PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU MÔI TRƯỜNG - CHƯƠNG 3 doc

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-28-
CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ THỂ TÍCH
BÀI 7: CHLORIDE
1. Giới thiệu chung
1.1. Ý nghóa môi trường
Chloride (CT) là ion chính trong nước thiên nhiên và nước thải. Vò mặn của chloride
thay đổi tuỳ theo hàm lượng và thành phần hoá học của nước. Với mẫu chứa 250
mg Cl
-
/l người ta đã có thể nhận ra vò mặn nếu trong nước có chứa ion Na
+
. Tuy
nhiên, khi mẫu nước có độ cứng cao, vò mặn lại khó nhận biết dù nước có chứa đến
1000 mg Cl
-
/l. Hàm lượng chloride cao sẽ gây ăn mòn các kết cấu ống kim loại. Về
mặt nông nghiệp, chloride gây ảnh hưởng xấu đến sự tăng trưởng của cây trồng.
1.2. Nguyên tắc
Trong môi trường trung hoà hay kiềm nhẹ, potassium chromate (K
2
CrO
4
) có thể
được dùng làm chất chỉ thò màu tại điểm kết thúc trong phướng pháp đònh phân
chloride bằng dung dòch silver nitrate (AgNO
3
).
Ag
+

+ Cl
-
→ AgCl (Ksp = 3 󽞵 10
-10
) (1)
2Ag
+
+ CrO
4
2-
→ Ag
2
CrO
4
(Ksp = 5 󽞵 10
-12
) (2)
đỏ nâu
Dựa vào sự khác biệt của tích số tan, khi thêm dung dòch AgNO
3
vào mẫu có hỗn
hợp Cl
-
và CrO
4
2-
, Ag
+
lập tức phản ứng với ion Cl
-

dưới dạng kết tủa trắng đến khi
hoàn toàn, sau đó phản ứng (2) sẽ xảy ra cho kết tủa đỏ gạch dễ nhận thấy.
1.3. Các trở ngại
Những chất thường có trong nước uống hầu như không ảnh hưởng gì đến việc đònh
phân. Các ion bromide, iodide, cyanide được xem như tương đương với chloride.
Riêng sulfide, thiosulfate, sulfit có thể can thiệp vào phản ứng (1). Tuy nhiên sulfit
dễ dàng bò oxy hoá bởi nước oxy già (H
2
O
2
) trong môi trường trung hoà. Thiosulfate
và sulfide bò mất ảnh hưởng trong môi trường kiềm. Orthophosphat với hàm lượng
cao > 25 mg/l cũng tác dụng với silver nitrate nhưng điều này ít xảy ra. Hàm lượng
sắt trên 10 mg/l sẽ che lấp sự đổi màu tại điểm kết thúc.
2. Dụng cụ, thiết bò và hoá chất
2.1. Dụng cụ và thiết bò
- 02 Becher 100 ml
- 03 Erlen 100ml
- 02 Pipet 10ml
- 01 Buret 10ml
2.2. Hóa chất
Dung dòch AgNO
3
0,0141N: cân 2,395g AgNO
3
hoà tan với nước cất và đònh
mức thành 1 lít.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-29-
Chỉ thò màu K

2
CrO
4
: hoà tan 2,5 g K
2
CrO
4
trong 30 ml nước cất, thêm từng
giọt AgNO
3
đến khi xuất hiện màu đỏ rõ. Để yên 12 giờ, lọc, pha loãng dung dòch
qua lọc thành 50 ml với nước cất.
Dung dòch huyền treo Al(OH)
3
: hoà tan 125 g KAl(SO
4
).12H
2
O hay
Al(NH
4
)(SO
4
)
2
.12H
2
O trong 1 lít nước cất, làm ấm 60
0
C, thêm từ từ 55 ml NH

4
OH
đậm đặc, lắc đều. Đợi 1 giờ rửa huyền trọc nhiều lần với nước cất đến khi nước rửa
không còn Cl
-
nữa (thử bằng AgNO
3
) sau đó thêm nước cất cho đủ 1 lít.
Chỉ thò màu phenolphthalein.
Dung dòch NaOH 0,1 N(hoặc H
2
SO
4
0,1N) tuỳ pH mẫu ban đầu.
Nước oxy già H
2
O
2
30%.
3. Thực hành
Lấy 50 ml mẫu cho vào Erlen, dùng NaOH loãng hoặc H
2
SO
4
loãng để chỉnh
pH.
Đònh phân mẫu trong khoảng pH = 7 – 10 (tốt nhất là 7 - 8). Nếu pH ngoài
khoảng này, tốt nhất nên trung hoà trước khi thêm 3 giọt chỉ thò K
2
CrO

4
.
Dùng dung dòch AgNO
3
0.0141N đònh phân đến khi dung dòch từ màu vàng
chuyển sang màu đỏ gạch (có thể so với mẫu trắng gồm nước cất + chỉ thò K
2
CrO
4
).
Ghi nhận thể tích V
1
ml AgNO
3
sử dụng.
Làm mẫu trắng có thể tích đồng với thể tích mẫu. Ghi nhận thể tích V
o
ml
AgNO
3
sử dụng.
Lưu ý:
Nếu mẫu có nồng độ Cl
-
cao thì phải tiến hành pha loãng mẫu
Nếu mẫu có độ màu cao, thêm 3 ml huyền treo khuấy kỹ, lắng, lọc, rửa giấy
lọc, nước rửa nhập chung vào nước qua lọc.
Nếu có sulfide, sulfit hoặc thiosulfate, thêm từng giọt NaOH 0,1N cho đến khi
đổi màu phenolphthalein. Thêm H
2

O
2
quậy đều, sau cùng trung hòa với H
2
SO
4
0,1N.
4. Cách tính
(V
1 -
V
o
) 󽞵 500
Chloride (mg/l) =
ml mẫu
NaCl (mg/l) = Chloride (mg/l) 󽞵 1,65
Trong đó :
V
1
: Thể tích dd AgNO
3
dùng đònh phân mẫu thật
V
o
: Thể tích dd AgNO
3
dùng đònh phân mẫu trắng
5. Câu hỏi
1. Tại sao phải thực hiện mẫu trắng trong phương pháp đònh phân chloride?
2. Đònh phân chloride bằng phương pháp Morh được thực hiện trong môi trường

trung hoà. Giải thích tại sao?
3. Kết quả đònh phân chloride sẽ như thế nào khi thêm một lượng thừa chromate?
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-30-
BÀI 8: ĐỘ ACID
1. Giới thiệu chung
1.1. Ý nghóa môi trường
Độ acid biểu thò khả năng phóng thích proton H
+
của nước. Độ acid của mẫu nước
phần lớn do sự hiện diện của các loại acid yếu như acid carbonic, acid tanic, acid
humic bắt nguồn từ phản ứng phân huỷ chất hữu cơ… gây ra, phần khác do sự thủy
phân các muối của acid mạnh như sulfate nhôm, sắt tạo thành. Đặc biệt khi bò các
acid vô cơ thâm nhập, nước sẽ có pH rất thấp.
Nước thiên nhiên sử dụng cho cấp nước luôn duy trì một thế cân bằng giữa các ion
bicarbonate, carbonate và khí carbon dioxide hoà tan, do đó nước thiên nhiên
thường đồng thời mang hai tính chất đối nhau: tính acid và tính kiềm. Khi bò ô
nhiễm bởi các acid vô cơ hoặc các muối acid từ khu vực hầm mỏ, đất phèn hoặc do
nguồn nước thải công nghiệp, pH thấp hơn 7 khá nhiều.
Trong thực nghiệm hai khoảng pH chẩn được sử dụng để biểu thò sự khác biệt trên.
Khoảng pH thứ nhất ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thò methyl cam (từ 4,2 –
4,5) đánh dấu sự chuyển biến ảnh hưởng của các acid vô cơ mạnh sang vùng ảnh
hưởng của carbonic acid. Khoảng pH thứ hai ứng với điểm đổi màu của chất chỉ thò
phenolphtalein (từ 8,2 – 8,4) chuyển sang vùng ảnh hưởng của nhóm carbonate
trong dung dòch.
1.2. Nguyên tắc chính
Dùng các dung dòch kiềm mạnh để đònh phân độ acid của cả acid vô cơ mạnh cũng
như acid hữu cơ hoặc acid yếu.
Độ acid do ảnh hưởng của acid vô cơ được xác đònh bằng cách đònh phân đến điểm
đổi màu của chỉ thò methyl cam nên được gọi là ĐỘ ACID METHYL (dung dòch từ

màu đỏ chuyển sang da cam).
Quá trình tiếp tục đònh phân sau đó để xác đònh độ acid toàn phần được thực hiện
đến điểm đổi màu của chỉ thò phenolphthalein, gọi là ĐỘ ACID TỔNG CỘNG
(dung dòch không màu chuyển sang tím nhạt).
1.3. Các trở ngại
Các chất khí hoà tan làm ảnh hưởng đến độ acid là CO
2
, H
2
S, NH
3
có thể bò mất đi
hoặc hòa tan vào mẫu trong quá trình lưu trữ hoặc đònh phân mẫu. Có thể giảm ảnh
hưởng này bằng cách đònh phân nhanh chóng, tránh lắc mạnh và tránh để mẫu ở nơi
có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ban đầu của mẫu.
Khi đònh phân mẫu nước cấp, kết quả thường bò ảnh hưởng bởi hàm lượng chlorine
khử trùng nước có tính tẩy màu. Muốn tránh sai số này, cần thêm vài giọt Na
2
S
2
O
3
0,1N vào mẫu để loại bỏ ảnh hưởng của chlorine. Nếu mẫu có độ màu và độ đục
cao, phải xác đònh độ acid bằng phương pháp chuẩn độ điện thế.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-31-
2. Dụng cụ- thiết bò – hoá chất
2.1. Dụng cụ
02 Erlen 150 ml
01 Ống đong 100 ml

01 Buret 25 hoặc 50 ml
2.2. Hoá chất
Dung dòch sodium hydroxide (NaOH) 0,02N: pha dung dòch NaOH 1N(cân
40g NaOH viên + nước cất = 1 lít) lấy 20 ml dung dòch NaOH 1N + nước cất = 1 lít.
Đònh phân lại bằng dung dòch potassium biphthlate 0,02N (hoà tan 4,085g
KHC
8
H
4
O
4
đã sấy khô trong 2 giờ ở 120
0
C và làm nguội trong bình hút ẩm + nước
cất = 1 lít)
Chỉ thò phenolphthalein: 500 mg phenolphthalein + 50 ml methanol + nước
cất = 100 ml
Chỉ thò methyl cam : 50 mg methyl cam + nước cất = 100 ml
3. Thực hành
Nếu mẫu là nước uống, trước khi đònh phân thêm một giọt Na
2
S
2
O
3
0,1 N để
loại ảnh hưởng của chlorine.
Dùng pH kế đo pH của mẫu. Nếu mẫu có giá trò pH < 4,5: lấy 10 ml mẫu vào
erlen, thêm 3 giọt methyl cam. Dùng dung dòch NaOH 0,02 N đònh phân đến khi
dung dòch có màu da cam. Ghi nhận thể tích V

1
ml dung dòch NaOH đã dùng để tính
độ acid methyl.
Nếu mẫu có giá trò pH > 4,5: lấy 10 ml mẫu vào erlen thêm 3 giọt
phenolphthalein. Dùng dung dòch NaOH 0,02 N đònh phân đến khi dung dòch vừa có
màu tím nhạt. Ghi nhận thể tích V
2
ml dung dòch NaOH đã dùng, tính độ acid tổng
cộng.
Làm hai Erlen đối chứng khi dùng chỉ thò Metylcam, cho vào hai Erlen mỗi
Erlen 20 ml nước cất, Erlen thứ nhất thêm 1 ml H
2
SO
4
1N + 3 giọt methyl cam.
Erlen thứ hai thêm 1 ml NaOH 1N + 3 giọt methyl cam.
4. Cách tính
V 󽟎 1000
Độ acid (mg CaCO
3
/ l) =
ml mẫu
Với V : thể tích dung dòch NaOH dùng đònh phân : V
1
, V
2
5. Câu hỏi
1.Mẫu nước có pH = 7,3 và hàm lượng HCO
3
-

là 30 mg/ l. Giả sử rằng ảnh hưởng
của chất rắn hòa tan trên hoạt tính của các ion không đáng kể, nhiệt độ của nước là
25
0
C. Tính hàm lượng CO
2
của mẫu nước.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-32-
2.Nước cấp có hàm lượng HCO
3
-
là 30 mg/ l và hàm lượng CO
2
là 30 mg/l. Tính pH
của nước ở nhiệt độ 25
0
C. Nếu hàm lượng CO
2
của mẫu giảm còn 3 mg/ l bởi sục
khí, pH của nước lúc này là bao nhiêu?
BÀI 9: ĐỘ KIỀM
1. Giới thiệu chung
1.1. Ý nghóa môi trường
Độ kiềm biểu thò khả năng thu nhận proton H
+
của nước. Nước thiên nhiên hay nước
từ hệ thống cấp nước, độ kiềm đều do 3 ion chính tạo ra: hydroxide, carbonate và
bicarbonate. Trong thực tế các muối acid yếu như borate, silicate cũng gây ảnh
hưởng lớn đến độ kiềm. Một vài acid hữu cơ bền với sự oxy hóa sinh học như acid

humic, dạng muối của chúng có khả năng làm tăng độ kiềm. Trong điều kiện thiên
nhiên thích hợp, tảo dễ dàng xuất hiện và tồn tại đối với một vài nguồn nước mặt,
quá trình phát triển và tăng trưởng của tảo giải phóng một lượng đáng kể carbonate
và bicarbonate làm cho pH nước tăng dần có thể lên đến 9 – 10. những nguồn nước
được xử lý với hoá chất có chứa nhóm carbonate cũng làm gia tăng pH.
1.2. Nguyên tắc
Tiến hành đònh phân độ kiềm với chỉ thò phenolphtalein và methyl cam (hoặc
chỉ thò hỗn hợp bromoresol lục + methyl đỏ) trong từng giai đoạn và tùy trường hợp:
Chỉ thò phenolphtalein sẽ có màu tím nhạt trong môi trường có ion hydroxide
và ion carbonate, màu tiùm sẽ trở nên không màu khi pH < 8,3.
Chỉ thò methyl cam cho màu vàng với bất kỳ ion kiềm nào và trở thành màu
đỏ khi dung dòch trở thành acid. Việc đònh phân được xem là hoàn tất khi dung dòch
có màu da cam (pH = 4,5), nằm giữa màu vàng (môi trường baz) và màu đỏ (môi
trường acid). Do đó màu ở điểm kết thúc thường được so sánh với hai ống chuẩn.
Vì sự đổi màu của methyl cam khó nhận thấy, nên chỉ thò hỗn hợp
bromocresol lục + methyl đỏ có khoảng đổi màu rõ ràng hơn ở cùng trò số pH nên
thường được sử dụng rộng rãi hơn.
1.3. Các trở ngại
Lượng chlorine dư trong nước uống ảnh hưởng đến kết quả đònh phân làm
nhạt màu chất chỉ thò. Để tránh sai lệch, ta cho thêm vào mẫu một vài giọt Na
2
S
2
O
3
0,1 N. Khi mẫu nước có độ màu và độ đục cao phải dùng phương pháp chuẩn độ
điện thế. Những chất kết tủa, xà bông, chất dầu, chất rắn lơ lửng có thể phủ điện
cực thuỷ tinh làm cho điểm cuối đến chậm. Để khắc phục hiện tượng này cần phải
chùi sạch điện cực mỗi khi tiến hành thí nghiệm. Không lọc, pha loãng hay cô đặc
mẫu.

2. Dụng cụ thiết bò và hoá chất
2.1. Dụng cụ và thiết bò
02 Erlen 150 ml
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-33-
01 Ống đong 100 ml
01 Buret 25 hoặc 50 ml
2.2. Hoá chất
Dung dòch sulfuric acid (H
2
SO
4
) 0,02 N: pha dung dòch H
2
SO
4
1N (28 ml H
2
SO
4
đậm đặc + nước cất = 1 lít), lấy 20 ml dung dòch H
2
SO
4
1N + nước cất = 1 lít. Đònh
phân lại acid này bằng Na
2
CO
3
0,02N (hoà tan 1,06g Na

2
CO
3
đã sấy ở 105
0
C và
làm nguội trong bình hút ẩm + nước cất = 1 lít).
Chỉ thò màu phenolphthalein 0,5 %
Chỉ thò màu methyl cam 0,5 %
Chỉ thò màu hỗn hợp bromocresol lục + methyl đỏ: 20 mg methyl đỏ + 200mg
bromocresol + 100 ml ethanol 95%
3. Thực hành
Nếu mẫu có pH > 8,3: lấy 10ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thò màu
phenolphthalein. Đònh phân bằng dung dòch H
2
SO
4
0,02N cho đến khi mất màu. Ghi
thể tích V
1
ml H
2
SO
4
0,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM PHENOL(P).
Nếu mẫu có pH < 8,3: lấy 10 ml mẫu vào bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thò
màu methyl cam (hay 3 giọt chỉ thò màu hỗn hợp). Đònh phân mẫu bằng dung dòch
H
2
SO

4
cho đến khi dung dòch có màu da cam (màu giữa hai Erlen đối chứng). Nếu
dùng chỉ thò hỗn hợp, tại điểm kết thúc dung dòch có màu đỏ xám. Ghi thể tích V
2
ml
H
2
SO
4
0,02N đã dùng để tính ĐỘ KIỀM METHYL CAM hay ĐỘ KIỀM TỔNG
CỘNG.
Làm hai Erlen đối chứng khi dùng chỉ thò Metylcam, cho vào hai Erlen mỗi
Erlen 20 ml nước cất, Erlen thứ nhất thêm 1 ml H
2
SO
4
1N + 3 giọt methyl cam.
Erlen thứ hai thêm 1 ml NaOH 1N + 3 giọt methyl cam.
4. Cách tính
V
1
󽟎 1000
Độ kiềm PHENOL (mg CaCO
3
/l) =
ml mẫu
V
2
󽟎 1000
Độ kiềm tổng cộng T (mg CaCO

3
/l) =
ml mẫu
Dựa trên kết quả có thể tính độ kiềm do các ion khác nhau gây ra theo bảng sau:
Kết quả phân đònh
Độ kiềm do các các ion (mg/lCaCO
3
)
OH
-
CO
3
2-
HCO
3
-
P = 0
0
0
T
P < T/2
0
2P
T – 2P
P = T/2
0
T-2P
0
P > T/2
2P - T

2(T – P)
0
P = T
T
0
0
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-34-
P độ kiềm phenol
T độ kiềm tổng cộng
OH
-
(mg/l) = độ kiềm OH
-
(mgCaCO
3
/l) 󽟎 0,34
CO
3
2-
(mg/l) = độ kiềm CO
3
2
(mgCaCO
3
/l) 󽟎 0,6
HCO
3
-
(mg/l) = độ kiềm HCO

3
2
(mgCaCO
3
/l) 󽟎 1,22
5. Câu hỏi
Giả sử rằng ảnh hưởng của các muối hoà tan trên hoạt tính các ion không đáng kể.
Một phần nước ở 25
0
C có pH = 10,3 và hàm lượng carbonate là 120 mg/l.
- Hãy tính hàm lượng ion bicarbonate (mg/l).
- Tính độ kiềm OH, CO
3
2
, HCO
3
và độ kiềm tổng cộng của mẫu trên (mg/lCaCO
3
).
BÀI 10: ĐỘ CỨNG TỔNG CỘNG
1. Giới thiệu chung
1.1. Ý nghóa môi trường
Độ cứng được hiểu là khả năng tạo bọt của nước với xà bông. Ion calci và magnes
trong nước sẽ kết tủa với xà bông, do đó làm giảm sức căn bề mặt và phá hủy đặc
tính tạo bọt. Những ion dương đa hoá trò khác cũng có thể kết tủa với xà bông,
nhưng thường những ion này ở dưới dạng phức chất, hoặc là chất hữu cơ, do đó ảnh
hưởng của chúng trong nước không đáng kể và khó xác đònh. Trên thực tế, độ cứng
tổng cộng được xác đònh bằng tổng hàm lượng calci, magnes và được biểu thò bằng
mg CaCO
3

/l
1.2. Nguyên tắc (phương pháp đònh phân bằng EDTA)
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) hoặc muối natri dẫn xuất (Na-EDTA) khi
thêm vào dung dòch chứa những ion kim loại đa hóa trò dương, ở pH 10,0 󽞲0,1 sẽ tạo
thành các phức chất. Đối với hai ion calci và magnes chủ yếu gây độ cứng trong
nước, nếu có một lượng nhỏ chỉ thò màu hữu cơ như Eriochrome Black T (EBT) hay
calmagite được cho vào, dung dòch trên sẽ trở nên màu đỏ rượu vang. Đònh phân
bằng EDTA, phản ứng tạo phức giữa EDTA với ion calci, magnes sẽ làm chuyển
màu dung dòch từ đỏ rượu vang sang xanh dương tại điểm kết thúc.
1.3. Các ảnh hưởng
Một vài ion kim loại nặng gây trở ngại cho việc đònh phân, làm chỉ thò màu
nhạt dần hay không rõ ràng tại điểm kết thúc. Có thể khắc phục trở ngại này bằng
cách thêm chất che lúc đònh phân. Muối Mg-EDTA có tác dụng như một chất phản
ứng kép vừa tạo phức với các kim loại nặng, vừa giải phóng Mg vào trong mẫu, có
thể dùng thay thế cho các chất che có mùi khó chòu và độc tính. Muối Mg-EDTA
chỉ có tác dụng tích cực khi thay thế cho các kim loại nặng song không làm biến đổi
độ cứng tổng cộng trong mẫu nước.
Bảng dưới hướng dẫn cách sử dụng chất che tùy thuộc hàm lượng kim loại
nặng hay lượng polyphosphate có trong mẫu, giúp việc xác đònh Ca và Mg bằng
phương pháp EDTA; độ cứng tổng cộng sẽ có được qua phương pháp tính.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-35-
Hàm lượng tối đa các chất gây nhiễu cần loại bỏ bởi chất che
Chất gây trở ngại
Hàm lượng tối đa chất gây trở ngại(mg/l)
Chất che 1
Chất che 2
Nhôm
Basium
Cadmium

Cobalt
Đồng
Sắt
Chì
Mangness (Mn
2+
)
Niekel
Strontium
Kẽm
Polyphosphate
20
+
+
Trên 20
Trên 30
Trên 30
+
+
Trên 20
+
+
20
+
+
0,3
20
5
20
1

0,3
+
200
10
Liều lượng trên chỉ thích hợp với 25 ml mẫu pha loãng thành 50 ml.
Những lưu ý khi đònh phân
Việc đònh phân chỉ thực hiện ở nhiệt độ phòng hay gần với nhiệt độ phòng,
tránh sự cách biệt nhiệt quá lớn so với nhiệt độ môi trường xung quanh. Sự đổi màu
trở nên chậm và kết quả kém chính xác như trong trường hợp mẫu được đònh phân
gần khoảng nhiệt độ đông đặc. Chất chỉ thò màu sẽ bò phân huỷ trong nước nóng.
Đặc biệt pH có thể tạo ra môi trường dẫn đến tủa CaCO
3
, tuy nhiên đònh phân có
lâu cũng có thể hòa tan lại kết tủa. Sự thay đổi chậm tại điểm kết thúc thường cho
kết quả thấp hơn. Nhằm giảm thiểu kết tủa CaCO
3
tạo thành. Việc đònh phân cần
hoàn tất trong vòng 5 phút. Ba phương pháp sau đây làm giảm kết tủa CaCO
3
.
Pha loãng mẫu bằng nước cất để tối giảm lượng CaCO
3
. Dùng một lượng
mẫu quá nhỏ dễ dẫn đến sai lệch khi đọc kết quả trên thân ống nhỏ giọt.
Nếu độ cứng đã được biết hay đã được xác đònh bằng phương pháp đònh phân
sơ bộ. Thêm nhanh EDTA với khoảng 90% lượng cần dùng hay một tỉ lệ thích nghi
tuỳ vào thể tích mẫu cần đònh phân trước khi chỉnh pH bằng dung dòch đệm.
Acid hóa mẫu và khuấy trong vòng 2 phút để đuổi CO
2
trước khi chỉnh pH

xác đònh độ kiềm sau mỗi lần thêm axit.
2. Dụng cụ, thiết bò và hoá chất
2.1. Dụng cụ và thiết bò
02 Cốc 250 ml
01 Buret 10 ml
01 Erlen 100 ml
01 Ống đong
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-36-
2.2. Hoá chất
2.2.1.Dung dòch đệm
a. Hòa tan 16,9g NH
4
CL trong 143 ml NH
4
OH đậm đặc + 1,25g muối Mg- EDTA +
nước cất = 250 ml
b. Nếu không có muối Mg- EDTA, hoà tan 1,179g muối Na-EDTA(PA) + 780 mg
MgSO
4
.7H
2
O hoặc 644 mg MgCl
2
. 6H
2
O trong 50 ml nước cất.
Hoà tan 16,9g NH
4
Cl trong 143 ml NH

4
OH đặm đặc.
Trộn đều hai dung dòch trên và pha loãng thành 250 ml với nước cất.
Để đạt độ chính xác cao cần giữ đúng tỉ lệ về phân lượng giữ các hóa chất trên.
Đựng các dung dòch trên trong chai nhựa dẻo hay chai thủy tinh trung tính. Thời hạn
sử dụng không quá một tháng. Đậy nắp kín để ngăn NH
3
bay hơi và CO
2
ngoài
không khí không xâm nhập vào dung dòch.
Thêm vào mẫu 1- 2 ml dung dòch đệm, nếu dung dòch mẫu đònh phân chưa đạt tới
pH 10,0 󽞲 0,1 tại điểm kết thúc chuẩn độ.
2.2.2.Những tác nhân che
Phần lớn các loại nước không cần thêm tác nhân che. Tuy nhiên một vài mẫu nước
chứa những ion gây nhiễu, cần thêm tác nhân che để làm sự đổi màu tại dứt điểm
được rõ ràng. Sau đây là những chất che thích hợp.
Chất che I
Mẫu có tính acid phải được trung hòa tới khi pH = 6 bằng dung dòch đệm hay NaOH
0,1N trước khi thêm 200 mg sodium cyanide (NaCN) dưới dạng tinh thể. Thêm đủ
dung dòch đệm để có pH 10 󽞲 0,1. (Chú ý: NaCN rất độc. Cẩn thận khi sử dụng nó.
Xả thật nhiều nước trước khi đổ bỏ dung dòch trên để tránh phản ứng toả hơi độc
hydroxyanide (HCN).
Chất che II
Hoà tan 5g NaS. 9H
2
O hay 3,7g Na
2
S. 5H
2

O trong 100 ml nước cất.
Dung dòch Na
2
S dễ bò oxy hóa bởi khí trời tạo ra kết tủa sulfide ảnh hưởng đến việc
xác đònh điểm chuyển màu chất chỉ thò. Phải bảo quản dung dòch này trong chai đậy
kín bằng nút cao su. Khi biết rõ có sự hiện diện của các kim loại nặng, sử dụng chất
che xử lý mẫu trước khi đònh phân (xem phần những lưu ý khi đònh phân)
2.2.3. Chất chỉ thò màu
a. Eriochrome Black T : muối natri dẫn xuất từ 1 – (1 hyroxy – 2 naphthylazo – 5
nitro – 2 naphthol – 4 sulfonic acid), hòa tan 0,5 g chỉ thò trên 100 g 2, 2
󽜭
, 2
󽜭󽜭
-
nitrilotriethanol. Thêm hai giọt cho mỗi 50 ml mẫu. Chỉnh thể tích mẫu nước cần
thiết.
b. Calmagite: 1 – (1 hydroxy – 4 methyl – 2 phenylazo) – 2 napthol – 4 sulfonic acid.
Calmagite thích hợp cho dung dòch lỏng và tạo ra sự thay đổi màu tương tự như
Eryochrome Black T. với điểm kết thúc rõ ràng hơn. Hoà tan 0,10 g Calmagite trong
100ml nước cất. Dùng 1ml cho mỗi 50 ml mẫu đònh phân. Chỉnh thể tích nếu cần
thiết.
c. Chất chỉ thò I và II có thể dùng dưới dạng tinh thể khô. Không nên dùng chất chỉ
thò quá nhiều. Chẩn bò hỗn hợp khô của chất chỉ thò dưới muối tinh thiết.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-37-
d. Nếu tại điểm kết thúc chuẩn độ, sự thay đổi màu của chỉ thò không rõ ràng trong
trường hợp này cần phải thêm tác nhân che. Nếu cho chất che NaCN vào mẫu mà
điểm đổi màu vẫn không rõ ràng, nguyên nhân có thể do chất chỉ thò mầu bò hư.
2.2.4. Dung dòch chuẩn EDTA 0,01 M
Cân 3,723g EDTA. Hoà tan trong nước cất và pha thành 1000 ml, chuẩn độ

lại bằng dung dòch Calcium.
Dung dòch chuẩn EDTA phải được đựng trong chai thủy tinh trung tính hay
bình nhựa polyethylen.
2.2.5. Dung dòch chuẩn Calcium
Cân 1g CaCO
3
(dùng chất chuẩn tốt nhất hay hoá chất đặt biệt có hàm lượng các
kim loại nặng, độ kiềm và magnesium thấp) vào trong một erlen 500 ml. Đặt một
cái phễu trên miệng bình, mỗi lần thêm một ít HCl cho tới khi tất cả CaCO
3
tan
hoàn toàn. Thêm 200 ml nước cất và đun sôi vài phút để đổi CO
2
làm lạnh và thêm
vài giọt chỉ thò methyl đỏ, chỉnh lại pH đến khi có màu cam bằng NH
4
OH 3N hay
HCl chuyển qua bình đònh mức và pha thành một lít với nước cất: 1 ml = 1 mg
CaCO
3
.
2.2.6. Dung dòch sodium hydroxide: NaOH 0,1 N
3. Trình tự thí nghiệm
Lấy một thể tích mẫu sao cho lượng EDTA chuẩn độ không quá 15 ml, hoàn
thành việc đònh phân trong vòng 5 phút tính từ thời điểm cho dung dòch đệm. Nếu
lượng EDTA lớn hơn 15ml thì phải pha loãng mẫu.
Lấy 25ml mẫu, thêm 1 tới 2 ml dung dòch đệm, thường dùng 1 ml đủ để đạt
pH 10 󽞲 0,1, thêm chất che nếu sự thay đổi màu tại điểm kết thúc chuẩn độ không
rõ ràng. Sau khi thêm chất che nhưng màu thể hiện vẫn không rõ ràng. Chất chỉ thò
có thể đã bò hỏng.

Thêm chất chỉ thò màu (lượng nhỏ bằng 1/5 hạt gạo). Chuẩn độ từ từ bằng
dung dòch EDTA cho đến lúc có màu xanh da trời lại điểm kết thúc . Nếu thể tích
mẫu có đủ và không có chất gây cản trở thì trò số đònh phân sẽ tăng khi sử dụng 1
lượng mẫu nhiều hơn được miêu tả trong phần c dưới đây.
Mẫu có độ cứng thấp: nước sau khi qua trao đổi ion, các loại nước mềm khác
và các loại nước thiên nhiên có độ cứng thấp ( ít hơn 50 mg/l) cần lấy một thể tích
lớn hơn (100 – 1000 ml) để đònh phân và thêm vào một lượng dung dòch đệm. Chất
che. Chất chỉ thò màu theo tỉ lệ tương đương. Chuẩn độ bằng ống nhỏ giọt đònh phân
nhỏ nhất, làm thêm mẫu thử không: dùng nước cất 2 lần nước qua cột trao đổi ion
bằng thể tích mẫu. Lượng dung dòch đệm, chất che, chất chỉ thò màu tương tự như
mẫu. Lấy thể tích EDTA đònh phân của mẫu trừ đi thể tích dùng đònh phân cho mẫu
thử không.
4. Cách tính
( A 󽜫 B 󽜫 1000)
Độ cứng (EDTA) mg CaCO
3
/l = ……………
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-38-
ml mẫu
Trong đó:
A ml EDTA tham gia phản ứng trong mẫu
B mg CaCO
3
tương đương 1 ml EDTA đònh phân.
5. Câu hỏi
1. Nguyên nhân gây ra độ cứng của nước?
2.Mẫu nước được phân tích có các kết quả như sau:
Na
+

= 20mg/l Cl
-
= 40 mg/l
K
+
= 30 mg/l HCO
3
-
= 40 mg/l
Ca
2+
= 15 mg/l CO
3
2-
= 67 mg/l
Mg
2+
= 10 mg/l SO
4
2
= 5 mg/l
Sr
2+
= 2 mg/l NO
3
-
= 10 mg/l
Tính độ cứng tổng cộng, độ cứng carbonate, bicarbonate của mẫu nước; (đơn vò
mgCaCO
3

/l)
BÀI 11: ĐỘ CỨNG CALCI
1. Giới thiệu chung
Calci là một nguyên tố thường gặp trong nước thiên nhiên vì chảy qua những
vùng có nhiều đá vôi, thạch cao, dolomit… Tuỳ theo nguồn gốc và cách xử lý mà
hàm lượng calci trong nước có từ 0 đến vài trăm mg/l. Chỉ với một lượng nhỏ
calcicacbonate cũng có thể tạo nên một màng cứng bám vào mặt trong các ống dẫn
theo thời gian tích tụ, bảo vệ kim loại chống lại sự ăn mòn. Mặt khác, lớp màng này
lại là một tai hại lớn cho những thiết bò sử dụng ở nhiệt độ cao như nồi hơi…
Phương pháp làm mềm nước bằng hóa chất hoặc nhựa trao đổi ion thường được áp
dụng để khử bớt calci tới giới hạn chấp nhận được
2. Nguyên tắc
Trong dung dòch có chứa calci và magnes, ở pH=12-13, magne sẽ bò kết tủa dưới
dạng hydroxy. Chất chỉ thò màu kết hợp với calci cho màu hồng. Khi EDTA được
thêm vào dung dòch sẽ kết hợp với calci và phản ứng xảy ra hoàn toàn. Ở điểm kết
thúc dung dòch chuyển màu hồng sang tím
CÁC ẢNH HƯỞNG (XEM PHẦN ĐỘ CỨNG)
3. Dụng cụ, thiết bò, hóa chất
3.1. Dụng cụ
Erlen
Pipet
Buret
Ống đong
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-39-
3.2. Hóa chất
Dung dòch NaOH 1N
Chỉ thò màu Murexider: Cân 200g murexider + 100g NaCl nghiền nhỏ, trộn đều
Dung dòch EDTA 0.01M: Xem phần độ cứng
4. Thực hành

Để tránh kết tủa, việc đònh phân cần thực hiện nhanh chóng sau khi nâng pH
a. Lấy 25ml (hay một thể tích mẫu pha loãng đến 25ml) sao cho thể tích EDTA
dùng đònh phân không vượt quá 15ml. Nếu mẫu nước có hàm lượng calci vượt quá
300mg/l nên pha loãng hoặc trung hòa với acid rồi đun sôi một phút, làm nguội
trước khi đònh phân.
b. Thêm 2ml dung dòch NaOH 1N hoặc một thể tích lớn hơn để nâng pH lên 12-13,
lắc đều
c. Thêm 0,1-0,2g chỉ thò màu murexider (lượng nhỏ bằng 1/5 hạt gạo), dung dòch có
màu hồng nhạt
d. Đònh phân bằng dung dòch EDTA 0,01M, điểm kết thúc dung dòch có màu tím. Để
kiểm soát điểm kết thúc chuẩn độ, cần ghi nhận thể tích EDTA đã dùng, sau đó
thêm một hoặc hai giọt EDTA để đảm bảo màu của dung dòch không đổi
5. Cách tính
Calci (mg/l) =
mlmau
V
MlEDTA
8,400󽞵
Độ cứng calci (mgCaCO
3
/l) =
mlmau
V
mlEDTA
1000󽞵
BÀI 12: NITROGEN – ORGANIC
1. Giới thiệu chung
1.1. Đại cương
Việc xác đònh Nitrogen hữu cơ bằng phương pháp Kjeldahl không tính đến
nitơ ở các dạng khác như: azide, azo, hydrazone, nitrate, nitrite, nitro, nitroso, oxime

và semi carbazone. Nếu nitrogen ammonia không được khử trước thì phương pháp
này cho kết quả là lượng nitrogen tổng cộng. Vì thế, muốn xác đònh lượng nitrogen
hữu cơ cần xác đònh riêng nitrogen ammonia trước sau đó tiến hành chưng cất tiếp
theo.
1.2. Nguyên tắc
Với sự hiện diện của acid sulfuric, potassium sulfate và mercuric sulfate làm
chất xúc tác, amino-nitrogen của những chất hữu cơ được biến đổi thành ammonium
sulfate. Ammonia tự do và ammonium-nitrogen cũng chuyển thành ammonium
sulfate. Trong thời gian phân hủy mẫu, hỗn hợp mercury ammonium được hình
thành và bò phân tích bởi Na
2
S
2
O
3
. Sau đó trung hòa mẫu bằng dung dòch kiềm và
chưng cất. Hàm lượng ammonia hữu cơ được hấp thu bằng acid boric và xác đònh
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-40-
bằng phương pháp so màu hay chuẩn độ với acid chuẩn trên thể tích chưng cất
phẩm thu được.
Phương pháp so màu xác đònh hàm lượng N-Organic thấp khoảng 5mg/l.
Phương pháp chuẩn độ xác đònh hàm lượng N-Organic lớn hơn 5mg/l.
2. Dụng cụ, thiết bò và hoá chất
2.1. Dụng cụ và thiết bò
- Thiết bò phân hủy bình Kjeldahl 800 ml dùng phân hủy mẫu dưới tác dụng của một
dung dòch phân hủy (acid mạnh) và đun ở nhiệt độ 370
o
C.
- Thiết bò chưng cất :hệ thống chưng cất gồm một dàn Kjeldahl với 6 bình Kjeldahl

800 ml được nối với hệ thống làm lạnh ngưng tụ. Hơi ammonia bay ra được hấp thu
bằng dung dòch acid boric.
- Buret 25ml.
- Erlen 500 ml .
- Ống đong 250 ml.
2.2. Hóa chất
2.2.1. Chỉ thò hỗn hợp
Hòa tan 200 mg methyl red vào 100 ml ethyl alcohol (hoặc isopropyl alcohol) +
dung dòch 100 mg methylene blue trong 50 ml ethyl acohol. Hòa hai hỗn hợp lại,
dung dòch sử dụng trong một tháng.
2.2.2. Dung dòch acid boric (H
3
BO
3
)
20 g acid boric +nước cất = 1 lít + thêm 10 ml chỉ thò màu để dung dòch có màu tím.
2.2.3. Dung dòch acid sulfuric (H
2
SO
4
) 0,02 N
2.2.4. Dung dòch mercuric sulfate
Hòa tan 8 g oxit thủy ngân đỏ HgO trong 100 ml H
2
SO
4
6N.
2.2.5. Dung dòch phân hủy (acid mạnh )
Hòa tan 134g K
2

SO
4
trong 650 ml nước cất + 200 ml H
2
SO
4
đậm đặc. Thêm
vào dung dòch Mercuric sulfat đã điều chế sẵn gồm 2g HgO (mercuric oxid red)
trong 25 ml ,quậy đều + Thêm nước cất cho đủ một lít. Giữ ở nhiệt độ thấp gần
20
o
C.
2.2.6. Dung dòch borate
Thêm 88 ml NaOH 0,1N vào 500 ml dung dòch tetraborate Na
2
B
4
O
7
0,25 M
(9,5g Na
2
B
4
O
7
. 10H
2
O/ lít ) và pha loãng thành một lít.
2.2.7. Dung dòch sodium hidroxide (NaOH) 6N

Hòa tan 240g NaOH viên trong một lít nước cất.
2.2.8. Dung dòch sodium hidroxide – sodium thiosulfate
Hoà tan 500g NaOH và Na
2
S
2
O
3
.5 H
2
O bằng nước cất và pha thành 1lít.
3. Thực hành
3.1. Chuẩn bò và chọn thể tích mẫu thích hợp theo bảng hướng dẫn sau
Lượng Nitrogen trong mẫu (mg/l)
Thể tích mẫu (ml)
0 -1
1 -10
500
250
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường - ThS. Đinh Hải Hà
-41-
10 – 20
20 - 50
50 – 100
100
50
25
Nếu cần pha loãng mẫu thành 300 ml rồi trung hòa đến pH = 7.
3.2. Thêm 25ml borate buffer và NaOH 6N đến pH = 9,5. Chưng cất và xác đònh
lượng ammonia-nitrogen bằng thể tích chưng cất phẩm thu được (hấp thu với 25ml

acid boric + vài giọt chỉ thò màu hỗn hợp). Dùng cặn còn lại trong bình Kjeldahl để
xác đònh lượng Nitrogen hữu cơ.
3.3. Phân hủy: Cẩn thận thêm 50ml dung dòch phân hủy vào bình kjeldahl có chứa
cặn còn lại + vài viên bi thủy tinh và đun nóng trong tủ hút hay trong một thiết bò có
thể loại bỏ khói acid bay ra. Tiếp tục đun cho đến khi thấy khói trắng bay ra, dung
dòch có màu vàng rơm và trong. Để nguội, pha loãng thành 300ml với nước cất rồøi
trung hòa bằng dung dòch sodium hiđroxie – thiosulfate (khoảng 30 – 40ml. dùng
phenolphtalein làm chỉ thò màu) lắc đều, đôi khi thấy xuất hiện trầm đen của HgS.
pH của mẫu lúc này khoảng 11,0.
3.4. Chưng cất: nối bình Kjeldahl vào hệ thống chưng cất, đầu ra nhúng chìm trong
25ml acid boric, chưng cất đến khi chưng cất phẩm thu được khoảng 200ml. Sau đó
đònh phân bằng HCl 0,1N hay H
2
SO
4
0,1N. Làm một mẫu thử không với nước cất.
4. Cách tính
(mg) N-hữu cơ =
mlmẫu
VV
ot
140)( 󽞵󽜮
V
t
: thể tích HCl 0,1N dùng cho thử thật.
V
o
: thể tích HCl 0,1N dùng cho thử không.
5. Câu hỏi
5.1. Ý nghóa môi trường của việc xác đònh nitrogen – organic

5.2. Tại sao muốn xác đònh nitrogen – organic phải sử dụng phương pháp chưng cất
và phải nâng pH = 9,5