bài giảng hóa kỹ thuật môi trường thực hành

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG





HÓA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG THỰC HÀNH







BIÊN SOẠN: PHẠM THỊ LAN
BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC




Nha Trang tháng 5/2014
2

MỤC ĐÍCH MÔN HỌC:
Giúp SV:
• Thực hành các kiến thức đã học liên quan đến môn Hóa kỹ thuật môi trường

trong PTN Công nghệ môi trường.
• Hỗ trợ thiết thực cho sinh viên nghiên cứu khoa học: lập kế hoạch làm việc, bố
trí thí nghiệm, tổ chức làm việc nhóm, viết báo cáo kỹ thuật…
• Phân tích một số chỉ tiêu về môi trường và sử dụng các thiết bị phân tích môi
trường.
YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN
• Đọc thật kỹ các bài thí nghiệm, thảo luận nhóm về kế hoạch, phân công công
việc trước khi vào làm thí nghiệm (yêu cầu sinh viên tự bố trí thí nghiệm dưới
sự chỉ đạo của nhóm trưởng).
• Hoàn thành và nộp báo cáo thí nghiệm trong vòng 1 tuần sau khi kết thúc bài
thí nghiệm.
• Tuân thủ các nội dung quy định của PTN.











3
BÀI 1: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT RẮN
1 MỤC ĐÍCH
Các nguồn nước cấp có hàm lượng chất rắn cao thường có vị và có thể tạo nên các
phản ứng lý học không thuận lợi cho người sử dụng. Đối với nước thải, hàm lượng căn
lơ lửng cao gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho việc kiểm soát quá trình xử lý nước thải
bằng phương pháp sinh học. Bài thực hành này giúp sinh viên làm quen với thí nghiệm

xác định hàm lượng chất rắn trong nước bao gồm: chất rắn lơ lửng, chất rắn hòa tan và
chất rắn tổng cộng.
2 NGUYÊN TẮC
Hàm lượng chất rắn được xác định bằng phương pháp trọng lượng.
Chất rắn tổng cộng (TSS) được xác định bằng cách làm bay hơi nước (sấy ở nhiệt độ
100
o
C –105
o
C) và cân phần khô còn lại. Nếu tiếp tục nung phần chất rắn khô còn lại này
ở 550 ± 50
o
C thì phần trọng lượng khô sau khi nung chính là hàm lượng chất rắn ổn
định, phần đã mất là chất rắn bay hơi.
Chất rắn bay hơi = Chất rắn tổng cộng – Chất rắn ổn định.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) được xác định bằng cách lọc mẫu qua giấy lọc sợi
thủy tinh tiêu chuẩn (đã cân xác định trọng lượng ban đầu), sau đó làm khô giấy lọc có
cặn đến trọng lượng không đổi ở nhiệt độ 103 – 105
o
C . Độ tăng trọng lượng giấy lọc sau
khi sấy chính là tổng chất rắn lơ lửng.
Tổng chất rắn hòa tan = Chất rắn tổng cộng – Tổng chất rắn lơ lửng.
3 HÓA CHẤT-VẬT LIỆU
Mẫu nước cần xác định hàm lượng chất rắn.
4 DỤNG CỤ-THIẾT BỊ
- Giấy lọc tiêu chuẩn (glass fiber; 0,45µm).
- Bộ lọc chân không (giá lọc, bình hút, bơm chân không).
- Đĩa cân bằng nhôm, nhíp gắp mẫu giấy lọc.
- Tủ sấy (103 – 105
0

C).
- Tủ nung 550
0
C.
- Bình hút ẩm
- Cân phân tích đọc đến 0,1mg (cân phân tích 4 số lẻ)
4
5 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
 Chuẩn bị mẫu: Mẫu phải được khuấy trộn đồng nhất ngay trước khi lọc.
 Chất rắn tổng cộng & chất rắn bay hơi
a. Chuẩn bị cốc
- Làm khô cốc ở nhiệt độ 103 – 105
o
C trong 1 giờ. Nếu xác định cả chất rắn bay
hơi, nung cốc 1 giờ ở nhiệt độ 550 ± 50
o
C trong tủ nung .
- Làm nguội cốc trong bình hút ẩm đến nhiệt độ cân bằng (trong 1 giờ) .
- Cân khối lượng cốc P
o
(mg).
b. Phân tích mẫu
 Xác định chất rắn tổng cộng (TSS)
- Chọn thể tích mẫu sao cho lượng cặn nằm giữa 2,5 mg và 200 mg.
- Cho mẫu có dung tích xác định đã được xáo trộn đều vào cốc đã cân.
- Làm bay hơi nước trong tủ sấy ở nhiệt độ 103 – 105
o
C.
- Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ cân bằng (trong 1 giờ).
- Cân P

1
(mg).
 Xác định tổng chất rắn bay hơi (VSS)
- Thực hiện các bước như phần xác định chất rắn tổng cộng.
- Nung cốc trong tủ nung ở nhiệt độ 550 ± 50
o
C
- Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ cân bằng (trong 1 giờ)
- Cân P
2
(mg).
 Chất rắn lơ lửng (SS)
a. Chuẩn bị giấy lọc
- Sấy giấy lọc và đĩa nhôm trong 1h
- Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng
- Cân khối lượng đĩa + giấy lọc (kí hiệu: m
0
, đơn vị: mg)
b. Lọc mẫu
5
- Lắp giấy lọc, làm ướt bằng một ít bằng nước cất
- Rót thể tích mẫu đã tính trước vào phễu
- Khi lọc hết mẫu, rửa thành phễu 3 lần với 10ml nước cất/lần
c. Sấy – làm nguội – cân
- Sấy đĩa nhôm + giấy lọc trong tủ sấy 103 – 105
0
C trong 1h
- Làm nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng
- Cân khối lượng đĩa + giấy lọc + chất rắn.
- Lặp lại”sấy-làm nguội-cân”(sấy 30’) cho đến khi khối lượng cân không quá 4%

so với lần trước (m
1
, mg)
** Chú ý: Lặp lại chu kỳ sấy (hoặc nung), làm nguội, để trong bình hút ẩm, và cân
cho đến khi thu được trọng lượng không đổi (trọng lượng mất đi nhỏ hơn 4% trọng
lượng trước đó hoặc 0,5 mg , thậm chí nhỏ hơn).
6 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
- TSS, mg/l = (P
1
– P
0
)/ thể tích mẫu * 1000
- VSS, mg/l = (P
1
– P
2
)/ thể tích mẫu * 1000
- SS, mg/l = (m
1
– m
0
)/ thể tích mẫu * 1000
7 CÂU HỎI ÔN TẬP.
1. Giải thích tầm quan trọng của việc phân tích chất rắn.
2. Dự đoán kết quả phân tích khi cốc nung/ giấy lọc còn ẩm.

6

BÀI 2: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRATE
1. MỤC ĐÍCH
Nitrat thường có mặt trong nước tự nhiên ở nồng độ khoảng 1-10 mg/l. Nồng độ
cao hơn của Nitrat trong nước thường do nước bị nhiễm bẩn các loại phân bón chứa nitơ,
do nitrat ít bị hấp phụ trong đất nên rất dễ bị rửa trôi vào các nguồn nước. Trong nước
thải đã xử lý có thể chứa một lượng đáng kể nitrat do sự ôxi hoá một phần hay hoàn toàn
amôni bởi vi sinh vật. Bài thực hành này nhằm giúp SV biết cách lấy mẫu và các định
hàm lượng NO
3
trong nước thải sinh hoạt.
2. NGUYÊN TẮC
Phương pháp xác định là phương pháp so màu.
Nguyên tắc: Phương pháp xác định nitrat trong nước dựa trên việc đo mật độ
quang của dung dịch có màu vàng của hợp chất tạo thành giữa nitrat và natri xalixilat ở
bước sóng 420nm.
Nên pha loãng mẩu với hàm lượng nirat loãng từ 0,1 – 1 mg/l và sử dụng acid ở
nồng độ thích hợp để có số liệu phân tích chính xác hơn.
3. HÓA CHẤT – VẬT LIỆU
- Dụng dịch natri xalixilat: hòa tan 0,5g natri xalixilat trong 100ml nước cất. Bảo
quản trong tủ lạnh, dung dịch bền trong 10 ngày.
- Dung dịch NaOH 30%
- Dung dịch NaOH 2,5%
- Axit sulfuric đặc
- Dung dịch gốc nitrat: sấy khô KNO
3

ở 105
0
C trong 24h. Hòa tan 0,7218g KNO
3

đã sấy khô và định mức đến 1000ml bằng nước cất. Nồng độ 100mg/l (dung dịch
gốc nitrat bền trong 6 tháng).
- Dung dịch nitrat trung gian: pha loãng 10,0ml dung dịch gốc thành 100ml bằng
nước cất, ta được dung dịch nồng độ 10mg/l.
7
- Dung dịch nitrat làm việc: pha loãng 10,0 ml dung dịch trung gian thành 100ml
bằng nước cất, được dung dịch nồng độ 1mg/l
4. DỤNG CỤ THIẾT BỊ
- Máy quang phổ hấp thụ/ máy so màu quang điện với kính lọc 420nm
- Bếp cách thủy hoặc bếp cách cát.
- Cốc 50ml.
- Pipet 10ml
5. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
 Phân tích mẫu: Lấy 10ml (hoặc 5ml mẫu thì lượng các chất cho vào cũng phải
giảm đi ½), thêm 1ml dd natri xalixilat, đun dd ở khoảng 105
0
C trên bếp cách cát hay
cách thủy đến khô. Để nguội đến nhiệt độ phòng . Thêm 1ml axit sulfuric đậm đặc, lắc
cho tan hết phần cặn khô, để yên 10 phút, cẩn thận thêm 8ml nước cất, thêm 7ml dd
NaOH 30%. Sau đó chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 25ml, định mức bằng
dung dịch NaOH 2,5%. Lắc đều và đo mật độ quang ở 420nm.
 Xây dựng đường chuẩn: chuẩn bị 5÷6 mẫu chuẩn từ dung dịch làm việc trong
khoảng nồng độ từ 0,1 ÷ 1mg/l. Sau đó thêm thuốc thử và tiến hành các bước tạo hợp
chất màu như đã nêu trên với mẫu phân tích. Đo mật độ quang (OD) của các mẫu chuẩn
đã chuẩn bị trong cùng điều kiện với mẫu phân tích. Xây dựng đường chuẩn giữa các giá

trị OD và nồng độ.
Pha 06 mẫu chuẩn theo thứ tự sau:
STT
1
2
3
4
5
6
V
dd
làm việc

(ml)
0
2
4
6
8
10
V nước cất (ml)
10
8
6
4
2
0
Tổng thể tích (ml)
10
10

10
10
10
10
Vdd Natri xalixilat(ml)
8
8
8
8
8
8
Nồng độ dd chuẩn (mg/l)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Tiến hành đo độ hấp thu ở bước sóng 420nm.
Dựa vào kết quả có được, dựng đường chuẩn biểu diễn mối tương quan giữa nồng độ
và độ hấp thu. Đường chuẩn có dạng y = ax + b.
8
Chú ý:
- Nên dùng bếp đun cách thủy có điều chỉnh, kiểm soát nhiệt độ, nếu dùng bếp cách
cát để cô cạn mẫu thì cần lưu ý ổn định nhiệt độ.
- Phải để mẫu khô kiệt mới lên màu đúng.
- Có thể không cần định mức lên 25ml bằng dung dịch NaOH 2,5% nếu nồng độ
nitrat thấp. Định mức chỉ là để pha loãng mẫu đo.
6. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Tính toán kết quả dựa vào đường chuẩn và phương trình đường chuẩn, suy ra nồng

độ nitrat trong mẫu phân tích. Từ đó đánh giá mức độ ô nhiễm nitrat của nguồn nước.
7. CÂU HỎI ÔN TẬP.
1. Nước chứa nhiều nitrat ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe con người?
2. Nitrat có mặt trong nguồn nước ngầm, nước mặt, nước cấp do nguyên nhân
nào?
3. Tại sao phải phân tích nitrat trong kiểm tra ô nhiễm nước?
4. So sánh kết quả phân tích hàm lượng nitrat của mẫu nước thải sinh hoạt ngay
sau khi lấy về và mẫu đã được bảo quản trong nhiều ngày.











9

BÀI 3:XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AMMONIA BẰNG PHƯƠNG PHÁP NESSLER
1. MỤC ĐÍCH
Trong nước tự nhiên, N-NH
3
rất cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật, do vậy
không cần thiết phải loại bỏ chúng hoàn toàn khỏi nguồn nước. Tuy nhiên độc tính NH
3

sẽ ảnh hưởng đến động vật, con người ở một số nồng độ nhất định với khoảng pH tương

ứng nên cần phải duy trì hàm lượng nitơ dưới ngưỡng cho phép nhằm đảm bảo an toàn.
Đối với nước thải, hàm lượng ammonia cao sẽ dẫn đến hiện tượng phú dưỡng ở
các nguồn nhận. Do đó cần phải có các bước phân tích và kiểm soát nồng độ ammonia
trong nước thải trước khi đổ ra nguồn nhận.
Bài thực hành này giúp sinh viên làm quen với thí nghiệm xác định ammonia
trong nước thải đô thị.
2. NGUYÊN TẮC
Nguyên tắc: Thuốc thử nessler (K
2
HgI
4
) trong dung dịch kiềm có khả năng phản
ứng với một lượng rất nhỏ ammonia tạo thành phức chất vàng nâu. Cường độ màu tỷ lệ
với hàm lượng ammonia trong mẫu nước. Đo màu ở bước sóng 425 nm.
3. HÓA CHẤT – VẬT LIỆU
- Dung dịch Rochelle 50% (dùng để loại yếu tố cản): 50g NaKC
4
H
4
O
6
.4H
2
O hoàn
tan trong nước cất và định mức đến vạch 100 ml.
- Dung dịch Nessler:
(1) Hòa tan 100 g HgI
2
và 70 g KI trong khoảng 100 ml nước
(2) Hòa tan 160 g NaOH trong khoảng 700 ml nước cất và làm lạnh đến nhiệt độ

phòng. Sau đó rót từ từ dung dịch 1 vào dung dịch 2. Sau đó định mức 1 L. Phải trữ dung
dịch này trong chai màu nâu, tránh ánh sáng mặt trời.
- Dung dịch gốc NH
4
(100 mg/L): pha từ dung dịch chuẩn 1000mg./L. Lấy 100ml
dung dịch chuẩn pha vào nước cất định mức lên 1000mL.
- Dung dịch trung gian (10,0mg/L): 10 mL dung dịch gốc (100mg/L) pha loãng &
định mức đến 100mL
10
- Dung dịch làm việc (1,0mg/L): 10 mL dung dịch trung gian (10mg/L) pha loãng
& định mức đến 100mL.
4. DỤNG CỤ THIẾT BỊ
a. Dụng cụ thủy tinh: ống nghiệm, bình định mức, cốc đong
b. Máy đo quang đo được ở bước sóng 425 nm
5. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
 Chuẩn bị mẫu
- Nếu mẫu có chứa chất rắn lơ lửng phải lọc qua giấy lọc.
- Pha loãng mẫu để có nồng độ NH
4
-N nằm trong khoảng 0 – 1.0mg/L (V cuối
cùng 10mL)
- Điều chỉnh pH mẫu về 7 -7,5
 Xây dựng đường chuẩn (pha từ dung dịch làm việc 1,0mg/L)
S1 (0 mg/L): 10 mL nước cất
S2 (0.2 mg/L): 2 mL dd trung gian + 8 mL nước cất
S3 (0.4 mg/L): 4 mL dd trung gian + 6 mL nước cất
S4 (0.6 mg/L): 6 mL dd trung gian + 4 mL nước cất
S5 (0.8 mg/L): 8 mL dd trung gian + 2 mL nước cất
S6 (1.0 mg/L): 10 mL dd trung gian + 0 mL nước cất
 Cách tiến hành

Lấy 10 ml mẫu cho thêm vào 3 giọt Rocheller lắc đều và cho thêm 5 giọt Nessler
lắc đều mẫu. Đợt thời gian hiện màu là 8 phút, sau đó đo tại bước sóng 425nm.
6. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Lập phương trình đường chuẩn, tính nồng độ NH
4
-N trong các mẫu dựa vào phương
trình đường chuẩn.
7. CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả xác định amonia khi đo amonia bằng phương
pháp Nessler hóa trực tiếp?
11
2. Ảnh hưởng của amonia ( hàm lượng cao ) đối với sức khỏe con người?

BÀI 4: XÁC ĐỊNH PHỐTPHO TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP AXIT
ASCORBIC
1. MỤC ĐÍCH
Việc xác định phosphate rất cần thiết trong vận hành các trạm xử lý nước thải và
trong nghiên cứu ô nhiễm dòng chảy của nhiều vùng vì hàm lượng phosphate có thể coi
như là một chất dinh dưỡng gây phú dưỡng cho các nguồn nhận nếu hàm lượng quá cao.
Ngoài ra, hợp chất phosphate còn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, hơi
nước để kiểm soát sự đóng cặn trong nồi hơi.
Bài thực hành này giúp sinh viên làm quen với thí nghiệm xác định hàm lượng
Phosphate trong nước và đánh giá nguy cơ phú dưỡng của nguồn nước.
2. NGUYÊN TẮC
Ammonia molybdate và potassiumantimonyl tartrate sẽ phản ứng với orthophosphate
trong môi trường acid để tạo thành acid phosphomolybdic, sao đó acid này sẽ bị khử bởi
acid ascorbic để tạo thành molybdenum màu xanh dương. Đo mật độ quang của dung
dịch ở bước sóng 880nm có thể xác định được nồng độ P-PO
4
3-

.
3. HÓA CHẤT – VẬT LIỆU
- Dung dịch H
2
SO
4
5N: tự pha từ dung dịch acid sunfuric đậm đặc.
- Dung dịch kali antimonyl tartrat: hòa tan 1,3715g K(SbO)C
4
H
4
O
8
.1/2H
2
O vào
400ml nước cất trong bình định mức 500ml, sau đó định mức thành 500ml, bảo
quản trong bình thủy tinh tối màu.
- Dung dịch amoni molypdat: hòa tan 20g (NH
4
)
6
Mo
7
O
24
.4H
2
O trong 500 ml nước
cất. Bảo quản trong chai màu nâu.

- Axit ascorbic: 0,01M: hòa tan 1,76g axit ascorbic trong 100ml nước cất. Dung
dịch bền trong 1 tuần ở 4
0
C.
- Thuốc thử hỗn hợp: (pha lúc làm mẫu vì thuốc thử hỗn hợp chỉ ổn định bền trong
4h, pha theo đúng thứ tự): 50ml dd H
2
SO
4
5N, 5ml dd kali antimonyl tartrat, 15ml
dd amoni molypdat và 30ml dd axit ascorbic. Trộn đều mỗi hóa chất sau khi thêm.
12
Phải giữ tất cả hóa chất trước và sau khi thêm ở nhiệt độ phòng. Nếu trong quá
trình trộn hỗn hợp, dung dịch bị đục, thì lắc và để yên vài phút đên trong, sau đó
mới thêm tiếp thuốc thử mới vào.
- Dung dịch gốc phot phat: hòa tan 219,5 mg KH
2
PO
4
khan và định mức đến
1000ml bằng nước cất. 1ml dung dịch này chứa 50,0µg P-PO
4
3-
( nồng độ 50 mg
P-PO
4
3-
/l).
- Dung dịch chuẩn phot phat: pha loãng 50ml dung dịch gốc thành 1000ml bằng
nước cất. 1ml dung dịch này chứa 2,5µg P-PO

4
3-
(nồng độ 2,5 mgP-PO
4
3-
/l).
4. DỤNG CỤ THIẾT BỊ
- Máy đo quang đo được ở bước sóng 880nm
- Dụng cụ thủy tinh: ống nghiệm, bình định mức, bình tam giác, cốc đong.
5. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
 Phân tích mẫu: Lấy 50ml mẫu vào ống nghiệm hay bình tam giác, thêm 1 giọt
chỉ thị phenolphtalein, nếu dung dịch có màu hồng thì thêm từng giọt H
2
SO
4
5N đến lúc
mất màu. Thêm 8ml thuốc thử hỗn hợp, lắc cẩn thận. Để yên 10 phút rồi đem đo mật độ
quang ở 880nm, với mẫu trắng là zero (so sánh). Chuẩn bị mẫu trắng từ nước cất và
thuốc thử hỗn hợp.
 Xây dựng đường chuẩn: chuẩn bị 5 ÷ 6 mẫu chuẩn có nồng độ 0,15 ÷ 1,30 mg
P-PO
4
3-
/l từ dung dịch chuẩn photphat. Sau đó thực hiện thêm thuốc thử như với mẫu
phân tích. Đo mật độ quang của mẫu chuẩn sau khi thêm thuốc thử 10 phút với mẫu
trắng làm từ nước cất và thuốc thử hỗn hợp trong cùng điều kiện mẫu phân tích.
Pha 6 mẫu theo thứ tự như sau:
STT
1
2

3
4
5
6
V
dd
chuẩn PO
4
3-

(ml)
0
1
2
5
10
20
V nước cất (ml)
50
49
48
45
40
30
Phenolphthalein
1 giọt/cốc (dung dịch có màu hồng thì thêm H
2
SO
4
5N đến mất

màu)
Tổng thể tích (ml)
50
50
50
50
50
50
Nồng độ (mg/l)
0
0,05
0,1
0,2
0,5
1
V thuốc thử hỗn
8
8
8
8
8
8
13
hợp(ml)

Lưu ý: Trong trường hợp nước có màu hoặc đục, chuẩn bị dung dịch mẫu trắng như
sau: thêm tất cả các thuốc thử vào mẫu, trừ axit ascorbic và kali antimonyl tartrat
(không sử dụng thuốc thử hỗn hợp).
6. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Xây dựng phương trình đường chuẩn với các giá trị OD và nồng độ, dựa theo đường

chuẩn tính nồng độ P-PO
4
3-
của mẫu phân tích.
7. CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Sự khác nhau giữa orthophosphate, polyphosphate và organic phosphorous?
2. So sánh kết quả phân tích hàm lượng phosphate của mẫu nước thải sinh hoạt
ngay sau khi lấy về và mẫu đã được bảo quản trong nhiều ngày?
3. Ý nghĩa của việc xác định hàm lượng phốtpho trong việc kiểm soát ô nhiễm
nguồn nước?
















14

BÀI 5: ĐỘ ACID

I. MỤC ĐÍCH
Độ acid biểu thị khả năng phóng thích ion H
+
do sự có mặt của một số acid yếu
trong nước như acid carbonic, acid tanic, acid humic (hình thành từ sự phân hủy chất hữu
cơ và sự thủy phân các muối acid mạnh như sulfate nhôm, sắt …). Đặc biệt khi có sự
hiện diện của các acid vô cơ, mẫu nước sẽ có pH rất thấp.
Nguồn nước thiên nhiên luôn duy trì một thế cân bằng giữa các ion bicarbonate,
carbonate và khí carbon dioxide hòa tan. Trong thực nghiệm, hai khoảng pH chuẩn được
sử dụng để phân biệt độ acid bao gồm: Khoảng pH thứ nhất ứng với điểm đổi màu của
chất chỉ thị 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 thị phenolphtalein (từ 8,2 – 8,4) chuyển sang vùng ảnh hưởng của
nhóm carbonate trong dung dịch.
II. NGUYÊN TẮC
Dùng dung dịch kiềm mạnh để định phân xác định độ acid.
 Độ acid do ảnh hưởng của acid vô cơ được xác định bằng cách định phân đến
điểm đổi màu của chỉ thị methyl cam nên được gọi là ĐỘ ACID METHYL (dung
dịch từ màu đỏ chuyển sang da cam).
 Kế tiếp, định phân xác định độ acid toàn phần đến điểm đổi màu của chỉ thị
phenolphthalein, gọi là ĐỘ ACID TỔNG CỘNG (dung dịch không màu chuyển
sang tím nhạt).
Các yếu tố ảnh hưởng
 Các chất khí hòa tan như CO
2
, H
2
S, NH
3
có thể bị mất đi hoặc hòa tan vào mẫu

trong quá trình lưu trữ hoặc định phân mẫu làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
Có thể khắc phục bằng cách định phân nhanh, tránh lắc mạnh và giữ nhiệt độ
mẫu ổn định.
 Đối với mẫu nước cấp, hàm lượng chlorine dư cao, có tính tẩy màu làm ảnh
hưởng đến kết quả định phân.
15
 Trong trường hợp mẫu có độ màu và độ đục cao, phải xác định độ acíd bằng
phương pháp chuẩn độ điện thế.
III. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT :
2.1. Thiết Bị
- Erlen 125ml: 2 - Ống đong100ml: 1
- Buret 25 hoặc 50ml: 1 - Pipet 25 ml: 1
- Máy khuấy từ: 1 - pH kế: 1



Buret Buret digital

2.2 Hóa Chất và thiết bị
 Dung dịch NaOH 0,02 N
• Dung dịch NaOH 1N: cân 40 g NaOH hoà với nước cất sau đó định mức
thành 1 lít
• Dung dịch NaOH 0,02N: Lấy 20 ml dung dịch NaOH 1N định mức thành 1
lít
 Chỉ thị Methyl dacam: Hoà tan 50 mg methyl cam trong nước cất thành 1 lít
 Chỉ thị Phenolphthalein: Hoà tan 500 mg phenolphthalein trong 50 ml methanol,
định mức thành 100 ml
 Dung dịch thiosulfate 0,1 N:Hoà tan 15,8 g Na
2
S

2
O
3
vào nước cất sau đó định
mức thành 1 lít.
Buret tự động
16
IV. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH:
 Nếu mẫu là nước cấp, trước khi định phân thêm 1 giọt Na
2
S
2
O
3
0,1N để loại ảnh
hưởng của chlorine.
Mẫu có giá trị pH < 4,5:
 Lấy 100ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị methyl cam. Sau đó định phân bằng
dung dịch NaOH 0,02N đến khi dung dịch chuyển sang màu da cam. Ghi nhận
thể tích V
1
ml dung dịch NaOH đã dùng để tính độ acid methyl cam.
Mẫu có giá trị pH > 4,5:
 Lấy 100ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị phenolphthalein. Dùng dung dịch
NaOH 0,02N định phân đến khi dung dịch vừa có màu tím nhạt. Ghi nhận thể tích
V
2
ml dung dịch NaOH đã dùng, tính độ acid tổng cộng.
V. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:

V x 0.02 x 50 x1000 V * 1000
Độ acid ( mg CaCO
3
/l ) = =
V mẫu V mẫu

Với V : thể tích dung dịch NaOH dùng định phân ( ml ) : V = V
1 +
V
2


VI .CÂU HỎI ÔN TẬP:
1. Tại vị trí lấy mẫu pH của mẫu nước đo được là 6,5; khi vận chuyển đến phòng
thí nghiệm, pH tăng lên 7,4. Giải thích tại sao ?
Tại vị trí lấy mẫu ta đo được pH = 6,5 lúc này nồng độ CO
2
trong mẫu cân bằng
với nồng độ CO
2
trong khí quyển.
Khi vận chuyển đến phòng thí nghiệm, do môi trường xung quanh mẫu thay đổi
nên có sự chênh lệch nồng độ CO
2
trong mẫu và

trong khí quyển. pH của mẫu tăng lên
7,4 chứng tỏ đã có một lượng CO
2
trong mẫu thoát ra môi trường khí quyển để đảm bảo

sự cân bằng CO
2

17
2. pH của nước có thể tính từ độ acid của nước hay không. Tại sao?
pH của nước không thể tính từ độ acid của nước vì giá trị pH được tính dựa vào
nồng độ ion H
+
có trong nước (pH= -log [H
+
]) mà ion H
+
chủ yếu là do các axit mạnh
phân ly ra. Độ axit dùng biểu thị sự giải phóng ion H
+
trong nước ở dạng là axit yếu như
axit cacbonic…
3. Nêu các nguyên nhân hình thành độ acid của mẫu nước?
Nguyên nhân hình thành độ acid của mẫu nước là do trong mẫu có các axit
cacbonic, axit tamic, axit humic (được hình thành trong quá trình phân hủy chất hữu cơ);
sự thuỷ phân các muối sunfat của sắt, nhôm:Al
2
(SO
4
)
3
, FeSO
4
…
Các axit vô cơ có nhiều trong chất thải công nghiệp, đặc biệt trong công nghiệp

luyện kim, sản xuất hoá chất tổng hợp cũng là nguyên nhân gây nên độ axit trong nước
Các axit vô cơ có nhiều trong nước ngầm khi chảy qua vùng mỏ hoặc lớp khoáng có
chứa các hợp chất lưu huỳnh như FeS
2
:
2 2 24
2 2 2 4 24
2S + 3O + H O 2H SO
FeS +3.5O + H O FeSO + H SO
VK
VK
→
→

CO
2
là nguyên nhân chủ yếu gây độ axit trong nước. CO
2
có thể có trong nước do hấp
thụ từ không khí.
+ - + 2-
2 2 23 3 3
CO + H O H CO H + HCO H + CO→→ →

hoặc do quá trình oxy hoá sinh học các chất hữu cơ trong nước tạo thành CO
2
và nước.

18
BÀI 6: XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ DO
I. MỤC ĐÍCH
DO (oxy hòa tan) là yếu tố xác định sự thay đổi xảy ra do vi sinh vật kị khí hay
hiếu khí. Đây là chỉ tiêu quan trọng liên quan đến việc kiểm soát ô nhiễm dòng chảy.
Ngoài ra DO còn là cơ sở kiểm tra chỉ tiêu BOD.
Tất cả quá trình xử lý hiếu khí phụ thuộc vào sự hiện diện của DO trong nước thải,
việc xác định DO không thể thiếu vì đó là phương tiện kiểm soát tốc độ sục khí để đảm
bảo lượng DO thích hợp cho vi sinh vật hiếu khí phát triển.
DO là nguyên nhân gây ra sự ăn mòn sắt thép, đặc biệt là trong hệ thống cấp nước
và lò hơi.
II. NGUYÊN TẮC
Dùng máy đo DO để xác định trực tiếp lượng oxy hòa tan hoặc phương pháp
Winkler để xác định lượng oxy hòa tan trong nước. Phương pháp Winkler cải tiến dựa
trên sự oxy hóa Mn
2+
thành Mn
4+
bởi lượng oxy hòa tan trong nước.
Mn
2+

+ 2OH
-
= Mn(OH)
2
↓

tủa trắng
Phản ứng cố định oxy trong môi trường kiềm. Khi cho MnSO
4
và dung dịch
Iodide kiềm (NaOH + KI) vào mẫu có 2 trường hợp xảy ra. Nếu không có oxy hiện diện,
kết tủa Mn(OH)
2
có màu trắng. Nếu mẫu có oxy, một phần Mn
2+
bị oxy hóa thành Mn
4+
,
tủa màu nâu.
Mn
2+
+ 2OH
-
+
2
1
O
2
= MnO
2

+ H
2
O
Mn(OH)
2
+
2
1
O
2
= MnO
2
+H
2
O
Mn
4+
có khả năng khử I
-

→
I
2
tự do trong môi trường acid. Như vậy lượng I
2
thoát ra
tương đương với lượng oxy hòa tan có trong nước.
MnO
2
+ 2I

-
+ 4H
+
= Mn
2+
+ I
2
+ 2H
2
O
Lượng I
2
được xác định theo phương pháp chuẩn độ bằng thiosunfat với chỉ thị là hồ tinh
bột.
I
2
+ 2Na
2
S
2
O
3
= Na
2
S
4
O
6
+ 2NaI.
III. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

DỤNG CỤ:
- Chai nâu : 3 chai - Pipet bầu 1 vạch 10ml: 1 cái
- Pipet khắc vạch: 4 cái - Ống đong 100ml: 1 cái
19
- Erlen 250ml: 3 cái - Buret 25ml: 1 cái

HÓA CHẤT:
- Dung dịch MnSO
4
: Hòa tan 480g MnSO
4
.4H
2
O (hoặc 364g MnSO
4
.H
2
O) trong
nước cất định mức 1000ml. Dung dịch này không được phản ứng với hồ tinh bột
khi thêm vào để acid hóa potassium iodide KI.
- Dung dịch Iodide – Azide kiềm : Hòa tan 500g NaOH (hay 700g) và 135g NaI
(hay 150g) hòa tan trong 1000ml nước cất. Thêm vào dung dịch này 10g NaN
3

hòa tan sẵn trong 40ml nước cất. Dung dịch này không được cho phản ứng với hồ
tinh bột khi acid hóa.
- Acid sunfuric đậm đặc : 1ml H
2
SO
4

tương đương với 3ml Iodide azide kiềm.
- Dung dịch Na
2
S
2
O
3
0,1N chuẩn.
- Chỉ thị hồ tinh bột : cân 1g hồ tinh bột hoà tan trong 100ml nước ấm. Thêm
0,5ml formalin để bảo quản được lâu.
IV. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH.
- Chai nâu phải rửa thật sạch và trước khi lấy mẫu phải được tráng 2 – 3 lần bằng
chính nước mẫu cần lấy.
- Lấy đầy mẫu vào chai DO, đậy nút gạt bỏ phần trên, V = 300ml mẫu. Không để
bọt khí bám xung quanh thành chai.
- Mở nút, lần lượt them vào bên dưới mặt thoáng mẫu: 2ml MnSO
4
và 2ml Iodide
azide kiềm.
- Đậy nút, lắc đảo ngược chai ít nhất 20 lần. Nếu là nước lợ hay nước mặn, thời
gian đảo chai ít nhất 2 phút. Để yên đến khi kết tủa lắng hoàn toàn.
- Đợi kết tủa lắng yên, cẩn thận mở nút, rót bỏ khoảng 100ml dung dịch trong chai.
- Thêm 2ml H
2
SO
4
đậm đặc. Đậy nút, rửa chai dưới vòi nước, đảo chai hòa tan
hoàn toàn kết tủa.
- Sau khi kết tủa tan hoàn toàn, dùng ống đong lấy chính xác 50ml cho vào bình
tam giác 100ml, dd có màu vàng đậm. Định phân lượng mẫu còn lại bằng dung

dịch Na
2
S
2
O
3
0,1N, chỉ thị tinh bột (hồ tinh bột chỉ được thêm khi màu vàng dung
dịch có màu vàng nhạt). Tiếp tục chuẩn độ cho đến không màu. Ghi lại thể tích
tiêu tốn. Làm 3 lần lấy kết quả trung bình.

20




V. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
DO (mg/l) = (8*n*N*1000)/ V
8- là trọng lượng đương lượng của oxy
n- số ml dung dịch thyosunfit tiêu thụ khi chuẩn độ mẫu
N – nồng độ chuẩn dd thyosunfit
V- thể tích mẫu đem chuẩn độ

ẢNH HƯỞNG
Phương pháp Winkler bị ảnh hưởng bởi các chất oxy hóa và chất khử trong nước.
Ngoài MnO
2
phản ứng với Iodua, còn có thêm các hợp chất oxy hóa như sắt III hay nitrit
(Fe
3+
, NO

2
-
) cũng phản ứng, nên kết quả lớn hơn giá trị thực. Các hợp chất khử (Fe
2+
,
SO
3
2-
, S
2-
) phản ứng với iod tự do sinh ra sau phản ứng chuẩn độ, làm mất đi lượng
thực iod sinh ra do MnO
2
phản ứng.
Nitrit không thể oxy hóa Mn
2+
nhưng có thể tác dụng với iod, chuyển về dạng khử
là N
2
O
2
. Dạng khử này bị oxy hóa bởi oxy trong nước và chuyển về dạng NO
2
-
. Như vậy
nitrit đã gây ra sai số rất lớn do phản ứng xoay vòng liên tục.
2NO
2
-
+ 2I

-
+ 4H
+

→
I
2
+ N
2
O
2
+ 2H
2
O
N
2
O
2
+ ½ O
2
+ H
2
O
→
2NO
2
-
+ 2H
+
.

Khử sai số đối với nitrit, thường sử dụng dung dịch azide trong môi trường acid
để khử tính oxy hóa của nitrit trước khi chuẩn độ bằng iod.
NaN
3
+ H
+

→
HN
3
+ Na
+
.
HN
3
+ NO
2
-
+ H
+

→
N
2
+ N
2
O + H
2
O.
Đối với Fe III, dùng florua

Fe
3+
+ 3F
-

→
FeF
3
.
Các chất oxy hóa phản ứng với chất khử trong nước khi chuẩn độ iod sẽ khử được
sai số.
5NO
2
-
+ 2MnO
4
-
+ 6H
+

→
2Mn
2+
+ 3H
2
O.
5Fe
2+
+ MnO
4

-
+ 8H
+

→
5Fe
+
+ Mn
2+
+ 4H
2
O.
RCHO + MnO
4
-
+ H
+

→
RCOOH + Mn
2+
+ H
2
O
21
Lượng thuốc tím dư được khử bằng oxalat
5(COO
-
) + 2MnO
4

-
+ 16 H
+

→
10CO
2
+ 2Mn
2+
+ 8H
2
O.
Sau đó chuẩn độ theo phương pháp Winkler.
Sử dụng KMnO
4
có thể gây sai số nhỏ vì dung dịch permanganat bão hòa oxy, nên sẽ
đưa vào chai mẫu lượng khoảng 0,008mg oxy gây sai số dương cho 1ml dung dịch cho
vào mẫu.
VI.CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Ý nghĩa chỉ số DO đối với môi trường nước?
2. Tại sao phải xác định lại nồng độ Na
2
S
2
O
3
?
3. Sử dụng nồng độ H
2
SO

4
cao ảnh hưởng như thế nào trong thao tác cho acid vào
bình chứa dung dịch của quá trình xác định DO?
4. Tại sao cho chất chỉ thị vào dung dịch khi dung dịch có màu vàng rơm trong quá
trình chuẩn độ? Nếu cho vào ngay thời điểm xác định ảnh hưởng như thế nào đến
kết quả xác định? Giải thích?
5. Những chất gây ảnh hưởng đến kết quả xác định DO?

















22

Bài 7: XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ OXY HÓA SINH HÓA BOD.
I.MỤC ĐÍCH
BOD được ứng dụng để xác định mức độ ô nhiễm của nước thải và là một trong
những kiểm nghiệm quan trọng nhất trong hoạt động kiểm soát ô nhiễm dòng chảy,

qua đó cho phép đánh giá khả năng tự làm sạch của nguồn nước. Số liệu BOD được
ứng dụng cho thiết kế các công trình xử lý đồng thời xác định sơ bộ hiệu quả của
công trình xử lý.
Theo lý thuyết, thời gian để oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ là vô hạn. Tuy
nhiên để chuẩn hóa kỹ thuật xét nghiệm, thời gian ủ được chọn là 5 ngày. Đối với
nước thải sinh hoạt và 1 số nước thải công nghiệp, BOD
5
chiếm khoảng 70% BOD
tổng
.
BOD còn liên quan đến việc đo lường oxy tiêu thụ do vi sinh vật khi phân hủy
chất hữu cơ có trong nước thải. Do đó, BOD còn được ứng dụng để ước lượng công
suất các công trình xử lý sinh học cũng như đánh giá hiệu quả của các công trình đó.
Trong thực tế, để đảm bảo tính chính xác trong nghiên cứu, ta xác định đường
cong BOD theo thời gian.
II. NGUYÊN TẮC
Phương pháp BOD là phương pháp oxy hóa ướt, trong đó vi sinh vật sống giữ vai
trò oxy hóa các chất hữu cơ thành CO
2
và H
2
O theo phương trình tổng quát sau:
C
n
H
a
O
b
N
c

+ (n +
4
a
-
2
b
- 3
4
c
) O
2

→
n CO
2
+ (
2
a
- 3
2
c
) H
2
O + c NH
3

Từ mức độ chênh lệch của hàm lượng oxy hòa tan trong mẫu trước và sau khi ủ 5 ngày,
ta xác định được BOD
5
của mẫu nước. Nhìn chung, phản ứng oxy hóa trong kiểm

nghiệm BOD là kết quả của các hoạt động sinh học. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào
nhiệt độ và nồng độ chất hữu cơ trong mẫu.
III. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
- Tủ điều nhiệt ở 20
0
C
±
1
0
C
- Chai BOD : 4 chai
- Pipet khắc vạch 10ml: 2 cái
- Erlen 250ml: 3 cái
- Pipet bầu vạch 10ml: 1 cái
- Ống đong 100ml: 1 cái
23
- Buret 25ml: 1 cái
HÓA CHẤT
- Dung dịch đệm phosphate: hòa tan 8,5g
- Dung dịch MgSO
4

- Dung dịch CaCl
2

- Dung dịch FeCl
3

- Dung dịch H

2
SO
4
1N hoặc NaOH 1N
- Dung dịch Na
2
SO
3

- Dung dịch acid glutamic (glucose – glutamic acid)
- Dung dịch ammonium chloride: hòa tan 1,15g NH
4
Cl trong 500ml nước cất, chỉnh
pH = 7,2 bằng NaOH và pha thành 1000ml. Dung dịch chứa 0,3mg N/ml.

IV. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
Thí nghiệm 1: Xác định hàm lượng oxy hòa tan của nước pha loãng
Chuẩn bị nước pha loãng
Nước pha loãng được pha chế bằng cách thêm mỗi ml các dung dịch đệm phosphate,
MgSO
4
, CaCl
2
, FeCl
3
vào bình 1l. Dung dịch giữ ở 20
0
C
±
1

0
C. Khi sử dụng sục không
khí trước 1h.
Phân tích hàm lượng oxy trong nước pha loãng
- Lấy đầy mẫu vào chai DO, đậy nút gạt bỏ phần bên trên, V = 300ml mẫu. Không để bọt
khí bám xung quanh thành chai.
- Mở nút lần lượt thêm vào bên dưới mặt thoáng mẫu: 2ml MnSO
4
và 2ml iodide azide
kiềm.
- Đậy nút, lắc đảo ngược chai ít nhất 20 lần. Nếu là nước lợ hay nước mặn, thời gian đảo
chai ít nhất 2 phút. Để yên khi kết tủa lắng hoàn toàn.
- Đợi kết tủa lắng yên, cẩn thận mở nút, rót bỏ khoảng 100ml dung dịch trong chai.
- Thêm 2ml H
2
SO
4
đậm đặc. Đậy nút, rửa chai dưới vòi nước, đảo chai hòa tan hoàn toàn
kết tủa.
- Định phân lượng mẫu còn lại bằng dung dịch Na
2
S
2
O
3
0,1N, chỉ thị tinh bột. Hồ tinh
bột chỉ được thêm khi dung dịch có mùa vàng nhạt.
Thí nghiệm 2: Xác định hàm lượng oxy trong mẫu sau khi pha loãng
Xử lý mẫu:
24

- Nếu mẫu có độ kiềm hoặc độ acid thì mẫu phải được trung hòa đến pH khoảng 6,5- 7,5
bằng H
2
SO
4
hoặc NaOH.
- Nếu mẫu có hàm lượng Chloride dư đáng kể, thêm 1ml acid acetic (1:1) hay H
2
SO
4

(1:50) trong 1l mẫu, sau đó tiếp tục thêm 10ml KI 10% rồi định phân bằng Na
2
S
2
O
3

0,025M đến dứt điểm.
Kỹ thuật pha loãng mẫu:
0,1 – 1%: cho nước thải công nghiệp ô nhiễm nặng
1 – 5% : cho nước cống chưa xử lý hoặc để lắng
5 – 25% : cho dòng chảy qua quá trình oxy hóa
25 – 100%: cho các dòng sông ô nhiễm
Độ pha loãng sao cho để sự khác biệt giữa 2 lần định phân phải > 1mg O
2
/l.
Chiết mẫu pha loãng vào 2 chai: một chai đậy kín để ủ 5 ngày (BOD
5
) và một để định

phân tức thì. Chai ủ trong tủ ấm 20
0
C
±
1
0
. Chai đậy kĩ, niêm bằng màng nước mỏng trên
chỗ loe của miệng chai (lưu ý để lượng nước này không bị cạn hết).
- Thực hiện tương tự thí nghiệm 1. Một chai xác định hàm lượng DO ngay trên mẫu pha
loãng : DO
0

Thí nghiệm 3: Định phân hàm lượng oxy trong mẫu sau 5 ngày. Xác định hàm
lượng oxy hòa tan còn dư sau 5 ngày.
- Chai còn lại ủ trong tủ ấm 20
0
C
±
1
0
C. Thực hiện tương tự thí nghiệm1. xác định DO
5

(5 ngày sau).

V. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
BOD (mg/l) = (DO
0
– DO
5

)*f
DO
0
: oxy hòa tan đo được ngày đầu tiên (sục khí trong 2h)
DO
5
: oxy hòa tan được sau 5 ngày
F : hệ số pha loãng

ẢNH HƯỞNG
Vi sinh vật nitrate hóa sẽ sử dụng oxy để oxy hóa nito vô cơ, do đó có thể làm
thiếu hụt oxy hòa tan trong nước dẫn đến việc đo BOD không còn chính xác.


25

VI.CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Chỉ số BOD có ý nghĩa gì đối với môi trường nước?
2. Tại sao phải pha loãng mẫu bằng nước oxy bão hòa?
3. Chủng loại vi sinh vật có ảnh hưởng đến chỉ số BOD của nước thải không?
4. Tại sao không được để nước khô trên bình thủy tinh khi xác định chỉ tiêu BOD?
5. Ánh sáng có ảnh hưởng đến quá trình xác định chỉ tiêu BOD không?