Giáo trình Thực tập hoá môi trường (TS. Lê Văn Tuấn)

 Tem nhãn chai chứa hóa chất; têm nhãn chứa mẫu môi trường nước, đất  Các dụng cụ liên quan an toàn thực nghiệm: bao tay, kính bảo hộ, bình cứu hỏa, máy đuổi khí độc hại, an toàn điện…

TS LÊ VĂN TUẤN (CHỦ BIÊN)

THS DƯƠNG THÀNH CHUNG, THS HOÀNG THỊ MỸ HẰNG

GIÁO TRÌNH

Hu ế, 2021

TS LÊ VĂN TUẤN (CHỦ BIÊN)

THS DƯƠNG THÀNH CHUNG, THS HOÀNG THỊ MỸ HẰNG

GIÁO TRÌNH

Hu ế, 2021

BÀI M Ở ĐẦU

1 M ỤC ĐÍCH

Nội dung của bài mở đầu giới thiệu chung về kỹ năng làm việc trong phòng thí nghiệm (PTN) cho sinh viên Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và các học viên, sinh viên quan tâm; Hướng dẫn người học sử dụng các dụng cụ, thiết bị thông dụng trong PTN; Giới thiệu cho người học về an toàn trong PTN và tổng quan mục đích, yêu cầu, nội dung các bài thực hành Hóa Môi trường

 Dĩa cân bằng nhôm

 Dụng cụ lấy mẫu nước

 Dụng cụ lấy mẫu đất

 Đũa thủy tinh

 Giấy lọc Whatman sợi thủy tinh (Ɵ = 0,45µm)

 Giấy lọc thông thường

 Tem nhãn chai chứa hóa chất; têm nhãn chứa mẫu môi trường nước, đất

 Các dụng cụ liên quan an toàn thực nghiệm: bao tay, kính bảo hộ, bình cứu hỏa, máy đuổi khí độc hại, an toàn điện…

Nh ững lưu ý đối với sinh viên khi thao tác với các dụng cụ thí nghiệm

 Không để qua đêm dụng cụ thí nghiệm bẩn

 Rửa cẩn thận cả mặt trong và mặt ngoài của dụng cụ bằng các dung dịch rửa thích hợp

 Tráng lại 2 – 3 lần bằng nước cất (sử dụng bình tia) và để ráo nước trước khi cho vào tủ sấy

được điều chỉnh với nhiệt độ thích hợp (< 50oC)

 Không cho vào tủ sấy các dụng cụ bằng nhựa thường, thủy tinh nhám, dụng cụ đo thể tích

 Lò nung (Nung được 530 - 550oC)

 Máy đo oxy hòa tan (DO meter)

 Máy đo độ dẫn điện (EC meter)

 Máy đo độ đục (Turbidity meter)

 Máy đo pH (pH meter)

 Máy đo quang phổ (Spectrophotometer)

 Máy khuấy ống nghiệm

 Máy khuấy Jartest

 Máy khuấy từ

 Máy lắc ổn nhiệt

 Máy bơm chân không

 Nồi cách thủy ổn nhiệt

 Tủ sấy

 Các thiết bị liên quan khác

Nh ững lưu ý đối với sinh viên khi sử dụng thiết bị thí nghiệm

 Chỉ được sử dụng thiết bị khi đã hiểu rõ nguyên tắc vận hành và được phép của cán bộ hướng dẫn hoặc cán bộ phụ trách PTN

 Khi có sự cố phải báo ngay cho cán bộ phụ trách, không được tự ý xử lý

 Đọc trước qui định và hướng dẫn sử dụng các thiết bị liên quan được đính kèm ở phụ lục

3 HÓA CH ẤT VÀ AN TOÀN THỰC NGHIỆM

3.1 Hóa ch ất

 Hóa chất có độ tinh khiết khác nhau được sử dụng phù hợp theo những yêu cầu khác nhau và chỉ sử dụng hóa chất còn nhãn hiệu

 Hóa chất phải được bảo quản trong chai lọ thủy tinh hoặc nhựa đóng kín có nhãn ghi tên hoá

chất, công thức hóa học, mức độ sạch, tạp chất, khối lượng tịnh, khối lượng phân tử, nơi sản xuất, điều kiện bảo quản

 Tất cả các chai lọ đều phải có nhãn ghi, phải đọc kỹ nhãn hiệu hóa chất trước khi dùng, dùng xong phải trả đúng vị trí ban đầu

 Chai lọ chứa hóa chất phải có nắp Trước khi mở chai hóa chất phải lau sạch nắp, cổ chai, tránh bụi bẩn lọt vào làm hỏng hóa chất đựng trong chai và không dùng lẫn nắp đậy giữa các chai lọ chứa hóa chất

 Các loại hóa chất dễ bị thay đổi bởi ánh sáng cần được giữ trong chai lọ tối màu và bảo quản vào chỗ tối

 Dụng cụ dùng để lấy hóa chất phải thật sạch

3.2 An toàn th ực nghiệm

 Khi làm việc với hóa chất cần hết sức cẩn thận, tránh gây những tai nạn đáng tiếc; cần thiết

đeo găng tay, mắt kính bảo hộ

 Khi làm việc với chất dễ nổ, dễ cháy không được để gần nơi dễ bắt lửa Khi cần sử dụng các hóa chất dễ bốc hơi, có mùi, phải đưa vào tủ hút, chú ý đậy kín nắp sau khi lấy hóa chất xong

 Khi làm việc với acid hay base mạnh - Bao giờ cũng đổ acid hay base vào nước khi pha loãng

(tuy ệt đối không được đổ nước vào acid hay base);

 Không hút bằng pipet khi chỉ còn ít hóa chất trong lọ, không ngửi hay nếm thử hóa chất

 Không hút acid hay base bằng miệng mà phải dùng các dụng cụ riêng như ống bóp cao su

 Nếu bị bỏng với acid hay base rửa ngay với nước lạnh rồi bôi lên vết bỏng NaHCO3 1% (trường hợp bỏng acid) hoặc CH3COOH 1% (nếu bỏng base) Nếu bị bắn vào mắt, dội mạnh với nước lạnh hoặc NaCl 1%

 Trường hợp bị hóa chất vào miệng hay dạ dày, nếu là acid phải súc miệng và uống nước lạnh

có MgO, nếu là base phải súc miệng và uống nước lạnh có CH3COOH 1%

 Luôn kiểm tra an toàn điện trước khi vận hành máy móc, thiết bị

Câu h ỏi:

1- Nêu các vật dụng cần thiết để pha một dung dịch hóa chất

2- Thiết kế một nhãn hóa chất đầy đủ thông tin về hóa chất, người pha, mục đích sử dụng, cách

thức và thời hạn bảo quản

3- Hãy nêu các yêu cầu cần thiết để đảm bảo an toàn thực nghiệm

2 TÍNH TOÁN PHA CH Ế CÁC HÓA CHẤT

2.1 C ác dung dịch chuẩn thông dụng

 Thường các dung dịch chuẩn gốc (acid, base, chất oxy hóa, chất khử) được pha chế từ các ống chuẩn có sẵn, người dùng chỉ cần pha 1 ống chuẩn thành dung dịch 1 lít sẽ có dung dịch chuẩn

với nồng độ ghi trên nhãn (ví dụ: H2SO4 0,1N, HCl 0,5N, KOH 0,1N, K2Cr2O7 0,1N, Na2S2O3 0,1N,…) Thao tác khi pha dung dịch chuẩn từ ống chuẩn hết sức thận trọng (giảng viên sẽ hướng dẫn minh họa tại Phòng thí nghiệm)

 Trường hợp không có ống chuẩn, hoặc mục đích sử dụng không phải để chuẩn độ thì có thể pha dung dịch với nồng độ gần đúng từ chất rắn hay từ dung dịch đậm đặc Nếu muốn dùng làm dung dịch chuẩn độ thì sau đó phải xác định lại nồng độ với một dung dịch chuẩn đã biết

o Đối với các chất rắn, xác định lượng cân cần lấy để pha từ công thức phân tử Với các hóa

chất tồn tại dạng ngậm nước, cần tính toán theo công thức với số phân tử nước ghi trên nhãn Bảng 1.1 cho thông tin của một số hóa chất rắn hay gặp

o Đối với một số chất lỏng, nhất là các acid, xác định thể tích dung dịch đậm đặc theo hướng

dẫn ở Bảng 1.2

B ảng 1.1 Thông tin một số hóa chất dạng rắn thường gặp

H óa chất Khối lượng phân tử (làm tròn) Lượng cân lấy để pha 1 L dung dịch (g)

Kh ối lượng riêng và nồng độ của dd

2.2 C ác dung dịch chuẩn khác

Trong phân tích môi trường, chúng ta hay gặp công việc chuẩn bị các dung dịch chuẩn để xác định các tác nhân ô nhiễm, ví dụ xác định thông số COD (nhu cầu oxi hóa học, Chemical oxygen demand), các dạng hợp chất dinh dưỡng (N, P) Thông thường, các dung dịch chuẩn này được pha từ các hóa chất tinh khiết, được sấy khô hàng giờ và để nguội trong bình hút ẩm Điều cần chú ý là tính

toán lượng cân phù hợp với dạng nồng độ muốn pha, ví dụ mg-N/L hay mg-NH4Cl/L Bảng 1.3 cho thông tin chuyển đổi nhanh với một số chất hay gặp

B ảng 1.3 Thông tin một số muối dùng pha dung dịch chuẩn N, P Hợp chất Khối lượng

phân t ử Chuyển từ mg chất/L sang mg/L t ính theo Hệ số chuyển đổi

2.3 C ác thuốc thử và chỉ thị hay gặp

 Ch ỉ thị phenolphtalein: Hòa tan 0,5 g phenolphtalein trong etanol 95% và pha loãng đến 100

mL

 Ch ỉ thị bromocresol xanh: Hòa tan 100 mg bromocresol xanh (dạng muối natri) trong 100

mL nước cất

 Ch ỉ thị hỗn hợp bromocresol xanh-metyl đỏ: Hòa tan 100 mg bromocresol xanh và 20 mg

metyl đỏ trong 100 mL etanol 95% hay 100 mL isopropyl alcol

 Ch ỉ thị tinh bột: hòa tan 2 g tinh bột tan và 0,2 g acid salicylic trong 100 mL nước cất nóng Xem thêm các chỉ thị, cách pha và sự chuyển màu ở phụ lục 9

Bài th ực hành số 2

1 T ÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

 Lấy mẫu là thu một phần vật chất đại diện cho đối tượng môi trường được nghiên cứu đo đạc

Mẫu được lấy cần đảm bảo tính đại diện Lượng mẫu được lấy phải vừa đủ nhỏ để tiện cho chuyên

chở, vừa đủ lớn cho các mục đích phân tích

 Yêu cầu của mẫu đại diện là các điểm lấy mẫu được quy hoạch có tính hệ thống, quy trình lấy

mẫu thích hợp, không bị nhiễm bẩn bởi môi trường xung quanh, không bị nhiễm bẩn chéo Mẫu được đựng trong chai chứa mẫu phù hợp, được bảo quản đúng quy cách, tuân thủ các yêu cầu QA/QC, có khối lượng đủ để phân tích và có lý lịch, điều kiện lấy mẫu rõ ràng

 Quá trình lấy mẫu có tầm quan trọng cho chất lượng dữ liệu đo cuối cùng, nếu lấy mẫu sai thì

dữ liệu đo đạc được không có giá trị, không phản ánh đúng chất lượng môi trường, điều này dẫn đến các kết luận sai lầm và nghiêm trọng hơn sẽ dẫn đến các quyết sách sai lầm

 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lấy mẫu bao gồm: lượng vật chất từ đó mẫu được lấy, trạng thái vật lý của đối tượng được lấy mẫu (đồng nhất, không đồng nhất), các tính chất hóa học của mẫu (hòa tan, dễ bay hơi, hoạt tính hóa học), các điều kiện môi trường xung quanh (nhiệt độ, gió,…) và

nồng độ của tác nhân quan tâm

 Các kiểu lấy mẫu: Lấy mẫu có phá vỡ cấu trúc (destructive sampling) –phần mẫu lấy ra khỏi đối tượng môi trường làm thay đổi, phá vỡ tính ổn định, đồng nhất của đối tượng (ví dụ: lấy mẫu

nước, mẫu đất, mẫu không khí) Lấy mẫu không phá vỡ cấu trúc đối tượng (nondestructive sampling)

– không tách phần mẫu khỏi đối tượng để đo (ví dụ: đo đạc bằng viễn thám, đo bằng các sensor,…)

 Mục đích của bài thí nghiệm này là bước đầu hướng dẫn người học thiết kế một chương trình lấy mẫu đơn giản, thực tập một số thao tác, kỹ thuật lấy mẫu nước mặt (nước sông hoặc hồ), nước thải sinh hoạt từ cống thải đô thị và mẫu đất ruộng theo phương thức cấu thành các mẫu đơn

2 CÁC N ỘI DUNG CẦN THIẾT CỦA QUÁ TRÌNH LẤY MẪU

 Thiết kế chương trình lấy mẫu (xác định vị trí, tuyến lấy mẫu, số lượng mẫu, tần suất, thời

gian l ấy mẫu, kỹ thuật, thiết bị lấy mẫu, phương pháp bảo quản, vận chuyển mẫu, QA/QC và an toàn lao động)

 Chuẩn bị thiết bị lấy mẫu phù hợp (chọn thiết bị lấy mẫu dễ sử dụng, dễ làm sạch các chất

nhi ễm bẩn lên thiết bị)

 Chuẩn bị dụng cụ chứa mẫu phù hợp (chi phí chấp nhận được, dễ sử dụng, độ sạch đảm bảo,

không tương tác với các chất mẫu trong quá trình chuyên chở và bảo quản)

 Xử lý sơ bộ mẫu xử lý sơ bộ nhằm bảo toàn được chất phân tích không bị mất đi, di chuyển

dễ dàng, không làm hỏng mẫu và bảo quản mẫu được lâu dài

 Ghi chép lập hồ sơ mẫu:

o Tên chương trình

o Ký hiệu mẫu

o Địa điểm lấy mẫu (thôn, xã, huyện, tỉnh, thành phố)

o Vị trí lấy mẫu, tọa độ, độ sâu

o Thời gian (ngày, giờ, tháng, năm)

o Điều kiện thời tiết

o Loại mẫu, tình trạng mẫu, dạng tồn tại

o Cách lấy mẫu, tiêu chuẩn lấy mẫu

o Khối lượng, thể tích mẫu đã lấy

o Cách xử lý sơ bộ (nếu có)

o Người lấy mẫu, người xác nhận

 Bảo quản mẫu nhằm giảm thiểu các thay đổi vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong mẫu từ khi lấy mẫu đến khi phân tích mẫu Ba nhóm phương pháp bảo quản mẫu thường áp dụng:

o Làm lạnh và bảo quản tối

o Sử dụng dụng cụ chứa mẫu thích hợp

o Thêm hóa chất bảo quản

 Vận chuyển mẫu

o Kịp thời, bằng các phương tiện phù hợp

o Không làm hỏng mẫu, long tróc nhãn, hỏng bao gói

o Không gây xáo trộn va đập, nhất là đối với mẫu dễ nổ, dễ cháy

o Đáp ứng điền kiện bảo quản mẫu

o Phương tiện chuyên chở phải đảm bảo sạch, không làm nhiễm bẩn mẫu

 Lưu trữ mẫu

3 TH ỰC TẬP THU MẪU NƯỚC MẶT, MẪU NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ MẪU ĐẤT RUỘNG 3.1 Thu m ẫu nước mặt (nước sông hoặc hồ)

 Điểm lấy mẫu nước: dễ tiếp cận, có thể thực hiện thao tác lấy mẫu ở trên cầu để thu mẫu nước

giữa dòng, ở độ sâu 50 – 100 cm, cách xa mép bờ nơi chịu tác động của nhiều nguồn thải

 Mẫu nước được lấy có thể sử dụng cho các mục đích thực tập đo đạc các thông số SS/VSS (bài thực hành số 3), độ kiềm (bài thực hành số 4), độ cứng (bài thực hành số 5), oxy hòa tan trong nước (bài thực hành số 6), nhu cầu oxi hóa học (COD, bài thực hành số 7), cân bằng NH3-/NH4+ trong nước (bài thực hành số 8)

 Áp dụng kỹ thuật lấy mẫu đơn (mẫu riêng lẻ, gián đoạn được lấy từ một điểm trong một thời

gian ng ắn (vài giây đến vài phút), chỉ đại diện cho chất lượng nước ở thời điểm và địa điểm lấy mẫu)

 Dụng cụ chứa mẫu nước là các chai nhựa thông thường (PE, PET) sạch, đã tráng kỹ bằng nước cất và tráng lại mẫu nước mặt trước khi cho mẫu vào chai có thể tích 1,5 L và 5,0 L

 Thực tập bảo quản mẫu bằng cách làm lạnh đến 4oC bằng cách nhúng trong thùng bảo quản mẫu chuyên dụng có chứa nước đá và muối, hoặc thêm vài mL H2SO4 đậm đặc vào mẫu đến pH<2

 Thực tập ghi chép hồ sơ mẫu

 Vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm và bảo quản lạnh để cho các thực nghiệm tiếp theo

 Đảm bảo an toàn trong suốt quá trình lấy mẫu và vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm

Hình 2.1 Thi ết bị lấy mẫu nước ngang 3.2 Thu m ẫu nước thải sinh hoạt

 Điểm lấy mẫu nước cống thải đô thị dễ tiếp cận, chọn địa điểm có dòng chảy mạnh để đảm

bảo pha trộn tốt Khả năng tiếp cận, sự an toàn và khả năng cung cấp năng lượng là những vấn đề cần chú ý trước tiên khi chọn các vị trị lấy mẫu nước thải

 Mẫu nước được lấy có thể sử dụng cho các mục đích thực tập đo đạc các thông số SS/VSS (bài thực hành số 3), nhu cầu oxi hóa học (COD, bài thực hành số 7), cân bằng NH3-/NH4+ trong nước (bài thực hành số 8), Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nước thải (bài thực hành số 15)

 Áp dụng kỹ thuật lấy mẫu đơn

 Dụng cụ lấy mẫu thủ công: xô, muôi, hoặc bình, cốc rộng miệng buộc vào một cái cán có độ dài thích hợp Thiết bị lấy mẫu được làm bằng vật liệu thích hợp, không làm nhiễu mẫu phân tích

 Dụng cụ chứa mẫu nước là các chai nhựa thông thường (PE, PET) sạch và tráng lại mẫu nước thải trước khi cho mẫu vào chai có thể tích 1,5 L và 5,0 L

 Thực tập bảo quản mẫu bằng cách làm lạnh đến 4oC bằng cách nhúng trong thùng bảo quản mẫu chuyên dụng có chứa nước đá và muối, hoặc thêm vài mL H2SO4 đậm đặc vào mẫu đến pH<2

 Thực tập ghi chép hồ sơ mẫu

 Vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm và bảo quản lạnh để làm các thực nghiệm tiếp theo

 Đảm bảo an toàn trong suốt quá trình lấy mẫu và vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm

o Phải cảnh giác với những việc sau:

 Nguy hiểm nổ gây ra bởi hỗn hợp các khí nổ ở hệ thống cống

 Nguy cơ ngộ độc do các khí độc như H2S và CO

 Nguy cơ bị ngạt do thiếu oxi

 Nguy cơ nhiễm bệnh do các vi sinh vật mầm bệnh ở trong nước thải

 Nguy cơ bị thương do trượt chân, bị nước cuốn đi

 Nguy cơ do các vật rơi phải

o Phải bảo đảm mọi tiêu chuẩn vệ sinh cá nhân khi phải tiếp xúc với cống; áo quần và trang thiết bị phải được tẩy uế và khử trùng sau mỗi lần sử dụng

Hình 2.2 D ụng cụ lấy mẫu nước thải với các kích thước cán và kiểu cốc, bình đựng khác nhau 3.3 Thu m ẫu đất ruộng

 Điểm lấy mẫu đất ruộng đang phục vụ canh tác lúa hoặc rau màu

 Dụng cụ lấy mẫu đất thông dụng (Hình 2.3)

 Tùy diện tích của mẫu ruộng, tiến hành lấy mẫu đất ở một số điểm (khoảng 5 – 7 điểm) (tham khảo cách lấy của Lê Văn Khoa, 2001) ở độ dày 10 cm, mỗi điểm lấy 0,5 kg, băm nhỏ và trộn đều lại với nhau trên giấy hoặc nilon (trộn càng đều càng tốt) Sau đó dàn mẫu mỏng trên lớp lót, tạo hình vuông và gạch đường chéo chia thành 04 phần Lấy mẫu đại diện bằng cách chọn 2 phần mẫu ở phần đối diện nhau, trộn đều và lặp lại thao tác dàn mỏng, chia đều và tổ hợp mẫu đối xứng cho đến khi khối lượng mẫu còn 0,5 – 1,0 kg Cho mẫu vào túi vải hoặc túi nilong (đính kèm phiếu lý lịch mẫu)

 Thực tập ghi chép hồ sơ mẫu: nơi lấy mẫu, số điểm, độ sâu, ngày tháng, người lấy mẫu,…

 Vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm để làm các thực nghiệm tiếp theo

 Mẫu lấy về PTN được phơi trong không khí, tùy thuộc điều kiện thời tiết quá trình phơi khô

diễn ra trong vài ngày Sau đó, đem mẫu đất đã phơi khô, nhặt hết xác thực vật và sỏi, đá dăm thô, nghiền mịn trong cối sứ và rây qua rây 2 mm Lượng đất qua rây được chia 2 phần, một phần để xác định thành phần cơ giới của đất; một phần tiếp tục được nghiền và rây qua rây 1 mm để xác định thành phần hóa học thông thường

 Mẫu đất ruộng được lấy có thể sử dụng cho các mục đích thực tập đo đạc một số tính chất hóa lý của đất (bài thực hành số 11), khả năng trao đổi cation của đất (bài thực hành số 12)

Hình 2.4 D ụng cụ thông dụng lấy mẫu đất: (a) các kiểu bay (b) lấy mẫu dạng ống

T ài liệu tham khảo

1 Lê Văn Khoa (chủ biên) (2001) Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng Nxb Giáo dục, Hà Nội

2 Tiêu chuẩn việt nam 5999:1995 Chất lượng nước - lấy mẫu – hướng dẫn lấy mẫu

nước thải Viện tiêu chuẩn chất lượng Việt Nam

3 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6663-6:2018 Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 6: Hướng

d ẫn lấy mẫu nước sông và suối Viện tiêu chuẩn chất lượng Việt Nam

CHCâu h ẤT LƯỢNG NƯỚC - LẤY MẪU – HƯỚNG DẪN LẤY MẪU NƯỚC THẢI ỏi:

1- Tại sao phải lấy mẫu? Hãy tìm hiểu và thiết kế một hồ sơ mẫu?

2- Thế nào là một mẫu đại diện? Nêu các cách bảo quản mẫu nước thông dụng

3- Các chú ý an toàn trong quá trình thu mẫu nước mặt và nước thải

Bài th ực hành số 3

1 T ÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

 Chất rắn trong nước và nước thải nằm ở 2 dạng lơ lửng và hòa tan Các thông số đặc trưng cho các dạng chất rắn trong nước và nước thải gồm:

o Tổng chất rắn (Total solids, TS) – là phần chất rắn còn lại sau khi làm bay hơi hết nước ở 103-105°C

o Tổng chất rắn hòa tan (Total dissolved solids, TDS) – là phần chất rắn nằm trong dịch lọc khi lọc mẫu qua giấy lọc tiêu chuẩn Chất rắn hòa tan chủ yếu là các muối vô cơ

o Chất rắn lơ lửng (Suspended solids, SS) – là phần nằm lại trên giấy lọc khi lọc mẫu qua giấy lọc tiêu chuẩn

o Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (Volatile suspended solids, VSS) – là phần chất rắn lơ lửng bị

mất đi khi nung ở nhiệt độ 550oC Phần này chủ yếu là các các chất hữu cơ

o Chất rắn lơ lửng không bay hơi hay phần tro cặn (Fixed suspended solids, FSS) – là phần còn lại sau khi nung chất rắn lơ lửng ở 550oC Phần này chủ yếu là các chất vô cơ, chất trơ

 Sự có mặt của các chất rắn hòa tan và lơ lửng trong nước tự nhiên là cần thiết cho các mục đích sử dụng nước và đời sống các sinh vật, tuy nhiên nếu nồng độ vượt quá giới hạn sẽ gây ra các ảnh hưởng bất lợi Đối với nước mặt và nước thải, nồng độ lớn chất rắn hòa tan hay lơ lửng sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý các thành phần khác

 Nồng độ các dạng chất rắn trong nước được xác định chủ yếu bằng phương pháp trọng lượng theo đúng các định nghĩa nêu trên

 Nồng độ SS đôi khi được quy đổi từ độ đục Phổ biến hơn, nồng độ TDS được quy đổi từ giá trị độ dẫn điện qua một hệ số chuyển đổi Dù ưu điểm của cách quy đổi này là có kết quả nhanh chóng

so với phương pháp trọng lượng, nhưng các mối liên hệ SS - độ đục, TDS - độ dẫn điện khá phức tạp nên cần được sử dụng thận trọng

 Trong công nghệ xử lý nước bằng bùn hoạt tính, SS hay VSS còn là các đại lượng đặc trưng cho sinh khối của các vi sinh vật

 Mục đích của bài thực hành này là giúp sinh viên biết cách xác định nồng độ SS và VSS, và tìm hiểu mối quan hệ giữa TDS - độ dẫn điện và SS - độ đục; hiểu biết sâu hơn bản chất của các chất rắn trong môi trường nước

2 M ẪU VẬT - DỤNG CỤ - THIẾT BỊ

2.1 M ẫu nước

 Có thể sử dụng mẫu nước sông hoaặc nước thải sinh hoạt được chuẩn bị bởi chuyên viên PTN

hoặc người học sẽ được hướng dẫn lấy mẫu nước sông hay nước thải ở một cống thải đô thị

2.2 D ụng cụ

 Giấy lọc tiêu chuẩn (glass fiber: 0,45 – 1,2 m)

 Dĩa cân bằng nhôm

 Máy đo độ dẫn điện

Hình 3.1 B ộ lọc chân không, dĩa cân bằng nhôm và giấy lọc tiêu chuẩn

3 TI ẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Kiểm tra chai chứa mẫu, lý lịch mẫu nước; nếu mẫu vừa lấy ra từ tủ lạnh thì phải chờ để mẫu đạt nhiệt độ tự nhiên trong phòng

3.1 Đo độ đục

 Tiến hành đo độ đục theo hướng dẫn sử dụng ở máy đo Đo 3 lần để lấy giá trị trung bình,

mỗi lần đo với thể tích mẫu mới Chú ý khuấy trộn đều mẫu bằng cách đảo chai chứa mẫu vài lần trước khi lấy mẫu vào chai đo Ghi giá trị độ đục theo NTU mỗi lần đo

Bơm chân không

Bình hút Giá lọc Giấy lọc

3.2 X ác định TSS và VSS

 Tiến hành theo trình tự phân tích sau đây:

Chú ý:

(*) Th ể tích mẫu là 250 mL hay 500 mL tùy nồng độ SS ước lượng, sao cholượng chất rắn giữ

l ại trong khoảng 2,5-200 mg

(**) Nên phân tích l ặp lại 2 lần và lấy giá trị trung bình

3.3 Đo độ dẫn điện phần dịch lọc

 Tiến hành đo độ dẫn điện phần dịch lọc theo hướng dẫn sử dụng ở máy đo (thang đơn vị

S/cm) Chia dịch lọc thành 3 phần và đo 3 lần để lấy giá trị trung bình

4 T ÍNH TOÁN

 Từ các giá trị m0, m1, m2 tính nồng độ SS, VSS của mẫu theo mg/L

 Tính hệ số k trong liên hệ: SS (mg/L) = k  Độ đục (NTU)

Chu ẩn bị giấy lọc

Sấy giấy lọc và đĩa nhôm ở 103-105°C trong 1 giờ

Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

Cân khối lượng đĩa + giấy lọc (m0, mg)

S ấy-làm nguội-cân

Sấy đĩa nhôm + giấy lọc trong tủ sấy ở 103-105°C trong 1 giờ

Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

Cân khối lượng đĩa + giấy lọc + chất rắn

Lặp lại “sấy-làm nguội-cân” (sấy 30 phút) cho đến khi thay đổi khối

lượng không quá 4% so với lượng cân lần trước (m 1, mg)

L ọc mẫu

Lắp giấy lọc, làm ướt bằng một ít mẫu, mở bơm chân không

Rót thể tích mẫu xác định vào phễu(*)

Khi lọc hết mẫu, tạm dừng lọc, lấy dịch lọc ra cốc để đo độ dẫn điện(**)

Lắp phễu vào, lọc tiếp, rửa thành phếu 3 lần, mỗi lần 10 mL nước cất

Lấy giấy lọc có chất rắn cho vào đĩa nhôm

Nung-làm ngu ội-cân

Cho đĩa nhôm+giấy lọc+SS vào lò nung đã đạt sẵn 550°C, nung trong

15-20 phút

Làm nguội một phần ngoài không khí, rồi trong bình hút ẩm

Cân khối lượng đĩa + giấy lọc + chất rắn

Lặp lại “nung-làm nguội-cân” (nung 10 phút) cho đến khi thay đổi khối

lượng không quá 4% so với lượng cân lần trước (m 2, mg)

T ài liệu tham khảo

1 APHA, AWWA, WEF (1999) Standard methods for the examination of water and

wastewater, 2540 – Solids

2 Uwidia I E and Ukulu H.S (2013) Studies on electrical conductivity and total dissolved

solids concentration in raw domestic wastewater obtained from an estate in Warri, Nigeria Greener

Journal of Physical Sciences, Vol 3 (3), pp 110-114

Bài th ực hành số 4

ĐỘ KIỀM CỦA NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

1 T ÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

 Độ kiềm của nước và nước thải là khả năng trung hòa acid bởi các dạng base hiện diện trong mẫu Các dạng base chủ yếu trong nước gồm hydroxyl (OH-), bicarbonat (HCO3-), carbonat (CO32-), phosphate (PO43-), silicat (HSiO3-) Độ kiềm được tính theo đơn vị mg CaCO3/L

 Độ kiềm của nước tự nhiên có vai trò quan trọng đối với đời sống các sinh vật trong nước,

giúp bảo vệ các sinh vật trước những thay đổi pH đột ngột như khi gặp mưa acid (thể hiện vai trò đệm pH) Đối với nước thải, độ kiềm lớn sẽ giúp ổn định các hệ thống xử lý sinh học, keo tụ, làm mềm nước Tuy nhiên, độ kiềm lớn trong nước sẽ gây một số bất lợi như tạo vị đắng và dễ gây kết tủa trong đường ống dẫn

 Độ kiềm của nước và nước thải được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với acid Tùy thuộc vào pH điểm cuối chuẩn độ, phân biệt 2 dạng độ kiềm:

+ Độ kiềm phenolphtalein là độ kiềm tính được khi chuẩn độ đến pH 8,3 Đây là độ kiềm gây ra chủ yếu do hydroxyl và carbonat

+ Độ kiềm tổng là độ kiềm tính được khi chuẩn độ đến pH 4,5 Đây là độ kiềm do tất cả các dạng base, tức carbonat, bicarbonat và hydroxyl (OH-)

 Để xác định điểm cuối chuẩn độ, có thể sử dụng máy đo pH hay các chất chỉ thị acid-base Trong chỉ thị phenolphtalein thường được dùng làm chỉ thị khi chuẩn độ đến pH 8,3 (chỉ thị chuyển màu từ hồng sang không màu) Bromocresol xanh hay hỗn hợp bromocresol xanh-metyl đỏ được sử dụng làm chỉ thị khi chuẩn độ đến pH 4,5 (chỉ thị hỗn hợp sẽ chuyển màu từ xanh sang tím hồng)

 Mục đích của bài thí nghiệm giúp người học xác định các loại độ kiềm và thực tập kỹ năng chuẩn độ acid–base

2 M ẪU VẬT - THIẾT BỊ – DỤNG CỤ - HÓA CHẤT

2.1 M ẫu nước

 Được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm ở đầu buổi thí nghiệm

 Mẫu nước mặt (nước sông) được bổ sung thêm một số hóa chất tạo độ kiềm

Hình 4.1 B ố trí hệ chuẩn độ độ kiềm 2.3 H óa chất

2.3.1 Dung d ịch Na 2 CO 3 0,05 N

 Sấy 3-5 g Na2CO3 loại tinh khiết cao ở 250°C trong 4 giờ và làm nguội trong bình hút ẩm

 Cân 2,5 g và pha bằng nước cất trong bình định mức đến 1 L (Lưu ý: chỉ sử dụng trong vòng

1 tu ần kể từ thời điểm pha)

2.3.2 Dung d ịch chuẩn H 2 SO 4 hay HCl 0,1 N

 Trường hợp có sẵn ống chuẩn: pha 1 L dung dịch từ ống chuẩn bằng bình định mức

 Trường hợp không có sẵn ống chuẩn: pha 27,2 mL H2SO4 đậm đặc hay 85,5 mL HCl đậm đặc thành 1 L bằng bình định mức Chuẩn độ bằng dung dịch Na2CO3 0,05 N ở trên để điều chỉnh đến

nồng độ acid 0,1 N

2.3.3 Dung d ịch chuẩn H 2 SO 4 hay HCl 0,02 N

 Pha loãng dung dịch chuẩn H2SO4 0,1 N đến 0,02 N

 Pha loãng dung dịch chuẩn HCl 0,1 N đến 0,02 N

 Ch ỉ thị hỗn hợp bromocresol xanh-metyl đỏ: Hòa tan 100 mg bromocresol xanh và 20 mg

metyl đỏ trong 100 mL etanol 95% hay 100 mL isopropyl alcol

3 TI ẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Chu ẩn bị mẫu và đo pH

 Nếu mẫu có chứa chất rắn lơ lửng, phải lọc qua giấy lọc 0,45 hay 1 m

 Đo pH của mẫu bằng máy đo (đã được hiệu chỉnh pH) Nếu pH > 8,3 thì mới tiến hành xác định cả độ kiềm phenolphatalein và độ kiềm tổng (cả 2 bình ở mục 3.2); nếu pH < 8,3 thì không xác định độ kiềm phenolphtalein (bình 1 ở mục 3.2) mà chỉ xác định được độ kiềm tổng (bình thứ hai của mục 3.2)

3.2 X ác định độ kiềm

 Rót dung dịch chuẩn acid 0,02 N vào buret đến trên vạch zero một ít, mở khóa buret chậm

để chỉnh mức acid về vạch zero

 Lấy vào 2 bình tam giác mỗi bình 50 mL mẫu(*)

 Thêm vào bình thứ nhất 2-3 giọt chỉ thị phenolphtalein, sẽ xuất hiện màu hồng Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch acid 0,02 N từ buret cho đến khi màu hồng biến mất Ghi lại thể tích acid

(*) Thể tích mẫu có thể lấy lớn hay nhỏ hơn (ví dụ 100 mL hay 25 mL) tùy vào độ kiềm, sao cho

th ể tích acid tiêu thụ đủ lớn để đọc được trên buret nhưng không quá lớn (nên từ 2 đến 20 mL)

4 T ÍNH TOÁN

4.1 Tính độ kiềm phenolphatein

Độ kiềm phenolphatein (Alk-P) được tính từ thể tích V1 (mL):

Alk-P (mg CaCO3/L) =

u mâ

V

V



10005002,0

(V mẫu : th ể tích mẫu lấy để chuẩn độ, mL)

4.2 T ính độ kiềm tổng

Độ kiềm tổng (Alk-T) được tính từ thể tích V2 (mL):

Alk-T (mg CaCO3/L) =

u mâ

V

V



10005002,0

(V mẫu : th ể tích mẫu lấy để chuẩn độ, mL)

4.3 T ính độ kiềm hydroxyl, độ kiềm carbonat và độ kiềm hydrocarbonat

Từ pH, độ kiềm tổng và độ kiềm phenolphtalein, tính độ kiềm hydroxyl, độ kiềm carbonat và

độ kiềm hydrocarbonat theo các công thức sau (đọc thêm tài liệu tham khảo số 2):

 Độ kiềm hydroxid (Alk-OH):

Alk-OH (mg CaCO3/L) = 50000 × 10[pH-pKw], với pKw= 15 ở 24°C [4.3]

 Độ kiềm carbonate (Alk-CO3):

Alk-CO3 (mg CaCO3/L)= 2 × [Alk-P – Alk-OH] [4.4]

 Độ kiềm bicarbonate (Alk-HCO3):

Alk-HCO3 (mg CaCO3/L) = Alk-T - [Alk-CO3 + Alk-OH] [4.5]

T ài liệu tham khảo

1 APHA, AWWA, WEF (1999) Standard methods for the examination of water and

wastewater, 2320 – Alkalinity

2 Huỳnh Ngọc Phương Mai (2006) Hóa Môi trường – Chương 3 – Độ kiềm Công ty Môi trường Tầm Nhìn Xanh: www.gree-vn.com

Câu h ỏi:

1- Trình bày vắn tắt khái niệm độ kiềm và vai trò của độ kiềm trong moi trường nước Nhận xét

về kết quả đo độ kiềm của mẫu thí nghiệm

2- Giải thích công thức tính độ kiềm [4.1] và [4.2] (dẫn dắt cách thiết lập ra công thức)

3- Chỉ thị màu acid-base là gì? Cho một số ví dụ

Bài th ực hành số 5

ĐỘ CỨNG CỦA NƯỚC

1 T ÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Độ cứng là nồng độ các ion đa hoá trị có mặt ở trong nước Trong số các ion đa hoá trị có mặt

ở trong nước ion Ca2+ và Mg2+ chiếm phần lớn Phân biệt 2 dạng độ cứng, bao gồm độ cứng tạm thời

và độ cứng vĩnh cữu

Độ cứng tạm thời sẽ mất đi khi đun nóng, độ cứng này người ta gọi là độ cứng cacbonat

(HCO3-)

Độ cứng vĩnh cữu còn gọi là độ cứng phi-cacbonat, độ cứng phi-cacbonat do các muối tan khác

của canxi, magie như Cl-, SO42-, NO3-,… tạo nên

Trong công nghiệp, việc sử dụng nước cứng có thể tạo thành cặn bám vào nồi hơi, đường ống, làm tắc đường ống hoặc làm vỡ hệ thống thiết bị Nước cứng không tạo bọt với xà phòng, bám vào

áo quần, làm chúng vàng úa và xơ cứng

 Độ cứng của nước được chia ra các mức sau:

Nước mềm < 50 mgCaCO3/L

Tương đối cứng 50-150 mgCaCO3/L

 Để xác định độ cứng của nước, có thể xác định riêng lẻ đương lượng Ca và Mg rồi cộng lại

hoặc chuẩn độ tổng số Ca2+ và Mg2+ bằng complexon III [hay Trilon B: Na2C10H14N2O8 là muối dinatri của axit etylendiamintetraaxetic (EDTA, Na2H2Y)] dựa vào phản ứng tại sát điểm tương đương với chất chỉ thị ET-00 tại pH 9~10 (chỉ thị chuyển màu từ đỏ nho sang xanh da trời)

H2Y2- + CaInd – = CaY2- + HInd2- + H+ (3) H2Y2- + MgInd – = MgY2- + HInd2- + H+ (4)

Độ cứng chung của nước (độ cứng toàn phần) được biểu diễn bằng số mili đương lượng gam

Ca2+ và Mg2+ trong 1 lít nước

Công thức của EDTA, Na2H2Y Phức của Complexon với cation kim loại

 Làm mềm nước là khái niệm được dùng để chỉ quá trình xử lý làm giảm độ cứng của nước, hay loại bỏ các ion đa hóa trị có mặt trong nước, đó là quá trình thường gặp trong xử lý nước Hai phương pháp làm mềm nước thông dụng là kết tủa và trao đổi ion

 Mục đích của thí nghiệm giúp học viên nắm rõ độ cứng của nước và cách chuẩn độ phức chất

để xác định độ cứng của nước

2 M ẪU VẬT - THIẾT BI – DỤNG CỤ - HÓA CHẤT

2.1 M ẫu nước

 Được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm ở đầu buổi thí nghiệm

 Mẫu nước mặt (nước sông) được bổ sung thêm một số hóa chất tạo độ cứng

 Dung d ịch đệm NH 4 OH + NH 4 Cl, pH: 9~10 : hòa tan 27 g NH4Cl trong 70 mL NH4OH 25%

và pha loãng đến 1000 mL

 Chất chỉ thị ET-00: hòa tan 0,5 g ET-00 trong 100 mL etanol 90%

3 TI ẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Chu ẩn bị mẫu

 Nếu mẫu có chứa chất rắn lơ lửng, phải lọc qua giấy lọc 0,45 hay 1 m

3.2 X ác định độ cứng

 Lấy chính xác 100,0 mL mẫu nước (V mẫu) phân tích cho vào bình nón 250 mL, thêm 5 mL hỗn hợp đệm NH4Cl + NH4OH (pH: 9~10), thêm một ít chất chỉ thị ET-00 (lượng nhỏ cỡ bằng hạt

đậu xanh), lắc đều

 Cho dung dịch complexon III vào buret và chuẩn độ lượng mẫu nước này cho tới khi dung

dịch từ màu đỏ nho chuyển sang màu xanh da trời

 Ghi thể tích dung dịch Complexon III tiêu tốn (V1), tính độ cứng chung của nước

 Lặp lại 3 lần quá trình chuẩn độ nêu trên với các thể tích mẫu mới

Ch ú ý:

(*) Th ể tích mẫu có thể lấy lớn hay nhỏ hơn (ví dụ 100 mL hay 25 mL) tùy vào độ cứng, sao cho

th ể tích complexon tiêu thụ đủ lớn để đọc được trên buret nhưng không quá lớn (2 – 20 mL)

Hình 5.1 B ố trí hệ chuẩn độ độ cứng

4 T ÍNH TOÁN

Tính độ cứng chung của nước theo công thức:

u mâ

V

V



100050050,0

(mg CaCO3/L) [5.1]

T ài liệu tham khảo

1 APHA, AWWA, WEF (1999) Standard methods for the examination of water and

2- Giải thích công thức tính độ cứng [5.1] (dẫn dắt cách thiết lập ra công thức)

3- Nêu các phương pháp xử lý nước cứng

22

Bài th ực hành số 6

OXY HÒA TAN TRONG NƯỚC

1 T ÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Khí oxy hòa tan kém trong nước và do oxy không phản ứng hóa học với nước nên độ tan tỷ lệ với áp suất riêng phần của nó (tuân theo định luật Henry) DO hòa tan trong nước giảm khi nhiệt độ

và độ muối tăng Trong môi trường nước, oxy hòa tan (Disolved oxygen, DO) có vai trò quan trọng

hàng đầu đối với sự sống của các sinh vật, đối với hiệu quả làm việc của các hệ thống xử lý nước thải sinh học hiếu khí và các chuyển hóa sinh hóa khác Do đó, việc xác định thông số DO là một phép

đo rất quan trọng, phổ biến trong đánh giá chất lượng nước và giám sát vận hành các hệ thống xử lý nước thải Phép đo DO còn dùng để xác định các thông số khác trong môi trường nước như nhu cầu oxi sinh hóa (Biochemical oxygen demand, BOD), tốc độ tiêu thụ oxy (oxygen uptake rate, OUR),…

Hình 6 1 Oxi hòa tan bão hòa trong nước giảm theo nhiệt độ

Có 2 phương pháp xác định DO: phương pháp chuẩn độ iot (hay còn gọi là phương pháp Winkler) và phương pháp điện cực màng

Phương pháp Winkler: xác định DO bằng phương pháp chuẩn độ iot dựa trên nguyên tắc như sau:

(1) Trong môi trường kiềm, oxy trong nước sẽ oxy hóa Mn(II) thêm vào đến Mn(IV):

(2) Mn(IV) tạo thành sẽ oxy hóa I- thêm vào đến I2 ở môi trường acid:

H2MnO3 + 2 KI + 2 H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + 3 H2O + I2 (3) (3) Lượng I2 sinh ra (tương ứng lượng oxy ban đầu) sẽ được xác định bằng chuẩn độ với Na2S2O3 :

I2 + 2 Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2 NaI (4)

( Lưu ý: Khi quan trắc hiện trường, bước 1 được tiến hành ở thực địa để cố định O 2 , các bước

2 và 3 được tiến hành ở PTN)

Sự có mặt các chất oxy hóa như NO2 , Fe3+ trong mẫu sẽ gây sai số dương cho phép xác định

do chúng cũng oxy hóa I đến I2 Ảnh hưởng của NO2 sẽ được loại trừ khi thêm NaN3 (natri azit) và gọi là phương pháp Winkler cải tiến

Phương pháp điện cực màng: xác định DO bằng phương pháp điện cực màng dựa trên nguyên tắc:

 Bên trong điện cực gồm 2 cực anod và cathod bằng kim loại nhúng trong một dung dịch chất điện ly, được ngăn cách với bên ngoài bởi một màng chọn lọc chỉ cho O2 đi qua

 Khi nhúng điện cực vào mẫu nước hoặc nước thải, oxy trong mẫu sẽ đi qua màng vào trong điện cực, bị khử trên cathod, dòng điện tạo ra được đo và chuyển thành tín hiệu nồng độ hiển thị trên

 Được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm ở đầu buổi thí nghiệm

 Mẫu nước mặt (nước sông) được sục khí từ 2 đến 4 giờ

 Thuốc thử azit-iodua-kiềm (N3 - /I - /OH - ): hòa tan 500 g NaOH (hay 700 g KOH) và 135 g NaI (hay 150 g KI) trong nước cất và pha loãng đến 1L Thêm dung dịch của 1.0 g NaN3 đã hòa tan sẵn trong 40 mL nước cất (chú ý: không được axit hóa thuôc thử này! ĐỘC)

 Ch ỉ thị hồ tinh bột: hòa tan 2.0 g tinh bột tan và 0.2 g axit salicylic trong 100 mL nước cất

nóng

 Dung d ịch Na 2 S 2 O 3 0,01 N: pha từ ống chuẩn

 Axit H 2 SO 4 đậm đặc hay H 3 PO 4 đậm đặc

24

3 TI ẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Chu ẩn bị mẫu và đo DO bằng máy đo

 Kiểm tra mẫu nước sục khí, không bị đục hoặc không có nhiều rong tảo xanh bên trong

 Dùng ống hút lấy mẫu đầy 02 chai Winkler rồi đem đi đo DO bằng máy đo (Lưu ý: đầu điện

c ực DO được lắp khép kín vào chai Winler qua nút cao su và khuấy từ nhẹ để trộn đều mẫu đo), ghi

dữ liệu đo, đơn vị mg-O2/L

3.2 Ti ến hành xác định DO bằng phương pháp Winkler

Ngay sau khi hút chai thứ nhất, thứ hai để đo DO bằng máy, tiến hành tiếp theo như sau:

Chú ý khi chu ẩn độ: thêm dung dịch Na 2 S 2 O 3 0, 01N đến khi có màu vàng rơm rồi mới thêm chỉ

th ị tinh bột và chuẩn độ đến khi màu xanh biến mất

4 T ÍNH TOÁN

 Nồng độ DO được tính theo công thức:

)2(50

80)/(

2

2 1

 So sánh giá trị DO đo được bằng máy và xác định được bằng phương pháp Winkler

 Tính % DO bão hòa trong mẫu ở điều kiện thí nghiệm

Dùng ống hút nạp mẫu vào đầy chai Winkler thứ 3, thứ 4

Đậy nút chai cho tràn mẫu thừa

Cho đầu pipet gần đáy chai, thêm từ từ 1,0 mL dung dịch

MnSO4

Tương tự thêm từ từ 1,0 mL dung dịch azit-iodua-kiềm

Đậy nút chai, trộn đều bằng cách lật đảo vài lần

Để yên cho kết tủa Mn(OH)2 dạng bông lắng dưới ½ chiều

cao chai

Thêm từ từ 1,0 mL H2SO4 (hay H3PO4) đậm đặc

Đậy nút chai, trộn đều cho đến khi tan hết kết tủa bông

Lấy 50 mL dung dịch cho vào bình nón đem chuẩn độ bằng

dung dịch Na2S2O3 0,01 N, chỉ thị hồ tinh bột

T ài liệu tham khảo

1 APHA, AWWA, WEF (1999) Standard methods for the examination of water and

wastewater, 4500-O – Oxygen (Dissolved)

2 West S.J Disssolved Oxygen Electrodes: Theory and Practices Thermo Electron Coorporation

Câu h ỏi:

1- Trình bày nguyên tắc xác định DO bằng phương pháp Winkler ở dạng sơ đồ Nhận xét về kết quả đo DO của mẫu thí nghiệm

2- Trình bày các bước thiết lập nên công thức [6.1] tính nồng độ DO

3- Trình bày sơ đồ nguyên tắc đo DO bằng phương pháp điện cực màng

4- Trình bày cách xác định BOD và OUR dựa trên thông số DO

26

Bài th ực hành số 7

1 T ÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

 Nhu cầu oxi hóa học (COD – Chemical Oxygen Demand) là lượng oxy tương đương cần thiết

để oxy hoá hoá học các hợp chất hữu cơ trong nước Đơn vị: mg-O2/L (hay mg/L) COD cũng dùng

để đánh giá ô nhiễm các hợp chất hữu cơ, gồm cả chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và khó phân hủy sinh học

 Có thể dùng KMnO4 hoặc K 2Cr2O7 để oxy hoá các chất hữu cơ trong phép xác định COD

Sử dụng K2Cr2O7 phổ biến hơn vì có thể oxy hóa 95 - 100% chất hữu cơ

 Nguyên tắc xác định COD: dùng lượng dư biết trước K2Cr2O7/H2SO4 để oxy hoá mẫu (xúc tác Ag2SO4, đun hồi lưu kín 150°C, 2 giờ), xác định lượng dư Cr2O7 2- bằng chuẩn độ với Fe2+ hay đo mật độ quang, từ đó xác định số mili đương lượng Cr2O7 2- tiêu thụ và số mg-O2/L tương đương

 Khi phân hủy mẫu, ion dicromat (Cr2O7 2-) oxy hóa chất hữu cơ và bị khử về cromic (Cr3+)

Cả hai dạng Cr này đều hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến Ở vùng 400 nm, ion dicromat (màu vàng) hấp thụ mạnh, ion cromic (màu xanh) hấp thụ rất yếu Ngược lại, ion cromic hấp thụ mạnh ở vùng 600 nm trong khi ion dicromat không hấp thụ Do đó:

oVới mẫu có COD cao (0 – 500 mg/L) – đo độ hấp thụ quang ở 600 nm (đo Cr3+ gia tăng)

oVới mẫu có COD thấp (0 – 90 mg/L) – đo hấp thụ quang ở 420 nm (đo Cr2O7 2- giảm)

 Quan hệ giữa thông số BOD5 và COD: tỷ lệ BOD5/COD < 1 và không có giá trị xác định Phân tích BOD5 cần nhiều thời gian hơn COD Với 1 nguồn nước ổn định có thể dùng tỷ số BOD5/COD để tính gần đúng BOD5 từ COD và ngược lại Tỷ lệ BOD5/COD của một nguồn nước thải là thông số kỹ thuật để tham khảo, lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý nước thải

 Mục đích của bài thực hành này giúp người học rèn kỹ năng phân tích thông số COD bằng phương pháp trắc quang; hiểu sâu hơn về bản chất các chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường nước

2 M ẪU VẬT - THIẾT BI – DỤNG CỤ - HÓA CHẤT

2.1 M ẫu nước và nước thải

 Được cung cấp bởi phòng thí nghiệm vào đầu buổi

 Mẫu nước sông (hoặc hồ đô thị) và mẫu nước thải sinh hoạt

2.2 D ụng cụ – Thiết bị

 Ống nghiệm phân hủy mẫu: Dùng ống thủy tinh borosilicat, có nắp nhựa vặn chặt và lớp đệm TFE, 20 mL

 Bộ đun nhiều chỗ kiểm soát được nhiệt độ (150 ± 2°C)

 Máy trắc quang - Spectrophotometer đo được mật độ quang ở bước sóng 420 nm và 600 nm

 Cân phân tích

 Tủ sấy

2.3 H óa chất

1 Dung d ịch phân hủy – khoảng COD cao: Hòa tan 10,216 g K2Cr2O7 (độ tinh khiết cao, đã được sấy khô ở 150°C trong 2 giờ) trong 500 mL nước cất Thêm 167 mL H2SO4 đ.đ và 33,3 g HgSO4 Khuấy tan, làm nguội đến nhiệt độ phòng và pha loãng đến 1 L

2 Dung d ịch phân hủy - khoảng COD thấp: Tương tự như trên, nhưng chỉ sử dụng 1,022 g

K2Cr2O7

3 Dung d ịch H 2 SO 4 /Ag + : Thêm 5,5 g Ag2SO4 vào 1 kg H2SO4, để qua đêm cho tan hết

4 Dung d ịch chuẩn kali hydrophtalat (KHP) (COD 500 mg/L): Nghiền nhẹ và sấy khô KHP

đến khối luợng không đổi ở 110°C Hòa tan 425 mg trong nước cất và pha loãng đến 1 L Dung dịch này bền khi giữ trong tủ lạnh, nhưng tốt nhất là không sử dụng khi phát hiện dấu hiệu sinh trưởng của

vi sinh vật bằng mắt thường

3 TI ẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Chu ẩn bị các dung dịch làm việc: tùy khoảng COD trong mẫu nước, nước thải

M ẫu Kho ảng COD thấp (< 100 mg/L) Kho ảng COD cao (> 100 mg/L)

3.2 Chu ẩn bị mẫu

Nếu COD cao (> 500 mg/L), pha loãng mẫu để có nồng độ COD trong khoảng đường chuẩn

3 3 Các bước phân tích

Chú ý: (*) Th ể tích mẫu, dung dịch phân hủy và H 2 SO 4 thay đổi tùy thuộc vào kích thước ống nghiệm

(**) Khi đo ở 600 nm – dùng mẫu trắng để thiết lập giá trị zero

2,5 mL dung dịch chuẩn/mẫu(*) (trong ống nghiệm 20 mL)

Thêm cẩn thận 1,5 mL dung dịch phân hủy

Cho vào bộ đun (đã gia nhiệt đến 150°C) và đun trong 2 giờ

Đo độ hấp thụ quang ở 420 nm hay 600 nm(**)

Làm nguội từ từ đến nhiệt độ phòng Thêm cẩn thận 3,5 mL H2SO4/Ag + (cho chảy dọc thành ống

nghiệm) Vặn chặt nắp, đảo vài lần để trộn

Chú ý: Nitrit đóng góp giá trị COD 1,1 mg O 2 /mg NO 2 -N, nên v ới mẫu có NO 2 - N đã biết, trừ

ph ần COD đóng góp do nitrit Ngoài ra, có thể sử dụng acid sulfamic để lọai ảnh hưởng của nitrit

v ới tỷ lệ 10 mg sulfamic/1 mg NO 2 -N

T ài liệu tham khảo

1 APHA, AWWA, WEF (1999) Standard methods for the examination of water and

Bài th ực hành số 8

1 T ÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

 Trong nước và nước thải, 2 dạng nitơ NH4+ (ion amoni) và NH3 (amoniac) tồn tại trong một cân bằng động: NH4+  NH3 + H+ hay NH3 + H2O  NH4+ + OH-

 Tổng nồng độ của cả 2 dạng được gọi là tổng nitơ amoni (Total Ammoniacal Nitrogen hay

TAN): TAN = NH3-N + NH4-N Nồng độ TAN trong môi trường nước cao sẽ gây độc tính mạnh cho

sinh vật thủy sinh, quá trình chuyển hóa TAN trong môi trường nước có thể tạo ra các dạng nitơ nguy

hại khác như nitrite NO2- và nitrat NO3- Xử lý amoni trong nước và nước thải là một trong những yêu cầu bắt buộc đối với các mục đích sử dụng nước và xả thải nước sau xử lý ra các thủy vực

 Cân bằng giữa NH4+ và NH3 phụ thuộc vào 2 yếu tố chính là pH và nhiệt độ của nước Từ giá trị pKb của NH 3 và các biểu thức nhiệt động học, có thể thiết lập công thức tính nồng độ dạng NH3 theo nồng độ tổng amoni phụ thuộc pH và nhiệt độ nước (T, °C) như sau:

pH T

pH

e

TAN N

NH

10

10273 6344 3

 TAN trong nước và nước thải được xác định bằng một số phương pháp như: chưng cất-chuẩn

độ, phenat, điện cực chọn lọc ion hoặc sắc ký ion Phương pháp phenat dựa trên phản ứng giữa amoniac với hypochlorit và phenol với sự xúc tác của natri nitroprussid tạo sản phầm indophenol màu xanh sẫm hấp thụ ánh sáng ở bước sóng 670 nm Một dạng cải tiến của phương pháp phenat là thay phenol bằng o-phenylphenol (OPP), một chất ở dạng tinh thể và ít độc hơn phenol

 Mục đích bài thí nghiệm này giúp người học hiểu rõ hơn các chuyển hóa của TAN trong môi trường nước, phân tích được chỉ số TAN bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử OPP ít độc hại

2 M ẪU VẬT - THIẾT BI – DỤNG CỤ – HÓA CHẤT

2.1 M ẫu thí nghiệm

 Được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm vào đầu buổi

 Mẫu nước thải sinh hoạt

2.2 Thi ết bị – Dụng cụ

 Ống nghiệm 25 mL

 Giá để ống nghiệm

 Máy khuấy ống nghiệm

 Nồi cách thủy (ổn nhiệt ở 40°C)

 Máy đo quang phổ (đo được ở 670 nm)

 Máy đo pH

 Dung d ịch sodium hypochlorite NaClO (R3): Hòa tan 2 mL dung dịch NaClO thương phẩm

đến 50 mL với nước trao đổi ion hay nước cất

 Dung d ịch sodium nitroprusside (R4): Hòa tan 0.05g sodium nitropursside trong 100mL

NaOH 3N

 Dung d ịch gốc NH 4 -N (150 mg/L): hòa tan 0,573 g NH4Cl (đã sấy khô ở 100°C trong 1 giờ) trong nước trao đổi ion hay nước cất, định mức đến 1 L

3 TI ẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.1 Chu ẩn bị mẫu và đo pH, nhiệt độ mẫu

 Mẫu thí nghiệm phải được để ổn định ở nhiệt độ phòng, không bị vẩn đục Nếu mẫu bị đục, phải lọc để loại bỏ chất rắn lơ lửng

 Lấy một ít mẫu ra cốc để đo pH và nhiệt độ mẫu

3.2 X ác định nồng độ TAN

3.2.1 Chu ẩn bị các dung dịch trung gian và dung dịch làm việc

 Dung d ịch (dd.) trung gian (1,5 mg/L): Lấy chính xác 1 mL dung dịch gốc (150 mg/L) pha

loãng và định mức đến 100 mL

 Các dung d ịch chuẩn (dung dịch làm việc) (0; 0,15; 0,30; 0,45; 0,60 mg-N/L)

S1 (0 mg/L) : 20 mL nước cất

S2 (0,15 mg/L) : 2 mL dd trung gian + 18 mL nước cất

S3 (0,30 mg/L) : 4 mL dd trung gian + 16 mL nước cất

S4 (0,45 mg/L) : 6 mL dd trung gian + 14 mL nước cất

S5 (0,60 mg/L) : 8 mL dd trung gian + 12 mL nước cất

3.2.2 Pha lo ãng mẫu

 Nếu mẫu có nồng độ TAN lớn thì phải pha loãng để có nồng độ trong khoảng  0,6 mg/L Bảng ghi dữ liệu

Dung dịch/mẫu S1 S2 S3 S4 S5 Mẫu TN Nồng độ TAN, mg-N/L 0 0,15 0,30 0,45 0,60 -

Độ hấp thụ quang Abs 670 nm

3.2.3 Các bước phân tích

4 T ÍNH TOÁN

4.1 T ính nồng độ TAN của mẫu

 Từ giá trị đo của 5 mẫu chuẩn ở bảng trên, xây dựng phương trình đường chuẩn:

Abs = a×C + b

 Từ độ hấp thụ quang của mẫu, tính nồng độ trong mẫu theo phương trình đường chuẩn

 Nếu có pha loãng thì tính nồng độ TAN trong mẫu ban đầu nhân với hệ số pha loãng

4.2 T ính nồng độ amoniac

 Từ pH, nhiệt độ đo ở 3.1 và nồng độ TAN đo ở 4.1, tính nồng độ NH3 theo phương trình ở phần 1

T ài liệu tham khảo

[1] APHA, AWWA, WEF (1999) Standard methods for the examination of water and

wastewater, 4500-NH3 Nitrogen (NH3)

[2] Kanda, J (1995) Determination of ammonium in seawater based on the indophenol reaction with o-phenylphenol (OPP), Water Research, 29 (12), 2746-2750

Lấy 10 mL dung dịch chuẩn và mẫu vào các ống nghiệm 25 mL

Với mỗi ống, thêm 2 mL R1, khuấy trộn đều

Thêm 0,2 mL R2, khuấy trộn đều

Thêm 0,1 mL R3, khuấy trộn đều

Sau 2 – 5 phút, thêm 0,2 mL R4, khuấy trộn đều

Đun trong nồi cách thủy ở 40°C trong 15 phút

Đo và ghi lại hấp thụ quang ở 670 nm với từng ống nghiệm

Câu h ỏi:

1- Cân bằng giữa 2 dạng amoni và amoniac trong nước sẽ dịch chuyển như thế nào khi nhiệt độ nước và pH thay đổi

2- Nêu nguyên tắc và các phản ứng hóa học khi xác định amoni bằng phương pháp phenat

và phương pháp OPP Nhận xét về kết quả đo TAN của mẫu thí nghiệm

3- Trình bày sự chuyển hóa N trong môi trường nước và kỹ thuật xử lý TAN trong nước