Tài liệu Thảo luận hóa môi trường chủ đề: Xử lý nước thải

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA HÓA – LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ******** THẢO LUẬN HÓA MÔI TRƯỜNG Chủ đề: Xử lý nước thải LỜI MỞ ĐẦU --- oOo --- Thực tế cho thấy, dân số tăng đồng nghĩa với lượng chất thải và nước thải cũng tăng, công nghiệp hóa và đô thị hóa tăng cũng đồng thời với tăng lượng chất thải và ô nhiễm môi trường. Trong đó, ô nhiễm nguồn nước là vấn đề nhức nhối nhất, bức xúc nhất đòi hỏi phải được ưu tiên giải quyết sớm do đặc trưng lan truyền và tác động đến môi trường thủy sinh. Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước chính do nước thải chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn từ sản xuất công nghiệp, làng nghề, chế biến nông lâm thủy sản; nước thải từ sinh hoạt; nước thải từ sản xuất nông nghiệp... Nước, an ninh năng lượng và lương thực có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Để sản xuất nhiều lương thực đòi hỏi nhiều nước cũng như năng lượng. Đồng thời, để làm sạch và phân bổ nước chúng ta cũng cần năng lượng. Việc toàn cầu nóng lên, sự gia tăng đô thị hóa và sự gia tăng của việc tiêu thụ nước, năng lượng và thực phẩm tiếp tục phá vỡ hệ sinh thái vốn mong manh của chúng ta. Nước như là một thứ đầu vào không thể thay thế, nó nằm trong vòng hỗ trợ điều hòa khí hậu, tách biệt khí cácbon và các hệ sinh thái chủ chốt khác. Lượng nước thải tăng lên theo mức tăng của dân số cùng với tốc độ tăng trưởng của đô thị hóa và phát triển kinh tế. Hầu hết lượng nước thải thải ra trên toàn cầu đều thải trực tiếp vào hệ sinh thái trong điều kiên chưa được xử lý và tái sử dụng. Trong khi tái tạo, khai thác nước thải như một nguồn tài nguyên mang lại cơ hội rất lớn. Nước thải được quản lý hiệu quả sẽ là nguồn nước, nguồn năng lượng, nguồn dinh dưỡng và nguồn nguyên liệu tái tạo có chi phí hợp lý và bền vững. Qua đó cần có những biện pháp xử lý nước thải một cách hiệu quả tái sử dụng. Contents I. Khái quát về nước thải. ...................................................................................... 1 1. Khái niệm. ........................................................................................................ 1 2. Phân loại. .......................................................................................................... 1 2.1. Nước thải sinh họat.................................................................................. 1 2.2. Nước thải công nghiệp. ........................................................................... 1 2.3. Nước thải là nước mưa. .......................................................................... 2 2.4. Nước thải bệnh viện. ............................................................................... 2 2.5. Nước thải nông nghiệp. ........................................................................... 2 3. Thành phần và tính chất nước thải. .............................................................. 3 3.1. Nước thải sinh hoạt. .................................................................................. 3 3.2. Nước thải công nghiệp. ............................................................................. 3 4. Khả năng tự làm sạch của nước. .................................................................... 3 5. Hiện trạng. ........................................................................................................ 4 Trên thế giới: ..................................................................................................... 4 Tại Việt Nam:..................................................................................................... 5 II. Một số thông số chỉ tiêu và quy chuẩn đánh giá nước thải. .......................... 6 1. Một số chỉ tiêu đánh giá. ................................................................................. 6 1.1. Các chỉ tiêu vật lý ...................................................................................... 6 1.2. Các chỉ tiêu hóa học................................................................................... 7 1.3. Các chỉ tiêu sinh học ................................................................................ 18 2. Quy chuẩn quốc gia. ...................................................................................... 20 III. Cấp độ xử lý. ................................................................................................... 20 1.Xử lý cấp I. ...................................................................................................... 20 2. Xử lý cấp II. .................................................................................................... 20 3. Xử lý cấp III. .................................................................................................. 21 IV. Các phương pháp xử lý. ................................................................................. 21 1. Phương pháp vật lý........................................................................................ 22 1.1. Song chắn rác. ....................................................................................... 22 1.2. Bể láng cát. ............................................................................................ 25 1.3. Bể láng sơ cấp. ...................................................................................... 25 1.4. Bể thu dầu mỡ. ....................................................................................... 26 1.5. Bể lọc. ....................................................................................................... 26 2. Phướng pháp hóa học và hóa lý. .................................................................. 27 2.1. Đông tụ và keo tụ. .................................................................................... 27 2.2. Phương pháp trung hòa. ......................................................................... 28 2.3. Phương pháp hấp phụ. ............................................................................ 30 2.4. Phương pháp trao đổi ion. ...................................................................... 32 2.5. Phương pháp lọc màng. .......................................................................... 32 2.6. Phương pháp điện hóa. ........................................................................... 34 2.7. Phương pháp oxi hóa khử....................................................................... 35 2.8. Phương pháp diệt khuẩn. ....................................................................... 36 3. Phương pháp sinh học. .................................................................................. 36 3.1. Hiếu khí. ................................................................................................... 37 3.2. Kỵ khí. ...................................................................................................... 39 Câu hỏi và trả lời: ................................................................................................. 42 I. Khái quát về nước thải. 1. Khái niệm. Tất cả các hoạt động sinh hoạt và sản xuất trong mỗi cộng đồng đều tạo ra các chất thải, ở các thể khí, lỏng và rắn. Thành phần chất thải lỏng, hay nước thải được định nghĩa như một dạng hòa tan hay trộn lẫn giữa nước (nước dùng, nước mưa, nước mặt, nước ngầm, ...) và chất thải từ sinh hoạt trong cộng đồng cư dân, các khu vực sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, thương mại, giao thông vận tải, nông nghiệp, ... Ở đây cần hiểu là sự ô nhiễm nước xảy ra khi các chất nguy hại xâm nhập vào nước lớn hơn khả năng tự làm sạch của chính bản thân nguồn nước. Nước thải chưa xử lý là nguồn tích lũy các chất độc hại lâu dài cho con người và các sinh vật khác. Sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có thể tạo ra các chất khí nặng mùi. Thông thường, nước thải chưa xử lý là nguyên nhân gây bịnh do nó chứa các loại độc chất phức tạp hoặc mang các chất dinh dưỡng thuận lợi cho việc phát triển cho các loại vi khuẩn, các thực vật thủy sinh nguy hại. Tại nhiều quốc gia trên thế giới, việc đòi hỏi phải kiểm soát và xử lý nguồn nước thải đã trở thành luật lệ bắt buộc. Hầu hết các ngành sản xuất đều có các tài liệu chỉ dẫn về tiêu chuẩn làm sạch nước thải. 2. Phân loại. Để hiểu và lựa chọn công nghệ xừ lý nước thải cần phải phân biệt các loại nước thải có nguồn gốc khác nhau. 2.1. Nước thải sinh họat Là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng : tắm , giặt giũ , tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,…chúng thường được thải ra từ các các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh họat của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thóat nước. Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc BOD5 có 1 mối tương quan nhất định. Một tính chất đặc trưng nữa của Nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn. Nước thải sinh hoạt thường chiếm từ 65% đến 80% lượng nước cấp đi qua đồng hồ các hộ dân, các cơ quan, bệnh viện, trường học, khu thương mại , khu giải trí,… 65% áp dụng cho nơi nóng, khô, nước cấp dùng cả cho việc tưới cây cỏ 2.2. Nước thải công nghiệp. Là lọai nước thải sau quá trình sản xuất, phục thhuộc loại hình công nghiệp. 1 Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào lọai hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn. Trong công nghiệp, nước được sử dụng như là 1 loại nguyên liệu thô hay phương tiện sản xuất (nước cho các quá trình) và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt. Nước cấp cho sản xuất có thể lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt nếu xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng. Nhu cầu về cấp nước và lưu lượng nước thải trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Lưu lượng nước thải của các xí nghiệp công nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được sản xuất. Nói chung, nước thải từ các nhà máy chế biến thực phẩm có hàm lượng nitơ và photpho đủ cho quá trình xử lý sinh học, trong khi đó hàm lượng các chất dinh dưỡng này trong nước thải của các ngành sản xuất khác lại quá thấp so với nhu cầu phát triển của vi sinh vật. 2.3. Nước thải là nước mưa. Đây là lọai nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất và lôi kéo các chất cặn bã, dầu mỡ,… khi đi vào hệ thống thóat nước. Những nơi có mạng lưới cống thoát riêng biệt: mạng lưới cống thoát nước thải riêng với mạng lưới cống thoát nước mưa. Nước thải đi về nhà máy xử lý gồm: nước sinh hoạt, nước công nghiệp và nước ngầm thâm nhập, nếu sau những trận mưa lớn không có hiện tượng ngập úng cục bộ, nếu có nước mưa có thể tràn qua nắp đậy các hố ga chảy vào hệ thống thoát nước thải. Lượng nước thâm nhập do thấm từ nước ngầm và nước mưa có thể lên tới 470m3/ha.ngày. Nơi có mạng cống chung vừa thoát nước thải vừa thoát nước mưa. Đây là trường hợp hầu hết ở các thị trấn, thị xã, thành phố của nước ta. Lượng nước chảy về nhà máy gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước ngầm thâm nhập và một phần nước mưa. 2.4. Nước thải bệnh viện. Đây cũng là nguồn nước thải có chứa các vi khuẩn, vi rút được thải ra từ người bệnh bên cạnh đó cũng có các chất kháng sinh thải ra từ bệnh viện những chất này ngăn cản hoạt động của vi sinh vật trong tự nhiên, cũng như hệ thống nước thải. 2.5. Nước thải nông nghiệp. Dư lượng các hóa chất dùng trong sản xuất nông nghiệp như phân bón, thuốc trừ sâu, trừ cỏ,...trong chừng mực nào đó sẽ gây ra ô nhiễm môi trường. Nguồn nước này khó tập trung. Lưu ý: Trong đô thị : Nước thải sinh hoạt thường trộn chung với nước thải sản xuất và gọi chung là nước thải đô thị. Nếu tính gần đúng, nước thải đô thị gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% là các loại nước thấm, 36% là nước thải sản xuất. 2 3. Thành phần và tính chất nước thải. 3.1. Nước thải sinh hoạt. Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngòai ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh họat bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo (5 -10%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh họat dao động trong khỏang 150 – 450%mg/l thoe trọng lượng khô. Có khỏang 20 – 40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họaat không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. 3.2. Nước thải công nghiệp. Thành phần và tính chất của nước thải công nghiệp rất đa dạng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố của sản xuất công nghiệp gồm như lãnh vực, nguyên liệu tiêu thụ, loại công nghệ áp dụng, qui mô hoạt động, ... Một số tài liệu nước ngoài cho biết khối lượng nước thải công nghiệp thường chiếm 30 - 35% tổng lượng nước thải đô thị. Các chất hữu cơ dạng hòa tan, chất hữu cơ vi lượng gây mùi, vị( phenol, benzen...) các chất hữu cơ bền vững khó phân hủy bền vững sinh học( thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ...) chất hoạt tính bề mặt ABS( ankylbezen-sunfonat). Các chất hữu cơ bền vững: polychlorophenol (PCP), polychlorobiphenyl (PCB), các hydrocacbon đa vòng,... Các chất vô cơ ( nhà máy luyện kim, vật liệu xây dựng, phân bón vô cơ,…) các kim loại nặng thường có trong nước thải công nghiệp là chì (Pb), thủy ngân (Hg), crôm (Cr), cadmi (Cd), asen (As), mangan (Mn). Ngoài ra có những vi sinh vật, vi trù Khi tính toán công trình xử lý chung nước thải sinh hoạt và công nghiệp, ta căn cứ vào chất nhiễm bẩn sinh hoạt. Chất bẩn công nghiệp phải giữ lại để xử lý cục bộ nhằm bảo đảm tính an toàn cho hệ thống dẫn và xử lý nước thải đô thị. Tính chất của nước thải thường được xác định bằng phân tích hóa học thành phần nhiễm bẩn. tuy nhiên để có đầy đủ các số liệu thường gặp nhiều khó khăn về thời gian, thiết bị và kinh phí. Để đơn giản, người ta thường dựa vào một số chỉ tiêu như nhiệt độ, màu sắc, mùi vị, độ trong, pH, chất tro và không tro, hàm lượng chất lơ lửng, chất lắng đọng, BOD, COD và một số chỉ tiêu khác do yêu cầu.độ, màu sắc, mùi vị, độ trong, pH, chất tro và không tro, hàm lượng chất lơ lửng, chất lắng đọng, BOD, COD và một số chỉ tiêu khác do yêu cầu. 4. Khả năng tự làm sạch của nước. Nước trong các vực nước tự nhiên đều có một đặc tính mà ta gọi là khả năng tự lọc sạch tức là khả năng mà vực nước đó khi bị ô nhiễm trong một giới hạn nhất định sau một thời gian lại phục hồi được như trạng thái trước lúc ô nhiễm. Khả năng này khác nhau tùy từng loại vực nước như ở sông thì lớn hơn ở hồ. Hiện tượng tự lọc sạch của nước tự nhiên là khi có các chất ô nhiễm thải vào trong nước sẽ diễn ra nhiều quá trình lý hóa sinh học để tái lập lại 3 trạng thái tương tự như ban đầu. Đó là các quá trình hấp thụ các kim loại nặng bởi các chất vẩn hữu cơ, loại trừ, phân hủy và tích tụ các chất hữu cơ và các chất khác, lắng đọng các chất vẩn vô cơ và hữu cơ xuống đáy, vô cơ hóa các chất hữu cơ không bền vững, tăng hàm lượng O2 hòa tan do quang hợp của tảo và cây thủy sinh, hủy diệt các vi khuẩn hoại sinh và gây bệnh. Trong quá trình tự lọc sạch của nước, vi sinh vật giữ vai trò quan trọng. Tham gia vào quá trình này chủ yếu phải kể là các vi sinh vật (vi khuẩn phân hủy hợp chất N, P, S...), các tảo và cây thủy sinh (quang hợp), các động vật ăn các chất vẩn hữu cơ, các sinh vật có khả năng tích tụ chất độc trong cơ thể, trong số này chủ yếu là các loài tảo, động vật không xương sống cở nhỏ với số lượng lớn. Sinh vật tham gia vào làm sạch nước thông qua các quá trình: vô cơ hóa các chất hữu cơ trong nước, tích tụ chất độc vào cơ thể, loại trừ chất độc ra khỏi vực nước. Sự vô cơ hóa các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm là do hoạt động của các vi sinh vật, chế độ nước chảy và sự quang hợp của tảo và cây thủy sinh đã làm cho hàm lượng O2 hòa tan trong nước tăng giúp thuận lợi cho quá trình này. Trong quá trình vô cơ hóa các chất hữu cơ, một phần được chính các vi sinh vật này dùng cho sinh trưởng. Nhiều ấu trùng động vật, động vật cở nhỏ cũng ăn trực tiếp các chất vụn hữu cơ. Một quá trình tự lọc sạch có ý nghĩa quan trọng là các sinh vật hấp thụ và tích lũy các chất độc vào cơ thể mình. Tảo và các cây thủy sinh ví dụ như bèo Nhật Bản khả năng này rất lớn. Các sinh vật còn loại trừ chất bẩn và các chất độc ra khỏi tầng nước trong thủy vực bằng cách sau khi chúng ăn các chất bẩn và chất độc đó rồi chúng thải ra ngoài dưới dạng phân và sau cùng lắng xuống đáy. Các loài thân mềm, nhiều động vật không xương sống ở đáy kể cả cá,... đã tham gia tích cực vào quá trình này. 5. Hiện trạng. Trên thế giới: - Hơn 80% lượng nước thải phát sinh từ các hoạt động trong xã hội trên toàn cầu được thải vào các hệ sinh thái mà không qua xử lý hoặc tái sử dụng. Tính trung bình, các quốc gia có thu nhập cao xử lý khoảng 70% lượng nước thải phát sinh, trong khi đó tỷ lệ này giảm xuống còn 38% ở các quốc gia có thu nhập trên trung bình và 28% ở các quốc gia có thu nhập dưới trung bình. Ở các nước có thu nhập thấp, tỷ lệ này chỉ đạt khoảng 8% (Nguồn: worldwaterday.org, 2017). - Hiện có 1,8 tỷ người đang sử dụng nguồn nước uống bị ô nhiễm. Đây cũng là nguyên nhân gây ra nguy cơ mắc các bệnh tả, lị, thương hàn và bại liệt. Mỗi năm có khoảng 842.000 người tử vong do sử dụng nguồn nước không an toàn và kém vệ sinh (Nguồn: worldwaterday.org, 2017). - Có khoảng 663 triệu người hiện vẫn thiếu các nguồn nước uống an toàn (Nguồn: worldwaterday.org, 2017). - Tới năm 2050, gần 70% dân số thế giới sẽ sống ở các thành phố, hiện nay tỷ lệ này là 50%. Hiện tại, hầu hết các thành phố ở các quốc gia đang phát triển không có cơ sở hạ tầng đầy đủ và nguồn lực để giải quyết vấn đề quản lý nước thải một cách hiệu quả và bền vững (Nguồn: worldwaterday.org, 2017). 4 - Khai thác nước thải như một nguồn tài nguyên mang lại cơ hội rất lớn vì khi nước thải được quản lý hiệu quả sẽ là nguồn nước, nguồn năng lượng, nguồn dinh dưỡng và nguồn nguyên liệu tái tạo có chi phí hợp lý và bền vững (Nguồn: worldwaterday.org, 2017). - Các chi phí về quản lý nước thải được cân nhắc nhiều hơn do những lợi ích mang lại về sức khoẻ con người, phát triển kinh tế và môi trường bền vững, tạo ra các cơ hội kinh doanh mới và các công ăn việc làm “xanh” (Nguồn: worldwaterday.org, 2017). Tại Việt Nam: Sự gia tăng dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa trên khắp đất nước đã gây ra áp lực rất lớn đến môi trường và tài nguyên nước ở Việt Nam. Dân số tăng đồng nghĩa với lượng chất thải và nước thải cũng tăng, công nghiệp hóa và đô thị hóa tăng cũng đồng thời với tăng lượng chất thải và ô nhiễm môi trường tăng. Nhiều dòng sông bị ô nhiễm đến mức báo động nhưng dường như việc giảm thiểu ô nhiễm, khôi phục dòng sông hoặc đoạn sông diễn ra rất chậm, chậm đến mức người ta không nhận ra sự thay đổi. Có lẽ vấn đề ô nhiễm nguồn nước và ô nhiễm môi trường là vấn đề nhức nhối nhất, bức xúc nhất đòi hỏi phải được ưu tiên giải quyết sớm. Trong ba loại ô nhiễm: Ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất thì ô nhiễm nguồn nước có tính nghiêm trọng nhất do đặc trưng lan truyền và tác động đến môi trường thủy sinh. Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước chính do nước thải chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn từ sản xuất công nghiệp, làng nghề, chế biến nông lâm thủy sản; nước thải từ sinh hoạt; nước thải từ sản xuất nông nghiệp..v..v. Sản xuất công nghiệp và làng nghề: hiện chúng ta có 316 khu công nghiệp và 16 khu kinh tế ven biển. Đóng góp vào kinh tế quốc gia từ các khu công nghiệp là rất đáng kể với tổng doanh thu tính đến cuối tháng 7/2016 đạt hơn 79,3 tỷ USD, tăng hơn 16% so với cùng kỳ năm 2015. Tính đến tháng 7/2016, các khu công nghiệp, khu kinh tế cũng đã tạo thêm hơn 250 nghìn việc làm mới. Tổng số lao động trong khu công nghiệp, khu kinh tế lũy kế đến hết tháng 7/2016 là hơn 3 triệu lao động. Hiện tại Việt Nam có khoảng 2.790 làng nghề, trong đó có 240 làng nghề truyền thống, đang giải quyết việc làm cho khoảng 11 triệu lao động. Tổng lượng nước thải các khu công nghiệp toàn quốc khoảng trên 3 triệu m3/ngày đêm. Mặc dù đóng góp cho nền kinh tế là đáng kể nhưng với 70% nước thải công nghiệp chưa qua xử lý xả thẳng ra môi trường đã gây hậu quả về môi trường ngày càng nghiêm trọng. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước đã gây tác động lớn đến cuộc sống người dân và môi trường thủy sinh. Nước thải đô thị: tính đến nay, do chú ý đầu tư cải thiện nước thải và vệ sinh đô thị nên hoạt động cung cấp dịch vụ thoát nước và xử lý nước thải được cải thiện đáng kể, 94% người dân sử dụng nhà vệ sinh. Tính đến 2012, có 17 nhà máy xử lý nước thải đô thị được xây dựng với công suất khoảng 600.000 m3/ngày đêm. Tuy nhiên, lĩnh vực vệ sinh môi trường đô thị vẫn phải đối mặt với nhiều vấn đề. 5 II. Một số thông số chỉ tiêu và quy chuẩn đánh giá nước thải. 1. Một số chỉ tiêu đánh giá. Để kiểm tra, đánh giá chất lượng một nguồn nước, căn cứ vào các chỉ tiêu cơ bản và quy định giới hạn của từng chỉ tiêu theo tiêu chuẩn của quốc gia hay quốc tế. Thường là phải xét các chỉ tiêu: vật lý, hóa học và sinh hoc. Việc lấy mẫu nước để phân tích các chỉ tiêu là việc cực kỳ quan trọng, nó quyết định độ chính xác của kết quả. Lấy mẫu phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định trong quy chuẩn quốc gia hay quốc tế mà ta sử dụng. Dưới đây trình bày tóm tắt xác định một số chỉ tiêu của nước. 1.1. Các chỉ tiêu vật lý Màu sắc Nói chung, nước thiên nhiên sạch không có màu. Nước chỉ có màu là do sự có mặt của một số chất hữu cơ và các hợp chất của sắt (III). Nước thải có thể có sắc thái khác nhau. Trong nhiều trường hợp màu của nước còn do các vi sinh vật, các hạt bùn, các thực vật sống trong nước, các sunfua, các chất lơ lửng gây nên. Trước khi xác định màu của nước, cần lọc trong để loại bỏ các chất cặn lắng, lơ lửng. Việc xác định chính xác màu của nước rất khó, nhiều khi phải mô tả sắc thái và cường độ bằng lời chứ không phải bằng con số định lượng. Người ta thường xác định màu của nước bằng cách so sánh với một loại mầu chuẩn bằng mắt hoặc bằng ghi phổ hấp thụ, trong thực tế, người ta thường dùng hỗn hợp K2Cr2O7 và CoSO4 pha dung dịch chuẩn để so sánh màu của nước. Nhiệt độ Nhiệt độ của nước có thể được xác định bằng cách dùng nhiệt kế bách phân để đo ngay nhiệt độ của nước, tốt nhất là xác định trực tiếp ngay tại nguồn nước. Độ dẫn điện Nước tinh khiết hầu như không dẫn điện vì nước phân ly rất ít. Những chất tan trong nước, phân ly thành các ion nên nước thiên nhiên và nước thải dẫn điện dẫn điện. Để xác định độ dẫn điện của nước, người ta đo điện trở hoặc dùng máy đo độ dẫn điện trực tiếp với đơn vị đo là midicimen trên mét (mS/m). Độ dẫn điện của nước được so sánh với độ dẫn điện của dung dịch KCl. Ở 250C: + Dung dịch KCl 10-3 M có độ dẫn điện tương ứng là 141 mS/m. + Dung dịch KCl 10-2 M có độ dẫn điện tương ứng là 147,3 mS/m. + Dung dich KCl 5.10-2 M có độ dẫn điện tương ứng là 666,8 mS/m. + Dung dịch KCl 10-1 M có độ dẫn điện tương ứng là 1290,0 mS/m. Độ đục Nước tự nhiên thường bị vẩn đục do những hạt keo lơ lửng trong nước, các hạt keo này có thể là sét, mùn, vi sinh vật, các hidroxit ở dạng keo vô định hình (Fe(OH)3, Al(OH)3…). Nước đục là nước bị ô nhiễm, nó làm giảm sự chiếu sáng của ánh sáng mặt trời vào nước. Độ đục của nước được xác định bằng phương 6 pháp đo độ đục (bằng mắt thường hay máy đo độ đục) so với độ đục của một thang chuẩn. Mùi Nước sạch không mùi, không vị. Nếu nước có mùi vị khó chịu là triệu chứng nước bị ô nhiễm. Mùi nước gây ra chủ yếu do 2 nguyên nhân sau: + Do sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ trong nước. + Do nước thải có chứa những chất khác nhau, mùi của nước đặc trưng cho từng loại nước thải. Mùi của nước được xác định theo thang quy ước, ví dụ nếu mẫu nước có mùi, pha loãng bằng nước sạch theo tỷ lệ thể tích V/V bằng 1÷1 mà mùi biến mất thì mẫu đó có chỉ số mùi được quy ước bằng 1, còn nếu pha loãng V/V bằng 2, 3, 4,… 100/1… mùi mới biến mất thì chỉ số mùi tương ứng bằng 2, 3, 4,…100… 1.2. Các chỉ tiêu hóa học Độ pH Giá trị pH của nước thải phải được đo ngay sau khi lấy mẫu, chậm nhất là phải xác định sau 4 giờ lấy mẫu Để xác định pH của nước có thể dùng máy đo pH hay giấy đo pH. Độ axit, độ kiềm của nước Định nghĩa: + Độ axit là hàm lượng các chất có tron nước tham gia phản ứng với kiềm mạnh (NaOH, KOH). + Độ kiềm là hàm lượng của các chất có trong nước tham gia phản ứng với HCl. Để xác định độ axit hay độ kiềm của nước, người ta dùng phép chuẩn độ dùng chỉ thị metyl da cam hay phenolphtalein. Đầu tiên ta lấy V (ml) mẫu nước cần xác định, thêm chỉ thị phenolphtalein để xem dung dịch có môi trường gì và phải xác định gì. + Nếu dung dịch có mầu hồng, nước có môi trường kiềm, ta phải xác định độ kiềm. + Nếu dung dịch không có mầu, nước có trong môi trường axit, ta phải xác định độ axit. Xác định độ axit. Lấy V (ml) nước (100 ml), thêm một vài giọt chỉ thị phenoltalein hay metyl da cam, rồi dùng dung dịch chuẩn NaOH 10-2 M để chuẩn độ đến khi dung dịch đổi mầu, dùng hết a (ml) dung dịch NaOH khi dùng metyl da cam, b (ml) dung dịch NaOH khi dùng phenolphtalein. Độ axit tự do (m) và độ axit toàn phần (p) của mẫu nước được tính theo công thức sau: m= p= 𝑎.10−2 .1000 𝑉 𝑏.10−2 .1000 𝑉 (mđlg/l) (mđlg/l) 7 Xác định độ kiềm. Lấy V (ml) nước (100 ml), thêm 2, 3 giọt chỉ thị phenolphtalein (để xác định độ kiềm tự do p) hay metyl da cam (để xác định độ kiềm toàn phần m) và chuẩn độ bằng dung dịch HCl 10-2 M cho đến khi dung dịch chuyển màu, dùng hết a (ml) dung dịch HCl khi dùng chất chỉ thị phenolphtalein và b (ml) khi dùng chỉ thị metyl da cam. Độ kiềm của mẫu nước được tính theo công thức: m= p= 𝑎.10−2 .1000 𝑉 𝑏.10−2 .1000 𝑉 (mđlg/l) (mđlg/l) Độ cứng của nước Độ cứng của nước là do các kim loại kiềm thổ hóa trị II chủ yếu là canxi và magie gây nên. Người ta thường phân biệt độ cứng cacbonat và độ cứng phi cacbonat. + Độ cứng cacbonat tương đương với lượng canxi, magie nằm ở dạng muối cacbonat ( hidrocacbonat và cacbonat). Độ cứng này dễ dàng xử lý khi đun sôi nước nên độ cứng này còn có tên gọi là độ cứng tạm thời. + Độ cứng phi cacbonat là lượng canxi và magie tương ứng với các anion clorua, sunfat, nitrat. Độ cứng này không bị phân hủy khi đun sôi nước, nên có tên là độ cứng vĩnh cửu. Tổng hai loại độ cứng trên là độ cứng toàn phần của nước. Độ cứng thường biểu thị bằng số mili đương lượng gam (mđg) của canxi và magie trong 1 lít nước. Đường biểu diễn độ cứng bằng số mg CaCO3 trong 1 lít nước. + Nước mềm có độ cứng ≤ 50 mg CaCO3/l. + Nước cứng trung bình có độ cứng ~ 150 mg CaCO3/l. + Nước có độ cứng ≥ 300 mg CaCO3/l thì được gọi là quá cứng. Để xác định độ cứng của nước, thường dùng phương pháp chuẩn độ Complexon. Dung dịch chuẩn là EDTA đã biết nồng độ với chất chỉ thị ETOO trong môi trường đệm NH3 có pH 8,5 – 10, dùng CaCN để loại ảnh hưởng của các ion Fe (II), Fe (III), Cu (II), Cd (II), Ni (II), Co (II), …có trong nước. Các chất cặn lắng lơ lửng trong nước Tổng lượng chất rắn lơ lửng (TSS mg/l). Lấy V ml nước (500 ml) cho chảy qua màng lọc đã sấy khô ở 100 – 105 0C và cân có khối lượng là m1 gam. Sau khi mẫu nước chảy hết, rửa màng bằng nước cất sạch. Lấy màng đem sấy khô ở 100 – 1050C và cân được m2 gam. 𝑚 −𝑚 𝑚 −𝑚 TSS = 2 1 .1000(g/l) = 2 1 .106(mg/l) 𝑉 𝑉 Chất rắn huyền phù là chất rắn ở dạng lơ lửng trong nước. Hàm lượng chất rắn huyền phù (SS) là khối lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước qua phễu lọc Gut và sấy khô ở 100 -105 0C, tính bằng mg/l. 8 Chất rắn hòa tan (DS) là hiệu của tổng hàm lượng chất rắn với hàm lượng chất rắn huyền phù. DS = TSS – SS (mg/l) Chất rắn bay hơi (VS). Hàm lượng chất rắn bay hơi là khối lượng mất đi sau khi nung chất rắn huyền phù SS ở 5500C đến khối lượng không đổi, tính bằng mg/l hay %. Hàm lượng chất rắn bay hơi trong nước thải thường biểu thị cho hàm lượng chất hữu cơ trong nước. Chất rắn có thể lắng và thể tích (tính bằng ml) phần chất rắn của 1 lít nước sau khi để sa lắng 1 giờ, tính bằng mg/l. Xác định lượng oxi hòa tan trong nước (DO- phương pháp Winkler) Nguyên tắc của phương pháp này là trong môi trường kiềm (pH 9 -10), thêm MnSO4 vào mẫu nước, lắc đều, ion Mn2+ sẽ bị oxi tan trong nước oxi hóa thành Mn (IV), lấy kết tủa hòa tan vào axit, có mặt I- dư thì Mn (IV) sẽ oxi hóa Isẽ giải phóng ra I2. Dùng dung dịch Na2S2O3 chuẩn độ lượng I2 thoát ra với chất chỉ thị hồ tinh bột ta sẽ tính được giá trị DO trong mẫu nước. Các phản ứng 1 Mn2+ + 2OH– + O2 → MnO2↓ + H2O 2 MnO2 + 4H+ + 2I– → I2 + 2Na2S2O3 → Mn2+ + I2 + H2O 2NaI + Na2S4O6 Công thức tính DO: DO = (=8) 2 𝑚𝑙 𝑉𝑁𝑎 𝑁 𝑉 2 𝑆2 𝑂3 𝑁𝑎2 𝑆2 𝑂3 𝑂 𝑉 x1000 (mgO2/l) (V là thể tích mẫu nước lấy để phân tích) Xác định nhu cầu oxi sinh hóa (BOD: Biochemical oxygen demand) BOD là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước bằng các vi sinh vật. Chất hữu cơ + O2 → 𝑉𝑆𝑉 CO2 + H2O + Sản phẩm cố định Như vậy BOD là một chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nước, nó đặc trưng cho lượng chất hữu cơ có thể bị oxi hóa bằng VSV có trong nước. Khi quá trình oxi hóa sinh học xảy ra, các VSV sử dụng lượng oxi hòa tan có trong nước (DO). Qúa trình oxi hóa sinh học xảy ra rất chậm và kéo dài. Trong thực tế, việc phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước bằng VSV là rất phù hợp với thực tế. Vì vậy người ta thường sử dụng chỉ tiêu này để đánh giá sự ô nhiễm chất hữu cơ của nước. Tuy vậy, người ta không thể xác định được lượng oxi cần thiết để VSV oxi hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước mà chỉ cần xác định lượng oxi cần thiết khi ủ ở nhiệt độ 200C trong buồng tối (để tránh quá trình quang hợp của các thực vật có trong nước, quá trình này sẽ tạo ra oxi) trong 5 ngày, khi đó chỉ khoảng 70 -80 % lượng chất hữu cơ bị oxi hóa. Nếu tất cả các thí nghiệm ta tiến 9 hành ở cùng điều kiện và thời gian như nhau thì kết quả đó vẫn dùng đánh giá chính xác mức độ ô nhiễm của chất hữu cơ trong nước. Chính vì vậy kết quả được biểu thị là BOD5 (5 ở đây có nghĩa là ủ cho VSV oxi hóa 5 ngày). Nếu thời gian ủ kéo dài tới 25 ngày thì cũng chỉ oxi hóa được 95 % chất hữu cơ chứ không hết hoàn toàn được. Để xác định BOD5 của mẫu nước ta thực hiện theo các bước sau: + Chuẩn bị nước để pha loãng. Lấy gần 1 lít nước cất sạch cho vào chai to, miệng rộng. Giữ nước ở 200C. Thổi không khí sạch vào nước, vừa thổi vừa lắc đến khi nước bão hòa oxi, thêm vào đó 1 ml dung dịch có đệm photphat (có pH = 7,2), 1 ml dung dịch MgSO4 0,092 M, 1 ml dung dịch CaCl2 0,025 M và 1 ml dung dịch FeCl3 10-4 M, 1,5 g Na2SO3, lắc đều thành rồi định mức thành 1 lít. Đây là dung dịch dùng để pha loãng mẫu phân tích (dung dịch A). + Pha loãng mẫu nước B bằng dung dịch A, cách pha loãng theo V/V tùy thuộc lượng chất hữu cơ có trong mẫu B nhiều hay ít. Ví dụ: Nếu BOD trong nước có giá trị 30 -60 mg O2/l thì pha loãng 1/9. Nếu BOD trong nước có giá trị ~ 1200 mg O2/l thì pha loãng 1/191. + Mẫu nước sau khi pha loãng chia thành hai phần bằng nhau: Phần 1 đem xác định giá trị DO ngay bằng phương pháp Winkler ở trên, tính được giá trị là D1 Phần 2 cho vào chai, đậy nút kín, đưa vào tủ tối nhiệt độ 20 0C, ủ trong 5 ngày sau đó lấy ra xác định giá trị DO như trên tính được D2. Hàm lượng BOD5 của mẫu nước được tính theo công thức. BOD5 = (D1 – D2 )/P (mg O2/l). P: là tỷ lệ pha loãng P = 𝑇ℎể 𝑡í𝑐ℎ 𝑚ẫ𝑢 𝑛ướ𝑐 đ𝑒𝑚 𝑝ℎâ𝑛 𝑡í𝑐ℎ (𝑉𝑥 ) 𝑉𝑥 + 𝑇ℎể 𝑡í𝑐ℎ 𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑑ị𝑐ℎ 𝑑ù𝑛𝑔 𝑝ℎ𝑎 𝑙𝑜ã𝑛𝑔 Chú ý: có những mẫu nước phải pha loãng nhiều, lúc đó lượng VSV trong mẫu quá ít, không đủ số lượng cho sự oxi hóa, khi đó ta phải bổ xung thêm một lượng VSV nhất định để đảm bảo đủ VSV cho quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong mẫu nước xảy ra tốt. Xác định nhu cầu oxi hóa học (chemical oxygen demand - COD). COD là lượng oxi cần thiết (tương đương với chất oxi hóa hóa học) cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. Nói cách khác, COD tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxi hóa và được xác định bằng việc sử dụng một chất oxi hóa mạnh (K2Cr2O7) trong môi trường axit sunfuric. Chất hữu cơ + Cr2O72 – + H+ Xt Ag2SO4 2Cr3+ + CO2 + H2O Như vậy chỉ số COD cũng là một tiêu chuẩn để đánh giá hàm lượng chất hữu cơ có trong nước. Nhưng chỉ số này ít được dùng như chỉ số BOD5 vì nó hồi lưu không thực tế bởi lẽ các chất hữu cơĐun thảisôivào nguồn nước, dùng VSV để oxi hóa có nghĩa thực tế hơn là dùng hóa chất. Để xác định COD của nước người ta làm như sau: lấy V ml nước (tùy theo nước bẩn hay nước sạch mà lấy lượng V khác nhau) cho vào bình đun hồi lưu, 10 một thể tích dung dịch chất oxi hóa mạnh (dùng K2Cr2O7: chất này vừa có tính oxi hóa mạnh, lại rất bền khi dun nóng, không dùng KMnO4 được mặc dù chất này cũng oxi hóa mạnh, nhưng lại bị phân hủy khi đun nóng), vài viên đá bọt, vài ml dung dịch HgSO4 (để loại Cl-). Lắp ống sinh hàn nhám vào bình. Thêm từ từ 30 ml H2SO4 đặc vài ml dung dịch AgSO4 qua ống sinh hàn, vừa thêm vừa lắc bình. Đun hồi lưu trong 2 giờ. Để nguội, rửa sạch ống sinh hàn bằng nước cất. Chuyển dung dịch trong bình vào bình nón, tráng sạch bình, cho tất cả vào bình nón. Chuẩn độ lượng K2Cl2O7 dư bằng dung dịch chuẩn muối Mo với chỉ thị feroin hết V1 ml. Song song với thí nghiệm này cần làm thí nghiệm trắng. Chuẩn độ lượng K2Cr2O7 dư trong thí nghiệm trắng hết V2. Gía trị COD được tính theo công thức sau: COD = (=8) 2 (V2 −V1 )NFe2+ ĐO V . 1000 (mgO2/l) V: là thể tích nước lấy đem phân tích. Chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể oxi hóa bằng VSV, do đó giá trị COD bao giờ cũng lớn hơn giá trị BOD. Phép xác định COD mặc dù không phù hợp với thực tế môi trường, nhưng cho kết quả nhanh. Đối với nhiều loại nước thải giữa BOD và COD có một mối tương quan nhất định. Nếu thiết lập được mối tương quan này có thể dùng phép đo COD và từ đó có thể suy luận ra BOD. Cách xác định một số chất trong nước. Canxi và magie Trong tự nhiên, nước sinh hoạt và nước thải, canxi và magie có hàm lượng lớn. Để xác định chúng người ta thường dùng phương pháp chuẩn độ Compleson. Complexonat canxi bền hơn complexonat magie rất nhiều. Ở pH 12 - 13 complexonat canxi bền vững trong khi đó complexonat magie bị phân hủy và kết tủa Mg(OH)2. Vì vậy ở pH 12 -13 (dùng KOH để điều chỉnh) ta có thể chuẩn độ được canxi bằng chỉ thị Murexit. Để loại trừ ảnh hưởng của Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Pb2+, Zn2+, Al3+ ta dùng KCN để che chúng. Ion PO43- chỉ gây cản trở khi hàm lượng của nó vượt quá 75 mg/l. Chỉ cần pha loãng là loại trừ được. Sau khi xác định được hàm lượng canxi trong nước, tiến hành chuẩn độ tổng canxi và magie trong hỗn hợp đệm NH3 có ph 9 -10 bằng dung dịch chuẩn với chỉ thị ETOO, từ đó sẽ tính được hàm lượng của magie. Đồng Hàm lượng đồng trong các nước thiên nhiên và trong các nguồn nước sinh hoạt thường dao động trong khoảng 0,01 đến 1 mg/l. Trong nước, đồng thường ở dạng cation hóa trị II hoặc dưới dạng các ion phức với xianua, tactrac…. Để xác định đồng trong nước, người ta thường dùng phương pháp phổ hấp thụ UV – VIS với thuốc khử dietyl dithiocacbamat, xác định đồng trong nước thải thường dùng phương pháp cực phổ. Đối với loại nước sạch hàm lượng đồng rất nhỏ nên phải dùng các phương pháp phân tích hiện đại có độ nhạy cao như 11 phương pháp vol ampe hòa tan, cực phổ hỗn uống, AAS, AES, ICP – AES, ICP – MS… Chì Hàm lượng chì trong nước thiên nhiên rất nhỏ, cỡ 0,001- 0,02 mg/l. Trong nước thải của các nhà máy hóa chất và các khu luyện kim chứa lượng chì đáng kể. Chẳng hạn nước thải của nhà máy sản xuất chì, kẽm có thế chứa 6 -7 mg Pb/l. Chì trong nước thải có thể ở dạng tan (ion đơn hoặc ion phức) hoặc dưới dạng muối khó tan như sunfat, cacbonat, sunfua. Khi lấy mẫu nước để phân tích chì, cứ 1 lít nước cần 3 ml HNO3 hay 2 ml CH3COOH đặc. Để xác định chì trong nước bề mặt, nước sinh hoạt, thường dùng phương pháp chiết – trắc quang với thuốc thử dithizon, phương pháp này cho phép xác định chì trong nước từ 0,05 mg đến vài miligam. Để xác định chì trong các loại nước xạch, nên dùng các phương pháp phân tích hiện đại có độ nhạy cao. Kẽm Kẽm trong nước thiên nhiên chủ yếu do các nguồn nước thải đưa vào, đặc biệt nước thải của các nhà máy luyện kim, công nghiệp hóa chất, các nhà máy sợi tổng hợp. Trong nước, kẽm tồn tại ở dạng ion đơn hay các ion phức xianua, cacbonat, sunfua… nước. Khi lấy mẫu nước để phân tích kẽm cần thêm 1 ml H2SO4 đặc vào 1 lít Để xác định kẽm trong nước uống và nước bề mặt, người ta thường dùng phương pháp chiết- trắc quang với thước thử dithizon, phương pháp này rất nhạy, có thể xác định đến vài phần trăm miligam kẽm trong một lít nước. Để xác định kẽm trong nước thải là loại nước có hàm lượng kẽm cao hơn nên dùng phương pháp cực phổ. Cađimi Trong nước thiên nhiên thường không có cadimi nhưng trong nước thải, công nghiệp hóa chất, luyện kim thường có cadimi và cadimi từ các nguồn nước thải đó thường nhiễm vào nước thiên nhiên, đặc biệt là nước bề mặt. Trong nước cadimi ở dạng ion đơn trong môi trường axit, và dạng ion phức (xianua, tactrat) hoặc dưới dạng không tan (hidroxit, cacbonat) trong môi trường kiềm. Khi lấy mẫu nước để phân tích cadimi, mẫu phải đựng trong bình bằng PE, không dùng bình thủy tinh để tránh hiện tượng cadimi bị hấp thụ lên thành bình. Thêm vào 1 lít nước 5 ml HNO3 đặc. Để xác định cadimi trong các loại nước thường dùng phương pháp trắc quang với dithizon, bằng phương pháp này có thể xác định được từ vài phần trăm miligam đến lượng miligam cadimi trong một lít nước. Để xác định cadimi có hàm lượng cao, trên 1 mg/l có thể dùng phương pháp cực phổ, vì cadimi trong nền hỗn hợp amoniac và nhiều nền khác cho sóng cực phổ thuận nghịch và định lượng. 12 Thủy ngân Thủy ngân đôi khi có trong nước chảy ra từ các vùng mỏ và có trong nước thải của các nhà máy sản xuất chất màu, dược phẩm, chất nổ và có trong nước thải của các nhà máy sản xuất chất màu, dược phẩm, chất nổ và các nhà máy có dùng thủy ngân. Khi lấy mẫu nước để phân tích thủy ngân, cần thêm 1 mg HNO3 và 1 lít nước để bảo quản Để xác định thủy ngân trong các loại nước, người ta thường dùng phương pháp chiết trắc quang với dithizon. Phương pháp này rất đặc trưng và chọn lọc đối với thủy ngân vì nó được chiết hoàn toàn từ môi trường axit rất cao, từ môi trường này tuyệt đại đa số các kim loại khác hoàn toàn không bị chiết. Chỉ có bạc và đồng cùng bị chiết với thủy ngân, có thể dùng compleson III và thioxianat để che hai nguyên tố này. Trong môi trường đệm axetat chứa compleson III và thioxianat chỉ có vàng (III) và platin (II) có gây ảnh hưởng, nhưng cả hai kim loại quý này thường không có trong nước. Các chất hữu cơ có màu thường được chiết tách trước bằng CHCl3. Nếu trong nước có một lượng lớn chất hữu cơ thì được vô cơ hóa như sau: cho vào một bình cầu một lượng mẫu nước (có chứa 0,005 mg- 0,1 mg Hg), thêm tiếp vào 1 ml H2SO4 đặc và vài giọt dung dịch KMnO4 bão hòa, thêm vài viên đá bọt, lặc ống sinh hàn hồi lưu. Đun sôi dung dịch trong bình. Nếu dung dịch mất màu thì thêm tiếp vài giọt dung dịch KMnO4 nữa qua ống sinh hàn và lại đun. Cứ lặp lại như vậy cho đến khi dung dịch không bị mất mầu trong 15 phút. Không nên cho dư nhiều KMnO4. Sau khi oxi hóa xong, để nguội, tháo ống sinh hàn và thêm từng giọt dung dịch hidroxilamin sunfat đến khi mất hoàn toàn mầu tím KMnO4. Nếu dung dịch có độ axit cao quá thì phải trung hòa đến ph ~ 4 trước khi phân tích. Bạc Bạc thường có trong nước chảy ra từ một số mỏ và thường có trong nước công nghiệp ảnh, các xí nghiệp mạ bạc. Trong các loại nước đó, bạc tồn tại dưới dạng phức tan hoặc hợp chất không tan, chủ yếu là bạc halogennua. Khi lấy nước để phân tích bạc, cần thêm 5 ml HNO3 đặc vào 1 lít nước mẫu. Để xác định bạc trong mẫu nước, có thể dùng phương pháp trắc quang với thuốc thử rodamin ( p- dimetylaminobenzilidenrodani) hay dithizon. Nhôm Lượng nhôm có trong nước tự nhiên rất ít, không quá 10 mg/l, nó thường đi kèm với sắt. Trong nước muối nhôm bị phân hủy tạo thành kết tủa vô định hình Al(OH)3. Trong môi trường axit nhôm tồn tại ở dạng cation Al3+, trong môi trường kiềm ở dạng anion AlO2-. Khi lấy nước để xác định nhôm thì phải lọc ngay khi lấy mẫu sau đó thêm vào mỗi lít nước 5 ml HCl đặc. Để xác định hàm lượng nhôm trong nước, người ta thường dùng phương pháp so màu với thuốc thử aluminon, eriocron – xianin – R, 8- oxiquinolin. 13 Sắt Hàm lượng sắt có trong nước thiên nhiên tùy thuộc rất nhiều vào nguồn nước và những vùng mà nguồn nước chảy qua. Ngoài ra tùy thuộc vào độ Ph và sự có mặt của một số chất như cacbonat, CO2, O2, S2- và các chất hữu cơ có trong nước mà sắt có hóa trị nào (2 hay 3) và ở dạng tan hay kết tủa. Để xác định tổng hàm lượng sắt có trong nước, người ta thường đưa toàn bộ sắt có trong nước về một dạng hóa trị (2 hay 3) rồi dùng phương pháp trắc quang với thuốc thử thioxianat, axit sunfo salixylic, o- pherantrolin). Muốn xác định sắt ở dạng hóa trị nào, một điều rất quan trọng là phải chú ý tới cách lấy mẫu. Mẫu lấy phải đựng trong bình PE để tránh hiện tượng sắt hấp thụ vào thành bình mất và phải tiến hành phân tích ngay sau khi lấy mẫu. Cách xử lý mẫu tùy thuộc vào yêu cầu phân tích: + Để xác định tổng hàm lượng sắt có trong nước, khi lấy mẫu phải xử lý mỗi lít nước bằng 25 ml HNO3 đặc. + Muốn xác định sắt ở các dạng hóa trị khác nhau, mỗi lít nước phải xử lý bằng 25 ml dung dịch đệm natri axelat (hòa tan 68g CH3COONa. 3H2O trong 500 ml nước cất, rồi thêm vào đó 25 ml dung dịch CH3COOH 6M). Mẫu lấy xong phải phân tích ngay, không được để lâu quá 1 ngày. Mangan Trong nước mangan thường nằm ở dạng tan (ion Mn2+) và không tan ở dạng kết tủa hidroxit. Hàm lượng mangan trong nước tùy thuộc vào nguồn nước. Các nguồn nước thải từ các nhà máy luyện kim, công nghiệp hóa chất, nhà máy pin…có hàm lượng mangan cao. Khi lấy mẫu nước để xác định mangan, cần xử lý mỗi lít nước với 5 ml HNO3 đặc và được đựng trong bình PE. Để xác định tổng hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt, nước tự nhiên và nước thải, người ta thường dùng phương pháp so màu, trong đó mangan được oxi hóa thành MnO4- có màu tím bằng amoni pesunfat có Ag2SO4 làm xúc tác trong môi trường axit H2SO4. Crom Trong nước crom nằm ở dạng Cr (III) và Cr(VI) (CrO42- và Cr2O72-). Hàm lượng crom trong nước sinh hoạt và nước tự nhiên rất thấp nên người ta thường xác định tổng hàm lượng. Trong các nguồn nước thải, tùy theo mục đích phân tích, ta có thể xác định riêng rẽ hàm lượng crom ở các dạng khác nhau. Khi lấy mẫu nước để phân tích crom, cần thêm 3 ml HNO3 đặc vào 1 lít nước. Muốn phân tích crom tan thì khi lấy mẫu nước phải lọc ngay và cũng phải axit hóa dung dịch sau khi lọc. Muốn xác định Cr(III) và Cr(VI) riêng thì sau khi lấy mẫu phải phân tích ngay, nếu muốn để vài ngày thì phải loại hết chất khử có trong mẫu. Để xác định crom trong nước, người ta thường dùng phương pháp đo màu với thuốc thử diphenylcacbazit. Thuốc thử này tác dụng với Cr(VI) tạo thành chất 14 tan, mầu tím (trong môi trường axit). Bằng cách này có thể xác định được Cr (VI) riêng, rồi xác định được tổng lượng crom, còn hàm lượng Cr(III) được tính theo hiệu. Niken Trong nước sinh hoạt và nước tự nhiên thườn không có niken, hay nếu có thì cũng là lượng vết. Niken chỉ có trong nước ở một số hồ, sông mà nguồn nước của nó chảy qua những núi, mỏ có niken. Niken có trong nước thải của một số nhà máy luyện kim và hóa chất có dùng niken. Trong nước, niken thường tồn tại ở dạng ion đươn Ni2+, dạng phức xianua, amoniac và dạng ít tan sunfua, cacbonat, hidroxit. Khi lấy mẫu nước để phân tích thì phải thêm 2 -5 ml HNO3 đặc vào 1 lít nước. Nếu cần xác định riêng niken ở dạng tan và không tan thì khi lấy mẫu phải lọc ngay rồi mới đóng chai bảo quản. Xác định tổng lượng niken ở dạng tan, từ đó suy ra hàm lượng niken ở dạng không tan. Để xác định niken, người ta thường dùng phương pháp so màu khi hàm lượng niken nằm trong khoảng 1- 20 mg/l, nếu hàm lượng niken lớn hơn 5 mg/l thì có thể dùng phương pháp khối lượng, còn khi hàm lượng niken trong nước 0,02 mg/l thì dùng phương pháp cực phổ. Để xác định niken bằng phương pháp trắc quang và khối lượng đều dùng thuốc thử là dimetylglioxim. Asen Asen trong nước nằm ở dạng asenat. Khi lây mẫu nước để xác định asen, người ta phải thêm 5 ml HCl vào 1 lít nước để bảo quản mẫu. Để xác định asen, người ta thường dùng phương pháp so màu với thuốc thử bạc dietyldithiocacbamat. Dưới tác dụng của dòng hidro mới inh, asenat bị khử thành asin (AsH3), nó phản ứng với bạc dietyldithiocacbanat tạo thành hợp chất màu đỏ trong pyridine, cường độ màu của của dung dịch tỷ lệ với lượng aseen có trong dung dịch. Bằng phương pháp này có thể xác định được 0,05 mg asen/ 1 lít nước. Đối với những mẫu có hàm lượng thấp hơn, ta có thể làm giầu bằng cách cho bay hơi bớt nước hoặc kết tủa asen cùng với sắt hidroxit làm chất cộng kết. Cũng có thể xác định AsH3 bằng phương pháp AAS. Clo + Clo hoạt động. Khái niệm “ clo hoạt động” được hiểu là ngoài clo phân tử còn bao gồm cả clodioxit (ClO2), cloramin, hipoclorit, clorit. Clo hoạt động được xác định bằng phương pháp so màu với o- toludin. Trong môi trường axit, o –toludin làm cho dung dịch có clo hoạt động thành màu vàng da cam. Màu này tỷ lệ với clo hoạt động có trong dung dịch. Khi hàm lượng clo hoạt động trong nước > 1 mg/l ta có thể dùng phép đo iot để xác định. Clo hoạt động tác dụng với I-, giải phóng ra iot,dùng dung dịch chuẩn Na2S2O3 để chuẩn lượng I2 tách ra ta sẽ tính được hàm lượng clo hoạt động có trong nước. Nếu trong nước có một lượng lớn chất hữu cơ thì kết quả định 15 lượng sẽ mắc sai số lớn, để giảm bớt sai số, ta cho thêm vào dùng dịch một lượng axit axetic loãng. + Clorua. Clorua có khá nhiều trong nước thiên nhiên, trong các nguồn nước thải thì hàm lượng clorua phụ thuộc vào quá trình sản xuất. Một trong những tiêu chuẩn để đánh giá độ nhiễm bẩn của nước là hàm lượng clorua. Khi hàm lượng clorua trong nước > 2 mg/l thì có thể định lượng nó bằng phương pháp chuẩn độ bạc nitrat (phương pháp đo Mo) hay bằng thủy ngân (II) nitrat. Nitrit Nitrit là sản phẩm trung gian của quá trình oxi hoa sinh học amoniac hay quá trình oxi hóa sinh học của nitrat. Trong nước bề mặt nitrit chuyển nhanh thành nitrat. Vì nitrit không bền nên khi lấy mẫu phải xác định ngay. Nếu không có điều kiện phân tích ngay thì phải thêm vào đó 1 lít nước 1 ml H2SO4 đặc hay 2 -4 ml CHCl3 hoặc bảo quản mẫu nước ở 3 -4 0C, nhưng cũng không được để quá lâu. Để xác đinh nitrit trong nước, người ta thường dùng phương pháp đo màu với thuốc thử là axit sunfanilic và α –naphtylamin. Phương pháp này dựa trên phản ứng diazo hóa axit sunfanilic khi có mặt ion NO2- và α- naptylamin tạo thành chất tạo màu azo có mầu đỏ tím. Cường độ màu tỷ lệ thuận với nồng độ ion NO2-. Nitrat Ion nitrat có trong tất cả các loại nước. Tuy vậy hàm lượng nitrat trong nước bề mặt và nước nguồn thường ít. Một số nguồn nước thải có hàm lượng nitrat cao. Hiện tại, chưa thống nhất về việc chọn phương pháp nào làm phương pháp chuẩn để định lượng nitrat trong nước. Khi lấy mẫu để xác định nitrat, nếu không xác định ngay trong ngày được thì phải thêm 1 ml H2SO4 vào một lít nước hoặc 2- 4 ml CHCl3. Theo kinh nghiệm, người ta thấy rằng để xác định nitrat trong nước sinh hoạt, nước bề mặt va các nguồn nước sạch có hàm lượng nitrat 0,5 – 50 mg/l, thường dùng phương pháp so màu với thuốc thư là axi phenoldisunfonic, hoặc dùng thuốc thử natri salixylat khi hàm lượng nitrat 0,1 – 20 mg/l. Khi hàm lượng nitrat 5 -30 mg/l có thể dùng phương pháp cực phổ. Trong những mẫu có hàm lượng nitrat cao hơn, có thể pha loãng mẫu rồi dùng các phương pháp trên để xác định. Florua Hàm lựơng florua trong nước bề mặt rất nhỏ, còn trong nước ngầm tùy thuộc vào điều kiện địa chất mà hàm lượng florua có thể khác nhau, có khi tới 10 mg/l. Trong nước thải của các nhà máy công nghiệp hóa chất, đặc biệt trong nước thải từ nhà máy sản xuất thủy tinh có chứa lượng đáng kể florua. Khi lấy mẫu nước để xác định florua, phải đựng vào bình PE 16