Tiến hành phân tích mẫu nước hỗn hợp giữa nước rửa acid và nước rửa xút theo tỷ lệ 1:1 (ký hiệu là mẫu S1), mẫu nước hỗn hợp giữa nước rửa acid, nước rửa xút, nước ngâm acid, nước ngâm xút theo tỷ lệ tương ứng là 4:4:1:1 (ký hiệu là mẫu S2).
2.3.2.1 Phƣơng pháp đo pH
- Lắc đều mẫu trước khi đổ ra cốc 100mL để đo.
- Rửa sạch điện cực bằng nước cất đựng trong bình tia.
- Bật máy, nhúng điện cực vào mẫu cần đo
- Đợi cho giá trị pH trên máy ổn định rồi đọc trực tiếp kết quả trên màn hình. - Rửa sạch điện cực bằng nước cất rồi ngâm vào dung dịch bảo quản điện cực.
2.3.2.2 Phân tích TSS
a) Tài liệu tham khảo : quy trình này được biên dịch từ "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20th Edition 1999 – 2540D"
b) Tiến hành
Chuẩn bị giấy lọc
• Sấy giấy lọc ban đầu ở 105o
C trong 1 giờ, • Làm nguội trong bình hút ẩm 15 phút. • Cân và ghi khối lượng mo[g].
Trang 52
Lọc mẫu
• Lắc đều mẫu, đong 1 thể tích V [mL], lọc mẫu qua giấy lọc đã chuẩn bị. • Sấy lại giấy đã được lọc ở nhiệt độ 105oC trong 1 giờ.
• Làm nguội trong bình hút ẩm 15 phút. • Cân và ghi khối lượng m1 [g].
• Thực hiện quá trình đến khối lượng không đổi.
e) Tính kết quả
Hàm lượng chất rắn lơ lửng [mg/L] tính theo công thức :
1 o m m TSS [mg/L] 1000 V 2.3.2.3 Phân tích độ đục Bật máy,
Vào mã chương trình 750 – Enter, chỉnh bước sóng về 450nm
Lắc đều mẫu, lấy 50mL mẫu vào cốc 100mL
Cho nước cất vào curvet ngang đến vạch trắng (25mL), nhấn ZERO cho
đến khi màn hình xuất hiện 0 FTU
Cho mẫu vào curvet tương tự với mẫu nước cất, bấm READ đọc giá trị đo
trực tiếp trên màn hình.
2.3.2.4 Phân tích COD
a) Tài liệu tham khảo : quy trình này được biên dịch từ "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20th Edition 1999 – 5220C"
b) Pha hóa chất
- Dung dịch chuẩn K Cr O 0,01667N : cân 4,903g 2 2 7 K Cr O sấy ở 1052 2 7 oC trong 2 giờ và hòa tan trong 500mL nước cất, thêm vào 167mL H SO đậm đặc và 2 4 33,3g HgSO , khuấy tan, để nguội đến nhiệt độ phòng và định mức thành 1 lít. 4
- Dung dịch H2SO4 : hòa tan 5,5g Ag SO trong 1kg H2 4 2SO4 đậm đặc và để 1- 2 ngày cho hòa tan hoàn toàn.
Trang 53
- Thuốc thử Ferroin : pha 1,485g 1,10-phenalthroline monohydrate và 695mg
4 2
FeSO .7H O định mức thành 100mL.
- Dung dịch FAS (xấp xỉ 0,1N) : hòa tan 39,2g Fe(NH ) (SO ) .6H O vào 4 2 4 2 2 nước cất, thêm vào 20mL H SO đậm đặc và định mức thành 1 lít 2 4
c) Tiến hành
- Rửa ống COD và nút bằng dung dịch H SO 20% trước khi sử dụng. 2 4
- Ống phá mẫu COD sử dụng là ống Hach – Mỹ với kích thước 16 100mm
Bảng 2.1 Lượng hóa chất cần thiết để phân tích COD
Vmẫu [mL] K Cr O [mL] 2 2 7 H SO [mL] V2 4 tc [mL]
2,5 1,5 3,5 7,5
- Cho vào ống COD V [mL] mẫu, dung dịch K Cr O 0,01667N và 2 2 7 H SO 2 4 đã chuẩn bị theo bảng hướng dẫn trên. Cho acid chảy dọc theo thành ống nghiệm. Sau đó lắc mẫu thật đều. Làm 3 mẫu để lấy kết quả trung bình
- Làm tương tự với mẫu trắng (thay mẫu thật bằng nước cất).
- Cho ống COD có chứa mẫu và mẫu trắng vào bếp phá mẫu, nung ở nhiệt độ 150oC trong 2 giờ.
- Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ ra erlen, thêm 2 giọt chỉ thị Ferroin và định phân bằng FAS 0,1N. Kết thúc phản ứng khi dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang nâu đỏ. Tương tự định phân mẫu trắng.
e) Tính kết quả : COD [mg/ L] (A B) M 8000
V
f
Trong đó : • A, B : mL FAS dùng để chuẩn mẫu trắng và mẫu thực • M : nồng độ của dung dịch FAS [N]
• V : thể tích mẫu đem phân tích [mL], f : hệ số pha loãng mẫu
2.3.2.5 Phân tích BOD5
a) Tài liệu tham khảo : quy trình này được biên dịch từ "Tài liệu hướng dẫn sử
Trang 54
b) Tiến hành
Chuẩn bị mẫu
- Dùng NaOH hoặc H2SO4 để trung hòa dung dịch mẫu đến pH 7 7,5 - Dựa vào COD đã biết định sơ bộ BOD của dung dịch mẫu, từ đó chọn thể tích mẫu thích hợp như sau :
Bảng 2.2 Cách lấy lượng mẫu cần thiết trong phân tích BOD5
BOD [mg/L] Thể tích mẫu [mL] 0 40 428 0 80 360 0 200 244 0 400 157 0 800 94 0 2000 56 0 4000 21,7 Các bước tiến hành
- Lấy thể tích mẫu thích hợp cho vào các chai BOD
- Thêm vào các chất dinh dưỡng theo liều lượng 10 giọt
- Sau đó cho 5 giọt KOH vào các nút cao su không để dính KOH vào thành lỗ và rơi xuống chai chứa mẫu
- Để nút cao su đúng vị trí và vặn đầu dò kín miệng chai
- Chuyển chai BOD vào tủ điều nhiệt (giữ ở nhiệt độ 20oC)
- Chọn thang đo và bật máy bắt đầu đo.
e) Tính kết quả : sau 5 ngày đọc kết quả đo trực tiếp trên máy
2.3.2.6 Phân tích hàm lƣợng phosphorus
a) Tài liệu tham khảo : quy trình này được biên dịch từ "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20th Edition 4500 PE, 1999"
Trang 55
b) Pha hóa chất
- H2SO4 0,5N : pha loãng 70mL H2SO4 đậm đặc thành 500mL bằng nước cất
- Dung dịch potassiumantimonyl tartrate : cân 1,3715g
4 4 2
K(SbO)C H .0,5H O hòa tan vào 400mL nước cất rồi định mức thành 500mL. Lưu trữ dung dịch trong chai màu nâu.
- Dung dịch ammonium molybdate : hòa tan 20g (NH ) Mo O .4H O vào 4 6 7 24 2 500 mL nước cất. Trữ trong chai màu nâu.
- Dung dịch acid ascorbic 0,01M : hòa tan 1,76g acid ascorbic vào 100mL nước cất. Dung dịch ổn định trong 1 tuần ở nhiệt độ 4o
C.
- Thuốc thử hỗn hợp : trộn đều các hóa chất trên theo thể tích sau • 50mL H2SO4 0,5N
• 5mL dung dịch potassiumantimonyl tartrate • 15mL dung dịch ammonium molybdate • 30mL acid ascorbic
Trộn đều mỗi hóa chất sau khi thêm. Phải giữ tất cả hóa chất trước và sau khi thêm ở nhiệt độ phòng. Nếu thuốc thử hỗn hợp bị đục sau khi pha, lắc đều để lắng vài phút trước khi tiến hành thí nghiệm. Thuốc thử này ổn định trong vòng 4h.
- Dung dịch trữ phosphate : hòa tan 219,5mg tinh thể KH2PO4 khan vào
1000mL nước cất, trong đó 3
4
1mL 50 g P PO .
- Dung dịch chuẩn phosphate : pha loãng 50mL dung dịch trữ phosphate
thành 1L. Trong đó 3
4
1mL2,5 g P PO
c) Tiến hành
Xử lý mẫu
- Lấy 50mL mẫu cho vào cốc thủy tinh. Thêm vào một mẫu 1 giọt phenol- phtalein. Nếu mẫu chuyển sang màu đỏ thì cho từng giọt H2SO4 vào cho đến khi mất màu.
- Thêm tiếp 8mL thuốc thử hỗn hợp vào mẫu, trộn đều và để phản ứng xảy ra trong 15 phút. Đem đo độ hấp thụ ở bước sóng 880nm.
Trang 56
Dựng đường chuẩn : pha 6 mẫu chuẩn theo thứ tự sau
Bảng 2.3 Lượng hóa chất cần thiết để dựng đường chuẩn phân tích phosphorus
STT 1 2 3 4 5 6 V dd chuẩn PO34 [mL] 0 1 2 5 10 20 V nƣớc cất [mL] 50 49 48 45 40 30 Tổng thể tích [mL] 50 50 50 50 50 50 Nồng độ [mg/L] 0 0,05 0,1 0,2 0,5 1 V thuốc thử hỗn hợp [mL] 8 8 8 8 8 8
- Tiến hành đo độ hấp thu ở bước sóng 880nm.
- Dựa vào kết quả có được, dựng đường chuẩn biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ và độ hấp thụ, đường chuẩn có dạng AaC b
d) Tính kết quả
Từ kết quả đo độ hấp thu có được của mẫu, ta tính được : C A b
a
f
2.3.2.7 Phân tích TKN
a) Tài liệu tham khảo : quy trình này được biên dịch từ "AOAC 973.48 – 1995"
b) Pha hóa chất
- Xúc tác hỗn hợp gồm CuSO4.5H2O và K2SO4 được cân theo tỷ lệ 1:5 trộn đều.
- NaOH 40% : hòa tan 400g NaOH trong nước và định mức thành 1L.
- H3BO3 4% : hòa tan 40g H3BO3 trong nước và định mức thành 1L.
- Ethanol 95% : pha 950ml ethanol trong nước và định mức thành 1000mL.
- Dung dịch chuẩn H2SO4 0,05 mol/L (0,1N) : pha ống chuẩn H2SO4 (0,1N) và định mức thành 1L.
Trang 57
c) Tiến hành
Vô cơ hóa mẫu
- Lấy 1mL mẫu cho vào ống Kjeldahl có dung tích phù hợp (thường 250mL)
- Thêm 0,9 1, 2g chất xúc tác CuSO4.5H2O và K2SO4 .
- Thêm 25mL H2SO4 đậm đặc và đặt bộ ống Kjeldahl vào bộ phá mẫu
- Cài đặt nhiệt độ và thời gian cho máy. Tổng thời gian vô có hóa từ 3 4h
- Sau khi phá mẫu hoàn tất chất lỏng trong bình trong và có màu xanh da trời nhạt.
- Để nguội, nếu thấy quá trình vô cơ hóa xuất hiện cặn rắn thì cho 1 ít nước cất vào rồi lắc đều.
Chưng cất amoniac
- Đem mẫu đi chưng cất. Cài đặt thông số cho máy như sau
H2O : 2S
H3BO3 : 3S
NaOH : 5S
- Thời gian chưng cất : 5 phút
- Nhỏ 3 giọt chỉ thị Tashiro vào bình hấp thu và tiến hành chưng cất mẫu.
Chuẩn độ
Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn H2SO4 0,05 mol/L (0,1N), ghi nhận điểm cuối khi dung dịch chuyển từ màu xanh dương sang mận chín. Đọc thể tích H2SO4 tiêu tốn trên buret.
d) Tính kết quả : 1 o N pt (V V ) c 14000 W V
Trong đó : • V1 : mL dung dịch H2SO4 dùng để chuẩn độ mẫu thử • Vo : mL dung dịch H2SO4 dùng để chuẩn độ mẫu trắng • c : nồng độ đương lượng của dung dịch H2SO4 [N] • Vpt : thể tích của mẫu thử [ml]
Trang 58
2.3.2.8 Phân tích hàm lƣợng chloride
a) Tài liệu tham khảo : quy trình này được biên dịch từ "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20th Edition 4500-ClB, 1999".
b) Pha hóa chất
- Dung dịch chỉ thị K2CrO4
- Dung dịch chuẩn AgNO3 0,01N : pha ống chuẩn AgNO3 (0,1N) và định mức thành 1L, pha loãng dung dịch chuẩn 0,1N 10 lần để được dung dịch chuẩn có nồng độ 0,01N.
- Dung dịch huyền phù Aluminium hydroxide : hòa tan 125g aluminium potassium sulfate KAl(SO ) .12H O , làm ấm đến 604 2 2 oC, thêm từ từ 55ml
NH4OH đậm đặc, lắc đều. Đợi 1 giờ rửa huyền phù nhiều lần với nước cất
cho đến khi nước rửa không còn Cl
nữa (thử bằng AgNO3), sau đó thêm nước cất cho đủ 1L.
c) Tiến hành
- Nếu mẫu có hàm lượng Cl cao thì phải pha loãng mẫu.
- Nếu mẫu có độ màu cao thì thêm 3ml dung dịch huyền phù, khuấy kỹ, lắng, lọc, rửa giấy lọc, nước rửa nhập chung vào nước qua lọc.
- Lấy 50ml mẫu cho vào erlen, dùng NaOH và H2SO4 để điều chỉnh pH về khoảng 7 8 , sau đó thêm 1mL dung dịch chỉ thị K2CrO4.
- Làm tương tự đối với mẫu trắng (thay mẫu bằng nước cất).
- Dùng dung dịch chuẩn AgNO3 0,01N để định phân mẫu và mẫu trắng. Tại
điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ gạch.
d) Tính kết quả : Chloride [mg/L] (A B) N 35450
V
Trong đó : • A : thể tích dung dịch chuẩn định phân mẫu [ml]
• B : thể tích dung dịch chuẩn định phân mẫu trắng [ml]
• N : nồng độ đương lượng của AgNO3 [N]
Trang 59
2.3.3 Thí nghiệm tối ƣu hóa quá trình keo tụ 2.3.3.1 Thiết kế thực nghiệm
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành tối ưu 3 yếu tố chính ( k3) ảnh hưởng đến hiệu suất keo tụ (Y), đó là : pH (X1), hàm lượng chất keo tụ PAC [mg/L] (X2), hàm lượng chất trợ keo tụ PAA [mg/L] (X3).
Mô hình hồi quy cấp 2 có dạng :
2 2 2
1 1 2 2 3 3 12 1 2 13 1 3 23 2 3 11 1 22 2 33 3
Yb X b X b X b X X b X X b X X b X b X b X
Số thí nghiệm ở tâm được chọn là no 3. Tổng số thí nghiệm là N2k 2kno 17
Khi đó cánh tay đòn sao là nghiệm của phương trình :
4 k 2 k 1
o
2 2 (k 0,5n ) 0
Thế k3 và no 3 vào ta được là nghiệm phương trình :
4 2
8 18 0 1,353
Kế hoạch thực nghiệm được thể hiện qua bảng 2.5 sau :
Bảng 2.4 Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai, ba yếu tố
STT X1 X2 X3 X1X2 X2X3 X1X3 Y 1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 y1 2 –1 +1 +1 –1 +1 –1 y2 3 +1 –1 +1 –1 –1 +1 y3 4 –1 –1 +1 +1 –1 –1 y4 5 +1 +1 –1 +1 –1 –1 y5 6 –1 +1 –1 –1 –1 +1 y6 7 +1 –1 –1 –1 +1 –1 y7 8 –1 –1 –1 +1 +1 +1 y8
Trang 60 9 +1,353 0 0 0 0 0 y9 10 –1,353 0 0 0 0 0 y10 11 0 +1,353 0 0 0 0 y11 12 0 –1,353 0 0 0 0 y12 13 0 0 +1,353 0 0 0 y13 14 0 0 –1,353 0 0 0 y14 15 0 0 0 0 0 0 y15 16 0 0 0 0 0 0 y16 17 0 0 0 0 0 0 y17 Pha hóa chất
- Dung dịch chuẩn PAC 5% : cân 50g PAC rồi hòa tan bằng nước cất và định mức lên 1L
- Dung dịch chuẩn PAA 1% : cân 10g PAA rồi hòa tan bằng nước cất ở 70 – 80oC, định mức lên 1L, sau đó khuấy với tốc độ 300 vòng/phút trong 1h để
PAA tan hoàn toàn.
a) Thí nghiệm 1 : Tối ưu hóa quá trình keo tụ hỗn hợp nước rửa acid và nước rửa
xút được trộn theo tỷ lệ tương ứng là 1 : 1 (mẫu S1)
Bảng 2.5 Bảng thiết kế quy hoạch thực nghiệm đối với mẫu S1
Nhân tố Ký hiệu Biến mã hóa –1,353 –1 0 +1 +1,353 pH X1 7,15 7,50 8,50 9,50 9,86 Hàm lượng PAC [mL] X2 1,65 2,00 3,00 4,00 4,35 Hàm lượng PAA [mL] X3 0,82 1,00 1,50 2,00 2,18
Trang 61
Bảng 2.6 Bảng kế hoạch thí nghiệm đối với mẫu S1
STT X1 X2 X3 1 9,50 4,00 2,00 2 7,50 4,00 2,00 3 9,50 2,00 2,00 4 7,50 2,00 2,00 5 9,50 4,00 1,00 6 7,50 4,00 1,00 7 9,50 2,00 1,00 8 7,50 2,00 1,00 9 9,86 3,00 1,50 10 7,15 3,00 1,50 11 8,5 4,35 1,50 12 8,5 1,65 1,50 13 8,5 3,00 2,18 14 8,5 3,00 0,82 15 8,5 3,00 1,50 16 8,5 3,00 1,50 17 8,5 3,00 1,50
b) Thí nghiệm 2 : Tối ưu hóa quá trình keo tụ hỗn hợp nước rửa xút, nước rửa acid,
nước ngâm xút, nước ngâm acid theo tỷ lệ tương ứng là 4:4:1:1 (mẫu S2)
Bảng 2.7 Bảng thiết kế quy hoạch thực nghiệm đối với mẫu S2
Nhân tố Ký hiệu Biến mã hóa –1,353 –1 0 +1 +1,353 pH X1 7,15 7,50 8,50 9,50 9,86 Hàm lượng PAC [mL] X2 3,29 4,00 6,00 8,00 8,71 Hàm lượng PAA [mL] X3 0,82 1,00 1,50 2,00 2,18
Trang 62
Bảng 2.8 Bảng kế hoạch thí nghiệm đối với mẫu S2
STT X1 X2 X3 1 9,50 8,00 2,00 2 7,50 8,00 2,00 3 9,50 4,00 2,00 4 7,50 4,00 2,00 5 9,50 8,00 1,00 6 7,50 8,00 1,00 7 9,50 4,00 1,00 8 7,50 4,00 1,00 9 9,86 6,00 1,50 10 7,15 6,00 1,50 11 8,50 8,71 1,50 12 8,50 3,29 1,50 13 8,50 6,00 2,18 14 8,50 6,00 0,82 15 8,50 6,00 1,50 16 8,50 6,00 1,50 17 8,50 6,00 1,50 2.3.3.2 Thí nghiệm Jartest
Lấy 500ml mẫu cho vào cốc 1000ml. Dùng dung dịch NaOH 5% hoặc HCl 5% để điều chỉnh pH theo bảng kế hoạch thực nghiệm.
Chỉnh tốc độ khuấy 150 rpm trong 2 phút, sau đó châm PAC vào rồi châm
PAA vào sau khi châm PAC được 1 phút. Sau đó cho quay chậm trong 2 phút ở tốc độ 20rpm. Hàm lượng PAC và PAA châm vào theo bảng kế hoạch thực nghiệm.
Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh trong 2 phút. Tiến hành lấy mẫu nước lắng (phần nước phía trên) để phân tích chỉ tiêu độ đục bằng máy HACH DR-2000.
Trang 63
Tính toán hiệu suất keo tụ : o
o T T E 100% T
Trong đó : • To : độ đục ban đầu của mẫu [FTU]
• T : độ đục của nước sau thí nghiệm Jartest