ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved.. Do đĩ, chúng cĩ th b kh thành Mn II và Fe II hịa tan ch trong mơi tr ng k khí... ThS: Huỳnh Ngọc Phương Ma
Trang 1ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thơng tin t trang này.
7-1
CH NG 7
S T & MANGAN
7.1 GI I THI U CHUNG
C s t và mangan đ u gây nh h ng đáng k đ n vi c c p n c, đ c bi t đ i v i ngu n n c ng m M t s ngu n n c ng m khơng ch a s t và mangan nh ng m t
s khác l i luơn ch a l ng đáng k i u này ch cĩ th gi i thích đ c trên c s hĩa vơ c
Fe t n t i trong đ t và khống ch t ch y u d i d ng oxyt s t (III) khơng tan và pyrit
s t (FeS2) m t s n i, s t t n t i d i d ng FeCO3 ít tan Vì n c ng m th ng
ch a m t l ng đáng k CO2, FeCO3 cĩ th b hịa tan theo ph ng trình ph n ng sau:
FeCOBB 3 BB + COBB 2 BB + HBB 2 BBO å FePP
2+
PP + HCOBB 3 PB
-P (1) P
Ph n ng này khơng x y ra ngay c khi hàm l ng CO2 và FeCO3 cao n u cĩ m t oxy hịa tan Tuy nhiên, trong đi u ki n k khí, Fe3+
b kh thành Fe2+ m t cách d dàng
Mangan t n t i trong đ t ch y u d i d ng MnO2, r t ít tan trong n c cĩ ch a CO2
D i đi u ki n k khí, MnO2 b kh thành Mn2+
S t và Mangan t n t i trong ngu n n c do s thay đ i đi u ki n mơi tr ng d i tác
d ng c a các ph n ng sinh h c x y ra trong các tr ng h p sau:
1 N c ng m ch a m t l ng đáng k s t ho c mangan ho c c s t & mangan s khơng ch a oxy hịa tan và cĩ hàm l ng COB2B cao S t và mangan t n t i d i
d ng Fe2+ và Mn2+ Hàm l ng CO2 cao ch ng t quá trình oxy hĩa các ch t h u
c d i tác d ng c a vi sinh v t đã x y ra và n ng đ oxy hịa tan b ng khơng
ch ng t đi u ki n k khí đã hình thành
2 Gi ng n c t t cĩ hàm l ng s t và mangan th p N u sau đĩ ch t l ng n c khơng t t, ch ng t ch t th i h u c th i ra m t đ t khu v c g n gi ng n c đã
t o ra mơi tr ng k khí trong l p đ t
3 Trên c s nhi t đ ng h c, Mn (IV) và Fe (III) là tr ng thái oxy hĩa b n nh t c a Fe
và Mn trong các ngu n n c ch a oxy Do đĩ, chúng cĩ th b kh thành Mn (II) và
Fe (II) hịa tan ch trong mơi tr ng k khí
4 Nh ng nghiên c u g n đây cho th y r ng m t s vi sinh v t cĩ kh n ng s d ng
Fe (III) và Mn (IV) làm ch t nh n đi n t cho quá trình trao đ i ch t d i đi u ki n
k khí d n đ n s hình thành các d ng kh Fe (II) và Mn (II) Nh v y, vi sinh v t khơng ch t o ra mơi tr ng k khí c n thi t cho quá trình kh mà cịn cĩ kh n ng
kh tr c ti p Fe và Mn
Trang 2ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thơng tin t trang này.
7-2
Quá trình oxy hĩa pyrit s t (FeS2) khơng tan c ng là nguyên nhân t o ra mơi tr ng k khí và s hình thành sulfat s t hịa tan:
2 FeSBB 2 BB + 7OBB 2 BB + 2HBB 2 BBO å 2 FePP
2+
PP + 4SOBB 4 PB
2-P + 4HP
+
7.2 Ý NGH A MƠI TR NG C A Fe VÀ Mn
N c ch a s t và mangan khơng nh h ng đ n s c kh e c a con ng i Nh ng ngu n n c này khi ti p xúc v i oxy khơng khí tr nên đ c và t o c m quan khơng t t
đ i v i ng i s d ng do s oxy hĩa s t và mangan thành Fe (III) và Mn (IV) t n t i
d i d ng k t t a keo T c đ oxy hĩa ch m và các d ng kh cĩ th t n t i trong n c
đã s c khí trong m t kho ng th i gian nh t đ nh i u này đ c bi t đúng khi pH < 6 đ i
v i quá trình oxy hĩa s t và pH < 9 đ i v i quá trình oxy hĩa mangan Thêm vào đĩ,
s t và mangan cĩ th t o thành ph c b n v i các h p ch t humic trong n c T c đ oxy hĩa gia t ng d i tác d ng c a m t s ch t xúc tác vơ c ho c do ho t đ ng c a các vi sinh v t S t và magnan cĩ m t trong n c s làm vàng qu n áo, nh h ng
đ n h th ng c p n c do s phát tri n c a vi khu n oxy hĩa s t S t c ng gây mùi tanh cho ngu n n c dù n ng đ r t nh Do đĩ tiêu chu n đ i v i n c c p là < 0,3
mg Fe/L và < 0.05 mg Mn/L (U.S Environmental Protection Agency)
Cĩ nhi u ph ng pháp xác đ nh s t đã đ c áp d ng Ph ng pháp k t t a đ c s
d ng khi l ng s t cĩ trong m u khá cao, ví d trong tr ng h p n c th i cơng nghi p Tuy nhiên, trong n c c p hàm l ng s t nh nên ph ng pháp so màu thích
h p h n u đi m chính c a ph ng pháp so màu là r t đ c tr ng cho ion c n xác
đ nh và ít ph i x lý s b màu Ngồi ra, c ng cĩ th xác đ nh s t b ng ph ng pháp
h p ph quang ph nguyên t
Ph ng pháp Phenanthroline
Ph ng pháp Phenanthroline là ph ng pháp tiêu chu n thích h p đ xác đ nh l ng
s t cĩ trong n c tr khi m u cĩ ch a phosphat và kim lo i n ng Ph ng pháp này
d a trên đ c tính c a 1, 10-phenanthroline cĩ kh n ng k t h p v i Fe2+
t o thành
ph c cĩ màu đ cam Màu t o thành đ c đo b ng quang ph k
Th ng màu phân tích ti p xúc v i khơng khí nên m t ph n Fe (II) b oxy hĩa thàng Fe (III) và k t t a d i d ng Fe(OH)3 Trong thí nghi m này nh t thi t tồn b s t cĩ trong
m u ph i d ng hịa tan Do đĩ, l ng HCl đ m đ c cho vào m u nh m hịa tan Fe(OH)3
Fe(OH)3 + 3H+ å Fe3+ + 3H2O (3)
Vì 1, 10-phenanthroline ch t o ph c v i Fe (II), t t c s t d ng Fe (III) ph i đ c kh thành Fe (II) Hydroxylamine đ c dùng làm tác nhân kh , ph ng trình ph n ng x y
ra nh sau:
Trang 3ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thơng tin t trang này.
7-3
4 Fe (III) + 2 NHBB 2 BBOH å 4 Fe (II) + NBB 2 BBO + HBB 2 BBO + 4HPP
+
PP (4)
3 phân t 1, 10 - phenanthroline s k h p v i 1 phân t Fe2+ đ t o ph c theo
ph ng trình ph n ng sau:
lo i tr nh h ng c a phosphat và kim lo i n ng, acid hĩa m u b ng HCl và trích
Fe vào diisopropyl-ether tr c khi cho ch th phenanthroline
Ph ng pháp xác đ nh Mangan
Trong th c t k thu t mơi tr ng, mangan ch y u liên quan đ n ngu n c p n c
N ng đ mangan ít khi v t quá vài mg/L, do đĩ ph ng pháp so màu là ph ng pháp thích h p nh t Ph ng pháp so màu theo “standard Methods” ph thu c vào s oxy hĩa Mangan tr ng thái oxy hĩa th p thành Mn7+, khi đĩ s hình thành màu r t rõ c a ion permanganate Màu t o ra t l thu n v i n ng đ c a mangan trong m t kho ng dao đ ng cho phép thích h p v i đ nh lu t Beer và đo b ng quang ph k Clorua s
nh h ng đ n k t qu thí nghi m do tính kh c a Cl
trong mơi tr ng acid Ngồi ra,
c ng cĩ th xác đ nh Mn b ng ph ng pháp quang ph h p ph nguyên t
Ph ng pháp Persulfate
Ph ng pháp Persulfate là ph ng pháp thích h p dùng trong phân tích ch tiêu Mn vì khơng c n ph i x lý m u tr c đ khác ph c nh h ng c a Cl- Ammonium sulfate
th ng dùng làm tác nhân oxy hĩa Vì ammonium persulfate b gi m ch t l ng trong quá trình tr nên c n ph i làm l i chu n đ i v i m i lo t m u đo
nh h ng c a Cl- cĩ th kh c ph c b ng cách thêm Hg2+ đ t o ph c HgCl2 Vì h ng
s b n c a HgCl2 = 1.7 x 1013, n ng đ c a Cl
gi m đ n m c đ th p nên khơng th
kh ion permanganate
S oxy hĩa mangan tr ng thái oxy hĩa th p h n thành permanganate d i tác d ng
c a persulfate địi h i cĩ m t ch t xúc tác Ag+
Ph n ng x y ra theo ph ng trình sau: 2MnPP
2+
PP + 5SBB 2 BBOBB 8 PB
2-P + 8HP B 2 B BO å 2MnOB 4 B PB
-PP + 10SOBB 4 PB
2-P + 16HP
+
Màu do ion permanganate t o ra b n trong vài gi v i đi u ki n n c c t cĩ ch l ng
t t và m u đ c b o qu n khơng b nhi m b i t khơng khí
7.4 NG D NG C A S LI U Fe VÀ Mn
Khi kh o sát ngu n n c m i, đ c bi t là n c ng m, vi c xác đ nh s t và mangan cĩ
ý ngh a quan tr ng T l s t và mangan là thơng s xác đ nh ph ng pháp x lý c ng
nh l ng ch t h u c cĩ trong n c Hi u qu c a t ng đ n v x lý đ c đánh giá
d a trên k t qu phân tích Fe và Mn Ch tiêu này c ng giúp gi i quy t các v n đ v
h th ng phân ph i khi vi khu n oxy hĩa s t t n t i trong đ ng ng
Trang 4ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved Xin ghi rõ ngu n khi b n phát hành l i thơng tin t trang này.
7-4
Quá trình n mịn đ ng ng b ng s t và thép là nguyên nhân t o ra “n c đ ” trong
h th ng phân ph i Do đĩ, phân tích ch tiêu s t giúp đánh giá m c đ n mịn và tìm
ph ng pháp kh c ph c