Bài giảng Phân tích môi trường

iện tĩnh, mẫu được điều chỉnh đến nhiệt độ phòng và không có ánh sáng mặt trời chiếu vào, không cản trở quá trình lắng (đơn vị đo ml/L) Chất rắn lơ lửng là thông số có ý nghĩa trong phân tích nước ô nhiễm, nước thải. Thường lấy khoảng  50ml vì khó lọc lượng mẫu lớn hơn. Thực hiện phép đo bằng phương pháp khối lượng tương tự như bên nước cấp 2. Xác định hàm lượng Cl-, SO4 2-, PO4 3- 2.1 Xác định hàm lượng Cl- •Nguyên tắc: trong môi trường trung hòa hay kiềm nhẹ, K2CrO4 được dùng làm chất chỉ thị màu tại điểm kết thúc trong pp định phân Cl- bằng dd AgNO3 Ag+ + Cl-  AgCl (1) 2 Ag+ + CrO4 2-  Ag2CrO4  đỏ nâu (2) - Dựa vào sự khác biệt của tích số tan, khi thêm AgNO3 vào mẫu có mặt hh Cl- và CrO4 2-, Ag+ sẽ phản ứng với Cl- thành kết tủa trắng sau đó pứ (2) xảy ra cho kết tủa đỏ gạch - Lấy 50 ml mẫu cho vào erlen, chỉnh pH mẫu trong 7 - 8 - Dùng dd AgNO3 0,0141N định phân đến khi dd từ màu vàng chuyển sang màu đỏ gạch, ghi nhận thể tích V1 ml AgNO3 sử dụng - Làm mẫu trắng có thể tích đồng với thể tích mẫu. Ghi nhận thể tích V0 ml AgNO3 sử dụng - Nếu mẫu có hàm lượng Cl- cao thì tiến hành pha loãng - hàm lượng Cl- được tính theo công thức: NaCl (mg/L) = Cl- (mg/L) x 1,65 Trong đó: - V1: thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu thật - V0: thể tích dd AgNO3 dùng định phân mẫu trắng Cl- (mg/L) = NAg+ x (V1 - V0) x 35,5 x 1000 V mẫu 2.2 Xác định hàm lượng SO4 2- •Nguyên tắc: trong môi trường acid khi sulfate tác dụng với BaCl2  BaSO4  trắng đục, độ đục do BaSO4 tạo thành được đo bằng quang phổ kế hấp thụ và so sánh với dd tham chiếu chuẩn trên đường cong chuẩn - Nếu mẫu đục lọc 100ml mẫu qua giấy lọc - Chuẩn bị dd tham chiếu như bảng sau (cho vào erlen) Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 (Mẫu) ml dd SO4 2- chuẩn 0 2 4 6 8 10 0 ml nước cất 25 23 21 19 17 15 0 ml nước mẫu - - - - - - 25 C (mg/ml) 0 8 16 24 32 40 ? A (Độ hấp thu) ? ? ? ? ? ? ? - Cho dd đệm (1ml) vào 7 ống nghiệm + 1 lượng nhỏ BaCl2, lắc đều - Nhanh, cẩn thận rót loạt dd tạo điều kiện (trong ống nghiệm) vào dd tham chiếu. Lắc đều erlen để hòa tan hoàn toàn BaCl2 - Đo độ hấp thu A của dd tham chiếu và của mẫu ở bước sóng 420nm. Thời gian đo  4 phút để tránh BaSO4 . Nếu độ đục vượt quá đường cong tham chiếu, làm lại với một thể tích và pha loãng thành 25ml - Tính toán: Vẽ giản đồ A=f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax+b. Từ độ hấp thu Am của mẫu, tính nồng độ Cm. Nếu Am của mẫu vượt quá các trị số của dd chuẩn  pha loãng mẫu đến nồng độ thích hợp 2.3 Xác định hàm lượng PO4 3- •Nguyên tắc: trong môi trường acid các dạng của phosphate được chuyển về ortho phosphate và sẽ phản ứng với ammonium molybdate  acid molybdophosphoric, sau đó acid này sẽ bị khử bởi SnCl2  molybdenum màu xanh dương PO4 3- + 12(NH4)2MoO4 + 24H +  (NH4)3PO4.12MoO3 + 21NH4 + + 12 H2O (NH4)3PO4.12MoO3 + Sn 2+  Molybdenum xanh dương + Sn4+ - Cho 0,05ml (1 giọt) phenolphthalein vào 50ml mẫu (hoặc thể tích phù hợp đã lắc đều). Nếu có màu  thêm từ từ dd H2SO4 đến khi mất màu. Sau đó thêm 1ml H2SO4 và 0,4g (NH4)2S2O8 hoặc 0,5g K2S2O8 - Đun 30 – 40ph cho còn khoảng 10ml. Để nguội, thêm vào 1 giọt phenolphthalein và trung hòa đến màu hồng nhạt bằng NaOH, định mức đến 50ml bằng nước cất - Lấy 50ml mẫu, thêm 1 giọt phenolphthalein, nếu mẫu chuyển sang hồng  thêm từ từ H2SO4 đến khi mất màu - Thêm vào 2ml molybdate và 0,25ml (5 giọt) SnCl2 và lắc đều. Tốc độ và cường độ hiện màu phụ thuộc vào nhiệt độ  dd chuẩn, mẫu và hóa chất có cùng nhiệt độ (không quá 20C) trong khoảng 20 – 300C - Để yên dd sau 10ph (không quá 12ph) đo bằng quang phổ kế ở bước sóng 690nm - Chuẩn bị đường cong chuẩn theo bảng dưới đây: (Slide kế tiếp) - Từ loạt dd chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu  y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu  tính nồng độ Cm. Nếu Am vượt quá các trị số của dd chuẩn  phải pha loãng đến nồng độ thích hợp Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 (Mẫu) ml dd P-PO4 chuẩn 1µg/ml 0 1 2 3 4 5 - ml nước cất 50 49 48 47 46 45 ml mẫu nước - - - - - - 50 ml dd molybdate 2,0ml Ml SnCl2 0,25ml = 5 giọt C (µg) 0 1 2 3 4 5 C (mg/L) 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 A (Độ hấp thu) ? ? ? ? ? ? ? a = n∑xiyi - n i = 1 ∑xi n i = 1 ∑yi n i = 1 n∑xi 2 n i = 1 - (∑xi) 2 n i = 1 b = ∑xi 2 n i = 1 ∑xi n i = 1 ∑xiyi n i = 1 n∑xi 2 n i = 1 - (∑xi) 2 n i = 1 ∑yi - n i = 1 3. Xác định hàm lượng sắt, mangan 3.1 Xác định hàm lượng sắt •Nguyên tắc: Sắt trong mẫu được khử thành Fe2+ (tan trong nước) bằng cách đun sôi trong môi trường acid và hydroxylamine. Sau đó Fe2+ tạo phức có màu với 1,10 phenanthroline (C12H8N2.H2O) ở pH 3 – 3,3. Mỗi nguyên tử Fe2+ sẽ kết hợp với 3 phenanthroline tạo phức màu đỏ cam. Cường độ màu phụ thuộc vào pH. Phản ứng cực đại khi pH từ 2,9 – 3,5 và sử dụng lượng thừa phenanthroline. Phản ứng: Fe(OH)3 + 3H +  Fe3+ + 3H2O (1) 4Fe3+ + 2NH2OH  4Fe 2+ + N2O + 4H + + H2O (2) + Fe2+  [ ] ]2+ 3 N N N-N Fe màu đỏ cam Sắt tổng cộng (Fetc): - Mẫu phải được lắc đều trước khi phân tích, lấy 50ml mẫu cho vào erlen. Nếu thể tích mẫu có sắt > 200 µg  sử dụng lượng mẫu ít hơn và pha thành 50ml. Thêm 2ml HCl đđ và 1ml NH2OH.HCl thêm vài viên bi thủy tinh và đun sôi erlen đến khi còn 15 – 20ml (nếu bị cạn, cho vào 2ml HCl đđ và 5ml nước cất) - Làm nguội đến T0 phòng, chuyển dd vào bình định mức 100ml, thêm 10ml dd đệm NH4CH3COOH và 4ml dd phenanthroline, cho nước cất đến vạch định mức và lắc đều, để yên 10 – 15ph cho cường độ màu đạt cực đại và ổn định. Fetc được tính bằng cách đo độ hấp thu trên máy spectrophotometer ở bước sóng 510nm Sắt hai (Fe2+): - Việc xác định Fe2+ phải thực hiện tại điểm lấy mẫu do có sự thay đổi tỷ lệ Fe2+ và Fe3+ theo thời gian trong môi trường acid. Để xác định Fe2+, acid hóa mẫu bằng HCl đđ theo tỷ lệ 2ml HCl/100ml mẫu ngay sau khi lấy mẫu - Lấy 50ml mẫu đã acid hóa, thêm 20ml phenanthroline và 10ml dd đệm NH4C2H3O2, lắc đều. Pha thành 100ml với nước cất, để yên trong 10 – 15ph, sau đó đo độ hấp thu A ở bước sóng 510nm Cách thành lập đường cong chuẩn: - Sử dụng dd chuẩn có nồng độ 1ml = 10µg Fe, pha loạt dd chuẩn như sau: - ** Định mức thành 100ml bằng nước cất, lắc đều và đo độ hấp thu - Nếu mẫu bị đục và có màu, nên sử dụng chính mẫu làm mẫu trắng (thay vì nước cất) và xử lý mẫu theo tất cả các bước như trên nhưng không cho phenanthroline - Từ độ hấp thu của dãy chuẩn  vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu  phương trình y = ax + b. Từ trị số Am của dd mẫu, dựa vào phương trình này suy ra nồng độ mẫu Cm (mg/L) Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 V dd chuẩn (ml) 0 2 4 6 8 10 V nước cất (ml) 50 48 46 44 42 40 V dd đệm NH3C2H3O2 (ml) 10 V dd phenanthroline (ml) 4 ** Định mức 100ml Hàm lượng C (µg) 0 20 40 46 80 100 Nồng độ C (mg/L) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A (Độ hấp thu) - 510nm zero ? ? ? ? ? 3.2 Xác định hàm lượng mangan •Nguyên tắc: Persulfate là chất oxy hóa mạnh đủ để oxy hóa Mn2+ thành Mn7+ khi có Ag làm xúc tác. Sản phẩm có màu tím của permanganate bền trong 24h nếu sử dụng lượng thừa persulfate và không có mặt chất hữu cơ. Phản ứng: 2Mn2+ + 5S2O8 + H2O  2MnO4 - + 10SO4 2- + 10H+ - Lấy 100ml mẫu hay 1 thể tích mẫu thích hợp (CMn = 0,05 – 1,2mg/L) - Cho vào mẫu 5ml dd xúc tác và 1 giọt H2O2, đun sôi còn khoảng 90ml - Thêm 1g (NH4)2S2O8 đun sôi trong 1ph, để nguội đến T 0 phòng, pha loãng bằng nước cất tới 100ml - Lập đường cong chuẩn với các dd chuẩn như sau: Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 ml dd chuẩn 1ml = 10 Mn 0 2 4 6 8 10 12 ml nước cất 100 98 96 94 92 90 88 (NH4)2S2O8 1g C 0 20 40 60 80 100 120 C (mg/L) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 A (Độ hấp thu) ? ? ? ? ? ? ? - Đo độ hấp thu A trên máy quang phổ kế - Từ độ hấp thu của loạt chuẩn, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu  y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu  tính nồng độ Cm của mẫu. 4. Xác định hàm lượng nitrogen (NO2 -, NO3 -, NH3, NH3 hữu cơ) 4.1 Xác định hàm lượng nitrogen – nitrite (N-NO2) •Nguyên tắc: Nitrite được xác định bằng pp so màu. Màu do phản ứng từ các dd tham chiếu và mẫu sau khi tác dụng với acid sulfanilic và naphthylamine ở môi trường với pH = 2 – 2,5 tạo thành hợp chất màu đỏ tím của acid azobelzol naphthylamine sulfonic như sau: − Phương pháp diazo thích hợp khi xác định hàm lượng N-NO2 từ 1 – 25µg/L − Dung dịch lưu trữ N-NO2: (1ml = 250µg N-NO2): NaNO2 0,05: hòa tan 1,232g NaNO2 trong nước cất và định mức thành 1000ml − Dung dịch N-NO2 chuẩn: (1ml = 0,0005mg = 0,5µg N-NO2): lấy 2ml dd lưu trữ định mức bằng nước cất thành 1L − Nếu mẫu thử nhiều chất lơ lửng và màu, thêm 2ml dd Al(OH)3 vào 100ml mẫu, để lắng vài phút, lọc bỏ lớp nước qua lọc đầu tiên − Chuẩn bị mẫu và dd tham chiếu (đường chuẩn) theo bảng sau: + NaNO2  HSO3 NH3 HSO3 N=N +Cl- + NaCl + H2O Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 (mẫu) ml dd N-NO2 chuẩn (1ml = 0,5 µg N-NO2) 0 2,5 5 7,5 10 12,5 - ml nước cất 25 22,5 20 17,5 15 12,5 - ml mẫu nước - - - - - - 25 ml dd EDTA 0,5ml/ống ml acid sulfanilic 0,5ml/ống – đợi 10ph ml naphthylamin 0,5ml/ống ml dd đệm acetate 0,5ml/ống – đợi 20ph C (µg) 0 1,25 2,5 3,75 5,0 6,25 - C (mg/L) 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 - Các dd theo đúng thứ tự trong bảng, sau mỗi lần thêm dung dịch pứ, chờ đúng thời gian quy định. Đo độ hấp thu A trên máy quang phổ kế ở  = 520nm - Từ độ hấp thu của loạt chuẩn, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu  y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu  tính nồng độ Cm của mẫu. 4.2 Xác định hàm lượng nitrogen – nitrate (N-NO3) •Nguyên tắc: Phản ứng giữa nitrate và brucine cho sản phẩm màu vàng được áp dụng để xác định hàm lượng nitrate bằng pp so màu. Tốc độ pứ chịu ảnh hưởng bởi lượng nhiệt tỏa ra từ pứ. Vì thế các chất pứ được thêm vào lần lượt và ủ ở một khoảng thời gian chính xác tại nhiệt độ đã biết. Nồng độ acid và t pứ được lựa chọn để tạo màu tốt nhất và ổn định. PP này thích hợp với cả nước biển, với N-NO3 xấp xỉ 0,1 – 2 mg/L •Thí nghiệm: − Nếu mẫu có chlorin khử lượng chlor dư này bằng cách thêm 1 giọt sodium arsenite cho mỗi 0,1mg Cl2 trên 50ml mẫu − Chuẩn bị dd tham chiếu theo bảng sau: Số thứ tự 1 2 3 4 5 6 ml dd N-NO3 chuẩn (2ppm) 1 2 3 4 5 6 ml nước cất 9 8 7 6 5 4 C (µg) 2 4 6 8 10 12 C (mg/L) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 − Trong loạt ống nghiệm khác lấy 4ml H2SO4 đđ vào từng ống − Trích 1ml dd tham chiếu và mẫu vào từng ống theo đúng số thứ tự − Đặt tất cả vào tủ kín tránh ánh sáng, đợi 10ph. Hút sẵn 5ml nước cất vào loạt ống đựng H2SO4 trước đó − sau 10ph rót nhanh 5ml nước cất đã chuẩn bị vào từng ống nghiệm, lắc đều, giữ trong bóng tối thêm 20ph nữa để phản ứng kết thúc. Đo độ hấp thu A ở  = 410nm − Từ độ hấp thu của loạt chuẩn, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu  y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu  tính nồng độ Cm của mẫu. Mg NO3/L = mg N-NO3 x 4,43 Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 7 (mẫu) ml dd tham chiếu 0 1 1 1 1 1 1 - ml nước cất 2 1 1 1 1 1 1 1 ml mẫu nước - - - - - - - 1 dd brucine 0,5ml/ống H2SO4 Rót nhanh 4ml H2SO4 đã chuẩn bị vào các ống đựg chuẩn và mẫu, lắc đều từng ống 4.3. Xác định hàm lượng nitrogen – ammonia (N-NH3) •Nguyên tắc: pp Nessler được áp dụng cho nước tinh khiết, nước thiên nhiên, nước thải đã được làm sạch hoặc chưng cất. Tất cả loại này phải có độ màu thấp và nồng độ N-NH3 > 20µg/L. Ammonia tác dụng với thuốc thử Nessler trong môi trường kiềm theo pứ sau để cho sp có màu vàng: •2(2KI.HgI2) + NH3 + 3KOH  (NH2)Hg-O-Hg-I + 7KI + 2H2O •Đối với nước thải, để tránh trở ngại do các tạp chất, mẫu cần được chưng cất và sau đó áp dụng pp Nessler cho dịch phẩm. •Thí nghiệm: •1. Phương pháp Nessler hóa trực tiếp − Khử chlor dư (nếu là NTSH hoặc NT nhiễm chlor). Thêm 1mg Na2S2O3 N/70 cho 1mg Cl2/L trong 50ml mẫu − Thêm 1ml ZnSO4 và 0,5ml NaOH 6N (pH = 10,5) trong 100ml mẫu, trộn đều và ly tâm loại kết tủa, lấy phần nước trong. Lấy 50ml mẫu qua lọc, thêm 1 giọt EDTA để tránh Ca2+, Mg2+ hoặc các ion khác gây kết tủa với Nessler − Chuẩn bị dd tham chiếu theo bảng sau: Màu vàng Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (mẫu) ml dd N-NH3 chuẩn (10ppm) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 - ml nước cất 50 49,5 49 48,5 48 47,5 47 46,5 46 - ml mẫu nước - - - - - - - - - 50 Thuốc thử Nessler 2ml/ống C (µg) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ? C (mg/L) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ? A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? −So màu các dd ở  = 430nm sau khi thêm Nessler khoảng 10ph. Nếu màu của mẫu vượt quá đường cong tham chiếu, làm lại vói 1 thể tích mẫu thích hợp và pha loãng thành 50ml −Nhiệt độ chưng cất được điều chỉnh sao cho được 6 – 10ml phút, tắt hệ thống khi chưng cất phẩm thu được khoảng 150ml −Rót dd này vào ống Nessler 50ml và xác định độ hấp thu với bảng dd tham chiếu như pp Nessler 2. Phương pháp chưng cất Kjeldahl −Trong bình kjeldahl, một bình sử dụng với nước cất, bình kia đựng 140 hoặc 280ml mẫu. Nếu mẫu được bảo quản bằng H2SO4đđ, thêm 5ml dd độn phosphate (12ml cho nước thải) để có pH = 70,2 −Lắp bình và bầu kjeldahl vào hệ thống chưng cất. Đầu ống ngưng hơi phải nhúng chìm trong dd acid boric theo tỷ lệ 50ml/1mg N- NH3 Tính toán 1. Phương pháp Nessler hóa trực tiếp: −Từ loạt chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng pp bình phương cực tiểu  y = ax + b. Từ giá trị Am của mẫu  tính nồng độ Cm của mẫu. 2. Phương pháp Nessler hóa chưng cất phẩm −Tương tự như pp Nessler hóa trực tiếp tính được Cm mg N-NH3 = Cm x A/B −A: thể tích chưng cất phẩm tổng cộng kể cả acid boric −B: thể tích định phân hh dùng để tác dụng với thuốc thử Nessler 4.4. Xác định hàm lượng nitrogen – hữu cơ •N-organic không bao gồm các azide, azo, hydrazone, nitrate, nitrite, nitro, nitroso, oxime và semicarbazone. Nếu N-NH3 không được khử trước thì kết quả sẽ là nitrogen tổng cộng. Phải xác định N-NH3 trước sau đó chưng cất tiếp tục để xác định N-hữu cơ. •Nguyên tắc: Với tác dụng của H2SO4, Na2SO4 và HgSO4 (catalyst), amino- nitrogen của các chất hữu cơ được biến đổi thành ammonium sulfate. Ammonia tự do và ammonium nitrogen  ammonium sulfate. Trong thời gian phân hủy mẫu, hh mercury ammonium được hình thành và bị phân tích bởi Na2S2O3. Trung hòa mẫu bằng dd kiềm và chưng cất. Hàm lượng ammonia hữu cơ được hấp thu bằng acid boric và xác định bằng pp so màu hay chuẩn độ với acid chuẩn trên thể tích chưng cất phẩm thu được •PP so màu xác định hàm lượng N-organic  5mg/L •PP chuẩn độ xác định hàm lượng N-organic > 5mg/L •Thí nghiệm: − Chuẩn bị và chọn thể tích mẫu thích hợp theo bảng hướng dẫn sau: Lượng nitrogen trong mẫu Thể tích mẫu (ml) 0 – 1 500 1 – 10 250 10 – 20 100 20 – 50 50 50 - 100 25 •Nếu cần, pha loãng mẫu thành 300ml rồi trung hòa đến pH = 7 •Thêm 25ml borate buffer và NaOH 6N đến pH 9,5: Chưng cất và xác định lượng ammonia-nitrogen bằng thể tích chưng cất phẩm thu được (hấp thụ với 25ml acid boric + chỉ thị màu hh). Dùng cặn còn lại trong bình kjeldahl để xác định lượng N-organic. •Phân hủy: Cẩn thận thêm 50ml dd phân hủy vào bình kjeldahl chứa cặn còn lại + bi thủy tinh và đun trong tủ hút đến khi thấy khói trắng bay ra, dd có màu vàng rơm và trong. Để nguội, pha loãng thành 300ml với nước cất rồi trung hòa bằng dd sodium hydroxide – thiosulfate (30 – 40ml, dùng phenolphtalein làm chỉ thị màu) lắc đều, đôi khi thấy xuất hiện  đen của HgS, pH của mẫu lúc này là 11,0 •Chưng cất: nối bình kjeldahl vào hệ thống chưng cất, đầu ra nhúng chìm trong 25ml acid boric, chưng cất đến khi thu được khoảng 200ml chưng cất phẩm. Sau đó định phân bằng HCl 0,1N hay H2SO4 0,1N. Làm mẫu trắng với nước cất •Tính toán: •Vt: thể tích HCl 0,1N dùng cho thử thật •Vo: thể tích HCl 0,1N dùng cho mẫu trắng 5. Xác định hàm lượng DO, COD, BOD5 5.1 Xác định hàm lượng oxy hòa tan (DO) •Nguyên tắc: Phương pháp Winkler cải tiến dựa trên sự oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ bởi lượng oxy hòa tan trong nước. Khi cho MnSO4 và dd iod kiềm (NaOH + NaI) vào mẫu có 2 trường hợp xảy ra: −Nếu không có oxy hiện diện, Mn (OH)2  có màu trắng −Nếu mẫu có oxy, 1 phần Mn2+ bị oxy hóa thành Mn4+, tủa có màu nâu −Mn4+ có khả năng khử I- thành I2 tự do trong môi trường acid. Như vậy lượng I2 được giải phóng tương đương với lượng oxy hòa tan có trong nước. Lượng iod này được xác định bằng thiosulfate với chỉ thị hồ tinh bột Mn2+ + 2OH-  Mn(OH)2  (tủa trắng) (1) Mn2+ + 2OH- + 1/2O2  MnO2 + H2O (2) Hoặc Mn(OH)2 + 1/2O2  MnO2 + H2O (3) − Phương pháp Winkler bị giới hạn bởi các tác nhân oxy hóa khác nhau như: nitrite, sắt. Chúng có thể oxy hóa 2I-  I2 đưa đến việc nâng cao trị số kết quả. Ngược lại, tác nhân khử như Fe2+, sulfite, sulfide lại oxy hóa I2  I- sẽ làm thấp giá trị kết quả. − Đặc biệt nitrite là một trong những chất ngăn trở thường gặp, nó không oxy hóa Mn2+ nhưng khi có mặt iodide và acid, NO2 sẽ oxy hóa 2I -  I2, N2O2 tạo thành từ phản ứng lại bị oxy hóa bởi oxy không khí qua mặt thoáng dd và  NO2 − Do đó khi có NO2 trong mẫu, điểm kết thúc không thể xảy ra bình thường khi có sự biến đổi liên tục từ 2I-  I2 và ngược lại. Để khắc phục nhược điểm trên của pp winkler, một lượng nhỏ NaN3 được thêm vào dd iodide kiềm MnO2 + 2I - + 4H+  Mn2+ + I2 + 2H2O (4) 2Na2S2O3 + I2  Na2S4O6 + 2NaI (không màu) (5) 2NO2 + 2I - + 4H+  I2 + N2O2 + 2H2O Và N2O2 + 1/2O2 + H2O  2NO2 + 2H + −Theo tiến trình này thì NO2 bị loại hẳn. Thí nghiệm: −Lấy mẫu đầy chai DO 300ml, đậy nút, đổ bỏ phần trên, không để bọt khí bám quanh thành chai −Mở nút, lần lượt thêm 2ml MnSO4, 2ml Iodur azur kiềm, đậy nút, đảo chai trong 20s cho kết tủa lắng yên khoảng 2/3 chai −Đợi kết tủa lắng yên, mở nút cẩn thận, cho 2ml H2SO4 đđ. Đóng nắp, đảo mạnh chai. Khi tủa đã tan hoàn toàn, dùng ống đong 100ml rót bỏ 97ml dd. Định phân lượng còn lại bằng Na2S3O3 đến khi có màu vàng nhạt rồi thêm 5 giọt chỉ thị hồ tinh bột. Tiếp tục định phân cho đến khi dd mất màu xanh Tính toán: 1ml Na2S2O3 0,025 M = 1mg O2/L NaN3 + H +  HN3 + Na + HN3 + NO2 + H +  N2 + N2O + H2O 5.2 Xác định hàm lượng nhu cầu oxy hóa học (COD) •Nguyên tắc: Hầu hết các chất hữu cơ đều bị phân hủy khi đun sôi trong hỗn hợp cromic và acid sulfuric: −Với c = 2/3n + a/6 – b/3 CnHaOb + cCr2O7 + 8cH +  nCO2 + (a/2 + 4c)H2O + 2cCr3+ −Lượng K2Cr2O7 và H2SO4 được biết trước sẽ giảm tương ứng với lượng chất hữu cơ có trong mẫu. Lượng Cr2O7 2- dư sẽ được định phân bằng dd Fe(NH4)2(SO4)2 và lượng chất hữu cơ bị oxy hóa sẽ tính ra bằng lượng oxy tương đương qua CrO7 2- bị khử, lượng oxy tương đương này chính là COD Thí nghiệm: 1. Phương pháp đun kín (với mẫu COD > 50mg/L): −Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với H2SO4 20% trước khi sử dụng. Chọn thể tích mẫu và hóa chất dùng tương ứng theo bảng dưới đây: −Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm K2Cr2O7, cẩn thận thêm H2SO4 reagent vào. Đặt ống nghiệm vào rổ inox và cho vào lò sấy hoặc máy COD ở 1500C trong 2h. Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ vào erlen và thêm 0,05 -0,1ml chỉ thị feroin và định phân bằng FAS 0,1M − Dứt điểm khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ. Làm mẫu trắng với nước cất 2. Phương pháp đun hoàn lưu (với mẫu COD < 50mg/L): − Lấy 50 hay 100ml mẫu cho vào bình cầu nút mài, thêm 1g HgSO4 và vài viên bi thủy tinh, cẩn thận thêm 5ml H2SO4 reagent, lắc đều cho HgSO4 tan ra (giữ bình cầu trong môi trường lạnh để tránh bay hơi các chất hữu cơ) − Thêm 25ml K2Cr2O7 vào lắc đều, sau đó nối với hệ thống hoàn lưu, thêm 70ml H2SO4 qua phễu của hệ thống hoàn lưu, lắc đều. Đun trong 2h, để nguội và tráng ống hoàn lưu bằng nước cất. Sau đó định phân lượng K2Cr2O7 thừa bằng FAS với 0,1 - 0,15ml feroin làm chỉ thị, kết thúc khi dd chuyển từ xanh sang nâu đỏ Ống nghiệm Thể tích mẫu (ml) K2Cr2O7 H2SO4 reagent Tổng thể tích (ml) 20 x 150mm 5,0 3,0 7,0 15,0 25 x 150mm 10,0 6,0 14,0 30,0 Ống chuẩn 10ml 2,5 1,5 3,5 7,5 − Phương pháp đun kín dùng K2Cr2O7 0,0167M và FAS 0,1M − Phương pháp đun hoàn lưu dùng K2Cr2O7 0,00417M và FAS 0,025M Tính toán: − Phương pháp đun kín hay đun hoàn lưu đều dùng chung công thức tính toán như sau: − Trong đó: − A: Thể tích FAS dùng cho ống thử không − B: thể tích FAS dùng cho ống thử thật − M: Nguyên chuẩn độ của FAS (hệ số xác định sự chênh lệch giữa nồng độ thực của FAS (0,1M) lúc mới pha và nồng độ FAS đã bị biến đổi khi để lâu ngoài không khí) 5.3 Xác định hàm lượng nhu cầu oxy sinh học (BOD) •Nguyên tắc: Sử dụng chai DO có V = 300ml. Đo hàm lượng DO ban đầu và sau 5 ngày ủ ở 200C. Lượng oxy chênh lệch do vi sinh vật sử dụng chính là BOD. Thí nghiệm: −Chuẩn bị nước pha loãng (nước cất được sục khí bão hòa oxy). Sử dụng mỗi dd phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 là 1ml cho 1L nước cất bão hòa oxy và giữ ở 20oC1 (nước pha loãng này được sục khí từ 1,5 – 2h) −Nếu có độ acid hay kiềm thì mẫu phải được trung hòa đến pH 6,5 – 7,5 bằng H2SO4 hay NaOH loãng. Nếu mẫu có chlor dư đáng kể, thêm 1ml acid acetic 1:1 hay H2SO4 1:50 trong 1L mẫu, sau đó định phân bằng Na2S2O3 đến dứt điểm. −Kỹ thuật pha loãng mẫu xử lý theo tỷ lệ đề nghị sau: −0,4 – 1%: cho nước thải CN nhiễm bẩn nặng −1 – 55%: cho nước uống chưa xử lý hoặc đã lắng −5 – 25%: cho dòng chảy qua quá trình oxy hóa −25 – 100%: cho các dòng sông ô nhiễm −Chiết nước pha loãng vào 2 chai. Cho mẫu vào mỗi chai bằng cách nhúng pipet xuống đáy chai thả từ từ mẫu vào chai cho đến khi đạt thể tích cần sử dụng. Lấy pipet ra khỏi chai và đậy nhanh nút lại (không có bọt khí). Một chai đậy kín để ủ 5 ngày (BOD5). Chai ủ trong tủ 20oC, niêm bằng nước mỏng trên chỗ loe của miệng chai, lưu ý không để nước cạn hết. −Định phân lượng DO: một chai xác định DO ngay trên mẫu pha loãng: DOo −Một chai còn lại ủ ở 200C 1 và định phân sau 5 ngày: DO5 −Độ pha loãng sao cho để sự khác biệt giữa 2 lần định phân > 1mgO2/L −Tính toán: BOD (mg/L) = (DOo – DO5) x f −DOo: oxy hòa tan đo ngày đầu tiên −DO5: oxy hòa tan đo được sau 5 ngày − f: hệ số pha loãng Thank you For your attention 5.3 Xác định hàm lượng nhu cầu oxy sinh học (BOD) •Nguyên tắc: Sử dụng chai DO có V = 300ml. Đo hàm lượng DO ban đầu và sau 5 ngày ủ ở 200C. Lượng oxy chênh lệch do vi sinh vật sử dụng chính là BOD.