đánh giá chất lượng nước qua các công đoạn xử lý để sản xuất nước cất pha tiêm tại viện vacxin nha trang

Vì thế công nghệ xử lý nước nhằm loại bỏ các thành phần tạp chất không phù hợp với mục đích sử dụng hoặc đưa các tạp chất về dạng chấp nhận được trong phạm vi cho phép cũng ngày càng phá

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước là cơ sở sự sống của mọi sinh vật Đối với con người và các hoạt động sản xuất, nước là nguồn nguyên liệu chiếm tỉ trọng lớn Sự bùng nổ dân số; tốc độ đô thị hóa càng tăng; sự phát triển của nền sản xuất công nghiệp, nông nghiệp càng cao thì nhu cầu nước càng cấp thiết và gay go Vì thế công nghệ xử lý nước nhằm loại bỏ các thành phần tạp chất không phù hợp với mục đích sử dụng hoặc đưa các tạp chất về dạng chấp nhận được trong phạm vi cho phép cũng ngày càng phát triển Tuy nhiên để chọn được các biện pháp xử lý nước cho phù hợp, cần phải căn cứ vào các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước nguồn và yêu cầu chất lượng của nước sử dụng

Trong việc sản xuất vacxin và các chế phẩm sinh học, nước đóng một vai trò quan trọng quyết định chất lượng của mọi sinh phẩm Nước là một nguyên liệu đầu thiết yếu của mọi nguyên liệu nên việc đánh giá chất lượng nước và sử dụng các phương pháp xử lý làm sạch nước theo yêu cầu tiêu chuẩn của sản xuất là rất cần thiết

Để góp phần nâng cao chất lượng nước và đánh giá các biện pháp xử lý nước tại viện

Vacxin Nha Trang, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá chất lượng nước qua các công đoạn xử lý để sản xuất nước cất pha tiêm tại Viện Vacxin Nha Trang”

Đề tài tiến hành nghiên cứu nhằm mục đích sau:

- Khảo sát hồi cứu kết quả kiểm tra chất lượng nước từ năm 2004 đến năm 2005

- Xác định các chỉ tiêu đặc trưng chất lượng nước qua từng công đoạn xử lý đạt

ở mức nào, liên hệ các phương pháp xử lý hiện nay để nâng cao chất lượng nước cho sản xuất nước cất, văcxin và sinh phẩm

Đối với nước được dùng trong ăn uống sinh hoạt, nước phải được xử lý đáp ứng những quy định hiện hành để đảm bảo sức khoẻ con người

Đối với nước dùng trong sản xuất, chất lượng nước cấp đòi hỏi rất khác nhau, tuỳ thuộc vào mỗi ngành công nghiệp, có thể chia ra các loại như sau:

+ Nước dùng cho ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dêt, giấy, phim ảnh…yêu cầu chất lượng đạt như nước ăn uống sinh hoạt

+ Nước để làm nguội gần như là nhu cầu chung của các ngành công nghiệp và chiếm một số lượng rất lớn (ví dụ: làm nguội các thiết bị hoá chất, các lò đúc gang, thiết bị làm nguội không khí…) nước làm nguội yêu cầu chất lượng cặn và độ cứng tạm thời nhỏ và nhiệt độ càng thấp càng tốt

+ nước cấp cho nồi hơi yêu cầu chất lượng cao Nước không được có cặn, độ cứng toàn phần phải rất nhỏ Ngoài ra phải hạn chế tới mức thấp nhất sự có mặt của các hợp chất axit silic

1.1.2 Vai trò của nước trong sản xuất tại Viện Văcxin Nha Trang

Đối với nước dùng trong sản xuất dược phẩm nói chung và trong sản xuất văcxin và các chế phẩm sinh học nói riêng nước đóng một vai trò quan trọng Nước dùng để tráng rửa ampoule, lọ đựng văcxin, súc rửa dụng cụ trong sản xuất cũng như trong kiểm nghiệm mọi sinh phẩm Nước dùng để làm nguội và làm mát các thiết bị Sản xuất nước cất pha tiêm Chất lượng của nước cất do Viện sản xuất phải đạt tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam, USP và EP

1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 1.2.1 PHƯƠNG PHÁPXỬ LÝ NƯỚC BẰNG HẠT LỌC

∗ Nguyên lý: Quá trình lọc là cho nước đi qua lớp vật liêu lọc một chiều dày

nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng trong nước ( hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi qua bể lọc phải đạt tiêu chuẩn cho phép)

∗ Nguyên lý hoạt động của một số bể lọc: Để thực hiện quá trình lọc nước có

thể sử dụng một số loại bể lọc có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông

số vận hành khác nhau Sau đây là nguyên lý hoạt động của một số loại bể lọc

- Bể lọc chậm: Nước chảy từ máng phân phối đi vào bể qua lớp cát lọc Lớp cát

lọc được đổ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọc đưa sang bể chứa Lớp cát lọc thường là cát thạch anh có chiều dày, kích thước cỡ hạt tương ứng

Khi cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với vận tốc nhỏ (0,1 ÷ 0,3 m/h) thì trên bề mặt cát sẽ dần dần hình thành màng lọc Nhờ có màng lọc cát mà hiệu quả xử lý đạt được rất cao, 95 -99% cặn bẩn có trong nước bị giữ lại trên lớp màng lọc Ngoài ra

bể lọc chậm dùng để xử lý nước không dùng phèn, không đòi hỏi sử dụng nhiều máy móc, thiết bị phức tạp, quản lí và vận hành đơn giản Nhược điểm là diện tích lớn do vận tốc lọc nhỏ nên khó cơ khí hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc

- Bể lọc nhanh: Theo nguyên tắc cấu tạo và hoạt động, bể lọc nhanh bao

gồm bể lọc 1 chiều và bể lọc 2 chiều Trong bể lọc một chiều gồm một lớp vật liệu lọc hoặc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc Khi lọc nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ và hệ thống thu nước trong

và được đưa về bể chứa nước sạch

Hiệu quả làm việc của bể phụ thuộc vào chu kỳ công tác của bể lọc, tức là phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể

- Bể lọc áp lực: Là một loại bể lọc nhanh kín, thường được chế tạo bằng thép

có dạng hình trụ đứng (cho công suất nhỏ ) và hình trụ ngang (cho công suất lớn)

Bể lọc áp lực được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt khi hàm lượng cặn của nước nguồn đến 50 mg/l, độ màu đến 80 độ với công suất trạm xử lý đến 3000

m3/ngày và dùng máy nén khí cho công suất bất kỳ

Nguyên tắc làm việc tương tự bể lọc nhanh

- Bể lọc tiếp xúc: Bể lọc tiếp xúc được sử dụng trong dây chuyền công nghệ xử

lý nước mặt có dùng chất phản ứng đối với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150 mg/l, độ màu đến 150 độ (thường là nước hồ) với công suất bất kỳ hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000 m3/ngđêm

Trong bể lọc tiếp xúc quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên Nước đã pha phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cát lọc rồi tràn vào máng thu nước theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa

Vật liệu lọc dùng cho bể lọc tiếp xúc phải là cát thạch anh và sỏi hoặc các vật liệu khác đáp ứng được yêu cầu sử dụng phèn không bị lơ lửng trong quá trình lọc nước

Ưu điểm của bể lọc tiếp xúc là khả năng chứa cặn cao, chu kỳ làm việc kéo dài Đơn giản hóa dây chuyền công nghệ xử lý nước

Nhược điềm là tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn Hệ thống phân phối hay bị tắc

- Bể lọc hai chiều: Nước khi vào bể theo cả hai chiều từ trên xuống và

dưới lên Nước đã lọc sạch được thu vào ống rút nước trong ở giữa lớp cát lọc

Khi lọc nước đi theo đường ống chính vào bể chia làm hai phần Một phần nước sẽ đi vào hệ thống phân phối ở phía dưới rồi đi qua lớp cát lọc và cả hai phần nước này sẽ được đưa vào ống rút nước trong ở giữa bể và được dẫn sang bể chứa

Nước lọc đi vào bể phần lớn là nước từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc cỡ lớn hơn,

do đó độ bẩn đều hơn trong toàn chiều dày lớp vật liệu lọc ở dưới Mức tăng độ bẩn và tăng tổn thất áp lực chậm hơn, nên chu kì làm việc của bể lọc được kéo dài

- Bể lọc hạt lớn: Bể lọc hạt lớn được dùng để làm trong một phần nước cung

cấp cho sản xuất có sử dụng hoặc không sử dụng chất phản ứng

Lượng cặn giữ lại trong bể lọc hạt lớn là 50 ÷ 70% hàm lượng cặn trong nước nguồn khi không dùng phèn và 3 ÷5 mg/l khi có dùng phèn Bể lọc hạt lớn có thể là bể lọc hở hoặc áp lực

- Lưới lọc: Trong những năm gần đây, người ta thường dùng lưới lọc để làm

trong sơ bộ nước mặt chứa các màng thủy sinh rất có hiệu quả đặc biệt là với nước hồ trong thời kì có độ màu cao

Trong dây chuyền công nghệ xử lí nước, lưới lọc thường đặt trước bể trộn, sau

đó mới qua các quá trình xử lí để làm trong nước hoàn toàn

Lưới lọc làm bằng kim loại không gỉ hay bằng nilông có sườn thép hình trụ quay xung quanh trục nằm ngang Mắt lưới rất nhỏ khoảng 0,02 ÷ 0,06 mm Cường

độ lưới lọc đạt tới 10 ÷ 25 l/s.m2, vòng quay là 1,25 ÷ 5 vòng/phút tương ứng với tốc

độ 0,3 m/s

1.2.2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC BẰNG MÀNG LỌC:

Kỹ thuật màng là một trong những qui trình khá mới được phát triển và ứng dụng trong công nghệ xử lí nước trong khoảng 20 năm trở lại đây Phạm vi áp dụng của kỹ thuật màng khá rộng, bao quát gần như tất cả các khả năng loại bỏ tạp chất: chất huyền phù, chất keo, chất hữu cơ nhũ, chất hữu cơ tan, các ion có kích thước nhỏ (Na+ chẳng hạn )

Mục đích của phương pháp xử lý bằng màng là nhằm tách các tạp chất ra khỏi môi trường nước Màng có tính thấm chọn lọc khác nhau đối với các cấu tử khác nhau Các hạt vật chất có kích thước khác nhau được phân chia sơ bộ như sau:

+ Hạt mịn:10 ÷ 100 µm + Hạt cỡ micron: 1÷ 10µm + Cao phân tử: 10-2 ÷ 1µm + Ion: 10-4 ÷ 10-2µm Với các hạt vật chất có kích thước khá lớn như hạt thô, hạt mịn có thể tách theo phương pháp sa lắng hay lọc qua lớp hạt (lọc nhanh, lọc chậm ) Với các hạt vật chất

có kích thước nhỏ hơn ( Ví dụ đến 0,4 ) có thể tách bằng biện pháp vi lọc Biện pháp siêu lọc ly tâm có thể tách được các hạt keo, các phân tử chất tan nhỏ Các ion chỉ có thể tách được bằng phương pháp thẩm tích, điện thẩm tích, thẩm thấu ngược và trao đổi ion

Kích thước lỗ xốp của màng sẽ quyết định tính thấm qua của các cấu tử Trừ trường hợp điện thẩm tích, thẩm tích, thẩm thấu ngược trao đổi ion, các trường hợp khác đều có đặc trưng là các chất tan có kích thước lớn hơn lỗ xốp của màng sẽ bị giữ lại không vận chuyển qua màng

Trong phương pháp xử lý bằng màng luôn cần đến áp suất động lực nhằm thúc đẩy tốc độ quá trình Vì khi tiết diện chảy càng nhỏ thì trở lực càng cao

Một số kỹ thuật xử lý bằng màng thường gặp trong công nghệ xử lý nước

∗ Màng vi lọc

- Loại màng: xốp, đối xứng

- Kích thước lỗ: 0,05- 10 µm

- Ap suất động lực nhỏ hơn 0,1- 2,0 bar (1bar =14,502PSI)

- Vật liệu chế tạo màng: polime, sỏi, gốm, sứ

-Vùng ứng dụng: phân tích, khử trùng, nước siêu sạch, làm trong đồ uống

∗ Màng siêu lọc

_Loại màng: xốp và đối xứng _Độ dày xấp xỉ 150 µm _ Kích thước lỗ xốp: 10- 100nm

_Ap suất động lực: 1 – 10 bar

_Vật liệu chế tạo màng: Polime, sợi, gốm sứ

_ Vùng ứng dụng: Sữa, thực phẩm, luyện kim, dệt, dược phẩm Tách hệ keo, cao phân tử

∗ Màng lọc nano hay lưới siêu lọc:

Là loại màng có kích thước lỗ nhỏ hơn lọai màng siêu lọc nhưng lớn hơn loại màng thẩm thấu ngược Từ nano chỉ độ lớn của kích thước (10-7cm = 10A0 tức 10-9m) Loại màng này thích hợp cho quá trình làm mềm nước, loại bỏ một số chất hữu cơ tan,

áp suất động lực thấp hơn so với màng thẩm thấu ngược

+ Loại màng: bất đối xứng, tổ hợp composit

+ Độ dày của màng: lớp đỡ 150µm, lớp da màng 1mm + Kích thước lỗ xốp: < 2nm

là hệ điện thẩm tích có bộ phận đảo chiều điện tích sau một chu kì nhất định nhằm tăng cường hiệu suất của quá trình

1.2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC BẰNG TRAO ĐỔI ION

Trao đổi ion có ứng dụng rộng rãi, quan trọng nhất trong quá trình làm mềm nước Trao đổi ion theo nghĩa hẹp là sự thay thế của một ion ( cation hay anion ) từ một dung dịch với ion cùng dấu được cố định bởi lực tĩnh điện trên một chất rắn không tan Sự trao đổi giữa các ion ngoài dung dịch và chất rắn tuân theo quy luật cân bằng điện tích

Cationit là một chất trao đổi cation, nó trao đổi được với các ion dương ngoài dung dịch, bởi trên chất rắn(chất trao đổi) có chứa các nhóm chức Sylfon R-SO3H, carboxylic R-COOH, R-OH, phosphon R-PO3H2 (R là mạng chất rắn mà các nhóm chức gắn trên đó) Các ion H+ trong nhóm chức có khả năng trao đổi với cation ngoài dung dịch Theo quan điểm của Bronsted thì các nhóm đó là axit có khả năng nhường proton, nếu nó là axit mạnh khả năng phân li cao không phụ thuộc vào pH của môi trường thì các chất trao đổi ion gọi là loại cationit mạnh (loại chứa nhóm R-SO3H, R-

SO3Na) Nếu các nhóm thuộc loại axit yếu (R-COOH, R-OH, R-PO3H) thì cationit chứa nó gọi là cationit yếu, khả năng phân ly yếu và phụ thuộc vào pH của môi trường Cationit yếu thường chỉ ở dạng H+ và được sử dụng cho những mục đích tương đối đặc thù ( công nghệ dược, y, thực phẩm )

Anionit là chất trao đổi ion có chứa các nhóm chứa amin bậc nhất R-NH2, amin bậc hai, bậc ba, bậc bốn Anionit mạnh là loại chứa nhóm chức có khả năng phân ly yếu

Chất trao đổi ion có nguồn gốc vô cơ hay hữu cơ Chất trao đổi vô cơ thường là dạng cationit trên nền alumosilicat: benzoit, vermiculit, một số loại sét, zeolit tự nhiên, zeolit tổng hợp Một vài dạng anionit vô cơ có thể kể ra là dolomit, apatit, [Ca5(PO4)3]OH và silicat của kim loại nặng Chất trao đổi ion hưũ cơ phong phú hơn, chúng có nguồn gốc từ tự nhiên như than bùn, tanin, loại tổng hợp gồm hai họ chính là loại than sulfon hóa và nhựa trao đổi ion Tất cả các loại nhựa trao đổi ion đều là polymer có cấu trúc không gian ba chiều nên nó không bị tan trong điều kiện bình thường Chất trao đổi ion có độ xốp khá lớn, chứa một lượng nước 40 ÷ 60% tính theo

khối lượng

1.3 ĐẶC TRƯNG CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Chất lượng nước được đánh giá thông qua một loạt các chỉ tiêu, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, các chỉ tiêu đó được quy định cụ thể cho từng quốc gia, từng vùng,

từng ngành Sau đây là một số chỉ tiêu chính thường thấy trong qui định tiêu chuẩn chất lượng nước Trong các chỉ tiêu bao gồm chỉ tiêu về mặt hoá học, vi sinh vật, vật

lý

1.3.1 Các chỉ tiêu vật lý

∗ Màu sắc: Màu sắc của nước bị gây bởi các hợp chất hữu cơ, các hợp chất sắt, nước

thải công nghiệp hoặc do sự phát triển của rong rêu tảo Độ màu được xác định theo

phương pháp so sánh với thang màu côban

∗ Mùi và vị: Mùi vị của nước được coi là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng nước, nhất là nước sử dụng cho sinh hoạt và một số ngành công nghiệp: thực phẩm, đồ uống, dược phẩm Rất nhiều hợp chất hữu cơ và một số chất vô cơ gây mùi và vị cho nước

Một số hợp chất vô cơ gây mùi điển hình là: sắt (mùi tanh), H2S(mùi trứng thối), amoniac (mùi khai), clo dư và cloramin do quá trình khử trùng (mùi hắc) Một số muối vô cơ tan của đồng, sắt, kẽm, mangan, kali, natri gây ra vị khác nhau trong vùng nồng độ cỡ từ 1/10 tới 1/vài trăm mg/l Mùi và vị có thể không đi kèm với nhau Chủng loại hợp chất hưũ cơ gây mùi phong phú hơn, đặc biệt là họ chất phenol và dẫn xuất clo của chúng như clophenol Một số chất hữu cơ gây mùi có nguồn gốc từ quá trình phân hủy động vật, thực vật, hay từ nước thải công nghiệp

Cách thức tiến hành là lấy mẫu nước pha loãng với nước không có mùi ở một tỷ

lệ nhất định, ở một nhiệt độ xác định và cho xác định bằng phương pháp ngửi Ở tỷ lệ pha loãng, ví dụ 1/100 mà không ngửi thấy mùi nữa thì giá trị đó gọi là trị số mùi, giá trị này phải đi kèm với nhiệt độ xác định nó

Vị cũng được đánh giá tương tự nhưng rất cần được chú ý do khả năng gây độc

trực tiếp cho cơ thể của người thử

∗ Độ đục: Độ đục của nước gây ra bởi sự có mặt của các chất không tan Các chất

không tan có nguồn gốc hữu cơ, vô cơ và thực vật, vi sinh, có kích thước thông thường

từ 0,1-10 µm Có ba phương pháp để xác định độ đục: quan sát, đo quang, và khối lượng

∗ Độ dẫn điện: Độ dẫn điện là giá trị nghịch đảo của điện trở có đơn vị thường dùng

là µS/cm Đây là một đại lượng đặc trưng cho tổng chất rắn hòa tan khi muối này phân

ly thành các ion Phương pháp xác định nhanh gọn, thuận lợi và được tính theo tỷ lệ gần đúng sau: 1000 µs/cm hay 100mS/m xấp xỉ 1000 mg/l chất hòa tan Các catrion chính hòa tan trong nước tự nhiên (dòng chảy) bao gồm: Na+, Ca2+, Mg2+, K+ và các

anion: Cl-, SO42-, HCO3-, CO32-, NO3- Đối với cơ thể động vật và con người nước có nhiều muối vô cơ hay ít muối vô cơ đều có tác động bất lợi Nước dùng cho sinh hoạt

có độ muối cao gây ra hiện tượng ăn mòn hoặc gây cản trở sự hình thành lớp bảo vệ chống ăn mòn Nước sinh hoạt có độ dẫn điện không được vượt quá 500 µS/cm (tương ứng với 1200 mg/l TDS)

1.3.2 Các chỉ tiêu hóa học

∗ pH: pH là một chỉ tiêu quan trọng được lưu ý trong nhiều đối tượng khác nhau do

sự cân bằng ion trong dung dịch phụ thuộc vào chỉ số này

Khi pH nhỏ hơn 5,5 nước có tính ăn mòn, không được dùng làm nước cấp cho

lò hơi Nước có tính kiềm mạnh làm cho nước lò sủi bọt và gây hiện tượng sôi bồng (hơi, nước cùng sôi) Phần lớn trị số pH của nước thiên nhiên từ 6,8 – 7,6

Có nhiều phương pháp xác định pH, tuy nhiên hiện nay thường dùng nhất là phương pháp đo trực tiếp pH trên máyđo pH ở điều kiện nhiệt độ phòng

∗ Nitrit: Nitrit là sản phẩm trung gian của quá trình ôxi hóa vi sinh vật

Nitrosomonas Nitrobacter

NH3 NO2- NO3-

O2 Nitrit cũng có thể có nguồn gốc từ nước thải công nghiệp: chất ăn mòn, chất chống ăn mòn

Nitrit là hợp chất không bền, nó sẽ tiếp tục bị ôxy hóa thành nitrat trong điều kiện không bị ức chế bởi các hợp chất khác hay quá trình khác Ở trạng thái cân bằng, thông thường trong môi trường nước nó có nồng độ rất thấp Nitrit không độc trực tiếp đối với người, nhưng các dẫn xuất của nó: nitroso, nitroamin là chất có nguy cơ gây ung thư Dược điển Châu Âu quy định tiêu chuẩn nitrit là 0,1mg/l, Dược điển Mỹ là 1mg/l tính theo nitơ, WHO là 3mg/l

Có thể xác định nitrit bằng các phương pháp: định lượng bằng thuốc thử Griess A,B; máy phân tích nước tự động; phương pháp dùng máy so màu

∗ Nitrat: Nitrat là dạng hợp chất vô cơ của nitơ ở dạng hóa trị cao nhất, nó khá bền

trong môi trường nước Nitrat trong nước có hai nguồn gốc chính: do quá trình phân hủy vi sinh các hợp chất hữu cơ chứa nitơ trong đất và do nguồn phân bón nhân tạo dư thừa

Nước có nồng độ nitrat cao gây bệnh xanh xao ở trẻ em do tăng hàm lượng methaemoglobin Nitrit kết hợp với haemoglobin của hồng cầu tạo ra methaemoglobin một chất không có khả năng tiếp nhận oxy và vì vậy làm giảm khả năng hấp thụ oxy của phổi Dược điển Châu Âu quy định nồng độ nitrat cho nước sinh hoạt có thể tính theo mg NO3- /l là Năm 1984 WHO quy định nồng độ nitrat cho phép là 45 mg NO3 -/l ứng với 10 mg/l tính theo nitơ

Có thể xác định nitrat bằng các phương pháp sau: định lượng bằng thuốc thử sunfophenic, dùng máy phân tích nước tự động, dùng máy so màu…

∗ Photpho: Trong nước, photpho tồn tại ở 4 dạng: hợp chất vô cơ không tan, hợp

chất vô cơ tan, hợp chất hữu cơ tan, hợp chất hữu cơ không tan Hợp chất photpho vô

cơ không tan là một số dạng muối của axit photphoric và một số khoáng vật chứa photpho như photphoric, apatit và muối photphat của canxi, sắt, nhôm Trong cơ thể photpho tồn tại ở dạng hữu cơ Photpho là thành phần của nhiều loại phức chất hay chất hữu cơ hấp thụ trên bề mặt các hạt rắn Hợp chất photpho tự nhiên không độc hại, chỉ một số loại tổng hợp dạng este trung tính của axit photphoric dùng làm chất bảo vệ thực vật là có tính độc cao Tiêu chuẩn quy định của dược điển Châu Âu đối với nước sinh hoạt là 2,18mg/l

Có thể xác định photpho bằng các phương pháp sau: dùng máy so màu, dùng

máy đo quang với modipdat, dùng thuốc thử sunfomolybdic…

∗ Sunfat: Trong tự nhiên sunfat tồn tại trong rất nhiều khoáng vật, là nguyên liệu của

nhiều thương phẩm trong công nghệ hóa chất Sunfat thâm nhập vào nước từ nguồn nước thải, từ quá trình lắng đọng từ khí quyển Sunfat thâm nhập vào trong cơ thể chủ yếu do thức ăn, tuy nhiên có một số vùng do nước uống, nguồn sa lắng từ không khí với lượng nhỏ

Sunfat là hợp chất ít độc hại nhất trong nước Tuy vậy, khi hàm lượng cao có thể gây ra bệnh tiêu chảy, mất nước, gây vị khó chịu cho đồ ăn, uống Do ảnh hưởng đến vị thức ăn nên nồng độ quy định đối với sunfat là 400 - 500mg/l

Có thể xác định sunfat bằng các phương pháp sau: bằng máy đo nước tự động, bằng BaCl2…

∗ Amoniac: Amoniac trong nước tồn tại ở hai dạng: NH3 và NH4+ tùy thuộc vào pH của môi trường Amoniac trong nước tự nhiên có nguồn gốc từ sự phân hủy sinh hóa

các hợp chất hữu cơ chứa nitơ hay sự giải phóng tự nhiên của sinh khối Nồng độ của chúng thường không cao NH3 được coi là độc tố đối với cá ở nồng độ rất nhỏ NH3 có mặt cùng với photphat thúc đẩy quá trình phú dưỡng của nước và sự phát triển của vi

sinh Nitrosomonas

Các phương pháp xác định amoniac: bằng thuốc thử Nessler, máy phân tích nước tự động……

∗ Độ cứng của nước: Các ion kim loại gây ra độ cứng của nước, chủ yếu là các ion

kim loại hóa trị 2: Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+ Chúng phản ứng với một số anion nhất định tạo ra dạng kết tủa Các ion kim loại hóa trị một không gây độ cứng của nước Hàm lượng Sr2+, Fe2+, Mn2+ trong nước rất nhỏ so với Ca2+ và Mg2+ nên sự đóng góp của nó không đáng kể Các ion hóa trị 3 do bị thủy phân mạnh và độ tan của hydroxit thấp nên cũng có thể bỏ qua Độ cứng của nước vì thế được gây ra bởi chủ yếu do Ca2+, Mg2+ Nước có độ cứng cao (500mg/l CaCO3 ) tạo ra vị khó chịu

Các phương pháp xác định độ cứng: bằng máy phân tích nước tự động

∗ Độ kiềm: Độ kiềm của nước là đại lượng thể hiện khả năng đệm của nước Độ

kiềm trong nước thường được biểu hiện bằng các hydrocacbonat kim loại kiềm và kiềm thổ Thành phần chủ yếu gây nên độ kiềm của nước là các ion bicarbonat Độ kiềm của nước là một đại lượng rất quan trọng thể hiện khả năng thu nhận proton H+của dung dịch Nước có độ kiềm thấp chịu sự biến động lớn về pH khi gặp các axit

Các phương pháp xác định độ kiềm: chuẩn độ bằng HCl chỉ thị metyldacam, máy phân tích nước tự động…

∗ Hợp chất hữu cơ: Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ của các phương tiện

phân tích, ví dụ sắc kí khí, sắc kí lỏng cao áp, sắc kí khí - khối phổ, người ta có khả năng định lượng được rất nhiều các hợp chất hữu cơ với hàm lượng thấp trong nước Mặc dù nồng độ của các chất hữu cơ chỉ ở dạng vết nhưng tính năng độc hại của nó rất lớn và chưa có khả năng đánh giá chính xác

Khả năng nhận dạng và định lượng từng chất hữu cơ trong nước rất khó khăn nên người ta xếp chúng thành từng nhóm chất, mỗi nhóm có thể có những tác dụng độc hại hay tính chất hóa học gần giống nhau, ví dụ nhóm các chất hữu cơ trong môi trường kiềm, nhóm các chất hữu cơ trong môi trường axit; nhóm hợp chất chứa clo; hợp chất bảo vệ thực vật; hydrocacbon thơm đa vòng; chất hoạt động bề mặt

Một số phương pháp xác định chất hữu cơ: định lượng bằng thuốc tím, máy phân tích nước tự động…

∗ Clorua trong nước: Clorua tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các muối

natri, canxi, magiê, axit HCl

Hàm lượng ion Cl- có trong nước lớn (> 250 mg/l) làm cho nước có vị mặn Các nguồn nước ngầm có hàm lượng clorua lên tới 500-1000 mg/l có thể gây bệnh thận

Có thể xác định Cl- bằng các phương pháp: xác định bằng máy đo nước tự động, chuẩn độ bằng bạc nitrat…

∗ Chất độc kim loại: Cadimi, Crôm, chì, thủy ngân, xêlen, arxen, thực tế có thể lấy

ra từ nước nói chung, chúng bị hấp thụ bởi các hợp chất huyền phù có mặt trong nước

tự nhiên Việc loại bỏ các hợp chất này trong huyền phù đủ bảo đảm việc loại bỏ chúng Trong một số trường hợp, các kim loại có thể là phức hoặc dưới dạng chất hữu

cơ tự nhiên ( ví dụ thủy ngân) hoặc ở thành phần hóa học của chất thải công nghiệp Việc xử lý cần phải phá hủy các hợp chất này để đảm bảo loại trừ chúng

1.3.3 Chỉ tiêu vi sinh và hóa sinh

Các nguồn nước thiên nhiên có một số loại vi khuẩn thường xuyên sống trong nước hoặc một số vi khuẩn của đất nhiễm vào Điều quan trọng hơn cả là nguồn nước

có thể bị nhiễm trực tiếp hoặc gián tiếp các mầm bệnh đường ruột và một số bệnh truyền nhiễm khác cho người Nước là một môi giới lan truyền các bệnh đường ruột và một số bệnh truyền nhiễm khác Vi sinh vật trong nước là nguồn gốc của endotoxin, một loại nội độc tố không dễ bị khử loại khi đã bị nhiễm

Trong kiểm nghiệm thông thường vi khuẩn trong nước người ta tiến hành

những xét nghiệm: tổng số vi khuẩn hiếu khí, E coli, Clostridium welchii Đây là

những chỉ số vi sinh nói lên nước có bị tạp nhiễm hay không

∗ Tổng số vi khuẩn hiếu khí trong nước: Trong các loại nước thường có nhiều loại

vi khuẩn hiếu khí bao gồm vi khuẩn không gây bệnh và vi khuẩn gây bệnh Xét nghiệm tìm tổng số vi khuẩn hiếu khí nhằm tìm hiểu độ nhiễm khuẩn nói chung của nước qua đó có thể đánh giá sơ bộ chất lượng của nguồn nước Kiểm tra tổng số vi khuẩn để có hướng xử lý nước phù hợp Qua mỗi giai đoạn xử lý, số lượng vi sinh vật phải giảm đáng kể

Về mặt vệ sinh học người ta không dựa vào tổng số vi khuẩn hiếu khí trong nước để kết luận nguồn nước có dùng được hay không dùng được

Có thể xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí bằng các phương pháp như: phương pháp kiểm tra trực tiếp bằng cách pha loãng đếm số lượng khuẩn lạc, phương pháp màng lọc,…

∗ E coli: E coli là một loại vi khuẩn hiếu khí có nhiều trong phân người, động vật

E coli trong nước là một chỉ điểm chứng tỏ nước đã bị nhiễm phân người và động vật

E coli là vi khuẩn Gram âm, dài 2-3 µm và đường kính 0,5 µm sống phát triển được ở

môi trường có pH axit và ở nhiệt độ cao 42 – 430C Lên men đường lactose và sinh hơi

nhiều, nhanh, sinh indol Phương pháp xác định E.coli trong nước và phương pháp lọai

bỏ E.coli trong quá trình xử lý nước cũng tương tự như đối với xác định tổng số vi

khuẩn hiếu khí

∗ Endotoxin: Endotoxin là nội độc tố của vi sinh vật Gram âm Nó là thành phần đại

diện cho các nội độc tố của vi sinh vật Nội độc tố của vi sinh vật thường rất bền với nhiệt Sau xử lý nước các vi sinh vật có thể bị tiêu diệt nhưng nội độc tố của vi sinh vật thì có thể vẫn còn tồn tại Endotoxin có thể gây sốt và nếu ở nồng độ cao có thể gây sốc nội độc tố khi chúng được đưa vào trong cơ thể Vì vậy yêu cầu trong nước cất pha tiêm không được có loại độc tố này Dược điển Châu Âu và Mỹ quy định hàm lượng endotoxin trong nước <0,25 EU/ml

1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝNƯỚC TẠI VIỆN VĂCXIN NHA TRANG 1.4.1 Sơ đồ quy trình xử lý nước và sơ đồ hệ thống

M1 Bể chứa nước máy thành phố

M2

M3

M4

M5

1.4.2 Thuyết minh quy trình

Nước máy thành phố được coi là nước nguồn trong dây chuyền sản xuất nước cất tại viện Nước được đưa vào bể chứa nước số 1 sau đó được đưa qua hệ thống khử sắt và mangan (lọc cát greensand)

Nước sau khi được khử sắt và mangan sẽ được đưa vào bể chứa số 2 Sau đó nước được bơm qua cột lọc 10 µm, tiếp theo qua cột lọc 5 µm để lọc tiếp các thành phần tạp chất có kích thước nhỏ hơn Các tạp chất này chủ yếu là các tạp chất vô cơ và một phần các tạp chất hữu cơ, các hạt keo, nhũ tương

Máy cất nước

Tank chứa nước cất

Lọc cartridge 1µm

Lọc cartridge 10µm

Lọc cartridge 5µm

Tank chứa nước cao áp

Thẩm thấu ngược RO

Bể nước đã khử sắt và mangan

Kiểm tra các chỉ tiêu hóa học, vi sinh

Kiểm tra các chỉ tiêu hóa lý

Kiểm tra một số chỉ tiêu hóa lý

Kiểm tra một số chỉ tiêu hóa lý và vi sinh

Kiểm tra một số chỉ tiêu hóa học, vi sinh, endotoxin

Nước sau khi qua cột lọc 5 µm sẽ được đưa về tank chứa nước cao áp, từ đó được lọc qua cột lọc 1 µm Tại đây các tạp chất vô cơ và hữu cơ có kích thước nhỏ hơn được giữ lại

Sau đó nước được đưa qua hệ thống thẩm thấu ngược để loại bỏ các tạp chất ở dạng anion, cation và các tạp chất rắn hòa tan

Nước sau khi qua hệ thống thẩm thấu ngược sẽ được đưa vào hệ thống cất nước sản xuất ra nước cất Nước cất phải đạt chất lượng theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam, Dược điển Mỹ USP, Dược điển Anh BP, Dược điển Châu Au EP

PHẦN II

VẬT LIỆU

VÀ

PHƯƠNG PHÁP

2.1 VẬT LIỆU 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là các mẫu nước được lấy theo sơ đồ trong khoảng thời gian từ tháng 1/2004 đến tháng 10/2005

Theo sơ đồ lấy mẫu nước gồm các mẫu thử sau:

+ Nước máy thành phố (M1): 21 mẫu + Nước qua lọc 5µm (M2): 21 mẫu + Nước qua lọc 1µm (M3): 21 mẫu + Nước qua thẩm thấu ngược (M4): 54 mẫu + Nước cất (M5): 54 mẫu

2.1.2 Nguyên vật liệu:

∗ Thiết bị và dụng cụ

+ Máy đo pH điện cực thuỷ tinh WTW PH 539 – GmbH – Đức + Máy phân tích nước tự động Photometer PC 22 – Lovibond – Đức + Máy đo độ dẫn điện ORION model 162 - Đức

+ Máy hút chân không

+ Tủ nuôi cấy vi sinh vật + Máy lắc IKA

+ Tủ ấm ASSAB + Các dụng cụ thuỷ tinh phòng thí nghiệm + Bộ Micropipet, cốc thuỷ tinh, ống Dienert

∗ Hoá chất:

+ Các dung dịch đệm: Buffer solution + Cáct thuốc thử Griess A, B; thuốc thử sunfomolybdic; sunfophenic + Các dung dịch khác: HCl, BaCl2, Na2CO3, CaCO3; AgNO3, KMnO4…

+ Các chất chỉ thị màu: metyldacam; eriocrom T…

+ Các dung dịch chuẩn độ: Dung dịch Trylon B

∗ Sinh vật phẩm chuẩn và môi trường + Bộ kit LAL test

+ Môi trường thạch máu + Môi trường Caso + Môi trường Cetrimid + Môi trường Endo

2.2 PHƯƠNG PHÁP 2.2.1 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU

Phương pháp lấy mẫu nước phải được tuân thủ theo đúng quy định hiện hành

Vị trí, tần suất và lịch lấy mẫu được thể hiện trong bảng sau

2 2.2 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CÁC CHỈ TIÊU HÓA LÝ 1) Xác định độ dẫn điện ( phương pháp dùng máy đo độ dẫn điện ORION model 162)

Dùng điện cực nhúng vào cốc nước cất cần đo và đọc kết quả trên máy

2) Xác định pH (phương pháp dùng máy đo pH điện cực thủy tinh )

- Nguyên lý hoạt động : Điện cực thủy tinh là loại điện cực màng chọn lọc

ion H+ ,với màng chọn lọc là loại màng thủy tinh pH của một dung dịch là logarit của nghịch đảo hoạt độ ion hydro tính bằng gam /lít Đối với dung dịch loãng hoạt độ xấp

xỉ bằng nồng độ pH = -Lg CH+

- Tiến hành: Chuẩn hóa máy: Chuẩn hoá máy để đọc phù hợp với nhiệt độ của

dung dịch đệm chuẩn khi đo Sau đó đo pH dung dịch chuẩn Đo pH dung dịch thử nghiệm và đọc kết quả trên máy đo

3) Định lượng NO 3 - ( phương pháp dùng thuốc thử sunfophenic )

- Nguyên lý: Axit Nitrit (do muối nitrat) kết hợp với thuốc thử sunfophenic cho

axit nitrophenoldiunfonic có màu vàng

- Tiến hành: Cho vào cốc sứ nhỏ 25 ml nước kiểm nghiệm đun đến cạn, để

nguội rồi cho vào cốc 1 ml dung dịch sunfophenic Hòa tan cặn trong bát rồi cho thêm

5 – 6 ml nước cất, khuấy đều, cho thêm 5 – 6 ml NH3 Nếu thấy xuất hiện màu vàng là

có NO3- Cho vào ống nghiệm rồi thêm nước cất cho đủ 25 ml rồi so với thang màu mẫu

4) Xác định SO 4 2- (phương pháp dùng BaCl 2 )

- Nguyên lý: Trong môi trường axit, các muối sunfat có thể kết hợp với BaCl2

tạo BaSO4 kết tủa trắng Sunfat càng cao thì kết tủa càng nhiều

Loại mẫu

Vị trí lấy mẫu Tần suất Thời gian Chỉ tiêu kiểm tra

M1 Tại bể chứa nươc

máy thành phố

1 lần / tháng Thứ 2, tuần 1 Các chỉ tiêu hóa học và

vi sinh M2 Sau cột lọc 5µm 1 lần / tháng Thứ 2 Một số chỉ tiêu hóa lý M3 Sau cột lọc 1µm 1 lần / tháng Thứ 2 Một số chỉ tiêu hóa lý M4 Sau tank RO 1 lần / tuần Thứ 2 Một số chỉ tiêu hóa học

và vi sinh M5 Sau tank chứa

nước cất

1 lần / tuần Thứ 2 Chỉ tiêu hóa học , vi

sinh, endotoxin

- Tiến hành: Trong ống nghiệm cho 10 ml nước kiểm nghiệm, 5 giọt HCl tinh

khiết, 10 giọt BaCl2 10% Đốt nhẹ ống trên đèn cồn rồi để nguội Nếu thấy nước không

có vẩn đục trắng là nước không có sunfat ghi (-) Nếu thấy có đục mờ là có một ít sunfat ghi (+) Nếu thấy đục trắng nhiều ghi(++)

- Định lượng: Đong 500 ml nước kiểm nghiệm Cho và 2 ml HCl đặt trên bếp

đun sôi, cô lại còn 1/2 Lúc đun sôi cho vào nước dung dịch BaCl2 10%, cho đến khi

có kết tủa BaSO4 xuất hiện Tiếp tục đun thêm 30 phút nữa, vừa đun vừa khuấy Đem

ra để nguội vài giờ nhỏ BaCl2 10% vào nước, nếu không thấy đục là nước không còn sunfat Đem lọc trên giấy lọc không tro Rửa tủa nhiều lần bằng nước đun sôi đến khi hết clorua của axit HCl Cho giấy lọc cùng tủa vào chén nung đã khô và cân bì Cho vào lò nung đến khi thành tro trắng, lấy chén ra để nguội trong chậu hút ẩm rồi cân

Cách tính: lượng sunfat có trong một lít nước tính theo (P-P/)x2x0,4115

- P: khối lượng chén nung và BaSO4 trong 500 ml nước kiểm nghiệm

- P/: khối lượng của chén nung

5) Xác định độ cứng của nước

- Nguyên lý: Trylon B có tính chất tạo thành những hỗn hợp vững chắc và

phức tạp với các ion hóa trị 2, đặc biệt là với Ca2+, Mg2+

Trong môi trường kiềm( pH >= 10) chỉ thị màu đen eriocrom T, kếp hợp với

Ca2+, Mg2+ cho phức màu hồng vàng Nhưng khi cho trylon B vào phức hợp đó, thì trilon B sẽ phá phức hợp, cướp ion Ca2+, Mg2+ thành một phứ hợp bền vững hơn có màu xanh lơ

- Tiến hành: Trong bình thủy tinh cho 50 ml nước kiểm nghiệm; 5 ml dung

dịch đệm NH3; 0,2 ml dung dịch chỉ thị màu đen eriocrom T Nhỏ Trylon B từ buret lắc đều bình thủy tinh cho đến khi màu hồng vàng chuyển sang màu xanh lơ Ghi n (ml)

Cách tính: 1 ml dung dịch Trylon B N/10 =0,28 dH Nếu Trylon B N/50, kết

quả tính theo: n n 1 , 12dH

50 5

1000 28

, 0

6) Xác định độ kiềm (phương pháp dùng HCl chỉ thị metyl da cam)

- Nguyên lý: Hydrocacbonat trong nước, ví dụ canci hydrocacbonat bị phân ly

bởi axit HCl cho anhydrit cacbonic, CaCl2 và nước Sự có mặt của chỉ thị màu cam metyl cho ta biết phản ứng khi nào kết thúc