Đề tài: “Xác định tổng lượng Nitơ trong nước

Chia sẻ: Trần Thị Hoa | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

313
lượt xem 77
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay môi trường đã trở thành vấn đề chung của toàn nhân loại và được cả thế giới quan tâm.Nằm trong khung cảnh chung đó của toàn thế giới, đặc biệt là ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dương, Châu Phi, môi trường ở Việt Nam của chúng ta hiện nay đang xuống cấp từng ngày,nguy cơ mất cân bằng sinh thái.Có rất nhiều vấn đề hiện nay rất được quan tâm đó là sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên, phá rừng...làm ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống và sự phát triển bền vững của đất nước....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: “Xác định tổng lượng Nitơ trong nước

Luận văn Đề tài: “Xác định tổng lượng Nitơ trong nước 1
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN 1. Trương Thu Hằng 2. Nguyễn Trung Hiếu 3. Trần Thị Hoa 4. Vũ Thị Hoa MỤC LỤC A.Mở đầu………………………………………………………2 B.Tổng quan…………………………………………………...3 I.Trạng thái tồn tại của nitơ trong nước………………………..3 II.Nguyên nhân gây ô nhiễm…………………………………..6 III.Tác hại của ô nhiễm nitơ…………………………………...7 IV.Các phương pháp xử lý nitơ trong nươc thải hiện nay…….9 C.Các phương pháp xác định nitơ tổng……………………….12 I. Lấy mẫu và bảo quản mẫu……….........................................12 II.Phương pháp sắc ký………………………………………….12 III.Phương pháp cực phổ……………………………………….13 VI.Phương pháp trắc quang……………………………………14 V.Xác định nitơ tổng theo phương pháp kendan……………..18 D.Kết luận……………………………………………………..22 2
A.MỞ ĐẦU H iện nay môi trường đã trở thành vấn đề chung của toàn nhân loại và được cả thế giới quan tâm.Nằm trong khung cảnh chung đó của toàn thế giới, đặc biệt là ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dương, Châu Phi, môi trường ở V iệt Nam của chúng ta hiện nay đang xuống cấp từng ngày,nguy cơ mất cân bằng sinh thái.Có rất nhiều vấn đ ề hiện nay rất được quan tâm đó là sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên, phá rừng...làm ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống và sự phát triển bền vững của đất nước. H iện nay vấn đề ô nhiễm nước rất được quan tâm.Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày, dưới tốc độ phát triển như hiện nay con người vô tình làm ô nhiễm nguồn nước bằng các hóa chất, chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp. Các đơn vị cá nhân sử dụng nước ngầm dưới hình thức khoan giếng sau khi ngưng không sử dụng không bịt kín các lỗ khoan lại làm cho nước bẩn chảy lẫn vào làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Các nhà máy xí nghiệp xả khói bụi công nghiệp vào không khí làm ô nhiễm không khí, khi trời mưa, các chất ô nhiễm này sẽ lẫn vào trong nước mưa cũng góp phần làm ô nhiễm nguồn nước. H àm lượng Nitơ tổng trong nước cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nước. V iệc nghiên cứu, tìm hiểu nitơ tổng đóng vai trò quan trọng vì từ đó ta có thể tìm được biện pháp xử lý để làm sạch môi trường nước. Xuất phát từ thực tế đó, nội dung bài tiểu luận của chúng em là: “Xác định tổng lượng Nitơ trong nước ”. Hy vọng với những thông tin trong bài tiểu luận của chúng tôi sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn về thực trạng ô nhiễm Nitơ hiện nay và từ đó đề ra biện pháp xử lý. 3
B.TỔNG QUAN I.Trạng thái tồn tại của Nitơ trong nước Trong nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại dưới 3 dạng: các hợp chất hữu cơ, amoni và các hợp chất d ạng ôxy hoá (nitrit và nitrat). Các hợp chất nitơ là các chất dinh dưỡng, chúng luôn vận động trong tự nhiên, chủ yếu nhờ các quá trình sinh hoá. Hợp chấ t hữu cơ chứa nitơ là một phần cấu thành phân tử protein ho ặc là thành phần phân huỷ protein như là các peptid, axit amin, urê. H àm lượng amoniac (NH3) chính là lượng nitơ amôn (NH +4) trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm và một số lo ại nước thải khác có thể rất cao. Trong nước thải sinh hoạt nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ (35%). Nguồn nitơ chủ yếu là từ nước tiểu. Mỗi người trong một ngày xả vào hệ thố ng thoát nước 1,2 lít nước tiểu, tương đương với 12 g nitơ tổng số. Trong số đó nitơ trong urê (N -CO(NH 2)2) là 0,7g, còn lại là các loại nitơ khác. Urê thường được amoni hoá theo phương trình như sau. 4
Trong mạng lưới thoát nước urê b ị thuỷ phân: CO(NH 2)2 + 2H 2O = (NH4)2CO3 (1.2) Sau đó bị thố i rữa: (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O (1.3) N hư vậy NH3 chính là lượng nitơ amôn trong nước thải. Trong điều kiện yếm khí amoniac cũng có thể hình thành từ nitrat do các quá trình khử nitrat của vi khuẩn Denitrificans. Lượng chất bẩn Nitơ amôn (N -NH4) một người trong một ngày xả vào hệ thố ng thoát nước: 7 g/ng.ngày Trong thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư: Bảng 1. Các chỉ tiêu trung bình các hợp chất Nitơ trong nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu Trung bình Tổng Nitơ, mg/l 40 - N itơ hữu cơ, mg/l 15 - N itơ Amoni, mg/l 25 - N itơ Nitrit, mg/l 0,05 - N itơ N itrat, mg/l 0,2 Tổng Phố t pho, mg/l 8 Nitrit (NO2-) là sản phẩm trung gian của quá trình ôxy hoá amoniac hoặc nitơ amoni trong điều kiện hiếu khí nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas. Sau đó nitrit hình thành tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter ôxy hoá thành nitrat. 5
Các quá trình nitrit và nitrat hoá diễn ra theo phản ứng bậc I: NH4+ kn NO2- km NO3- • Trong đó: kn và km là các hằng số tố c độ nitrit và nitrat hoá. Các phương trình phản ứng của quá trình nitrit và nitrat hoá được biểu diễn như sau: NH4+ + 1,5O2 Nitrosomonas NO 2- + H2O + 2H+ • NO2- + 0,5O2 Nitrobacter NO3- • NH4+ + 2O 2 NO 3- + H2O + 2H+ • Q uá trình nitrat hoá cần 4,57g ôxy cho 1g nitơ amôn. Các loại vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter là các loại vi khuẩn hiếu khí thích hợp với điều kiện nhiệt độ từ 2030oC. N itrit là hợp chất không bền, nó cũng có thể là sản phẩm của quá trình khử nitrat trong điều kiện yếm khí. N goài ra, nitrit còn có nguồn gốc từ nước thải quá trình công nghiệp điện hoá. Trong trạng thái cân bằng ở môi trường nước, nồng độ nitrit, nitrat thường rất thấp, nó thường nhỏ hơn 0,02 mg/l. Nếu nồng độ amoni, giá trị pH và nhiệt độ của nước cao, quá trình nitrit hoá diễn ra thuận lợi, và nồng độ của nó có thể đ ạt đến giá trị lớn. Trong quá trình xử lý nước, nitrit trong nước sẽ tăng lên đột ngột. Nitrat (NO3-) là d ạng hợp chất vô cơ của nitơ có hoá trị cao nhất và có nguồn gốc chính từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải mộ t số ngành công nghiệp thực phẩm, hoá chất,... chứa một lượng lớn các hợp chất nitơ. Khi vào sông hồ, chúng tiếp tục bị nitrat hoá, tạo thành nitrat. 6
N itrat hoá là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ chứa nitơ. Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Mặt khác, quá trình nitrat hoá còn tạo nên sự tích luỹ ôxy trong hợp chất nitơ để cho các quá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ tiếp theo, khi lượng ôxy hoà tan trong nước rất ít hoặc bị hết. K hi thiếu ôxy và tồn tại nitrat hoá sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách ôxy khỏi nitrat và nitrit để sử dụng lại trong các quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ khác. Quá trình này được thực hiện nhờ các vi khuẩn phản nitrat hoá (vi khuẩn yếm khí tuỳ tiện). Trong điều kiện không có ôxy tự do mà môi trường vẫn còn chất hữu cơ cácbon, một số loại vi khuẩn khử nitrat hoặc nitrit để lấy oxy cho quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ. Quá trình khử nitrat được biểu diễn theo phương trình phản ứng sau đây: • 4NO 3- + 4H+ + 5Chữu cơ 5CO2 + 2N2 + 2H2O Trong quá trình phản nitrat hoá, 1g nitơ sẽ giải phóng 1,71g O2 (khử nitrit) và 2,85g O2 (khử nitrat). II.Nguyên nhân gây ô nhiễm H ợp chất của Nitơ được tìm thấy trong nước thải hay được thải trực tiếp vào nguồn nước mặt phát sinh từ:  Thất thoát từ phân bón có trong đất  N ước thải sinh hoạt, chất thải từ người và động vật  Các hóa chất tẩy rửa và làm sạch  N ước thải công nghiệp thực phẩm: Chế biến sữa, rau quả, đồ hộp, chế biến thịt, sản xuất bia, rượu, thuộc da. V iệc sử dụng nitơ trên toàn thế giới, một loại phân bón quan trọng trong nông nghiệp hiện đại – phân đạm, một nhóm nhà nghiên cứu cảnh 7
báo rằng việc sử dụng quá mức nitơ trong một thế giới công nghiệp hóa là nguyên nhân hàng đầu sự ô nhiễm của các hồ, sông, suối như hiện nay. III.Tác hại của ô nhiễm Nitơ 1) Tác hạ i của Nitơ đối với sức khỏe cộng đồng Trên bình diện sức khoẻ N itơ tồn tại trong nước thải có thể gây nên hiệu ứng về môi trường. Sự có mặt của Nitơ trong nước thải có thể gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng. Khi trong nước thải có nhiều Amôniăc có thể gây độc cho cá và hệ độ ng vật thuỷ sinh, làm giảm lượng ôxy hoà tan trong nước. Khi hàm lượng nitơ trong nước cao cộng thêm hàm lượng phôtpho có thể gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt là lượng ôxy hoà tan trong nước giảm m ạnh gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ. K hi xử lý nitơ trong nước thải không tố t, để hợp chất nitơ đi vào trong chuỗi thức ăn hay trong nước cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm. N itrat tạo chứng thiếu Vitamin và có thể kết hợp với các amin đ ể tạo thành các nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa. Khi lọt vào cơ thể, nitrat chuyển hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruộ t. Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏ e con người. Khi tác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thư. Trong cơ thể Nitrit có thể ôxy hoá sắt II ngăn cản quá trình hình thành Hb làm giảm lượng ôxy trong máu có thể gây ngạt, nôn, khi nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong. 2) Tác hại của ô nhiễm Nitơ đối với môi trường Nitơ trong nước thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng. Do vậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù du như rêu, tảo gây tình trạng thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức 8
ăn, giảm chất lượng nước, phá hoại môi trường trong sạch của thủy vực, sản sinh nhiều chất độc trong nước như NH4+, H2S, CO2, CH4... tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích trong nước. Hiện tượng đó gọi là phú dưỡng nguồn nước Hiện nay, phú dưỡng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nước thải. Đ ặc biệt là tại khu vực Hà Nội, sông Sét, sông Lừ, sông Tô Lịch đều có màu xanh đen hoặc đen, có mùi hôi thố i do thoát khí H2S. Hiện tượng này tác độ ng tiêu cực tới hoạt động sống của dân cư đô thị, làm biến đổ i hệ sinh thái của nước hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của khu dân cư Hình 2. Qúa trình phú dưỡng trong thủy vực nước mặ t 9
3) Tác hại của Nitơ đối với quá trình xử lý nước Sự có mặt của Nitơ có thể gây cản trở cho các quá trình xử lý làm giảm hiệu quả làm việc của các công trình. Mặt khác nó có thể kết hợp với các loại hoá chất trong xử lý để tạo các phức hữu cơ gây độc cho con người. Một cuộc nghiên cứu mới cho thấy tác động của ô nhiễm nitơ đối với sức khỏe con người và môi trường khiến châu Âu tổn thất từ 70 đến 320 tỉ euro mỗi năm. Theo cuộc nghiên cứu được tiến hành bởi 200 chuyên gia thuộc 21 nước và 89 tổ chức, mức thiệt hại nói trên nhiều gấp đôi lợi ích mà những hợp chất nitơ mang lại cho ngành nông nghiệp ở châu lục này. Ô ng Mark Sutton, một chuyên gia tại Viện Sinh thái học và Thủy học của Anh và là người đứng đầu cuộc nghiên cứu, cho hãng tin AP biết: “Gần phân nửa dân số thế giới phụ thuộc vào các loại phân bón nitơ tổng hợp để có được lương thực nhưng chúng ta cần có những biện pháp để giảm tác hại của ô nhiễm nitơ”. IV.Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải hiện nay Đ ã có nhiều phương pháp nhiều công trình xử lý nitơ trong nước thải được nghiên cứu và đưa vào vận hành trong đó có cả các phương pháp hoá họ c, sinh học, vật lý .. v v. Nhưng phần lớn chúng đều chưa đưa ra được mộ t mô hình xử lý nitơ chuẩn để có thể áp dụng trên một phạm vi rộng. D ưới đây là bảng phân tích một cách tổng quan nhất về dạng và hiệu suất làm việc của các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải đã được nghiên cứu và ứng dụng. 10
Bảng 2. Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thả i H iệu suất xử lý nitơ ( % ) Các phương pháp H iệu suất N itơ dạng NH3 - xử lý xử lý % NO3- hữu cơ NH4+ Xử lý thông thường Bậc I 10-20% 0 0 5-10% H iệu suất Bậc II 15-50% < 10% 10-30% thấp Xử lý bằng phương pháp sinh học Vi khuẩn hấp thụ H iệu suất 0 40-70% 30-70% Nitơ thấp Quá trình khử 0 0 80-90% 70-95% nitrat Chủ yếu chuyển hoá Thu hoạch Thu hoạch Thu hoạch tảo 50-80% sinh khối sinh khối thành NH3- NH4+ X ử lý có giói Chuyển hoá Quá trình nitrat 0 5-20% hạn hoá thành nitrat Chủ yếu Tách b ằng Xử lý bởi chuyển hoá các quá trình Hồ ôxyhóa quá trình 20-90% nitrat và khử thành NH3- làm thoáng NH4+ nitrat Các phương pháp hoá học K ém ổn đ ịnh Châm clo 90-100% 0 80-95% Đông tụ hoá học Hiệu suất H iệu suất 50-70% 20-30% 11
thấp thấp Hiệu suất H iệu suất Cacbon dính bám 30-50% 10-20% thấp thấp Trao đổi iôn có H iệu suất chọn lọ c với thấp,kém ổn 80-97% 0 70-95% đ ịnh Amôni Trao đổi iôn có H iệu suất Hiệu suất chọn lọ c với 75-90% 70-90% thấp thấp Nitrat Các phương pháp vật lý 30-95% N Hiệu suất H iệu suất Lọc d ạng cặn hữu 20-40% thấp thấp cơ Làm thoáng 0 60-95% 0 50-90% Kết tủa bằng đện 100% N dạng 30-50% 30-50% 40-50% cực cặn hữu cơ Thẩm thấu ngược 60-90% 60-90% 60-90% 80-90% Q ua b ảng phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý nitơ, ta thấy việc xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học cho hiệu quả rất cao. Cùng với việc ứng dụng phương pháp sinh họ c để khử nitơ trong nước thải, ta còn lưu ý đến các phương pháp khác như: hóa họ c (châm clo), vật lý (thổi khí), trao đổi ion...Theo thố ng kê các nhà máy ứng d ụng các công nghệ để x ử lý nitơ thì chi có 6/1200 nhà máy là sử dụng biện pháp thổi khí, 8/1200 nhà máy sử dụng biện pháp châm clo và duy nhất có 1 nhà máy là sử dụng biện pháp trao đổi ion. Sở dĩ những biện pháp này ít được dùng là do chi phí đầu tư lớn, thêm vào đó là sự phức tạp trong quá trình vận hành và bảo dưỡng. 12
C.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NITƠ TỔNG Có nhiều phương pháp xác định tổng nitơ như: Phương pháp thể tích, phân tích khối lượng, sắc ký ion, sắc ký lỏng, cực phổ, trắc quang. Tuy nhiên, phương pháp thể tích, phân tích khối lượng chỉ áp dụng cho những đố i tượng có hàm lượng nitơ lớn, độ nhạy thấp. Ở đây chúng tôi xin đ ề cập đến những phương pháp xác đ ịnh nitơ với hàm lượng nhỏ. I. Lấy mẫu và mẫu Lấy mẫu vào bình bằng polyetylen hoặc thuỷ tinh. Mẫu lấy xong cần phân tích càng sớm càng tố t, nếu lưu giữ cần để ở 2 - 50C. Axit hoá mẫu bằng axit sunfuric đến pH < 2 giúp cho lưu giữ mẫu tốt, nhưng phải hết sức tránh để mẫu đã axít hoá hấp thụ amoniac từ không khí. II.Phương pháp sắ c ký 1.Phương pháp sắc ký lỏng Trong môi trường axit, nitrite kết hợp với 2,3-diaminonaphthalene (DAN) thành 2,3-naphthotriazole (NAT) có khả năng huỳnh quang. Chất này được tách bởi cột pha đảo C8 5m, dung dịch rửa giải là hỗ n hợp đệm natri photphat 15mM (pH 7,5) và methanol 50:50, tốc độ dòng 13 ml/phút. H ợp chất NAT phát xạ huỳnh quang ở bước sóng 375nm và hấp thụ huỳnh quang ở bước sóng 415nm. Thời gian lưu là 4,4 phút. Khoảng tuyến tính của nồng độ nitrite là 12,5 – 2000 nM, giới hạn phát hiện của nito là 0,46 ppm. Việc xác định nitrite bằng phương pháp sắc ký lỏng ngoài việc đùng đầu dò huỳnh quang còn có thể dùng đầu dò UV – VIS hoặc đầu dò độ dẫn Tuy nhiên, phương pháp này gặp nhiều cản nhiễu nhất là clo và các . amin mà trong nước nuôi tôm thì hàm lượng các yếu tố này khá nhiều. 2.Phương pháp sắc ký ion Mẫu sau khi xử lý xong được cho thêm vào dung dịch kali hexaxyanoferat (II) K4[Fe(CN)6] và dung dịch kẽm axetat. Lọ c dung d ịch 13
mẫu này, sau đó bơm vào máy sắc ký. Pha động là dung dịch natri cacbonat/ natri hidrocacbonat. Để định tính nitrite, so sánh thời gian lưu của mẫu với thời gian lưu chuẩn. Diện tích ( hoặc chiều cao) pic tỷ lệ với nồng độ nitrite. Vì vậy, để xác định hàm lượng nitrite trong mẫu, chúng ta lập đường chuẩn nitrite theo đúng thời gian lưu đ ã chuẩn hoá. Dựa vào đường chuẩn tính được hàm lượng nitrite tong mẫu c.Ưu điểm và nhược điểm *Ưu điểm: - Có độ nhạy tương đố i cao - Thể tích mẫu được bơm vào cột ít *Nhược điểm: - Phương pháp này gặp nhiều cản nhiễu nhất là ion Cl- nên chỉ được dùng cho các mẫu nước sạch. III. Phương pháp cực phổ. Nitrite là anion có hoạt tính cực phổ. Khi xác đ ịnh nitrite bằng phương pháp cực phổ dùng nền LaCl3 2% và BaCl2 2% thì nitrite cho sóng cực phổ ở 1,2 V so với anot thủy ngân. Nếu dùng nền là hỗn hợp đệm citrate 2M có pH = 2,5 thì giới hạn phát hiện là 0,225 ppm NO2- Nếu dùng nền là hỗn hợp KCl 0,2M + SCN - 0,04M + Co2+ 2.10-4M ở pH = 1 -2 thì sẽ cho một pic cực phổ xung vi phân rất rõ khi có mặt ion NO2-. Pic xuất hiện ở thế -0,5V (so với điện cực calomen bão hòa) và chiều cao pic tỉ lệ với nồng độ của ion NO2-. Có thể x ác định NO2- bằng cách chuyển nó thành diphenyl nitrosamin. Phản ứng được tiến hành trong môi trường axit. Khi xác định NO2- trong 14
mẫu người ta thêm 5ml dung dịch nền (gồm 4,86g KSCN và 17,2ml HClO4 70% trong một lít nước cất), 1,25ml diphenylamin và 20ml mẫu. Điều chỉnh pH từ 1-2 bằng axit HClO4 nếu cần. Đuổi không khí bằng dòng khí nitơ, sau đó ghi phổ xung vi phân từ -0,2 – 0,8V. Thế đỉnh pic xuất hiện ở - 0,52V. Tuy nhiên, phương pháp này sử dụng anot thủy ngân – là một kim loại có độ c tính rất cao. V I. Phương pháp trắc quang Nitrite xác định bằng phương pháp trắc quang d ựa trên cơ sở hình thành hợp chất màu azo. Nitrite phản ứng với amin thơm b ậc một trong môi trường axit tạo thành muối diazo ở giai đoạn trung gian, muố i này khi tác dụng với hợp chất amin hay hydroxyl tạo thành hợp chất màu azo tương ứng, thích hợp cho phương pháp trắc quang. *Với thuốc thử G riess - Nguyên tắc : Trong môi trường axit yếu (pH = 2-2,5) đầu tiên ion nitrite NO2- phản ứng với thuốc thử G riess A (axit sulfanilic) sinh ra một hợp chất diazo và sau đó kết hợp với thuố c thử Griess B (α-naphthylamin) sinh ra hợp chất màu diazo naphthyl- amino azobenzene sulfonic hấp thụ q uang cực đ ại tại λ= 520 nm. 15
Phương pháp này có độ chọn lọc cao, ít bị cản trở bởi các chất. Tuy nhiên, việc xác định nitrite bị ảnh hưởng bởi: cloramin, clo, thiosulfate, natri polyphosphate và sắt(III). *Với thuốc thử d isunfophenic axit - N guyên tắc : Trong môi trường axit yếu ta oxy hóa ion NO2- thành NO3- và sau đó cho phản ứng với thuốc thử axit disulfophenic để tạo thành hợp chất nitrophenol, sau đó kiềm hóa dung dịch bằng NH3 thì tạo thành các hợp chất màu vàng hấp thu ở bước sóng λ= 410 nm. C6H3(HSO3)2OH + HNO 3 = C6H2(OH)(NO2)3 + 2H2SO4 + 2H2O C6H2(OH)(NO3)3 + NH 3 = C6H2(NO 2)2ONH 4 (Phức màu vàng) Đo mật độ quang của dãy mẫu chuẩn và mẫu tại bước sóng λ từ đó xác định được hàm lượng của nitrite trong mẫu *Với thuốc thử sulfuanilamide và N-(1-naphthyl)-1,2-diamonietan dihidroclorua - N guyên tắc: Phản ứng của nitrite trong mẫu với thuốc thử sulfanilamide với sự có mặt của axit photphoric ở pH = 1,9 đ ể tạo muối diazo mà muối này sẽ tạo thuốc nhuộm màu hồ ng với N-(1-naphthyl)-1,2-diamonietan dihidroclorua. Đo mật đ ộ quang tại bước sóng λ = 5 40nm 16
*Với thuốc thử dapsone và α – naphthol 4 -[(4-aminobenzene) sulfonyl] aniline (dapsone, viết tắt là DAP) là 1 amin thơm.Trong môi trường axit clohydric, DAP phản ứng với nitrite tạo ion diazo. DAP có 2 nhóm –NH2, do đó ion điazoni hình thành cũng có 2 nhóm N ≡ N+. Ion diazo này sẽ ghép cặp với α- naphthol tạo hợp chất màu hấp thụ cực đại ở bước sóng λ=538 nm. Đo độ hấp thu của dung d ịch mẫu thử ở bước sóng này để x ác định nồng độ của nitrite. 17
H ợp chất màu hấp thụ cực đ ại ở =538 nm Trong các phương pháp xác định nitrite thì trắc quang là phương pháp có độ nhạy tương đối cao, dễ thực hiện và phù hợp với các phòng phân tích môi trường. Hơn nữa, dapsone và α – naphthol là những hóa chất có giá thành tương đối rẻ. Vì vậy, trong đề tài này chúng tôi chú trọng đến việc xác đ ịnh nitrite bằng phương pháp trắc quang sử d ụng thuốc thử d apsone và α – naphthol. Việc nghiên cứu xác định nitrite bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử dapsone và α – naphthol được tiến hành theo trình tự sau để tìm ra diều kiện tối ưu: -Khảo sát bước sóng tố i ưu -Khảo sát thể tích HCl 2M tối ưu 18
-Khảo sát thời gian diazo hóa -Thời gian ghép cặp của ion điazoni và α – naphthol -Khảo sát độ b ền của hợp chất màu -Khảo sát thể tích DAP tối ưu -Khảo sát thể tích α – naphthol tối ưu -Khoảng nồ ng độ của nitrite tuân theo định luật Lambert – Beer -Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) -Khảo sát định lượng của các chất cản nhiễu Nhằm kiểm chứng lại các điều kiện tối ưu theo quy trình trên, chúng tôi sử dụng phần mềm Statgraphics Centurion để q uy hoạch thực nghiệm và tối ưu các yếu tố thực nghiệm. Từ điều kiện tối ưu khảo sát được, chúng tôi tiến hành phân tích hàm lượng nitrite trong mẫu nước nuôi trồng thủy sản. Kết quả phân tích này được so sánh với kết qua phân tích theo TCVN 6178: 1996 [12] để đánh giá tính đồng nhất thống kê giữa 2 phương pháp. V : Xác định nitơ tổng số theo phương pháp Kenđan(Kjeldahl) 5.1 Nguyên tắc + Điều chỉnh môi trường pH khoảng 6-7. +Mẫu được vô cơ hoá b ằng H 2SO4 (đđ) ở nhiệt độ cao và có chất xúc tác. Các phản ứng của quá trình vô cơ hoá mẫu x ảy ra như sau: 2H2SO4 = 2 H 2O + 2SO2 + O2 19
Oxy tạo thành trong phản ứng lại oxy hoá các nguyên tố khác. Các phân tử chứa nitơ dưới tác dụng của H2SO4 tạo thành NH3 và sau đó NH3 kết hợp với axit H2SO4 dư tạo thành (NH4)2SO4 tan trong dung dịch. 2NH 3 + H2SO4 = (NH 4)2SO4 Đuổ i amoniac ra khỏi dung d ịch bằng NaOH. (NH4)2SO 4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O + 2NH 3 NH 3 bay ra cùng với nước sang bình hứng. Bình hứng có chứa H 2SO4 do đó NH3 bay ra sẽ tác dụng ngay với H 2SO4 theo phản ứng: 2NH 3 + H2SO4= (NH4)2 SO4 Lượng H 2SO4 đ ược xác định thông qua việc chuẩn độ bằng NaOH 0.1N cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt bền trong 30 giây. 0.014((NV)H+-(NV)OH-) số mg/l N = ( mg/l) -6 Vmẫu . 10 %Nitơ tổng số tính theo công thức sau: Trong đó: 0.014 : là mili đương lượng gam của nitơ. : là thể tích acid 0.1N cho vào, ml. VH+ V(OH)- : là thể tích NaOH 0.1N tiêu tốn, ml. : nồng độ đương lượng của acid H2SO4 tiêu chuẩn cho vào. NH+ N (OH)- : nồng độ đương lượng của dung địch NaOH tiêu chuẩn chuẩn độ lượng H2SO4 dư sau khi hấp thụ NH3 20