Bài giảng Thực hành Phân tích môi trường - Trường ĐH Thủ Dầu Một

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thực hành Phân tích môi trường cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Xác định nhu cầu oxy sinh hóa (bod) trong nước và nước thải; xác định nhu cầu oxy hóa học (cod) trong nước và nước thải bằng phương pháp đun hồi lưu – trắc quang;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thực hành Phân tích môi trường - Trường ĐH Thủ Dầu Một

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI GIẢNG THỰC HÀNH PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG (TÀI LIỆU DÙNG CHO SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT) ThS. Thủy Châu Tờ THỦ DẦU MỘT, 5/2020
NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM 1. Sinh viên chỉ được làm thí nghiệm sau khi đã chuẩn bị kỹ về nội dung lý thuyết và thực hành, hiểu rõ mục đích và quy trình thí nghiệm. 2. Sinh viên phải mặc áo blouse khi vào phòng thí nghiệm. 3. Chỗ làm thí nghiệm phải sạch sẽ và ngăn nắp, không để các vật dụng như túi xách, chai lọ hay các vật dụng khác không liên quan trên bàn thí nghiệm. 4. Hóa chất và dụng cụ sau khi sử dụng xong phải để lại đúng chỗ cũ, không sử dụng các thiết bị, dụng cụ và hóa chất đặt trong phòng thí nghiệm nhưng không liên quan đến bài thực hành đang làm. 5. Không để hóa chất dây vào nhau: ống hút hay pipet của dung dịch nào thì chỉ dùng để lấy dung dịch đó. Không nhúng ống hút hay pipet trực tiếp vào chai đựng dung dịch chuẩn để lấy dung dịch. 6. Lấy hóa chất khô phải dùng thìa sạch. Khi rót hóa chất lỏng từ chai thì phải quay nhãn chai về phía trên để tránh dây hóa chất vào nhãn. Nắp và nút chai khi mở ra, nếu muốn đặt trên bàn thì phải đặt ngửa để phía tiếp xúc với hóa chất không tiếp xúc với mặt bàn. 7. Chỉ lấy lượng hóa chất vừa đủ để thí nghiệm, nếu lấy thừa tuyệt đối không đổ lại vào chai đựng mà giao cho giáo viên hướng dẫn. 8. Phải rửa sạch các dụng cụ thí nghiệm, làm vệ sinh sạch sẽ và sắp xếp gọn gàng khu vực thí nghiệm sau khi kết thúc thí nghiệm. 9. Phải viết bài tường trình thí nghiệm đầy đủ nộp cho giáo viên hướng dẫn. 1
QUY TẮC BẢO HIỂM 1. Không được ngửi trực tiếp hóa chất 2. Không dùng miệng để hút pipet khi lấy hóa chất 3. Các chất dễ cháy, dễ nổ thì phải để xa ngọn lửa 4. Khi đun nóng dung dịch trong ống nghiệm bằng đèn cồn, phải hướng miệng ống nghiệm về phía không có người, không nhìn thẳng vào miệng ống nghiệm. 5. Khi làm việc với kiềm rắn (NaOH, KOH) phải cẩn thận tránh bắn vào mắt. Không được tiếp xúc trực tiếp với kiềm rắn. 6. Khi pha loãng axit, đặc biệt là H2SO4 đậm đặc, phải rót từ từ axit vào nước và khuấy đều, tuyệt đối không được rót nước vào axit. Cốc rót phải đặt trên bàn, không được cầm trên tay. 7. Khi thủy ngân bị rơi vãi (chẳng hạn, vỡ bầu nhiệt kế) thì phải báo ngay cho cán bộ hướng dẫn để xử lý. 8. Đối với các chất độc, sau khi làm thí nghiệm phải đổ vào các bình chứa quy định. 9. Khi bị kiềm hay axit rơi vào da, lập tức rửa chỗ bị thương bằng vòi nước mạnh, sau đó dùng dung dịch KMnO4 3% tẩm vào bông rồi băng lại và đưa đến bệnh viện. 10. Khi bị kiềm hay axit bắn vào mắt thì lặp tức rửa mắt bị thương bằng một lượng lớn nước và đưa ngay đến bệnh viện. 11. Khi bị bỏng, lấy bông tẩm dung dịch KMnO4 3% băng lại và đưa ngay đến bệnh viện. 2
Bài 1. XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXY SINH HÓA (BOD) TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI (SMEWW 5210 B) 1.1. Nguyên tắc − Ủ mẫu ở nhiệt độ 20  10C trong thời gian 5 ngày, ở chỗ tối, trong bình hoàn toàn đầy và nút kín. Xác định DO trước và sau khi ủ. Từ đó tính ra lượng oxy tiêu tốn (theo mg) cho 1 lít mẫu, tức BOD5. − Đối với các mẫu có BOD5 lớn (ví dụ nước bị ô nhiễm, nước thải), thì phải tiến hành pha loãng. Từ kết quả trên mẫu đã pha loãng sẽ tính BOD 5 cho mẫu ban đầu (xem cách chuẩn bị dung dịch dùng để pha loãng ở mục 1.3 và 1.4 và cách tính ở mục 1.5). − Mức độ pha loãng được xác định dựa trên khoảng BOD5 dự đoán của mẫu, theo bảng dưới đây (khoảng BOD5 có thể dự đoán từ giá trị COD hay kinh nghiệm). Độ pha loãng điển hình để xác định BOD BOD dự đoán Hệ số pha loãng a Mẫu nước b mg/l O2 3 đến 6 giữa 1,1 và 2 R 4 đến 12 2 R, E 10 đến 30 5 R, E 20 đến 60 10 E 40 đến 120 20 S 100 đến 300 50 S, C 200 đến 600 100 S, C 400 đến 1200 200 I, C 1000 đến 3000 500 I 2000 đến 6000 1000 I a Thể tích mẫu đã pha loãng/ thể tích phần mẫu thử b R: Nước sông; E: Nước cống đô thị đã được xử lý sinh học; S: Nước cống đô thị đã được làm trong hoặc nước thải công nghiệp bị ô nhiễm nhẹ; C: Nước cống đô thị thô (chưa xử lý); I: Nước thải công nghiệp bị ô nhiễm nặng. (Nguồn: ISO 5815-2 : 2003) − Khi xác định BOD5 của các mẫu nước thải không chứa đủ vi sinh vật (ví dụ nước thải công nghiệp), cần thiết phải “cấy” vi sinh vật vào, bằng cách thêm dịch cấy vào nước pha loãng. Dịch cấy tốt nhất là nước cống để lắng, với tỷ lệ thường là 2 ml cho 1 lít nước pha loãng. 1.2. Bảo quản mẫu Mẫu ổn định trong 24 giờ khi được bảo quản ở  4C. 1.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 1.3.1. Thiết bị và dụng cụ 3
− Chai Winkler 300 mL. − Buồng ủ 20  10C. − Máy đo DO hay các dụng cụ xác định DO bằng phương pháp Winkler. 1.3.2. Hóa chất − Dung dịch đệm photphat: hòa tan 8,5 g KH2PO4; 21,75 g Na2HPO4.7H2O và 1,7g NH4Cl trong 500 mL nước cất rồi pha loãng đến 1000 ml. − Dung dịch MgSO4: hòa tan 22,5 g MgSO4.7H2O trong nước cất và pha loãng đến 1 lít. − Dung dịch CaCl2: hòa tan 27,5 g CaCl2 trong nước cất và pha loãng đến 1 lít. − Dung dịch FeCl3: hòa tan 0,25 g FeCl3.6H2O trong nước cất và pha loãng đến 1 lít. − Nước pha loãng: thêm 1 ml mỗi dung dịch muối và đệm ở trên vào 500 ml nước cất rồi pha loãng đến 1 lít. − Dịch cấy: lấy nước cống ở khu dân cư, để lắng, gạn lấy phần dịch lắng phía trên. − Nước pha loãng có cấy: thêm 2 ml dịch cấy vào 1 lít nước pha loãng ở trên. Khuấy trộn đều và sục không khí trong khoảng từ 30  60 phút. Nước pha loãng có cấy chỉ chuẩn bị ngay trước khi sử dụng. 1.4. Tiến hành 1.4.1. Trường hợp xác định trực tiếp Lấy mẫu vào đầy tràn 2 chai Winkler rồi đậy nút chai lại sao cho không có bọt khí trong chai. Xác định DO của 1 chai. Ủ chai còn lại trong buồng ủ. Sau 5 ngày xác định DO. Tính BOD5 theo công thức (1.1). (Lưu ý: có thể xác định DO theo phương pháp Winkler hay bằng máy đo DO. Nếu dùng máy đo DO thì chỉ cần lấy mẫu vào 1 chai Winkler) 1.4.2. Trường hợp pha loãng có cấy − Lấy các thể tích mẫu đã tính trước (tra bảng 1 dựa vào khoảng BOD 5 dự đoán) vào chai ủ. Mỗi mức pha loãng lấy vào 2 chai. − Thêm nước pha loãng có cấy cho đến đầy (chú ý: dùng ống hút nhựa cho chảy từ từ vào phần dưới đáy chai, nâng dần đầu ống cho đến khi ngập 1/3 – 1/2 cổ mài). Đậy nút chai (sẽ tràn ra một ít) sao cho không có bọt khí trong chai. Lật ngược chai vài lần để khuấy trộn đều. − Lấy nước pha loãng có cấy vào đầy 2 chai khác (mẫu trắng). − Để yên tất cả các chai trong khoảng từ 30  60 phút. Sau đó chia thành 2 dãy: mỗi dãy gồm các mẫu của 1 mức pha loãng và 1 mẫu trắng. − Dãy thứ nhất: cho nước vào phần vành ở miệng chai để “hàn” không cho không khí thâm nhập vào chai, đặt vào buồng ủ và để yên trong 5 ngày. (trong thời gian ủ nên theo dõi bổ sung nước “hàn”). − Dãy thứ hai: xác định ngay DO ở thời điểm không (bằng phương pháp Winkler hay máy đo DO). 4
− Sau 5 ngày xác định DO của các chai dãy thứ nhất. − Ghi các kết quả và tính toán BOD5 theo công thức (1.3). 1.5. Tính toán a. Trường hợp xác định trực tiếp BOD5 (mg/L) = D1 – D2 (1.1) Trong đó: - D1: Giá trị DO của mẫu ở thời điểm không, mg/L - D2: Giá trị DO của mẫu sau 5 ngày, mg/L b. Trường hợp pha loãng và không cấy Vc BOD5 (mg/L) = ( D1 − D2 )  (1.2) Vm c. Trường hợp pha loãng có cấy  V − Vm  Vc BOD 5 (mg/L) = (D1 − D 2 ) − (D3 − D 4 ) x c x (1.3)  Vc  Vm Trong công thức (1.2) và (1.3): D1: Giá trị DO của mẫu pha loãng ở thời điểm không, mg/L D2: Giá trị DO của mẫu pha loãng sau 5 ngày, mg/L D3: Giá trị DO của nước pha loãng ở thời điểm không, mg/L D4: Giá trị DO của nước pha loãng sau 5 ngày, mg/L Vc : thể tích chai ủ, ml Vm : thể tích mẫu có trong chai ủ, ml − Nếu dùng chai 300 mL, công thức (1.3) có thể viết ở dạng khác: 300 BOD5 (mg/L) = ( B1 − B2 )  + B2 (1.4) Vm Trong đó: B1 : Giá trị BOD5 của mẫu pha loãng = D1 – D2, mg/L B2 : Giá trị BOD5 của nước pha loãng = D3 – D4, mg/L. − Trong trường hợp pha loãng có cấy, thường tiến hành với vài mức pha loãng khác nhau. Chọn mẫu pha loãng nào thỏa mãn điều kiện 1/3D1  D1 – D2  2/3 D1 để lấy giá trị BOD5. Nếu có nhiều hơn 1 mẫu pha loãng thỏa mãn thì lấy giá trị trung bình của chúng. 5
Bài 2. XÁC ĐỊNH NHU CẦU OXY HÓA HỌC (COD) TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐUN HỒI LƯU – TRẮC QUANG (SMEWW 5520 D) 2.1. Nguyên tắc Đun mẫu với hỗn hợp oxy hoá gồm K2Cr2O7 và H2SO4 trong các cuvet có nắp đậy ở nhiệt độ 1500C trong 2 giờ. Hỗn hợp sau khi đun đem đo mật độ quang để xác định lượng dư K2Cr2O7 ở bước sóng 420 nm. 2.2. Yếu tố ảnh hưởng − Ánh sáng không đơn sắc. − Sai lệch bước sóng ánh sáng. − Điều kiện bảo quản các cuvet hoá chất: Các cuvet hoá chất dùng để xác định COD chứa hỗn hợp tác nhân oxy hoá bao gồm K2Cr2O7 và H2SO4 đặc. H2SO4 đặc là tác nhân hút ẩm mạnh, do đó nếu trong khi bảo quản không đậy kín các cuvet hoá chất, H2SO4 sẽ hút ẩm làm thay đổi nồng độ axit và pha loãng hỗn hợp. Điều này dẫn đến làm thay đổi cường độ màu của K2Cr2O7 làm sai lệch kết quả phân tích. Để loại trừ ảnh hưởng này cần đậy kín cuvet trong khi bảo quản cũng như khi phân tích và phân huỷ mẫu. Khi cho mẫu vào cuvet cần thao tác nhanh và đậy chặt nắp ngay để hạn chế sự hút ẩm của H2SO4. 2.3. Bảo quản mẫu Axit hóa mẫu đến pH  2 bằng H2SO4 đậm đặc. 2.4. Thiết bị, dụng cụ và thuốc thử 2.4.1. Thiết bị và dụng cụ − Bộ phân huỷ mẫu và các cuvet chứa mẫu chuyên dụng. − Máy quang phổ UV-VIS − Các dụng cụ thuỷ tinh như pipet, buret, bình định mức, chai lọ,... 2.4.2. Thuốc thử − Dung dịch K2Cr2O7 0,068 N: cân chính xác 3,3344 g K2Cr2O7 loại tinh khiết phân tích đã được sấy khô ở 1030C trong 2 giờ, hoà tan và định mức bằng nước cất đến thể tích 1000 ml. − Dung dịch hỗn hợp H2SO4 và Ag2SO4: hòa tan 5,5 g Ag2SO4 trong 500 ml H2SO4 đậm đặc (98%, d = 1,84 g/ml). − Dung dịch COD gốc 1000 mg/L: cân chính xác 850 mg kali biphtalat đã sấy khô ở 1030C, hoà tan và định mức bằng nước cất đến thể tích 1000 ml. − Dung dịch COD làm việc (COD = 100 mg/L): pha loãng 10,0 ml dung dịch COD gốc thành 100 ml. 2.5. Cách tiến hành Cho vào cuvet chính xác 1,00 mL dung dịch K2Cr2O7 0,068 N, 2,00 mL hỗn hợp H2SO4 và Ag2SO4. Thêm từ từ 3,00 mL mẫu vào cuvet, đậy chặt cuvet và lắc đều. Đun mẫu trong thời gian 2 giờ ở nhiệt độ 1500C để phân hủy mẫu. Sau khi phân huỷ mẫu để nguội đến nhiệt độ phòng và đo mật độ quang của dung dịch ở bước sóng 420 nm, dùng nước cất làm dung dịch so sánh. Xây dựng đường chuẩn: 6
− Pha dãy dung dịch chuẩn COD có nồng độ từ 0 ÷ 50 mg/L theo bảng sau: STT 1 2 3 4 5 6 Dung dịch chuẩn Thể tích dd K2Cr2O7 0,068 N, (ml) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Thể tích dd hỗn hợp H2SO4 và Ag2SO4, 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 (ml) Thể tích dd COD làm việc, (ml) 0 0,6 1,2 1,8 2,4 3,0 Thể tích nước cất, (ml) 3,0 2,4 1,8 1,2 0,6 0 Nồng độ COD, (mg/L) 0 10 20 30 40 50 − Cách tiến hành xác định COD trong mẫu chuẩn như quy trình trên. − Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(CCOD). − Nồng độ COD trong mẫu được xác định dựa vào phương trình đường chuẩn (lưu ý: COD trong mẫu = COD xác định từ đường chuẩn x 2). 7
Bài 3. XÁC ĐỊNH CÁC DẠNG CHẤT RẮN TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI (SMEWW 2540) 3.1. Tóm tắt lý thuyết Chất rắn trong nước và nước thải nằm ở 2 dạng lơ lửng và hòa tan. Các thông số đặc trưng cho các dạng chất rắn trong nước và nước thải gồm: − Tổng chất rắn (TS): phần chất rắn còn lại sau khi làm bay hơi hết nước ở 103 - 0 105 C. − Tổng chất rắn hòa tan (TDS): phần chất rắn nằm trong dịch lọc khi lọc mẫu qua giấy lọc tiêu chuẩn. Chất rắn hòa tan chủ yếu là các muối vô cơ. − Chất rắn lơ lửng (SS hay TSS): phần nằm lại bên trên khi lọc mẫu qua giấy lọc tiêu chuẩn. − Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS): phần chất rắn lơ lửng bị mất đi khi nung ở nhiệt độ 550oC. Phần này chủ yếu là các các chất hữu cơ. − Chất rắn lơ lửng không bay hơi hay phần tro cặn (FSS): phần còn lại sau khi nung chất rắn lơ lửng ở 550oC. Phần này chủ yếu là các chất vô cơ, chất trơ. Sự có mặt của các chất rắn hòa tan và lơ lửng trong nước tự nhiên là cần thiết cho các mục đích sử dụng nước và đời sống các sinh vật, tuy nhiên nếu nồng độ vượt quá giới hạn sẽ gây ra các ảnh hưởng bất lợi. Đối với nước thải, nồng độ lớn chất rắn hòa tan hay lơ lửng sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý các thành phần khác. Nồng độ các dạng chất rắn trong nước được xác định chủ yếu bằng phương pháp trọng lượng theo đúng các định nghĩa nêu trên. Nồng độ SS đôi khi được quy đổi từ độ đục. Phổ biến hơn, nồng độ TDS được quy đổi từ giá trị độ dẫn điện qua một hệ số chuyển đổi. Dù ưu điểm của cách quy đổi này là có kết quả nhanh chóng so với phương pháp trọng lượng, nhưng các mối liên hệ SS- độ đục, TDS-độ dẫn điện khá phức tạp nên cần được sử dụng thận trọng. Mục đích của bài thực hành này là xác định nồng độ SS và VSS, và tìm hiểu mối quan hệ giữa TDS - độ đẫn điện và SS- độ đục. 3.2. Bảo quản mẫu Chất rắn có thể bị chuyển hóa bởi các vi sinh vật. Mẫu được bảo quản ở 40C trong 24 giờ. 3.3. Thiết bị và dụng cụ - Giấy lọc tiêu chuẩn (glass fiber; loại có kích thước lỗ lọc  2,0 m). - Bộ lọc chân không (xem hình bên). - Dĩa (chén) cân bằng nhôm hoặc sứ. - Tủ sấy (103-105oC) - Lò nung (550oC) - Bình hút ẩm (desiccator) - Cân phân tích (độ chính xác  0,1 mg) - Máy đo độ đục - Máy đo độ dẫn điện 8
3.4. Quy trình phân tích Kiểm tra chai mẫu, nếu vừa lấy ra từ tủ lạnh thì phải chờ để mẫu đạt đến nhiệt độ phòng. 3.4.1. Đo độ đục Tiến hành đo độ đục lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình, mỗi lần đo với thể tích mẫu mới. Chú ý khuấy trộn đều mẫu bằng cách đảo chai chứa mẫu vài lần trước khi lấy mẫu vào chai đo. Ghi giá trị độ đục theo NTU mỗi lần đo. 3.4.2. Xác định TSS và VSS Tiến hành theo trình tự phân tích sau đây: (*) Thể tích mẫu lọc được sử dụng sao cho lượng TSS giữ lại trên giấy lọc không quá 200 mg. (**) Xem phần 3.4.3 3.4.3. Đo độ dẫn điện phần dịch lọc Chia dịch lọc thành 3 phần, đo độ dẫn điện mỗi phần dịch lọc sử dụng thang đơn vị S/cm. 3.5. Tính toán kết quả - Từ các giá trị m0, m1, m2 tính nồng độ SS, VSS của mẫu theo mg/L. - Tính hệ số k trong liên hệ: SS (mg/L) = k x Độ đục (NTU) - Tính nồng độ TDS (mg/L) từ EC (S/cm). 9
Bài 4. XÁC ĐỊNH pH TRONG ĐẤT (TCVN 5979 : 2007 / ISO 10390 : 2005) 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định pH sử dụng điện cực thủy tinh trong huyền phù 1.5 (phần thể tích) của đất trong nước (pH trong H 2O), trong dung dịch 1 mol/l kali clorua (pH trong KCl) hoặc trong dung dịch 0,01 mol/l canxi clorua (pH trong CaCl2). Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các loại mẫu đất làm khô ngoài không khí, ví dụ như đất đã được xử lý sơ bộ theo TCVN 6647 (ISO 11464). 2. Tiêu chuẩn viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả sửa đổi). TCVN 4851 : 1989 (ISO 3696 : 1987) Nước dùng để phân tích trong phòng thí nghiệm. Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử. ISO 1770 : 1981 Solid-stom general purpose thermometers (Nhiệt kế đa năng thân cứng). 3. Nguyên tắc Huyền phù đất được chuẩn bị, có thể tích gấp năm lần thể tích một trong nhưng chất dưới đây: - Nước; - Dung dịch kali clorua (KCl) trong nước, c = 1 mol/l; - Dung dịch canxi clorua (CaCl2) trong nước, c = 0,01 mol/l; pH của huyền phù được đo bằng pH -mét. CHÚ THÍCH: Để xây dựng một quy trình tổng quát áp dụng cho tất cả các loại mẫu đất, cần lựa chọn tỷ lệ thể tích/ thể tích thích hợp vì sau đó có thể xử lý tất cả các loại đất theo một phương pháp. Nếu tỷ số khối lượng/thể tích đã được lựa chọn, thì lượng mẫu thử đã cân phải phù hợp với các loại đất có tỷ trọng (khối lượng riêng) thấp để có thể dùng để điều chế huyền phù. Để đạt mục đích đó, lấy thể tích phần mẫu thử yêu cầu cân bằng một cái thìa đong là đủ chính xác. 4. Thuốc thử Chỉ dùng các thuốc thử tinh khiết phân tích. 4.1. Nước, có độ dẫn điện riêng không lớn hơn 0,2 mS/m ở 25 0C và pH lớn hơn 5,6 [nước loại 2 theo TCVN 4851 (ISO 3696)]. 4.2. Dung dịch kali clorua, c(KCl) = 1 mol/l Hòa tan 74,5 g kali clorua trong nước (4.1) và pha loãng bằng nước đến 1000 ml. 4.3. Dung dịch canxi clorua, c(CaCl2) = 0,01 mol/l Hòa tan 1,47 g canxi clorua ngậm hai nước (CaCl2.2H2O) trong nước (4.1) và pha loãng bằng nước đến 1000 ml. 4.4. Dung dịch đệm, để hiệu chuẩn pH-met. 10
Sử dụng ít nhất hai trong số các dung dịch đệm sau đây để hiệu chuẩn. Có thể dùng dung dịch đệm có pH tương tự hoặc tương đương với pH có bán sẵn trên thị trường. CHÚ THÍCH: Dung dịch đệm 4.4.1, 4.4.2 và 4.4.3 bền trong một tháng nếu bảo quản trong bình polyetylen. 4.4.1. Dung dịch đệm, pH 4,00 ở 20 0C Hòa tan 10,21 g kali hydro phtalat (C8H5O4K) trong nước (4.1) và pha loãng bằng nước đến 1000 ml. Kali hidro phtalat nên được làm khô ở 115 0C ± 5 0C trong 2 h trước khi sử dụng. 4.4.2. Dung dịch đệm, pH 6,88 ở 20 0C Hòa tan 3,39 g kali dihydro phosphat (KH 2PO4) và 3,53 g dinatri hydro phosphat (Na2HPO4) trong nước (4.1) và pha loãng bằng nước đến 1000 ml. Kali dihydro phosphat nên được làm khô ở 115 0C ± 5 0C trong 2 h trước khi sử dụng. 4.4.3. Dung dịch đệm, pH 9,22 ở 20 0C Hòa tan 3,80 g dinatri tetraborat ngậm mười nước (Na2B4O7.10H2O) trong nước (4.1) và pha loãng bằng nước đến 1000 ml. CHÚ THÍCH: Dinatri tetraborat ngậm mười nước có thể mất nước hoặc kết tinh khi được bảo quản trong một thời gian dài. 5. Thiết bị, dụng cụ 5.1. Máy lắc hoặc máy trộn 5.2. pH-mét, có thể điều chỉnh độ dốc và nhiệt độ. 5.3. Điện cực thủy tinh và một điện cực so sánh hoặc một điện cực tổ hợp có đặc tính tương đương Trong những trường hợp giá trị pH lớn hơn 10, một điện cực đặc biệt sẽ được dùng cho khoảng pH này. CHÚ THÍCH: Có nhiều nguy cơ làm hỏng do gãy hoặc nhiễm bẩn điện cực. 5.4. Nhiệt kế hoặc đầu dò nhiệt độ, có thang đo tới 1 0C phù hợp với loại C theo ISO 1770 : 1981. 5.5. Bình mẫu có thể tích nhỏ nhất là 50 ml làm bằng thủy tinh bosilicat hoặc polyetylen có nắp hoặc nút kín. 5.6. Thìa có thể tích ít nhất là 5,0 ml. 6. Mẫu phòng thí nghiệm Dùng phần mẫu đất được hong khô ngoài không khí, hoặc mẫu đất được làm khô ở nhiệt độ không quá 40 0C, đã qua rây có cỡ lỗ 2 mm. Ví dụ, có thể dùng mẫu đất được xử lý trước theo TCVN 6647 (ISO 11464). CHÚ THÍCH: Việc làm khô có thể ảnh hưởng đến pH của đất. Trong một số mẫu đất; đặc biệt những mẫu có chứa sunfua, việc làm khô đất có thể làm giảm đáng kể giá trị pH. 7. Cách tiến hành 7.1. Chuẩn bị huyền phù 7.1.1. Dùng thìa 5 ml (5.6) để lấy một phần mẫu thử đại diện từ mẫu phòng thí nghiệm. 7.1.2. Cho phần mẫu thử vào bình mẫu (5.5) và thêm vào một thể tích nước (4.1), 11
dung dịch kali clorua (4.2) hoặc dung dịch canxi clorua (4.3) gấp năm lần thể tích của mẫu thử. 7.1.3. Trộn hoặc lắc mạnh huyền phù trong 60 min – 10 min bằng máy lắc hoặc máy trộn (5.1) và chờ ít nhất 1h nhưng không lâu hơn 3h. Phải tránh để không khí lọt vào trong khoảng thời gian sau khi lắc. 7.2. Hiệu chuẩn máy pH-mét Điều chỉnh máy pH-mét theo hướng dẫn ghi trong sách hướng dẫn của nhà sản xuất. Hiệu chỉnh pH-mét như quy định trong sách hướng dẫn của nhà sản xuất, dùng các dung dịch đệm (4.4) ở 20 0C ± 2 0C. CHÚ THÍCH: Sử dụng các điện cực trong điều kiện tốt, cân bằng thường đạt được trong 30 s. 7.3. Đo pH Đo pH trong huyền phù ở 20 0C ± 2 0C ngay sau khi hoặc trong khi lắc. Quá trình lắc phải đạt được trạng thái huyền phù đồng nhất của các hạt đất, nhưng phải tránh không khí lọt vào. Đọc giá trị pH sau khi đã đạt được trạng thái ổn định. Chú ý ghi giá trị pH tới hai số thập phân. Nếu sử dụng pH-mét kim dao động, phải ước lượng số lẻ thập phân thứ hai. CHÚ THÍCH 1: Ví dụ, khi giá trị pH đo được trong vòng 5s không sai khác quá 0,02 đơn vị pH thì phép đo có thể được coi là ổn định. Thời gian yêu cầu để ổn định thường là 1 min hoặc ít hơn nhưng có thể phụ thuộc vào một số yếu tố sau: - Giá trị pH (ở giá trị pH cao, khó đạt tới trạng thái ổn định); - Chất lượng của điện cực thủy tinh (sự khác nhau trong chế tạo các điện cực) và thời gian sử dụng của chúng; - Môi trường dùng để đo pH (sự ổn định trong môi trường KCl hoặc CaCl 2 đạt được nhanh hơn so với trong nước); - Sự khác nhau về giá trị pH giữa các mẫu trong cùng một loạt mẫu đo: - Thực hiện sự khuấy trộn cơ học trước hoặc trong khi đo có thể giúp đạt kết quả ổn định trong thời gian ngắn hơn. CHÚ THÍCH 2: Trong các mẫu có hàm lượng chất hữu cơ cao (đất than bùn, đất trồng trong chậu …) hiệu ứng huyền phù có thể đóng một vai trò quan trọng. Đối với đất đá vôi, huyền phù có thể hấp thụ cacbon dioxit, trong những trường hợp như vậy khó đạt tới một giá trị pH cân bằng. 8. Độ lặp lại Độ lặp lại của phép đo pH, thể hiện bằng sự khác nhau giữa hai huyền phù được điều chế riêng biệt sẽ phải thỏa mãn những yêu cầu được đưa ra trong bảng 1. Bảng tóm tắt những kết quả thử nghiệm giữa các phòng thí nghiệm về phép xác định pH của đất được nêu ở phụ lục A. Bảng 1 – Độ lặp lại chấp nhận được của phép đo pH Khoảng pH Mức chênh chấp nhận được pH ≤ 7,00 0,15 7,00 < pH < 7,50 0,20 7,50 ≤ pH ≤ 8,00 0,30 pH > 8,00 0,40 12
9. Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm nên bao gồm những thông tin sau đây: a) Viện dẫn tiêu chuẩn này; b) Tất cả thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ mẫu; c) Môi trường được dùng để tạo huyền phù: pH trong H 2O, pH trong dung dịch KCl hoặc pH trong dung dịch CaCO3 đã được xác định; d) Kết quả của phép xác định, chính xác đến 0,1 đơn vị pH e) Mọi khó khăn gặp phải trong khi thiết lập điều kiện cân bằng; f) Mọi thao tác chi tiết không được quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc là tự chọn, cũng như các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 6910-2 : 2001 (ISO 5725-2 : 1994) Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo. Phần 2: Phương pháp cơ bản xác định độ lặp lại và độ tái lập của phương pháp đo tiêu chuẩn. [2] TCVN 6647 : 2007 (ISO 11464) Chất lượng đất – Xử lý sơ bộ mẫu để phân tích lý – hóa. 13
Bài 5. XÁC ĐỊNH AMONI TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHENAT (SMEWW 4500-NH3 F) 5.1. Nguyên tắc Dựa trên việc đo màu ở bước sóng 640 nm của hợp chất màu xanh, indophenol, được tạo thành giữa amoni, hypoclorit và phenol. Phản ứng được xúc tác bởi natri nitroprusit. Phương pháp phenat được áp dụng để xác định amoni trong cả nước ngọt và nước biển. 5.2. Yếu tố ảnh hưởng − Ca2+, Mg2+ ảnh hưởng đến phép xác định do hình thành kết của hidroxyt trong môi trường kiềm, loại trừ bằng citrat. − Độ đục: loại trừ bằng cách chưng cất hay lọc mẫu − H2S: loại trừ bằng cách axit hóa đến pH < 3 với HCl 5.3. Bảo quản mẫu Sử dụng một trong 3 cách bảo quản sau: − Làm lạnh mẫu ở 40C và không axit hóa: mẫu ổn định trong 24 giờ − Làm lạnh mẫu ở 40C và axit hóa đến pH < 2: mẫu ổn định trong 28 ngày − Làm lạnh mẫu ở -200C và không axit hóa: mẫu ổn định trong 28 ngày (Lưu ý: mẫu bảo quản bằng axit phải trung hòa bằng KOH hoặc NaOH trước khi xác định) 5.4. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 5.4.1. Thiết bị và dụng cụ − Máy quang phổ UV-VIS. − Các dụng cụ thủy tinh để pha chế và bảo quản, thuốc thử... 5.4.2. Hóa chất − Dung dịch phenol: trộn 11,1 ml phenol ( 89%) với rượu etylic (95%) đến 100 ml. Pha hàng tuần. Lưu ý: sử dụng găng tay và kính bảo vệ mắt để tránh phenol bắn vào mắt và da gây bỏng, hạn chế hít hơi độc phenol bằng cách đeo khẩu trang và làm thí nghiệm trong điều kiện thông khí tốt. − Dung dịch natri nitroprusit: hoà tan 0,5 g natri nitroprusit trong 100 ml nước cất. Bảo quản trong chai màu hổ phách hay nâu. Dung dịch bền trong 1 tháng. − Dung dịch citrat: hoà tan 200 g trinatri citrat và 10 g NaOH trong nước cất và pha loãng đến 1000 ml. − Dung dịch natri hypoclorit (NaOCl): sử dụng thuốc tẩy thương mại 5%. Dung dịch bền trong 2 tháng. −Dung dịch oxi hoá: trộn 100 ml dung dịch citrat với 25 ml dung dịch natri hypoclorit. Chuẩn bị dung dịch hàng ngày. 14
− Dung dịch gốc amoni: hòa tan 3,819 g NH4Cl khan (đã sấy khô ở 1000C) trong nước và pha loãng đến 1000 ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 1 mg N (nồng độ 1000 mg N-NH3/L). − Dung dịch amoni trung gian 1: lấy 10,0 ml dung dịch amoni gốc pha loãng đến 100 ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,1 mg N (nồng độ 100 mg N-NH3/L). − Dung dịch amoni trung gian 2: lấy 10,0 ml dung dịch amoni trung gian 1 pha loãng đến 100 ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,01 mg N (nồng độ 10 mg N- NH3/L). − Dung dịch amoni làm việc: lấy 5,0 ml dung dịch trung gian 2 pha loãng đến 100 ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,005 mg N (nồng độ 0,5 mg N-NH3/L). 5.5. Quy trình phân tích Lấy 25,0 ml mẫu cho vào bình định mức dung tích 50 ml. Thêm 1 ml dung dịch phenol, 1 ml dung dịch natri nitroprusit, 2,5 ml dung dịch oxi hoá (trộn đều dung dịch sau mỗi lần thêm thuốc thử), thêm nước cất đến vạch mức và trộn đều. Để trong bóng tối, ở nhiệt độ phòng (22 ÷ 270C) ít nhất 1 giờ. Đo mật độ quang ở bước sóng 640 nm với dung dịch mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Màu ổn định trong 24 giờ. Xây dựng đường chuẩn: − Pha dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 0,02 ÷ 0,25 mg N-NH3/L theo bảng sau: STT 1 2 3 4 5 6 Dung dịch chuẩn Thể tích dd amoni làm việc, (ml) 2 5 10 15 20 25 Thể tích dd phenol , (ml) 1 1 1 1 1 1 Thể tích dd natri nitroprusit , (ml) 1 1 1 1 1 1 Thể tích dd oxi hoá , (ml) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Thể tích nước cất, (ml) Vừa đủ 50 ml Nồng độ amoni, (mg N-NH3/L) 0,02 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 − Cách tiến hành xác định amoni trong mẫu chuẩn như quy trình trên. − Mẫu trắng: tương tự như mẫu chuẩn nhưng thay dung dịch làm việc bằng nước cất. − Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(CN-NH3). − Nồng độ amoni trong mẫu được xác định dựa vào phương trình đường chuẩn. 15
Bài 6. XÁC ĐỊNH PHOTPHO TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP AXIT ASCORBIC (SMEWW 4500-P E) 6.1. Nguyên tắc Amoni molypdat và kali antimonyl tatrat phản ứng với octo photphat trong môi trường axit tạo thành axit dị đa photpho molypdic. Axit dị đa này bị khử thành xanh molypden bằng axit ascorbic. Đo mật độ quang của dung dịch ở bước sóng 880 nm có thể xác định được nồng độ P. Tùy thuộc vào việc xử lý mẫu nước cần phân tích mà kết quả xác định P có thể được phân thành: − Photpho phản ứng (photpho hoạt động): bao gồm octo photphat, các photphat ngưng tụ khác như pyro -, tripoly -, hecxa, meta photphat, một số hợp chất photphat hữu cơ. − Photpho thủy phân trong axit: bao gồm các poly photphat không có phản ứng tạo sản phẩm xanh molypden. Các dạng photpho này sẽ bị chuyển thành photpho phản ứng, sau khi đun sôi trong axit một thời gian. − Photpho tổng: gồm tất cả các dạng hợp chất chứa photpho trong nước ở dạng tan hay các hạt chất rắn. Để xác định tổng P, cần phân hủy mẫu nước bằng một trong các phương pháp sau: Phân hủy bằng hỗn hợp HNO3 - HClO4 Phân hủy bằng hỗn hợp H2SO4 - HNO3 Phân hủy bằng pesunfat 6.2. Yếu tố ảnh hưởng − Asen (> 0,1 mg/L) ảnh hưởng đến việc xác định P bằng phương pháp này, do asen cũng tạo ra sản phẩm có màu xanh tương tự như P. − Cr(VI) và NO2- ở nồng độ 1 mg/L gây ra sai số âm khoảng 3%, hoặc 10  15% với nồng độ 10 mg/L. − S2-, SiO32- không ảnh hưởng ở khoảng nồng độ 1,0  10 mg/L. 6.3. Bảo quản mẫu − Xác định các dạng photpho hòa tan: lọc mẫu ngay sau khi lấy và bảo quản ở  -100C hoặc bằng cách thêm 40 mg HgCl2 trong 1 lít mẫu (việc thêm HgCl2 sẽ bảo quản mẫu được lâu hơn nhưng khuyến cáo không nên dùng vì lý do môi trường). − Xác định các dạng của photpho: bảo quản lạnh ở  -100C, không được axit hóa mẫu hay bảo quản mẫu bằng CHCl3. − Xác định tổng photpho: axit hóa mẫu đến pH < 2 bằng H2SO4 hay HCl và bảo quản ở 40C hoặc làm lạnh sâu mà không cần thêm hóa chất bảo quản. 6.4. Dụng cụ hóa chất 6.4.1. Dụng cụ – Thiết bị − Máy quang phổ UV-VIS. − Các dụng cụ thủy tinh để pha chế và bảo quản, thuốc thử... 6.4.2. Hóa chất − Dung dịch H2SO4 5 N: pha loãng 70 ml H2SO4 (98 %, d = 1,84 g/ml) thành 500 ml bằng nước cất. 16
− Dung dịch kali antimonyl tatrat: hòa tan 1,3715 g K(SbO)C4H4O6.½H2O vào 400 ml nước cất trong bình định mức 500 ml, sau đó định mức thành 500 ml. Bảo quản trong bình có nút thủy tinh. − Dung dịch amoni molypdat: hòa tan 20 g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 500 ml nước cất. Bảo quản dung dịch trong bình thủy tinh có nút. − Dung dịch axit ascorbic 0,01 M: hòa tan 1,76 g axit ascorbic trong 100 ml nước cất. Dung dịch bền trong 1 tuần khi bảo quản ở 4oC. − Dung dịch thuốc thử hỗn hợp: trộn cẩn thận theo thứ tự sau: 25 ml dung dịch H2SO4 5 N, 2,5 ml dung dịch kali antimonyl tatrat, 7,5 ml dung dịch amoni molypdat và 15 ml dung dịch axit ascorbic. Lắc đều sau khi thêm mỗi thuốc thử. Nếu trong quá trình trộn hỗn hợp, dung dịch bị đục, thì lắc và để yên vài phút đến trong, sau đó mới thêm tiếp dung dịch thuốc thử mới vào. Thuốc thử hỗn hợp bền trong 4 giờ. − Dung dịch gốc photphat: hòa tan 219,5 mg KH2PO4 khan và định mức đến 1000 ml bằng nước cất. 1,00 ml dung dịch này chứa 50,0 g P-PO43- (nồng độ: 50 mg P-PO43-/L). − Dung dịch photphat trung gian: pha loãng 10,0 ml dung dịch photphat gốc thành 100 ml bằng nước cất. 1,00 ml dung dịch này chứa 5,0 g P- PO43 − (nồng độ: 5,0 mg P-PO43-/L). − Dung dịch photphat làm việc: pha loãng 5,0 ml dung dịch photphat trung gian thành 100 ml bằng nước cất. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,25 g P- PO43- (nồng độ: 0,25 mg P-PO43-/L). 6.5. Quy trình phân tích Lấy 10,0 ml mẫu vào ống nghiệm hay bình tam giác, thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein, nếu dung dịch có màu hồng, thì thêm từng giọt H 2SO4 5 N đến lúc mất màu. Thêm 1,6 ml dung dịch thuốc thử hỗn hợp, lắc cẩn thận. Để yên 10 phút (nhưng không quá 30 phút), rồi đem đo mật độ quang ở bước sóng 880 nm, với dung dịch mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Xây dựng đường chuẩn: − Pha dãy dung dịch chuẩn có nồng độ từ 0,05 ÷ 0,25 mg P-PO43-/L theo bảng sau: STT 1 2 3 4 5 Dung dịch chuẩn Thể tích dd photphat làm việc, (ml) 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Thể tích dd thuốc thử hỗn hợp, (ml) 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 Thể tích nước cất, (ml) 8,0 6,0 4,0 2,0 0 Nồng độ photphat, (mg P-PO43-/L) 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 − Cách tiến hành xác định photphat trong các mẫu chuẩn như quy trình trên. − Mẫu trắng: tương tự như mẫu chuẩn nhưng thay dung dịch làm việc bằng nước cất. − Xây dựng phương trình đường chuẩn A = f(CP-PO43-). 17
− Nồng độ photphat trong mẫu được xác định dựa vào phương trình đường chuẩn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Clesceri L. S., Greenberg A. E., Eaton A. D. (1998), Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th Ed., APHA, AWWA, WEP, USA. 18
Bài 7. PHƯƠNG PHÁP PHÂN HỦY MẪU BẰNG PESUNFAT XÁC ĐỊNH TỔNG PHOT PHO TRONG NƯỚC (SMEWW 4500-P B) 1. Nguyên tắc Mẫu được phân hủy bằng pesunfat trong môi trường axit để chuyển các dạng của photpho có trong mẫu thành octo photphat. Tổng photpho được xác định thông qua việc xác định octo photphat tạo thành trong dung dịch phân hủy bằng phương pháp axit ascorbic. 2. Bảo quản mẫu Axit hóa mẫu đến pH < 2 bằng H2SO4 hoặc HCl và bảo quản ở 40C hoặc làm lạnh sâu mà không cần thêm bất cứ hóa chất bảo quản nào. 2. Thiết bị, dụng cụ - Autoclave - Chai thủy tinh có nút vặn chịu nhiệt 3. Hóa chất  Chỉ thị phenolphtalein: 1% trong etanol  Dung dịch H2SO4: cẩn thận thêm 300 ml H2SO4 đậm đặc vào 600 ml nước cất và pha loãng đến 1000 ml  (NH4)2S2O8 hoặc K2S2O8 rắn  Dung dịch NaOH 1M: hòa tan 40 g NaOH trong nước và pha loãng đến 1000 ml 4. Quy trình phân hủy mẫu Lấy 50,0 ml mẫu cho vào chai thủy tinh có nút vặn, thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein. Nếu dung dịch có màu hồng thì thêm từng giọt dung dịch H2SO4 đến khi mất màu hồng. Thêm 1 ml dung dịch H2SO4 và 0,4 g (NH4)2S2O8 hoặc 0,5 g K2S2O8. Cho mẫu vào autoclave và đun nóng ở áp suất khoảng 98 – 130 kPa (0,098 – 0,13 MPa) trong khoảng 30 phút. Để nguội đến nhiệt độ phòng. Thêm 1 giọt chỉ thị phenolphtalein và trung hòa bằng NaOH đến khi vừa xuất hiện màu hồng. Chuyển toàn bộ mẫu sang bình định mức và định mức đến 100 ml bằng nước cất. (Lưu ý: - Nếu dùng dung dịch pesunfat thì phải pha mới mỗi khi sử dụng - Trong trường hợp xuất hiện kết tủa khi trung hòa bằng NaOH thì không được lọc bỏ kết tủa) P trong dung dịch phân hủy (ở dạng octo photphat) được xác định bằng phương pháp axit ascorbic (phương pháp 4500-P E). Xây dựng đường chuẩn với nồng độ photphat trong khoảng 0,05 – 1,0 mg P-PO43-/l). 5. Tài liệu tham khảo Clesceri L.S., Greenberg A.E., Eaton A.D. (1998), Standard methods for the examination of water and wastewater (4500-P B – Sample Preparation), 20th Ed., APHA, USA. 19