Thí nghiệm hóa kỹ thuật môi trường

THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
MỤC LỤC
Trang
BÀI 1: LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 2
BÀI 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ MÀU 6
BÀI 3: XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC 10
BÀI 4: XÁC ĐỊNH pH 13
BÀI 5: XÁC ĐỊNH ĐỘ ACID 17
BÀI 6: XÁC ĐỊNH ĐỘ KIỀM 21
BÀI 7: XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG 25
BÀI 8: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT RẮN 32
BÀI 9: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHLORINE 37
BÀI 10: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHLORIDE 39
BÀI 11: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SẮT 42
BÀI 12: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRATE 45
BÀI 13: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG AMMONIA 48
BÀI 14: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRITE 52
BÀI 15: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PHOSPHATE 55
BÀI 16: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SULFATE 59
BÀI 17: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG BOD 62
BÀI 18: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG COD 65
Bài 1: LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU
I. ĐẠI CƯƠNG :
1
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Lấy mẫu là thu thập một thể tích mẫu thích hợp , sau đó xử lý , vận chuyển đến nơi phân
tích , đảm bảo chất lượng mẫu chưa thay đổi . Việc lấy mẫu và bảo quản phải thận trọng ,
tuân thủ theo đúng quy định kỹ thuật sao cho mẫu nước vẫn giữ nguyên những đặc tính
cơ bản . Nếu có thay đổi cũng không đáng kể .
II. MỤC ĐÍCH LẤY MẪU :
 Điều tra chất lượng nước .

 Phát hiện , đánh giá ô nhiễm .
 Xác định tính thích hợp cho việc sử dụng nguồn nước với nhiều mục đích khác
nhau .
 Tham gia vào quá trình quản lý nguồn tài nguyên nước .
III. PHƯƠNG THỨC LẤY MẪU :
a. Chuẩn bị dụng cụ
 Thiết bị thu mẫu : Bình chứa mẫu ( bằng nhựa , thép không rỉ hoặc thủy tinh ) ,
thiết bị phân tầng đáy , thủy sinh . Thiết bị lấy mẫu ở các độ sâu khác nhau ( thiết
bị lấy mẫu đóng kín theo chiều sâu ) , gầu lấy mẫu , bơm thu mẫu , thiết bị thu
mẫu tự động .
 Bình chứa mẫu có dung tích 2 lít ( phân tích các chỉ tiêu hóa lý ) phải sạch , khô
và tráng ít nhất 3 lần bằng chính nguồn nước trước khi lấy mẫu . Mẫu nước cần
lấy đầy bình và đậy kín nắp . Riêng mẫu phân tích vi sinh cần lấy trong bình riêng
đã được thanh trùng ở nhiệt độ 175
o
C trong 1 giờ và mẫu không được lấy quá
đầy .
 Ghi nhận vào hồ sơ lấy mẫu : Chai lấy mẫu cần được dán nhãn , ghi chép đầy đủ
những chi tiết liên quan đến việc lấy mẫu như : thời điểm lấy mẫu ( ngày , giờ ) ,
tên người lấy mẫu , vị trí lấy mẫu , loại mẫu , các dữ liệu về thời tiết , mực nước ,
dòng chảy, khoảng cách bờ , độ sâu , phương pháp lấy mẫu , các công trình liên
hệ đến mẫu nước , chi tiết về về phương pháp lưu giữ mẫu đã dùng .

Chai lấy mẫu nước ở độ sâu 1 -20 m
2
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
b. Phương pháp lấy mẫu
 Mẫu lấy từ hệ thống phân phối nước của thành phố hoặc từ giếng ngầm đều cần
xả hoặc bơm bỏ lượng nước ban đầu trước khi lấy mẫu để đảm bảo đúng chất
lượng nguồn . Chú ý xả lượng nước ứ đọng tại vòi khoảng 2 giờ trước khi lấy mẫu

hoặc bơm xả rửa nước ban đầu với tốc độ cao trước khi lấy mẫu . Đối với các
nguồn nước cần giám sát ô nhiễm nên chọn lấy mẫu ở nhiều độ sâu khác nhau và
theo diện rộng . Không nên lấy mẫu trong các ống vách của giếng khoan vì chất
lượng nước đã bị biến đổi do hoạt động hoá học và sinh học .
 Mẫu nước lấy ở sông , suối hay kênh rạch có tính chất thay đổi theo độ sâu , dòng
chảy , khoảng cách bơ , các yếu tố về thời tiết … do vậy cần chọn lấy mẫu hỗn
hợp hay lấy mẫu riêng biệt . Nếu lấy mẫu bất kỳ , cần chọn mẫu ở độ sâu trung
bình tại vị trí giữa dòng . Đối với các vị trí tiếp nhận nguồn nước thải cần cẩn thận
chọn nơi và địa điểm lấy mẫu ( phụ thuộc vào tốc độ , hướng dòng chảy ) do vậy
nên xem xét lấy mẫu ở nhiều độ sâu ( do phân tầng ) và theo chiều dọc , ngang .
 Mẫu nước lấy từ ao hồ chịu ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố : Lưu lượng mưa ,
lượng nước chảy tràn trên bề mặt , gio , yếu tố phân tầng theo mùa … Do vậy ,
việc chọn lấy mẫu phải tùy thuộc vào mục đích khảo sát và điều kiện địa phương .
Riêng về lấy mẫu hỗn hợp , nên chọn lấy mẫu ở nhiều vị trí ( giữa dòng , bờ trái ,
bờ phải ) theo nhiều độ sâu khác nhau ( từ mặt thoáng xuống tận đáy ) . Đối với
nước ao , hồ chất lượng nước thường thay đổi theo mùa , tần số lấy mẫu phụ
thuộc vào yêu cầu kiểm tra . Tuy nhiên khoảng cách một tháng giữa các lần lấy
mẫu là chấp nhận đặc trưng cho chất lượng trong thời gian dài .
 Nước thải của các nhà máy công nghiệp nên lấy ở các phân xưởng sản xuất theo
từng giờ , từng ca sản xuất và lấy ở vị trí cống chung . Nếu cần lấy mẫu hỗn hợp ,
khi trộn lẫn các mẫu , cần xử lý thích hợp tránh sự thất thoát các chất dễ bay hơi ,
ảnh hưởng đến kết quả phân tích mẫu .
III. BIỆN PHÁP AN TOÀN :
 Trong quá trình lấy mẫu phải chú ý đến các thành phần độc chất trong mẫu do vậy
cần áp dụng những biện pháp đề phòng hữu hiệu và xử lý mẫu thích hợp . Độc
chất có thể thấm qua da , bay hơi thâm nhập vào phổi , cũng không loại trừ tình
trạng ngộ độc qua đường tiêu hóa . Hiện tượng nhiễm bệnh do vi khuẩn , virut .
 Các phương tiện phòng hộ phổ biến là : găng tay , ủng, kính bảo hộ mắt , khẩu
trang … Trong phòng thí nghiệm , khi tiếp xúc với chất độc dễ bay hơi , nhân
viên phải trang bị thêm mặt nạ chống hơi độc cá nhân và chỉ mở các bình mẫu

nghi ngờ có hơi độc nơi vắng người , thông thoáng tốt hay trong tủ hút mà thôi .
 Đối với chất hữu cơ dễ cháy , không được phép hút thuốc gần mẫu , nơi chứa
mẫu cũng như trong phòng thí nghiệm . Cảnh giác với các tia lửa , ngọn lửa hay
nguồn nhiệt quá nóng . Trong phòng kín như phòng lạnh , phòng trữ mẫu , phải
lưu ý đến tiếp điểm của công tắc neon , máy điều nhiệt , bộ phức hợp sử dụng
điện … là những nơi có thể gây ra tia lửa điện , nguyên nhân gây ra những vụ
cháy nổ . Tùy nguồn nhiễm bẩn mà có biện pháp phòng hộ y tế nghề nghiệp khác
nhau .
3
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
II. THỜI GIAN LƯU TRỬ MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU :
 Thời gian lưu trử mẫu càng ngắn thì kết quả phân tích càng chính xác . Sau khi
lấy mẫu đòi hỏi phải phân tích ngay một số các chỉ tiêu sau: pH , nhiệt độ , DO ,
H
2
S , CO
2
, Clo dư .
 Thời gian lưu trử tối đa đối với các mẫu được giới hạn như sau :
- Nước thiên nhiên không bị ô nhiễm : 72 giờ
- Nước gần nguồn gây ô nhiễm : 48 giờ
- Nước bị ô nhiễm nặng : 12 giờ
 Nếu mẫu có thêm hóa chất để bảo quản , thời gian lưu mẫu có thể kéo dài hơn .
 Phương thức bảo quản mẫu nước theo chỉ tiêu phân tích được trình bày trong
bảng sau :
 Bảng 1 : Phương thức bảo quản và thời gian tồn trữ
Chỉ tiêu phân tích Phương thức bảo quản Thời gian tồn trữ tối đa
Độ cứng ( hardness ) Không cần thiết
Calci ( Ca
2+

) Không cần thiết
Cloride ( Cl
-
) Không cần thiết
Floride ( F
-
) Không cần thiết
Độ dẫn điện 4
o
C 28 giờ
Độ acid, độ kiềm 4
o
C 24 giờ
Mùi 4
0
C 6 giờ
Màu 4
o
C 48 giờ
Sulphate 4
o
C , pH< 8 28 ngày
H
2
S Thêm 2 mg/l zine acetate 7 ngày
DO ( 0,7 ml H
2
SO
4
+ 1 ml NaN

3
) /
300 ml ; 10 - 20
o
C
8 giờ
COD 2 ml/l H
2
SO
4
7 ngày
Dầu và mở 4
o
C , 2 ml/l H
2
SO
4
28 ngày
Carbon hữu cơ 2 ml/l HCL , pH<2 7 ngày
Cyanide 4
o
C , NaOH , pH>12 , trong tối 24 giờ
Phenol 4
o
C , H
2
SO
4
, pH<2 24 giờ
N-NH

3
4
o
C , H
2
SO
4
, pH<2 7 ngày
N-NO
2
, N-NO
3
4
o
C , H
2
SO
4
, pH<2 Phân tích ngay
Phosphate 4
o
C 48 giờ
Fe , Mn 4
o
C , HNO
3
, pH<2, 6 tháng
4
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Bài 2 ĐỘ MÀU

I. ĐẠI CƯƠNG :
 Nước thiên nhiên sạch thường không màu , màu của nước mặt chủ yếu do chất
mùn, các chất hòa tan , keo hoặc do thực vật thối rửa . Sự có mặt của một số ion
kim loại và các chất thải công nghiệp cũng làm cho nước có màu .
 Độ màu của nước được xác định theo thang màu tiêu chuẩn tính bằng đơn vị Pt-
Co . Trong thực tế , độ màu có thể phân thành hai loại : độ màu thực và độ màu
biểu kiến . Độ màu biểu kiến bao gồm cả các chất hòa tan và các chất huyền phù
tạo nên , vì thế màu biểu kiến được xác định ngay trên mẫu nguyên thủy mà
không cần loại bỏ chất lơ lửng . Độ màu thực được xác định trên mẫu đã ly tâm
và không nên lọc qua giấy lọc vì một phần cấu tử màu dễ bị hấp thụ trên giấy lọc .
1. Ý nghĩa môi trường
Đối với nước cấp , độ màu biểu thị giá trị cảm quan , độ sạch của nước . Riêng
với nước thải , độ màu đánh giá phần nào mức độ ô nhiễm nguồn nước .
2. Phương pháp xác định
Nguyên tắc xác định độ màu dựa vào sự hấp thu ánh sáng của hợp chất màu có
trong dung dịch , phương pháp xác định là phương pháp so màu
3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Độ đục ảnh hưởng đến việc xác định độ màu thật của mẫu
 Khi xác định độ màu thực , không nên sử dụng giấy lọc vì một phần màu thực có
thể bị hấp thụ trên giấy
 Độ màu phụ thuộc vào pH của nước , do đó trong bảng kết quả cần ghi rõ pH lúc
xác định độ màu .
II. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT :
2.2. Hoá chất
5
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Dung dịch màu chuẩn Potassium chloroplatinate K
2
PtCl
6

( 500 Pt-Co ) : Hoà tan
1,246 g K
2
PtCl
6
và 1 g CoCl
2
.6H
2
O trong nước cất có chứa 100 ml HCl đậm đặc ,
định mức thành 1 lí t.
2.1. Thiết Bị
 Pipet 10 ml :
 Erlen 125 ml : 6
 PH kế
 Máy ly tâm
 Máy Spectrophotometer ( máy so màu )

III. TIẾN HÀNH :
a. Lập đường chuẩn
Pha chế dung dịch chuẩn để có thang màu chuẩn từ 0 – 250 đơn vị màu Pt- Co
Số mẫu 0 1 2 3 4 5
Dung dịch màu chuẩn ( 500 Pt-Co ) , ml 0 10 20 30 40 50
Nước cất , ml 100 90 80 70 60 50
Độ màu , Pt-Co 0 50 100 150 20
0
250
b. Đo độ hấp thu của mẫu trên máy spectrophotometer ở bước sóng 455 nm .
 Màu biểu kiến : đo độ hấp thu của mẫu nước chưa xử lý .
 Màu thực : quay ly tâm cho đến khi loại bỏ hoàn toàn các hạt huyền phu . Tốc độ

và thời gian ly tâm phụ thuộc vào đặc tính và hàm lượng các hạt huyền phù nhưng
thường không vượt quá 1 giờ . Đo độ hấp thu của mẫu nước sau ly tâm .
c. Đo pH , ghi kết quả pH cùng kết quả độ màu .
Bên cạnh phương pháp trên , độ màu còn được xác định trực tiếp trên các máy so màu
( chuyên dùng cho phân tích môi trường ) theo chương trình độ màu đã được cài đặt
sẵn trên máy bởi các nhà sản xuất .
6
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
IV. TÍNH TOÁN :
Từ độ màu và độ hấp thu của dung dịch chuẩn . Vẽ giản đồ C = f( A ) áp dụng chương
trình excel , sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình bậc nhất C=
a * A + b . Từ trị số độ hấp thu A
m
của mẫu , tính nồng độ C
m
. Trường hợp trị số A
m
của
mẫu nằm ngoài các trị số của dung dịch chuan , phải pha loãng mẫu đến trước khi đo .

V. TRẢ LỜI CÂU HỎI :
1. Nguyên nhân gây nên độ màu đối với nước ?
 Nước mặt ( sông , ao hồ ) : do các chất mùn , các chất hoà tan , keo hay do thực
vật thối rữa , các phiêu sinh vật có sẵn trong nước . Mặt khác do nhà máy thải nước thải
có chứa các ion kim loại , do nước mưa chảy tràn cuốn theo phù sa hoặc các chất bẩn
có màu khác nhau làm cho nước mặt có màu .
 Nước thải sinh hoạt : do các chất tẩy rửa có lẫn trong nước thải sinh hoạt , các
chất dinh dưỡng ( P , N ) bị phân huỷ , dầu mơ , màu thực phẩm …
 Nước thải công nghiệp : do các hợp chất màu của nhà máy nhuộm , các ion kim
loại có màu , chất hữu cơ , các chất rắn lơ lửng …

2. Nêu các phương pháp khử màu trong mẫu nước ?
 Sử dụng các chất oxy hoá như Cl
2
, KMNO
4
, O
3
… để oxy hoá các chất gây màu
trong mẫu nước .
 Ly tâm mẫu nước để loại bỏ các chất lơ lửng .
 Dùng hoá chất tạo kết tủa kết hợp với các chất phụ trợ để loại bớt màu của nước thải
vì tạo kết dính các chất màu thành các hạt lớn hơn rồi đem lắng hoặc ly tâm .
 Dùng các chất hấp phụ như than hoạt tính để làm sạch các chất hữu cơ gây màu có
trong mẫu nước .
 Lọc mẫu nước ( chi phí cao nên ít sử dụng, chỉ dùng khi cần thu hồi một số thành
phần đặc biệt có trong nước thải )
 Phương pháp tuyển nổi : loại bỏ các chất lơ lửng mịn , dầu mỡ …
3. Giải thích tại sao chọn cobalt chloride làm dung dịch màu chuẩn . Có thể sử
dụng thang màu chuẩn để xác định độ màu một dòng nước bị ô nhiễm bởi nước
thải công nghiệp được không ? Giải thích ?
Dùng dung dịch cobalt chloride ( có màu xanh lá cây nhạt ) làm dung dịch màu chuẩn
vì đây là chất dễ tìm , ít độc và bền màu với môi trường . Dung dịch K
2
PtCl
6
tạo với
những lượng cobalt chloride thành những màu tương tự như màu tự nhiên của nước
( điều chỉnh lượng cobalt chloride khi điều chế dung dịch chuan )
Để xác định độ màu một dòng nước bị ô nhiễm bởi nước thải công nghiệp , nếu sử
dụng thang màu chuẩn ta sẽ gặp sai số do nước thải công nghiệp có nồng độ hữu cơ cao

, chứa các ion kim loại gây màu và luôn biến đổi . Ngoài ra tuỳ vào quy mô , loại hình
sản xuất mà độ màu nước thải ra từ các nhà máy cũng khác nhau . Do đó nên đo trực
tiếp hay dùng máy chuyên dụng để đo thì chính xác hơn .
7
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
BÀI 3 ĐỘ ĐỤC
I. ĐẠI CƯƠNG :
 Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện diện của một số các chất lơ lững có kích
thước thay đổi từ dạng phân tán thô đến dạng keo , huyền phu . Trong nước các
chất gây đục thường la : đất sét , chất hữu cơ , vô cơ và các vi sinh vật bao gồm
các loại phiêu sinh động vật .
 Độ đục phát sinh từ nhiều nguyên nhân như :
 Đất , đá từ vùng núi cao đổ xuống đồng bằng ( do hoạt động trồng trọt )
 Anh hưởng của nước lũ , làm xáo động lớp đất , lôi cuốn , phân rã xác
động , thực vật .
8
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
 Chất thải sinh hoạt , nước thải sinh hoạt , nước thải công nghiệp .
 Sự phát triển của vi khuẩn và một số vi sinh vật ( tảo … )
1. Ý Nghĩa Môi Trường
Độ đục ảnh hưởng quan trọng đến cấp nước công cộng : làm giảm vẽ mỹ quan ,
gây khó khăn cho quá trình lọc và khử khuẩn .
2. Phương pháp thí ngiệm
Ap dụng phương pháp so màu theo nguyên tắc dựa trên sự hấp thu ánh sáng của
các cặn lơ lửng có trong dung dịch.
3. Các yếu tố ảnh hưởn
 Cặn lơ lững lớn có khả năng lắng nhanh , làm sai lệch kết quả đo .
 Ong đo bị bẩn , mẫu có nhiều bọt khí và độ màu thực của mẫu là những nguyên
nhân ảnh hưởng tới kết quả độ đục .
II. THIẾT BỊ VÀ HOÁ CHẤT :

2.1. Thiết Bị
 Pipet 5 ml : 1
 Pipet 25ml : 1
 Erlen 125 ml : 10
 Máy spectrophotometer hoặc máy đo độ đục
2100P Portable Turbidimeter:
Product Overview Laboratory-grade performance , in
2.2. Hóa Chất
Dung dịch độ đục chuẩn ( Hydrazine sulfate và hexamethylene tetramine )
Dung dịch lưu trữ (sử dụng trong 1 tháng ) :
Dung dịch 1 : Hoà tan 1 g hydrazine sulfate ( NH
2
NH
2
H
2
SO
4
) trong 100 ml nước cất
Dung dịch 2 : Hoà tan 10 g hexamethylenetetramine ( C
6
H
12
N
4
) trong 100 ml nước cất
Dung dịch chuẩn ( 400 FTU ) : Hoà trộn 5 ml dung dịch 1 và 5 ml dung dịch 2 . Pha
loãng thành 100 ml với nước cất . Sau đó để lắng 24 giờ ở nhiệt độ 25 ± 3
o
C

III. THỰC HÀNH :
a. Lập đường chuẩn : Pha loãng từ dung dịch chuẩn để có độ đục chuẩn theo bảng sau :
STT 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Dung dịch chuan , ml 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Nước cất , ml 100 98 96 94 92 90 88 86 84
Độ đục , FTU 0 8 16 24 32 40 48 56 64
9
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Đo độ hấp thu của các dung dịch chuẩn trên máy spectrophotometer ở bước sóng 450
nm .
b. Lắc thật kỹ bình đựng mẫu , đo độ hấp thu của mẫu trên máy spectrophotometer ở
bước sóng 450 nm . Ghi nhận kết quả đo .
IV. TÍNH TOÁN :
Từ độ đục và độ hấp thu của dung dịch chuan , vẽ giản đồ C= f(A) , sử dụng phương
pháp bình phương cực tiểu để lập phương trình C= a * A + b . Từ trị số độ hấp thu A
m
của mẫu , tính nồng độ C
m
nếu trị số A
m
của mẫu vượt quá các trị số của dung dịch
chuan , phải pha loãng mẫu.
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI :
1. Tìm hiểu một số phương pháp xác định độ đục trong mẫu nước ?
 Phương pháp Nephelometer dựa trên sự so sánh cường độ ánh sáng phân tán trong
nước dưới điều kiện ấn định và một dung dịch huyền phù chuẩn trong điều kiện giống
nhau . Formazine Polyme được dùng làm dung dịch huyền phù chuẩn . Độ đục của dung
dịch huyền phù chuẩn ở 40 NTU gần tương đương 40
0
Jackson khi đo bằng nến.

Phương pháp Nephelometer có độ chính xác cao , độ nhạy và khả năng ứng dụng trên
khoảng đo độ đục rộng .
 Phương pháp đo bằng nến với giới hạn thấp nhất ở độ đục 25 đơn vị chỉ thích hợp
cho việc xét nghiệm những mẫu nước có độ đục cao .
2. Tại sao độ đục không tương quan với nồng độ chất lơ lửng trong mẫu nước ?
Có nhiều nguyên nhân gây độ đục trong nước thải, ngoài yếu tố chất lơ lửng còn phụ
thuộc nhiều yếu tố như sự phát triển của vi sinh vật, tảo… nên dù nước thải có độ đục
cao cũng không hẳn nồng độ chất lơ lửng trong mẫu nước cao.
3. Giới hạn độ đục theo tiêu chuẩn nước cấp là bao nhiêu ? Tại sao phải đặt
giới hạn trên ?
Theo TCVN độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được ( độ trong ) . Chất
lượng nước cấp phải đạt :
Khu vực đô thị : độ trong Schneiler > 30 cm
Khu vực nông thôn : độ trong Schneiler > 25 cm
Đặt giới hạn độ đục nhằm đảm bảo sức khỏe cho cộng đồng . Độ đục cao tạo thành các
bông cặn , hàm lượng chất lơ lửng cao gây tắc nghẽn đường ống , gây khó khăn cho quá
trình lọc và khử khuẩn .
10
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
BÀI 4 PH
1. ĐẠI CƯƠNG:
PH là đại lượng đặc trưng cho tính acid hay kiềm trong mẫu nước và được định nghĩa
theo hàm toán học như sau:
PH = - log { H
+
}
Phản ứng phân ly của nước được thể hiện theo phương trình:
H
2
O  H

+
+ OH
-
Theo định luật tác dụng khối lượng có thể viết:
[ H
+
} [OH
-
]
K
H2O
=
[H
2
O]
[H
+
][OH
-
] = K
H2O
x [H
2
O] = K
w
- K
w
: tích số ion của nước
- [H
+

][OH
-
]: Nồng độ của ion H
+
và ion OH
-
- [H
2
O]: Nồng độ nước không phân ly
- K
H2O
: Hằng số phân ly của nước
Ở nhiệt độ 25
o
C, Kw = K
H2O
x [H
2
O] = 1,8 x 10
-16
x 1000 /18 = 10
-14
[H
+
] = [OH
-
] = 10
–7
Giá trị pH được thể hiện theo thang đo từ 0 – 14, trong đó pH 7 được xem là pH trung
tính.

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

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

Môi trường acid Môi trường trung hòa Môi trường kiềm
1. Ý nghĩa môi trường
11
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Trong lãnh vực cấp nước, pH liên quan đến tính ăn mòn, hòa tan và ảnh hưởng đến các
quá trình xử lý nước như keo tụ, diệt khuẩn, làm mềm, khử sắt.
PH chi phối moi quá trình hoạt động của vi sinh vật trong nước. Vì vậy, pH cần được
kiểm soát trong khoảng thích hợp khi xử lý nước thải bằng pháp sinh học.
2. Phương pháp xác định
Hai phương pháp thông thường để xác định pH là phương pháp so màu và phương pháp
điện thế kế.
Phương pháp so màu: có dãy đổi màu tương ứng với khoảng pH rộng để chặn khoảng
pH , sau đó dùng chỉ thị màu chuyên biệt (để đổi màu pH trong một khoảng giới hạn pH
thay đổi hẹp)
Phương pháp đo điện thế kế: dựa trên nguyên tắc chênh lệch điện thế giữa điện cực
chuẩn calomel và điện cực H
+
, phương pháp này có độ chính xác cao. Việc sử dụng máy
tùy theo nhà thiết kế, do vậy thao tác đo và cách bảo quản máy phải theo tài liệu hướng
dẫn.
3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Mẫu có độ màu, độ đục cao
 Mẫu có chứa các chất oxy hóa mạnh có tác dụng tẩy màu
 Nhiệt độ thay đổi gây ảnh hưởng trên mẫu, do vậy việc so màu nên chỉ tiến hành
trong điều kiện phòng thí nghiệm.
II. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT:

2.1. Thiết bị:
- Ống nghiệm 25 ml: 20 - Pipet 10 ml: 4
- Pipet 25 ml: 1 - Máy đo pH
2.2. Hóa chất:
- Chỉ thị màu tổng hợp - Chỉ thị màu chuyên biệt
12
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
- Dung dịch borat Na
2
B
4
O
7
- Dung dịch KH
2
PO
4
O,1 N
- Dung dịch Na
2
CO
3 -
Giấy chỉ thị pH
III. THỰC HÀNH
3.1. Xác định bằng phương pháp so màu
a. Chuẩn bị dung dịch đệm:
. Dung dịch đệm pH = 5,8 – 7,2
. Dung dịch đệm pH = 9,4 - 11
b. Phương pháp xác định sơ bộ:
Chuẩn bị dãy ống nghiệm theo giá trị pH tăng dần. Các ống nghiệm được ghi số thứ tự

theo giai biểu màu ứng với từng pH, lần lượt thêm 10 ml dung dịch đệm + 0,4 ml chỉ thị
tổng hợp.
Xác định pH sơ bộ theo bảng mẫu tương quan sau:
PH 4 4,5 5 5,5 6 7 7,5 8 9 9,5
Màu Đỏ Đỏ
cam
Cam Vàng Vàng
lục
Lục Lục
lam
Lam
nhạt
Lam
đậm
Lam
tím
Quan sát màu của ống đựng mẫu, so sánh với màu chen giữa từng cặp ống dung dịch
đệm. Ghi nhận giá trị pH gần đúng.
Sau khi có giá trị pH gần đúng, chọn một trong các chỉ thị chuyên biệt sau để có giá trị
pH đúng của mẫu:
- Brothymol : pH = 6,0 – 7,6
- Phenol đỏ : pH = 6,8 – 8,4
- Thymol xanh : pH = 8,0 - 9,6
Xác định giống như phần trên, ghi giá trị pH đúng của mẫu
3.2 Xác định bằng giấy chỉ thị pH
Dùng đủa khuấy nhúng vào dung dịch muốn đo pH, chấm lên mẫu giấy chỉ thị. Quan sát
màu trên mẫu giấy và so sánh với thang màu chuẩn (đính kèm bên ngoài hộp giấy) ghi
nhận giá trị pH của mẫu nước.
3.3 Xác định bằng máy đo pH
 Nhúng điện cực thủy tinh vào dung dịch mẫu, kết quả đo pH được hiển thị trực

tiếp trên màn hình của máy đo. Để đảm bảo độ chính xác của kết quả, cần chỉnh
pH của máy theo các giá trị dung dịch đệm đi kèm. Hai dung dịch đệm chuẩn
thường sử dụng có pH = 7 và pH = 4
 Sau khi đo, cần rửa sạch điện cực, lau khô và đậy nắp bảo vệ. Luôn chú ý giữ đầu
điện cực nhúng chìm trong dung dịch bảo quản (KCl 3N).
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI :
13
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
1. Nêu mối quan hệ giữa pH và nồng độ ion H
+
và ion OH
-
Do việc biểu diễn hoạt tính ion hidro dưới dạng nồng độ mol là không thuận tiện nên để
khắc phục khó khăn này năm 1909 Soreson kiến nghị biểu diễn nồng độ hoạt tính của ion
hidro dưới dạng logarit âm và ký hiệu là pH
+
. Ký hiệu của ông được thay bằng ký hiệu
đơn giản hơn là pH và được biểu diễn bằng:
pH = - log [ H
+
] hay pH =
+
1
log [ H ]
ở pH=2 thì [ H
+
] = 10
-2
ở pH=10 thì [ H
+

] = 10
-10
Đối

với nước tinh khiết ở 20
0
C thì
[ H
+
] [ OH
-
] = 10
-7
x10
-7
nên

pH = - log [ OH
-
] hay pH =
-
1
log [ OH ]

2. Anh hưởng của pH đối với quá trình xử lý sinh học, hóa lý, hóa học?
 Anh hưởng của pH đối với quá trình xử lý sinh học:
Vi sinh vật được sử dụng để xử lý các nguồn nước thải thì cần phải có một môi trường
sống nhất định để chúng phát triển. Vì vậy pH được xem là một điều kiện giúp cho VSV
tồn tại và phát triển trong môi trường nước thải. Mỗi loài VSV cần có pH thích hợp để
tồn tại và phát triển, vì thế nếu pH bị thay đổi đột ngột thì VSV sẽ bị ức chế, không phát

triển được và chết đi làm cho hiệu suất xử lý không đạt yêu cầu.
 Anh hưởng của pH đối với quá trình xử lý hóa lý
Trong các công trình xử lý bằng keo tụ, trao đổi ion … thì pH là yếu tố cần xem xét để
các phản ứng, các quá trình xảy ra tối ưu.
 Anh hưởng của pH đối với quá trình xử lý hóa học
Trong quá trình khử trùng của nước, yếu tố pH quan trọng vì pH trong nước càng cao
thì hiệu quả khử trùng càng giảm. Việc xác định pH giúp chúng ta biết được tính chất
của nước mang tính axit hay kiềm để lên kế hoạch tính toán hàm lượng chất khử trùng
cho phù hợp.
3. Nêu sự tương quan của pH đối với độ kiềm và độ acid của mẫu nước?
pH thường nằm trong dãy 0 – 14, với pH= 7 ở 25
0
C biểu diễn tính trung hòa tuyệt đối.
Khoảng từ 0 đến 7: dãy axit
Khoảng từ 7 đến 14: dãy kiềm.
Vì hằng số K
n
thay đổi theo nhiệt độ nên pH của tính trung hoà cũng thay đổi là 7.5 khi ở
0
0
C.
Tính axit tăng khi giá trị pH giảm và tính kiềm tăng khi giá trị pH tăng.
BÀI 5 ĐỘ ACID
I. ĐẠI CƯƠNG:
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
14
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

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.
1. Ý Nghĩa Môi Trường
Nước mang tính acid rất được chú ý do tính chất an mòn của chúng. Đặc biệt trong các
quá trình xử lý sinh học, pH phải duy trỳ ở khoảng 6 – 9 . Do vậy, dựa vào độ acid của
nước để tính chính xác lượng hóa chất sử dụng.
2 Phương pháp thí nghiệm(Phương pháp chuẩn độ)
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).
3. 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.
 Trong trường hợp mẫu có độ màu và độ đục cao, phải xác định độ acíd bằng
phương pháp chuẩn độ điện thế.
II. 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
15
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Buret Buret digital
2.2 Hóa Chất
 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.
III. THỰC 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.
16
Buret tự động
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
IV. TÍNH TOÁN :
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

III.TRẢ LỜI CÂU HỎI :
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
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 2 4
2 2 2 4 2 4

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.
17
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
+ - + 2-
2 2 2 3 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
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
BÀI 6 ĐỘ KIỀM
I. ĐẠI CƯƠNG:
Độ kiềm biểu thị khả năng thu nhận proton H
+
của nước. Độ kiềm trong nước 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.

Những nguồn nước ô nhiễm, muối của acid yếu như acid acetic, propionic cũng làm thay
đổi độ kiềm. Ngoài ra, sự có mặt của ammonia cũng ảnh hưỡng đến độ kiềm tổng cộng
của mẫu nước.
1. Ý nghĩa môi trường
Nguồn nước mặt, ở điều kiện thích hợp, có sự xuất hiện của tảo. Chính 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. Ngoài ra một số nguồn nước được xử lý với
hóa chất ( làm mềm bằng vôi hay soda) có chứa nhóm carbonate và OH
-
làm tăng độ
kiềm.
2. Phương pháp xác định (phương pháp chuẩn độ)
Xác định độ kiềm bằng phương pháp định phân thề tích với chỉ thị phenolphtalein và
methyl cam (hoặc chỉ thị hỗn hợp bromoresol lục + methyl đỏ) trong từng giai đoạn và
tùy trường hợp:
 Chỉ thị phenolphtalein sẽ có màu tím nhạt trong môi trường có ion hydroxide và
ion carbonate, màu tím sẽ trở nên không màu khi pH < 8,3.
 Chỉ thị methyl cam cho màu vàng với bất kỳ ion kiềm nào và trở thành màu đỏ
khi dung dịch trở thành acid. Việc định phân được xem là hoàn tất khi dung dịch
có màu da cam (pH = 4,5).
Vì sự đổi màu của methyl cam khó nhận thấy, nên chọn định phân với chỉ thị hỗn hợp
bromocresol lục + methyl đỏ có khoảng đổi màu rõ ràng.
3. Các yếu tố ảnh hưởng
 Lượng chlorine dư trong nước uống ảnh hưởng đến kết quả định phân làm nhạt
màu chất chỉ thị.
 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 thủy
tinh làm cho điểm cuối đến chậm. Để khắc phục hiện tượng này, có thể chùi
electrode mỗi khi tiến hành thí nghiệm. Không lọc, pha loãng hay cô đặc mẫu.
II. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT:

2.1. Thiết Bị :
- Pipet 25 ml: 1 - Erlen 125ml: 2
- Ong đong 100ml: 1 - Buret 25 hoặc 50ml:1
- Máy khuấy từ:1
19
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
2.2. Hóa chất:
 Dung dịch HCl hay H
2
SO
4
0,02N: Hoà tan 28 ml H
2
SO
4
đậm đặc thành 1 lít dung
dịch (H
2
SO
4
1N). Lấy 20 ml dung dịch H
2
SO
4
1N hoà tan thành 1 lít. Định phân
lại nồng độ acid bằng Na
2
CO
3
0,02N (hoà tan 1,06 g Na

2
CO
3
đã sấy ở 105
o
C
thành 1 lít)
 Chỉ thị phenolphthalein 0,5%: Hoà tan 500 mg phenolthalein trong 50 ml
methanol, thêm nước cất định mức thành 100 ml.
 Chỉ thị metyl da cam: Hoà tan 50 mg Methylccam trong nước cất thành 100 ml.
 Chỉ thị hỗn hợpbromocresol lục và methyl đỏ: Hoà tan 20 mg methyl đỏ và 200
mg bromocresol lục vào ethanol, định mức thành 100 ml bằng dung dịch ethanol
95
o
.
III. THỰC HÀNH :
a. Mẫu có pH > 8,3
Lấy 100ml mẫu vào erlen, thêm 3 giọt chỉ thị màu phenolphthalein. Định phân bằng dung
dịch H
2
SO
4
cho đến khi dung dịch vừa mất màu. Ghi nhận thể tích V
1
ml H
2
SO
4
0,02N
đã dùng để tính ĐỘ KIỀM PHENOL (P)

b. Mẫu có pH < 8,3
Lấy 100ml mẫu vào bình tam giác, thêm 3 giọt chỉ thị màu metyl cam (hay 3 giọt chỉ thị
màu hỗn hợp). Làm 2 ống đối chứng, cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 25ml mẫu, ống thứ
nhất thêm 1ml H
2
SO
4
1N + 1 giọt metyl cam, ống thứ 2 thêm 1ml NaOH 1N +1 giọt
methyl cam (màu giữa 2 ống đối chứng). Nếu dùng chỉ thị hỗn hợp, tại điểm kết thúc
dung dịch 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.
IV. TÍNH TOÁN:
V
1
x 0,02 x 50 x 1000
Độ kiềm Phenol ( mg CaCO
3
/l ) =
20
Máy khuấy từ
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
V mẫu
5,5 x 0,02 x 50 x 1000
Độ kiềm Phenol ( mg CaCO

3
/l ) = = 220 ( mg CaCO
3
/l )
25
V
2
x 1000
Độ kiềm tổng cộng ( mg CaCO
3
/l ) =
V mẫu
0,7 x 1000
Độ kiềm tổng cộng ( mg CaCO
3
/l ) = = 28 ( mg CaCO
3
/l )
25
Dựa trên kết quả có thể tính độ kiềm do các ion khác nhau gây ra theo bảng sau:
Kết quả định phân Độ kiềm do các ion (mg CaCO
3
/l)
OH
–
CO
3
2–
HCO
3

–
P = 0 0 0 T
P < T/2 0 2P 1 – 2P
P = T/2 0 2P 0
P > T/2 2P – T 2(T – P) 0
P = T T 0 0
P : độ kiềm phenol
T : độ kiềm tổng cộng
OH
-
(mg/l) = độ kiềm OH
-
( mg/lCaCO
3
) x 0,34
CO
3
2-
(mg/l) = độ kiềm CO
3
2-
( mg/lCaCO
3
) x 0,6
HCO
3
- (mg/l) = độ kiềm HCO
3
- (mg/lCaCO
3

) x 1,22
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI :
1. Nước có sự xuất hiện của tảo, độ kiềm thay đổi như thế nào? Nêu cơ chế
phản ứng?
Nhiều nguồn nước mặt có điều kiện tốt cho sự phát triển của tảo, đặc biệt là ở những nơi
có cặn nhiều, pH có thể đạt tới 10.
Tảo sử dụng cacbonic cho các hoạt động quang hợp dẫn đến pH cao. Vì CO
2
là khí axit
nên khi khử CO
2
dẫn đến làm giảm nồng độ H
+
vì thế pH tăng.
+ -
2 2 2 3 3
CO + H O H CO H + HCO → →
Vì vậy tảo sử dụng cacbonic làm các dạng độ kiềm thay đổi từ bicacbonat thành
cacbonat và từ cacbonat thành hidroxit (trong quá trình thay đổi này thì độ kiềm tổng
cộng không thay đổi)
Tảo có thể tiếp tục sử dụng CO
2
của nước cho đến khi pH tăng đến giá trị ảnh hưởng,
thường pH có giá trị từ 10 – 11.
Vào ban đêm, tảo sản xuất khí CO
2
làm ảnh hưởng ngược lại của quá trình trên.
21
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
2. Nêu ứng dụng từ các số liệu độ kiềm trong phân tích và xử lý nước?

Dựa vào số liệu độ kiềm, độ pH của nước, người ta xác định được độ ổn định của nước.
Từ đó xác định những tác động mà nước có thể chịu: xâm thực, lắng đọng canxi
cacbonat,…ứng dụng những tính chất này để bảo vệ đường ống bằng kim loại khỏi quá
trình xâm thực bằng cách cho vào nước những hoá chất phù hợp tạo sự lắng đọng canxi
cacbonat len thành ống hình thành lớp bảo vệ vững chắc.
Lựa chọn biện pháp xử lý nước cho thích hợp đảm bảo môi trường cân bằng và sức khoẻ
con người.
Độ kiềm làm tác dụng đệm cho dãy pH tối ưu cho quá trình keo tụ.
Độ kiềm là thông số phải được xem xét đến việc tính toán nhu cầu về vôi và soda trong
quá trình làm mềm nước bằng phương pháp kết tủa.
Là thông số trong quá trình kiểm soát ăn mòn, đánh giá khả năng đệm của nước thải và
bùn, là điều kiện thải của nước thải.
3. Nêu mối quan hệ giữa Cacbonic, độ kiềm và pH trong nước tự nhiên ?
Bằng phương pháp thực nghiệm, để xác định độ ổn định của nước, ban đầu xác định pH
0

và độ kiềm K
to
, sau đó đem bão hoà bằng CaCO3 rồi xác định lại pH và độ kiềm K
t
. Nếu
trong nước có hàm lượng CO
2
tự do, nó sẽ di chuyển một phần canxi cacbonat thành
canxi hidrocacbonat làm cho pH và độ kiềm trong nước tăng lên. Ngược lại nếu trong
nước quá bão hoà canxi cacbonat thì nó sẽ tách ra khỏi nước ở dạng kết tủa bám trên bề
mặt các hạt canxi cacbonat mới đưa vào làm cho pH và độ kiềm của nước giảm.
Chỉ tiêu ổn định của nước được biểu thị như sau:C
0
= K

to
/K
t
= pH
0
/pH
C
0
=1: nước ổn định , C
0
<1: nước có tính xâm thực.C
0
>1: nước có khả năng lắng đọng
CaCO
3

BÀI 7 ĐỘ CỨNG VÀ CALCI
A. ĐỘ CỨNG TỔNG CỘNG
I. ĐẠI CƯƠNG:
Độ cứng được hiểu thông thường 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 căng bề mặt và phá hủy
đặc tính tạo bọt. Những ion dương đa hóa trị 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 rất khó xác định. Nhìn chung độ cứng của nước thiên
nhiên do các muối calci và magnes tạo nên. Ion calci hình thành do sự hòa tan của đá vôi
dưới tác dụng của H
2
CO
3
hay sự kiềm hóa của thạch cao bởi nước.Trên thực tế, độ cứng

tổng cộng được xác định bằng tổng hàm lượng calci, magnes và được biểu thị bằng mg
CaCO
3
/l.
1. Ý Nghĩa Môi Trường
Nước cứng hầu như không độc hại đến sức khoẻ con người, tuy nhiên ở hàm lượng cao,
nước cứng gây ảnh hưởng đến nhu cầu sinh hoạt (tiêu hao nhiều xà phòng, rau luộc lâu
chín). Nguy hiểm khi cấp nước cho lò hơi và một số ngành công nghiệp khác như dệt,
phim ảnh …
22
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
2. Phương pháp xác định (Phương Pháp Định Phân Bằng EDTA)
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) hoặc muối natri dẫn xuất (Na- EDTA)khi thêm
vào dung dịch chứa những ion kim loại đa hóa trị dương, ở pH 10,0 ± 0,1, sẽ tạo thành
các phức chất. Đối với hai ion calci và magnes, nếu có một lượng nhỏ chỉ thị màu hữu cơ
như eriochrome black T, dung dịch sẽ trở nên màu đỏ rượu vang. Khi định phân bằng
EDTA, phản ứng tạo phức giữa EDTA với ion calci, magnes sẽ làm chuyển màu dung
dịch từ đỏ rượu vang sang xanh dương tại điểm kết thúc.
3. Các yếu tố ảnh hưởng
Sự có mặt của một vài ion kim loại nặng làm cho chỉ thị màu nhạt dần hay không rõ ràng
tại điểm kết thúc. Có thể khắc phục trở ngại này bằng cách thêm chất che trước lúc định
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 chịu và độc tính. Bảng 1 hướng dẫn cách sử dụng chất che tùy thuộc hàm lượng
kim loại nặng hay lượng polyphosphate có trong mẫu
Bảng 3 : Hàm lượng các chất gây cản trở , chất che can loại bỏ :

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
Mangané
Nickel
Strontium
Kẽm
Polyphosphate
20
+
+
Trên 20
Trên 30
Trên 30
+
+
Trên20
+
+
20
+
+
0,3
20
5

20
1
0,3
+
200
10
Liều lượng định phân thích hợp khi định phân 50 ml mẫu.
Những lưu ý khi định phân:
- Kỹ thuật định phân, nhiệt độ định phân ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
. Định phân ở nhiệt độ đông đặc: kết quả kém chính xác do sự đổi màu diễn ra chậm.
. Định phân ở nhiệt độ cao: Chỉ thị màu bị phân hủy
23
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
pH có thể tạo ra môi trường dẫn đến kết tủa CaCO
3
. Nhưng định phân quá lâu
cũng có thể hòa tan lại kết tủa cho kết quả thấp hơn. Nhằm giảm thiểu kết tủa
CaCO
3
tạo thành, việc định 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
.
 Nếu độ cứng đã được biết hay đã được xác định bằng phương pháp định phân sơ bộ,
thêm nhanh EDTA với khoảng 90% lượng cần dùng hay một tỷ lệ thích hợp tùy vào
thể tích mẫu cần định phân trước khi chỉnh pH bằng dung dịch đệm.
 Axit hóa mẫu và khuấy trong vòng 2 phút để đuổi CO

2
trước khi chỉnh pH. Xác định
độ kiềm sau mỗi lần thêm axit
II. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT:
1. Thiết Bị
- Erlen 250 ml : 2 - Ống đong : 1
- Erlen 125 ml : 2 - Buret 50 ml : 1
2. Hóa Chất
 Dung dịch đệm : Hoà tan 1,79 g EDTA ( Na-EDTA ) và 644 mg MgCl
2
có thể thay
bằng 780 mg MgSO
4
.7H
2
O trong nước 50 ml nước cất
 Những tác nhân che :
Chất che 1 : Dùng NaOH trung hoà mẫu đến pH = 6 ( nếu mẫu có tính acid ) , thêm
250 mg NaCN dạng tinh thể, thêm đủ dung dịch đệm đảm bảo pH = 10 ± 0,1 .
Chất che 2 : Hoà tan 5 g NaS.9H
2
O trong 100 ml nước cất và bảo quản trong chai kín
có nut .
 Chất chỉ thị màu EBT: sử dụng ở dạng bột khô
 Dung dịch chuẩn EDTA 0,01M: Hoà tan 3,723 g EDTA trong nước cất và định mức
thành 1 lít . Dung dịch này cần được chứa trong chai thủy tinh trung tính hay bình
nhựa polyethylene.
 Dung dịch chuẩn Calcium ( 1 mg CaCO
3
/1 ml ) : Cho 1 g CaCO

3
( hàng tinh khiết )
vào erlen 500 ml, thêm từ từ dung dịch HCl 1-1 vào erlen cho đến khi tan hoàn toàn
CaCO
3
. Thêm 200 ml nước cất và đun sôi để đuổi CO
2
, Làm lạnh, thêm vài giọt chỉ
thị methyl đo . Dùng NH
4
OH 3N hoặc HCl ( 1 - 1 ) chỉnh lại lại pH đến khi có màu
cam . Định mức dung dịch thành 1 lít với nước cất .
 Dung dịch sodium hydroxide : NaOH 0,1 N .
III. THỰC HÀNH:
 Lấy một thể tích mẫu sao cho lượng EDTA chuẩn độ không quá 15ml , hoàn
thành việc định phân trong vòng 5 phút tính từ thời điểm cho dung dịch đệm .
 Pha loãng 25 ml mẫu thành 50 ml với nước cất. Thêm vào dung dịch mẫu 1 ml tới
2 ml dung dịch đệm ( thường dùng 1ml ) đủ để đạt pH 10 ± 0,1 . Thêm chất che
nếu sự thay đổi màu tại điểm kết thúc chuẩn độ không rõ ràng .
 Thêm chất chỉ thị màu. Chuẩn độ từ từ bằng dung dịch EDTA cho đến lúc có
màu xanh da trời tại điểm kết thúc.
24
THÍ NGHIỆM HOÁ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Trường hợp mẫu nước 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 5mg/l ) , chọn
sử dụng thể tích mẫu lớn ( 100ml – 1000ml ) để định phân và thêm vào một lượng
dung dịch đệm , chất che , chất chỉ thị màu theo tỷ lệ tương đương . Tiến hành định
phân bằng EDTA tương tự như phần trên .Ngoài ra cần tiến hành chuẩn độ tương tự
đối với mẫu thử không ( nước cất ) . Thể tích EDTA tham gia phản ứng sẽ là thể tích
EDTA dùng định phân cho mẫu nước trừ đi thể tích EDTA dùng định phân cho mẫu

thử không .
IV. TÍNH TOÁN :
V
1
x C
EDTA
x 1000 x 100 V
1
x 1000
Độ cứng tổng ( mg CaCO
3
/l ) = =
V mẫu V mẫu
Trong đó:
V
1
: Thể tích EDTA chuẩn độ (ml)
C
EDTA :
Nồng độ mol của dung dịch EDTA
V
mẫu
: Thể tích dung dịch mẫu (ml)
V. TRÃ LỜI CÂU HỎI :
1. Nguyên nhân gây ra độ cứng của nước ?
Chủ yếu là do ion Ca
2+
và Mg
2+
có trong nguồn nước khi hoà tan đá vôi dưới tác dụng

của H
2
CO
3
.
Phản ứng :
2+
3 2 2 3
CaCO + CO + H O Ca + 2HCO
−
→
2. Nêu ứng dụng số liệu độ cứng trong phân tích và xử lý nước ?
Số liệu độ cứng được ứng dụng trong cấp nước vì hàm lượng cặn có trong nước sẽ bám
vào thành ống làm giảm tiết diện của ống . Đối với nước sinh hoạt sẽ làm mất tác dụng
của xà phòng, nấu thức ăn lâu chin … Trong các ngành công nghiệp sẽ làm giảm năng
suất của nồi hơi, gây nguy hiểm cho các ngành phim ảnh , dệt …
3. Giải thích hiện tượng gây ra độ cứng giả trong nước ?
Hiện tượng độ cứng giả thường gặp trong nước biển vì hàm lượng muối NaCl cao . Tuy
nhiên độ cứng này có thể bị bay hơi khi đun ở nhiệt độ cao .
25