nghiên cứu tách loại amoni, nitrit, nitrat trong nước ngầm ở khu vực ngọc hà, hà nội bằng phương pháp trao đổi ion và phương pháp clo hoá

ì
ị i
i
_
A
__
/ _ _ _ V
_
V
_

_ _

_
t
B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUÔNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TựNHIÊN
, . .


. ị
i
ỉ ^&v3»&<£»4«3£»4»4$»4« \
1
1
i
I
I
I
I

I
í
ị - I
I.Ể XUÂN KHẲM <
NGHIÊN CỨU TÁCH LOẠI AMONI,
NITRIT, NITRAT TRONG NƯỚC NGẦM Ở KHU
Vực NGỌC HÀ, HÀ NỘI BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TRAO Đ ồi ION VÀ PHƯƠNG PHÁP CLO HOÁ
LUẬN ÁM THẠC si KHOA HỌC HOÁ MỌC
C hu yên ng à n h : HOÁ v ô c ơ
Ịí-Ãk.; . . . " M ã : 01 - 04 - 01
ư v,ffỉ ị
ì
ì
ỊĩRỉiNGl A;.*
G1.ị:.tT" ; V
Nc V T
Up I ịfC

N g ư ờ i h ư ớ n g d ằ n k h o a h ọ c
TS : TRỊNH NGỌC CHÂU
PGS -TS : CAO THẾ HÀ
HÀ NỘI - 2000
ị
M ự c LỤC
Trang
PHẨN M Ở Đ ẦU 01
A. PHẦN TỔNG QƯAN . 03
Chương 1 : Giới thiệu chung về các hợp chất của nitơ 03
và sự ô nhiễm nguồn nước

1.1. Tinh hình ổ nhiễm môi trường hiện nay 03
1.2. N itơ và chu trình của ni tơ trong tự nhiên 05
1.3. Các hợp chất của nitơ và sự ỏ nhiễm nguồn nước 10
1.4. Sự ô nhiễm hợp chất nitư trong nước ngầm Hà Nội 11
1.5. N guồn gốc gây nên sự tảng amoni trong nước ngầm Hà Nội 12
Chương 2 :Một sô phương pháp phân tích 14
xác định hàm lượng các hợp chất nitơ và clo trong nước
2.1 . Các phương pháp phân tích 14
2 . 1.1. Phương pháp chuẩn độ axit - bazơ xác định am oni 14
2 .1 .2 . Phương pháp ôxi hoá khử xác định am oni 14
2.1 .3 . Phương pháp đo quang xác định am oni 14
2 .1.4 . Phương pháp điện cực chọn lọc mànR ion xác định nitral 15
2 1.5. Piương pháp cực phổ xác định nitrat 16
2 . 1.6. P iương pháp trắc quang xác định nitrit 16
2 .1 .7 . Pìương pháp đo quang xử dụne; thuốc thử O .tolidin xác định clo dư 16
2 .1.8. Piương pháp xác định đ o hoạt động 16
2.2. Mệt số phương pháp xứ lý am oni, nitrit, nitrat trong nước 16
2.2.1. Piương pháp oxi hoá amoni hằng clo và các hợp chất của clo 16
2 .2 .2 . Piương pháp thổi khí xử lý amoni 20
2.2.3. Fhương pháp sinh học xử lý amoni trong nước 20
2 .2 .3 . Riương pháp trao đổi ion xử lí am oni, nitrit, nitrat 21
B. PHẦN THỤC N G H IỆM 24
Chương 3: Hoá chất, dụng cụ và kỹ thuật thực nghiệm 24
3.1. C ác phương pháp xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước 24
3.1.1. X ác định am oni 24
3 .1.2. Xác định nitrit 25
3.1.3. Xác định nitrat 27
3.1.4. Xác định elo hoạt động 28
3.1.5 . Xác định độ oxy hoá của nước 29
3 . 1.6. Xác định pH và độ dẫn điện của các dung dịch 30

3 .2. Kỹ thuật xử lý am oni, nitrit, nitrat bằng phương p háp trao đổi ion 30
3.2.1. Chuẩn bị nhựa trao đổi ion 30
3 .2.2.Xác định dung lượng trao đổi tĩnh của nhựa 3 1
3.2.3. Chuẩn bị cột trao đổi ion và hê thống thực nghiệm 32
3.2.4. Lạp sơ đồ khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nồng độ ion và tốc độ chảy 34
đ«ến khả năng trao đổi của nhựa
3.3 . Kỹ thuật xử lý am oni bằng phương pháp đ o hoá 36
Chương 4 : Kết qủa nghiên cứu xử iý amoni, nitrit, nitrat 40
trong dung dịch bằng phương pháp trao đổi ion
4 .1. Xác định dung lượng trao đổi tinh của nhựa 40
4 1. 1. X ác định dung lượng hấp thụ tĩnh của nhựa A m berlite IR 120 đối với 40
ion am oni
4 .1.2 . Xác định dung lượng hấp thụ tĩnh của nhựa A m berlite IR A 400 đối với 41
ion nitrat
4ị.2. Ảnh hưởng của nồng độ và tốc độ chảy đến khả năng hấp thụ của nhựa 43
trong điều kiện động
41.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ ion am oni 43
4ị.2.2. Ảnh hưưng của nồng độ ion nitrit 46
4ị.2.}. Ảnh hưởng của nồng độ nitrat 49
Chương 5: kết quả nghiên cứu xử H amoni trong dung dịch 54
bàng phương pháp clo hoá
5.1. X ác định thời gian clo hoá 54
5.2. X ác định tỷ lệ đ o hoá đối với m ột số dung dịch am oni có nồng độ đầu 55
khác nhau
5.3. N hận xét chung 60
Chương 6: áp dụng kết quả nghiên cứu để xử lí thử mẩu nước ngầm 61
khu vực Ngọc Hà , Hà Nội
6.1. G iới thiệu sư đồ nguồn nước 61
6.2. K ết quả khảo sát chất lưựng nước nguồn 62
6.3. X ử lí am oni, nitrit, nitrat bằng phương pháp trao đổi ion 63

6.4. X ử lí hợp chất nitơ bằng phương pháp clo hoá 68
KIẾN N GH Ị 71
c . KẾT LUẬN 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74
PHẦN PHỤ LỤC 77
Phụ lục 1 -Tiêu chuẩn chất lượng nước 20 TCN 33-85 -BXD ban hành 77
Phụ lục 2 - T iêu chuẩn vệ sinh đối với chất lượng nước ăn uống và sinh hoạt về 78
phương diện vật lí và hoá học
Tiêu ch u ẩi tạm thời ban hành kèm theo Q Đ số 505 B YT/Q Đ ngày 13/4/1992
P hụ lục > Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống và sinh hoạt về vi khuẩn, vi sinh vật 79
T iêu chuái tạm thời Ban hành kèm theo QĐ số 505 B YT/Q Đ ngày 13/4/1992
P h ụ lục 4 TC V N 5944 - 1995 80
G iá trị pới han cho phép của các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm
tron g nưóc ngầm
PHẦN MỞ ĐẦU
Từ thuở xa xưa người Hà Nội chuyên dùng nước mưa, nước sông hồ
tro ig sinh hoạt. Mãi đốn năm 1894 hệ thống cấp nước đầu tiên mới được xây
dựEg. Nguồn nước lúc đầu lấy từ sông H ồng, nhưng do chất lượng nước không
tố t xử lý quá tốn kém nên từ 1909 cho đến nay được thay thố tô i nguồn nước
n gìm . Trong tương lai đày vẫn là nguồn cấp nước quan trọng của Hà Nội. Chất
lưcng cuộc sống ngày càng tăng cao đòi hỏi lượng nước cung cấp và chất lượng
nước cũng ngày càng cao. Đ ó là yêu cẩu hức bách của thực tế cần phải thoả
mân.
Theo thống kê của tổ chức Y tế th ế giỏi hiện cỏ khoảng m ột phần ba dân
c ư trên th ế giới thiếu nưức sạch để sinh hoạt và do đó hàng năm có tới 500 triệu
ngíòri bị m ắc bệnh và 10 triệu người (chủ yếu là trẻ em ) hị chết. T rong số đó thì
&0$> các trường hợp m ắc hênh ử các nước đang phát triển là do dùng nước
kh àng đạt tiêu chuẩn vệ sinh.
Ở nước ta, m ột Irong những m ục tiêu chú yếu của thừi kỳ đẩy m ạnh công
nigiiệp hoá, hiện đại hoá đất nước mà Đại hội Đ ảng lổn thứ V III đã đề ra là "tất

c ả d â n cư thành thị và 80% dân số ở nông thôn phải được cung cấp nước sạch"
rmiiốn vậy trước hết chúng ta cần phải "xây dựng quy hoạch hảo vệ và khai thác
hợo lý nguồn nước, đáp ứng yêu cầu của sản xuất và đời sống".
Cùng với sự tăng trương kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hoá, sự gia tăng dân
Stố và sự phát triển công nghiệp hoá đã kéo theo m ức độ nhiễm nguồn nước
nigìy càng tăng. C ác hợp chất của nitơ là sản phẩm phân huỷ của các chất hữu
c ơ động vật và thực vật đã xuất hiện trong nước ngầm Hà Nội với hàm lượng
mgày càng lớn đặc hiệt là ở khu vực nội thành. Chất lượng nước không tốt đã
gỊây ảnh hưởng đáng kể đến sức khoẻ và năng xuất lao động của nhân dân.
V ấn đề m ang lính cấp thiết đặt ra ờ đây là bằng m ọi hiện pháp phải khắc
phục để cung cấp đủ số lượng nước sạch phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của
nibân dân H à Nội trong khi các công trình cấp nước sạch cho nhân dân từ ngoại
tỉhinh đưa vào chưa đáp ứng được.
K hu vực N gọc H à thuộc quận Ba Đ ình. Hà Nội, có đặc điểm địa lí đặc
biè t là nằm cạnh Hồ Bách thảo, Hồ Tây chứa nước thải của các khu dân cư lân
1
cận và là nguyên nhân chính gây lên sự ỏ nhiễm nước hề m ặt, dẫn đến ô nhiễm
nước ngầm . M ặt hằng khai thác nước ngầm ơ đây khá chặt hẹp lại xen kẽ các
vùng dân cư dẫn đến ch ất lượng nước chưa được như m ong m uốn.
T rong những năm gần đây chất lượng của nguồn nước này bị giảm dần.
Hiện tư ợng đổng cặn cúa nồi hơi tăng nhanh và hiện tượng thủng ống dẫn nước
của các thiết bị làm lạm h xảy ra khá phổ biến ở các cơ quan xí nghiệp trong
khu vực. Đ iều đó đòi hỏi phải phốn tích m ột cách hệ thống để đánh giá chất
lượng nưđc và đề xuất phương án khắc phục nhằm nâng cấp chất lượng nước
sản phẩm . Đ ể góp phần nghiên cứu giải quyết vấn đề thực tiễn của khu vực và
đơn vị chúng tôi chọn đề tài: Nghiên cứu tách loại am oni, nitrit, nitrat trong
nước ngầm bằng phương pháp trao đổi ion và phương pháp clo hoá.
Do thời gian có hạn trong cuốn luận án này mới chí dừng lại ở m ức độ
phAn tích tương đối toàn diện các chỉ tiêu chú yếu để đánh giá chất lượng của
nguồn nước. K háo sát các yếu tố ánh hưởng đô tìm điều kiện tối ưu cho việc xử

lí thử m ẫu nước hằng hai phương pháp trao đổi ion và phương pháp cỉo hoá.
Với hy vọng rằng các kết quả thu được sau khi xử lí thử trong phòng thí
nghiệm có thổ đóng g óp m ội số thông tin hữu ích cho việc nống cấp công nghệ
xử lí để cung cấp nước sạch phục vụ cho sinh hoạt và nghiên cứu k hoa học ở
k h u vực sau này.
Cuối luận án chúng tôi m ạnh dạn đưa ra một vài kiến nghị nhỏ nhằm
n â n g cấp chất lượng nước của khu vưe.
2
A . P H Â N T Ô N G Q U A N .
C H Ư Ơ N G 1: GIỚ I TH IỆU C H UNG V Ề CÁC HỢ P C H Ấ T C ỦA NITƠ
VÀ S ự Ô N H IỄM NG U Ồ N NƯ ỚC
1.1 Tinh hình ô nhiẻm inỏỉ trường hiện nay
N ăm 1995 Uỷ han khoa học chính thức của Nhà Trắng về bảo vệ m ôi
trưtoầg đã định Iighìa về sự ô nhiễm môi trường như sau: “Sự ổ nhiễm là sự
thay đổi bất lợi của mồi Irường thiên nhiên, nó thể hiện hoàn toàn hay m ột phần
n h í ìà sản phẩm phụ do hoạt động của con người, qua các hiệu quả trực tiếp
h a ' gián tiếp m à làm Ihay đổi dạng thức phân bố các luồng năng lượng, mức độ
bứt xạ, thành phần vật lý và hoá học của m ôi trường tự nhiên và độ phổ biến
củí các sinh vật. Những sự thay đổi này cổ thể làm ảnh hưởng đến con người
m ệt cách trực tiếp hay hay gián tiếp thông qua các nguồn sản phẩm nông
nghiệp, nước và các sản phẩm sinh hoạt khác, chúng cũng có thể ảnh hưởng tới
eton người bằng cách làm thay đổi các đối tượng vật lý thuộc sở hữu của con
n,girờj và có khả năng làm thoái hoá thiên nhiên” {2 }.
Sự ỏ nhiễm môi lrường ngày nay đã và đang được toàn T hế giới quan tâm
nihít là trong th(íi đại cách m ạng khoa học - kỳ thuật, khi m à hoạt động của con
n;gíời phát triển tới qui m ô chưa từng thấy thì vấn đề ỏ nhiễm m ôi trường lai
c;àng trở nên gia tăng. Trong vòng 100 năm gần đây, tốc độ di chuyển trong
k;h)ng gian của con người đã tăng lên 100 lần, m ức độ tiêu thụ năng lượng tăng
1 0)0 lần, sức m ạnh quân sự tăng hàng triệu lần điều đó đã k éo theo sự tăng
líêr. gấp bội của m ức độ ô nhiễm .

Người ta xác định được rằng vào những năm 70 đã có khoảng 2 triệu chất
htoí chất khác nhau được thải vào môi trưím g xung q uanh ( không kể các loại
pihìn khoáng), trong số đó 40.000 chất thuộc loại độc hại. Nền sản xuất hiện
đìạ không những chỉ tạo ra các sản phẩm mới m à còn thải ra các chất thải mới
c:hiía hề có trong thiên nhiên, và phần lớn là xa lạ đối với các cơ thể sống.
Các nguồn gây ỏ nhiễm chính là các nhà m áy của ngành công nghiệp hoá
chất, luyện kim , chế hiến dầu mỏ, chế tạo m áy, vật liệu xây dựng H àng năm
chúng ta đã thải vào khí quyển hàng trăm triệu tấn các chất độc CỈT, HC1, S 0 2,
C 0 „ CO, N O x ( các ôxit khác nhau của nitơ ), các hợp chất thuỷ ngân, chì,
Càdimi, asen Đ ặc biệt nguy hiểm là chất thải của các nhà m áy xử lý chất thải
hat nhán, bụi phóng xạ của các vụ thử hạt nhân.
Các nguồn gây ô nhiễm quan trọng khác là các nhà m áy nhiệt điên, các
phương tiện giao thông vận tải chạy hàng động cơ đốt trong, các vụ tai nạn chở
dầu, sự cố ống dẫn dầu, nước thải sinh hoạt và công nghiệp v.v
Hiện nay vấn cĩề ô nhiễm môi trường đã trở thành nỗi lo của toàn nhân
loại. Nó đòi hỏi giải quyết vấn đề môi trường tự nhiên đang bị thoái hoá nghiêm
trọng co sự tích luỹ m ột khối lượng lớn các hoá chất và đã gây ra nhiều bệnh
chưa từng biết đến. Sự ô nhiễm môi trường cũng gây ảnh hưởng xấu đến năng
suất cây trồng và vật nuôi, phẩm chất lương thực và thực phẩm . Sự ô nhiễm còn
đẩy nhanh quá trình ăn m òn m áy móc, thiết bị và làm giảm tuổi thọ của các
công trình kiến trúc, xây dựng
T iiệt hại vé kinh tế đo ô nhiễm m ôi trường gây ra rất lớn, chẳng hạn năm
1970 uớc tính thiệt hại ở N hật là 23 tỉ đỏla, ở Mỹ 25 ti’ đôla. N hiều người cho
rằng k ió đánh giá h ết được các thiệt hại do ỏ nhiễm môi trường gây ra vì còn
phải tíih đ ến nhiều yếu tố khác như chi phí cho việc chữa bệnh, sự giảm năng
suất la) động xã hội V ấn đề hảo vệ mỏi trường liên quan trực tiếp đến vấn đề
sử dụng h ợ p lý và hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên, n hất là các tài
nguyêi không thể tái tạo. Đ ể cho con người không bị đầu độc bởi các yếu tố
độc hạ phát sinh từ mọi nguồn khác nhau đòi hỏi phải quan tâm đến chất lượng
không k h í m à con người hít thở, chất lượng của nước m à con người dùng để ăn

uống hàng ngày và m ột số nhân tố khác tác động lên cơ thể con người ngoài
đường hô hấp và tiêu hoá nhưng cũng làm tổn hại trạng thái sinh lý của cơ thể,
chẳng lạ n tiếng ồn.
|)ể bảo vệ các nguồn nước khỏi bị ỏ nhiễm không có con đường nào khác
là phả bảo vệ m ôi trường. Đ iều đó cổ nĩ;hĩa là nhất thiết phải hạn c h ế lượng
chất tlải phát sinh từ các quá trình sản xuất, hằng cách sử dụng các thành tựu
4
IT.ớ của khoa học và kỹ thuật đ ể xây dựng các công nghệ không có hay có rất ít
chá. thải, và phải xử lý chất thải trước khi thải chúng vào môi trường.
V iệc xây dựng những dây chuyền khôny có chất thải hay các tổ hợp xử lý
châ thái đòi hỏi n h iều phí tổn, đôi khi làm cho quá trình sản xuất không còn
giá trị kinh tế. Có thể nói rằng, thông thường m ột giải pháp có lợi cho môi
trương thì bất lợi về kinh tế và ngược lại. V iệc tìm ra các giải pháp sao cho phù
h(f[ với cả hai vấn đề trên đang là vấn đề hức xúc cho toàn nhân loại.
Và do đó, chúng ta cần phải nghiên cứu cả hai lĩnh vực bảo vệ và xử lí môi
trương
1.2 Nitơ và chu trình của nitơ trong tự nhiên [1,2]
Ni tơ tạo thành hàng loạt các hợp chất vô cơ và hữu cơ quan trọng trong
kh('ng khí, đất và nước nhờ các quá trình hoá học khác nhau. N guyên tử nitơ có
khí nàng tạo thành các hợp chất hoá học với mức oxi hoá từ (-III) đến (+V), vì
vậ) hoá học m ôi trường của nitơ mà Irước hết là các phản ứng có sự chuyển
electron m ang ý nghía rất lớn trong các quá trình chuyển hoá hoá học và sinh
học. M ột số ví dụ về các dạng tồn tại của nitơ như sau:
M íc oxi hoá: - 3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5
Ị ị I

X 1 I T I I
Dạig tổn tại: N H , -N H2 N2 N ,0 NO HN O , N 0 2 H N O ,
N H /
CO(NH2)2 R2N - NO n o 2- C H ,C (0)00N 0

R -C H (N H 2)CO O H n o 3
N guồn ni tí í chính Irong m ôi trường là nitơ của không khí, ngoài ra nitơ
CÒI có'trong đấl và nước .
5
Phân bô nguồn nitư trong mỏi trườnu I 1
N guồn Khối lượng, triệu tấn
Đ ấ t, đá O A K )12
N ước 23.10'
Ni tơ hoà tan 2 2 .1()6
H ợp chất có chứa ni tơ 0,6.10°
K hổng khí 3,9.10
Sinh quyển 3.9. K í’
Sinh vật sống trong đất 1,2. i ()3
Sinh vật sống ở hiển 0 ,5 .10 ’
Sinh vật chết trong đất 30 0 .10'
Sinh vật chết ở hiển 60 0.1 0 '
Nitơ là thành phần chính Irong khí quyển nhưng nó khổng hoạt động mạnh
nlhtf ôxy bởi lẽ năng lượng liên kết trong phân tử nitơ lương đối lớn ( E = 942
k.J / mol ). Q uá trình phân ly quang học của phân tử nitơ đòi hỏi các photon có
biước sóng ngắn Ằ < 169 nm. Dưới tác dụng cúa các tia sóng rất ngắn X < 100
mm có thể xảy ra các phan ứng quaniì hoá phức tạp với sự tạo ihành nguyên tử
h«oic phân tử niu# hoạt hoá như :
h V
N,
______
> N2+ + e
N2+ + 0 2 > NO+ + NO
NO+ + c

> N + o

Trong thực tế, NO xuất hiện trong khí quyển là do quá trình oxy hoá N,
b»ở 0 2 do hiện iưựng phổng điện tự nhiên.
Phóng diện
N2 + 0 :— — V 2 NO
g .rca o
6
N itơ oxit là chất khí không màu. không m ùi, không tan trong nước. Nó
gíty tác hại cho cơ thể do khả năng tác dụng với hổng cầu trong m áu, làm giảm
khả năng vận chuyển oxi của máu. gây ra các hệnh về m áu .
N iO được sinh ra trên m ặt đất là do kết quả hoạt động của vi sinh vật. Nó
khuếch tán vào không khí và hấp phụ các tia tứ ngoại rồi bị phân huỷ nguyên tử
oxi hoạt hoá.
N itơ dioxit ià chất khí m àu nâu nhạt, có m ùi khỏ chịu, có thể phát hiện
đưcc mùi của nó ở nồng độ 0,12 ppm , NCX dỗ hấp thụ bức xạ tử ngoại, dễ hoà
tan trong nước và tham gia vào các phản ứng quang hoá. N O, là loại khí gây
kick thích m ạnh đối với niêm m ạc đường hô hấp, có thể thâm nhập vào cơ thể ở
nồrg độ 15-50 ppm gây ra các bệnh tim , phổi và gan .
N O , rất bền với phản ứng quang hoá, chỉ ở bước sóng X < 395 nm nó mới
bị [hân li thành N O và o , .
X <
398 1U11
NO, + h v

NO + o
X
>430nm
N O , + hv

> NO,* hoạt hoá.
Khi kết thúc quá trình phản ứng thì N O / hoạt hoá này phản ứng với gốc

OI- cho H N O , hoặc với một số các chất hoạt tính khác tạo thành N Oa và
C 2H30 5N (PAN ) là những chất gây ăn m òn m ạnh. N hững chất này m ột phẩn tan
troig nước và theo mưa rơi xuống đất.
C ác oxit của nitơ (N O , N „0 3, NCX , N ,O v . viết là N O x) xuất hiện trong khí
q irể n do quá trình đốt nhiên liệu ở nhiệt độ cao, oxi hoá nitơ khí quyển do tia
sé t núi lửa , phân huỷ nitral hằng vi sinh vật và quá trình sản xuất các hoá
clhâ là hợp chất của nitơ.
Hai khí N(X , n o là thành phần quan trọng và có vai trò nhất định trong
kJh<i quang hoá và gây ô nhiễm m ôi trường. H àng năm có khoảng 48 triệu tấn
Nl(x do hoạt động của con người gây ra [ 1 ].
Người ta tính lượng N O x (x=l-í-2) sinh ra trong phạm vi toàn cầu là 40
triêi tấn nitơ/năm , irong đó 50% có nguồn gốc tự nhiên được tạo ra do sấm
cỉh<p, hoạt động của vi khuẩn trong đất, cháy rừng và còn lại là do nguồn gốc
ruhn tạo do quá trình sản xuất, do quá trình đốt cháy, do xe cộ C ác hoạt động
Cíủ; con người đóng vai trò quan trọng tạo ra các chất hoá học gây ồ nhiễm
7
không khí và là những nguyên nhân dẫn đến sự phân huỷ ôzôn, giảm lưựng
ổzôn trong khí quyển, làm tăng các tia hức xạ chiếu xuống dẫn đến sự tăng
nhiệt độ của trái đất.
Nitư trong đất và nước chú yếu ở dạng hữu cư được tạo thành là do kết
quả của quá trình phân huỷ thực vật và xác động vật chết, phân và nước tiểu của
đỏng vật Nó được hydrô hoá thành NH<, N H / và được ôxy hoá tô i các vi
khuẩn tạo thành N O ,' sau đó thực vật sứ dụng N O / này làm chất dinh dưỡng.
Khi cần thiết người ta sẽ hổ sung nitơ vào đất bằng cách bón phân hoá học
((N H 2),CO, N H 4N O , hoặc (N H4)2S 0 4 ). Các vi khuẩn sẽ chuyển hoá N H /
thành N O / để cho thực vật hấp thụ. Mặt khác m ột số cây họ đậu cũng có khả
nàng h íp thụ nitơ trong khí quyển nhờ các vi khuẩn cố định nitơ trên các nhánh
rễ của nó và cung cấp m ột lượng đáng kể ch ất dinh dưững nitơ cho đất.
Vòng tuẩn hoàn nitơ được hắt đầu bằng quá trình cố định nitơ do sự vận
chuyển nitơ trong không khí, đất, nước và sinh khối. V iệc cố định nitơ bằng

sinh hoc đưực thực hiện bơi các vi khuẩn sống tự do như vi khuẩn hiếu khí, bán
kị kh í và yếm kh í
ò thực vật bậc cao. Đ ây là m ột quá trình xúc tác sinh học cần
có mặt của hệ thống m en nitrogenaza.
Những nghiên cứu cỏ tính chất hệ thống về m ô hình chức năng của m en
nitrogenaza đã chí ra rằng trong quá trình cố định nilơ xảy ra những phản ứng
với sự JÓ m ặt của xúc tác chứa m ỏlipđen. N gày nay người ta đã biết rằng nhiều
phức c iất của kim loại chuyển tiếp với nitơ phân tử khi có m ặt của các chất khử
m ạnh /à xúc tác thích hợp có thể hị chuyển thành am oni hoặc các hợp chất
k hác c ia nitơ.
D> nhu cầu ngày càng tăng về phân đạm con người đã sử dụng phương
pháp 11)á học để chuyển hoá nitơ trong khí quyển thành am onỉac.
Q uá trình hyd ro hoá nitơ có xúc tác xảy ra như sau:
N 2 + 3H , <-

-> 2NH, AH° = -93 kJ/m ol
Lrê là m ột ví dụ ít có đối với các chất được hình thành đồng thời cả do
qiuá trìih biến đổi nhân tạo và lự nhiên.
8
Hiện nay vởi các thiết hị công nghệ hiện có trên th ế giói, sản lượng urê đạt
kluving 35 triệu tấn/năm tương đương với lượng urê do sán xuất bằng sinh học
hàng nám trên trái đất.
Các quá trình khứ và thuỷ phàn các hợp chất nitơ trong nước có xúc tác
sinh học là các quá trình urê hoá, am oni hoá, nitrat hoá, khử nitrat hoá. Trong
đó, nitơ quay trở lại không khí ơ dạng Ni hoặc NọO, với lượng N 20 chiếm
khoảng 5% tổng số. Lượng nitơ ở dạng hợp chất tích tụ trong cơ thể sống khá ít
ỏi và chỉ vào khoảng 1()4 triệu tấn. Trong quá Irình khoáng hoá, N H / được giải
phổng. Theo m ột số tính toán, chỉ có khoảng 11% nitơ trong phân bón đưực
chuyển Ihành dinh dưỡng cho cây trồng và động vật, phần nitơ còn lại được
chuyển vào nước thải và nước hề mặt tnrớc khi tham gia quá trình khử nitrat

[ 1].
Vòng tuần hoàn nitơ dưới tác động tích cực của các hoạt động nhân tạo đặt
ra n ộ t loạt các vấn đề sinh thái m à việc kiểm soát và c hế ngự chúng đòi hỏi cao
đối với các ngành khoa học và kỹ ihuật.
V iệc tăng nồng độ của các hợp chất nitư hay hơi (N O x, NoO, N H „
n itnam in ) ử tầng hình lưu và đối lưu dẫn tới tăng tốc độ các phản ứng trong
khcng khí, tăng quá trình trao đổi của các hợp chất nitơ giữa khí quyổn và hề
mãi trái đất và do đó làm tăng nồng độ của C O (N H ,)2, N H /, N 0 2 , N O / trong
nưcc hề m ặt và nước ngầm .
V iệc oxi hoá am oni (N H4+) hằng vi sinh qua giai đoạn tạo thành nitrit và
sau đó thành nitrat (nitrat hoá).
Nitrosomonas
N H 4+ + 1,5 0 2 —

> N 0 2- + H 20 + 2H +
Nitrobacter
NO, +0,5 0 ,

— — -> NO;
Các quá trình oxi hoá vi sinh N H / còn có thể bị ảnh hưởng bởi một số
c h ã khác. Q uá trình nitrit hoá bị hạn chế bới các bon hữu cơ, vì m ột phẩn oxi
tiêi thụ cho sản phẩm sinh khối. Quá trình biến đổi nitư trong nước bề m ặt dẫn
tới lãng nồng độ N O /, m ột sản phẩm gây nhiễm độc nước. N gười ta tính rằng
hàrg nám có khoảng 3 0 .10 ' triệu tấn nitơ được chuyển ra hiển dưới dạng nitrrat
[1]
9
1.3. Các hợp chất của nitơ đối với sự ô nhiẻin nguồn nước ị 1, 271
a. Dana, tố n tu i c ủa n i u y tro n g m ô i In ròiiiỉ
T rong m ô i lrư ờ n g nước nitơ tổn lại ờ n hiều d ạng hợp chất k h á c n hau,
nhưng c ó thổ p h ân c h ia ch ú n g thành hai n h óm lớn đ ó là n itơ hữu c ơ và v ô cơ .

C á c hợp ch ất ni tơ vô cơ tồn tại tron g nư ớ c phổ b iến ở 3 lo ạ i h ợ p chất chín h
là a m o n i, nitril, nitrat. C ác ion am on i (N H 4+), nilrat (N O ,'), nitrit (N O , ) c ó m ặt
tro ng tất c ả c á c n g u ồ n nước như: n ước n gầm , n ư ớ c bề m ặt và nư ớ c th ải.
T ro n g th iên n h iê n kh í a m o n ia c được sin h ra trong q u á trình th ố i rữa của
c á c p rotein tron g xá c sin h vật và quá trình p hân h uỷ urê tro n g chất bài tiết của
đ ộ n g v ật dưới lác d ụn g c ủ a m ộ t s ố loài vi sin h vật.
D o n h iều n g u y ên n hân m à nước th ải, nư ớ c bề m ặt cũ n g n h ư n ướ c n gầm
th ư ờ n g chứa c á c hợp chất nitơ . M ột phần ni tơ ở d ạ n g a m o n i đ ư ợc sin h ra từ
n gu ồ n p h ân b ó n , nư ớ c g iả i đ ộ n g vật và m ộ t ph ần đ ư ợ c tạo ra dưới đ iề u k iện
th ích h ợ p bởi c á c vi k h u ân. N gư ờ i ta ch o ràng sự c ó m ật của a m o n i là chỉ thị
củ a sự ô n h iễm m ỏi trường n ư ớ c.
h. S ự k i ể m s o á t n h ấ n tạ o đ ô i v ớ i c á c h ọ p c h ấ t n i tơ tro n g m ỏ i tr ư ờ n g Ị 1 ]
D o v iệc p hát triển sản xuất hiện n ay c á c vấn đ ề sin h thái n á y sin h ngày
c à n g n hiều . C o n người lu ôn c ố gắng áp d ụ n g m ọ i b iện pháp k h o a h ọ c k ỹ thuật
đ ổ k h ố n g c h ế h à m lư ợn g của cá c hợp chấ t c u a n itơ ở dưới d ạng k h í, lỏn g trong
m ôi trư ờ n g. B ằ n g c á c h iện p háp sin h h ọ c , vật lí và h o á h ọ c c o n người đã h iến
đ ổ i c á c h ợ p ch ấ t c h ứ a n itơ thành cá c sản phẩm c u ối cù n g k h ô n g ảnh h ư ở ng tới
m ôi trư ờ n g sin h thái h o ặ c tạo ra sản phẩm c ó thể sử d ụ ng đư ợ c .
Q u á trình khử ồ x it n itơ c ó th ể th ự c h iệ n h ằ n g c á c h iệ n p háp k ì th uật n g ay
tại n gu ồ n sin h ra n ó (x ứ lí s ư -cấp ) h a y tá ch k h í N O x từ k h í thải n h ờ h ấp thụ
h o ặ c c á c quá trình h o á h o c (x ử lí ih ứ cấp).
C á c h iện pháp xứ lí thứ cấp như quá trình đ ốt n h iệ t, hấp thụ kh í, khử c ó
h o ặc k h ôn g c ó x ú c tác để giả m lư ợng N O x trong k h í thải sau khi đ ã xử lí s ơ b ộ.
P h ư ơng pháp k h ứ N O x gồ m c ó phương ph áp k h ử x ú c tác k h ô n g lựa ch ọ n và
k hử x ú c tác c ó lựa c h ọn . C (í s ở c ủ a p h ư ơ n g pháp khử x ú c tá c k h ô n g lưa chọ n là
b iến đ ổi đ ồ n g thời h ợ p chấ t h y d r o c a c b on và ô x it n itơ trên x ú c tác tạ o th ành sản
10
phẩm N 2, CO-,, H :0 phư tm g p háp này thường đ ư ợc ứ n g d ụ n g k hi n ồ n g đ ộ N O x
thấp.
Đ ổ x ử lí n ư ớc ô n h iễ m ch ứ a các hợp chất nitơ, c ó thể á p d ụ n g c á c phư ơng

pháp tách và làm g ià u , h o ặ c b iến đổi ch ú n g thành n itơ phân tử trả lại c h o kh í
q u y ển . N gư ờ i ta thường áp d ụ ng các ph ư ơng pháp h o á lí như ch ư n g cất, trích li
đ ổ ihu h ồ i c á c h ợ p ch ất ni tơ d ễ bay hơ i h o à tan tron g n ư ớ c thải củ a ngàn h cô n g
n ghiệp p hân b ón . P hương phá p m àng và p h ư ơ n g p háp trao đổi ion c ũ ng nh ư
c á c p h ư ơ n g pháp h oá sin h thường được sử d ụ n g đ ể là m s ạ c h nư ớ c k h ỏi c á c hựp
chất io n c ủ a n itơ như a m o ni, nitrat, nitrit.
1.4. Sự ô nhiễm hợp chất nitơ trong nước ngầm Hà Nội [6]
T ro n g năm 1 9 88 khi thực hiện c ô n g tá c th ăm d ò n ư ớc d ưới đất v ù n g H à
N ộ i m ở r ộ n g với diệ n tíc h k h oản g 8 0 0 k m 2, Đ o à n đ ịa chất 6 4 đ ã tiến hàn h lấy
và phân tíc h 261 m ẫu n ư ớ c đ ể x á c định h àm lư ợng N H 4+ , NO-,', N O ,'. K ế t q uả
thu đ ư ợ c đ ã c h o thấy :
• H àm lư ợn g N H / trong n ư ớc n gầm d a o đ ộ n g lừ 0 -r 35 m g/1; N O ,' từ
0 -S-3 m g/1; N O / từ 0 4- 10,3 m g/1,.
• Đ ã x á c địn h đ ư ợc m ộ t s ố khu v ự c c ó h àm lư ợng N H / c a o hơn tiêu
ch uẩn c h o p hép nh ư : H à Đ ồ n g , Ba La, B ôn g Đ ỏ , P h áp V â n , V ă n Đ iể n hàm
lư ợ ig th ư ờ n g d a o đ ộ n g từ 6 -r 2 3 ,7 5 m g /k k h u vự c L ĩn h N a m , T rần P hú là
2 4- 1 0m g/I, đ ồ n g thờ i m ộ t s ố khu vự c kh á c n h ư M ai D ịc h , N g ọ c H à , dải v en
sồng H ồ n g từ C h èm đến Y ê n P hụ c ó h àm lư ợ n g 0,1 -4- 1 4 ,5 m g/1.
• V ề m ù a m ư a số lư ợng các vù n g c ó hàm lư ợ n g N H 4+ vư ợ t tiê u chuẩ n
ch( p h é p n h iề u h ơ n s o vớ i m ùa k h ô , n hưng g iá trị n ồn g đ ộ N H /Ở m ỗ i đ iể m lại
nhc h ơ n .
C á c g iến g khai thác ở dải v e n sôn g H ồ n g và v ù n g M ai D ịch - N g ọ c H à tuy
c ó ià m lư ợ n g N H / c a o nhưn g vớ i b iên đ ộ n hỏ, c á c g iế n g n h iễ m bẩn chỉ c h iế m
2 0 ơo ( 1 4 g iế n g trên 68 g iến g khảo sá t). Trong khi đ ó 1 00% g iế n g p hía N am ,
T â ' N a m T hành p h ố đ ều hị nh iễ m b ẩn. H àm lư ợ n g N H 4+ tăn g trong 6 năm từ
19Ỉ-7 đ ế n 1 9 9 3 như sau: cá c g iế n g k h ai th á c ở c á c trạm B ạch M ai: 8 -r 9 m g /l ;
K in L iên: 1 3 ,5 -r 1 6 ,5 m g/1; T rung Tự: 1,3 -T 9 ,6 7 m g /l ; B á c h K hoa : 8 ,1 5 -7-
11
10,65 m g/1; T ư ơn g M ai: 3 ,1 5 -ỉ- 1 1 ,25 mu/1 ; P háp V â n : 7 ,0 6 -r 2 2 m g/1; H ạ
Đ in h : 3 ,6 8 -r 13 m g/1.

H ổu như ở c á c nhà m áy nưức thuộc khu v ự c H à N ộ i h iệ n n a y đ ề u đan g sử
d u n g s ơ đ ồ c ô n g n gh ệ xử lí nư ớ c là:
N ư ớ c n g ầm —> già n m ưa th ông k h í - > bế lắ n g —» lọ c nhanh —> k h ử trùng
—► phân p hố i.
V ớ i s ơ đ ồ c ô n g n gh ệ n à y k hôn g th ể loại bỏ h ết đư ợ c N H 4+ c ó tron g nước
n g ầm , vì v ậ y cần phải c ó m ột c ô n g ng h ệ th ích hợp hơ n đ ể lo ạ i b ỏ hết N H 4+ n ó i
riè n g v à c á c h ợp ch ấ t n itơ n ó i ch u n g trong nư ớ c n g ầm củ a H à N ộ i.
1. 5. Nguồn gốc gây nèn sự tăng NHt+ trong nước ngầm Hà Nội [6]
C h o đ ế n n ay ở V iệt N a m nói c h u n g và H à N ộ i n ó i riên g chưa c ó cô n g
trình n à o n gh iên cứ u đ ầy đủ và toàn d iện đ ể k h ẳ n g địn h n gu ồ n g ố c và n g u yên
n hân g â y nh iễ m bẩn n g u ồ n nước, nhưn g trên th ế g iớ i đ ã có n h iều c ô n g trình
n g h iô n c ứ u c ô n g phu, đủ dài v ề vấn đ ề n ày và c h o rằng sự n hiễm b ẩn c á c hợp
c h ấ t c ủ a n itơ Irong n ư ớ c n gầm là d o m ỏ i trường bị ô n hiễm bởi c á c châ't thải
sin h h o ạt v à c ổ n g n g h iệ p c ũ n g như c á c chất h o á h ọ c đ ư ợ c lạ m d ụ n g quá m ứ c
irong n ô n g n g h iệp .
H à N ộ i là nơi tập trung m ật đ ộ dân cư đ ô n g , c ó n h iề u c ơ s ở sản xuất cô n g
n g hiô p (tron g đ ó n ư ứ c thái c ủ a n h iều x í n gh iệ p có hàm lư ợng N H 4+ c a o , v í dụ:
bán h k ẹ o H ả i H à - 4 ,8 5 m g/1, nhự a Đ ạ i K im - ^ 8m g/l ; G iầy T hư ợ n g Đ ìn h -
1 4 ,6 m g /l ).
Ở H à N ộ i lư ợ n g rác thải ra lên tới 4 0 0 0 m V n g à y, n ư ớc thải k h o ả n g
5 0 0 .0 0 0 m V n gà y , riên g lư ợ n g phân th ải ra ờ 4 q u ận n ộ i th ành tới 8 2 0 tấn /n g ày.
H ầu h ết nư ớ c th ải k h ôn g q u a xử lí m à đ ổ th ẳng ra m ư ơn g , c ố n g rồi đ ổ vào sông
h ổ. R á c thải k h ô n g kịp thu g o m ở n h iề u nơi chất đ ố n g lưu cữu bị p hân h u ỷ , thối
rữa rổ i bị n ư ớ c m ư a cuố n đi khắp nơi. C á c sô n g m a n g trong m ìn h hầu h ết lư ợng
n ư ớc thải sin h h o ạ t, n ư ớ c thải c ô n g n g h iệp củ a th ành p h ố rồ i đ ổ về k h u vực
T hanh Trì, V ăn Đ iể n .
H iệ n tư ợ n g đ ó làm ch o n ư ớc m ặt ở c á c sô n g , h ồ , m ư ơ n g, m á n g ở cả khu
vự c n ội th ành v à n g o ạ i th ành H à N ộ i đ ều bị ô n h iễ m n ặ n g N H 4+. C á c s ố liệ u
thố n g k ê g ầ n đ â y c h o ihấy:
X

12
Ở c á c s ô n g N h u ệ , T ô L ịch , K im N gư u , Sét, Lừ thường x u v ên bị lắng đ ọ n g
m ột lớ p hùn hữu c ơ kh á dày; h àm lư ợn g N H / tron g nư ớ c rất c a o (sô n g Nhuệ
1 2 ,1 7 m g/1; s ô n g T ỏ L ịch 1 4,2 4 m g/1; s ồ n g K im N gư u 1 8 ,7 m g/1; sôn g Lừ
2 1 ,7 5 ing/1 , v à sổ n g Sét - 2 3 ,6 m g /l).
N ư ớ c c á c h ồ , m ư ơ n g m á n g c ũ n g bị n h iễ m bẩn n ặ n g N H 4+. H àm lượng
N H / ờ c á c hồ: G iản g V õ 1 3 ,lm g /l; T hanh N hàn 1 3,4 4 mg/1 ; H ữu T iệ p 1 3 ,4 9
m g/1; B a M ẫu 1 3,8 8 m g/1: T h iền Q u a n g 14,21 m g/1; H ồ Đ ầ m 1 4,4 6 mg/1; B ảy
G ia n 1 4 ,8 5 m g/1; B ảy M ẫu 1 5,0 6 m g/1 ; T h à nh C ô n g 16,31 m g/1.
T ron g khi đ ó ch ỉ tiê u về N H / và N O / , NO-,' tron g n ư ớ c cấ p c ủ a nước ta
h iệ n n ay th e o tiê u chu ẩ n n g àn h của B ộ x â y dựng 2 0 T C N 3 3 - 8 5 thì lượn g
N H 4+ tối đa c h o phép là 3 m g/1 ; N O / là 10 m g/1, NO ," - 0 m g/1.
13
C H Ư Ơ N G 2: M Ộ T s ố P H Ư Ơ N G P H Á P P H Â N T ÍC H V À x ử L Ý
A M O N Ị N IT R I T , N IT R A T V À C L O T R O N G N Ư Ớ C
N h ữ n g tiến h ộ k h ô n g n gừ n g củ a k ỹ thuật phân tíc h , đ ã c h o p h ép x ác định
ch ín h x á c c á c th ành ph ần c u a n ư ớ c. Y ê u c ầ u tiêu c h u ẩn c h ất lư ợng n ư ớ c n g à y
c à n g c a o đ ò i hỏi cô n g n g h ệ xử lí n ư ớ c n g à y c à n g tinh x ả o và c ả p h ư ơ n g pháp
p hân tíc h c à n g ch ín h x ác hơ n .
2.1. Các phương pháp phân tích
2 . Ị . ỉ . P hư cữií! p h ấ p c h u ẩ n đ ộ a x it - b a z ơ x á c d in h a m o n i [ 8 ]
Đ ể xá c đ ịn h lư ợng n itơ dư ớ i d ạ n g m u ố i a m o n i ngư ời ta tiến h à nh chưng
c ấ t d un g d ịc h m u ối a m o n i v ớ i lư ợng k iề m dư. L ư ợ n g a m o n i đ ược thu v à o bình
c ỏ chứa sẵ n d u n g d ịch c h u ẩ n a x it HC1 h a y H 2S 0 4. Sau đ ó c h u ẩn đ ộ lưựng axit
d ư bằng d u n g d ịc h k iề m m ạ n h chất c h ỉ thị m à u đ ược d ù n g là p h en o líta lein 1% .
N ếu hấp thụ N H , b ằ n g d u n g d ịc h H ,BO < thì d ù n g d u n g d ịc h H C 1 đ ể chu ẩ n
đ ộ , ch ất chỉ thị m àu là h ỗn h ợp đ ỏ m eth y l / xan h m e th yle n theo tỷ lệ 1:3.
H ,B O , <=> H B 0 2+ H 20
NH, + HBO,~> NH4B02 ; NH4B02+HC1 ~>NH4C1 + HBO,
2. Ị .2 . P h ư ơ ng p h á p ỏ x i h o á k h ử x á c ổ ịn h ảỉT ìoni [ # ]

Đ ể x á c đ ịn h h à m lư ợ n g a m on i tr on g n ư ớ c ngư ời ta c h o v à o m ộ t lư ợ ng d ư
h yp o b r o m it, phản ứ n g x ả y ra n h ư sau:
3 B rO - + 2 N H 3 = 3B r + N , + 3 H 20
Sau đ ó lư ợ ng h yp o b r o m it d ư đ ư ợ c x á c đ ịn h hằng p h ư ư n g pháp io d -t h io s unfat.
T u y n h iê n ph ư ơ n g pháp n ày ít d ùn g vì k ém chín h x á c.
2 H + + BrCT + 21“ = B r + I2 + H 20
ụ + 2 N a 2S2O i = 2N aI + N a 2S40 6
2 . 1.3. Phưoìig p h á p đ o quani> x á c định a m o n i
14
T ro n g n h ó m p hương p háp đ o quang x á c địn h a m o n i, trước h ết phải k ể đ ến
phưctng pháp x ử d ụ ng thu ố c thử N essỉe r. T h u ốc th ử riên g c h o p h ư ơng pháp n ày
đ ư ợ c ỏ n g N e s s le r tìm ra từ năm 1856, vì v ậ y th u ố c thử m a ng tên ô n g . T h u ố c
thử N c ssle r là d u n g d ịc h k iềm của kali tetr a io d o thuỷ n g ân (II). N ó tạo với
a m o n i hựp ch ấ t m àu v àn g th eo phản ứng sau:
N H / + OH + 2H gI42-

> [NH 2 Hg2 0 ] I +3 H 20 + 7 r
P h ư ơng pháp c ổ đ iển n à y đư ợc áp d ụn g rộ n g rãi đ ể x ác địn h N H 4+ và m u ố i
a m o n i. [N H 2H g 2OJI là h ợ p c h ấ t k e o lo ã n g m àu nâu đ ỏ, h ấp th ụ q uan g ở bư ớc
só n g X, = 4 0 0 n m phương phá p n ày c ó đ ộ n hậy rất c a o th ự c h iện đơn giả n thuận
tiệ n c h o cả đ ịn h tín h và địn h lượng.
b .P h ư ưng p h á p in d o p h e n o l xác đ ịn h am on i [8 ]
N g u y ê n tắc củ a phư ơ n g ph áp n à y là dự a trên p hản ứng củ a của N H 4+ với
d u n g d ịch k iề m p h e n ol khi c ó m ặt chất o x i hoá m ạ n h tạ o thành in doph en o l có
m àu x a n h d a trời đ ặ c trưng, rất b ền. M ật đ ộ q u a n g đ o đ ư ợc ở b ư ớc só n g X =
6 2 5 n m .
2 .1 .4 - P h in tn íi p h á p d iệ n cự c ch ọ n lọ c m àng io n x á c đ ịn h n itra t [ 8 ] '
N g u y ê n tắ c củ a phư<fng pháp n à y là đ o th ế câ n hằn g c ủ a đ iện cự c n g h iê n
cứu đ ể x á c đ ịn h n ồ n g đ ộ cân hằng c ủ a ch ất phân tích . G iá írị th ế nà y được x á c
đ ịnh b ằ n g c á ch so với m ột c ự c làm chu ẩn h a y là cự c s o sán h. C ực c ần đo th ế

cà n bằn g đ ư ợ c g ọ i là c ự c đ o h a y cực chỉ th ị. T rong phân lích đ iện c ự c đ o là m ộ t
lo ạ i c ự c đ ặ c b iệ t đ ư ự c c h ế tạ o từ m ột loại m à n g đ ặ c h iệ t, th ế của n ó phụ thuộc
c h ọ n lọ c v ào h o ạ t đ ộ củ a m ộ t io n nhất đ ịn h n ê n g ọ i là đ iệ n cự c ch ọ n lọ c ion.
D ựa và o đ ư ờ n g ch u ẩ n h iểu diễn sự phụ th u ộ c củ a th ế đ o đ ư ợc v ào n ồ n g đ ộ
Iiitrat ta s ẽ x á c địn h đư ợ c n ồ ng đ ộ nitrat trong m ẫu th ự c tế . Đ â y là phư ơ n g p háp
c ó đ ộ n h ậ y và đ ộ c h ọn lọ c c a o , có thể x á c đ ịn h đ ượ c nitrat vớ i n ồ n g đ ộ trong
k h o ản g 1,4 -ỉ- 4 0 0 m g N /l.
C á c ion N O -,', C N \ s 2 , B r \ r , C IO „ C 1 0 4' c ó ảnh h ư ởng đến v iệc xác
đ ịn h nitrat. Đ ể k h ấc phục n gưừi ta sử d ụn g đ ệm pH = 3 đ ể loại trừ H C O ,' và
g iữ lự c io n k h ô n g đ ổi. D u ng d ịc h đ ệm c ó chứ a A g o S 0 4 đ ể k ết tủa cá c io n C N ,
a. Phương pháp nesslerf 10, 17]
15
s :', B r , Cl và c h ứ a a x it su n fa n ilie đ ể loại trữ N O ,', chứ a A12( S 0 4), đ ể tạ o phức
với c á c axit hữ u cơ .
2. í . 5 - P h ư ơ iìíi p h á p c ự c p h ổ xá c d in h n itn it /X /
T ro n g m ỏ i trườn g trung tính khi d ùng c á c io n k im loại k iề m làm ch ất nền ,
c á c io n nitrat, n ilr it đ ều k h ô n g c h o só n g rõ ràng. T u y n h iên khi d ù n g c á c chất
đ iệ n ly c ó đ iệ n líc h c a o h<m n h ư LaCl* 0 , ỈM và BaG U 0 ,1 M làm n ề n thì c ó th ể
x ác định đ ư ợ c n itra t.T rong n ền đ iện ly này nitrat c ó th ế n ửa s ó n g từ - 1,1 V đ ế n
1,4 V . N g ư ờ i ta thườn g d ùn g ph ư ơng phá p này đ ể x á c đ ịn h nitrat tron g nước
tiế u , tu y n h iên đ ộ nh ậ y k h ô n g cao lấm . Đ ể nâng ca o đ ộ n h ậ y n gư ờ i ta dùn g
só n g x ú c tác là urani.
2. í. 6- PhươníỊ phấp trắc IỊUÍÌMỊ xác định nitrít [10, 17]
Ở pH 2 - 2 ,5 ni tri t ( N O ,‘) tác d ụn g với a x it s u n fa n ilic và c c-n a p h ty lam in
c h o h ợ p chất c ó m à u h ồ n g . C ư ờ ng đ ộ m àu tỷ lệ vớ i h à m lư ợ n g nitrit tron g nước.
Đ e m đ o m ật đ ộ q u a n g ở b ư ớ c só ng 5 2 0 nm .
2 .J . 7- P hương p h á p đ o quang, v ớ i th u ốc th ử O .to lid in x á c đ ịn h d o d ư [1 0 ]
T ro n g m ô i trường ax it (pH từ ỉ - 3 ) c lo kết h ợ p v ớ i O .to liđ in tạo ra m ột
h ợ p chất có m à u v à n g . C ư ờng đ ộ m àu tỉ lệ v ới đ ộ n ồ n g c u tron g d u n g d ịc h , d o
v ậ y c ớ th ể x á c địn h h à m lư ợn g e lo h ằng cách so m àu b ằ n g m ắ t th ư ờ n g với bộ

th an g m àu tiêu ch u ẩn h o ặ c đ o m ật đ ộ q u a n g ở Ằ = 4 3 0 - 4 4 0 n m .
2 . J.S -Đ ịn h ỉư ọ ìĩg d o h o ạ t độ n g bằng p h in m g p há p it ì t ỉh io s u n ía t [1 0 , 2 1 Ị
ở m ồ i trường pH = 3, đ o tác d ụ n g vớ i io đ u a g iải p h ó n g ra It Lượng iot
tá ch ra đ ư ợ c c h u ẩ n đ ộ h ằn g n atrith io su n ía l vớ i chỉ thị h ồ tin h bột.
C l2 + 2K1 — > l2 + 2K C Ỉ
I2 + 2 N a 2S 20 , = 2 N a I + N a 2S 40 6
2.2. Một số phương pháp xử ỉí amoni, nitrit, nitrat trong nước
2 .2 . Ị . P ỉn n n iiỊ p h á p o x i h o á a m o n i bằng d o và cắ c h ợ p ch ấ t d o [4 , 21 , 2 7J
a. C lo và c á c hợ p ch ấ t c ủ a c lo
• C lo ở d ạ n g n g u y ê n t ố rất hoạ t đ ộ n g, n ó tác d ụn g với hổu h ế t c á c kim lo ạ i
k ể c ả và n g kh i c ó hơ i ẩ m . Ớ nhiệt hình thương c lo là m ộ t ch ất kh í m àu lụ c.
16
T h ư ờ n g c lo đ ư ợ c ch u y ên c h ớ h á o q u ản dưới dạnu lỏ n g trong c á c chai th ép ch ịu
á p su ất ca o . M ột th ế tích c lo lỏ ng c h o ta 4 5 0 thể tích c lo khí. V a n đ ư ờng ố ng
d ẫ n kh í c lo được c h ê tạo h ằn g nhữn g hợ p kim c h u y ê n d ụ n g , h oặ c làm hằn g
n h ự a. C lo rất đ ộ c với n gư ờ i n ên cô n g n h ân vận h ành cẩn đ ư ợ c h uấn lu y ện kỹ v ề
c á c biện pháp đ ả m h ảo an to à n trước kh i sử d ụ n g .
• H C IO - a x it h y p o clo r ơ chi tồ n tại trong d u n g d ịc h kh i c h o c lo v à o nước
h o ặ c k hi th u ỷ p h â n cá c m u ố i c ủ a n ó là C a(C 1 0>, và N aC IO .
• N a C lO - natri h y p o c lo r it k h ô n g tách đư ợ c ở d ạ n g n g u y ên ch ất. C hất
n à y đ ư ợ c đ iều c h ế hằng c á ch đ iệ n phân d u n g d ịch m u ối ăn k h ô n g c ó m àng
nigăn đ ể tạ o ra c u và N a O H , sa u đ ỏ c ụ và xút phản ứ n g với n h a u th eo phư ơng
trình:
C l2 + 2 N a O H — > N aC lO + N a C l + H , 0
H ỗ n hợp N aC lO , N a C l, N aO H (d ư ) đ ư ợ c g ọ i là n ước J a v en .
N ếu c ô n g n g h ê sản xu ấ t tốt h à m lư ợ ng e lo h oạt đ ộ n g c ủ a h ỗ n h ợ p c ó thổ
đĩạt 1 00 - 185 g /l. H ỗn h ợ p là c h ất lỏ n g nhớt m àu v à n g ch an h , ăn d a d o xút dư.
Ở nước ta c ó cá c n hà m á y h o á chất V iệ t trì, T ân B ìn h , c á c x ư ởn g đ iện phân của
CÁC Cồng ty giấy lớn đều sản xuất nước Javen, với hàm lượng d o hoạt động
tlheo đ ă n g k ý là s o g /1

• C a (C lO ), - can x i h y p o elo r it, d ạ n g b ộ t trắn g , c ó m ù i đ o đ ặ c trưng. N ó
đtưực đ iều c h ế h ằn g c á ch s ụ c k h í c lo v à o sữa v ô i. S ản p h ẩ m thu đ ư ợ c dưới dạng
k ế t tủ a h ỗn hợp C a (C lO ),, C a C l, h o ặ c 2C a O C U c h ứ a 39% c lo h oạ t đ ộ ng . N ế u
tlhay đổ i đ iề u k iện p hân ứ n g c ỏ th ể n â n g hàm lư ợng d o h o ạ t đ ộ n g lên đến
70%.
C a O C l,- C lorua vôi th ư ờ ng đ ư ợc hán dưới d ạn g b ộ t. Ớ c á c n ư ớ c phát triển
m ó c ò n đ ư ợ c hán ở d ạn g v iê n n é n chứa 70% đ o hoạt tính .
• .N aCIO -, - natri c lorit: B ột trắng, ổn đ ịn h khi h ảo q u ả n n h ư n g là ch ấ t
ô)xy h oá rất m ạ n h nôn khi tiế p x ú c với c á c chất hữu c ơ c ó th ể g â y ch á y. T an rất
uốt tron g n ướ c, là n g u y ên liệ u đ ầu đ ể sản xuấ t C 1 0 2 - clo d io x it, ch ấ t sát trùng
tlhay th ế đ o tron g n h iều trườn g hợp. Phản ứ ng đ iề u c h ế C IO , xả y ra như sau:
2 N a C 1 0 2 + C l2 — > 2 C 1 0 : + 2N aC l
• C IO , c lo d io x it là ch ất k hí m àu vàng chanh c ó m ùi tư ơ n g tự c io n hưn g
k h ả n á n g o x i h oá m ạnh h ơ n n h iề u . N ư ớ c ta ch ư a c ó nhà m á y sản x u ất được 2
s ả n p h ẩ m C 1 0 : và N aC lO o n h ư n g đ â y là nhữ n g chất đ ư ợ c dù n g p h ổ b iến ở c á c
n ư ớ c p h át triển đ ể x ứ lý n ướ c. Ư u đ iể m c ơ bản của e lo d io x it là k h ông tạo
trih a lom e ta n (T H M ) là c á c dẫn xuất h a loge n u a c ủ a m etan c ó k h ả n ăn g gâ y ung
th ư .
• C á c c lo ram in h ữ u c ơ c ó c ô n g th ứ c R NC1 h o ặ c R N C 12. T r on g cô n g
n.ghệ x ử lý n ư ớc h a y sử d ụ n g c á c elo ram in m à R là g ố c b enzen . Đ â y là c á c tinh
tỉhể trắng, b ền ử d ạn g k h ô , g ặ p nước g iải p h ón g H OC1, c h ứ a hàm lư ợ n g c lo h o ạt
đ ộ n g từ 2 5 ,2 - 2 6 ,6 % . P h ạm vi ứng d ụ n g ch ín h là sá t trù ng n ư ớ c k h i ử d ã n goại.
H iệ n n a y trên thị trường ở nước ta c ò n c ó sản phẩm loại n à y đ ư ợ c nhập
c ủa T r u n g Q u ố c h o ặ c củ a c á c nư ớ c khác .
b. H o á h ọ c cua q u á trìn h o x i h o ấ a in o n i bằng d o [ 4 ]
K hi h o à tan e lo tron g n ư ớ c ở n h iệt đ ộ ihư ờ n g , tuỳ th u ộc p H của của dung
d lịch, e lo c ó th ể n ằm ở d ạn g H C IO h o ặ c C IO ' th eo phưư ng trình :
C l2 + H 20 <=> HC1 + H C IO <=> 2 H + + CIO +C1
Kchi: pH < 5 p H < 7 pH > 8
Nếu trong nước có N H , sẽ xảy ra các phản ứng sau:

H C IO + N H , = H -,0 + N H 2C1 (m o n o c lo ra m in )
H C IO + N H ,C 1 = H 20 + NH C 12 (d ic lo ram in )
H C IO + N H C I, = H 20 + N C 1, (tric lo ram in )
N ếu tiế p tụ c th êm c lo sẽ x ả y ra c á c phản ứ n g phâ n h u ỷ clo ram in :
H C IO + 2 N H C 1 , = N 2 + H 20 + 3HC1
N H 2C1 + N H C 1 , = N 2 + 3HC1
Đ ể đ ơ n giả n h o á ta v iết phư ơ ng trình tổng cộ n g
2 N H , + 3H C ỈO = 2 N 2 + 3 H 20 + 3HCI
h o ặ c 2 N H / + 3C12 = N 2 + 6 H CỈ + 2 H +
18
c. K ỹ th u ậ t x ử lý u n io n i (ro ng nướ c hằm: d o |211
• M ụ c đ íc h chín h cúa v iệc sử d ụ ng c lo tron g xứ lý n ư ớ c sin h h oạ i ở nhà
m á y n ư ớc h iện n ay là d iệ t vi k huẩn và vi rút (g ọ i là sát trùng ), và đ ể bảo v ệ
nước v à hệ th ố n g p hân phôi n ư ớ c k h ô n g bị tái n h iễ m khuẩn.
• D o tín h ỏ x i h o á c a o , c lo (và hợp chất cu a c lo nay g ọ i c h u n g d o ) phản
ứ ng vớ i c á c ch ấ t tạo m à n g tế bào h o ặ c n g u yên sin h chất của vi k h u ẩ n , làm c h o
vi k h u ẩ n c ó the ch ế t h o ặc bị tô liệt. T uy n h iên đ o k é m h iệ u quả đ ố i với k í sin h
trù ng, nhất là k hi ch ú n g ở d ạ n g hào tử.
T ố c đ ộ c ủ a q u á trình sá l trùng phụ th u ộc v à o n ồ ng đ ộ và d ạng tồn tại c ủ a
c lo dư, th ờ i g ian tiế p x ú c, pH , n h iệt đ ộ và m ật đ ộ vi khuẩn
K h ả n ăng d iệt khuân c á c h ợ p chất c lo x ế p th eo thứ tự từ m ạ n h đ ế n y ếu như
sau: HOC1 > C IO > c á c c lo r a m in .
K h i d ù n g clo h oặ c nước Javen n ế u pH giả m thì cân b ằng d ịc h c h u y ển v ề
p h ía tạo H O C1 n ê n h o ạ i tính tăng, n gư ợc lại pH tăn g thì h oạt tính g iả m . V ì vậy
n ế u th ự c hiện quá trình sát trùng ở pH k h ô n g thấp lắ m cần phải tă ng hàm lư ợng
c lo d ư và k é o dài th ờ i gia n tiếp xúc .
T ín h h iệu q uả của v iệ c xứ dụn g đ o là ở c h ỗ c lo c ó thể d ễ d àng phá h u ỷ
đ ư ợ c nhữ n g h ợ p ch ấ l m à khi sử d ụ n g phương ph áp kh á c bị hạn ch ế .
T ro n g k v thuật x ứ lí n ư ớ c hằn g c lo ngư ờ i la th ư ờ n g c h ia làm 2 g ia i đoạn
n h ư sau:

• G ia i đ o ạn tiề n xử lý
G ia i đ o ạn tiền x ử lý được thực h iện nhằm tâng lư ợng thời g ia n tiếp xú c
g iữ a n ư ớ c và c lo , đ iề u n à y sẽ th ú c đ ẩ y q u á trình n g á n ch ặ n ô n h iễ m , lo ạ i bỏ sự
p hát triển c ủ a thu ỷ sin h vật tron g m áy lọ c . B ơi v ậ y g ia i đoạn tiền x ử lý đ òi h ỏi
v iệ c tắng liề u lư ợ n g c lo , tuỳ Iheo m ứ c đ ộ ỏ n h iễm của n ư ớc.
T ro n g g ia i đo ạ n tiền xử lý, lư ợng đ o d ư ih ừ a c ó thổ d a o đ ộ n g ở m ứ c 1-T-10
m g/1 . T ro n g n h ữn g trường hợp đ ặ c h iệt khi th ực h iệ n q uá trình tiền x ử lý n gườ i
ta c ó th ể sử d ụ n g liều lư ợng e lo là 100 m g /1.
• G iai đ o ạ n h ậu xứ lý: là gia i đ o ạ n hoàn th ành, k h ử trù n g nư ớ c sạch . G iai
đ o ạ n n ày c ũ n g cần phải tăng liề u lư ợ n g c lo nhưng kh ô n g đáng k ể. L ượng c lo
19
phải đ ư ợ c k h ôn g c h ế đ ể s a o c h o sau 3 0 ph iil liế p xú c với n ư ớ c lư ợ n g đ o dư
k h ô n g vượt quá 0 ,5 m g/1.
2 .2 .2 . P hương p ỉu íp th ổ i k h í x ử Ị ý a m o n i Ị 4. / 5 /
T h e o n g u y ê n lý c h u y ể n d ịc h cân h ằ n g L ơ S a telie khi n â n g pH củ a dung
d ịc h lê n thì c â n hằn g tro n g d u n g d ịch am o n i sẽ c h u y ển dịch v ề p h ía trái. K hi
x ụ c k h ô n g k h í v à o n ư ớ c sẽ là m c h o cân h ằng h oà lan k h í th ay đ ổ i d ẫn đ ến v iệc
N H 3 th o á t k hỏi d u n g d ịc h . N h ư v ậy hằng cá ch n â n g pH và th ổ i k h í ta có th ể
lo ạ i b ỏ đư ợ c N H 4 trong n ư ớc.
N H , + H 20 ^ > N H / + O H
Ư u đ iể m của p hươ n g p h áp n à y là đưn g iá n v ề m ặt vân h à n h , c ó th ể kết hựp
x ử lý đ ồ n g thời cả F e 2+, M n 2+ và m ột s ố k im lo ại n ặ n g k h ác.
• Scr đ ổ cô n g n g h ệ c ó th ổ lỏ m tắ t n h ư sau:
2 .2 .3 . Phương p h á p s in h h ọ c x ử Ịý a m o n i Iro n ự n ư ớ c Ị 2 3, 1 6 ]
• C h o nước ổ n h iễ m N H 4+ đi q u a lớp vật liệ u c ó chứa c á c vi kh uẩn
c h u y ể n h o á nitơ . T u ỳ th eo đ iề u k iệ n sẽ x ả y ra c á c ph ản ứng th e o d ã y sau:
N H , 0 N O , <=> N O , <=> N 2
Ư u đ iể m c ủ a phươn g p h áp n à y là vận hành đtm g iả n với ch i p h í kh ôn g lớn,
k h ô n g d ù n g h o á c h ấ t. s<í đ ồ khá i quát như sau:
k h ử trùng

20
K ỹ thuật n à y sử d ụ n g c á c vi khuẩn đ ề nitrat h oá. N h iề u th í n g h iệ m đã
đ ư ợ c th ực h iệ n đ ố i với c ác vi k huẩn tự d ư ỡ n e m à sự sin h trưởng c ủ a chún g c ó
th ể phát triển h ằ n g cách sử dụn g h ydro th eo phản ứng:
2 N O , + 5 H , - » 4 H :0 + N 2 + 2 0 H
H ay c ó sự trự giú p của lưu huỳnh
5 S + 6 N O , + 2 H 20 - > 3 N 2 + 5 S 0 42’ + 4 H +
C á c k ết q u á n g h iên cứ u ch ỉ ra rằng tố c đ ộ củ a cá c p hản ứ n g trên rất chậm ,
d o đ ó thờ i g ian tiế p x ú c phải rất lớn và do đ ó tố c đ ộ th ấm lọ c sử d ụ n g đ ư ợc n h ỏ
k h o ả n g 0 ,5 H-l m /h bới v ậ y k ỹ thuật nàv ít đ ư ợ c áp dụ n g ở m ứ c đ ộ c ô n g nghiệp.
Sử d ụ n g vi khuẩn dị d ư ỡ n g là phươn g pháp sin h h ọ c thô n g d ụ n g nhất. C á c
vi khuẩn g iả i thoát n ă n g lư ợ n g từ hợp chất ch ứ a c a c b o n th eo c á c phản ứng .
V ớ i eta n o l:
12 NO, + 5 C2HsOH -» 6 N2 + 10 co, + 9 H ,0 + 12 OH
V ớ i a xil a x ctic:
8 N O , + 5 C H ,C O O H - » 4 N , + 10 C 0 2 + 6 H 3O + K O H
T u y n h ic n p h ư ơng pháp này c ó n hư ợc đ iểm là kh ó k iể m tra, k h ố n g ch ế.
2 .2 .4 . PhưoTìg p h á p tra o đ ổ i io n x ử l í a in o n i, n i tr it. n itra t ị 15, 16 /
T ra o đ ổ i io n là m ột q u á trình trao đ ổ i hoá lý , tron g đ ỏ nhự a trao đ ổi ion
đ ư ợ c đ ù n g đ ể thu nh ận n h ữ n g ion nhất đ ịn h từ d u n g d ịc h và nhả v à o d u n g dịch
m ộ t lư ợ n g tư ơng đ ư ơng những ion khác có cù n g lo ạ i đ iện tích.
N h ự a trao đ ổ i c ó c á c n hóm hoạt đ ộ n g n ằm trên m atrix - p o lim e (trên c ơ sở
p o lysty rc n ). N h ó m n à y hao g ồ m phần c ố đ ịn h là n hữ n g io n g ấ n chăt v ào nhựa
v à phần trao đ ổi là n hững ịo n trao đ ổ i có đ iệ n tíc h trái dấu vớ i nhữn g io n g ắn
trên n h ự a. N h ữ n g io n trao đ ổ i này c ó th ể Ihay t h ế đư ợ c bởi n h ữ n g io n c ần tách
từ d u n g d ịc h .
H ạt n hự a trao đổi ion thường ở d ạ n g c ầ u c ó đ ư ờ n g kín h c ỡ 0 ,3 T 1,2 m m .
Đ ể n ân g c a o k h a n ản g trao đ ổ i, n gườ i ta c ó th ể n gh iề n nhự a . T u y n h iê n khôn g
đ ư ợ c n g h iề n quá m ịn đ ể tránh tắc d òn g c h ả y tron g c ộ t trao đ ổ i.
21