3.17.1Nguyên tắc
SiO2 và các dẫn xuất của nó trong nước thường xác định bằng phương pháp so màu Molybdosilicate. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc trong môi trường pH từ 3-4 SiO2 và các dẫn xuất của nó sẽ tồn tại dưới dạng H2SiO3 (acid Silicic), acid Silicic sẽ kết hợp với Molybdate ammonium hình thành phức chất Molybdosilicic acid có màu vàng, cường độ đậm hay nhạt phụ thuộc vào hàm lượng H2SiO3 có trong môi trường.
H2SiO3 + 12(NH4)2MoO4 + 24HCl = H8Si(Mo2O7)6 + 24NH4Cl + 9H2O
3.17.2Thu mẫu và bảo quản
Thu mẫu trong chai nút mài trắng 125mL, cố định mẫu bằng 1 mL HCl 50%
3.17.3 Chuẩn bị thuốc thử
- 1. Dung dịch Molybdate ammonium 10%: Hòa tan 10g (NH4)2MoO4 hay (NH4)6Mo7O24.4H2O trong một ít nước cất nóng đó pha loãng thành 100mL, cho vào bình polyethylene sử dụng.
- 2. Dung dịch HCl 50%: Hòa tan 50mL dung dịch HCl trong 50mL nước cất.
- 3. Dung dịch H2C2O4.2H2O 10%: Hòa tan 10g H2C2O4.2H2O trong một ít nước cất, sau đó pha loãng thàng 100mL.
- 4. Dung dịch Na2B4O7.H2O 1%: Hòa tan 10g Na2B4O7.H2O trong một ít nước cất, sau đó pha loãng thành 1000mL.
- 5. Dung dịch K2CrO4 0,63%: Hòa tan 0,63g K2CrO4 trong một ít nước cất, sau đó pha loãng thành 100mL.
3.17.4Tiến hành
Lấy 2 bình tam giác 100mL, cùng kích thước lần lượt cho vào mỗi bình các hóa chất như sau:
184
Bảng 7.11. Các bước tiến hành phân tích SiO2
Bình 1 Bình 2
1. 50mL mẫu nước
2. 1mL HCl 50% và 2mL
(NH4)6Mo7O24.4H2O lắc đều. Để yên 10 phút, sau đó tiếp tục cho vào 1,5mL H2C2O4.2H2O 10%, lắc đều, dung dịch có màu vàng.
1. 25mL dung dịch Na2B4O7.H2O 1%, và 29,5mL nước cất, lắc đều dung dịch không màu.
2. Dùng dung dịch K2CrO4 0,63% chuẩn độ từ từ cho đến khi dung dịch có màu vàng giống như bình 1 thì dừng lại, ghi thể tích dung dịch K2CrO4 0,63% đã sử dụng. 3.17.5 Tính kết quả 1000 50 ) / ( 2 mg L V x SiO =
Với V là thể tích dung dịch K2CrO4 0,63% đã sử dụng.
3.18 Ammonia (NH3) và Ammonium (NH4+)
3.18.1Phương pháp Nessler (American Public Health Association, 1989)
Nguyên tắc
Trong môi trường bazơ mạnh NH4+ sẽ biến thành NH3. NH3 mới hình thành và NH3 sẵn có trong mẫu nước sẽ tác dụng với phức chất Indo mercurate kalium (K2HgI4), hình thành phức chất có màu vàng nâu, cường độ màu đậm hay nhạt tùy thuộc vào hàm lượng NH3 có trong mẫu nước.
2 K2HgI4 + NH3 + 3KOH = Hg(HgIONH2) + 7KI + 2 H2O (màu vàng)
K2HgI4 + NH3 + KOH = Hg(HgI3NH2) + 5KI + H2O (màu nâu)
Nhưng trong nước thiên nhiên thường chứa các ion Ca2+, Mg2+ (nước cứng), trong môi trường bazơ mạnh các ion này sẽ tạo thành các hydroxide ở dạng keo, làm cho dung dịch bị vẫn đục cản trở quá trình so màu. Để khắc phục hiện tượng trên, phải dùng muối Seignett (KNaC4H4O6), hay EDTA (EDTA) cho vào mẫu nước phân tích, để các muối này kết hợp với các ion Ca2+ và Mg2+ hình thành các hợp chất hòa tan, không màu trong dung dịch.
M2+ + KNa C4H4O6 = K+ + Na+ + M C4H4O6 M2+ + Na2H2I = Na2MI + 2H+
Thuốc thử:
- Dung dịch NH4Cl tiêu chuẩn N-NH4+ 1mg/mL: Hòa tan 0,3822g NH4Cl trong một ít nước cất không đạm (đun nóng 100oC trong 2 giờ), sau đó pha loãng thành 100mL.
- Dung dịch N-NH4+ tiêu chuẩn 0,01mg/mL: Lấy 1mL dung dịch N-NH4+ 1mg/mL, dùng nước cất không đạm pha loãng thành 100mL.
- Nước cất không đạm: Cho 20mL H2SO4 đặc vào 1 lít nước cất, lắc đều rồi đem cất lại một lần nữa.
- Dung dịch Seignett: Hòa tan 50 g KNaC4H4O6.4H2O trong một ít nước cất không đạm, sau đó pha loãng thành 100mL.
- Dung dịch EDTA: Hòa tan 50g EDTA trong 60mL nước cất không đạm, sau đó cho vào 10g NaOH khuấy đều cho hòa tan và pha loãng thành 100mL.
- Dung dịch Nessler: Hòa tan 15g HgI2 và 10g KI trong 500mL nước cất không đạm, sau đó cho vào 40g NaOH, Khuấy đều cho NaOH hòa tan hoàn toàn, để lắng vài ngày và gạn lấy phần nước trong cho vào bình nâu sử dụng. Nếu không có sẵn HgI2 thì pha như sau: Hòa tan 9g HgCl2 và 15,5 g KI trong 5mL nước cất không đạm, sau đó cho vào 40g NaOH, khuấy đều cho NaOH hòa tan hoàn toàn để lắng vài ngày, gạn lấy nước trong cho vào bình nâu sử dụng.
Tiến hành:
Chọn 11 ống nghiệm có dung tích 25mL, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau:
Bảng 7.12. Các bước thiết lập mẫu chuẩn để phân tích TAN bằng phương pháp Nessler Ống nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Dung dịch N-NH4+ 0,01N mg/mL 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0 Nước cất không đạm (mL) 9,9 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2 9,1 9,0 0 Mẫu nước 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 Dung dịch Seignett hay trion B (mL) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Dung dịch Nessler (mL) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Nồng độ N-NH3 tổng số 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 ? Lấy ống nghiệm thứ 11 (mẫu nước) đem so màu với 10 ống còn lại. Màu trong ống nghiệm thứ 11 trùng với màu ống nghiệm nào thì nồng độ TAN (tổng đạm amôn) bằng với nồng độ TAN trong ống đó. Khi so màu cần để các ống nghiệm trên nền
186
này so màu bằng mắt thường nên rất đơn giản và dễ thực hiện nhưng độ chính xác không cao, để đạt được chính xác cao chúng ta có thể áp dụng so màu quang phổ. Chú ý, kết quả thu được từ phương pháp này là hàm lượng tổng đạm amôn (TAN), TAN = N-NH3 + N-NH4+. Để tính được hàm lượng N-NH3 và N-NH4+ khi thu mẫu nước chúng ta phải đo pH và nhiệt độ, dựa vào tra (xem phần lý thuyết ở Chương 3, Mục 7.1) để xác định tỉ lệ NH3 chứa trong TAN, từ đó tính ra kết quả:
Tính kết quả Hàm lượng N-NH3 (mg/L) = 100 I x TAN Hàm lượng N-NH4+ (mg/L) = TAN - N-NH3
- I là tỷ lệ phần trăm của N-NH3 chứa trong TAN
3.18.2Phương pháp Indophenol Blue
Nguyên tắc
Phản ứng Berthelot dựa trên sự thể hiện màu xanh của dung dịch khi ammonia phản ứng với phenol và alkaline hypochlorite và được gọi là phương pháp Indophenol hoặc phương pháp Phenate. Phương pháp này được áp dụng cho phân tích mẫu nước thải với độ cứng tổng cộng nhỏ hơn 400mg/L và nồng độ nitrite nhỏ hơn 5mg/L (Scheiner, 1976)
Trong phương pháp Indophenol, phenol và Hypochlorite phản ứng trong môi trường kiềm hình thành phenylquinone-monoimine, rồi trở lại phản ứng với ammonia tạo thành Indophenol có màu xanh, được minh họa qua phương trình sau:
Cường độ màu tùy thuộc vào nồng độ hiện diện của ammonia, và sodium nitroprusside được thêm vào để làm tăng cừng độ hiện màu trong dung dịch. Nồng độ của tổng đạm amôn - TAN (NH3 và NH4+) sẽ được xác định bởi máy so màu quang phổ ở bước sóng 630 nm (đối với nước ngọt) và 640 nm (nước lợ- mặn)
Tiến trình phân tích nước mặn, lợ
Thu mẫu vào chai nhựa 125mL, bảo quản lạnh cho đến khi phân tích mẫu xong Thuốc thử
- Dung dịch A: hòa tan 4g phenol với dung dịch ethanol 95% thành 500mL.
- Dung dịch B: hòa tan 0,375 g sodium nitroprusside (sodium nitroferricyanide) với nước cất thành 500mL.
2 - O- + NH3 + 3 ClO- O - - N = = O + 2H2O + OH- + 3Cl- Phenol Indophenol (màu xanh)
- Dung dịch C: hòa tan 7,5 g trisodium citrate và 0,8g NaOH với nước cất thành 500mL.
- Dung dịch D: dung dịch oxy hoá: Lấy 2 mL sodium hypochlorite (NaOCl, 5%) pha với dung dịch C thành 100mL (chuẩn bị ngay trước khi sử dụng).
Dung dịch chuẩn
- Dung dịch (NH4)2SO4 500mg/l: hoà tan 0,2358g (NH4)2SO4 ) với nước cất không đạm thành 100mL.
- Dung dịch (NH4)2SO4 5mg/l: pha 1mL dd (NH4)2SO4 500mg/l) với nước cất không đạm thành 100mL.
Thiết lập mẫu chuẩn
Chọn 6 bình tam giác có dung tích 100mL, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau:
Bảng 7.13. Các bước thiết lập mẫu chuẩn để phân tích TAN bằng phương pháp indophenol blue cho mẫu nước lợ, mặn.
STT Nồng độ mẫu chuẩn (mg/l) Thể tích dung dịch (NH4)2SO4 5mg/L (mL) Thể tích nước biển lọc có S‰ = S‰ của mẫu nước
(mL) 1 0 0 100 2 0,2 4 96 3 0,4 8 92 4 0,6 12 88 5 0,8 16 84 6 1,0 20 80 Tiến hành phân tích
Dùng pipete hút 3 mL mẫu nước và mẫu chuẩn cho vào các ống nghiệm khác nhau.
- Thêm 1 mL dd A, trộn đều.
- Thêm 1 mL dd B (nitroprusside), trộn đều.
- Thêm 2 mL dd D (dd oxy hoá), trộn đều.
- Ủ trong tối ở nhiệt độ phòng khoảng 1-2 giờ cho phản ứng xảy ra hoàn toàn (màu thể hiện rõ).
Phân tích ở bước sóng 640 ηm đối với cuvet 1 cm độ dài truyền quang. Mẫu Zero là nước biển lọc có S‰ = S‰ của mẫu nước
Tiến trình phân tích nước ngọt
Thu mẫu vào bình 1lít, bảo quản lạnh cho đến khi phân tích mẫu xong Thuốc thử
- Dung dịch PRE 1: nước cất không đạm
- Dung dịch PRE 2: phenole stock solution: hoà tan 312,5g phenol trong methanol thành 500mL.
188
- Dung dịch PRE 4: dung dịch NaOH 67.5%: hòa tan 67,5g NaOH thàng 100mL nước cất không đạm.
- Dung dịch A- Hòa tan 150g Na3PO4.12H2O và 150g C6H5O7.2H2O trong 1000mL nước cất không đạm.
- Dung dịch B- Hòa tan 75mL PRE 2 với 0.1g Na2[Fe(CN)5NO].2H2O trong 100mL nước cất không đạm.
- Dung dịch C- Hòa tan 75mL PRE 3 với PRE 4 thành 100mL. Dung dịch chuẩn:
- Dung dịch (NH4)2SO4 500mg/L: hòa tan 0,2358g (NH4)2SO4 trong 100mL nước cất không đạm.
- Dung dịch (NH4)2SO4 5mg/L: pha 1mL dung dịch (NH4)2SO4 500mg/L thành 100mL với nước cất không đạm.
Thiết lập mẫu chuẩn:
Chọn 6 bình tam giác có dung tích 100mL, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau:
Bảng 7.14. Các bước thiết lập mẫu chuẩn để phân tích TAN bằng phương pháp indophenol blue cho mẫu nước ngọt.
STT Nồng độ mẫu chuẩn
(mg/l) (NHThể tích dung dịch 4)2SO4 5mg/l (mL) Thể tích nước cất không đạm (mL)
1 0 0 100 2 0,2 4 96 3 0,4 8 92 4 0,6 12 88 5 0,8 16 84 6 1,0 20 80 Tiến hành
Lần lượt đong 25mL mẫu nước và 25 mL từng nồng độ mẫu chuẩn cho vào bình tam giác 50mL. Sau đó, cho vào từng bình các dung dịch sau:
- 1mL thuốc thử A
- 1mL thuốc thử B
- 1mL thuốc thử C
Chờ 20-25 phút, xuất hiện màu xanh (màu sẽ ổn định sau 25 phút đến 24 giờ) đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 630 ηm. Chú ý, nếu màu xanh quá đậm ta nên làm lại bằng cách pha loãng, sau khi ghi kết quả từ máy ta xử lý là với hệ số pha loãng sẽ cho kết quả nồng độ của mẫu mà ta cần đo.
Tính kết quả
Các mẫu chuẩn đã thiết lập được đem đo độ hấp thụ quang, tương ứng với nồng độ C của mẫu chuẩn ta được độ hấp thụ quang A. Dựa vào sự tương quan này chúng ta có thể lập phương trình tương quan dạng A = aC + b
Trong đó :
A: Độ hấp thụ quang
C : nồng độ của mẫu (mg/L)
Sau khi thiết lậ phương trình, chúng ta đo độ hấp thụ quang của mẫu cần phân tích và thế vào phương trình chúng ta sẽ tính được nồng độ của TAN có trong mẫu nước.
a b A C= − 3.19 Nitrite (NO2-) 3.19.1Nguyên tắc
Nitrite (NO2-) trong môi trường acid mạnh sẽ hình thành HNO2, HNO2 mới hình thành sẽ kết hợp với acid sulfanilique cho ra muối Diazonium sulfanilique.
NaNO2 + 2HCl + HSO3-C6H4-NH2 = HSO3-C6H4-N=N-Cl+ NaCl + H2O Sau đó muối diazonium sulfanilique sẽ kết hợp với thuốc thử α. napthylammine cho ra α. Napthylammine diazonium sulfanilique.
HSO3-C6H4-N=N-Cl + C10H9NH2 = HSO3-C6H4-N=N-C10H8NH2 + HCl
α. napthylammine diazonium sulfanilique là một hợp chất có màu hồng, cường độ đậm hay nhạt tùy thuộc vào hàm lượng NO2- có trong mẫu nước lúc ban đầu. Nồng độ được xác định bởi máy so màu quang phổ ở bước sóng 543 ηm. Phương pháp này được gọi là phương pháp Griess llosvay, Diazonium.
3.19.2Các bước phân tích
Thu mẫu và bảo quản
Thu mẫu vào chai nhựa 125mL, bảo quản mẫu lạnh cho đến khi phân tích mẫu xong.
Thuốc thử
- PRE 1: Cân 5g sulfanilic acid và 250g natri acetate hòa tan với nước cất thành 500mL.
- PRE 2: hòa tan 0,5g 1-naphthylamine và 25mL acetic acid với nước cất thành 500mL.
- Dung dịch A: Hòa tan 100mL PRE 1 với 100mL PRE 2.
- Dung dịch B: Dung dịch acetic acid nguyên chất.
Dung dịch chuẩn
- Dung dịch NaNO2 500mg/l: hòa tan 0,2463g NaNO2 trong 100mL nước cất.
- Dung dịch NaNO2 5mg/l: hòa tan 1mL dd NaNO2 500mg/l với nước cất thành 100mL.
190
Chọn 6 bình tam giác có dung tích 100mL, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau:
Bảng 7.15. Các bước thiết lập mẫu chuẩn để phân tích nitrite bằng phương pháp Griess llosvay, Diazonium.
Mẫu nước ngọt
STT Nồng độ mẫu
chuẩn (mg/L) NaNOThể tích dung dịch 2 5mg/L (mL) Thể tích nước cất (mL)
1 0 0 100 2 0,1 2 98 3 0,2 4 96 4 0,3 6 94 5 0,4 8 92 6 0,5 10 90 Mẫu nước lợ, mặn STT Nồng độ mẫu
chuẩn (mg/L) NaNOThể tích dung dịch 2 5mg/L (mL) Thể tích nước biển lọc có S%o = S%o của mẫu (mL)
1 0 0 100 2 0,1 2 98 3 0,2 4 96 4 0,3 6 94 5 0,4 8 92 6 0,5 10 90 Tiến hành
- Làm đường chuẩn: đong lần lượt 20mL từng nồng độ chuẩn cho vào 6 bình tam giác có ký hiệu nồng độ đã chuẩn bị.
- Đong 20mL mẫu nước cần đo vào bình tam giác khác.
- Lần lượt cho thuốc thử vào: 1mL thuốc thử A và 5mL thuốc thử B
- Chờ 40 phút dd sẽ có màu hồng nếu có nitrite (màu sẽ ổn định sau 40 phút đến 4 giờ ), ta đem so màu ở bước sóng 530 ηm.
- Mẫu Zero là nước biển lọc có nồng độ muối tương ứng với nồng độ muối của mẫu nếu phân tích mẫu nước lợ.
Chú ý, nếu màu hồng quá đậm ta nên làm lại bằng cách pha loãng, sau khi ghi kết quả từ máy ta xử lý là với hệ số pha loãng sẽ cho kết quả nồng độ của mẫu mà ta cần đo. Quá trình tính toán kết quả tương tự như ở phương pháp Indophenol blue để đo TAN hay phương pháp Methylen blue để đo H2S.