Báo cáo thực tập sinh thái COD DO

Mục đích: Các phương pháp xác định độ kiềm, độ oxy của nước COD, hàm lượng oxy hòa tan trong nước DO, hàm lượng CO2 tự do tuy không yêu cầu cao về mặt kỹ thuật và chuyên môn nhưng kết q

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – TP HỒ CHÍ MINH

KHOA SINH HỌC

LỚP SHH145

Nhóm thực hiện:

Cao Hoàng Anh Thư 1215364

Phạm Thị Hà Phương 1215592

BÁO CÁO THỰC TẬP SINH THÁI HỌC BÀI 2: MÔI TRƯỜNG NƯỚC

I Mục đích:

Các phương pháp xác định độ kiềm, độ oxy của nước (COD), hàm lượng oxy hòa tan trong nước (DO), hàm lượng CO2 tự do tuy không yêu cầu cao về mặt kỹ thuật và chuyên môn nhưng kết quả nhận được sau mỗi phương pháp là những thông số quan trọng, giúp người làm thí nghiệm

có cơ sở để đánh giá một cách tổng quát về chất lượng của thủy vực – khu vực lấy mẫu

II.Nguyên tắc:

1 Phương pháp xác định độ kiềm:

Độ kiềm của nước là số đo tổng của các ion HCO3- và CO32- trong nước

Chuẩn độ trực tiếp mẫu nước bằng dung dịch H2SO4, phản ứng xảy ra như sau:

2RHCO 3 + H 2 SO 4→ R 2 SO 4 + 2CO 2 + 2H 2 O

Điểm kết thúc phản ứng được nhận biết bằng sự đổi màu của chỉ thị phenolphthalein đã cho vào

Độ kiềm của nước được biểu thị bằng mili đương lượng gam (meq) của acid H2SO4 khi chuẩn độ Đối với nước tự nhiên độ kiềm tổng cộng thực tế trùng với độ cứng carbonate, bởi vậy trong tính toán người ta thường biểu thị đơn vị tính độ kiềm từ số mili đương lượng gam/lit thành mg CaCO3/L theo hệ số chuyển đổi:

1 meq/L x 50 =mg CaCO3/L

2 Hàm lượng CO 2 tự do:

CO2 tự do trong nước được hình thành do quá trình phân hủy các chất hữu cơ, sự hô hấp ở sinh vật và sự khuếch tán ở bề mặt tiếp xúc với khí quyển Hoạt động quang hợp của tảo và các thủy thực vật làm hàm lượng CO2 giảm Về đêm hàm lượng CO2 tự do tăng lên

CO2 trong nước có nhiều dạng khác nhau tùy theo sự thay đổi pH của môi trường:

pH ≤ 4.6 : trong nước chỉ chứa CO2 chứ không hình thành HCO3

pH = 4.6 – 8.37 : trong nước có CO2 và HCO3

-pH ≥ 8.37 : 97.5% CO2 chuyển thành HCO3

-3 Xác định hàm lượng O 2 hòa tan:

Là lượng O2 hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của vi sinh vật trong thủy vực Nguồn O2 trong nước chủ yếu do O2 hòa tan trong nước qua bề mặt tiếp xúc với khí quyển và nhờ quá trình quang hợp của tảo, thủy thực vật thải ra trong môi trường nước:

6CO 2 + 12H 2 O→ C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6CO 2

Ở đây ta xác định hàm lượng O2 bằng phương pháp Winler dựa trên cơ sở phản ứng oxy hóa – khử nối tiếp nhau:

a 2MnSO4 + 4NaOH→ 2Mn(OH)2↓ + 2Na2SO4

Mn(OH)2 + ½ O2→ MnO2↓ (không bền)

MnO(OH)2→ MnO2↓ + I2 + 2H2O

b MnO2 + 2I- + 4H+ → Mn2+ + I2 + 2H2O

c I2 + 2Na2S2O3→Na2S4O6 + 2NaI

Vì thế khi xác định O2 hòa tan trong nước được thực hiện trong 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Cố định O2 hòa tan trong mẫu (cố đinh mẫu)

Giai đoạn 2: Tách I2 bằng môi trường acid (acid hóa, xử lý mẫu)

Giai đoạn 3: Chuẩn độ I2 bằng Na2S2O3 (phân tích mẫu)

Phương pháp Winkler:

Cơ sở: dựa vào khả năng oxy hóa Mn2+ thành Mn4- của oxy hòa tan của mẫu nước trong môi trường bazo

Môi trường không có O2: Mn2+ + 2OH-→Mn(OH)2 ↓

Môi trường có O2: Mn2+ + 2OH- + ½ O2 → MnO2 ↓ + H2O

Hiện tượng Nitrite: do ion nitrite gây ra, N2O2 bị oxy hóa thành NO2- Màu xanh của tinh bột biến mất, những dạng của nitrite từ phương trình sẽ phản ứng với I- thành I2, làm màu xanh

hồ tinh bột xuất hiện trở lại Khắc phục hiện tượng Nitrite: Sử dụng sodium azide NaN3

NaN3 + H+→ HN3 + Na+ HN3 + NO2 + H+→ N2 + N2O + H2O

Hạn chế: phương pháp Winkler xác định O2 hòa tan trong nước không áp dụng với

những mẫu nước có chất oxy hóa (vùng nước bị nhiễm bẩn nước thải công nghiệp) có khả năng oxy hóa anion I-, hoặc các chất khử (dyhidro – sunfua H2S) khử I2 tự do

4 Nhu cầu oxy hóa học: ( COD )

COD là lượng oxy hóa cần thiết cho quá tình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O

Xác định độ oxy hóa của nước trong môi trường kiềm theo phương pháp Permanganai Iot Thiosunfat: để đo hàm lượng chất hữu cơ có trong thủy vực, người ta sử dụng thuốc tím Kali permanganate (KMnO4) KMnO4 có tác dụng oxy hóa các chất hữu cơ trong môi trường nước ở

pH acid KMnO4 sẽ phóng thích ra 1 lượng O2 ([O]) để oxy hóa chất hữu cơ có 1 lượng tương đương tùy chất hữu cơ nhiều hay ít Lượng KMnO4 bị mất đi do phóng thích oxy để oxy hóa chất hữu cơ được định bởi dung dịch chuẩn acid oxalic (COOH)2: phương pháp định phân ngược

2KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O + 5/2 O2

2KMnO4 + 5(COOH)2 + 3H2SO4 → 10CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

III CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH:

1 Độ kiềm:

Lấy 100mL nước mẫu cho vào erlen, thêm 2 giọt phenolphtalein thì dung dịch có màu hồng.

Chuẩn độ với dung dịch H2SO4 0.02N đến khi dung dịch mất màu thì dừng lại Tiến hành tương

tự với 2 erlen còn lại

2 Hàm lượng CO 2 tự do:

Lấy 100 mL nước mẫu, thêm 5 giọt phenolphtalein thì dung dịch không màu chứng tỏ hàm lượng CO2 trong mẫu là khác 0 Chuẩn độ với dung dịch NaOH 0.02N đến khi xuất hiện màu

hồn nhạt bền Lưu ý: lắc nhẹ làm nhanh Tiến hành tương tự với 2 erlen còn lại.

3 Xác định hàm lượng O 2 hòa tan trong nước:

Cố định mẫu nước: lấy nước mẫu cho vào bình 300 mL nút mài (bình Winkler), cho vòi hút nước sát đáy chai, để nước tràn ra hết khoảng 1/3 thể tích chứa ban đầu Thêm vào 1 mL MnSO4

và, 1 mL dung dịch KI/NaOH Đậy nút chai lại để tránh bọt khí Đảo đều từ trên xuống dưới Trong mẫu nước xuất hiện kết tủa trắng rồi chuyển sang màu vàng nâu

Xử lý mẫu: để yên bình Winkler trong vòng 5 phút Sau đó thêm vào 1 mL H2SO4 đậm đặc, kết tủa màu vàng nâu tan hết Dung dịch màu vàng của I2

Phân tích mẫu: chuyển 100 mL mẫu nước trong bình Winkler vào erlen, chuẩn độ bằng Na2S2O3 0.025 N đến khi có màu vàng nhạt thì thêm vào 3 giọt hồ tinh bột, dung dịch có màu xanh đen Tiếp tục chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0.025 N đến khi dung dịch mất màu Ghi nhận thể tích Na2S2O3 0.025 N Tiến hành tương tự với một erlen còn lại

4 Xác định nhu cầu oxy hóa học - COD:

Mẫu thật: lấy 100 mL nước mẫu, 10 mL H2SO4 (1/3) và 10 mL KMnO4 (N/80) cho vòa erlen Sau đó đem đun đến khi thấy nhạt màu thì ngừng đun Thêm vào 10 mL (COOH)2 rồi chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 (N/80) đến khi xuất hiện màu hồng nhạt Tiến hành tương tự với một erlen còn lại

Mẫu không: lấy 100mL nước cất, 10 mL H2SO4 (1/3) và 10 mL KMnO4 (N/80) cho vòa erlen Sau đó đem đun đến khi dung dịch nhạt màu thì ngừng đun Thêm vào 10 mL (COOH)2 rồi chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 (N/80) đến khi xuất hiện màu hồng nhạt

IV Kết quả:

1 Độ kiềm:

Kết quả chuẩn độ Erlen 1: 1 mL H2SO4

Erlen 2: 1 mL H2SO4 Erlen 3: 1 mL H2SO4

Ta có: Độ kiềm= A∗N∗1.04∗1000

V

Trong đó,

A: Số mL dung dịch acid H2SO4 tiêu tốn khi chuẩn độ ( 1mL)

N: Nồng độ dung dịch H2SO4 (0.02N)

V: Thể tích mẫu nước lấy để phân tích (100 mL)

1.04: Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của CO2

1000: Hệ số đổi thành lit

50: Hệ số chuyển đổi từ meq thành mg CaCO3

Vậy:

Độ kiềm= A∗N∗1.04∗1000

1∗0.02∗1.04∗1000

Kết quả: độ kiềm mẫu nước đem thực nghiệm đạt 0.208 mgCaCO3/L

2 Xác định hàm lượng CO 2 tự do:

Tính toán kết quả:

Kết quả chuẩn độ: Erlen 1: 0.65 mL NaOH

Erlen 2: 0.35 mL NaOH Erlen 3: 0.30 mL NaOH Giá trị trung bình: V = 1.30 mL NaOH

Ta có: Hàm lượngCO 2/L= A∗N∗44∗1000

V ml mẫu

Trong đó,

A: Số mL NaOH dùng để định phân (1.30 mL)

N: Nồng độ NaOH dùng định phân ( 0.02N)

V: Thể tích mẫu (100mL)

Vậy:

Hàm lượngCO 2/L= A∗N∗44∗1000

V ml mẫu =

1.30∗0.02∗44∗1000

Kết quả: hàm lượng CO2 tự do của mẫu nước đem thực nghiệm đạt 3.81 m CO2/L

3 Hàm lượng O 2 tan trong nước: (DO)

Kết quả chuẩn độ Erlen 1: 3.50 mL Na2S2O3

Erlen 2: 3.40 mL Na2S2O3 Giá trị trung bình: V = 3.45 mL Na2S2O3

Ta có:

mg O2/ L= V ∗N∗8∗1000

99.33

Trong đó,

V: Số mL dung dịch Na2S2O3 0.025N dùng để định phân mẫu (3.45 mL)

N: Nồng độ dung dịch chuẩn Na2S2O3 (0.025 N)

99.33: Thể tích mẫu nước đã xử lý để phân tích

8: Đương lượng của O2

1000: Hệ số chuyển đổi thành lit

Vậy:

mg O2/ L= V ∗N∗8∗1000

3.45∗0.025∗8∗1000

Kết quả: Hàm lượng O2 hòa tan của mẫu nước đem thực nghiệm đạt 6.95 mg O2/L

4 Nhu cầu oxy hóa học: (COD)

Kết quả chuẩn độ Erlen 1: 11 mL KMnO4 (mẫu thử thật) Erlen 2: 10.8 mL KMnO4 (mẫu thử thật) Giá trị trung bình: V = 10.9 mL KMnO4

Erlen 3: 0.4 mL KMnO44 (mẫu thử không)

Ta có:

COD(mg O2

L )=

(X− X ')∗C∗8∗1000

V

Trong đó,

X: Số mL dung dịch KMnO4 N/80 dùng cho giai đoạn mẫu thử thật (10.9 mL) X’: Số mL dung dịch KMnO4 N/80 dùng cho giai đoạn mẫu thử không ( 0.4 mL) V: mL mẫu nước lấy để định phân (99.33 mL)

C: Chuẩn độ dung dịch KMnO4 (N/80) 8: Số mg O2 tương ứng ới 1 mili đương lượng Vậy:

COD(mgO 2/ L)=(X −X

')∗C∗8∗1000

(10.9−0.4)∗1/80∗8∗1000

Kết quả: lượng O2 cần cho quá tình oxy hóa hóa học của mẫu nước đem thực nghiệm là 10.6 mg O2/L

V Thảo luận:

Bảng tổng kết

GIÁ TRỊ THỰC NGHIỆM

GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN

Độ kiềm

Độ kiềm giúp tính lượng hóa chất cho vào trong xử lý

Độ kiềm cao dẫn đến pH cao, nước thường chứa 1 hàm lượng gia tăng chất rắn hòa tan nên không thích hợp dùng cho sản xuất và nước cấp

Được xem là khả năng đệm của nước

Được xem là độ màu mỡ của nước

10.4

CO2 tự do Hàm lượng CO2 thấp sẽ hạn chế năng suất sinh học

DO – O 2

hòa tan

trong nước

Để ra quyết định sục khí O2 dự phòng – khuấy đảo nước để tăng O2 hòa tan DO được sử dụng như một thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu

cơ của các nguồn nước DO có ý nghĩa lớn đối với quá trình tự làm sạch của sông

6.95

6.5 – 8 => nước

có nhiều chất hữu cơ

Kết luận: hơi ô nhiễm

COD – Oxy

hóa học

COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước Phép đo gián tiếp khối lượng các hợp chất hữu cơ có trong nước

Ứng dụng: xác định khối lượng của các chất ô nhiễm hữu cơ tìm thấy trong nước bề mặt, như vậy COD là một phép đo hữu ích về chất lượng nguồn nước

10.5

<500 mg CO2/L Kết luận: ô nhiễm nhẹ