Môi trường_ Độ Sulfate

Chia sẻ: Bang Bang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

337
lượt xem 79
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ion Sulfate là một trong những anion thường gặp trong nước tự nhiên. Nó là chỉ tiêu quan trọng trong nước cấp vì khi hàm lượng SO4 trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng đến con người do tính chất tẩy rửa của Sulfate. Từ lý do này, đối với nước cấp, nồng độ giới hạn của Sulfate là 250g/ L.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Môi trường_ Độ Sulfate

Tel: (08)5150181 COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG Fax: (08)8114594 TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com GREEN EYE ENVIRONMENT CHÖÔNG 8 SULFATE 8.1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG Ion sulfate laø moät trong nhöõng anion thöôøng gaëp trong nöôùc töï nhieân. Noù laø chæ tieâu quan troïng trong nöôùc caáp vì khi haøm löôïng SO42- trong nöôùc cao seõ gaây aûnh höôûng ñeán con ngöôøi do tính chaát taåy röûa cuûa sulfate. Töø lyù do naøy, ñoái vôùi nöôùc caáp, noàng ñoä giôùi haïn cuûa sulfate laø 250 mg/L. Ngoaøi ra trong nöôùc caáp cho coâng nghieäp vaø sinh hoaït, chæ tieâu SO42- cuõng raát quan troïng do khaû naêng keát hôïp vôùi caùc ion kim loaïi trong nöôùc hình thaønh caën trong caùc thieát bò ñun nöôùc, loø hôi vaø caùc thieát bò trao ñoåi nhieät. Trong xöû lyù nöôùc thaûi, chæ tieâu SO42- cuõng ñöôïc quan taâm do vaán ñeà veà muøi vaø aên moøn ñöôøng oáng do quaù trình khöû sulfate thaønh hydrogen sulfide trong ñieàu kieän kî khí. Phöông trình ñöôïc bieåu dieãn nhö sau Ñeå hieåu roõ nhöõng bieán ñoåi cuûa sulfate, chu trình löu huyønh ñöôïc trình baøy trong Hình 8.1 ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-1 © 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 H 2S S= SO2 SO3= Chaát thaûi höõu cô h ù Urin Löu SO3 huyønh SO4= Protein ñoäng vaät Protein thöïc vaät Hình 8.1 Chu trình sulfur (löu huyønh) trong töï nhieân. Vaán ñeà veà muøi Khi khoâng coù söï hieän dieän cuûa oxy, sulfate ñöôïc coi nhö laø chaát cung caáp oxy (chính xaùc hôn laø chaát nhaân ñieän töû) cho quaù trình oxy hoùa sinh hoùa cuûa vi khuaån kî khí. Trong ñieàu kieän kî khí, sulfate bò khöû thaønh S2-. Ion S2- seõ keát hôïp vôùi ion H+ vôùi haèng soá phaân ly KA1 = 9,1.10-8. Quan heägiöõa caùc daïng H2S, HS- vaø S2- taïi caùc pH khaùc nhau cuûa dung dòch chöùa 10-3 M H2S (hay 32 mg/L H2S) ñöôïc trình baøy trong Hình 8.2. ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-2 © 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 100 80 S= HS- 60 % 40 H 2S 20 0 5 6 7 8 9 10 11 pH Hình 8.2 Quan heä giöõa caùc daïng H2S, HS- vaø S2- taïi caùc pH khaùc nhau cuûa dung dòch chöùa10-3 M H2S (hay 32 mg/L H2S). Taïi pH ≥ 8 trong dung dòch toàn taïi chuû yeáu hai daïng HS- vaø S2-, H2S chæ toàn taïi moät löôïng raát nhoû, vì vaäy aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù raát thaáp. Do ñoù, vaán ñeà muøi khoâng xaûy ra. Taïi pH < 8 caân baèng höôùng tôùi söï hình thaønh H2S, taïi pH = 7, 80% S2- ôû daïng H2S. Khi moät löôïng lôùn sulfate bò khöû thaønh ion sulfide, aùp suaát rieâng phaàn cuûa H2S ñuû ñeå gaây ra vaán ñeà veà muøi. Do ñoäc tính cuûa khí H2S, trong khoâng khí haøm löôïng cuûa H2S neân nhoû hôn 20 ppm. AÊn moøn ñöôøng oáng Söï aên moøn “ñænh coáng “ (crown) cuûa oáng beâton laø ñaëc bieät nghieâm troïng khi maø nöôùc thaûi sinh hoaït coù nhieät ñoä cao, thôøi gian löu trong coáng daøi vaø noàng ñoä sulfate cao, ñieàu naøy ñaõ xaûy ra ôû nhieàu vuøng cuûa Myõ, ñaëc bieät ôû nhöõng vuøng phía nam nöôùc naøy. Nguyeân nhaân cuûa söï aên moøn ñöôïc cho laø do H2S vaø H2SO4 bôûi quaù trình khöû sulfate thaønh H2S vaø töø H2S thaønh H2SO4. Thöïc ra H2S, hay H2S acid, laø moät acid yeáu, yeáu hôn caû H2CO3 vaø ít aûnh höôûng ñeán beâton coù chaát löôïng cao. Tuy nhieân, trong heä thoáng coáng thoaùt nöôùc töï chaûy , H2S laø nguyeân nhaân giaùn tieáp gaây ra söï aên moøn “ñænh coáng”. Ñoái vôùi coáng thoaùt nöôùc töï chaûy thöôøng ít duøng trong nhöõng moâi tröôøng coù söï hieän dieän cuûa sulfate vaø coù nhöõng bieán ñoåi sinh hoïc. Heä thoáng coáng laø moät phaàn cuûa heä thoáng xöû lyù vaø trong quaù trình vaän chuyeån nöôùc thaûi luoân xaûy ra caùc bieán ñoåi sinh hoïc. Nhöõng bieán ñoåi naøy ñoøi hoûi coù maët cuûa oxy, neáu löôïng oxy khoâng ñuû do quaù trình thoâng gioù töï nhieân cuûa khoâng khí trong coáng, quaù trình khöû sulfate thaønh sulfide seõ xaûy ra. ÔÛ pH thoâng thöôøng cuûa nöôùc thaûi, haàu heát S2- ôû daïng H2S vaø moät phaàn cuûa noù bay vaøo lôùp khoâng khí ôû treân lôùp nöôùc thaûi trong coáng. Neáu heä thoáng coáng ñöôïc thoâng gioù toát vaø thaønh coáng vaø ñænh coáng khoâ raùo, vieäc hình thaønh ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-3 © 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 cuûa H2S khoâng gaây ra söï aên moøn coáng. Tuy nhieân, trong tröôøng hôïp thoâng gioù keùm, thaønh vaø ñænh coáng aåm öôùt, H2S seõ hoøa tan vaøo lôùp nöôùc treân thaønh vaø ñænh coáng töông öùng vôùi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù trong khoâng khí hieän dieän trong coáng. Ñieàu naøy haàu nhö khoâng gaây nguy haïi naøo. Vi khuaån coù khaû naêng oxy hoùa H2S thaønh H2SO4 coù maët khaép nôi trong töï nhieân vaø trong nöôùc thaûi. Vaø dó nhieân laø loaïi vi khuaån naøy cuõng coù maët treân thaønh vaø ñænh coáng taïi nhöõng luùc löu löôïng lôùn hay theo moät soá caùch khaùc. Do ñieàu kieän hieáu khí laø luoân toàn taïi trong heä thoáng coáng, nhöõng vi khuaån hieáu khí oxy hoùa H2S thaønh H2SO4 theo Phöông trình 1.10-4 vaø sau ñoù trôû neân ñaäm ñaëc vaø aên moøn beâton. Vi khuaån Thiobacillus, coù khaû naêng oxy hoùa H2S thaønh H2SO4 ôû pH 2, ñöôïc cho laø loaïi vi khuaån chính gaây ra vaán ñeà naøy. Quaù trình hình thaønh H2SO4 ñaëc bieät nghieâm troïng ôû ñænh coáng do taïi ñoù quaù trình ruùt nöôùc laø nhoû nhaát.caùc vaán ñeà veà muøi vaø aên moøn trong heä thoáng coáng ñöôïc minh hoïa trong Hình 8.3 Vi khuaån H2S+O2 H2SO4 Gioït nöôùc Moâi tröôøng ñeå vi O H 2S khuaån oxy hoùa H2S H 2S 2 H2 S O2 Khoâng khí O2 O2 O2 H 2S H2 S H 2S Nöôùc thaûi So4= Ñieàu kieän S= kî khí S= + 2H+ → H2S Hình 8.3 Söï hình thaønh H2S vaø söï aên moøn do quaù trình oxy hoùa H2S thaønh H2SO4 trong coáng. Nhöõng vaán ñeà ñaùng quan taâm khaùc Trong khai thaùc khoaùng saûn (baèng phöông phaùp sa laéng) vaø than, nöôùc thaûi hoaëc nöôùc roø ræ thöôøng coù pH thaáp vaø noàng ñoä sulfate cao. Löôïng sulfide trong khoaùng seõ ñöôïc oxy hoùa do hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät vaø caùc taùc nhaân hoùa hoïc ñeå taïo thaønh acid sulfuric. Khoâng nhöõng ñieàu naøy laøm gia taêng haøm löôïng sulfate trong nöôùc thaûi ra töø caùc moû maø coøn laøm giaûm pH vaø taêng haøm löôïng saét vaø ñieàu naøy laøm giaûm chaát löôïng nöôùc. Trong tröôøng hôïp naøy, bieän phaùp ñöôïc duøng laø phuû kín moû ñeå traùnh oxy vaø nöôùc ñi vaøo moû ñeå traùnh phaûn öùng treân xaûy ra. Quaù trình ñoát nhieân lieäu hoùa thaïch cuõng taïo ra moät löôïng SOx, nhöõng khí naøy khi thuûy phaân trong nöôùc möa hình thaønh acid sulfuric vaø seõ gaây ra vaán ñeà möa acid. ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-4 © 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 8.2 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH Coù 4 phöông phaùp chuaån ñöôïc duøng ñeå phaân tích haøm löôïng sulfate trong nöôùc, trong ñoù phöông phaùp saéc kí ion laø phöông phaùp toát nhaát vaø coù theå xaùc ñònh sulfate trong nöôùc ôû noàng ñoä thaáp ñeán 0,1 mg/L. Ba phöông phaùp coøn laïi laø döïa treân löôïng BaSO4 khoâng tan taïo thaønh khi theâm moät löôïng dö BaCl2 vaøo trong maãu. Söï khaùc bieät giöõa ba phöông phaùp coøn laïi laø söï khaùc nhau trong phöông phaùp xaùc ñònh löôïng BaSO4 hình thaønh. Trong phöông phaùp khoái löôïng, löôïng keát tuûa BaSO4 taïo thaønh ñöôïc mang caân. Trong phöông phaùp ño ñoä ñuïc, löôïng BaSO4 ñöôïc xaùc ñònh döïa treân aûnh höôûng cuûa keát tuûa ñeán quaù trình truyeàn aùnh saùng. Trong phöông phaùp Methylthylmol Bule, löôïng Ba dö ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp ño ñoä maøu töø ñoù tính ra löôïng Ba keát hôïp vôùi Sulfate. Vieäc löïa choïn phöông phaùp ño phuï thuoäc vaøo muïc ñích xaùc ñònh vaø noàng ñoä sulfate trong maãu. Trong baøi naøy, ba phöông phaùp ño döïa vaøo löôïng BaSO4 seõ ñöôïc trình baøy. Phöông phaùp khoái löôïng Phöông phaùp khoái löôïng cho keát quaû khaù chính xaùc vaø ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh haøm löôïng sulfate trong maãu coù noàng ñoä treân 10 mg/L. Chuù yù, khiaù caïnh ñònh löôïng cuûa phöông phaùp naøy phuï thuoäc vaøo khaû naêng keát hôïp cuûa Ba2+ vôùi SO42- ñeå hình thaønh BaSO4 ít tan nhö sau. Ñeå keát tuûa hoaøn toaøn, moät löôïng BaCl2 dö ñöôïc theâm vaøo nöôùc ñaõ ñöôïc acid hoùa vôùi HCl vaø ñöôïc giöõ ôû gaàn ñieåm soâi. Vieäc maãu ñöôïc acid hoùa laø ñeå loaïi tröø keát tuûa BaCO3 coù theå xaûy ra ôû nhieät ñoä cao ñoái vôùi nöôùc coù ñoä kieàm cao. Do BaSO4 coù ñoä hoaø tan nhoû (Ksp = 1x10-10), coù theå xem nhö haàu heát caùc keát tuûa taïo thaønh ôû daïng keo, keo naøy raát khoù taùch ra baèng caùc phöông phaùp loïc thoâng thöôøng. Ñeå khaéc phuïc ñieàu naøy, maãu ñöôïc gia nhieät ñeå chuyeån taát caùc caùc tuûa töø daïng keo thaønh daïng tinh theå ñeå coù theå taùch ra baèng caùch loïc. BaSO4 tinh theå thöôøng raát nhoû, vì vaäy phaûi löïa choïn loaïi giaáy loïc phuø hôïp. Khi thöïc hieän quaù trình loïc, neân thöïc hieän heát söùc caån thaän ñeå ñaûm baûo toaøn boä löôïng keát tuûa ñöôïc giöõ laïi treân giaáy loïc vaø caùc muoái khaùc ñöôïc loaïi boû baèng caùch röûa. Maëc duø phöông phaùp naøy coù ñoä chính xaùc cao nhöng toán raát nhieàu thôøi gian. Keát tuûa BaSO4 sau loïc ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch hoaëc laø caân khoái löôïng tro sau khi ñoát ñeå phaân huûy giaáy loïc, hoaëc laø caân cuøng vôùi giaáy loïc sau ñoù tröø ñi khoái löôïng giaáy loïc ñaõ ñöôïc caân ban ñaàu. Phöông phaùp ño ñoä ñuïc Phöông phaùp xaùc ñònh sulfate baèng caùch ño ñoä ñuïc döïa treân söï hình thaønh BaSO4 daïng keo sau khi theâm BaCl2 vaøo maãu. Ñeå taêng hieäu quaû hình thaønh keo BaSO4 dung dòch ñeäm acid chöùa caùc MgCl2, KNO3, CH3COONa vaø CH3COOH ñöôïc cho vaøo. Baèng vieäc chuaån hoùa phöông phaùp taïo keo BaSO4 lô löûng, sulfate ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch naøy ñaùp öùng ñöôïc nhieàu muïc ñích khaùc nhau. Phöông phaùp naøy cho keát quaû raát nhanh vaø ñöôïc öùng duïng roäng raõi. Khi noàng ñoä cuûa sulfate lôùn hôn 10 mg/L, tröôùc khi thöïc hieän phöông phaùp naøy, moät löôïng nhoû ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-5 © 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 maãu ñöôïc laáy sau ñoù pha loaõng thaønh 50 mL sau ñoù thöïc hieän theo phöông phaùp ñaõ ñeà caäp ñeå xaùc ñònh. Ñeå soá lieäu chính xaùc, trong khi thöïc hieän pheùp ño luoân phaûi söû duïng maãu chuaån ñeå loaïi boû caùc sai soá coù theå xaûy ra do thao taùc vaø caùc chaát theâm vaøo. Phöông phaùp ño töï ñoäng duøng Methylthymol Blue Phöông phaùp naøy raát coù lôïi khi ño haøng loaït maãu. ÔÛ ñoù maãu vaø hoùa chaát ñöôïc lieân tuïc bôm töï ñoäng vaøo thieát bò ño vaø ñöôïc hoøa troän vôùi nhau. Sau thôøi gian caàn thieát ñeå phaûn öùng hoùa hoïc, xaûy ra, maãu ñöôïc ñöa vaøo boä phaân ño ñeå xaùc ñònh ñoä maøu hoaëc ñoä ñuïc (trong tröôøng hôïp sulfate, ñoä ñuïc ñöôïc ño) töø ñoù xaùc ñònh ñöôïc löôïng sulfate. Trong phöông phaùp naøy, ñaàu tieân BaCl2 ñöôïc töï ñoäng bôm vaøo maãu trong moâi tröôøng pH thaáp ñeå taïo keát tuûa BaSO4 sau ñoù pH cuûa dung dòch ñöôïc ñieàu chænh ñeán 10. Sau ñoù methylthymol ñöôïc theâm vaøo ñeå taïo phöùc xanh vôùi löôïng Ba dö. Löôïng Methylthymol khoâng taïo phöùc seõ coù maøu xaùm vaø ñöôïc ño töï ñoäng. Dó nhieân, thieát bò cuõng ñöôïc hieäu chænh (calibrate) vôùi dung dòch sulfate chuaån vaø caùc hoaù chaát theâm vaøo phaûi chính xaùc vaø khoâng coù chaát gaây caûn trôû. 8.3 ÖÙNG DUÏNG SOÁ LIEÄU SULFATE Chæ tieâu sulfate quyeát ñònh nöôùc coù thích hôïp cung caáp cho sinh hoaït hay coâng nghieäp hay khoâng. Chæ tieâu sulfate cuõng xaùc ñònh nhöõng vaán ñeà lieân quan ñeán muøi vaø aên moøn do vieäc khöû sulfate thaønh sulfide. Trong quaù trình xöû lyù kî khí buøn vaø nöôùc thaûi coâng nghieäp, vieäc khöû sulfate coù lieân quan vôùi methane vaø CO2. Neáu khí sinh hoïc (biogas) ñöôïc söû duïng trong ñoäng cô thì noàng ñoä cuûa H2S khoâng neân vöôït quaù 750 ppm (tính theo theå tích). Chæ tieâu cuûa sulfate trong buøn vaø trong chaát thaûi coù theå ñöôïc duøng ñeå ñaùnh giaù haøm löôïng H2S trong biogas. Töø nhöõng thoâng tin naøy, kyõ sö thieát keá coù theå quyeát ñònh coù hay khoâng thieát bò loïc khí taùch H2S vaø kích thöôùc cuûa coâng trình. Raát nhieàu chaát höõu cô coù chöùa löu huyønh nhö sulfate, sulfonate hay sulfide. Trong quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí, söï phaân huûy caùc chaát höõu cô ñaõ phaù vôõ caùc lieân keát sulfur naøy vaø hình thaønh SO42-. ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-6 © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.