Luận văn Phân tích hàm lượng photphat và một số hợp chất của nitơ trong hệ xử lý nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển động (MBBR)

Phương pháp khá hiệu quả, độ chọn lọc cao, ứng dụng rộng rãi. Sử dụng lượng mẫu nhỏ. Tuy nhiên, hệ thống máy móc đắt, cần loại trừ màu của dung dịch phân tích. 1.3.4. Các phương pháp xác định nồng độ nitrit a. Phương pháp phân tích thể tích Nguyên tắc: Nitrit được xác định dựa trên phản ứng oxi hóa nitrit thành nitrat sử dụng tác nhân là KMnO4. Dung dịch chuẩn độ nhận biết thông qua màu hồng của KMnO4. Phương trình chuẩn độ: 2 4 2 3 22MnO 5NO 6H 2Mn 5NO 3H O          (1.15) Trong môi trường axit ion 2NO  bị phân hủy thành NO và NO2 theo phương trình: 2 2 2 2NO H HNO NO NO H O       (1.16) Do đó cần phải đảo ngược thứ tự phản ứng (nhỏ từ từ dung dịch 2NO  vào dung dịch 4MnO  trong môi trường axit. 22 Phương pháp này có độ nhạy thấp và tính chọn lọc kém nên thường được dùng để xác định lại nồng độ dung dịch chuẩn gốc. b. Phương pháp phân tích trọng lượng Nguyên tắc: Nitrit có thể tạo thành muối khó tan với 2,4 –diamino-6 oxypyidin và 2,4 - nino – nitrozo – oxypyridin. Sấy khô muối ở nhiệt độ 120 đến 140 ºC rồi cân lấy khối lượng của muối. Ngoài ra chúng ta có thể xác định nitrit gián tiếp bằng cách dựa trên phản ứng: 3HNO2 + AgBrO3 → AgBr + 3HNO3 (1.17) Lọc và rửa kết tủa bằng dung dịch H2SO4 (1:4) và sấy ở nhiệt độ 85 ºC đến 90 ºC rồi đem cân. Từ lượng AgBr ta có thể tính được 2NO  . c. Phương pháp trắc quang * Thuốc thử Griess Thuốc thử Griess là hỗn hợp axit sunfanilic và α- naphtylamin hòa tan trong axit axetic 10%. Đầu tiên ion nitrit phản ứng với axit sunfanilic tạo thành muối điazo: (1.18) Sau đó muối này phản ứng với α-naphtylamin tạo thành hợp chất azo có màu hồng: (1.19) Độ hấp thụ quang được đo ở bước sóng 520 nm. Phản ứng thường được tiến hành ở pH khoảng 1,7 – 3 và ở khoảng nhiệt độ là 0 – 50C. Nhiệt độ càng cao phản ứng xảy ra càng nhanh nhưng lại dễ dàng bị phân huỷ thành các hợp chất khác. Phương pháp có độ chọn lọc cao, khi có một lượng rất lớn (thường 23 gấp 100 lần) cloamin, clo, thiosunfat, natrithyophotphat và 3Fe  thì sai số của phương pháp là 10% [29]. Ngoài thuốc thử Griess, người ta còn có thể sử dụng dẫn xuất của Griss như hỗn hợp thuốc thử 4 - amino benzene sunfonamit (NH2C6H4SO2NH2) và N-(1-naphtyl) - 1,2 diaminoetan hidroclorua (C10H7NH-CH2-CH2-NH2.HCl). Khi sử dụng hỗn hợp thuốc thử này có màu tím hồng ở pH = 1,9 ± 0,1 và cực đại hấp thụ ở 540 nm [27, 29, 31]. * Thuốc thử axit barbituric Nitrit phản ứng với axit barbituric trong môi trường axit tạo ra violuric (dẫn xuất nitrosoaxit), trong nước có màu tím. Độ hấp thụ quang được đo ở bước sóng 310 nm, khoảng tuyến tính 0,00 - 3,22 ppm. Hệ số hấp thụ mol phân tử là 15330 ± 259,7 (95%). Phương pháp này áp dụng thành công để xác định nitrit trong nước tự nhiên. Giới hạn định lượng là 1,66 g 2NO  trong 100ml dung dịch làm việc tương ứng với lượng tối thiểu 9,5 ppb 2NO  trong mẫu nước. Nếu nồng độ nitrit thấp (3,0 g 2NO  /L mẫu) thì ta sử dụng phương pháp pha loãng mẫu với RSD thấp hơn 0,5 % [32]. Phương trình phản ứng: (1.20) 1.4. NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN PHÁT HIỆN VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG Theo IUPAC, giới hạn phát hiện là nồng độ nhỏ nhất ( Lx ) của chất phân tích tạo ra được một tín hiệu có thể phân biệt một cách tin cậy so với tín hiệu trắng (hay tín hiệu nền). Giá trị của Lx được cho bởi phương trình : Lx = i ib bx + k. S 24 Trong đó ib x là giá trị trung bình của nồng độ chất trong mẫu trắng, ib S là độ lệch chuẩn của tín hiệu chất phân tích trong mẫu trắng, k là đại lượng số học được chọn theo độ tin cậy mong muốn. Với độ tin cậy 99% và bậc tự do là 8 (tiến hành n=9 số thí nghiệm lặp lại) thì k 3 . Có hai cách tính LOD : - Cách 1 : Tiến hành thí nghiệm để lập phương trình đường chuẩn. từ đó xác định Sy (độ lệch chuẩn của tín hiệu y trên đường chuẩn) và chấp nhận Sd = Sy. Như vậy LOD là nồng độ của chất phân tích cho tín hiệu 3Sy. Từ phương trình đường chuẩn tính được nồng độ của chất phân tích. Cách này có thể tiến hành nhanh và không tốn thời gian nhưng không thật chính xác vì đã chấp nhận sự phụ thuộc của tín hiệu vào nồng độ mà thông thường mỗi khoảng nồng độ có một hệ số góc khác nhau và đường chuẩn lập ra thường trong khoảng nồng độ cách xa với LOD. - Cách 2 : Tiến hành n thí nghiệm xác định nồng độ mẫu trắng thu được các giá trị ybi (i =1÷n). Từ đó tính ib y và Sb ttheo công thức : ib y = (∑ybi)/n; Sb=(∑(ybi- ib y ) 2 /(n-1)) 1/2 Từ ib y thay vào phương trình đường chuẩn tính được ib x thì : LOD = xL = blank3.S A B  Chúng tôi tiến hành đo lặp lại 9 lần tín hiệu của dung dịch nồng độ nhỏ với các điều kiện ghi đo như lập đường chuẩn, chấp nhận sự sai khác độ lệch chuẩn giữa dung dịch đo và mẫu trắng là không đáng kể. Vì bỏ qua A trong phương trình đường chuẩn nên giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) được xác định theo công thức 3σ và 10σ như sau : LOD = i b ' 3.S B ; LOQ = i b ' 10.S B Với ib S là độ lệch chuẩn của tin hiệu mẫu đo sau 9 lần đo lặp lại. B’ là hệ số góc của phương trình hồi quy tính lại. 25 1.5. ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĐÚNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 4NH  . 2NO  . 3NO  . 34PO  THÔNG QUA HIỆU SUẤT THU HỒI Muốn xác định độ đúng cần phải tìm được giá trị đúng, có nhiều cách khác nhau để xác định độ đúng bao gồm việc so sánh kết quả thực nghiệm với kết quả thực hiện bởi một phương pháp đối chiếu hoặc sử dụng mẫu đã biết nồng độ (mẫu kiểm tra hoặc mẫu chuẩn được chứng nhận) và phương pháp xác định độ thu hồi (độ tìm lại). Cách 1: So sánh với phương pháp chuẩn/đối chiếu Phân tích mẫu chuẩn hoặc mẫu thử, thực hiện 10 lần bằng phương pháp khảo sát và bằng một phương pháp đối chiếu. Phương pháp đối chiếu tốt nhất là phương pháp tiêu chuẩn của các tổ chức có uy tín, nếu không phương pháp đối chiếu là phương pháp đã qua thẩm định cho kết quả tin cậy trong dải đo đang thực hiện. Tính toán các kết quả trung bình và độ lặp lại (hệ số biến thiên) của hai phương pháp. Đánh giá độ tương đồng về độ chụm của hai phương pháp bằng cách so sánh phương sai S2 của hai phương pháp đó, dùng tiêu chuẩn F (Fisher) và so sánh hai trị giá trung bình bằng tiêu chuẩn t (Student). Việc bố trí các thí nghiệm phải được thực hiện theo phương pháp tham chiếu một cách nghiêm ngặt và các phép đo phải được tiến hành dưới điều kiện lặp lại. - So sánh hai phương sai (chuẩn F – Fisher) Chuẩn F dùng để so sánh độ lặp lại của hai tập số liệu hoặc hai phương pháp khác nhau. Với tập số liệu nhỏ, tính toán giá trị Ftn (F thực nghiệm) theo công thức sau đây và so sánh với giá trị Fc (F tra bảng). 2 1 2tn 2 1SF S   Trong đó: + Ftn là F thực nghiệm + S1 2 , S2 2 : Các phương sai của hai phương pháp với quy ước S1 2 > S2 2 26 Nếu: Ftn ≤ Fc (α, k1, k2): Hai phương pháp có độ lặp lại (độ chụm) giống nhau. Nếu: Ftn > Fc (α, k1, k2): Hai phương pháp có độ lặp lại khác nhau. trong trường hợp này nếu độ lặp lại của phương pháp thử nghiệm khác với phương pháp chuẩn thì cần xem xét thêm về độ lặp lại như đã mô tả trong phần trên. Trong đó: Fc (α, k1, k2): Giá trị F tra bảng, với: k1, k2: Bậc tự do (k1 = n1 - 1; k2 = n2 - 1); n1, n2: Số lần làm thực nghiệm của hai phương pháp; α: Mức ý ngh a (significance level), thường lấy α = 0,05 (tương ứng với độ tin cậy (confidence level) 95%) - So sánh hai giá trị trung bình (chuẩn t – Student) Chuẩn t được dùng để so sánh xem có sự khác nhau giữa giá trị thực nghiệm và giá trị thực hay không. Phương pháp này được ứng dụng hoặc để so sánh kết quả thực nghiệm với giá trị chuẩn trong mẫu kiểm tra (xem thêm cách 2) hoặc để so sánh kết quả của phương pháp phân tích với phương pháp đối chiếu. Trước khi so sánh hai giá trị trung bình cần so sánh hai phương sai. Với số lần phân tích nhỏ hơn 30, khi hai phương sai có sự đồng nhất, tính độ lệch chuẩn chung và giá trị ttn (t thực nghiệm) theo công thức sau đây và so sánh với giá trị tc (t tra bảng): 2 2 2 1 1 2 2 c 1 2 (n 1)S (n 1)S S n n 1       1 2 tn 2 c 1 2 1 1 x x t S n n          Trong đó: + ttn : Giá trị t thực nghiệm + tc(α, k): Giá trị t tra bảng mức ý ngh a α, bậc tự do k 27 + n1, n2: Số lần thí nghiệm lần lượt của phương pháp thử nghiệm và phương pháp đối chiếu + 21S , 2 2S : Phương sai lần lượt của phương pháp thử nghiệm và phương pháp đối chiếu + 1x , 2x : Giá trị trung bình lần lượt của phương pháp thử nghiệm và phương pháp đối chiếu Nếu ttn ≤ tc(α. k): Không có sự khác nhau về kết quả của hai phương pháp. Nếu ttn > tc(α. k): Có sự khác nhau về kết quả của hai phương pháp, phương pháp thử nghiệm mắc sai số hệ thống. Trong trường hợp hai phương sai không đồng nhất (khác nhau có ý ngh a). tính giá trị ttn và bậc tự do k theo các công thức sau và so sánh như trên. 1 2 tn 2 2 1 2 1 2 x x t S S n n    2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 k 2 2 2 1 2 1 2 1 1 S S n n S S n n n n                                            Cách 2: Sử dụng vật liệu chuẩn (Reference material) Vật liệu chuẩn (còn gọi là mẫu chuẩn) là mẫu phân tích có hàm lượng chất phân tích đã được xác định trước và là đúng. Có nhiều cấp vật liệu chuẩn khác nhau. trong đó cao nhất là CRM (certified reference material – vật liệu chuẩn được chứng nhận) được cung cấp bởi các tổ chức có uy tín trên thế giới. Các mẫu CRM luôn có kết quả kèm theo khoảng dao động, do đó khi phân tích mẫu CRM có thể đánh giá được độ đúng dựa vào khoảng dao động cho phép (ví dụ: Mẫu thịt chỉ tiêu clenbuterol là 1 ng/g ± 0,05 ng/g, nếu kết quả phân tích được trong khoảng từ 0,95-1.05 thì đạt). 28 Nếu không có các mẫu CRM có thể sử dụng các mẫu kiểm tra (QCQuality Control) đã biết nồng độ. Phòng thử nghiệm có thể tự chuẩn bị các loại mẫu này, hoặc sử dụng các mẫu thực có hàm lượng đã biết hoặc sử dụng các mẫu lưu từ chương trình so sánh liên phòng thử nghiệm. Trong trường hợp khác phòng thử nghiệm có thể sử dụng các mẫu thêm chuẩn để đánh giá độ đúng, nội dung này sẽ được mô tả cụ thể trong cách 3 dưới đây. Nhiều tổ chức có uy tín như USFDA, EURACHEM. ICH... quy định tính độ chệch (bias) để xác định độ đúng như sau: _ x 100      Trong đó: + ∆: Độ chệch (bias), % + x :Giá trị trung bình của kết quả thử nghiệm + μ: Giá trị thực hoặc giá trị được chấp nhận là đúng USFDA quy định độ chệch của các phương pháp xác định dư lượng phải không được lớn hơn 15% và không lớn hơn 20% tại LOQ. Có thể sử dụng chuẩn t để đánh giá kết quả như sau: Phân tích mẫu chuẩn lặp lại 10 lần (tối thiểu 6 lần), tính giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. từ đó tính giá trị ttn theo công thức sau đây và so sánh với tc (p) : tn 2 x S n t    Trong đó: + ttn: Giá trị t thực nghiệm + tc(α. k): Giá trị t tra bảng với mức ý ngh a 0,05 (xem phụ lục 1) và bậc tự do k = n - 1. + µ: Giá trị thực hoặc giá trị được chấp nhận (tham chiếu) 29 + x : Giá trị trung bình của phương pháp thử nghiệm + S 2 : Phương sai của phương pháp thử nghiệm, n: Số lần thí nghiệm Nếu ttn ≤ tc : Không có sự khác nhau về kết quả của giá trị trung bình so với giá trị tham chiếu ở mức ý ngh a α, tức là phương pháp có độ đúng đạt yêu cầu. Nếu ttn > tc : Có sự khác nhau về kết quả của phương pháp thử nghiệm so với kết quả tham chiếu ở mức ý ngh a α, phương pháp thử nghiệm mắc sai số hệ thống. Cách 3: Xác định độ thu hồi Các phương pháp tính độ đúng theo cách 1 hay cách 2 đều gặp những khó khăn nhất định. Trong nhiều trường hợp không thể tìm hoặc áp dụng một phương pháp tiêu chuẩn để so sánh kết quả, cũng như không thể dễ dàng có được các mẫu chuẩn hoặc mẫu chuẩn được chứng nhận phù hợp với phương pháp. Việc xác định độ đúng do đó có thể thực hiện thông qua xác định độ thu hồi (còn gọi là độ tìm lại) của phương pháp. Thêm một lượng chất chuẩn xác định vào mẫu thử hoặc mẫu trắng. phân tích các mẫu thêm chuẩn đó, làm lặp lại tối thiểu bốn lần bằng phương pháp khảo sát. tính độ thu hồi theo công thức sau đây: - Đối với mẫu thử: m c m c R% 100C C C     - Đối với mẫu trắng: tt c R% 100C C   Trong đó: R%: Độ thu hồi. % Cm+c: Nồng độ chất phân tích trong mẫu thêm chuẩn Cm: Nồng độ chất phân tích trong mẫu thử Cc: Nồng độ chuẩn thêm (lý thuyết) 30 Ctt: Nồng độ chất phân tích trong mẫu trắng thêm chuẩn Sau đó tính độ thu hồi chung là trung bình của độ thu hồi các lần làm lặp lại. Thêm chất chuẩn ở ba mức nồng độ là mức thấp, trung bình và cao trong khoảng nồng độ làm việc. Theo quy định của hội đồng châu Âu đối với các chỉ tiêu an toàn (các chỉ tiêu thuộc nhóm độc có quy định giới hạn cho phép, ví dụ tồn dư hormon, kháng sinh, hóa chất bảo vệ thực vật...) thêm chuẩn vào mẫu trắng ở ba mức nồng độ tại 0,5 lần, 1 lần và 2 lần giới hạn cho phép (MRL). Hội đồng châu Âu cũng quy định đối với các mẫu phân tích hàng ngày (routine) các chỉ tiêu thuộc cùng nhóm (ví dụ: hóa chất bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ) cần kiểm soát chất lượng bằng cách phân tích mẫu thêm chuẩn tối thiểu 10% số lượng chất, các chất khác cần thay phiên kiểm tra với tần suất tối đa 1 năm/lần cho từng chất. 31 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Bản luận văn này thực hiện nghiên cứu khảo sát hàm lượng orthophosphat và một số hợp chất của nitơ gồm amoni, nitrit, nitrat trong hệ xử lý nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển động. Mẫu nước thải sử dụng trong quá trình thí nghiệm được lấy từ bể mô phỏng hệ thống MBBR. Nước thải sử dụng trong quá trình thí nghiệm có hàm lượng các chất ô nhiễm COD = 500 mg/L; N = 16,67 mg/L; P = 3,33 mg/L, giá trị pH trong khoảng 7,5 – 8,5. - Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể MLSS = 3000 mg/L. - Thực nghiệm được tiến hành trong bể 5 lít - Lấy 500 mL nước thải ban đầu, đây là mẫu nước thải đầu vào không chứa bùn. Kí hiệu mẫu: NT - Trộn đều lượng nước thải với bùn bằng máy sục khí, hàm lượng bùn trong bể 3000 mg/L. Sau khi bùn và nước thải trộn đều với nhau, lấy 500 mL mẫu, thu được lượng nước thải đầu vào chứa bùn, Kí hiệu mẫu NT00. - Sục khí liên tục, cứ sau 2 giờ, 4 giờ, 6 giờ, 8 giờ, 24 giờ lấy 500 mL mẫu vào các chai lần lượt được các mẫu NT02, NT04,NT06, NT08, NT24. (Các mẫu đều chứa bùn). - Sau khi sục khí 24 tiếng, tắt máy sục khí, cho lắng 2 giờ. Sau đó lấy 500 mL nước trong phía trên (không chứa bùn), kí hiệu mẫu NTSL. Tiến hành lấy mẫu để phân tích các chỉ tiêu phốt phát, amoni, nitrat, nitrit. Sau đó, tiến hành thí nghiệm với thời gian sục khí 8 giờ đối với nước thải thực tế. Tiến hành thí nghiệm trong 30 ngày lấy mẫu theo tần suất 5 ngày/lần. Các nội dung thực nghiệm bao gồm: - Bước 1: Khảo sát quy trình phân tích các thông số amoni, nitrit, nitrat, phosphat cho mẫu nước thải trước và sau xử lí bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử theo các tiêu chuẩn trong và ngoài nước. Tiến hành phân tích mẫu thực tế theo các quy trình đã xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành. 32 Đưa ra ưu nhược điểm của các phương pháp để có sự lựa chọn phương pháp cho phù hợp với tình hình thực tế. - Bước 2: Đánh giá và so sánh số liệu theo 2 phương pháp phân tích khác nhau, đưa ra khuyến cáo cho quá trình phân tích mẫu thực tế trên cơ sở các yếu tố về độ nhạy, khoảng tuyến tính, thời gian phân tích mẫu để có sự lựa chọn phương pháp tối ưu trong quá trình kiểm tra mẫu thực tế. - Bước 3: Trên cơ sở số liệu phân tích, đánh giá ảnh hưởng của một số điều kiện vận hành và hiệu quả hệ xử lí nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển động. 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu Thực hiện lấy mẫu theo TCVN 5994:1995. Các mẫu được lấy tổ hợp theo tần suất. Mẫu nước được lấy vào các chai PE, thể tích 500 ml. Trước khi lấy mẫu, chai cần được rửa kỹ 2 - 3 lần bằng chính nước cần lấy. Điều cần lưu ý là chai để lấy mẫu không sử dụng để đựng các chất lỏng khác. 2.2.2. Phương pháp bảo quản mẫu Thực hiện bảo quản mẫu theo TCVN 5993-1995: - Bảo quản mẫu để xác định Amoni: Phải xác định ngay lượng amoniac trong mẫu lấy. Nếu không làm được phải cố định mẫu bằng 2 - 4ml Clorofooc cho 1 lit nước và để ở 40C. Mẫu bảo quản không quá 1 tuần. - Bảo quản mẫu để xác định Nitrit: Phải xác định ngay lượng nitrit trong mẫu lấy. Nếu không làm được phải cố định mẫu bằng 2 - 4ml Clorofooc cho 1 lit nước và để ở 40C. Bảo quản mẫu không quá 4 ngày. - Bảo quản mẫu để xác định Nitrat: Mẫu để xác định nitrat phải được phân tích ngay. Nếu không được bảo quản trong điều kiện đặc biệt thì không được để quá 4 giờ. Ở nhiệt độ 40C giữ được 1 ngày. Nếu cho vào mỗi lít nước từ 2 - 4ml Clorofooc hoặc 1ml H2SO4 đặc (d = 1,84) mẫu nước sẽ bền trong 4 ngày. - Bảo quản mẫu để xác định Photphat: Mẫu để xác định photphat phải được phân tích ngay, không được để quá 24 giờ. 33 2.2.3. Phương pháp phân tích mẫu Mẫu phải được chưng cất hoặc lọc qua giấy lọc 0,45 m trước khi đưa vào phân tích. Dựa vào các tiêu chuẩn trong và ngoài nước đang lưu hành chúng tôi tiến hành xây dựng các quy trình phân tích cho phù hợp với các mẫu nước thải trong quá trình xử lí. Các phương pháp được sử dụng để xác định các thông số amoni, nitrit, nitrat và phosphat bao gồm: - Xác định amoni theo Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử bằng thuốc thử thymol - TCVN 6179-1:1996. - Xác định Amoniac (NH4 +) trong nước - Phương pháp lên màu trực tiếp với thuốc thử Nessler. - Xác định nitrit theo phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử với thuốc thử Griess - TCVN 6178:1996; Tiêu chuẩn SMEWW 4500 NO2 - B. - Xác định nitrat theo phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử dùng axit sunfosalixylic - TCVN 6180:1996. - Xác định nitrat theo phương pháp đo quang phổ tia UV và dẫn xuất thứ hai - Tiêu chuẩn SMEWW 4500 NO3 - B. - Xác định phospho theo phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat – TCVN 6202:2008. - Xác định phospho theo phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử với axit Vanadomolybdo phosphoric - Tiêu chuẩn SMEWW 4500 - P C. 2.3. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ - Bếp điện - Bát cô mẫu - Bình định mức các loại 1000ml, 100 ml, 50 ml, 25 ml, phễu lọc, pipet các loại. - Bình nón, cốc thủy tinh, buret. 34 - Thiết bị chưng cất: bình thủy tinh chịu nhiệt có dung tích từ 800 ml đến 2000 ml được gắn vào bình ngưng thẳng đứng để đầu ra cón thể chìm dưới bề mặt của dung dịch axit nhận - Máy đo pH. - Máy quang phổ hấp thụ phân tử model Jasco V-730. 2.4. PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG XÁC ĐỊNH NH4 + BẰNG THUỐC THỬ THYMOL - TCVN 6179-1 : 1996 2.4.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử - Thuốc thử màu: Hoà tan 130 g ± 1 g natri salixylat (C7H6O3Na) và 130 g g ± 1 g trinatri xytrat ngậm hai phân tử nước ((C6H5O7Na3.2H2O) trong nước vào bình định mức 1000 ml. Thêm một lượng nước đủ để cho tổng thể tích chất lỏng bằng khoảng 950 ml và sau đó thêm 0,970 g ± 0,005 g natri nitrosopentaxyano sắt (III) 2 phân tử nước [natri nitroprusiat, {Fe(CN)5NO}Na2.2H2O} vào dung dịch. Hoà tan chất rắn trong dung dịch, sau đó pha loãng bằng nước tới vạch. Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, thuốc thử này bền ít nhất trong hai tuần. - Dung dịch natri diclorosoxyanurat: Hoà tan 32,0 g ± 0,1 g natri hydroxit trong 500 ml ± 50 ml nước. Làm nguội dung dịch đến nhiệt độ trong phòng và thêm 2,00 g ± 0,02 g natri diclorosoxyanurat 2 phân tử nước (C2N3O3Cl2Na.2H2O) vào dung dịch. Hoà tan chất rắn và chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức dung tích 1000 ml. thêm nước tới vạch. Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, thuốc thử này ổn định ít nhất trong hai tuần. - Nitơ dạng amoni dung dịch chuẩn rN = 1000 mg/L: Hoà tan 3,819 g ± 0.004 g amoni clorua (đã được sấy khô ở 1050C ít nhất 2 giờ) vào khoảng 800 ml nước trong bình định mức dung tích 1000 ml. Pha loãng đến vạch mức bằng nước. 1 ml dung dịch chuẩn này chứa 1 mg nitơ amoni. Bảo quản trong lọ thuỷ tinh nút kín, dung dịch bền ít nhất trong một tháng. - Dung dịch rửa: Hoà tan 100 g ± 2 g kali hydroxyt trong 100 ml nước ± 2 ml nước. Làm nguội dung dịch và thêm vào 900 ml ± 50 ml etanol 95% (v/v). Bảo quản trong lọ polyetylen. 35 2.4.2. Yếu tố ảnh hưởng Các chất gây nhiễu đáng kể thường gặp là nhiễu do anilin và atanolamin, và thể hiện nhiễu nói chung là từ các amin bậc 1. Tuy nhiên, các chất như vậy thường ít gặp trong các mẫu nước với các nồng độ bình thường. Tính axit và tính kiềm mạnh sẽ gây nhiễu bằng việc tạo ra các hợp chất hấp thụ, sự có mặt của bất kỳ chất nào gây nên việc khử các ion hypolcorit, mặc dù các trường hợp này thường không chắc chắn xảy ra trong hầu hết các mẫu nước. Đồng thời nhiễu do sự kết tủa của magiê xuất hiện khi khả năng tạo phức của xytrat trong thuốc thử bị vượt quá mức. Vì nguyên nhân này việc chưng cất sơ bộ mẫu thử là cần thiết. 2.4.3. Quy trình phân tích Dùng pipet lấy phần mẫu thử lớn nhất là 50 mL vào bình định mức 100 ml. Thêm 4 ml thuốc thử màu và lắc k , sau đó thêm 4 ml dung dịch Natri dicloisoxyanurat dihidrat và lại lắc k , định mức tới vạch. Lắc k bình và đặt vào tủ ấm, giữ nhiệt độ 25 °C. Sau ít nhất 60 phút, lấy bình ra khỏi tủ ấm và đo độ hấp thụ của dung dịch tại bước sóng 655 nm. 2.5. XÁC ĐỊNH AMONIAC (NH4 +) TRONG NƯỚC– PHƯƠNG PHÁP LÊN MÀU TRỰC TIẾP VỚI THUỐC THỬ NESSLER 2.5.1. Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử - Dung dịch chỉ thị hỗn hợp: hòa tan 200 mg chỉ thị methyl đỏ trong 100 ml cồn 95% hoặc isopropyl alcohol. Hòa tan 100 mg xanh methylen trong 100 ml cồn hoặc isopropyl alcohol. Sau đó trộn hỗn hợp đó với nhau, hỗn hợp được chuẩn bị hàng tháng. - Thuốc thử Nessler được chuẩn bị trước 2 ngày: Hòa tan 100 g HgI2 và 70 g KI trong 100 ml nước. Hòa lẫn 224g KOH trong 700ml nước đựng trong bình định mức 1000ml để nguội đến nhiệt độ phòng. Thêm từ từ dung dịch thủy ngân (II) iodua/ Kaliiodua vào dung dịch KOH trong khi vẫn khuấy liên tục. Pha loãng bằng nước đến vạch và trộn đều để yên ít nhất 2 ngày trước khi sử dụng. 36 - Dung dịch chỉ thị axit boric: Hòa tan 20 g H3BO3 trong nước thêm 10 ml dung dịch chỉ thị hỗn hợp và pha loãng thành 1L. - Dung dịch chuẩn axit H2SO4 0,02N. - Dung dịch NaOH 6N: Cân 24g NaOH rồi hòa tan với một ít nước cất, cho thêm 0,5ml Butanol, định mức thành 100ml. - Dung dịch Kẽm sunfat 5%: Cân 5g ZnSO4, cho hòa tan vào trong nước cất và định mức thành 100ml. 2.5.2. Yếu tố ảnh hưởng Ion Ca 2+ , Mg 2+ (nước cứng), trong môi trường bazơ mạnh các ion này sẽ tạo thành các hydroxide ở dạng keo, làm cho dung dịch bị vẩn đục cản trở quá trình so màu. Các ion sắt, độ cứng cao của nước gây cảm trở phản ứng. Độ đục và clo dư cũng gây cản trở phản ứng. Các ion sắt, canxi, magie,... trong nước gây cản trở phản ứng nên cần phải loại bỏ bằng cách chưng cất hoặc che bằng dung dịch Segnet hay dung dịch EDTA. Nước đục xử lý bằng dung dịch ZnSO4 5%. Clo dư trong nước được loại trừ bằng dung dịch Natrithiosunfat 5%. 2.5.3. Quy trình phân tích - Xử lý mẫu: Với mẫu không chưng cất. Thêm 1mL ZnSO4 vào 100 ml mẫu, thêm 0,1 đến 0,5 mL NaOH 6N để pH đạt 10,5. Trộn đều, lắc, để 5 đến 10 phút, cặn lắng xuống, lọc lấy phần nước trong. - Phát triển màu: Lấy 50 mL mẫu vào bình định mức 100 ml thêm 1 giọt dung dịch EDTA sau đó thêm 2 mL thuốc thử Nessler. Đợi 10 - 30 phút, so màu trên máy với bước sóng 400 - 425 nm. 2.6. XÁC ĐỊNH NITRIT - PHƯƠNG PHÁP ĐO MÀU VỚI THUỐC THỬ GRIESS [33] 2.6.1. Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử - Axit octhophosphoric, dung dịch 15 mol/L (r = 1.70 g/ml). - Axit octhophosphoric, dung dịch 1,5 mol/L. Dùng pipet lấy 25 ml axit octhophosphoric 15 mol/L vào 150 ml ± 25 ml nước. Khuấy đều và làm nguội 37 tới nhiệt độ trong phòng. Chuyển dung dịch sang bình định mức dung tích 250 ml và pha loãng với nước tới vạch. Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, dung dịch bền ít nhất trong vòng 6 tháng. - Thuốc thử màu: Hoà tan 40,0 g ± 0,5 g 4-aminobenzen sufonamid (NH2C6H4SO2NH2) trong hỗn hợp của 100 ml ± 1 ml axit octophotphoric 15 mol/L và 500 ml ± 50 ml nước trong cốc thuỷ tinh có mỏ. - Hoà tan 2,00 g ± 0,02 g N (1 naphtyl) 1.2 diamonietan dihidroclorua (C10H7- NH-CH2-CH2-NH2- 2HCl) trong dung dịch tạo thành. Chuyển sang bình định mức dung dịch 1000 ml và pha loãng với nước tới vạch. Lắc đều. Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu hổ phách, dung dịch bền trong vòng 1 tháng nếu giữ ở nhiệt độ từ 20C đến 50C. - Dung dịch chuẩn nitrit, rN = 100 mg/L: Hoà tan 0,4922 g ± 0,0002 g natri nitrit (sấy khô ở nhiệt độ 1050C trong thời gian ít nhất là 2 giờ) trong khoảng 750 ml nước. Chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức dung tích 1000 ml và pha loãng với nước tới vạch. Bảo quản trong lọ thuỷ tinh màu nâu có nút kín ở nhiệt độ từ 20C đến 50C. Dung dịch này bền ít nhất là một tháng. 2.6.2. Yếu tố ảnh hưởng Một số các chất thường gặp trong