Báo cáo Thí nghiệm Hóa kỹ thuật

Kết quả thí nghiệm: - Xác định độ pH của nước bằng chất chỉ thị màu tổng hợp: Cho chất chỉ thị màu tổng hợp vào mẫu nước thải đã chuẩn bị ta nhận thấy pH từ 7 đến 8... Đo độ pH của mẫu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Khoa Công nghệ Hóa học & Thực phẩm

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Mục lục

BÀI 1: LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 3

BÀI 3: PH 4

BÀI 4: ĐỘ ACID 6

BÀI 5: ĐỘ KIỀM 10

BÀI 6: ĐỘ ĐỤC 14

BÀI 7: ĐỘ MÀU 17

BÀI 8: ĐỘ CỨNG VÀ CANXI 20

BÀI 9 : CHẤT RẮN 24

BÀI 10: SẮT 27

BÀI 11: PHOTPHO 30

BÀI 12: NITO – AMONI 33

BÀI 14: NITƠ – NITRATE 35

BÀI 15: SUNFATE 39

BÀI 17: CHLORIDE 41

BÀI 18: OXY HÒ A TAN (DISSOLVED OXYGEN) 44

BÀI 19: NHU CẦU OXY SINH HÓA (BOD) 46

BÀI 20: NHU CẦU OXY HÓA HỌC (COD) 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

3

BÀI 1: LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU

1 Nêu các khái niệm mẫu môi trường, mẫu lẻ, mẫu gộp?

1.1 Mẫu môi trường: là một phần nhỏ của môi trường và mang tính chất đại diện

cho môi trường đó

1.2 Mẫu lẻ: là mẫu được lấy vào một thời điểm, ở một vị trí nhất định, nói cho

đúng mẫu ấy chỉ thể hiện được chất lượng nguồn vào thời điểm và vị trí đó

1.3 Mẫu gộp: được dùng để diễn tả sự trộn lẫn các mẫu cá biệt khác nhau được lấy

ở các thời điểm khác nhau trên cùng một vị trí

2 Cách ghi nhãn mẫu?

Trên nhãn mẫu cần có: Tên người lấy; tên mẫu; thời gian, địa điểm; điều kiện thời tiết; chỉ tiêu xác định; các công trình liên quan; các khí đo tại hiện trường; thể tích

đã lấy; một số khí xử lí tại chỗ;…

3 Các chỉ tiêu nào được đo tại hiện trường?

- Mẫu phân tích các kim loại năng dễ thủy phân

- Mẫu phân tích các anion kém bền

- Mẫu phân tích các chất dễ bị phân hủy

- Chất phân tích là các chất dễ bị hấp phụ vào thảnh bình chứa

- Mẫu để phân tích một số chỉ tiêu sinh học, nấm mốc

- Mẫu để xác định các động vật phù du

- Mẫu để xác định các loại trầm tích

BÀI 3: PH

1 Giới thiệu chung:

Ý nghĩa môi trường: Về mặt môi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng đến các hoạt động sinh học trong nước, liên quan đến một số đặc tính như tính ăn mòn, hòa tan… chi phối các quá trình xử lí nước như lắng phèn, làm mềm, khử sắt, diệt khuẩn… Vì thế việc xét nghiệm pH để hoàn chỉnh chất lượng nước cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật trong từng khâu quản lí rất quan trọng và quan trọng hơn nữa

là đảm bảo được chất lượng cho người tiêu dùng

- Xác định độ pH bằng máy đo pH chuyên dụng: phương pháp này có thể đo chính xác được pH của nước thải

4 Kết quả thí nghiệm:

- Xác định độ pH của nước bằng chất chỉ thị màu tổng hợp: Cho chất chỉ thị màu tổng hợp vào mẫu nước thải đã chuẩn bị ta nhận thấy pH từ 7 đến 8

- Xác định độ pH của nước bằng máy đo chuyên dụng:

Cho mẫu nước thải vào máy đo ta thấy pH=7,618

5

Theo Quy chuẩn Quốc gia về nước thải sinh hoạt (2008), nước thải cho phép thải ra

có pH từ 5-9 Do vậy, mẫu nước trên đáp ứng đủ chỉ tiêu pH để có thể thải ra ngoài

Đo độ pH của mẫu nước thải bằng chất chỉ thị màu tổng hợp không thể cho biết được kết quả chính xác tuyệt đối Muốn có được kết quả chính xác nhất ta nên dùng máy đo pH chuyên dụng hoặc chất chỉ thị màu riêng biệt để xác định độ pH của chất thải

BÀI 4: ĐỘ ACID

1 Giới thiệu chung:

Độ acid biểu thị khả năng phóng thích proton H+

của nước Độ acid của mẫu nước phần lớn do sự hiện diện của các loại acid yếu như acid carbonic, acid tanic, acid humic bắt nguồn từ phản ứng phân hủy chất hữu cơ…gây ra, phần khác do sự thủy phân các muối của acid mạnh như sulfate nhôm, sắt tạo thành Đặc biệt khi bị các acid vô cơ thâm nhập, nước sẽ có pH rất thấp

Nước thiên nhiên thường đồng thời mang hai tính chất đối nhau: tính acid và tính kiềm Khi bị ô nhiễm bởi các acid vô cơ hoặc các muối acid từ các khu vực hầm mỏ, đất phèn hoặc do nguồn nước thải công nghiệp, pH thấp hơn 7 khá nhiều

7

- Định phân xác định độ acid toàn phần đến điểm đổi màu của chỉ thị phenolphthalein, gọi là ĐỘ ACID TỔNG CỘNG (dung dịch không màu chuyển sang tím nhạt)

4 Kết quả thí nghiệm:

V (ml NaOH)

Xô nhỏ (pH=7,255)

Phenolphthalein Methyl cam

Độ acid(mg CaCO 3 /L)=

N.50000

m

V C V

Với V: thể tích dung dịch NaOH dung định phân

C N: nồng độ đương lượng của dung dịch NaOH

6 Trả lời câu hỏi:

6.1 Tại sao tại vị trí lấy mẫu, pH của nước đo được là 6,5 nhưng khi vận chuyển về phòng thí nghiệm thì pH tăng lên 7,5 Giải thích?

- Trong dung dịch mẫu có chứa một lượng CO2 làm cho nước có tính acid Nhưng trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm thì CO2 bị bay hơi nên độ pH của môi trường tăng so với khi vừa lấy mẫu

6.2 pH của nước có thể tính từ độ acid của nước hay không? Tại sao?

- pH của nước không thể tính từ độ acid của nước vì giá trị pH được tính dựa vào nồng độ H+ có trong nước (pH=-log[H+]) mà ion H+ chủ yếu do các acid mạnh phân ly ra

- Độ acid dùng biểu thị sự giải phóng ion H+ trong nước ở dạng acid yếu H2CO3 6.3 Nêu các nguyên nhân hình thành độ acid của mẫu nước

- Do sự hiện diện của các loại acid yếu như acid carnonic, acid lactic, acid humic

9

muối của acid mạnh như sulfate nhôm, sắt tạo thành Đặc biệt khi có các acid vô cơ xâm nhập thì nước sẽ có pH thấp

BÀI 5: ĐỘ KIỀM

1 Giới thiệu chung:

Ý nghĩa môi trường: Độ kiềm biểu thị khả năng thu nhận H+ của nước.Trong nước thiên nhiên hay nước cấp, độ kiềm do 3 ion chính gây ra: hydroxide, carbonate, bicarbonate Ngoài ra các muối của các acid yếu như borate, silicate, v.v…Trong thiên nhiên, tảo dễ dàng tồn tại và phát triển ở các nguồn nước mặt, giải phóng một lượng đáng kể carbonate và bicarbonate làm cho pH của nước tăng lên đến 9-10 Những nguồn nước được xử lý hóa chất có chứa nhóm Carbonate cũng làm tăng pH

– Chỉ thị phenolphtalein sẽ có màu tím nhạt trong môi trường có ion hydroxide và ion carbonate, màu tím sẽ trở nên không màu khi pH < 8,3

– Chỉ thị methyl cam cho màu vàng với bất kỳ ion kiềm nào và trở thành màu

đỏ khi dung dịch trở thành acid Việc định phân được xem là hoàn tất khi dung dịch

có màu da cam (pH = 4,5)

N m

V C

mg lCaCO

Với V: thể tích dung dịch H 2 SO 4 dùng định phân

C N: nồng độ đương lượng của dung dịch H 2 SO 4

CN= 0,02 N

Chỉ có độ kiềm methyl: = 23,7mg/l theo CaCO3

6 Trả lời câu hỏi:

6.1 Có tảo xuất hiện thì pH thay đổi như thế nào? Nêu cơ chế phản ứng

- Nhiều nguồn nước mặt có sự xuất hiện của tảo, đặc biệt là những nơi cặn nhiều,

pH có thể lên đến 10

- Tảo sử dụng carbonic để sử dụng cho quang hợp, làm giảm nồng độ CO2, vì vậy

mà pH tăng cao

6CO2 + 6H2O => C6H12O6 + 6O2

trong khi CO2 + H2O =>H2CO3

Vì vậy, tảo sử dụng carbonic làm các dạng độ kiềm thay đổi từ bicarbonate thành carbonate và từ carbonate thành hydroxit (Độ kiềm tổng cộng không thay đổi)

- Tảo có thể tiếp tục sử dụng CO2 của nước đến khi pH tăng đến giá trị ảnh hưởng, thường có pH=10 đến 11

- Vào ban đêm, tảo sản xuất CO2 làm ảnh hưởng ngược lại của quá trình trên

6.2 Nêu ứng dụng từ số liệu độ kiềm trong phân tích và xử lý nước

Dựa vào số liệu độ kiềm, độ pH của nước, người ta xác định độ pH của nước

Từ đó xác định những tác động mà nước chịu được: xâm thực, lắng đọng calcium carbonate, …ứng dụng những tính chất này để bảo vệ đường ống bằng kim loại khỏi quả trình xâm thực trên bằng các cho vào nước những hóa chất phù hợp tạo sự lắng đọng calcium carbonate lên thành ống hình thành lớp bảo vệ vững chắc

- Lựa chọn biện pháp xử lý nước cho phù hợp đảm bảo cân bằng và sức khỏe con người

- Độ kiềm tác động đệm cho dãy pH tối ưu cho quá trình keo tụ

- Độ kiềm là thông số phải được xem xét đến việc tính toán nhu cầu về vôi và soda trong quá trình xử lý nước bằng phương pháp kết tủa

- Là thông số trong quá trình kiểm soát ăn mòn, đánh giá khả năng đệm của nước thải và bùn, là điều kiện thải của nước thải

6.3 Nêu mối quan hệ giữa cacbonic, độ kiềm và pH trong nước tự nhiên

- Chỉ tiêu ổn định của nước được biểu thị như sau:

Co=Kt0/Kt=pHo/pH

Co=1: nước ổn định; Co<1: nước có tính xâm thực

Co>1: nước có khả năng lắng đọng CaCO3

BÀI 6: ĐỘ ĐỤC

1 Giới thiệu chung:

Độ đục, được hiểu là một đặc tính của chất rắn làm cản trở sự truyền ánh sáng trong nước, là một chỉ thị quan trọng cho chất lượng nước

Độ đục có thể được dùng để phân loại độ trong của nước và thường được dùng

để chỉ thị sự hiện diện của chất rắn lơ lửng, bị phân tán; các hạt không hòa tan hoàn toàn trong dung dịch như đất bùn, sét, tảo và các vi sinh vật khác; các vật chất hữu

cơ và các hạt nhỏ khác Độ đục không đo trực tiếp nồng độ các hạt lơ lửng trong nước nhưng đo sự phân tán ánh sáng gây ra bởi các hạt đó

Mức độ chấp nhận sự tồn tại của các chất rắn lơ lửng rất rộng và khác biệt tùy theo từng điều kiện Chẳng hạn trong công nghiệp làm mát nước, có thể tồn tại lượng chất rắn lơ lửng rất cao mà không gây bất cứ một vấn đề nghiêm trọng nào Tuy nhiên trong nồi hơi áp suất cao thì nước phải hoàn toàn không có chất cặn Chất rắn trong nước uống là nơi cư trú của các vi khuẩn gây bệnh phát triển và do

đó làm giảm hiệu quả khử trùng nước bằng quá trình clo hóa, kết quả là gây nguy hiểm đến sức khỏe con người Trong hầu hết các việc cung cấp nước, chất lơ lửng nhiều gây mất mỹ quan và có thể gây cản trở trong các thí nghiệm sinh hóa

2 Mục đích thí nghiệm:

Xác định độ đục trong mẫu nước thải của cơ sở sản xuất đậu hũ Từ đó đánh giá mức độ ô nhiễm của mẫu

0.005 0.005

0.0112 0.005

10 1, 240.005

5 Trả lời câu hỏi:

5.1 Sự khác nhau giữa độ màu và độ đục

- Độ đục gây ra bởi sự hiện hữu các hạt huyền phù Số lượng của các huyền phù càng lớn sẽ càng ảnh hưởng đến độ đục của mẫu nước

- Độ màu do màu của các ion kim loại trong nước gây nên hoặc do màu của mùn, phiêu sinh vật, các sản phẩm từ sự phân hủy chất hữu cơ

5.2 Các đơn vị đo độ đục

- Các đơn vị đo độ đục: NTU, FTU, JTU, mg/l SiO2

- Mối liên hệ: 1 JTU= 1 NTU=1 FTU= 1mg SiO2/ L= 1 đơn vị độ đục

6 Đánh giá kết quả thí nghiệm:

Quy chuẩn Quốc gia về chất lượng nước thải quy định độ đục nhỏ hơn 5 FTU và giới hạn tối đa của nước uống là 2 FTU Vì vậy, mẫu nước thải có độ đục đạt tiêu chuẩn nước thải thải ra theo quy chuẩn

17

BÀI 7: ĐỘ MÀU

1 Giới thiệu chung:

Nước thiên nhiên không có màu Màu của nước thiên nhiên do mùn, phiêu sinh vật, các sản phẩm từ sự phân hủy các chất hữu cơ tạo ra… tuy nhiên một số ion kim loại hay nước thải công nghiệp cũng gây nên độ màu của nước

Đối với nước cấp, độ màu biểu thị giá trị cảm quan, độ sạch của nước sử dụng Đối với nước thải, độ màu đánh giá phần nào mức độ ô nhiễm màu của nước

Là một trong 2 yếu tố quyết định công nghệ xử lý và liều lượng phèn sử dụng

2 Mục đích thí nghiệm:

Xác định độ màu thực, độ màu biểu kiến của mẫu nước Từ đó:

+Đánh giá mức độ ô nhiễm màu của mẫu nước, lựa chọn phương pháp, công nghệ vận hành hệ thống cấp và xử lý nước

+Lựa chọn nguồn nước cấp

+Đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý nước

Đường chuẩn độ màu: 2

0, 0003 0, 0141 0,9997

R



Độ hấp thu đo ở bước sóng λ=455nm

+Độ màu biểu kiến: Độ hấp thu đo được là 0,084 nên

223

0, 0003

Do mẫu pha loãng 20 lần nên độ màu biểu kiến là: 20.233=4660 (Pt-Co)

+Độ màu thực: Độ hấp thu đo được là 0,033

Do mẫu pha loãng 20 lần nên độ màu thực là: 20.63=1260 (Pt-Co)

5 Trả lời câu hỏi:

5.1 Nguyên nhân gây nên độ màu trong nước

- Nước mặt trong tự nhiên: do mùn, phiêu sinh vật, các sản phẩm từ sự phân hủy chất hữu cơ… tạo ra Ngoài ra, một số ion kim loại hay nước thải công nghiệp cũng

là nguyên nhân gây cho nước có màu

- Nước thải công nghiệp: do các ion kim loại có màu, các hợp chất có màu của các nhà máy như dệt nhuộm…

- Nước thải sinh hoạt: do các chất tẩy rửa, dầu mỡ, các chất hữu cơ bị phân hủy… 5.2 Sự khác nhau giữa màu thực và màu biểu kiến

- Vì dung dịch màu chuẩn là potassium chloroplatinate K2PtCl6 (tương ứng 500 đơn

vị Pt-Co) Có màu xanh của nước tự nhiên, vì vậy được chọn làm dung dịch màu chuẩn

- Pt-Co được sử dụng như là đơn vị đo độ màu là do dung dịch potassium chloroplatinate và clorua cobalt có màu xanh tương tự như nước tự nhiên Do

đó, đơn vị đo độ màu là Pt-Co

6 Đánh giá kết quả thí nghiệm:

Theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp (2011), thì chỉ tiêu độ màu của nước thải thải vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt là

BÀI 8: ĐỘ CỨNG VÀ CANXI

PHẦN 1: ĐỘ CỨNG

1 Giới thiệu chung:

Độ cứng được hiểu là khả năng chống tạo bọt của nước và xà bông Ion canxi

và magie trong nước sẽ kết tủa với xà bông, do đó làm giảm sức căng bề mặt và phá hủy đặc tính tạo bọt Những ion dương đa hóa trị khác cũng có thể kết tủa với

xà bông, nhưng thường những ion này dưới dạng phức chất, hoặc là chất hữu cơ, do

đó ảnh hưởng của chúng trong nước không đáng kể và rất khó xác định Trên thực

tế, độ cứng tổng cộng được xác định bằng tổng hàm lượng canxi và magie và được biểu thị bằng mg/l CaCO3

Ngoài ra, độ cứng còn ảnh hưởng nhiều đến sinh hoạt: làm mục vải do kết tủa bám vào, nước cứng không ngon, tốn xà bông do đặc tính phá hủy tính tạo bọt, tốn năng lượng cấp điện nhiều hơn

2 Mục đích thí nghiệm: Xác định chỉ tiêu độ cứng trong nước

21

PHẦN 2: CANXI

1 Giới thiệu chung:

Canxi là một trong những nguyên tố thường gặp trong thiên nhiên vì chạy qua những vùng có nhiều đá vôi, thạch cao, dolomit…Tùy theo nguồn gốc và cách xử lí

mà hàm lượng canxi trong nước có từ 0 đến vài trăm mg/l Chỉ với một lượng nhỏ canxicarbonate cũng có thể tạo nên một màng cứng bám vào mặt trong các các ống dẫn theo thời gian tích tụ, bảo vệ kim loại chống lại sự ăn mòn Mặt khác, lớp màng này lại là một tai hại lớn cho những thiết bị sử dụng ở nhiệt độ cao như nồi hơi Phương pháp làm mềm nước bằng hóa chất hoặc nhựa trao đổi ion thường được áp dụng để khử bớt canxi tới giới hạn chấp nhận được

2 Mục đích thí nghiệm: Xác định chỉ tiêu Canxi trong mẫu nước

3 Phương pháp phân tích: Xác định hàm lượng canxi bằng phương pháp định

phân bằng dung dịch EDTA đến khi dung dịch chuyển từ hồng sang tím

5 Trả lời câu hỏi:

5.1 Nguyên nhân gây ra độ cứng của nước là do sự có mặt của các ion canxi, magie và một số ion đa hóa trị khác

5.2 Ứng dụng số liệu độ cứng trong phân tích và xử lý nước:

- Được sử dụng trong cấp nước vì hàm lượng vì hàm lượng cặn có trong nước sẽ bám vào thành ống làm giảm diện tích ống

- Trong sinh hoạt: Độ cứng cao gây lãng phí xà phòng và các chất tẩy rửa, tạo cặn lắng và bám trên bề mặt các thiết bị sinh hoạt

- Trong công nghiệp: Độ cứng của nước gây cản trở cho quá trình vận chuyển và làm giảm năng lực truyền nhiệt, giảm tuổi thọ của thiết bị

5.2 Hiện tượng gây ra độ cứng giả trong nước:

Do các ion Na+ với nồng độ cao kết hợp với ion Cl- trong nước cũng làm giảm hiệu quả sử dụng của nước, bề ngoài nhìn vào thì ta cứ tưởng nước bị “cứng” nhưng bản chất không phải vậy vì bản thân ion Na+ không gây độ cứng cho nước và có thể bay hơi ở nhiệt độ cao

6 Bàn luận kết quả thí nghiệm:

BÀI 9 : CHẤT RẮN

1 Giới thiệu chung:

Chất rắn trong nước bao gồm các chất ở dạng lơ lửng và dạng hòa tan Chất rắn ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước và nước thải, các nguồn nước có hàm lượng chất rắn cao thường có vị và có thể tạo nên các phản ứng lý học không thuận lợi cho người sử dụng Nước cất hàm lượng cặn lơ lửng cao gây nên cảm quang không tốt cho mục đích sử dụng , ví dụ nước tắm

Ngoài ra , hàm lượng cặn lơ lửng cao còn gây ảnh hưởng nghiêm trọng trong việc kiểm soát quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học.Các cặn lơ lửng bám lâu ngày làm tắc đường ống

5 Trả lời câu hỏi :

5.1 Tầm quan trọng của việc phân tích chất rắn là:

- Lượng chất rắn hòa tan trong nước được xem là thích hợp trước khi quyết định cho mục đích sử dụng trong sinh hoạt Các nguồn nước với hàm lượng chất rắn cao có thể ảnh hưởng đến đường tiêu hóa và thi thoảng có thể gây ra các tác động trái ngược lên cơ thể những người không có khả năng thích ứng Điều này rất quan trọng đối với những người đi xa nhà hay những công ty chuyên chở quan tâm đến lợi ích của khách hàng

- Lượng chất rắn hòa tan trong nước là tiêu chuẩn xem xét thích hợp cho nhu cầu sinh hoạt Lượng chất rắn trong nước có thể gây tắc nghẽn đường ống sau nhiều năm sử dụng gây ảnh hưởng cho việc cấp thoát nước Đối với việc cấp nước

đô thị, chất rắn hòa tan gây mất cảm quang cho người sử dụng và chứa nhiều vi sinh vật cũng như chất độc hại Khi khử trùng bằng clo, các chất lơ lửng có thể tạo các chất gây ung thư

- Thông qua chất rắn bay hơi có thể xác định hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải

- Chất rắn tổng cộng và chất rắn bay hơi cũng rất quan trọng trong việc phân tích bùn lắng Hàm lượng chất hữu cơ càng cao việc xử lí vi sinh càng khó khăn hơn