2.1.3.1 Thiết bị
- Máy đo quang spectrophotometer HACH - DR2000.
- Máy UV –VIS mini 1240 – Nhật.
- Máy 774 pH meter – hãng Metrohm.
- Cân phân tích điện tử SATORIUS với độ chính xác 0,1 mg- Nhật.
2.1.3.2.Dụng cụ - Can đựng nƣớc - Cốc thủy tinh 1000ml - Cốc thủy tinh 250ml - Cốc thủy tinh 100ml - Ống đong 100ml - Ống đong 250ml
- Đũa thủy tinh
- Bình định mức 50ml
- Bình định mức 100ml
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Phƣơng pháp lấy mẫu 2.2.1. Phƣơng pháp lấy mẫu
Trong quá trình phân tích việc lấy mẫu là khâu quan trọng đầu tiên. Nếu lấy mẫu không đúng quy cách thì sẽ dẫn đến kết quả phân tích sai lệch và ảnh hƣởng đến sự đánh giá chất lƣợng nƣớc sinh hoạt. Vô tình đánh giá sai thực trạng về chất lƣợng nƣớc hoặc kết quả phân tích có thể vƣợt quá tiêu chuẩn qui định. Để tránh đƣợc đều này đòi hỏi ngƣời phân tích tuân thủ đầy đủ kỹ thuật lấy mẫu.
2.2.1.1. Kỹ thuật lấy mẫu
Dụng cụ lấy mẫu
- Can, thùng nhựa có nút kín, chai, lọ bình (thủy tinh hay nhựa) có nút kín.
- Các chai lấy mẫu cần đƣợc dán nhãn ghi đầy đủ các chi tiết: địa điểm, ngày, giờ, tên ngƣời lấy mẫu, kết quả đo đƣợc tại chỗ nhận xét sơ bộ, màu sắc, mùi vị, ngoại cảnh, vị trí lấy mẫu.
- Ghi rõ công trình, nhà máy lấy mẫu.
- Trƣớc khi lấy mẫu dụng cụ cần phải rửa sạch và đƣơc tráng rửa kỹ bằng nƣớc cất. Khi lấy mẫu cần tráng rửa bình lấy mẫu 2 đến 3 lần bằng dung dịch mẫu.
- Cần lƣu ý là chai lấy mẫu không đựng các chất lỏng khác.
- Bình định mức 500ml - Bình định mức 1000ml - Pipep 10ml - Pipep 5ml - Pipep 2ml - Pipep 1ml - Bình tia - Bóp cao su - Buret - Bình tam giác 250ml
Phƣơng thức lấy mẫu
Lấy mẫu trên đƣờng ống dẫn
Mở vòi nƣớc chảy mạnh 5 đến 10 phút, sau đó mở nút dụng cụ cho miệng dụng cụ vào đầu vòi nƣớc và để chảy tràn 2 đến 3 phút. Vặn nút bình mẫu lại.
Lấy mẫu nơi ao, hồ, giếng, ruộng
Ta lấy mẫu ở các điểm khác nhau với độ nông sâu khác nhau. Có thể lấy mẫu trực tiếp hoặc bằng dụng cụ lấy mẫu riêng theo chế độ nông sâu (độ sâu có thể từ mức 0,5m; 1m; 1,5m; 2m). Nếu là nƣớc bề mặt thì lấy điểm giữa, xung quang và những điểm bất kỳ.
Lý lịch mẫu phân tích
- Mẫu nƣớc đầu vào: lấy tại đƣờng dẫn nƣớc thô vào trạm bơm cấp I.
- Mẫu nƣớc đầu ra: lấy trên đƣờng ống dẫn của trạm bơm cấp II.
2.2.1.2. Bảo quản mẫu phân tích
Chuyên chở mẫu từ nơi lấy về kho và phòng thí nghiệm
Để đảm bảo không làm ảnh hƣởng đến kết quả phân tích, việc chuyên chở cũng phải đảm bảo các điều kiện:
- Bằng các phƣơng tiện phù hợp, không tốn kém, kịp thời.
- Lấy mẫu cần phải đƣa ngay về kho và phòng thí nghiệm.
- Không làm hƣ hỏng mẫu, long tróc nhãn, hƣ hỏng đồ bao gói, chứa đựng.
- Sắp xếp mẫu sao cho các chai, lọ, bình tránh va chạm vào nhau.
- Nếu thời gian vận chuyển quá 2h thì mẫu phải đƣợc bảo quản nơi thoáng mát, tránh nhiệt độ trực tiếp.
- Vận chuyển mẫu không quá 24h.
Quản lý và bảo quản mẫu phân tích [1]
Việc quản lý, bảo quản mẫu là một khâu kế tiếp của công việc lấy mẫu phân tích. Lấy mẫu tốt nhƣng bảo quản không tốt thì sẽ làm hỏng mẫu phân tích. Để riêng từng loại, từng lô, từng nhóm.
- Mẫu phân tích các thông số độ đục, độ màu, clorua, độ cứng, sunfat đƣợc đựng trong chai nhựa 1,5 lít, đƣợc bảo quản lạnh trong tủ đá từ 1-4o
C.
- Mẫu phân tích hàm lƣợng sắt, mangan đƣợc đựng trong chai nhựa 0,5 lít, bảo quản bằng HNO3 đặc 1:1 và để trong tủ đá từ 1-4oC.
- Mẫu phân tích hàm lƣợng nitrit, nitrat đƣợc đựng trong chai nhựa 0,5 lít, bảo quản bằng H2SO4 đặc 1:1 và để trong tủ đá từ 1-4oC.
- Mẫu phân tích coliforms đựng trong chai thủy tinh tuyệt trùng 125ml, bảo quản lạnh.
Xử lý mẫu phân tích
Xử lý mẫu là giai đoạn đầu tiên, nhƣng rất quan trọng của quá trình phân tích. Mọi sai số trong giai đoạn này đều là nguyên nhân tạo ra sai số cho kết quả phân tích, có khi sai sót lớn. Vì thế mọi cách xử lý mẫu để phân tích, cùng với việc tuân thủ các điều kiện của xử lý mẫu đảm bảo yêu cầu cụ thể nhƣ sau:
- Lấy đƣợc hoàn toàn, không làm mất chất phân tích.
- Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích đã chọn.
- Dùng các hóa chất phải đảm bảo độ sạch đúng yêu cầu.
- Không đƣa thêm các chất có ảnh hƣởng vào mẫu.
- Đối với mẫu nƣớc đóng chai, bình thì không cần phải xử lý mẫu.
2.2.2. Phƣơng pháp đo và phân tích các chỉ tiêu môi trƣờng 2.2.2.1. Phƣơng pháp đo pH 2.2.2.1. Phƣơng pháp đo pH
Cách tiến hành
- Lắc đều mẫu trƣớc khi đổ ra cốc 100ml để đo.
- Rửa sạch dụng cụ bằng nƣớc cất đựng trong bình tia.
- Bật máy, nhúng điện cực vào mẫu cần đo.
- Đợi cho giá trị pH, nhiệt độ trên máy ổn định rồi đọc trực tiếp kết quả trên màn hình.
- Rửa sạch điện cực bằng nƣớc cất, ngâm điện cực vào dung dịch bảo quản điện cực.
Hình 2.1. Máy 774 pH meter – hãng Metrohm
2.2.2.2. Phƣơng pháp cảm quan xác định mùi
Xác định theo TCVN 2653:1978
Tiến hành xác định mùi của nƣớc
Lấy 100ml nƣớc chuyển vào bình cầu có nút mài 250ml đậy nút lại, lắc mạnh mẫu. Sau đó, mở nút ra rồi dùng khứu giác của mình để xác định mùi của nƣớc.
- Nếu bằng cảm giác mà không nhận thấy mùi ta có thể đánh giá là không có mùi.
- Nếu ngƣời bình thƣờng không nhận thấy nhƣng phát hiện đƣợc trong phòng thí nghiệm ta đánh giá nƣớc có mùi ở mức độ 1.
- Nếu ngƣời bình thƣờng chú ý sẽ phát hiện đƣợc thì ta đánh giá nƣớc có mùi ở mức độ 2.
- Nếu dễ nhận biết và gây cảm giác khó chịu thì ta đánh giá nƣớc có mùi ở mức độ 3.
- Gây mùi khó chịu và không uống đƣợc thì ta đánh giá nƣớc có mùi ở mức độ 4.
- Có mùi rất khó chịu và không thể uống đƣợc thì ta đánh giá nƣớc có mùi ở mức độ 5.
2.2.2.3. Phƣơng pháp đo độ đục
Nguyên tắc
Dựa trên sự so sánh của cƣờng độ phân tán ánh sáng bởi một chất lơ lửng trong những điều kiện xác định và cƣờng độ phân tán ánh sáng của mẫu ở cùng điều kiện. Cƣờng độ phân tán ánh sáng của mẫu càng cao thì độ đục càng cao.
Cách tiến hành
- Sử dụng máy spectrophotometer HACH-DR 2000.
- Bật máy, vào mã chƣơng trình 750 – Enter, chỉnh bƣớc sóng về 450nm.
- Cho nƣớc cất vào cuvet ngang đến vạch trắng (25ml), nhấn ZERO cho đến khi màn hình xuất hiện 0 (FTU).
- Cho mẫu vào cuvet tƣơng tự với mẫu nƣớc cất, bấm READ đọc giá trị đo trực tiếp trên màn hình.
2.2.2.4. Phƣơng pháp đo độ màu
Nguyên tắc
Nguyên tắc cơ bản của phƣơng pháp này dựa trên sự hấp thụ ánh sáng của các hợp chất màu có trong dung dịch.
Cách tiến hành
- Sử dụng máy Spectrophotometer HACH-DR2000.
- Bật máy vào mã chƣơng trình 120-Enter.
- Chỉnh bƣớc sóng về 455nm.
- Cho nƣớc cất vào cuvet đến vạch trắng, nhấn zero cho màn hình xuất hiện 0 Pt-Co.
Hình 2.2. Máy đo quang DR 2000 – Mỹ
2.2.2.5. Phân tích clorua
Phân tích theo SMEWW 4500 Cl-
Nguyên tắc
Trong môi trƣờng trung tính hay kiềm nhẹ, kali cromat (K2CrO4) có thể dùng chất chỉ thị màu tại điểm kết thúc trong phƣơng pháp định phân clorua bằng dung dịch bạc nitrat (AgNO3).
Ag+ + Cl- AgCl ↓ (1)
(trắng đục)
2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4 ↓ (2) (đỏ gạch)
Pha hóa chất
Dung dịch AgNO3 0,0141N: Cân 2,395g AgNO3 hòa tan với nƣớc cất và định mức thành 1 lít.
Chỉ thị màu K2CrO4: hòa tan 2,5g K2CrO4 trong 30ml nƣớc cất, thêm từng giọt AgNO3 đến khi xuất hiện màu đỏ rõ. Để yên trong 12 giờ, lọc, pha loãng dung dịch qua lọc thành 50ml với nƣớc cất.
Dung dịch huyền phù Aluminium hydroxide: hòa tan 125g aluminium potassium sulfate KAl(SO4).12H2O, làm ấm đến 60oC, thêm từ từ 55ml NH4OH đậm đặc lắc đều. Đợi 1 giờ rửa huyền phù với nƣớc cất cho đến khi nƣớc rửa không còn Cl- (thử nghiệm bằng AgNO3) sau đó thêm nƣớc cất cho đủ 1 lít.
Cách tiến hành
Lấy 50ml mẫu cho vào bình tam giác, dùng NaOH hay H2SO4 loãng để chỉnh pH= 7 – 8 sau đó thêm 3 giọt K2CrO4.
Dùng dung dịch chuẩn AgNO3 0,0141N định phân đến khi dung dịch từ màu vàng chuyển sang màu đỏ gạch.
Làm mẫu trắng tƣơng tự nhƣ mẫu thật (thay mẫu bằng nƣớc cất).
Lưu ý:
Nếu mẫu có hàm lƣợng Cl- cao thì phải tiến hành pha loãng mẫu.
Nếu mẫu có độ màu cao thi thêm 3ml dung dịch huyền phù, khuấy kỹ, lắng lọc, rửa giấy lọc, nƣớc rửa nhập chung vào nƣớc qua lọc.
Tính kết quả
Clorua (mg/l) = Trong đó:
V1: thể tích dung dịch AgNO3 dùng định phân mẫu thật (ml).
V0: thể tích dung dịch AgNO3 dùng định phân mẫu trắng (ml). N: nồng độ đƣơng lƣợng của AgNO3 (N).
V: thể tích mẫu đem phân tích (ml).
2.2.2.6. Xác định độ cứng tổng có trong mẫu nƣớc
Phân tích theo TCVN 6224 – 1996
Nguyên tắc
Dựa trên cơ sở chuẩn độ phức chất ngƣời ta dùng dung dịch EDTA tiêu chuẩn, chuẩn trực tiếp xuống dung dịch mẫu nƣớc có chứa độ cứng chung trong môi trƣờng ammoniac (pH = 8 ÷ 10), với chỉ thị ETOO. Tại điểm tƣơng đƣơng dung dịch chuyển từ đỏ nho sang xanh lục.
Ca2+ + H2Y2- + 2OH- = CaY2- + 2H2O Mg2+ + H2Y2- + 2OH- = MgY2- + 2H2O
Pha hóa chất
Dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,025N: cân chính xác 2,3382g Na-EDTA trên cân 500ml thêm nƣớc cất đến vạch định mức, sốc trộn đều dung dịch, bảo quản trong chai nhựa, dán nhãn.
Chỉ thị ETOO 1%: cân 1g chỉ thị ETOO trên cân kỹ thuật trộn với 99g NaCl (KCl) khan ở trong cốc thủy tinh 250ml, bảo quản trong chai có nắp đậy kín tránh để hút ẩm.
Dung dịch đệm amon: hòa tan 16,9g NH4Cl trong 143ml NH4OH đậm đặc (dung dịch 1), sau đó thêm 1,25g muối Mg-EDTA định mƣớc nƣớc cất thành 1000ml.
Trƣờng hợp không có muối magiê của EDTA: hòa tan 1,1779g muối đi- natrietylenđiamin tetra axetic axit dihydrat (Na-EDTA) và 780mg MgSO4.7H2O hay 644mg MgCl2.6H2O trong 50ml nƣớc cất. Chuyển toàn bộ dung dịch này vào dung dịch 1 vừa rót vừa khuấy đều, rồi cho thêm nƣớc cất vừa đủ 250ml. Bảo quản trong chai nhựa, có đậy nắp thật kĩ để tránh NH3 hay CO2 bay hơi, dán nhãn. Thời hạn sử dụng không quá một tháng.
Cách tiến hành
Lấy chính xác 50ml mẫu nƣớc từ cơ sở sản xuất nƣớc cấp chuyển vào bình nón 250ml thêm 3ml đệm amon (pH = 8 – 10). Sau đó cho 1 lƣợng nhỏ chỉ thị ETOO 1% (bằng hạt đậu xanh) lắc đều, dung dịch có màu đỏ nho. Đem chuẩn độ bằng dung dịch EDTA tiêu chuẩn 0,025N đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu xanh lục, ghi thể tích EDTA tiêu tốn.
Làm thí nghiệm song song sai lệch giữa 2 lần không quá 0,1 ml.
Thay thế mẫu nƣớc bằng mẫu trắng rồi tiến hành làm thí nghiệm nhƣ trên, ghi thể tích EDTA tiêu tốn đối với mẫu trắng.
Tính kết quả
Độ cứng mg/l = Đg * * 1000 (mg/l) Trong đó
N: Nồng độ đƣơng lƣợng gam của dung dịch EDTA tiêu chuẩn (N). V: Thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn đối với mẫu nƣớc phân tích (ml). V1: Thể tích dung dịch EDTA tiêu tốn đối với mẫu trắng (ml).
V2: Thể tích mẫu nƣớc hút phân tích (ml).
2.2.2.7. Xác định hàm lƣợng nitrit
Phân tích theo TCVN 4561-88
Nguyên tắc
Nitrit đƣợc xác định bằng phƣơng pháp so màu. Màu do phản ứng từ các dung dịch tham chiếu và mẫu sau khi tác dụng với acid sunfanilic và naphthylamine ở môi trƣờng pH = 2 – 2,5 tạo thành hợp chất màu hồng của acid azobelzol naphthylamine sunfonilic nhƣ sau:
Đầu tiên ion nitrit phản ứng với acid sunfanilic tạo thành muối điazo.
Sau đó muối này phản ứng với α – naphtylamin tạo thành hợp chất azo có màu hồng.
Pha hóa chất
Dung dịch lƣu trữ nitrit (1mg/ml): Cân chính xác 0,15g NaNO2 trên cân phân tích, hòa tan bằng nƣớc cất rồi chuyển vào bình định mức 100ml. Rồi dùng nƣớc cất định mức vạch.
Dung dịch chuẩn làm việc nồng độ (0,01mg/ml): hút chính xác 1ml dung dịch lƣu trữ NO2- chuyển vào bình định mức 100ml rồi dùng nƣớc cất định mức tới vạch.
Dung dịch thuốc thử Griess A: cân 0,5g axit sunphanilic trên cân kỹ thuật hòa tan trong 150ml axit axetic 10% lắc đều bảo quản trong chai màu, dán nhãn.
Dung dịch thuốc thử Griess B: cân 0,1g α – Naphtylamin trên cân kỹ thuật hòa tan trong 150ml axit axetic 10% lắc đều bảo quản trong chai màu, dán nhãn.
Xây dựng đƣờng chuẩn
Chuẩn bị 6 bình định mức loại 50ml đã rửa sạch bằng nƣớc cất, đánh số thứ tự từ 1 6. Rồi lần lƣợt cho vào các bình có thể tích dung dịch nhƣ sau:
Số thứ tự 1 2 3 4 5 6
Vdd chuẩn nitrit làm việc (ml) 0 0,1 0,5 1 2 3 V nƣớc cất (ml) Định mức nƣớc cất đến vạch
Vdd thuốc thử Griess A (ml) 1 1 1 1 1 1 Vdd thuốc thử Griess B (ml) 1 1 1 1 1 1
Nồng độ C (mg/l) 0 0,02 0,1 0,2 0,4 0,6
Để yên trong thời gian khoảng 10 - 15 phút cho cƣờng độ màu ổn định, sau đó ta tiến hành đo mật độ quang của dãy mẫu chuẩn trên máy UV - Vis ở bƣớc sóng 520 nm.
Tiến hành đo mẫu
Lấy 50ml mẫu nƣớc cần đo chuyển vào bình định mức 50ml rồi cho lần lƣợc các thể tích thuốc thử 1ml thuốc thử Griess A, 1ml thuốc thử Griess B. Đậy nắp bình định mức sốc trộn đều để yên khoảng 10 – 15 phút rồi đổ mẫu ra cuvet đem đo mật độ quang trên máy quang phổ ở bƣớc sóng 520nm.
Tính kết quả
Vễ giãn đồ A = f(C), sử dụng phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu để thành lập phƣơng trình y = ax + b. Từ trị số độ hấp thụ AM của mẫu, tính nồng độ CM. Nếu trị số AM của mẫu vƣợt quá các trị số của dung dịch chuẩn phải pha loãng tới nồng độ thích hợp.
Hình 2.3. Máy UV – Vis mini 1240 – Nhật
2.2.2.8. Xác định hàm lƣợng nitrat
Phân tích theo TCVN 6180 - 1996
Nguyên tắc
Đo phổ của hợp chất màu vàng đƣợc hình thành bởi phản ứng của axit sunfosalixilic (đƣợc hình thành do việc thêm natri salixylat và axit sunfuric vào mẫu) với nitrat và tiếp theo xử lý với kiềm.
Pha hóa chất
Dung dịch gốc nitrat: hòa tan 7,215g, KNO3 đã đƣợc sấy khô, hòa tan vào nƣớc cất và định mức thành 1000ml. 1,00ml dung dịch này chứa 1000µg N-NO3-
(nồng độ 1000mg N-NO3-/l). Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh không quá 2 tháng.
Dung dịch nitrat chuẩn nồng độ 100mg/l: lấy 50ml dung dịch gốc cho vào bình định mức dung tích 500ml và thêm nƣớc cất tới vạch. Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh không quá 1 tháng.
Dung dịch nitrat làm việc nồng độ 1mg/l: lấy 5ml dung dịch chuẩn cho vào bình định mức dung tích 500ml và thêm nƣớc cất tới vạch. Chuẩn bị dung dịch trong mỗi lần thí nghiệm.
Dung dịch natri salixylat nồng độ 10g/l: hòa tan 1g natri salixylat trong 100ml nƣớc cất. Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh hoặc chai PE. Chuẩn bị dung dịch mới trong ngày làm thí nghiệm.
Dung dịch kiềm, có nồng độ NaOH 200g/l: hòa tan 200g NaOH trong 800ml