6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
2.4.2. Xác định nhu cầu oxi hóa học COD (K2Cr2O7)
Nhu cầu oxi hóa học là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và nước bằng tác nhân oxi hóa mạnh.
2.4.2.1. Nguyên tắc
Nguyên tắc của phương pháp này là mẫu được đun hồi lưu với K2Cr2O7 và chất xúc tác bạc sunfat trong môi trường axit sufuric đặc. Phản ứng diễn ra như sau:
Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O Quá trình oxi hóa cũng có thể được viết:
O2 + 4H+ + 4e 2H2O Như vậy 1 mol Cr2O7
2-
sẽ tiêu thụ 6 mol electron để tạo ra 2 mol Cr3+. Trong khi mỗi một O2 tiêu thụ 4 mol electron để tạo ra nước, do đó 1 mol Cr2O72- tương ứng với 3/2 mol O2 .
Bạc sunfat dùng để thúc đẩy quá trình oxi hóa các chất hữu cơ phân tử lượng thấp.Các ion Cl-
gây cản trở cho quá trình phản ứng: Cr2O7
2-
+ 6Cl- + 14H+ 3Cl2 + Cr3+ + 7H2O
Để tránh sự cản trở trên người ta cho thêm HgSO4 để tạo phức với Cl-. Ngoài sự cản trở của ion Cl- còn phải kể đến sự cản trở của nitrit (NO2-), tuy nhiên với lượng NO2- từ 1 đến 1,2 mg/L thì sự cản trở của chúng được xem là
không đáng kể, còn việc tách loại chúng ra khỏi mẫu thì cần thêm một lượng axit sunfamic với tỉ lệ 10 mg/L mg NO2
- .
2.4.2.2. Hóa chất
- Hỗn hợp phản ứng: cho 10,216 g K2Cr2O7 (loại tinh khiết sấy sơ bộ ở 1030C trong 2 giờ) vào bình định mức 1 lít, thêm 167 mL dung dịch H2SO4 và 33,3 g HgSO4. Làm lạnh và định mức bằng nước cất đến vạch.
- Thuốc thử axit: pha thuốc thử theo tỉ lệ 22 g Ag2SO4/4 kg H2SO4 .Để dung dịch pha khoảng 1 đến 2 ngày để lượng Ag2SO4 tan hết hoàn toàn.
- Dung dịch chuẩn Kali hidro phtalat (HOOCC6H4COOK): sấy sơ bộ một lượng kali hidro phtalat ở nhiệt độ 1200C. Cân 850 mg kali hidro phtalat cho vào bình định mức 1 lít và định mức đến vạch bằng nước cất.
2.4.2.3. Phương pháp xác định
Lấy vào ống phá mẫu 2,5 mL mẫu, thêm vào 3,5 mL dung dịch thuốc thử axit và 1,5 ml dung dịch phản ứng. Đem đun trên máy phá mẫu COD ở nhiệt độ 1480C trong 2giờ. Lấy ra để nguội đem đo mật độ quang ở bước sóng 605 nm. Chú ý khi đo cần tránh để dung dịch đục hoặc có bọt khí vì những yếu tố này có thể làm sai kết quả phân tích.
Cần tiến hành phân tích mỗi mẫu lặp lại 3 lần và lấy kết quả trung bình. Song song cần tiến hành mẫu trắng để loại bỏ sai số nền.
Thực nghiệm xác định COD được tiến hành theo tiêu chuẩn TCVN 6491 : 1999 Chất lượng nước -Xác định nhu cầu oxi hóa học
2.4.2.4. Xây dựng đường chuẩn
Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ 20 – 1000 mg O2/L. Tiến hành xây dựng đường chuẩn với lượng hóa chất theo bảng 2.1 ta sẽ có được phương trình đường chuẩn theo dạng y = ax + b
Bảng 2.1. Lƣợng dung dịch (dd) chuẩn, lƣợng nƣớc cất, nồng độ O2
STT Lượng dd chuẩn (mL) Lượng nước cất (mL) Nồng độ O2 (mg/L)
1 5 95 50 2 10 90 100 3 20 80 200 4 30 70 300 5 50 50 500 6 60 40 600 7 80 20 800 8 95 5 950
Tiến hành xác định COD của dung dịch chuẩn cũng tương tự như cách xác định nồng độ COD trong mẫu theo quy trình phân tích.
Đem đo mật độ quang ta thu được bảng (2.2) kết quả xây dựng đường chuẩn COD.
Bảng 2.2. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn COD
Nồng độ O2
(mg/L) 50 100 200 300 500 600 800 950
Mật độ quang 0,044 0,060 0,096 0,131 0,194 0,225 0,297 0,341 Từ những giá trị đã xác định ở trên, xây dựng đồ thị và phương trình biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ COD và mật độ quang, ta có được phương trình đường chuẩn theo dạng y = ax + b. Từ phương trình đường chuẩn ta tính được hàm lượng COD có trong mẫu nước thải nuôi tôm.
0 200 400 600 800 1000 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 Mậ t độ q ua ng (Ab s) Nồng độ O2( mg/L) y = 0,0003x + 0,02857 R2 = 0,99956 Hình 2.4. Đƣờng chuẩn COD
Nhận xét: Trong khoảng nồng độ COD từ 50 đến 1000 mgO2/L phép đo mật độ quang tuân theo định luật Lambe - Beer. Vì vậy trong các mẫu đo thực tế sau này phải có giá trị COD trong khoảng nồng độ này.