Đang tải... (xem toàn văn)
Nước là thành phần không thể thiếu của sự sống con người, vì vậy nếu chất lượng nước sử dụng đạt tiêu chuẩn sẽ giúp bảo vệ sức khỏe, tăng cường thể lực và chúng ta có cuộc sống hạnh phúc, vui vẻ hơn. Thảo luận hóa môi trường Đánh giá chất lượng nguồn nước dưới đây sẽ giúp các bạn nắm chi tiết hơn!
KHOA HĨA LÝ KỸ THUẬT BỘ MƠN CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG *****o0o***** THẢO LUẬN HĨA MƠI TRƯỜNG Chủ đề : Đánh giá chất lượng nguồn nước Contents Mở đầu Nước là thành phần khơng thể thiếu của sự sống con người, vì vậy nếu chất lượng nước sử dụng đạt tiêu chuẩn sẽ giúp bảo vệ sức khỏe, tăng cường thể lực và chúng ta có cuộc sống hạnh phúc, vui vẻ hơn. Ngược lại, nếu chất lượng nước mà chúng ta sử dụng khơng đạt tiêu chuẩn, sẽ dễ gây ra những bệnh nguy hiểm đến tính mạng của chúng ta và những người thân trong gia đình của chúng ta Ở Việt Nam, có hai nguồn nước chủ đạo: nguồn nước ngầm và nguồn nước mặt. Do đặc thù của khí hậu nên tất cả nguồn nước ở Việt Nam đều chứa rất nhiều các tạp chất vơ cơ và hữu cơ, các vi sinh vật, các loại khí hịa tan, các kim loại nặng… đặc biệt trong những năm gần đây, hiện tượng trái đất nóng lên và ơ nhiễm mơi trường ngày càng nghiêm trọng. Điều này làm cho nguồn nước có màu đục, màu, có mùi tanh, hơi… rất khó sử dụng. Để đánh giá mức độ ơ nhiễm nguồn nước, chúng ta có các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng nguồn nước. I. Chỉ tiêu vật lí 1. Màu sắc (colour) Nói chung, nước thiên nhiên sạch khơng có màu, cho phép ánh sáng mặt trời chiếu tới các tầng nước sâu. 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 cịn do các vi sinh vật, các hạt bùn, các thực vật sống trong nước, các sunfua, các chất lơ lửng gây nên Phân loại: Độ màu biểu kiến: do chất tan, chất keo và lơ lửng gây ra Độ màu thực: do các chất hữu cơ ở dạng keo, hịa tan tạo nên Ý nghĩa mơi trường: là một yếu tố quyết định cơng nghệ xử lý và liều lượng phèn sử dụng Đơn vị đo: PlatinCoban ( PtCo) Đối với nước cấp: độ màu biểu thị giá trị cảm quan, độ sạch của nước Với nước thải: độ màu đánh giá phần nào mức độ ơ nhiễm nguồn nước Mục đích xác định độ màu: Lựa chọn nguồn nước cấp Đánh giá hiệu quả của q trình xử lý nước Lựa chọn phương pháp, cơng nghệ xử lý nước Lựa chọn hóa chất 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 mơ tả sắc thái và cường độ bằng lời chứ khơng phải bằng con số định lượng Người ta thường xác định màu của nước bằng cách so sánh với một loại mầu chuẩn mắt ghi phổ hấp thụ, thực tế, người ta thường dùng hỗn hợp K2Cr2O7 và CoSO4 pha dung dịch chuẩn để so sánh màu của nước Phương pháp xác định Quan sát bằng mắt So màu Chuẩn bị thang màu chuẩn 10 từ 0 – 70 đơn vị Pt – Co Máy quang phổ kế Cho 100ml ddvaof ống Nessler Sự hấp thu ánh sáng của hợp rồi đặt lên giá so màu chất màu có trong dung dịch Đặt ống màu chèn giữa từng Đo độ hấp thu của mẫu ở cặp ống màu chuẩn theo thứ tự bước sóng thích hợp tăng dần Mẫu được di chuyển đến khi Dựa vào đường chuẩn xác định độ màu nằm giữa hay gần trùng độ màu từng cặp ống màu chuẩn nào thì dừng lại loại q này thường khơng 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 vơ 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 hịa, thêm vài viên đá bọt, lặc ống sinh hàn hồi lưu. Đun sơi dung dịch trong bình. Nếu dung dịch mất màu thì thêm tiếp vài giọt dung dịch KmnO 4 nữa qua ống sinh hàn và lại đun. Cứ lặp lại như vậy cho đến khi dung dịch khơng bị mất mầu trong 15 phút. Khơng 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 hồn tồn mầu tím KmnO4. Nếu dung dịch có độ axit cao q thì phải trung hịa đến ph ~ 4 trước khi phân tích 14. Bạc Bạc thường có trong nước chảy ra từ một số mỏ và thường có trong nước cơng nghiệp ảnh, các xí nghiệp mạ bạc. Trong các loại nước đó, bạc tồn tại dưới dạng phức tan hoặc hợp chất khơng 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 15. Nhơm Lượng nhơm có trong nước tự nhiên rất ít, khơng q 10 mg/l, nó thường đi kèm với sắt. Trong nước muối nhơm bị phân hủy tạo thành kết tủa vơ định hình Al(OH)3. Trong mơi trường axit nhơm tồn tại ở dạng cation Al3+, trong mơi trường kiềm ở dạng anion AlO2. Khi lấy nước để xác định nhơm thì phải lọc ngay khi lấy mẫu sau đó thêm vào mỗi lít nước 5 ml HCl đặc. Để xác định hàm lượng nhơm trong nước, người ta thường dùng phương pháp so màu với thuốc thử aluminon, eriocron – xianin – R, 8 oxiquinolin. 16. Sắt Hàm lượng sắt có trong nước thiên nhiên tùy thuộc rất nhiều vào nguồn nước và những vùng mà nguồn nước chảy qua. Ngồi ra tùy thuộc vào độ Ph và có mặt của một số chất như cacbonat, CO 2, 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 tồn 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 u 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 (hịa tan 68g CH 3COONa. 3H2O trong 500 ml nước cất, rồi thêm vào đó 25 ml dung dịch CH 3COOH 6M). Mẫu lấy xong phải phân tích ngay, khơng được để lâu q 1 ngày 17. Mangan Trong nước mangan thường nằm dạng tan (ion Mn 2+) và khơng tan ở dạng kết tủa hidroxit. Hàm lượng mangan nước tùy thuộc vào nguồn nước. Các nguồn nước thải từ các nhà máy luyện kim, cơng 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 mơi trường axit H2SO4 18. 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 Khi lấy mẫu nước để phân tích crom, cần thêm 3 ml HNO 3 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 tan, mầu tím (trong mơi trường axit). Bằng cách này có thể xác định được Cr (VI) riêng, rồi xác định được tổng lượng crom, cịn hàm lượng Cr(III) được tính theo hiệu 19. Niken Trong nước sinh hoạt và nước tự nhiên thườn khơng có niken, hay nếu có thì cũng là lượng vết. Niken chỉ có trong nước một số hồ, sơng 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 dạng ion đươn Ni 2+, dạng phức xianua, amoniac và dạng ít tan sunfua, cacbonat, hidroxit Khi lấy mẫu nước để phân tích thì phải thêm 2 5 ml HNO 3 đặc vào 1 lít nước. Nếu cần xác định riêng niken dạng tan và khơng tan thì khi lấy mẫu phải lọc ngay rồi mới đóng chai bảo quản. Xác định tổng lượng niken dạng tan, từ đó suy ra hàm lượng niken ở dạng khơng 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, cịn 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 20. 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 dịng 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 21. Clo + Clo hoạt động. Khái niệm “ clo hoạt động” được hiểu là ngồi clo phân tử cịn bao gồm cả clodioxit (ClO2), cloramin, hipoclorit, clorit Clo hoạt động được xác định bằng phương pháp so màu với o toludin. Trong mơi 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 lượng sẽ mắc sai số lớn, để giảm bớt sai số, ta cho thêm vào dùng dịch một lượng axit axetic lỗng + Clorua. Clorua có khá nhiều trong nước thiên nhiên, trong các nguồn nước thải thì hàm lượng clorua phụ thuộc vào q 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 22. Nitrit Nitrit là sản phẩm trung gian của q trình oxi hoa sinh học amoniac hay q trình oxi hóa sinh học của nitrat. Trong nước bề mặt nitrit chuyển nhanh thành nitrat Vì nitrit khơng bền nên khi lấy mẫu phải xác định ngay. Nếu khơng có điều kiện phân tích ngay thì phải thêm vào đó 1 lít nước 1 ml H 2SO4 đặc hay 2 4 ml CHCl3 hoặc bảo quản mẫu nước ở 3 4 0C, nhưng cũng khơng được để q 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 NO 2 và α naptylamin tạo thành chất tạo màu azo có mầu đỏ tím. Cường độ màu tỷ lệ thuận với nồng độ ion NO2 23. 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 khơng 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 lỗng mẫu rồi dùng các phương pháp trên để xác định 24. Florua Hàm lựơng florua trong nước bề mặt rất nhỏ, cịn 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 cơng 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 Để xác định florua có ít ngun tố cản trở, người ta thường dùng phương pháp đo màu với phức ziriconi –alizarin. Sự giảm màu của dung dịch tỷ lệ với hàm lượng florua. Tuy vậy, phương pháp này khơng chọn lọc. Khi trong nước có nhiều ion cản, cần tách florua bằng phương pháp chưng cất 25. Phenol Các phenol dễ bay hơi như phenol, crezol, timol… là những hợp chất thường có trong nước thải. Nước thải có chứa phenol có thể làm ơ nhiễm nước thiên nhiên, nước bề mặt Khi hàm lượng phenol trong nước khoảng vài mg/l đã gây mùi khó chịu và ảnh hưởng tới đời sống các sinh vật sống trong nước. Các phenol trong nước thường tạo thành hỗn hợp có thành phần khơng xác định Để xác định phenol dễ bay hơi, nếu hàm lượng lớn hơn 50 mg/l thường dùng phương pháp brom hóa, nếu hàm lượng nhỏ hơn thường dùng phương pháp đo màu với thuốc thử p – nitroanilin, nếu hàm lượng nhỏ hơn nữa thì phải chiết với pnitroanilin Khi lấy mẫu nước để xác dịnh phenol, nếu hàm lượng phenol > 100 mg/l thì khơng cần xử lý và có thể lưu mẫu vài ngày. Nhưng với những mẫu nước có hàm lượng nhỏ hơn thì phải xử lý bằng cách thêm 1 g NaOH vào một lít nước hoặc phải phân tích ngay sau khi lấy mẫu 26. Fomandehit Fomandehit chỉ có trong nước thải của các nhà máy hóa chất, dược phẩm, thực phẩm và cơng nghệ ảnh. Fomandehit là chất độc đối với các cơ thể sống Để xác định fomandehit trong nước bị ơ nhiễm và trong nước thải, người ta thường dùng phương pháp trắc quang với thuốc thử là axit cromotropic. Trong mơi trường axit mạnh, axit cromotropic tác dụng với fomandehit tạo thành hợp chất có màu đỏ thắm. Phương pháp này cho phép xác dịnh được những lượng nhỏ fomandehit (0,06 – 1,2 mg/l) 27. Thuốc bảo vệ thực vật (TBVTV) Thuốc bảo vệ thực vật thường có trong nước thải, đặc biệt là nước thải từ nhà máy sản xuất TBVTV, nước rửa trôi từ nơng nghiệp có phun TBVTV… Vì hàm lượng TBVTV trong nước thường nhỏ, cho nên để xác định chúng trước hết phải tách chúng ra khỏi nước bằng các kỹ thuật tách sau: Chiết (chiết lỏng –lỏng, chiết lỏng rắn, chiết siêu âm), chưng cất, sắc ký (sắc ký hấp phụ, sắc ký giấy, sắc ký bản mỏng…) Để xác định hàm lượng các TBVTV hiện nây người ta thường dùng các phương pháp hiện đại sau: sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC/MS, HPLC/UV, UHPLC/MS), sắc ký điện di mao quản (HPCEC), sắc ký khí (GC/MS, GC/ECD), phổ UVVIS, phổ hồng ngoại, Raman…, phương pháp sinh học ELIA (Enzyme Liked Immunosorbent Assays)… 28. Hidrocacbon dầu mỡ Hidrocacbon dầu mỡ gây ơ nhiễm mơi trường nước, làm cho nước vận chuyển khó khăn, ngăn cản oxi hịa tan, gây ảnh hưởng lớn cho các sinh vật sống trong nước và sử dụng nguồn nước Để xác định hàm lượng các hidrocacbon dầu mỡ có trong nước, trước hết chiết nó ra khỏi nước bằng dung mơi CCl 4. Dịch chiết thu được cho qua cột làm sạch (silicagel, nhơm oxit) để loại bỏ các chất phân cực (như các lipit, protit, axit humic…). Sau đó lấy dịch sạch đó đo phổ hồng ngoại trong vùng 2700 – 3400 nm 29. Chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt khi thải vào nguồn nước nó sẽ gây ảnh hưởng đến đời sống các vi sinh vật sống trong nước, kể cả các vi sinh vật có ích cho việc làm sạch nước cũng bị chết Để xác định chất hoạt động bề mặt, người ta thường dùng các phương pháp phân tích cơng cụ như các phương pháp sắc ký, phổ hấp thụ UVVIS, cực phổ… III. Các chỉ tiêu sinh học Trong nước thiên nhiên, đặc biệt trong nước thải thường chứa nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và các đơn bào. Chúng xâm nhập vào nước từ mơi trường xung quanh, chúng sống và phát triển trong nước Loại vi sinh có hại là các vi trùng gây bệnh từ các nguồn rác, bệnh của người và động vật như bệnh tả, thương hàn, bại liệt, giun sán… Vi khuẩn E coli là vi khuẩn đặc trưng cho mức độ nhiễm trùng của nước. Chỉ số E coli là số lượng vi khuẩn có trong 1 lít nước ( nước sinh hoạt phải có chỉ số Ecoli