Giáo trình thực tập phân tích môi trường tài liệu lưu hành nội bộ

Giáo trình, thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trườngPHẦN I: PHÂN TÍCH NƯỚC Kết quả phân tách cuối cùng không chỉ phụ thuộc vào kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm m

Giáo trình, thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm mõi trường 4 - 61 -'

NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM

1 Trước mỗi buổi thực tập, sinh viên phải xem ky nội đung bài thực tập ở nhà để nắm vững nguyên tắc, cách tính toán và cách thực hiện mỗi thí nghiệm trong bài

2o Đến phòng thí nghiệm đúng giờ quy định} nếu trễ quá 15 phút thì không được

phép vào phòng thí nghiệm thực tập Phải nộp đầy đủ bài tường trình của các buổi thí nghiệm lần trước cho giáo viên vào đầu mỗi buổi thực tập

3o Nghe và thực hiện đúng các chỉ dẫn cụ thể của giáo viên về bài thực hành trước khi tiến hành các thí nghiệm

4o Đứng đúng chỗ thí nghiệm quy định Kiểm tra ngay các dụng cụ, nếu thiếu hoặc hỏng thì báo cáo ngay cho giáo viên

So Cổ thái độ nghiêm tức khoa học trong buổi thí nghiệm: ghi chép kết quả đo rõ ràng, đầy đủ, trung thực Giữ sạch sẽ, gọn gàng chỗ thí nghiệm Không tự ý di chuyển các hóa chất, chỉ thị dùng chung cho cả.phòng thí nghiệm Giữ máy móc sạch sẽ và làm theo hướng dẫn sử dụng của giáo viên

6 o Chú ý rèn luyện kỹ năng thực hành phân tích định lượng: đo chính xác khôi lượng và thể tích, cách nhận biết đúng điểm cuối chuẩn độ, cách bảo quản dưng dịch chuẩn

7o Chú ý rèn luyện kỹ năng tính toán và sử dụng phần thống kê của các máy tính khoa học hiện đại có mođe SD, LR

8 o Trước khi ra về, rửa sạcỊr các dụng cụ thủy tinh và tráng nước cất cẩn thận; sắp xếp lại gọn gàng và báo cáo với giáo viên Xin chữ ký xác nhận của giáo viên vào phiếu thực tập

9o Sinh viên không được phép đùa giỡn và ăn uổng trong phòng thí nghiệm

lOoSinh viên không được phép dự thi học phần "Thực tập phân tích đất, nước " nếu vắng quá 1 buổi thực tập

Giáo trình, thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

PHẦN I: PHÂN TÍCH NƯỚC

Kết quả phân tách cuối cùng không chỉ phụ thuộc vào kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm mà còn phụ thuộc ngay từ lấy mẫu và cách bảo quản, khi chuyên chở và lưu trữ mẫu việc lấy mẫu phải thận trọng đảm bảo yêu cầu cơ bản tiêu biểu đặc tín^ của nước tại nơi khảo sát Các phương thức lấy mẫu sau đây có thể làm giảm những sai phạm có thể gặp phải

L L PHƯƠNG mức L Ẩ Y M ẪU

1.1.1 Các chai lấy mẫu cần được dán nhãn ghi đầy đù các chi tiết như; địa điểm, ngày, giờ, khoảng cách bờ, độ sâu, tên người lấy mẫu, kết quả đo được tại chỗ, nhận xét sơ bộ, nhiệt độ, màu sắc, mùi vị, ngoại cảnh vị trí lấy mẫu Nếu cố thể cũng nên ghi rõ công trình liên hệ đến mẫu, mục đích thí nghiệm, hóa chất thêm vào bảo quản

1.1.2 Đ ể phân tích lý hóa tính, thể tích tối thiểu là 2 ỉít

Không nên phân tích các tính chất hóa lý và vi sinh hoặc xác định lượng khí hòa ĩan trên cùng một mẫu Thật sự có một vài xét nghiệm cần thực hiện ngay tại hiện trường để có kết quẳ chính xác nhẩt là các ch! tiêu về khí hòa tan

1.1.3 Trước khi lấy mẫu, chai cần được súc kỹ ít nhất lằ 2 — 3 lẫn với nước cần lấy Điều cần lưu ý là chai để lấy mẫu.không sử dụng để đựng các chât lỏng khác

1.1.4 Nếu lấy mẫu từ hệ thống phân phối nước của thành phố, các vội nước cần

đựơc xả trong một thời gian ngắn ( 3 - 5 phút) để chất rỉ sét được loại bỏ hết, như thế mới đảm bảo lấy mẫu được phản ánh trung thực cho phẩm chất nước cung cấp từ nhà máy mà không bị ảnh hưỗng từ đường ống hoặc vòi nếu có Đối với loại mẫu này, xét nghiệm lượng Clo dư nên thực hiện ngay nơi lấy mẫu

1.1.5 Nếu là mẫu nưổc giếng, lượng nước ban đầu được bơm lên không thể sử sụng

để phân tích, mà cần để máy bơm chạy một thời gian ngắn (5 - 10 phút) rồi mới lấy mẫu, cốt loại bỏ nước ban đầu còn ứ đọng trong cánh quạt hay ôhg dẫn, nếu có thể cũng nên ghi lưu lượng bơm khi lấy mẫu

1.1.6 Trường hợp lấy mẫu ở sông, hồ, kênh, rạch cần ghi chiều sâu, khoảng cách

bờ, khoảng cách đối vổi các nguồn nước thải, lưu lượng theo mùa Do đố tùy theo mục đích thử nghiệm mà ta nên chọn một mẫu nước hỗn hợp hay riêng biệt Đối với mẫu hỗn hợp, tốt nhất nên chọn vị trí giữa đòng và nhiều độ sâu cách nhau từ trên mặt thoáng xuốhg tận đáy Với loại mẫu riêng biệt sẽ tùy mục đích thử nghiệm mà chọn vị trí dọc theo hai bờ hay giữa đòng sông Trong trường hợp chỉ lấy mẫu thì nên lấy ở giữa lòng vá cđ độ sâu trung bình

Trang 2

Giáo trình thực tập phẫn tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

1.1.7 Đối với nước ao hồ, các mục đích thử nghiệm sẽ quyết định phương thức lấy mẫu vì nước ao hồ thay đỏi ỉiên tục theo mùa, lượng mùa, gió, độ sâu, lưu lượng ngày đêm, vị trí các điều kiện địa phương khác

1.2 THỜI GIAN LƯU TRỮ M ẪU

Chưa có một thời gian nào xác định rõ ràng đối với việc lưu trữ các mẫu nước

vì tùy thuộc nhiều đặc tính của mẫu khi thu thập, Thường thời gian chuyên chở và tồn trữ mẫu càng ngắn thì khi xét nghiệm kết quả càng thể hiện trung thực tính chất của mẫu, vì ngay khi lấy khỏi mặt nước một vài đặc tính đã có sự thay đổi

Thông thường khoảng 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 được thêm hóa chất để lưu trữ, thời gian trên có thể kéo dài thêm đôi chút Điều cần ghi chú trong báo cáo kết quả phân tích là thời gian từ khi lấy mẫu

và thời gian bắt đầu thực hiện phân tích

1.3 CÁCH BẢO QUẢN MẪ u NƯỚC

Do ảnh hưởng của nhiệt độ, do tác động của vi sinh, mẫu nước có ít nhiều thay đổi tính chất dù được bảo quản kỹ, vì thế đối với các chỉ tiêu như nhiệt độ, mùi vị, khí hòa tan nếu có thể nên xét nghiệm tại hiện trường, nhất là trong trường hợp mẫu cần xét nghiệm chuyên biệt, phương thức bảo quản sau đây giiip kéo dài đôi chút thời gian biến đổi tính chất của mẫu

BẢNG 1 BẲO QUẲN MẪĩJ NƯỚCStt Thông sô" phân tích Chai đựng Điều kiện bâo

Giáo trình thực tập phẩn tích đất - nước Phông thí nghiệm môi trường

20 DO Thủy tinh CỐ định tại chỗ

hay đo trực tiếp

Giấo trình thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

Cách bảo quản và thời gian lưu trữ trên có tính cách hướng dẫn, việc phân tích nên thực hiện càng sớm càng tốt Đối với các loại ion dễ bị oxy hóa hay bị khử và nhất là các khí hòa tan nến xét nghiệm ngay khi mang về phòng thí nghiệm nến không đủ phương tiện thử nghiệm tại chỗ Những xét nghiệm cũng phải ưu tiên cho những, ion dễ bị oxy dễ biến chất kể trên, các ion hay chl tiêu khá ổn định có thể phân tích sau Lưu ý hoạt động của vi sinh cũng làm ảnh hưởng nhiều đến tính chất mẫu nước trong thời gian lưu trữ

Phòng thí nghiệm mô ỉ trường

Oỉấo trình thực tập phân tích đất - nưôc

I TỔNG QUAN.

1 K hái niệm pH:

pH là đại lượng đặc trưng cho tính aciđ hay tính baz của dung địch

X ét phương trình phân ly của nước:

Kw được gọi là tích số ion cua H20

Ở nhiệt độ 25°c, nưđc tinh khiết có tích sô" ion Kw = 10‘ỉ4.

Thay vào [2] ta được: [H+][OH'] = 10~14 [3]

Trong các môi trường khác nhau, nồng độ ion H+ và OH' có thể thay đổi từ 10° - 1(T14 nhưng Kw không đổi Với những dung dịch acid, baz loãng, nồng độ H* và OH' rất nhỏ nên để có những con số’ dễ sử dụng hơn người ta sử dụng một đại lượng khác để thay thế cho giá tri nồng độ H*, đó là pH

Khi tính acld của dung dịch giảm dần, [H+] giảm, [OH1 tăng, pH tăng dần Ta

cô một dải giá trị của pH gọi là thang pH được giới hạn từ pH = 0 đến pH ~ 14.

- Trong nước nguyên chất:

[H+] - [OH j = 10"7 pH = 7 (môi trường trung tính)

“ Trong đung dịch có tính acid:

Giáo trình thực tập phẫn tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

Dung dịch acíd Dung dịch ba2

<3 - - >•

Tính acid tăng, pH gỉẵoi Tính kiềm tăng, pH tăng

2 Ý nghĩa pH về m ặt môi sinh

pH có ý nghĩa quan trọng về mặt môi sình Trong tự nhiên, độ pH ảnh hưởng đến hoạt động sinh học trong môi trường nước và liên quan đến một số đặc tinh như tính ăn mòn, hòa tan chi phôi các quá trình xử lý nước cấp cũng như nưổc thải Giá trị pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp hoặc điều chỉnh lượng hóa chất trong quá trình xử lý nước như đông tụ hóa học, khử trùng hoặc trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Sự thay đổi giá trị pH trong nước

có thể dẫn tới những thay đểi về thằnh phần cạc chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, hoặc thúc đẩy hay ngăn chặn những phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước

II NGUYÊN TẮC

Ta xác định pH bằng các chất chỉ thị màu pH Chất chỉ thị màu pH là những chất khí cho vào dung địch sẽ biến đổi màu đung dịch tùy theo pH của dung địch Mỗi chất chỉ thị có một khoảng pH đổi màu xác định khác nhau mà người ta gọi tắt

là khoảng đổi màu

1 Nguyên tắc:

pH của dung dịch được xác định bằng cách so sánh màu của dung dịch khi cho chất chỉ thị pH vào với một thang màu chuẩn Thang màu chuẩn được chuẩn bị bằng

cách cho chỉ thị pH vào một dãy dung địch đêm* có giá trị pH biến đổi Giá trị pH

của dung dịch cần xác định sê bằng giá trị pH của dung dịch đệm có màu gần với màu của dung dịch cần xác định nhất

2 Ưu và nhược điểm của phương pháp:

+ Ưu điểm: Chi phí không cao; đơn giản, dễ làm; độ chính xác đến 0,2 đơn vị pH + Nhươc điểm :

- Bị ảnh hưởng khi mẫu có độ đục hoặc độ màu cao

- Các chất oxy hóa như Clo với hàm lượng cao có tác dụng như chất tẩy màu

Dung địch đệm ỉà dd có giá trị pH xác định, hầu như không thay đồi khỉ pha loãng hoặc thêm vào một lượng nhỏ axit hay baz mạnh.

Cấu tạo của dung dịch đệm gồm một axit yếu vả muối của nó (hệ đệm axit) hay gồm một baz yếu và muối của nó (hệ đệm baz).

- Nhiệt độ có thể làm thay đổi màu sắc, vì vậy cần thực hiện ở nhiệt độ

phòng

r a HÓA CHẤT - DỤNG c ụ

1 Đ ụng cụ:

- Ông nghiệm 25mL : 10 cái

- Pipet lOmL : 3 cái

Pha trong 200mL ethanol

b Chi thị m àu chuyên bĩệt:

- Bromothymol xanh 0.4% pha trong ethanol

" Phenol đỏ 0.4% pha trong ethanol

- Thymol xanh 0.4% pha trong ethanol

c Đung dịch Borax Na 2 B 407 0.025M : Cân 0.9534g Na2B40 7 pha trong nước cất

thành lOOmL

đ Đung dịch Kalỉ đihyđro phosphat KH2PO4 0.1M : Cân 13.62g KH2PO4 pha trong

nước thành ĨOOmL

e Đung dịch N atri carb o n at Na2C 0 3 : Cân 5.30g.Na2CO3 pha trong nước cất thành

một lít (Na2C 0 3 đã được sấy khô ở 105°c và bảo quản trong bình hút ẩm đến nhiệt

độ thường)

IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH

1 Chuẩn bị thang pH chuẩn:

Dung dịch đệm được chuẩn bị bằng cách trộn đều hai dung dịch KH2P 0 4 Ọ.1M

và Na2B40 7 0.025M hoặc Na2C 0 3 và Na2B40 7 theo một tỷ lệ xác định (Xem bảng

1 và bảng 2)

Trang 8

Giáo trình thực tập phẫn tích đất - nước Phòng thí nghiệm mô í trương

Giáo trình thực tập phân tích đ ấ t ' nước Phòng thí nghiệm môi trường

Lấy vào 6 ống nghiệm trên các dung dịch KH2PO4, Na2B40 7, Na2C 0 3 theo các

tỷ lệ đã cho ỗ bảng 1, 2 để tạo ra các dung dịch đệm cổ giá trị pH như ở bảng 3 Lắc

đều các ống nghiệm để tạo thành hệ đệm trước khi cho thuốc thử vào Hút ÍOmL mẫu cho vào ống nghiệm thứ 7 Sau đó cho vào mỗi ống nghiệm trên 3 giọt thuốc thử vạn năng Lắc đều các ống nghiệm So sánh màu của ống nghiệm đựng mẫu với màu của 6 ống chuẩn Màu của ống mẫu gần với màu của ống chuẩn nào nhất thìgiá trị pH của ông chuẩn đó chính là giá trị pH sơ bộ của dụng dịch mẫu Cần xácđịnh Ghi giá tộ pH sơ bộ

pH đúng của đung địch

Trang ỉ ồ

Phòng thí nghiệm mô ỉ trường

2 Tại sao phải thực hiện qui trình xác định ở nhiệt độ phòng?

3 Tại sao phải xác định pH của dung dịch qua 2 giai đoạn? Nêu ý nghĩa của từng giai đoạn?

4 Cho 2 dung dịch A và B có nồng độ H*ỉần lượt là 0.001M và 10'9M Hỏi pH của

2 dung dịch trên bằng bao nhiêu? Dung dịch nào có pH lớn hơn? Dung dịch nào

có tính aciđ, dung dịch nào có tính.baz?

5 Nêu ưu và nhược điểm của phương pháp này so với phương pháp đo pH bằng máy?

Giáo trình thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

I ĐẠI CƯƠNG

Độ acid là khả nang của nưổc có thể trang hòa được các ion OH\ Tương tự như vậy độ kiềm chính là khả năng trang hòa các ion H+ của nước, Thông thường độ acid của nước ià hậu quả của sự có mặt của các aciđ yếu như H2P 0 4", C 0 2, H2S, các protein, các acid béo và các ion kim loại mang tính acid, cụ thể là ion Fe3* Độ acid thường khó xác định hơn độ kiềm do hai thành phần chính tạo nên độ acid là CO2 và H2S đều dễ bay hơi Khi có sự hiện diện các acid vồ cơ như H2SÖ4, HCl thì độ acid của nước tăng rất cao và giá trị pH rất thấp Người ta thường xác định độ acid tổng

cộng của nước bằng cách chuẩn ã ề với baz mạnh đến điểm đừng cũa chỉ thị màu

phenoỉphtalein; còn độ aciđ gây ra bởi các acid vộ cơ thì được xác định bằng cách chuẩn độ với baz mạnh đến điểm đừhg của chỉ thị màu methyl cam

Độ kiềm của nước là đo sự hiện diện của 3 ion chính: hydroxyd (OH“), Carbonat (CO32 ) và hydrocarbonat (HCO3") Trong thực tế, các muối acid yếu như borat, silicat cũng gây ảnh hưởng đến độ kiềm M ột vái acid hữu cơ bền với sự oxy hổa sinh học như acid humic tạo được các dạng muối tan từ đổ bổ sung vào độ kiềm

Trong nước tự nhiên và riửdc thải có thể có m ặt acid mạnh và một vài loại acid yếu vì thế cần lựa chọn được hai chất chỉ thị pH thích hợp: 1 chất chỉ thị cho acid mạnh và 1 chất chi thị cho acid yếu nào được coi là "chiếm ưu thế" trong mẫu nước đang khảo sát

Mặc dù trong nước tự nhiên có một vài loại acid yếu như H2PÖ4”, H2S, acid béo nhưng quan trọng nhất là acid carbonic (H2CO3) vì nước tự nhiện luôn tiếp xúc với C 0 2 khí quyển và sự ổn định cao của áp suất riêng phần Pco2 trong khí quyển góp phần quyết định trong việc thiết lập nên hệ đệm pH cộa nước tợ nhiên Trên cơ

sở đó, các nhà hóa môi trường chọn acid carbonic làm đại diện cho acid yếu và chọn methyl cam làm chất chỉ thị pH để chuẩn độ H2C 0 3 bằng NaOH

+ Chuẩn độ là một phương pháp phân tích cho phép xác định chính xác điểm' cuối của một phản ứng hóa học, từ

đó xác định chính xác lượng tác chất tham gia phân ứng Thường người ta dùng buret để cho tác chất vào bình phản ứng và xác định điểm cuối của phản ứng bằng cách quan sát sự đồi màu cùa các chất chĩ thị màu.

Giáo trình thực tập phân tích đất - nước Phông thí nghiệm môi trường

- Lượng clo dư có trong nước máy làm nhạt màu chỉ thị tại điểm kết thúc chuẩn

độ Khắc phục bằng cách cho thêm 1 giọt Na2S203 0.1N

- Dung dịch có màu cản trở việc nhận biết điểm cuối chuẩn độ

- B eng dịch NaOH 0.O2N: Cân 40g NaOH dạng viên pha trong nước cất thành

1 lít để được dung dịch NaOH IN Sau đó lấy 20mL dung dịch NaOH IN pha trong nước cất thành 1 lít để được 0.02N Chuẩn độ để biết chính xác nồng độ của dung dịch NaOH bằng dung dịch acid oxalic H2C2O4 0.02N, dùng chỉ thị phenoỉphtalein 0.1% (dung dịch từ không màu chuyển thành hồng nhạt)

- Chỉ thị pheiìolphtalein 0.1%: Cân lOOmg phenolphtalein pha trong lOOmL ethanol

" Chỉ thị m ethyl cam 0.1%: Cân lOOmg methyl cam pha trong lOOmL nước cất

1.4 Các bưổc tiế n hầnh:

1.4.1 Độ acid m ethyl cam:

Dùng pipet hút lO.OOmL dung dịch mẫu cho vào erlen 250mL, Thêm 1 giọt methyl cam 0.1% Tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0.02N cho đến khi dung dịch trong erlen chuyển tữ màu đỏ sang da cam thì kết thúc Màu cam bền sau

1.5 Tính toán - K ế t quả:

Để cho tiện lợi trong phép đánh giá chung môi trường nước, độ acid methyl cam và độ aciđ phenoỉphtalein được qui ra số miligam 0aCO3 có trong một lít dung dịch Gông thức qui đổi từ mili đương lượng gam H+ qua số miỉigam C aC 03:

.Trong đó: V’NaOH, V”Na0H là thể tích NaOH 0.02N tiêu tốn (mL).

vm|u là thể tích mẫu đem chuẩn độ (mL) ,

Ki ỉà hệ số hiệu chỉnh dung dịch NaOH (Ki=Nồng độ chính xác

của dung dịch NaOH*/0.02)

Giáo trình thực tập phân tích đất - nưởc Phòng thí nghiệm môi trường

Độ kiềm hyđroxyđ 4* Carbonat (còn gọi là độ kiềm p); Chuẩn độ dung dịch mẫu bằng H2SO4 0.02N với chỉ thị phenolphtalein 0.1% đến khi dung dịch mất màu hồng nhạt của phenoỉphtalein

2.2 Các yếu tộ 'cận trở:

- Lương clo dư trong mẫu nước máy ảnh hưởng đến kết quả khi chuẩn độ do làm nhạt màu chỉ thị tại điểm tương đương Vì vậy để tránh sai lệch kết quả

ta cho thêm vàọ dung dịch 1 giọt Na2S2t )3 0.1N

- Kết tủa C aC 03, M gC 03 trong quá trình làm mềm nưđc bằng vôi cũng gây sai lệch kết quả Ta cố thể lọc dung dịch trưđc khi chuẩn độ để giảm sai số

- Dung dịch có màu cũng gây ảnh hưởng đến kết quả do khó nhận biết điểm cuối chuẩn độ

đã tính toán ở mục II 1,3.2, dùng chỉ thị phenolphtalein 0.1%

- Chỉ thị pheiìolphtalein 0.1 %

“ Chỉ thị m ethyl cam 0.1%

Giáo trình thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm mô ỉ trường

2.4 Các bước tiến hành;

2.4.1 Độ ktềm hydroxyd + carbonat (bay độ kiềm P):

Dùng pipet hút lO.OOmL đung dịch mẫu cần xác định cho vào erỉèn 250mL Thêm 1 giọt phenolphtalein 0 1% Tiến hành chuẩn độ bằng dung địch H2SO4 0.02N đến khi dung dịch m ất màu hồng của phenolphtalein Ghi thể tích H2SO4 0.02N đã tiêu tốn (VO Làm 3 lần, lấy kết quả trung bình

2.4.2 Bộ kiềm tểữ g cộng (độ kiềm T):

Dùng pipet hút lO.OOmL dung dịch mẫu cần xác định cho vào orlen 250mL Thêm 1 giọt methyl cam 0.1% Từ buret nhỏ từng giọt H2SO4 0.Ö2N cho đến khi dung địch chuyển màu tữ vàng sang da cam (nhận ra ánh hồng) Ghi thể tích H2SO40.02N tiêu tốn (V2) Lầm 3 lần, lấy kết quả trung bình

2.5 Tính toán - K ế t quẵ:

K2 là hệ sô" hiệu chỉnh dung dịch H2SO4

(K2=NỒng độ chính xác của dung dịch H2SO4V0 02)

Dựa trên kết quả có được ta có thể tính độ kiềm do các ion gây ra theo bảng sau:

K ết qùa chuẩn độ Độ kiềm do các ion (mg 0 aCO3/L)

ĩĩĩ CẦU H Ỏ I

Giáo trình thực tập phân tích đất ~ nước Phồng thí nghiệm môi trường

1 Chứng minh các công thức tính toán?

2 Vì sao phẫi thêm Na2S203 vào dung địch mẫu cần xác định? Viết phương trình phản ứng?

3 Nếu m lu nưổc có màu thì có thể áp dụng phương pháp này được không?

4 Viết công thức cấu tạo của methyl cam và phenolphtalein? Giải thích sự thay đổi màu của 2 thuốc thử trên theo pH?

5 Giải thích xuất xứ của các hệ sô" 0.17, 0.60, 1.22 trong công thức biểu diễn kết

quả ở trên?

Phòng thí nghiệm môi trường

M gC 03 xuất hiện, khi đun sôi nước (nước giếng, nước sống .) Nhưng trong nước tự nhiên hàm lượng của các ion kim loại hóa trị hai thường không lớn lắm, do đó độ cứng cỏa nước biểu thị nồng độ tổng cộng của ion canxi và magne tính theo C aC 03

Vậy nguồn gốc phát sinh độ cứng của nước tự nhiên là gì? Như ta đã biết, nước tự nhiên tiếp xúc với khoáng vật chứa canxi, magne và làm tan m ột phần các khoáng vật này Kết quả, trong nước tự nhiên có chứa các muôi tan của Ca2* và Mg2*, tạo ra độ cứng tạm thời của nước Các loại khoáng vật thường gặp là calcit(C a[C 033), ạragohit (Ca[C03]), dolọmit (CạMg[C03]), gypsum (CalSOrì^HaO),

Chúng ta cần phân biệt độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cữu của nưđc

- Độ cứng tạm thời: Các khoáng carbonat (calcit, aragonit, dolomit) tạo ra muối tan hydrocarbonat Ca, Mg gây rạ độ cứng tạm thời của nước Ngưdi ta gọi là độ cứng tạm thời vì sự đun nóng nước tự nhiên có thể loại trừ được độ cứng này:

t°C

- Độ cứng vĩnh cửu: Các khoáng Sulfat (gypsum, anhydrit) tạo ra các muối

không tan Sulfat Ca, Mg gây ra độ cứng vĩnh cửu Người ta gọi là độ cứng vĩnh cửu vì sự đun nóng nưức không loại trừ được độ cứng này

Độ cứng của nước có thể từ 0 đến vài trăm mg/L C aC 03 tùy theo nguồn nước và

Trang ĩ 8

Giấo trình thực tập phấn.tích đất - nước Phòng thí nghiệm mô ỉ trường

' * Bảng chuyển đổi đơn vị

Để tính chuyển độ cứng giữa các thang nêu trên, dùng bảng sau:

MỹĐctavị mmol/ỉ

ở môi trường pH = 1 0 , các ion Ca2+, Mg2+ sẽ tạo thành phức châ"t có màu đỏ nho với ch! thị màu Erichrom T đen (NET) Khi chuẩn độ bằng EDTA thì phức của của EDTA và Ca2+, Mg2+ được tạo thành Lúc lượng EDTA vừa đủ để tạo phức hoàn toàn với canxi và magne thì phân tử NET bị đẩy ra khỏi phức chất ban đầu khiến dung dịch bị mất màu đỏ yà trở thành màu xanh chàm tại điểm tương đương

Giáo trình thực tập phân tích đ ấ t - nước Phòng thí nghiệm môi trường

1 Nguyên tắc:

Chuẩn độ một thể tích chính xác dung dịch cần xác định bằng dung dịch EDTA 0,0 IM trong đệm amoniac pH = 1 0 với chỉ thị NET đến khi màu chuyển từ đỏ nho sang xanh chàm rõ rệt

Phản ứng chuẩn độ;

M f + Y' o MY2'Khi có dư 1 giọt EDTÀ, phản ứng chỉ thị xầy ra:

xanh chàm tại pH = 10 (Hĩn2‘)

2 C ác yếu tố* cản tr ỗ

- Kim loại nặng có trong nước cứng (nhất là vết đồng (II)) cũng tạo phức với EDTA đo đó làm sai lệch kết quả đo Khắc phục bằng cách cho thêm KCN

để liên kết các kim loại nặng

“ Trong nứớc cứng thường có Mn(ĨI) nên trong môi trường kiềm nó sẽ chuyển thành Mn(IV) và phá hủy chỉ thị N E T D o đó phải cho ■ hydroxyỉamin clohydrat NH2OH.HCI để ngăn ngừa sự tạo thành Mn(IV) trong môi trường

- D ung địch đệm am oniac có pH = 10;

Lấy lOOg NH4CI loại TKPT và 350mL NH4OH đậm đặc (loại tinh khiết phân tích 25%) pha với nước cất thành 1 lít Sau đó kiểm tra lại bằng máy đo pH hoặc dùng chỉ thị pH lần lượt như sau:

® lOmL đệm 4* 1 giọt phenolphtalein 0.1% (có pT = 9) thấy màu hồng rõ rệt Nếu dung dịch m àu hồng nhạt hay không màu thì thêm NH4OH đến khi dung địch có màu hồng

® lQmL đệm + 1 giọt ch! thị hỗn hợp có pT =■■ 10.2 , thấy m àu vàng Nếu thấy đung dịch cổ màu tím thĩ thêm một ít NH4CỈ rắn cho đến khi dung địch chuyển thành màu vàng

Trang 20

Giáo trình thực tập phần tích đất - nựớc Phồng thí nghiệm môi trường

- Chỉ thị NET: Nghiền 0.25g chì thị với 100g K c r(đ ã sấy khô) trong cối sứ thành bột mịn, hỗn hợp rắn có nồng độ chỉ thị là 0.25% Bảo quản chỉ thị trong chai nâu /đ ậy kín sau mỗi lần dùng, tốt nhất bảo quản tròng bình hút ẩm

IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH

Dùng pipet hút lO.OOmL dung dịch kiểm tra cho vào erlen 250mL Thêm 5mL đệm pH = 1 0 ,20mg chĩ thị NET và chuẩn độ bằng dung địch EDTA 0.01M đến khi đung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang xanh chằm rõ r ệ t ,

Ghi thể tích EDTA 0.01M tiêu tốn (VedtaT

Làm 3 lần rồi lấy giá trị trung bình

V TÍNH TOÁN - K Ế T QUẢ

Biểu diễn độ cứng tổng (H£> bằng số miligam CaC03 hiện diện trong một lít nước khảo sát (mgCaC03/L)

1 mđlg.L"1 = 50 mgL"1 C aC 03Công thức:

Giáo trình thực tập phẫn tích đất - nước Phông thí nghiệm môi trường

1 Nguyên tắc:

Chuẩn độ m ột thể tích chính xác dung dịch cần xác định bằng dung dịch EDTA

0 0 1 trong môi trường pH khoảng 12 - 13 với chĩ thị murexid đến khi màu đung địch chuyển từ đỏ sang tím

Phản ứng chuẩn độ:

Ca2* + Y' CaY2"

Khi có dư 1 giọt EDTA, phản ứng chĩ thị xảy ra:

CaH2ln 4- T CaY2“ 4- In'

- D ung địch N aOH 6M: Cân 24g NaOH viên, pha bằng nước cất thành lOOmL

IV CÁ C BƯỚC T IẾ N HÀNH

Dùng pipet hứt chính xác lO.OOmL dung dịch kiểm tra cho vào erlen 250mL Thêm 10 - 20mg chỉ thị mằu murexid rồi lắc đều Thêm từ từ từng giọt NaOH ỐM đến khi đung địch xuất hiện màu hồng Sau đó chuẩn độ bằng đung dịch EDTA0.01M cho đến khi dung dịch chuyển từ màu hồng sang tím hồng,

Ghi thể tích EDTA 0.01M tiêu tốn (Vedta)

Làm 3 lần, lấy giá trị trung bình

Trang 22

Giáo trình thực tập phẩn tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

3 Chứng minh các công thức tính toán?

4* Viết công thức cấu tạo của thuốc thử NET, Murexid, EDTA? Viết phân ứng tạo phức của các thuốc thử hên với các íon Ca2+, Mg2+ ?

5 Khi trong mẫu có hàm lượng sắt cao thì có thể áp dụng phương pháp này để xác định Ca , Mg2+ hay không? Giải thích?

Giáo trĩnh thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

Clorur Ịà anion chính trong thiên nhiên và trong nước thải Vị mặn của clorur thay đổi tùy theo hàm lượng và thành phần hóa học của nước Với mẫu chứa 250

mgCỈVl người ta đã có thể nhận ra vị mặn, tuy nhiên khi nước có độ cứng cao thì vị

mặn lại khó nhận biết dù nước cổ chứa đến 1000 mg C17L

Hàm lượng clorur cao sẽ gây hại cho kết câu các ống kim loại, đồng thời cũng ẵnh hưởng xấu đến sản lượng và châ't lương nông phẩm trong nông nghiệp Do

đó việc xác định hàm lượng anion C ĩ có trong nước tự nhiên là rất cần thiết

l Nguyên tắc: Xác định clorur bằng phương pháp Mohr

Dùng dung dịch AgNCh chuẩn độ trực tiếp xuốrm dung dịch mẫu có chứa cr,

phản ứng được thực hiện trọng môi trường trung tính hay kiềm nhẹ (NaHCỐã) với chỉ thị K2C r0 4 Diềm kết thúc phản ứng nhận được khi dung dịch xuất hiện kết tủa

- Ortho-phosphat ở hàm lượng cao lớn hơn 25 mg/L cũng tác đụng với

Giáo trình thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH

“ Hút lOmL dung dịch mẫu kiểm tra vào erlen 250mL Thêm 2mL dung dịch NaHC03 5% và 2 ~ 3 giọt K2C r04 5%, Từ buret nhỏ từ từ dung dịch AgN 03 0.0IM và lắc mạnh Gần tới điểm tương đương dung dịch trở nên trong hơn, kết tủa AgCỈ vón lại, khi đó ta cho từng giọt AgNƠ3 0.0IM, lắc mạnh đến xuất hiện màu đỏ gạch Ghi thể tích A gN 03 0.0IM đã tiêu tôn

Làm 3 lần,.lấy kết quả trung bình (V)

- Thực hiện các thao tác tương tự như trên với mẫu trắng - tức là dùng lOmL

nước cất thay vì hút mẫu Ghi thể tích A gN 03 0.01M đã tiêu tốn (V°)

- V là thể tích A gN 03 đã tiêu tấn để chuẩn độ mẫu (mL)

- v ° là thể tích A gN 03 đã tiêu tốn để chuẩn độ mẫu trắng (mL)

- vm|u là thể tích mẫu đùng để chuẩn độ (mL)

- CAgN03 là nồng độ của A gN 03

“ 35.5 là nguyên tở gam của Cỉ\

VI CÂU HỎI

1 Giải thích vai trò của các hóa chất đã sử dụng trong bài thực tập?

2 Chứng minh các công thức tính toán? Vì sao phải chuẩn độ trong môi trường trung tính?

3 Tại sao phải làm mẫu ưắng?

4 Ngoài phương pháp Mohr còn cố phương nào khác để xác định c r hay không? Nêu các phương pháp khác để xác định Cl"?

5 Nêu phượng pháp xác định độ mặn (Cĩ) trong nước biển? Viết cộng thức quy đổi

tữ hàm lượng mg/L về %ơ?

Giáo trình thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm, môi trường

1* B ại cương

Sắt là kim loại phong phú cấu tạo nên vỏ trái đất Trong dòng nước mặt, hàm lượng sắt thay đổi và ít khi vượt quá lmg/L nhất là đối với các loại nước có tính kiềm Đối với nước ngầm, pH thấp, lượng sắt có thể cao hơn

Trong môi trường khử, oxy hòa tan thấp, sắt thường tồn tại ỏ dạng sắt hai hòa tan, sắt ba chỉ cổ thể hòa tan khi pH < 5 s ắ t dễ bị oxy hóa thành Fe(IIĨ) và bị thủy

giải, sau đó bền ồ dạng ferric hydrat không tan Đây là hình thái thường gặp của sắt

trong các m ẫu được đưã đến phòng thí nghiệm để phân tích.

Những dòng nước thải quá acid (pH < 3.5) là môi trường thích hợp để Fe(IĨI) dễ dàng hòa tan trở l ạ i

2, Ý nghĩa m ôi trường

Sắt là nguyên tữ vi lượng cần thiết cho cơ thể đ ể cấu tạò hồng cầu Vì th ế sắt với hàm lượng 0.3mg/L là mức ấn định cho phép đối vdi nước sinh hoạt Nếu vượt quá giới hạn trên thì sắt có thể gây ra những phiền toái sau: í

- Sắt có mùi tanh đặc trưng Khi tiếp xúc vứi khí trời kết tủa sắt (III) hyđrat hình thành làm nước trẻ nên có màu đỏ gạch tạo âh tượng không tốt cho người sử dụng

“ Nước có sắt không thể dùng cho một số ngành công nghiệp đòi hỏi chất lượng cao như: tơ, sợi, dệt, thực phẩm, dược phẩm

- K ết tủa sắt lắng đọng thu hẹp đần 'tiết điện hữu dụng của ống dẫn trong mạng lưới phân phối nước

1 Nguyên tắc

lon Fe2+ có trong nước ở pH = 2 - 9 sẽ tạo phức với 1,10 - phenanthroline tạo thành phức m àu đỗ cam hấp thu cực đại ở bước sóng 508 nm, khoảng nồng độ tuân theo định luật Lam bert - Beer là 0.Ị3 -.5 ppm Bằng cách xây đựng đường chuẩn của Fe2+ với 1,10 - phenanthroiine với nồng độ biết trước, ta có thể gián tiếp xác định được nồng độ của ion Fe2+ có trong mẫu Muốn xác định tổng Fe2+, Fe3+ ta phải khử Fe3+ xuống Fe2+ bằng cấc chất khử như hyđroxyỉamin, hydrazin Sau đó tiến hành xác định tương tợ như xác định Fe2^ ị;

Trang 26

Giáo trình thực tập phần tích đẩt - nước Phông thí nghiệm môi trường

“ Dưng dịch Hydroxylamin 10%: Hòa tan 10 g NH2OH.HCl trong lOOmL nước ■

- Đ ệm a c e ta t pH = 5: Hòa tan 17.5 g CH3C0 0 Na.3H20 trong lOOmL m ốc cất, thêm vào đó 4,5mL CH3COOH đậm đặc (d = 1.05), thêm nước cất đến 1 lít

- Dung dịch Phenanthroline 0.5%: Hòa tan 0.5g 1,10 - Phenanthroline monohyđrat trong 100 mL nước cất Thêm 2 giọt HC1 đậm đặc, khuây cho tan

- Dưng dịch Fe2+ chuẩn 1000 ppm:

Cân chính xác 3.5110 g muối Mohr (NH4)2Fe(S04)2.ốH20 loại TKPT, hòa tan trong 250 mL nước cất, chuyển vào bình định mức 500 mL có chứa sẩn 5 mL H2SO4

cất

Phòng thí nghiệm môi trường đậm đặc, trộn đều, chờ nguội đến nhiệt độ phòng, định mức tổi vạch bằng ũtíớc cất,

một ngày đêm sau mới sử dụng, để nơi mát

Khi đùng pha loãng dung dịch này 100 lần để có dung dịch Fe2+nồng độ 10 ppm dùng cho việc xây dựng đường chuẩn

định -Dùng pipet lấy chính xác 25 mL mẫu thử vào hai bình định mức 50 mL được

đánh sổ a, b, Thêm 5 mL đung dịch đệm acetat pH = 5, 1 mL hydroxylamin rồi thêm

tiếp 1 mL phenanthroline 0.5% Sau đó thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều Sau

10 phứt đo độ hấp thu quang học của dung dịch mẫu so với dung dịch so sánh (bình

số 0)

Ghi giá trị m ật độ quang A của 2 bình vào bảng 1 dưới đây:

Giáo trình thực tập phân tích đất - nước

Phòng thí nghỉệm môi trường Giáo trình thực tập phần tích đất - nước

Từ các Số liệu thu được, vẽ đồ thị A - f(C), dựa vào đồ thị để xác định CX1,

c x2 Từ đó tính hàm lượng sắt trung bình theo công thức sau:

Hoặc ta có thể xác định hàm lượng tổng sắt theo cách tính toán sau: Từ các giá trị mật độ quang A và nồng độ c cỗa đường chuẩn, ta thành lập được phương trình cùa đường chuẩn dưới dạng:

Trong đó: c là nồng độ tính theo pg/mL,

a, b là hệ sô",Khi đố tính nồng độ c xh CX2 chưa biết theo công thức :

Trong đố: v đm = 50 mL

V~ẫu = 25m L,

YIL CÂU HỎI

1 Phát biểu định luật Lambert - Beer ?

2 Vì sao phải thêm hyđroxylamìn vào bình mẫu hhi xác định sắt tổng? Viết phương trình phản ứng?

3 Trường hợp mẫu nước có màu thì phải làm cách nào để loại trừ sai sô"?

4 Nêu ý nghĩa của dung địch đệm?

5 Tính hệ sô" a và b rồi từ đó thiết lập phương trình đường chuẩn A = a + b.c, Tính

hệ sô" hồi quy tương quan R của phương trình đường chuẩn trên?

6 Tính hàm lượng sắt (II) và sắt (III) có trong m lu?

Phòng thỉ nghiệm mô ỉ trường

BÀI 6: XÁC ĐỊNH OXY HÒA TAN TRONG NỬỚC (DO)

Lượng oxy hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải tùy thuộc vào điều kiện hóa lý và các điều kiện sinh học của các loại vi sinh vật Việc xác định hàm lượng oxy hòa tan là phương tiện kiểm soát sự ô nhiễm do mọi hoạt động của con người và kiểm tra hiệu quả việc xử lý nưđc thải

1 Nguyên tắc: Phương pháp Winkler cải tiến

Trong môi trường kiềm Mn(ĨI) bị oxy hòa tan trong nước oxy hóa đến Mn(IV) vả Mn(IV) sẽ oxy hóa r thành I2 ở dạng tự do trong môi trường aciđ Lượng I2 được giải phóng ra tương đương với lượng oxy hòa tan cố trong mẫu Lượng I2 được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với natri thiosulfat, từ đó tính được hàm lượng oxy hòa tan có trọng mẫu,

Các phân ứng hóa học xảy ra như sau:

- Khi không có oxy trong mẫu nước:

- Các tác nhân oxy hóa khác như nìtrit, sắt (III) cũng có thể oxy hóa 2T -» I2 f

đưa đến việc nâng cao tri số của kết quả

- Các tác nhân khử như sắt(II), sulfit, sulfur và polythiocyanat lại khử I2 2r

và sẽ làm hạ thấp kết quả

Ion nitrit (N 02‘) là một trong những ngăn trở thường gặp, nó không oxy hóa Mn2+

mà khi môi trường cổ iodur và acid thì nó sẽ oxy hóa 2 Ĩ I2, N20 2 tạo thành từ phản ứng lại bị oxy hóa bởi oxy không khí qua mặt thoáng của dung địch để sinh ra lại N0 2' theo phản ứng sau:

Giáo trĩnh thực tập phẫn tích đất - nước

Trang 30

Gỉẩo trình thực tập phần tích đất - nước Phòng thí nghiệm mõi trường

Khi đó N 0 2' bị loại trừ hoàn toàn

- Mau nước có nhiều chất lơ lửng cũng gây cản trở Phải loại bỏ bằng nhôm hydroxide trước khi cô" định oxy

3, Bảo quản mẫu:

Tránh xáo trộn mẫu khi lấy vì oxy có thể từ mẫu thoát ra ngoài hoặc từ không khí thâm nhập thêm vào mẫu

- Cho thêm vào mẫu 0.5mL H2SƠ4 đậm đặc và 20mg NaN3, Bảo quản mẫu ở nhiệt độ lạnh và để trong tối; không giữ mẫu quá 6 giờ kể từ khi lấy mẫu

Dung dịch KI/NaOH (dung dịch iodur - azur - kiềm): Hòa tan 500g NaOH

và 150g Kĩ trong nước cất và pha loãng thành 1 lít Thêm vào dung dịch này iOg NaN3 hòa tạn sẩn trong 40mL nước cất Dung dịch này không được cho phản ứng với tinh bột khi được aicd hóa Bảo quản trong chai tối màu

H2S 0 4 đậm đặc 36N ; ' ■ ■ ■

Dung dịch chuẩn Na2S2G3 O,02N: Hòa tan 4.9ốg Na2S20 3.5H20 vằ 0.2g Na2C 0 3 bằng nưđc cất trong bình định mức đung tích 1 lít Định mức thể tích đến vạch

Xác định nồng độ chính xác của dung dịch này n hư sau:

Cho lOOmL nước cất vào bình nón nút mài dung tích 250mL, lần lượt thêm vào lg KI, thêm chính xác lOmL K2Cr20 7 0.02N và lOmL HC1 2:1 Lắc nhẹ,ngay sau khi tan hết KI, chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2Q3 đến m àu vàng

Gỉẩo trình thực tập phân tích đất - nước Phòng thí nghiệm môi trường

nhạt* Thêm lm L dung dịch hồ tinh bột rồi tiếp tục chuẩn độ đến mất màu xanh Nồng độ chính xác của Na2s 20 3 được tính theo công thức:

[14]

Trong đó: NK2cr2o7 lằ nồng độ đương lượng của K2Cr20 7

VK2cr2o7 là thể tích K2Cr20 7 đã tiêu tốn để chuẩn độ

VNa c o., ià thể tích Na2s 20 3 lấy để xác đinh (lOmL).2 2 3Nồng độ chính xác của dung địch Na2s 20 3 phải được kiểm tra hàng tuần

- Chỉ thị hồ tin h bột 0.1%: Hòa tan o lg hồ tinh'bột vào lOOmL nước cất rồi đưn đến sôi

- Đung dịch K2Cr20 7 0.02N: Hòa tan 0.9807g K2Cr20 7 (đã sấy khô ở 105°C)

2 Đợi kết tủa lắng yên, cẩn thận mở nút thêm tiếp 2mL H2SO4 đậm đặc Khi cho aciđ vằọ phải để đầu pipet xuống gần lớp kết tủa rồi vừa cho dung dịch aciđ chảy

vừa rứt dần pipet lên Phần chất lỏng trong suốt ồ bên ữ ến tràn ra ngoài không ảnh

hưỏng đến kết quả phân tích B ậy nút chai vào và lắc nhiều lẫn cho đến khi hòa tan hết kết tủa

3 Lấy chính xác 50mL dung dịch đã acid hóa trong chai chuyển vào erlen 250mL Chuẩn độ bằng dung dịch Na2s 20 3 tới màu vàng nhạt Thêm vài giọt hồ tinh bột

(đung dịch chuyển sang màu xanh) và tiếp tục chuẩn độ đến khi dung dịch vừạ mất

màu Ghi thể tích dung dịch Na2s 20 3 đã dùng

T r a n g 32

Giáo trình thực tập phẫn tích đất - nươc Phòng thí nghiệm môi trường

V TÍNH TOÁN - K Ê T QUẢ

Nồng độ oxy hòa tan được tính theo công thức:

DO (mg/L) = 8 X X X 1000 X V * ,

Trong đố: 8 là đương lượng gam của oxy

NNa2s2o3 là nồng độ đương lượng của Na2s 20 3

VNa„s-o„ là thể tích Na2S2Q3 lấy để xác đinh (lOmL)

2 2 3

V c h a i là thể tích của chai ỉấy mẫu (mL)

Vĩ CÂU HỎI

1 Chửng minh công thức tính hàm lượng DO?

2 Giải thích ý nghĩa của từng công đoạn trong quy trình xác định?

3 Tại sao phải cho azur natri (NaN3) vào dung dịch KI/NaOH?

41 Hãy dự đoán hàm lượng oxy hòa tan trong các mẫu nước ô nhiễm hữu cơ nặng?