chương 2: độ acid

Thông tin tài liệu

hầu hết các nguồn nước thiên nhiên, nước thải sinh hoạt và rất nhiều loại nước thải công nghiệp có khả năng đệm do hệ thống

GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRNG TM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này. 2-1 CHNG 2  ACID 2.1 KHÁI NIM CHUNG Hu ht các ngun nc thiên nhiên, nc thi sinh hot và rt nhiu loi nc thi công nghip có kh nng đm do h thng carbonic-bicarbonate. Trên c s ca thông tin này, ngi ta thng xem xét rng tt c các ngun nc có pH nh hn 8,5 đu có đ acid. Thng thng đim kt thúc phenolphthalein ti pH 8,2 đn 8,4 đc s dng nh đim tham kho. Kho sát đng cong ca acid carbonic cho thy rng  pH 7,0 carbonic còn li phi đc trung hòa. Nó cng cho thy rng bn thân carbonic s không làm gim pH xung di 4. T đng cong đnh phân ca các acid mnh và tính cht ca đng cong, ngi ta có th kt lun rng vic trung hòa ca acid kt thúc ti pH 4. Vì vy, t tính cht ca đng cong đnh phân acid carbonic và acid mnh, rõ ràng là đ acid ca nc t nhiên là do acid carbonic hoc acid vô c mnh gây ra, acid carbonic nh hng đi vi nc có pH ln hn 4 và acid mnh có nh hng vi nc có pH nh hn 4, nh trình bày trong Hình 2.1. 2.2 NGUN GC VÀ TÍNH CHT CA  ACID Acid carbonic là thành phn ch yu ca tt c nc t nhiên. Nó hòa tan vào nc mt bng quá trình hp th t khí quyn ph thuc vào đnh lut Henry, nhng ch khi nng đ ca acid carbonic nh hn s cân bng ca carbonic trong không khí. Carbonic cng có th to thành trong nc thông qua vic oxy hóa sinh hc các cht hu c, đc bit trong nc b ô nhim. Trong nhng trng hp nh vy, nu các hot đng quang hp b hn ch, nng đ ca carbonic có th vt qua cân bng và khí carbonic s t nc thoát vào không khí. Vì vy ngi ta đi đn kt lun rng nc mt hp th hoc gii phóng mt cách cân bng khí carbonic đ gi cân bng vi không khí. Khi lng khí carbonic  trng thái cân bng là rt nh vì áp sut riêng phn ca khí carbonic trong không khí là rt thp. GREEN EYE ENVIRONMENT CƠNG TY MƠI TRNG TM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: 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. 2-2 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Điểm kết thúc phenolphthalein Dãy của độ acid carbonic Điểm kết thúc methyl cam Dãy thực tế của độ acid vô cơ Hình 2.1 Các loi đ acid quan trng trong nc bình thng và nc thi. Nc ngm và nc t vùng các đi lu ca h cha phân tng thng cha mt lng đáng k khí carbonic. Nng đ này là kt qu ca vic phân hy sinh hc các cht hu c có trong nc di s hot đng ca vi sinh vt, trong điu kin này khí carbonic khơng th t do gii phóng vào khí quyn. Khí carbonic là sn phm cui cùng ca c q trình phân hy sinh hc hiu khí và k khí; vì vy, nng đ ca nó khơng b gii hn bi khi lng oxy hòa tan ban đu. Thng nc ngm có nng đ khí carbonic khong 30 – 50 mg/L. Nc ngm ca thành ph H Chí Minh và các tnh đng bng sơng Cu Long thng có nng đ khí carbonic t 80 – 120 mg/L, nhiu ni  tng nc ngm mch sâu (200 – 300 m) nng đ CO2 có th lên đn 320 mg/L. iu này đc bit đúng đi vi nc thm qua các lp đt khơng cha đ carbonate canxi và magne đ trung hòa carbonic qua vic to thành carbonate. CO 2 + CaCO 3 + H 2 O å Ca 2+ + 2HCO 3 - (2 – 1) Acid vơ c có mt trong nhiu loi cht thi cơng nghip, đc bit trong các loi cht thi cơng nghip luyn kim và mt phn t sn phm các loi vt liu hu c tng hp. Các ngun nc thiên nhiên cng có th cha đ acid vơ c. Nc thi t các khu vc hm m và ni đ qung s cha mt lng đáng k acid sulfuric hoc mui ca acid sulfuric nu có mt lu hunh, sulfide hoc pyrit st. Vic chuyn hóa các vt liu này thành acid sulfuric và sulfate do vi khun oxy hóa lu hunh thc hin trong điu kin hiu khí. Vi khuẩn 2S + 3O 2 + 2H 2 O 4H + + 2SO 4 2- Vi khuẩn FeS 2 + 1,5O 2 + H 2 O Fe 2- + 2H + + 2SO 4 2- (2 – 2) (2 – 3) GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRNG TM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này. 2-3 Mui ca kim loi nng, đc bit là các ion kim loi hóa tr ba, nh Fe (III) và Al (III) thy phân trong nc đ gii phóng đ acid vô c. FeCl 3 + 3H 2 O → Fe(OH) 3 + 3H + + 3Cl - (2 – 4) S có mt ca các kim loi nng đc ch th bng vic to thành kt ta khi pH ca dung dch cha các kim loi trên đc tng lên khi trung hòa. Nhiu cht thi cha acid hu c. S có mt và tính cht ca chúng có th đc xác đnh bng cách s dng đng cong đnh phân đnh tính hoc sc kí khí. 2.3 Ý NGHA CA  ACID CARBONIC VÀ ACID  acid ít đc quan tâm nht trong lnh vc v sinh hc hoc sc khe cng đng. Khí carbonic trong nc ngt và bia  nng đ cao hn rt nhiu cho vi các ngun nc thiên nhiên và không nh hng có hi đn sc khe. Nc cha acid vô c thng không ngon. Nc acid đc quan tâm vì tính n mòn ca chúng và chi phí trong vic x lý các cht n mòn. Carbonic là yu t gây n mòn  hu ht các loi nc t nhiên, nhng trong rt nhiu loi nc thi công nghip acid vô c là nguyên nhân gây ra tính n mòn này. Khí carbonic phi đc tính toán đn trong quá trình làm mm nc khi s dng vi soda. Trong quá trình x lý sinh hc, pH phi đc duy trì trong khong t 6 đn 9,5. Tiêu chun này thng đòi hi vic điu chnh pH ti mc thích hp và trong nhiu trng hp vic tính toán khi lng hóa cht cn thit da trên giá tr đ acid. Quá trình đt nhiên liu hóa thch trong các nhà máy nhit đin và xe ôtô dn đn vic to thành oxit nit và oxit lu hunh. Khi hòa tan trong nc ma chúng thy phân to thành acid sulfuric và acid nitric. Kt qu là ma acid làm gim pH trong các h nc có kh nng đm thp, nh hng xu đn đi sng di nc và có th làm tng khi lng hóa cht nh nhôm, st, silic hòa tan t đt vào nc b mt. Vì nhng lý do này, vic kim soát oxit lu hunh và nit cn đc thc hin khi thi các loi khí đt vào môi trng không khí. 2.4 PHNG PHÁP XÁC NH  acid carbonic và acid vô c có th đc xác đnh bng vic s dng các dung dch kim tiêu chun. Acid vô c đc đo bng đnh phân đn pH khong 3,7 vi đim kt thúc methyl cam. Kt qu đnh phân mu nc đn đim kt thúc phenolphthalein vi pH 8,3 xác đnh c đ acid vô c và đ acid do các acid yu gây nên.  acid tng cng này có tên là đ acid phenolphthalein. GREEN EYE ENVIRONMENT CễNG TY MễI TRNG TM NHèN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny. 2-4 acid carbonic Nu mun cú kt qu tin cy vi chớnh xỏc cao, cn phi c bit lu ý khi ly mu, bo qun mu v phõn tớch mu xỏc nh nng carbonic, khụng tớnh n phng phỏp phõn tớch. Trong cỏc ngun nc m carbonic úng vai trũ quan trng, ỏp sut riờng phn ca nú thng ln hn nhiu ln ỏp sut ca khớ carbonic trong khớ quyn; vỡ vy khi tip xỳc vi khụng khớ phi trỏnh hoc gi mc tht thoỏt mc nh nht. Vỡ lý do ny, vic phõn tớch cú th c thc hin tt nht ngay ti ni ly mu, trỏnh c vic tip xỳc vi khụng khớ v s thay i ca nhit . Mu nc phi c ly tng t nh khi ly mu xỏc nh oxy hũa tan, chng hn dựng ng hoc pipet ngp trong nc trỏnh cỏc bt khớ v cho phộp bỡnh cha mu chy trn v cho nc thay th ch ca khụng khớ. Nu mu phi vn chuyn v phũng thớ nghim phõn tớch, chai ly mu phi c y kớn khụng khớ khụng lt c vo chai. Nhit phi c gi gn vi nhit ti ni ly mu. Phng phỏp nh phõn. gim n mc thp nht vic tip xỳc vi khụng khớ, tt nht nờn ly mu v nh phõn trong cỏc ng nh mc hoc ng so mu. ng so mu hoc ng nh mc phi c chy trn v vic ly mu vi th tớch thớch hp c thc hin bng cỏch s dng siphon hoc pipet. Sau khi b sung khi lng thớch hp cht ch th phenolphthalein, tin hnh nh phõn ngay gim n mc thp nht s tht thoỏt khớ carbonic vo khụng khớ. Thụng thng, ban u mt khi lng ỏng k ca khớ carbonic s b tht thoỏt do phi khuy trong mu. Kt qu tin cy hn cú th thu c bng vic ly mu ln hai v thờm mt khi lng cht nh phõn ó bit trc khi tin hnh khuy trn. Vic nh phõn cú th hon thin vi vic tht thoỏt khớ carbonic l khụng ỏng k. im kt thỳc cui cựng s xut hin rt chm, do ú vic nh phõn s ch kt thỳc hon ton khi mu hng tn ti 30 giõy. Khi hydroxide natri c s dng lm cht chun, cn phi chc chn rng nú khụng cha carbonate natri. Phn ng cú liờn quan n quỏ trỡnh trung hũa xy ra theo hai bc. 2NaOH + CO 2 ồ Na 2 CO 3 + H 2 O (2 5) Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O ồ 2NaHCO 3 (2 6) v t Phng trỡnh (2 6) rừ rng l nu carbonate natri cú mt trong hydroxide natri s gõy nờn sai s trong kt qu phõn tớch. khc phc khú khn ny, dung dch carbonate natri l mt trong nhng cht nh phõn chun c gii thiu o acid carbonic. Carbonate natri cú th c s dng theo kh nng ny vỡ phn ng mt cỏch nh lng vi acid carbonic, nh trỡnh by trong Phng trỡnh (2 6). Nú cú u im nht nh l cú th mua di dng tinh khit phõn tớch (PA). Tớnh toỏn t pH v kim. Cú kh nng tớnh toỏn khi lng carbonic trong mu nc t phng trỡnh phõn ly ca acid carbonic. Khi pH thp hn 8,5, hng s GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRNG TM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này. phân ly bc mt ca acid carbonic có th đc s dng cho bit nng đ ion – hydro, nng đ ion – bicarbonate và hng s phân ly K 1 : (2 – 7) [H + ] [HCO 3 - ] [H 2 CO 3 * ] = K A1 Thc t, [H 2 CO 3 *] trong phng trình này đc thit lp tng đng vi tng nng đ mol ca acid carbonic và carbonic t do vì rt khó phân bit gia hai dng trên ca acid carbonic. Vì carbonic t do chim khong 99 phn trm tng nng đ, phng trình trên ch là phng trình gn đúng. Vic s dng Phng trình (2 – 7) đc mô t trong ví d sau. Nu K Al = 4,3 x 10-7, [H + ] =10-7 và [HCO 3- ] = 4,3 x 10-7, thì nng đ CO2 phi bng (10 -7 ) x (4,3 x 10-3) / (4,3 x 10 - 7) = 10 -3 mol/L hoc 44 mg/L. Mc dù vy, đ tính toán trên đc chính xác, cn phi k đn nh hng ca các ion khác và nh hng ca nhit đ đn hng s K 1 . T nhng nhn xét trên có th thy rng vic tính toán khí carbonic t do trong nc là mt quá trình phc tp, vì vy trong hng dn “Standard methods” có trình bày đ th đ xác đnh carbonic t do t pH, đ kim, cht rn hòa tan và nhit đ. Vic xác đnh carbonic t s đo đ pH và đ kim có th cho kt qu vi đ chính xác cao, nhng không thc s cn thit. Phng pháp gp phi khó khn là phi bit nng đ cht rn hòa tan. iu này đòi hi phi phân tích riêng bit bng phng pháp trng lng hoc đ dn. Tng t, pH phi đc đo vi đ chính xác cao, vì thay đi nh s dn đn sai s ln. Ví d, pH sai s 0,1 s dn đn sai s 25 phn trm khi xác đnh carbonic. Nó tr thành câu hi xem kt qu tính toán này di điu kin phòng thí nghim bình thng hóa trên hin trng có đ tin cy hn kt qu thu đc bng qui trình đnh phân hay không, khi vic quan tâm thích hp đc thc hin đn các mô t chi tit cho phng pháp đnh phân. Xem xét các khó khn ca mi phng pháp, ngi ta thy rng qui trình đnh phân thng là phng pháp đc la chn khi nng đ carbonic ln hn 2 mg/L, trong khi đó đòi hi các nng đ nh hn sai s s ln hn, vì vy qui trình tính toán đc kin ngh thc hin. Phng pháp hin trng. Phng trình đnh phân có rt nhiu u đim và tính chính xác đ cho tt c các mc đích thc t.  Acid Methyl Cam Tt c nc thiên nhiên và hu ht các loi nc thi công nghip có pH thp hn 4 đu có đ acid vô c hoc đ acid methyl cam. Acid vô c cn đc trung hòa ti thi đim pH tng lên 3,7 và cht ch th pH màu thng đc s dng khi máy đo pH không có sn. Trong khi đó, trc đây methyl cam đc s dng cho mc đích này, 2-5 GREEN EYE ENVIRONMENT CÔNG TY MÔI TRNG TM NHÌN XANH GREE Tel: (08)5150181 Fax: (08)8114594 www.gree-vn.com ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai © Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này. 2-6 nhng hin nay bromphenol đc kin ngh s dng vì s thay đi màu rõ nét hn  pH 3,7. Kt qu đc trình bày trong khái nim đ acid methyl cam nh CaCO 3 . Vì CaCO 3 có đng lng là 50, dung dch N/50 NaOH đc s dng làm cht đnh phân, do đó 1 mL tng đng vi 1 mg đ acid.  acid phenolphthalein ôi khi, cn phi đo đ acid tng cng ca acid vô c và acid yu trong mu nc. Vì hu ht các acid yu đc trung hòa  pH 8,3 nên c cht ch th phenolphthalein và metacresol màu đ tía có th có th s dng trong vic đnh phân. Khi có mt ca các mui kim loi nng, ngi ta thng đun nóng mu và đnh phân. un nóng mu làm tng tc đ thy phân ca mui kim loi, cho phép vic đnh phân kt thúc nhanh chóng hn. Mt ln na, dung dch N/50 NaOH đc s dng làm cht đnh phân và kt qu đc trình bày di dng đ acid phenolphthalein nh CaCO 3 . 2.5 NG DNG S LIU V  ACID Vic xác đnh nng đ carbonic đc bit quan trng trong lnh vc cp nc. Trong vic phát trin các ngun nc cp mi, nó là yu t quan trng cn phi đc cân nhc trong các phng pháp và công trình x lý. Nhiu ngun nc ngm yêu cu phi x lý đ tránh hin tng n mòn do carbonic gây ra. Khi lng ca khí carbonic trong nc là yu t quan trng đ xác đnh xem vic kh khí đc thc hin bng làm thoáng hay bng trung hòa vi vôi hoc hydroxide natri. Kích thc ca các thit b, liu lng hóa cht, kho d tr và giá thành x lý ph thuc vào khi lng ca carbonic có mt trong nc. Nng đ carbonic là thông s quan trng đ c tính nhu cu hóa cht nh vôi hoc sođa. Hu ht các cht thi công nghip cha acid vô c đu phi đc trung hòa trc khi chúng đc x vào sông hoc đng ng thoát nc hoc đn trm x lý. Khi lng hóa cht, kích thc ca các thit b châm hóa cht, kho lu tr và giá thành đc xác đnh đa vào s liu v đ acid ca phòng thí nghim. . đng cong đnh phân acid carbonic và acid mnh, rõ ràng là đ acid ca nc t nhiên là do acid carbonic hoc acid vô c mnh gây ra, acid carbonic nh hng. thúc phenolphthalein Dãy của độ acid carbonic Điểm kết thúc methyl cam Dãy thực tế của độ acid vô cơ Hình 2.1 Các loi đ acid quan trng trong nc bình

Ngày đăng: 28/08/2013, 08:12

Xem thêm: chương 2: độ acid