau khi đo mẫu rửa điện cực bằng nƣớc cất và nhúng chìm điện cực trong dung dịch bảo quản (KCl 3N).
Kết quả: chờ cho kết quả trên màn hình máy đo đƣợc ổn định (khoảng 10 phút), tiến hành ghi nhận lại kết quả.
3.4.5 Xác định hàm lƣợng chất rắn hòa tan 3.4.5.1 Nguyên tắc
Sử dụng phƣơng pháp khối lƣợng để xác định hàm lƣợng chất rắn hòa tan có trong mẫu.
3.4.5.2 Cách tiến hành
Sấy cốc thủy tinh ở nhiệt độ 110°C trong tủ sấy khoảng 1 giờ. Lấy cốc thủy tinh ra để nguội, đem cân và ghi lại kết quả.
Khuấy đều và lấy 200 mL mẫu lọc qua giấy lọc, rửa giấy lọc và phễu lọc bằng nƣớc cất 3 lần, mỗi lần khoảng 10 mL nƣớc cất. Chuyển phần dung dịch lọc và nƣớc rửa vào cốc thủy tinh vừa cân.
Đun cốc thủy tinh trên bếp điện cho đến khi bay hơi hết dung dịch bên trong. Cho vào tủ sấy và sấy ở 110°C trong 1 giờ. Sau đó lấy ra cho vào bình hút ẩm, để nguội đem cân và ghi nhận lại kết quả.
Lặp lại quá trình sấy, để nguội, hút ẩm và cân cho đến khi khối lƣợng của hai lần cân lặp lại không đổi hoặc thay đổi < 4% so với khối lƣợng của lần cân trƣớc.
3.4.5.3 Kết quả
Hàm lƣợng chất rắn hòa tan trong mẫu đƣợc xác định theo công thức sau:
Hàm lƣợng chất rắn hòa tan, mgL-1 200 1000 ) ( A B
Trong đó: A là khối lƣợng của chất rắn và cốc (mg) B là khối lƣợng cốc lúc đầu (mg)
3.4.6 Xác định hàm lƣợng chloride 3.4.6.1 Nguyên tắc
Hàm lƣợng chloride đƣợc xác định bằng phƣơng pháp chuẩn độ - phƣơng pháp Mohr với dung dịch chuẩn là AgNO3 0.01 N và chất chỉ thị là K2CrO4. Với một lƣợng dƣ dù rất nhỏ của ion Ag+ cũng sẽ tạo phức màu đỏ gạch với ion CrO42-. Phản ứng này dùng để nhận biết điểm kết thúc của phản ứng chuẩn độ.
Các phản ứng xảy ra:
Ag+ + Cl- → AgCl ↓ (trắng) 2Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4 ↓ (đỏ gạch)
3.4.6.2 Cách tiến hành
Chuẩn bị mẫu: cho vào 3 erlen 100 mL mỗi erlen 20 mL mẫu (mẫu đƣợc lắc đều và lấy bằng pipet). Cho tiếp vào mỗi erlen khoảng 5 mL dung dịch K2CrO4 0.01 N, sau đó lắc đều.
Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn AgNO3 0.01 N cho đến khi dung dịch mẫu vừa xuất hiện kết tủa đỏ gạch thì dừng lại. Đọc và ghi nhận lại thể tích AgNO3 0.01 N đã dùng. Lần lƣợt tiến hành chuẩn độ với các erlen còn lại. Kết quả lƣợng AgNO3 0.01 N đã dùng là trung bình của ba lần chuẩn độ.
Chuẩn độ mẫu trắng: thay mẫu bằng nƣớc cất hai lần và tiến hành tƣơng tự nhƣ với mẫu thật. Đọc và ghi nhận lại kết quả sau 3 lần chuẩn độ.
3.4.6.3 Kết quả
Từ kết quả chuẩn độ ta xác định đƣợc nồng độ chloride nhƣ sau:
) ( 20 01 . 0 01 . 0 20 3 3 C V N V CCl AgNO Cl AgNO ) ( 2 1 3 V V mL VAgNO
Hàm lƣợng chloride (mgL-1) đƣợc xác định theo công thức sau: Chloride (mgL-1)1000CCl35.517.75(V1V2)
Trong đó: V1 là thể tích dung dịch AgNO3 0.01 dùng chuẩn độ mẫu V2 là thể tích dung dịch AgNO3 0.01 dùng chuẩn độ mẫu trắng
3.4.7 Xác định hàm lƣợng fluoride 3.4.7.1 Nguyên tắc
Phƣơng pháp Spadns đƣợc dựa vào phản ứng của ion fluoride và thuốc thử zirconi màu đỏ. Flouride phản ứng với thuốc thử tạo thành phức không màu ZrF62-.
Khi hàm lƣợng ion fluoride tăng lên sẽ làm giảm màu của thuốc thử. Tốc độ phản ứng bị ảnh hƣởng bởi tính acid của hỗn hợp phản ứng. Nếu tỷ lệ acid trong phản ứng tăng lên, phản ứng có thể xảy ra tức thời.
3.4.7.2 Cách tiến hành
Pha hóa chất:
Dung dịch chuẩn gốc fluoride (100 mgL-1): cân 0.221 g NaF pha với nƣớc cất và định mức thành 1000 mL.
Dung dịch chuẩn làm việc fluoride (10 mgL-1) (dung dịch chuẩn thứ cấp): lấy 10 mL dung dịch chuẩn gốc fluoride (100 mgL-1) cho vào bình định mức 100 mL và định mức bằng nƣớc cất thu đƣợc dung dịch chuẩn làm việc fluoride (10 mgL-1
). Dung dịch spadns: hòa tan 958 mg spadns (sodium-2-(parasulfophenylazo)-1,8- dihydroxy-3,6-napthalene disulfonate) trong bình định mức 500 mL.
Dung dịch zirconyl-acid: hòa tan 133 mg zirconyl chloride octahydrate (ZnOCl2.8H2O) trong 25 mL nƣớc cất. Thêm 350 mL HCl đậm đặc, pha loãng đến 500 mL bằng nƣớc cất.
Thuốc thử acid-zirconyl-spadns: trộn dung dịch spadns với dung dịch acid- zirconyl theo tỷ lệ 1:1.
Dung dịch dùng để zero máy: pha 10 mL dung dịch spadns trong 100 mL nƣớc cất. Lấy 7 mL HCl đậm đặc pha loãng thành 10 mL và cho vào dung dịch spadns.
Dung dịch natri asenit 0.04 M: hòa tan 5 g NaAsO2 và định mức bằng nƣớc cất đến 1000 mL.
Dựng đƣờng chuẩn:
Từ dung dịch chuẩn làm việc fluoride (10 mgL-1) pha thành các dung dịch chuẩn với nồng độ fluoride tƣơng ứng là: 0.0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 (mgL-1) với thành phần nhƣ sau:
Bảng 3-2 Thành phần dung dịch chuẩn fluoride dựng đƣờng chuẩn
Số mẫu 0 1 2 3 4
Dung dịch chuẩn fluoride (10 mgL-1) (mL) 0 1 2 3 4 Thuốc thử acid-zirconyl-spadns (mL) 10 10 10 10 10
Nƣớc cất (mL) 40 39 38 37 36
Tổng cộng (mL) 50 50 50 50 50
Lắc đều các dung dịch chuẩn trên, để lên màu khoảng 20 phút sau đó đo độ hấp thu ở bƣớc sóng 570 nm trên cuvet có chiều dài đƣờng quang 10 mm. Ghi nhận lại kết quà và lập thành đƣờng chuẩn fluoride.
Đo mẫu: