Chương 7: Sắt và Mangan

Chia sẻ: Bang Bang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

195
lượt xem 43
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cả sắt và mangan đều gây ảnh hưởng đáng kể đến việc cấp nước, đặc biệt đối với nguồn nước ngầm, một số nguồn nước ngầm không chứa sắt và mangan nhưng một số khác lại luôn chứa lượng đáng kể.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 7: Sắt và Mangan

Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT CHÖÔNG 7 SAÉT & MANGAN 7.1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG Caû saét vaø mangan ñeàu gaây aûnh höôûng ñaùng keå ñeán vieäc caáp nöôùc, ñaëc bieät ñoái vôùi nguoàn nöôùc ngaàm. Moät soá nguoàn nöôùc ngaàm khoâng chöùa saét vaø mangan nhöng moät soá khaùc laïi luoân chöùa löôïng ñaùng keå. Ñieàu naøy chæ coù theå giaûi thích ñöôïc treân cô sôû hoùa voâ cô. Fe toàn taïi trong ñaát vaø khoaùng chaát chuû yeáu döôùi daïng oxyt saét (III) khoâng tan vaø pyrit saét (FeS2). ÔÛ moät soá nôi, saét toàn taïi döôùi daïng FeCOÛ3 ít tan. Vì nöôùc ngaàm thöôøng chöùa moät löôïng ñaùng keå CO2, FeCO3 coù theå bò hoøa tan theo phöông trình phaûn öùng sau: FeCO3 + CO2 + H2O Fe2+ + HCO3- (1) Phaûn öùng naøy khoâng xaûy ra ngay caû khi haøm löôïng CO2 vaø FeCO3 cao neáu coù maët oxy hoøa tan. Tuy nhieân, trong ñieàu kieän kî khí, Fe3+ bò khöû thaønh Fe2+ moät caùch deã daøng. Mangan toàn taïi trong ñaát chuû yeáu döôùi daïng MnO2, raát ít tan trong nöôùc coù chöùa CO2. Döôùi ñieàu kieän kî khí, MnO2 bò khöû thaønh Mn2+. Saét vaø Mangan toàn taïi trong nguoàn nöôùc do söï thay ñoåi ñieàu kieän moâi tröôøng döôùi taùc duïng cuûa caùc phaûn öùng sinh hoïc xaûy ra trong caùc tröôøng hôïp sau: 1. Nöôùc ngaàm chöùa moät löôïng ñaùng keå saét hoaëc mangan hoaëc caû saét & mangan seõ khoâng chöùa oxy hoøa tan vaø coù haøm löôïng CO2 cao. Saét vaø mangan toàn taïi döôùi daïng Fe2+ vaø Mn2+. Haøm löôïng CO2 cao chöùng toû quaù trình oxy hoùa caùc chaát höõu cô döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät ñaõ xaûy ra vaø noàng ñoä oxy hoøa tan baèng khoâng chöùng toû ñieàu kieän kî khí ñaõ hình thaønh. 2. Gieáng nöôùc toát coù haøm löôïng saét vaø mangan thaáp. Neáu sau ñoù chaát löôïng nöôùc khoâng toát, chöùng toû chaát thaûi höõu cô thaûi ra maët ñaát ôû khu vöïc gaàn gieáng nöôùc ñaõ taïo ra moâi tröôøng kî khí trong lôùp ñaát. 3. Treân côû sôû nhieät ñoäng hoïc, Mn (IV) vaø Fe (III) laø traïng thaùi oxy hoùa beàn nhaát cuûa Fe vaø Mn trong caùc nguoàn nöôùc chöùa oxy. Do ñoù, chuùng coù theå bò khöû thaønh Mn (II) vaø Fe (II) hoøa tan chæ trong moâi tröôøng kî khí. 4. Nhöõng nghieân cöùu gaàn ñaây cho thaáy raèng moät soá vi sinh vaät coù khaû naêng söû duïng Fe (III) vaø Mn (IV) laøm chaát nhaän ñieän töû cho quaù trình trao ñoåi chaát döôùi ñieàu kieän kî khí daãn ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 7-1 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT ñeán söï hình thaønh caùc daïng khöû Fe (II) vaø Mn (II). Nhö vaäy, vi sinh vaät khoâng chæ taïo ra moâi tröôøng kî khí caàn thieát cho quaù trình khöû maø coøn coù khaû naêng khöû tröïc tieáp Fe vaø Mn. Quaù trình oxy hoùa pyrit saét (FeS2) khoâng tan cuõng laø nguyeân nhaân taïo ra moâi tröôøng kî khí vaø söï hình thaønh sulfat saét hoøa tan: 2 FeS2 + 7O2 + 2H2O 2 Fe2+ + 4SO42- + 4H+ (2) 7.2 YÙ NGHÓA MOÂI TRÖÔØNG CUÛA FE VAØ MN Nöôùc chöùa saét vaø mangan khoâng aûnh höôûng ñeán söùc khoûe cuûa con ngöôøi. Nhöõng nguoàn nöôùc naøy khi tieáp xuùc vôùi oxy khoâng khí trôû neân ñuïc vaø taïo caûm quan khoâng toát ñoái vôùi ngöôøi söû duïng do söï oxy hoùa saét vaø mangan thaønh Fe (III) vaø Mn (IV) toàn taïi döôùi daïng keát tuûa keo. Toác ñoä oxy hoùa chaäm vaø caùc daïng khöû coù theå toàn taïi trong nöôùc ñaõ suïc khí trong moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh. Ñieàu naøy ñaëc bieät ñuùng khi pH < 6 ñoái vôùi quaù trình oxy hoùa saét vaø pH < 9 ñoái vôùi quaù trình oxy hoùa mangan. Theâm vaøo ñoù, saét vaø mangan coù theå taïo thaønh phöùc beàn vôùi caùc hôïp chaát humic trong nöôùc. Toác ñoä oxy hoùa gia taêng döôùi taùc duïng cuûa moät soá chaát xuùc taùc voâ cô hoaëc do hoaït ñoäng cuûa caùc vi sinh vaät. Saét vaø magnan coù maët trong nöôùc seõ laøm vaøng oá quaàn aùo, aûnh höôûng ñeán heä thoáng caáp nöôùc do söï phaùt trieån cuûa vi khuaån oxy hoùa saét. Saét cuõng gaây muøi tanh cho nguoàn nöôùc duø noàng ñoä raát nhoû. Do ñoù tieâu chuaån ñoái vôùi nöôùc caáp laø < 0,3 mg Fe/L vaø < 0.05 mg Mn/L (U.S. Environmental Protection Agency). 7.3 PHÖÔNG PHAÙP XAÙC ÑÒNH Coù nhieàu phöông phaùp xaùc ñònh saét ñaõ ñöôïc aùp duïng. Phöông phaùp keát tuûa ñöôïc söû duïng khi löôïng saét coù trong maãu khaù cao, ví duï trong tröôøng hôïp nöôùc thaûi coâng nghieäp. Tuy nhieân, trong nöôùc caáp haøm löôïng saét nhoû neân phöông phaùp so maøu thích hôïp hôn. Öu ñieåm chính cuûa phöông phaùp so maøu laø raát ñaëc tröng cho ion caàn xaùc ñònh vaø ít phaûi xöû lyù sô boä maøu. Ngoaøi ra, cuõng coù theå xaùc ñònh saét baèng phöông phaùp haáp phuï quang phoå nguyeân töû. Phöông phaùp Phenanthroline Phöông phaùp Phenanthroline laø phöông phaùp tieâu chuaån thích hôïp ñeå xaùc ñònh löôïng saét coù trong nöôùc tröø khi maãu coù chöùa phosphat vaø kim loaïi naëng. Phöông phaùp naøy döïa treân ñaëc tính cuûa 1, 10-phenanthroline coù khaû naêng keát hôïp vôùi Fe2+ taïo thaønh phöùc coù maøu ñoû cam. Maøu taïo thaønh ñöôïc ño baèng quang phoå keá. Thöôøng maøu phaân tích tieáp xuùc vôùi khoâng khí neân moät phaàn Fe (II) bò oxy hoùa thaøng Fe (III) vaø keát tuûa döôùi daïng Fe(OH)3. Trong thí nghieäm naøy nhaát thieát toaøn boä saét coù trong maãu phaûi ôû daïng hoøa tan. Do ñoù, löôïng HCl ñaäm ñaëc cho vaøo maãu nhaèm hoøa tan Fe(OH)3: ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 7-2 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT Fe(OH)3 + 3H+ Fe3+ + 3H2O (3) Vì 1, 10-phenanthroline chæ taïo phöùc vôùi Fe (II), taát caû saét ôû daïng Fe (III) phaûi ñöôïc khöû thaønh Fe (II). Hydroxylamine ñöôïc duøng laøm taùc nhaân khöû, phöông trình phaûn öùng xaûy ra nhö sau: 4 Fe (III) + 2 NH2OH 4 Fe (II) + N2O + H2O + 4H+ (4) 3 phaân töû 1, 10 - phenanthroline seõ keá hôïp vôùi 1 phaân töû Fe2+ ñeå taïo phöùc theo phöông trình phaûn öùng sau: Ñeå loaïi tröø aûnh höôûng cuûa phosphat vaø kim loaïi naëng, acid hoùa maãu baèng HCl vaø trích Fe vaøo diisopropyl-ether tröôùc khi cho chæ thò phenanthroline. Phöông phaùp xaùc ñònh Mangan Trong thöïc teá kyõ thuaät moâi tröôøng, mangan chuû yeáu lieân quan ñeán nguoàn caáp nöôùc. Noàng ñoä mangan ít khi vöôït quaù vaøi mg/L, do ñoù phöông phaùp so maøu laø phöông phaùp thích hôïp nhaát. Phöông phaùp so maøu theo “standard Methods” phuï thuoäc vaøo söï oxy hoùa Mangan ôû traïng thaùi oxy hoùa thaáp thaønh Mn7+, khi ñoù seõ hình thaønh maøu raát roõ cuûa ion permanganate. Maøu taïo ra tyû leä thuaän vôùi noàng ñoä cuûa mangan trong moät khoaûng dao ñoäng cho pheùp thích hôïp vôùi ñònh luaät Beer vaø ño baèng quang phoå keá. Clorua seõ aûnh höôûng ñeán keát quaû thí nghieäm do tính khöû cuûa Cl- trong moâi tröôøng acid. Ngoaøi ra, cuõng coù theå xaùc ñònh Mn baèng phöông phaùp quang phoå haáp phuï nguyeân töû. Phöông phaùp Persulfate Phöông phaùp Persulfate laø phöông phaùp thích hôïp duøng trong phaân tích chæ tieâu Mn vì khoâng caàn phaûi xöû lyù maãu tröôùc ñeå khaùc phuïc aûnh höôûng cuûa Cl-. Ammonium sulfate thöôøng duøng laøm taùc nhaân oxy hoùa. Vì ammonium persulfate bò giaûm chaát löôïng trong quaù trình tröõ neân caàn phaûi laøm laïi chuaån ñoái vôùi moãi loaït maãu ño. AÛnh höôûng cuûa Cl- coù theå khaéc phuïc baèng caùch theâm Hg2+ ñeå taïo phöùc HgCl2. Vì haèng soá beàn cuûa HgCl2 β = 1.7 x 1013, noàng ñoä cuûa Cl- giaûm ñeán möùc ñoä thaáp neân khoâng theå khöû ion permanganate. Söï oxy hoùa mangan ôû traïng thaùi oxy hoùa thaáp hôn thaønh permanganate döôùi taùc duïng cuûa persulfate ñoøi hoûi coù maët chaát xuùc taùc Ag+. Phaûn öùng xaûy ra theo phöông trình sau: 2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O 2MnO4- + 10SO42- + 16H+ (6) ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 7-3 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT Maøu do ion permanganate taïo ra beàn trong vaøi giôø vôùi ñieàu kieän nöôùc caát coù chaá löôïng toát vaø maãu ñöôïc baûo quaûn khoâng bò nhieãm buïi töø khoâng khí. 7.4 ÖÙNG DUÏNG CUÛA SOÁ LIEÄU Fe VAØ Mn Khi khaûo saùt nguoàn nöôùc môùi, ñaëc bieät laø nöôùc ngaàm, vieäc xaùc ñònh saét vaø mangan coù yù nghóa quan troïng. Tyû leä saét vaø mangan laø thoâng soá xaùc ñònh phöông phaùp xöû lyù cuõng nhö löôïng chaát höõu cô coù trong nöôùc. Hieäu quaû cuûa töøng ñôn vò xöû lyù ñöôïc ñaùnh giaù döïa treân keát quaû phaân tích Fe vaø Mn. Chæ tieâu naøy cuõng giuùp giaûi quyeát caùc vaán ñeà veà heä thoáng phaân phoái khi vi khuaån oxy hoùa saét toàn taïi trong ñöôøng oáng. Quaù trình aên moøn ñöôøng oáng baèng saét vaø theùp laø nguyeân nhaân taïo ra “nöôùc ñoû” trong heä thoáng phaân phoái. Do ñoù, phaân tích chæ tieâu saét giuùp ñaùnh giaù möùc ñoä aên moøn vaø tìm phöông phaùp khaéc phuïc. ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 7-4 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.