Các phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu nước

Bảo quản mẫu trước khi phân tích Trong khoảng thời gian từ lúc lấy mẫu nước đến khi phân tích, hàm lượng của các hợp phần có thể bị thay đổi với mức độ khác nhau.. Đối với việc xác định

Bài 1 LẤY VÀ BẢO QUẢN MẪU MẪU NƯỚC

I Cơ sở lý thuyết

1.1 Lựa chọn điểm lấy mẫu

 Đối với mẫu nước mặt

Vị trí các điểm lấy mẫu nước (bao gồm nước sông, suối, nước hồ, ao và nước thải) cần chọn ổn định và phải đại diện được cho môi trường nước mặt ở nơi quan trắc

Đối với sông, suối, kênh, rạch chảy qua thành phố và khu công nghiệp thì tối thiểu phải quan trắc tại hai điểm: điểm đầu nguồn nước chảy vào thành phố vào lãnh thổ và điểm cuối nguồn nước chảy ra khỏi thành phố, lãnh thổ

Đối với nước hồ, ao: tuỳ theo hồ, ao nhỏ hay to mà lấy mẫu ở 1 đến 3 vị trí Các điểm quan trắc này phải đại diện cho trạng thái trung bình của hồ, ao tức là chúng không ở gần các miệng cống nước xả vào hồ, ao cũng như không gần các miệng cống thoát nước của hồ, ao

 Đối với mẫu nước ngầm

Vị trí lấy mẫu là các giếng đào (nước ngầm thổ nhưỡng), nước giếng khoan nông không áp (nước ngầm mạch nông) hoặc nước giếng khoan có áp (nước ngầm mạch sâu) Các giếng được chọn lấy mẫu phải đặc trưng cho tình hình sử dụng nước ngầm trong khu vực Giếng phải đảm bảo vệ sinh, không bị hư hỏng và nước mặt xung quanh tràn vào Số lượng các giếng lấy mẫu và khoảng cách từ đó đến điểm tác động được xác định dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn khu vực

- Kiểm soát thải vùng: Địa điểm lấy mẫu để kiểm soát thải vùng phải xuất phát từ các thông tin về nguồn thải và sự vận chuyển các chất ô nhiễm từ các nguồn điểm nước mặt

- Kiểm soát sự phát tán của các chất ô nhiễm: Xác định những thay đổi theo không gian và thời gian của các thành phần lắng trên phạm vi vùng đòi hỏi các trạm quan trắc phải có tính chất đại diện và xa nguồn thải

 Đối với mẫu nước mưa

Cần xác định mục tiêu trước khi thiết kế mạng lấy mẫu nước mưa Các mục tiêu này bao gồm: quy mô, mật độ lấy mẫu và khi thiết kế mạng lưới cần chú ý đến sự vận động theo mùa của những khối không khí lục địa và những hướng gió chính Thiết kế các trạm lấy mẫu cần rõ ràng, thích hợp và đáp ứng được đối tượng nghiên cứu (ví dụ: đo nguồn vùng, khu vực đo khoảng di chuyển xa, số nguồn…) và phải tiêu biểu cho khí hậu

và địa lý của vùng

 Đối với mẫu nước ở cửa sông

Điểm lấy mẫu được lựa chọn dựa vào số liệu thuỷ triều, chế độ thuỷ văn, đặc biệt điểm dòng chảy vùng cửa sông và kinh nghiệm của người quan trắc Số lượng, vị trí điểm

và tầng nước lấy mẫu thay đổi theo từng đợt quan trắc

 Đối với mẫu nước biển

Điểm lấy mẫu phải đại diện cho khu vực biển cần quan trắc để đảm bảo thông số

đo đạc, phân tích môi trường tại điểm lấy mẫu phải đặc trưng cho giá trị trung bình ở khu vực và thời điểm quan trắc Cần có các điểm quan trắc biển ven bờ và xa bờ

Các điểm xa bờ được chọn ở những nơi quan trắc bị tác động bởi các khu vực khai thác dầu khí và các tuyến giao thông quan trọng trên biển

Điểm quan trắc biển ven bờ được lựa chọn ở nơi có tính “nhạy cảm” và đặc thù về môi trường ven biển Đó là những nơi có thể quan trắc được ảnh hưởng của các dòng hải lưu cửa sông, các cảng, khu công nghiệp, các đô thị và các vùng nhạy cảm sinh thái, là nơi trung hoà của các tương tác, các quá trình trái ngược nhau trong khu vực quan trắc tại thời điểm quan trắc (đới xáo trộn, lắng keo ở vùng cửa sông, giữa các khối nước nhạt

và mặn hoặc chịu tác động của các nguồn thải, vùng tác động hải lưu)

Có nhiều cách để xác định vị trí của điểm lấy mẫu, tuy nhiên thuận lợi nhất hiện nay là sử dụng máy định vị vệ tinh

1.2 Thời gian và tần suất lấy mẫu

Tuỳ theo đối tượng môi trường cần quan trắc và phân tích mà có những quy định

cụ thể về kế hoạch thời gian và tần suất lấy mẫu:

- Nếu tần suất đo 1 tháng 1 lần thì đối với mỗi địa điểm lấy mẫu cần lấy vào 1-2 ngày xác định trong tháng

- Nếu 2 tháng đo 1 lần thì đối với mỗi địa điểm lấy mẫu cần đo vào 1-2 ngày xác định trong các tháng 1, 3, 5, 7, 9, 11

- Nếu đo theo quý thì đối với mỗi địa điểm lấy mẫu cần đo vào 1-2 ngày xác định trong các tháng 2, 5, 8, 11 hàng năm

- Chú ý lấy mẫu vào các ngày không mưa, nếu các ngày đã xác định trên bị mưa thì sẽ tiến hành lấy mẫu vào các ngày tiếp theo, sau ngày mưa tối thiểu 1 ngày

- Ở vùng cửa sông, ven biển thời gian lấy mẫi (ngày, giờ) cần phải lưu ý đến sự dao động mực nước do thuỷ triều

- Đối với quan trắc phân tích phóng xạ, ảnh hưởng của khu vực thì việc quan trắc

và phân tích cần lấy mẫu và phân tích theo các chỉ tiêu đặc trưng

- Riêng trạm theo dõi mưa axit thì lấy mẫu và phân tích nước theo yêu cầu cụ thể của nhiệm vụ được giao

- Số lần lấy mẫu nước mặt là 2 lần/1 ngày: một lần vào buổi sáng từ 8h-12h, một lần vào buổi chiều từ 14h-17h

- Số lần lấy mẫu nước ở vùng cửa sông ven biển là 2 lần/1 ngày: vào lúc nước lớn

và vào lúc nước ròng trong kỳ nước cường

1.3 Kỹ thuật lấy mẫu

Lấy mẫu nước cần phải đảm bảo không làm xáo trộn các tầng nước Người ta thường dùng 4 loại dụng cụ lấy mẫu sau:

- Dụng cụ lấy mẫu hình trụ mở

Loại Ruttner và Kemmerer: có dạng hình trụ mở, dung tích từ 1 đến 3 lít có nắp

đậy ở mỗi đầu Các nắp này có thể được mở ra hoặc đóng vào nhờ một hệ thống dây Ống Ruttner làm bằng nhựa, còn ống Kemmenrer làm bằng đồng Khi nắp ống được mở ra, nước sẽ đi qua, đến độ sâu cần lấy mẫu, người ta thường kéo, hạ ống lên xuống vài lần (dao động trong khoảng 25cm) trước khi đóng nắp lại để lấy mẫu

Dụng cụ lấy mẫu Friedinger: Dụng cụ này có dạng gần giống với loại Ruttner và

Kemmerer nhưng nắp được mở ra 900

Tất cả các phần bên trong đều không làm bằng kim loại Dung tích dao động từ 3,5-5 lít, dụng cụ này có khung để gắn nhiệt kế

- Dụng cụ lấy mẫu có thoát khí, cổ hẹp

Dạng bình Dussart: Dụng cụ này rất đơn giản, có thể tự làm lấy được Dùng một

bình có cổ hẹp (dạng cổ chai) có nút cao su với hai ống nhỏ Một ống được kéo dài xuống tận đáy bình, còn một ống chỉ cần xuyên qua nắp cao su Đầu trên của hai ống nhỏ này được nối với nhau bằng một ống nhỏ hình chữ U hoặc nối bằng ống cao su mềm Một vật

đủ nặng buộc phía dưới bình để kéo chìm bình xuống nước Ống chữ U được buộc chặt vào cổ bình và nối với dây kéo để điều khiển khi lấy mẫu Thả bình đến độ sâu cần thiết, kéo ống chữ U, nước sẽ tràn voà bình, đẩy không khí thoát ra

Dụng cụ lấy mẫu Valas: Tương tự như dụng cụ Dussart nhưng phần đóng mở có

từ tính và cấu tạo phức tạp hơn Sau khi mở để lấy mẫu, nắp sẽ được đậy kín lại Dụng cụ này thường được sử dụng để lấy mẫu phân tích vi sinh

- Dụng cụ lấy mẫu bằng bơm:

Dùng một ống bằng cao su hoặc nhựa (đủ nặng) để thả xuống độ sâu cần thiết Dùng bơm để hút tạo dòng nước liên tục và mẫu nước được lấy Nếu cần phân tích các chất khí thì đầu ống cần đặt sát đáy bình đựng mẫu và để lượng nước chảy qua ít nhất

khoảng gấp 3 lần thể tích bình đựng mẫu Để lấy mẫu nước ở một tầng nhất định, ống cao

su cần đặt song song với nhau ở khoảng giữa của hai đĩa nhựa có đường kính khoảng 10cm

Dụng cụ lấy mẫu này sử dụng các loại bơm tay để tránh sự tiếp xúc của kim loại với nước Nó có ưu điểm là ít làm xáo trộn mẫu nước Thể tích của ống dài 10m, thiết diện 1cm2

chỉ là 1lít Dụng cụ này thích hợp để lấy các mẫu hỗn hợp với các độ sâu khác nhau

- Dụng cụ lấy mẫu có nhiều chức năng khác nhau

Dụng cụ lấy mẫu Von dorn: Đây là dụng cụ được dung phổ biến nhất để lấy mẫu

nước Gồm một ống hình trụ bằng chất dẻo, 2 van cao su nối với nhau bằng ống cao su ở phía trên và phía dưới ống Hai van cao su này có thể đóng mớ nhờ một chiếc khoá phía ngoài ống trụ Khi thả dụng cụ xuống nước, hai van cao su đều mờ, đến độ sâu cần thiết

sẽ được đóng lại nhờ hệ thống điều khiển (messenger) Mẫu được chuyển sang các bình chứa nhờ lỗ nhỏ ở thành hình trụ

1.4 Bảo quản mẫu trước khi phân tích

Trong khoảng thời gian từ lúc lấy mẫu nước đến khi phân tích, hàm lượng của các hợp phần có thể bị thay đổi với mức độ khác nhau

Nhiệt độ và pH của nước là hai đại lượng biến đổi nhanh nhất, vì vậy hai chỉ tiêu này cần được xác định ngay tại hiện trường Hàm lượng một số khí cũng cần phải được xác định ngay như O2, CO2, H2S, Cl2

Đối với việc xác định các kim loại nặng và một số chỉ tiêu khác trong nước thì cần phải tuân thủ theo những quy trình sau đây để bảo quản mẫu: thêm các hoá chất tinh khiết vào trong 1lít mẫu nước

Ag: Thêm 5ml HNO3 đặc

Cu: Thêm 5ml HNO3 đặc

Fe: Thêm 25ml HNO3 đặc khi xác định tổng hàm lượng sắt Thêm 25ml

CH3COONa 1M dùng để xác định các dạng khác nhau của sắt

Hg: Thêm 1ml HNO3 đặc

Mg: Không cần phải xử lý

Mn: Thêm 5ml HNO3 đặc

NH3: Thêm 1ml H2SO4 đặc và 2-3ml CHCl3 bảo quản ở nhiệt độ 3-40C

Ni: Thêm 5ml HNO3 đặc

F-: Phải đựng trong bình polietylen

Cl-: Thêm 2-4ml CHCl3

Borat: Đựng trong bình polietylen, hoặc bình thuỷ tinh không có Bo (nên xác định ngay sau khi lấy mẫu)

SCN-: Nên xác định ngay, không nên để quá 1 ngày đêm

Phenol: Nếu hàm lượng vượt quá 100mg/l thì không cần phải xử lý mẫu và không được lưu giữ quá 5 ngày đêm, nếu hàm lượng <100mg/l có thể thêm vào 4g NaOH/l, nếu hàm lượng <0,5mg/l cần phân tích ngay sau khi lấy mẫu

HCHO: Không cần xử lý, cần phân tích ngay

Đường và tinh bột: Không nên xác định chậm hơn 1 ngày đêm sau khi lấy mẫu

1.5 Ghi chép hồ sơ lấy mẫu

Khi lấy mẫu, mói mẫu phải được ghi chép hồ sơ đầy đủ của mẫu đó Hồ sơ của một mẫu gồm 2 bản và phải có đầy đủ các vấn đề sau:

- Địa điểm lấy mẫu (thôn, xã, huyện, tỉnh, thành phố…)

- Vị trí lấy mẫu (chỗ lấy, bề mặt, độ sâu, tọa độ )

- Ngày giờ tháng năm lấy mẫu

- Điều kiện thời tiết khi lấy mẫu (mưa, nắng, gió, nhiệt độ,….)

- Loại mẫu là gì dạng tồn tại (lỏng, rắn, bụi)

- Cách lấy mẫu, theo tiêu chuẩn nào và loại thiết bị nào dùng để lấy mẫu

- Lượng mẫu đã lấy

- Ghi rõ cách xử lý sơ bộ trước khi lấy mẫu

- Người đi lấy mẫu

II Thực nghiệm

2.1 Lấy mẫu xác định các chỉ tiêu vật lý

Mẫu được lấy vào chai thủy tinh hoặc polyetylen và phải được phân tích ngay trong vòng 4h

2.2 Lấy mẫu nước xác định chỉ tiêu DO

Mẫu lấy để xác định oxi hòa tan phải đại diện cho môi trường nước cần nghiên cứu Thiết bị lấy mẫu cần đảm bảo không bị sục bọt khí Khi lấy lên khỏi môi trường nước phải đậy nút chặt

- Cần phân tích mẫu ngay sau khi lấy mẫu Nếu không có điều kiện phân tích phải thực hiện tại chỗ cố định oxi

- Cố định oxi: Dùng xi phông chuyển nước mẫu vào đầy chai cố định oxi sao cho tránh bọt xục, đầu xi phông để sát vào đáy chai, trong khi chai đầy dần thì từ từ rút lên và tiếp tục cho chảy tràn khoảng 100ml Dung pipet hút 1ml dung dịch A, 1ml dung dịch B, khi thêm đầu pipet để ở giữa chai rồi vừa cho dung dịch vào chai vừa rút pipet lên Đậy nút sao cho không có bọt khí Lắc trộn nhiều lần rồi để yên cho kết tủa lắng xuống Bảo quản chai trong chỗ mát và tối cho đến khi phân tích tiếp

2.3 Lấy mẫu nước xác định chỉ tiêu COD

Mẫu dùng phân tích COD được chứa trong chai thuỷ tinh hay polyetylen và được phân tích càng sớm càng tốt, không giữ mẫu quá 5 ngày sau khi lấy mẫu Nếu mẫu cần phải được bảo quản trước khi phân tích, thêm 10 ml axit sunfuric đậm đặc cho 1 lít mẫu Giữ mẫu ở 00C đến 50C Lắc các lọ mẫu bảo quản và phải đảm bảo chắc chắn rằng mẫu trong các lọ được đồng nhất khi lấy một phần mẫu đem phân tích

2.4 Lấy mẫu nước xác định BOD 5

Mẫu để xác định BOD5 lấy như mẫu xác định oxy hòa tan, lúc đầu chưa phân tích ngay cần bảo quản ở dưới 40

Lấy mẫu về phòng thí nghiệm đựng trong lọ bằng thuỷ tinh và phait được phân

tích càng sớm càng tốt trong vòng 24 giờ sau khi lấy mẫu Bảo quản mẫu ở nhiệt độ 20

C – 50C thì có thể bảo quản nhiều loại mẫu thử, nhưng điều đó phải được kiểm tra lại

2.6 Lấy mẫu xác định chỉ tiêu kim loại

Xác định As: Lấy mẫu vào bình bằng polyetylen hay thuỷ tinh bosilicat đã rửa

trước bằng axit nitric và tráng bằng nước

Thêm ngay 20ml axit HCl vào 1000ml mẫu nước

Nếu pH của mẫu vẫn lớn hơn 2 thì thêm axit nữa cho đến khi pH < 2

Xác định Fe: Để xác định sắt chính xác, khi lấy mẫu phải đựng trong bình bằng

polyetylen để tránh hiện tượng hấp phụ vào thành bình và phải phân tích ngay sau khi lấy mẫu Xử lý nước mẫu xác định tổng hàm lượng sắt cho 1ml H2SO4 đặc trong 100ml nước mẫu (đưa pH về 1)

Nếu xác định sắt có trong mẫu ở các dạng khác nhau thì mỗi lít nước phải xử lý bằng 25ml đệm natriaxetat

BÀI 2 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU VẬT LÝ TRONG NƯỚC

I Độ đục

1 Nguyên tắc

Mẫu nước được nhuộm màu bởi các chất hoà tan tạo thành hệ đồng nhất và chỉ làm giảm sự bức xạ truyền qua mẫu Mẫu nước chứa các chất không hoà tan làm giảm các bức

xạ và hơn nữa các hạt không tan tạo ra bức xạ khuếch tán không đồng đều ở mọi hướng

Sự khuếch tán bức xạ do các hạt ảnh hưởng tới sự suy giảm bức xạ do vậy hệ số giảm quang phổ chung () bằng tổng của hệ số quang phổ khuếch tán S() và hệ số quang phổ hấp thụ a()

Để tìm được hệ số quang phổ khuếch tán S() cần bíêt hệ số quang phổ hấp thụ a()

Để xác định hệ số quang phổ hấp thụ a() của chất hoà tan, trong một số trường hợp có thể lọc để loại bỏ các chất không tan tuy điều đó có thể ảnh hưởng đến kết quả Do vậy, cần phải sử dụng kết quả xác định độ đục trên cơ sở so sánh với chuẩn đã hiệu chuẩn Cường độ của bức xạ khuếch tán phụ thuộc vào bước sóng của các bức xạ tới, góc đo và hình dạng, đặc tính quang học, kích cỡ hạt và sự phân bố hạt lơ lửng trong nước Khi đo

độ suy giảm của bức xạ phát, giá trị đo được phụ thuộc vào góc mở  của hiệu ứng bức

xạ tới bộ thu Khi đo bức xạ khuếch tán, giá trị đo phụ thuộc góc  và góc mở  Góc 

là góc tạo bởi hướng của bức xạ tới và hướng của bức xạ khuếch tán đã đo

ứng dụng để đo nồng độ các chất không tan chỉ có thể có được khi biết rõ các thông

số mô tả trên Nói chung các thông tin này là không sẵn có do đó nồng độ khối lượng của các hạt lơ lửng không thể tính được từ giá trị đo độ đục

Độ đục của nước xác định bằng cách đo màu quang học dựa trên cơ sở thay đổi cường độ ánh sáng khi khúc sạ qua lớp nước mẫu Giá trị độ đục xác định bằng cách so sánh với độ đục tiêu chuẩn của nước chứa Foocmazin dưới dạng huyền phù Đơn vị của

độ đục xác định theo phương pháp này là NTU (Nephelometric Turbidity Unit) : 1NTU tương ứng với 0,58 mg Foocmazin/lít

3.1 Nước dùng để pha chế các dung dịch chuẩn so sánh

Ngâm một màng lọc có kích thước lỗ 0,1 m (thuốc loại màng lọc để nghiên cứu vi khuẩn) khoảng 1 giờ trong 100ml nước cất Lọc qua màng lọc này 500ml nước cất qua bộ lọc màng hai lần và giữ nước này để pha các dung dịch chuẩn và

để pha loãng khi cần

Dung dich này bền trong 4 tuần nếu để ở 250C  30C và để trong chỗ tối

1ml Formazin tương ứng 0,04 NTU/ml Mẫu chuẩn giữ được trong 2 tuần

4 Cách tiến hành

4.1 Thang màu tiêu chuẩn

- Thang mẫu chuẩn để đo độ đục theo phương pháp Nephelometric chuẩn bị theo bảng:

Độ đục của Formazin chuẩn là 0,04 NTU

(dùng cho độ đục nước dưới là 40 NTU)

Độ đục của Formazin chuẩn là 0,04 NTU (dùng cho độ đục nước dưới là 40 NTU) Lượng Formazin

chuẩn, ml Độ đục, NTU

Lượng Formazin chuẩn, ml Độ đục, NTU

100 40

4.2 Trình tự xác định:

Dựa theo hướng dẫn của thiết bị đo độ đục Turbiditymeter có sẵn

Độ đục đối với nước pha loãng được xác định theo công thức:

X = A 100

V

NTU

Trong đó:

A: Độ đục xác định theo biểu đồ chuẩn, NTU

V: Thể tích nước mẫu tham gia phân tích, ml

100: Dung tích nước mẫu pha loãng, ml

II ĐO TSS

1 Nguyên tắc

Mẫu nước được lắc kỹ, giấy lọc đã sấy khô và cân trước Dùng máy lọc chân không hoặc áp suất để lọc mẫu qua cái lọc thủy tinh Sấy cái lọc ở nhiệt độ 100 – 1050C Hiệu số trọng lượng giấy lọc có cặn (f1) và giấy lọc không cặn (f0) cho biết hàm lượng cặn lơ lửng

và 100 g/m2

- Vi tinh thể xenlulo (C6H10O5)n

- Nước cất tinh khiết để tráng rửa dụng cụ

3 Chuẩn bị dung dịch

- Huyền phù so sánh, dùng vi tinh thể xenlulo, P = 500mg/l: Cân 0,500g (đã sấy khô)

vi tinh thể xenlulo loại dùng cho sắc kí lớp mỏng (TCL) hoặc tương đương, chuyển vào bình định mức 1000ml và thêm nước cất đến vạch mức Huyền phù này bền ít nhất trong 3 tháng Lắc kỹ huyền phù trước khi dùng

- Huyền phù so sánh làm việc, P = 50 mg/l: Lắc kỹ huyền phù so sánh Đong nhanh vào bình định mức 100ml (100  1ml) Chuyển thể tích đã cho vào bình định mức 1000ml

và làm đầy đến vạch mức bằng nước cất Lắc kỹ trước khi dùng Chuẩn bị huyền phù xenlulo so sánh này hàng ngày

4 Tiến hành

4.1 Cách lấy mẫu và bảo quản

- Lấy mẫu theo hướng dẫn trong TCVN 5992 : 1995 (ISO 5667 - 2) Nên lấy mẫu vào bình trong suốt, tránh lấy đầy bình để lắc cho tốt

- Mẫu nước lấy về cần được xác định ngay cặn lơ lửng và không tan ngay, càng sớm càng tốt (nên làm trong vòng 4 giờ) Nếu không sẽ bị sai số thiếu hoặc thừa do lắng cặn kết tủa hay tạo chất mới (Fe2O3 , MnO , ) Nếu không được, thì phải giữ mẫu ở dưới 80C trong tối, nhưng không để mẫu đông lạnh Không thêm gì vào mẫu khi lưu giữ

4.2 Cách tiến hành

- Để mẫu đạt nhiệt độ phòng

- Đảm bảo rằng độ hao khối lượng là nhỏ hơn 0,3 mg trên mỗi cái lọc

- Để cái lọc dạt cân bằng độ ẩm cạnh cân và cân với độ chính xác 0,1 mg trên cân phân tích Tránh bụi bám vào cái lọc Nên để cái lọc trong bình hút ẩm

- Đặt cái lọc vào phễu ở thiết bị lọc, mặt nhẵn xuống dưới, và nối thiết bị với máy bơm chân không (hoặc áp suất)

- Lắc bình mạnh và chuyển ngay một thể tích mẫu thích hợp vào ống đong Nếu mẫu được chứa đầy bình thì dùng kỹ thuật “ trộn giữa hai bình” (bình thứ hai cần khô và sạch trước khi dùng) Lấy lượng mẫu sao cho cặn khô trên cái lọc phù hợp với giải khối lượng tối ưu cho việc xác định, khoảng 5 – 50mg Cần tránh để thể tích mẫu vượt quá 1 lít Để kết quả có giá trị, lượng cặn khô cần tối thiểu là 2 mg Đọc thể tích mẫu với độ chính xác 2% hoặc hơn Thể tích mẫu nhỏ hơn 25ml cần phải được xác định bằng cân

- Lọc mẫu, tráng rửa ống đong bằng 20ml nước cất và dùng lượng nước này để rửa cái lọc Tráng phần trong của phễu bằng 20ml nước cất khác Nếu mẫu chứa trên 1000mg/l chất rắn hòa tan thì tráng cái lọc 3 lần, mỗi lần 50ml nước cất (chú ý rửa cả vành cái lọc)

- Tháo bỏ nguồn chân không (hoặc áp suất) khi thấy cái lọc đã khô, Cẩn thận gỡ cái lọc ra khỏi phễu bằng một kẹp tày đầu Cái lọc có thể được gập lại nếu cần Đặt cái lọc lên giá sấy và sấy trong tủ sấy ở 1050C  20C từ 1 – 2 giờ Lấy cái lọc ra khỏi tủ sấy, để nó cho cân bằng với không khí xung quanh cân và cân lại nó như trước

V là thể tích nước mẫu để xác định

1000 là dung tích nước mẫu

BÀI 3 Xác định lƣợng oxi hòa tan

1 Nguyên tắc

Thêm dung dịch kiềm chứa iodua và muối mangan (II) vào mẫu nước sẽ thu được kết tủa trắng mangan hydroxit Kết tủa này lập tức bị oxi hóa hòa tan trong nước oxi hóa thành hợp chất mangan có mức oxi hóa cao hơn, màu nâu Trong môi trường axit, hợp chất này có khả năng oxi hóa iodua để tạo ra iot Dung dịch tiêu chuẩn natri thiosunfat để chuẩn độ lượng iốt sinh ra, từ đó sẽ tính được hàm lượng oxi hòa tan trong mẫu nước

2 Dụng cụ và hóa chất

2.1 Dụng cụ

- Chai thủy tinh nút mài, dung tích 100 – 300ml, cần chính xác đến 0,1ml

- Pipet chia độ có lỗ chảy không nhỏ để thêm các dung dịch cố định oxi

- Xiphông

2.2 Hóa chất: Tất cả các loại hoá chất sử dụng đều đạt mức độ tinh khiết phân tích và

nước cất 2 lần hoặc nước đã qua trao đổi ion

- Mangan clorua (MnCl2.4H2O)

- Mangan sunfat (MnSO4.4H2O)

- Kali iodua (KI) hoặc natri iodua (NaI)

- Natri hydroxit (NaOH ) hoặc kali hydroxit (KOH)

- Natricacbonat (Na2CO3)

3 Chuẩn bị dung dịch thử

3.1 Các dung dịch cố định oxi

- Dung dịch A: Hòa tan 42,5g mangan clorua bằng nước cất trong bình định mức

100 ml rồi định mức thể tích đến vạch Cũng có thể dùng mangan sufat (48,0g/100ml) thay cho mangan clorua

- Dung dịch B: Hòa tan 15,0g kali iodua (KI) hoặc 13,6g natri iodua (NaI) trong 20ml nước cất Hòa tan 50,0g natri hydroxit (hoặc 70,0g kali hydroxit) trong 50ml nước cất Trộn lẫn hai dung dịch thu được rồi pha loãng thành 100 ml

3.4 Dung dịch kalidicromat K 2 Cr 2 O 7 0,02N

Hòa tan 0,9807g kali dicromat (đã sấy khô ở 1050C trong 2 giờ) bằng nước cất trong bình định mức 1 lít, định mức đến vạch

3.5 Dung dịch natri thiosunfat 0,02N

Hòa tan 4,96g Na2S2O3.5H2O và 0,2g natri cacbonat bằng nước cất trong bình định mức dung tích 1 lít Định mức đến vạch

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

Cho 100ml nước cất vào bình nón nút mài dung tích 250ml, lần lượt thêm vào 1g kali iotdua (KI), thêm chính xác 10ml dung dịch kali dicromat 0,02N và 10ml dung dịch clohydric 2:1 Lắc nhẹ, ngay sau khi tan hết KI, chuẩn độ bằng dung dịch natri thiosufat đến màu vàng nhạt Thêm 1ml dung dịch hồ tinh bột rồi tiếp tục chuẩn độ đến mất màu xanh Nồng độ chính xác (N1) của dung dịch natri thiosunfat được tính theo công thức:

N1 = N2 V2

V1Trong đó:

N1: Nồng độ đương lượng của dung dịch natri thiosunfat, N

V1: Thể tích dung dịch natri thiosunfat tiêu tốn, ml

N2: Nồng độ đương lượng của dung dịch kali dicromat (0,02N)

V2: Thể tích dung dịch kali dicromat lấy để chuẩn độ (10ml)

Nồng độ chính xác của dung dịch natri thiosunfat phải được kiểm tra hàng tuần

4 Cách tiến hành

4.1 Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu phân tích

- Mẫu lấy để xác định oxi hòa tan phải đại diện cho môi trường nước cần nghiên cứu Thiết bị lấy mẫu cần đảm bảo không bị sục bọt khí Khi lấy lên khỏi môi trường nước phải đậy nút chặt

- Cần phân tích mẫu ngay sau khi lấy mẫu Nếu không có điều kiện phân tích phải thực hiện tại chỗ cố định oxi

- Cố định oxi: Dùng xi phông chuyển nước mẫu vào đầy chai cố định oxi sao cho tránh bọt xục, đầu xi phông để sát vào đáy chai, trong khi chai đầy dần thì từ từ rút lên và tiếp tục cho chảy tràn khoảng 100ml Dung pipet hút 1ml dung dịch A, 1ml dung dịch B, khi thêm đầu pipet để ở giữa chai rồi vừa cho dung dịch vào chai vừa rút pipet lên Đậy nút sao cho không có bọt khí Lắc trộn nhiều lần rồi để yên cho kết tủa lắng xuống Bảo quản chai trong chỗ mát và tối cho đến khi phân tích tiếp

4.2 Tiến hành

Thêm 5 ml HCl 2:1 vào lọ, để đầu pipet xuống gần lớp kết tủa rồi vừa cho dung dịch axit chảy vừa rút dần pipet lên Phần chất lỏng trong suốt ở bên trên chảy ra ngoài không ảnh hưởng đến kết quả phân tích Lắc bình nhiều lần để chất kết tủa tan hết

Chuyển toàn bộ nước mẫu sang bình tam giác 500ml, tráng chai bằng 1 ít nước cất rồi tập chung cả vào bình nón Dùng Na2S2O3 chuẩn độ cho đến khi màu vàng nhạt, thêm 1ml hồ tinh bột, tiếp tục chuẩn độ bằng Na2S2O3 cho đến mất màu xanh

Có thể lấy chính xác 50ml dung dịch đã axit hóa trong chai chuyển vào bình nón dung tích 250ml để chuẩn độ Các thủ tục chuẩn độ tương tự như trên

8: đương lượng oxi

N: Nồng độ đương lượng gam của dung dịch natri thiosunfat, N

n: thể tích dung dịch natri thiosunfat tiêu tốn, ml

V: Thể tích chai cố định oxi, ml

2: Thể tích nước mẫu tràn ra ngoài chai đo thêm các dung dịch cố định oxi vào Trong trường hợp chỉ chuẩn độ 50ml dung dịch trong chai, nồng độ oxi hòa tan được tính theo công thức:

y = X 100 760

X0 P

(%)

Trong đó:

X: nồng độ oxi hòa tan xác định được, mg/l

X0: Nồng độ oxi cân bằng ở nhiệt độ đo khi lấy mẫu nước ở áp suất khí quyển 760mm Hg, mgl

P: áp suất khí quyển phân tích, mmHg

BÀI 4 XÁC ĐỊNH BOD

Nhu cầu oxi sinh học (BOD) là nồng độ khối lượng của oxi hoà tan bị tiêu thụ bởi

sự oxi hoá sinh học các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nước trong những điều kiện xác định BOD là một thông số được sử dụng rộng rãi để đánh giá mức độ ô nhiễm của các chất hữu cơ trong nước thải và nước bề mặt Phương trình tổng quát của quá trình oxi hóa sinh hóa các chất hữu cơ:

(Chất hữu cơ) + O2 VSV CO2 + H2O + sinh khối

Do quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ xảy ra rất chậm Sau 20 ngày, quá trình oxy hóa sinh hóa xảy ra 95 – 99% Sau 5 ngày, 60 – 70% các chất hữu cơ trong mẫu

bị oxy hóa sinh hóa Do vậy người ta thường sử dụng thông số BOD5 để đánh giá mức độ

ô nhiễm

1 Nguyên tắc

Trung hòa mẫu nước cần phân tích và pha loãng bằng những lượng khác nhau của một loại nước pha loãng giàu oxi và chứa các vi sinh vật hiếu khí, có hoặc không chứa chất ức chế sự nitrat hóa

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ trong một đơn vị thể tích nhất định (1000ml) trong 1 đơn vị thời gian nhất định, trong điều kiện là 200

C và không có ánh sáng

Để xác định lượng oxy hòa tan đó cần phải cung cấp cho nước thải một lượng oxy thừa đủ cho quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ do các vi sinh vật (quá trình đó có thể

là 5 ; 10 ; 15 ; 20 ngày tùy theo nhu cầu nghiên cứu)

Lượng oxy trong nước giảm so với ngày đầu cho biết số mg oxy mà các vi sinh vật

đã tiêu thụ

2 Dụng cụ và hóa chất

2.1 Dụng cụ

- Chai Winkler có thể tích biết sẵn hay chai 250ml có nút nhám

- Thiết bị đo DO (dùng điện cực màng)

- Ống đong 500 hoặc 1000 ml

- Thiết bị sục khí

- Bình định mức, pipét, burét, bình nón

- Tủ ổn nhiệt ở 200C

- Phương tiện làm lạnh (0 – 40C), dùng để vận chuyển và giữ mẫu

2.2 Hóa chất: Tất cả các loại hoá chất sử dụng đều đạt độ tinh khiét phân tích

- Kali dihidrophosphat (KH2PO4)

- Kali hydrophotphat (K2HPO4)

- Natri hydrophosphat heptahidrat (Na2HPO4.7H2O)

- Amoni clorua (NH4Cl)

- Mage sunphat heptahidrat (MgSO4.7H2O)

- Canxi clorua khan (CaCl2)

- Sắt (III) clorua hexahidrat (FeCl3.6H2O)

- Alylthioure (ATU) (C4H8N2S)

- Axit sunfuric (H2SO4) đặc (d = 1,84g/ml)

- Axit clohidric (HCl) đặc (d = 1,18g/ml)

- Natri hydroxit (NaOH)

- Natri thiosunfat (Na2S2O3)

- Nước thải sinh hoạt, lấy từ cống chính hoặc từ cống của một vùng dân cư không

bị ô nhiễm công nghiệp Nước này được lắng trước khi dùng

- Thêm 100g đất vườn vào 1 lít nước Lắc đều và để yên 10 phút, lấy 10ml nước trong ở trên và pha loãng thành 1 lít bằng nước cất

- Nước sông, hồ có chứa nước thải sinh hoạt

- Dong fnước sau khi để lắng của các trạm xử lý nước thải

- Nước lấy từ hạ lưu của dòng nước thải của nước cần phân tích hoặc nước chứa vi sinh vật thích hợp cho nước cần phân tích và được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm (trường hợp nước thải công nghiệp chứa các chất khó bị phân hủy)

3.2 Các dung dịch muối

Các dung dịch sau đây bền ít nhất trong 1 tháng và cần bảo quả trong các bình thủy tinh màu nâu xẫm Chúng cần được loại bỏ ngay sau khi có dấu hiệu kết tủa hoặc sinh vật phát triển

- Dung dịch đệm phosphat: Hòa tan 8,5g KH2PO4 ; 21,75g K2HPO4 ; 33,4g Na2HPO4.7H2O và 1,7g NH4Cl trong khoảng 500ml nước Pha loãng đến thể tích 1000ml lắc đều (Dung dịch này có pH phải là 7,2 không cần hiệu chỉnh gì thêm)

- Dung dịch Mage sunfat 22,5g/l: Hòa tan 22,5g MgSO4.7H2O trong nước cất Pha thành 1000ml và lắc đều

- Dung dịch canxi clorua 27,5g/l: Hòa tan 27,5g CaCl2 khan (hoặc một lượng tương đương muối canxi clorua ngậm nước) trong nước Pha loãng thành 1000ml và lắc đều

- Dung dịch Sắt (III) clorua 0,25g/l: Hòa tan 0,25g FeCl3.6H2O trong nước Pha thành 1000ml và lắc đều

3.4 Nước pha loãng cấy vi sinh vật

Thêm từ từ 5 – 20ml nước cấy (tùy theo nguồn gốc) vào 1 lít nước pha loãng Giữ nước vừa điều chế ở 200C Chuẩn bị nước này trước khi dùng, đổ bỏ phần dư vào cuối ngày làm việc

Lượng tiêu thụ oxi sau 5 ngày ở 200C của nước pha loãng cấy vi sinh vật chính là giá trị trắng và không được vượt quá 0,5 mg/l

3.5 Dung dịch alythioure (ATU) (C 4 H 8 N 2 S)

Hòa tan 1,00g alythioure trong nước, pha loãng thành 1000ml và lắc đều Dung dịch bền ít nhất trong 2 tuần

3.9 Dung dịch chuẩn gluco/glutamic

Sấy một ít gluco khan và một ít axit glutamic ở 1030C trong 1 giờ Cân mỗi thứ 150g ± 1mg, hoà tan trong nước và pha loãng thành 1000ml, lắc đều

Chuẩn bị dung dịch này ngay trước khi dùng và bỏ ngay sau ngày làm việc

Độ pha loãng khuyến nghị để xác định BOD5:

BOD 5 dự đoán Hệ số pha loãng Kết quả đƣợc làm tròn đến Áp dụng cho

E: Nước thải được làm sạch sinh học

S: Nước thải được làm trong hoặc nước thải công nghiệp bị ô nhiễm nhẹ

C: Nước thải chưa xử lý

I: Nước thải công nghiệp bị ô nhiễm nặng

4 PHÂN TÍCH

4.1 Phương pháp lấy mẫu

Mẫu để xác định BOD5 lấy như mẫu xác định oxy hòa tan, lúc đầu chưa phân tích ngay cần bảo quản ở dưới 40

Nước đục, có nhiều cặn phải để lắng rồi lấy phần nước để xác định

Trong mẫu nước có chứa clo tự do và clo liên kết thì tiến hành trung hoà bằng dung dịch natri sunfit0,5M Chú ý không dùng dư

Trong quá trình xác định BOD vi sinh vật sản sinh ra một lượng Nitơ (có thể ở dạng nitrat, nitrit, ) thêm 2ml dung dịch ATU cho một mẫu xác định

4.3 Tiến hành

+ Định lượng oxy của nước dùng để pha loãng:

- Lấy nước pha loãng cấy vi sinh vật cho vào 2 chai có nút nhám 250ml (dùng ống

xi phông đưa nước vào đáy chai và không được để bọt khí)

- Chai thứ nhất đem định lượng oxy hòa tan, được OD1 mg/l

- Chai thứ 2 giữ lại ở nhiệt độ 200C và tránh ánh sáng, sau 5 ngày (10 ; 15 ; 20 ngày tùy theo nhu cầu nghiên cứu), đem định lượng được OD5 mg/l

Hiệu số giữa OD1 và OD5 cho biết lượng oxy tiêu thụ trong 5 ngày của nước dùng

để pha loãng, lượng oxy này không được quá 0,5mg/l

+ Định lượng oxy của nước thải đã pha loãng:

- Mẫu sau khi lấy phải bảo quản lạnh để tránh cho các chất hữu cơ bị phân hủy Sau khi bảo quản, lấy mẫu ra, đưa mẫu về 200

C +/- 30C Mẫu trước khi đo DO phải kiểm tra pH, điều chỉnh về pH = 6 – 8 Lắc nhẹ nhàng để đảo trộn mẫu tránh tạo bọt khí Lấy nước thải đã được pha loãng bằng nước pha loãng vào hai chai nút nhám có thể tích 250ml

- Chai thứ nhất đem định lượng ngay, được Od1 mg/l

- Chai thứ 2 giữ lại ở nhiệt độ 200C và tránh ánh sáng, sau 5 ngày (10 ; 15 ; 20 ngày tùy theo nhu cầu nghiên cứu), đem định lượng được Od5 mg/l

P là hệ số pha loãng của mẫu nước được tính theo công thức

P = Thể tích mẫu nước thải đem phân tích

Tổng thể tích nước thải đem phân tích và nước pha loãng

Chú ý

- Khi nước thải đem phân tích hoàn toàn là nước thải công nghiệp, không lẫn nước thải sinh hoạt, không có các vi sinh vật để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải, khi pha loãng nên thêm vào mỗi lít nước thải 1 – 2 ml nước thải sinh hoạt

- Lượng oxy hòa tan còn lại ở ngày cuối cúng phải còn lại từ 1 – 2mg/l

- Khi xác định BOD toàn phần cần tiến hành song song xác định NO2 Nếu lượng này lớn hơn 0,1mg/l thì quá trình BOD toàn phần được coi là kết thúc

BÀI 5 XÁC ĐỊNH COD

1 Nguyên tắc phương pháp

- Đun hồi lưu mẫu thử với lượng kali dicromat đã biết trước khi có mặt thuỷ ngân (II) sunfat và xúc tác bạc trong axit sunfuric đặc trong khoảng thời gian nhất định, trong quá trình đó một phần dicromat bị khử do sự có mặt các chất có khả năng bị oxy hoá Chuẩn độ lượng dicromat còn lại với sắt (II) amoni sunfat Tính toán giá trị COD

từ lượng dicromat bị khử, 1 mol dicromat (Cr2O7-2) tương đương với 1,5 mol oxy (O2) Nếu phần mẫu thử có chứa clorua lớn hơn 1000 mg/l cần phải áp dụng quy trình khác

2 Dụng cụ thiết bị

- Các dụng cụ thông thường của phòng thí nghiệm (mọi dụng cụ thủy tinh phải được

rửa cẩn thận và giữ không được bám bụi

giản nhất

3.1 Axit sunfuric, c(H2SO4) = 4 mol/l

Thêm từ từ và cẩn thận 220 ml axit sunfuric (ρ = 1,84 g/ml) vào khoảng 500 ml nước

cất Để nguội và pha thành 1000 ml

3.2 Bạc sunfat - axit sunfuric

Cho 10 g bạc sunfat (Ag2SO4) vào 35 ml nước Cho từ từ 965 ml axit sunfuric đặc (ρ= 1,84 g/ml) Để 1 hoặc 2 ngày cho tan hết Khuấy dung dịch để tăng thêm nhanh

sự hoà tan

3.3 Kali dicromat

Dung dịch chuẩn có nồng độ 0,040 mol/l, chứa muối thuỷ ngân

Hoà tan 80 g thuỷ ngân (II) sunfat (HgSO4) trong 800 ml nước Thêm vào một cách cẩn thận 100 ml axit sunfuric (ρ = 1,84 g/ml) Để nguội và hoà tan 11,768 g kali dicromat đã sấy khô ở 1050C trong 2 giờ vào dung dịch Chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức và định mức đến 1000 ml

Dung dịch bền ít nhất 1 tháng

Chú thích - Nếu muốn, có thể sử dụng dung dịch dicromat không có muối thuỷ ngân

Khi đó, thêm 0,08 g thuỷ ngân (II) sunfat vào phần mẫu thử trước khi thêm dung dịch dicromat vào ống phản ứng

3.4 Sắt (II) amoni sunfat, c[(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O] ≈ 0,12 mol/l

Hoà tan 47,0 g sắt (II) amoni sunfat ngậm 6 phân tử nước vào trong nước Thêm 20

ml axit sunfuric đặc Làm nguội và pha loãng bằng nước thành 1000ml

Dung dịch này phải chuẩn lại hàng ngày theo cách như sau:

Pha loãng 10,0 ml dung dịch kali dicromat đến khoảng 100 ml với axit sunfuric Chuẩn độ dung dịch này bằng dung dịch sắt (II) amoni sunfat sử dụng 2 hoặc 3 giọt chỉ feroin

Nồng độ của sắt (II) amoni sunfat được tính theo công thức:

C0, C1: Nồng độ (mol/l) của sắt (II) amoni sunfat và Kali dicromat

V0, V1: Thể tích (ml) của sắt (II) amoni sunfat và Kali dicromat

3.5 Kali hidro phtalat, dung dịch chuẩn, c(K1C8H5O4) = 2,0824 mmol/l

Hoà tan 0,4251 g kali hidro phtalat đã được sấy khô ở 1050

C, vào trong nước và định mức đến 1000 ml

Dung dịch này có giá trị COD lý thuyết là 500 mg/l

Dung dịch bền ít nhất một tuần nếu bảo quản trong xấp xỉ 40

C

3.6 Feroin, dung dịch chỉ thị

Hoà tan 0,7 g sắt (II) sunfat ngậm 7 phân tử nước (FeSO4 7H2O) hoặc 1 g sắt (II) amoni sunfat ngậm 6 phân tử nước [(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O] trong nước Thêm 1,50 g 1,10 - phenantrolin ngậm một phân tử nước (C12H8N2 H2O) và lắc cho đến khi tan hết Pha loãng thành 100 ml

Dung dịch này bền trong vài tháng nếu được bảo quản trong tối

4 Lấy mẫu và bảo quản mẫu

Mẫu dùng phân tích COD được chứa trong chai thuỷ tinh hay polyetylen và được phân tích càng sớm càng tốt, không giữ mẫu quá 5 ngày sau khi lấy mẫu Nếu mẫu cần phải được bảo quản trước khi phân tích, thêm 10 ml axit sunfuric đậm đặc cho 1 lít mẫu Giữ mẫu ở 00

Chuẩn độ < - dung dịch sắt(II) amoni sunphat

Kết thúc khi dung dịch chuyển từ màu xanh lục sang nâu đỏ

- c: nồng độ dung dịch sắt(II) amoni sunphat, mg/l

- V1: thể tích dung dịch sắt(II) amoni sunphat đã dùng trong mẫu trắng, ml

- V2: thể tích dung dịch sắt(II) amoni sunphat đã dùng trong mẫu thử, ml

- V0: thể tích mẫu, ml

7 Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả cần các thông tin sau:

- Thời gian và địa điểm thử

, nitrat NO3-, nitơ tự do

- Amôniac là sản phẩm chuyển hoá của các hợp chất chứa nitơ trong nước tự nhiên, do các chất thải sinh hoạt và công nghiệp Amôniac rất độc với cá và các động vật thuỷ sinh khác Vì vậy nó cần được giám sát chặt chẽ trong các ao hồ thả cá Để kiểm soát ô nhiễm nước thải, amôniac cần được giám sát thường xuyên Khi nước có pH thấp amôniac chuyển sang dạng muối amôni (NH+

4)

- Nitrat luôn luôn có mặt trong nước do sự phân huỷ các loại rau cỏ tự nhiên, do việc sử dụng phân bón hoá học và từ các quá trình phân giải các hợp chất chứa nitơ trong nước cống và nước thải công nghiệp Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrat (NO3-) chứng tỏ quá trình ôxy hóa đã kết thúc Tuy vậy, các nitrat (NO3-) chỉ bền ở điều

kiện hiếu khí Nhưng mặt khác khi hàm lượng nitrat (NO3-) trong nước khá cao có thể gây độc hại với người, nước uống có chứa nhiều nitrat sẽ gây ra bệnh ung thư thanh quản, nước mặt chứa nhiều nitrat sẽ xuất hiện hiện tượng “trẻ xanh” do khi vào cơ thể trong điều kiện thích hợp, ở hệ tiêu hóa chúng sẽ chuyển hóa thành nitrit, kết hợp với hồng cầu tạo thành chất không vận chuyển ôxy, gây bệnh xanh xao thiếu máu

- Nitrit có mặt trong nước là sản phẩm trung gian trong vòng tuần hoàn nitơ Nitrit rất độc với cá và động vật thuỷ sinh Cũng như nitrat và amôni, nitrit cần phải kiểm soát chặt chẽ đối với nước thải và nước uống Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrit (NO2-) là nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài

 Để xác định hàm lượng Amoni ( NH4+

), hiện nay người ta thường dùng các phương pháp phân tích sau:

1 Phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV/VIS)

2 Phương pháp sắc ký iôn (Ion-HPLC), điện di mao quản (HPCEC)

3 Phương pháp điện cực chọn lọc ion, v.v

4 Phương pháp hoá học (chưng cất và chuẩn độ trung hoà)

 Để xác định Nitrit và Nitrat người ta có thể dùng các phương pháp:

1 Đo thế với điện cực chọn lọc ion

2 Phương pháp sắc ký ion (Ion-HPLC)

3 Phương pháp đo hấp thụ quang phân tử UV-VIS

4 Phương pháp điện di mao quản (HPCEC)

5 Phương pháp chuẩn độ ôxy hoá khử, v.v

6 Phương pháp điện hoá (cực phổ, chuẩn độ Ampe, )

Tất nhiên tuỳ điều kiện và mỗi loại mẫu nước mà chọn phương pháp nào cho phù hợp nhất Song ở đây cần chú ý là việc lấy và bảo quản mẫu, tiếp sau đó là giai đoạn

xử lý mẫu Nếu làm không tốt và đúng điều kiện thì Nitrit sẽ mất và có khi mất hết

 Để xác định tổng nitơ ta dùng persunfat oxi hóa amôniac; nitrit và nhiều chất hữu cơ có chứa nitơ trong mẫu thử thành nitrat bằng cách đun sôi trong hệ đệm kiềm dưới áp suất cao trong một bình chứa đóng kín Sau đó xác định hàm lượng tổng nitơ (tạo thành ở dạng nitrat) tương tự như xác định nitrat

2 Xác định hàm lượng photpho

Photpho có thể tồn tại trong nước dưới các dạng H2PO4

-, HPO42-, PO43-, các polyphotphat như Na3(PO4)6, và photpho hữu cơ

Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng cho các thực vật dưới nước gây ô nhiễm và thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các ao hồ Chỉ tiêu hàm lượng photpho thường được quan tâm đối với chất lượng nước cấp và xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

 Xác định hàm lượng tổng photphat ( PO4

3-) có thể dùng một trong các phương pháp sau:

Phương pháp so mầu

Nguyên tắc: Trong môi trường axit HNO3 6M, ion PO43- phản ứng với thuốc thử Nitro-Molipdic sinh ra phức mầu vàng Photpho-Molipdat H7[P(Mo2O7)6] Phức này khi phản ứng với chất khử, ví dụ SnCl2 (hay axit Ascorbic) sẽ tạo ra phức mầu xanh Molipden hấp thụ quang cực đại tại  = 690 nm Đo độ hấp thụ quang và bằng phương pháp đường chuẩn ta sẽ xác định được hàm lượng của PO43-

(TCVN 6202/1996,

TCNN-1995, hay TC ISO, hay TC EPA-846 )

Phương pháp chuẩn độ trung hoà ( khi hàm lượng lớn)

Nguyên tắc: Trong môi trường axit HNO3 6M, ion PO4

phản ứng với thuốc thử Nitro-Molipdic sinh ra phức mầu vàng Photpho-Molipdat H7[P(Mo2O7)6] Làm muồi kết tủa này trong 60 phút Sau đó lọc kết tủa qua giấy băng xanh và rửa kết tủa bằng dung dịch NH4NO31% cho sạch hết axit Rồi hoà tan kết tủa bằng một lượng dư chính xác (30-

40 ml) dung dịch NaOH0,1M, có thêm 10ml formalin (đã trung hoà đến pH=7) và chỉ thị phenolphthlein Khuấy cho tan hết Sau đó chuẩn độ lượng dư NaOH bằng dung dịch HCl 0,02M Rồi từ lượng NaOH đã tiêu tốn để hoà tan kết tủa chúng ta sẽ tính được hàm lượng ion PO43-

trong mẫu

Phương pháp khối lượng ( khi hàm lượng lớn)

 Nguyên tắc: Trong môi trường đệm ( NH3/NH4) pH=7-8, ion PO4

tác dụng với hỗn hợp (NH4Cl/MgCl2) sẽ sinh ra kết tủa tinh thể MgNH4PO4 Làm muồi kết tủa 60-70 phút, sau đó lọc kết tủa qua giấy băng xanh và rửa sạch kết tủa bằng dung dịch (NH3/NH4NO31%, pH=8) Sau đó nung kết tủa ở 900 oC đến khối lượng không đổi và cân ở dạng Mg2P2O7 ta sẽ tính được hàm lượng PO43- Nhưng các ion Ca(II), Mn (II), Pb(II), có ảnh hưởng, vì trong điều kiện này các ion này cũng kết tủa được một phần

có dạng tương tự Mg(II)

 Xác định tổng photpho

- Oxi hóa các hợp chất cơ photpho thành dạng octophotphat bằng persunfat hoặc axit nitric

- Xác định tổng hàm lượng octophotphat trong dung dịch mẫu như trong quy trình xác định photphat

II Thực nghiệm

1 Xác định hàm lƣợng nitrit

1.1 Nguyên tắc

Phản ứng của nitrit trong mẫu thử với thuốc thử 4 – aminobenzen sunfonamid với sự

có mặt của axit octhôphsphoric ở pH = 1,9 để tạo muối diazo, mà muối này sẽ tạo thuốc nhuộm màu hồng với N-(1 naphtyl)-1,2 diamonietan đihdroclorua (được thêm vào bằng thuốc thử 4 – aminobenzen sunfonamid) Đo độ hấp thụ ở 540nm

1.2 Thiết bị, dụng cụ và hoá chất

1.2.1 Thiết bị và dụng cụ

- Máy đo quang thích hợp với việc đo ở bước sóng 540nm, các cuvet có chiều dài đường quang trong khoảng từ 10 – 50mm

- Các dụng cụ thuỷ tinh thông thường trong phòng thí nghiệm

1.2 Hoá chất: Trong quá trình phân tích chỉ được sử dụng các loại hóa chất có độ tinh

khiết phân tích và nước cất hoặc nước có độ tinh hiết tương đương

- Natri nitrit (NaNO2)

- Axit octophotphoric (d = 1,7 g/ml)

- Aminobenzen sunfonamid (NH2C6H4SO2NH2)

- N (1 naphtyl) 1,2 diaminoetan dihidroclorua (C10H7-NH-CH2-CH2-NH2-2HCl)

1.3 Chuẩn bị dung dịch thử

1.3.1 Axit octophotphoric, dung dịch khoảng 1,5 M

Dùng pipet lấy 25ml axit octophotphoric vào 150ml  25ml nước Khuấy đều và làm nguội tới nhiệt độ phòng Chuyển dung dịch sang bình định mức dung tích 250ml và pha loãng với nước tới vạch

Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, dung dịch bền trong ít nhất 6 tháng

1.3.2 Thuốc thử màu

Hòa tan 40,0  0,5g 4 - Aminobenzen sunfonamid trong hỗn hợp của khoảng 100ml hỗn hợp axit octophotphoric (d = 1,7) và 500ml nước cất trong cốc thuỷ tinh có mỏ Hoà tan 2,00  0,02g N (1 naphtyl) 1,2 diaminoetan dihidroclorua trong dung dịch tạo thành Chuyển sang bình định mức dung tích 1000ml và pha loãng với nước tới vạch, lắc đều

Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, dung dịch bền trong vòng 1 tháng nếu giữ ở nhiệt độ từ 20

Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu nâu, nút nhám ở nhiệt độ 2 – 50C Dung dịch này bền ít nhất 1 tháng

1.2.3 Ảnh hưởng cản trở

Nếu độ kiềm của mẫu cao, có thể gặp một vài chất loại nhiễu

Một số các chất thường gặp trong các mẫu nước đã được thử nghiệm về khả năng gây nhiễu.Chỉ có cloramin, clo, thiosunfat, natri polyphotphat và sắt (III) là gây nhiễu một cách đáng kể

1.2.4 Phân tích

1.2.4.1 Phần mẫu thử

Thể tích phần mẫu thử lớn nhất là 40ml Lượng mẫu này thích hợp cho việc xác định nồng độ nitrit tới 0,25mg/l Phần mẫu thử nhỏ hơn có thể được sử dụng để xác định nitrit có nồng độ cao hơn Nếu mẫu thí nghiệm có chứa các chất lơ lửng thì phải để lắng hoặc lọc qua bông lọc thuỷ tinh trước khi lấy ra để phân tích

ít nhất 20 phút sau khi thêm thuốc thử, đo độ hấp thu của dung dịch ở bước sóng có

độ hấp thu lớn nhất, ở khoảng 540nm, trong cuvet có chiều dài đường quang thích hợp,

sử dụng nước làm dung dịch đối chiếu

1.2.4.3 Điều chỉnh màu

Nếu màu của mẫu thử là màu có thể làm nhiễu việc đo độ hấp thu, xử lý mẫu đúp như khi xác định nhưng thay thuốc thử tạo màu bằng 1ml dung dịch axit octophotphoric 1,5M

c – Hàm lượng nitrit tìm theo đường chuẩn, mg

V - Thể tích mẫu nước lấy để phân tích, lít

2 Xác định hàm lượng photpho tổng

2.1 Nguyên tắc

Phản ứng giữa octophotphat và dung dịch chứa molipdat và ion antimon sẽ tạo ra phức chất antimon photphomolipdat

Khử phức chất bằng axit ascobic tạo thành phức chất molipden màu xanh đậm Đo

độ hấp thu có thể xác định được nồng độ octophotphat

Có thể xác định được polyphotphat và một số photpho hữu cơ bằng cách thuỷ phân với axit sunfuric để chuyển chúng sang dạng octophotphat ứng với molipdat Một số hợp chất photpho hữu cơ chuyển bằng cách vô cơ với pesunphat Có thể xử lý cẩn thận hơn bằng vô cơ với HNO3 và H2SO4 nếu cần thiết

2.2 Dụng cụ và hoá chất

2.2.1 Dụng cụ

- Máy trắc quang có thể đo được ở bước sóng 880nm

- Dụng cụ thủy tinh thông thường trong phòng thí nghiệm

- Bình bosilicat loại 100ml với nút thuỷ tinh, đóng chặt bằng kẹp kim loại (đối với xác định tổng photpho dùng phương pháp pesunphat trong nồi hấp); lọ polypropylen hoặc bình nón (có nắp xoáy) cũng dùng được

- Bình kendan loại 200ml (chỉ dùng khi xác định photpho tổng bằng phương pháp dùng axit HNO3 - H2SO4)

2.2.2 Hóa chất: Các loại hóa chất đạt tinh khiết phân tích, nước đã qua trao đổi ion hoặc

nước cất bằng thiết bị thủy tinh

Hoà tan 13g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 100ml nước cất Hoà tan 0,35g K(SbO)C4H4O6.1/2H2O trong 100ml

Thêm 230ml dung dịch axit sunfuric 9M vào 70ml nước, làm lạnh sau đó thêm dung dịch molipdat và tactrat, trộn kỹ

2.3.4 Axit ascobic, 100g/l

Hoà tan 10g axit ascobic trong 100ml nước cất Dung dịch bền trong 1 tuần ở 40

C

2.3.5 Dung dịch Natrithiosunfat pentahydrat, dung dịch 12,0 g/l

Hoà tan 1,2g Na2S2O3.5H2O trong 100ml nước

Thêm 50mg Na2CO3 làm chất bảo quản

Thuốc thử này ổn định trong vài tuần khi giữ trong lọ thuỷ tinh màu nâu

2.3.6 Dung dịch Natri hydroxit, 320g/l

Hoà tan 64g NaOH trong 150ml nước Làm lạnh và pha nước tới 200ml Giữ trong bình polyetylen

2.3.7 Dung dịch Kali peroxodisunphat

Thêm 5g K2S2O8 vào 100ml nước Khuấy cho tan Dung dịch này ổn định ít nhất trong 2 tuần, nếu dung dịch quá bão hoà thì giữ trong bình thuỷ tinh bosilicat màu nâu, tránh ánh sáng trực tiếp

2.3.8 Dung dịch Phôphat chuẩn, 50mg/l

Sấy khô vài gam kali dihydrogenphotphat tới khối lượng không đổi ở 1050

C Hoà tan 0,2197g KH2PO4 trong 800ml nước trong bình định mức dung tích 1000ml Thêm 10ml dung dịch H2SO4 4,5M và thêm nước cất tới vạch

Dung dịch này ổn định ít nhất trong 1 tuần nếu giữ trong lọ thuỷ tinh nút kín Tốt nhất là để trong tủ lạnh

2.3.9 Dung dịch photphat chuẩn, 2 mg/l

Dùng pipet lấy chính xác 20ml dung dịch phophat chuẩn cho vào bình định mức dung tích 500ml Thêm nước cất tới vạch

Chuẩn bị dung dịch này trong ngày phân tích 1ml dung dịch này chứa 2 g phophat

2 4.CÁCH TIẾN HÀNH

2.4.1 Lập đường chuẩn

Chuẩn bị hai dãy dung dịch như sau:

- Dãy 1 cho vào các bình dung tích 50ml Tiến hành phá mẫu oxy hoá bằng K2S2O8

- Dãy 2 cho vào bình kendan Tiến hành phá mẫu oxy hoá bằng axit nitric