43
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG I. pH 1.1 Khái niệm và ý nghĩa pH là chỉ số đo độ hoạt động của các ion hiđrô (H + ) trong dung dịch và vì vậy là độ axít hay bazơ của nó. Trong các hệ dung dịch nước, độ hoạt động của ion hiđrô được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (K w ) = 1,011 × 10 −14 25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên một dung dịch trung hòa (độ hoạt động của các ion hiđrô cân bằng với độ hoạt động của các ion hiđrôxít) có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít, trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm. pH = -log [H + ] = log [1/H + ] Trong đó: [H + ] là nồng độ ion H + [H + ] 10 0 10 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 10 -8 10 - 9 10 -10 10 -11 10 -12 10 -13 10 -14 pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Môi trường axit tăng dần Môi Môi trường kiềm tăng dần trường

xác định chất lượng nước

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: xác định chất lượng nước

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

NƯỚC TRONG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG

I. pH

1.1 Khái niệm và ý nghĩa

pH là chỉ số đo độ hoạt động của các ion hiđrô (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ

axít hay bazơ của nó. Trong các hệ dung dịch nước, độ hoạt động của ion hiđrô được

quyết định bởi hằng số điện ly của nước (Kw) = 1,011 × 10−14 ở 25 °C) và tương tác

với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên một dung dịch trung

hòa (độ hoạt động của các ion hiđrô cân bằng với độ hoạt động của các ion hiđrôxít)

có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít,

trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm.

pH = -log [H+] = log [1/H+]

Trong đó: [H+] là nồng độ ion H+

[H+] 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14

pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Môi trường axit tăng dần Môi Môi trường kiềm tăng dần

trường

trung

hòa

pH là một chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi giai đoạn trong kĩ thuật môi trường. Trong

lĩnh vực cấp nước pH là yếu tố phải xem xét trong quá trình đông tụ, sát trùng, làm

mềm nước và kiểm soát ăn mòn. Trong xử lý nước thải bằng quá trình sinh học thì pH

phải được khống chế trong phạm vi thích hợp với phạm vi hoạt động của các vi sinh

vật.

1.2 Phương pháp xác định pH

1.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản

Lấy mẫu theo TCVN 4556-88 phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản mẫu

Mẫu xác định pH cần thực hiện ngay sau khi lấy mẫu, không nên lưu trữ mẫu qua 2

giờ.

Page 2: xác định chất lượng nước

1.2.2 Phương pháp đo

a. Dùng dung dịch đổi màu để đo pH

Có 3 dung dịch đổi màu thường dùng để đo pH trong khoảng pH = 3 – 1.

Methyl Red

Biến thành màu đỏ khi pH từ 4 trở xuống, biến thành màu vàng khi pH từ 7 trở lên.

Giữa khoảng pH 4 và pH 7, dung dịch đổi màu từ đỏ, đỏ cam, cam, và vàng

Bromthymol Blue

Chuyển thành màu vàng ở pH 6 trở xuống và màu xanh dương ở pH từ 8 trở lên, giữa

pH 6 - pH 8 dung dịch sẽ chuyển từ màu vàng sang vàng xanh, xanh lá cây, sang xanh

dương.

Phenolphthalein

Khi ở pH < 8 sẽ không có màu và sẽ đổi màu đỏ ở pH trên 10. Do đó, khi sử dụng

dung dịch đổi màu để đo pH, chúng ta chỉ có thể đo được pH trong khoảng cố định

nào đó thôi chứ không thể nào xác định cụ thể là nước có pH chính xác là bao nhiêu.

Ví dư như trong trường hợp sử dụng Bromthymol Blue, ta chỉ biết được pH của nước

hoặc thấp hơn 6 (khi nước có màu vàng), từ 6-8 (khi nước có màu chuyển tiếp), hoặc

cao hơn 8 (khi nước có màu xanh dương).

b. Dùng giấy pH để đo

Giấy được tẩm với nhiều chất chỉ thị màu khác nhau và mỗi hộp giấy có đính kèm

bảng màu để so sánh khi đọc kết quả. Tùy theo loại, có những giấy cho kết quả chính

xác đến 0,5 độ pH và loại giấy này thường mắc tiền hơn nhữnng loại cho độ chính xác

1 độ pH. Kết quả đọc được bằng cách so sánh màu sắc trên giấy thử với bảng màu cho

nên những người bị mù màu không thể sử dụng cách này được. Giấy pH phải được

bảo quản ở nơi khô ráo và không để chung với những hóa chất, các chất dể bay hơi vì

những chất này sẽ làm giấy pH đổi màu dẫn đến sai lệch trong kết quả.

c. Dùng pH kế

Đây là phương pháp tối ưu nhất và có độ chính xác có thể đến 2 số thập phân tùy theo

model của máy. Để đo nước nuôi cá, pH kế có độ chính xác đến 0,2 độ pH đã đủ tốt

lắm rồi. Điều bắt buộc quan trọng khi sử dụng pH kế là phải dùng dung dịch buffer để

Page 3: xác định chất lượng nước

điều chỉnh trước khi đo nếu không thì kết quả có thể bị sai số rất lớn. Nếu đo nước

kiềm thì phải dùng dung dich buffer có pH = 7,0 và buffer có pH = 10,0. Nếu đo nước

acid thì dùng buffer pH = 7,0 và pH = 4,0 để điều chỉnh pH kế.

Một số máy đo

Máy đo pH để bàn Máy đo pH độ chính xác cao Máy đo pH cầm tay

II. Nhiệt độ

2.1 Khái niệm và ý nghĩa

Nhiệt độ giữu vai trò rất quan trọng đối với các quá trình sinh hóa diễn ra trong tự

nhiên. Những thay đổi về nhiệt đọ của nước có thể ảnh hưởng nhiễu mặt đến chất

lượng nước. Các loài thủy sản và những thành viên liên quan của các chuỗi thức ăn

trong hệ sinh thái nước rất nhạy cảm với nhiệt độ. Các vi sinh vật không có khả năng

khống chế nhiệt độ nội tại của chúng, vì thế nhiệt độ bên trong tế bào quyết định bởi

nhiệt độ của môi trường. Mỗi loài vi sinh vật chỉ có thể phát triển trong một khoảng

nhiệt độ phù hợp với chúng, ngoài phạm vi nhiệt này chúng không thể phát triển,

thậm chí là không tồn tại được. Như vậy nhiệt độ là yếu tố quan trọng quyết định loài

sinh vật nào tồn tại và phát triển một cách ưu thế trong hệ sinh thái. Điều này cũng có

ý nghĩa, nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ và dạng phân hủy các hợp chất hữu cơ có

trong nước, nồng độ oxy hòa tan và cuối cùng là dây chuyền thức ăn.

Chế độ phân bố nhiệt độ trong nước cũng là điều quan trọng. Đối với dòng sông, do

nước chảy nên sự xáo trộn thường xuyên xảy ra và sự chênh lệch nhiệt độ giữa các

lớp nước có độ sâu khác nhau là không đáng kể. Ngược lại đối với các thể nước tĩnh

như hồ chứa thì sự phân tầng nhiệt, đặc biệt là mùa hè là điều quan trọng.

Page 4: xác định chất lượng nước

2.2 Phương pháp xác định nhiệt độ

2.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản

Lấy mẫu theo TCVN 4556-88 phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản mẫu.

Mẫu lấy để xác định nhiệt độ không lấy riêng mà đo ngay vào chai lấy mẫu để xác

định chung các chất.

2.2.2 Phương pháp đo

a. Vị trí đo:

Đo theo trạm

Đo nhiệt độ nước được tiến hành trên mọi trạm thuỷ văn có quan trắc mực nước,

trong đó:

+ Đo đạc một cách có hệ thống hàng ngày tại một chỗ cố định - vùng gần bờ hay

giữa sông.

+ Thỉnh thoảng đo đồng bộ nhiệt độ nước tại một vài điểm dọc theo sông hoặc theo

chiều rộng sông.

Vị trí đo nhiệt độ nước trên các sông được chọn hoặc trên tuyến đo, hoặc gần trạm đo,

nơi có dòng chảy với độ sâu không nhỏ hơn 0,3-0,5m. Gần vị trí đo không có nước

thải công nghiệp hoặc nguồn nước khoáng. Chọn vị trí đo sao cho nhiệt độ điểm đo

khác rất ít với nhiệt độ trung bình toàn mặt cắt và đoạn sông nơi đặt trạm. Điều này

cần phải được tuân thủ bằng cách đo đồng bộ. Nếu sông hẹp hơn 10m và nông thì đo

nhiệt độ tiến hành tại chỗ có dòng chảy sâu nhất.

Đo theo tầng

Muốn xác định nhiệt độ của nước ở tầng mặt, ta đặt bầu thủy ngân của nhiệt kế vào

trong nước ở độ sâu 15-20cm, cho đến khi nhiệt độ trong nhiệt kế không đổi (khoảng

5 phút), sau đó nghiêng nhiệt kế và đọc nhiệt độ của nước xong mới lấy nhiệt kế lên

khỏi mặt nước. Muốn xác định nhiệt độ của nước ở tầng giữa hay tầng đáy của thủy

vực, ta cắm nhiệt kế vào nắp bình thu mẫu nước, thả bình xuống đúng vị trí cần xác

định nhiệt độ, cho nước vào đầy bình, để yên 5 phút sau đó kéo lên và đọc ngay nhiệt

độ nước ở tầng đó. Chúng ta cũng có thể đo nhiệt độ bằng máy, hiện nay một số máy

đo pH hay DO được chế tạo có thể đo được cả chỉ tiêu nhiệt độ.

Page 5: xác định chất lượng nước

b. Dụng cụ đo

Vi nhiệt kế: cho phép đọc nhiệt độ với độ chính xác tới 0,010C trong khoảng

-0,8 đến +1,20 C

Dụng cụ đo nhiệt độ bằng điện

Khi đo nhiệt độ ban đầu cần tuân thủ các bước xử lý sau:

1) Chỉnh lý số đo theo dụng cụ đo.

2) Tính toán nhiệt độ trung bình ngày theo các trạm đo cơ bản.

3) Tính toán nhiệt độ trung bình chục ngày, nhiệt độ trung bình tháng.

Xây dựng đồ thị biến trình nhiệt độ theo thời gian.

4) Phân tích kết quả quan trắc.

5) Lập bảng nhiệt độ nước

Dựa trên kết quả đo nhiệt độ nước có thể tính dòng nhiệt theo công thức:

T = CtiQ

Với C - Nhiệt dung riêng của nước bằng 1000 kcal/(m3.0C). Q- Lưu lượng nước

qua tuyến đo. ti - Nhiệt độ nước.

Nhiệt kế: đo sâu dùng để đo nhiệt độ nước ở tầng sâu có vở bọc bằng sắt để

bảo vệ.

Page 6: xác định chất lượng nước

Dụng cụ đo nhiệt độ nước

Các bước xử lý ban đầu nhiệt độ nước tầng sâu gồm:

1) Xây dựng phân bố vận tốc theo độ sâu tại điểm đo.

2) Xây dựng bản đồ đẳng nhiệt cho toàn mặt cắt.

3) Phân tích trữ lượng nhiệt thuỷ vực

III. Nồng độ oxy hòa tan DO

3.1. Khái niệm và ý nghĩa

Vai trò của oxi trong nước tự nhiên là yếu tố cần thiết cho đời sống thuỷ sinh và động

thực vật ở môi trường nước.

Giá trị tối ưu của oxy trong nước tự nhiên là từ 4ppm đến 6ppm. Nếu giá trị giảm

chứng tỏ môi trường nước có xu thế ô nhiễm. Nguyên nhân là do các chất hữu cơ có

trong dòng thải đô thị, dòng thải công nghiệp và nông nghiệp. Tất cả các chất thải này

sẽ bị phân huỷ dưới tác động của các vi sinh vật cùng với sự hiện diện của oxy hoà

tan. Do đó nồng độ oxy hoà tan giảm.

3.2. Phương pháp xác định

3.2.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản

Lấy mẫu theo TCVN 4556-88 phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản mẫu.

Cố định mẫu tại chỗ bằng phương pháp Winkler.

Page 7: xác định chất lượng nước

Thu mẫu nước vào lọ nút mài nâu 125ml, cho hóa chất cố định bằng 1ml MnSO 4 và

1ml dung dịch KI-NaOH, đậy nắp lọ lại, lắc đều, trong lọ xuất hiện kết tủa. Chú ý, khi

thu mẫu và sau khi cố định không để bọt khí xuất hiện trong chai khi thu mẫu nước.

Thời gian bảo quản mẫu tối đa là 6 giờ.

3.2.2 Phương pháp đo

Một số phương pháp đo DO:

+ Phương pháp Winkler

+ Phương pháp quang học

+ Phương pháp điện cực –máy đo oxy

Bảng thống kê sai số của phương pháp

Winkler Huỳnh quang Điện cực

Sai số trung bình Phương pháp

tham khảo

0,2mg/l 0,5mg/l

Tần số sai số

<0,2mg/l

Phương pháp

tham khảo

50% 40%

Tần số sai số

>0,2mg/l

Phương pháp

tham khảo

0% 10%

Độ chính xác 0,22% 0,11% 0,11%

Độ trôi trong tuần

đầu tiên

Phương pháp

tham khảo

0,4mg/l 0,7mg/l

Độ biến thiên Phương pháp

tham khảo

0,6mg/l 3,9mg/l

a. Phương pháp Winkler

Phương pháp

Đặc tính

Page 8: xác định chất lượng nước

Nguyên tắc: Trong môi trường bazơ mạnh, oxy hòa tan trong nước sẽ oxy hóa ion

Mn2+ thành Mn4+ có kết tủa nâu.

Mn2+ + 2OH- + 1/ 2 O2 = MnO2 + 2H2O

Sau đó MnO2 được hòa tan bằng H2SO4 đậm đặc. Trong môi trường acid, MnO2 là

chất oxy hóa mạnh, có khả năng oxy hóa I- thành I2 bằng đúng với lượng I2 có trong

mẫu nước lúc ban đầu:

MnO2 + 2I- + 4H+ = Mn2+ + I2 + 2H2O

I2 được giải phóng ra sẽ hòa tan trong nước và được xác định bằng phương pháp

chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3. Hồ tinh bột được sử dụng làm chất chỉ thị để xác

định điểm tương đương trong quá trình chuẩn độ này. Khi I2 có mặt trong dung dịch,

nó sẽ kết hợp với tinh bột hình thành một phức chất có màu xanh. Khi tất cả I2 trong

dung dịch đã được chuẩn độ hết với Na2S2O3, dung dịch sẽ trở nên không màu.

Thuốc thử

Dung dịch MnSO4: Hòa tan 50g MnSO4.5H2O hay 41g MnCl2.4H2O với nước cất

thành 100 ml.

Dung dịch KI-NaOH: Hòa tan 50g NaOH và 15g KI (hay 14g NaI) với nước cất thành

100 ml.

H2SO4 đđ (d=1,84) hay H3PO4 đặc (d= 1,88).

Dung dịch Na2S2O3 tiêu chuẩn 0,1N: Pha một ống Na2S2O3 tiêu chuẩn 0,1N trong

1000ml nước cất.

Dung dịch Na2S2O3 0,01N: Sử dụng công thức N1V1 = N2V2 để pha dung dịch cụ thể

như sau: Lấy 50ml dung dịch Na2S2O3 0,1N pha loãng với nước cất thành 500ml.

Chỉ thị hồ tinh bột 1%: Hòa tan 0,49g K2S2O3 trong 100ml nước ấm (từ 800-900C)

khuấy đều cho đến khi dung dịch màu trong suốt, cho vào 0,5ml formaline nguyên

chất để sử dụng được lâu.

Cách tiến hành

Sau khi cố định bằng hóa chất, để yên cho kết tủa lắng. Tiếp tục lắc đều một lần nữa

để kết tủa hoàn toàn, sau đó để yên 5 phút đối với nước ngọt, 10 phút đối mẫu nước lợ

mặn.

Page 9: xác định chất lượng nước

Cho tiếp 2ml H2SO4 đđ hay H3PO4 đậm đặc (vẫn không cho bọt khí xuất hiện trong

lọ) lắc đều cho đến khi kết tủa hòa tan.

Dung dịch có màu vàng nâu.

Đong 50ml dung dịch vừa được acid hóa ở trên, cho vào bình tam giác 100ml.

Chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0,01N cho đến khi dung dịch có màu vàng nhạt,

cho 3 giọt chỉ thị hồ tinh bột, lắc đều dung dịch có màu xanh, tiếp tục chuẩn độ cho

đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang không màu thì dừng lại. Ghi thể tích (V1

ml) dung dịch Na2S2O3 0,01N đã sử dụng chuẩn độ mẫu.

Làm tương tự 2 hoặc 3 lần, ghi thể tích dung dịch Na2S2O3 0,01N đã dùng chuẩn đô.

Tính V trung bình của Na2S2O3 0,01N đã dùng chuẩn độ:

VTB = ( V1 + V2 + V3 ) /3

Tính kết quả

Trong đó:

VTB: là thể tích trung bình dung dịch Na2S2O3 0,01N (ml) trong các lần chuẩn độ.

N : là nồng độ đương lượng gam của dung dịch Na2S2O3 đã sử dụng.

8 : là đương lượng gam của oxy.

VM : là thể tích (ml) mẫu nước đem chuẩn độ.

1000: là hệ số chuyển đổi thành mg

Phương pháp này đạt độ chính xác đến ± 0,05mg/l

Chú ý: trước khi chuẩn độ ta phải lấy mẫu đổ đầy vào bình chỉ chứa nước, không cho

không khí lọt vào để đảm bảo lượng oxy tính được chỉ là mẫu thử.

Ưu nhược điểm của phương pháp

+ Ưu điểm:

Phương pháp đo độ chính xác rất cao nên được sử dụng trong phòng thí nghiệm

Dụng cụ đo của phương pháp này đơn giản và rẻ hơn nhiều dụng cụ của các phương

pháp khác. Chi phí một lần có thể sử dụng từ 50 đến 100 lần.

Page 10: xác định chất lượng nước

+ Nhược điểm:

Thực tế độ chính xác có thể thay đổi, phụ thuộc vào kinh nghiệm và kỹ thuật thu mẫu.

Các yếu tố gây nhiễu của môi trường đòi hỏi phải có hiểu biết cao về mẫu hóa học.

Điều kiện thực địa có thể làm ngăn cản xem xét bản chất của mẫu khỏi oxy tạp trong

khí quyển khó khăn.

Phương pháp này không xác định ngay chính xác nồng độ DO mà phải qua tính toán

từ phương trình hóa học.

b. Phương pháp điện cực – máy đo oxy

Theo phương pháp này thì áp suất riêng phần của oxy hòa tan được đo trực tiếp. Sau

đó áp suất riêng phần được chuyển đổi thành nồng độ (mg/l). Máy đo oxy tính toán

các giá trị này dựa trên mối quan hệ giữa nhiệt độ, độ hòa tan của oxy và áp suất

không khí.

Đầu dò oxy bao gồm 1 điện cực dương (anode) được làm từ Ag/AgCl, 1 điện cực âm

(cathode) được làm từ kim loại quý như platinum, vàng, tungsten hoặc rhodium và

dung dịch điện cực KCl bão hòa ngăn cách với môi trường ngoài bởi màng cảm ứng

polyethylene, teflon, polypropylene hoặc vật liệu tương tự có độ dày thường 25µm

hoặc mỏng hơn (có khả năng thấm oxy). Các điện cực trong hệ thống này có 1 hiệu

điện thế giữa chúng thường khoảng 0,7 volts.

Khi oxy trong mẫu nước tiếp xúc với màn cảm ứng, màn có khả năng thấm oxy và tỷ

lệ mà oxy đi qua màng cảm ứng có liên quan đến áp lực của oxy trong mẫu nước. Khi

cung cấp mật hiệu điện thế cho đầu dò thì oxy phân tử thẩm thấu qua màng, phản ứng

với cực cathode và bị khử thành hydroxide với tỷ lệ 4 moles OH-/mole oxy theo

phương trình sau:

O2 +2H2O + 4e- → 4OH-

Sau đó 1 dòng điện chạy qua cực anode (điện cực bằng bạc) và OH - phản ứng với bạc

tạo thành dạng oxit bạc theo phương trình sau:

2Ag0 + 2OH- = Ag2O + H2O + 2e-

Do đó, chính sự khác biệt về áp lực oxy giữa trong và ngoài màng cảm ứng làm cho

oxy thẩm thấu qua màng. Vì vậy, nếu áp lực oxy bên ngoài màng cảm ứng thấp thì

Page 11: xác định chất lượng nước

dòng điện giữa 2 điện cực sẽ ít hơn so với khi áp lực oxy bên ngoài cao.

Ngoài ra, tính thấm của màng cảm ứng bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ (Mancy và

Jaffe, 1966) (Trích dẫn bởi Boyd & Tucker, 1992). Thí dụ, dòng điện tạo ra 10mg/l

oxy hòa tan ở 100C chỉ bằng 1/4 so với việc tạo ra 10mg/l ở 300C. Bên cạnh đó, nhiệt

độ còn ảnh hưởng đối với dòng điện giữa 2 điện cực thông qua mối quan hệ về nhiệt

độ và áp lực oxy. Do đó, hầu hết các máy đo oxy hòa tan trong nước thường được

thiết kế có bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ tự động để tránh sai số do sự ảnh hưởng của

nhiệt độ lên số liệu đo đạc. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước cũng bị ảnh hưởng bởi

nồng độ muối. Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ở mức bão hòa giảm khi giảm áp

suất không khí và tăng nồng độ muối. Vì vậy, hầu hết các máy đo oxy thường được

thiết kế có sự hiệu chỉnh áp suất và nồng độ muối để tăng độ chính xác trong đo đạc.

Ưu nhược điểm của phương pháp

+ Ưu điểm:

Thông dụng, đọc nhanh, dễ dàng thu mẫu ở các điểm của dòng nước.

Kết quả đọc được trực tiếp, không như những phương pháp khác phải qua một quá

trình trung gian.

+ Nhược điểm:

Ảnh hưởng của nồng độ muối, suy giảm Cl- dẫn đến thay thế dung dịch điện phân.

Cần hiệu chỉnh trước khi đo

Máy phải được duy trì, bảo dưỡng cẩn thận.

c. Phương pháp huỳnh quang

Sensor quang xác định nồng độ oxy trong chất lỏng dựa trên hiệu ứng dập tắt phát

quang của phân tử oxy. Trong quá trình này, lớp sensor nhạy oxy được chiếu xạ bởi

một nguồn sáng gây ra các phần tử trong lớp này nhảy đến một mức năng lượng cao

hơn, gọi là mức năng lượng kích thích. Ngay khi năng lượng của phân tử giảm xuống

chúng phát ra huỳnh quang. Oxy đóng vai trò làm tăng tốc quá trình trở lại trạng thái

bình thường trong suốt quá trình ánh sáng phát xạ. Độ phân rã trở lại trạng thái bình

thường nhanh hay chậm phụ thuộc vào số lượng của oxy. Dựa vào sự khai thác thời

gian chiếu xạ và phát xạ sản phẩm, ta xác định nồng độ oxy. Phương pháp quang học

Page 12: xác định chất lượng nước

này độc lập với áp suất, màu sắc, tốc độ chảy của dòng nước và độ tuổi của nguồn

sáng.

Ưu nhược điểm

+ Ưu điểm:

Độ chính xác cao, dải đo 0 + 2000ppb, độ chính xác là ±1 đến ±2% giá trị đo. Tránh

được dòng điện “0” mà các phương pháp hay gặp phải (do việc sử dụng các điện cưc

khác nhau hoặc các điện thế chuẩn khác nhau).

Đáp ứng nhanh, với các phương pháp truyền thống phải mất 3 phút để thiết lập ổn

định còn phương pháp huỳnh quang nhanh hơn khoảng 3 lần. Thời gian đáp ứng trung

bình của phương pháp này là <10s hoặc <60s.

Chu kỳ dài, phương pháp DO truyền thống cần hiệu chỉnh lại sau 3 tháng, còn với

phương pháp DO quang chỉ cần hiệu chỉnh sau 1 triệu lần đo.

Phương pháp quang duy trì độ ổn định, ít trôi, độ chính xác cao hơn phương pháp

điện cực.

+ Nhược điểm:

Giá thành cao

Chưa được ứng dụng rộng rãi, kĩ thuật của người sử dụng phải cao

IV. Nhu cầu oxy hóa học COD

4.1 Khái niệm và ý nghĩa

COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ bằng chất oxy hóa

mạnh. COD tính bằng mg/l.

Thí nghiệm đo COD được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kiển soát ô nhiễm môi

trường do những ưu điểm sau:

Cho kết quả nhanh chóng sau 3 giờ nên đáp ứng được nhiều yêu cầu thực tế khi cần

số liệu nhanh đặc biệt khi vận hành các thiết bị xử lý.

Có thể tự động hóa việc xác định, nên tiết kiệm được thời gian và tăng khả năng xử

lý.

Số liệu COD thường được dùng chuyển đổi sang BOD khi việc thí nghiệm tiến hành

đã đủ nhiều để rút ra hệ số tương quan có độ tin cậy lớn.

Page 13: xác định chất lượng nước

Kết hợp 2 số liệu COD và BOD cho phép đánh giá lượng chất hữu cơ trơ đối với sự

phân hủy sinh học

4.2 Phương pháp xác đinh COD

4.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản

Lấy mẫu và bảo quản theo TCVN 4556-88 phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo

quản mẫu.

4.2.2 Phương pháp đo

a. Phương pháp oxy bằng KMnO4 trong môi trường kiềm

Thu và bảo quản mẫu

Thu mẫu trong chai nút mài trắng 125ml, cố định mẫu bằng 2ml H2SO4 4M

Nguyên tắc

Việc xác định hàm lượng COD được dựa trên nguyên tắc các hợp chất hữu cơ trong

nước có thể bị oxy hóa thành CO2 và H2O bởi các chất oxy hóa mạnh (KMnO4) trong

môi trường kiềm.

Trong môi trường bazơ, ion MnO4- sẽ tác dụng với ion OH- nhả gốc (OH) tự do.

MnO4- + OH- = MnO4

2- + (OH)

Gốc (OH) này không bền nó sẽ phân hủy cho ra oxy nguyên tử.

2(OH) = [O] + H2O

Oxy nguyên tử ở trạng thái mới sinh là chất oxy hóa mạnh, có khả năng oxy hóa hoàn

toàn các hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O.

CxHyOz + (2x + y/2 - z) [O] = xCO2 + y/2H2O

Sau đó môi trường được acid hóa bằng dung dịch H2SO4. Trong môi trường acid, với

sự hiện diện của một lượng thừa I-, lượng MnO4- còn lại sẽ bị khử hoàn toàn thành

Mn2+ và một phần I- bị oxy hóa thành I2.

10KI + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 +8H2O

I2 được tạo thành được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3

tiêu chuẩn giống như phương pháp xác định oxy hòa tan trong nước theo phương

pháp Winkler. Từ lượng I2 được tạo thành trong mẫu thật và mẫu trắng ta tính được

Page 14: xác định chất lượng nước

lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong mẫu nước thành

CO2 và H2O.

Thuốc thử

Dung dịch KMnO4 0,1N: Hòa tan 1 ống KMnO4 0,1N trong một ít nước cất, sau đó

pha loãng thành 1.000ml. Điều chỉnh nồng độ chính xác bằng dung dịch chuẩn

C2H2O4 tiêu chuẩn 0,1N và 15ml H2SO4 1:4 lắc đều đem đun nóng nhẹ ở 800C. Sau đó

dùng dung dịch KMnO4 vừa pha ở trên chuẩn độ từ từ cho đến khi dung dịch chuyển

từ không màu sang màu hồng nhạt thì dừng lại, ghi thể tích dung dịch KMnO4 đã sử

dụng (V1). Làm lại như trên một lần nữa để lấy giá trị trung bình. Nồng độ dung dịch

KMnO4 được điều chỉnh chính xác bằng công thức: V1N1 = V2N2. Dung dịch được

bảo quản trong chai nâu.

Dung dịch KMnO4 0,05N tính kiềm: Hòa tan 500ml dung dịch KMnO4 trong 500ml

nước cất có hòa tan 8g NaOH, cho vào bình màu nâu sử dụng.

Dung dịch KI 10%: Hòa tan 10g KI với nước cất thành 100ml.

Dung dịch H2SO4 4M: Hòa tan 22,2ml H2SO4 đậm đặc với nước cất thành 100ml.

Dung dịch Na2S2O3 0,1N: Lấy 1 ống Na2S2O3 0,1N chuẩn pha loãng với nước cất

thành 1.000ml.

Dung dịch Na2S2O3 0,05N: Lấy 500ml dung dịch Na2S2O3 0,1N dùng nước cất pha

loãng thành 1.000ml.

Chỉ thị hồ tinh bột 1%: Hoà tan 1 gam tinh bột trong 100ml nước ấm (từ 80 0C-900C)

khuấy đều cho đến khi dung dịch trở nên trong suốt, cho vào 0,5ml formaline nguyên

chất để sử dụng được lâu.

Dung dịch NaOH 0.4N: Lấy 40ml dung dịch NaOH 10N, dùng nước cất pha loãng

thành 1.000ml.

Tiến hành

Dùng 2 cặp bình tam giác 100ml, lần lượt cho vào từng cặp bình các hóa chất sau:

Bảng: Các bước tiến hành phân tích COD

Bình 1 Bình 2

Page 15: xác định chất lượng nước

1. 50ml mẫu nước.

2. 5ml dung dịch NaOH 0,4N.

3. 5ml dung dịch KMnO4 0,05N.

4. Đem đun cách thủy ở điểm sôi đúng

một giờ, lấy ra để nguội 10 phút.

5. Tiếp tục vào 5ml KI 10% và 5ml dung

dịch H2SO4 4M, lắc đều dung dịch có

màu vàng nâu.

6. Dùng dung dịch Na2S2O3 0,05N chuẩn

độ cho đến khi dung dịch có màu vàng

nhạt, cho vào 3 giọt chỉ thị hồ tinh bột

1%, lắc đều dung dịch có màu xanh, tiếp

tục chuẩn độ từ từ cho đến khi dung dịch

trở nên không màu thì dừng lại ghi thể

tích V2 dung dịch Na2S2O3 0,05N đã sử

1. 50ml nước cất.

2. 5ml dung dịch NaOH 0,4N.

3. 5ml dung dịch KMnO4 0,05N.

4. Đem đun cách thủy ở điểm sôi đúng

một giờ, lấy ra để nguội 10 phút.

5. Tiếp tục vào 5ml KI 10% và 5ml dung

dịch H2SO4 4M, lắc đều dung dịch có

màu vàng nâu.

6. Dùng dung dịch Na2S2O3 0,05N chuẩn

độ cho đến khi dung dịch có màu vàng

nhạt, cho vào 3 giọt chỉ thị hồ tinh bột

1%, lắc đều dung dịch có màu xanh, tiếp

tục chuẩn độ từ từ cho đến khi dung dịch

trở nên không màu thì dừng lại ghi thể

tích V2 dung dịch Na2S2O3 0,05N đã sử

Tính kết quả

N: Nồng độ dung dịch Na2S2O3 chuẩn độ

V1: Thể tích dung dịch Na2S2O3 chuẩn độ mẫu nước cần phân tích.

V2: Thể tích dung dịch Na2S2O3 chuẩn độ mẫu nước cất.

VM: Thể tích mẫu nước đem phân tích.

b. Phương pháp đun hoàn lưu

Thiết bị

Tủ sấy

Buret định phân

Ống nghiệm

Page 16: xác định chất lượng nước

Ống đun COD

Gian đun hoàn lưu

Hóa chất

Phân tích mẫu hàm lượng COD cao

- K2Cr2O7, 0,016 M: Hòa tan 4,913 g K2Cr2O7 (đã được sấy khô 2 giờ ở 103oC và để

nguội trong bình hút ẩm) trong 500 ml nước cất, cẩn thận cho thêm 167 ml H2SO4 đđ

và 33,3 g HgSO4. khuấy cho tan đều, để nguội ở nhiệt độ phòng, định mức thành 1000

ml.

- FAS 0,10 M: hòa tan 39,2 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong 500 ml nước cất, cẩn thận

cho thêm 20 ml H2SO4 đđ, để nguội , định mức thành 1000 ml.

- Tác nhân H2SO4: hòa tan 10,12 g Ag2SO4 trong 1 lít H2SO4 để yên 1-2 ngày cho tan.

- Chỉ thị Ferroin: Hòa tan 1,485 g 1,10-phenanthroline monohydrate và 0,695 g

FeSO4.7H2O, định mức thành 100 ml.

- HgSO4: Dạng bột tinh thể

Phân tích mẫu hàm lượng COD thấp

- K2Cr2O7, 0,0041M: Cân 1,2259 g K2Cr2O7 (đã được sấy khô 2 giờ ở 1030C và để

nguội trong bình hút ẩm) hòa tan trong nước cất và định mức thành 1000 ml.

- FAS 0,025: Hòa tan 9,8 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O trong 500 ml nước cất, cẩn thận cho

thêm 20 ml H2SO4 đđ, để nguội , định mức thành 1000 ml.

Phương pháp đun hoàn lưu kín (khi COD > 50mg/l)

Rửa kỹ ống COD và nắp bằng dung dịch H2SO4 20% trước khi sử dụng.

Chọn thể tích mẫu và lượng hóa chất theo bảng hướng dẫn sau:

Cỡ ống V mẫu (ml) DD K2Cr2O7

(ml)

H2SO4 reagent

(ml)

Tổng V (ml)

16x100 mm 2,5 1,5 3,5 7,5

Page 17: xác định chất lượng nước

20x150 mm 5,0 3,0 7,0 15,0

25x150 mm 10,0 6,0 14,0 30,0

Ống chuẩn 10 ml 2,5 1,5 3,5 7,5

Lần lượt cho mẫu và hóa chất (theo bảng hướng dẫn trên) vào ống nghiệm, cẩn thận

để tác nhân axit H2SO4 (H2SO4 reagent) chảy dọc thành ống nghiệm, lưu ý phản ứng

tỏa nhiệt mạnh rất nóng.

Vặn chặt nắp, lắc kỹ ống nhiều lần.

Làm thêm một mẫu trắng và một mẫu thử không bằng nước cất. Thực hiện tương tự

như các bước đã làm mẫu. Xếp ống nghiệm mẫu và mẫu trắng vào giá inox và đặt vào

tủ sấy ở nhiệt độ 1500C trong 2 giờ.

Mẫu thử không để ở nhiệt độ phòng, (không đun ở 1500C) được dùng để định phân lại

nồng độ dung dịch FAS (vì dung dịch FAS có nồng độ không ổn định theo thời gian).

Để mẫu nguội đến nhiệt độ phòng. Thêm 3 giọt chỉ thị ferroin và định phân bằng dung

dịch FAS 0,1M đến khi dung dịch vừa chuyển từ màu lam lục sang màu nâu đỏ, ghi

thể tích B dung dịch FAS vừa dùng.

Định phân mẫu trắng ghi nhận thể tích A dung dịch FAS đã dùng định phân.

Phương pháp đun hoàn lưu hở (COD < 50 mg/l)

Đong 50 hoặc 100ml mẫu cho vào bình cầu COD có thể tích 250ml

Lần lượt thêm 1g HgSO4 và vài viên bi thủy tinh, cẩn thận thêm 5ml H2SO4 reagent

lắc đều cho tan HgSO4. Tiếp tục thêm 25ml dung dịch K2Cr2O7 0,00417M.

Nối với hệ thống đun hoàn lưu, cẩn thận thêm thật chậm 70ml H2SO4 reagent còn lại

qua phễu đặt trên miệng ống làm lạnh. Lắc nhẹ để trộn đều hỗn hợp trong bình. Bật

bếp đun hoàn lưu trong 2 giờ.

Tắt bếp, để nguội đến nhiệt độ phòng, dùng bình xịt nước cất rửa sạch dung dịch còn

đọng trên thành ống làm lạnh. Tháo rời bình cầu COD khỏi hệ thống. Định phân bằng

dung dịch FAS 0,025M với 3 giọt chỉ thị màu ferroin. Kết thúc định phân khi dung

dịch vừa chuyển sang màu nâu đỏ.

Page 18: xác định chất lượng nước

Tính kết quả

Đinh chuẩn lại nồng độ dung dịch FAS 0,1M

CFAS = ( VK2Cr2O7 x 0,1) / VFAS

COD của mẫu được tính theo công thức sau:

COD (mg/l) = ( A-B) x CFAS x 8000 / Vm

Trong đó:

VK2Cr2O7 : Thể tích K2Cr2O7 đã dùng, (3ml).

VFAS: Thể tích FAS dùng định phân mẫu nước cất (không đun), (ml).

A: Thể tích FAS dùng định phân mẫu nước cất (đun 1500C), (ml).

B: Thể tích FAS dùng định phân mẫu (đun 1500C) (ml).

CFAS: Nồng độ FAS được định chuẩn lại, (M).

Vm: Thể tích mẫu, (ml)

V. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD

5.1 Khái niệm và ý nghĩa

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết phải cung cấp để vi khuẩn phân

hủy các chất hữu cơ (chịu sự phân hủy sinh học) trong điều kiện hiếu khí.

Đơn vị đo mg/l

Giữa lượng oxy tiêu tốn trong quá trình sinh học và lượng chất hữu cơ có mối quan hệ

chặt chẽ, vì vậy số liệu thí nghiệm BOD được sử dụng rộng rãi để xác định cường độ

ô nhiễm của các loại chất thải sinh hoạt và công nghiệp được xả vào nguồn nước tự

nhiên dưới điều kiện háo khí. Thí nghiệm BOD là một trong những hoạt động kiểm

soát ô nhiễm các dòng chảy quan trọng nhất.

Số liệu đo đạc BOD được sử dụng vào công việc giám sát của nhà chức trách về ô

nhiễm nước theo luật và việc đánh giá khả năng tự làm sạch của các thể nước tiếp

nhận chất thải. Ngoài ra số liệu về BOD còn được sử dụng trong công tác thiết kế các

công trình xử lý và đánh giá công đoạn xử lý trong quá trình vận hành.

5.2 Phương pháp xác định BOD

5.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản

Page 19: xác định chất lượng nước

Lấy mẫu và bảo quản theo TCVN 4556-88 phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo

quản mẫu.

Thiết bị

Chai BOD 300 ml.

Beaker 1 lít

Buret 10 ml

Pipet 2ml, 5ml,10ml

Hóa chất

Dung dịch manganous sulfate: Hòa tan 480g MnSO4.4H2O hoặc 400g MnSO4.

2H2O hoặc 364g MnSO4.H2O trong nước cất. Định mức đủ 1000ml.

Dung dịch Alkali-iodide-azide: Hòa tan 500g NaOH (hoặc 700g KOH) và 135

g NaI (hoặc KI), định mức thành 1000ml. Thêm 10g NaN3 (hòa tan trong 40ml

nước.

Dung dịch chỉ thị tinh bột: Hòa tan 2g tinh bột và 0,2g salicylic acid trong

100ml nước cất.

Acid H2SO4 đậm đặc

Dung dịch sodium thiosulfate chuẩn: Hòa tan 6,205g Na2S2O3.5H2O, thêm

1,5ml dung dịch NaOH 6N hoặc 0,4g NaOH tinh thể. Định mức thành 1000ml.

Chuẩn độ lại bằng dung dịch Bi-iodate.

Dung dịch chuẩn Potassium bi-iodate: Hòa tan 812,4 mg KH(IO3)2 và định

mức thành 1000ml.

Chuẩn độ lại dd sodium thiosulfate: Hòa tan 2g KI trong 100-150ml nước. Thêm

1ml 6N H2SO4 hoặc vài giọt H2SO4 và 20 ml bi-iodate, pha loãng thành 200ml. Dùng

dung dịch thiosulfate để chuẩn độ, thêm và giọt chỉ thị hồ tinh bột khi dung dịch có

màu vàng nhạt. Tiếp tục chuẩn độ, dung dịch từ màu xanh chuyển sang không màu thì

dừng lại. Nếu dung dịch thiosulfate được dùng hết 20ml để chuẩn độ thì dung dịch có

nồng độ 0,025M. Nếu không thì phải chỉnh dung dịch thiosulfate đến nồng độ

0,025M.

Page 20: xác định chất lượng nước

Dung dịch đệm phosphate: Hòa tan 8,5g KH2PO4, 21,75g K2HPO4, 33,4g

NaHPO4.7H2O và 1,7g NH4Cl, định mức thành 1000ml.

Dung dịch Magnesium sulfate: Hòa tan 22,5g MgSO4.7H2O thành 1000ml.

Dung dịch Calcium chlotide: Hòa tan 27,5g CaCl2 thành 1000ml.

Dung dịch Ferric chloride: Hòa tan 0,25g FeCl3.6H2O thành 1000ml.

5.2.2 Phương pháp đo

Về mặt lý thuyết , thời gian để quá trình oxy hóa sinh học sảy ra hoàn toàn là kéo dài

vô tận nhưng về mặt thực tế thì điều này không có ý nghĩa. Thông thường thời gian

thí nghiệm ủ BOD từ 5 (BOD5) đến 20 ngày (BOD20 ) tùy mục đích nghiên cứu. Và thi

nghiệm BOD5 hiện đang được sử dụng nhiều để xác định thành phần hữu cơ phân hủy

sinh học của nước thải.

Nguyên lý của phương pháp này là xác định BOD trực tiếp bằng cách đo lượng oxi

hòa tan trong nước bị tiêu thụ trong thời gian đã định ở điều kiện tiêu chuẩn 200C

bằng phương pháp pha loãng và nuôi cấy vi sinh vật với mẫu phân tích.

Thông thường người ta xác định BOD cho 5 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn là: độ pH

= 6,5 – 7 nhiệt độ 200C, ủ trong tối.

a. Cách tiến hành:

Chuẩn bị nước pha loãng mẫu

Nước pha loãng được chuẩn bị bằng cách pha thêm 1ml từng dung dịch đệm

phosphat, MgSO4, CaCl2, FeCl3 vào mỗi lít nước cất.

Để nước dùng pha loãng đạt nhiệt độ 200C và làm cho bão hòa oxy bằng cách lắc

hoặc sục khí.

Cấy bổ sung vi khuẩn

Một số loại mẫu không có hoặc không chứa đủ mật độ vi khuẩn như: một vài loại

nước thải công nghiệp chưa xử lý, nước thải khử trùng, nước thải có nhiệt độ cao hoặc

có pH quá axit hay quá kiềm, khi phân tích BOD cần phải bổ sung thêm vi khuẩn.

Vi khuẩn dùng để cấy bổ sung có thể lấy từ nước thải đầu ra của hệ thống xử lý sinh

học hoặc từ nước thải sinh hoạt.

Page 21: xác định chất lượng nước

Nước thải sinh hoạt trước khi dùng để cấy phải được để lắng ở nhiệt độ phòng ít nhất

1 giờ nhưng không lâu quá 36 giờ.

Nếu nước thải của hệ thống xử lý sinh học được dùng để cấy bổ sung vi khuẩn thì cần

phải thêm chất ức chế quá trình nitrate hóa.

Mẫu cấy bổ sung vi khuẩn có thể được thêm vào nước pha loãng hoặc cho trực tiếp

vào chai BOD.

Mẫu kiểm tra (seed control): Mẫu dùng để cấy bổ sung vi khuẩn cũng được phân tích

BOD5 như là mẫu đang phân tích.

Mẫu quá axit hoặc quá kiềm: Trung hòa mẫu bằng H2SO4 hay NaOH đến pH 6,5- 7,5.

Chú ý: Thể tích mẫu dùng trung hòa không làm pha loãng mẫu quá 0,5%.

Mẫu có chứa Clo đáng kể: Khử Clo bằng dung dịch Na2S2O3 0,025 N.

Lượng dung dịch Na2S2O3 0,025N cần thêm vào mẫu để khử clo được xác định như

sau: Thêm 10ml axit acetic (1+1) hay H2SO4 (1:50) vào 1 lít mẫu, sau đó tiếp tục thêm

10ml KI 10% rồi định phân bằng Na2S2O3 0,025N cho đến điểm tương đương (dùng

chỉ thị hồ tinh bột).

Lấy thể tích Na2S2O3 0,025N vừa được xác định như trên thêm vào mẫu, lắc đều, lắc

đều yên 10 – 20 phút kiểm tra lại nồng độ clo dư.

Mẫu quá bão hòa oxy: Khi mẫu có nồng độ oxy cao hơn 9mg/l có thể do mẫu nước

quá lạnh hoặc trong nước có xảy ra quá trình quang hợp. Để không mất lượng oxy

trong thời gian ủ, trước khi phân tích mẫu phải được để ổn định đến nhiệt độ 20 0C và

làm giảm độ quá bảo hòa oxy bằng cách lắc hoặc sục khí mạnh.

Pha loãng mẫu: Kết quả phân tích chỉ đáng tin cậy khi sau 5 ngày ủ hàm lượng DO

còn lại ít nhất 1mg/l hoặc được tiêu thụ ít nhất 2mg/l. Cần phải pha loãng mẫu sao cho

nồng độ DO sau 5 ngày nằm trong khoảng giới hạn này.

Kinh nghiệm: Phân tích mẫu với nhiều độ pha loãng khác nhau và xác định chỉ tiêu

COD để ước đoán tỷ lệ pha loãng phân tích BOD5 .

Tham khảo tỷ lệ pha loãng theo bảng sau:

Loại nước thải Tỷ lệ pha loãng

Nước thải công nghiệp nhiễm bẩn nặng 0,1-1%

Page 22: xác định chất lượng nước

Nước cống chưa xử lý hoặc đã lắng 1-5%

Dòng chảy đã trải qua tiến trình oxy hóa 5-25%

Các dòng sông ô nhiễm ( nơi nhận nước

thải)

25-100%

Xác định DO

Phương pháp đo điện cực: Chuyển nhẹ mẫu đã pha loãng (nếu có) vào chai BOD. Đo

DO ban đầu ngay trong chai, xong rót thêm mẫu cho đầy chai và đậy nắp kín, phủ một

lớp nước đầy trên miệng loe của chai và đem ủ 5 ngày ở 200C.

Phương pháp chuẩn độ Iod: Pha loãng mẫu (nếu cần) nhẹ nhàng không để tạo bọt

khí. Chuyển mẫu bằng siphon vào đầy tràn 2 chai BOD, chú ý thao tác nhẹ tránh tạo

bọt khí. Một chai được định phân DO ban đầu ngay lập tức. chai thứ 2 đậy nút kín,

phủ một lớp nước đầy trên miệng loe của chai và đem ủ 5 ngày ở 200C.

(*) Xác định DO bằng phương pháp chuẩn độ Iod:

Cẩn thận mở nút chai BOD, lần lượt thêm vào bên dưới mặt thoáng mẫu:

+ 2ml dd MnSO4

+ 2ml dd iodide-kiềm –azide

Đậy nút, đảo ngược chai ít nhất 20 giây.

Để yên đến khi kết tủa lắng hoàn toàn. Nếu là nước mặn hay nước lợ thời gian đảo

chai ít nhất 2 phút.

Đợi kết tủa lắng yên, cẩn thận mở nút thêm 2ml H2SO4 đậm đặc (cho axit chảy dọc

theo thành chai).

Đậy nút (rửa chai dưới vòi nước để tránh bị dính axit), đảo chai cho hòa tan hoàn toàn

kết tủa.

Lấy 203 ml dung dịch trong chai, định phân bằng dung dịch Na2S2O3 0,025N thêm chỉ

thị hồ tinh bột khi màu vàng dung dịch còn thật nhạt. Tại điểm tương đương dung

dịch chuyển từ màu xanh sang mất màu. Ghi thể tích Na2S2O3 0,025N đã dùng.

Cách tính kết quả DO: 1ml Na2S2O3 0,025N = 1mg/l O2

Page 23: xác định chất lượng nước

Mẫu trắng

Dùng nước pha loãng làm mẫu trắng để kiểm tra chất lượng nước pha loãng (không

có thêm mẫu cấy bổ sung vi khuẩn) và độ sạch của chai ủ. Xác định DO ban đầu và

DO sau 5 ngày ủ chênh lệch không quá 0,2mg/l.

Tính kết quả

Khi nước pha loãng mẫu không cấy bổ sung vi khuẩn:

BOD5 mg/l = (D1 – D2) x n

Khi nước pha loãng mẫu có cấy bổ sung vi khuẩn:

BOD5 mg/l = [(D1 – D2) – (B1 – B2) x f ] x n

Trong đó:

D1: DO ban đầu trước khi ủ, mg/l.

D2: DO sau ủ 5 ngày, mg/l.

n: hệ số pha loãng mẫu.

B1: DO của mẫu kiểm tra cấy vi khuẩn trước khi ủ, mg/l.

B2: DO của mẫu kiểm tra cấy vi khuẩn sau khi ủ, mg/l.

f: tỷ lệ (% mẫu dùng cấy vi khuẩn trong mẫu phân tích /% mẫu dùng cấy vi khuẩn

trong mẫu kiểm tra)

VI. Độ mặn

6.1 Khái niệm và ý nghĩa

Là tổng số gam muối NaCl trong một gam nước biển, g/1000g. kí hiệu là S.

Để xác định độ mặn thường dựa vào mối quan hệ giữa Clo và độ mặn như sau:

S = 1.65 Cl

Cl = 0.607 S

S - Độ mặn phần nghìn (%o)

Cl - Độ Clo phần nghìn (%o)

6.2 Phương pháp xác định độ mặn

6.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản

Lấy mẫu và bảo quản theo TCVN 4556-88 phương pháp lấy mẫu, vận chuyển, bảo

quản mẫu.

Page 24: xác định chất lượng nước

Thuỷ trực lấy mẫu

Ở các trạm thuỷ văn cấp I, II có đo mặn thì đường thuỷ trực lấy mẫu trùng đường thuỷ

trực đo lưu tốc.

Ở trạm thuỷ văn cấp III (các trạm thuỷ văn đo mặn) thì thuỷ trực được bố trí ở những

chỗ có dòng chảy rõ rệt, chỗ dòng chính, đa số trùng với thuỷ trực đo lưu tốc.

Nếu giả sử không trùng nhau thì xác định thuỷ trực đại biểu đo mặn như sau:

- Đo một số lần độ mặn đặc trưng (lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình) trên toàn bộ mặt cắt

ngang.

Smn - Tính độ mặn bình quân mặt ngang (Smn)

Stt - Chọn một số đường thuỷ trực độ mặn rồi tính (Stt)

Lập quan hệ Smn và Stt, chọn tiếp tuyến đại biểu với quan hệ có sai số bé nhất.

Vị trí điểm lấy mẫu trên thuỷ trực

Thường người ta có phương pháp 3 điểm hoặc 6 điểm.

- Phương pháp 3 điểm gồm các điểm: mặt; 0,5h; đáy.

- Phương pháp 6 điểm gồm các điểm: mặt; 0,2h; 0,4h; 0,6h; 0,8h; đáy. Chủ yếu người

ta thường đo 3 điểm vì sai số giữa hai phương pháp trên không đáng kể.

Dụng cụ lấy mẫu

Chai có nút hoặc dụng cụ lấy bùn cát kiểu ngang .

Chú ý: Khi lấy mẫu cần đọc mực nước, nhiệt độ, thời gian đo, vị trí đo.

6.2.2 Phương pháp đo

a. Dụng cụ phân tích

Gồm có bình định mức, ống dung lượng, ống hút và ống nhỏ giọt.

Bình định mức:

Bình định mức làm bằng thuỷ tinh, gồm các loại 1000, 500, 200 và 100ml.

Trước khi dùng phải rửa 1 - 2 lần bằng nước sạch rồi 2 - 3 lần bằng nước cất, thông

thường để pha dung dịch có nồng độ xác định trước.

Khi xác định dung tích dung dịch Ko cầm tay tránh tăng dung tích dung dịch do nhiệt

độ. Khi pha dung dịch nên dẫn nước cất vào tới khi dung dịch tan hết với thể tích

dung dịch = 3/4 dung tích định mức thì thôi.

Page 25: xác định chất lượng nước

Ống hút:

Làm bằng thuỷ tinh có hai loại: Loại có bầu và loại chia độ. Dùng để đưa thể tích của

dung dịch từ bình này sang bình kia.

Ống dung lượng:

Làm bằng thuỷ tinh hình trụ có đáy có khắc vạch chỉ dung tích từ 5, 10, 15, 25, 50,

100, 200, 500, 1000ml để đong những thể tích các dung dịch có độ chính xác cao.

Ống nhỏ giọt:

Thuỷ tinh có khắc độ (ml) phần dưới nhỏ dần có khoá đóng mở, vạch 00 ở trên cùng,

khi sử dụng ống cần tháo khoá rửa sạch bằng nước cất và tráng bằng dung dịch

AgNO3.

b. Hoá chất và cách pha chế

Dung dịch nitơrát bạc N bằng 0,0855: Lấy tinh thể AgNO3 ở 1200C trong 2 giờ để

nguội trung bình hút ẩm 45 phút. Cân 14,533 g với nước cất cho vào bình định mức 1

lít. Nước cất 2 lần giữ trong chỗ tối tránh ánh sáng làm phân giải dung dịch.

Muốn pha AgNO3 N = 0,01712 thì lấy AgNO3 N = 0,0855 pha thêm 4 lần thể tích

nước.

Dung dịch chuẩn NaCl N = 0,0855: Cân chính xác 5g NaCl (sấy khô ở nhiệt độ 1200C

trong 4 giờ để tại bình hút ẩm 45 phút) hoà tan với 1 lít nước cất.

Dung dịch K2Cr2O4 10%

Cân 10g tinh thể K2Cr2O4 hoà tan với 100ml nước cất

Điều chỉnh nồng độ dung dịch AgNO3: Lấy 10ml dung dịch NaCl N = 0,0855 và 3

giọt chỉ thị màu K2Cr2O4 10%.

Dùng AgNO3 nhỏ giọt để kiểm tra phản ứng. Thí nghiệm 2 lần sai nhau không quá

0,1ml thì là nồng độ nhỏ, nhỏ hơn 9,8 ml thì là nồng độ lớn. Cách điều chỉnh gồm:

Nồng độ lớn: Pha thêm nước cất theo công thức:

∆V = V(10 – V1) / V1

V1 - lượng AgNO3 bình quân đã dùng nhỏ giọt (ml)

V - Thể tích dung dịch AgNO3 cần điều chỉnh

Nếu nồng độ AgNO3 nhỏ thì thêm tinh thể AgNO3 theo công thức:

Page 26: xác định chất lượng nước

∆G = V(10 – V1) / V1 x14,5333

c. Các bước phân tích để xác định độ mặn

Dung dịch nước mẫu phân tích

Để đảm bảo độ chính xác của tài liệu tiết kiệm hoá chất và tiện cho tính toán nên chọn

thể tích nưóc mẫu phụ thuộc vào độ mặn như bảng sau:

Các bước phân tích mặn.

Trước khi phân tích 1 - 2 giờ đem mẫu nước và dụng cụ phân tích để trên bàn cho

nhiệt độ của chúng bằng nhiệt độ trong phòng.

Xác định độ pH (dùng giấy thử pH). Nếu pH < 6,5 thì dùng dung dịch Na2CO3 0,1 N

trung hoà để đưa pH về khoảng 7. Nếu pH>10 thì dung dịch H2SO4 0,12N để trung

hoà đưa pH ≈7. Nếu pH = 7,5÷10 thì không cần điều chỉnh độ pH nữa.

Cho dung dịch AgNO vào ống nhỏ giọt đến vạch khắc độ "0".

Dùng ống hút hút mẫu nước cho vào tam giác.

Cho vào nước mẫu 3 giọt chỉ thị màu K2Cr2O4.

Các bước tính toán độ mặn.

Độ mặn tại điểm đo: Hàm Cl- tính theo công thức sau:

Cl- = W x N x 35,5 x 1000 / V

Trong đó:

W: Lượng dung dịch AgNO3 đã dùng (ml)

N: Nồng độ dương lượng của dung dịch AgNO3

Page 27: xác định chất lượng nước

V: Dung tích nước mẫu dùng để phân tích (ml)

35,5: Đương lượng của Cl

1000: Số đổi g ra từ mg.

Nếu gọi P' = Nx35,5 thì Cl- được xác định:

Cl- = W x P' x 1000 / V

Khi N = 0,0855 thì P' = 0,607

Độ mặn tính theo công thức:

NaCl = W x N x 58,45 x 1000 / V

Trong đó các ký hiệu W, N, V như trong công thức;

58,45: Là đương lượng của NaCl

Nếu gọi P = Nx58.45 thì độ mặn được tính:

NaCl = W x P x 1000 / V

Khi: N = 0,0855 thì P = 5,00

N = 0,01712 thì P = 1,0

Khi xác định độ mặn trước khi hàm lượng Cl- được xác định như sau:

Cl- = 0,607 NaCl

Để tiện tính toán khi phân tích mặn có thể áp dụng công thức tính sẵn như bảng

sau đây:

Độ mặn bình quân thuỷ trực:

Page 28: xác định chất lượng nước

Đo 3 điểm:

Độ mặn bình quân mặt ngang: Trường hợp khi đo mặn đồng thời có đo lưu lượng

nước trên mặt ngang:

Trường hợp khi đo mặn không đo lưu lượng:

Trong các công thức trên thì:

Smặt, S0,2h, S0,4h...: Độ mặn tại điểm có độ sâu tương đối là mặt 0,2h; 0,4h…

S1, S2, Sn: Độ mặn bình quân tại thuỷ trực số 1, 2, n

Q1, Q2,.... Qn: Lưu lượng nước bộ phận giữa các thuỷ trực đo lưu tốc và đo mặn.