Tiểu luận Xác định tổng lượng nitơ trong nước

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
1. Trương Thu Hằng
2. Nguyễn Trung Hiếu
3. Trần Thị Hoa
4. Vũ Thị Hoa
MỤC LỤC
A.Mở đầu………………………………………………………2
B.Tổng quan…………………………………………………...3
I.Trạng thái tồn tại của nitơ trong nước………………………..3
II.Nguyên nhân gây ô nhiễm…………………………………..6
III.Tác hại của ô nhiễm nitơ…………………………………...7
IV.Các phương pháp xử lý nitơ trong nươc thải hiện nay…….9
C.Các phương pháp xác định nitơ tổng……………………….12
I. Lấy mẫu và bảo quản mẫu……….........................................12
II.Phương pháp sắc ký………………………………………….12
III.Phương pháp cực phổ……………………………………….13
VI.Phương pháp trắc quang……………………………………14
V.Xác định nitơ tổng theo phương pháp kendan……………..18
D.Kết luận……………………………………………………..22

A.MỞ ĐẦU
1


Hiện nay môi trường đã trở thành vấn đề chung của toàn nhân loại và
được cả thế giới quan tâm.Nằm trong khung cảnh chung đó của toàn thế
giới, đặc biệt là ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dương, Châu Phi, môi
trường ở Việt Nam của chúng ta hiện nay đang xuống cấp từng ngày,nguy
cơ mất cân bằng sinh thái.Có rất nhiều vấn đề hiện nay rất được quan tâm
đó là sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên, phá rừng...làm ảnh hưởng tới chất
lượng cuộc sống và sự phát triển bền vững của đất nước.

Hiện nay vấn đề ô nhiễm nước rất được quan tâm.Trong quá trình
sinh hoạt hàng ngày, dưới tốc độ phát triển như hiện nay con người vô tình
làm ô nhiễm nguồn nước bằng các hóa chất, chất thải từ các nhà máy, xí
nghiệp. Các đơn vị cá nhân sử dụng nước ngầm dưới hình thức
khoan giếng sau khi ngưng không sử dụng không bịt kín các lỗ khoan lại
làm cho nước bẩn chảy lẫn vào làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Các nhà
máy xí nghiệp xả khói bụi công nghiệp vào không khí làm ô nhiễm không
khí, khi trời mưa, các chất ô nhiễm này sẽ lẫn vào trong nước mưa cũng
góp phần làm ô nhiễm nguồn nước.
Hàm lượng Nitơ tổng trong nước cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm
nước.
Việc nghiên cứu, tìm hiểu nitơ tổng đóng vai trò quan trọng vì từ đó
ta có thể tìm được biện pháp xử lý để làm sạch môi trường nước.
Xuất phát từ thực tế đó, nội dung bài tiểu luận của chúng em là:
“Xác định tổng lượng Nitơ trong nước ”. Hy vọng với những thông tin
trong bài tiểu luận của chúng tôi sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn về thực
trạng ô nhiễm Nitơ hiện nay và từ đó đề ra biện pháp xử lý.

B.TỔNG QUAN
2


I.Trạng thái tồn tại của Nitơ trong nước
Trong nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại dưới 3 dạng: các hợp chất
hữu cơ, amoni và các hợp chất dạng ôxy hoá (nitrit và nitrat). Các hợp chất
nitơ là các chất dinh dưỡng, chúng luôn vận động trong tự nhiên, chủ yếu
nhờ các quá trình sinh hoá.

Hợp chất hữu cơ chứa nitơ là một phần cấu thành phân tử protein
hoặc là thành phần phân huỷ protein như là các peptid, axit amin, urê.

Hàm lượng amoniac (NH3) chính là lượng nitơ amôn (NH+4) trong nước
thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm và một số loại nước thải
khác có thể rất cao.
Trong nước thải sinh hoạt nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ
(35%). Nguồn nitơ chủ yếu là từ nước tiểu. Mỗi người trong một ngày xả
vào hệ thống thoát nước 1,2 lít nước tiểu, tương đương với 12 g nitơ tổng
số. Trong số đó nitơ trong urê (N-CO(NH 2)2) là 0,7g, còn lại là các loại nitơ
khác. Urê thường được amoni hoá theo phương trình như sau.
Trong mạng lưới thoát nước urê bị thuỷ phân:
3


CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3

(1.2)

Sau đó bị thối rữa:
(NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O

(1.3)

Như vậy NH3 chính là lượng nitơ amôn trong nước thải. Trong điều kiện
yếm khí amoniac cũng có thể hình thành từ nitrat do các quá trình khử
nitrat của vi khuẩn Denitrificans.
Lượng chất bẩn Nitơ amôn (N-NH4) một người trong một ngày xả vào hệ
thống thoát nước: 7 g/ng.ngày
Trong thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư:
Bảng 1. Các chỉ tiêu trung bình các hợp chất Nitơ trong nước thải sinh hoạt
Chỉ tiêu

Trung bình

Tổng Nitơ, mg/l

40

- Nitơ hữu cơ, mg/l

15

- Nitơ Amoni, mg/l

25

- Nitơ Nitrit, mg/l

0,05

- Nitơ Nitrat, mg/l

0,2

Tổng Phốt pho, mg/l

8

Nitrit (NO2-) là sản phẩm trung gian của quá trình ôxy hoá amoniac hoặc
nitơ amoni trong điều kiện hiếu khí nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas.
Sau đó nitrit hình thành tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter ôxy hoá thành
nitrat.

Các quá trình nitrit và nitrat hoá diễn ra theo phản ứng bậc I:
•

NH4+

kn

NO2-

km

NO3-

Trong đó: kn và km là các hằng số tốc độ nitrit và nitrat hoá.

Các phương trình phản ứng của quá trình nitrit và nitrat hoá được biểu diễn
4


như sau:
•

NH4+ + 1,5O2

Nitrosomonas

•

NO2- + 0,5O2

Nitrobacter

•

NH4+ + 2O2

NO2- + H2O + 2H+
NO3-

NO3- + H2O + 2H+

Quá trình nitrat hoá cần 4,57g ôxy cho 1g nitơ amôn. Các loại vi khuẩn
Nitrosomonas và Nitrobacter là các loại vi khuẩn hiếu khí thích hợp với điều
kiện nhiệt độ từ 2030oC.
Nitrit là hợp chất không bền, nó cũng có thể là sản phẩm của quá trình khử
nitrat trong điều kiện yếm khí.
Ngoài ra, nitrit còn có nguồn gốc từ nước thải quá trình công nghiệp điện
hoá. Trong trạng thái cân bằng ở môi trường nước, nồng độ nitrit, nitrat
thường rất thấp, nó thường nhỏ hơn 0,02 mg/l. Nếu nồng độ amoni, giá trị
pH và nhiệt độ của nước cao, quá trình nitrit hoá diễn ra thuận lợi, và nồng
độ của nó có thể đạt đến giá trị lớn. Trong quá trình xử lý nước, nitrit trong
nước sẽ tăng lên đột ngột.
Nitrat (NO3-) là dạng hợp chất vô cơ của nitơ có hoá trị cao nhất và có
nguồn gốc chính từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải một số ngành công
nghiệp thực phẩm, hoá chất,... chứa một lượng lớn các hợp chất nitơ. Khi
vào sông hồ, chúng tiếp tục bị nitrat hoá, tạo thành nitrat.
Nitrat hoá là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ
chứa nitơ. Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của công trình xử
lý nước thải bằng

phương pháp sinh học.

Mặt khác, quá trình nitrat hoá còn tạo nên sự tích luỹ ôxy trong hợp chất
nitơ để cho các quá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ tiếp theo, khi
lượng ôxy hoà tan trong nước rất ít hoặc bị hết.
Khi thiếu ôxy và tồn tại nitrat hoá sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách ôxy
5


khỏi nitrat và nitrit để sử dụng lại trong các quá trình ôxy hoá các chất hữu
cơ khác. Quá trình này được thực hiện nhờ các vi khuẩn phản nitrat hoá (vi
khuẩn yếm khí tuỳ tiện). Trong điều kiện không có ôxy tự do mà môi trường
vẫn còn chất hữu cơ cácbon, một số loại vi khuẩn khử nitrat hoặc nitrit để
lấy oxy cho quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ. Quá trình khử nitrat được
biểu diễn theo phương trình phản ứng sau đây:
• 4NO3- + 4H+ + 5Chữu cơ

5CO2 + 2N2 + 2H2O

Trong quá trình phản nitrat hoá, 1g nitơ sẽ giải phóng 1,71g O 2 (khử nitrit)
và 2,85g O2 (khử nitrat).
II.Nguyên nhân gây ô nhiễm
Hợp chất của Nitơ được tìm thấy trong nước thải hay được thải trực
tiếp vào nguồn nước mặt phát sinh từ:
• Thất thoát từ phân bón có trong đất
• Nước thải sinh hoạt, chất thải từ người và động vật
• Các hóa chất tẩy rửa và làm sạch
• Nước thải công nghiệp thực phẩm: Chế biến sữa, rau quả, đồ
hộp, chế biến thịt, sản xuất bia, rượu, thuộc da.
Việc sử dụng nitơ trên toàn thế giới, một loại phân bón quan trọng

trong nông nghiệp hiện đại – phân đạm, một nhóm nhà nghiên cứu cảnh
báo rằng việc sử dụng quá mức nitơ trong một thế giới công nghiệp hóa là
nguyên nhân hàng đầu sự ô nhiễm của các hồ, sông, suối như hiện nay.
III.Tác hại của ô nhiễm Nitơ
1) Tác hại của Nitơ đối với sức khỏe cộng đồng
Trên bình diện sức khoẻ Nitơ tồn tại trong nước thải có thể gây nên
hiệu ứng về môi trường. Sự có mặt của Nitơ trong nước thải có thể gây ra
nhiều ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng. Khi trong
nước thải có nhiều Amôniăc có thể gây độc cho cá và hệ động vật thuỷ
6


sinh, làm giảm lượng ôxy hoà tan trong nước. Khi hàm lượng nitơ trong
nước cao cộng thêm hàm lượng phôtpho có thể gây phú dưỡng nguồn tiếp
nhận làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt là lượng ôxy hoà tan trong
nước giảm mạnh gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ.
Khi xử lý nitơ trong nước thải không tốt, để hợp chất nitơ đi vào trong
chuỗi thức ăn hay trong nước cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm.
Nitrat tạo chứng thiếu Vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành
các nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Trẻ sơ sinh
đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha
sữa. Khi lọt vào cơ thể, nitrat chuyển hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn đường
ruột. Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Khi
tác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể
tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thư. Trong cơ thể Nitrit có thể
ôxy hoá sắt II ngăn cản quá trình hình thành Hb làm giảm lượng ôxy trong
máu có thể gây ngạt, nôn, khi nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong.
2) Tác hại của ô nhiễm Nitơ đối với môi trường
Nitơ trong nước thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lượng chất
dinh dưỡng. Do vậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật

phù du như rêu, tảo gây tình trạng thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức
ăn, giảm chất lượng nước, phá hoại môi trường trong sạch của thủy vực,
sản sinh nhiều chất độc trong nước như NH 4+, H2S, CO2, CH4... tiêu diệt
nhiều loại sinh vật có ích trong nước. Hiện tượng đó gọi là phú dưỡng
nguồn nước
Hiện nay, phú dưỡng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh
dẫn nước thải. Đặc biệt là tại khu vực Hà Nội, sông Sét, sông Lừ, sông Tô
Lịch đều có màu xanh đen hoặc đen, có mùi hôi thối do thoát khí H 2S. Hiện
tượng này tác động tiêu cực tới hoạt động sống của dân cư đô thị, làm biến
đổi hệ sinh thái của nước hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của khu
7


dân cư

Hình 2. Qúa trình phú dưỡng trong thủy vực nước mặt

3) Tác hại của Nitơ đối với quá trình xử lý nước
Sự có mặt của Nitơ có thể gây cản trở cho các quá trình xử lý làm giảm
hiệu quả làm việc của các công trình. Mặt khác nó có thể kết hợp với các
loại hoá chất trong xử lý để tạo các phức hữu cơ gây độc cho con người.
8


Một cuộc nghiên cứu mới cho thấy tác động của ô nhiễm nitơ đối với
sức khỏe con người và môi trường khiến châu Âu tổn thất từ 70 đến 320 tỉ
euro mỗi năm.
Theo cuộc nghiên cứu được tiến hành bởi 200 chuyên gia thuộc 21
nước và 89 tổ chức, mức thiệt hại nói trên nhiều gấp đôi lợi ích mà những
hợp chất nitơ mang lại cho ngành nông nghiệp ở châu lục này.

Ông Mark Sutton, một chuyên gia tại Viện Sinh thái học và Thủy học của
Anh và là người đứng đầu cuộc nghiên cứu, cho hãng tin AP biết: “Gần
phân nửa dân số thế giới phụ thuộc vào các loại phân bón nitơ tổng hợp để
có được lương thực nhưng chúng ta cần có những biện pháp để giảm tác
hại của ô nhiễm nitơ”.
IV.Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải hiện nay
Đã có nhiều phương pháp nhiều công trình xử lý nitơ trong nước thải
được nghiên cứu và đưa vào vận hành trong đó có cả các phương pháp hoá
học, sinh học, vật lý .. v v. Nhưng phần lớn chúng đều chưa đưa ra được
một mô hình xử lý nitơ chuẩn để có thể áp dụng trên một phạm vi rộng.
Dưới đây là bảng phân tích một cách tổng quan nhất về dạng và hiệu suất
làm việc của các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải đã được nghiên
cứu và ứng dụng.

9


Bảng 2. Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải
Các phương pháp
xử lý

Hiệu suất xử lý nitơ ( % )
Nitơ
dạng NH3
-

hữu cơ
Xử lý thông thường
Bậc I
10-20%

NH4+

Bậc II

< 10%

0

15-50%

Hiệu suất
NO3-

xử lý %

0
Hiệu

5-10%
suất

thấp

10-30%

Xử lý bằng phương pháp sinh học
Vi khuẩn hấp thụ
Nitơ
Quá

trình

khử

nitrat

Thu hoạch tảo

0

40-70%

0

0

Hiệu
thấp
80-90%

Chủ

yếu

chuyển

hoá Thu hoạch Thu

thành

NH3- sinh khối

NH4+
Quá trình nitrat Xử lý có giói Chuyển hoá
hoá

Hồ ôxyhóa

hạn
Chủ

yếu

chuyển

hoá

thành

thành nitrat

NH3-

NH4+

Xử lý bởi
quá

suất

trình

làm thoáng

70-95%

hoạch

sinh khối

0
Tách

30-70%

50-80%

5-20%
bằng

các quá trình
nitrat và khử

20-90%

nitrat

Các phương pháp hoá học
Châm clo

Kém ổn định

Đông tụ hoá học

50-70%

Cacbon dính bám

30-50%

Trao đổi iôn có Hiệu

90-100%
0
Hiệu suất Hiệu

suất

thấp
Hiệu

suất

thấp
suất 80-97%
10

thấp
suất Hiệu

thấp
0

80-95%
20-30%
10-20%
70-95%


chọn

lọc

với thấp,kém ổn

Amôni
định
Trao đổi iôn có
Hiệu
chọn lọc với
thấp
Nitrat
Các phương pháp vật lý
30-95%
Lọc

suất Hiệu
thấp

N

dạng cặn hữu

60-90%

75-90%

Hiệu

suất Hiệu

thấp

thấp

cơ
Làm thoáng
0
60-95%
Kết tủa bằng đện 100% N dạng
30-50%
cực
cặn hữu cơ
Thẩm thấu ngược

suất

60-90%

70-90%

suất

20-40%

0

50-90%

30-50%

40-50%

60-90%

80-90%

Qua bảng phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý nitơ, ta thấy việc xử lý nitơ
bằng phương pháp sinh học cho hiệu quả rất cao. Cùng với việc ứng dụng
phương pháp sinh học để khử nitơ trong nước thải, ta còn lưu ý đến các
phương pháp khác như: hóa học (châm clo), vật lý (thổi khí), trao đổi
ion...Theo thống kê các nhà máy ứng dụng các công nghệ để xử lý nitơ thì
chi có 6/1200 nhà máy là sử dụng biện pháp thổi khí, 8/1200 nhà máy sử
dụng biện pháp châm clo và duy nhất có 1 nhà máy là sử dụng biện pháp
trao đổi ion. Sở dĩ những biện pháp này ít được dùng là do chi phí đầu tư
lớn, thêm vào đó là sự phức tạp trong quá trình vận hành và bảo dưỡng.

C.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NITƠ TỔNG
Có nhiều phương pháp xác định tổng nitơ như: Phương pháp thể tích,
phân tích khối lượng, sắc ký ion, sắc ký lỏng, cực phổ, trắc quang. Tuy

nhiên, phương pháp thể tích, phân tích khối lượng chỉ áp dụng cho những
đối tượng có hàm lượng nitơ lớn, độ nhạy thấp. Ở đây chúng tôi xin đề cập
đến những phương pháp xác định nitơ với hàm lượng nhỏ.
I. Lấy mẫu và mẫu
11


Lấy mẫu vào bình bằng polyetylen hoặc thuỷ tinh. Mẫu lấy xong cần phân
tích càng sớm càng tốt, nếu lưu giữ cần để ở 2 - 50C. Axit hoá mẫu bằng
axit sunfuric đến pH < 2 giúp cho lưu giữ mẫu tốt, nhưng phải hết sức tránh
để mẫu đã axít hoá hấp thụ amoniac từ không khí.

II.Phương pháp sắc ký
1.Phương pháp sắc ký lỏng
Trong môi trường axit, nitrite kết hợp với 2,3-diaminonaphthalene
(DAN) thành 2,3-naphthotriazole (NAT) có khả năng huỳnh quang. Chất
này được tách bởi cột pha đảo C8 5µm, dung dịch rửa giải là hỗn hợp đệm
natri photphat 15mM (pH 7,5) và methanol 50:50, tốc độ dòng 13 ml/phút.
Hợp chất NAT phát xạ huỳnh quang ở bước sóng 375nm và hấp thụ huỳnh
quang ở bước sóng 415nm. Thời gian lưu là 4,4 phút. Khoảng tuyến tính
của nồng độ nitrite là 12,5 – 2000 nM, giới hạn phát hiện của nito là 0,46
ppm. Việc xác định nitrite bằng phương pháp sắc ký lỏng ngoài việc đùng
đầu dò huỳnh quang còn có thể dùng đầu dò UV – VIS hoặc đầu dò độ
dẫn .

Tuy nhiên, phương pháp này gặp nhiều cản nhiễu nhất là clo và các

amin mà trong nước nuôi tôm thì hàm lượng các yếu tố này khá nhiều.
2.Phương pháp sắc ký ion
Mẫu sau khi xử lý xong được cho thêm vào dung dịch kali

hexaxyanoferat (II) K4[Fe(CN)6] và dung dịch kẽm axetat. Lọc dung dịch
mẫu này, sau đó bơm vào máy sắc ký. Pha động là dung dịch natri
cacbonat/ natri hidrocacbonat. Để định tính nitrite, so sánh thời gian lưu
của mẫu với thời gian lưu chuẩn.
Diện tích ( hoặc chiều cao) pic tỷ lệ với nồng độ nitrite. Vì vậy, để xác
định hàm lượng nitrite trong mẫu, chúng ta lập đường chuẩn nitrite theo
đúng thời gian lưu đã chuẩn hoá. Dựa vào đường chuẩn tính được hàm
lượng nitrite tong mẫu
12


c.Ưu điểm và nhược điểm
*Ưu điểm:
- Có độ nhạy tương đối cao
- Thể tích mẫu được bơm vào cột ít
*Nhược điểm:
- Phương pháp này gặp nhiều cản nhiễu nhất là ion Cl - nên chỉ được dùng
cho các mẫu nước sạch.
III. Phương pháp cực phổ.
Nitrite là anion có hoạt tính cực phổ. Khi xác định nitrite bằng phương
pháp cực phổ dùng nền LaCl3 2% và BaCl2 2% thì nitrite cho sóng cực phổ
ở 1,2 V so với anot thủy ngân. Nếu dùng nền là hỗn hợp đệm citrate 2M có
pH = 2,5 thì giới hạn phát hiện là 0,225 ppm NO2Nếu dùng nền là hỗn hợp KCl 0,2M + SCN- 0,04M + Co2+ 2.10-4M ở pH
= 1-2 thì sẽ cho một pic cực phổ xung vi phân rất rõ khi có mặt ion NO 2-.
Pic xuất hiện ở thế -0,5V (so với điện cực calomen bão hòa) và chiều cao
pic tỉ lệ với nồng độ của ion NO2-.
Có thể xác định NO2- bằng cách chuyển nó thành diphenyl nitrosamin.
Phản ứng được tiến hành trong môi trường axit. Khi xác định NO 2- trong
mẫu người ta thêm 5ml dung dịch nền (gồm 4,86g KSCN và 17,2ml HClO 4
70% trong một lít nước cất), 1,25ml diphenylamin và 20ml mẫu. Điều

chỉnh pH từ 1-2 bằng axit HClO4 nếu cần. Đuổi không khí bằng dòng khí
nitơ, sau đó ghi phổ xung vi phân từ -0,2 – 0,8V. Thế đỉnh pic xuất hiện ở
-0,52V.
Tuy nhiên, phương pháp này sử dụng anot thủy ngân – là một kim loại có
độc tính rất cao.
VI. Phương pháp trắc quang
13


Nitrite xác định bằng phương pháp trắc quang dựa trên cơ sở hình thành
hợp chất màu azo. Nitrite phản ứng với amin thơm bậc một trong môi
trường axit tạo thành muối diazo ở giai đoạn trung gian, muối này khi tác
dụng với hợp chất amin hay hydroxyl tạo thành hợp chất màu azo tương
ứng, thích hợp cho phương pháp trắc quang.
*Với thuốc thử Griess
- Nguyên tắc : Trong môi trường axit yếu (pH = 2-2,5) đầu tiên ion nitrite
NO2- phản ứng với thuốc thử Griess A (axit sulfanilic) sinh ra một hợp chất
diazo và sau đó kết hợp với thuốc thử Griess B (α-naphthylamin) sinh ra
hợp chất màu diazo naphthyl- amino azobenzene sulfonic hấp thụ quang
cực đại tại λ= 520 nm.

Phương pháp này có độ chọn lọc cao, ít bị cản trở bởi các chất. Tuy nhiên,
việc xác định nitrite bị ảnh hưởng bởi: cloramin, clo, thiosulfate, natri
polyphosphate và sắt(III).
*Với thuốc thử disunfophenic axit
- Nguyên tắc : Trong môi trường axit yếu ta oxy hóa ion NO 2- thành NO3và sau đó cho phản ứng với thuốc thử axit disulfophenic để tạo thành hợp
14


chất nitrophenol, sau đó kiềm hóa dung dịch bằng NH 3 thì tạo thành các

hợp chất màu vàng hấp thu ở bước sóng λ= 410 nm.
C6H3(HSO3)2OH + HNO3 = C6H2(OH)(NO2)3 + 2H2SO4 + 2H2O
C6H2(OH)(NO3)3 + NH3 = C6H2(NO2)2ONH4
(Phức màu vàng)
Đo mật độ quang của dãy mẫu chuẩn và mẫu tại bước sóng λ từ đó xác
định được hàm lượng của nitrite trong mẫu
*Với

thuốc thử sulfuanilamide

và N-(1-naphthyl)-1,2-diamonietan

dihidroclorua
- Nguyên tắc: Phản ứng của nitrite trong mẫu với thuốc thử sulfanilamide
với sự có mặt của axit photphoric ở pH = 1,9 để tạo muối diazo mà muối
này sẽ tạo thuốc nhuộm màu hồng với N-(1-naphthyl)-1,2-diamonietan
dihidroclorua. Đo mật độ quang tại bước sóng λ = 540nm

15


*Với thuốc thử dapsone và α – naphthol
4-[(4-aminobenzene) sulfonyl] aniline (dapsone, viết tắt là DAP) là 1
amin thơm.Trong môi trường axit clohydric, DAP phản ứng với nitrite tạo
ion diazo. DAP có 2 nhóm –NH2, do đó ion điazoni hình thành cũng có 2
nhóm N ≡ N+. Ion diazo này sẽ ghép cặp với α- naphthol tạo hợp chất màu
hấp thụ cực đại ở bước sóng λ=538 nm. Đo độ hấp thu của dung dịch mẫu
thử ở bước sóng này để xác định nồng độ của nitrite.

Hợp chất màu hấp thụ cực đại ở λ=538 nm

16


Trong các phương pháp xác định nitrite thì trắc quang là phương pháp
có độ nhạy tương đối cao, dễ thực hiện và phù hợp với các phòng phân tích
môi trường. Hơn nữa, dapsone và α – naphthol là những hóa chất có giá
thành tương đối rẻ. Vì vậy, trong đề tài này chúng tôi chú trọng đến việc
xác định nitrite bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử dapsone
và α – naphthol.
Việc nghiên cứu xác định nitrite bằng phương pháp trắc quang sử dụng
thuốc thử dapsone và α – naphthol được tiến hành theo trình tự sau để tìm
ra diều kiện tối ưu:
-Khảo sát bước sóng tối ưu
-Khảo sát thể tích HCl 2M tối ưu
-Khảo sát thời gian diazo hóa
-Thời gian ghép cặp của ion điazoni và α – naphthol
-Khảo sát độ bền của hợp chất màu
-Khảo sát thể tích DAP tối ưu
-Khảo sát thể tích α – naphthol tối ưu
-Khoảng nồng độ của nitrite tuân theo định luật Lambert – Beer
-Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)
-Khảo sát định lượng của các chất cản nhiễu
Nhằm kiểm chứng lại các điều kiện tối ưu theo quy trình trên, chúng tôi
sử dụng phần mềm Statgraphics Centurion để quy hoạch thực nghiệm và
tối ưu các yếu tố thực nghiệm.
Từ điều kiện tối ưu khảo sát được, chúng tôi tiến hành phân tích hàm
lượng nitrite trong mẫu nước nuôi trồng thủy sản. Kết quả phân tích này
được so sánh với kết qua phân tích theo TCVN 6178: 1996 [12] để đánh
17

giá tính đồng nhất thống kê giữa 2 phương pháp.

V: Xác định nitơ tổng số theo phương pháp Kenđan(Kjeldahl)
5.1 Nguyên tắc

+ Điều chỉnh môi trường pH khoảng 6-7.
+Mẫu được vô cơ hoá bằng H2SO4 (đđ) ở nhiệt độ cao và có chất xúc
tác. Các phản ứng của quá trình vô cơ hoá mẫu xảy ra như sau:
2H2SO4

=

2 H2O + 2SO2

+ O2

Oxy tạo thành trong phản ứng lại oxy hoá các nguyên tố khác. Các phân
tử chứa nitơ dưới tác dụng của H2SO4 tạo thành NH3 và sau đó NH3 kết hợp
với axit H2SO4 dư tạo thành (NH4)2SO4 tan trong dung dịch.
2NH3 + H2SO4

=

(NH4)2SO4

Đuổi amoniac ra khỏi dung dịch bằng NaOH.
(NH4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O + 2NH3
NH3 bay ra cùng với nước sang bình hứng. Bình hứng có chứa H 2SO4 do
đó NH3 bay ra sẽ tác dụng ngay với H2SO4 theo phản ứng:

2NH3 + H2SO4= (NH4)2 SO4
Lượng H2SO4 được xác định thông qua việc chuẩn độ bằng NaOH 0.1N
cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt bền trong 30 giây.

số mg/l N =

0.014((NV)H+-(NV)OH-)
-6

Vmẫu . 10
%Nitơ tổng số tính theo công thức sau:
Trong đó:
18

( mg/l)


0.014 : là mili đương lượng gam của nitơ.

VH+

: là thể tích acid 0.1N cho vào, ml.

V(OH)- : là thể tích NaOH 0.1N tiêu tốn, ml.
NH+

: nồng độ đương lượng của acid H2SO4 tiêu chuẩn cho vào.

N (OH)- : nồng độ đương lượng của dung địch NaOH tiêu chuẩn chuẩn độ
lượng H2SO4 dư sau khi hấp thụ NH3

Vmẫu

: là thể tích mẫu xác định,ml

5.2. Những yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích

+Nồng độ NaOH 0.1N không đảm bảo chính xác
+ Lấy mẫu không đại diện
5.3 Hoá chất dụng cụ

5.3.1 Thiết bị:
- Hệ thống chưng cất dạm Kjeldahl
- Các thiết bị cơ bản của phòng thí nghiệm
5.3.2 Hoá chất:
- Hỗn hợp K2SO4 và CuSO4 theo tỷ

(1 : 4), (50g CuSO4 với 200g K2SO4 nghiền

trộn đều trong cối sứ rồi cho vào lọ dùng dần).

- NaOH 40% ( cân 40g NaOH khan pha với 1lít nước cất)
- H2SO4 đậm đặc
- H2SO4 0.1N, hút chính xác 2.775ml acid H 2SO4 (đậm đặc) ( 95 - 98)% pha
19


với nước cất để nguội định mức 1 lít
- NaOH 0.1N, cân chính xác 4.1666g NaOH khan tinh khiết hoá học
hoà tan bằng nước cất để nguội định mức 1 lít
Thiết lập lại nồng độ NaOH bằng acid oxalic 0.1N pha trong ống chuẩn

theo chỉ thị PP.
- Chất chỉ thị màu PP, 25mg pha với 100ml cồn 900

5.4 Quy Trình

+Bước 1

-Hút V ml mẫu cho vào ống Kjeldahl
-Cho 0.5g hỗn hợp xúc tác K2SO4 và CuSO4 theo tỉ lệ (4 : 1).
-Dùng pipet hút 10ml H2SO4 đậm đặc (d = 1.84) cho vào ống vô cơ hoá
mẫu có chứa hỗn hợp trên.
-Lắp ống trên vào hệ thống vô cơ hoá mẫu.
-Việc vô cơ hoá mẫu hoàn toàn khi toàn bộ dung dịch trong ống vô cơ
hoá mẫu ngừng thoát khói trắng dung dịch có màu xanh trong suốt.
+Bước 2: Chưng cất mẫu
-Lắp ống vô cơ hoá mẫu vào bộ chưng cất, lắp bình hứng chứa 10ml
H2SO4 0.1N và 3 giọt dung dịch chỉ thị PP
-Quá trình chưng cất tiến hành khoảng 30 phút thì toàn bộ khí NH 3 chuyển
sang bình hứng.
20


-Khi NH3 được cất hoàn toàn, hạ bình hứng xuống, dùng tia nước cất
nhỏ tráng sạch axit dính đầu ống làm lạnh.
+Bước 3: chuẩn độ và áp dụng công thức tính suy ra % N tổng.
Vậy ta đã xác định được hàm lượng Nitơ

tổng trong nước.

D.KẾT LUẬN

Qua việc nghiên cứu đề tài: xác định hàm lượng Nitơ tổng trong
nước, đã giúp em có những hiểu biết về cách phân tích chỉ tiêu này và biết
cách sử dụng hệ thống chưng cất đạm bằng phương pháp kejldahl, đồng
thời đánh giá được mức độ ô nhiễm của nitơ trong nước. Từ đó có đưa ra
những biện pháp để xử lý, cải tạo giảm thiếu ô nhiễm nitơ trong nước.
Trong quá trình nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng
dẫn chúng em đã hoàn thành được đề tài này. Do thời gian có hạn và kiến
thức còn hạn hẹp nên bài báo cáo của em còn nhiều thiếu sót, mong cô
thông cảm
Em xin chân thành cảm ơn!

21