xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10 phenaltrolin năm 2012

Ngày nay với đà phát triển vượt bậc của con người,cùng với tốc độ gia tăng dân số ngày càng nhanh, các hoạt động sản xuất công-nông nghiệp...làm cho nguồn nước dần bị ô nhiễm do các nguồ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

GVHD: ThS TRẦN THỊ LỘC

SVTH: LÊ TRẦN TUẤN ANH

Ngày 10 tháng 5 năm 2012

Lời cảm ơn

ua quá trình tìm hiểu, học tập, nghiên cứu khoa học, tiến hành thực

nghiệm, khóa luận đã được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa Công-Nông – Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh

Bằng tấm lòng trân trọng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới

Thầy Nguyễn Văn Bỉnh, Cô Trần Thị Lộc – người đã hướng dẫn khoa học,

tận tình chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Em xin trân trọng cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học và các thầy

cô ở các tổ bộ môn, các phòng thí nghiệm - Trường Đại Học Sư Phạm Thành

Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn bạn bè, người thân, các anh chị khóa trước đã nhiệt tình ủng hộ và động viên tôi trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận

Lần đầu tiên thực hiện khóa luận với thời gian, tài liệu và trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn để bài khóa luận này được hoàn chỉnh hơn

Thành Ph ố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 5 năm 2012 Sinh viên thực hiện

Lê Trần Tuấn Anh

M ỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI vi

DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI vii

MỞ ĐẦU viii

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC 1

1.1 NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC TRONG SINH QUYỂN 1

1.1.1 Nước trong sinh quyển 1

1.1.2 Vai trò của nước trong sinh quyển 1

1.1.2.1 Vai trò của nước với sự sống của các sinh vật và con người 1

1.1.2.2 Ảnh hưởng của nước đến khí hậu 2

1.1.2.3 Vai trò của nước đối với sự phát triển kinh tế xã hội 2

1.2 CHU TRÌNH NƯỚC TOÀN CẦU( chu trình thủy văn) 3

1.3 PHÂN LOẠI NƯỚC 4

1.3.1 Nước mặt 4

1.3.2 Nước ngầm 6

1.3.3 Nước biển 9

1.4 PHÂN BỐ NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT 10

1.4.1 Nước ngọt trên bề mặt Trái Đất 10

1.4.2 Nước ngọt trong lòng đất 11

1.4.3 Các tầng chứa nước 12

1.4.3.1 Tầng chứa nước 12

1.4.3.2 Tầng cách nước 12

1.5 TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở VIỆT NAM 12

1.6 TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 13

1.6.1 Nước mặt 13

1.6.2 Nước dưới đất 13

1.7 THÀNH PHẦN SINH HÓA CỦA NƯỚC 14

1.7.1 Thành phần hóa học 14

1.7.1.1 Các ion hòa tan 14

1.7.1.2 Các khí hòa tan 15

1.7.1.3 Các chất rắn 15

1.7.1.4 Các chất hữu cơ 15

1.7.2 Thành phần sinh học của nước 16

1.8 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC 16

1.8.1 Khái niệm 16

1.8.2 Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư 16

1.8.3 Nước thải công nghiệp 17

1.8.4 Nước chảy tràn mặt đất 17

1.8.5 Môi trường nước bị ô nhiễm do yếu tố tự nhiên 17

1.8.5.1 Nhiễm phèn 17

1.8.5.2 Nhiễm mặn 18

1.8.5.3 Ô nhiễm nguồn nước do vi khuẩn gây bệnh 18

1.8.5.4.Ô nhiễm nguồn nước do kí sinh trùng 18

1.8.5.5 Ô nhiễm các chất vô cơ 18

1.8.5.6 Ô nhiễm chất rắn 18

1.8.6 Hiện tượng nước bị ô nhiễm 19

1.8.6.1 Màu sắc 19

1.8.6.2 Mùi và vị 19

1.8.6.3 Độ đục 20

CHƯƠNG 2: TỔNG QUUAN VỀ SẮT……… 22

2.1 KHÁI QUÁT VỀ SẮT 22

2.2 CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ CỦA SẮT 22

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA SẮT ĐẾN ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI, ĐỘNG VẬT 23

2.4 SẮT VÀ SỰ CHUYỂN HÓA SẮT TRONG MÔI TRƯỜNG 24

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮT 26

2.5.1 Phương pháp trọng lượng 26

2.5.2 Phương pháp chuẩn độ phức chất 26

2.5.3 Phương pháp phân tích thể tích 26

2.5.4 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử 27

2.5.5 Phương pháp trắc quang 28

2.5.5.1 Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Sunfosalixilic 28 2.5.5.2 Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Batophenaltrolin 29

2.5.5.3 Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10-phenaltrolin hoặc α- α’ dipiridin 29 2.5.5.4

Phương pháp Thioxyanua 29

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

TRẮC

QUANG

3.1 NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐO ĐỘ HẤP

THỤ QUANG ĐỂ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ 30

3.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÔNG DỤNG 30

3.2.1 Phương pháp đường chuẩn 30

3.2.2 Phương pháp thêm chuẩn 31

3.2.3 Phương pháp vi sai 31

3.2.4 Phương pháp vi sai nồng độ lớn 32

3.2.5 Phương pháp vi sai nồng độ bé 32

3.2.6 Phương pháp chuẩn độ trắc quang 32

3.2.7 Phương pháp xác định đồng thời các chất trong hỗn hợp 32

3.3 SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG CỦA CÁC CHẤT ĐỊNH LUẬT HẤP THỤ CƠ BẢN 33

3.3.1 Sự hấp thụ ánh sáng của các chất 33

3.3.2 Các định luật cơ bản về hấp thụ ánh sang 33

3.3.2.1 Định luật Bouguer – Lambert 33

3.3.2.2 Định luật Beer 33

3.4 CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG DÙNG TRONG PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 3.4.1 Độ truyền qua (T-Transmission) 34

3.4.2 Mật độ quang A (Absorbance) 35

3.4.3 Hệ số hấp thụ phân tử gam (ε) 35

3.4.4 Hệ số hấp thụ phân tử 36

CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ VÀ CÁC ION GÂY CẢN NHIỄU TỚI QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG

PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ

1,10-PHENALTROLIN

4.1 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ

1,10-PHENALTROLIN 37

4.1.1 Độ pH 37

4.1.2 Thời gian .37

4.1.3 Các chất oxi hóa mạnh 37

4.1.4 Các ion vô cơ 37

4.2 CÁC ION KIM LOẠI ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ 1,10-PHENALTROLIN 37

4.2.1 Đồng 37

4.2.2 Niken 38

4.2.3 Mangan 38

4.2.4 Nhôm 38

4.2.5 Canxi 39

4.2.6 Magiê 39

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG THUỐC THỬ 1,10-PHENALTROLIN 5.1 LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 40

5.1.1 Lấy mẫu 40

5.1.2 Bảo quản mẫu 40

5.2 NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP 40

5.3 HÓA CHẤT 41

5.4 DỤNG CỤ 43

5.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 44

5.5.1 Phương pháp đường chuẩn 44

5.5.2 Phương pháp thêm chuẩn 45

5.6 TÍNH TOÁN KẾT QUẢ 45

CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ PHÂN TÍCH 46

6.1 CHỌN BƯỚC SÓNG CỰC ĐẠI 46

6.2 KẾT QUẢ ẢNH HƯỞNG CÁC ION KIM LOẠI GÂY CẢN NHIỄU 46

6.3 PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG NƯỚC GIẾNG 48

6.3.1 Đường chuẩn dung dịch sắt chuẩn (nước giếng) 48

6.3.2 Tiến hành xác định hàm lượng sắt (II) trong nước giếng 48

6.3.3 Kết quả xác định hàm lượng sắt (II) trong nước giếng .48

6.4 PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG SẮT HÒA TAN TRONG NƯỚC SÔNG 51

6.4.1 Đường chuẩn dung dịch sắt chuẩn (nước sông) 51

6.4.2 Tiến hành xác định hàm lượng sắt (II) trong nước sông 52

6.4.3 Kết quả xác định hàm lượng sắt (II) trong nước sông 52

KẾT LUẬN 55

PHỤ LỤC 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH M ỤC CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

Trang

Hình 1.1 Phân b ố nước trên trái đất……….9 Hình 1.2 Các t ầng chứa nước dưới đất……… 11 Hình 2 1 Nước nhiễm sắt khi để lâu……….… 23 Hình 6.1 Ph ổ hấp thụ phức Fe-1,10-phenaltrolin của dung dịch chuẩn

s ố 3 ( CFe = 0,6ppm)……… 46 Hình 6 2 Đồ thị dung dịch Fe chuẩn (nước giếng).……….48 Hình 6 3 Đồ thị biểu diễn hàm lượng sắt hòa tan trong nước giếng 50 Hình 6.4 Đồ thị dung dịch Fe chuẩn (nước sông).……… 51 Hình 6.5 Đồ thị biểu diễn hàm lượng sắt hòa tan trong nước sông.…53

Ph ụ lục

Hình 1 Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước sông………57 Hình 2.Giao di ện phần mềm Statgraphics………58

DANH M ỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

Trang

Bảng 1.1.Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt- TCVN 5942-1995………… 5

Bảng 1.2.Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm-TCVN 5944-1995……… 7

Bảng 1.3.Một số điểm khác nhau giữa nước ngầm và nước mặt………… 8

Bảng 1.4.Sự phân bố của nước trên đất liền……… ………… 11

Bảng 1.5.Thành phần hóa học của nước trong tự nhiên……… 14

Bảng 5.1.Dung dịch sắt chuẩn 0,1-0,5ppm (nước sông)……… 44

Bảng 5.2.Dung dịch sắt chuẩn 0,2-1,2ppm (nước giếng)……… 44

Bảng 6.1 Hoạch định hóa các ion cản nhiễu……… …47

Bảng 6.2 Kết quả khảo sát các ion cản nhiễu……… … 48

Bảng 6.3.Kết quả hàm lượng sắt có trong nước giếng……….49

Bảng 6.4.Kết quả hàm lượng sắt có trong nước sông……… 52

Bảng 6.5.Kết quả hàm lượng sắt hòa tan có trong nước sông đo bằng phương pháp PHTNT (AAS)………54

Phụ lục Bảng 1.Địa điểm lấy mẫu nước sông……… …58

Bảng 2.Địa điểm lấy mẫu nước giếng……… ……… 59

Bảng 3.Mật độ quang A của các dung dịch chuẩn sắt (nước sông)…… 60

Bảng 4.Mật độ quang A của các dung dịch chuẩn sắt (nước giếng)……… 60

Bảng 5.Mật độ quang của các mẫu nước sông……… 61

Bảng 6.Mật độ quang của các mẫu nước giếng……… …61

Bảng 7.Kết quả gây nhiễu của ion canxi……….…62

Bảng 8.Kết quả gây nhiễu của ion magiê……….62

Bảng 9.Kết quả gây nhiễu của ion đồng……….….63

Bảng 10.Kết quả gây nhiễu của ion mangan……… 63

Bảng 11.Kết quả gây nhiễu của ion nhôm……… 64

Bảng 12.Kết quả gây nhiễu của ion niken……… 64

M Ở ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Nước là thành phần chính của sự sống, là nguồn tài nguyên quan trọng nhất của loài người và sinh vật trên trái đất Đây là nguồn tài nguyên không thể thay thế bởi nguồn nào khác Nếu nguồn tài nguyên này cạn kiệt hoặc bị ô nhiễm sẽ có ảnh hưởng rất lớn đối với sự sinh tồn của sinh vật trên hành tinh chúng ta Bên cạnh đó

là những tác động đối với sức khỏe, các hoạt động sản xuất của con người Thiếu nước, ô nhiễm nguồn nước sẽ là những hiểm họa đối với con người

Ngày nay với đà phát triển vượt bậc của con người,cùng với tốc độ gia tăng dân

số ngày càng nhanh, các hoạt động sản xuất công-nông nghiệp làm cho nguồn nước dần bị ô nhiễm do các nguồn nước thải sinh hoạt, công nghiệp, chăn nuôi…

Sắt là kim loại phổ biến trong vỏ trái đất Sắt có mặt trong thành phần của nước Tùy theo từng điều kiện, từng vùng địa lý mà hàm lượng, dạng tồn tại của nó có những thay đổi Với một hàm lượng nhất định sắt gây ô nhiễm nguồn nước Nếu hàm lượng này quá cao sẽ gây biến tính cho nước như mùi hôi tanh, váng màu vàng…Từ đó không những nguy hại cho sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng xấu tới các hoạt động sản xuất, du lịch, cấp nước Vì vậy việc phân tích hàm lượng sắt

và xử lý nước là vấn đề đáng được quan tâm

Sự phát triển của khoa học ngày càng hoàn thiện, các nhà khoa học có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng sắt Trong số đó người ta thường dùng phương pháp phân tích trắc quang bởi lẽ dễ thực hiện, cho đô chính xác cao với sai số nhỏ

Với lý do như trên, em chọn đề tài : “ Phân tích xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10- phenantrolin”

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

• Xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước

• Nghiên cứu sự cản nhiễu các ion gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

• Tìm h iểu tổng quan về nước(trên trái đất ,ở Việt Nam ở TP Hồ Chí Minh)

• Cơ sở lý luận các phương pháp phân tích sắt

• Phân tích hàm lượng sắt hòa tan trong nước

• Đánh giá kết quả phân tích

• Nghiên cứu sự cản nhiễu của các ion hòa trong nước

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

Sử dụng phương pháp trắc quang dùng thuốc thử 1,10-phenaltrolin để xác định hàm lượng sắt trong nước ở một số vị trí dọc theo sông Sài Gòn và nước giếng một

số nơi ở TPHCM; xác định các ion cản nhiễu quá trình nghiên cứu

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

• Nghiên cứu tài liệu

• Phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm

• Phương pháp phân tích, tổng hợp

6 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Thông qua kết quả phân tích,xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước, có thể đưa ra những đánh giá đúng,từ đó đề ra biện pháp xử lý nước nhằm bảo

vệ sức khỏe con người, các hoạt động sản xuất, dịch vụ…

7 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

• Dùng phương pháp trắc quang với thuốc thử 1,10-phenantrolin, thực hiện trong phòng thí nghiệm công nông trường Đại Học Sư Phạm TP

Hồ Chí Minh

• Mẫu nước được lấy ở sông, giếng ở TPHCM

CH ƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NƯỚC[1],[2],[3],[5]

1.1 NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC TRONG SINH QUYỂN

1.1.1 Nước trong sinh quyển

Nước là một chất quen thuộc và cần thiết để duy trì sự sống trong tự nhiên

và trong các h ệ sinh thái Cấu trúc của nước gồm một phân tử oxi và hai phân

t ử hidro Nước tồn tại ở thể lỏng khi nhiệt độ lớn hơn 00

C và nh ỏ hơn 1000

C Nước sôi khi nhiệt độ lớn hơn 1000

C Khi nhi ệt độ giảm xuống 00

C và th ấp hơn (khi áp suất là 1 atm) thì nước đóng băng và ở thể rắn Như vậy nước có

ở tất cả mọi nơi trên hệ sinh thái, nhiều nhất là thể lỏng trong các đại dương, sông, h ồ, trong các lớp đất đá, trong cơ thể sinh vật sống, sau đó là thể rắn như băng ở các cực và thể hơi như hơi nước có trong khí quyển của trái đất Nước nguyên chất là một chất không màu, không mùi, không vị và có nhi ệt dung riêng rất lớn Khi được đốt nóng thì nước hấp thụ nhiệt và khi ngu ội thì tỏa ra nhiệt ra môi trường bên ngoài Nhờ tính chất này mà các khối nước trong các hồ lớn có khả năng điều hòa nhiệt độ và tạo ra khí hậu dịu mát

t ại các vùng hồ

1.1.2 Vai trò c ủa nước trong sinh quyển

1.1.2.1 Vai trò c ủa nước với sự sống của các sinh vật và con người

Nước là thành phần cơ bản của sự sống, thiếu nó thì sinh vật và con người không th ể tồn tại và phát triển được Nước chiếm từ 80% - 90% khối lượng cơ

th ể của thực vật và khoảng 70% khối lượng cơ thể động vật

Đối với con người nước đóng vai trò rất quan trọng Trong cơ thể người trưởng thành nước chiếm khoảng 65% và trong cơ thể trẻ em nước chiếm kho ảng 75% Nước có trong tất cả các cơ quan và tế bào của con người, thậm

chí ở các mô cứng như xương cũng chứa 20% nước Nước là chất tham gia vào cá c quá trình sinh hóa trong mô cơ và ảnh hưởng rất nhạy với trạng thái

s ức khỏe của con người

Đối với cơ thể sống, thiếu nước nguy hiểm hơn nhiều so với thiếu thức ăn

và thi ếu nước có thể dẫn đến tử vong Mỗi ngày mỗi người cần cung cấp kho ảng 2,5 lít nước cho cơ thể để duy trì các hoạt động bình thường, nhưng tùy theo điều kiện nhiệt độ và cường độ lao động mà nhu cầu nước cũng có

th ể thay đổi

1.1.2.2 Ảnh hưởng của nước đến khí hậu

Nước quyết định vai trò của đại dương về khí hậu bởi nước có nhiệt dung riêng l ớn Các đại dương và biển tích lũy nhiệt lượng của bức xạ mặt trời vào mùa hè và dùng lượng nhiệt đó để sưởi ấm khí quyển vào mùa đông

Các dòng h ải lưu mang nhiệt năng từ các vùng nhiệt đới lên các biển phía

b ắc, làm dịu và cân bằng khí hậu của nhiều vùng trên trái đất Ví dụ như khí

h ậu vùng Tây Âu dịu mát nhờ có vai trò của dòng hải lưu nóng khổng lồ Gulf-stream ch ảy từ vịnh Mexico qua Đại Tây Dương vòng qua bờ biển Anh

v ả Nauy Đại dương cùng với gió đóng vai trò điều hoà thành phần không khí, hòa tan các ch ất khí của khí quyển, còn các dòng hải lưu thì chuyển chúng đi

r ất xa

1.1.2.3 Vai trò c ủa nước đối với sự phát triển kinh tế xã hội

Nước đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người như sử dụng trong sinh hoạt như tắm rửa, giặt, nấu ăn…Tùy theo trình độ phát triển xã hội và khả năng cung c ấp mà lượng nước cần cung cấp cho mỗi người một ngày trong các vùng đô thị có thể đạt từ 100-300 lít hoặc lớn hơn

Trong nông nghi ệp, nước là yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra năng suất

và s ản lượng cây trồng Nước có vai trò hòa tan các loại muối khoáng trong đất và giúp cho rễ cây có thể hút được các chất dinh dưỡng cần thiết để nuôi cây Nước, không khí, các chất khoáng là những nguyên liệu cần thiết để cây

tr ồng tổng hợp nên các chất hữu cơ trong cây, nhưng nước là yếu tố mà cây

tr ồng phải sử dụng một khối lượng lớn nhất Lượng nước này 99,8% được sử

d ụng vào quá trình bay hơi mặt lá và chỉ có từ 0,1% đến 0,3% là để xây dựng các b ộ phận của cây

Lượng nước chứa trong các bộ phận của cây luôn luôn thay đổi, chính vì

v ậy mà mỗi ngày trên một diện tích 1 ha cây trồng như lúa, ngô, rau phải cần

t ừ 30 đến 60 m3 nước và mỗi vụ cây trồng cần 3000-6000 m3 nước tùy theo

lo ại cây trồng và thời vụ canh tác, điều kiện bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mưa của

t ừng nơi

Trong công nghi ệp, bất kì nghành sản xuất công nghiệp nào cũng cần sử

d ụng nước đặc biệt như công nghiệp chế biến thực phẩm, dệt, nhuộm…Ví dụ

để sản xuất một tấn vải cần 4000 đến 6000 m3 nước Ngoài ra, nước còn dùng

để tạo ra năng lượng Thí dụ chạy bằng sức nước, các nhà máy thủy điện hiện nay s ản xuất hàng tỷ kW giờ điện cho con người mỗi ngày

V ậy nước là đầu vào của bất kì hoạt động sản xuất nào của con người, tạo

ra s ản phẩm cho xã hội Tính thiết yếu còn thể hiện ở chỗ không thể dùng loại tài nguyên nào khác thay th ế nước trong quá trình chế biến, sản xuất ra sản

ph ẩm cho con người

1.2 CHU TRÌNH NƯỚC TOÀN CẦU( chu trình thủy văn)

Khối lượng toàn bộ nguồn nước trên Trái Đất ước tính 1.454.000.000 km3

Diện tích mặt nước chiếm đến 70% diện tích bề mặt Trái Đất Hơn 97% lượng nước toàn

cầu là nước mặn Còn khoảng 3% nước ngọt lại tập trung ở hai cực và trong lòng đất chỉ khoảng 1%

Nguồn nước trong tự nhiên luôn được luân hồi theo một chu trình Theo chu trình này, lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác (lỏng, khí,

rắn) hoặc từ nơi này sang nơi khác Tùy theo loại nguồn nước (đại dương, hồ, song, hơi ẩm đất…) thời gian luân hồi có thể rất ngắn(8 ngày đối với hơi ẩm không khí )

hoặc có thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm (đại dương 1400 năm)

Trong chu trình thủy văn nguồn nước ngọt được luân hồi qua quá trình bốc hơi và mưa ( thời gian luân hồi thường là ngắn theo hằng năm) Hiện nay hàng năm toàn

thế giới mới sử dụng khoảng 4000 km3 nước ngọt, chiếm khoảng hơn 40% tổng lượng nước ngọt có thể khai thác Tuy nhiên nguồn nước mưa và nước ngọt phân bố

rất không đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiếu nước

thể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm trong đất cũng như dư

thừa số lượng trong các tầng nước

Nước chảy tràn vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và mùa trong năm Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực Nước qua vùng núi đá vôi, đá phấn thì nước trong và cứng Nước chảy qua cùng đất có tính thấm kém thì nước đục và mềm Các hạt mịn hữu cơ và vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng Nước chảy qua rừng rậm thì nước trong và nhiều chất hữu cơ hòa tan Nạn phá rừng làm cho nước cuốn trôi hầu hết các thành phần trong đất

B ảng 1.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt-TCVN 5942 - 1995

STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn

Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc túi trong lòng đất Chất lượng nước ngầm

phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất

lớp đất đá nước thấm qua hoặc chứa tầng nước Thông thường nước ngầm chứa ít

tạp chất hữu cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ Nước ngầm ờ các vùng khác nhau

có thành phần khác nhau, như ở vùng núi đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp… Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị, công nghiệp, tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung như cây cà phê ở Tây Nguyên

STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn

Nhiệt độ Tương đối ổn định Thay đổi theo mùa

Chất rắn lơ lửng Rất thấp, hầu nhứ không

Khí NH3 Thường có Có khi nguồn nước bị

học Thường rất thấp

Nước biển tương đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu NaCl, vì vậy nước

biển được gọi là nước mặn Khoảng ¾ bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước biển

Có thể phân theo tỉ lệ muối hòa tan từ mức độ lớn tới nhỏ là nước mặn ở các vùng

biển và đại dương, nước lợ ở vùng cửa sông và ven biển, nước ngọt ở sông hồ Thành phần chủ yếu của nước biển là các ion Cl-, SO42-, CO32-, SiO32-, Na+, Ca2+,

Mg2+ .Nước biển thích hợp với các loài thủy hải sản nước mặn, là môi trường sống quan trọng của nhiều giới sinh vật Biển đóng vai trò quan trọng trong chu trình

tuần hoàn nước toàn cầu

1.4 PHÂN B Ố NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT [18]

Mức độ phân bố của nước trên Trái Đất không đều nhau Sự bất hợp lý "tự nhiên" này đã tước quyền thụ hưởng nước sạch của nhiều người và mức độ bất hợp lý còn tăng cao do tình trạng nghèo đói

Theo báo cáo của tổ chức UNESCO, một người châu Âu sử dụng trung bình 300 đến 400 lít nước/ngày, một người Mỹ hơn 600 lít và một người châu Phi chỉ dùng từ

20 đến 30 lít, 1/4 người dân thế giới không có được một nguồn nước sạch có chất lượng Vì vậy, các căn bệnh lây nhiễm qua nguồn nước là nguyên nhân gây ra 8 triệu ca tử vong/năm, trong đó 50% là trẻ em, bằng với số tử do liên quan đến thuốc

lá và cao gấp sáu lần so với các ca tử vong vì thiếu lương thực

Theo nhận định của LHQ và UNESCO, hiện có 26 nước đang trong tình trạng thiếu nước dùng Các tổ chức quốc tế này dự báo châu Phi, Trung Đông, miền tây nam nước Mỹ, Mexico, các nơớc châu Mỹ Latin bên bờ Thái Bình Dương, Trung Á kéo dài đến Iran và Ấn Độ là những nơi sẽ phải đối mặt với vấn đề thiếu nước sạch trong tương lai

Hình 1.1 Phân b ố nước trên Trái Đất

Tổng lượng nước lớn nhưng lượng nước ngọt mà con người có thể sử dụng được rất

ít và chỉ có thể khai thác được từ các nguồn sau:

1.4.1 Nước ngọt trên bề mặt Trái Đất

• Lượng nước mưa rơi xuống mặt đất

• Nước tồn tại trong các sông, rạch, ao, hồ

• Một phần nước rất ít từ đầm lầy và băng tuyết

Phân bố nước trên Trái Đất

Khác Đại dương

3.50 %

96.50 %

B ảng 1.4 Sự phân bố nước trên đất liền

Loại nguồn nước

Thể tích (109 m3)

Lưu lượng hàng năm (109 m3/năm)

Thời gian lưu (năm)

Nước dưới đất có loại là nước mặn, nước lợ và nước ngọt, trong đó nước ngọt chỉ

có lưu lượng nhất định Nước dưới đất được tang trữ trong các lỗ hổng và khe hở đất đá

1.4.3 Các tầng chứa nước

1.4.3.1 Tầng chứa nước

Các lớp đất đá có thành phần hạt thô (cát, sạn, sỏi), khe hở, nứt nẻ, có tính thấm nước, dẫn nước tốt mà con người có thể khai thác nước phục vụ cho nhu cầu của mình gọi là các tầng chứa nước

1.4.3.2 T ầng cách nước

Là tầng đất đá với thành phần hạt mịn, có hệ số thấm nhỏ, khả năng cho nước

thấm xuyên qua yếu, khả năng khai thác nước trong tầng này thấp

1.5 TÀ I NGUYÊN NƯỚC Ở VIỆT NAM [19]

Tài nguyên nước của Việt Nam nhìn chung khá phong phú Việt Nam là nước có lượng mưa trung bình vào loại cao, khoảng 2000 mm/năm, gấp 2,6 lượng mưa trung bình của vùng lục địa trên Thế giới Tổng lượng mưa trên toàn bộ lãnh thổ là 650

km3/năm, tạo ra dòng chảy mặt trong vùng nội địa là 324km3/năm Vùng có lượng mưa cao là Bắc Quang 4.000-5.000mm/năm, tiếp đó là vùng núi cao Hoàng Liên Sơn, Tiên Yên, Móng Cái, Hoành Sơn, Ðèo Cả, Bảo Lộc, Phú Quốc 3.000-4.000 mm/năm Vùng mưa ít nhất là Ninh Thuận và Bình Thuận, vào khoảng 600-700 mm/năm

Ngoài dòng chảy phát sinh trong vùng nội địa, hàng năm lãnh thổ Việt Nam nhận thêm lưu lượng từ Nam Trung Quốc và Lào, với số lượng khoảng 550 km3

Do vậy, tài nguyên nước mặt và nước ngầm có thể khai thác và sử dụng ở Việt Nam rất phong phú, khoảng 150 km3 nước mặt một năm và 10 triệu m3 nước ngầm một ngày Tuy nhiên, do mật độ dân số vào loại cao, nên bình quân lượng nước sinh trong lãnh thổ trên đầu người là 4200m3/người, vào loại trung bình thấp trên Thế

giới

Tài nguyên nước Việt Nam còn có xu thế suy thoái do khai thác và sử dụng thiếu

bền vững, chẳng hạn bịt cửa các phân lưu để khai thác các bãi sông trong đê sử

dụng cho mục đích nông nghiệp Các sông nhỏ trong nội đô của các thành phố bị ô nhiễm nặng do nước thải sinh hoạt, công nghiệp Xây dựng quá nhiều đập dâng

thủy lợi và sử dụng hết lượng nước cơ bản, tạo ra khúc sông “khô” dưới đập Các đập thủy điện tạo ra khúc sông “chết” dưới hạ lưu đập, tàn phá môi trường thủy sinh Thiên tai, các hiện tượng Elnino, Lalina…sự bùng nổ dân số và ý thức sử dụng tài nguyên nước của con người đang gây ra vấn nạn thiếu, ô nhiễm nước sạch trầm

trọng Đây là vấn đề quan trọng cần được quan tâm hàng đầu

1 6 TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH [20]

1.6.1 Nước mặt

Là nguồn nước từ các sông lớn như sông Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ Đông với

hệ thống kênh rạch dài khoảng 7.880 km, tổng diện tích mặt nước 35.500 ha Nước

mặt được khai thác phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất

1.7 THÀNH PHẦN HÓA SINH CỦA NƯỚC [2]

1.7.1 Thành phần hóa học

Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong tự nhiên có thể tồn tại ở dạng ion, hòa tan, khí

hòa tan, dạng rắn, lỏng Do sự phân bố các hợp chất này quyết định bản chất của nước tự nhiên: nước ngọt, nước lợ và nước mặn; nước giàu dinh dưỡng, nước nghèo

dinh dưỡng, nước cứng, nước mềm, nước có bị ô nhiễm hay không…

1.7.1.1 Các ion hòa tan

Nước tự nhiên là dung môi hòa tốt hòa tan các axit, bazo, muối vô cơ Sự hòa tan các chất rắn trong nước là yếu tố chủ yếu quyết định độ mặn của nước Nồng độ các ion hòa tan càng cao thì độ dẫn điện càng cao Thành phần hóa học của nước biển tương đối đồng nhất, nhưng của nước sông không đồng nhất vì còn phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa chất, địa mạo và vị trí của thủy lục

Thành phần Nước biển Nước sông, hồ, đầm

Nồng độ Thứ tự Nồng độ Thứ tự Các ion chính

Stronti Sr2+ 9 9 - - Các nguyên tố vi lượng Microgam/l Microgam/l

1.7.1.2 Các khí hòa tan

Hầu hết các chất khí có thể hòa tan hoặc phản ứng với nước (trừ metan) Các khí hòa tan trong nước là do sự hấp phụ của không khí vào nước, hoặc do các quá trình sinh hóa trong nước tạo ra

1.7.1.3 Các chất rắn

Các chất rắn bao gồm các thành phần vô cơ, hữu cơ, và sinh vật được phân thành hai loại dựa vào kích thước: chất rắn có thể lọc được và chất rắn không thể lọc được

1.7.1.4 Các chất hữu cơ

Dựa vào khả năng bị phân hủy do vi sinh vật trong nước, ta có thể phân làm hai nhóm: các chất dễ phân hủy sinh học như các chất đường, dầu mỡ, protein; các chất khó bị phân hủy sinh học như các hợp chất clo hữu cơ, DDT, linđan, anđrin, các

hợp chất đa vòng như pyrer, naphtalen, đioxin…

1.7.2 Thành phần sinh học của nước

Thành phần và mật độ các loài cơ thể sống trong nguồn nước phụ thuộc chặt chẽ vào đặc điểm, thành phần hóa học của nguồn nước, chế độ thủy văn và địa hình cư trú Một số loại có ý nghĩa về chỉ thị ô nhiễm nguồn nước như: vi khuẩn, vi khuẩn

dị dưỡng, vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kị khí, vi khuẩn tự dưỡng, siêu vi trùng, tảo

1.8 Ô nhi ễm môi trường nước

1.8.1 Khái ni ệm

Môi trường nước có thể bị nhiễm bẩn hay bị ô nhiễm Nhiễm bẩn có thể là màu

sắc thay đổi nhưng chưa gây hại, còn ô nhiễm có nghĩa là đã vượt qua mức độ an toàn cho phép Một môi trường nước bị ô nhiễm có thể là ô nhiễm do nước dùng để

uống nhưng chưa ô nhiễm với tắm giặt Một môi trường nước là ô nhiễm cho sinh

hoạt nhưng tốt cho sản xuất nông nghiệp, sản xuất công nghiệp… Nhưng ngược lại, môi trường nước ô nhiễm cho công nghiệp, nông nghiệp thì cũng ô nhiễm cho nước sinh hoạt và nước uống Ô nhiễm có thể do các nguyên nhân sau gây ra :

1.8.2 Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư

Nguồn nước thải này từ các hộ gia đình, bệnh viện, trường học, khách sạn…Nó

là kết quả của việc sử dụng nước cho cuộc sống của con người Nước thải ở mỗi

cụm dân cư khác nhau sẽ có chất lượng ô nhiễm khác nhau phụ thuộc vào điều kiện

sống, khối lượng nước sử dụng…Nước thải dân cư đô thị khác nông thôn, miền núi khác đồng bằng Nhưng nhìn chung nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất hữu cơ

dễ bị phân hủy khá cao Các chất đó, có thể là protein, dầu mỡ, chất béo, các chất phú dưỡng, các vi trùng…Chính trong nước có nhiều chất hữu cơ dễ bị phân giải và bán phân giải nên có mùi rất đặc trưng Theo S.Jareirala (1985) thì khối lượng nước

thải con người tạo ra trong một ngày :

- Tổng số chất rắn: 170-220 g/người/ngày

- Rác vô cơ: 5-15kg/người/ngày

Như vậy tạo ra lượng BOD là 45-54 mg/l/ngày, ngoài ra trong nước thải

của một người có tổng số vi khuẩn 109-1010 con/100ml, vi khuẩn E.coli 106-109 con, trứng giun sán 103 con/100ml, virut 102-104 con/100ml

1.8.3 Nước thải công nghiệp

Nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp có đặc điểm chung và phụ thuộc vào từng nghành sản xuất, qui trình công nghệ Ví dụ : nước thải chế biến thực phẩm thì có chứa nhiều hữu cơ dễ phân giải, bán phân giải Nước thải của xí nghiệp sản xuất pin-acquy có nồng độ Pb cao Nước thải nghành thuộc da, phẩm nhuộm có chứa chất hữu cơ và kim loại

và pH thấp mà hầu hết các sinh vật đều bị ngộ độc khi pH < 4 Ví dụ: cá có

thể bị nổ mắt khi pH< 3,8 , rể cây lúa có thể bị thối khi nồng độ Al3+> 800ppm

1.8.5.2 Nhiễm mặn

Nước mặn do thủy triều hay do các mỏ muối khi hòa lẫn trong nước làm cho nước bị nhiễm nồng độ clo và natri khá cao Khi nồng độ muối trong nước > 1g/l là các vi sinh vật bị ảnh hưởng, > 4g/l là cây trồng ảnh hưởng và >8g/l là

hầu hết các thực vật đều bị chất, trừ thực vật rừng ngập mặn

1.8.5.3 Ô nhiễm nguồn nước do vi khuẩn gây bệnh

Như ta đã biết trong thành phần môi trường nước gồm rất nhiều vi khuẩn và

trứng giun sán… Tuy nhiên, nghành môi trường xác định ô nhiễm về vi trùng thành

3 nhóm:

 Nhóm Coliform: đại diện cho E.Coli

 Nhóm Steptococci đặc trưng Steptococcus faecalis

 Nhóm Clostridia khử sulphit đặc trưng là Clostridium perfringens

Nguồn nước bị ô nhiễm chủ yếu của các vi trùng là từ chất thải của con người và đông vật sẽ gây ra một số bệnh đường ruột

1.8.5.4 Ô nhiễm nguồn nước do kí sinh trùng

Các chất này thường có trong nước thải công nghiệp, hoặc từ nước thải của vùng nông-lâm nghiệp có sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón mà điển hình là các hợp

chất phenol và dẫn xuất của chúng Các hợp chất này làm cho nước có mùi đặc trưng gây hại cho hệ sinh thái môi trường và gây độc cho con người như gây ung thư Các thuốc bảo vệ thực vật trong đó có photpho hữu cơ, clo hữu cơ, phenol axit… hầu hết đều có độc tính cao khi hòa tan trong môi trường nước, chúng thường gây độc Tiêu chuẩn đối vơi thủy sản, clo hữu cơ<0,1g/l, photpho hữu cơ< 0,2g/l Các chất hữu cơ này có độc tính cao và thường bền vững trong môi trường nước và

có khả năng tích lũy trong cơ thể của thủy sinh vật Ví dụ, có thể tích lũy trong cơ

thể cá, sau đó người ăn phải cá bị ngộ độc

1.8.5.5 Ô nhi ễm các chất vô cơ

Loại ô nhiễm này rất phổ biến, ngoài các ion, có thể có một số nguyên tố độc tính

rất cao như thủy ngân, chì, cadimi, brom, clo, asen Các kim loại này xuất phát từ nguồn nước thải công nghiệp luyện kim, sản xuất acqui Các linh kiện điện tử, công nghệ kĩ thuật cao…

1.8.5.6 Ô nhiễm chất rắn

Môi trường nước bị ô nhiễm bởi các chất rắn từ đất hoặc chảy tràn trên bề mặt

hay từ nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt,

1.8.6 Hi ện tượng nước bị ô nhiễm

1.8.6.1 Màu sắc

Màu sắc của nước là sự biểu hiện của sự ô nhiễm Nước tự nhiên sạch không màu, nếu nhìn sâu vào bề dày nước cho ta cảm giác xanh nhẹ, đó là sự hấp phụ chọn

lọc các bước sóng nhất định của ánh sáng mặt trời Ngoài ra, màu xanh còn gây bởi

sự hiện diện của tảo ở trạng thái lơ lửng Màu xanh đậm, hoặc có váng trắng, đó là

biểu hiện trạng thái thừa dinh dưỡng hoặc phát triển quá mức của thực vật nổi và

sản phẩm phân hủy thực vật chết Trong trường hợp này do nhu cầu sự phân hủy háo khí cao, dẫn đến hiện tượng thiếu oxi

Nước có màu vàng bẩn do sự xuất hiện axit humic (axit mùn) Nhiều loại nước

thải của các nhà máy, công xưởng, lò mổ có nhiều màu khác nhau Các màu sắc có ảnh hưởng tới ánh sáng mặt trời chiếu xuống dẫn đến hậu quả khôn lường cho các

hệ sinh thái nước Nhiều màu sắc do hóa chất nên gây độc cho các sinh vật nước

1.8.6.2 Mùi và v ị

Môi trường nước tinh khiết không mùi, không vị, nhưng khi bị ô nhiễm thường

có mùi, do các chất hữu cơ phân giải yếm khí tạo nên mùi hôi tanh của FeS, CH4,

H2S hoặc có mùi từ các chất hóa học, dầu mỡ từ nước thải công nghiệp Trong đó,

sự phân giải yếm khí xác bã động vật, rác đóng vai trò quan trọng tạo mùi

Nước thải công nghiệp chứa nhiều hợp chất hóa học làm cho nước có vị không

tốt và đặc trưng, như các muối của sắt, mangan, clo tự do, sunfithidro, các phenol

và hidrocacbon không no Nhiều chất chỉ với một lượng nhỏ đã làm vị xấu đi Các quá trình phân giải chất hữu cơ, rong, tảo đều tạo nên những sản phẩm làm cho nước có vị khác thường Do vậy, khi nước bị ô nhiễm, vị của nó biến đổi làm cho giá trị sử dụng nước giảm nhiều

Mùi của nước là một đặc trưng quan trọng về mức độ ô nhiễm nước bởi chất gây mùi như: ammoniac, phenol, clo tự do, các sunfua, các xianua…Mùi của nước cũng

gắn liền với sự có mặt của nhiều hợp chất hữu cơ như dầu mỡ, rong tảo và các chất

hữu cơ đang phân rã Một số vi sinh vật cũng làm cho nước có mùi như động vật đơn bào Dinobryon và tảo Volvox gây mùi tanh cá Các sản phẩm phân hủy protein trong nước thải có mùi hôi thối

1.8.6.3 Độ đục

Một đặc trưng vật lí chủ yếu của nước thải sinh hoạt và các loại nước thải công nghiệp là độ đục lớn Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những chất này có kích thước rất khác nhau, từ cỡ hạt keo đến những phân tán thô, phụ thuộc vào trạng thái xáo trộn của nước Nước đục do các nguyên nhân sau:

 Lẫn bụi và các hóa chất ở dạng hạt rắn

 Làm phân tán các hạt đất do cân bằng điện tích của phức hệ hấp thụ đất bị phá vỡ

 Những hạt vật chất gây đục thường hấp phụ các kim loại độc và các vi sinh

vật gây bệnh lên bề mặt của chúng Nếu lọc không kĩ, vẫn sử dụng thì rất nguy hiểm cho người và động vật

Mặt khác, độ đục lớn thì khả năng xuyên sâu của ánh sáng bị hạn chế, nên quá trình quang hợp trong nước giảm, nồng độ oxi hòa tan trong nước bị giảm, nước trở nên yếm khí

1.8.6.4 Nhi ệt độ

Nguồn gốc gây ô nhiễm là do nước thải từ các bộ phận làm nguội của các nhà máy phát điện, do việc đốt các vật liệu bên bờ sông, hồ Nước thải này thường có nhiệt độ cao hơn từ 10-150

C so với nước đưa vào làm nguội ban đầu Nhiệt độ nước tăng dẫn đến giảm hàm lượng oxi và tăng nhu cầu oxi của cá lên 2 lần Nhiệt độ tăng xúc tiến sự phát triển các sinh vật phù du Trong nước ở ao hồ thường xảy ra

hiện tượng “nở hoa” làm thay đổi màu sắc, mùi vị của nước Ô nhiễm nhiệt gây ảnh

hưởng tới quá trình hô hấp của sinh vật trong nước và gây chết cá, vì nồng độ oxi trong nước giảm nghiêm trọng

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SẮT

2.1 KHÁI QUÁT V Ề SẮT

Sắt là nguyên tố phân bố rộng trong đất, đá thường ở trạng thái có độ tan thấp

Do các phản ứng hóa học, các quá trình sinh học, chúng chuyển hóa thành dạng tan,

chủ yếu là sắt (II) ở dạng nước ngầm Hàm lượng sắt trong nước ngầm rất khác nhau tùy theo từng vùng, thường trong khoảng 0,5- 50mg/l Trong nước sinh hoạt,

sắt còn có nguồn gốc từ chất keo tụ sắt, ăn mòn thép và ống gang dẫn nước. Sắt là một nguyên tố có trong thành phần dinh dưỡng của cơ thể Lượng sắt cần thiết cho cơ thể phụ thuộc vào tuổi tác, giới tính, trung bình khoảng 10-15mg/ngày

Để hạn chế sự tích lũy sắt trong cơ thể, mức sử dụng của cơ thể được xác định

là 0,8mg/kg thể trọng trong ngày, lượng sắt được tính cho tất cả các nguồn: thức ăn, nước uống Trong nước uống lượng sắt khoảng 2mg/l sẽ không gây ảnh hưởng độc hại đến sức khỏe Nước ngầm thiếu oxi có thể chứa 5-7mg/l vẫn không có màu Khi tiếp xúc với oxi sắt (II) lập tức bị oxi hóa thành Fe(OH)3, chất khó tan màu vàng nhạt Sự tồn tại của sắt trong nước thúc đẩy sự phát triển của loài “vi khuần sắt”, chúng sử dụng năng lượng oxi hóa sắt (II) thành sắt (III), xác của chúng tạo thành các lớp mỏng phủ lên bề mặt ống dẫn nước Sắt (III) trong vùng nước chua phèn khó tạo thành hydroxit sắt mà chúng tồn tại ở dạng phức chất với các chất hữu cơ tan, nhất là với axit humic, funvic ngay

cả khi tiếp xúc với không khí Những hợp chất này có độ bền cao và có thể bị quang phân tạo thành sắt tan

2.2 CÁC H ỢP CHẤT VÔ CƠ CỦA ION SẮT

Các hợp chất vô cơ của ion sắt hóa trị II:

FeS, Fe(OH)2, FeCO3, FeSO4,…

Các hợp chất vô cơ của ion sắt hóa trị III:

Fe(OH)3, FeCl3…trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ, dễ dàng lắng đọng trong các

bể lắng và bể lọc Vì thế các hợp chất vô cơ của sắt hòa tan trong nước hoàn toàn có

thể xử lý bằng phương pháp lý học: làm thoáng lấy oxi cùa không khí để oxi hóa sắt hóa trị II thành sắt hóa trị III và cho phân hủy, keo tụ Fe(OH)3 xảy ra hoàn toàn trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và các bể lọc

Các phức chất vô cơ của ion sắt với silicat, photphat FeSiO(OH)3

Các phức chất hữu cơ của ion sắt với axit humic, funvic, …

Các ion sắt hòa tan Fe(OH)+

, Fe(OH)3 tồn tại tùy thuộc vào giá trị thế oxy hóa

khử và pH của môi trường

Các loại phức chất và hỗn hợp các ion hòa tan của sắt không thể thử bằng phương pháp lý học thông thường, mà phải kết hợp với phương pháp hóa học Muốn khử sắt

ở dạng này phải cho thêm vào nước các chất oxy hóa như: Cl-, KMnO4, ozon đã phá

vỡ liên kết và oxy hóa sắt thành ion hóa trị III hoặc cho vào nước các chất keo tụ FeCl3, Al2(SO4)3 và kiềm hóa để có giá trị pH thích hợp cho quá trình đồng keo sắt

và phèn xảy ra triệt để trong các bể lắng, bể lọc tiếp xúc và bể lọc trong

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA SẮT ĐẾN ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI, ĐỘNG VẬT

Đối với người và động vật có thân nhiệt ổn định, sắt ít gây độc tuy nhiên khi

nồng độ sắt cao sẽ làm cho nước có màu vàng và mùi tanh khó chịu

Sắt kết tủa ở dạng hidroxit gây ố bẩn quần áo khi giặt và các dụng cụ trong gia đình với nồng độ lớn hơn 0,3mg/l Mùi và vị của sắt hầu như không cảm nhận được

ở mức 0,3mg/l Nồng độ 1-3mg/l trong nước giếng yếm khí có thể chấp nhận cho

mục đích sinh hoạt về phương diện tính độc hại.Tuy vậy về mặt cảm quan thì yêu

cầu nồng độ thấp hơn, nó không những làm ố bẩn quần áo, dụng cụ mà cả loại thức

ăn, rau quả khi nấu nướng, gây mùi tanh khó chịu cho đồ uống, phản ứng với tannin

từ các nguồn rau, quả, chè gây màu mực đen.Tiêu chuẩn giới hạn cho phép của các nước EU là 0,2mg/l, của WHO là 0,3mg/l

Với động vật biến nhiệt: thỏ bị ngộ độc khi hàm lượng Fe là 890mg/kg thể trọng,

với chuột là từ 984-1986mg/kg thể trọng

2.4 S ẮT VÀ SỰ CHUYỂN HÓA SẮT TRONG MÔI TRƯỜNG

Sắt là một nguyên tố kim loại rất phổ biến trong tự nhiên, nồng độ trung bình của

sắt trong đất khoảng 4%, trong vỏ trái đất là 4,1% Trong tự nhiên sắt thường tồn tại

ở dạng hợp chất hóa trị 2 hoặc 3 (Fe2+

hyrat sẽ tạo thành các cation

Fe3+ mà biểu hiện là các phần tạo thành liên kết Fe-O Sự phân cực hóa của liên kết ion trong phân tử nước sẽ tạo điều kiện cho sự phân hủy các proton, dẫn đến cân

bằng phân ly sau:

[Fe(OH2)6(1)]3+ ↔ [Fe(OH2)5OH(1)]2+ + H+(1) [Fe(OH2)5(1)]2+ ↔ [Fe(OH2)4(OH)2(1)]+ + H+(1) Cation sắt (III) có thể tham gia quá trình oxy hóa:

[Fe(OH2)6(1)]3+ ↔ [(H2O)4 Fe(OH2) Fe(OH2)4(1)]4+ + 2H3O+(1)

Phản ứng trên rất phức tạp và là nguyên nhân gây nên quá trình khử proton hóa

và khử hydrat hóa, dẫn đến hình thành cấu trúc oligo mà thành phần của nó phụ thuộc vào giá trị pH và hàm lượng sắt trong dung dịch Một liên kết dưới dạng dung

dịch hydroxit Fe3+

với độ polymer hóa cao xuất hiện như một sản phẩm cuối cùng

Dạng Fe(OH)3 mô tả thành phần về mặt gần đúng vì hệ số tỉ lệ của các kết tủa mới luôn luôn dao động Trong quá trình lão hóa, các FeO(OH) tạo thành các polume

vối cầu hydro và oxo.Trong quá trình phân hủy lại tiến hành qua các bậc trung gian

có tính keo, có thể bền qua các phối tử hữu cơ (axit humic) Người ta cho rằng, vòng tuần hoàn của Fe qua sông ra biển với lượng 103 triệu tấn/năm, trong đó trên 95% ở dạng keo phân tán với đặc tính hấp phụ

Độ hòa tan của Fe(OH)3 thấp hơn nhiều so với Fe(OH)2 Tương tự như vậy với các loại muối sắt, ví dụ như photphat Fe ở điều kiện yếm khí trong nước ngầm, lớp

cặn lắng và đất đều có xu hướng chuyển hóa rất nhanh thành các ion sắt hoặc tạo nên những anion kết tủa qua Fe2+, Fe3+ Ngược lại, trong hệ thống bão hòa oxy thì

nồng độ Fe2+ rất nhỏ

Trong nước tự nhiên, nồng độ Fe3+

nói chung không cao Đối với phản ứng: FeO(OH)(r) + 4H2O + H+ → [Fe(OH2)4(OH)2](1)+

là khu vực phạm vi có tính khử của vỏ trái đất, nơi

chứa một lượng đáng kể FeS2 Trong quá trình phân hủy FeS2 hoặc của các nguồn