zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

Bài giảng Hoá học trong kỹ thuật và khoa học môi trường: Chương 2 - TS. Võ Nguyễn Xuân Quế

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Báo xấu

4
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hoá học trong kỹ thuật và khoa học môi trường: Chương 2 Thành phần vô cơ trong nước tự nhiên, cung cấp cho người học những kiến thức như Thành phần chất hòa tan và lơ lững trong nước tự nhiên; Nguồn gốc của các thành phần hòa tan và lơ lững trong nước tự nhiên; Mối liên hệ giữa chu trình tuần hoàn nước tự nhiên và thành phần hóa học trong nước; Phương pháp phân tích thành phần vô cơ trong nước.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hoá học trong kỹ thuật và khoa học môi trường: Chương 2 - TS. Võ Nguyễn Xuân Quế

CHƯƠNG 2: THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN TS. Võ Nguyễn Xuân Quế
NỘI DUNG 1. Thành phần chất hòa tan và lơ lững trong nước tự nhiên 2. Nguồn gốc của các thành phần hòa tan và lơ lững trong nước tự nhiên 3. Mối liên hệ giữa chu trình tuần hoàn nước tự nhiên và thành phần hóa học trong nước 4. Phương pháp phân tích thành phần vô cơ trong nước
THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ TRONG NƯỚC  Hầu hết các nguyên tố tồn tại trong nước dưới dạng nhiều dạng hóa học khác nhau (ion hoặc phân tử) 1. 9 nguyên tố đa lượng trong nước tự nhiên: H, O, Na, Mg, K, Ca, Si, S, Cl 2. 4 nguyên tố phổ biến trong nước ngọt nhưng thường có ở nồng độ
THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ TRONG NƯỚC  Các thông số hóa lý phổ biến dùng để mô tả chất lượng nước bao gồm: 1. Độ màu 2. Độ dẫn điện 3. Hàm lượng chất rắn hòa tan/lơ lững 4. Nhiệt độ 5. Độ trong/ độ đục 6. Khả năng keo tụ/tạo bông (độ kiềm, BOD, COD, DOC/TOC, DIC, độ cứng) 7. Khí hòa tan (O2, N2, CO2) 8. Dinh dưỡng (NH4+, NO3-, DON, TON, PO43-, HPO42-, H2PO4-, TP, Silica (Si(OH)4) 9. Chất ô nhiễm (kim loại nặng, chất hữu cơ khó phân hủy, …)
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN  Thành phần vô cơ chính trong nguồn nước ngọt tự nhiên, chiếm 95 - 99% tổng hàm lượng chất vô vơ hòa tan ở điều kiện pH tự nhiên, gồm có: 1. Các ion Ca2+, Mg2+, Na+, K+, HCO3-, SO42−, Cl− 2. Silica (Si(OH)4  Mức phân bố của mỗi ion trong tổng hàm lượng chất hòa tan trong nước phụ thuộc vào điều kiện địa hóa cụ thể, tuân theo các xu hướng chung như sau: 1. Mức phân bố trong nước tự nhiên tuân theo thứ tự sắp xếp phổ biến sau: [Ca2+] > [Mg2+] > [Na+] > [K+] 1. Cl− thường có nồng độ thấp trong nguồn nước ở sâu trong lục địa với điều kiện khí hậu ẩm ướt 2. Thứ tự trên không áp dụng đối với các nguồn nước có cường độ ion cao (nước lợ và nước mặn): [Na+] > [M2+], đặc biệt là Ca2+; [Cl-] cao trong nước lợ và nước mặn cũng vì lý do tương tự. 3. Không thể xác định quy luật phân phối của thành phần trong nước tự nhiên có cường độ ion thấp, thường hiện diện ở những vùng đất nghèo dinh dưỡng với thành phần đá granit có tốc độ phong hóa chậm.
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Phản ứng hóa học của các thành phần chính  Phản ứng loại độ cứng của nước: Mg2+ + OH- = Mg(OH)2(rắn) Ca2+ + OH- = Ca(OH)2(rắn)  Tỷ lệ [Na+] : [Ca2+] + [Mg2+] cao trong dung dịch đất gây ra hiện tượng đất bị chai cứng (sodification)  K+ có xu hướng hấp phụ mạnh trên bề mặt hạt đất (đặc biệt đất sét), vì vậy trong nước ngọt [K+] thấp  Phản ứng tạo phức giữa Ca2+ và Mg2+ với các phối tử vô cơ và hữu cơ: Mg2+ + nL- = Mg(L) n(2-n) Ca2+ + nL- = Ca(L) n(2-n)
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Phản ứng hóa học của các thành phần chính  HCO3- là dạng hóa học tồn tại chủ yếu ở điều kiện pH tự nhiên, có khả năng tham gia nhiều phản ứng hóa học, bao gồm: axit-bazơ, hòa tan, tạo phức và phản ứng oxy hóa khử trong nước tự nhiên (hệ cacbonat). Do đó, quyết định khả năng đệm pH và độ kiềm (khả năng trung hòa axit) của nước tự nhiên. KH Ka1 Ka2 CO2  H2CO3  HCO3−  CO32−  Cl- hầu như không tham gia vào các phản ứng hóa học (axit-bazơ, hòa tan, oxy hóa khử và tạo phức) với các cation chính trong nước ngọt. Tuy nhiên, nó là phối tử tạo phức quan trọng đối với một số kim loại vết (Cd2+ và Zn2+) trong nước biển.  SO42- tham gia phản ứng khử trong điệu kiện thiếu oxy tạo thành S2-, là phối tử tạo phức với các ion kim loại nặng.
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Phản ứng hóa học của các thành phần chính  Silica, SiO2, hiện diện trong nước dưới dạng ngậm nước Si(OH)4 (pKa1 = 9,84), chủ yếu là sản phẩm của quá trình phong hóa đất sét và các khoáng chất aluminosilicat trong đất; là một chất dinh dưỡng cần thiết cho một số loài tảo (diatom – tảo silic), vì vậy nồng độ silica trong nước mặt thay đổi theo mùa, với nồng độ thấp nhất vào mùa hè.  Các thành phần vi lượng như Al, Fe, Mn, và F hiện diện ở các dạng hóa học khác nhau trong nước tùy điều kiện môi trường (pH, nhiệt độ, DO) O2 O2 H+ Fe2+  Fe3+ Mn2+  Mn4+ Al3+  Al(OH)3  F- hiện diện ở mức nồng độ ppb trong hầu hết nước ngọt tự nhiên, với ngoại lệ (>1 mg / L) ở một số vùng khô hạn. Do F- được bổ sung vào nước uống ngừa sâu răng (0,7 – 1 mg/L), nồng độ F- trong nước thải đô thị thường cao (~ 1 mg/L)
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Nước cứng / Nước mềm  Độ cứng: tổng nồng độ của các cation (II) trong nước (= [Ca2+] + [Mg2+]; mg CaCO3/L)  Trong nước tự nhiên, độ cứng tương quan chặt chẽ với độ kiềm do sự hòa tan của đá vôi (CaCO3).  Nước cứng có độ cứng > 50 mg CaCO3/L với tổng chất rắn hòa tan (TDS) cao và độ pH tương đối cao (> 7).  Nước mềm có TDS thấp và pH thấp, có xu hướng ăn mòn kim loại nhiều hơn và dễ bị axit hóa do ảnh hưởng mưa axit (khả năng đệm kém hơn).
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Ảnh hưởng của các thành phần chính  Nồng độ thành phần vô cơ cao trong nước tưới tiêu gây ảnh hưởng đến hoạt động nông nghiệp  pH, độ kiềm, chất dinh dưỡng ảnh hưởng sinh trưởng các loài thực vật thủy sinh  Nồng độ Na+, Cl-, SO42- cao trong nước uống gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người  Ca2+, Mg2+ và K+ là những thành phần khoáng cần thiết cho sức khỏe con người, đồng thời cũng gây ra những vấn đề (kết tủa xà phòng gây giảm hiệu quả làm sạch, tích tụ cặn khoáng trên đồ thủy tinh, bình đun nước nóng và đường ống nước)  Nồng độ F- cao (2,5 – 4 mg/L) trong nước uống tăng nguy cơ hỏng men răng, các triệu chứng về khớp, và gãy xương.
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Nguồn gốc  Nguồn gốc tự nhiên: 1. Địa quyển: sản phẩm của quá trình phong hóa đá, khoáng và đất trong các lưu vực hoặc tầng chứa nước ngầm 2. Khí quyển: sản phẩm của quá trình chuyển hóa và tuần hoàn các chất rắn, chất khí và hơi trong khí quyển - Ion Cl− có nhiều trong nước biển (gấp đôi [Na+]), vòng tuần hoàn khí quyển vận chuyển Cl− trong các hạt sol khí là một nguồn bổ sung Cl− quan trọng đối với các lưu vực nước ngọt - Mưa và bụi lắng khí quyển là nguồn bổ sung NH4+, NO3-, SO42- trong các lưu vực.
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Nguồn gốc  Nguồn gốc nhân tạo: 1. Hóa chất bổ sung xử lý nước thải chất bổ sung trong sản xuất 2. Hóa công nghiệp 3. Vệ sinh đô thị 4. Hoạt động nông nghiệp 5. Khai khoáng 6. Xây dựng
THÀNH PHẦN VÔ CƠ TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN Mono Lake (California - Nevada) Dead Sea (Jordan – Isreal – West Bank)
CHU TRÌNH TUẦN HOÀN NƯỚC (Hydrologic / Hydrochemical cycle)  Chu trình tuần hoàn nước liên quan đến sự vận chuyển nhiều thành phần hòa tan và lơ lửng tích tụ trong nước. Vì vậy, còn được gọi là chu trình thủy hóa (hydrochemical cycle).  Thành phần hóa học của nước thay đổi đáng kể trong từng phần khác nhau của chu trình, quyết định bởi mức độ tương tác của nước với khí quyển, đất và chất rắn dưới bề mặt, các quá trình sinh học tự nhiên và hoạt động của con người.  Ngày nay, tác động của con người ở quy mô toàn cầu làm thay đổi chu trình thủy hóa, bắt đầu từ khí quyển.
CHU TRÌNH TUẦN HOÀN NƯỚC (Hydrologic / Hydrochemical cycle)  Sử dụng nhiên liệu hóa thạch  Tưới tiêu, xây đập thủy điện  Chuyển đổi sử dụng đất  Quản lý cấp thoát nước nông nghiệp, ngăn lũ  Khai thác nước ngầm  Sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng để tăng năng suất cây trồng  Bổ sung hóa chất trong xử lý nước  Hóa chất có trong sản phẩm chăm sóc cá nhân và gia dụng, dược phẩm, thuốc kháng sinh và sản xuất công nghiệp
PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG NƯỚC  Standard Methods for the Examination of Water & Wastewater – đồng xuất bản bởi American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA), và Water Environment Federation (WEF).  Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước mặt theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT  Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước ngầm theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT  Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải sinh hoạt theo QCVN 14-MT:2015/BTNMT

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.