Phương pháp phân tích các chỉ tiêu cơ bản

1.1. CHỈ TIÊU pH 2 1.2. CHỈ TIÊU ĐỘ ĐỤC 2 1.3. CHỈ TIÊU ĐỘ MÀU 4 1.4. ĐỘ KIỀM 5 1.5. SẮT: 8 1.6. MANGAN 11 1.7. PERMANGANATE (KMnO4) DƯ 16 1.8. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG NƯỚC 19 1.9. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG KHÍ 23 1.10. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TOC – DOC 26 1.12. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH UV254 28 1.14. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THMFP 31

1.1 CHỈ TIÊU pH 2

1.2 CHỈ TIÊU ĐỘ ĐỤC 2

1.3 CHỈ TIÊU ĐỘ MÀU 4

1.4 ĐỘ KIỀM 5

1.5 SẮT: 8

1.6 MANGAN 11

1.7 PERMANGANATE (KMnO4) DƯ 16

1.8 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG NƯỚC 19

1.9 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG KHÍ 23

1.10 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TOC – DOC 26

1.12 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH UV254 28

1.14 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THMFP 31

I.1 CHỈ TIÊU pH

I.1.1.Phương pháp thực hiện:

- Sử dụng máy đo pH ECOSCAN PH5+, hãng Thermo Scientific – Mỹ

- Erlen: sử dụng để chứa mẫu

I.1.3.Hóa chất: không có

I.1.4.Quy trình thực hiện

Lấy mẫu cho vào erlen (không đầy quá )

Dùng nước cất rửa sạch đầu đọc pH

Cho đầu đọc vào erlen chứa mẫu

Đợi đến khi con số trên màn hình không còn

biến động thì dừng lại

Ghi kết quả pH, nhiệt độ

Dùng nước cất làm sạch đầu đọc

I.2 CHỈ TIÊU ĐỘ ĐỤC

I.2.1.Phương pháp thực hiện

- Sử dụng phương pháp so màu trên máy Spectrophotometer DDR 200.

- Chương trình đo độ đục: chương trình số 95 – Turbidity

- Không sử dụng hóa chất (đo trực tiếp trên máy).

I.2.4.Quy trình thực hiện

Lấy mẫu bằng erlen 100ml hoặc 250 ml

I.3 CHỈ TIÊU ĐỘ MÀU

I.3.1 Phương pháp thực hiện

- Sử dụng phương pháp so màu trên máy Spectrophotometer DDR 2000 (tương tự như phương pháp đo độ đục)

- Chương trình đo độ đục: chương trình số 19 – Color

- Không sử dụng hóa chất (đo trực tiếp trên máy)

I.3.4 Quy trình thực hiện

Lấy mẫu bằng erlen 100ml hoặc 250 ml

Lắc đều mẫu

Pha loãng mẫu nếu độ màu quá màu

So màu trên máy DDR 2000,

sử dụng chương trình số 19

Ghi nhận kết quả và vệ sinh máy đo

I.4 ĐỘ KIỀM

I.4.1 Phương pháp thực hiện:

- Phương pháp chuẩn độ sử dụng chỉ thị màu: phenolphtalein, methyl cam hoặc chỉthị màu tổng hợp

I.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng

- Lượng chlorine dư trong nước sạch có thể làm nhạt màu chất chỉ thị trong quátrình định phân

- Mẫu nước có độ màu, độ đục cao ảnh hưởng đến màu của chất chỉ thị (trường hợpnày phả dùng phương pháp chuẩn độ điện thế)

- Lưu ý: không lọc, pha loãng hay cô đặc mẫu

- DD HCl hay H2SO4 0,02 N: hòa tan 28 ml H2SO4 đậm đặc thành 1 lít dung dịch

H2SO4 1N Lấy 20 ml dd H2SO4 1N hòa tan thành 1 lít Định phân lại nồng độacid bằng Na2CO3 0,02 N (hòa tan 1,06 g Na2CO3 đã sấy ở 1050C thành 1 lít)

- Chỉ thị phenolphthalein 0,5%: hòa tan 500 mg phenolphthalein trong 50 mlmethanol, thêm nước cất định mức thành 100ml

- Chỉ thị metyl da cam: hòa tan 50 mg methyl cam trong nước cất thành 100ml

- Chỉ thị hỗn hợp bromocresol lục và methyl đỏ: hòa tan 20 mg methyl đỏ và 200

mg bromocresol lục vào ethanol, định mức thành 100 ml bằng dd ethanol 950

I.4.5 Các bước tiến hành:

Làm 2 ống đối chứng , cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 25 ml mẫu, ống thứ nhất thêm

I.4.6 Tính toán:

- Độ kiềm phenol (mg CaCO3/l) =

- Độ kiềm tổng cộng (mg CaCO3) =

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

Kết quả định phân Độ kiềm do các ion (mg CaCO3/l)

- DD hydroxide amine: hòa tan 10 g NH2OH.HCl trong 100 ml nước cất.

- Dung dịch đệm ammonium acetate CH3COONH3: hòa tan 250g CH3COONH3

trong 150 ml nước cất, thêm 700 ml CH3COONH3 đậm đặc, lắc đều

- Dung dịch chuẩn sắt (dung dịch lưu trữ):

 Dung dịch lưu trữ sắt (200µg/ml): cho 20 ml H2SO4 đậm đặc vào 50 ml nướccất, thêm 1,404g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O Sauk hi hòa tan dung dịch thêm từnggiọt KMnO4 cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt không đổi Pha thành 1lítvới nước cất

I.5.4 Các bước tiến hành:

- Chuẩn bị đường cong chuẩn:

Nếu mẫu có độ màu, độ đục: loại bỏ ảnh hưởng bằng cách làm mẫu trắng với chính mẫu nước đang phân tích với quy trình như trên nhưng không thêm vào mẫu Phenalthroline.

- Các yếu tố ảnh hưởng:

 Mỗi 0.1 g Cl- trong 50 mgl mẫu có thể được ngăn chặn các ảnh hưởng bằngcách thêm vào 1g HgSO4 để chuyển thành các hợp chất có thể được phântách

 Bromide và iod vẫn sẽ ảnh hưởng đến kết quả ngay chỉ chi khi tồn tại ở khốilượng dạng vết Phương pháp persulfate có thể được sử dụng trong nướcuống với hàm lượng chất hữu cơ dạng vết đến khối lượng nhỏ nếu quá trìnhgia nhiệt được tăng cường sau khi persulfate được thêm vào Dung dịch tạomàu từ các ion vô cơ khác được làm cân bằng trong bước so màu cuối cùng

 Mẫu đã được tiếp xúc với khí có thể cho kết quả thấp hơn bởi vì sự kết tủacủa MnO2 Thêm 1 giọt H2O2 30% vào mẫu, sau khi thêm chất chỉ thị để hòatan dạng mangan kết tủa

- Nồng độ phát hiện tối thiểu:

 Nồng độ phát hiện tối thiểu là 210 µg/L khi sử dụng cell quang học 1cm hoặc

42 µg/L khi sử dụng cell quang học 5cm

I.6.2 Thiết bị

- Thiết bị so màu: Spectrophotometer sử dụng bước sóng 525 nm, cung cấp đườngtruyền ánh sáng cho 1 cm hoặc dài hơn (cell 1cm – 5 cm)

- Hoặc Filter photometer cung cấp đường truyền ánh sáng 1 cm hoặc hơn và thiết

bị với một bị lọc có hệ số truyền gần với 525 nm

- Thuốc thử (dung dịch xúc tác): Hòa tan 75 g HgSO4 vào 400 ml HNO3 đậm đặc

và 200 ml nước cất Thêm 200 ml H3PO4 85% và 35 mg AgNO3 Định mức vàlàm nguội đến 1L

- Natri bisulfite NaHSO3: hòa tan 10 g NaHSO3 vào 100 mL nước cất

- Dung dịch chuẩn manganese:

 Chuẩn bị dung dịch KMnO4 0.1N bằng cách hòa tan 3.2 g KMnO4 vào nướccất và chỉnh đến 1 L Để yên trong vài tuần dưới ánh sáng mặt trời hoặc đunnóng trong nhiều giờ liền đến điểm sôi, sau đó lọc qua giấy lọc thủy tinh mịn

và chuẩn độ lại bằng Natri oxalate như sau:

 Cân vài lần 100 đến 200 mg mẫu của Na2C2O4 chính xác đến 0.1 mg và chovào các beaker 400ml Đối với mỗi beaker, thêm vào 100 ml nước cất vàkhuấy tan Thêm vào 10 ml 1+1 H2SO4 (dung dịch acid H2SO4 1N) và gianhiệt nhanh đến 90-95oC Chuẩn độ nhanh với dung dịch KMnO4 cần chuẩn

độ, trong khi khuấy, đến khi màu hồng nhạt tại điểm kết thúc duy trì ít nhất 1phút Không để nhiệt độ xuống thấp hơn 85 oC Nếu cần thiết, giữ ấm beakertrong suốt quá trình chuẩn độ; 100 mg Na2C2O4 sẽ tiêu thụ khoảng 15 mldung dịch permanganate Chạy mẫu trắng với nước cất và H2SO4

Với: A là ml dd KMnO4 định phân của mẫu, B là ml dd

KMnO4 định phân của mẫu trắng(Cần lặp lại TN này 2-3 lần để lấy giá trị trung bình)

 Tính thể tích của dd KMnO4 cần để chuẩn bị dd chuẩn có nồng độ 1ml=50μg

Mn như sau:

Đối với thể tích này thêm 2-3 ml dung dịch H2SO4 đậm đặc và thêm từnggiọt dung dịch NaHSO3, khuấy đều cho đến khi mầu của permanganate biếnmất Đun sôi để loại bỏ SO2, làm lạnh và định mức đến 100 ml với nước cất

Pha loãng dung dịch này để phân tích các hàm lượng mangan nhỏ hơn (nếucần).

I.6.5 Các bước thực hiện

- Xây dựng đường chuẩn: Chuẩn bị đường chuẩn với nồng độ 0 – 5 – 1500 µg

Mn/100ml bằng cách xử lý các lượng khác nhau của dung dịch chuẩn Mn nhưsau:

 Dung dịch chuẩn gốc KMnO4 (là dung dịch KMnO4 đã được lọc qua giấy lọc) Dung dịch này đã được xác định có nồng độ normality of KMnO4 là: 0.094

 Pha 1 lít dung dịch chuẩn có nồng độ: 50 µg Mn/ml.

 Lấy 48.23 ml dung dịch chuẩn gốc cho vào bình định mức (loại có dungtích 1000 ml)

 Thêm 2 hoặc 3 ml dung dịch acid H2SO4 đậm đặc

 Thêm từng giọt dung dịch NaHSO3 (đựng trong chai chỉ thị màu trắng), khuấy đều cho đến khi mầu của permanganate biến mất thì dừng lại

 Đun sôi để loại bỏ SO2

 Làm lạnh và định mức đến 1000 ml với nước cất

 Pha loãng 5 lần để có dung dịch chuẩn sử dụng có nồng độ 10 µg/ml (lấy 20

ml dung dịch chuẩn + 80 ml nước cất  định mức thành 100 ml)

 Lập đường chuẩn Manganse theo các bước sau:

- Xử lý mẫu: nếu đã được chuẩn bị theo hướng dẫn cho việc loại bỏ chất hữu cơ

hoặc chlorine theo phần 3030G theo SMWW, hút một lượng chứa từ 0.05 đến 2.0

mg Mangan vào chai 250 ml Thêm nước cất nếu cần thiết cho đến 90 ml và thựchiện như sau:

 Đối với mỗi phần mẫu thích hợp thêm vào 5 ml thuốc thử và 1 giọt H2O2

 Cô đặc đến 90 ml bằng đun sôi hoặc pha loãng tới 90 ml

 Thêm 1 g (NH4)2S2O8, đung sôi trong khoảng 1 phút

 Ngưng gia nhiệt, để yên trong khoảng 1 phút, làm lạnh dưới vòi nước (đun sôi quá lâu gây ra sự phân hủy của persulfate và sau đó mất màu permanganat; làm mát quá chậm có tác dụng tương tự)

 Thêm nước cất đến 100 ml Sau đó, đem đi so màu ở bước sóng 525nm

- Tránh quá trình lọc bởi vì có thể một lượng permanganate sẽ bị giữ lại trên giấylọc Khi đo bằng quang phổ, sử dụng phương pháp “bleaching” để hiệu chỉnh độmàu, độ đục như sau: ngay khi máy so màu đọc giá trị đo, thêm 0.05 ml H2O2 trựctiếp vào mẫu trong cell (Cuvet quang học) Trộn và ngay khi màu củapermanganate nhạt hết và không có bột khí thì đo lại Độ hấp thụ của mangan sẽbằng độ hấp thụ của dung dịch ban đầu trừ đi độ hấp thụ của dung dịch sau khitẩy trắng

I.6.6 Tính toán kết quả:

- Trường hợp tất cả các mẫu ban đầu được lấy để phân tích:

- Trường hợp 1 phần của mẫu (100 ml cuối cùng) được phân tích:

- Đối với mẫu nước thô sông Sài Gòn: có thể lấy thể tích mẫu ban đầu là 100ml – 200ml.Công thức tính toán áp dụng:

I.7 PERMANGANATE (KMnO4) DƯ

I.7.1 Phương pháp phân tích: Phương pháp so màu ở bước sóng 525 nm

- Các yếu tố ảnh hưởng:

 Độ đục

 Manganese oxide

- Nồng độ phát hiện tối thiểu:

 Nồng độ phát hiện tối thiểu là 210 µg/L khi sử dụng cell quang học 1cm hoặc 42µg/L khi sử dụng cell quang học 5cm

- DD CaCl2, 1M: hòa tan 111g CaCl2 trong nước cất và định mức thành 1lit

- H2SO420%: cho từ từ, cẩn thận 100 ml acid H2SO4 đậm đặc 98% (khối lượng riênglà: 1.84 g/ml) vào 717,6 ml nước cất, khuấy đều

- Natri Oxalate , Na2C2O4

- DD Na2S2O3 0.019M: hòa tan 0.471g Na2S2O3.5H2O vào nước cất và định mứcthành 100ml

- DD chuẩn KMnO4:

 Hòa tan 1g KMnO4 khan vào nước cất và định mức thành 1lít

 Cân 0.1g Na2C2O4 hòa tan trong 150ml nước cất, thêm vào 20ml H2SO4 20%

và giữ nóng ở 70-80°C, chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 vừa pha được

 Chuẩn độ cho đến khi xuất hiện màu hồng bền, tính toán nồng độ dd KMnO4bằng công thức bên dưới:

Với: W là khối lượng của Natri oxalate, W=0.1g =100mg

Tuy nhiên, trong điều kiện của Phòng thí nghiệm có thể lấy nước cất siêu sạch để thay thế.

I.7.5 Các bước tiến hành

- Chỉnh zero trên máy tại 525nm với nước khử ion- potassium free water

pecmanganat-demand Xác định giá trị A: nếu mẫu nước mềm (<40mgCaCO3/l), cho vào 1ml CaCl2/L mẫu

để loại bỏ MnO2 dạng keo hoặc chất rắn lơ lửng, cho qua giấy lọc 0.22μm, dùngnước này tráng cuvet 2-3 lần, sau đó cho nước này vào cuvet, đảm bảo không có bọt,bóng khí rồi đem đi đo độ hấp thu ở 525nm được giá trị A Để đạt hiệu quả thì nênlọc xong là đi đo liền

- Xác định giá trị B: lấy 100ml mẫu, thêm vào 0.1ml CaCl2, tiếp theo cho 0.1mlNa2S2O3 0.019M trên 1mg/L KMnO4 (dựa vào giá trị A) Cho dd này qua lọc0.22μm rồi đi đo độ hấp thu ở 525nm

Độ hấp thụ chính xác = A – B

- Thế vào phương trình đường chuẩn để tính ra nồng độ KMnO4 của mẫu

- Phương trình phản ứng khử KMnO4 dư bằng Na2S2O3:

3 Na2S2O3 + 8 KMnO4 + H2O = 3 K2SO4 + 2 KOH + 8 MnO2 + 3 Na2SO4

- Để khử hết lượng KMnO4 dư trong nước: cho 0.125ml dung dịch Na2S2O3 0.019Mtrên mỗi 1mg/L KMnO4 (có thể lấy gần đúng như trên là 0.1ml dung dịch Na2S2O30.019M).

I.8 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG NƯỚC

I.8.1 Phương pháp phân tích

- Phương pháp indigo

I.8.2 Yếu tố ảnh hưởng

- H2O2 và oxy già hữu cơ làm phai màu thuốc thử indigo rất chậm H2O2 không ảnhhưởng gì nếu ozone được đo trước 6 tiếng kể từ khi thêm thuốc thử Peroxide hữu cơ cóthể phản ứng nhanh hơn

- Sắt 3 không gây ảnh hưởng, mangan 2 cũng không ảnh hưởng nhưng nó bị oxy hóa bởiozone để tạo ra chất làm phai màu thuốc thử Để đảm bảo sự chính xác cần thực hiện đotương đối một mẫu trắng (blank) mà ozone đã bị triệt tiêu

- Nếu không thao tác chính xác, 0.1 mg/l mangan bị ozone hóa cho một kết quả đáp lạicủa khoảng 0.08 mg/l ozone biểu kiến (apparent ozone)

- Chlorine cũng gây ảnh hưởng Nồng độ Chlorine thấp (< 0.1 mg/l) có thể được hạn chếbời axic malonic

- Brom có thể được tạo thành do oxy hóa Br- cũng gây ảnh hưởng ( 1 mole HOBr tươngứng với 0.4 mole ozone) Khi có sự hiện diện vượt quá 0.1mg/l của HOBr hay chlorinethì phương pháp đo này không chính xác

I.8.3 Lấy mẫu

- Tác dụng mẫu với indigo nhanh nhất có thể, bởi vì phần còn lại có thể bị phân hủynhanh chóng

- Tránh mất ozone dư do rò rỉ trong suốt quá trình thu mẫu

- Không chạy mẫu mặt dưới của bình Thêm mẫu để tình trạng phai màu được loại trừnhanh chòng bằng cách lắc khuấy

I.8.4 Hóa chất:

- Dung dịch indigo: cho khoảng 500ml nước cất và 1 ml axic photphoric đậm đặc vàobình định mức 1L Cho vào 770mg C16H7N2O11S3K3, khuấy đều (chỉ dùng hóa chấtchất lượng cao) Định mức bằng nước cất, mẫu được pha loãng với tỷ lệ 1:100 có độ hấpthu là 0.2 ± 0.01 cm tại 600nm Dung dịch chuẩn gốc được sử dụng tối đa 4 tháng Khi

độ hấp thu của dung dịch pha loãng xuống dưới 0.16cm thì phải loại bỏ Không đổi nồng

độ của chất tạo màu cho các khoảng ozone dư cao hơn (ranges of ozone residual).Lượng chất tạo màu có thể được điều chỉnh lại

- Thuốc thử indigo I: cho 20 ml dung dịch indigo + 10g NaH2PO4 và 7ml axit photphoricđậm đặc vào bình định mức 1L và định mức bằng nước cất Chuẩn bị mẻ mới chất nàykhi độ hấp thu giảm thấp hơn 80% giá trị ban đầu, thường là khoảng 1 tuần

- Thuốc thử indigo II: tương tự như phần indigo I, nhưng cho vào 100 ml dung dịchindigo thay vì 20 ml.

- Axit malonic: hòa tan 5g malonic axit vào nước và định mức thành 100ml

- Glycine: hòa tan 7g glycine trong nước và định mức thành 100ml

I.8.5 Quy trình thực hiện:

- Với nồng độ 0.01 đến 0.1 mg O3/L: cho vào 10ml thuốc thử indigo I vào mỗi bình địnhmức 100ml (2 bình) Một bình cho vào mẫu trắng (nước cất), bình kia điền đầy với mẫunước Đo độ hấp thụ cả 2 tại 600 ±10nm sớm nhất có thể, không để quá 4h Tốt nhấtdùng cell 10cm Tính toán nồng độ ozone từ sự khác biệt giữa độ hấp thu nhận được từ 2mẫu Chú ý: việc trễ không quá 4h chỉ dùng với các mẫu nước cấp, đối với các loại mẫukhác hoặc đo ngay hoặc xác định mối quan hệ giữa thời gian và độ hấp thu)

- Dãy nồng độ từ 0.05 đén 0.5 mg O3/L: làm như trên, sử dụng 10ml indigo II thay vìindigo I Tốt nhất dùng cell 4-5cm

- Mức lớn hơn 0.3mg O3/L: sử dụng indigo II nhưng với lượng ozone nồng độ lớn hơndùng lượng mẫu có thể tích thấp hơn tương ứng Pha loãng mẫu thu được thành 100mlvới nước cất

I.8.6 Kiểm soát những vấn đề gây sai số:

- Đối với sự có mặt lượng chlorine nhỏ (<0.1 mg/l): cho vào 1ml axit malonic vào cácbình trước khi thêm mẫu và (hoặc) định mức (filling to mark) Đo sớm nhất có thể tốtnhất trong vòng 1h vì malonic axit chỉ che một phần Br-, Br2 và HOBr

- Đối với sự có mặt của mangan: chuẩn bị 1 dung dịch mẫu trắng sử dụng mẫu đã đượcloại bỏ ozone bằng cách cho vào glycine Cho 0.1 ml dung dịch glycine vào bình địnhmức làm mẫu trắng và 10ml indigo II vào bình định mức chứa mẫu Dùng pipet cho vàomỗi bình chính xác cùng một lượng mẫu giống nhau Điều chỉnh liều lượng sao cho sựmất màu ở bình 2 dễ dàng quan sát nhưng không được để mất màu hoàn toàn (cao nhất80ml)

 Đảm bảo pH của hỗn hợp glycin và mẫu ở bình trắng (trước khi thêm indigo) khôngdưới 6 vì phản ứng giữa ozone và glycine rất chậm tại pH thấp Đậy kín bình và trộnbằng cách đảo ngược cẩn thận Thêm 10ml dung dịch indigo II vào mẫu trắng chỉ30-60s sau khi bổ sung mẫu Điền các bình đến vạch chuẩn với nước ozone tự do vàtrộn đều Đo độ hấp thu trong khoảng thời gian 30-60 phút (sau khoảng này,mangan oxit còn dư chỉ tiếp tục làm mất màu indigo một cách chậm chạp và độ lệchcủa độ hấp thu ở mẫu trắng và mẫu trở nên có thể so sánh Giảm độ hấp thu ở cáckết quả của mẫu trắng là do mangan oxit còn ở mẫu là do cả ozone và mangan oxitgây ra

I.8.7 Hiệu chỉnh

- Spectrophotometric, volumetric procedure: