Bài 4: Xác định DO, BOD 5 A. Xác định oxy hoà tan - Phương pháp Winkler 1. Nguyên tắc Thêm dung dịch kiềm chứa iodua và muối mangan (II) vào mẫu nước sẽ thu được kết tủa trắng mangan hidroxit. Kết tủa này lập tức bị oxi hoà tan trong nước oxi hoá thành hợp chất magan có mức oxi hoá cao hơn, màu nâu. Trong môi trường axit, hợp chất này có khả năng oxi hoá iodua để tạo ra iot. Dùng dung dịch tiêu chuẩn natri thiosunfat để chuẩn độ lượng iot sinh ra, từ đó sẽ tính được hàm lượng oxi hoà tan trong mẫu nước 2. Dụng cụ, hoá chất a. Dụng cụ: - Chai thuỷ tinh nút mài dung tích từ 100-300 ml - Cân phân tích có độ chính xác 0,1mg - Ống hút các loại b. Hoá chất: - Dung dịch A: Hoà tan 425g mangan clorua (MnCl 2 .4H 2 O) hoặc 480g mangan sunfat (MnSO 4 .4H 2 O) bằng một ít nước cất trong cốc thuỷ tinh rồi định mức thành 1000ml. - Dung dịch B: Hoà tan 150g kali iodua (KI) hoặc 136g natri iodua (NaI) trong 200ml nước cất. Hoà tan 500g natri hydroxit (NaOH) hoặc 700g kali hidroxit (KOH) trong 500ml nước cất. Trộn lẫn hai dung dịch với nhau rồi pha loãng thành 1 lít. - Axit clohidric HCl 2:1 Trộn hai thể tích dung dịch axit clohidric HCl đậm đặc (d=1,19) với một thể tích nước cất. - Dung dịch hồ tinh bột 5%: Hoà tan 0,5g tinh bột vào trong 100ml nước cất rồi đun đến sôi. Dung dịch được pha chế từng ngày để sử dụng. Muốn để lâu phải thêm chất bảo quản (rượu amilic, clorofom, axit salisilic). - Dung dịch Natri thiosunfat Na 2 S 2 O 3 0,02N : Pha bằng ống chuẩn. 3. Lấy mẫu - Mẫu lấy để xác định oxi hoà tan phải đại diện cho môi trường nước cần nghiên cứu. Thiết bị lấy mẫu cần bảo đảm không bị sục bọt khí. Khi lấy lên khỏi môi trường nước phải đậy nút chặt. - Cần phân tích mẫu ngay sau khi lấy mẫu. Nếu không có điều kiện phân tích ngay thì phải thực hiện cố định oxi. 4. Cách tiến hành Dùng xiphong chuyển mẫu nước vào đầy chai sao cho tránh sục bọt, đầu xiphong để sát đáy chai, trong khi chai đầy dần thì từ từ rút xiphong lên và tiếp tục cho chảy tràn. Dùng ống hút thêm vào chai 1ml dung dịch A. Dùng ống hút khác thêm vào chai 1ml dung dịch B. Khi thêm, đầu ống hút để giữa chai rồi vừa cho dung dịch vào vừa rút ống hút lên. Đậy kín nút chai sao cho không có bọt khí. Lắc lộn vòng chai nhiều lần rồi để yên cho kết tủa lắng xuống. Bảo quản chai trong chổ mát và tối (khoảng 10 phút) rồi đem phân tích tiếp. Thêm vào 5ml dung dịch HCl 1:2, để yên đầu ống hút xuống gần lớp kết tủa rồi vừa cho dung dịch HCl 1:2 chảy ra vừa rút dần ống hút lên. Phần chất lỏng trong suốt ở phía trên tràn ra ngoài không ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Đậy kín nút chai và lắc lộn vòng chai nhiều lần cho đến khi hoà tan hết kết tủa. Chuyển toàn bộ dung dịch trong chai vào bình tam giác có dung tích 500ml, tráng chai bằng một ít nước cất rồi tập trung cả vào bình nón. Chuẩn độ bằng dung dịch natri thiosunfat (Na 2 S 2 O 3 ) 0,02N tới màu vàng nhạt. Thêm 1ml dung dịch hồ tinh bột vào và tiếp tục chuẩn độ đến vừa mất màu thì kết thúc chuẩn độ (không quan tâm đến sự lại màu). Có thể lấy chính xác 50ml dung dịch đã axit hoá trong chai chuyển vào bình nón dung tích 250ml để chuẩn độ. Các bước được tiến hành như trên. 4. Tính toán kết quả Trong trường hợp chuẩn độ toàn bộ thể tích mẫu nước đem cố định oxi thì nồng độ oxi hoà tan được tính như sau: 1000. 2 8   V nN X mg/l Trong đó: 8: đương lượng gam của oxi N: nồng độ đương lượng gam của dung dịch natri thiosunfat n: thể tích dung dịch natri thiosunfat tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ ml. V: thể tích chai cố định oxi 2: thể tích mẫu nước tràn ra ngoài khi cố định oxi Trong trường hợp chỉ chuẩn độ 50ml dung dịch trong chai thì nồng độ oxi hoà tan được tính như sau: 1000. )2.(50 8   V nN X mg/l B. Xác định BOD 5 1.Mục đích - Nguyên tắc a. Mục đích Muốn biết lượng oxy tiêu thụ bởi VSV và các chất hữu cơ (để đánh giá độ bẩn của nước) ta tìm hiệu số giữa lượng oxy ngay sau khi lấy mẫu nước và lượng oxy sau 5 ngày. b. Nguyên tắc Trung hoà mẫu nước thử và pha loãng bằng những lượng nước khác nhau của một loại nước giàu oxy và chứa các vi sinh vật hiếu khí, có hoặc không chứa chất ức chế sự nitrat hoá. Ủ ở nhiệt độ xác định trong một thời gian xác định 5 ngày, trong bóng tối, trong bình hoàn toàn kín và nút kín. Xác định nồng độ oxy hoà tan trước và sau khi ủ trong một lít nước. Tiến hành đồng thời kiểm tra với dung dịch chuẩn của gluco và axit glutamic 2. Dụng cụ, hóa chất cần chuẩn bị: * Dụng cụ: Tủ ủ điều chỉnh được nhiệt độ, máy đo oxy hòa tan, máy sục khí, cốc thủy tinh 1000ml, bình tam giác có nút 250 ml * Nước pha loãng: Trong trường hợp mẫu nước quá bẩn, lượng oxy tiêu thụ vuợt quá lượng oxy hòa tan trong mẫu nước do đó ta pha loãng mẫu nước thử bằng nước đã bão hòa oxy. - Dung dịch đệm photphat: (*) KH 2 PO 4 8,5 g. K 2 HPO 4 21,75 g Na 2 HPO 4 33,4 g NH 4 Cl 1,7 g Các hóa chất trên pha với nước cất thành 1000ml (gọi là dung dịch HPO 4  - 2 có pH=7,2 không cần phải điều chỉnh gì thêm). - Magie sunfat heptahidrat 22,5g/l (**) Hoà tan 22,5g MgSO 4 .7H 2 O trong nước cất. Pha thành 1000ml và lắc đều - Canxi clorua 27,5g/l. (***) Hoà tan 27,5g canxi clorua khan (CaCl 2 ) trong nước. Pha thành 1000ml và lắc đều - Sắt (III) clorua hexahidrat 0,25g/l (****) Hoà tan 0,25g sắt (III) clorua hexahidrat (FeCl 3 .6H 2 O) trong nước. Pha thành 1000ml và lắc đều. Hút 1ml mỗi loại dung dịch (*), (**), (***), (****) cho vào 500ml, lắc đều và pha loãng thành 1000ml. Tạo nhiệt độ 20 0 C cho dung dịch vừa điều chế được, rồi sục khí trong 1 giờ sao cho nồng độ oxy hoà tan ít nhất phải đạt 8mg/l. Chú ý không làm nhiễm bẩn dung dịch, đặc biệt là các chất hữu cơ, chất oxy hoá và kim loại. * Nước cấy: Bản thân mẫu nước không đủ các vi sinh vật cần thiết, phải dùng nước cấy tạo được bằng cách sau: Nước thải sinh hoạt, lấy từ các cống thoát nước của các vùng dân cư không bị nhiễm bẩn bởi các nguồn thải công nghiệp. Nước được lắng trước khi dùng. 3. Các bước tiến hành: Dùng nước đã bão hòa oxy để pha loãng chính xác mẫu nước thử (tỷ lệ pha loãng cho ở bảng). Đổ mẫu nước đã pha loãng vào 3 bình tam giác dung tích 250ml (không được phép tồn tại bọt khí ở thành chai). Lấy 1 bình tiến hành đo ngay lượng oxy hòa tan (t=0), hai bình còn lại đem ủ trong bóng tối ở nhiệt độ: 20 0 C 1. Sau 5 ngày tiến hành đo lượng oxy hòa tan còn lại (t=5ngày) Mẫu trắng được tiến hành đồng thời với nước pha loãng đã cấy các vi sinh vật. Độ pha loãng khuyến nghị để xác định BOD 5 BOD 5 dự đoán (mg/l) Hệ số pha loãng Kết quả được làm tròn đến Áp dụng cho 3 - 6 Giữa 1 và 2 0,5 R 4 - 12 2 0,5 R, E 10 - 30 5 0,5 R, E 20 - 60 10 1 E 40 - 120 20 2 S 100 - 300 50 5 S, C 200 - 600 100 10 S, C 400 - 1200 200 20 I, C 1000 - 3000 500 50 I 2000 - 6000 1000 100 I Ghi chú R: Nước sông E: Nước thải được làm sạch sinh học S: Nước thải được làm trong hoặc nước thải công nghiệp bị ô nhiễm nhẹ C: Nước thải chưa xử lý I: Nước thải bị ô nhiễm nặng Chú ý: Tiến hành xác định BOD ngay sau khi lấy mẫu nước 4. Tính toán kết quả Hàm lượng BOD 5 (lượng oxy tiêu thụ bởi các VSV sau 5 ngày) được tính theo công thức:       e e V V CC V VV CCBOD 1 43 1 1 215 .          (mg/l) Trong đó: - C 1 : nồng độ oxy hoà tan của mẫu thử tại thời điểm t=0 (mg/l) - C 2 : nồng độ oxy hoà tan của mẫu thử tại thời điểm t=5 ngày (mg/l) - C 3 : nồng độ oxy hoà tan của mẫu trắng tại thời điểm t=0 (mg/l) - C 4 : nồng độ oxy hoà tan của mẫu trắng tại thời điểm t=5 ngày (mg/l) - V e : thể tích của mẫu thử đem pha loãng (ml) - V 1 : tổng thể tích của mẫu thử và nước pha loãng (ml) . - 6 Giữa 1 và 2 0,5 R 4 - 12 2 0,5 R, E 10 - 30 5 0,5 R, E 20 - 60 10 1 E 40 - 120 20 2 S 100 - 300 50 5 S, C 20 0 - 600 100 10 S, C 40 0 - 120 0 20 0 20 I, C 1000 - 3000 500 50 I 20 00 -. oxy. - Dung dịch đệm photphat: (*) KH 2 PO 4 8,5 g. K 2 HPO 4 21 ,75 g Na 2 HPO 4 33 ,4 g NH 4 Cl 1,7 g Các hóa chất trên pha với nước cất thành 1000ml (gọi là dung dịch HPO 4  - 2 . HPO 4  - 2 có pH=7 ,2 không cần phải điều chỉnh gì thêm). - Magie sunfat heptahidrat 22 ,5g/l (**) Hoà tan 22 ,5g MgSO 4 .7H 2 O trong nước cất. Pha thành 1000ml và lắc đều - Canxi clorua 27 ,5g/l. (***)