Tài liệu Thực tập kỹ thuật phân tích chất lượng nước

= ½ T 0 2P 0 P > ½ T 2P -T 2(T-P) 0 P = T T 0 0 7 2340 C. Độ cứng - Chuẩn độ EDTA (APHA et al., 1995) 1. Nguyên lý Tổng hàm lượng Ca2+ và Mg2+ tính bằng đơn vị CaCO3 là tổng độ cứng của nước. Eriochrome Black-T (C20H13O7N3SNa) được sử dụng làm chất chỉ thị để xác định điểm dừng chuẩn độ, Eriochrome black-T kết hợp với ion Ca2+ và Mg2+ hình thành phức chất không bền vững có màu hồng của rượu vang. Khi dùng EDTA chuẩn độ trong môi trường pH=10, các ion Ca2+ và Mg2+ sẽ kết hợp với EDTA hình thành phức chất không màu và bền vững, phản ứng sẽ giải phóng Eriochrome Back-T tự do, dung dịch có màu xanh lơ. Mg2+ + Ca2+ + MgCa-Eriochrome Black-T (màu đỏ rượu vang) + EDTA → CaEDTA + MgEDTA + Eriochrome Black-T (màu xanh) Điểm dừng chuẩn độ càng rõ khi pH càng cao, nhưng không thể tăng pH quá cao bởi vì CaCO3 sẽ bị kết tủa. Trong quá trình chuẩn độ H+ được tạo thành làm giảm pH, do đó dung dịch đệm NH4Cl-NH4OH được sử dụng để giữ pH ổn định. Khi có sự hiện diện của ion Mg2+ thì điểm dừng chuẩn độ sẽ rõ ràng, để đảm bảo điều này một lương nhỏ muối MgEDTA được thêm vào dung dịch đệm. 2. Các chất gây nhiễu Các ion kim loại thường gây nhiễu làm mờ hoặc không phân biệt sự thay đổi màu của chỉ thị tại điểm dừng chuẩn độ hoặc tiêu thụ EDTA. Các chất thường gây nhiễu như: Al, Ba, Cd, Co, Cu, Fe, Pb, Mn, Ni, Sr, Zn, polyphosphate. Để giảm hiện tượng gây nhiễu, thêm 250mg NaCN hoặc 50 mg Na2S.9H2O vào mẫu nước trước khi chuẩn độ. Nếu hàm lượng kim loại quá cao thì không dùng phương pháp chuẩn độ EDTA để đo độ cứng. 3. Thu mẫu và bảo quản: Thu mẫu trong chai nhựa hoặc thủy tinh và giữ ở nhiệt độ thấp (4oC). Phân tích mẫu trong vòng vài ngày, không bảo quản mẫu quá lâu. 4. Thuốc thử a) Dung dịch đệm pH=10: Hòa tan 6,7g NH4Cl trong 57mL NH4OH đậm đặc (d=0,91) sau đó dùng nước cất pha loãng thành 100mL tiếp tục cho tiếp 1mL dung dịch MgSO4 0,05N và 0,5mL dung dịch EDTA 0,1N lắc đều. b) Dung dịch mẹ EDTA 0,1N: Pha loãng 1 ống EDTA 0,1N (C10H14O8N2Na2.2H2O) chuẩn do nhà sản xuất cung cấp với nước cất thành 1000mL. Hòa tan 18,612 g EDTA (đã sấy ở 80oC, để nguội trong bình hút ẩm) trong 400mL nước cất, sau đó pha loãng thành 1000 mL. Chuẩn hóa nồng độ dung dịch EDTA bằng dung dịch CaCO3 tiêu chuẩn 0,1N. Đong 10 mL (V2) dung dịch CaCO3 tiêu chuẩn 0,1N, cho vào bình tam giác 250mL tiếp tục cho vào 90 mL nước cất, 2 mL dung dịch đệm pH=10 và chỉ thị Eriochrome Black-T lắc đều, dung dịch có màu hồng rượu vang. Dùng dung dịch EDTA mới pha ở trên chuẩn độ trên từ cho đến 8 khi dung dịch chuyển từ màu hồng rượu vang sang màu xanh lơ thì dừng lại, ghi thể tích dung dịch EDTA đã sử dụng (V1). Điều chỉnh nồng độ dung dịch EDTA cho chính xác bằng công thức thức: V1N1 = V2N2. c) Dung dịch chuẩn EDTA 0,01N: Pha 50mL dung dịch mẹ EDTA với nước cất thành 500 mL. d) Dung dịch CaCO3 tiêu chuẩn 0,1N: Hoà tan 5 gam CaCO3 trong vài giọt dung dịch HCl 1:1, pha loãng với nước cất thành 200 mL, đun sôi 5-10 phút, dùng dung dịch NH4OH 3N điều chỉnh pH của môi trường về bằng 7 sau đó pha loãng với nước cất thành 1000mL. e) Dung dịch MgSO4 0,05N: Hòa tan 1,232gram MgSO4.7H2O trong một ít nước cất, sau đó pha loãng thành 100mL. f) Dung dịch NH4OH 3N: Hòa tan 22,5mL NH4OH đặc (d=0,91) với nước cất thành 100 mL. g) Chỉ thị Eriochrome Black-T: Trộn 0,5 g Eriochrome Black T với 100 g NaCl đã sấy khô ở 110oC và nghiền mịn. Giữ trong lọ nâu và đậy kín. Một cách khác, hòa tan 4,5 g NH2OH.HCl và 0,5 g Eriochrome Black-T với 100 mL cồn ethanol 70o, sử dụng trong vòng 2-3 tháng. 5. Tiến hành phân tích a) Đong 50 mL mẫu nước cho vào bình tam giác b) Tiếp tục cho vào 1-2 mL dung dịch đệm pH=10, thêm một lượng nhỏ Eriochrome Black-T (một nhóm bằng hạt đậu) hoặc 3-4 giọt dung dịch Eriochrome Black-T c) Lắc đều nếu có ion Ca2+, Mg2+ trong mẫu nước sẽ có màu hồng rượu vang. d) Dùng dung dịch EDTA 0,01N chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu hồng rượu vang sang màu xang lơ thì dừng lại, ghi thể tích dung dịch EDTA 0,01N đã sử dụng (V1). Lặp lại các bước trên một lần nữa, ghi thể tích (V2). Từ giá trị V1 và V2, tính thể tích trung bình (VH) 6. Tính kết quả Tính độ kiềm theo công thức sau: V x N x 50 x 1000 H (mg CaCO3/L) = ------------------------ Vm Trong đó: − H là độ cứng tổng cộng − V là thể tích trung bình dung dịch EDTA chuẩn độ (mL). − N: là nồng độ đương lượng của dung dịch EDTA. − Vm là thể tích mẫu nước (mL) Chú ý: Nếu mẫu nước có độ cứng quá thấp (<5 mg/L), tăng thể tích mẫu và thể tích dung dịch đệm, dùng micro-buret khi chuẩn độ. Thực hiện phân tích mẫu trắng (blank) để loại trừ lượng Mg có trong dung dịch đệm. 9 3500-Fe D. Phương pháp Phenanthroline (APHA et al., 1995) 1. Nguyên lý Sắt bị khử thành dạng Fe2+ bằng cách đun sôi với acid và hydroxylamine và được xử lý với 1,10 phenanthroline ở pH 3,2 - 3,3. Ba phân tử phenanthroline tạo hợp chất càng cua với mỗi một nguyên tử Fe2+ thành dạng phức chất có màu đỏ-cam. Phức màu hấp thụ ánh sáng tối đa (λmax) ở bước sóng 510ηm. 2. Các chất gây nhiễu và giới hạn phân tích Các chất gây nhiễu trong phân tích gồm: chất oxy hóa, cyanide, nitrite, polyphosphate, Cr và Zn (lớn hơn 10 lần của Fe), Co và Cu ( lớn hơn 5 mg/L), Ni (lớn hơn 2 mg/L. Bi, Cd, Hg, Mo, và Ag gây kết tủa phenanthroline. Đun mẫu với acid để chuyển polyphosphate thành orthophosphate và loại bỏ cyanide, nitrite. Xử lý hydroxylamine để loại bỏ các chất oxy hóa. Trong trường hợp bị nhiễu do kim loại cao nên tăng thêm lượng phenanthroline khi phân tích. Hàm lượng Fe nhỏ hơn 10µg/L có thể xác định bằng máy quang phổ với độ dài truyền quang 5 cm hoặc lớn hơn. 3. Thu mẫu và bảo quản mẫu Rửa sạch chai đựng mẫu bằng acid (20%), tráng lại bằng nước cất trước khi thu mẫu. Thu trực tiếp mẫu nước vào chai đối với mẫu phân tích Fe tổng số (Mẫu X), đối với mẫu phân tích Fe hòa tan phải lọc mẫu qua giấy lọc 0,45 µm (Mẫu Y). Mẫu nước cần được cố định với acid HCl (1 mL/100 mL mẫu nước) để tránh Fe bị bám dính trên thành của chai chứa mẫu. Để phân tích Fe2+ tốt nhất là thực hiện tại hiện trường bởi vì có thể có sự thay đổi tỉ lệ Fe2+/Fe3+ theo thời gian trong dung dịch acid (Mẫu Z). Fe trong mẫu nước cũng có thể bị kết tủa trong quá trình vận chuyển khi tiếp xúc với không khí (bị oxy hóa). 4. Thiết bị Thiết bị đun nóng, máy quang phổ 5. Thuốc thử a) Dung dịch A: HCl đậm đặc b) Dung dịch B (Hydroxylamine 10%): hòa tan 10g NH2OH.HCl với nước cất thành 100mL. c) Dung dịch C (pH = 5): 250g CH3COONH4 trong 150mL nước cất sau đó thêm 700mL CH3COOH đậm đặc. d) Dung dịch D: hòa tan 100 mg Phenanthroline trong 100mL nước cất đã làm nóng ở 800C (không đun sôi). Nếu thêm vào nước cất 2 giọt HCl thì không cần thiết phải đun trong quá trình pha. e) Dung dịch chuẩn (Fe2+ 200mg/L): Thêm 20mL H2SO4 đậm đặc vào 50mL nước cất sau đó hoà tan 1,404g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O. Thêm vài giọt KMnO4 0,1N dung dịch sẽ có màu hồng 10 nhạt, pha loãng thành 1000mL. Dung dịch Fe2+ 10mg/L: 5ml dung dịch Fe2+ 200mg/L pha loãng thành 100ml 6. Tiến hành: a) Đong 25 mL mẫu nước cần phân tích vào bình tam giác b) Thêm vào mẫu chuẩn và mẫu nước 1 mL dung dịch A và 1 mL dung dịch B c) Sau đó, đem đun trên bếp cho cạn còn khoảng 10-15mL, đem để nguội d) Định mức lại với nước cất thành 25mL e) Chuẩn bị mẫu chuẩn theo sơ đồ sau: f) Lấy 5 mL của 06 mẫu chuẩn và mẫu nước cân phân tích vào các ống nghiệm, lần lượt thêm các thuốc thử sau: g) 1 mL dung dịch C và 2 giọt dung dịch D (0,1 mL), lắc đều h) Đo độ hấp thụ quang (A) ở bước sóng λ = 510 nm. 7. Tính kết quả Dựa vào sự tương quan giữa nồng độ C và độ hấp thụ quang A của mẫu chuẩn, lập phương trình tương quan dạng A = aC + b. Trong đó : A: Độ hấp thụ quang C: nồng độ của mẫu chuẩn (mg/L) Sau khi thiết lập phương trình, chúng ta thế độ hấp thụ quang (AM) của mẫu nước cần phân tích vào phương trình chúng ta sẽ tính được nồng độ (CM) của Fe có trong mẫu nước. a bAC MM − = 8 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW Fe2+ 10mg/L 2 mg/L 1 mg/L 0,5 mg/L 0,25 mg/L 0,125 mg/L 0 mg/L 5 mL DDW 2 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL 11 5220. C COD. Hoàn lưu kín - chuẩn độ (APHA et al., 1995) 1. Nguyên lý Hầu hết chất hữu cơ bị oxy hóa bởi Cr2O72- và acid sulfuric trong điều kiện đun nóng. Mẫu nước được hoàn lưu trong dung dịch acid mạnh và một lượng thừa Cr2O72-. Chất hữu cơ + Cr2O72- + H+ → Cr3+ + CO2 + H2O Sau khi công phá, lượng Cr2O72- thừa được chuẩn độ với Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O (ferrous ammonium sulfate) để xác định lượng Cr2O72- tham gia phản ứng, chất hữu cơ bị oxy hóa được tính bằng đơn vị oxy (mg O2/L). 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ → 2Cr3+ + Fe3+ + 7H2O 2. Các chất gây nhiễu và giới hạn phân tích Một số chất béo mạch thẳng bay hơi sẽ không bị oxy hóa vì không tiếp xúc với chất oxy hóa (K2Cr2O7). Do đó, nếu dùng phương pháp công phá hở sẽ dẫn đến sai số. Phương pháp công phá hở có thể chấp nhận khi hàm lượng COD trong mẫu nước lớn hơn 50 mg O2/L. Đối với mẫu nước có hàm lượng COD nhỏ hơn 50 mg O2/L phải dùng phương pháp công phá kín và sử dụng Ag2SO4 làm chất xúc tác để làm tăng hiệu quả oxy hóa. Mẫu nước lợ, mặn có chứa ion Cl-, dichromate sẽ oxy hóa ion Cl- dẫn đến sai số khi phân tích. Hơn nữa ion Cl- sẽ phản ứng với Ag2SO4 tạo nên chất kết tủa làm giảm hiệu quả xúc tác của Ag2SO4. Để cản ion Cl-, một lượng HgSO4 được thêm vào với tỉ lệ HgSO4:Cl- là 10:1. Ion Cl- kết hợp với Hg tạo thành HgCl2, hợp chất này không bị oxy hóa bởi K2Cr2O7. Khi dùng HgSO4 để cản ion trong nước có hàm lượng Cl- lớn hơn 2000 mg/L thì không hiệu quả và khi sử dụng HgSO4 với lượng lớn sẽ gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, phương pháp này chỉ sử dụng tốt để phân tích nước có hàm lượng Cl- nhỏ hơn 2000 mg/L (3,5‰). Ion NO2- trong nước quá cao cũng dẫn đến sai số khi phân tích, 1 mg NO2- sẽ tiêu thụ 1,1 mg O2 khi bị oxy hóa. Trong nước hàm lượng NO2- ít khi vượt quá 1 mg/L cho nên hiện tượng gây nhiễu này thường được bỏ qua, nhưng nếu hàm lượng NO2- vượt quá 1 mg/L nên dùng 10 mg acid sunfamic cho mỗi mg NO2- để cản ion này. 3. Thiết bị, máy móc Ống nghiệm chịu nhiệt 16x100 mm. Máy công phá COD sâu 45-50 mm. Tủ sấy 150 ± 2oC 4. Thuốc thử a) Dung dịch oxy hóa K2Cr2O7 0,00417M (0,025N): Hòa tan 1,2259 g K2Cr2O7 (sấy khô 103 oC trong 2 giờ) với 500 mL nước cất, thêm 167 mL H2SO4 đậm đặc và 33,3 g HgSO4 (nếu phân tích nước ngọt thì không dung HgSO4). Hòa tan, làm mát rồi định mức thành 1000 mL. b) Acid sulfuric: Hòa tan 5,5 g Ag2SO4 trong 1kg H2SO4 đậm đặc (550 mL), để yên 1-2 ngay để Ag2SO4 hòa tan hoàn toàn. 12 c) Chỉ thị Ferroin: Hòa tan 1,458 g 1,10-phenanthroline (C12H8N2.H2O) và 0,695 g FeSO4.7H2O. định mức thành 100 mL. d) Dung dịch chuẩn độ Sulfate amôn sắt - FAS 0,025M (0,025N): Hòa tan 9,8 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong nước cất, thêm 20 mL H2SO4 đậm đặc, làm nguội và định mức thành 1000 mL. Chuẩn lại nồng độ FAS (khi phân tích) bằng dung dịch K2Cr2O7 theo các bước sau: - Cho 2,5 mL nước cất vào ống nghiệm, thêm 1,5 mL dung dịch oxy hóa K2Cr2O7 0,0167M và 3,5 mL H2SO4. Làm mát ở nhiệt độ phòng và thêm vào 1-2 giọt chỉ thị ferroin. Chuẩn độ với dung dịch FAS Thể tích của K2Cr2O7 0,00417 M (mL) Nồng độ của dung dịch FAS = -------------------------------------------- x 0,025 Thể tích của FAS chuẩn độ (mL) Từ dung dịch FAS 0,025 M pha thành dung dịch chuẩn độ FAS 0,01M e) Sulfamic acid: Nếu có nitrite trong mẫu nước thì dùng Sulfamic acid với tỉ lệ 10:1 của acid sulfamic:nitrite. f) Dung dịch chuẩn C3H4N2 (Imidazole) hoặc HOOCC6H4COOK (KHP): Hòa tan 663,6 mg Imidazole (đã sấy khô và nghiền mịn) trong 1000 mL nước cất. Imidazole theo lý thuyết có giá trị COD là 1,507 mgO2/mg, do đó dung dịch này có giá trị COD là 1.000 mg O2/L. Cách khác, hòa tan 425 mg trong nước cất và định mức thành 1000 mL. KHP theo lý thuyết có giá trị COD là 1,176 mgO2/mg, do đó dung dịch này có giá trị COD là 500 mgO2/L. 5. Tiến hành và tính kết quả Rửa ống nghiệm và nắp đậy bằng dung dịch H2SO4 20%. Lần lượt đong 2,5 mL nước cất (mẫu trắng) và nước mẫu vào 2 ống nghiệm, thêm vào 1,5 mL dung dịch oxy hóa (dung dịch a), cẩn thận cho vào tiếp 3,5 mL dung dịch acid sulfuric (dung dịch b). Đậy nắp ống nghiệm và lắc nhẹ vài lần để trộn đều mẫu nước với thuốc thử. (Chú ý: quá trình thêm acid sulfuric sẽ sinh nhiệt, dùng găng tay để đảm bảo an toàn trong khi thao tác). Đặt ống nghiệm lên máy công phá COD, công phá mẫu ở 150 oC trong 2 giờ. Sau đó, để nguội, lắc đều rồi cho vào 1-2 giọt chỉ thị ferroin. Dùng dung dịch FAS 0,01M chuẩn độ cho đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ thì dừng lại, lắc đều trong khi chuẩn độ, ghi thể tích FAS. Tính hàm lượng COD theo công thức sau: (A-B) × N × 8000 COD (mg O2/L) = ---------------------------- Thể tích mẫu (mL) A: Thể tích FAS chuẩn độ cho mẫu trắng B: Thể tích FAS chuẩn độ cho mẫu nước N: Nồng độ đương lượng của dung dịch FAS Để đánh giá về kỹ thuật phân tích và chất lượng hóa chất, tiến hành thử với dung dịch chuẩn Imidazol hoặc KHP, dung dịch f. 13 4500-NH3 F. Phương pháp Phenate (APHA et al., 1995) 1. Nguyên lý Ammonia phản ứng với hypochlorite và phenol với chất xúc tác là sodium nitroprusside sẽ tạo thành phức indophenol có màu xanh, phức này hấp thụ ánh sáng tối đa (λmax) ở bước sóng 640ηm. NH3 + ClO - NH2Cl + OH - NH2Cl + 2 OH + 2ClO - O N OH + 3HCl + 2OH- O N OH O N O- + H+ Indophenol 2. Các chất gây nhiễu và giới hạn phân tích Ca và Mg bị kết tủa trong môi trường pH cao (do NaOH cho vào mẫu nước trong quá trình phân tích) làm dung dịch bị đục làm ảnh hưởng đến kết quả đo độ hấp thụ quang. Cho vào mẫu nước trisodium citrate để tránh hiện tượng kết tủa của Ca và Mg. Nếu mẫu nước chứa H2S với hàm lượng cao, cần phải loại bỏ H2S bằng cách giảm pH xuống 3 bằng HCl và sục khí đến khí không còn mùi của H2S. 3. Thu mẫu và bảo quản Thu mẫu vào chai 125 mL, bảo quản lạnh (4oC) trong 24 giờ hoặc làm giảm pH<2 và bảo quản lạnh (4oC) trong 28 ngày. Nếu dùng acid để bảo quản mẫu, cần trung hòa trước khi phân tích. Đo nhiệt độ và pH của nước tại thời điểm thu mẫu để tính ra hàm lượng N- NH3 sau khi phân tích. 4. Thiết bị Máy quang phổ (Spectrophotometer) 5. Thuốc thử a) Nước cất không đạm: Hòa tan 2 mL FeSO4.7H2O có nồng độ 100g/L vào 1.000 mL nước máy, thêm vào 0,1-0,2 mL H2SO4 đậm đặc để hạ pH <4,5 (phản ứng vớ i chỉ thị methyl da cam). Sau đó, chưng cất đến khi còn lại ¼ thể tích, chú ý loại bỏ 50 mL nước cất đầu tiên. b) Dung dịch A: Hòa tan 11,1 mL C6H5OH (>89%) với Ethanol 95% thành 100 mL. Dung dịch này chỉ sử dụng trong vòng 1 tuần. Chú ý: mang găng tay, kính bảo vệ mắt và thao tác trong tủ hút khi pha dung dịch phenol. c) Dung dịch B: Hòa tan 0,5 g Sodium Nitroprusside - Na2[Fe(CN)5NO].2H2O (sodium nitroferricyanide) với 100 mL nước cất không đạm. Chức trong lọ nâu và sử dụng trong vòng 1 tháng. 14 d) Dung dịch C: Hòa tan 20 g Trisodium citrate (C6H5Na3O7.2H2O) và 1 g NaOH với nước cất không đạm thành 100 mL, sau đó thêm vào 25 mL NaOCl 5%. Dung dịch C tốt nhất nên chuẩn bị mới mỗi ngày. e) Dung dịch chuẩn: − Dung dịch mẹ N-NH4 500mg/L: Hòa tan 0,2358g (NH4)2SO4 với nước cất không đạm thành 100mL. − Dung dịch chuẩn N-NH4 10 mg/L: pha 1ml dung dịch mẹ (500mg/L) với nước cất không đạm thành 50 mL. 6. Tiến hành phân tích a) Mẫu nước phải được lọc áp lực qua giấy lọc 0,45 µm trước khi tiến hành phân tích. b) Chuẩn bị mẫu chuẩn theo sơ đồ: c) Lấy 5 mL của 06 mẫu chuẩn và mẫu nước cân phân tích vào các ống nghiệm, lần lượt thêm các thuốc thử sau: d) 4 giọt (0,2 mL) dung dịch A, lắc đều. e) 4 giọt (0,2 mL) dung dịch B, lắc đều. f) 10 giọt (0,5 mL) dung dịch C, lắc đều. g) Đậy mẫu, ủ trong nhiệt độ phòng và trong điều kiện ánh sáng yếu trong vòng 30’. Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 630 ηm (nước ngọt) và 640 ηm (nước lợ). 7. Tính kết quả Dựa vào sự tương quan giữa nồng độ C và độ hấp thụ quang A của mẫu chuẩn, lập phương trình tương quan dạng A = aC + b. Trong đó : A: Độ hấp thụ quang C: nồng độ của mẫu chuẩn (mg/L) Sau khi thiết lập phương trình, chúng ta thế độ hấp thụ quang (AM) của mẫu cần phân tích vào phương trình chúng ta sẽ tính được nồng độ (CM) của TAN có trong mẫu nước. 9 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW N-NH4+ 10mg/L 1 mg/L 0,5 mg/L 0,25 mg/L 0,125 mg/L 0,0625 mg/L 0 mg/L 5 mL DDW 1 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL 15 a bAC MM − = Chú ý: Kết quả thu được từ quá trình phân tích trên là tổng đạm amôn - TAN (Total Ammonia Nitrogen). Tra bảng mối tương quan giữa nhiệt độ và pH với tỉ lệ NH3/TAN để tính hàm lượng N-NH3. Bảng tỉ lệ % NH3 theo pH và nhiệt độ pH Nhiệt độ (oC) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 7.0 0.30 0.34 0.40 0.46 0.52 1.60 0.70 0.80 0.92 7.2 0.47 0.54 0.63 0.72 0.82 0.95 1.10 1.27 1.00 7.4 0.74 0.56 0.99 1.14 10.30 1.50 1.73 2.60 2.36 7.6 1.17 1.35 1.56 1.79 2.05 2.35 2.72 3.13 3.96 7.8 1.84 2.12 2.45 2.80 3.21 3.65 0.00 4.88 5.72 8.0 2.88 3.32 3.83 4.37 4.99 5.71 6.55 7.52 8.75 8.2 4.49 5.16 5.94 5.76 7.68 8.75 10.00 11.41 13.22 8.4 6.93 7.94 9.09 10.30 11.65 13.20 14.98 16.96 19.46 8.6 10.56 12.03 13.68 15.40 17.28 19.42 21.83 24.45 27.66 8.8 15.76 17.82 20.08 22.38 24.88 27.64 30.68 33.90 37.76 9.0 22.87 25.57 25.47 31.37 34.42 37.71 41.23 44.84 49.02 9.2 31.97 35.28 38.65 42.01 45.41 48.96 52.65 56.30 60.38 9.4 42.68 46.32 50.00 53.45 56.86 60.33 63.79 67.12 70.72 9.6 54.14 54.77 61.31 64.54 67.63 70.67 73.63 76.39 79.29 9.8 65.17 68.43 74.53 74.25 76.81 79.25 61.57 83.68 85.85 10.0 74.78 77.46 79.92 82.05 84.90 85.25 87.52 89.05 90.58 10.2 82.45 84.48 86.32 87.87 89.27 90.56 91.75 92.80 93.84 16 4500-P D. Phương pháp SnCl2 (APHA et al., 1995) 1. Nguyên lý Muối orthophosphate trong môi trường acid, ion PO43- sẽ phản ứng với thuốc thử Molybdate ammonium cho một phức chất ammonium phosphomolybdate, màu vàng chanh. PO43- + 12(NH4)2MoO2 + 24H+ = (NH4)2PO4.12MoO3 + 21NH4+ + 12H2O (Ammonium phosphomolybdate) Với sự hiện diện của các chất khử như SnCl2, dạng ammonium phosphomolybdate bị khử thành dạng molybden blue có màu xanh. Cường độ màu đậm hay nhạt phụ thuộc vào hàm lượng ion PO43- có trong mẫu nước lúc ban đầu. (NH4)3PO4.12MoO3 + Sn2+ + 16H+ = (NH4)3PO4.(4MoO2.2MoO3)2 + Sn4+ + 8H2O Phức màu này hấp thụ ánh sáng tối đa (λmax) ở bước sóng 690 ηm. 2. Các chất gây nhiễu và giới hạn phân tích SiO2 và AsO43- gây nhiễu dương khi mẫu nước bị đun nóng. Các chất AsO43-, F-, thorium (Th), bismuth (Bi), sulfide, thiosulfate, thiocyanate gây nhiễu âm. Fe2+ gây nhiễu khi hàm lượng lớn hơn 100 mg/L. Cl- gây nhiễu khi hàm lượng lớn hơn 75 mg/L và có sử dụng HNO3 trong quá trình phân tích. Hàm lượng lượng thấp nhất có thể phát hiện bằng phương pháp này là 3 µg/L. 3. Thu mẫu và bảo quản Thu mẫu vào chai 125 mL, bảo quản lạnh (4oC) trong 24 giờ, bảo quản ở -20oC trong 28 ngày. 4. Thiết bị Máy quang phổ (Spectrophotometer), máy đo pH. 5. Thuốc thử a) Dung dịch acid mạnh: Cho từ từ 30 mL H2SO4 đậm đặc vào 60 mL nước cất. Làm nguội, tiếp tục cho vào 0,4 mL HNO3 đậm đặc, sau đó pha thành 100 mL. b) Dung dịch A (Amonium molybdate): Cân 2,5 g (NH4)6Mo7O24.4H2O hòa tan trong 17,5 mL nước cất. Đong 28 mL H2SO4 đậm đặc pha với 40mL nước cất, để nguội. Trộn lẫn hai dung dịch lại rồi pha loãng với nước cất thành 100 mL c) Dung dịch B (SnCl2): Cân 2,5g SnCl2.H2O hòa tan trong 100mL Glycerin (Cung cấp nhiệt). Bảo quản dung dịch ở tủ lạnh d) Dung dịch chuẩn Dung dịch mẹ P-PO43- 500 mg/L: hòa tan 0,2197g KH2PO4 trong 100 mL nước cất 17 Dung dịch chuẩn P-PO4 10mg/L: hòa tan 1mL dd P-PO4 500mg/L với nước cất thành 50 mL 6. Tiến trình phân tích a) Trước khi phân tích cần điều chỉnh pH của mẫu nước. Lấy 100 mL mẫu nước đã lọc qua giấy lọc 0,45 µm, thêm vào 1 giọt phenolphthalein. Nếu mẫu nước không có màu thì thực hiện các bước phân tích tiếp theo. Nếu mẫu nước có màu hồng thì cho vào từng giọt dung dịch acid mạnh cho đến khi mất màu. Trong trường hợp thêm 5 giọt acid mạnh mà dung dịch vẫn còn màu hồng, pha loãng mẫu nước sau đó tiếp tục thêm acid mạnh đến khi mất màu. b) Chuẩn bị mẫu chuẩn theo sơ đồ: c) Lấy 5 mL của 06 mẫu chuẩn và mẫu nước cân phân tích vào các ống nghiệm, lần lượt thêm các thuốc thử sau: d) 4 giọt (0,2 mL) dung dịch A, lắc đều e) 1 giọt dung dịch B, lắc đều f) Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 690nm sau 10 phút và trước 15 phút 7. Tính kết quả Dựa vào sự tương quan giữa nồng độ C và độ hấp thụ quang A của mẫu chuẩn, lập phương trình tương quan dạng A = aC + b. Trong đó : A: Độ hấp thụ quang C: nồng độ của mẫu chuẩn (mg/L) Sau khi thiết lập phương trình, chúng ta thế độ hấp thụ quang (AM) của mẫu cần phân tích vào phương trình chúng ta sẽ tính được nồng độ (CM) của P-PO43- có trong mẫu nước a bAC MM − = (1) Chú ý: Nếu mẫu nước bị pha loãng trong quá trình điều chỉnh pH, nhân kết quả phân tích từ công thức (1) với hệ số pha loãng để được hàm lượng P-PO43- của mẫu nước. 9 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW 5 mL DDW P-PO43- 10mg/L 1 mg/L 0,5 mg/L 0,25 mg/L 0,125 mg/L 0,0625 mg/L 0 mg/L 5 mL DDW 1 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL 18 4500-NO2- B. Phương pháp so màu (APHA et al., 1995) 1. Nguyên lý Nitrite (NO2-) trong môi trường acid mạnh sẽ hình thành HNO2, HNO2 mới hình thành sẽ kết hợp với sulfanilamide thành muối diazonium sulfanilamide. Sau đó muối diazonium sulfanilique sẽ kết hợp với thuốc thử N-(1-Naphthyl)- ethylenediamine dihydrochloride to thành phức chất có màu đỏ tía. Cường độ màu đậm hay nhạt tùy thuộc vào hàm lượng NO2- có trong mẫu nước. Phức màu hấp thụ ánh sáng tối đa (λmax) ở bước sóng 543 ηm. 2. Các chất gây nhiễu và giới hạn phân tích NCl3 làm sai lệch màu đỏ của phức màu. Các ion sau đây gây kết tủa như Sb3+, Au3+, Bi3+, Fe3+, Pb2+, Hg2+, Ag+, PtCl62-, VO32-. Ion Cu làm giảm xúc tác và phân hủy muối diazonium. 3. Thu mẫu và bảo quản: Thu mẫu vào chai 125 mL, bảo quản lạnh (4oC) trong 24 giờ, bảo quản ở -20oC trong vài ngày. Không dùng acid để bảo quản mẫu khi phân tích NO2-. 4. Thiết bị Máy quang phổ (Spectrophotometer), nồi đun. 5. Thuốc thử a) Nước cất không chứa NO2-: Thêm vào 1 lít nước cất 1 mL H2SO4 đậm đặc, 0,2 mL MnSO4 (36,4 g MnSO4.H2O/100 mL) và 1-3 mL KMnO4 (400 mg KMnO4/L). Sau đó chưng cất lại, chú ý loại bỏ 50 mL nước cất đầu tiên. Dùng nước cất này để pha thuốc thử và mẫu chuẩn. b) Dung dịch hiện màu: Hòa tan 80 mL nước cất với 10 mL acid phosphoric 85% và 1g sulfanilamide. Khi sulfanilamide hòa tan hoàn toàn, thêm vào 0,1 g N-(1- naphthyl)-ethylenediamine dihydrochloride, pha với nước cất thành 100mL. c) Dung dịch Sodium oxalate 0,025M (0,05N): Hòa tan 0,335 g Na2C2O4 chuẩn với nước cất thành 100mL. d) Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,05M (0,05N): Hòa tan 1,9607 g Fe(NH4)(SO4)2.6H2O với 2 mL H2SO4 đậm đặc sau đó hòa tan với nước cất thành 100 mL. Xác định nồng độ của FAS theo bước 5220C.4d (Phân tích COD). SO2NH2 NH2 + NO2- + 2H+ → SO2NH2 N=N+ + 2H2O SO2NH2 N=N+ NHCH2CH2NH2 + → NHCH2CH2NH2 N=N SO2NH2 + H+ 19 e) Dung dịch KMnO4 chuẩn 0,01M (0,05N): Dùng dung dịch KMnO4 chuẩn do các nhà sản xuất cung cấp. Nếu dùng hóa chất dạng rắn thì hòa tan 1,6 g KMNO4 trong 1 L nước cất, giữ trong lọ nút mài nâu ít nhất 1 tuần. Gạn bỏ cặn, sau đó chuẩn hóa nồng độ theo quy trình sau: Cân 100-200 mg Na2C2O4 khan (chính xác 0,1 mg) trong cốc 400 mL. Thêm lần lược 100 mL nước cất, khuấy đều cho đến khi hòa tan hoàn toàn, thêm 10 mL 1+1 H2SO4, làm nóng 90-95oC. Chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 đến khi xuất hiện màu tím nhạt (tồn tại ít nhất 1 phút) thì dừng lại, ghi thể tích chuẩn độ (A) . Không để nhiệt độ giảm xuống dưới 85oC trong khi chuẩn độ, có thể làm nóng cốc trong khi chuẩn độ nếu cần thiết. 100 mg Na2C2O4 sẽ tiêu thụ 6 mL dung dịch KMnO4. Thực hiện chuẩn độ với mẫu trắng và H2SO4, ghi thể tích chuẩn độ (B). Tính nồng độ KMnO4 theo công thức sau: KMnO4 (N) = (g Na2C2O4)/[(A-B)x 0,33505] f) Dung dịch chuẩn: − Dung dịch mẹ N-NO2- 250 mg/L: Hoà tan 0,1232 g NaNO2 với nước cất không đạm thành 100 mL. Vì NaNO2 dễ bị oxy hóa trong điều kiện ẩm, cần chuẩn hóa hàm lượng N-NO2- theo quy trình sau: Đong 50 mL KMnO4 chuẩn 0,01M (0,05N), 5 mL H2SO4 đậm đặc và 50 mL dung dịch mẹ N-NO2-, đặt đầu pipet ngập trong dung dịch KMnO4 khi thêm dung dịch mẹ. Lắc đều và làm nóng đến 70-80oC. Làm mất màu KMnO4 bằng cách thêm 10 mL Na2C2O4 0,025M. Chuẩn độ Na2C2O4 thừa bằng KMnO4 0,01M đến khi màu tím nhạt thì dừng lại, ghi thể tích. Nếu dùng dung dịch FAS thay thế cho Na2C2O4 thì không cần làm nóng nhưng kéo dài thời gian phản ứng giữa KMnO4 và Fe2+ đến 5 phút trước khi chuẩn độ với KMnO4. Tính n