Tổng đạm (TN) và tổng lân (TP)

3.22.1Phương pháp Kjeldahl

Các dạng đạm hữu cơ bị oxy hóa bởi acid H2SO4 đậm đặc với xúc tác K2SO4 và CuSO4 hoặc H2O2 trong điều kiện nhiệt độ cao (375-385oC) sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành đạm ammonium (NH4+). Ammonia (NH3) cũng chuyển thành ammonium. Sau khi thêm vào dung dịch bazơ, ammonia được hòa tan trong môi trường kiềm và bị hấp thu bởi acid boric hay acis sulfuric, ammonia có thể được xác đinh bằng phương pháp so màu quang phổ Indophenol blue.

Các dạng lân hữu cơ cũng bị oxy hóa (trong điều kiện tương tự như đạm hữu cơ) sẽ chuyển hóa thành orthophosphate. Orthophosphate có thể được xác định bằng phương pháp so màu quang phổ ascorbic acid hay xanh molypden.

Do đó, để phân tích tổng đạm (TN) và tổng lân (TP) chúng ta có thể thực hiện công phá trên cùng một mẫu, sau đó mới tiến hành phân tích hai chỉ tiêu trên theo các phương pháp dùng phân tích các dạng muối đạm và lân vô cơ hòa tan.

Thiết bị

Để thực hiện quá trình vô cơ hóa đạm, lân hữu cơ chúng ta cần dùng máy công phá mẫu (digestion apparatus). Hiện nay trên thị trường có bán nhiều loại máy công phá mẫu, thí dụ như BD-26 (BD-26 Block Digestor), có thể cài đặt chương trình điều khiển nhiệt độ trong quá trình công phá mẫu.

Tiến trình công phá mẫu nước

i. Chuẩn bị các mẫu nước (V = 50 hoặc 100 mL) cho vào các ống công phá; sử dụng 2-3 ống mẫu trắng (nước cất); thêm 2-3 viên sỏi loại chuyên dùng cho quá trình công phá (chống nước bị bắn ra ngoài khi sôi) vào mỗi ống. thêm mỗi ống mẫu nước và mẫu trắng 10 mL H2SO4 đậm đặc, trộn đều, đợi đến khi mẫu nguội lại.

ii. Sau khi nguội, thêm 10 mL H2O2 đậm đặc (có thể dùng 6,7 g K2SO4 và 0,365 g CuSO4), để mẫu qua đêm trước khi công phá.

iii. Đặt các ống mẫu và giá đỡ lên máy công phá.

iv. Mở máy công phá và máy hút (quá trình công phá nước bốc hơi nên phải dùng máy hút).

v. Cái đặt chương trình điều khiển nhiệt độ:

Temp1 = 110oC, giữ nhiệt độ này trong vòng 20 phút (không kể thời gian nhiệt độ tăng từ nhiệt độ phòng lên 110oC).

Temp2 = 200oC, giữ trong vòng 20 phút (không kể thời gian nhiệt độ tăng từ 110oC lên 200oC).

198

thời gian công phá càng ngắn. Tổng thời gian công phá ở 3 bước trên ước tính khoảng 90 phút.

vi. Sau khi quá trình công phá hoàn thành, tắt máy, để nguội.

vii. Khi các mẫu đã được công phá và nguội hoàn toàn, pha loãng phần acid sulphuric còn lại trong ống với 25 mL nước cất không đạm rồi đổ toàn bộ phần nước này vào ống đong (V = 250 mL). Trung hòa dung dịch bằng cách nhỏ NaOH 40% (10 M) có sự hiện diện của chất chỉ thị para-nitro-phenol (4- nitro-phenol), sau đó chuẩn lại môi trường acid bằng vài giọt dung dịch H2SO4 20%; Dung dịch sau cùng được thêm 1 giọt H2SO4 20% để giữ dung dịch có môi trường pH dưới 7,0 (5,0-7,0).

Xác định hàm lượng tổng đạm (TN) và tổng lân (TP)

Xác định hàm lượng đạm TAN của mẫu nước dưới dạng N-NH4 bằng phương pháp Indophenol blue và Orthophosphate (P-PO43-) bằng phương pháp Xanh molypden hay Acid ascorbic.

Chú ý, với phương pháp công phá Kjeldahl, kết quả hàm lượng đạm đạm thu được được gọi là tổng đạm Kjeldahl (Total Kjeldahl Nitrogen - TKN). TKN bao gồm hàm lượng đạm hữu cơ và TAN có trong mẫu nước (TKN = N-Hữu cơ + TAN). Trong trường hợp này nếu muốn tính được tổng đạm (TN) chúng ta phải xác định thêm hàm lượng đạm nitrite và nitrate

TP = TKN + N-NO2- + N-NO3-

Nếu trước khi công phá mẫu chúng ta loại bỏ TAN bằng cách nâng pH của mẫu nước lên 9,5, khi đó NH4+ sẽ chuyển hoàn toàn thành NH3. Đun nhẹ mẫu, NH3 sẽ thoát ra không khí sau đó mới công phá mẫu. Trong trường hợp này kết quả hàm lượng đạm thu được chính là đạm hữu cơ (TKN = N-Hữu cơ).

Hàm lượng lân thu được từ phương pháp công phá Kjeldahl là tổng lân (TP).

Tiến trình công phá mẫu bùn đáy

i. Mẫu bùn thu về để khô trong điều kiện nhiệt độ phòng, kế đến sây khô ở nhiệt độ 105oC. Mẫu sau khi sấy được nghiền mịn, rây qua lưới và giữ trong lọ kín đến khi phân tích. Cân 0,15-0,25g mẫu bùn cho vào ống công phá, thêm 2-3 viên đá nhỏ (loại chuyên dùng cho máy công phá) vào mỗi ống, tiếp tục thêm 50 mL nước cất không đạm 10 mL H2SO4 đđ, lắc đều, để nguội hoàn toàn.

ii. Sau khi nguội, thêm10 mL H2O2 đậm đặc, để mẫu qua đêm trước khi công phá.

iii. Đặt các ống mẫu và giá đỡ lên máy công phá.

iv. Mở máy công phá và máy hút (quá trình công phá nước bốc hơi nên phải dùng máy hút).

v. Cái đặt chương trình điều khiển nhiệt độ:

Temp1 = 110oC, giữ nhiệt độ này trong vòng 30 phút (không kể thời gian nhiệt độ tăng từ nhiệt độ phòng lên 110oC).

Temp2 = 200oC, giữ trong vòng 30 phút (không kể thời gian nhiệt độ tăng từ 110oC lên 200oC).

Temp3 = 375oC, giữ nhiệt độ này đến khi mẫu công phá có màu trắng Tổng thời gian công phá ở 3 bước trên ước tính khoảng 90 phút. vi. Sau khi quá trình công phá hoàn thành, tắt máy, để nguội.

vii. Khi các mẫu đã được công phá và làm lạnh hoàn toàn, pha loãng phần acid sulphuric còn lại trong ống một cách cẩn thận với 25 mL nước cất không đạm rồi đổ toàn bộ phần nước này vào ống đong (V = 250 mL). Trung hòa dung dịch bằng cách nhỏ NaOH 40% (10 M) có sự hiện diện của chất chỉ thị para- nitro-phenol (4-nitro-phenol), sau đó chuẩn lại môi trường acid bằng vài giọt dd H2SO4 20%; Dung dịch sau cùng, thêm 1 giọt dd H2SO4 20% để giữ dung dịch có pH dưới 7,0 (5,0-7,0).

Xác định hàm lượng tổng đạm (TN) và tổng lân (TP)

Đối với mẫu bùn đáy, kết quả hàm lượng đạm thu được là tổng đạm (TKN = TN). Kết quả hàm lượng lân thu được là tổng lân (TP)

3.22.2Phương pháp công phá persulfate

Nguyên tắc

Trong môi trường kiềm ở điều kiện nhiệt độ 110oC, đạm hữu cơ và đạm vơ cơ bị oxy hóa bởi K2S2O8 sẽ chuyển hóa thành nitrate (NO3-). Lân hữu cơ cũng bị oxy hóa thành orthophosphate.

Các thuốc thử

- NaOH 1 M: hòa tan 40 g NaOH trong 800 mL nước cất, để nguội rồi pha thành 1000 mL

- Thuốc thử Oxy hoá (OR): hòa tan 50 g potassium peroxodisulphate (K2S2O8) và 30g acid boric trong 350 mL NaOH 1 M rồi pha thành 1000 mL với nước cất. Bảo

200

Tiến trình

- Dùng lọ nhựa 30 mL, cho vào 25 mL mẫu nước và các mẫu chuẩn rồi thêm vào 3,3 mL thuốc thử oxy hoá (B). Trộn đều.

- Đậy nắp lọ nhựa rồi cho vào nồi autoclave khoảng 20 phút ở 121oC và áp suất 15 psi. Cho phép làm lạnh 1 giờ.

- Thực hiện ít nhất 3 mẫu trắng bằng nước cất trong suốt.

Xác định hàm lượng tổng đạm (TN) và tổng lân (TP)

Hàm lượng tổng đạm có thể xác định được bằng các phương pháp xác định bằng các phương pháp phân tích nitrate (Phenoldisulfunic acid, Salycilate hay khử Carmidium). Lân hữu cơ cũng bị oxy hóa thành orthophosphate và được xác định hàm lượng bằng phương pháp Xanh molypden hay Ascorbic acid. Kết quả hàm lượng đạm thu được khi phân tích bằng phương pháp công phá persulfate là tổng đạm - TN (bao gồm N- Hữu cơ, TAN, N-NO2- và N-NO3-) và hàm lượng lân thu được là tổng lân - TP.

Sắt tổng số (Fe2+ và Fe3 +)