võ thái sang sư phạm hóa học k35 đại học cần thơ quản trị viên diễn đàn hóa học thời quản trị cộng đồng dạy và học hóa học

1.4.4 Phương pháp chuẩn độ thể tích Phương pháp này thường dùng để xác định nồng độ của một chất bằng cách dùng một chất khác đã biết nồng độ kết hợp với chỉ thị thích hợp dựa trên lượng[r]

Trang 1

VIỆN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ & QUẢN LÝ MƠI TRƯỜNG

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU

MÔI TRƯỜNG

ThS ĐINH HẢI HÀ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2009

(Cập nhật lần 3)

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Kinh tế càng phát triển kéo theo ô nhiễm môi trường ngày càng nhiều Nếu như chúng ta không có những chính sách phát triển bền vững – phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường thì thế hệ tương lai của chúng ta sẽ phải gánh chịu những hậu quả nặng nề như thiên tai, lũ lụt do thay đổi khí hậu toàn cầu, các căn bệnh ung thư ngày càng nhiều do các chất thải độc hại được thải ra môi trường một cách tùy tiện, sự suy giảm tầng ozon Hiện nay có rất nhiều nhà máy, khu công nghiệp hàng ngày thải ra môi trường hàng trăm khối nước thải gây ô nhiễm môi trường Nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm do các hoạt động này gây nên từ đó đưa ra hướng xử lý thích hợp, sách Phương Pháp Phân Tích Các Chỉ Tiêu Môi Trường cung cấp các kiến thức cho người kỹ sư môi trường khả năng đánh giá chất lượng nguồn nước và đất tại khu vực đó.

Ngoài ra sách Phương Pháp Phân Tích Các Chỉ Tiêu Môi Trường còn có thể sử dụng cho môn học Thực Hành Hóa Kỹ Thuật Môi Trường và Thực Hành Môi Trường Đất dùng cho sinh viên thuộc các chuyên ngành như Công nghệ Môi trường, Quản lý Môi trường, Khoa học Môi trường trong các trường Cao đẳng và Đại học trong cả nước cũng như cho các cán bộ thuộc các trung tâm nghiên cứu, phân tích chất lượng nước và đất, các phòng thí nghiệm của các khu công nghiệp…

Rất mong nhận được ý kiến đóng góp để lần xuất bản sau được hoàn thiện hơn Mọi

ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ haihak6@yahoo.com

Sách này cĩ thể tải tại www.ebook.edu.vn

Xin chân thành cảm ơn.

Tác giả

Trang 3

MỤC LỤC

Chương 1: Mở đầu 5

Bài 1: Lấy mẫu và bảo quản mẫu 5

Bài 2: Dung dịch chuẩn 16

Chương 2: Phân tích các thông số vật lý 22

Bài 3: pH, EC, độ mặn 22

Bài 4: Chất rắn 23

Bài 5: Độ đục 25

Bài 6: Độ màu 26

Chương 3: Phân tích các thông số thể tích 28

Bài 7: Chloride 28

Bài 8: Độ acid 30

Bài 9: Độ kiềm 32

Bài 10: Độ cứng tổng cộng 34

Bài 11: Độ cứng calci 38

Bài 12: Nitrogen – organic 39

Chương 4: Phân tích các thông số trắc quang 42

Bài 13: Sắt 42

Bài 14: Nitrogen – nitrite (N-NO2-) 45

Bài 15: Nitrogen-nitrate (NO3-) 48

Bài 16: Nitrogen – ammonia (NH3) 50

Bài 17: Phosphate 54

Bài 18: Sunfat 57

Bài 19: Mangan 59

Bài 20: Chlorine –Cl2 61

Chương 5: Phân tích các thông số sinh hoá 62

Bài 21: Oxi hòa tan (DO) 62

Bài 22: Nhu cầu oxy sinh học (biological oxygen demand – BOD) 65

Bài 23: Nhu cầu oxi hóa học (chemical oxygen demand – COD) 68

Chương 6: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường đất 71

Bài 24: Chuẩn bị mẫu đất 71

Bài 25: Xác định tỉ trọng, dung trọng và độ xốp đất 72

Bài 26: Phân tích hạt kết đất 74

Bài 27: Độ chua của đất 78

Bài 28: Phân tích tổng số muối tan, clo 81

Bài 29: Phân tích mùn trong đất 82

Trang 4

Bài 30: Phân tích N tổng số trong đất 86

Bài 31: Phân tích Si, R2O3trong đất 89

Bài 32: Phân tích Al3+trao đổi trong đất 95

Bài 33: Xác định các dạng tồn tại của sắt trong đất 97

Bài 34: Xác định pH đất 99

Bài 35: Phân tích CaO, MgO trong đất 102

Chương 7: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường khí 106

Bài 36: Xác định acid HCl - phương pháp hấp thụ bằng nước cất 106

Bài 37: Xác định CO2- phương pháp hấp thụ CO2bằng Ba(OH)2 107

Bài 38: Xác định sunfur dioxit (SO2) 109

Bài 39: Xác định Dioxyt nitơ (NO2) 111

Bài 40: Xác định Ammoniac 114

Bài 41: Xác định Hydrosunfua 116

Trang 5

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU BÀI 1: LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 1.1 Giới thiệu chung

Ứng với nhu cầu của xã hội ngày càng đòi hỏi chất lượng phân tích càng cao và yêucầu của khách hàng cũng ngày càng đa dạng, kiểm soát và bảo đảm chất lượng củaphép phân tích QAQC (Quanlity Assurance and Quanlity Control) là nhằm mục đíchtăng độ tin cậy của khách hàng đối với kết quả của phép phân tích Chính vì vậymà yêu cầu về chất lượng của phép phân tích đặt ra hàng đầu

Mục đích của phép phân tích là tìm ra một cách định tính và định lượng thành phầncủa các chất có trong môi trường Trong phân tích môi trường có một số mục tiêu cụthể:

 Để chuẩn bị một ngân hàng dữ liệu nhằm xác định xu hướng sự biến đổi một

hợp chất nào đĩ trong mơi trường

 Xác định chính xác thành phần và nồng độ của một mẫu mơi trường nào đĩ

nhằm đưa ra giải pháp cơng nghệ và xử lý nĩ

Với đà phát triển này thì hàng loạt các máy mĩc, thiết bị phân tích kỹ thuật cao ra đời

gĩp phần tăng độ chính xác của một phép phân tích Tuy nhiên sai số của một phépphân tích cĩ thể đến từ nhiều nguồn: lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu, chọn lựa

phương pháp phân tích, bản thân người phân tích, khơng hiệu chỉnh thiết bị hợp lý, xử

lý và báo cáo số liệu khơng chính xác

1.2 Lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu

Chất lượng của một phép phân tích phụ thuộc rất nhiều vào quy trình lấy mẫu Theothống kê có tới 66% sai số của kết quả phân tích đến từ việc lấy mẫu sai Độ tincậy của một kết quả phân tích phụ thuộc vào chiến lược lấy mẫu, kế hoạch lấy mẫuvà sơ đồ lấy mẫu

Trong phân tích môi trường người ta phân biệt làm 4 loại mẫu, ứng với mỗi loại sẽcó sơ đồ lấy mẫu tương ứng

Loại 1: mẫu đại diện (Representative) là loại mẫu mang nhiều tính chất Để bảođảm được tính đại diện của mẫu môi trường người ta phải xem xét trạng thái tồntại của mẫu ngoài môi trường đó

Ví dụ: mẫu đồng thể (nước sông, hồ…)

Mẫu dị thể (chất thải rắn)

Mẫu tĩnh (nước trong ao, hồ)

Mẫu động (nước sông, biển)

Loại 2: mẫu chọn lựa (Selective) hoàn toàn phục thuộc vào kế hoạch lấy mẫu.Chúng ta chọn lựa mẫu sao cho thỏa mãn một tính chất thích hợp nào đó màchúng ta dự định và bỏ qua các chi tiết khác

Loại 3: mẫu bất kỳ (Random) khi tính đại diện không đảm bảo, lấy bất kỳ nhưngphải xem xét cho thỏa mãn một số tiêu chí, nhu cầu đề ra

Loại 4: mẫu hỗn hợp (Composite) hay còn gọi là mẫu trộn (mixed)

Trang 6

1.2.1 Thời gian lưu mẫu

Là khoảng thời gian cực đại từ thời điểm lấy mẫu đến lúc đo mẫu mà mẫu khơng cĩ sựbiến đổi đáng kể nào, về mặt nguyên tắc nên đo mẫu càng nhanh càng tốt sau khi lấymẫu Trong quá trình vận chuyển và lưu mẫu mọi thao tác đều phải được ghi nhận

1.2.2 Một số tính chất của mẫu phân tích

Khi xây dựng chiến lược lấy mẫu phải xem xét đến các yếu tố như: độ bay hơi, tínhnhạy với ánh sáng mặt trời, tính bền vững về nhiệt, tính phản ứng hóa học…

Mọi nguyên nhân về sự nhiễm bẩn của mẫu phải được xem xét cẩn thận: sự hòa tancủa một số chất, của vật chứa mẫu vào mẫu, thành phần môi trường bên ngoài (bụi,hóa chất khác), đặc biệt chất dễ bay hơi

Một vài nguyên nhân gây biến đổi mẫu:

- Vi khuẩn, tảo và cácvi sinh vật khác có thể tiêu thụ một số thành phần có trongmẫu, chúng cũng có thể làm biến đổi bản chất của các thành phần và tạo ra cácthành phần mới Hoạt động sinh học này gây ảnh hưởng đến, thí dụ hàm lượngoxi hòa tan, cacbondioxit, các hợp chất nitơ, photpho và đôi khi có cả silic

- Một số hợp chất có thể bị oxy hoá bởi oxy hoà tan trong mẫu hoặc oxy khôngkhí (thí dụ như các hợp chất hữu cơ, sắt II, sunfua)

- Một số chất kết tủa ví dụ như CaCO3, Al(OH)3, Mg(PO4)2, hoặc bay hơi ví dụnhư oxy, thuỷ ngân, xianua

- pH, độ dẫn điện, hàm lượng cácbonđioxit có thể bị thay đổi do hấp thụcacbonđioxit từ không khí

- Các kim loại hoà tan hoặc ở dạng keo cũng như một số hợp chất hữu cơ có thể bịhấp phụ không thuận nghịch lên bình chứa hoặc lên các hạt rắn có trong mẫu

- Các sản phẩm polyme hoá có bị depolyme hoá, ngược lại, các hợp chất đơn giảncó thể bị polyme hoá

1.2.3 Điều kiện lưu trữ mẫu, mục đích phân tích

Mỗi một mẫu cần phải có chế độ bảo quản thích hợp, mục đích là tạo ra môi trườnglưu trữ tốt làm hạn chế tối thiểu phản ứng hóa học, sinh học đối với mẫu Hầu hếtcác phản ứng enzyme xảy ra ở nhiệt độ 20-30oC (nhiệt độ phòng) nên lưu trữ mẫutrong điều kiện lạnh và trong không gian tối Đôi khi để lưu mẫu phải thêm vàonhững chất trợ như chất chống oxy hóa, chống keo tụ

1.2.4 Tiền xử lý mẫu

Mục đích của phép phân tích là mẫu ta đo phải phù hợp với tính đại diện của mẫumôi trường Trước khi đo thường có một số công đoạn phải thao tác với mẫu để phùhợp với thiết bị đo và phương pháp đo như: lắc, pha loãng, cô đặc, nghiền, cắt, lọc,trộn…

1.2.5 Lựa chọn phương pháp phân tích

Khi cân nhắc lựa chọn phương pháp phân tích thường dựa vào một số gợi ý sau đây:Những phương pháp phân tích mà ta tự xây dựng nên

Trang 7

Những phương pháp được công bố trong những tạp chí khoa học chuyên ngànhNhững phương pháp do các tổ chức thương mại cung cấp

Những phương pháp được cung cấp trong sách chuyên ngành

Những phương pháp do các tổ chức tiêu chuẩn hóa công bố (ISO, TCVN…)

1.2.6 Các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn phương pháp phân tích

Giới hạn phát hiện (LOD – Limit of detection): là lượng nhỏ nhất của một

chất cần phân tích trong mẫu môi trường mà phương pháp, thiết bị nào đó cóthể phát hiện được

Độ nhạy của phương pháp phân tích (Sensitivity): biểu thị sự thay đổi kí hiệu

của phương pháp hay của máy khi có sự thay đổi về nồng độ của chất cầnphân tích trong mẫu Độ nhạy của phương pháp phân tích chính là độ dốc củađường chuẩn

Hình 1 1 Phương trình đường chuẩn

Độ chính xác của phương pháp phân tích (Accuracy): là độ lệch giữa giá trị

đo được với giá trị được xác định thông qua đường chuẩn Biểu thị sai số củatừng phép đo trong từng phương pháp hay thiết bị sử dụng

Độ đúng (Precision): là độ lệch giữa giá trị đo được với giá trị thực của mẫu Độ lặp lại (Reproducibility): là giá trị tuyệt đối của độ lệch chuẩn của một

phép đo trong cùng điều kiện đo Lập lại thí nghiệm nhiều lần để tin tưởnghơn

1.2.7 Các yếu tố môi trường phòng thí nghiệm cần cân nhắc

- Ánh sáng mặt trời, nhiệt độ, bụi, độ rung động, các trường điện từ…

-Phương cách thiết kế phòng thí nghiệm: độ thong thoáng, độ ẩm…

-Phương cách định vị thiết bị đo: việc bố trí các thiết bị, hóa chất…

-Phương cách lựa chọn các dụng cụ:

 Đối với thiết bị phải được kiểm tra xem vận hành có tốt không, phải hiệuchỉnh thiết bị thường xuyên, bảo trì, kiểm tra tính sạch

 Đối với hóa chất phải kiểm tra chất lượng hóa chất đó, điều kiện bảo quảnhóa chất

 Đối với các vật dụng khác: kiểm tra độ sạch các vật dụng trước khi đo

á y=ax+b

a=tgá

Trang 8

1.2.8 Phương thức bảo quản mẫu

Phương thức bảo quản mẫu nước theo chỉ tiêu phân tích được trình bày trong bảngsau:

Bảng 1.1 Phương thức bảo quản mẫu nước

Chỉ tiêu phân tích Phương thức bảo quản Thời gian tồn trữ tối đa

Độ cứng (hardness) Không cần thiết

Calci (Ca2+) Không cần thiết

Cloride (Cl-) Không cần thiết

Floride (F-) Không cần thiết

Độ acid, độ kiềm 4oC 24 giờ

Dầu và mỡ 2ml/l H2SO4, 4oC 28 ngày

Carbon hữu cơ 2ml/l HCl, pH<2 7 ngày

Cyanide NaOH, pH>12, 4oC, trong tối 24 giờ

Phenol H2SO4, pH<2, 4oC 24 giờ

N-NH3 H2SO4, pH<2, 4oC 7 ngày

N-NO2; N-NO3 H2SO4, pH<2, 4oC Phân tích ngay

Fe, Mn HNO3, pH<2, 4oC 6 tháng

Cách bảo quản và thời gian lưu trữ trên chỉ có tính hướng dẫn, việc phân tích thựchiện càng sớm càng tốt

1.3 Đo mẫu

1.3.1 Các nguyên nhân dẫn đến kết quả sai khi đo mẫu

-Năng lực của người phân tích, phương pháp chuẩn độ, tiến hành thí nghiệm khôngtheo trình tự, sự nhiễm bẩn trong lúc đo, các nhiễu: là sự hiện diện của các thànhphần khác trong mẫu môi trường mà có thể gây ra ảnh hưởng đến mục đích đo củachất cần phân tích, về mặt nguyên tắc thì nhiễu cần được loại bỏ ở công đoạn tiềnxử lý mẫu

-Sai số do các phản ứng oxy hóa

-Sai số thiết bị: thiết bị hoạt động không đúng như mong đợi, không hiệu chỉnh, mẫu

đo không phù hợp với thiết bị đó

-Sai số do lấy mẫu

Trang 9

-Sự mất mát và phân hủy trong lúc đo: bị phân hủy do phản ứng oxy hóa, nhiệt độ,bay hơi, bị hấp thụ trên bề mặt của các vật dụng phân tích.

1.3.2 Kiểm tra tính thích hợp của phương pháp phân tích

Lập lại thí nghiệm nhằm mục đích giúp cho người phân tích tin tưởng phương phápđang thực hiện là đúng, điều này có nghĩa là người phân tích đang tiến hành đúngtrình tự phân tích

Thí nghiệm thu hồi (Recovery test): khi bản chất của chất cần phân tích trong môitrường ta đã xác định rõ ta sẽ làm thí nghiệm thu hồi bằng cách thêm vào mẫu đómột lượng xác định đúng chất cần thiết đó, ta sẽ đo mẫu trước và sau khi them, sựkhác biệt giữa hai lần đo sẽ cho ta thông tin về sự hiện diện của mẫu khi so sánhvới đường chuẩn

Đo mẫu không (blank): là mẫu không chứa chất cần phân tích

Dùng những phương pháp khác nhau để đo

Thay đổi đầu dò

Yêu cầu về năng lực: một số yêu cầu chung với người phân tích là tính cẩnthận, ngăn nắp, gọn gang, kỷ luật cao

Trước khi phân tích: phải hiểu rõ mục đích của phương pháp đo, lịch sử của mẫu,

định ra kế hoạch cho phép đo

Trong lúc phân tích: quan sát cẩn thận, ghi nhận các hiện tượng xảy ra trong quá

trình đo, các sự cố bất thường xảy ra Kiểm tra lại các điều kiện phòng thí nghiệm,lau chùi thiết bị, ghi nhận số liệu trong quá trình đo

Sau khi phân tích: quản lý dữ liệu đo được một cách phù hợp, chỉ ra ngay những sai

số, mẫu nên được lưu giữ một thời gian cho đến khi kết quả được tin tưởng, sắp xếplại khu vực thí nghiệm để sẵn sàng cho phép đo tiếp theo

1.4 Các phương pháp ứng dụng trong phân tích môi trường

1.4.1 Phương pháp phân tích bằng quang hóa

Phân loại bức xạ:

Bức xạ tia γ õ: bước sóng λ = 0,005-1,5AO

Bức xạ tia X: bước sóng λ = 0,1-1005AO

Trang 10

Bức xạ hấp thu tia cực tím nằm trong vùng chân không: bước sóng λ = 10-180nm thuđược do sự kích hoạt những electron ngoài cùng Ứng dụng trong phân tích môitrường đối với mẫu khí

Bức xạ trong vùng cực tím: λ = 180-780nm, ánh sáng nhìn thấy được

Bức xạ hồng ngoại IR: λ = 0,78-300ìm được phát ra do những dao động rung vàquay của phân tử Phân tích cấu trúc của những phân tử phức tạp nhất là nhữngphân tử hữu cơ

Những vùng còn lại: là vi sóng, sóng radio

Khi bức xạ điện từ phát ra truyền qua môi trường vật chất sẽ có một số hiện tượngxảy ra:

Hiện tượng hấp thu bức xạ: mẫu môi trường sẽ hấp thu một phần nănglượng bức xạ điện từ Kết quả là năng lượng bức xạ sẽ bị yếu đi, làm căncứ phân tích định tính và định lượng mẫu môi trường

Hiện tượng truyền suốt: làm mẫu O để điều chỉnh máy phân tích

Hiện tượng tán xạ: khi bức xạ điện từ truyền đến bề mặt của một vật thểrắn, bức xạ điện từ bị đổi phương truyền ra những hướng khác nhau.Hiện tượng nhiễu xạ (diffraction): khi cho bức xạ điện từ qua một khehẹp, bức xạ điện từ sẽ được phân tán ra thành nhiều chùm tia khác nhauvới những bước sóng nhất định mà có phạm vi hẹp hơn

Hiện tượng khúc xạ (refraction): cho bức xạ điện từ qua hai môi trườngkhác nhau, bức xạ điện từ sẽ bị thay đổi phương truyền theo một quy luậtnhất định

Hiện tượng phản xạ: đổi phương truyền ánh sáng

Cấu tạo thiết bị quang học – spectrophotometer

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo của Spectrophotometer

1 Nguồn phát ra bức xạ điện từ (Radiation Source): là dụng cụ phát ra bức xạ trongmột vùng bước sóng mà ta mong muốn

2 Dụng cụ chứa mẫu (Sample Compartment) hay còn gọi là Curvet có nhiều hìnhdạng như tròn, vuông

Hình 1.3 Cuvet đựng mẫu

Trang 11

3 Thiết bị trộn và tách sóng (Wave length selection): có chức năng thu hẹp bức xạđiện từ, tăng cường cường độ của bức xạ tại vị trí thu hẹp (khuyếch đại bức xạ lên

vì sau khi qua 2 sẽ bị yếu đi) Trong thực tế máy quang phổ 3 có thể là bộ lọc(fifter) hoặc máy đơn sắc (monochromater)

Hình 1.4

Máy đơn sắc Bộ lọc

4 Detector: ghi nhận tín hiệu và chuyển hóa tín hiệu năng lượng ánh sáng thành tínhiệu điện (tế bào quang điện)

Hình 1.5 Tế bào quang điện

5 Thiết bị điều tuyến tín hiệu (Data/Signal pressesing): hiển thị dữ liệu dưới dạngsố hóa

Phổ hấp thu phân tử (Motercular uv-vis)

Vùng ứng dụng 180-3000nm

Một số khái niệm chung liên quan đến quang phổ hấp thu: khi các phân tử của mẫumôi trường nhận được một phần năng lượng bức xạ nó sẽ chuyển lên trạng thái kíchthích và tồn tại ở trạng thái này rất ngắn (10-7– 10-8s) Để giải thích hiện tượng hấpthu này người ta dung một số khái niệm:

-Độ truyền suốt (Transmittance) %T = P/POx 100%

-Độ hấp thu (Absorbance) A = -logT = -log P/PO= log PO/P

-Độ hấp thu phân tử (Molar Absorptivity) và định luật Beer

A=abc

A: độ hấp thu của vật chất

Ae

Trang 12

b: chiều dày Curvet

c: nồng độ vật chất trong môi trường nào đó

a: hằng số phụ thuộc tính chất môi trường

Định luật Beer đúng với mẫu loãng C#0.01M (do những phân tử của môi trườngđậm đặc có khoảng cách gần nhau, dễ va chạm dẫn tới không còn cơ hội hấp thunăng lượng bức xạ)

Ứng dụng cụ thể: chuẩn độ quang học, Sợi quang (gồm hai sợi dây truyền bức xạđiện từ)

Hình 1.6 Sợi quang 1.4.2 Phương pháp phân tích sắc ký

Đại cương về phương pháp sắc ký

Đặc điểm của phương pháp sắc ký

Phương pháp sắc ký do nhà bác học người Nga Mikhail Tswett (1872-1919)phát minh vào năm 1903 Ông đã dùng cột chứa oxit nhôm tách các pigment của lácây xanh thành các vùng màu riêng biệt và ông đã đặt tên cho phương pháp này làsắc ký (chromatography)

Hình 1.7 Thí nghiệm của nhà bác học Mikhail Tswett

Trang 13

Sắc ký là một phương pháp dùng để phân tách những thành phần gần giống nhautrong một mẫu môi trường phức hợp Trong kỹ thuật sắc ký, mẫu được hòa tan vàotrong pha động (mobile sample) có thể là một dòng khí, chất lỏng hay là một dòngchất lỏng siêu tới hạn (nhiệt độ, áp suất cố định) Pha động này được đẩy qua mộtpha tĩnh mà không trộn lẫn pha động Pha tĩnh có thể cố định trên một cột hoặc trênbề mặt của chất rắn Thành phần của hai pha được chọn lựa sao cho các thành phầnkhác nhau của mẫu môi trường sẽ phân bố lẫn nhau giữa pha động và pha tĩnh Cácthành phần được lưu giữ mạnh hơn bởi pha tĩnh sẽ chuyển động một cách chậmchạp hơn so với dòng pha động, và ngược lại những thành phần được lưu giữ bởi phatĩnh yếu hơn sẽ chuyển động nhanh hơn Kết quả là những thành phần khác nhau sẽđược tách rời ra.

Bảng 1.2 Phân loại các dạng sắc ký

Sắc ký lỏng

(pha động là

chất lỏng)

-Sắc ký lỏng-lỏng(sắc ký phân bố)

-Những chất lỏngđược hấp thụ trênbề mặt chất rắn

-Sự phân bố giữacác chất lỏng khôngtrộn lẫn nhau

-Sắc ký lỏng-liênkết pha -Những phần tửhữu cơ liên kết trên

bề mặt chất rắn

-Sự phân bố giữachất lỏng và bề mặtliên kết pha đó-Sắc ký lỏng-rắn

(sắc ký hấp thu)

-Những hạt nhồihoặc chất rắn

-Hấp phụ

-Sắc ký trao đổiion -nhựa trao đổi ion-Sắc ký ngoại cỡ -những hạt nhồi có

khoét lỗSắc ký khí

(pha động là

chất khí)

-Sắc ký khí-lỏng -Những chất lỏng

được hấp thụ trênbề mặt chất rắn

-Sự phân bố giữakhí và lỏng

-Sắc ký liên kếtpha

-Những phân tửhữu cơ đính trên bềmặt chất rắn

-Sự phân bố giữakhí và bề mặt liênkết pha đó

-Sắc ký khí-rắn -Chất rắn -Hấp phụ vật lý đơn

thuầnSắc ký dòng

tới hạn

-Những phân tửhữu cơ đính trên bềmặt chất rắn

-Sự phân bố giữadòng tới hạn và bềmặt liên kết pha

Trang 14

Hình 1.8 Mô hình máy sắc ký lỏng Các đại lượng cơ bản trong sắc ký

Một quá trình sắc ký được đặc trưng bởi rất nhiều các đại lượng đặc trưng thủyđộng học của cột sắc ký, các đại lượng đặc trưng cho sự lưu giữ, đại lượng đặc trưngcho sự phân tách và một số đại lượng khác Trong phần này chúng tôi chỉ đề cập tớimột số đại lượng đặc trưng quan trọng của một quá trình sắc ký

Hình 1.9 Sắc ký đồ Trong đó:

- tR1, tR2: Thời gian lưu của cấu tử thứ nhất và thứ 2

- tM: Thời gian lưu chết

- w1, w2: Bề rộng đáy của mũi sắc ký

Trang 15

1.4.3 Phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng là một phương pháp của phân tích định lượng dựatrên sự đo chính xác khối lượng của chất cần xác định, hoặc của thành phần nóđược tách ra ở trạng thái tinh khiết hóa học, hoặc dưới hợp chất thích hợp (thườngcác thành phần này không đổi và biết chính xác)

Trong phương pháp này người ta thường cân một lượng mẫu chính xác (được gọi làlượng cân) cần phân tích, rồi hòa tan nó thành dung dịch Nếu đối tượng là dungdịch thì lấy một thể tích chính xác của nó Sau đó kết tủa hợp phần cần xác địnhdưới dạng một hợp chất rất ít tan, đôi khi dưới dạng đơn chất Lọc rửa, sấy và nungđể chuyển thành một hợp chất bền có thành phần hóa học xác định (tức là có côngthức hóa học ở một dạng nhất định) được gọi là dạng cân Cuối cùng đem cân kếttủa đã được sấy hoặc nung đó trân cân phân tích, dựa vào khối lượng của nó để tínhhàm lượng chất cần xác định

Ví dụ:

-Để xác định hàm lượng của sắt có trong mẫu quặng, người ta cân chính xác mộtlượng mẫu quặng và chuyển hoàn toàn sắt về dạng Fe3+, kết tủa Fe3+ dưới dạngFe(OH)3.xH2O Lọc, rửa và nung kết này đến khối lượng không đổi để chuyển kếttủa hoàn toàn về dạng Fe2O3 Cuối cùng cân lượng kết tủa sau khi nung này và tính

ra hàm lượng của sắt

-Xác định độ ẩm của mẫu đất, xác định chất rắn lơ lửng trong mẫu nước

1.4.4 Phương pháp chuẩn độ thể tích

Phương pháp này thường dùng để xác định nồng độ của một chất bằng cách dùngmột chất khác đã biết nồng độ kết hợp với chỉ thị thích hợp dựa trên lượng thể tíchdung dịch phản ứng tại điểm đổi màu của chỉ thị

Áp dụng định luật bảo toàn đượng lượng: Các chất phản ứng với nhau theo cáclượng tỷ lệ với đương lượng của mỗi chất trong phản ứng đó

C N1 x V 1 = C N2 x V 2

Trong đó: CNlà nồng độ đương lượng

V là thể tích dung dịch

Tùy thuộc vào loại phản ứng dùng làm cơ sở cho mỗi phương pháp mà phương phápthể tích được đặt tên theo đó Các phương pháp phân tích thể tích chia làm 4 loạidựa vào phản ứng mà chúng dùng để xác định điểm tương đương :

Phương pháp kết tủa: có phản ứng tạo thành hợp chất ít tan ( kết tủa)

Phương pháp trung hòa : có phản ứng acid - baz

Phương pháp oxy hóa khử: có phản ứng giữa các chất khử và chất oxy hoá

Phương pháp Complecxon: có phản ứng tạo phức giữa ion kim loại với complexon

Trang 16

BÀI 2: DUNG DỊCH CHUẨN

1 Đại Cương

Trong quá trình phân tích nước và nước thải thường gặp nhiều dung dịchchuẩn mà nồng độ ghi dưới hình thức số hữu tỉ thay vì số thập phân hay số nguyên.Sự việc trên được giải thích bởi hai lý do:

Kết quả báo cáo: Các số liệu được yêu cầu ghi thế nào để người thiết kế(thường là những người không chuyên môn trong ngành hóa) dễ hình dung Do đóđơn vị thường sử dụng là mg/l, đơn vị này được dùng phổ cập

Tính toán: Đối với người làm công tác xét nghiệm, công thức càng dễ dàng,dễ nhớ càng giảm thời gian tính toán, càng tránh được những nhầm lẫn có thể xảyra

Từ hai lý do trên, việc chọn nồng độ dung dịch chuẩn được tiến hành như một thônglệ sao cho: 1 lít dung dịch định phân luôn luôn tương ứng với 1g chất cần địnhlượng Điều này cũng có nghĩa 1ml dung dịch chuẩn sẽ tương ứng với 1mg chất cầnđịnh lượng Rõ ràng việc pha chế dung dịch chuẩn không phụ thuộc vào bản chấtchuẩn mà tùy thuộc vào khối lượng đương lượng (KLĐL) chất cần chuẩn

Thí dụ phản ứng Chất cần chuẩn KLĐL Dung dịch chuẩn Nồng độ dung dịch chuẩn

Định lượng clorua KLĐLCl= 35,45 AgNO3 N/35,45

Định lượng NaCl KLĐLNaCl= 58,4 AgNO3 N/58,44

Trang 17

2 Chuẩn bị dung dịch chuẩn

Không phải xác định lại nồng độ dung dịch chuẩn sau khi pha chế, hóa chấtchuẩn phải có độ tinh khiết cao và việc cân các loại hóa chất cần cẩn thận, đúngtheo khối lượng tính toán Sau khi rót vào các bình định mức có thể tích riêng biệt,việc đong đo pha chế đòi hỏi mức độ chính xác cao Thực tế nhiều trường hơpkhông có số liệu về độ tinh khiết hoặc khó đo lường chính xác vì hóa chất dễ bayhơi, hút ẩm, biến chất nhanh trong không khí Dung dịch sau khi pha xong phải địnhlượng lại với một dung dịch chuẩn cơ sở mà nồng độ đã biết rõ và đảm bảo

3 Định chuẩn một dung dịch với một dung dịch chuẩn cơ sở

3.1 Pha chế và xác định lại nồng độ dung dịch NaOH N/50

Dung dịch NaOH thường được sử dụng trong phép định phân độ acid dướidạng CaCO3có phân tử lượng M=100, đương lượng gam = 50 Do đó nồng độ yêucầu là N/50 Tuy nhiên NaOH thương mại thường ở dạng viên khó cân chính xác,độ hút ẩm cao, dễ biến chất do CO2trong không khí Vì thế dung dịch NaOH N/50thường được pha loãng từ dung dịch chuẩn có nồng độ NaOH 1N để có độ chính xáccao

Dung dịch cơ sở là H2SO4N/10

3.1.1 Thiết bị và dụng cụ

Cân kỹ thuật sai số ±0.01g

NaOH tinh khiết dạng viên

Dung dịch chuẩn cơ sở H2SO4N/10

3.1.3 Thực hành

a.Tính sơ khởi

NaOH tinh khiết có phân tử gam M=40 trung hòa 1,008g H+, số đương lượnggam =1

Để pha chế 01 lít dung dịch NaOH 1N, khối lượng NaOH tính được làM/1=40/1=40g

Để loại bỏ các yếu tố có thể làm giảm nồng độ thực tế, hệ số an toàn được tăng 5%Khối lượng NaOH cần thiết : 40×1,05 =42g

b Cách làm

Dùng becher cân 42g NaOH viên bằng cân kỹ thuật

Hòa tan lượng NaOH trong 500ml nước cất, rót vào bình định mức 1000ml.Trán sạch becher nhiều lần với nước cất Nhập chung nước rửa vào bình định mức

Thêm nước cất cho đủ 1000ml

Trang 18

Dùng pipet hút 5ml dung dịch trên ra erlen định phân bằng dung dịch chuẩn

H2SO4N/10 Chỉ thị màu phenolphathalein đổi từ hồng nhạt sang mất màu Nồng độNaOH pha chế theo công thức:

N1V1=N2V2(2)

Trong đó

N1: Nồng độ dung dịch acid chuẩn cơ sở N/10

V1: Thể tích dung dịch H2SO4N/10 đã dùng (ml)

N2: Nồng độ dung dịch NaOH pha chế

V2: Thể tích dung dịch NaOH trích ra để định phân (ml)

Kết quả tính được thường lớn hơn nồng độ mong muốn Aùp dụng công thức (2)tính lượng nước cần để pha loãng dung dịch NaOH trên thành 1000ml dung dịchNaOH 1N

Từ dung dịch NaOH 1N vừa có, pha chế 1000ml dung dịch NaOH N/50

3.2 Pha chế và xác định lại nồng độ dung dịch H 2 SO 4 N/50

Dung dịch acid sulfuric thường được sử dụng trong phương pháp định phân độkiềm dưới dạng CaCO3, do đó nồng độ yêu cầu là N/50 Đặc tính của acid sulfuricđậm đặc là dễ hút ẩm, khó đo lường và dễ gây phỏng, do đó dung dịch H2SO4N/50thường được pha loãng từ dung dịch H2SO41N lưu trữ Dung dịch chuẩn là NaOH1N và NaOH n/50 đã pha loãng trong phần trên

3.2.1 Thiết bị và dụng cụ

Xem lại phần 2

V: Thể tích acid sulfuric đậm đặc tính toán (ml)

M: Phân tử gam acid sulfuric (g)

N: Nồng độ muốn pha

b: Trị số đương lượng

p: Độ tinh khiết (%)

d: Khối lượng riêng (g/cm3)

Tương tự như trên hệ số an toàn được tăng thêm 2%

Thể tích acid sulfuric đậm đặc cần thiết: V(ml)=v×1,02

Trang 19

Dùng pipet trích dung dịch trên ra erlen Định phân bằng dung dịch NaOH 1Nđã pha chế trong giai đoạn trên Chỉ thị màu phenolphthalein chuyển từ không màusang màu hồng nhạt bền Nồng độ dung dịch H2SO4được tính từ công thức (2).

Pha loãng dung dịch trên thành 1000ml H2SO4

Với dung dịch H2SO41N vừa có, pha chế 1000ml H2SO4N/50

3.3 Dung dịch chuẩn Fe

3.3.1 Dung dịch lưu trữ sắt

Đổ 20ml H2SO4 đậm đặc vào 50ml nước cất và thêm vào 1,404Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O Pha thành 1000ml với nước cất (1,00ml = 200 g Fe)

3.3.2 Dung dịch chuẩn : chuẩn bị mỗi khi sử dụng.

Lấy 50ml dung dịch lưu trữ sắt cho vào bình định mức 1000ml, thêm nước cấttới vạch định mức (1,00ml = 10,00 g Fe)

3.4 Dung dịch chuẩn N-NO 3 : (1ml = 2 g N-NO 3 )

3.4.1 Dung dịch N-NO 3 lưu trữ: (1ml = 2 g N-NO 3 )

Hòa tan 0,7218g Anhydrous Potassium Nitrate KNO3+ nước cất = 1 lít

3.4.2 Dung dịch N-NO 3 chuẩn: (1ml = 0,002mg = 2 g N-NO 3 ).

Pha loãng 10ml dung dịch lưu trữ thành 500ml để có 1ml dung dịch chuẩn =

3.7 Dung dịch sulfate chuẩn: (1,00 ml= 100 g SO 4 2- )

Lấy chính xác 10,4 ml H2SO40.0200N chuẩn + nước cất = 100ml hoặc147,9

mg NaSO4khan +nước cất pha thành 1000 ml

Trang 20

4 Công thức tính pha dung dịch theo các nồng độ

4.1 Đối với chất rắn

- Pha theo nồng độ mol CM(mol/lit):

mct=

P

V M

C M A Pha 1001000

Trong đó:

mctkhối lượng mẫu cần cân pha, g

CMnồng độ hoá chất cần pha, mol/lít

MAphân tử lượng của chất cần pha,

VPhathể tích mẫu cần pha, ml

P là độ tinh khiết của hoá chất

- Pha theo nồng độ đương lượng CN(N):

mct=

P

V Đ

C N Pha 100 1000

.

Trong đó:

CNnồng độ đương lượng hoá chất cần pha, N

Đ số đương lượng của hoá chất cần pha

P là độ tinh khiết của hoá chất

- Pha theo nồng độ ppm:

mct=

P M

M V C

ịnh dạngxácđ

dạngcân pha

Cppmlà số mg chất tan trong một lít

VPhathể tích mẫu cần pha, lít

P là độ tinh khiết của hoá chất.%

Mdạng can: phân tử lượng của dạng cân

Mdạng xác định: phân tử lượng của dạng cần xác định

- Pha nồng độ %:

mct=

P

d V

C pha 100

.100(%)

Trong đó:

C% nồng độ phần trăm của dung dịch cần pha

d là tỉ trọng của dung dịch, với dung dịch loãng xem d 1

Vphathể tích dung dịch cần pha, ml

P độ tinh khiết của hoá chất

Trang 21

4.2 Đối với chất lỏng

- Pha theo nồng độ mol C M (mol/lit)

V đđ =

d P

V M

C M Pha

.10

Trong đó:

Vđđthể tích hoá chất đậm đặc cần hút để pha (ml)

CMnồng độ hoá chất cần pha (mol/lít)

VPhathể tích mẫu cần pha (ml)

P độ tinh khiết của hoá chất cần pha, (vd p = 99)

d là khối lượng riêng của dung dịch cần pha (g/ml)

- Pha theo nồng độ đương lượng C N (N)

Vđđ=

d P

V

Đ

10

.

Trong đó:

Vđđthể tích hoá chất đậm đặc cần hút để pha, ml

CNnồng độ đương lượng hoá chất cần pha, N

P độ tinh khiết của hoá chất cần pha

d là khối lượng riêng của dung dịch cần pha

d C

1 1

2 2

Trong đó:

C1: nồng độ phần trăm của dung dịch có nồng độ cao ban đầu (P)

C2: nồng độ phần trăm của dung dịch cần pha

Vđđ: thể tích dung dịch có nồng độ cao ban đầu ml

Vphathể tích dung dịch cần pha, ml

Với các dung dịch có nồng độ xấp xỉ nhau, có thể xem d1 d2

Trang 22

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ BÀI 3: pH, EC, ĐỘ MẶN

1 Ý nghĩa môi trường độ pH

pH là một thuật ngữ chỉ độ acid hay bazơ của một dung dịch, pH ảnh hưởng đến cácquá trình sinh học trong nước và có ảnh hưởng đến sự ăn mòn, hòa tan các vật liệu.Trong kỹ thuật môi trường, pH được quan tâm trong các lĩnh vực như quá trình keotụ, quá trình làm mềm nước, quá trình khử trùng, ổn định nước…

Trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, chỉ tiêu pH được duy trì tronggiới hạn tối ưu để sinh vật phát triển, thường 6.5-7.5

H2O ↔ H++ OH

-pH = -lg[H+]

pH + pOH = 14

2 Thực hành

Trong phần này sinh viên sẽ thực tập sử dụng máy đo pH

- Lắc đều mẫu trước khi đổ ra cốc 100ml để đo

- Rửa sạch điện cực bằng bình tia

- Bật máy, nhúng điện cực vào mẫu cần đo

- Đợi cho giá trị pH trên máy ổn định đọc kết quả

- Rửa sạch điện cực bằng nước cất, ngâm điện cực vào dd bảo quản điện cực

3 EC, độ mặn

Giáo viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo

4 Câu hỏi

Đơn vị đo EC và độ mặn là gì?

Trang 23

BÀI 4: CHẤT RẮN

1 Giới thiệu chung

1.1 Ý nghĩa môi trường

Chất rắn trong nước bao gồm chất rắn tồn tại ở dạng lơ lửng và dạng hòa tan Trongnước có hàm lượng chất rắn cao gây cảm quan không tốt và các bệnh đường ruộtcho con người

1.2 Các định nghĩa

Chất rắn tổng cộng (TS) = Chất rắn lơ lửng (SS) + Chất rắn hòa tan (TDS)

Chất rắn ổn định (thành phần là các chất vô cơ): là phần còn lại của chất rắn tổngcộng sau khi đốt ở 550OC

Chất rắn không ổn định hay còn gọi là chất rắn bay hơi (VS - thành phần là các chất

hữu cơ): là lượng chất rắn tổng cộng mất đi sau khi đốt ở 550OC

2 Thực hành

2.1 Xác định chất rắn tổng cộng (Total Soilds)

- Chuẩn bị cốc sứ đã sấy khô ở 100oC trong 1h, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt

độphòng, cân cốc xác định khối lượng cốc ban đầu mo(mg)

- Chọn thể tích mẫu sao cho lượng cặn nằm trong khoảng 2,5-200mg, lắc đều mẫutrước khi sử dụng

- Cho mẫu vào cốc sấy ở 100oC để làm bay hơi nước

- Để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

- Cân xác định khối lượng m1(mg)

Chất rắn tổng cộng(mg/l) = (m 1 – m o )x1000/Vmẫu(ml)

2.2 Xác định chất rắn bay hơi (VS – Volatile Solids)

- Tiếp tục lấy cốc ở trên đem nung ở 550OC

Chất rắn bay hơi (mg/l) = (m 1 – m 2 )x1000/Vmẫu(ml)

2.3 Xác định chất rắn lơ lửng (Suspended Soilds) bằng phương pháp khối lượng

- Chuẩn bị giấy lọc sợi thủy tinh đã sấy khô ở 100oC trong 1h, cân giấy lọc xác địnhkhối lượng ban đầu m3(mg)

- Lọc một thể tích mẫu phù hợp qua giấy lọc (mẫu đã trộn đều trước khi lọc)

- Sấy giấy lọc ở 100oC để làm bay hơi nước

Chất rắn lơ lửng (mg/l) = (m 4 – m 3 )x1000/Vmẫu(ml) 2.4 Xác định chất rắn lơ lửng (SS) bằng phương pháp đo quang

Lắc đều mẫu trong bình, lấy 50ml mẫu vào cốc 100ml

Bật máy, vào mã chương trình 630-Enter

Trang 24

Chỉnh bước sóng về 810nm

Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, đặt vào buồng đo, đậy nắp, nhấn Zero chomàn hình xuất hiện 0.SUSP.SOLIDS

Cho mẫu vào Curvet, bấm read đọc giá trị đo

2.5 Xác định chất rắn hòa tan (TDS)

Giáo viên hướng dẫn sinh viên sử dụng máy đo

SVI >100: bùn nổi bề mặt nhiều

100< SVI < 200: bùn nổi ít

3 Câu hỏi

1 Giải thích tầm quan trọng của việc phân tích chất rắn trong các lĩnh vực:

a Hàm lượng chất rắn hòa tan và việc cấp nước đô thị

b Chất rắn tổng cộng và chất rắn bay hơi đối với nước thải và bùn lắng

c Chất lắng được và nước thải sinh hoạt

2 Dự đoán kết quả phân tích và giá trị thực khi xác định hàm lượng chất rắn trong

các điều kiện sau:

a Cốc nung còn ẩm

b Xác định tổng chất rắn bay hơi khi tỉ lệ magan carbonate chứa trong mẫu cao

Trang 25

BÀI 5: ĐỘ ĐỤC

Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện hữu của vô số vật thể li ti ở trạng thái huyềnphù như đất sét, vật chất hữu cơ và vô cơ, vi sinh vật gồm các loại phiêu sinh độngvật

1.2 Nguyên tắc

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này dựa trên sự hấp thu ánh sáng của các cặn

lơ lửng có trong dung dịch

1.3 Các trở ngại

Cặn lớn có khả năng lắng nhanh, curvet bẩn, có bọt khí trong mẫu, độ màu thật củamẫu là những nguyên nhân ảnh hưởng tới kết quả độ đục

A) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN

2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

2.1 Dụng cụ và thiết bị :

Máy Spectrophotometer

Pipet 5ml, 25ml

2.2 Hóa chất :

Dung dịch lưu trữ 4000FTU (sử dụng trong một tháng)

+ Dung dịch 1: hòa tan 1g hydrazine sulfate (NH2.H2SO4) trong 100ml nướccất

+Dung dịch 2: hòa tan 10g hexamethylenetetramine (C6H12N4) trong 100mlnước cất

+ Hòa 5,0ml dung dịch 1 và 5,0 ml dung dịch 2 Pha loãng thành 100ml vớinước cất, sau đó để yên 24 giờ ở nhiệt độ 25 3oC Dung dịch này có độ đục là4000FTU Lắc đều khi sử dụng

- Nước dùng pha loãng không màu

Dung dịch chuẩn 400 NTU: Lấy 100 ml dung dịch lưu trữ độ đục 4000 NTU pha

lỗng với nước cất, định mức thành 1000 ml

3 Thực hành

3.1 Lập đường chuẩn

Pha chế dung dịch chuẩn: pha loãng từ dung dịch chuẩn để có độ đục chuẩn theobảng sau :

Vdung dịch chuẩn (ml)

Vnước cất (ml) 100 98 96 94 92 90 88

Độ đục (FTU) 0 8 16 24 32 40 48

Đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn trên máy spectrophotometer ở bước sóng450nm

Trang 26

4 Cách tính

Từ độ màu và độ hấp thu của dung dịch chuẩn,vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phươngpháp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax + b Từ giá trị độ hấp thu Amcủa mẫu, tính nồng độ Cm Nếu trị số Amcủa mẫu vượt quá các trị số của dung dịchchuẩn, phải pha loãng mẫu đến nồng độ thích hợp

B) XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC BẰNG CHƯƠNG TRÌNH CÀI SẴN TRÊN MÁY

Sử dụng máy spectrophotometer HACH-DR 2010

Lắc đều mẫu trong bình, lấy 50ml mẫu vào cốc 100ml

Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, nhấn Zero cho màn hình xuất hiện0.FAUTURBIDITY

5 Câu hỏi

1 Nguyên nhân tạo độ đục cho:

Dòng sông, dòng sông bị ô nhiễm, nước thải sinh hoạt?

2 Có sự liên quan nào giữa các đơn vị đo độ đục: mgSiO2/l, FTU, NTU?

BÀI 6: ĐỘ MÀU

Màu của nước thiên nhiên do mùn, phiêu sinh vật, các sản phẩm từ sự phân hủychất hữu cơ tạo ra Tuy nhiên một số ion kim loại hay nước thải công nghiệp cũnglà nguyên nhân gây cho nước có màu Theo thói quen chúng ta nghĩ màu của nướclà màu quan sát được ngay sau khi lấy mẫu Thực ra đây chỉ là màu biểu kiến gồmmột phần từ chất các chất hòa tan và phần còn lại do chất huyền phù tạo thành Vìvậy màu biểu kiến được xác định ngay trên mẫu nguyên thủy mà không cần loại bỏchất lơ lửng Ngoài ra còn có độ màu thực của mẫu Độ màu thực được xác địnhtrên mẫu đã qua ly tâm để loại bỏ các hạt lơ lửng Không nên lọc để loại bỏ các hạt

lơ lửng trong nước vì các cấu tử màu có thể bị hấp phụ trên giấy lọc

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này dựa trên sự hấp thu ánh sáng của các hợpchất màu có trong dung dịch

Độ đục ảnh hưởng đến độ màu thực của mẫu Ngoài ra độ màu còn tùy thuộc vào

pH của nước, do đó trong bảng kết quả cần ghi rõ pH lúc xác định độ màu

Trang 27

A) XÁC ĐỊNH ĐỘ MÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN

2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

2.1 Dụng cụ và thiết bị

3 Thực hành

3.1 Lập đường chuẩn:

1ml dung dịch chuẩn = 500 Pt-Co

Vdung dịch màu chuẩn (ml) 0 5 10 15 20 25

Vnước cất (ml) 50 45 40 35 30 25

Độ màu Pt-Co 0 50 100 150 200 250

Đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn ở bước sóng 455nm

B) XÁC ĐỊNH ĐỘ MÀU BẰNG CHƯƠNG TRÌNH CÀI SẴN TRÊN MÁY

Sử dụng máy spectrophotometer HACH-DR 2010

Cho nước cất vào Curet đến vạch trắng, nhấn Zero cho màn hình xuất hiện 0.UnitsPtCo APHA

4 Câu hỏi

- Nguyên nhân gây ra độ màu?

- Thế nào là độ màu biểu kiến, độ màu thực?

Trang 28

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ THỂ TÍCH BÀI 7: CHLORIDE

Chloride (CT) là ion chính trong nước thiên nhiên và nước thải Vị mặn của chloridethay đổi tuỳ theo hàm lượng và thành phần hoá học của nước Với mẫu chứa 250

mg Cl-/l người ta đã có thể nhận ra vị mặn nếu trong nước có chứa ion Na+ Tuynhiên, khi mẫu nước có độ cứng cao, vị mặn lại khó nhận biết dù nước có chứa đến

1000 mg Cl-/l Hàm lượng chloride cao sẽ gây ăn mòn các kết cấu ống kim loại Vềmặt nông nghiệp, chloride gây ảnh hưởng xấu đến sự tăng trưởng của cây trồng

Trong môi trường trung hoà hay kiềm nhẹ, potassium chromate (K2CrO4) có thểđược dùng làm chất chỉ thị màu tại điểm kết thúc trong phướng pháp định phânchloride bằng dung dịch silver nitrate (AgNO3)

Ag+ + Cl

-→ AgCl (Ksp = 3 10-10) (1)2Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4 (Ksp = 5 10-12) (2)

đỏ nâuDựa vào sự khác biệt của tích số tan, khi thêm dung dịch AgNO3 vào mẫu có hỗnhợp Cl-và CrO42-, Ag+lập tức phản ứng với ion Cl-dưới dạng kết tủa trắng đến khihoàn toàn, sau đó phản ứng (2) sẽ xảy ra cho kết tủa đỏ gạch dễ nhận thấy

Những chất thường có trong nước uống hầu như không ảnh hưởng gì đến việc địnhphân Các ion bromide, iodide, cyanide được xem như tương đương với chloride.Riêng sulfide, thiosulfate, sulfit có thể can thiệp vào phản ứng (1) Tuy nhiên sulfitdễ dàng bị oxy hoá bởi nước oxy già (H2O2) trong môi trường trung hoà Thiosulfatevà sulfide bị mất ảnh hưởng trong môi trường kiềm Orthophosphat với hàm lượngcao > 25 mg/l cũng tác dụng với silver nitrate nhưng điều này ít xảy ra Hàm lượngsắt trên 10 mg/l sẽ che lấp sự đổi màu tại điểm kết thúc

2 Dụng cụ, thiết bị và hoá chất

Trang 29

Chỉ thị màu K2CrO4: hoà tan 2,5 g K2CrO4 trong 30 ml nước cất, thêm từnggiọt AgNO3đến khi xuất hiện màu đỏ rõ Để yên 12 giờ, lọc, pha loãng dung dịchqua lọc thành 50 ml với nước cất.

Dung dịch huyền treo Al(OH)3: hoà tan 125 g KAl(SO4).12H2O hayAl(NH4)(SO4)2.12H2O trong 1 lít nước cất, làm ấm 600C, thêm từ từ 55 ml NH4OHđậm đặc, lắc đều Đợi 1 giờ rửa huyền trọc nhiều lần với nước cất đến khi nước rửakhông còn Cl-nữa (thử bằng AgNO3) sau đó thêm nước cất cho đủ 1 lít

Chỉ thị màu phenolphthalein

Dung dịch NaOH 0,1 N(hoặc H2SO40,1N) tuỳ pH mẫu ban đầu

Nước oxy già H2O230%

Làm mẫu trắng có thể tích đồng với thể tích mẫu Ghi nhận thể tích Vo mlAgNO3sử dụng

Lưu ý:

Nếu mẫu có nồng độ Cl-cao thì phải tiến hành pha loãng mẫu

Nếu mẫu có độ màu cao, thêm 3 ml huyền treo khuấy kỹ, lắng, lọc, rửa giấylọc, nước rửa nhập chung vào nước qua lọc

Nếu có sulfide, sulfit hoặc thiosulfate, thêm từng giọt NaOH 0,1N cho đến khiđổi màu phenolphthalein Thêm H2O2 quậy đều, sau cùng trung hòa với H2SO40,1N

4 Cách tính

(V1 - Vo) 500Chloride (mg/l) = -

ml mẫuNaCl (mg/l) = Chloride (mg/l) 1,65

Trong đó :

V1: Thể tích dd AgNO3dùng định phân mẫu thật

Vo: Thể tích dd AgNO3dùng định phân mẫu trắng

5 Câu hỏi

1 Tại sao phải thực hiện mẫu trắng trong phương pháp định phân chloride?

2 Định phân chloride bằng phương pháp Morh được thực hiện trong môi trườngtrung hoà Giải thích tại sao?

3 Kết quả định phân chloride sẽ như thế nào khi thêm một lượng thừa chromate?

Trang 30

BÀI 8: ĐỘ ACID

Độ acid biểu thị khả năng phóng thích proton H+của nước Độ acid của mẫu nướcphần lớn do sự hiện diện của các loại acid yếu như acid carbonic, acid tanic, acidhumic bắt nguồn từ phản ứng phân huỷ chất hữu cơ… gây ra, phần khác do sự thủyphân các muối của acid mạnh như sulfate nhôm, sắt tạo thành Đặc biệt khi bị cácacid vô cơ thâm nhập, nước sẽ có pH rất thấp

Nước thiên nhiên sử dụng cho cấp nước luôn duy trì một thế cân bằng giữa các ionbicarbonate, carbonate và khí carbon dioxide hoà tan, do đó nước thiên nhiênthường đồng thời mang hai tính chất đối nhau: tính acid và tính kiềm Khi bị ônhiễm bởi các acid vô cơ hoặc các muối acid từ khu vực hầm mỏ, đất phèn hoặc donguồn nước thải công nghiệp, pH thấp hơn 7 khá nhiều

Trong thực nghiệm hai khoảng pH chẩn được sử dụng để biểu thị sự khác biệt trên.Khoảng pH thứ nhất ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thị methyl cam (từ 4,2 –4,5) đánh dấu sự chuyển biến ảnh hưởng của các acid vô cơ mạnh sang vùng ảnhhưởng của carbonic acid Khoảng pH thứ hai ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thịphenolphtalein (từ 8,2 – 8,4) chuyển sang vùng ảnh hưởng của nhóm carbonatetrong dung dịch

Quá trình tiếp tục định phân sau đó để xác định độ acid toàn phần được thực hiệnđến điểm đổi màu của chỉ thị phenolphthalein, gọi là ĐỘ ACID TỔNG CỘNG(dung dịch không màu chuyển sang tím nhạt)

Các chất khí hoà tan làm ảnh hưởng đến độ acid là CO2, H2S, NH3 có thể bị mất đihoặc hòa tan vào mẫu trong quá trình lưu trữ hoặc định phân mẫu Có thể giảm ảnhhưởng này bằng cách định phân nhanh chóng, tránh lắc mạnh và tránh để mẫu ở nơicó nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ban đầu của mẫu

Khi định phân mẫu nước cấp, kết quả thường bị ảnh hưởng bởi hàm lượng chlorinekhử trùng nước có tính tẩy màu Muốn tránh sai số này, cần thêm vài giọt Na2S2O30,1N vào mẫu để loại bỏ ảnh hưởng của chlorine Nếu mẫu có độ màu và độ đụccao, phải xác định độ acid bằng phương pháp chuẩn độ điện thế

Trang 31

2 Dụng cụ- thiết bị – hoá chất

Chỉ thị phenolphthalein: 500 mg phenolphthalein + 50 ml methanol + nướccất = 100 ml

Chỉ thị methyl cam : 50 mg methyl cam + nước cất = 100 ml

Nếu mẫu có giá trị pH > 4,5: lấy 10 ml mẫu vào erlen thêm 3 giọtphenolphthalein Dùng dung dịch NaOH 0,02 N định phân đến khi dung dịch vừa cómàu tím nhạt Ghi nhận thể tích V2ml dung dịch NaOH đã dùng, tính độ acid tổngcộng

Làm hai Erlen đối chứng khi dùng chỉ thị Metylcam, cho vào hai Erlen mỗi

Erlen 20 ml nước cất, Erlen thứ nhất thêm 1 ml H2SO4 1N + 3 giọt methyl cam.Erlen thứ hai thêm 1 ml NaOH 1N + 3 giọt methyl cam

4 Cách tính

V 1000Độ acid (mg CaCO3/ l) = -

ml mẫuVới V : thể tích dung dịch NaOH dùng định phân : V1, V2

Trang 32

2.Nước cấp có hàm lượng HCO3-là 30 mg/ l và hàm lượng CO2là 30 mg/l Tính pHcủa nước ở nhiệt độ 250C Nếu hàm lượng CO2 của mẫu giảm còn 3 mg/ l bởi sụckhí, pH của nước lúc này là bao nhiêu?

BÀI 9: ĐỘ KIỀM

Độ kiềm biểu thị khả năng thu nhận proton H+của nước Nước thiên nhiên hay nướctừ hệ thống cấp nước, độ kiềm đều do 3 ion chính tạo ra: hydroxide, carbonate vàbicarbonate Trong thực tế các muối acid yếu như borate, silicate cũng gây ảnhhưởng lớn đến độ kiềm Một vài acid hữu cơ bền với sự oxy hóa sinh học như acidhumic, dạng muối của chúng có khả năng làm tăng độ kiềm Trong điều kiện thiênnhiên thích hợp, tảo dễ dàng xuất hiện và tồn tại đối với một vài nguồn nước mặt,quá trình phát triển và tăng trưởng của tảo giải phóng một lượng đáng kể carbonatevà bicarbonate làm cho pH nước tăng dần có thể lên đến 9 – 10 những nguồn nướcđược xử lý với hoá chất có chứa nhóm carbonate cũng làm gia tăng pH

Vì sự đổi màu của methyl cam khó nhận thấy, nên chỉ thị hỗn hợpbromocresol lục + methyl đỏ có khoảng đổi màu rõ ràng hơn ở cùng trị số pH nênthường được sử dụng rộng rãi hơn

Lượng chlorine dư trong nước uống ảnh hưởng đến kết quả định phân làmnhạt màu chất chỉ thị Để tránh sai lệch, ta cho thêm vào mẫu một vài giọt Na2S2O30,1 N Khi mẫu nước có độ màu và độ đục cao phải dùng phương pháp chuẩn độđiện thế Những chất kết tủa, xà bông, chất dầu, chất rắn lơ lửng có thể phủ điệncực thuỷ tinh làm cho điểm cuối đến chậm Để khắc phục hiện tượng này cần phảichùi sạch điện cực mỗi khi tiến hành thí nghiệm Không lọc, pha loãng hay cô đặcmẫu

2 Dụng cụ thiết bị và hoá chất

02 Erlen 150 ml

Trang 33

Chỉ thị màu phenolphthalein 0,5 %

Chỉ thị màu methyl cam 0,5 %

Chỉ thị màu hỗn hợp bromocresol lục + methyl đỏ: 20 mg methyl đỏ + 200mgbromocresol + 100 ml ethanol 95%

3 Thực hành

Nếu mẫu có pH > 8,3: lấy 10ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị màuphenolphthalein Định phân bằng dung dịch H2SO40,02N cho đến khi mất màu Ghithể tích V1ml H2SO40,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM PHENOL(P)

Nếu mẫu có pH < 8,3: lấy 10 ml mẫu vào bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thịmàu methyl cam (hay 3 giọt chỉ thị màu hỗn hợp) Định phân mẫu bằng dung dịch

H2SO4cho đến khi dung dịch có màu da cam (màu giữa hai Erlen đối chứng) Nếu

dùng chỉ thị hỗn hợp, tại điểm kết thúc dung dịch có màu đỏ xám Ghi thể tích V2ml

H2SO4 0,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM METHYL CAM hay ĐỘ KIỀM TỔNGCỘNG

Làm hai Erlen đối chứng khi dùng chỉ thị Metylcam, cho vào hai Erlen mỗi

Erlen 20 ml nước cất, Erlen thứ nhất thêm 1 ml H2SO4 1N + 3 giọt methyl cam.Erlen thứ hai thêm 1 ml NaOH 1N + 3 giọt methyl cam

4 Cách tính

V1 1000Độ kiềm PHENOL (mg CaCO3/l) =

ml mẫu

V2 1000Độ kiềm tổng cộng T (mg CaCO3/l) =

ml mẫuDựa trên kết quả có thể tính độ kiềm do các ion khác nhau gây ra theo bảng sau:

Kết quả phân định Độ kiềm do các các ion (mg/lCaCO 3 )

Trang 34

P độ kiềm phenol

T độ kiềm tổng cộng

OH-(mg/l) = độ kiềm OH-(mgCaCO3/l) 0,34

CO32-(mg/l) = độ kiềm CO32(mgCaCO3/l) 0,6

HCO3-(mg/l) = độ kiềm HCO32(mgCaCO3/l) 1,22

5 Câu hỏi

Giả sử rằng ảnh hưởng của các muối hoà tan trên hoạt tính các ion không đáng kể.Một phần nước ở 250C có pH = 10,3 và hàm lượng carbonate là 120 mg/l

- Hãy tính hàm lượng ion bicarbonate (mg/l)

- Tính độ kiềm OH, CO32, HCO3và độ kiềm tổng cộng của mẫu trên (mg/lCaCO3)

BÀI 10: ĐỘ CỨNG TỔNG CỘNG

Độ cứng được hiểu là khả năng tạo bọt của nước với xà bông Ion calci và magnestrong nước sẽ kết tủa với xà bông, do đó làm giảm sức căn bề mặt và phá hủy đặctính tạo bọt Những ion dương đa hoá trị khác cũng có thể kết tủa với xà bông,nhưng thường những ion này ở dưới dạng phức chất, hoặc là chất hữu cơ, do đó ảnhhưởng của chúng trong nước không đáng kể và khó xác định Trên thực tế, độ cứngtổng cộng được xác định bằng tổng hàm lượng calci, magnes và được biểu thị bằng

mg CaCO3/l

1.2 Nguyên tắc (phương pháp định phân bằng EDTA)

Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) hoặc muối natri dẫn xuất (Na-EDTA) khi

thêm vào dung dịch chứa những ion kim loại đa hóa trị dương, ở pH 10,0 0,1 sẽ tạo

thành các phức chất Đối với hai ion calci và magnes chủ yếu gây độ cứng trong

nước, nếu có một lượng nhỏ chỉ thị màu hữu cơ như Eriochrome Black T (EBT) hay

calmagite được cho vào, dung dịch trên sẽ trở nên màu đỏ rượu vang Định phân

bằng EDTA, phản ứng tạo phức giữa EDTA với ion calci, magnes sẽ làm chuyển màu dung dịch từ đỏ rượu vang sang xanh dương tại điểm kết thúc.

1.3 Các ảnh hưởng

Một vài ion kim loại nặng gây trở ngại cho việc định phân, làm chỉ thị màunhạt dần hay không rõ ràng tại điểm kết thúc Có thể khắc phục trở ngại này bằngcách thêm chất che lúc định phân Muối Mg-EDTA có tác dụng như một chất phảnứng kép vừa tạo phức với các kim loại nặng, vừa giải phóng Mg vào trong mẫu, cóthể dùng thay thế cho các chất che có mùi khó chịu và độc tính Muối Mg-EDTAchỉ có tác dụng tích cực khi thay thế cho các kim loại nặng song không làm biến đổiđộ cứng tổng cộng trong mẫu nước

Bảng dưới hướng dẫn cách sử dụng chất che tùy thuộc hàm lượng kim loạinặng hay lượng polyphosphate có trong mẫu, giúp việc xác định Ca và Mg bằngphương pháp EDTA; độ cứng tổng cộng sẽ có được qua phương pháp tính

Trang 35

Hàm lượng tối đa các chất gây nhiễu cần loại bỏ bởi chất che

Chất gây trở ngại Hàm lượng tối đa chất gây trở ngại(mg/l)

20++0,32052010,3+20010Liều lượng trên chỉ thích hợp với 25 ml mẫu pha loãng thành 50 ml

Những lưu ý khi định phân

Việc định phân chỉ thực hiện ở nhiệt độ phòng hay gần với nhiệt độ phòng,tránh sự cách biệt nhiệt quá lớn so với nhiệt độ môi trường xung quanh Sự đổi màutrở nên chậm và kết quả kém chính xác như trong trường hợp mẫu được định phângần khoảng nhiệt độ đông đặc Chất chỉ thị màu sẽ bị phân huỷ trong nước nóng.Đặc biệt pH có thể tạo ra môi trường dẫn đến tủa CaCO3, tuy nhiên định phân cólâu cũng có thể hòa tan lại kết tủa Sự thay đổi chậm tại điểm kết thúc thường chokết quả thấp hơn Nhằm giảm thiểu kết tủa CaCO3 tạo thành Việc định phân cầnhoàn tất trong vòng 5 phút Ba phương pháp sau đây làm giảm kết tủa CaCO3

Pha loãng mẫu bằng nước cất để tối giảm lượng CaCO3 Dùng một lượngmẫu quá nhỏ dễ dẫn đến sai lệch khi đọc kết quả trên thân ống nhỏ giọt

Nếu độ cứng đã được biết hay đã được xác định bằng phương pháp định phân

sơ bộ Thêm nhanh EDTA với khoảng 90% lượng cần dùng hay một tỉ lệ thích nghituỳ vào thể tích mẫu cần định phân trước khi chỉnh pH bằng dung dịch đệm

Acid hóa mẫu và khuấy trong vòng 2 phút để đuổi CO2 trước khi chỉnh pHxác định độ kiềm sau mỗi lần thêm axit

02 Cốc 250 ml

01 Buret 10 ml

01 Erlen 100 ml

01 Ống đong

Trang 36

Hoà tan 16,9g NH4Cl trong 143 ml NH4OH đặm đặc.

Trộn đều hai dung dịch trên và pha loãng thành 250 ml với nước cất

Để đạt độ chính xác cao cần giữ đúng tỉ lệ về phân lượng giữ các hóa chất trên.Đựng các dung dịch trên trong chai nhựa dẻo hay chai thủy tinh trung tính Thời hạnsử dụng không quá một tháng Đậy nắp kín để ngăn NH3 bay hơi và CO2 ngoàikhông khí không xâm nhập vào dung dịch

Thêm vào mẫu 1- 2 ml dung dịch đệm, nếu dung dịch mẫu định phân chưa đạt tới

pH 10,0 0,1 tại điểm kết thúc chuẩn độ

2.2.2.Những tác nhân che

Phần lớn các loại nước không cần thêm tác nhân che Tuy nhiên một vài mẫu nướcchứa những ion gây nhiễu, cần thêm tác nhân che để làm sự đổi màu tại dứt điểmđược rõ ràng Sau đây là những chất che thích hợp

Chất che I

Mẫu có tính acid phải được trung hòa tới khi pH = 6 bằng dung dịch đệm hay NaOH0,1N trước khi thêm 200 mg sodium cyanide (NaCN) dưới dạng tinh thể Thêm đủdung dịch đệm để có pH 10 0,1 (Chú ý: NaCN rất độc Cẩn thận khi sử dụng nó.Xả thật nhiều nước trước khi đổ bỏ dung dịch trên để tránh phản ứng toả hơi độchydroxyanide (HCN)

Chất che II

Hoà tan 5g NaS 9H2O hay 3,7g Na2S 5H2O trong 100 ml nước cất

Dung dịch Na2S dễ bị oxy hóa bởi khí trời tạo ra kết tủa sulfide ảnh hưởng đến việcxác định điểm chuyển màu chất chỉ thị Phải bảo quản dung dịch này trong chai đậykín bằng nút cao su Khi biết rõ có sự hiện diện của các kim loại nặng, sử dụng chấtche xử lý mẫu trước khi định phân (xem phần những lưu ý khi định phân)

2.2.3 Chất chỉ thị màu

a Eriochrome Black T : muối natri dẫn xuất từ 1 – (1 hyroxy – 2 naphthylazo – 5nitro – 2 naphthol – 4 sulfonic acid), hòa tan 0,5 g chỉ thị trên 100 g 2, 2 , 2 -nitrilotriethanol Thêm hai giọt cho mỗi 50 ml mẫu Chỉnh thể tích mẫu nước cầnthiết

b Calmagite: 1 – (1 hydroxy – 4 methyl – 2 phenylazo) – 2 napthol – 4 sulfonic acid.Calmagite thích hợp cho dung dịch lỏng và tạo ra sự thay đổi màu tương tự nhưEryochrome Black T với điểm kết thúc rõ ràng hơn Hoà tan 0,10 g Calmagite trong100ml nước cất Dùng 1ml cho mỗi 50 ml mẫu định phân Chỉnh thể tích nếu cầnthiết

c Chất chỉ thị I và II có thể dùng dưới dạng tinh thể khô Không nên dùng chất chỉthị quá nhiều Chẩn bị hỗn hợp khô của chất chỉ thị dưới muối tinh thiết

Trang 37

d Nếu tại điểm kết thúc chuẩn độ, sự thay đổi màu của chỉ thị không rõ ràng trongtrường hợp này cần phải thêm tác nhân che Nếu cho chất che NaCN vào mẫu màđiểm đổi màu vẫn không rõ ràng, nguyên nhân có thể do chất chỉ thị mầu bị hư.

2.2.4 Dung dịch chuẩn EDTA 0,01 M

Cân 3,723g EDTA Hoà tan trong nước cất và pha thành 1000 ml, chuẩn độlại bằng dung dịch Calcium

Dung dịch chuẩn EDTA phải được đựng trong chai thủy tinh trung tính haybình nhựa polyethylen

2.2.5 Dung dịch chuẩn Calcium

Cân 1g CaCO3 (dùng chất chuẩn tốt nhất hay hoá chất đặt biệt có hàm lượng cáckim loại nặng, độ kiềm và magnesium thấp) vào trong một erlen 500 ml Đặt mộtcái phễu trên miệng bình, mỗi lần thêm một ít HCl cho tới khi tất cả CaCO3 tanhoàn toàn Thêm 200 ml nước cất và đun sôi vài phút để đổi CO2làm lạnh và thêmvài giọt chỉ thị methyl đỏ, chỉnh lại pH đến khi có màu cam bằng NH4OH 3N hayHCl chuyển qua bình định mức và pha thành một lít với nước cất: 1 ml = 1 mgCaCO3

2.2.6 Dung dịch sodium hydroxide: NaOH 0,1 N

3 Trình tự thí nghiệm

Lấy một thể tích mẫu sao cho lượng EDTA chuẩn độ không quá 15 ml, hoànthành việc định phân trong vòng 5 phút tính từ thời điểm cho dung dịch đệm Nếulượng EDTA lớn hơn 15ml thì phải pha loãng mẫu

Lấy 25ml mẫu, thêm 1 tới 2 ml dung dịch đệm, thường dùng 1 ml đủ để đạt

pH 10 0,1, thêm chất che nếu sự thay đổi màu tại điểm kết thúc chuẩn độ khôngrõ ràng Sau khi thêm chất che nhưng màu thể hiện vẫn không rõ ràng Chất chỉ thịcó thể đã bị hỏng

Thêm chất chỉ thị màu (lượng nhỏ bằng 1/5 hạt gạo) Chuẩn độ từ từ bằngdung dịch EDTA cho đến lúc có màu xanh da trời lại điểm kết thúc Nếu thể tíchmẫu có đủ và không có chất gây cản trở thì trị số định phân sẽ tăng khi sử dụng 1lượng mẫu nhiều hơn được miêu tả trong phần c dưới đây

Mẫu có độ cứng thấp: nước sau khi qua trao đổi ion, các loại nước mềm khácvà các loại nước thiên nhiên có độ cứng thấp ( ít hơn 50 mg/l) cần lấy một thể tíchlớn hơn (100 – 1000 ml) để định phân và thêm vào một lượng dung dịch đệm Chấtche Chất chỉ thị màu theo tỉ lệ tương đương Chuẩn độ bằng ống nhỏ giọt định phânnhỏ nhất, làm thêm mẫu thử không: dùng nước cất 2 lần nước qua cột trao đổi ionbằng thể tích mẫu Lượng dung dịch đệm, chất che, chất chỉ thị màu tương tự nhưmẫu Lấy thể tích EDTA định phân của mẫu trừ đi thể tích dùng định phân cho mẫuthử không

4 Cách tính

( A B 1000)Độ cứng (EDTA) mg CaCO3/l = ………

Trang 38

ml mẫuTrong đó:

A ml EDTA tham gia phản ứng trong mẫu

B mg CaCO3tương đương 1 ml EDTA định phân

5 Câu hỏi

1 Nguyên nhân gây ra độ cứng của nước?

2.Mẫu nước được phân tích có các kết quả như sau:

BÀI 11: ĐỘ CỨNG CALCI

Calci là một nguyên tố thường gặp trong nước thiên nhiên vì chảy qua nhữngvùng có nhiều đá vôi, thạch cao, dolomit… Tuỳ theo nguồn gốc và cách xử lý màhàm lượng calci trong nước có từ 0 đến vài trăm mg/l Chỉ với một lượng nhỏcalcicacbonate cũng có thể tạo nên một màng cứng bám vào mặt trong các ống dẫntheo thời gian tích tụ, bảo vệ kim loại chống lại sự ăn mòn Mặt khác, lớp màng nàylại 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 ápdụng để khử bớt calci tới giới hạn chấp nhận được

2 Nguyên tắc

Trong dung dịch có chứa calci và magnes, ở pH=12-13, magne sẽ bị kết tủa dướidạng hydroxy Chất chỉ thị màu kết hợp với calci cho màu hồng Khi EDTA đượcthêm vào dung dịch sẽ kết hợp với calci và phản ứng xảy ra hoàn toàn Ở điểm kếtthúc dung dịch chuyển màu hồng sang tím

CÁC ẢNH HƯỞNG (XEM PHẦN ĐỘ CỨNG)

3 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất

Trang 39

Để tránh kết tủa, việc định phân cần thực hiện nhanh chóng sau khi nâng pH

a Lấy 25ml (hay một thể tích mẫu pha loãng đến 25ml) sao cho thể tích EDTAdùng định phân không vượt quá 15ml Nếu mẫu nước có hàm lượng calci vượt quá300mg/l nên pha loãng hoặc trung hòa với acid rồi đun sôi một phút, làm nguộitrước khi định phân

b Thêm 2ml dung dịch NaOH 1N hoặc một thể tích lớn hơn để nâng pH lên 12-13,lắc đều

c Thêm 0,1-0,2g chỉ thị màu murexider (lượng nhỏ bằng 1/5 hạt gạo), dung dịch cómàu hồng nhạt

d Định phân bằng dung dịch EDTA 0,01M, điểm kết thúc dung dịch có màu tím Đểkiểm soát điểm kết thúc chuẩn độ, cần ghi nhận thể tích EDTA đã dùng, sau đóthêm một hoặc hai giọt EDTA để đảm bảo màu của dung dịch không đổi

BÀI 12: NITROGEN – ORGANIC

1.1 Đại cương

Việc xác định Nitrogen hữu cơ bằng phương pháp Kjeldahl không tính đếnnitơ ở các dạng khác như: azide, azo, hydrazone, nitrate, nitrite, nitro, nitroso, oximevà semi carbazone Nếu nitrogen ammonia không được khử trước thì phương phápnày cho kết quả là lượng nitrogen tổng cộng Vì thế, muốn xác định lượng nitrogenhữu cơ cần xác định riêng nitrogen ammonia trước sau đó tiến hành chưng cất tiếptheo

Với sự hiện diện của acid sulfuric, potassium sulfate và mercuric sulfate làmchất xúc tác, amino-nitrogen của những chất hữu cơ được biến đổi thành ammoniumsulfate Ammonia tự do và ammonium-nitrogen cũng chuyển thành ammoniumsulfate Trong thời gian phân hủy mẫu, hỗn hợp mercury ammonium được hìnhthành và bị phân tích bởi Na2S2O3 Sau đó trung hòa mẫu bằng dung dịch kiềm vàchưng cất Hàm lượng ammonia hữu cơ được hấp thu bằng acid boric và xác định

Trang 40

bằng phương pháp so màu hay chuẩn độ với acid chuẩn trên thể tích chưng cấtphẩm thu được.

Phương pháp so màu xác định hàm lượng N-Organic thấp khoảng 5mg/l

Phương pháp chuẩn độ xác định hàm lượng N-Organic lớn hơn 5mg/l

- Thiết bị phân hủy bình Kjeldahl 800 ml dùng phân hủy mẫu dưới tác dụng của mộtdung dịch phân hủy (acid mạnh) và đun ở nhiệt độ 370oC

- Thiết bị chưng cất :hệ thống chưng cất gồm một dàn Kjeldahl với 6 bình Kjeldahl

800 ml được nối với hệ thống làm lạnh ngưng tụ Hơi ammonia bay ra được hấp thubằng dung dịch acid boric

2.2.2 Dung dịch acid boric (H 3 BO 3 )

20 g acid boric +nước cất = 1 lít + thêm 10 ml chỉ thị màu để dung dịch có màu tím

2.2.3 Dung dịch acid sulfuric (H 2 SO 4 ) 0,02 N

2.2.4 Dung dịch mercuric sulfate

Hòa tan 8 g oxit thủy ngân đỏ HgO trong 100 ml H2SO46N

2.2.5 Dung dịch phân hủy (acid mạnh )

Hòa tan 134g K2SO4trong 650 ml nước cất + 200 ml H2SO4 đậm đặc Thêmvào dung dịch Mercuric sulfat đã điều chế sẵn gồm 2g HgO (mercuric oxid red)trong 25 ml ,quậy đều + Thêm nước cất cho đủ một lít Giữ ở nhiệt độ thấp gần

20oC

2.2.6 Dung dịch borate

Thêm 88 ml NaOH 0,1N vào 500 ml dung dịch tetraborate Na2B4O7 0,25 M(9,5g Na2B4O7 10H2O/ lít ) và pha loãng thành một lít

2.2.7 Dung dịch sodium hidroxide (NaOH) 6N

Hòa tan 240g NaOH viên trong một lít nước cất

2.2.8 Dung dịch sodium hidroxide – sodium thiosulfate

Hoà tan 500g NaOH và Na2S2O3.5 H2O bằng nước cất và pha thành 1lít

3 Thực hành

3.1 Chuẩn bị và chọn thể tích mẫu thích hợp theo bảng hướng dẫn sau

Lượng Nitrogen trong mẫu (mg/l) Thể tích mẫu (ml)

0 -1

1 -10

500250

Định dạng
Số trang	118
Dung lượng	913,29 KB