Đang tải... (xem toàn văn)
Thử kiểm chứng: Mỗi lần xác định cần kiểm tra kỹ thuật và độ tinh khiết của hoá chất bằng cách phân tích 10,0 ml dung dịch chuẩn theo cùng quy trình tiến hành như với phần mẫu thử.. Nhu [r]
(1)Trường Đại Học Thủ Dầu Một Khoa Môi Trường Lớp D12MT02 Nhu cầu oxy hóa học (COD) nước và nước thải (TCVN 6491:1999) Chủ đề: GVHD: Ths Thủy Châu Tờ Nhóm thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Đào Nguyễn Thị Kim Ngân Bùi Thị Như Tâm Nguyễn Nhật Tùng (2) I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC 1.Một số tính chất vật lý, hóa học quan trọng: -Nước không có màu, mùi và vị -Nước là chất mà chúng ta gặp trên mặt đất điều kiện tự nhiên trạng thái rắn, lỏng, khí -Nước là loại dung môi vạn -Nước khó oxi hóa, đốt cháy hay phân thành các hợp phần tạo nước Nước là chất bền vững hóa học -Nước ăn mòn hầu hết các kim loại và phá hoại thạch cứng (3) -Nước có khả đặc biệt, đóng băng nó giãn nỡ, đó băng trên mặt nước pha lỏng -Nước có áp lực mạnh, vì nó tồn dạng giọt hình cầu Sức căng mặt ngoài là điều kiện cần thiết cho quá trình mao dẫn, quá trình quan trọng, đặc biệt các hoạt động sống thực vật và động vật -Nước cất dẫn điện kém, cho thêm lượng muối vô cùng bé, nó trở nên dẫn điện tốt -Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi nước đã Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy nước là độ Celcius, còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg) 100 độ Celcius Nước đóng băng gọi là nước đá Nước đã hóa gọi là nước Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hiđrô (4) 2.NGUỒN PHÁT SINH VÀ ĐỘC TÍNH: Hiện nguồn nước giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã, và bị ô nhiễm nghiêm trọng không có biện pháp ngăn chặn, xử lý kịp thời Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày, tốc độ phát triển nay, người vô tình làm ô nhiễm nguồn nước các hóa chất, chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp Các đơn vị cá nhân sử dụng nước ngầm hình thức khoan giếng, sau ngưng không sử dụng không bịt kín các lỗ khoan lại làm cho nước bẩn chảy lẫn vào làm ô nhiễm nguồn nước ngầm Các nhà máy xí nghiệp xả khói bụi công nghiệp vào không khí làm ô nhiễm không khí, trời mưa, các chất ô nhiễm này lẫn vào nước mưa gây ô nhiễm nguồn nước (5) Trong hóa học môi trường, tiêu và thử nghiệm nhu cầu ôxy hóa học (COD - viết tắt từ tiếng Anh: chemical oxygen demand) sử dụng rộng rãi để đo gián tiếp khối lượng các hợp chất hữu có nước Phần lớn các ứng dụng COD xác định khối lượng các chất ô nhiễm hữu tìm thấy nước bề mặt (ví dụ các sông hay hồ), làm cho COD là phép đo hữu ích chất lượng nước Nó biểu diễn theo đơn vị đo là miligam trên lít (mg/L), khối lượng ôxy cần tiêu hao trên lít dung dịch Các nguồn tài liệu cũ còn biểu diễn nó dạng các đơn vị đo khác phần triệu (ppm) (6) II PHƯƠNG PHÁP CHUẨN BỊ MẪU Nước -Nước ngầm, nước máy Lấy mẫu -Nước máy, nước ngầm qua ống lọc : +Xả vòi nước thật kỹ thời gian đủ để đẩy hết lượng nước cũ, đảm bảo nước vào là rút trực tiếp từ tầng ngầm nước (Khoảng 5-10 phút) -Lấy trực tiếp từ giếng: +Dùng quang lấy mẫu thả xuống giếng độ sâu lòng giếng chờ đầy thiết bị kéo lên và chuyển vào bình chứa -Nước uống – Lấy trực tiếp từ phận vô chai : xúc rửa chai chính nguồn nước uống nhiều lần ( 2-3 lần), đóng chai sau đó hứng nước đầy chai, đóng nút chai lại theo hệ thống – Nếu chai đóng sẵn : chọn ngẫu nhiên cho đảm bảo tính đại diện cho lô và đủ thể tích mẫu cần phân tích -Nước thải – Tại các rãnh, cống, hố ga : Chọn địa điểm có dòng chảy xoáy mạnh để đảm bảo pha trộn tốt Khả tiếp cận, an toàn và khả cung cấp lượng là vấn đề cần chú ý trước chọn các vị trí lấy mẫu *Trước lấy mẫu , điều kiện cần ghi nhận phải ghi vào biên lấy mẫu – Tại trạm xử lý nước thải : lấy mẫu đầu vào, phải xem xét mục tiêu chương trình lấy mẫu tiến hành lấy mẫu -Nướcùng chế biến – Tại bể chứa : mẫu cần lấy từ ống vào và ống bể chứa và càng gần bể càng tốt Xả nước khoảng 2-3 phút cho cũ đường lấy mẫu lấy mẫu nước vào bình đựng mẫu, lấy thể tích cần dùng theo quy định – Tại nhà máy xử lý nước: mẫu cần lấy từ ống vào và ống nhà máy và càng gần nhà máy (trạm) càng tốt – Vòi nước người dùng : xả vòi nước vài phút ( 2-3 phút) trước lấy mẫu vào bình chứa (7) (8) (9) (10) 2.Bảo quản mẫu: -Mẫu phòng thí nghiệm phải ưu tiên lấy vào lọ thuỷ tinh, mặc dù lọ polyethylen thích hợp -Phân tích mẫu càng sớm càng tốt và không để quá ngày sau lấy mẫu Nếu mẫu cần phải bảo quản trước phân tích, thêm 10 ml axit sunfuric cho lít mẫu Giữ mẫu 00C đến 50C Lắc các lọ mẫu bảo quản và phải đảm bảo chắn mẫu các lọ đồng lấy phần mẫu đem phân tích (11) 3.Xử lý mẫu: -Chuyển 10,0 ml mẫu (pha loãng cần thiết) vào bình phản ứng, thêm 5,00 ml ± 0,01 ml dung dịch kali dicromat Thêm vào vài hạt sôi vào phần mẫu thử (thường là 10 ml) và lắc trộn -Thêm từ từ 15 ml dung dịch bạc sunfat axit sunfuric và nhanh chóng lắp bình vào ống sinh hàn -Đưa hỗn hợp phản ứng tới sôi vòng 10 phút và tiếp tục đun 110 phút -Nhiệt độ hỗn hợp phản ứng cần phải đạt là 148 0C ± 30C -Làm nguội bình phản ứng nước lạnh khoảng 60 0C và rửa ống sinh hàn với lượng nhỏ nước Tháo ống sinh hàn và pha loãng hỗn hợp phản ứng khoảng 75 ml và làm nguội đến nhiệt độ phòng -Chuẩn độ lượng dư dicromat sắt (II) amoni sunfat sử dụng giọt thị feroin (12) III TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP 1.Phương pháp:Dùng Kalipemanganat( TCVN 4565 - 88 ) 1.1.Phạm vi áp dụng: CODMn là lượng oxy tiêu thụ chất chủ yếu là chất hữu và vô có mẫu bị oxy hoá ion permangant Phương pháp kali permanganat dùng để xác định COD nguồn nước ít ô nhiễm hay thành phần các chất hữu nước đơn giản Đối với nước ngầm hay nước sạch, hàm lượng Cl-< 300 (mg/l) (13) 1.2.Nguyên tắc: Dựa trên việc oxi hoá các chất hữu có mặt nước dung dịch Kalipemanganat 0,1N môi trường axit nhiệt độ sôi Lượng dư Kalipemanganat chuẩn độ axit ascorbic 0,1N MnO4- + (C,H…) +H+ t° MnO4-dư + H2C2O4 + H+ Mn2+ + CO2 + H2O Mn2+ +CO2 + H2O 1.3.Yếu tố cản trở: Clorua: Nồng đọ lớn 300 ng/l loại bỏ cách thêm vào 0,4 mg thuỷ ngân sunfat Amoni có nồng độ cao gây cản trở Loại bỏ cách đun sôi nước cho cạn đến 2/3 thể tích cũ (14) 2.Phương pháp: Dùng Kalidicromat (TCVN 6491 - 1999 ) 2.1.Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định nhu cầu oxy hoá học COD nước Ngoài nó còn áp dụng cho các loại nước có giá trị COD từ 30 mg/l đến 700 mg/l Hàm lượng clorua không vượt quá 1000 mg/l Mẫu nước phù hợp với các điều kiện này sử dụng trực tiếp cho phân tích Nếu giá trị COD vượt quá 700 mg/l, mẫu nước cần pha loãng Giá trị COD nằm khoảng 300 mg/l đến 600 mg/l đạt độ chính xác cao Trong điều kiện phản ứng đã cho, các hợp chất hữu bị oxy hoá triệt để Ngoại trừ các chất có các nguyên tố có cấu trúc định (ví dụ: nhân pyridine, các hợp chất nitơ bậc 4) Một ít chất kỵ nước có thể bay và thoát khỏi oxy hoá Các chất vô bị oxy hoá điều kiện phản ứng (15) 2.2 Nguyên tắc: Đun hồi lưu mẫu thử với lượng kali dicromat đã biết trước có mặt thuỷ ngân (II) sunfat và xúc tác bạc axit sunfuric đặc khoảng thời gian định, quá trình đó phần dicromat bị khử có mặt các chất có khả bị oxy hoá Chuẩn độ lượng dicromat còn lại với sát (II) amoni sunfat Tính toán giá trị COD từ lượng dicromat bị khử, mol dicromat (Cr2O7-2) tương đương với 1,5 mol oxy (O2) Nếu phần mẫu thử có chứa clorua lớn 1000 mg/l cần phải áp dụng quy trình khác (16) IV.CHI TIẾT PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC-XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXI HÓA THEO TCVN 6491-1999 1.Hoá chất , dụng cụ: 1.1 Hoá chất: 1.1.1 Axit sunfuric, CH2SO4 = mol/l Thêm từ từ và cẩn thận 220 ml axit sunfuric (r = 1,84 g/ml) vào khoảng 500 ml nước cất Để nguội và pha thành 1000 ml 1.1.2 Bạc sunfat - axit sunfuric Cho 10 g bạc sunfat (Ag2SO4) và 35 ml nước Cho từ từ 965 ml axit sunfuric đặc (r = 1,84 g/ml) Để ngày cho tan hết Khuấy dung dịch để tăng thêm nhanh hoà tan (17) 1.1.3 Kali dicromat Dung dịch chuẩn có nồng độ 0,040 mol/l, chứa muối thuỷ ngân Hoà tan 80 g thuỷ ngân (II) sunfat (HgSO4) 800 ml nước Thêm vào cách cẩn thận 100 ml axit sunfuric (r = 1,84 g/ml) Để nguội và hoà tan 11,768 g kali dicromat đã sấy khô 1050C vào dung dịch Chuyển toàn dung dịch vào bình định mức và định mức đến 1000 ml Dung dịch bền ít tháng (18) 1.1.4 Sắt (II) amoni sunfat, dung dịch chuẩn có nồng độ, c[(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O] 0,12 mol/l Hoà tan 47,0 g sắt (II) amoni sunfat ngậm phân tử nước vào nước Thêm 20 ml axit sunfuric đặc (p = 1,84 g/ml) Làm nguội và pha loãng nước thành 1000 ml Dung dịch này phải chuẩn lại hàng ngày theo cách sau: Pha loãng 10,0 ml dung dịch kali dicromat đến khoảng 100 ml với axit sunfuric Chuẩn độ dung dịch này dung dịch sắt (II) amoni sunfat nói trên sử dụng giọt feroin Nồng độ, c, sắt (II) amoni sunfat tính mol trên lít, tính theo công thức: C = n/V Trong đó: V là thể tích dung dịch sắt (II) amoni sunfat tiêu tốn tính mililit (19) 1.1.5 Kali hidro phtalat, dung dịch chuẩn, c(K1C8H5O4) = 2,0824 mmol/l Hoà tan 0,4251 g kali hidro phtalat đã sấy khô 105 0C, vào nước và định mức đến 1000 ml Dung dịch này có giá trị COD lý thuyết là 500 mg/l Dung dịch bền ít tuần bảo quản xấp xỉ 40C 1.1.6 Feroin, dung dịch thị Hoà tan 0,7 g sắt (II) sunfat ngậm phân tử nước (FeSO 7H2O) g sắt (II) amoni sunfat ngậm phân tử nước [(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O] nước Thêm 1,50 g 1,10 phenantrolin ngậm phân tử nước C12H8N2 H2O và lắc tan hết Pha loãng thành 100 ml Dung dịch này bền vài tháng bảo quản tối Có bán sẵn các dung dịch này trên thị trường (20) 1.2.Thiết bị, dụng cụ: -Bộ chưng cất hồi lưu: -Bếp đun các phương tiện đốt nóng khác -Buret chính xác -Hạt sôi, hạt thuỷ tinh thô (21) Làm nguội bình phản ứng nước lạnh khoảng 600C và rửa ống sinh hàn với lượng nhỏ nước Tháo ống sinh hàn và pha loãng hỗn hợp phản ứng khoảng 75 ml và làm nguội đến nhiệt độ phòng Chuẩn độ lượng dư dicromat sắt (II) amoni sunfat sử dụng giọt thị feroin Cần phải đun sôi nhẹ hỗn hợp phản ứng và không để xảy trào Hỗn hợp bị sôi trào chứng tỏ dung dịch bị đốt quá nóng cục bộ, có thể dẫn đến kết sai Hỗn hợp phản ứng bị trào còn đốt nóng quá mạnh hạt chống sôi kém hiệu Mẫu dầu lượng feroin thêm vào không có định, cần phải cho lượng cho lần chuẩn độ Điểm cuối là thời điểm chuyển màu rõ rệt đầu tiên từ xanh lục sang nâu đỏ, mặc dù màu xanh lục có thể xuất trở lại sau vài phút (22) 2.Cách tiến hành : 2.1 Xác định: Chuyển 10,0 ml mẫu (pha loãng cần thiết) vào bình phản ứng, thêm 5,00 ml ± 0,01 ml dung dịch kali dicromat Thêm vào vài hạt sôi vào phần mẫu thử (thường là 10 ml) và lắc trộn Thêm từ từ 15 ml dung dịch bạc sunfat axit sunfuric và nhanh chóng lắp bình vào ống sinh hàn Đưa hỗn hợp phản ứng tới sôi vòng 10 phút và tiếp tục đun 110 phút Nhiệt độ hỗn hợp phản ứng cần phải đạt là 148 0C ± 30C (23) 2.2 Phép thử trắng: Tiến hành hai phép thử trắng song song cho lần xác định theo quy trình đã mô tả trong, thay mẫu thử 10,0 ml nước 2.3 Thử kiểm chứng: Mỗi lần xác định cần kiểm tra kỹ thuật và độ tinh khiết hoá chất cách phân tích 10,0 ml dung dịch chuẩn theo cùng quy trình tiến hành với phần mẫu thử Nhu cầu oxy lý thuyết dung dịch này là 500 mg/l, quy trình thử nghiệm đạt yêu cầu kết thử kiểm chứng ít đạt 96% giá trị này (24) Yếu tố cản trở: Phép thử nhạy với vài yếu tố cản trở, nguyên lý là với clorua Các tác nhân khử vô nitrit, sunfua và sắt (II) làm tăng kết Thực tế có thể chấp nhận nhu cầu oxy bao gồm các tác nhân này và coi phần giá trị COD tổng số mẫu Giảm cản trở clorua (nhưng không loại trừ hoàn toàn) cách thêm thuỷ ngân (II) sunfat Chất này cùng với ion clo hình thành phức tan thuỷ ngân clorua (II) Khi hàm lượng ion clorua vượt quá 1000 mg/l, phải áp dụng quy trình cải biên cho phù hợp Các hidro cacbon thơm và pyridin bị oxy hoá không đáng kể Một vài chất hữu dễ bay có thể tránh khỏi oxy hoá bay Các chất béo mạnh thẳng bị oxy hoá mạnh bạc sunfat-axit sunfuric (25) Chuẩn độ : - Mẫu sau phá để nguội và chuyển vào bình tam giác 100 ml Tráng ống nghiệm và thêm nước cất đến khoãng 30 ml - Thêm giọt thị feroin, lắc đều,dung dịch có màu xanh lục - Tiến hành chuẩn độ băng dung dịch muối Morh đến dung dịch chuyển sang màu nâu đỏ thì dừng chuẩn độ Ghi V1 ml muối Morh tiêu tốn Với mẫu trắng tiến hành làm tương tự Ghi V2 ml muối Morh tiêu tốn (26) V/Đánh giá kết quả: Ưu nhược điểm phân tích COD phương pháp Kalipermanganat •Ưu điểm: Phân tích tiêu COD cho biết kết khoảng thời gian ngắn nhiều (3 giờ) so với BOD (5 ngày) Do đó nhiều trường hợp, COD dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu thay cho BOD •Nhược điểm: Một hạn chế chủ yếu phân tích COD là không thể xác định phần chất hữu có khả phân huỷ sinh học và không có khả phân huỷ sinh học Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc độ phân huỷ sinh học các chất hữu có nước thải điều kiện tự nhiên (27) Giá trị C các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp Thông số COD Đơn vị mg/l Giá trị giới hạn cho phép A B 75 150 Phương pháp xác định TCVN 6491:1999 Cột A Bảng quy định giá trị C các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; Cột B Bảng quy định giá trị C các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; Vậy, phương pháp permanganat dùng để xác định COD nguồn nước ít ô nhiễm thành phần các chất hữu nước đơn giản Hạn chế phương pháp permanganat (28) CẢM ƠN SỰ CHÚ Ý LẮNG NGHE CỦA THẦY & CÁC BẠN (29)