khi định lượng chất hữu cơ. 10.2.2.Dụng cụ, hố chất và thiết bị 10.2.2.1. Dụng cụ, thiết bị - Erlene 500ml. - Buret 25ml. - Pipet 1ml, 5ml, 10ml. - Bếp điện 10.2.2.2. Hĩa chất
- Acid oxalic 0,1 N: Cân chính xác 6,303 g acid oxalic H2C2O4.2H2O tinh khiết
để phân tích (TKPT) hịa tan bằng nước cất hai lần, sau đĩ thêm nước cất đến vạch đủ 1000ml. Đun sơi dung dịch trong một giờ. Để yên trong một tuần và lọc qua phễu lọc thuỷ tinh xốp. Dung dịch này để hiệu chỉnh nồng độ dung dịch KMnO4 cho đúng 0,1N.
- Acid sulfuric đậm đặc (d = 1,84). - Dung dịch KMnO4 0,1N
10.2.3.Trình tự thí nghiệm
Cho vào bình tam giác 500 ml một lượng mẫu sao cho nồng độ chất hữu cơ
trong đĩ khơng quá 100 mg/L, cĩ thể lấy một thể tích nhỏ rồi thêm nước cất đến đủ
100ml. Thêm vào đĩ 2ml acid sulfuric H2SO4 đặc, 10ml KMnO4 0,1 N. Đun sơi dung dịch và để sơi thêm 10 phút. Lấy bình ra khỏi bếp điện. Để nguội bớt rồi thêm vào đĩ chính xác 10 ml acid oxalic 0,1 N. Lắc đều, chuẩn độ ngược lượng acid dư bằng kali pemanganat 0,1 N đến khi màu của dung dịch chớm cĩ màu hồng tím. Ghi thể tích kali pemanganat đã dùng (a).
Làm song song một mẫu trắng như đã làm với thuốc thử. Ghi thể tích kali pemanganat dùng cho mẫu trắng (b).
10.2.4.Tính tốn
Lượng oxy cần thiết để oxy hố các chất hữu cơ trong 1000ml nước thải x tính bằng mgO2/L theo cơng thức:
( ) V S N b a x= − × × ×1000 Trong đĩ:
N: nồng độ dung dịch kali pemaganat.
a: lượng kali pemaganet dùng cho mẫu nước thải, ml. b: lượng kali pemaganat dùng cho mẫu trắng, ml. S: đương lượng gam của oxy.
V: thể tích mẫu nước thải lấy để phân tích, ml
CÂU HỎI
1. Nồng độ của CO2 trong nước phụ thuộc yếu tố nào? 2. Trình bày phương pháp khử CO2 trong nước?
BÀI 11: NHƠM – DO 11.1. NHƠM
11.1.1.Giới thiệu chung
11.1.1.1. Ý nghĩa mơi trường
Nhơm cĩ tính độc thần kinh, cơ chế tác động chính xác vẫn chưa rõ. Nhơm làm biến đổi sự hằng định nội mơi (homeostasis), làm biến dưỡng năng lượng và tạo ra các
đại phân tử như RNA. Nhơm cũng gĩp phần vào sự thối hĩa thần kinh liên quan đến sự suy thối các thể sợi thần kinh (neurofibrillary), tương tự như trường hợp bệnh Ahzheimer (khơng hồn tồn giống).
Ở pH thấp, nhơm sẽ di động và thay đổi cấu tạo. Nhơm là kim loại phổ biến nhất trên bề mặt trái đất, và là loại khống phổ biến đứng hàng thứ ba. Nhơm bị rửa trơi khỏi vùng lưu vực bị acid hĩa, và tích lũy lại trong các vực nước đến mức gây độc.
Độc tính của nhơm trong nước rất phức tạp, và tùy thuộc vào nồng độ nhơm, loại sinh vật, pH, nồng độ của các ligand (cĩ tác dụng làm thay đổi đặc tính của nhơm), cả mức calcium. Ở pH khoảng 4 – 5,5, tác động của nhơm tác động từ chỗ giảm bớt độc tính của H+ đến mức thực sự gây thêm mức tử vong cho sinh vật. Ở pH > 6, nhơm hịa tan ít và bị kết tủa vào bùn đáy hoặc các đài chất. Ở pH < 5,5, độ hồ tan của nhơm gia tăng và nằm ở dạng ion vơ cơ Al3+, hydroxide [Al(OH)2+ hoặc Al(OH)2+], hoặc ở dạng AlF3. Các dạng nhơm vơ cơ này thường độc hại hơn các loại nhơm kết hợp với các chất hữu cơ, nhất là đối với cá.
11.1.1.2. Nguyên tắc
Dựa trên phản ứng của nhơm Al với 8 – oxyquinoline trong mơi trường axit cĩ pH từ 1,8 − 2,0.
Chất chiết 8 – oxyquinoline nhơm trong chloroform cĩ màu vàng, cường độ
màu tỷ lệ với nồng độ nhơm Al3+.
11.1.1.3. Yếu tố cản trở
Các chất hữu cơ làm cho nước cĩ màu phải chiết ra khỏi nước bằng chloroform trước khi cho các thuốc thử. Loại bỏ chất cản trở quan trọng nhất là cất bằng cách chuyển tất cả sắt sang dạng hĩa trị ba bằng ammonium persulfate. Sau đĩ chiết 8 – oxyquinolate sắt ra khỏi mẫu nước bằng chloroform. Điều chỉnh mơi trường ở đúng pH là 1,8 − 2,0; ở mơi trường đĩ nhơm 8 – oxyquinolate khơng bị đẩy ra. Nếu cần cĩ
thể xác định luơn cả sắt ở giai đoạn đĩ. Đồng, nếu cĩ cũng bị chiết ra cùng với sắt (Fe). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đồng thời, việc chiết nhơm bằng chloroform chiết cả bismuth, niken; nhưng những nguyên tố này thường cĩ rất ít và ảnh hưởng coi như khơng đáng kể.
11.1.2.Thiết bị, dụng cụ và hố chất 11.1.2.1. Thiết bị, dụng cụ - Pipet 2ml, 5ml, 10ml - Ống đong 100ml - Quang phổ kế - Bình định mức 25ml
- Phễu chiết hay bình gạn dung tích 250 – 300ml
11.1.2.2. Hĩa chất
- Acid chlohidric 1N: pha 85mg HCl đặc trong 1L nước cất. - Ammonium persulfate.
- NaOH 0,1N, HCl 0,1N.
- Dung dịch 8 – oxyquinoline 2% trong chloroform: hịa tan 2g 8 – oxyquinoline tinh khiết trong chloroform đến 100ml.
- Chloroform.
- Dung dịch đệm pH = 4,5 (sodium acetate và acid acetic): chuẩn bị như sau:
o Dung dịch 1: trộn 60g acid acetic pha lỗng với nước cất đến 1000ml.
o Dung dịch 2: hịa tan 82g sodium acetate khan hay 136g CH3COONa.3H2O trong nước cất, pha lỗng đến 1000ml.
o Trộn 2 dung dịch trên lại.
- Dung dịch nhơm Al3+ chuẩn bị như sau:
o Dung dịch I: Hịa tan 1,7582 g KAl(SO4)2.12H2O tinh khiết trong nước cất và pha lỗng trong một lít nước (1 ml dung dịch này chứa 0,1mg Al3+).
o Dung dịch II: Lấy 10 mg dung dịch I pha thành một lít với nước cất (1ml dung dịch này chứa 0,001 mg Al3+).
Dựng đường chuẩn:
STT 0 1 2 3 4 5 6 7 Mẫu (*)
Vml dd chuẩn Al3+ 0 1 5 10 20 30 40 50
Vml nước cất 50 49 45 40 30 20 10 0
0,1 – 0,2g ammonium persulfate, lắc đến tan. Để yên 1 – 2 phút, trung hồ bằng acid hoặc kiềm
Acid citric 1N (ml) 0,8ml/50ml mẫu (pH = 1,8 – 2,0) 8 – oxyquinoline 2%
trong chloroform (ml)
1,5 – 2ml, lắc đều, để lắng, sau đĩ chiết ra. Lặp lại 2, 3 lần đến khi chloroform chiết ra khơng cĩ màu. Sau đĩ bổ sung thêm 2 –
3ml nữa
Dung dịch đệm (ml) 10ml/50ml mẫu
(*) Thể tích mẫu là 50ml.
Các hỗn hợp cẩn thận để yên 1 ÷ 2 phút sau khi chiết lớp chloroform màu vàng
ở dưới vào một bình định mức cĩ dung tích thích hợp (10 ÷ 20ml) chiết hai lần, mỗi lần từ 2,5 ÷ 3ml dung dịch 8 – oxyquinoline chuyển các hỗn hợp vào bình. Cho thêm chloroform đến thể tích xác định. Chuyển vào cuvét và đo mật độ quang ở λ = 390nm. Làm song song với mẫu trắng.
STT 0 1 2 3 4 5 6 7
C (mg) 0 0,001 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
11.1.4.Tính tốn
Dựa theo đường chuẩn, tính ra nồng độ nhơm. Hàm lượng nhơm Al3+ (x) tính bằng mg/L theo cơng thức: 2 1 1000 . V V V a x × × = Trong đĩ:
a: hàm lượng nhơm Al3+ tính theo đường chuẩn, mg. V1: thể tích chloroform đã dùng để chiết mẫu, ml.
V2: thể tích chloroform dùng để xây dựng đường chuẩn, ml. V: thể tích mẫu nước lấy để phân tích, ml.
11.2. DO
11.2.1.Giới thiệu chung
DO (oxy hịa tan) là yếu tố xác định sự thay đổi xảy ra do vi sinh vật kỵ khí hay hiếu khí. Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất liên quan đến việc kiểm sốt ơ nhiễm dịng chảy. Ngồi ra, DO cịn là cơ sở kiểm tra BOD nhằm đánh giá mức ơ nhiễm của nước thải sinh hoạt và nước thải cơng nghiệp.
Tất cả các quá trình xử lý hiếu khí phụ thuộc vào sự hiện diện của DO trong nước thải. Việc xác định DO khơng thể thiếu vì đĩ là phương tiện kiểm sốt tốc độ sục khí để bảo đảm đủ lượng DO thích hợp cho vi sinh vật hiếu khí phát triển.
DO cũng là yếu tố quan trọng trong sựăn mịn sắt thép, đặc biệt là trong hệ thống cấp nước lị hơi.
11.2.1.2. Nguyên tắc
Nguyên tắc Winkler cải tiến dựa trên sự oxy hĩa Mn2+ thành Mn4+ bởi lượng oxy hịa tan trong nước. Khi cho MnSO4 và dung dịch iodide kiềm (NaOH + NaI) vào mẫu, cĩ hai trường hợp xảy ra:
• Nếu khơng cĩ oxy hiện diện, kết tủa Mn(OH)2 cĩ màu trắng: Mn2+ + 2OH-→ Mn(OH)2↓
• Nếu mẫu cĩ oxy, một phần Mn2+ bị oxy hĩa thành Mn4+, kết tủa cĩ màu nâu: Mn2+ + 2OH- +
2 1
O2→ MnO2 + H2O
Mn4+ cĩ khả năng khử I- thành I2 tự do trong mơi trường acid. Như vậy, lượng I2 được giải phĩng tương đương với lượng oxy hịa tan cĩ trong mơi trường nước. Lượng I2 này được xác định theo phương pháp chuẩn độ bằng thiosulfate với chỉ thị
tinh bột.
MnO2 + 2I- + 4H+→ Mn2+ + I2 + 2H2O 2Na2S2O3 + I2→ Na2S4O6 + 2NaI (khơng màu)
Phương pháp Winkler bị giới hạn bởi các tác nhân oxy hĩa khác như nitrite, sắt,… các tác nhân này cũng cĩ thể oxy hĩa 2I- → I2, đưa đến việc nâng cao trị số kết quả. Ngược lại, tác nhân khử như Fe2+, sulfide, … oxy hĩa I2→ 2I- sẽ làm thấp giá trị
kết quả.
Đặc biệt ion nitrite là một trong những chất thải ngăn trở thường gặp. Nĩ khơng oxy hĩa Mn2+, song trong mơi trường cĩ iodide và acid, NO2- sẽ oxy hĩa 2I- → I2, N2O2 tạo thành từ phản ứng lại bị oxy hĩa bởi oxy khí trời qua mặt thống dung dịch
2NO2- + 2I- + 4H+→ I2 + N2O2 + 2H2O N2O2 +
2