Phương phỏp phõn tớch trong phũng thớ nghiệm

Đây là phương pháp nghiên cứu thông qua quá trình phân tích các thông số tại phòng thí nghiệm để đưa ra kết luận chính xác nhất đánh giá chất lượng môi trường nước tại nơi lấy mẫu và đề ra biện pháp xử lý thích hợp cho hiệu quả xử lý cao nhất.

2.2.6.1. Dụng cụ

Máy đo màu DR 2012 (HACH).

Cốc thủy tinh 100ml, 250ml, 500ml.

Bình định mức 50ml, 100ml, 500ml, 1000ml.

Cuvet, pipet các loại.

Ống nghiệm.

Tủ sấy Model 1430D, Đức.

Bếp đun phá mẫu COD của Hatch (Mỹ) 2.2.6.2. Hóa chất

Trong quá trình nghiên cứu, đề tài đã sử dụng các loại hóa chất sau:

K2Cr2O7 (Kalibicromat) dạng tinh thể Ag2SO4 (Bạc sunfat)

HgSO4 (Thủy ngân sunfat) HgCl2 (Thủy ngân clorua) NaOH (Natri hidroxyt) KOH (Kali hidroxyt)

KNaC4H12O6 (Kali natritactrat) ZnSO4 (Kẽm sunfat)

NH4Cl (Amoni clorua) KI (Kali iotua)

Dung dịch H2SO4 đặc (98%)

2.2.6.3. Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD) bằng phương pháp lập đường chuẩn:

Trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt, thông số quan trọng nhất để theo dõi hiệu quả xử lý trong toàn bộ quá trình là sự biến đổi BOD hoặc COD. Đây là hai chỉ tiêu thường dùng để đánh giá hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước thải. Tuy nhiên trong điều kiện tiến hành thí nghiệm thì COD là thông số chính được sử dụng để đánh giá hiệu quả xử lý của quá trình. Phương pháp phổ biến để xác định COD là phương pháp chuẩn độ Bicromat.

Nguyên tắc:

Mẫu được đun hồi lưu với K2Cr2O7 và chất xúc tác Ag2SO4 trong môi trường axit H2SO4 đặc trong khoảng 2h ở nhiệt độ 150⁰C. Phản ứng diễn ra như sau:

Chất hữu cơ + Cr2O7

2- + H⁺ CO2 + H2O + 2 Cr³⁺

Trong đó Ag2SO4 dùng để thúc đẩy quá trình oxy hóa của các chất hữu cơ phân tử lượng thấp. Các ion Cl^- gây cản trở cho quá trình phản ứng:

Cr2O7

2- + 6Cl^- + 14 H⁺ 3Cl2 + 2Cr³⁺ + 7 H2O

Để tránh sự cản trở trên người ta cho thêm thủy ngân sunfat vào để kết tủa Cl^-. Ngoài sự cản trở của Cl^- phải kể đến sự cản trở của nitrit (NO2

-). Tuy nhiên với lượng NO2

- nhỏ trong khoảng từ 1-2 mg/l thì sự cản trở của chúng được xem là không đáng kể. Nếu hàm lượng NO2

- lớn thì có thể tách loại chúng ra khỏi mẫu bằng cách thêm 1 lượng axit sunfuric với tỉ lệ 10 mg/l.

Hoá chất sử dụng

- Pha dung dịch chuẩn kali hydrophtalat (KHP)

Sấy KHP ở t^o 120^oC. Hòa tan 850 mg KHP trong bình định mức 1 lít và định mức bằng nước cất đến vạch định mức. Dung dịch này ứng với nộng độ COD là 1000mg/l.

- Pha dung dịch axit có chứa xúc tác Ag2SO4 (Ag2SO4/H2SO4)

Hòa tan 5,5g Ag2SO4 trong 1kg H2SO4 đặc (d = 1,84 ). Để dung dịch trong khoảng từ 1 đến 2 ngày cho Ag2SO4.

- Pha dung dịch K2Cr2O7/HgSO4/H2SO4

Hòa tan 10,21g K2Cr2O7 đã được sấy khô ở 105⁰C trong khoảng 2h bằng nước cất. Thêm 167 ml HgSO4 98% và 33,3g HgSO4 hòa tan và làm lạnh đến nhiệt độ phòng, sau đó định mức đến 1000 ml.

Xây dựng đường chuẩn:

Lấy 7 ống nghiệm, đánh số từ 1 đến 7. Lấy 2,5 ml mẫu tương ứng với các giá trị COD (0, 100, 200, 400, 600, 800, 1000) vào mỗi ống phá mẫu, thêm 1,5 ml dung dịch phản ứng (K2Cr2O7/H2SO4) và 3,5 ml dung dịch chất xúc tác (Ag2SO4/H2SO4). Đem đun trên máy phá mẫu COD ở nhiệt độ 150⁰C trong khoảng thời gian 2h, lấy ra để nguội đem đo độ hấp phụ quang (ABS) ở các nồng độ COD khác nhau. Sau đó xây dựng đồ thị sự phụ thuộc ABS vào nồng độ COD ta sẽ thu được đường chuẩn. Đường chuẩn này dùng để xác định COD cho các mẫu nước thải. Khi đo mật độ quang ABS cần tránh để dung dịch đục và có bọt khí vì những yếu tố này có thể sai kết quả phân tích.

Kết quả xác định COD được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.1. Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang ABS vào COD

V 1 2 3 4 5 6 7

VKHP chuẩn (ml) 0 0.25 0.5 1 1,5 2 2,5

VH2O (ml) 2.5 2.25 2 1.5 1 0.5 0

VK2Cr2O7/H2SO4(ml) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

VAg2SO4/H2SO4(ml) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5

COD chuẩn (mg/l) 0 100 200 400 600 800 1000

ABS 0 0.047 0.138 0.245 0.396 0.548 0.670

y = 0.0007x - 0.0101 R² = 0.9978

-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

0 200 400 600 800 1000 1200

COD chuẩn (mg/l)

ABS

Hình 2.1. Đường chuẩn xác định COD Trình tự tiến hành với mẫu thực

Lấy 2.5 ml mẫu vào ống phá mẫu, thêm 1.5 ml dung dịch phản ứng và 3.5 ml thuốc thử axit. Đem đun trên máy phá mẫu COD ở nhiệt độ 150⁰C trong 2h, lấy ra để nguội, đem đo mật độ quang ở chương trình 440, bước song 600nm. Kết quả thu được sử dụng phương pháp xử lí số liệu theo đường chuẩn xác định COD ta thu được kết quả phân tích COD của mẫu cần phân tích.

2.2.6.4. Xác định pH

Mục đích đo pH nhằm theo dõi pH trong quá trình xử lý để kịp thời điều chỉnh pH về dải giá trị pH thích hợp. Tiến hành đo pH bằng giấy đo pH.

2.2.6.5. Xác định amoni (NH4 +) Nguyên tắc:

Amoni trong môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) tạo phức có màu vàng hay nâu sẫm phụ thuộc vào hàm lượng amoni có trong mẫu.

Các ion Fe²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺gây cản trở phản ứng được loại bỏ bằng dung dịch Xenhet.

Hóa chất sử dụng:

- Dung dịch Xenhet: hòa tan 50g Kali Natritractrat (KNaC4H4O6) trong 100ml nước cất 2 lần, đun sôi một thời gian để loai hết NH3. Sau đó thêm nước cất đến vạch định mức.

- Nessler A: hòa tan 36g KI và 13.55g HgCl2 trong 1000ml nước cất 2 lần.

- Nessler B: hòa tan 50g NaOH trong 100ml nước cất 2 lần

- Nessler: trộn đều 100 ml Nessler A với 300 ml Nesler B ta được thuốc thử Nessler. Dung dịch cần được bảo quan tránh ánh sáng và đậy nắp.

- Dung dịch amoni chuẩn: Hòa tan 2.97g NH4Cl đã sấy khô ở 100⁰C trong 1h vào 1000 ml nước cất 2 lần lắc đều, dung dịch có nồng độ NH4

+ là 1g/l.

- Dung dịch làm việc NH4

+ 5mg/l: dùng pipep hút chính xác 5ml dung dịch amoni chuẩn cho vào bình định mức 1lít rồi định mức đến vạch bằng nước cất thu được dung dịch có nồng độ 5mg NH4

+/l.

Dựng đường chuẩn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Amoni:

Chuẩn bị bình định mức 100ml ghi theo thứ tự từ: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Lần lượt lấy vào bình định mức trên: 0; 5; 10; 15; 20; 25; 30; 35 ml dung dịch amoni chuẩn 5mg NH4

+ /l, sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt

là: 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 0 ml nước cất 2 lần. Sau đó thêm 0.5 ml dung dịch Xenhet, lắc đều, thêm tiếp 1ml thuốc thử Nessler, lắc đều, để yên trong 10 phút. Sau đó đem đo bằng máy đo quang tại chương

trình 380, bước sóng 425nm.

Bảng 2.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn amoni

Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8

Vdd NH4 (ml) 0 5 10 15 20 25 30 35

V nước cất(ml) 50 45 40 35 30 25 20 15

VddXenhet (ml) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

VddNessler (ml) 1 1 1 1 1 1 1 1

[NH4

+](mg/l) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Mật độ quang ABS 0 0.068 0.145 0.198 0.254 0.334 0.377 0.449

y = 0.1256x + 0.0072 R² = 0.9972

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Nồng độ NH4

ABS

Hình 2.2. Đường chuẩn xác định NH4+

Xác định mẫu thực

Lấy 50ml mẫu, thêm 0.5ml dung dịch Xenhet, lắc đều.

Thêm 1ml thuốc thử Nessler, lắc đều để yên 10 phút, đem đo quang chương trình 380 bước sóng 425nm.

Kết quả thu được sử dụng phương pháp xử lí số liệu theo đường chuẩn xác định Amoni ta thu được nồng độ Amoni của mẫu cần phân tích.

Trong tài liệu CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (Trang 22-27)