XÁC ĐỊNH hàm LƯỢNG một số CHẤT TRONG nước cấp SINH HOẠT

ĐẶT VẤN ĐỀ Nước là nguồn tài nguyên quan trọng và quý giá nhất đối với mọi sinh vật. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, quá trình đô thị hóa, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, nhu cầu của con người ngày càng nâng cao, cuộc sống con người được cải thiện kéo theo đó là các vấn đề về ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước ngày càng trở nên nghiêm trọng. Chất thải rắn và nước thải do con người thải ra trong quá trình sinh hoạt và sản xuất hàng ngày không được thu gom và xử lí triệt để gây nên ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm. Ngày nay, chúng ta đã và đang sử dụng các nguồn nước này phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất hàng ngày. Vì vậy, sức khỏe của con người bị đe dọa nghiêm trọng nếu như chất lượng nước không được đảm bảo15. Nhà máy nước An Dương hiện đang là đơn vị cung cấp nước sạch cho quận Ngô Quyền thành phố Hải Phòng. Nguồn nước thô để xử lí và sản xuất nước sạch là từ sông Rế một nguồn nước mặt thuộc hệ thống An Kim Hải là hệ thống sông nội đồng và kênh tưới tiêu nông nghiệp liên tỉnh Hải Dương và Hải Phòng 13. Mặc dù nguồn nước đã được xử lí để sản xuất nước sạch, giám sát chất lượng nước cấp sinh hoạt là việc làm cần thiết để tránh gây hại cho sức khỏe cộng đồng. Vì vậy, em thực hiện đề tài “Xác định hàm lượng một số chất trong nước cấp sinh hoạt tại quận Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng năm 2020” nhằm đánh giá các chỉ tiêu mùi vị, pH, clorua, pemanganat, độ cứng và hàm lượng sắt trong mẫu nước sinh hoạt dựa theo tiêu chuẩn Cấp nước hạng A của Bộ Y Tế.

Hóa học của Trường Đại học Y Dược Hải Phòng đã tạo điều kiện thuận lợi,cung cấp trang thiết bị, tài liệu cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô giáo, Thạc sĩ Nguyễn ThịCúc– Giảng viên Bộ môn Hóa phân tích cùng thầy Vũ Văn Hợp – Kĩ thuậtviên bộ môn Hóa – Trường Đại học Y Dược Hải Phòng đã tận tình giúp đỡ vàtrực tiếp hướng dẫn tôi nghiên cứu và hoàn thành đề tài.

Cuối cùng với tất cả lòng kính trọng và biết ơn, tôi xin gửi lời cảm ơnđến gia đình và toàn thể người thân, bạn bè, đã hết lòng giúp đỡ, động viên

để tôi có thêm động lực hoàn thành đề tài này

Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã cố gắng hoàn thiện đề tài quatham khảo tài liệu, trao đổi và tiếp thu ý kiến đóng góp nhưng chắc chắnkhông tránh khỏi những sai sót Vì vậy, tôi rất hoan nghênh và chân thànhcảm ơn các ý kiến đóng góp của quý thầy, cô và bạn đọc

Hải Phòng, ngày 10 tháng 06 năm 2020

Người thực hiện

T Tên viết tắt Nghĩa của từ viết tăt

1 Nước sạch

Nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt là nước đã qua

xử lý có chất lượng bảo đảm, đáp ứng yêu cầu sử dụngcho mục đích ăn uống, vệ sinh của con người

2 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

3 Thông số

cảm quan

Những yếu tố về màu sắc, mùi vị có thể cảm nhận đượcbằng các giác quan của con người

2.1 Hệ thống điểm năm và cho điểm đánh giá mức độ mùi 18

3.4 Kết quả đánh giá độ cứng của nước theo CaCO3 32

3.1 Đồ thị quét phổ của dung dịch chuẩn nồng độ 0,2 mg/l 37

3.3 Mẫu trắng, dung dịch mẫu và các dung dịch chuẩn 39

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước là nguồn tài nguyên quan trọng và quý giá nhất đối với mọi sinhvật Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, quá trình đôthị hóa, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, nhu cầu của con người ngàycàng nâng cao, cuộc sống con người được cải thiện kéo theo đó là các vấn đề

về ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước ngày càng trở nên nghiêm trọng.Chất thải rắn và nước thải do con người thải ra trong quá trình sinh hoạt vàsản xuất hàng ngày không được thu gom và xử lí triệt để gây nên ô nhiễm cácnguồn nước mặt và nước ngầm Ngày nay, chúng ta đã và đang sử dụng cácnguồn nước này phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất hàng ngày Vì vậy,sức khỏe của con người bị đe dọa nghiêm trọng nếu như chất lượng nướckhông được đảm bảo[15]

Nhà máy nước An Dương hiện đang là đơn vị cung cấp nước sạch choquận Ngô Quyền thành phố Hải Phòng Nguồn nước thô để xử lí và sản xuấtnước sạch là từ sông Rế -một nguồn nước mặt thuộc hệ thống An Kim Hải- là

hệ thống sông nội đồng và kênh tưới tiêu nông nghiệp liên tỉnh Hải Dương vàHải Phòng [13] Mặc dù nguồn nước đã được xử lí để sản xuất nước sạch,giám sát chất lượng nước cấp sinh hoạt là việc làm cần thiết để tránh gây hạicho sức khỏe cộng đồng

Vì vậy, em thực hiện đề tài “Xác định hàm lượng một số chất trong nước cấp sinh hoạt tại quận Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng năm 2020”

nhằm đánh giá các chỉ tiêu mùi vị, pH, clorua, pemanganat, độ cứng và hàmlượng sắt trong mẫu nước sinh hoạt dựa theo tiêu chuẩn Cấp nước hạng A của

Bộ Y Tế

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về nước cấp sinh hoạt

Nước cấp sinh hoạt là nước sạch, có chất lượng đáp ứng quy chuẩn kỹthuật về nước sạch của Việt Nam [12]

Chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt (ăn uống, vệ sinhcủa con người) phải bảo đảm theo các quy chuẩn kỹ thuật do Bộ Y tế banhành [11]

1.2 Mô tả khu vực nghiên cứu

Địa bàn quận Ngô Quyền chạy dọc theo sông Cấm, ôm lấy hầu như toàn bộkhu vực cảng chính Ngô Quyền là một trong 7 quận nội thành của thànhphố Hải Phòng, nằm ở phía đông bắc thành phố, có vị trí địa lý:

• Phía bắc giáp huyện Thủy Nguyên với ranh giới là sông Cấm

• Phía đông giáp quận Hải An

• Phía nam giáp quận Dương Kinh với ranh giới là sông Lạch Tray

• Phía tây giáp quận Hồng Bàng và quận Lê Chân

Quận Ngô Quyền có diện tích 11 km², dân số là 212.413 người [34] Sau khisáp nhập phường Lương Khánh Thiện vào phường Cầu Đất ngày 10 tháng

1 năm 2020 [14], quận Ngô Quyền có 12 đơn vị hành chính cấp xã trực thuộcnhư hiện nay, bao gồm 12 phường: Cầu Đất, Cầu Tre, Đằng Giang, ĐôngKhê, Đổng Quốc Bình, Gia Viên, Lạc Viên, Lạch Tray, Lê Lợi, Máy Chai,Máy Tơ, Vạn Mĩ

Nguồn cung cấp nước cho quận Ngô Quyền là nhà máy nước An Dương.Nguồn nước thô để xử lí và sản xuất nước sạch cung cấp cho quận NgôQuyền là từ sông Rế thông qua trạm bơm Quán Vĩnh Sông Rế là một nguồnnước mặt thuộc hệ thống An Kim Hải- là hệ thống sông nội đồng và kênh tướitiêu nông nghiệp liên tỉnh Hải Dương và Hải Phòng bao gồm sông Sái, sôngVật Cách, sông Rế [13]

Hình1 Bản đồ hành chính quận Ngô Quyền

1.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV- VIS

1.3.1 Định nghĩa

Phương pháp quang phổ hấp thụ tử ngoại và khả kiến còn được gọi làphương pháp quang phổ hấp thụ điện từ, là một trong các phương pháp phântích dựa trên sự hấp thụ bức xạ điện từ

1.3.2 Xác định độ hấp thụ

Độ hấp thụ A của một dung dịch là logarit thập phân của nghịch đảo độtruyền quang T khi cho ánh sáng đơn sắc đi qua Nó được biểu thị bằngphương trình:

A= log10 (1/T) = log10 (I0 /I)Trong đó:

• I là cường độ ánh sáng đơn sắc sau khi đã truyền qua dung dịch;

• I0 là cường độ ánh sáng đơn sắc tới;

• T là độ truyền quang

Ngoại trừ sự có mặt của các yếu tố lý – hóa học khác, độ hấp thụ A tỷ lệvới độ dài quang trình d của ánh sáng truyền qua dung dịch (bề dày lớp dungdịch) và nồng độ c của dung dịch chất khảo sát Sự phụ thuộc này được biểuthị bằng phương trình:

A= ε x c x dTrong đó:

• ε là độ hấp thụ mol;

• d được biểu thị bằng cm;

• c biểu thị bằng mol/ lít

1.3.3 Phương pháp đường chuẩn

Chuẩn bị 6 dung dịch chuẩn( trong khoảng tuân theo định luật Beer)Thực hiện phản ứng màu với thuốc thử

Đo độ hấp phụ quang A của dung dịch ở λmax so với các dung dịch so sánhđược chuẩn bị giống như dung dịch tiêu chuẩn nhưng không chứa ion cần xácđịnh

Biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp phụ quang A theo nồng độ C trên đồ thị hoặctính theo phương trình hồi quy A=aC+b( a và b và hệ số cần tìm của phươngtrình hồi quy- tương quan)

Sau khi thiết lập đường chuẩn, ta được dạng phương trình y=ax+b với y là độhấp phụ quang, x là nồng độ Đối với dung dịch xác định, ta tiến hành phảnứng và đo được hệ số hấp thu của mẫu (Amẫu=y), ta có thể tính được nồng độcủa mẫu cần xác định theo phương trình:

Hệ số tương quan R biến đổi trong khoảng -1≤R≤1( R2 = 0→1)

• Khi R≈1 có sự tương quan chặt chẽ giữa x và y theo tỷ lệ thuận

• Khi R≈-1 có sự tương quan chặt chẽ giữa x và y theo tỷ lệ nghịch

• Khi R≈0 hai đại lượng này không còn tương quan

1.3.4 Thiết bị

Máy quang phổ thích hợp dùng cho việc đo phổ vùng từ ngoại và khảkiến bao gồm một hệ thông quang học có khả năng cung cấp ánh sáng đơn sắctrong dải từ 200 nm đến 800 nm và một thiết bị phù hợp để đo độ hấp thụ Haicóng đo dùng cho dung dịch thử và dung dịch đối chiếu cần phải có đặc tínhquang học như nhau Khi đo trên máy tự ghi hai chùm tia, cốc đựng dung dịchđối chiếu được đặt ở bên có chùm tia đối chiểu đi qua [2]

1.4 Phương pháp phân tích thể tích

1.4.1 Nguyên tắc phương pháp chuẩn độ

Phương pháp chuẩn độ là phương pháp xác định hàm lượng các chất dựa trênviệc đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác được thêm từ

từ vào dung dịch cần định lượng cho đến khi phản ứng vừa đủ với toàn bộlượng chất cần xác định Từ thể tích đã dùng của thuốc thử, người ta sẽ tính rađược lượng chất cần phân tích Dung dịch thuốc thử được gọi là dung dịchchuẩn

Quá trình thêm từ từ dung dịch chuẩn bằng buret vào dung dịch của chất cầnđịnh lượng được gọi là sự chuẩn độ Cũng có khi người ta làm ngược lại dungdịch cần định lượng được rót vào buret

Thời điểm tại đó ta kết thúc chuẩn độ gọi là điểm kết thúc Còn thời điểm màthuốc thử phản ứng vừa đủ với cất cần định lượng được gọi là điểm tươngđương Thông thường hai điểm này không trùng nhau, nghĩa là lượng thuốcthử đã tiêu thụ khoảng tương đương với lượng chất cần xác định Vì vậy,phương pháp chuẩn độ mắc sai số Để nhận biết điểm tương đương, người tathường sử dụng những chất có khả năng gây ra các biến đổi dễ quan sát bằngmắt thường như: sự đổi màu, sự kết tủa, xảy ra rất gần điểm tương đương.Những chất đó được gọi là chất chỉ thị Yêu cầu của phản ứng hóa học dùngtrong chuẩn độ

Những phản ứng hóa học dùng trong phương pháp chuẩn độ cần thỏa mãn cácyêu cầu sau:

• Thuốc thử đã chọn phải phản ứng hoàn toàn với chất cần định lượng theo mộtphương trình phản ứng hoàn toàn với chất cần định lượng theo một phươngtrình phản ứng, nghĩa là theo một tỷ lệ hợp thức xác định

• Phản ứng phải diễn ra nhanh Với các phản ứng chậm, cần làm tăng tốc độcủa chúng bằng cách: đun nóng, thêm chất xúc tác thích hợp

• Phản ứng phải chọn lọc, nghĩa là thuốc thử chỉ tác dụng với chất cần địnhlượng, không phản ứng với bất kì chất nào khác( không có phản ứng phụ)

• Phải có chỉ thị thích hợp để xác định điểm tương đương của phản ứng chuẩn

độ với sai số chấp nhận được

1.4.2 Các phương pháp xác định điểm tương đương

Điểm tương đương: Như đã trình bày ở trên, trong quá trình chuẩn độ điểmtương đương ứng với thời điểm thuốc thử đã cho vào phản ứng vừa đủ vớitoàn bộ lượng chất cần định lượng Nói cách khác, khi số mol đương lượngthuốc thử cho vào bằng số mol đương lượng chất cần xác định, thì ta nói hệđạt tới điểm tương đương

Điểm kết thúc: Lúc ta ngừng chuẩn độ gọi là điểm kết thúc Sự sai khác giữađiểm tương đương và điểm kết thúc gây ra một sai số hệ thống gọi là sai sốchỉ thị Vì vậy cần chọn chỉ thị sao cho sai số chỉ thị nằm trong phạm vi chophép và sai số này càng nhỏ càng tốt

Các phương pháp xác định điểm tương đương: Trong thực hành có 2 nhómchỉ thị được dùng để xác định điểm tương đương của phản ứng chuẩn độ là:dùng chất chỉ thị hóa học và dụng thiết bị đo lường

Chất chỉ thị hóa học: Đó là các chất được cho vào dung dịch phản ứng Khiphản ứng đến gần điểm tương đương thì trong dung dịch có sự biển đổi độtngột nào đó như: biến đổi pH, biến đổi về thế oxy hóa khử làm cho chỉ thịđổi màu, làm mất màu hoặc xuất hiện kết tủa Người ta thường dùng một sốloại chỉ thị sau:

• Chỉ thị màu: có thể dùng chỉ thị đơn( một chất) hoặc chỉ thị hỗn hợp (gồm 2đến 3 chất) Cách dùng cũng thay đổi : có thể cho vào bình chuẩn độ( chỉ thịnội) hoặc để ngoài lấy dung dịch phản ứng cho tác dụng với chỉ thị ngoại)

• Chuẩn độ đo thế: có bước nhảy thế ở điểm tương đương

• Chuẩn độ ampe: có bước nhảy cường độ dòng điện ở điểm tương đương

• Chuẩn độ độ dẫn: có bước nhảy độ dẫn điện ở điểm tương dương

• Chuẩn độ đo quang: có bước nhảy độ hấp phụ bức xạ ở điểm tươngđương

1.4.3 Phân loại các phương pháp chuẩn độ

Chuẩn độ trung hòa: dựa trên phản ứng giữa các acid và base

Chuẩn độ tạo phức: Dựa trên phản ứng tạo phức chất giữa chất cần địnhlượng với thuốc thử Phương pháp này được dùng để định lượng hầu hết cáccation kim loại và một số anion Thuốc thử phổ biến nhất có tên chung làcomplexon

Chuẩn độ oxy hóa khử: Phương pháp này dựa trên phản ứng cho nhậnelectron giữa một chất khử và một chất oxy hóa Nhiều thuốc thử được dùng

để định lượng hầu hết các chất vô cơ và một số chất hữu cơ

Chuẩn độ kết tủa: Phương pháp này dựa trên phản ứng tạo kết tủa gữa thuốcthử và chất cần định lượng Tuy số lượng các phản ứng tạo kết tủa khá lớnnhưng đa số các phản ứng đó hoặc diễn ra chậm hoặc không có chỉ thị thíchhợp nên việc áp dụng phương pháp này bị hạn chế [1]

1.5 Phương pháp đo pH

1.5.1 Nguyên tắc

Việc xác định giá trị pH dựa trên việc đo hiệu điện thế của pin điện hóakhi dùng một pH-mét phù hợp pH của mẫu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ củatrạng thái cân bằng điện giải Do vậy, nhiệt độ của mẫu luôn luôn được ghicùng với phép đo giá trị pH [5]

1.5.2 Xác định giá trị pH

Giá trị pH (pH value) bằng logarit cơ số 10 của tỉ số của hoạt độ ionhydro phân tử nhân với 1

pH= - lg αH = - lg Trong đó

• γH là hệ số hoạt độ mol của ion hydro tại mH;

• mH là độ mol của ion hydro tính bằng mol trên kilogam;

• mo là độ mol tiêu chuẩn [5]

1.5.3 Thiết bị

Độ pH của mẫu nước thường được đo bằng điện bằng điện cực thủy tinh [31].Điện cực thường bằng thủy tinh đặc biệt có hình bóng đèn gắn vào thân thủytinh có độ bền cao với điện cực so sánh và hệ thống dung dịch làm đầy bêntrong

Chất điện giải dùng để nạp vào điện cực so sánh là dung dịch kali clorua, CKCl

= 3 mol/l

Hiệu chuẩn điện cực pH định kì tại hai điểm sử dụng dung dịch đệm củakhoảng giá trị pH dự kiến (hiệu chuẩn hai điểm) Lựa chọn dung dịch đệm saocho phép đo mẫu dự kiến nằm trong khoảng các giá trị của hai dung dịch đệm[5]

1.6 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước sinh hoạt

1.6.1 Mùi, vị

1.6.1.1 Nguồn gốc của mùi, vị trong nước uống

Mùi và vị trong nước uống có thể do vi sinh vật hoặc do con người gâynên, như làm ô nhiễm nguồn cung cấp nước bằng hóa chất Các vấn đề về mùi

vị cũng có thể do quy trình xử lý nước hoặc do các chất bị rò rỉ từ ống nướchoặc cơ sở lưu trữ [31]

1.6.1.2 Mùi vị đối với sức khỏe con người

Mùi trong nước uống có thể là dấu hiệu của một số loại ô nhiễm nước hoặctrục trặc trong quá trình xử lí hoặc phân phối nước Mùi vị khác thường củanước có thể là dấu hiệu cho thấy sự có mặt của các chất gây hại Mùi vị lạ củanước không được chấp nhận nếu không biết nguyên nhân chính xác

Mùi vị của nước có thể gây cảm giác khó chịu cho người dùng Tuy nhiênchưa có hướng dẫn dựa trên sức khỏe được đề xuất cho vị và mùi [31]

1.6.2 pH

1.6.2.1 Định nghĩa

pH là đơn vị đo của hoạt độ ion hydro trong dung dịch [5]

1.6.2.2 Vai trò của giá trị pH

Phép đo giá trị pH của nước rất quan trọng đối với nhiều loại mẫu Giá trị pHcao và thấp độc trực tiếp hoặc gián tiếp đối với các loài sinh vật thủy sinh Giá trị pH là thông số hữu ích nhất trong đánh giá các đặc tính ăn mòn củamột môi trường nước Do vậy, phép đo pH là quan trọng đối với việc vậnhành hiệu quả và kiểm soát quá trình xử lý nước (ví dụ quá trình kết tụ và khửtrùng bằng clo), kiểm soát chì hòa tan trong nước uống và xử lý sinh học nướccống và quá trình thải nước cống [5]

1.6.2.3 Ảnh hướng của pH đối với con người

Tiếp xúc với các chất có pH quá cao hoặc quá thấp dẫn đến kích ứng mắt, da

và màng nhầy [31]

Giá trị pH trên 11 gây kích ứng mắt và làm trầm trọng thêm các rối loạn da.Ngoài ra, các dung dịch pH 10-12,5 khiến các sợi tóc phồng lên [33] Kíchthích đường tiêu hóa cũng có thể xảy ra đối với những người nhạy cảm

Tiếp xúc với các giá trị pH thấp cũng có thể dẫn đến tác dụng tương tự pHdưới 4 gây đỏ và kích ứng mắt, mức độ nghiêm trọng tăng khi giảm pH pHdưới 2,5 gây tổn thương rộng và vĩnh viễn cho biểu mô [33]

Ngoài ra, vì pH có thể ảnh hưởng đến mức độ ăn mòn của kim loại cũng nhưhiệu quả khử trùng, nó có thể ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe [31]

1.6.3 Chỉ số pecmanganat

Chỉ số pemanganat (của nước) là nồng độ khối lượng của oxi tươngđương với lượng ion pemanganat được sử dụng khi mẫu nước được xử lý bịoxi hóa dưới các điều kiện xác định [4]

1.6.4 Chlorua

1.6.4.1 Giới thiệu chung về chỉ số clorua

Clorua phân bố rộng trong tự nhiên Thông thường clorua tồn tại ở dạng muốicủa natri (NaCl), muối của kali (KCl) và muối của canxi (CaCl2)

Hàm lượng clorua trong nước ngọt nằm trong khoảng từ 1-100ppm Trong khi

đó, hàm lượng clorua trong nước biển có thể lên tới 35000ppm [31]

1.6.4.2 Ảnh hưởng của chlorua đến sức khỏe con người

Ở người, 88% clorua tập trung ở vùng ngoại bào và đóng vai trò quan trọngtrong quá trình thấm lọc dịch trong cơ thể, duy trì áp lực thẩm thấu, cân bằngnước và acid-base cho cơ thể Cân bằng điện giải trong cơ thể được duy trìqua cân bằng giữa tổng lượng clorua đưa vào cơ thể và lượng clorua loại rakhỏi cơ thể qua thận và hệ tiêu hóa

Cho đến nay chưa thấy clorua có ảnh hưởng đáng kể nào đến sức khỏe conngười Một người khỏe mạnh có thể hấp thu lượng lớn clorua nếu uống đủnước Tuy nhiên muối NaCl có khả năng làm tăng huyết áp nên đây là mốinguy hiểm đối với những người mắc bệnh tim mạch hoặc bệnh thận [31]

1.6.4.3 Ảnh hưởng của chlorua trong nước

Clorua làm tăng độ dẫn điện của nước do đó làm tăng ăn mòn của nước đốivới các thiết bị kim loại Trong đường ống dẫn nước kim loại, clorua phảnứng với ion kim loại tạo thành muối hòa tan và tăng hàm lượng ion kim loạitrong nước sinh hoạt

Đối với ống nước bằng vật liệu có chứa chì, thường được bọc một lớp oxitbảo vệ nhưng clorua làm tăng khả năng ăn mòn đường ống

Clorua trong nước có thể làm tăng khả năng gây thủng đường ống kim loại[31]

1.6.5 Độ cứng của nước

1.6.5.1 Một số định nghĩa

Độ cứng của nước là một khái niệm dùng để biểu thị hàm lượng của canxi vàmagiê trong nước Người ta phân biệt nhiều loại độ cứng (độ cứng chung, độcứng cacbonat ) và mỗi quốc gia lại theo một định nghĩa khác

Độ cứng tổng: Nồng độ tổng số của canxi và magiê

Độ cứng cacbonat: một phần của độ cứng chung, tương đương với hàm lượngcacbonat và hidro cacbonat trong nước [9]

1.6.5.2 Nguồn gốc của nước cứng

Độ cứng trong nước có nguồn gốc tự nhiên chính từ các ion kim loại đa hóatrị hòa tan từ đá trầm tích, thấm và chảy ra từ đất

Canxi và magie là hai ion chính, có mặt nhiều trong đá trầm tích, phổ biếnnhất là đá vôi và đá phấn Chúng cũng là thành phần khoáng chất thiết yếuphổ biến của món ăn

Các ion đa hóa trị khác như nhôm, bari, sắt, mangan, strontium và kẽm cũnggây nên độ cứng của nước [32]

1.6.5.3 Ảnh hưởng của độ cứng đến con người

Độ cứng là một đặc tính tự nhiên của nước có thể giúp bổ xung canxi vàmagie, là những khoáng chất thiết yếu và có lợi cho sức khỏe con người [32]

Tuy nhiên nước cứng cũng có thể gây ảnh hướng xấu đến sức khỏe con người.Nước cứng gây nên rủi ro làm trầm trọng thêm bệnh chàm, làm tăng nguy cơmắc các bệnh như sỏi thận [32]

Trong sản xuất và sử dụng nước sinh hoạt, độ cứng của nước làm tắc nghẽnnồi hơi gây lãng phí nhiên liệu, làm tăng nguy cơ cháy nổ mất an toàn Ngoài

ra dùng nước cứng khi giặt giũ làm giảm tác dụng của xà phòng [31]

1.6.6 Sắt (Ferrum) (Fe)

1.6.6.1 Đặc điểm của sắt trong tự nhiên

Sắt là kim loại nhiều thứ hai trong lớp vỏ trái đất, trong đó nó chiếm khoảng 5%

Sắt nguyên tố hiếm khi được tìm thấy trong tự nhiên, vì các ion sắt Fe2+ và

Fe3+ dễ dàng kết hợp với các hợp chất chứa oxy và lưu huỳnh để tạo thành cácoxit, hydroxit, cacbonat và sunfua Sắt thường được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng các oxit của nó [22], [29]

1.6.6.2 Vai trò của sắt đối với con người

Trong cuộc sống hàng ngày, sắt được sử dụng làm vật liệu xây dựng, vật liệucho đường ống nước Oxit sắt được sử dụng làm chất màu trong sơn và nhựa.Các hợp chất khác được sử dụng làm màu thực phẩm và điều trị thiếu sắt ởngười Nhiều loại muối sắt khác nhau được sử dụng như chất keo tụ trong xử

trong dinh dưỡng của con người Lượng sắt tối thiểu hàng ngày phụ thuộc vàotuổi tác, giới tính, tình trạng sinh lý và sinh khả dụng của sắt và ước tính giaođộng từ 10 đến 50 mg / ngày [27] Liều sắt trung bình gây chết người là 200-

250 mg / kg trọng lượng cơ thể, nhưng đã có tử vong xảy ra sau khi uống liềuthấp 40 mg / kg trọng lượng cơ thể [19] Người lớn thường uống bổ sung sắttrong thời gian dài mà không gây tác dụng phụ [18] và liều lượng 0,4 - 1 mg /

kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày là không có khả năng gây ra tác dụng phụ ởngười khỏe mạnh [25]

1.6.6.3 Đặc điểm của sắt trong nước

Trong nước, muối sắt (II) không ổn định và bị kết tủa dưới dạng hydroxit sắt(III) không hòa tan mà hình thành như một trầm tích màu gỉ sắt Nước ngầm

kỵ khí có thể chứa sắt (II) ở nồng độ lên tới vài miligam mỗi lít mà không bịđổi màu hoặc độ đục trong nước khi được bơm trực tiếp từ giếng, mặc dù độđục và màu sắc có thể phát triển trong các hệ thống đường ống ở mức sắt trên0,05 0,010 mg / lít Sắt ở nồng độ trên 0,3 mg / lít có thể gây ố quần áo và gỉsét hệ thống ống nước [26]

Sắt cũng thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn không mong muốn ("vi khuẩnsắt") trong nhà máy nước và hệ thống phân phối, dẫn đến sự lắng đọng củamột lớp phủ nhầy nhụa trên đường ống [26]

1.6.6.4 Nồng độ cho phép của sắt

Nồng độ sắt trong nước nên dưới 0,3 ppm (0,3 mg /l) tuy nhiên có thể cao hơn

ở các quốc gia do sử dụng các muối sắt khác nhau làm chất đông tụ tại nhàmáy xử lý nước và ở nơi sử dụng ống gang, thép và ống mạ kẽm để phân phốinước [28]

Theo hướng dẫn của WHO và Hoa Kỳ, giới hạn đối với sắt là dưới 0,3 ppm(0,3 mg / L) trong nước uống đô thị [23]

Tại Việt Nam, giới hạn nồng độ sắt trong nước cấp sinh hoạt là dưới 0,3 mg/l[10]

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất

a Hóa chất dùng trong phương pháp đo pH [5]: Dung dịch đệm pH=7.01

và pH=4.01, dung dịch kali clorua 3 mol/l

b Hóa chất dùng trong phương pháp đo chỉ số pecmanganat [4]: Axitsunfuric đặc (H2SO4), H2SO4 7,5 mol/l, H2SO4 2 mol/l, natri oxalat (Na2C2O4),kali pemanganat (KMnO4)

c Hóa chất dùng trong phương pháp định lượng clorua [8]: Bạc nitrat(AgNO3), kali cromat (K2CrO4) 100 g/l, natri clorua (NaCl), axitnitric (HNO3) 0,1 mol/l, natri hidroxit (NaOH)

d Hóa chất dùng trong phương pháp đo độ cứng, tính theo CaCO3 [9]:Dung dịch đệm amoni clorua (NH4Cl) pH=10, chỉ thị eriocrom T đen 1%,natri EDTA (Na2EDTA), canxi clorua (CaCl2)

e Hóa chất dùng trong phương pháp định lượng sắt tổng [7]: Axit sunfuricđặc (H2SO4), H2SO4 4.5 mol/l, axit clohidric (HCl) 7.7 mol/l, dung dịch đệmaxetat, hydroxyl ammonium clorua 100 g/l, 1.10- phenantrolin ngậm 1 nước(C12H9N2H2O)

f Nước cất 1lần

2.2 Dụng cụ, thiết bị

Máy Quang Phổ Tử Ngoại UV- VIS Model Cary 60 Aligent

Cuvet với chiều dài quang học 1cm

Máy đo pH Hanna

Nồi cách thủy

Thiết bị thông thường của phòng thí nghiệm: Bình định mức 50ml, 100ml,250ml, 500ml, 1000ml, bình nón 250ml, pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml,buret 25ml

Bình đựng mẫu, có nắp kín ngăn được tất cả khí đi vào bình mẫu và làm bằngpolyetylen

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Lấy mẫu nước theo tiêu chuẩn Việt Nam 6663-5: 2009

2.3.1.1 Địa điểm và thời gian lấy mẫu

Mẫu nước sinh hoạt từ vòi cấp nước trong trong 12 hộ gia đình tại 12phường thuộc quận Ngô Quyền- thành phố Hải Phòng từ ngày 28/4/2020 đếnngày 5/5/2020

2.3.1.2 Dụng cụ đựng mẫu

Chai nhựa 500ml được rửa sạch bằng xà phòng, sau đó rửa lại nhiều lầnbằng nước, tráng lại bằng nước cất và tráng lại nhiều lần bằng mẫu nướctrước khi đựng mẫu đó

2.3.1.3 Quy trình lấy mẫu

Lấy đủ một thể tích nước từ vòi lấy mẫu để súc rửa kỹ tất cả các dụng cụ Súcrửa bình lấy mẫu bằng cách lấy đủ nước vào bình rồi xoay bình để nước lángđều tất cả các bề mặt bên trong bình Đổ bỏ nước súc rửa trong bình

Lấy nước vào chai đựng mẫu sau khi để nước chảy 2 phút

Đậy kín nút bình lấy mẫu cho đến khi mẫu được lấy xong trừ khi nhận thấy rõ

có lẫn vào nhiều bọt khí thì phải lấy lại

Yêu cầu riêng đối với một số loại mẫu:

Mẫu dùng để xác định chỉ số pH cần được đo càng sớm càng tốt Khi lấy mẫuvào chai, tránh làm trao đổi khí giữa mẫu với không khí xung quanh, ví dụgiải phóng cacbon dioxit Nạp đầy hoàn toàn mẫu vào chai, không chứa bọt

và đậy nút

Mẫu dùng cho phân tích chỉ số pemanganat cần được axit hóa (khoảng 5mldung dịch H2SO4 p=1.84g/ml cho 1000ml mẫu) Phân tích mẫu trong vòng 6hsau khi lấy, nếu không phải bảo quản ở chỗ tối, nhiệt độ 0-5oC và không quá 2ngày.

Mẫu dùng cho phân tích sắt tổng cần được axit hóa đến pH=1 (khoảng 1mldung dịch H2SO4 p=1.84g/ml cho 100ml mẫu) Mẫu bền trong một tháng.Chai đựng mẫu và các dụng cụ có tiếp xúc với mẫu được tráng bằng acid HClđặc sau khi đã rửa bằng xà phòng

2.3.2 Đánh giá một số chỉ tiêu trong mẫu nước sinh hoạt

Đánh giá mùi vị bằng cảm quan

Đo pH bằng máy đo Hanna

Xác định chỉ số pemanganat bằng phương pháp chuẩn độ oxi hóa - khử vớithuốc thử natri oxalat

Định lượng clorua bằng phương pháp chuẩn độ kết tủa- phương pháp Morhvới thuốc thử bạc nitrat

Xác định tổng canxi và magie bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức vớithuốc thử natri EDTA

Xác đinh hàm lượng sắt bằng phương pháp quang phổ sử dụng chất tạo phức1,10 phenanthroline

2.4 Phương pháp nghiên cứu:

Bước 2: Xác định mùi ở 20oC: Lấy 100 ml nước cần thử ở 20oC, cho vào bình

cầu có nút mài dung tích 250 - 350 ml Dùng nút đậy bình cầu và lắc Ngay

sau đó, mở nút ra và xác định đặc tính, mức độ của mùi

Bước 3: Xác định mùi ở 60oC: Lấy 100 ml nước cần thử vào bình cầu Dùngkính đồng hồ đậy bình cầu và đun nóng trên bình cách thủy cho đến 50 –

60oC Lắc đều bình Dịch kính đồng hồ về một bên và nhanh chóng xác địnhđặc tính và mức độ mùi.

Bước 4: Đánh giá mức độ mùi của nước ở 20oC và 60oC theo hệ thống điểmnăm và cho điểm theo quy định trong bảng 2.1 [3]

Bảng 2.1 Hệ thống điểm năm và cho điểm đánh giá mức độ mùi

mùi (điểm)Không có gì Bằng cảm giác không nhận thấy mùi 0

Mùi rất nhẹ Người bình thường không nhận thấy, nhưng

phát hiện được trong phòng thí nghiệm 1

Mùi nhẹ Người bình thường, nếu chú ý, sẽ phát hiện

Có mùi Dễ nhận biết và gây cảm giác khó chịu 3

Có mùi rõ Gây cảm giác khó chịu và lúc uống bị lợm

Mùi rất rõ Mạnh đến nỗi không thể uống được 5

2.4.1.2 Dùng cảm quan để xác định vị

Phân ra làm bốn loại vị chính: mặn, chua, ngọt và đắng

Tất cả các loại vị khác nhận biết bằng cảm quan đều gọi là vị lạ

Bước 3: Đánh giá mức độ vị và vị lạ ở 20oC theo hệ thống điểm năm như quyđịnh trong bảng 2.2 [3].

Bảng 2.2 Hệ thống điểm năm đánh giá mức độ vị và vị lạ ở 20oC

Mức độ của

vị và vị lạ Đặc tính của vị và vị lạ

Đánh giá mức độcủa vị và vị lạ(điểm)Không có gì Bằng cảm giác không nhận thấy vị và vị lạ 0

Vị rất nhẹ Người bình thường không thể nhận thấy, nhưng

phát hiện được trong phòng thí nghiệm 1

Vị nhẹ Người bình thường, nếu chú ý, sẽ phát hiện

Có vị Dễ nhận biết và gây cảm giác khó chịu 3

Có vị rõ Gây cảm giác khó chịu và lúc uống bị lợm

Hiệu chuẩn 2 điểm máy đo pH

Quy trình đo pH mẫu

• Mẫu dùng để xác định chỉ số pH cần được đo càng sớm càng tốt Đổ một ítdung dịch mẫu vào cốc thủy tinh đã rửa sạch và tráng lại 2 lần bằng dung dịchmẫu

• Rửa kĩ đầu dò bằng nước máy và rửa sơ lại bằng mẫu trước mỗi lần đo

• Nhúng đầu điện cực pH và đầu dò nhiệt độ khoảng 3cm vào dung dịch mẫu

và khuấy nhẹ Đợi kết quả đo ổn định Ghi kết quả đo pH và nhiệt độ [16]

2.4.3 Chỉ số pecmanganat

a Nguyên tắc: Đun nóng mẫu thử trong nồi cách thủy với một lượng kalipemanganat và axit sunfuric đã biết trong khoảng thời gian nhất định (10phút) Khử phần pemanganat bằng chất có khả năng oxi hóa trong mẫu và xácđịnh lượng pemanganat đã dùng bằng việc thêm dung dịch oxalat dư, sau đóchuẩn độ với pemanganat [4]

MnO4- + 5e + 8H+ → Mn 2+ + 4H2O [1]

(Màu hồng) (Không màu)

b Cách tiến hành

Chuẩn bị thuốc thử:

• Natri oxalat, dung dịch gốc, = 0,05 mol/l Sấy khô natri oxalat ở 120oC trong

2 giờ Hòa tan 6,700 g chất rắn khô trong nước trong một bình định dung tích

1 000 ml Thêm nước cho tới vạch và lắc đều

• Natri oxalat, dung dịch chuẩn, = 5 mmol/l Dùng pipet lấy 100 ml ± 0,25 mldung dịch gốc natri oxalat cho vào bình định mức dung tích 1 000 ml, thêmnước vào cho tới vạch và lắc đều

• Kali pemanganat, dung dịch gốc, ≈ 20 mmol/l Hòa tan khoảng 3,2 g kalipemanganat trong nước và thêm nước cho tới 1 000 ml Đun nóng dung dịchtới 90oC - 95oC trong 2 giờ, làm nguội

• Kali pemanganat, dung dịch chuẩn, » 2 mmol/l Dùng pipet lấy 100 ml dungdịch gốc kali pemanganat (5.6) cho vào bình định mức dung tích 1000 ml.Thêm nước cho tới vạch và lắc đều

Quy trình chuẩn độ

• Dùng pipet lấy 25,0ml ± 0,25 ml mẫu thử cho vào bình nón Thêm 5 ml ± 0,5

ml axit sunfuric 2 mol/l và trộn bằng cách xoay nhẹ bình nón Đặt bình nóntrong nồi cách thủy trong 10 phút ± 2 phút Thêm 5 ml ± 0,05 ml dung dịchchuẩn kali pemanganat >> 2mmol/l và bắt đầu bấm giờ Sau 10 phút ± 15