›
›

Bài giảng Phân tích môi trường - Bài giảng môn Phân tích môi trường

pdf 137 trang vanle 3420
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Phân tích môi trường - Bài giảng môn Phân tích môi trường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mon_phan_tich_moi_truong.pdf

Nội dung text: Bài giảng Phân tích môi trường - Bài giảng môn Phân tích môi trường

  1. BÀI GIẢNG PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG Khoa Công Nghệ Hóa Học– Bộ môn Hóa Phân Tích ĐH Công Nghiệp – TP.HCM TS. Nguyen Ngoc Vinh ngocvinhnguyen308@gmail.com
  2. Mục đích môn học Cung cấp cho học viên kiến thức về:  Thành phần và các chỉ tiêu phân tích trong môi trường đất, nước, khí  Cơ sở của một số phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường đất, nước, khí và các phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu  Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng môi trường  Phương pháp xử lý và phân tích các thông số chất lượng môi trường.  Đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng trong phân tích môi trường. 2
  3. Tài liệu tham khảo 1. Huỳnh Trung Hải - Bài giảng “Phân tích môi trường” - Viện Khoa học công nghệ Môi trường Bách khoa. 2. Viện thổ nhưỡng nông hoá. Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón và cây trồng. Nhà xuất bản nông nghiệp, 1998. 3. Trần Tử Hiếu - Giáo trình Hóa phân tích - Trường đại học khoa học tổng hợp Hà Nội - 1992. 4. Các TCVN về môi trường. 5. APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19th Edition, 1995. 6. Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi. Cơ sở Hóa học Phân tích. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002. 7. Trang web của Tổng Cục Môi Trường – 3
  4. Chương 1: Phân tích các chỉ tiêu hóa học trong môi trường nước 1.1. Phân loại và thành phần môi trường nước 1.1.1. Nước ngọt bề mặt (sông hồ ao suối) 1.1.2. Nước mặn, lợ (biển và ven biển) 1.1.3. Nước ngầm 1.1.4. Nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp 1.1.5. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp 1.2. Phân loại và ý nghĩa các chỉ tiêu đánh giá môi trường nước 1.2.1. Chỉ tiêu vật lý 1.2.2. Chỉ tiêu hóa học 4 1.2.3. Chỉ tiêu sinh học
  5. 1.1 Phân loại và thành phần môi trường nước  Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, quyết định sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia  Hiện nay, các nguồn nước đang phải đối mặt với ô nhiễm và cạn kiệt, nguy cơ thiếu nước ngọt, sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người và sự sống trên trái đất.  Con người phải nhanh chóng có biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước 5
  6.  Nước tồn tại trong tự nhiên dưới ba trạng thái: rắn, lỏng và khí, ba thể này không ngừng chuyển hóa lẫn nhau. Khối lượng khoảng 1,4.1012 tấn  Lượng nước tự nhiên trên trái đất có 97% là nước mặn phân bố ở biển, 3% còn lại phân bố ở sông, suối, ao, hồ, đầm lầy, băng tuyết, nước ngầm, nước mưa, hơi nước trong thổ nhưỡng và khí quyển 6
  7. Phân bố và dạng của nước trên trái đất Địa điểm Diện tích Tổng thể tích Tỷ lệ (%) (km2) nước (km3) Các đại dương và biển 361.000.000 1.230.000.000 97.2 (nước mặn) Khí quyển (hơi nước) 510.000.000 12.700 0,0010 Sông, rạch 1.200 0,0001 Nước ngầm (đến độ 130.000.000 4.000.000 0,31 sâu 0,8 km) Hồ nước ngọt 855.000 123.000 0,0090 Tảng băng và băng hà 28.200.000 28.600.000 2.15 7
  8.  Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển  Nước trái đất luôn vận động chuyển từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Nó không có điểm bắt đầu và kết thúc Chu trình tuần hoàn nước trên trái đất 8
  9. Nước ngọt bề mặt  Nước ngọt hay nước nhạt là loại nước chứa tối thiểu một lượng muối hòa tan khoảng 0,01 – 0,5 ppt. Nó được phân biệt rõ ràng với nước lợ, nước mặn hay nước muối . Nước ngọt: Hàm lượng chất tan 5% 9
  10. Nước ngọt bề mặt  Các nguồn nước ngọt có xuất phát điểm là từ các cơn mưa rơi xuống ao hồ, sông suối và các nguồn nước ngầm hoặc do sự tan chảy của băng hay tuyết  Nước ngọt bề mặt là nước trong sông, hồ, vùng đất ngập nước. Chúng được bổ sung từ nước mưa (được thu hồi bởi các lưu vực) và mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất.  Tỷ lệ mất nước bị ảnh hưởng bởi khả năng chứa nước của các hồ, vùng đất ngập nước và các hồ chứa nhân tạo, độ thấm của đất, đặc điểm dòng chảy mặt trong lưu vực, lưu lượng mưa và tốc độ bốc hơi trong lưu vực, các hoạt động của con người. 10
  11. Nước ngọt bề mặt  Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là: - Chứa khí hoà tan, đặc biệt là oxy. - Chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng trường hợp nước trong các ao, đầm, hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo) - Có hàm lượng chất hữu cơ cao. - Có sự hiện diện của nhiều loại tảo. - Chứa nhiều vi sinh vật.  Tổng lượng nước mà sông ngòi vận chuyển là 47.103 km3/năm, lượng bùn cát mà sông ngòi vận chuyển là 12.109 tấn/năm  Lượng nước mưa (nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu) chiếm khoảng 105.000 km3/năm. Gần 2/3 quay lại khí quyển do bốc hơi bề mặt và thoát hơi nước của thực vật. Hơn 1/3 là dòng chảy bề mặt và nước ngầm theo sông suối đổ ra biển 11
  12. Nước ngọt bề mặt  Sông Amazon là sông có lưu vực lớn nhất thế giới (6.144.727 km2), chiếm 20% tổng lưu lượng nước ngọt cung cấp cho các đại dương.  Hồ nước ngọt lớn nhất là hồ Baikal, dự trữ khoảng 20% nước ngọt của Trái Đất  Brazil là nước có nguồn cung cấp nước ngọt lớn nhất, kế đến là Nga và Canada 12
  13. Nước ngọt bề mặt  Trên toàn cầu nước dùng cho sinh hoạt chiếm 6%, công nghiệp chiếm 21%, phần còn lại dành cho nông nghiệp  Khai thác nước ngầm đã trở thành cứu cánh cho sự thiếu hụt nước. Hiện nay, lượng nước ngầm khai thác trên toàn cầu vượt 35 lần so với 30 năm trước  Nạn thiếu hụt nước còn do suy thoái rừng, mất rừng, do nước và đất bị ô nhiễm 13
  14. Nước mặn, lợ  Nước được giữ chủ yếu trong các đại dương (nước mặn) trong thời gian dài hơn là luân chuyển theo vòng tuần hoàn nước.  Có 1.338.000.000 km3 nước trữ trong đại dương (97%), cung cấp 90% lượng nước bốc hơi vào trong vòng tuần hoàn nước Nguyên tố % Nguyên tố %  Độ mặn trung bình của đại dương Oxy 85,84 Hydro 10,82 khoảng 35o, dao Chlor 1,94 Natri 1,08 động từ 30 – 38 ppt Magie 0,1292 Lưu huỳnh 0,091  Nước biển giàu các ion hơn nước ngọt Canxi 0,04 Kali 0,04  Bicarbonate trong Brom 0,0067 Carbon 0,00228 biển nhiều hơn nước sông 2,8 lần Thành phần nước biển theo các nguyên tố 14
  15. Nước mặn, lợ  Tỷ trọng nước biển khoảng 1.020 – 1.030 Kg/m3  Chứa nhiều phiêu sinh động/thực vật, giàu ion  Dòng chảy trong đại dương di chuyển một khối lượng lớn nước khắp thế giới, nó ảnh hưởng lớn đến vòng tuần hoàn và khí hậu  Dòng Gulf Stream di chuyển 97 km/ngày, có lượng nước bằng 100 lần các con sông Phân biệt đại dương với biển:  Đại dương mênh mông và lớn hơn biển bị giới hạn  Đại dương sâu hơn biển, trung bình là 3.800m (đại dương) và 2.000m (biển).  Độ mặn của biển cao hơn đại dương (chứa 35g/L muối)  Màu của đại dương và biển khác nhau 15
  16. Nước ngầm Nước ngầm còn gọi là nước dưới đất (ground water) là nước ngọt chứa trong các lỗ rỗng của đất, đá hoặc trong các tầng ngậm nước. Có 3 loại là nước ngầm nông, sâu và nước ngầm chôn vùi. 16
  17. Nước ngầm Nước ngầm hình thành do nước bề mặt ngấm xuống, di chuyển và liên kết với các khoang, túi nước khác và hình thành mạch nước ngầm. Quá trình này phụ thuộc vào lượng nước ngấm xuống, lượng nước mưa và khả năng trữ nước của đất. 17
  18. Nước ngầm  Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Nước chảy qua các tầng địa tầng chứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất khoáng. Khi chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ kiềm hydrocacbonat khá cao. 18
  19. Nước ngầm Đặc trưng chung của nước ngầm là: ‒ Độ đục thấp, ‒ Nhiệt độ và thành phần hoá học tương đối ổn định, ‒ Không có oxy, nhưng có thể chứa nhiều khí H2S, CO2, ‒ Chất khoáng hoà tan, chủ yếu là sắt, mangan, canxi, magie, fluor. ‒ Không có sự hiện diện của vi sinh vật. 19
  20. Nước ngầm  Nước ngầm cũng có nguồn vào (bổ cấp), nguồn ra và chứa như nước mặt, tốc độ luân chuyển của nước ngầm rất chậm nên khả năng giữ nước cũng lớn hơn nước mặt  Nguồn cung cấp nước ngầm là nước mặt thấm vào các tầng chứa  Nguồn nước ngầm có khả năng bị nhiễm mặn tự nhiên hoặc do tác động của con người khi khai thác quá mức các tầng chứa nước gần biên mặn/ngọt 20
  21. Nước ngầm  Con người có thể làm cạn kiệt nguồn nước ngầm do khai thác quá mức hay làm ô nhiễm nó  Ở Việt Nam, khai thác nước ngầm khá phổ biến với hình thức là giếng đào, giếng khoan, nhiều đô thị như Hà Nội nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước ngầm  Phân loại nước ngầm: nông, sâu và nước ngầm chôn vùi, phụ thuộc vào: ‒ Lượng nước ngấm xuống ‒ Lượng nước mưa ‒ Khả năng trữ nước của đất 21
  22. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp  Nước thải là một hệ dị thể phức tạp bao gồm rất nhiều chất tồn tại dưới các trạng thái khác nhau  Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất dưới dạng protein, carbonhydrate, mỡ, các chất hoạt động bề mặt, các chất thải từ người và động vật, các hợp chất vô cơ như các ion Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, 2- 2- CO3 , SO4 cùng nhiều loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh 22
  23. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp  Nước thải công nghiệp chứa rất nhiều hóa chất vô cơ và hữu cơ. Thành phần nước thải tùy thuộc vào ngành, nghề sản xuất như: khai khoáng (các KL, acid vô cơ), đồ gốm (Ba, Cd, Li, Mg, Se), Đồ da (Ca, H2S, Na2S, Zn, Ni), Luyện cốc (NH3, H2S, các kiềm), công nghiệp - sơn (Ba, ClO3 , Cd, Co, Pb, Zn, Mn). Trong đó Hg, Be, Cd, Pb, As, Se có độc tính rất cao. 23
  24. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp Ngành công nghiệp Các chất có khả năng thải ra Khai khoáng các kim loại, axit vô cơ Gia công đồ gỗ flo, kẽm Đồ gốm Ba, Cd, Li, Mn, Se Luyện cốc NH3, H2S, kiềm - Công nghiệp sơn Ba, ClO3 , Cd, Co, Pb, Zn, Mn + Hóa dược B, Br, NH4 , K, axit, kiềm, chất hữu cơ Thủy tinh H3BO3, As Đồ da Ca, H2S, Na2S, Cr, Zn, Ni 24
  25. Nước thải sinh hoạt và công nghiệp Phân tích nước thải rất khó khăn và phức tạp, cần phối hợp các quá trình tách, làm giàu, làm sạch và lựa chọn các phương pháp có độ nhạy, độ chọn lọc cao. Một trong các đặc tính gây khó khăn cho việc phân tích nước thải là tính không bền vững của nó 25
  26. Việt Nam có khoảng trên 200 KCN thì có 60 KCN đã hoạt động có trạm xử lí nước thải tập trung (và 20 KCN đang xây dựng trạm xử lí nước thải. 26
  27. Ví dụ: ở ngành công nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy độ pH: 9-11; BOD: 700mg/1 COD: 2.500mg/1 hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần Hàm lượng xyanua (CN-) vượt đến 84 lần, H2S vượt 4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần 27
  28. Sông Thị Vải bị ô nhiễm nặng nề bởi các chất thải ra từ các khu công nghiệp trong đó phần lớn là từ Cty Vedan. Càng tuyệt vời hơn Vedan tuyệt vời 28
  29. Còn tại các khu đô thị, nước thải sinh hoat trung bình mỗi ngày thải ra 20.000 tấn chất thải rắn nhưng chỉ thu gom và đưa ra các bãi rác được trên 60% tổng lượng chất thải nên đã gây ô nhiễm nguồn nước 29
  30. Tại các bãi rác, vi khuẩn Coliform cao gấp hàng trăm lần tiêu chuẩn cho phép. 30
  31. Vi khuẩn E. coli 31
  32. Hiện cả nước có khoảng 1.047 bệnh viện, hơn 10.000 trạm y tế thải ra 400 tấn chất thải y tế mỗi ngày. 32
  33. chất thải nông nghiệp như thuốc trừ sâu, hóa chất bảo vệ thực vật cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặn và nước ngầm. 33
  34. Ô nhiễm nước là sự có mặt của một số chất ngoại lai trong môi trường nước tự nhiên dù chất đó có hại hay không. Khi vượt qua một ngưỡng cho phép thì chất đó sẽ trở nên độc hại đối với con người và sinh vật. Nguồn gốc và sự phân loại: - Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên: - Sự ô nhiễm nhân tạo: 34
  35. Căn cứ vào nguồn gốc và tính chất của nguồn nước thải mà người ta phân loại như sau: + Nước thải công nghiệp + Nước thải sinh hoạt 35
  36. Hậu quả Sự suy thoái của chất lượng nước, và những nguy hiểm khác về môi trường đã ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp lên sức khỏe con người, dẫn đến sự suy giảm sức khỏe và các bệnh tật liên quan 37
  37. 80% các bệnh truyền nhiễm ở nước ta liên quan đến nguồn nước. 38
  38. Hàng tấn cá hồng, cá mú và nghêu chết đang khiến cho người dân tổn thất, mất trắng hàng tỷ đồng và có nguy cơ lâm vào cảnh phá sản và nợ nần 39
  39. hàng trăm người đã chết vì căn bệnh ung thư mà nguyên nhân là do dùng nguồn nước bị ô nhiễm thải ra từ Nhà máy Hóa chất Lâm Thao Thông số đánh giá chất lượng nước Đối với nước cấp: pH, độ cứng, DO, Fe, Mn, kim loại nặng, độ đục, độ màu Đối với nước thải: pH, độ kiềm, độ axit, nitơ, photpho, sunfat, kim loại nặng, dầu mỡ, DO, BOD, COD 40
  40. Để cứu vãn tình trạng thiếu nước sạch của loài người, nhiều hội nghị, diễn đàn được tổ chức nhằm hướng tới việc chống suy thoái và bảo vệ nguồn nước, ví dụ:  Diễn đàn nước thế giới lần 2 và hội nghị Bộ Trưởng tháng 3/2000 tại Hà Lan thông qua tầm nhìn và khung hành động về nước thế kỷ 21  Hội Thảo “Quản lý tổng hợp tài nguyên nước” năm 2008 tại Lâm Đồng nhằm xây dựng các định chế pháp lý mới cho việc quản lý tổng hợp tài nguyên nước. 41
  41.  Hội thảo góp ý “Dự thảo ban đầu luật tài nguyên nước” tại Hà Nội năm 2009 nhằm thu thập ý kiến của các nhà khoa học, nhà quản lý, chuyên gia trong và ngoài nước để hoàn thiện bộ luật và trình chính phủ trong năm 2010  Hội thảo “Tài nguyên nước và sự phát triển bền vững” tại Hà Nội tháng 1/2010 và nhằm đánh giá trữ lượng tài nguyên nước quốc gia và thực trạng khai thác, sử dụng nước ở VN phục vụ phát triển kinh tế và xã hội cũng như nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của tài nguyên nước trong sự phát triển bền vững 42
  42. 1.2 Phân loại và ý nghĩa của các chỉ tiêu đánh giá môi trường nước A. Các chỉ tiêu vật lý 1. Nhiệt độ (0C)  Nhiệt độ của nước là đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu. Sự thay đổi nhiệt độ của nước phụ thuộc vào từng loại nguồn nước.  Nước mặt, nước mạch nông có nhiệt độ dao động lớn từ 4 – 400C. Nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định từ 17 – 310C, không thay đổi theo mùa. Nước thải thường có nhiệt độ cao hơn nước cấp  Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lý nước và nhu cầu tiêu thụ. 43
  43. 1. Nhiệt độ (0C)  Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường.  Miền Bắc Việt Nam, nhiệt độ nước thường dao động từ 13 – 340C, trong khi đó nhiệt độ trong các nguồn nước mặt ở miền Nam tương đối ổn định hơn (26 – 290C).  Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến quá trình xử lý sinh học do tác động đến đời sống thủy sinh và nồng độ oxy hòa tan.  Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ nhớt và lực cản trong quá trình lắng 44
  44. 2. Độ màu  Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo nên. Các hợp chất sắt, mangan không hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loại thuỷ sinh tạo cho nước màu xanh lá cây. Nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh hoặc đen.  Độ màu được phân chia làm 2 loại là độ màu biểu kiến (do các chất keo, lơ lửng) và độ màu thực (do các chất hữu cơ dạng keo, hòa tan) 45
  45.  Đơn vị đo độ màu thường dùng là platin – coban. Nước thiên nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 PtCo. Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc. Trong khi đó, để loại bỏ màu thực của nước ( do các chất hoà tan tạo nên) phải dùng các biện pháp hoá lý kết hợp.  Độ màu ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của người dùng. Các chất hữu cơ màu có thể tác dụng với chlor trong quá trình khử trùng tạo ra các hợp chất có độc tính như choroform  Độ màu là một trong các yếu tố quyết định công nghệ xử lý và liều lượng phèn sử dụng 46
  46. 3. Độ đục  Độ đục của nước là mức độ ngăn cản ánh sáng xuyên qua nước  Nước là một môi trường truyền ánh sáng tốt. Khi trong nước có các vật lạ như các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các động thực vật thủy sinh, khả năng truyền ánh sáng bị giảm đi, do vậy ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dưới nước. Nước có độ đục lớn chứng tỏ có chứa nhiều cặn bẩn. Các chất gây độ đục có thể là vô cơ hay hữu cơ, do nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo. 47
  47.  Đơn vị đo đục thưòng là mg SiO2/l, NTU, FTU; trong đó đơn vị NTU và FTU là tương đương nhau. Nước mặt thường có độ đục 20 - 100 NTU, mùa lũ có khi cao đến 500 – 600 NTU. Nước cấp cho ăn uống thường có độ đục không vượt quá 5 NTU. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng là một đại lượng tương quan đến độ đục của nước.  Độ đục ở nước cấp ảnh hưởng đến mỹ quan, lọc (do lỗ thoát nước nhanh chóng bị bịt kín phải keo tụ trước khi lọc) và khử trùng (các vi sinh vật gây bệnh có thể bị bọc bới các chất rắn và bảo vệ nó không tiếp xúc vói chất khử trùng). 48
  48. 4. Độ nhớt  Độ nhớt là đại lượng biểu thị sự ma sát nội, sinh ra trong quá trình dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng với nhau. Đây là yếu tố chính gây nên tổn thất áp lực và do vậy nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước. Độ nhớt tăng khi hàm lượng các muối hoà tan trong nước tăng và giảm khi nhiệt độ tăng. 49
  49. 5. Mùi vị  Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hoá học, chủ yếu là là các hợp chất hữu cơ hay các sản phẩm từ các quá trình phân huỷ vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối. Nước sau khi tiệt trùng với các hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol. Tuỳ theo thành phần và hàm lượng các muối khoáng hoà tan, nước có thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng, 50
  50. 6. Độ dẫn điện  Nước có độ dẫn điện kém. Nước tinh khiết ở 20oC có độ dẫn điện là 4,2μS/m( tương ứng điện trở 23,8MΩ/cm). Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng hoà tan trong nước và dao động theo nhiệt độ. Thông số này thường được dùng để đánh giá tổng hàm lượng chất khoáng hoà tan trong nước. 51
  51. B. Các chỉ tiêu hóa học 1. Độ pH  Độ pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước. pH = -log[H+]  Khi pH = 7 nước có tính trung tính; pH 7 nước có tính kiềm.  pH ảnh hưởng đến các hoạt động sinh học trong nước, liên quan đến tính ăn mòn, độ hòa tan. pH của nước ngầm thấp, ảnh hưởng đến quá trình khử sắt  Độ pH của nước có liên quan đến sự hiện diện của một số kim loại và khí hoà tan trong nước. Ở độ pH < 5, tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, trong một số nguồn nước có thể chứa sắt, mangan, nhôm ở dạng hoà tan và một số loại khí như CO2, H2S tồn tại ở dạng tự do trong nước.  Độ pH được ứng dụng để khử các hợp chất sunfua và cacbonat có trong nước bằng biện pháp làm thoáng. Ngoài ra khi tăng pH và có thêm tác nhân oxy hoá, các kim loại hoà tan trong nước chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc. 52
  52. 2. Độ acid  Là khả năng nhường proton. Đơn vị đo bằng mg/L tính theo CaCO3  Độ acid của nước được tạo ra bởi các acid yếu (H2CO3, H2S), các muối 4+ 3+ 3+ (NH , Fe , Al ), và các acid mạnh (HCl, H2SO4, HNO3)  Trong nước thiên nhiên, độ acid là do sự có mặt của CO2. Chúng xâm nhập vào nước theo quá trình khuếch tán từ không khí vào nước (định luật Henry) hoặc quá trình oxy hóa, sinh hóa chất hữu cơ trong nước thải ô nhiễm.  Nước ngầm có nồng độ CO2 từ 30 – 50 mg/l. Đây là loại nước đã thấm qua lớp đất chứa lượng CaCO3 hay MgCO3 không đủ để trung hòa CO2 thành Ca/Mg(HCO3)2.  Acid vô cơ có nhiều trong loại chất thải công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp luyện kim, nước thải hầm mỏ và nơi đổ quặng. Quá trình đốt nhiên liệu trong các nhà máy nhiệt điện tạo thành NOx và SO2, phát tán vào không khí, hóa tan trong nước mưa và chuyển thành acid vô cơ gây acid hóa các nguồn nước mặt.  Độ acid cao gây ăn mòn đường ống, thiết bị. Nó có ảnh hưởng hầu hết đến các quá trình xử lý nước cấp, nước thải 53
  53. 3. Độ kiềm  Là khả năng tiếp nhận proton. Đơn vị đo bằng mg/L tính theo CaCO3 - 2- -  Độ kiềm của nước được tạo ra bởi các ion (OH , CO3 , HCO3 ), các baz yếu (NH3) và các baz mạnh.  Muối bicarbonate là thành phần gây độ kiềm chủ yếu trong nước tự nhiên do tác dụng của CO2 lên các thành phần có tính kiềm trong đất.  CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2  Trong nước tự nhiên có độ kiềm cao do tảo phát triển, sử dụng hết carbonic tự do và kết hợp trong nước làm tăng pH đến 9 – 10 Vi khuẩn Tảo Chất hữu cơ CO 2 O2.  Độ kiềm cao ảnh hưởng đến sự sống của vi sinh vật trong nước, là nguyên nhân gây nên độ cứng cho nước. Trong KSONN, độ kiềm là thông số để xác định lượng hóa chất trung hòa, làm mềm nước và dung dịch đệm trong quá trình đông tụ. 54
  54. 4. Độ cứng  Là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion KL hóa trị II, chủ yếu là Ca2+ và Mg2+.  Phân loại theo mức độ cứng: . 300 rất cứng  Phân loại theo ion KL tạo nên độ cứng: độ cứng canxi và độ cứng magie  Phân loại theo anion tạo nên độ cứng: . Độ cứng carbonate (độ cứng tạm thời) là tổng nồng độ muối bicarbonate và carbonate của Ca2+ và Mg2+ trong nước . Độ cứng phi carbonate (độ cứng vĩnh cửu) là tổng nồng độ các muối chlorur, sulfate, nitrat của Ca2+ và Mg2+ trong nước  Độ cứng tổng cộng = độ cứng carbonate + độ cứng phi carbonate 55
  55. 4. Độ cứng  Độ cứng cao làm nước có vị chát và ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn được nấu, đóng cặn gây hỏng nồi. Ion tạo độ cứng tác dụng với xà phòng tạo kết tủa và tác dụng với ion âm tạo váng làm tiêu hao đáng kể chất tẩy rửa khi tắm giặt  Nước cứng phản ứng và đóng cặn trong đường ống, trên thành thiết bị của các thiết bị truyền nhiệt như nồi hơi, thiết bị phản ứng, làm giảm khả năng truyền nhiệt và hao tốn nhiệt năng, tắc đường ống tạo thành khe nứt, chỗ phình thiết bị, gây nguy hiểm cho thiết bị và dễ nổ.  Nước cứng cũng làm tăng độ ăn mòn do tăng H+: 2+ + Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H 56
  56. 5. Oxy hòa tan - DO  Oxy có khả năng hòa tan kém trong nước và độ hòa tan phụ thuộc vào áp suất riêng phần. Oxy hòa tan thấp dần theo độ sâu nước trong tự nhiên  Lượng oxy bão hòa là lượng oxy tối đa có thể hòa tan trong nước ở một điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định. Hàm lượng oxy bão hòa được xác định theo định luật Henry  DO trong nước phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nguồn nước (thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh sống trong nước)  Các nguồn cung cấp DO trong nước gồm có:  Khuếch tán oxy từ không khí vào nước  Bỏ sung oxy do quang hợp  Mất lượng DO do phân hủy sinh học, đây là cơ chế mất DO lớn nhất  Tiêu hao oxy do hô hấp của sinh vật nước, quá trình này diễn ra liên tục trong tự nhiên  Giảm lượng oxy do các phản ứng hóa học 57
  57. 5. Oxy hòa tan - DO  DO rất quan trọng, nó duy trì điều kiện hiếu khí trong nguồn nước tự nhiên, tham gia vào các quá trình trao đổi chất, duy trì năng lượng cho quá trình phát triển và sinh sản của vi sinh vật nước.  Dòng chảy cần duy trì hàm lượng DO thích hợp cho các loài thủy sinh, đảm bảo điều kiện thuận lợi cho quá trình tự làm sạch  Oxy trong nước là yếu tố gây ăn mòn cho cấu trúc sắt thép như trong hệ thống phân phối nước, nồi hơi  Hàm lượng DO giúp đánh giá chất lượng nước trong quá trình kiểm soát ô nhiễm và kiểm tra hiệu quả xử lý  Chỉ số DO thấp nghĩa là có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu oxy hóa tăng nên tiêu thụ nhiều oxy trong nước. DO cao chứng tỏ nước có nhiều rong tảo tham gia quá trình quang hợp giải phóng oxy  DO là cơ sở để đo BOD trong đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của nước. DO là thông số cơ bản để xác định tốc độ oxy hóa sinh học  DO là thông số quan trọng trong quá trình xử lý nước để điều khiển điều kiện hiếu khí cho quá trình phân hủy sinh học 58
  58. 6. Độ oxy hóa  Độ oxy hoá là một đại lượng để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Đó là lượng oxy cần có để oxy hoá hết các hợp chất hữu cơ trong nước. Chất oxy hóa thường dùng để xác định chỉ tiêu này là pecmanganat kali (KMnO4).  Trong thực tế, nguồn nước có độ oxy hoá lớn hơn 10 mgO2/l đã có thể bị nhiễm bẩn. Nếu trong quá trình xử lý có dùng clo ở dạng clo tự do hay hợp chất hypoclorit sẽ tạo thành các hợp chất clo hữu cơ [trihalomentan(THM)] có khả năng gây ung thư. Tổ chức Y tế thế giới quy định mức tối đa của THM trong nước uống là 0,1mg/l. 59
  59. 6. Độ oxy hóa Ngoài ra, để đánh giá khả năng ô nhiễm nguồn nước, cần cân nhắc thêm các yếu tố sau đây:  Độ oxy hoá trong nước mặt, đặc biệt nước có màu có thể cao hơn nước ngầm.  Khi nguồn nước có hiện tượng nhuộm màu do rong tảo phát triển, hàm lượng oxy hoà tan trong nước sẽ cao nên độ oxy hoá có thể thấp hơn thực tế.  Nếu sự thay đổi oxy hoá theo dòng chảy chậm thì lượng chất hữu cơ có trong nguồn nước chủ yếu là các axit humic. Nếu độ oxy hoá giảm nhanh, chứng tỏ nguồn ô nhiễm là do các dòng nước thải từ bên ngoài đổ vào nguồn nước.  Cần kết hợp với các chỉ tiêu khác như hàm lượng ion clorua, sunfat, photphat, DO, các hợp chất nitơ, hàm lượng vi sinh vật gây bệnh để có thể đánh giá tổng quát về mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. 60
  60. 7. Nhu cầu oxy sinh hóa – Bichemical oxygen demand – BOD (mg/L)  Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần cho vi khuẩn để phân hủy chất hữu cơ có khả năng oxy hóa dưới điều kiện hiếu khí. Trong quá trình phân hủy, chất hữu cơ được dùng làm thức ăn cho vi khuẩn và giải phóng năng lượng.  BOD là đại lượng đánh giá lượng chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải được xác định thông qua khối lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn trong điều kiện hiếu khí. Oxy sử dụng trong quá trình này là oxy hòa tan – DO.  Chất hữu cơ phân hủy đến sản phẩm cuối cùng là nước và CO2 Vi khuẩn Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O  Các chỉ tiêu BOD thường sử dụng là BOD5 hay BOD20  Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước xảy ra theo hai giai đoạn 61
  61. 7. Nhu cầu oxy sinh hóa – Bichemical oxygen demand – BOD  Giai đoạn 1 chủ yếu oxy hóa các hợp chất hydrocarbon Vi khuẩn CnHm + (n+m/4)O nCO + m/2H O 2 2 2  Giai đoạn 2 oxy hóa các hợp chất nitơ Vi khuẩn 2NH + 3O 2NO - + 2H+ +2H O 3 2 2 2 Vi khuẩn - - 2NO2 + O2 2NO3  Sau 20 ngày khoảng 98 – 99% lượng chất hữu cơ đã bị oxy hóa. Thực tế thường sử dụng BOD5 (sau 5 ngày) và có khoảng 70 – 80% chất hữu cơ đã bị oxy hóa. BOD5 cũng loại trừ được lượng oxy tiêu thụ cho quá trình nitrat hóa  Đồ thị biểu diễn quá trình oxy hóa như sau: 62
  62.  a: Giai đoạn 1, oxy hóa các hợp chất hydrocarbon  b: giai đoạn 2, oxy hóa các hợp chất nitơ  Tốc độ phân hủy chất hữu cơ bởi vi sinh vật phụ thuộc vào loại vi khuẩn, nhiệt độ môi trường  Nước thải sinh hoạt có BOD khoảng 80 – 240 mg/L  Nước thải công nghiệp có BOD khoảng 200 – 30.000 mg/L  BOD biểu diễn lượng oxy mà vi khuẩn tiêu thụ trong phản ứng oxy hóa chất hữu cơ giá trị BOD biểu diễn mức độ ô nhiễm chất hữu cơ trong nước. BOD càng lớn chứng tỏ mức độ ô nhiễm càng nặng 63
  63. 8. Nhu cầu oxy hóa học – Chemical oxygen demand – COD (mg/L)  Nhu cầu oxy hóa học (COD) hay độ oxy hóa hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước (gồm cả chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy bằng sinh học) bằng chất oxy hóa mạnh  Nước bị nhiễm bẩn bởi các chất hữu cơ từ nguồn chất thải sinh hoạt và công nghiệp, sản xuất nông nghiệp  Tỉ lệ BOD/COD thường nằm trong khoảng 0,5 – 0,7. Các loại nước thải công nghiệp đặc thù có tỉ lệ này khác nhau  COD cao thể hiện nồng độ chất hữu cơ trong nước cao, tạo điều kiện dễ dàng cho các loại vi sinh vật phát triển  Nước bị nhiễm bẩn (có độ oxy hóa cao) làm giảm hiệu quả của các quá trình xử lý và tốn nhiều hóa chất trong công tác khử trùng 64
  64. 9. Chất rắn – Solid (mg/L)  Chất rắn là tất cả các chất có trong chất lỏng ngoại trừ nước. Chất rắn được xem là cặn còn lại sau bay hơi và sấy ở 103 – 1050C  Ngoại trừ phép đo chất rắn hòa tan bằng phương pháp đo độ dẫn riêng, người ta thường sử dụng phương pháp trọng lượng để phân tích chất rắn.  Trong môi trường, chất rắn được phân thành các loại chỉ tiêu như sau: . Chất rắn tổng số - TS (total solids), mg/L . Chất rắn lơ lửng – SS (suspended solids) mg/L (nước ô nhiễm – nước thải SH) . Chất rắn hòa tan – DS (dissolved solids), mg/L (nước cấp) . Chất rắn bay hơi – VS (volatile solids), % . Chất rắn lắng được (settleable solid) 65
  65. 9. Chất rắn – Solid (mg/L)  Thành phần các chất rắn trong nước có thể là . Chất vô cơ ở dạng hòa tan như muối hoặc không tan như đất, đá ở dạng huyền phù . Chất hữu cơ như vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, động vật nguyên sinh) các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thảo công nghiệp  DS trong nước là thông số cần quan tâm đối với nước sinh hoạt, còn SS là thông số dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm cho nước thải sinh hoạt và nước ô nhiễm nhẹ.  SS không ảnh hưởng đến sức khỏe trừ cặn sinh học nhưng ảnh hưởng về mặt cảm quan và là nguyên nhân chính gây nên độ đục trong nước.  Tại trạm xử lý, SS được coi là những chất rắn lắng được với thời gian không giới hạn 66
  66. 10. Các hợp chất nitơ (mg/L)  Nitơ là chỉ tiêu xác định hàm lượng các dạng nitơ tồn tại trong nước gồm các chỉ tiêu cụ thể là N-tổng, N-ammonium, N-nitrat, -N-nitrit. Các dạng hợp chất nito là chỉ thị để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước.  Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ tạo ra amoniac (NH3), các + - - muối amonium (NH4 ), nitrit (NO2 ), nitrat (NO3 ) và N2 tự do. Các hợp chất này thường được xem là những chất chỉ thị dùng để nhận biết mức độ nhiễm bẩn của nguồn nước. Khi mới bị nhiễm bẩn, ngoài các chỉ tiêu có giá trị cao như độ oxy hoá, amoniac, trong nước còn có một ít nitrit và nitrat. Sau một + - - thời gian NH4 , NO2 bị oxy hoá thành NO3 . Phân tích sự tương quan giá trị các đại lượng này có thể dự đoán mức độ ô nhiễm nguồn nước. 3- 0  Nitơ tồn tại dưới 7 dạng oxy hóa của các hợp chất: N -NH3, N - 1+ 2+ 3+ 4+ 5+ N2, N -N2O, N -NO, N -N2O3, N -NO2, N -N2O5.  Chu trình nitơ biểu diễn mối quan hệ giữa các hợp chất của nitơ và biến đổi của chúng trong tự nhiên (hình vẽ) 67
  67.  Khí quyển là nguồn cung cấp nitơ chính trong tự nhiên  N2O5 được hình thành do quá trình phóng điện trong dông bão -  NO3 được hình thành do quá trình oxy hóa trực tiếp N2 hoặc NH3 trong phân bón.  Chất thải từ cơ thể động vật luôn chứa nitơ do cơ chế phân hủy protein. Nitơ trong nước tiểu chủ yếu ở dạng urea và sau đó bị thủy phân bởi enzym urease như Chu trình nitơ trong tự nhiên sau: 68
  68. Enzym urease NH -CO-NH + 2H O (NH ) CO 2 2 2 4 2 3  Trong nước thiên nhiên, nitơ tồn tại dưới dạng NO2-, NO3-, NH3 + và NH4 hay nitơ tự do là sản phẩm phân từ quá trình phân hủy sinh học của các chất hữu cơ. Enzym urease NH2-CO-NH2 + 2H2O (NH4)2CO3 Vi sinh vật (NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O Nitrosomonas 2NH + 3O 2NO - + 2H+ 2H O 3 2 2 2 Nitrosomonas - 2NO - 2NO2 + O2 3  Khử nitrat: - - NO3 + carbon hữu cơ NO2 + CO2 + H2O 69
  69. -  Nitơ trong hồ thường ở dạng NO3 do dòng chảy từ bên ngoài - hay từ nước ngầm. Nitơ bị khử thành amino-nitơ (NH2 ) trong các hợp chất hữu cơ trong quá trình tăng trưởng của tảo. Tảo chết nitơ hữu cơ giải phóng ra dưới dạng NH3 và oxy hóa tiếp - thành NO3 nhờ vi khuẩn -  Chu trình nitơ (NO3 N hữu cơ NH3) diễn ra trong đk hiếu - khí. Trong bùn lắng yếu khí, tầng dưới hồ phú dưỡng, NO3 bị khử bởi vi khuẩn kỵ khí thành nitơ và ra khỏi hệ thống  Tóm tắt quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ như sau: Nitrosomonas Nitrobacter - - Khử nitrat Protein NH3 NO2 NO3 N2  Nồng độ NH3 cao gây độc cho cá, NH3 thấp hay nitrat cao là môi trường dinh dưỡng tốt cho rong, tảo phát triển dễ gây hiện tượng phú dưỡng hóa, chuyển hóa amonium thành nitrat tiêu hao lượng lớn DO trong nguồn nước. 70
  70.  Việc sử dụng rộng rãi các loại phân bón cũng làm cho hàm lượng nitrat trong nước tự nhiên tăng cao. Ngoài ra do cấu trúc địa tầng tăng ở một số đầm lầy, nước thường nhiễm nitrat.  Hàm lượng nitrit và nitrat trong nước ăn uống cao gây tác hại đến hệ vi sinh ở dạ dày và đường ruột làm kém tiêu hóa. Trẻ em uống nước có nồng độ nitrat cao có thể ảnh hưởng đến - - máu - chứng methaemoglo binaemia (NO3 NO2 kết hợp với hồng cầu, ngăn cản sự liên kết và vận chuyển oxy gây bệnh thiếu oxy trong máu).  Nitrit thực hiện các phản ứng trong cơ thể tạo thành tác nhân gây ung thư và sinh quái thai (hợp chất nitro amin). -  Theo quy định của WHO, nồng độ NO3 trong nước uống không được vượt quá 10 mg/l (tính theo N).  Các số liệu phân tích nitơ nằm ở 4 dạng chủ yếu như N-tổng cộng, N-NO2, N-NO3, N-NH4. 71
  71. 11. Các hợp chất phospho và phosphate (mg/L)  Trong nước tự nhiên, phospho thường gặp dưới dạng phosphat vô cơ 3- 2- - . PO4 , HPO4 , H2PO4 orto phosphat . Na3(PO4)6 meta/poly phosphat . Na5P3O10, tripoly phosphat . Na4P2O7 pyrophosphat  và hữu cơ (là thành phần chính của các ATP hay ADP trong sinh vật).  Phospho là sản phẩm của quá trình phân huỷ sinh học các chất hữu cơ. Cũng như nitrat, phosphat là chất dinh dưỡng cho sự phát triển của rong tảo. Nguồn phosphat đưa vào môi trường nước là từ nước thải sinh hoạt, nước thải một số ngành công nghiệp và lượng phân bón dùng trên đồng ruộng.  Nước thải sinh hoạt khá giàu hợp chất phospho, phospho vô cơ từ chất thải con người là do quá trình tiêu hóa protein. 72
  72.  Chất tẩy rửa tổng hợp ra đời (chứa 12 – 50% phosphat làm chất tạo bọt) làm tăng đáng kể lượng phosphat trong nước thải sinh hoạt.  Trong tự nhiên, phosphat hữu cơ hầu hết là chất có độc tính mạnh như thuốc diệt côn trùng, chất độc trong vũ khí hóa học  Vì hiện diện trong chu trình sống sinh vật nên phosphat còn được sử dụng để bón cây, kích thích tăng trưởng dưới dạng phân lân.  Hầu hết phosphat dần bị thủy phân trong nước và chuyển về dạng orto ban đầu. Tốc độ chuyển hóa tăng theo T0 và giảm theo pH Na4P2O7 + H2O 2Na2HPO4  Thủy phân phosphat phức tạp và cũng chịu ảnh hưởng của enzym vi khuẩn. Tốc độ chuyển hóa rất chậm trong nước tinh khiết và tăng nhanh trong nước thải. Pyrophosphat bị thủy phân nhanh hơn nhiều so với tripolyphosphat. Thời gian chuyển hóa hoàn toàn thành orto phosphat có thể mất từ vài giờ đến vài ngày 73
  73.  Photphat không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhưng sự tồn tại của chất này với hàm lượng cao trong nước sẽ gây cản trở cho quá trình xử lý, đặc biệt là hoạt chất của các bể lắng.  Đối với những nguồn nước có hàm lượng chất hữu cơ, nitrat và photphat cao, các bông cặn kết cặn ở bể tạo bông sẽ không lắng được ở bể mà có khuynh hướng tạo thành đám nổi lên mặt nước, đặc biệt vào những lúc trời nắng trong ngày.  Phosphat là nguồn dinh dưỡng của thực vật trong nước dễ gây hiện tượng phú dưỡng hóa ao, hồ. Cùng với nito, phosphat kích thích tăng trưởng của nhiều loại phiêu sinh vật  Với hàm lượng 0,005 mg/L và ánh nắng mùa hè, môi trường giàu phosphat là điều kiện tốt cho tảo phát triển nhanh  Tuy nhiên, phosphat lại là yếu tố quan trọng giúp tăng cường dinh dưỡng cho vi sinh bùn hoạt tính trong quá trình xử lý nước thải cần phải kiểm soát và duy trì phosphat ở giới hạn cho phép 74
  74. 12. Các hợp chất silic (mg/L) Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất silic. Ở pH 11, silic tồn tại ở dạng HSiO3 và SiO3 . Do vậy trong nước ngầm, hàm lượng silic thường không vượt quá 60mg/l, chỉ có ở những nguồn nước có pH > 9,0 hàm lượng silic đôi khi cao đến 300mg/l. Trong nước cấp cho các nồi hơi áp lực cao, sự tồn tại của các hợp chất silic rất nguy hiểm do cặn silic đóng lại trên thành nồi, thành ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây tắc ống. Trong quá trình xử lý nước, silic có thể được loại bỏ một phần khi dùng các hoá chất keo tụ để làm trong nước. 75
  75. 13. Chlorine (mg/L)  Chlorine được dùng để khử trùng gồm các dạng chlorine tự do hay hypochlorite, đây chính là các tác nhân oxy hóa và thường tự hủy nhanh chóng. Quá trình khử trùng hoàn toàn khi đưa vào lượng chlor dư với nhu cầu chlorine.  Hypochlorite thường dùng ở dạng dd NaClO (thường dùng khi yêu cầu lượng tiêu thụ lớn – khử trùng nước thải) hay dạng khô Ca(ClO)2 (phổ biến trong trường hợp yêu cầu lượng giới hạn hay hệ thống xử lý gián đoạn). Chlor có khuynh hướng làm giảm pH trong nước còn ClO- lại làm tăng pH  Chlorine và acid hypochlorơ có thể phản ứng với NH3 tạo thành NH2Cl, NHCl2, NCl3, phản ứng với H2S, các halogen và các hợp chất hữu cơ khác tạo ra các sản phẩm phụ gây phức tạp cho quá trình sử dụng chlorine trong mục đích khử trùng 76
  76. 14. Chloride (mg/L) Chloride có mặt trong nước tự nhiên do hòa tan chloride từ đất mặt và tầng sâu, từ những hạt tinh thể muối trong nước mưa do quá trình bốc hơi. Hàm lượng chloride tăng khi hàm lượng khoáng tăng. Nhiều loại nước thải công nghiệp có chứa một lượng đáng kể chloride và thông số chloride cần sử dụng trong KSON nước mặt do nước thải công nghiệp. Chlor làm cho nước có vị mặn. Ion này thâm nhập vào nước qua sự hoà tan các muối khoáng hoặc bị ảnh hưởng từ quá trình nhiễm mặn các tầng chứa nước ngầm hay ở đoạn sông gần biển. Chloride ở nồng độ hợp lý không độc với con người nhưng khi dùng nước có hàm lượng clorua cao có thể gây ra bệnh về thận. Ngoài ra, nước chứa nhiều clorua có tính xâm thực đối với bêtông. Chloride cản trở trong việc xác định COD, để loại ảnh hưởng của chúng cần xác định lượng chloride trong mẫu hay thêm tác nhân tạo phức HgSO4 vào 77
  77. 14. Sulfate (mg/L) Ion sunfat thường có trong nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc nguồn gốc hữu cơ, cũng là một chỉ tiêu tiêu biểu của vùng nước nhiễm phèn. Trong khai thác khoáng sản và than, nước thải thường có pH thấp và hàm lượng sulfate cao dễ sinh H2SO4 (do tác động của các vi sinh vật và các tác nhân hóa học). Nước cấp có hàm lượng sulfate > 250 mg/L có tính độc hại với người do tính nhuận tràng nên gây mất nước trong cơ thể và làm tháo ruột. Sulfate gây các tác động chủ yếu là vấn đề mùi do tạo khí H2S (trong điều kiện kỵ khí) và ăn mòn đường ống. Ngoài ra, nước có nhiều ion clorua và sunfat sẽ làm xâm thực bêtông. 78
  78. 15. Fluor (mg/L) Nước ngầm từ các vùng đất chứa quặng apatit, đá alkalic, granit thường có hàm lượng florua cao đến 10mg/l. Trong nước thiên nhiên, các hợp chất của florua khá bền vững và khó loại bỏ trong quá trình xử lý thông thường. Ở nồng độ thấp, từ 0,5mg/l đến 1mg/l, florua giúp bảo vệ răng. Tuy nhiên, nếu dùng nước chứa florua lớn hơn 4mg/l trong một thời gian dài thì có thể gây đen răng và huỷ hoại răng vĩnh viễn. Các bệnh này hiện nay đang rất phổ biến tại một số khu vực ở Phú Yên, Khánh Hoà. 79
  79. 16. Các hợp chất sắt và mangan (mg/L)  Chỉ tiêu sắt và mangan dùng để chỉ hàm lượng các hợp chất của sắt và mangan tan và ít tan trong nước.  Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dưới dạng ion Fe2+, kết hợp với các gốc bicacbonat, sunfat, clorua; đôi khi tồn tại dưới keo của axit humic hoặc keo silic. Khi tiếp xúc với oxy hoặc các tác nhân oxy hoá, ion Fe2+ bị oxy hóa thành ion Fe3+ và kết hợp tủa thành các bông cặn Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.  Nước mặt thường chứa sắt (Fe3+), tồn tại ở dạng keo hữu cơ hoặc cặn huyền phù. Trong nước thiên nhiên, chủ yếu là nước ngầm, có thể chứa sắt với hàm lượng đến 40 mg/l hoặc cao hơn (100 mg/l). 2+ Fe + O2 + 3/2H2O Fe(OH)3  80
  80.  Với hàm lượng sắt cao hơn 0,5mg/l, nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo khi giặt, làm hỏng sản phẩm của các ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp. Các cặn sắt kết tủa có thể làm tắc hoặc giảm khả năng vận chuyển của các ống dẫn nước.  Cũng như sắt, mangan thường có trong nước ngầm dưới dạng ion Mn2+, nhưng với hàm lượng tương đối thấp, ít khi vượt quá 5mg/l.  Hàm lượng mangan trong nước lớn hơn 0,1mg/l sẽ gây nguy hại trong việc sử dụng, giống như trường hợp nước chứa sắt với hàm lượng cao.  Sắt và mangan cũng gây ảnh hưởng đến độ cứng, duy trì sự phát triển của một số vi khuẩn gây thối rữa trong hệ thống phân phối nước 81
  81. 17. Nhôm (mg/L)  Vào mùa mưa, ở những vùng đất phèn, đất ở trong điều kiện khử không có oxy, nên các chất như Fe2O3 và jarosite tác động qua lại, lấy oxy của nhau vào tạo thành sắt, nhôm, sunfat hoà tan vào nước. Do đó, nước mặt ở vùng này thường rất chua, pH = 2,5 – 4,5, sắt tồn tại chủ yếu la Fe2+( có khi cao đến 300mg/l), nhôm hoà tan ở dạng ion Al3+( 5 – 7mg/l).  Khi chứa nhiều nhôm hoà tan, nước thường có màu trong xanh và vị rât chua. Nhôm có độc tính đối với sức khoẻ con người. Khi uống nước có hàm lượng nhôm cao có thể gây ra các bệnh về não như alzheimer. 82
  82. 18. Khí hòa tan  Các loại khí hoà tan thường thấy trong nước thiên nhiên là khí cacbonic (CO2), khí oxy (O2) và sunfua huyđro (H2S).  Nước ngầm không có oxy. Khi độ pH < 5,5, trong nước ngầm thường chứa nhiều khí CO2. Đây là khí có tính ăn mòn kim loại và ngăn cản việc tăng pH của nước. Các biện pháp làm thoáng có thể đuổi khí CO2, đồng thời thu nhận oxy hỗ trợ cho các quá trình khử sắt và mangan. Ngoài ra, trong nước ngầm có thể chứa khí H2S có hàm lượng đến vài chục mg/l. Đây là sản phẩm của quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước. Với nồng độ lớn hơn 0,5mg/l, H2S tạo cho nước có mùi khó chịu.  Trong nước mặt, các hợp chất sunfua thường được oxy hoá thành dạng sunfat. Do vậy, sự có mặt của khí H2S trong các nguồn nước mặt, chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn và có quá thừa chất hữu cơ chưa phân huỷ, tích tụ ở đáy các vực nước. - 2-  Khi độ pH tăng, H2S chuyển sang các dạng khác là HS và S83.
  83. 19. Hóa chất bảo vệ thực vật  Hiện nay, có hàng trăm hoá chất diệt sâu, rầy, nấm, cỏ được sử dụng trong nông nghiệp. Các nhóm hoá chất chính là: − Photpho hữu cơ − Clo hữu cơ − Cacbarmat  Hầu hết các chất này đều có độc tính cao đối với người. Đặc biệt là chlor hữu cơ, có độ bền vững cao trong môi trường và khả năng tích luỹ trong cơ thể con người. Việc sử dụng khối lượng lớn các hoá chất này trên đồng ruộng đang đe dọa làm ô nhiễm các nguồn nước. 84
  84. 20. Các chất hoạt động bề mặt Một số chất hoạt động bề mặt như xà phòng, chất tẩy rửa, chất tạo bọt có trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số ngành công nghiệp đang được xả vào các nguồn nước. Đây là những hợp chất khó phân huỷ sinh học nên ngày càng tích tụ nước đến mức có thể gây hại cho cơ thể con người khi sử dụng. Ngoài ra các chất này còn tạo thành một lớp màng phủ bề mặt các vực nước, ngăn cản sự hoà tan oxy vào nước và làm chậm các quá trình tự làm sạch của nguồn nước. 85
  85. C. Các chỉ tiêu vi sinh vật Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và các đơn bào, chúng xâm nhập vào nước từ môi trường xung quanh hoặc sống và phát triển trong nước, trong đó có một số vi sinh vật gây bệnh cần phải được loại bỏ khỏi nước trước khi sử dụng.  Trong thực tế không thể xác định tất cả các loại vi sinh vật gây bệnh qua đường nước vì phức tạp và tốn thời gian. Mục đích của việc kiểm tra vệ sinh nước là xác định mức độ an toàn của nước đối với sức khoẻ con người. Do vậy có thể dùng vài vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân để đánh giá sự ô nhiễm từ rác, phân người và động vật. 86
  86.  Có ba nhóm vi sinh chỉ thị ô nhiễm phân: 1. Nhóm coliform đặc trưng là Escherichia Coli ( E.Coli); 2. Nhóm Streptococci đặc trưng là Streptococcus faecalis; 3. Nhóm Clostridia khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringents.  Đây là nhóm vi khuẩn thường xuyên có mặt trong phân người, trong đó E.Coli là loại trực khuẩn đường ruột, có thời gian bảo tồn trong nước gần giống những vi sinh vật gây bệnh khác. Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước đã bị nhiễm bẩn phân rác và có khả năng tồn tại các loại vi trùng gây bệnh khác. Số lượng E.Coli nhiều hay ít tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm bẩn phân rác của nguồn nước.  Ngoài ra, trong một số trường hợp số lượng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí cũng được xác định để tham khảo thêm trong việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn nguồn nước. 87
  87. Những điều cần lưu ý khi phân tích NƯỚC Thực hiện lấy mẫu và bảo quản mẫu đúng quy cách và tuân theo một cách nghiêm ngặt các quy tắc lấy mẫu. Thông thường mẫu phải được chứa trong các bình polyethylene Phải chọn phương pháp phân tích thích hợp Phải sử dụng đúng quy cách các dụng cụ và hóa chất 88
  88. 1.3 Phương pháp lấy và bảo quản mẫu nước 1. Xác định vị trí lấy mẫu  Thông thường nước có thể lấy ngẫu nhiên từ bề mặt vào thời gian buổi sáng để xác định tính chất thông thường  Khi nghiên cứu chi tiết cần đặt kế hoạch và xác định các vị trí lấy mẫu trước  Vùng nước rộng như ao, hồ mẫu lấy phải đại diên cho nước toàn bộ vùng, phải lấy nước tại đầu vào và đầu ra khỏi hồ cũng như các vị trí có tác động của con người đến nguồn nước  Tùy theo vùng nước nông hay sâu mà có thể lấy mẫu theo tầng, theo chiều dọc dòng nước và theo chiều ngang nếu đủ rộng. Với nước thải, phải lấy các điểm trước và sau nguồn thải 89
  89. 2. Lấy mẫu nước  Vị trí lấy mẫu phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu  Thời gian và tần suất lấy mẫu phụ thuộc vào mức độ biến động của các chất, có thể theo các thời gian trong ngày  Thường lấy mẫu vào buổi sáng vì lúc đó sự biến động của các chất diễn ra chậm. Có thể lấy mẫu theo triều, ngày, tuần, tháng, quý, mùa mưa, mùa khô tùy thuộc vào mục đích, quy mô hay kinh phí của các nghiên cứu.  Trường hợp nước đồng nhất chỉ cần lấy 1 mẫu đơn lẻ cũng đủ đại diện cho môi trường nước tại thời điểm lấy mẫu. Tuy nhiên tính đồng nhất giữa các tầng nước cũng cần được khẳng định bằng việc lấy nhiều mẫu ở các độ sâu khác nhau để kiểm tra sơ bộ trước  Nếu lấy qua máy bơm, ống dẫn, vòi nước phải để chảy khoảng vài lít trước khi lấy mẫu 90
  90. 2. Lấy mẫu nước  Nếu nước bị biến đổi chất lượng theo thời gian thì mẫu cũng cần được lấy theo thời gian thích hợp. Trường hợp có sự thay đổi của dòng chảy, nguồn nước thải Mẫu phải được lấy ở các nguồ khác nhau tùy thuộc vào nguồn nước.  Tránh lấy mẫu ở các khu vực đặc biệt như vùng nước đọng, cỏ dại mọc nhiều hoặc có nước ngầm xâm nhập.  Lượng nước cần lấy tối thiểu để đảm bảo cho các phép phân tích, thường từ 1 – 2 lít. Dụng cụ đựng mẫu cần phải được làm sạch bằng cách rửa với các chất tẩy rửa hoặc dung dịch acid. Đối với phân tích vi sinh thì dụng cụ đựng mẫu phải được vô trùng.  Có thể giảm tác động của các quá trình xảy ra trong mẫu bằng cách thêm hóa chất cần thiết, điều chỉnh pH hoặc giữ mẫu ở nhiệt độ thấp (khoảng 40C) 91
  91. 3. Lấy và bảo quản mẫu  Mục tiêu chính nhằm lấy và chuyển mẫu đến nơi phân tích với đảm bảo sự biến đổi của mẫu là tối thiểu, hàm lượng chất phân tích không có sự thay đổi đáng kể. Có một vài trường hợp tính chất nước bị thay đổi đáng kể như pH, Mo và các vitamin trong khi Na+ hay Ca+ biến đổi ít.  Khi lấy mẫu nước phải tránh làm xáo trộn các tầng nước, người ta thường sử dụng 4 loại dụng cụ lấy mẫu nước nước sau:  Loại Ruttner và Kemmerer: có dạng hình trụ mở, dung tích 1 – 3 L, có nắp đậy mỗi đầu. Nắp được mở nhờ hệ thống dây. Khi nắp mở, nước sẽ đi qua ống, đến độ sâu cần thiết nắp sẽ được đóng lại để giữ nước ngay độ sâu đó. Loại Friedinger gần giống với Ruttner nhưng nắp được mở 900 và có gắn nhiệt kế. 92
  92.  Loại lấy mẫu có thoát khí, cổ hẹp (Dussart) là loại dụng cụ đơn giản có thể tự chế. Thả đến độ sâu cần thiết kéo ống chữ U nước sẽ tràn vào bình, đầy không khí thoát ra. Dụng cụ Valas giống như Dussart nhưng sau khi mở lấy mẫu nắp sẽ được đậy kín lại  Loại lấy mẫu bằng bơm: Dùng ống cao su hoặc nhựa thả xuống độ sâu cần thiết, dùng bơm để hút lấy mẫu nước. Sử dụng bơm tay để tránh bị nhiễm bẩn KL vào mẫu nước. Dụng cụ này thích hợp lấy mẫu hỗn hợp với độ sâu khác nhau  Dụng cụ lấy mẫu nước đa chức năng (Vondorn): gồm một ống hình trụ bằng chất dẻo, 2 van cao su đóng lại khi thả ống đến độ sâu cần thiết, mẫu được chuyển sang bình 93 chứa từ ỗ nhỏ bên thành ống.
  93. 4. Một số chỉ dẫn khi lấy mẫu  Nên lấy mẫu ở vị trí chảy mạnh nhất với nguồn chảy như sông, suối  Lấy mẫu ở nhiều vị trí và các độ sâu khác nhau khi lấy tại ao, hồ, đầm  Mẫu lấy từ các mạch nước, giếng, hồ chứa nhân tạo thì nên lấy ở độ sâu cần thiết  Mẫu từ các tạm và vòi nước sinh hoạt được lấy trực tiếp tại các ống dẫn ra  Mẫu nước thải nên lấy mẫu ngay tại miệng xả và lấy lúc nước triều thấp để bảo đảm thành phần mẫu chính xác 94
  94. 5. Bảo quản mẫu trước khi phân tích  Từ khi lấy đến khi phân tích thành phần mẫu có thể bị thay đổi với mức độ khác nhau. Nhiệt độ và pH là các đại lượng biến đổi nhanh nhất nên phải được đo ngay tại hiện trường. Một số khí cũng cần đo ngay tại chỗ như O2, CO2, H2S, Cl2.  Nếu phân tích KLN thì phải thêm hóa chất vào 1 L mẫu để bảo quản cụ thể như: . Ag thêm 5ml HNO3 đđ . As thêm 5ml HCl . Hg thêm 1ml HNO3 đđ . Zn thêm 1ml H2SO4 đđ . Cr thêm 2 – 4 ml CHCl3  SCN- phải xác định ngay không để quá 1 đêm  Phenol thêm vào 4g NaOH nếu hàm lượng < 100 mg/L 95
  95. Các phương pháp đo đạc và phân tích các thông số chất lượng môi trường * Phương pháp vật lý * Phương pháp hóa học • Phương pháp khối lượng • Phương pháp phân tích thể tích • Phương pháp phân tích bằng công cụ 96
  96. Chương 2: Phân tích các chỉ tiêu môi trường trong mẫu nước 2.1. Xác định hàm lượng các chất rắn - 2- 2.2. Xác định hàm lượng Cl , SO4 , 3- PO4 2.3. Xác định hàm lượng sắt, mangan 2.4. Xác định hàm lượng nitrogen - - (NH3, NO2 , NO3 , hữu cơ) 2.5. Xác định hàm lượng DO, COD, BOD
  97. 1. Xác định hàm lượng chất rắn 1.1 Xác định hàm lượng chất rắn trong nước cấp •Chất rắn tổng cộng (Total Solids - TS): Xác định bằng cách cho bay hơi và sấy mẫu trong 1 chén cân đã cân bì (chén bằng Pt hoặc gốm vycor). Quá trình thực hiện như sau: - Chuẩn bị chén đã sấy khô ở 100 0C trong 1h, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt phòng, cân chén xác định khối lượng m0 (mg) - Chọn thể tích mẫu sao cho lượng cặn trong khoảng 2,5 – 200 mg, lắc đều mẫu trước khi phân tích - Cho mẫu vào chén sấy ở 100 0C để bay hơi nước, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng
  98. 1.1 Xác định hàm lượng chất rắn trong nước cấp - Cân xác định khối lượng m1 (mg): TS (mg/L) = (m1 – m0) x 1000/V mẫu (ml) Chất rắn bay hơi (Volatile Solids - VS): - Tiếp tục lấy chén ở trên tẩm với 3 giọt NH4NO3 10% và nung ở 550oC trong 30 phút, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt phòng - Cân chén xác định khối lượng m2 (mg) VS (mg/L) = (m1 – m2) x 1000/V mẫu (ml)
  99. Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids - SS) bằng phương pháp khối lượng: Chuẩn bị giấy lọc sợi thủy tinh đã sấy khô ở 100oC trong 1h, cân giấy lọc xác định khối lượng ban đầu m3 (mg) - Lọc một thể tích mẫu phù hợp qua giấy lọc (mẫu được trộn đều trước khi lọc) - Sấy giấy lọc ở 100oC để làm bay hơi nước, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng - Cân xác định khối lượng m4 (mg) SS (mg/L) = (m4 – m3) x 1000/V mẫu (ml)
  100. Chất rắn lơ lửng (SS) bằng phương pháp đo quang: - Lắc đều mẫu trong bình, lấy 50 ml mẫu vào cốc 100ml - Bật máy, vào mã chương trình 630 – Enter, chỉnh bước sóng về 810 nm - Cho nước cất vào curvet đến vạch trắng, đặt vào buồng đo, đậy nắp, nhấn Zero cho màn hình xuất hiện 0.SUSP.SOLIDS - Cho mẫu vào curvet, bấm READ đọc giá trị đo 1.2. Xác định hàm lượng chất rắn trong nước thải: - Thường sử dụng là các giá trị chất rắn lắng được (Settleable Solids) và chất rắn lơ lửng (SS)
  101. 1.2 Xác định hàm lượng chất rắn trong nước thải (tt): Chất rắn lắng được là thông số đặc biệt quan trọng trong phân tích nước thải, được đo bằng cách sử dụng bình nón imhoff cho lắng 1h điều kiện tĩnh, mẫu được điều chỉnh đến nhiệt độ phòng và không có ánh sáng mặt trời chiếu vào, không cản trở quá trình lắng (đơn vị đo ml/L) Chất rắn lơ lửng là thông số có ý nghĩa trong phân tích nước ô nhiễm, nước thải. Thường lấy khoảng 50ml vì khó lọc lượng mẫu lớn hơn. Thực hiện phép đo bằng phương pháp khối lượng tương tự như bên nước cấp
  102. - 2- 3- 2. Xác định hàm lượng Cl , SO4 , PO4 2.1 Xác định hàm lượng Cl- •Nguyên tắc: trong môi trường trung hòa hay kiềm nhẹ, K2CrO4 được dùng làm chất chỉ thị màu tại điểm kết thúc - trong pp định phân Cl bằng dd AgNO3 Ag+ + Cl- AgCl (1) + 2- 2 Ag + CrO4 Ag2CrO4  đỏ nâu (2) - Dựa vào sự khác biệt của tích số tan, khi thêm AgNO3 vào - 2- + - mẫu có mặt hh Cl và CrO4 , Ag sẽ phản ứng với Cl thành kết tủa trắng sau đó pứ (2) xảy ra cho kết tủa đỏ gạch - Lấy 50 ml mẫu cho vào erlen, chỉnh pH mẫu trong 7 - 8 - Dùng dd AgNO3 0,0141N định phân đến khi dd từ màu vàng chuyển sang màu đỏ gạch, ghi nhận thể tích V1 ml AgNO3 sử dụng
  103. - Làm mẫu trắng có thể tích đồng với thể tích mẫu. Ghi nhận thể tích V0 ml AgNO3 sử dụng - Nếu mẫu có hàm lượng Cl- cao thì tiến hành pha loãng - hàm lượng Cl- được tính theo công thức: N x (V - V ) x 35,5 x 1000 Cl- (mg/L) = Ag+ 1 0 V mẫu NaCl (mg/L) = Cl- (mg/L) x 1,65 Trong đó: - V1: thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu thật - V0: thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu trắng
  104. 2- 2.2 Xác định hàm lượng SO4 •Nguyên tắc: trong môi trường acid khi sulfate tác dụng với BaCl2 BaSO4  trắng đục, độ đục do BaSO4 tạo thành được đo bằng quang phổ kế hấp thụ và so sánh với dd tham chiếu chuẩn trên đường cong chuẩn - Nếu mẫu đục lọc 100ml mẫu qua giấy lọc - Chuẩn bị dd tham chiếu như bảng sau (cho vào erlen) Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 (Mẫu) 2- ml dd SO4 chuẩn 0 2 4 6 8 10 0 ml nước cất 25 23 21 19 17 15 0 ml nước mẫu - - - - - - 25 C (mg/ml) 0 8 16 24 32 40 ? A (Độ hấp thu) ? ? ? ? ? ? ?
  105. - Cho dd đệm (1ml) vào 7 ống nghiệm + 1 lượng nhỏ BaCl2, lắc đều - Nhanh, cẩn thận rót loạt dd tạo điều kiện (trong ống nghiệm) vào dd tham chiếu. Lắc đều erlen để hòa tan hoàn toàn BaCl2 - Đo độ hấp thu A của dd tham chiếu và của mẫu ở bước sóng 420nm. Thời gian đo 4 phút để tránh BaSO4 . Nếu độ đục vượt quá đường cong tham chiếu, làm lại với một thể tích và pha loãng thành 25ml - Tính toán: Vẽ giản đồ A=f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax+b. Từ độ hấp thu Am của mẫu, tính nồng độ Cm. Nếu Am của mẫu vượt quá các trị số của dd chuẩn pha loãng mẫu đến nồng độ thích hợp
  106. 3- 2.3 Xác định hàm lượng PO4 •Nguyên tắc: trong môi trường acid các dạng của phosphate được chuyển về ortho phosphate và sẽ phản ứng với ammonium molybdate acid molybdophosphoric, sau đó acid này sẽ bị khử bởi SnCl2 molybdenum màu xanh dương 3- + + PO4 + 12(NH4)2MoO4 + 24H (NH4)3PO4.12MoO3 + 21NH4 + 12 H2O 2+ 4+ (NH4)3PO4.12MoO3 + Sn Molybdenum xanh dương + Sn - Cho 0,05ml (1 giọt) phenolphthalein vào 50ml mẫu (hoặc thể tích phù hợp đã lắc đều). Nếu có màu thêm từ từ dd H2SO4 đến khi mất màu. Sau đó thêm 1ml H2SO4 và 0,4g (NH4)2S2O8 hoặc 0,5g K2S2O8 - Đun 30 – 40ph cho còn khoảng 10ml. Để nguội, thêm vào 1 giọt phenolphthalein và trung hòa đến màu hồng nhạt bằng NaOH, định mức đến 50ml bằng nước cất
  107. - Lấy 50ml mẫu, thêm 1 giọt phenolphthalein, nếu mẫu chuyển sang hồng thêm từ từ H2SO4 đến khi mất màu - Thêm vào 2ml molybdate và 0,25ml (5 giọt) SnCl2 và lắc đều. Tốc độ và cường độ hiện màu phụ thuộc vào nhiệt độ dd chuẩn, mẫu và hóa chất có cùng nhiệt độ (không quá 20C) trong khoảng 20 – 300C - Để yên dd sau 10ph (không quá 12ph) đo bằng quang phổ kế ở bước sóng 690nm - Chuẩn bị đường cong chuẩn theo bảng dưới đây: (Slide kế tiếp) - Từ loạt dd chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu tính nồng độ Cm. Nếu Am vượt quá các trị số của dd chuẩn phải pha loãng đến nồng độ thích hợp
  108. Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 (Mẫu) ml dd P-PO4 chuẩn 1µg/ml 0 1 2 3 4 5 - ml nước cất 50 49 48 47 46 45 ml mẫu nước - - - - - - 50 ml dd molybdate 2,0ml Ml SnCl2 0,25ml = 5 giọt C (µg) 0 1 2 3 4 5 C (mg/L) 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 A (Độ hấp thu) ? ? ? ? ? ? ? n n n n n n n 2 n∑xiyi - ∑xi ∑y i ∑xi ∑y i - ∑xi ∑x iyi i = 1 i = 1 i = 1 i = 1 i = 1 i = 1 i = 1 a = b = n n n n 2 2 2 2 n∑xi - (∑xi) n∑xi - (∑xi) i = 1 i = 1 i = 1 i = 1
  109. 3. Xác định hàm lượng sắt, mangan 3.1 Xác định hàm lượng sắt 2+ •Nguyên tắc: Sắt trong mẫu được khử thành Fe (tan trong nước) bằng cách đun sôi trong môi trường acid và hydroxylamine. Sau đó Fe2+ tạo phức có màu với 1,10 phenanthroline (C12H8N2.H2O) ở pH 3 – 3,3. Mỗi nguyên tử Fe2+ sẽ kết hợp với 3 phenanthroline tạo phức màu đỏ cam. Cường độ màu phụ thuộc vào pH. Phản ứng cực đại khi pH từ 2,9 – 3,5 và sử dụng lượng thừa phenanthroline. Phản ứng: + 3+ Fe(OH)3 + 3H Fe + 3H2O (1) 3+ 2+ + 4Fe + 2NH2OH 4Fe + N2O + 4H + H2O (2) N-N 2+ 3 + Fe2+ [ Fe ] ] N N màu đỏ cam
  110. Sắt tổng cộng (Fetc): - Mẫu phải được lắc đều trước khi phân tích, lấy 50ml mẫu cho vào erlen. Nếu thể tích mẫu có sắt > 200 µg sử dụng lượng mẫu ít hơn và pha thành 50ml. Thêm 2ml HCl đđ và 1ml NH2OH.HCl thêm vài viên bi thủy tinh và đun sôi erlen đến khi còn 15 – 20ml (nếu bị cạn, cho vào 2ml HCl đđ và 5ml nước cất) - Làm nguội đến T0 phòng, chuyển dd vào bình định mức 100ml, thêm 10ml dd đệm NH4CH3COOH và 4ml dd phenanthroline, cho nước cất đến vạch định mức và lắc đều, để yên 10 – 15ph cho cường độ màu đạt cực đại và ổn định. Fetc được tính bằng cách đo độ hấp thu trên máy spectrophotometer ở bước sóng 510nm Sắt hai (Fe2+): - Việc xác định Fe2+ phải thực hiện tại điểm lấy mẫu do có sự thay đổi tỷ lệ Fe2+ và Fe3+ theo thời gian trong môi trường acid. Để xác định Fe2+, acid hóa mẫu bằng HCl đđ theo tỷ lệ 2ml HCl/100ml mẫu ngay sau khi lấy mẫu - Lấy 50ml mẫu đã acid hóa, thêm 20ml phenanthroline và 10ml dd đệm NH4C2H3O2, lắc đều. Pha thành 100ml với nước cất, để yên trong 10 – 15ph, sau đó đo độ hấp thu A ở bước sóng 510nm
  111. Cách thành lập đường cong chuẩn: - Sử dụng dd chuẩn có nồng độ 1ml = 10µg Fe, pha loạt dd chuẩn như sau: Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 V dd chuẩn (ml) 0 2 4 6 8 10 V nước cất (ml) 50 48 46 44 42 40 V dd đệm NH3C2H3O2 (ml) 10 V dd phenanthroline (ml) 4 Định mức 100ml Hàm lượng C (µg) 0 20 40 46 80 100 Nồng độ C (mg/L) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A (Độ hấp thu) - 510nm zero ? ? ? ? ? - Định mức thành 100ml bằng nước cất, lắc đều và đo độ hấp thu - Nếu mẫu bị đục và có màu, nên sử dụng chính mẫu làm mẫu trắng (thay vì nước cất) và xử lý mẫu theo tất cả các bước như trên nhưng không cho phenanthroline - Từ độ hấp thu của dãy chuẩn vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu phương trình y = ax + b. Từ trị số Am của dd mẫu, dựa vào phương trình này suy ra nồng độ mẫu Cm (mg/L)
  112. 3.2 Xác định hàm lượng mangan 2+ •Nguyên tắc: Persulfate là chất oxy hóa mạnh đủ để oxy hóa Mn thành Mn7+ khi có Ag làm xúc tác. Sản phẩm có màu tím của permanganate bền trong 24h nếu sử dụng lượng thừa persulfate và không có mặt chất hữu cơ. Phản ứng: 2+ - 2- + 2Mn + 5S2O8 + H2O 2MnO4 + 10SO4 + 10H - Lấy 100ml mẫu hay 1 thể tích mẫu thích hợp (CMn = 0,05 – 1,2mg/L) - Cho vào mẫu 5ml dd xúc tác và 1 giọt H2O2, đun sôi còn khoảng 90ml 0 - Thêm 1g (NH4)2S2O8 đun sôi trong 1ph, để nguội đến T phòng, pha loãng bằng nước cất tới 100ml - Lập đường cong chuẩn với các dd chuẩn như sau:
  113. Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 ml dd chuẩn 1ml = 10 Mn 0 2 4 6 8 10 12 ml nước cất 100 98 96 94 92 90 88 (NH4)2S2O8 1g C 0 20 40 60 80 100 120 C (mg/L) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 A (Độ hấp thu) ? ? ? ? ? ? ? - Đo độ hấp thu A trên máy quang phổ kế - Từ độ hấp thu của loạt chuẩn, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu tính nồng độ Cm của mẫu.
  114. 4. Xác định hàm lượng nitrogen - - (NO2 , NO3 , NH3, NH3 hữu cơ) 4.1 Xác định hàm lượng nitrogen – nitrite (N-NO2) •Nguyên tắc: Nitrite được xác định bằng pp so màu. Màu do phản ứng từ các dd tham chiếu và mẫu sau khi tác dụng với acid sulfanilic và naphthylamine ở môi trường với pH = 2 – 2,5 tạo thành hợp chất màu đỏ tím của acid azobelzol naphthylamine sulfonic như sau: HSO HSO + - 3 NH3 + NaNO2 3 N=N Cl + NaCl + H2O − Phương pháp diazo thích hợp khi xác định hàm lượng N-NO2 từ 1 – 25µg/L − Dung dịch lưu trữ N-NO2: (1ml = 250µg N-NO2): NaNO2 0,05: hòa tan 1,232g NaNO2 trong nước cất và định mức thành 1000ml − Dung dịch N-NO2 chuẩn: (1ml = 0,0005mg = 0,5µg N-NO2): lấy 2ml dd lưu trữ định mức bằng nước cất thành 1L − Nếu mẫu thử nhiều chất lơ lửng và màu, thêm 2ml dd Al(OH)3 vào 100ml mẫu, để lắng vài phút, lọc bỏ lớp nước qua lọc đầu tiên − Chuẩn bị mẫu và dd tham chiếu (đường chuẩn) theo bảng sau:
  115. Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 (mẫu) ml dd N-NO2 chuẩn 0 2,5 5 7,5 10 12,5 - (1ml = 0,5 µg N-NO2) ml nước cất 25 22,5 20 17,5 15 12,5 - ml mẫu nước - - - - - - 25 ml dd EDTA 0,5ml/ống ml acid sulfanilic 0,5ml/ống – đợi 10ph ml naphthylamin 0,5ml/ống ml dd đệm acetate 0,5ml/ống – đợi 20ph C (µg) 0 1,25 2,5 3,75 5,0 6,25 - C (mg/L) 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 - Các dd theo đúng thứ tự trong bảng, sau mỗi lần thêm dung dịch pứ, chờ đúng thời gian quy định. Đo độ hấp thu A trên máy quang phổ kế ở  = 520nm - Từ độ hấp thu của loạt chuẩn, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu tính nồng độ Cm của mẫu.
  116. 4.2 Xác định hàm lượng nitrogen – nitrate (N-NO3) •Nguyên tắc: Phản ứng giữa nitrate và brucine cho sản phẩm màu vàng được áp dụng để xác định hàm lượng nitrate bằng pp so màu. Tốc độ pứ chịu ảnh hưởng bởi lượng nhiệt tỏa ra từ pứ. Vì thế các chất pứ được thêm vào lần lượt và ủ ở một khoảng thời gian chính xác tại nhiệt độ đã biết. Nồng độ acid và t pứ được lựa chọn để tạo màu tốt nhất và ổn định. PP này thích hợp với cả nước biển, với N-NO3 xấp xỉ 0,1 – 2 mg/L •Thí nghiệm: − Nếu mẫu có chlorin khử lượng chlor dư này bằng cách thêm 1 giọt sodium arsenite cho mỗi 0,1mg Cl2 trên 50ml mẫu − Chuẩn bị dd tham chiếu theo bảng sau: Số thứ tự 1 2 3 4 5 6 ml dd N-NO3 chuẩn (2ppm) 1 2 3 4 5 6 ml nước cất 9 8 7 6 5 4 C (µg) 2 4 6 8 10 12 C (mg/L) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
  117. − Trong loạt ống nghiệm khác lấy 4ml H2SO4 đđ vào từng ống − Trích 1ml dd tham chiếu và mẫu vào từng ống theo đúng số thứ tự Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 7 (mẫu) ml dd tham chiếu 0 1 1 1 1 1 1 - ml nước cất 2 1 1 1 1 1 1 1 ml mẫu nước - - - - - - - 1 dd brucine 0,5ml/ống H2SO4 Rót nhanh 4ml H2SO4 đã chuẩn bị vào các ống đựg chuẩn và mẫu, lắc đều từng ống − Đặt tất cả vào tủ kín tránh ánh sáng, đợi 10ph. Hút sẵn 5ml nước cất vào loạt ống đựng H2SO4 trước đó − sau 10ph rót nhanh 5ml nước cất đã chuẩn bị vào từng ống nghiệm, lắc đều, giữ trong bóng tối thêm 20ph nữa để phản ứng kết thúc. Đo độ hấp thu A ở  = 410nm − Từ độ hấp thu của loạt chuẩn, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu tính nồng độ Cm của mẫu. Mg NO3/L = mg N-NO3 x 4,43
  118. 4.3. Xác định hàm lượng nitrogen – ammonia (N-NH3) •Nguyên tắc: pp Nessler được áp dụng cho nước tinh khiết, nước thiên nhiên, nước thải đã được làm sạch hoặc chưng cất. Tất cả loại này phải có độ màu thấp và nồng độ N-NH3 > 20µg/L. Ammonia tác dụng với thuốc thử Nessler trong môi trường kiềm theo pứ sau để cho sp có màu vàng: •2(2KI.HgI2) + NH3 + 3KOH (NH2)Hg-O-Hg-I + 7KI + 2H2O Màu vàng •Đối với nước thải, để tránh trở ngại do các tạp chất, mẫu cần được chưng cất và sau đó áp dụng pp Nessler cho dịch phẩm. •Thí nghiệm: •1. Phương pháp Nessler hóa trực tiếp − Khử chlor dư (nếu là NTSH hoặc NT nhiễm chlor). Thêm 1mg Na2S2O3 N/70 cho 1mg Cl2/L trong 50ml mẫu − Thêm 1ml ZnSO4 và 0,5ml NaOH 6N (pH = 10,5) trong 100ml mẫu, trộn đều và ly tâm loại kết tủa, lấy phần nước trong. Lấy 50ml mẫu qua lọc, thêm 1 giọt EDTA để tránh Ca2+, Mg2+ hoặc các ion khác gây kết tủa với Nessler − Chuẩn bị dd tham chiếu theo bảng sau:
  119. Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (mẫu) ml dd N-NH3 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 - chuẩn (10ppm) ml nước cất 50 49,5 49 48,5 48 47,5 47 46,5 46 - ml mẫu nước - - - - - - - - - 50 Thuốc thử Nessler 2ml/ống C (µg) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ? C (mg/L) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ? A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? −So màu các dd ở  = 430nm sau khi thêm Nessler khoảng 10ph. Nếu màu của mẫu vượt quá đường cong tham chiếu, làm lại vói 1 thể tích mẫu thích hợp và pha loãng thành 50ml
  120. 2. Phương pháp chưng cất Kjeldahl −Trong bình kjeldahl, một bình sử dụng với nước cất, bình kia đựng 140 hoặc 280ml mẫu. Nếu mẫu được bảo quản bằng H2SO4đđ, thêm 5ml dd độn phosphate (12ml cho nước thải) để có pH = 7 0,2 −Lắp bình và bầu kjeldahl vào hệ thống chưng cất. Đầu ống ngưng hơi phải nhúng chìm trong dd acid boric theo tỷ lệ 50ml/1mg N- NH3 − Nhiệt độ chưng cất được điều chỉnh sao cho được 6 – 10ml phút, tắt hệ thống khi chưng cất phẩm thu được khoảng 150ml −Rót dd này vào ống Nessler 50ml và xác định độ hấp thu với bảng dd tham chiếu như pp Nessler
  121. Tính toán 1. Phương pháp Nessler hóa trực tiếp: −Từ loạt chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu tính nồng độ Cm của mẫu. 2. Phương pháp Nessler hóa chưng cất phẩm −Tương tự như pp Nessler hóa trực tiếp tính được Cm mg N-NH3 = Cm x A/B −A: thể tích chưng cất phẩm tổng cộng kể cả acid boric −B: thể tích định phân hh dùng để tác dụng với thuốc thử Nessler
  122. 4.4. Xác định hàm lượng nitrogen – hữu cơ •N-organic không bao gồm các azide, azo, hydrazone, nitrate, nitrite, nitro, nitroso, oxime và semicarbazone. Nếu N-NH3 không được khử trước thì kết quả sẽ là nitrogen tổng cộng. Phải xác định N-NH3 trước sau đó chưng cất tiếp tục để xác định N-hữu cơ. •Nguyên tắc: Với tác dụng của H2SO4, Na2SO4 và HgSO4 (catalyst), amino- nitrogen của các chất hữu cơ được biến đổi thành ammonium sulfate. Ammonia tự do và ammonium nitrogen ammonium sulfate. Trong thời gian phân hủy mẫu, hh mercury ammonium được hình thành và bị phân tích bởi Na2S2O3. Trung hòa mẫu bằng dd kiềm và chưng cất. Hàm lượng ammonia hữu cơ được hấp thu bằng acid boric và xác định bằng pp so màu hay chuẩn độ với acid chuẩn trên thể tích chưng cất phẩm thu được •PP so màu xác định hàm lượng N-organic 5mg/L •PP chuẩn độ xác định hàm lượng N-organic > 5mg/L •Thí nghiệm: − Chuẩn bị và chọn thể tích mẫu thích hợp theo bảng hướng dẫn sau:
  123. Lượng nitrogen trong mẫu Thể tích mẫu (ml) 0 – 1 500 1 – 10 250 10 – 20 100 20 – 50 50 50 - 100 25 •Nếu cần, pha loãng mẫu thành 300ml rồi trung hòa đến pH = 7 •Thêm 25ml borate buffer và NaOH 6N đến pH 9,5: Chưng cất và xác định lượng ammonia-nitrogen bằng thể tích chưng cất phẩm thu được (hấp thụ với 25ml acid boric + chỉ thị màu hh). Dùng cặn còn lại trong bình kjeldahl để xác định lượng N-organic. •Phân hủy: Cẩn thận thêm 50ml dd phân hủy vào bình kjeldahl chứa cặn còn lại + bi thủy tinh và đun trong tủ hút đến khi thấy khói trắng bay ra, dd có màu vàng rơm và trong. Để nguội, pha loãng thành 300ml với nước cất rồi trung hòa bằng dd sodium hydroxide – thiosulfate (30 – 40ml, dùng phenolphtalein làm chỉ thị màu) lắc đều, đôi khi thấy xuất hiện  đen của HgS, pH của mẫu lúc này là 11,0
  124. •Chưng cất: nối bình kjeldahl vào hệ thống chưng cất, đầu ra nhúng chìm trong 25ml acid boric, chưng cất đến khi thu được khoảng 200ml chưng cất phẩm. Sau đó định phân bằng HCl 0,1N hay H2SO4 0,1N. Làm mẫu trắng với nước cất •Tính toán: •Vt: thể tích HCl 0,1N dùng cho thử thật •Vo: thể tích HCl 0,1N dùng cho mẫu trắng
  125. 5. Xác định hàm lượng DO, COD, BOD5 5.1 Xác định hàm lượng oxy hòa tan (DO) •Nguyên tắc: Phương pháp Winkler cải tiến dựa trên sự oxy hóa 2+ 4+ Mn thành Mn bởi lượng oxy hòa tan trong nước. Khi cho MnSO4 và dd iod kiềm (NaOH + NaI) vào mẫu có 2 trường hợp xảy ra: −Nếu không có oxy hiện diện, Mn (OH)2  có màu trắng 2+ - Mn + 2OH Mn(OH)2  (tủa trắng) (1) −Nếu mẫu có oxy, 1 phần Mn2+ bị oxy hóa thành Mn4+, tủa có màu nâu Mn2+ + 2OH- + 1/2O MnO + H O (2) 2 2 2 Hoặc Mn(OH) + 1/2O MnO + H O (3) 2 2 2 2 4+ - −Mn có khả năng khử I thành I2 tự do trong môi trường acid. Như vậy lượng I2 được giải phóng tương đương với lượng oxy hòa tan có trong nước. Lượng iod này được xác định bằng thiosulfate với chỉ thị hồ tinh bột
  126. - + 2+ MnO2 + 2I + 4H Mn + I2 + 2H2O (4) 2Na S O + I Na S O + 2NaI (không màu) (5) 2 2 3 2 2 4 6 − Phương pháp Winkler bị giới hạn bởi các tác nhân oxy hóa khác nhau - như: nitrite, sắt. Chúng có thể oxy hóa 2I I2 đưa đến việc nâng cao trị 2+ số kết quả. Ngược lại, tác nhân khử như Fe , sulfite, sulfide lại oxy hóa I2 I- sẽ làm thấp giá trị kết quả. − Đặc biệt nitrite là một trong những chất ngăn trở thường gặp, nó không 2+ - oxy hóa Mn nhưng khi có mặt iodide và acid, NO2 sẽ oxy hóa 2I I2, N2O2 tạo thành từ phản ứng lại bị oxy hóa bởi oxy không khí qua mặt thoáng dd và NO2 - + 2NO2 + 2I + 4H I2 + N2O2 + 2H2O Và N O + 1/2O + H O 2NO + 2H+ 2 2 2 2 2 − Do đó khi có NO2 trong mẫu, điểm kết thúc không thể xảy ra bình thường - khi có sự biến đổi liên tục từ 2I I2 và ngược lại. Để khắc phục nhược điểm trên của pp winkler, một lượng nhỏ NaN3 được thêm vào dd iodide kiềm
  127. + + NaN3 + H HN3 + Na + HN3 + NO2 + H N2 + N2O + H2O −Theo tiến trình này thì NO2 bị loại hẳn. Thí nghiệm: −Lấy mẫu đầy chai DO 300ml, đậy nút, đổ bỏ phần trên, không để bọt khí bám quanh thành chai −Mở nút, lần lượt thêm 2ml MnSO4, 2ml Iodur azur kiềm, đậy nút, đảo chai trong 20s cho kết tủa lắng yên khoảng 2/3 chai −Đợi kết tủa lắng yên, mở nút cẩn thận, cho 2ml H2SO4 đđ. Đóng nắp, đảo mạnh chai. Khi tủa đã tan hoàn toàn, dùng ống đong 100ml rót bỏ 97ml dd. Định phân lượng còn lại bằng Na2S3O3 đến khi có màu vàng nhạt rồi thêm 5 giọt chỉ thị hồ tinh bột. Tiếp tục định phân cho đến khi dd mất màu xanh Tính toán: 1ml Na2S2O3 0,025 M = 1mg O2/L
  128. 5.2 Xác định hàm lượng nhu cầu oxy hóa học (COD) •Nguyên tắc: Hầu hết các chất hữu cơ đều bị phân hủy khi đun sôi trong hỗn hợp cromic và acid sulfuric: + CnHaOb + cCr2O7 + 8cH nCO2 + (a/2 + 4c)H2O + 2cCr3+ −Với c = 2/3n + a/6 – b/3 −Lượng K2Cr2O7 và H2SO4 được biết trước sẽ giảm tương ứng với lượng chất hữu 2- cơ có trong mẫu. Lượng Cr2O7 dư sẽ được định phân bằng dd Fe(NH4)2(SO4)2 và lượng chất hữu cơ bị oxy hóa sẽ tính ra bằng lượng oxy tương đương qua 2- CrO7 bị khử, lượng oxy tương đương này chính là COD
  129. Thí nghiệm: 1. Phương pháp đun kín (với mẫu COD > 50mg/L): −Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với H2SO4 20% trước khi sử dụng. Chọn thể tích mẫu và hóa chất dùng tương ứng theo bảng dưới đây: −Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm K2Cr2O7, cẩn thận thêm H2SO4 reagent vào. Đặt ống nghiệm vào rổ inox và cho vào lò sấy hoặc máy COD ở 1500C trong 2h. Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ vào erlen và thêm 0,05 -0,1ml chỉ thị feroin và định phân bằng FAS 0,1M
  130. Ống nghiệm Thể tích mẫu K2Cr2O7 H2SO4 Tổng thể tích (ml) reagent (ml) 20 x 150mm 5,0 3,0 7,0 15,0 25 x 150mm 10,0 6,0 14,0 30,0 Ống chuẩn 10ml 2,5 1,5 3,5 7,5 − Dứt điểm khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ. Làm mẫu trắng với nước cất 2. Phương pháp đun hoàn lưu (với mẫu COD < 50mg/L): − Lấy 50 hay 100ml mẫu cho vào bình cầu nút mài, thêm 1g HgSO4 và vài viên bi thủy tinh, cẩn thận thêm 5ml H2SO4 reagent, lắc đều cho HgSO4 tan ra (giữ bình cầu trong môi trường lạnh để tránh bay hơi các chất hữu cơ) − Thêm 25ml K2Cr2O7 vào lắc đều, sau đó nối với hệ thống hoàn lưu, thêm 70ml H2SO4 qua phễu của hệ thống hoàn lưu, lắc đều. Đun trong 2h, để nguội và tráng ống hoàn lưu bằng nước cất. Sau đó định phân lượng K2Cr2O7 thừa bằng FAS với 0,1 - 0,15ml feroin làm chỉ thị, kết thúc khi dd chuyển từ xanh sang nâu đỏ
  131. − Phương pháp đun kín dùng K2Cr2O7 0,0167M và FAS 0,1M − Phương pháp đun hoàn lưu dùng K2Cr2O7 0,00417M và FAS 0,025M Tính toán: − Phương pháp đun kín hay đun hoàn lưu đều dùng chung công thức tính toán như sau: − Trong đó: − A: Thể tích FAS dùng cho ống thử không − B: thể tích FAS dùng cho ống thử thật − M: Nguyên chuẩn độ của FAS (hệ số xác định sự chênh lệch giữa nồng độ thực của FAS (0,1M) lúc mới pha và nồng độ FAS đã bị biến đổi khi để lâu ngoài không khí)
  132. 5.3 Xác định hàm lượng nhu cầu oxy sinh học (BOD) •Nguyên tắc: Sử dụng chai DO có V = 300ml. Đo hàm lượng DO ban đầu và sau 5 ngày ủ ở 200C. Lượng oxy chênh lệch do vi sinh vật sử dụng chính là BOD.
  133. Thí nghiệm: −Chuẩn bị nước pha loãng (nước cất được sục khí bão hòa oxy). Sử dụng mỗi dd phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 là 1ml cho 1L nước cất bão hòa oxy và giữ ở 20oC 1 (nước pha loãng này được sục khí từ 1,5 – 2h) −Nếu có độ acid hay kiềm thì mẫu phải được trung hòa đến pH 6,5 – 7,5 bằng H2SO4 hay NaOH loãng. Nếu mẫu có chlor dư đáng kể, thêm 1ml acid acetic 1:1 hay H2SO4 1:50 trong 1L mẫu, sau đó định phân bằng Na2S2O3 đến dứt điểm. −Kỹ thuật pha loãng mẫu xử lý theo tỷ lệ đề nghị sau: −0,4 – 1%: cho nước thải CN nhiễm bẩn nặng −1 – 55%: cho nước uống chưa xử lý hoặc đã lắng −5 – 25%: cho dòng chảy qua quá trình oxy hóa −25 – 100%: cho các dòng sông ô nhiễm
  134. −Chiết nước pha loãng vào 2 chai. Cho mẫu vào mỗi chai bằng cách nhúng pipet xuống đáy chai thả từ từ mẫu vào chai cho đến khi đạt thể tích cần sử dụng. Lấy pipet ra khỏi chai và đậy nhanh nút lại (không có bọt khí). Một chai đậy kín để ủ 5 ngày (BOD5). Chai ủ trong tủ 20oC, niêm bằng nước mỏng trên chỗ loe của miệng chai, lưu ý không để nước cạn hết. −Định phân lượng DO: một chai xác định DO ngay trên mẫu pha loãng: DOo 0 −Một chai còn lại ủ ở 20 C 1 và định phân sau 5 ngày: DO5 −Độ pha loãng sao cho để sự khác biệt giữa 2 lần định phân > 1mgO2/L −Tính toán: BOD (mg/L) = (DOo – DO5) x f −DOo: oxy hòa tan đo ngày đầu tiên −DO5: oxy hòa tan đo được sau 5 ngày −f: hệ số pha loãng
  135. Thank you For your attention
  136. 5.3 Xác định hàm lượng nhu cầu oxy sinh học (BOD) •Nguyên tắc: Sử dụng chai DO có V = 300ml. Đo hàm lượng DO ban đầu và sau 5 ngày ủ ở 200C. Lượng oxy chênh lệch do vi sinh vật sử dụng chính là BOD.