intTypePromotion=1

Giáo trình Thí nghiệm hóa kỹ thuật môi trường

Chia sẻ: Kieu Tien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

0
438
lượt xem
144
download

Giáo trình Thí nghiệm hóa kỹ thuật môi trường

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình trang bị cho sinh viên các kiến thức rộng về các chuyên môn trong lĩnh vực môi trường thông qua đào tạo lý thuyết, chú trọng đào tạo thực hành các lĩnh vực hóa học, sinh học trong kỹ thuật môi trường, xử lý nước thải, nước cấp, chất thải rắn, khí thải, tiếng ồn, kiểm soát ô nhiễm môi trường... Nội dung giáo trình được thể hiện qua các bài học: Lấy mẫu và bảo quản mẫu, PH, độ màu, độ Acid, độ kiềm, độ cứng, Calci, chất rắn, Chloride, nhu cầu oxy hóa học (COD),

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thí nghiệm hóa kỹ thuật môi trường

  1. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường MỤC LỤC Trang Bài 1: LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU ............................................... 5 1.1 ĐẠI CƯƠNG ................................................................................................... 5 1.2 MỤC ĐÍCH LẤY MẪU ................................................................................... 5 1.3 PHƯƠNG THỨC LẤY MẪU .......................................................................... 5 1.3.1 Chuẩn bị dụng cụ .................................................................................... 5 1.3.2 Phương pháp lấy mẫu ............................................................................. 6 1.4 BIỆN PHÁP AN TOÀN ................................................................................... 7 1.5 THỜI GIAN LƯU TRỮ MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU………………….. ...... 7 Bài 2: pH ............................................................................................................. 9 2.1 ĐẠI CƯƠNG ................................................................................................... 9 2.1.1 Ý nghĩa môi trường ................................................................................ 9 2.1.2 Phương pháp xác định ........................................................................... 10 2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng ............................................................................ 10 2.2 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT ................................................................................... 10 2.2.1 Thiết bị ................................................................................................... 10 2.2.2 Hóa chất ................................................................................................ 11 2.3 THỰC HÀNH .................................................................................................. 11 2.3.1 Xác định bằng phương pháp so màu ....................................................... 11 2.3.2 Xác định bằng giấy chỉ thị pH ................................................................. 12 3.3.3 Xác định bằng máy đo pH ....................................................................... 12 2.4 CÂU HỎI ......................................................................................................... 12 Bài 3: ĐỘ MÀU 3.1. ĐẠI CƯƠNG .................................................................................................. 13 3.1.1. Ý nghĩa môi trường ................................................................................ 13 3.1.2. Phương pháp xác định ........................................................................... 13 3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng ............................................................................ 13 3.2. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT ................................................................................... 13 3.2.1. Thiết bị.................................................................................................... 13 1
  2. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường 3.2.2. Hóa chất ................................................................................................. 14 3.3. THỰC HÀNH .................................................................................................. 14 3.3.1. Đo độ hấp thụ của mẫu trên máy Spectrophotometer ở bước sóng 455nm 14 3.3.2 Đo pH, ghi kết quả pH cùng độ màu ....................................................... 14 3.4 TÍNH TOÁN ..................................................................................................... 14 3.5. CÂU HỎI ......................................................................................................... 14 Bài 4: ĐỘ ACID ............................................................................................... 15 4.1. ĐẠI CƯƠNG ................................................................................................... 15 4.1.1 Ý nghĩa môi trường ................................................................................. 15 4.1.2 Phương pháp thí nghiệm ........................................................................ 15 4.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng ............................................................................. 15 4.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ............................................................................ 16 4.2.1 Thiết bị.................................................................................................... 16 4.2.2 Hóa chất ................................................................................................. 16 4.3 THỰC HÀNH ................................................................................................. 16 4.3.1 Mẫu có giá trị pH < 4.5 .......................................................................... 16 4.3.2 Mẫu có giá trị pH > 4.5 .......................................................................... 17 4.4. TÍNH TOÁN .................................................................................................. 17 4.5. CÂU HỎI ....................................................................................................... 17 BÀI 5: ĐỘ KIỀM ............................................................................................. 18 5.1 ĐẠI CƯƠNG .................................................................................................. 18 5.1.1 Ý nghĩa môi trường .................................................................................. 18 5.1.2 Phương pháp xác định ............................................................................. 18 5.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng .............................................................................. 18 5.2 THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ............................................................................. 19 5.2.1 Thiết bị.................................................................................................... 19 5.2.2 Hóa chất ................................................................................................. 19 5.3 THỰC HÀNH .................................................................................................. 19 5.3.1 Mẫu có pH > 8.3..................................................................................... 19 5.3.2 Mẫu có pH < 8.3..................................................................................... 20 5.4 TÍNH TOÁN .................................................................................................... 20 5.5 CÂU HỎI .......................................................................................................... 20 2
  3. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường BÀI 6: ĐỘ CỨNG ............................................................................................ 22 6.1 ĐẠI CƯƠNG .................................................................................................. 22 6.1.1 Ý nghĩa môi trường .................................................................................. 22 6.1.2 Phương pháp xác định (phương pháp định phân bằng EDTA) ................ 22 6.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng ............................................................................. 23 6.2 THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ............................................................................. 24 6.2.1 Thiết bị.................................................................................................... 24 6.2.2 Hóa chất ................................................................................................. 24 6.3 THỰC HÀNH ................................................................................................... 25 6.4 TÍNH TOÁN .................................................................................................... 26 6.5 CÂU HỎI ......................................................................................................... 26 BÀI 7: CALCI.................................................................................................... 27 7.1 ĐẠI CƯƠNG ................................................................................................... 27 7.1.1 Ý nghĩa môi trường ................................................................................. 27 7.1.2. Phương pháp xác định (phương pháp định phân).................................... 27 7.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng ............................................................................. 27 7.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ............................................................................. 27 7.2.1. Thiết bị................................................................................................... 27 7.2.2. Hóa chất ................................................................................................. 28 7.3 THỰC HÀNH ................................................................................................. 28 7.4 TÍNH TOÁN ................................................................................................... 28 BÀI 8: CHẤT RẮN ......................................................................................... 29 8.1. ĐẠI CƯƠNG .................................................................................................. 29 8.1.1. Ý nghĩa môi trường ................................................................................. 29 8.1.2. Phương pháp xác định (Phương pháp định phân) ................................... 29 8.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng ............................................................................. 29 8.2. THIẾT BỊ ......................................................................................................... 30 8.3. THỰC HÀNH .................................................................................................. 30 8.3.1. Chất rắn tổng cộng và bay hơi ............................................................... 30 8.3.2. Tổng chất rắn lơ lửng ............................................................................. 31 8.4 TÍNH TOÁN .................................................................................................... 31 3
  4. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường 8.5 CÂU HỎI ........................................................................................................ 32 BÀI 9: CHLORIDE ........................................................................................ 33 9.1. ĐẠI CƯƠNG ................................................................................................... 33 9.1.1. Ý nghĩa môi trường. ................................................................................ 33 9.1.2. Phương pháp xác định (Phương pháp chuẩn độ) .................................... 33 9.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng. ............................................................................ 34 9.2. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT ................................................................................... 34 9.2.1. Thiết bị................................................................................................... 34 9.2.2. Hóa chất ................................................................................................. 34 9.3 THỰC HÀNH .................................................................................................. 35 9.4 TÍNH TOÁN ................................................................................................... 35 9.5 CÂU HỎI ........................................................................................................ 35 BÀI 10: NHU CẦU OXY HÓA HỌC (COD) ....................................... 36 10.1. ĐẠI CƯƠNG ................................................................................................ 36 10.1.1. Ý nghĩa môi trường ............................................................................... 36 10.1.2. Phương pháp xác định .......................................................................... 36 10.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng ........................................................................... 36 10.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT .......................................................................... 37 10.2.1. Thiết bị................................................................................................. 37 10.2.2. Hóa chất ............................................................................................... 37 10.3. THỰC HÀNH .............................................................................................. 38 10.3.1 Phương pháp đun hoàn lưu kín .............................................................. 38 10.3.2 Phương pháp đun hoàn lưu hở ............................................................... 39 10.4. TÍNH TOÁN ................................................................................................ 39 10.5. CÂU HỎI ...................................................................................................... 39 4
  5. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường BÀI 1 LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 1.1. ĐẠI CƯƠNG Lấy mẫu là thu thập một thể tích mẫu thích hợp, sau đó xử lý, vận chuyển đến nơi phân tích, đảm bảo chất lượng mẫu chưa thay đổi. Việc lấy mẫu và bảo quản phải thận trọng, tuân thủ theo đúng quy định kỹ thuật sao cho mẫu nước vẫn giữ nguyên những đặc tính cơ bản. Nếu có thay đổi cũng không đáng kể. 1.2. MỤC ĐÍCH LẤY MẪU - Điều tra chất lượng nước. - Phát hiện, đánh giá ô nhiễm. - Xác định tính thích hợp cho việc sử dụng nguồn nước với nhiều mục đích khác nhau. - Tham gia vào quá trình quản lý nguồn tài nguyên nước. 1.3. PHƯƠNG THỨC LẤY MẪU 1.3.1 Chuẩn bị dụng cụ - Thiết bị thu mẫu: bình chứa mẫu (bằng nhựa, thép không rỉ hoặc thủy tinh), thiết bị phân tầng đáy, thủy sinh. Thiết bị lấy mẫu ở các độ sâu khác nhau (thiết bị lấy mẫu đóng kín theo chiều sâu), gầu lấy mẫu, bơm lấy mẫu, thiết bị thu mẫu tự động. - Bình chứa mẫu có dung tích 2 lít (phân tích các chỉ tiêu hóa lý) phải sạch, khô và tráng ít nhất 3 lần bằng chính nguồn nước trước khi lấy mẫu. Mẫu nước cần lấy đầy bình và đậy kín nắp. Riêng mẫu phân tích vi sinh cần lấy trong bình riêng đã được thanh trùng ở nhiệt độ 175oC trong 1 giờ và mẫu không được lấy quá đầy. - Chai lấy mẫu nước ở độ sâu 1 – 20m. - Ghi nhận vào hồ sơ lấy mẫu: Chai lấy mẫu cần được dán nhãn, ghi chép đầy đủ những chi tiết liên quan đến việc lấy mẫu như: - Thời điểm lấy mẫu (ngày, giờ) - Tên người lấy mẫu, vị trí lấy mẫu - Loại mẫu 5
  6. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường - Các dữ liệu về thời tiết, mực nước, dòng chảy, khoảng cách bờ, độ sâu - Phương pháp lấy mẫu - Các công trình liên hệ đến mẫu nước. - Chi tiết về phương pháp lưu giữ mẫu đã dùng. 1.3.2 Phương pháp lấy mẫu Mẫu lấy từ hệ thống phân phối nước của thành phố hoặc từ giếng ngầm đều cần xả hoặc bơm bỏ lượng nước ban đầu trước khi lấy mẫu để đảm bảo đúng chất lượng nguồn. Chú ý xả lượng nước ứ đọng tại vòi khoảng 2 giờ trước khi lấy mẫu hoặc bơm xả rửa nước ban đầu với tốc độ cao trước khi lấy mẫu. Đối với các nguồn nước cần giám sát ô nhiễm nên chọn lấy mẫu ở nhiệt độ sâu khác nhau và theo diện rộng. Không nên lấy mẫu trong các vách của giếng khoan vì chất lượng nước đã bị biến đổi do hoạt động hóa học và sinh học. Mẫu nước lấy ở sông, suối hay kênh rạch có tính chất thay đổi theo độ sâu, dòng chảy, khoảng cách bờ, các yếu tố về thời tiết… do vậy cần chọn lấy mẫu hỗn hợp hay lấy mẫu riêng biệt. Nếu lấy mẫu bất kỳ, cần chọn mẫu ở độ sâu trung bình tại vị trí giữa dòng. Đối với các vị trí tiếp nhận nguồn nước thải cần cẩn thận chọn nơi và địa điểm lấy mẫu (phụ thuộc vào tốc độ, hướng dòng chảy), do vậy nên xem xét lấy mẫu ở nhiều độ sâu (do phân tầng) và theo chiều dọc, ngang. Mẫu nước lấy từ ao hồ chịu ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố: lưu lượng mưa, lượng nước chảy tràn trên bề mặt, gió, yếu tố phân tầng theo mùa… Do vậy, việc chọn lấy mẫu phải tùy thuộc vào mục đích khảo sát và điều kiện địa phương. Riêng về lấy mẫu hỗn hợp, nên chọn lấy mẫu ở nhiều vị trí (giữa dòng, bờ trái, bờ phải), theo nhiều độ sâu khác nhau (từ mặt thoáng xuống tận đáy). Đối với nước ao, hồ chất lượng nước thường thay đổi theo mùa, tần số lấy mẫu phụ thuộc vào yêu cầu kiểm tra. Tuy nhiên, khoảng cách một tháng giữa các lần lấy mẫu là chấp nhận đặc trưng cho chất lượng trong thời gian dài. Nước thải của các nhà máy công nghiệp nên lấy ở các phân xưởng sản xuất theo từng giờ, từng ca sản xuất và lấy ở vị trí cống chung. Nếu cần lấy mẫu hỗn hợp, khi trộn lẫn các mẫu, cần xử lý thích hợp tránh sự thất thoát các chất dễ bay hơi, ảnh hưởng đến kết quả phân tích mẫu. 1.4. BIỆN PHÁP AN TOÀN 6
  7. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường Trong quá trình lấy mẫu phải chú ý đến các thành phần độc chất trong mẫu do vậy cần áp dụng những biện pháp đề phòng hữu hiệu và xử lý mẫu thích hợp. Độc chất có thể thấm qua da, bay hơi thâm nhập vào phổi, cũng không loại trừ tình trạng ngộ độc qua đường tiêu hóa. Hiện tượng nhiễm bệnh do vi khuẩn, virut. Các phương tiện phòng hộ phổ biến là: găng tay, ủng, kính bảo hộ mắt, khẩu trang… Trong phòng thí nghiệm, khi tiếp xúc với chất độc dễ bay hơi, nhân viên phải trang bị thêm mặt nạ chống hơi độc cá nhân và chỉ mở các bình mẫu nghi ngờ có hơi độc nơi vắng người, thông thoáng tốt hay trong tủ hút mà thôi. Đối với chất hữu cơ dễ cháy, không được phép hút thuốc gần mẫu, nơi chứa mẫu cũng như trong phòng thí nghiệm. Cảnh giác với các tia lửa, ngọn lửa hay nguồn nhiệt quá nóng. Trong phòng kín như phòng lạnh, phòng trữ mẫu, phải lưu ý đến tiếp điểm của công tắc đèn, máy điều nhiệt, bộ phức hợp sử dụng điện… là những nơi có thể gây ra tia lửa điện, nguyên nhân gây ra những vụ cháy nổ. Tùy nguồn nhiễm bẩn mà có biện pháp phòng hộ y tế nghề nghiệp khác nhau. 1.5. THỜI GIAN LƯU TRỮ MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU Thời gian lưu trữ mẫu càng ngắn thí kết quả phân tích càng chính xác. Sau khi lấy mẫu đòi hỏi phải phân tích ngay một số các chỉ tiêu sau: pH, nhiệt độ, DO, H2S, CO2, Clo dư. Thời gian lưu trữ tối đa đối với các mẫu được giới hạn như sau: - Nước thiên nhiên không bị ô nhiễm: 72 giờ - Nước gần nguồn gây ô nhiễm: 48 giờ - Nước bị ô nhiễm nặng: 12 giờ Nếu mẫu có thêm hóa chất để bảo đảm, thời gian lưu mẫu có thể kéo dài hơn. Phương pháp bảo quản mẫu nước theo chỉ tiêu phân tích được trình bày trong bảng sau: 7
  8. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường Bảng 1.1: Phương thức bảo quản và thời gian tồn trữ Chỉ tiêu Phương thức Thời gian Chỉ tiêu Phương thức Thời gian phân tích bảo quản tồn trữ phân tích bảo quản tồn trữ tối đa tối đa (0,7ml H2SO4 + Độ cứng Không cần 1ml DO 8 giờ (hardness) thiết NaN3)/300ml; 10-20oC Không cần Calci (Ca2+) COD 2ml/l H2SO4 7 ngày thiết Chloride Không cần 4oC, 2ml/l Dầu và mỡ 28 ngày (Cl-) thiết H2SO4 Không cần Floide (F-) Carbon hữu cơ 2ml/l HCl, pH12, trong tối Độ acid, độ o 4oC, H2SO4, 4C 24 giờ Phenol 24 giờ kiềm pH
  9. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường BÀI 2 pH 2.1. ĐẠI CƯƠNG pH là đại lượng đặc trưng cho tính acid hay kiềm trong mẫu nước và được định nghĩa theo hàm toán học sau: pH = - log {H+} Phản ứng phân ly của nước được thể hiện theo phương trình: H2O H+ + OH- Theo định luật khối lượng có thể viết: [ H  ][OH  ] K H 2O  [ H 2 O] [H+][OH-] = KH2O x [H2O] = KW Trong đó: KW – tích số ion của nước [H+][OH-] – nồng độ của ion H+ và ion OH- [H2O] – nồng độ nước không phân ly KH2O – hằng số phân ly của nước. Ở nhiệt độ 25oC, KW = KH2O x [H2O] = 1.8 x 10-16 x 1000/18 = 10-14 [H+] = [OH-] = 10-7 Giá trị pH được thể hiện theo thang đo từ 0 – 14, trong đó pH 7 được xem là pH trung tính. [H+] 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 --------------------------------------- ------ -------------------------------------------- Môi trường acid Môi trường trung hòa Môi trường kiềm 9
  10. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường 2.1.1. Ý nghĩa môi trường Các quá trình xử lý nước như keo tụ, oxy hóa, diệt khuẩn, làm mềm, khử sắt. pH chi phối mọi quá trình hoạt động của vi sinh vật trong nước. Vì vậy pH cần được kiểm soát trong khoảng thích hợp khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. 2.1.2. Phương pháp xác định Hai phương pháp thông thường để xác định pH là phương pháp so màu và phương pháp điện thế kế. Phương pháp so màu: Có dãy đổi màu tương ứng với khoảng pH rộng để chặn khoảng pH, sau đó dùng chỉ thị màu chuyên biệt (để đổi màu pH trong một khoảng giới hạn pH thay đổi hẹp). Phương pháp đo điện thế kế: Dựa trên nguyên tắc chênh lệch điện thế giữa điện cực chuẩn calomel và điện cực H+. Phương pháp này có độ chính xác cao. Việc sử dụng máy tùy theo nhà thiết kế, do vậy thao tác đo và cách bảo quản máy phải theo tài liệu hướng dẫn. 2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng - Mẫu có độ màu, độ đục cao - Mẫu có chứa các chất oxy hóa mạnh có tác dụng tẩy màu - Nhiệt độ thay đổi gây ảnh hưởng trên mẫu, do vậy việc so màu nên chỉ tiến hành trong điều kiện phòng thí nghiệm. 2.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 2.2.1. Thiết bị - Ống nghiệm 25ml: 20 - Pipet 10ml: 4 - Pipet 25ml: 1 - Đũa thủy tinh: 2 - Máy đo pH 10
  11. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường 2.2.2 Hóa chất - Chỉ thị màu tổng hợp - Chỉ thị màu chuyên biệt - Dung dịch boat Na2B4O7 - Dung dịch KH2PO4 0.1 N - Giấy chỉ thị pH 2.3. THỰC HÀNH 2.3.1 Xác định bằng phương pháp so màu a- Chuẩn bị dung dịch đệm - Dung dịch pH = 5.8 – 7.2 - Dung dịch pH = 9.4 – 11 b- Phương pháp xác định sơ bộ Chuẩn bị dãy ống nghiệm theo giá trị pH tăng dần. Các ống nghiệm được ghi số thứ tự theo giải biểu màu tương ứng với từng pH, lần lượt thêm 10ml dung dịch đệm +0.4ml chỉ thị tổng hợp. Xác định pH sơ bộ theo bảng mẫu tương quan sau: pH 4 4.5 5 5.5 6 7 7.5 8 9 9.5 Đỏ Vàng Lục Lam Lam Lam Màu Đỏ Cam Vàng Lục cam lục lam nhạt đậm tím Quan sát màu của ống đựng mẫu, so sánh với màu chen giữa từng cặp ống dung dịch đệm. Ghi nhận giá trị pH gần đúng. Sau khi có giá trị pH gần đúng, chọn một trong các chỉ thị chuyên biệt sau để có giá trị pH đúng của mẫu: - Brothymol: pH = 6.0 – 7.6 - Phenol đỏ: pH = 6.8 – 8.4 - Thymol xanh: pH = 8.0 – 9.6 Xác định giống như phần trên, ghi giá trị pH đúng của mẫu. 11
  12. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường 2.3.2. Xác định bằng giấy chỉ thị pH Dùng đũa khuấy nhúng vào dung dịch muốn đo pH, chấm lên mẩu giấy chỉ thị. Quan sát màu trên mẫu giấy và so sánh với thang màu chuẩn (đính kèm bên ngoài hộp giấy) ghi nhận giá trị pH của mẫu nước. 2.3.3. Xác định bằng máy đo pH Nhúng điện cực thủy tinh vào dung dịch mẫu, kết quả đo pH được hiển thị trực tiếp trên màn hình của máy đo. Để đảm bảo độ chính xác của kết quả, cần chỉnh pH của máy theo các giá trị dung dịch đệm đi kèm. Hai dung dịch đệm chuẩn thường sử dụng có pH = 7 và pH = 4. Sau khi đo, cần rửa sạch điện cực, lau khô và đậy nắp bảo vệ. Luôn chú ý giữ đầu điện cực nhúng chìm trong dung dịch bảo quản (KCl 3N). Trong 3 phương pháp xác định pH, phương pháp so màu dễ sai số trong trường hợp mẫu có độ đục, độ màu cao hay mẫu chứa các chất oxy hóa mạnh có tác dụng khử màu. 2.4 CÂU HỎI 2.4.1 Nêu mối quan hệ giữa pH và nồng độ ion H+ và ion OH - ? 2.4.2 Anh hưởng của pH đối với quá trình xử lý sinh học, hóa lý, hóa học? 2.4.3 Nêu sự tương quan của pH đối với độ kiềm và độ acid của mẫu nước? 12
  13. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường BÀI 3 ĐỘ MÀU 3.1. ĐẠI CƯƠNG Nước thiên nhiên sạch thường không màu, màu của nước mặt chủ yếu do chất mùn, các chất hòa tan, keo hoặc do thực vật thối rữa. Sự có mặt của một số ion kim loại (Fe, Mn), tảo, than bùn và các chất thải công nghiệp cũng làm cho nước có độ màu. Độ màu của nước được xác định theo thang màu tiêu chuẩn tính bằng đơn vị Pt- Co. Trong thực tế, độ màu có thể phân thành hai loại: độ màu thực và độ màu biểu kiến. - Độ màu biểu kiến bao gồm cả các chất hòa tan và các chất huyền phù tạo nên, vì thế màu biểu kiến được xác định ngay trên mẫu nguyên thủy mà không cần loại bỏ chất lơ lửng. - Độ màu thực được xác định trên mẫu đã ly tâm và không nên lọc qua giấy lọc vì một phần cấu tử màu dễ bị hấp thụ trên giấy lọc. 3.1.1. Ý nghĩa môi trường Đối với nước cấp, độ màu biểu thị giá trị cảm quan, độ sạch của nước. Riêng với nước thải, độ màu đánh giá phần nào mức độ ô nhiễm nguồn nước. 3.1.2. Phương pháp xác định Nguyên tắc xác định độ màu dựa vào sự hấp thụ ánh sáng của hợp chất màu có trong dung dịch; phương pháp xác định là phương pháp so màu 3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng - Độ đục ảnh hưởng đến việc xác định màu thực của mẫu - Khi xác định độ màu thực, không nên sử dụng giấy lọc vì một phần màu thực có thể bị hấp thụ trên giấy. - Độ màu phụ thuộc vào pH của nước, do đó trong bảng kết quả nên ghi rõ pH lúc xác định độ màu. 3.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 3.2.1. Thiết bị - Pipet 10ml: 2 - Erlen 100ml: 6 13
  14. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường - pH kế: 1 - Máy ly tâm - Máy Spectrophotometer (máy so màu) 3.2.2. Hóa chất Dung dịch màu chuẩn potassium chloroplatinate K2PtCl6 (500 Pt-Co): Hòa tan 1,246g K2PtCl6 và 1g CoCl.6H2O trong nước cất có chứa 100ml HCl đậm đặc, định mức thành 1 lít. 3.3. THỰC HÀNH 3.3.1. Đo độ hấp thụ của mẫu trên máy Spectrophotometer ở bước sóng 455nm - Màu biểu kiến: Đo độ hấp thu của mẫu nước chưa xử lý - Màu thực: Ly tâm mẫu cho đến khi loại bỏ hoàn toàn các hạt huyền phù. Tốc độ và thời gian ly tâm phụ thuộc vào đặc tính và hàm lượng các hạt huyền phù, thời gian ly tâm thường không vượt quá 1 giờ. Đo độ hấp thu của mẫu nước sau ly tâm. 3.3.2. Đo pH, ghi kết quả pH cùng độ màu Bên cạnh phương pháp trên, độ màu còn được xác định trực tiếp trên các máy sao màu (chuyên dùng cho phân tích môi trường) theo chương trình độ màu đã được cài đặt sẵn trên máy bởi các nhà sản xuất. 3.4. TÍNH TOÁN Lập bảng và vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa độ màu biểu kiến, độ màu thực và giá trị pH của mẫu nước cần đo. 3.5. CÂU HỎI 3.5.1. Nêu nguyên nhân gây nên độ màu của: - Nước mặt (ao, hồ, sông, suối) - Nước thải sinh hoạt - Nước thải công nghiệp 3.5.2. Nêu các biện pháp làm giảm thiểu độ màu của mẫu nước 14
  15. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường BÀI 4 ĐỘ ACID 4.1. ĐẠI CƯƠNG Độ acid biểu thị khả năng phóng thích ion H+ do sự có mặt của một số acid yếu trong nước như acid carbonic, acid tanic, acid humic (hình thành từ sự phân hủy chất hữu cơ và sự thủy phân các muối acid mạnh như sulfate nhôm, sắt …). Đặc biệt khi có sự hiện diện của các acid vô cơ, mẫu nước sẽ có pH rất thấp. Nguồn nước thiên nhiên luôn duy trì một thế cân bằng giữa các ion bicarbonate, carbonate và khí carbon dioxide hòa tan. Trong thực nghiệm, hai khoảng pH chuẩn được sử dụng để phân biệt độ acid bao gồm: Khoảng pH thứ nhất ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thị methyl cam (từ 4.2 – 4.5) đánh dấu sự chuyển biến ảnh hưởng của các acid vô cơ mạnh sang vùng ảnh hưởng của carbonic acid. Khoảng pH thứ hai ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thị phenolphtalein (từ 8.2 – 8.4) chuyển sang vùng ảnh hưởng của nhóm carbonate trong dung dịch. 4.1.1. Ý nghĩa môi trường Nước mang tính acid rất được chú ý do tính ăn mòn của chúng. Đặc biệt trong quá trình xử lý sinh học, pH phải duy trì ở khoảng 6 – 9. Độ acid của nước được dùng để tính chính xác lượng hóa chất sử dụng trong các công trình xử lý nước. 4.1.2. Phương pháp thí nghiệm (Phương pháp chuẩn độ) Dùng dung dịch kiềm mạnh để định phân xác định độ acid. - Độ acid do ảnh hưởng của acid vô cơ được xác định bằng cách định phân điểm đổi màu của chỉ thị methyl da cam nên được gọi là độ acid methyl (dung dịch từ màu đỏ chuyển sang da cam). - Kế tiếp, định phân xác định độ acid toàn phần đến điểm đổi màu của chỉ thị phenolphtalein, gọi là độ acid tổng cộng (dung dịch không màu chuyển sang tím nhạt). 4.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng Các chất khí hòa tan như CO2, H2S, NH3 có thể bị mất đi hoặc hòa tan vào mẫu trong quá trình lưu trữ hoặc định phân mẫu làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Có thể khắc phục bằng cách định phân nhanh, tránh lắc mạnh và giữ nhiệt độ ổn định. 15
  16. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường Đối với mẫu nước cấp, hàm lượng chlorine cao, có tính tẩy màu làm ảnh hưởng đến kết quả định phân. Trong trường hợp mẫu có độ màu và độ đục cao, phải xác định độ acid bằng phương pháp chuẩn độ điện thế. 4.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 4.2.1 Thiết bị - Erlen 250ml: 2 - Ống đong 100ml: 1 - Buret 25 hoặc 50 ml: 1 - Pipet 10ml: 1 - Máy khuấy từ: 1 - pH kế: 1 4.2.2. Hóa chất - Dung dịch NaOH 1N: Cân 40g NaOH hòa tan với nước cất sau đó định mức thành 1 lít. - Dung dịch NaOH 0.02 N: lấy 20ml dung dịch NaOH 1N định mức thành 1 lít. - Chỉ thị methyl dacam: Hòa tan 50mg methyl cam trong nước cất thành 1 lít. - Chỉ thị phenolphtalein: Hòa tan 500mg phenolphtalein trong 50ml methanol, định mức thành 100ml. - Dung dịch thiosulfate 0.1 N: Hòa tan 15.8g Na2S2O3 vào nước cất sau đó định mức thành 1 lít. 4.3. THỰC HÀNH Nếu là mẫu nước cấp, trước khi định phân thêm 1 giọt Na2S2O3 0.1 N để loại ảnh hưởng của chlorine. 4.3.1 Mẫu có giá trị pH < 4.5 Lấy 100ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị methyl cam. Sau đó định phân bằng dung dịch NaOH 0.02 N đến khi dung dịch chuyển sang màu da cam. Ghi nhận thể tích V1ml dung dịch NaOH đã dùng để tính độ acid methyl cam. 16
  17. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường 4.3.2 Mẫu có giá trị pH > 4.5 Lấy 100ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị phenolphtalein. Dùng dung dịch NaOH 0.02N định phân đến khi dung dịch vừa có màu tím nhạt. Ghi nhận thể tích V2ml dung dịch NaOH đã dùng, tính độ acid tổng cộng. 4.4. TÍNH TOÁN V .0,02.50.1000 V .1000 Độ acid (mgCaCO3/1) =  VMau VMau Với V là thể tích dung dịch NaOH dùng định phân (ml): V = V1 + V2 4.5. CÂU HỎI 4.5.1. Tại vị trí lấy mẫu pH của mẫu nước đo được là 6.5; khi vận chuyển đến phòng thí nghiệm, pH tăng lên 7.4. Giải thích tại sao? 4.5.2. pH của nước có thể tính từ độ acid của nước hay không, tại sao? 4.5.3. Nêu các nguyên nhân hình thành độ acid của mẫu nước? 17
  18. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường BÀI 5 ĐỘ KIỀM 5.1 ĐẠI CƯƠNG Độ kiềm biểu thị khả năng thu nhận proton H+ của nước. Độ kiềm trong nước do 3 ion chính tạo ra: hydroxide, carbonate và bicarbonate. Trong thực tế các muối acid yếu như borate, silicate cũng gây ảnh hưởng lớn đến độ kiềm. Một vài acid hữu cơ bền với sự oxy hóa sinh học như acid humic, dạng muối của chúng có khả năng làm tăng độ kiềm. Những nguồn nước ô nhiễm, muối của acid yếu như acid acetic, propionic cũng làm thay đổi độ kiềm. Ngoài ra, sự có mặt của ammonia cũng ảnh hưởng đến độ kiềm tổng cộng của mẫu nước. Độ kiềm đặc trưng cho khả năng đệm của nước. 5.1.1. Ý nghĩa môi trường Nguồn nước mặt, ở điều kiện thích hợp, có sự xuất hiện của tảo. Chính quá trình phát triển và tăng trưởng của tảo giải phóng một lượng đáng kể carbonate và bicarbonate làm cho pH nước tăng dần có thể lên đến 9 – 10. Ngoài ra một số nguồn nước được xử lý với hóa chất (làm mềm bằng vôi hay soda) có chứa nhóm carbonate và OH- làm tăng độ kiềm. 5.1.2. Phương pháp xác định (phương pháp chuẩn độ) Xác định độ kiềm bằng phương pháp định phân thể tích với chỉ thị phenolphtalein va methyl cam (hoặc chỉ thị hỗn hợp bromresol lục + methyl đỏ) trong từng giai đoạn và tùy trường hợp: - Chỉ thị phenolphtalein sẽ có màu tím nhạt trong môi trường có ion hydroxide và ion carbonate, màu tím sẽ trở nên không màu khi pH < 8.5. - Chỉ thị methyl cam cho màu vàng với bất kỳ ion kiềm nào và trở thành màu đỏ khi dung dịch trở thành acid. Việc định phân được xem là hoàn tất khi dung dịch có màu da cam (pH = 4.5). Vì sự đổi màu của methyl cam khó nhận thấy, nên chọn định phân với chỉ thị hỗn hợp bromocresol lục + methyl đỏ có khoảng đổi màu rõ ràng. 5.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng 18
  19. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường - Lượng chlorine dư trong nước uống ảnh hưởng đến kết quả định phân làm nhạt màu chất chỉ thị. - Màu nước có độ màu và độ đục cao phải dùng phương pháp chuẩn độ điện thế kế. - Những chất kết tủa, xà bông, chất dầu, chất rắn lơ lửng có thể phủ điện cực thủy tinh làm cho điểm cuối đến chậm. Để khắc phục hiện tượng này, có thể chùi electrode mỗi khi tiến hành thí nghiệm. Không lọc, pha loãng hay cô đặc mẫu. 5.2. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 5.2.1. Thiết bị - Pipet 10ml: 1 - Erlen 250ml: 2 - Ống đong 100ml: 1 - Buret 25 hoặc 50ml: 1 - Máy khuấy từ: 1 5.2.2. Hóa chất - Dung dịch HCl hay H2SO4 0.02N: Hòa tan 28ml H2SO4 đậm đặc thành 1 lít dung dịch (H2SO4 1N). Lấy 20ml dung dịch H2SO4 1N hòa tan thành 1 lít. Định phân lại nồng độ acid bằng Na2CO3 0.02N (hòa tan 1.06g Na2CO3 đã sấy ở 105oC thành 1 lít). - Chỉ thị phenolphtalein 0.5%: Hòa tan 500mg phenolphtalein trong 50ml methanol, thêm nước cất định mức thành 100ml. - Chỉ thị metyl da cam: Hòa tan 50mg methyl cam trong nước cất thành 100ml. - Chỉ thị hỗn hợp bromocresol lục và methyl đỏ: Hòa tan 20mg methyl đỏ và 200mg bromocresol lục vào ethanol, định mức thành 100ml bằng dung dịch ethanol 95o. 5.3. THỰC HÀNH 5.3.1. Mẫu có pH > 8.3 Lấy 100ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị màu phenolphtalein. Định phân bằng dung dịch H2SO4 cho đến khi dung dịch vừa mất màu. Ghi nhận thể tích V1ml H2SO4 0.02N đã dùng để tính độ kiềm phenol (P). 19
  20. Giáo Trình Thí Nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường 5.3.2. Mẫu có pH < 8.3 Lấy 100ml mẫu vào bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thị màu metyl cam (hay 3 giọt chỉ thị màu hỗn hợp). Làm 2 ống đối chứng, cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 25ml mẫu, ống thứ nhất thêm 1ml H2SO4 1N + 1 giọt metyl cam, ống thứ 2 thêm 1ml NaOH 1N + 1 giọt methyl cam (màu giữa hai ống đối chứng). Nếu dùng chỉ thị hỗn hợp, tại điểm kết thúc dung dịch có màu đỏ xám. Ghi thể tích V2ml H2SO4 0.02N đã dùng để tính độ kiềm methyl cam hay độ kiềm tổng cộng. 5.4. TÍNH TOÁN V1.0,02.50.1000 - Độ kiềm phenol (mg CaCO3/l) = VMau V2 .1000 - Độ kiềm tổng cộng (mg CaCO3/l) = VMau - Dựa trên kết quả có thể tính độ kiềm do các ion khác nhau gây ra theo bảng sau: Độ kiềm do các ion (mg CaCO3/l) Kết quả định phân OH- CO32- HCO3- P=0 0 0 T P < T/2 0 2P 1 – 2P P = T/2 0 2P 0 P > T/2 2P – T 2(P – T) 0 P=T T 0 0 Trong đó: P: độ kiềm phenol T: độ kiềm tổng cộng OH- (mg/l) = độ kiềm OH- (mg/l CaCO3) x 0.34 CO32- (mg/l) = độ kiềm CO32- (mg/l CaCO3) x 0.6 HCO3- (mg/l) = độ kiềm HCO3- (mg/l CaCO3) x 1.22 5.5. CÂU HỎI 5.5.1. Nước có sự xuất hiện của tảo, độ kiềm thay đổi như thế nào? Nêu cơ chế phản ứng? 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản