nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy chloroform bằng tác nhân fe0h+ và nanh3

Tính cấp thiết của đề tài Trong phòng thí nghiệm hóa học, chloroform là một dung môi thông dụng, nó được sử dụng rất thông dụng trong nghiên cứu và chiết tách các hợp chất hóa học, tuy

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA

- -

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy Chloroform

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Sinh viên thực hiện: Tăng Trung Kiên

GV hướng: TS Bùi Xuân Vững

Lớp: 08SHH

2

Trường Đại học Sư Phạm Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Hóa

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Tăng Trung Kiên

1 Tên đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy

Chloroform bằng tác nhân Fe 0 /H + và Na/NH 3 ”

3

- Máy khuấy từ điều nhiệt

- Cân phân tích Precisa với độ chính xác 0.0001g

3 Nội dung nghiên cứu:

- Tổng quan về Chloroform và độc tính

- Nghiên cứu về phương pháp chuẩn độ kết tủa

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy Chloroform bằng

Fe0/H+ và Na/NH3

- Xác định hiệu suất phân hủy của Chloroform theo các yếu tố ảnh hưởng

- So sánh 2 phương pháp

4 Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Vững

5 Ngày giao đề tài : 07/2011

6 Ngày hoàn thành : 30/05/2012

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày tháng năm 2012

Kết quả điểm đánh giá:

Ngày … tháng… năm 2012

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Kí và ghi rõ họ tên)

Do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm nên trong đề tài có thể không tránh khỏi những thiếu sót

Em kính mong được sự góp ý và hướng dẫn thêm từ các Thầy Cô Em xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2012 Sinh viên

Tăng Trung Kiên

5

Mục lục

MỞ ĐẦU 7

1 Tính cấp thiết của đề tài 9

2 Mục đích nghiên cứu 10

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 10

4 Phương pháp nghiên cứu 10

5 Kết cấu của đề tài 10

CHƯƠNG I 12

TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 12

1.1 Tổng quan về Cloroform 12

Bảng 1.1: Một số thông số vật lý của Chloroform 13

1.2 Cơ chế của quá trình khử 13

1.2.1 Bằng tác nhân Fe0/H+ 13

1.2.2 Bằng tác nhân Na/NH3 15

1.3 Phương pháp chuẩn độ kết tủa 16

1.3.1 Đặc điểm chung của phương pháp 16

1.3.2 Đường định phân trong phương pháp bạc 17

1.3.3 Phương pháp Mohr (Mo) 21

1.3.4 Phương pháp Volhard(Vonha) 23

1.3.5 Phương pháp dùng chỉ thị hấp phụ - phương pháp Fajans (Pha Gian) 25

1.4 Sơ lược về các nguồn nước thải và các biện pháp xử lí hiện nay 28

1.4.1 Sơ lược về các nguồn nước thải 28

6

1.4.2 Các phương pháp xử lí nước thải hiện nay 34

CHƯƠNG II 41

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 41

2.1 Nguyên liệu, hóa chất, thiết bị, dụng cụ dùng thí nghiệm nghiên cứu 41

2.1.2 Dụng cụ và trang thiết bị phụ trợ: 41

2.2 Các thí nghiệm xác định hiệu suất của quá trình phân hủy 42

2.2.1 Hoá chất 42

2.3 Các bước tiến hành thực nghiệm: 43

2.3.1 Hệ Fe0/H+ 43

2.3.2 Hệ Na/NH3 44

2.4 Các thí nghiệm khảo sát: 45

2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của của pH đến sự phân hủy CHCl3: 45

2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Fe đến sự phân hủy CHCl3: 45

2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CHCl3 ban đầu đến sự phân hủy CHCl3: 45

CHƯƠNG III 46

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46

3.1 Kết quả 46

3.1.1 Ảnh hưởng của VH2SO4(5M) ban đầu ([CHCl3 0 ] = 1000ppm,hàm lượng Fe = 20g/l) 46

3.1.2 Khảo sát hàm lượng Fe ([CHCl3]=1000ppm, [H2SO4 5M] = 2ml) 48

3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CHCl3 ban đầu 50

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nNa/Cl- đến sự phân hủy Chloroform: 52

7

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.2 Giá trị pIon khi chuẩn độ dung dịch NaCl bằng dung dịch 18 AgNO3 0,1N

dãy fluo-retxein

Bảng 1.4: Thống kê các tác nhân gây ô nhiễm nước và nguồn gốc 27 phát sinh của chúng

Bảng 1.5: Lượng chất bẩn 1 người / ngày cho vào hệ thống tự nhiên 29

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của VH2SO4(5M) ban đầu đến sự phân hủy Chloroform 45 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Fe đến sự phân hủy Chloroform 47 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ CHCl3 ban đầu đến sự phân hủy Chloroform 49 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ nNa/Cl- đến sự phân hủy Chloroform 51

8

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 3.1 Ảnh hưởng của VH2SO4(5M) ban đầu đến sự phân hủy Chloroform 46 Hình 3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Fe đến sự phân hủy Chloroform 49 Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ CHCl3 ban đầu đến sự phân hủy Chloroform 51 Hình 3.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ nNa/Cl- đến sự phân hủy Chloroform 52

9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong phòng thí nghiệm hóa học, chloroform là một dung môi thông dụng, nó được sử dụng rất thông dụng trong nghiên cứu và chiết tách các hợp chất hóa học, tuy nhiên đây là một chất độc đối với cơ thể cũng như đối với môi trường Hiện nay, trong hầu hết các phòng thí nghiệm ở nước ta, lượng chloroform dư vẫn chưa được xử lý đúng cách, đa số lượng dư này được đổ trực tiếp ra môi trường cùng với hệ thống thoát nước của phòng thí nghiệm Do đó cần thiết phải có một phương pháp xử lý lượng chloroform dư này một cách hiệu quả và kinh tế nhất

Với nhiều phương pháp để xử lý lượng chloroform dư này, tuy nhiên phương pháp tương đối có hiệu quả và kinh tế là sử dụng Fe0

/H+ và Na/NH3 Đối với tác nhân Fe0

Cơ chế của các quá trình phân hủy trên khá đơn giản, sản phẩm tạo ra là những chất không độc với sức khỏe con người

Với những lý do trên, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình phân hủy Chloroform bằng tác nhân Fe 0 /H + và Na/NH 3 ” với mong muốn

đóng ghóp một phần nhỏ bé vào việc phân hủy lượng dư Chloroform trong các phòng thí nghiệm hiện nay

10

2 Mục đích nghiên cứu

Tìm các thông số tối ưu đạt hiệu quả cao nhất sử dụng hệ Fe0/H+, Na/NH3 để phân hủy Chloroform trong qui mô phòng thí nghiệm

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm của trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng trên các mẫu giả chứa Chloroform, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân

huỷ Chloroform

4 Phương pháp nghiên cứu

Hiệu suất chuyển hóa được tính trên nồng độ ion Cl- có mặt trong dung dịch, được xác định bằng các phương pháp chuẩn độ kết tủa là phương pháp chuẩn độ ngược Volhard và phương pháp Mo

5 Kết cấu của đề tài

Nội dung của đề tài được trình bày trong 3 chương:

Chương I: Trình bày khái quát về:

-Cloroform

- Sơ lược về cơ chế quá trình khử bằng hệ Fe0/H+ và Na/NH3

- Các phương pháp chuẩn độ kết tủa

- Sơ lược về nước thải và một số biện pháp xử lí

Chương II: Trình bày các phương pháp thực nghiệm:

- Chuẩn bị hoá chất thí nghiệm

11

- Quá trình thực hiện và các công thức tính hiệu suất của quá trình

Chương III: Trình bày các kết quả thu được và giải thích

Cuối cùng là phần kết luận và các phụ lục như bảng biểu…

6 Đóng góp của đề tài

- Kết quả nghiên cứu này là cơ sở cho những nghiên cứu sâu hơn vê vấn đề

phân huỷ các chất hữu cơ độc hại bằng Fe0/H+, Na/NH3

- Làm tài liệu cho sinh viên các khoá sau

12

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về Cloroform [10]

Công thức cấu tạo

13

Bảng 1.1: Một số thông số vật lý của Chloroform

Chloroform là một dung môi phổ biến trong phòng thí nghiệm bởi vì nó là tương đối trơ, có thể trộn với với hầu hết các chất lỏng hữu cơ, và thuận tiện, dễ bay hơi Chloroform được sử dụng như một dung môi trong ngành công nghiệp dược phẩm

và sản xuất thuốc nhuộm và thuốc trừ sâu Chloroform là một dung môi có hiệu quả cho alkaloid do đó nguyên liệu thực vật thường được chiết xuất bằng chất chloroform cho chế biến dược phẩm Ví dụ, nó được sử dụng trong thương mại để trích xuất morphine từ anh túc và scopolamine từ cây cà độc

Dung môi của phenol: chloroform: isoamyl rượu 25:24:1 được sử dụng để hòa tan các phân tử sinh học axit nucleic không nhổ DNA và RNA

Chloroform có chứa deuterium (hydrogen nặng), CDCl 3 , là một dung môi phổ biến được sử dụng trong máy quang phổ NMR

Lượng cloroform thấp nhất có thể cho phép là 10 mL (14,8 g), với cái chết do ngừng hô hấp hoặc tim

Được sử dụng như là một loại thuốc gây mê , chloroform hơi ức chế hệ thống thần kinh trung ương Là ngay lập tức gây nguy hiểm cho cuộc sống và sức khỏe vào khoảng 500 ppm , theo Viện An toàn nghề nghiệp và Sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ Thở khoảng 900 ppm trong một thời gian ngắn có thể gây chóng mặt, mệt mỏi, và đau đầu Chloroform tiếp xúc mãn tính có thể gây tổn hại gan (chloroform được chuyển hóa thành châ t ho a học ) và thận , và một số người phát triển vết loét khi làn da được đắm mình trong chloroform

1.2 Cơ chế của quá trình khử [8][9][12]

1.2.1 Bằng tác nhân Fe 0 /H +

Những thuận lợi của việc dùng kim loại Fe trong việc xử lý ô nhiễm là tính không độc và tính kinh tế Thí nghiệm qui mô phòng thí nghiệm nghiên cứu về sắt (Dạng bột hay ở kích thước nano) đã thành công trong việc xử lý các Clorua etan (Orth

và Gillham năm 1996; Hara et al,2005), khử clo metan (Matheson và Tratnyek, năm

1994), asen (Luepin et al.2005)

Đại diện cho chuyển điện tử trực tiếp cho Fe 0

halocarbon hấp phụ (RX) tại các điểm tiếp xúc của kim loại / nước, kết quả là sự khử clo và tạo thành của Fe 2 +.

Biểu đồ B cho thấy rằng Fe 2 + (kết quả từ

sự ăn mòn của Fe 0)

cũng có thể khử clo RX, tạo thành Fe 3 +. Biểu đồ C cho thấy rằng H 2 sinh ra từ

sự ăn mòn kỵ khí của Fe 2 +

có thể phản ứng với RX nếu có mặt của chất xúc tác

Hydro hóa cũng đóng một vai nhỏ trong hầu hết các hệ thống và bề mặt sắt kim loại sẽ được che phủ với các kết tủa oxit (hoặc cacbonat và sulfide) trong hầu hết các điều kiện môi trường Điều cần chú

(C): Sự khử bởi Hidro với xúc tác

Hình 1.1 Cơ chế khử trên bề mặt kim loại

1.2.2 Bằng tác nhân Na/NH 3

Ar: Các gốc Hidrocacbon thơm

16

R: Các gốc Hidrocacbon no

1.3 Phương pháp chuẩn độ kết tủa [3][4]

1.3.1 Đặc điểm chung của phương pháp

Phương pháp chuẩn độ kết tủa là một phương pháp phân tích thể tích dựa vào phản ứng tạo thành các hợp chất ít tan Các phản ứng đó muốn dùng được trong phương pháp này phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Các kết tủa tạo thành phải thực tế không tan, tức là phản ứng phải hoàn toàn

- Sự tạo thành kết tủa phải khá nhanh tức là không có hiện tượng quá bão hòa

- Phản ứng phải chọn lọc, nghĩa là ảnh hưởng của hiện tượng hấp phụ, của các quá trình cộng kết kết tủa không làm sai kết quả phân tích

- Phải có khả năng xác định được điểm tương đương khi dùng để định phân

Đây là các điều kiện quan trọng nhất Do đó chỉ có một số ít phản ứng kết tủa dùng được trong phương pháp kết tủa

- Chuẩn ion Ba2+ bằng sunfat: Ba2+ + SO4

 BaSO4↓ Dùng rôdizoonat natri làm chỉ thị Khi có mặt Ba2+ thì dung dịch nhuộm màu

đỏ, ở gần điểm tương đương màu đỏ sẽ biến mất

- Chuẩn chì bằng Cromat: Pb2+ + CrO42- PbCrO4

Dùng Ag+ làm chỉ thị, ở gần điểm tương đương sẽ xuất hiện màu đỏ gạch do:

CrO42- + 2Ag+  Ag2CrO4↓ đỏ gạch

1.3.2 Đường định phân trong phương pháp bạc

Trong quá trình chuẩn độ dung dịch các chất tạo kết tủa, nồng độ của ion tạo kết tủa sẽ thay đổi Nếu ta biễu diễn sự biến thiên chỉ số nồng độ ion tạo kết tủa pIon =

18

-lg[ion] (ion có thể là cation có thể là anion) trên trục tung theo lượng thuốc thử thêm vào (trên trục hoành) thì ta sẽ được đường cong định phân pIon

Ta khảo sát quá trình chuẩn độ dung dịch NaCl bằng dung dịch chuẩn AgNO3

AgNO3 + NaCl  AgCl + Na+ + NO3- ; TAgCl = [Ag+][Cl-]

Trong quá trình chuẩn độ, nồng độ [Cl-] sẽ giảm Nếu ta nghiên cứu sự biến thiên của pCl = -lg[Cl-] và pAg = -lg[Ag+] theo lượng dung dịch chuẩn AgNO3 thêm vào thì sẽ được đường định phân Giả sử chuẩn độ 100ml dung dịch NaCl bằng dung dịch AgNO3 cùng nồng độ 0,1M biết TAgCl = 10-10, pAg + pCl = pTAgCl = 10

1.3.2.1 Tính pCl và pAg trong quá trình chuẩn độ

* Trước điểm tương đương:

Khi chưa thêm AgNO3, trong dung dịch chỉ có Cl- nên: [Cl-] = 10-1M→pCl = 1

- Thêm 50ml dung dịch AgNO3, tức là 50% Cl- đã đi vào kết tủa Vậy:

[Cl-]= 0.1x50150 = 0.033 → pCl = 1,5 và pAg = 10 - 1,5 = 8,5

- Thêm 90ml AgNO3 0,1M tức là đã kết tủa hết 90% lượng Cl- và còn 10%Cl- chưa kết tủa (tính gần đúng) do đó [Cl-] = 0.1x10/190 = 5,3.10-3M Vậy pCl = 2,3 pAg = 7,7 Tương tự như vậy ta tính cho những thể tích dung dịch chuẩn thêm vào khác nhau

* Ở điểm tương đương

Khi cho 100ml AgNO3 thì toàn bộ Cl- đã được kết tủa hết thành AgCl và [Ag+] = [Cl-]

= 10-5

Vậy rõ ràng pAg = pCl = 5

* Sau điểm tương đương

Bảng 1.2 Giá trị pIon khi chuẩn độ dung dịch NaCl bằng dung dịch AgNO 3 0,1N

VAgNO3 thêm

vào (ml)

VNaCl còn lại (ml

0

10-1 3,3.10-25,3.10-3 5.10-4 5.10-5

10-5 2.10-7 2.10-8

10-8

1,0 1,5 2,3 3,3 4,3 5,0 6,7 7,7 8,0

3,3.10-92.10-8 2.10-7 2.10-6

10-5 5.10-4 5,3.10-3

10-2

8,5 7,7 6,7 5,7 5,0 3,3 2,3 2,0

1.3.2.2 Vẽ đường định phân và nhận xét

20

Biểu diễn các kết quả tính toán ở trên lên đồ thị, ta được đường định phân hình

Đường định phân khi chuẩn độ dung dịch NaCl 0,1M bằng AgNO3 0,1M

- Bước nhảy pIon phụ thuộc vào tích số tan của kết tủa, tích số tan của kết tủa càng nhỏ thì bước nhảy càng dài và ngược lại Ví dụ: đường định phân khi chuẩn độ dung dịch NaI 0,1M bằng dung dịch AgNO3 0,1M có TAgI = 10-16 thì có bước nhảy là pI = 4,3 ÷ 12,7 Người ta thấy rằng đường định phân chỉ có bước nhảy khi T ≤ 10-10

đối với kết tủa dạng AB

21

- Khi nhiệt độ của dung dịch tăng thì độ tan của halogenua bạc tăng nên chuẩn độ kém chính xác, vì vậy trong 1 số trường hợp người ta làm lạnh dung dịch trước khi chuẩn độ

1.3.3 Phương pháp Mohr (Mo)

Dùng để chuẩn độ dung dịch Cl

bằng dung dịch AgNO3 với chỉ thị là K2CrO4dựa trên hiện tượng kết tủa phân đoạn: Ag+ + Cl-  AgCl

- Ở gần hay tại điểm tương đương nhỏ một giọt AgNO3 cuối cùng kết tủa đỏ gạch

Ag2CrO4 xuất hiện ta sẽ kết thúc định phân

Do có phản ứng: 2Ag+ + CrO4

2-Ag2CrO4 đỏ gạch

Một vấn đề đặt ra là lượng K2CrO4 cho vào bao nhiêu cho hợp lý

- Muốn kết thúc định phân tại điểm tương đương nghĩa là khi đó xuất hiện kết tủa đỏ gạch Ag2CrO4, ta có: [Ag+]2[CrO42-] ≥ TAg2SO4 = 1,1.10-12 ⇒[CrO42-] ≥1,1.10-12

/ [Ag+]2 tại thời điểm tương đương [Ag+] = [Cl-] = 10-5, vậy [CrO42-] ≥ 1.1x10

-12

10-10 = 1,1.10-2(M) Ta có thể tính được nồng độ [CrO42-] giới hạn:

+ Giả sử kết thúc định phân ở đầu bước nhảy pCl = 4

khi đó Ag2CrO4 bắt đầu xuất hiện [Ag+]2[CrO42-] ≥ 1,1.10-12

và ta có [CrO42-] ≥ 1.1x10-12

Điều kiện chuẩn độ trong phương pháp Mo

* Môi trường phản ứng phải trung tính, hay kiềm yếu: pH = 6,5 ÷ 10 nhưng để đảm bảo độ chính xác cần thiết nên thực hiện ở pH = 8 ÷ 10 Vì rằng: Nếu trong môi trường axít mạnh thì kết tủa Ag2CrO4 tan mất do đó K2CrO4 mất vai trò chỉ thị Do vậy nếu môi trường axít thì phải trung hòa bằng NaHCO3 hay borac Nếu trong dung dịch có ion NH4

+

thì phải chuẩn độ ở pH = 6,5 ÷ 7,2 vì ở pH cao quá 7,2 có sự hình thành rõ rệt

NH3 làm tan một phần kết tủa Ag2CrO4 và gây sai số

* Nếu môi trường kiềm mạnh thì thuốc thử AgNO3 sẽ tiêu tốn hơn lượng cần thiết do tạo Ag2O

* Cần phải loại các ion cản trở như: - Ba2+, Pb2+, Bi3+ vì chúng tạo kết tủa với CrO42-

- S2-, SO42-, PO43-, C2O42- kết hợp với Ag+ tạo ra kết tủa

* Dung dịch chuẩn AgNO3 bao giờ cũng đựng ở buret chứ không đựng ở bình tam giác

ml dung dịch phèn sắt trên 100ml hỗn hợp chuẩn độ

* Quá trình chuẩn độ như sau:

- Nhỏ dần dần dung dịch chuẩn NH4SCN vào dung dịch AgNO3 có chứa chỉ thị Fe3+, phản ứng sẽ là: Ag+ + SCN-  AgSCN ↓

- Ở gần điểm tương đương hay tại điểm tương đương khi ta nhỏ giọt cuối cùng thấy dung dịch nhuộm màu đỏ hồng ta sẽ kết thúc chuẩn độ vì lúc đó:

Fe3+ + 3SCN-  Fe(SCN)3 đỏ hay ở dạng đơn giản: Fe3++ SCN-  FeSCN2+

Bước nhảy pSCN = 8 - 4 và điểm tương đương pSCN = pAg = 6 Qua tính toán người

ta thấy rằng nếu kết thúc chuẩn độ trong khoảng bước nhảy trên thì phải thêm FeNH4(SO4)2 một lượng như thế nào vào dung dịch AgNO3 để nồng độ Fe3+ban đầu C0

thỏa mãn điều kiện: 3,16.10-4 ≤ C0 ≤ 3,16

- Ứng dụng quan trọng của phương pháp này là có thể chuẩn độ ngược các halogenua

X- (I-, Br-, Cl-) Nguyên tắc của phép chuẩn độ ngược như sau: cho ion halogen X- tác dụng với một lượng dư dung dịch chuẩn AgNO3 (đã biết chính xác):

X- + Ag+(dư)  AgX + Ag+

(còn lại) sau đó chuẩn độ lượng Ag+ còn lại bằng dung dịch chuẩn NH4SCN theo phương pháp Vonha trực tiếp Từ lượng Ag+ ban đầu và

* Ưu điểm của phương pháp

- Có thể chuẩn độ trong môi trường axít vì AgSCN không tan trong axit do đó có thể dùng phương pháp này để xác định lượng Ag trong hợp kim khi phá mẫu bằng axit mạnh

- Ba2+, Pb2+ không làm cản trở trong phương pháp này

1.3.5 Phương pháp dùng chỉ thị hấp phụ - phương pháp Fajans (Pha Gian)

* Hiện tượng hấp phụ trong quá trình chuẩn độ:

Trong quá trình chuẩn độ các kết tủa có xu hướng hóa keo, nhất là các halogenua bạc Kết tủa keo hấp phụ chọn lọc, đặc biệt hấp phụ mạnh ion tạo ra kết tủa

có trong dung dịch nên sẽ tạo ra những hạt keo tích điện cùng dấu đẩy nhau Ví dụ: chuẩn độ dung dịch KI bằng dung dịch AgNO3 ta thấy rằng:

+ Trước điểm tương đương trong dung dịch có thừa I- khi đó kết tủa AgI sẽ hấp phụ mạnh I- tạo thành hạt keo tích điện âm: nAgI + mI- ↔ nAgI.mI-

+ Sau điểm tương đương: dung dịch có thừa Ag+, khi đó ta có hạt keo tích điện

dương: pAgI + qAg+

↔ pAgI.qAg+ + Trạng thái kết tủa AgI từ tích điện âm (-) sang tích điện dương (+) sẽ có lúc không tích điện, lúc đó gọi là điểm trung hòa điện (hay còn gọi là điểm đẳng điện) Điểm đẳng điện có thể trùng hay không trùng với điểm tương đương tùy theo bản chất của kết tủa

* Chất chỉ thị hấp phụ

Chất chỉ thị hấp phụ là những chất màu hữu cơ điện ly yếu, do đó trong dung dịch chúng phân ly yếu thành ion Theo Fajans, các anion của chỉ thị hấp thụ khi bị hấp thụ lên bề mặt kết tủa tích điện dương sẽ bị biến dạng và thay đổi màu Các chất chỉ thị thường dùng là fluoretxein và các dẫn xuất của nó như eozin Lợi dụng tính chất này để xác định điểm tương đương Ví dụ như chất chỉ thị eozin là một axit hữu cơ yếu ký hiệu HE, trong dung dịch tồn tại theo cân bằng: HE  H+ + E- E- ở trạng thái tự do

tố sau:

* Tính hấp phụ chọn lọc của chất chỉ thị

Trường hợp lý tưởng nhất là chất chỉ thị phải đổi màu ngay sau điểm tương đương khi điện tích kết tủa vừa đổi dấu Nhưng điều này còn tùy thuộc vào quan hệ giữa lực hấp phụ của ion chất màu và ion lưới Sự hấp phụ không chỉ phụ thuộc vào tương tác tĩnh điện mà còn phụ thuộc vào tính chất phân cực của các chất, vì vậy anion chất màu rất có thể hấp phụ chạy đua với anion lưới Chẳng hạn, eozin có thể đẩy ion Cl- và chiếm vị trí ion tạo thế AgCl, Cl-| Na++ flBr-  AgCl, flBr-| Na++ Cl-

Do đó sự đổi màu lại xảy ra trước điểm tương đương

* Ảnh hưởng của pH:

Chất màu bị hấp phụ chủ yếu ở dạng anion mà nồng độ của nó phụ thuộc pH, vì vậy khi chuẩn độ phải duy trì pH thích hợp sao cho nồng độ anion màu đủ lớn để bảo đảm cân bằng hấp phụ và sự đổi màu rõ Fluoretxein là axít rất yếu (Ka = 10-7) do đó không thể chuẩn độ ở pH < 7 vì khi ấy chất chỉ thị tồn tại chủ yếu ở dạng không phân

ly và khả năng hấp phụ bị hạn chế Mặt khác, cũng cần lưu ý là dạng axít của

27

fluoretxein ít tan trong nước Diclofluoretxein là axít mạnh hơn (Ka = 10-4

), mặt khác khả năng hấp phụ của anion này mạnh hơn nên có thể chuẩn độ ở pH thấp

Trong Bảng 1.3 có ghi phạm vi ứng dụng của một số chất chỉ thị thuộc dãy retxein

chuẩn độ

Chất chuẩn

thấp nhất có

độ (mol/l) Fluoretxein

vàng lục → đỏ hồng vàng lục → đỏ hồng thẫm → đỏ

5.10-3 5.10-4 5.10-4

* Tính chất bề mặt của kết tủa:

Sự hấp phụ phụ thuộc nhiều vào bề mặt pha rắn Nếu kết tủa bị đông tụ khi chuẩn độ thì chất chỉ thị hấp phụ sẽ kém tác dụng Cần tránh sự của các ion kim loại đa hóa trị (như Al3+, Fe3+) có tác dụng làm đông tụ mạnh kết tủa Để tránh đông tụ có thể cho vào hỗn hợp chuẩn độ một chất keo bảo vệ, ví dụ khi chuẩn độ Cl- có thể cho dextrin, gelatin Không được chuẩn độ các dung dịch đặc quá vì sự đông tụ sẽ xảy ra dễ dàng hơn (nồng độ chuẩn độ không được quá 0,025M) Ngoài các chất chỉ thị anion, người ta cũng dùng cả các chất chỉ thị cation như metyl tím, rozamin 6G, metyl vàng

28

1.4 Sơ lược về các nguồn nước thải và các biện pháp xử lí hiện nay[1][4][11]

1.4.1 Sơ lược về các nguồn nước thải

Các hoạt động công nghiệp liên quan đến hóa chất đa phần là nguyên nhân gây

ô nhiễm nguồn nước, ngoài ra còn do các tác nhân khác gây nên như hoạt động sinh hoạt và dịch vụ của con người, các tác nhân sinh học (các loại vi khuẩn, virus gây bệnh, tảo…) và tác nhân vật lí (nhiệt độ, độ màu, tia phóng xạ…)

Dưới đây là bảng thống kê các tác nhân gây ô nhiễm nước và nguồn gốc phát sinh của chúng

Bảng 1.4: Thống kê các tác nhân gây ô nhiễm nước và nguồn gốc phát sinh của chúng

Các tác nhân vật lí

nhiên chất hữu cơ

xuất, xói mòn đất, dòng thấm, dòng chảy vào hệ thống cống

Tác nhân hoá học

* Nguồn gốc hữu cơ