1.5.3.1. Giá trị trung bình cộng
Giả sử tiến hành phép đo nào đó n lần ta thu được n giá trị thực nghiệm X1, X2, X3, ..., Xn. Khi đó giá trị trung bình cộng của phép đo là:
𝑋̅ =𝑋1+𝑋2+𝑋3+⋯+𝑋𝑛 𝑛
Đây là giá trị gần với giá trị thực của đại lượng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo được.
1.5.3.2. Phương sai
Phương sai của phép đo phản ảnh độ phân tán kết quả đo, được đánh giá bằng S2 = ∑𝑛𝑖=1(𝑋𝑖−X̅ )2
𝑘
k = số bậc tự do. Nếu chỉ có một đại lượng cần đo X thì k=n-1 Giá trị S= √𝑆2 thường được gọi là độ lệch chuẩn của phép đo.
Độ lệch chuẩn của đại lượng trung bình cộng 𝑆𝑋̅ được tính theo công thức sau: 𝑆𝑋̅ = √𝑆 2 𝑛 = √∑ (𝑋𝑖 − 𝑋̅)2 𝑛(𝑛 − 1) 1.5.3.3. Hệ số biến động
Giả sử tiến hành phân tích lập lại n lần, ta được các giá trị kết quả x1, x2,...,xn. Từ các biểu thức toán học được trình bày ở phía trên ta tính được x và S. Hệ số biến động v của phương pháp phân tích đặc trưng cho độ lặp lại hay độ phân tán của kết quả thí nghiệm và được xác định bằng hệ thức:
Như vậy, chúng ta có thể tính hệ số biến động theo độ lệch chuẩn và ngược lại.
1.5.3.4. Biên giới tin cậy
Biên giới tin cậy ɛ là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị rung bình cộng 𝑋 ̅và giá trị thực µ của đại dương phải đo: ɛ = |𝑋̅ − µ|. Trong thực tế, số lần thí nghiệm n thường nhỏ nên để tìm ɛ ta thường dùng chuẩn Student được tính theo công thức:
t = |𝑋̅ − 𝜇|
𝑆𝑋̅ = 𝑋̅−𝜇
𝑆 √𝑛 → 𝜇 = 𝑋̅ ± 𝑡𝑆
√𝑛
Gía trị thực µ nàm trong khoảng 𝑋̅ − 𝑡𝑆
√𝑛 < 𝜇 < 𝑋̅ + 𝑡𝑆
√𝑛 với xác suất tin cậy nào đó.
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Với mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đánh giá chất lượng nước mặt nên đối tượng nghiên cứu dựa trên việc tìm hiểu về tài nguyên nước mặt đồng thời phân tích, đáng giá một số chỉ tiêu hóa học trong nước để đánh giá chất lượng nước của một số khu vực của quận Liên Chiểu.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Phân tích, đánh giá chất lượng nước mặt của quận Liên Chiểu: - Chất lượng nước sông Cu Đê nằm trong khu vực Hòa Hiệp Bắc
- Chất lượng nước hồ Bàu Tràm nằm trong khu vực Hòa Hiệp Nam- Hòa Khánh Bắc
- Chất lượng nước thủy cục nằm ở số 459, đường Tôn Đức Thắng, khu vực Hòa Khánh Nam.
- Chất lượng nước ngầm nằm tại số nhà 177 Phạm Như Xương-khu vực Hòa Khánh Nam và số nhà K82/01 Nguyễn Lương Bằng- khu vực Hòa Khánh Bắc.
2.1.3. Thời gian nghiên cứu
Tiến hành phân tích mẫu từ tháng 7 năm 2016 đến tháng 1 năm 2017. Mẫu lấy được lấy 2 đợt để nghiên cứu:
Đợt 1: Ngày 19/7/2016 Đợt 2: Ngày 15/1/2017
Lấy mẫu vào lúc 7h30 sáng.
2.2. Dụng cụ, hóa chất 2.2.1. Dụng cụ và thiết bị 2.2.1. Dụng cụ và thiết bị - Buret 25ml - Bình định mức 25ml, 50ml, 100ml, 250ml, 500ml, 1000ml - Bình tam giác 250ml - Cốc thủy tinh 100ml, 250ml - Ống đong 100ml
- Bơm thu mẫu - Pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 25ml - Ống nhỏ giọt, bóp cao su - Tủ sấy - Bếp cách thủy - Bếp điện - Cân phân tích
- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
2.2.2. Hóa chất - Dung dịch NaOH - Dung dịch NaOH - Phenolphthalein - Dung dịch H2C2O4.2H2O 0,1N - Dung dịch HCl 0,02N - Dung dịch Na2B4O7 0,02N - Dung dịch EDTA 0,05N - Dung dịch đệm NH4Cl - Chất chỉ thị ET-OO - Dung dịch AgNO3 0,05N - Thuốc thử K2CrO4 5% - Dung dịch NaCl 0,1N - Dung dịch PO43- 0,01 mg/l - Dung dịch H2SO4 5N - Dung dịch amoni molipdat - Dung dịch kali natri tatrat - Axit ascorbic 1M
- Dung dịch chuẩn KMnO4 0,1N - Dung dịch H2SO4 1:2
- Dung dịch kali bicromat 0,25N - Dung dịch chuẩn Fe2+ 0,25 N - Chỉ thị Feroin
- Dung dịch H2SO4, Ag2SO4, Hg2SO4
- Thuốc thử axit fenoldisunfonic
- Dung dịch NO3- tiêu chuẩn 0,1 mg/ml - Amoni hydroxit đậm đặc
2.3. Pha hóa chất
2.3.1. Pha dung dịch chuẩn
2.3.1.1. Pha dung dịch NaCl 0,1N
- Cân chính xác 0,585g NaCl khan;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với một ít nước cât; - Chuyển hết lượng dung dịch trong cốc vào bình định mức 100ml;
- Định mức với vạch;
- Bảo quản trong bình thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.1.2. Pha dung dịch AgNO3 0,05N
- Cân 4,2467g AgNO3 khan;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với một ít nước cất; - Chuyển hết lượng dung dịch trong cốc vào bình định mức 500ml;
- Định mức với vạch;
- Bảo quản trong lọ thủy tinh tối màu, đậy nắp kín.
2.3.1.3. Pha dung dịch H2C2O4.2H2O 0,1N
- Cân chính xác 3,15g H2C2O4 khan;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với một ít nước cất; - Chuyển hết lượng dung dịch trong cốc vào bình định mức 500ml;
- Định mức với vạch;
- Bảo quản trong bình thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.1.4. Pha dung dịch tiêu chuẩn NO3- 0,1mg/l
- Cân chính xác 0,1609g KNO3 khan;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với một ít nước cất; - Chuyển hết lượng dung dịch trong cốc vào bình định mức 100ml;
Tiến hành pha loãng 10 lần ta được dung dịch chuẩn NO3- 0,1mg/l
2.3.1.5. Pha dung dịch tiêu chuẩn PO43- 0,01mg/l
- Cân chính xác 0,2197g KH2PO4 đã hoạt hóa ở 1050C;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với khoảng 800ml nước cất;
- Chuyển hết lượng dung dịch trong cốc vào bình định mức 1000ml; - Thêm 10ml dung dịch axit H2SO4 5N;
- Định mức với vạch;
- Bảo quản trong lọ thủy tinh nút nhám và để trong tủ lạnh. (dung dịch này bền trong 1 tuần).
Pha loãng dung dịch tiêu chuẩn này 5 lần để có dung dịch tiêu chuẩn PO43- có nồng độ 0,01mg/ml.
2.3.1.6. Pha dung dịch EDTA 0,05N
- Cân 4,653g EDTA khan;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với một ít ước cất; - Chuyển hết lượng dung dịch trong cốc vào bình định mức 500ml;
- Định mức với vạch;
- Bảo quản trong bình thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.1.6. Pha dung dịch KMnO4 0,1N
- Cân 3,16g KMnO4 ;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với 1000ml nước cất; - Bảo quản trong bình thủy tinh tối màu, đậy nắp kín.
Dung dịch này để khoảng 7 ÷ 10 ngày cho ổn định mới sử dụng. Trước khi sử dụng chuẩn hóa bằng dung dịch chuẩn H2C2O4.
2.3.1.7. Pha dung dịch Boarx Na2B4O7 0,02N
- Cân 3,814g Na2B4O7.10H2O;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với một ít nước cất; - Chuyển hết lượng dung dịch trong cốc vào bình định mức 100ml;
- Lấy 10 ml dung dịch này định mức thành 100ml nước cất ta được dung dịch Na2B4O7 0,02N
2.3.1.8. Pha dung dịch Fe2+ 0,25N
- Cân 49 g (NH4)2Fe(SO4)2
- Hòa tan trong một ít nước cất
- Thêm vào 10ml H2SO4 đậm đặc rồi định mức thành 500ml.
2.3.2. Pha chế dung dịch đệm và chất chỉ thị 2.3.2.1. Pha thuốc thử K2CrO4 5% 2.3.2.1. Pha thuốc thử K2CrO4 5%
- Cân 5g K2CrO4;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với 95ml nước cất; - Bảo quản trong lọ thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.2.2. Pha dung dịch axit H2SO4 1:2
- Chuẩn bị sẵn 200ml nước cất trong cốc thủy tinh; - Lấy 100ml H2SO4 98% bằng ống đong;
- Hòa tan H2SO4 98% vào cốc nước cất khuấy đều - Bảo quản trong lọ thủy tinh
2.3.2.3. Pha dung dịch H2SO4 5N
- Chuẩn bị sẵn 430ml nước cất trong cốc thủy tinh; - Lấy 70ml H2SO4 98% bằng ống đong;
- Hòa tan H2SO4 98% vào cốc nước cất khuấy đều; - Bảo quản trong lọ thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.2.4. Pha dung dịch amoni molipdat
- Cân chính xác 5g (NH4)6Mo7O24.4H2O;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với 100ml nước cất; - Thêm 2ml dung dịch axit H2SO4 98%;
- Bảo quản trong lọ thuỷ tinh polietylen có mẫu sẫm, (dung dịch này bền hơn 3 tháng ).
Sau khi chuẩn bị 48 giờ mới đem sử dụng.
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với 250ml nước cất; - Bảo quản trong lọ thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.2.6. Pha dung dịch Axit ascobic 1M
- Cân 0,88g axit ascobic;
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với 50ml nước cất; - Bảo quản trong lọ thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.2.7. Pha dung dịch kali bicromat 0,25N
- Cân 3,064g K2Cr2O7 đã được sấy ở 1050C trong 2h
- Chuyển hết lượng cân vào trong cốc thủy tinh, hòa tan với một ít nước cất;
- Chuyển toàn bộ vào bình định mức và định mức lên 250ml - Bảo quản trong lọ thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.2.8. Pha dung dịch Ag2SO4 + H2SO4
- Cho 10g Ag2SO4 vào 35ml nước - Cho từ từ 965ml H2SO4 đặc
- Để 1 hoặc 2 ngày cho tan hết
- Bảo quản trong lọ thủy tinh, đậy nắp kín.
2.3.2.9. Pha axit fenoldisunfonic
- Cân 3g phenol tinh khiết
- Hòa tan trong 20ml H2SO4 đậm đặc
- Khuấy đều, để nguội, sau 24h mới đem sử dụng
2.3.2.10. Pha dung dịch axit HCl 0,02N
- Pha loãng 4,15ml HCl 37% trong bình định mức 100ml được dung dịch HCl 0,5N
- Lấy 20ml dung dịch trên định mức thành 500ml được dung dịch HCl 0,02N
2.4. Các quy trình phân tích thực nghiệm
2.4.1. Xác định độ cứng
Lấy chính xác 10 ml mẫu nước cho vào bình tam giác dung tích 250ml, thêm vào 2ml dung dịch đệm NH4Cl + NH4OH lắc đều, cho lượng nhỏ chất chỉ thị ET- OO vào ( chỉ bằng hạt gạo ).
Đem chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0,05N, khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu xanh biếc thì kết thúc chuẩn độ . Ghi thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ.
Độ cứng tổng số (X) của mẫu thử được tính theo công thức sau: X = 𝑉.𝑁.50.1000
𝑉0 (mgCaCO3/l)
Trong đó: V : thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ (ml) N : nồng độ của dung dịch EDTA đem chuẩn độ (N)
V0 : thể tích mẫu nước thử (ml) 50 : đương lượng gam của CaCO3
2.4.2. Xác định độ kiềm
- Lấy 100ml mẫu nước cho vào bình tam giác dung tích 250ml;
- Thêm vào 3 giọt chỉ thị metyl da cam, dung dịch chuyển sang màu vàng ; - Cho dung dịch chuẩn HCl vào buret chuẩn độ 25ml;
- Chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ da cam; - Ghi thể tích HCl tiêu tốn cho quát trình chuẩn độ.
Độ kiềm được xác định theo công thức: COH- = 𝑉𝐻𝐶𝑙 . 𝐶𝐻𝐶𝑙
𝑉𝑋 . 1000 (mđgl/l) Trong đó :
VHCl: thể tích dung dịch HCl tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ (ml)
CHCl: nồng độ của dung dịch HCl đem chuẩn độ (N) VX: thể tích mẫu nước thử (ml)
2.4.3. Xác định độ axit
- Lấy 100ml mẫu nước cho vào bình tam giác dung tích 250ml ; - Thêm vào 3 giọt chỉ thị phenolphtalein;
- Cho dung dịch chuẩn NaOH vào buret chuẩn độ 25ml;
- Chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ không màu sang màu hồng nhạt ; - Ghi thể tích NaOH tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ.
Độ xác định được xác định theo công thức:
CH+ = 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 . 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑉𝑋 . 1000 (mđgl/l)
Trong đó: VNaOH: thể tích dung dịch NaOH tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ(ml) CNaOH: nồng độ của dung dịch NaOH đem chuẩn độ (N)
VX: thể tích mẫu nước thử (ml)
2.4.4. Xác định hàm lượng COD
2.4.4.1. Xác định theo phương pháp KMnO4
- Lấy chính xác 25ml mẫu vào bình tam giác dung tích 100ml; - Thêm 10 ml H2SO4 2M vào bình nón;
- Sau đó đem đun sôi trên bếp cách thủy trong 10 phút;
- Lấy ra, cho vào mỗi bình chính xác 10ml dung dịch KMnO4 0,1N;
- Tiếp tục đưa vào bếp cách thủy đun sôi trong 10 phút (dung dịch trong bình có màu tím);
- Lấy ra, cho vào mỗi bình chính xác 10ml dung dịch Natri Oxalat 0,1N, lắc nhẹ (lúc này dung dịch trong bình không có màu);
- Tiến hành chuẩn độ bình tam giác bằng dung dịch KMnO4 0,1N trên buret đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền thì dừng lại (chuẩn ngay khi còn nóng); - Ghi lại thể tích dung dịch KMnO4 tiêu tốn;
- Tiến hành tương tự như vậy với mẫu trắng. Chỉ số Pemanganat được xác định theo công thức:
X = (𝑉𝑀 − 𝑉𝑇). 𝑁. 𝐷𝑜
𝑉𝑋 . 1000 (mgO2/l)
Trong đó,
VT: Thể tích dung dịch KMnO4 tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ mẫu trắng (ml).
VM: Thể tích dung dịch KMnO4 tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ mẫu nước thải (ml).
N: Nồng độ dung dịch chuẩn KMnO4 (N). DO: Đương lượng gam của Oxy, Do= 8.
2.4.4.2. Xác định theo phương pháp Bicromat
- Cho chính xác vào ống COD 15ml dung dịch K2Cr2O7 0,25N - Thêm vào ống 5ml dung dịch H2SO4 đặc;
- Tiếp tục cho thêm vào đó một lượng nhỏ tinh thể Ag2SO4; - Sau đó thêm 10 giọt HgSO4;
- Cuối cùng thêm chính xác 10ml mẫu phân tích;
- Vặn nắp lại thật chặt rồi đem đun trên bếp COD ở 150oC trong 2h;
- Sau 2h lấy ống ra, tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn muối Mo trên buret cho đến khi dung dịch trong bình chuyển sang màu đỏ cam;
- Ghi lại thể tích dung dịch muối Mo tiêu tốn; - Tiến hành tương tự như vậy với mẫu trắng.
Hàm lượng COD (phương pháp Bicromat) trong mẫu được xác định theo công thức: XM = (VT - VM). NMo. DO . 1000
𝑉𝑋 (mgO2/l)
Trong đó,
VT: Thể tích dung dịch K2Cr2O7 tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ mẫu trắng (ml).
VM: Thể tích dung dịch K2Cr2O7 tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ mẫu nước thải (ml).
NMo: Nồng độ đương lượng chính xác của dung dịch chuẩn muối Mo (N). DO: Đương lượng gam của Oxy, Do= 8.
Vx: Thể tích mẫu nước phân tích ban đầu (ml).
2.4.5. Xác định hàm lượng ion Cl-
- Lấy chính xác 50 ml mẫu nước cho vào bình tam giác dung tích 250ml. - Thêm vào vài giọt dung dịch kali cromat.
- Chuẩn độ bằng dung dịch bạc nitrat 0,05N cho đến khi dung dịch xuất hiện màu da cam nâu thì kết thúc chuẩn độ. Ghi thể tích bạc nitrat tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ.
- Tiến hành một thí nghiệm trắng với 10ml nước cất và tiến hành tương tự. Hàm lượng clorua (X) của mẫu thử được tính theo công thức sau:
X = ( 𝑉1−𝑉2 ).𝑁. 35,45. 1000
𝑉 (mg/l) Trong đó:
V1: thể tích dung dịch AgNO3 tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ với mẫu nước (ml)
V2 : thể tích dung dịch AgNO3 cho quá trình chuẩn độ đối với nước cất (ml). N: nồng độ của dung dịch AgNO3 đem chuẩn độ (N).
V: thể tích mẫu nước thử (ml).
2.4.6. Xác định hàm lượng ion nitrat NO3- bằng phương pháp dùng thuốc thử axit fenoldisunfonic axit fenoldisunfonic
Lập đường chuẩn :
Chuẩn bị 6 cốc 100ml, lần lượt cho các hóa chất vào:
STT 0 1 2 3 4 5 6 BT Dung dịch KNO3 50 mg/l 0 2 4 6 8 10 12 20 ml