Số thứ tự
V chuẩn NO ppm (mL)
Thêm nước vào đến khoảng 40,0 mL
Vthuốc thử ( mL) 1,0
Lắc đều, định mức tới vạch 50 mL, để yên 20 phút, đo quang ở λ = 540 nm
Số thứ tự CNO2-(ppm) Mật độ quang 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 3.4.6.2. Đo mẫu
- Lấy 40 mL dung dịch mẫu vào bình định mức 50 mL (lượng thể tích mẫu lấy tùy thuộc vào nồng độ NO2- có trong mẫu, nên lấy từ 10 – 40 mL). Thêm 1 mL hỗn hợp thuốc thử màu sau đó định mức tới vạch. Lắc đều và để yên 20 phút rồi đem đo màu phức chất tại bước sóng 540 nm.
- Mẫu chuẩn được tiến hành song song với mẫu thử.
- Nồng độ của mẫu chuẩn được chọn trong khoảng giới hạn đường chuẩn đo mẫu thử thường là 0,15 ppm.
Kết quả mẫu chuẩn
H %= Hàm lượngthực tế ×100 Hàmlượng lý thuyết
- ≥ 95% thì giá trị kết quả mẫu thử nghiệm được chấp nhận. - < 95% phải thực hiện lại mẫu thử nghiệm trên.
3.4.7. Cơng thức tính kết quả
Hàm lượng N trong mẫu (đơn vị ppm), được tính theo cơng thức sau:
CmgN/ L=
Trong đó:
- CNO2- là nồng độ NO2-
xác định dựa trên đường chuẩn; - F là hệ số pha loãng.
3.4.8. Kết quả thực nghiệm
Bảng 3.12. Kết quả xác định hàm lượng nitrit trong mẫu nước sinh hoạt
Ngày nhận mẫu
10/07/2015
24/07/2015
Nhận xét: Theo QCVN 01 – 39 : 2011/ BNNPTNT và QCVN 01 : 2009/ BYT
quy định hàm lượng nitrit tối đa có mặt trong nước là 3 mg/L. Các mẫu trên đều đạt tiêu chuẩn.
3.5. Xác định hàm lượng nitrat [14] [16] 3.5.1. Ý nghĩa môi trường
Các hợp chất nitrat trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc phát sinh từ các hoạt động của con người:
Hợp chất hữu cơ ⇌ NH3 ⇌ NH4+ ⇌ NO2- ⇌ NO3- ⇌ N2
Nitrat là hợp chất của nitơ và oxy, thường tồn tại trong đất và trong nước. Đây là nguồn cung cấp nitơ cho cây trồng. Thông thường nitrat không gây ảnh hưởng sức khỏe, tuy nhiên nếu nồng độ nitrat trong nước quá lớn hoặc nitrat bị chuyển hóa thành nitrit sẽ gây ảnh hưởng có hại đến sức khỏe.
Sự có mặt của nitrat trong nước cho thấy nguồn nước đã bị nhiễm bẩn từ sử dụng phân bón trong nơng nghiệp, hệ thống xử lý nước thải, chất thải động vật, chất thải công nghiệp hoặc từ ngành cơng nghiệp chế biến thực phẩm. Ngồi ra, hàm lượng nitrat trong nước cao cho thấy nguồn nước đã bị nhiễm bẩn bởi một số chất ô nhiễm khác như vi khuẩn hoặc thuốc trừ sau, những chất ơ nhiễm này có thể thâm nhập nguồn nước và hệ thống phân phối nước giống như nitrat và nitrit. Tùy theo mức độ có mặt của các hợp chất nitơ mà ta có thể biết được mức độ ơ nhiễm nguồn nước. Khi nước mới bị nhiễm bẩn bởi phân bón hoặc nước thải, trong nguồn nước có NH3, NO2- và NO3-. Sau một thời gian NH3 và NO2- bị oxy hóa thành NO3-.
Nguồn gây ô nhiễm nitrat
Nguồn gốc tự nhiên
Do cấu tạo địa chất và lịch sử hình thành địa tầng: các hiện tượng xói mịn, xâm thực, hiện tượng sét trong tự nhiên,… xảy ra giải phóng các hợp chất của
nitơ dẫn tới các q trình nitrat hóa. Tuy nhiên, trong mơi trường tự nhiên, các hợp chất này có khả năng được đồng hóa và đưa về trạng thái cân bằng.
Nguồn gốc nhân tạo
- Sử dụng quá mức lượng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất, thực vật đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn nước hoặc do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ càng làm đẩy nhanh quá trình nhiễm nitrat trong nước;
- Quá trình khoan khai thác nước diễn ra phổ biến cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm do lượng nước bị khai thác lớn mà lượng nước mới chưa kịp bổ sung dẫn tới quá trình xâm thực được đẩy mạnh, nước ngầm được bổ sung bằng việc thấm từ nguồn nước mặt xuống. Do các hoạt động của nguồn trên đã dẫn đến sự gia tăng nồng độ các chất nitơ trong nước bề mặt. Các chất này theo nước mặt thấm xuyên từ trên xuống hoặc thấm qua sườn các con sông, xâm nhập vào nước ngầm dẫn tới tình trạng tăng nồng độ hợp chất nitơ.
Ảnh hưởng của nitrat
Thực ra NO3- không độc nhưng khi vào cơ thể nitrat được chuyển hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột. Ion này còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Do vậy, khi ăn uống nước có chứa nitrit thì cơ thể sẽ hấp thu nitrit. Nitrit có tác dụng oxy hóa hemoglobin (huyết sắc tố) chứa trong hồng cầu, biến hemoglobin (Hb) thành methemoglobin (MetHb) khơng có khả năng vận chuyển O2 và thán khí giống như hemoglobin.
Hàm lượng cho phép đối với nitrat
Hàm lượng nitrat cho phép trong nước không được vượt quá 50 ppm.
3.5.2. Phương pháp xác định
Sử dụng phương pháp quang phổ theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6180:1996 để xác định hàm lượng nitrat có trong mẫu nước.
3.5.3. Yếu tố cản trở
Khoảng nồng độ của các chất thường gặp trong các mẫu nước đã được kiểm tra về khả năng gây nhiễu đối với phương pháp này. Các chất gây nhiễu tiềm tàng là clorua, octophotphat, magie và mangan (II).
Magie axetat (Mg) Magie axetat (Mg)
3.5.4. Nguyên tắc
Đo phổ của hợp chất màu vàng được hình thành bởi phản ứng của axit sunfosalixylic (được hình thành do việc thêm natri salixylat và axit sunfuric vào mẫu) với nitrat và tiếp theo xử lý với kiềm.
Dinatri dihidro etylen dinitrilotetraaxetat (EDTANa) được thêm vào với kiềm để tránh kết tủa các muối canxi và magie. Natri nitrua được thêm vào để khắc phục sự nhiễu của nitrit.
3.5.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
3.5.5.1. Hóa chất
- Trong suốt q trình phân tích chỉ sử dụng các thuốc thử thuộc loại tinh khiết phân tích, và nước cất.
- Axit sunfuric, CH2SO4 18 M. - Axit axetic băng, CCH3COOH 17 M.
- Dung dịch kiềm, NaOH = 200 g/L, [CH2-N(CH2COOH)CH2-COONa)]2.2H2O = 50 g/L: Hòa tan cẩn thận 200 g ± 2 g natri hidroxit dạng hạt trong 800 mL nước. Thêm 50 g ± 0,5 g dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat ngậm 2 phân tử nước (EDTANa).{[CH2-N(CH2COOH)CH2-COONa)]2.2H2O} và hòa tan. Để nguội đến nhiệt độ phòng và thêm nước tới 1 lít trong bình đong. Bảo quản trong chai polyetylen. Thuốc thử này có thể bền trong thời gian dài.
- Dung dịch natri nitrua, NaN3 = 0,5 g/L: Hòa tan cẩn thận 0,05 g ± 0,005 g natri nitrua trong khoảng 90 mL nước và pha loãng tới 100 mL bằng nước trong bình đong. Bảo quản trong chai thủy tinh. Thuốc thử này có thể bền trong thời gian dài
- Dung dịch natri salixylat, HO.C6H4.COONa = 10 g/L: Hòa tan 1 g ± 0,1 g natri salixylat (HO-C6H4-COONa) trong 100 mL ± 1 mL nước. Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh hoặc chai polyetylen. Chuẩn bị dung dịch mới trong ngày làm thí nghiệm.
- Nitrat, dung dịch chuẩn gốc, 999 ppm.
- Pha dung dịch NO3- 4,995 ppm: Hút 5 mL dung dịch NO3- gốc 999 ppm và định mức trong bình định mức 1000 mL đến vạch.
3.5.5.2. Thiết bị và dụng cụ
- Máy quang phổ UV – Vis: bước sóng từ 400 – 500 nm; - Pipet 5; 10; 15; 20; 25; 50 ml;
- Cốc thỷ tinh 50 ml; - Nồi cách thủy; - Bếp điện.
3.5.6. Quy trình xác định
3.5.6.1. Xây dựng đường chuẩn
Bảng 3.14. Xây dãy chuẩn chuẩn nitrat
Số thứ tự
VNO3- 4,995 ppm (mL) Dung dịch Natri nitrua (mL)
Dung dịch Acid acetic (mL)
Để yên 5 phút, làm khô mẫu trong nồi cách thủy
Dung dịch Natri salixylat
Dung dịch acid H2SO4 đặc (mL)
Hòa tan cặn, để hỗn hợp lắng 10 phút Nước cất (mL)
Dung dịch kiềm (mL)
Chuyển sang bình định mức 25 mL. Sau 10 phút thêm nước đến vạch Đo quang ở bước sóng λ = 415 nm
Bảng 3.15. Kết quả đo mật độ quang của dãy chuẩn nitrat.
Bình Nồng độ CNO3, ppm Mật độ quang 01 A 00 f(x) = 0.193759333103595 x − 0.00450819672131147 00 R² = 0.999863512736615 00 00 00 00 01
Hình 3.3. Đồ thị đường chuẩn nitrat3.5.6.2. Đo mẫu 3.5.6.2. Đo mẫu
- Dùng pipet lấy phần mẫu thử đã chọn thể tích V mL (5 mL) cho vào một bát bay hơi nhỏ.
- Thêm 0,5 mL ± 0,005 mL dung dịch natri nitrua, và 0,2 mL ± 0,002 mL axit axetic. Để yên ít nhất 5 phút và sau đó để bay hơi hỗn hợp cho đến khơ trong nồi cách thủy đang sôi. Thêm 1mL ± 0,01 mL dung dịch natri salixylat, trộn đều và cho bay hơi hỗn hợp đến khô lần nữa. Lấy bát ra khỏi nồi cách thủy và để nguội bát đến nhiệt độ phòng.
- Thêm 1 mL ± 0,01mL axit sunfuric, và hòa tan cặn trên bát bằng cách lắc nhẹ. Để hỗn hợp lắng trong 10 phút. Sau đó thêm 10 mL ± 0,1 mL nước, tiếp theo là 10 mL ± 0,1 mL dung dịch kiềm.
- Chuyển hỗn hợp sang bình định mức dung tích 25 mL như khơng đổ đến vạch. Đặt bình này vào nồi cách thủy ở 25 0C ± 0,5 0C trong 10 phút ± 2 phút. Sau đó lấy bình ra và thêm nước cho tới vạch.
- Đo độ hấp thu hay độ truyền qua với máy quang phổ với bước sóng 415 nm, cuvet có chiều dài quang học 10 mm. Dùng mẫu trắng (5 mL nước cất) làm dung dịch so sánh (mẫu blank).
- Mẫu chuẩn được tiến hành song song với mẫu thử.
- Nồng độ của mẫu chuẩn được chọn trong khoảng giới hạn đường chuẩn đo mẫu thử thường là 2 ppm.
Kết quả mẫu chuẩn
H %= Hàm lượngthực tế ×100 Hàmlượng lý thuyết
- ≥ 95% thì giá trị kết quả mẫu thử nghiệm được chấp nhận - < 95% phải thực hiện lại mẫu thử nghiệm trên
3.5.7. Cơng thức tính kết quả
Hàm lượng N trong mẫu, đơn vị ppm, được tính theo cơng thức sau:
C
mgN/ L=
Trong đó:
- CNO3-: Nồng độ NO3-
mẫu (ppm), đo từ đường chuẩn; - F: Hệ số pha loãng;
- Vmẫu: 5 mL.
3.5.8. Kết quả thực nghệm
Bảng 3.16. Kết quả xác định hàm lượng nitrat trong mẫu nươc sinh hoạt
Ngày nhận mẫu 07/07/2015 10/07/2015 30/07/2015 03/08/2015 04/08/2015 Nhận xét: Theo QCVN 01 – 39 : 2011/ BNNPTNT và QCVN 01 : 2009/ BYT
quy định hàm lượng nitrat tối đa có mặt trong nước là 50 mg/L. Như vậy các mẫu trên không vượt quá giới hạn cho phép.
3.6. Xác định sắt [17] [18]
3.6.1. Ý nghĩa môi trường
Sắt là nguyên tố vi lượng cần thiết để cơ thể cấu tạo hồng cầu. Nếu hàm lượng sắt trong nước quá cao vượt ngưỡng cho phép sẽ gây ra một số ảnh hưởng bất lợi cho người sử dụng trong sinh hoạt gia đình, trong cơng nghiệp và thương mại.
Sắt thường đọng lại trong các đường ống cấp nước làm giảm áp suất của nước trong ống dẫn. Ở mức độ công nghiệp, sự xuất hiện sắt và mangan trong nước sẽ phá hủy thực phẩm, đồ uống, công nghiệp giấy và dệt,…Khi sắt trong nước phản ứng với tanin từ các nguồn rau, quả chè sẽ tạo ra màu sẫn đen và có vị chát. Ngồi ra, nước có hàm lượng sắt > 0,5 ppm gây ra mùi tanh khó chịu và nổi váng trên bề mặt, làm vàng quần áo khi giặt, làm hư hỏng hàng dệt. Sử dụng nước nhiễm phèn sắt dể tắm rửa sẽ bị rộp da, lâu dài gây bệnh sỏi thận.
Trong mẫu nước mặt thường có mặt cả hai ion là Fe2+ và Fe3+ vì sắt tồn tại dưới dạng Fe(HCO3)2 và các oxit sắt. Đối với nước ngầm thì sắt tồn tại ở dạng Fe2+ không màu, khi được bơm lên khỏi mặt đất thì Fe2+ sẽ chuyển thành Fe3+ có màu nâu đỏ.
Do các lí do trên, việc xử lý sắt cũng như phương pháp xác định hàm lượng sắt trong nước có ý nghĩa quan trọng trong đời sống cũng như trong sản xuất công nghiệp.
Tiêu chuẩn cho phép đối với hàm lượng sắt
Theo tiêu chuẩn nước uống và nước sạch sinh hoạt đều quy định hàm lượng sắt nhỏ hơn 0,5 ppm - QCVN 08 : 2008.
3.6.2. Phương pháp xác định
Sử dụng phương pháp trắc phổ để xác định sắt trong nước và bằng thuốc thử 1,10- phenantrolin theo TCVN 6177:1996 “Chất lượng nước – Xác định sắt bằng phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10 – Phenoltrolin”. Phương pháp này có thể áp dụng để xác định nồng độ sắt trong khoảng 0,01 -5 ppm. Có thể xác định nồng độ sắt cao hơn 5 ppm bằng cách pha lỗng mẫu thích hợp.
3.6.3. Yếu tố cản trở
Những chất oxy hóa mạnh như cyanua, nitrit và photphat (polyphotphat mạnh hơn orthophotphat) với hàm lượng lớn hơn sắt 10 lần; coban , đồng nồng độ lớn hơn 5 ppm và niken nồng độ lớn hơn 2 ppm đều gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Bimut, molybdat và bạc kết tủa với 1,10 - phenanthrolin. Thêm một lượng thừa 1,10 - phenanthrolin để loại bỏ những sai số gây ra bơi các chất oxy hóa mạnh và tạo phức với một số ion kim loại có trong dung dịch. Nếu hàm lượng các ion kim loại quá cao, cần phải sử dụng phương pháp trích ly.
Nếu mẫu có màu hay chất hữu cơ, xử lý mẫu bằng cách đun sôi mẫu nhiều giờ với HCl (1:1) trong cốc có quai bằng silica, sứ hay platinum. Khi mẫu cạn, đốt nhẹ, phần tro còn lại hòa tan bằng axit. Nếu hàm lượng chất hữu cơ quá cao, bước phân hủy sẽ được thực hiện bằng giai đoạn trích ly.
Nồng độ phát hiện tối thiểu: khi sử dụng cuvet 5 cm hoặc lớn hơn, có thể phát hiện hàm lương sắt tổng ở mức thấp 10 µg/L. Thực hiên mẫu trắng áp dụng quy trình như mẫu thật để hiệu chỉnh.
3.6.4. Nguyên tắc
Thêm dung dịch 1,10- phenantrolin vào lượng mẫu và đo độ hấp thu của phức chất màu da cam-đỏ ở bước sóng bằng 510 nm. Nếu xác định lượng sắt tổng hoặc tổng sắt hoà tan, thêm hydroxyl- amoni clorua để khử sắt (III) thành sắt (II). Nếu có sắt khơng tan, oxyt sắt hoặc phức chất sắt, cần phải xử lý sơ bộ để hồ tan các chất đó .
Phức chất sắt (II) – 1,10- phenantrolin bền trong khoảng pH từ 2,5 đến 9 và màu sắc tỷ lệ với hàm lượng Fe(II). Quan hệ giữa nồng độ sắt và độ hấp thu là tuyến tính với nồng độ sắt nhỏ hơn 5,0 ppm. Độ hấp thu cao nhất khi đo ở bước sóng 510 nm.
Phương trình:
Fe3+ + 2NH2OH ⇌ Fe2+ + N2O +H+ + H2O
3.6.5. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
3.6.5.1. Hóa chất
- Sắt, dung dịch chuẩn gốc Fe(NO3)3 1000 ppm.
- Sắt, dung dịch chuẩn trung gian 100 ppm: Dùng pipet hút 50mL dung dịch sắt chuẩn gốc 1000 ppm cho vào bình định mức 500mL và định mức đến vạch. - Sắt, dung dịch chuẩn làm việc 20 ppm: Dùng pipet hút 100mL dung dịch sắt
chuẩn trung gian 100 ppm cho vào bình định mức 500 mL và định mức tới vạch. - Dung dịch 1,10-phenantrolin: Hòa tan 1,25 g 1,10 - phenantrolin clorua ngậm
một phân tử nước (C12H9ClN2.H2O), định mức đến 250 mL. Bảo quản trong chai màu tối.
- Dung dịch hydroxyl amoni clorua (NH2OH.HCl ) 100 g/L: Hòa tan 10 g dung dịch hydroxyl amoni clorua trong nước, thêm nước đến 100mL nước. Dung dịch ổn định ít nhất một tuần, bảo quản trong chai màu tối.
- Dung dịch đệm axetat pH = 5: Hòa tan 100 g amoni axetat (CH3COONH4) vào 125 mL axit axetic băng (CH3COOH ), trong nươc và pha loãng bằng nước đến 250 mL.
- Axit sunfuric đậm đặc (C = 98%, CM = 18 M, ρ = 1,84 g/mL).
- Dung dịch axit sunfuric nồng độ 4,5 M: Dùng ống đong lấy 75 mL nước cất cho vào bình chứa. Lấy 25 mL H2SO4 đậm đặc cho từ từ vào ống đong khuấy đều.
3.6.5.2. Thiết bị và dụng cụ
- Máy quang phổ hấp thu UV- Vis; - Cuvet với chiều dài quang học 10 mm;
- Pipet: 5 mL, 10 mL, 15 mL, 20 mL, 25 mL, 50 mL;