4_4_14 hóa kỹ thuật môi trường

ThS.Bùi Phương Linh

Hóa kỹ thuật môi trường – Lớp 01ĐH KTMT

XÁC ĐỊNH PHOSPHAT

1. PHẠM VI ÁP DỤNG: - Phân tích mẫu nước uống, nước thiên nhiên và nước thải. 2. TÀI LIỆU THAM KHẢO: “Standard methods for the Examination of water and wasewater (SMEWW) - 21st

Edition năm 2005” 4500-P D. Stannous Chloride Method. 3. NỘI DUNG 3.1. NGUYÊN TẮC 3.2. LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU Bảo quản bằng cách làm đông lạnh mẫu hay giữ ở -10C. Đặc biệt khi phải giữ mẫu dài lâu, thêm clorua thủy ngân II vào mẫu theo tỉ lệ 40 mg HgCl2/L. Không dùng axit hay cloroform CHCl3 làm chất bảo quản khi cần phân tích phospho ở các dạng khác nhau. Nếu chỉ phân tích riêng phospho tổng cộng, cho axit HCl hoặc H2SO4 vào sao cho pH < 2, hay trữ đông mẫu. Khi phospho trong mẫu ở hàm lượng thấp, không nên đựng mẫu trong bình plastic vì phospho sẽ bị hấp thụ vào thành bình. Nếu dùng chai thủy tinh, phải xúc rửa bằng axit clohydric HCl, sau đó tráng lại vài lần với nước cất. Không dùng chất tẩy rửa thương mại có phosphat để làm sạch dụng cụ thủy tinh sử dụng trong thí nghiệm xác định phospho. 3.3. YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG MẪU - Ảnh hưởng chủ yếu là silic và arsen khi mẫu bị đun nóng; - Ion sắt hai nồng độ lớn hơn 100 mg/L sẽ gây sai số lớn. - Loại trừ sulfide bằng dung dịch brom. 3.4. THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ - Bếp đun, muỗng cân hóa chất, erlen, pipet, bình định mức và các dụng cụ khác

trong PTN. - Máy quang phổ hấp thu phân tử: bước sóng 690 nm. 3.5. HÓA CHẤT a. Dung dịch chỉ thị phenolphthalein: Hòa tan 1g phenolphthalein trong 100 mL ethyl hoặc isopropyl alcohol và thêm 100 mL nước cất. b. Dung dịch ammonium molydate I: Hòa tan 25 g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 175 mL nước cất. Cho từ từ 280 mL H2SO4 đậm đặc vào 400 mL nước cất, để nguội xuống nhiệt độ phòng rồi thêm dung dịch molydate vào và định mức thành 1000 mL. c. Dung dịch stannous chloride I: Hòa tan 2,5 g SnCl2.2H2O trong 100 mL glycerol. Đun cách thủy và dùng đũa thủy tinh khuấy cho hòa tan nhanh. d. Dung dịch Phosphat stock:

+ Có thể mua dung dịch pha sẵn có nồng độ (PO43-) = 1001 ± 2 mg/L.

+ Hoặc pha từ hóa chất rắn tinh khiết KH2PO4: Hòa tan 0,2195 g KH2PO4 khan trong 1000 mL nước cất. Dung dịch này có nồng độ P-PO43- = 50 mg/L e. Dung dịch Phosphat chuẩn làm việc: có nồng độ P-PO4

3- = 10 mg/L dùng nước cất pha loãng từ dung dịch stock (dd gốc). 3.6. TIẾN TRÌNH THỬ NGHIỆM 3.6.1. Chuẩn bị dụng cụ - Rửa dụng cụ: Tất cả các dụng cụ thủy tinh dùng để phân tích phospho được rửa

bằng dung dịch HCl 1:1 và tráng lại vài lần bằng nước cất trước khi sử dụng. - Erlen, bình định mức dùng để thử nghiệm phospho không sử dụng vào các mục

đích khác. 3.6.2. Xây dựng đường chuẩn



Sử dụng dung dịch chuẩn làm việc có nồng độ P-PO43- = 10 mg/L. Nếu chỉ xác định orthophosphate thì dùng bình định mức 25 mL. STT 0 1 2 3 4 Mẫu C (P-PO4

3-), mg/L 0 0,2 0,4 0,8 1,2 ? Vdd chuẩn làm việc, mL 0 0,2 * 25/10

=

Vdd ammonium molydate I 2 mL Vdd SnCl2 5 giọt (0,25 mL)

Thêm nước cất đến vạch bình định mức. Phức có màu xanh, không bền, đo màu sau 10 phút nhưng không quá 12 phút, bước

sóng 690 nm. 3.6.3. Mẫu nước - Lấy một thể tích mẫu nước thích hợp cho vào bình định mức 25 mL. - Thêm 2 mL molybdate và 5 giọt SnCl2 (0,25 mL) vào lắc đều. - Thêm nước cất đến vạch bình định mức. - Để yên 10 phút (nhưng không quá 12 phút), đo màu ở bước sóng 690 nm, dùng nước cất làm mẫu blank. Nếu mẫu đục thì lấy chính mẫu làm mẫu blank. Chú ý: Tốc độ hiện màu và cường độ màu phụ thuộc vào nhiệt độ. Vì vậy, giữ mẫu thử, mẫu chuẩn và hóa chất ở khoảng 20 - 30oC và nhiệt độ giữa chúng chênh nhau không quá 2oC. 3.7. TÍNH KẾT QUẢ Dựa vào nồng độ và độ hấp thu vừa đo được của dãy chuẩn ta dựng phương trình

đường thẳng có dạng y = A + Bx, với y là độ hấp thu của mẫu thế vào phương trình ta tính được x, từ đó ta tính được nồng độ của phospho trong mẫu CP = x * k (với k là hệ số pha loãng mẫu; k = thể tích bình định mức/thể tích mẫu đem phân tích).

Kết quả cuối cùng được tính theo đơn vị: mgP-PO43-/L hoặc mgPO4

3-/L. Giống đơn vị của dd chuẩn làm việc.

Nếu kết quả phân tích nằm ngoài khoảng tuyến tính làm việc thì phải pha loãng mẫu.



BÀI TẬP DO Câu hỏi

1. Thảo luận: tại sao phải duy trì một nồng độ oxy hòa tan trong nguồn nước mặt, sông suối?

2. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến độ hòa tan của oxy trong nước? 3. Các yêu cầu nào phải tuân thủ khi khi lấy mẫu DO để phân tích? 4. Hãy cho biết hai lý do phải cố định oxy ngay tại hiện trường khi không thể đo

DO tại hiện trường là gì? 5. Viết các phương trình phản ứng trong phương pháp Winker chưa cải tiến? 6. Lập bảng để chỉ ra 5 chất có ảnh hưởng đến pp Winker chưa cải tiến, và chỉ ra

cách khắc phục để loại trừ ảnh hưởng? 7. Trình bày cách loại trừ ảnh hưởng của nitrite bằng azide như thế nào? 8. Chức năng của NaOH khi pha dd thiosulfate sodium? 9. Những thuận lợi và khó khăn khi đo DO bằng điện cực màng. 10. Các thông số nào cần quan tâm khi xác định DO trong nước bằng đ cực.

Bài tập 1 Hàm lượng oxy hòa tan trong nước giúp ta đánh giá chất lượng nước. Trong điều kiện không có máy đo oxy ta phải dùng phương pháp Winkler cải tiến và sử dụng các hóa chất có trong phòng thí nghiệm.Theo phương pháp này, Mn trong nước bị oxy hóa tỉ lượng thành MnO2 bởi O2 tan và sau đó chuẩn độ MnO2 bằng phép đo iot. Lấy mẫu nước vào đầy tràn chai BOD (300 mL), cho vào 2 ml MnSO4, 2 mL dung dịch azide kiềm gồm: NaOH; NaI; NaN3. Đậy chặt chai và lắc kỹ dung dịch. Để yên cho kết tủa lắng xuống. Thêm 2 mL H2SO4 đặc và lấy 203 ml dd đem chuẩn độ bằng dd Na2S2O3 0,025N tới màu vàng nhạt. Thêm chỉ thị hồ tinh bột (5 giọt) và tiếp tục chuẩn độ tới khi mất màu xanh, tiêu hao hết 5,8 mL dd Na2S2O3 (sodium thiosunfat).

a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Tính hàm lượng oxy hòa tan (DO) trong mẫu nước trên theo mg/L.

BÀI TẬP 2 Để xác định chỉ số DO của nước hồ Q có chiều dài 1000 m, chiều rộng 1000 m và nước sâu là 2 m, người ta lấy 300 ml nước hồ đó vào chai DO (Vchai = 300 ml). Cho vào đó 2 ml dung dịch MnSO4 và 2 ml dung dịch KI. Cho thêm 2 ml axit H2SO4 đặc vào để hòa tan hoàn toàn kết tủa. Sau đó lấy 200 ml đem chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0,025N hết 2,9 ml với chất chỉ thị là hồ tinh bột cho đến mất màu xanh.

a. Tính chỉ số DO của nước hồ trên. b. Để nâng cao chỉ số DO của nước hồ lên 6 mg/l cần phải sục thêm bao nhiêu kg

oxi vào nước hồ đó. BÀI TẬP 3 Hãy cho biết DO = Thể tích dung dịch Na2S2O3 chỉ đúng trong trường hợp nào? BÀI TẬP: (Dùng để tham khảo cách làm) Tính nhu cầu oxy lý thuyết ThOD và nồng độ carbon hữu cơ của mẫu nước có chứa các hợp chất sau: glucose (C6H12O6) 150 mg/l benzene (C6H6) 15 mg/l Phương trình oxy hóa của 2 hợp chất là: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O 180 192 264 108 150



C6H6 + 7,5 O2 6CO2 + 6 H2O 78 240 264 64 15 Tổng nhu cầu oxy lý thuyết của dung dịch là: [(192/180) * 150 mg/l] + [(240/78)* 15 mg/l] = 206,7 mgO2/L Tổng nồng độ carbon hữu cơ trong dung dịch là: [(72/180) * 150 mg/l] + [(72/78)* 15 mg/l] = 73,8 mgO2/L



BÀI TẬP COD BÀI 1 : Tính khối lượng FAS Fe(NH4)2(SO4)2. 6H2O cần để pha 100 ml dd Fe2+ có nồng độ 200 mg/l? BÀI 2: Tính giá trị COD của mẫu nước thải cho biết: nồng độ chính xác của Fe2+ là 0,1N; thể tích Fe2+ định phân mẫu nước cất là 3,1 ml; thể tích Fe2+ định phân mẫu nước thải là 1,9 ml; thể tích mẫu đem phân tích là 5 ml. BÀI 3: Cho quy trình phân tích COD như sau: Lần lượt lấy 2,5 ml mẫu nước thải đã pha loãng 5 lần vào 2 ống nghiệm 1 và 2, còn ống nghiệm thứ 3 và 4 cho 2,5 ml nước cất, thêm K2Cr2O7 và axit reagent, đem nung 2h ở 150oC, để nguội rồi chuẩn độ thì lần lượt tiêu tốn hết 0,90 ; 0,92; và 1,48 ; 1,49 ml dung dịch FAS. Biết hai lần chuẩn độ 2,50 ml dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,1N tiêu tốn hết lần lượt 2,49 và 2,48 ml dung dịch FAS này. a. Hãy tính COD trong mẫu nước trên? b. Hãy tính khối lượng K2Cr2O7 cần dùng để pha 500 ml dung dịch K2Cr2O7 nồng độ 0,25N? Và hãy cho biết vai trò của dung dịch này dùng trong phương pháp phân tích trên? BÀI 4: Cho quy trình xác định COD trong mẫu nước như sau: Lấy 2 ống nghiệm: ống số 1 chứa 5 ml mẫu nước cần xác định COD, ống nghiệm số 2 chứa 5 ml nước cất. Sau đó lần lượt thêm vào các ống nghiệm 3 ml dung dịch K2Cr2O7 và 7 ml dung dịch H2SO4 reagent, đậy nắp ống nghiệm, lắc đều và đem phá mẫu ở 150oC trong 2 giờ. Sau khi phá mẫu đem chuẩn độ, thể tích dung dịch Fe2+ lần lượt là 1,4 và 5,10 ml. Biết rằng để chuẩn độ hết 5 ml dung dịch Fe2+ này cần 5,08 ml dung dịch K2Cr2O7 0,10 N.

a. Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra trong quy trình phân tích chỉ tiêu COD trên?

b. Tính khối lượng K2Cr2O7 cần cân để pha 250 ml dd K2Cr2O7 nồng độ 0,01667M.

c. Hãy mô tả cách pha 100 ml dung dịch K2Cr2O7 nồng độ 0,02 N từ dd K2Cr2O7

0,10 N? d. Hãy tính giá trị COD trong mẫu nước trên?

BÀI 5: Lấy 10 ml mẫu dùng nước cất pha loãng thành 25 ml, rồi tiến hành phân tích COD theo quy trình chuẩn. Lượng dichromate tiêu thụ cho mẫu này là 3,12 x 10-4 M. Tính COD của mẫu nước này? BÀI 6: Tính nhu cầu oxy lý thuyết của mẫu nước có chứa 500 mg/L đường C12H22O11. BÀI 7: Tính nhu cầu oxy lý thuyết ThOD và nồng độ carbon hữu cơ của mẫu nước có chứa các hợp chất sau:

glucose (C6H12O6) 150 mg/l benzene (C6H6) 15 mg/l

Và làm bài tập trang 646 sách tiếng Anh, ở trang kế tiếp.



BÀI TẬP BOD BÀI TẬP 1

Đối với mẫu không cần cấy bổ sung vi sinh:

Thể tích chai BOD là 300 ml Thể tích mẫu nước thải là 5 ml DO ban đầu (trong chai chứa nước thải và nước pha loãng) là 7,8 mg/l DO sau 5 ngày (trong chai chứa nước thải và nước pha loãng) là 3,4 mg/l BÀI TẬP 2: Nồng độ của các hợp chất hữu cơ phân hũy sinh học trong mẫu nước là 37 mg/l, công thức phân tử là C6H11ON2. Tính nồng độ BOD toàn phần Lo (tính lượng oxy cần để oxy hóa) của hợp chất hữu cơ này.

+ [6 + - - ]O2 6CO2 + H2O + 2NH3

+ 6,75O2 6CO2 + 2,5 H2O + 2NH3

127 216

37

L0 = x 216 = 63 mg/l

BÀI TẬP 3: BODL của mẫu là 120 mg/l. k’ của mẫu là 0,28 ngày-1, tính BOD tiêu thụ và BOD còn lại trong 3 ngày, 5 ngày và 10 ngày. a). y3 = 120(1 – e-0,28 x 3) = 68 mg/l L3 = 120 – 68 = 52 mg/l b). y5 = 120(1 – e-0,28 x 5) = 90 mg/l L3 = 120 – 68 = 30 mg/l c). y10 = 120(1 – e-0,28 x 10) = 113 mg/l L3 = 120 – 68 = 7 mg/l Chúng ta thấy rằng sau 10 ngày thì 94% của BOD tổng đã được tiêu thụ. Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ trong 10 ngày đầu sẽ xấp xĩ giá trị BOD tổng.



BÀI TẬP: Một kiểm nghiệm viên phân tích BOD của mẫu nước thải theo đúng quy trình, sau đó ủ mẫu ở nhiệt độ 200C. Mẫu có BOD tổng là 330 mg/l, hằng số tốc độ phản ứng của mẫu nước thải này là 0,13 ngày-1 ở 200C. Đến ngày thứ 3 thì một knv khác tăng nhiệt độ lên 250C trong 20 phút. BOD5 đúng của mẫu là bao nhiêu và BOD5 được xác định là bao nhiêu?

= 1,047. Gợi ý: BOD5 của mẫu là: BOD5 = L0(1 – 10-5k) = (330 mg/l)[1 – 10-(5 ngày)(0,13 ngày)] = 0,776 (330mg/l) = 256 mg/l Sau 2 ngày nồng độ chất hữu cơ tiêu thụ trong mẫu là: L2 = L010-2k

20 = (330 mg/l)[10-(2)(0,13)] = 181 mg/l Lượng BOD2 tiêu thụ là 330 – 181 = 149 mg/l Ở nhiệt độ 250C: k25 = k20 (25-20) = (0,13 ngày-1) (1,047)5 = (0,13 ngày-1) (1,26) = 0,16 ngày-1. BOD3-5 = L2(1 – 10-3k

25) = (181 mg/l)[1 – 10-(3 ngày)(0,16 ngày)] = 0,669(181mg/l) = 121 mg/l BOD5 được xác định là: BOD2 + BOD3-5 = 149 + 121 = 270 mg/l

4_4_14 hóa kỹ thuật môi trường

Documents