XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITROGEN DIOXIDE Bản Full

Dung dịch được bảo quản lạnh trong chai sẫm màu và nút kín, dung dịch ổn định trong 3 tháng..  Dung dịch chuẩn sodium nitrite sử dụng 10 g NO2/mL: lấy 1 mL dùng micropipette dung dịch

_

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH

QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG

Khoa Môi Trường

Biên soạn: TS Tô Thị Hiền

2.1 Hóa chất:

 N-(1-naphthyl) ethylene diamin dihydrochloride (NEDA): Hòa tan 0.1g NEDA trong 100 ml nước cất Dung dịch này để ổn định 1 tháng nếu đựng trong chai màu và giữ trong tủ lạnh

 Dung dịch hấp thu Saltzman : hòa tan 5 g sulfanilic acid khan trong

1 lít nước có chứa 140 mL acid acetic băng (nếu không tan có thể đun nhẹ) Sau đó thêm 20 mL dung dịch NEDA 0.1 % và pha loãng thành 1 lít bằng nước cất Dung dịch được bảo quản lạnh trong chai sẫm màu và nút kín, dung dịch ổn định trong 3 tháng Trước khi lấy mẫu cần để thuốc thử về nhiệt độ phòng

 Dung dịch chuẩn sodium nitrite gốc (NaNO2):

_

Hòa tan 0.675 g NaNO2 tinh khiết, khan trong nước cất và định mức thành 500 mL bằng nước cất Dung dịch này chứa 900 g NO2–/mL Dung dịch ổn định khoảng 6 tháng nếu đựng trong chai màu và bảo quản trong tủ lạnh Nồng độ tương ứng của khí NO2 là 1000 g/mL vì thực tế chỉ có 90% NO2 trong không khí được chuyển thành ion NO2–khi hấp thu trong dung dịch hấp thu

 Dung dịch chuẩn sodium nitrite sử dụng (10 g NO2/mL): lấy 1 mL (dùng micropipette) dung dịch NaNO2 gốc vào bình định mức 100

mL và định mức đến vạch bằng nước cất Dung dịch này chuẩn bị ngay khi sử dụng

 Nước cất sử dụng phải là loại không có chứa ion nitrite (nước cất 2 lần)

_

Trang 4

Cho 10 mL dung dịch hấp thu vào impinger khô Lắp impinger vào giá đỡ vào, bật bơm hút với tốc độ 0.4 L/phút Lấy mẫu trong 1 giờ Sau đó tắt bơm, tháo impinger, chuyển dung dịch trong impinger sang bình định mức 25 mL, tráng impinger bằng nước cất Nếu chưa phân tích ngay, cần đậy kín mẫu và bảo quản lạnh

Ghi lại tổng thể tích khí, nhiệt độ và áp suất khi lấy mẫu

 Phân tích mẫu:

Định mức bình chứa mẫu bằng dung dịch hấp thu và tiến hành

đo màu cùng với dãy màu chuẩn ở bước sóng 550 nm Việc phân tích mẫu tiến hành càng sớm càng tốt để tránh mất mẫu do các phản ứng với chất oxy hóa mạnh trong không khí

 Xây dựng thang màu chuẩn: cho lần lượt 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 và 1.0 mL dung dịch nitrit chuẩn (10 g NO2/mL) vào bình định mức 25 mL Nồng độ tương ứng là 0.08; 0.16; 0.32; 0.64 và 0.64

g NO2/25 mL Đo độ hấp thu của dãy màu chuẩn ở bước sóng

550 nm với dung dịch so sánh là bình đầu tiên

Dd chuẩn nitrit (10 g

NO2/mL) (mL)

V0: Thể tích không khí đã lấy (L) quy về điều kiện 250

C, 1 atm

V0 =

T P

PVT

0 0

P : áp suất không khí tại nơi lấy mẫu

V : thể tích mẫu không khí (lít)

T : nhiệt độ trung bình của không khí trong thời gian lấy mẫu (0

K)

P0 = 1 atm

2KCl + HgCl2 = 2K+ + [HgCl4]

2-SO2 + [HgCl4]2- + H2O = [HgCl2SO3]2- + 2H+ + 2Cl-

[HgCl2SO3]2- + HCHO + 2H+ = HO-CH2-SO3H + HgCl2

HO-CH2-SO3H + C19H18N3Cl + HCl = axit Pararosanilin Metylsulfonic (màu tím)

_

(pararosanilin)

Khoảng đo: 0,01 - 0,6 mg/m3 Lấy mẫu khoảng 30-50 lit không khí Tuân theo định luật Ber-Lamber với nồng độ khoảng 0,25mg/10ml dung dịch hấp thu

- Acid sulfamic 0.6%: hòa tan 0.6g acid sulfamic trong 100mL nước Dung dịch sử dụng trong 10 ngày nếu bảo quản trong chai kín

- HCl 1N: pha loãng 8.3 mL HCl đậm đặc (HCl 36%, 12 M) bằng nước cất thành 100 mL

_

Trang 8

- H3PO4 3M: pha loãng 20.5 mL H3PO4 đậm đặc (H3PO4 85%) bằng nước cất thành 100 mL

- Tinh chế pararoaniline: chất màu pararoaniline được tinh chế bằng cách chiết với 1 – butanol Trong phễu chiết 250mL, cho vào 100mL 1 – butanol và 100mL HCl 1N và lắc để phân lớp, sau đó tách riêng 2 phần (phần acid bão hòa butanol nằm ở lớp dưới, phần butanol ở lớp trên) Lấy một phễu chiết 125 mL, cho 50mL dung dịch acid đã bão hòa butanol vào phễu, thêm 0.1g pararoaniline vào phễu, lắc và để ổn định 10 phút Dung dịch tách thành 2 lớp, các chất cặn bẩn và màu tím sẽ được chuyển vào pha hữu cơ ở lớp trên, lớp dưới là dung dịch acid có chứa pararoaniline Tách lấy lớp dưới sang một phễu chiết khác, thêm vào 50mL dung dịch acid đã bão hòa butanol, lắc và để yên vài phút, sau đó tách lấy lớp dưới qua 1 phễu chiết khác Chiết tiếp với 20mL 1-butanol Lập lại quá trình này cho đến khi không còn màu tím Sau đó lọc dung dịch qua bông thủy tinh, cho vào bình định mức 50mL và định mức bằng HCl 1N Dung dịch cuối cùng là 0.2% pararoaniline trong HCl 1N bão hòa với butanol Nếu màu tím vẫn còn sau 5 lần chiết với 1 – butanol thì

bỏ lọ thuốc thử này

- Thuốc thử Pararoaniline làm việc: cho 20mL dung dịch

pararoaniline đã tinh chế vào bình định mức 250mL, thêm 25mL H3PO4 3M và định mức thành 250mL bằng nước cất

Dung dịch Iodine 0.01N làm việc: pha từ dung dịch iodine chuẩn 0.1N

- Chỉ thị hồ tinh bột: hòa tan 0.4g tinh bột và 0.002g HgI2 (chất bảo quản) trong 200mL nước đun sôi

- Dung dịch chuẩn thiosulfate 0.1N: hòa tan 25g Na2S2O3.5H2O trong 1 lít nước cất đun sôi để nguội và thêm 0.1g Na2CO3 Nồng

độ Na2S2O3 được xác định lại chính xác bằng K2Cr2O7

- Dung dịch chuẩn SO2: chuẩn bị từ Na2SO3 hoặc Na2S2O5

Hòa tan 0.400g Na2SO3 hoặc 0.300g sodium metabisulfite (Na2S2O5) trong 500mL nước cất Hàm lượng tương ứng của

SO2 trong dung dịch là 406g/mL (đối với Na2SO3) và

404g/mL (đối với Na2S2O5) Thực tế, nồng độ SO2 sẽ thấp hơn nồng độ lý thuyết khoảng 10%, do đó cần xác định lại chính xác nồng độ của chúng

Chuẩn lại dung dịch Na2SO3: cho vào erlen 250mL (có nút nhám) 20mL Iodine 0.01N, thêm tiếp 10mL dung dịch Na2SO3 Đậy kín và để phản ứng khoảng 5 phút Sau đó chuẩn lại bằng

- Dung dịch chuẩn SO2 làm việc: lấy chính xác 2 mL dung dịch

Na2SO3 đã chuẩn bị ở phần trên và định mức thành 100mL bằng TCM 0.04M Dung dịch này ổn định trong vòng 30 ngày nếu bảo quản ở 50

C

IV Cách tiến hành :

IV.1 Lấy mẫu :

- Mẫu khí được thu qua bình hấp thu chứa 10 mL dung dịch hấp thu TCM Tốc độ lấy mẫu từ 0.5 – 2.5 lít/phút, thời gian lấy mẫu

từ 30 – 60 phút Tránh để mẫu dưới ánh sáng mặt trời trong và sau khí lấy mẫu (nếu cần, che các bình lấy mẫu bằng giấy nhôm)

IV Phân tích mẫu :

- Mẫu được chuyển qua bình định mức 25 mL, sử dụng khoảng 5mL nước cất để tráng Thêm 1mL acid sulfamic, để phản ứng

10 phút Thêm chính xác 2mL formaldehyde 0.4% và 5mL thuốc thử pararoaniline Đo màu ở bước sóng 548nm sau 30 phút

_

Trang 12

0.4%

Đo màu sau 30 phút

VI Tính toán kết quả :

PVT

0 0

P : áp suất không khí tại nơi lấy mẫu (kPa)

_

_

Trang 14

Bài 3:

XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXY SINH HÓA

(Biochemical Oxygen Demand)

I GIỚI THIỆU :

- Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand): là lượng oxy cần thiết dùng để oxy hóa các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí

- Đơn vị : mg/L

Vi sinh vật

- Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + …

Ý nghĩa môi trường :

BOD có ý nghĩa biểu thị lượng chất hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bởi vi sinh vật

_

+ Trung hòa mẫu nước cần phân tích và pha loãng ở những tỷ

lệ khác nhau bằng nước pha loãng (là nước cất có bổ sung các chất dinh dưỡng như N, K, Fe,…và bão hòa oxy, có hoặc không có chất ức chế sự nitrat hóa)

+ U ở nhiệt độ 200C trong thời gian 5 ngày, trong tối Xác định nồng độ oxy hòa tan trước và sau khi ủ Từ đó tính được lượng oxy tiêu tốn trong 1 lít nước, tức giá trị BOD

II.2 Phương pháp áp kế (manometric): trên thiết bị BOD Trak

Nguyên tắc :

Mẫu nước được cho vào những chai BOD chuyên dụng, có thể tích chính xác, và chỉ chiếm một phần nhất định trong chai BOD Chai được đặt trên thiết bị xác định BOD, đậy kín và được nối với thiết bị manometor

- Trong chai BOD, trên mặt thoáng của mẫu nước là không khí chứa 21% oxy Giữa pha lỏng và khí luôn được tạo một cân bằng nhờ hệ thống khuấy từ

- Sau đó, toàn bộ hệ thống được cho vào tủ ủ ở một nhiệt độ xác định Với hệ thống như vậy, trong quá trình xảy ra phản ứng oxy hóa sinh hóa, có bao nhiêu phân tử oxy biến mất do

vi khuẩn sử dụng thì có bấy nhiêu phân tử CO2 được sinh ra Lượng CO2 này được hấp thụ hoàn toàn bởi LiOH đặt trên một chén nhỏ gắn liền với nắp chai BOD

_

Trang 16

- Kết quả, áp suất của pha khí trong chai giảm tỷ lệ với lượng

O2 mất đi Thiết bị sẽ đo sự giảm áp suất không khí trên mặt thoáng chai BOD, và biểu diễn trực tiếp ra giá trị BOD

Ưu điểm của phương pháp :

- Đơn giản và ít mắc sai số

- Theo dõi được giá trị BOD một cách liên tục, theo từng giờ từng ngày,…

III DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT :

1 Dụng cụ :

- Chai BOD dung tích 300mL

- Tủ ủ, có khả năng duy trì nhiệt độ 200C  10C

- Các dụng cụ cần thiết để xác định oxy hòa tan (trong bài oxy hòa tan)

- Các dụng cụ thủy tinh khác : bình định mức, phễu, …

2 Hóa chất :

a) Dung dịch đệm phosphate : hòa tan 8.5g KH2PO4, 21.75g K2HPO4, 33.4g Na2HPO4.7H2O, và 1.7g NH4Cl trong nước cất và pha loãng thành 1 lít pH của dung dịch này sẽ là 7.2 không cần điều chỉnh gì thêm

b) Dung dịch magie sunfat 22.5g/L : hòa tan 22.5g MgSO4.7H2O trong nước cất và pha loãng thành 1 lít

f) Dung dịch chuẩn BOD chuẩn : cân 150mg glucose và 150mg acid

glutamic và định mức thành 1 lít Chuẩn bị hàng ngày trước khi sử dụng Dung dịch chuẩn này có giá trị BOD : (200  37) mg/L

IV CÁCH TIẾN HÀNH :

1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu : mẫu dùng phân tích BOD rất dễ bị phân

hủy trong quá trình lấy mẫu và bảo quản và kết quả là giá trị BOD giảm đi

 Nếu phân tích ngay trong vòng 2 giờ kể từ khi lấy mẫu thì không cần bảo quản

 Mẫu được bảo quản bằng cách làm lạnh ở nhiệt độ  40C, và phân tích trong vòng 6 giờ

 Trong trường hợp mẫu được bảo quản lạnh thì trước khi phân tích phải làm ấm mẫu lên 200

C

2 Chuẩn bị nước pha loãng : thêm mỗi 1ml các dd đệm phosphate,

MgSO4, CaCl2, FeCl3 và dung dịch cấy (nếu cần) cho mỗi lít nước

_

Trang 18

pha loãng, đưa về nhiệt độ 200C và sục không khí trong khoảng 2 - 3giờ (giá trị oxy hòa tan ít nhất phải đạt 7 - 8mg/L)

Dung dịch chuẩn bị như trên chỉ được dùng trong vòng 24 giờ

Ghi chú : Dung dịch cấy thường là 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

3 Xử lý mẫu sơ bộ :

 Mẫu acid hoặc kiềm quá : trung hòa mẫu bằng NaOH hoặc HCl đến pH 6.5 – 8.0

 Mẫu có hàm lượng clo dư đáng kể :

 Để tránh trường hợp này nên lấy mẫu trước giai đoạn clo hóa

 Nếu mẫu đã được clo hóa nhưng lượng clo dư không hiện diện, thì chắc chắn phải thêm dung dịch cấy trong nước pha loãng

 Nếu lượng clo dư không mất đi trong thời gian ngắn, thì việc loại bỏ như sau : thêm 1ml acid acetic (1 : 1) hoặc

H2SO4 1 : 50, 10ml dd KI 10% và chuẩn độ bằng dung dịch Na2SO3 với chỉ thị hồ tinh bột

V PHÂN TÍCH MẪU :

1 Phương Pháp Pha Loãng

Thể tích mẫu (ml) cho vào chai BOD 300ml

được làm sạch sinh học

được làm trong hoặc nước thải côngnghiệp ô nhiễm nhẹ

xử lý

xử lý Nước thải công nghiệp ô nhiễm nặng

nghiệp ô nhiễm nặng

Hoặc có thể pha loãng như sau :

- 0.0 – 1.0% : đối với nước thải công nghiệp ô nhiễm nặng

- 1.0 – 5.0% : đối với nước cống đã lắng hoặc chưa xử lý

- 5.0 – 25% : đối với dòng chảy đã xử lý sinh học

- 25 – 100% : đối với nước sông ô nhiễm (dòng sông nhận nước thải)

 Tiến hành xác định mẫu

_

 Xác định BOD mẫu chuẩn :

 Đối với nước pha loãng :

Nước pha loãng chuẩn bị như đã nêu, có thêm 5mL dung dịch cấy là nước thải sinh hoạt Sục oxy khoảng 2 - 3 giờ

Chiết nước pha loãng vào 2 chai BOD, đậy kín nút, tránh để tạo bọt khí

Một chai xác định ngay DOa và một chai xác định DOb sau 5 ngày ủ ở 200

Kết quả BOD : ([ DO 1 – DO 2 ] - [ DO a – DO b ]) hệ số pha loãng

 Xác định BOD mẫu nước sông :

 Đối với nước pha loãng :

Chiết nước pha loãng vào 2 chai BOD, đậy kín nút, tránh để tạo bọt khí

 Đối với nước sông : pha loãng 10%

- Lấy chính xác100mL mẫu nước sông và pha loãng bằng nước pha loãng thành 1000mL

- Chiết mẫu đã pha loãng vào 2 chai BOD, đậy kín nút, tránh tạo bọt khí

Một chai xác định ngay DO1 và một chai xác định DO2 sau 5 ngày ủ ở 200

C

Kết quả BOD : ([ DO 1 – DO 2 ] - [ DO a – DO b ]) hệ số pha loãng

2 Phương pháp áp kế trên thiết bị BOD Trak

Thiết bị BOD Trak có 4 thang đo như sau :

Khoảng BOD của mẫu

(mg/L)

Thể tích mẫu (mL)

- Dùng silicon thoa trên nắp chai để tránh bọt khí

- Dùng phễu cho LiOH vào Đặt chén vào cổ mỗi chai, tránh

để LiOH rơi vào mẫu Nếu điều này xảy ra phải bỏ mẫu đó

và chuẩn bị lại mẫu mới

- Để vào tử điều nhiệt ở 200C, khuấy trong vòng 1giờ

- Nối áp kế vào và lập trình cho máy Đóng kín tủ Kết quả thí nghiệm được theo dõi trực tiếp trên máy hoặc nối với máy tính

_

Trang 24

Bài 4:

XÁC ĐỊNH PHOSPHAT, PHOSPHO TỔNG TRONG NƯỚC

Phospho hiện diện trong nước tự nhiên và nước thải chủ yếu ở dạng phosphate Phosphate tồn tại nhiều dạng như: orthophosphate (PO43-, HPO42-, H2PO4-), polyphosphate (pyro-, meta-, và polyphosphate), và những dạng phosphat hữu cơ khác Những hợp chất này có trong dung dịch, trong những hạt lơ lửng, hoặc trong cơ thể của những vi sinh vật sống trong nước

1 Nguyên tắc – phương pháp Acid ascorbic:

Trong môi trường acid, orthophosphate sẽ phản ứng với Ammonium molybdate và kali antimonyl tartrate để hình thành phức antimony phosphomolybdate, sau đó phức này bị khử bằng acid ascorbic tạo thành phức molybden màu xanh Độ hấp thụ quang được đo tại bước sóng 880nm

Để xác định phospho tổng, mẫu được vô cơ hóa để chuyển các dạng phospho về orthophosphate, sau đó xác định orthophosphate bằng phương pháp acid ascorbic

Mẫu có thể được vô cơ hóa bằng persulfate, hỗn hợp HNO3 –

H2SO4 hoặc acid perchloric

2 Yếu tố ảnh hưởng:

_

Arsenate ảnh hưởng ở nồng độ 0.1 mg As/L vì tạo phức màu xanh với molybdate Silicate không gây ảnh hưởng ở nồng độ 1 – 10 mg/L

- Dung dịch Potassium antimonyl tartrate: hòa tan 1.3715 g K(SbO)C4H4O6 ½ H2O trong 500 mL nước cất, dung dịch được chứa trong chai nâu và bảo quản trong tủ lạnh

_

Trang 26

(NH4)6Mo7O24.4H2O trong 500 mL nước cất, dung dịch được chứa trong chai nhựa và bảo quản trong tủ lạnh

- Acid ascorbic 0.1 M: hòa tan 1.76 g acid ascorbic trong 100 mL nước cất Bảo quản trong tủ lạnh ở 40

C

- Pha hỗn hợp thuốc thử: chuẩn bị hỗn hợp gồm 100 mL dung

dịch H2SO4 5N, 10 mL dung dịch Potassium antimonyl tartrate,

30 mL dung dịch Ammonium molybdate, 60mL dung dịch Acid ascorbic Lắc sau mỗi lần thêm các dung dịch hóa chất vào Các hóa chất cần để về nhiệt độ phòng trước khi chuẩn bị hỗn hợp thuốc thử Hỗn hợp này ổn định trong 4 giờ Dung dịch có màu

vàng nhạt, nếu sậm màu thì pha lại dung dịch mới

4 Cách tiến hành:

4.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu:

Lấy mẫu vào chai PE, PVC hoặc tốt nhất là chai thủy tinh Khi nồng độ phosphate thấp thì nhất thiết phải dùng chai thủy tinh (vì phosphate có thể hấp phụ vào thành bình nhựa) Mẫu được bảo quản lạnh ở nhiệt độ thấp hơn 40