PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHÈN TRONG NƯỚC

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT HÓA HỌC

PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG PHÈN
TRONG NƢỚC

GVHD: Trần Nguyễn An Sa
SVTH: Trần Thiên Trƣờng
LỚP: 05DHHH4
MSSV: 2004140313

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2016


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Nhận xét :
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Điểm đánh giá:
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Ngày . ……….tháng ………….năm 2014

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

2


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................1
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC ........................................................................3
1.

Sự phân bố nƣớc trong sinh quyển ....................................................................3

2.

Vai trò của nƣớc trong sinh quyển ....................................................................3
2.1.

Vai trò của nƣớc đối với sự sống con ngƣời và sinh vật ...........................3

2.2.

Vai trò của nƣớc đến khí hậu ......................................................................4

2.3.

Vai trò của nƣớc đối với sự phát triển kinh tế ...........................................4

3.

Chu trình nƣớc toàn cầu .....................................................................................5

4.

Phân loại nƣớc .....................................................................................................5

4.1.

Nƣớc mặt ...........................................................................................................5

4.2.

Nƣớc ngầm ........................................................................................................8

4.3.

Nƣớc biển ..........................................................................................................9

5.

6.

Thành phần sinh hóa của nƣớc ..........................................................................9
5.1.

Thành phần hóa học .....................................................................................9

5.2.

Thành phần sinh học ..................................................................................11

Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ................................................................................12
6.1.

Nguồn gốc gây ô nhiễm nƣớc .....................................................................12

6.2.

Thành phần gây ô nhiễm nƣớc ..................................................................12

6.3.

Hiện tƣợng nƣớc bị ô nhiễm ......................................................................13

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHÈN .......................................................................15
1.

Khái niệm ...........................................................................................................15

2.

Phân loại .............................................................................................................15
2.1.

Phèn sắt ........................................................................................................16

2.2.

Phèn nhôm ...................................................................................................16

3.

Một số ứng dụng của phèn................................................................................17

4.

Quá trình hình thành nƣớc nhiễm phèn .........................................................17

5.

4.1.

Giai đoan hình thành khoáng pirite FeS2 .................................................17

4.2.

Giai đoạn hình thành H2SO4 .....................................................................17

4.3.

Giai đoạn phá hủy pirite hình thành Fe2+ ................................................18

4.4.

Sự hình thành khoáng Halotrichite FeAl2(SO4)4.22H2O.........................18

4.5.

Sự xuất hiện Fe2+ trong nƣớc ngầm ..........................................................18

4.6.

Sự xuất hiện phèn sắt Fe(OH)3 và Fe2O3 ..................................................19

Ảnh hƣởng của nƣớc nhiễm phèn trong nƣớc sinh hoạt ...............................19

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

3


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

6.

Các chỉ tiêu cơ bản về hàm lƣợng phèn trong nƣớc ......................................19

CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRONG
NƢỚC NHIỄM PHÈN ..................................................................................................20
1.

2.

3.

Phƣơng pháp chuẩn độ phức chất ...................................................................20
1.1.

Khái niệm phức chất ..................................................................................20

1.2.

Phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức ..............................................................20

1.3.

Định lƣợng dung dịch chỉ chứa hỗn hợp Fe3+, Al3+ .................................21

Phƣơng pháp chuẩn độ oxi hóa khử ................................................................23
2.1.

Phƣơng pháp permanganat .......................................................................23

2.2.

Phƣơng pháp dichromat ............................................................................23

2.3.

Phƣơng pháp iod .........................................................................................24

Phƣơng pháp chuẩn độ trắc quang UV-VIS ...................................................25
3.1.

Cơ sở của phƣơng pháp .............................................................................25

3.2.

Định luật Lambert-Beer .............................................................................25

3.3.

Ứng dụng của định luật Lambert-Beer để định lƣợng ...........................26

CHƢƠNG 4: CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG PHÈN TRONG
NƢỚC ............................................................................................................................28
1.

2.

Các phƣơng pháp phân tích phèn nhôm trong nƣớc .....................................28
1.1.

Phân tích phèn nhôm sufat ........................................................................28

1.2.

Phân tích phèn nhôm kali sufat .................................................................29

Các phƣơng pháp phân tích phèn sắt trong nƣớc ..........................................30
2.1.

Phƣơng pháp chuẩn độ phức chất ............................................................30

2.2.

Phƣơng pháp oxi hóa - khử (phƣơng pháp permanganat) .....................30

2.3.

Phƣơng pháp phân tích trắc quang dùng thuốc thử 1.10-phenantrolin31

KẾT LUẬN ...................................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................37

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

4


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi đến quý thầy cô, quý đọc giả lời chúc sức khỏe và lời
chào trân trọng nhất.
Để hoàn thành đề tài đồ án kỹ thuật hóa học này, em không thể không nhớ tới
những ngƣời đã hỗ trợ, tạo điều kiện tốt nhất có thể dành cho em.
Đầu tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến Cô Trần Nguyễn An Sa,
giảng viên trực tiếp hƣớng dẫn tận tình, hết lòng, chia sẻ kinh nghiệm làm bài khoa
học trong suốt thời gian học tập và làm đồ án.
Em xin cám ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng, Khoa Công Nghệ Hóa Học đã tạo
điều kiện cho sinh viên chúng em đƣợc làm đồ án theo đúng thời gian và tiến độ. Cám
ơn tất cả các thầy cô đã quan tâm, chỉ bảo cho em thêm nhiều kiến thức mới nhằm mở
mang tri thức phục vụ cho đồ án.
Cám ơn tất cả các anh chị, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ về tài liệu tham khảo và
kinh nghiệm cho em có thể hoàn thành tốt nhất báo cáo đồ án của mình. Chân thành
cám ơn tác giả các giáo trình, tài liệu, tạp chí cung cấp kiến thức liên quan tới đồ án.
Do giới hạn về thời gian, điều kiện cũng nhƣ tầm tri thức hạn hẹp nên bài làm
còn rất nhiều sai xót. Kính mong quý thầy cô, quý đọc giả dành cho em thêm nhiều
góp ý chân thành để bài làm đƣợc hoàn thiện hơn.


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ về các lĩnh vực kinh tế, văn hóa, xã hội,
cuộc sống con ngƣời ngày càng ổn định hơn, nhƣng hậu quả không thể tránh khỏi,
chính là môi trƣờng sống càng trở nên ô nhiễm hơn. Trong những năm gần đây, thảm
họa thiên nhiên liên tục xảy ra ở nƣớc ta và diễn biến ngày một nghiêm trọng hơn nhƣ
lũ lụt, hạn hán, nƣớc nhiễm mặn, nhiễm phèn gây thiệt hại lớn về con ngƣời và nền
kinh tế. Chính vì thế việc nghiên cứu về ô nhiễm môi trƣờng và biện pháp bảo vệ môi
trƣờng ngày càng cấp thiết.

Ô nhiễm môi trƣờng ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời, trong đó có thể
kể tới ô nhiễm kim loại nặng trong nƣớc. Vì vậy, xác định hàm lƣợng kim loại nặng
trong nƣớc là công việc vô cùng quan trọng. Một trong những kim loại đƣợc chú ý là
sắt, do nếu hàm lƣợng sắt hòa tan quá cao thì không chỉ ảnh hƣởng tới sức khỏe của
con ngƣời mà còn ảnh hƣởng xấu tới các hoạt động sản xuất, du lịch, cấp nƣớc… Đặt
biệt là khu vực đồng bằng Sông Cửu Long.
Cùng với sự phát triển vƣợt bậc của khoa học kỹ thuật, có nhiều cách xác định
hàm lƣợng sắt hòa tan trong nƣớc khác nhau nhƣ: phƣơng pháp trắc quang, phổ hấp
thụ nguyên tử, cực phổ Von-Ampe hoà tan...
Với lý do kể trên, em chọn đề tài: “Xác định hàm lượng phèn trong nước”.
Trong khuôn khổ đề tài của đồ án, nội dung xoay quanh phần tổng quan về khái
niệm, quá trình hình thành, các chỉ tiêu, ảnh hƣởng của nƣớc nhiễm phèn (nƣớc phèn)
từ đó đƣa ra các phƣơng pháp phân tích, xác định hàm lƣợng phèn trong nƣớc sinh
hoạt, cụ thể là nƣớc giếng. Phạm vi của đề tài có thể xem là khá rộng nên sinh viên
chú trọng xoay quanh việc tìm hiểu các phƣơng pháp phân tích xác định hàm lƣợng sắt
có trong nƣớc phèn.

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

2


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC
1. Sự phân bố nƣớc trong sinh quyển
Trên hành tinh chúng ta, nƣớc tồn tại khắp nơi: trên mặt đất, trong biển và đại
dƣơng, dƣới đất và trong không khí dƣới các dạng: lỏng (nƣớc sông, suối, ao hồ, biển,
khí (hơi nƣớc) và rắn (băng tuyết).
Theo tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc (UNESCO),

lƣợng nƣớc trong thủy quyển đƣợc phân bố nhƣ sau:
6
3
1386.10 km
Lƣợng nƣớc trong thủy quyển:
6

Nƣớc ngọt:

100%

3

35.10 km
6

2,5%
3

1351.10 km
Nƣớc mặn:
97,5%
6
3
Trong thành phần nƣớc ngọt, dạng rắn chiếm 24,3.10 km (69,4%), dạng lỏng là
6

3

10,7.10 km (30,6%).

6

3

Trong 10,7.10 km (100%) nƣớc dạng lỏng, nƣớc ngầm chiếm đại bộ phận với
6

3

10,5.10

km
6

(98,3%); hồ và hồ chứa là 0,102.10

3

6

6

3

km

(0,95%); thỗ nhƣỡng

3

6

3

0,047.10 km (0,44%); sông ngòi 0,020.10 km (0,19%); khí quyển 0,020.10 km
6

3

(0,19%) và sinh quyển 0,011.10 km (0,10%).
Sự phân bố lƣợng nƣớc trên Trái Đất không đều theo các đại dƣơng, biển và lục
địa.
2. Vai trò của nƣớc trong sinh quyển
2.1. Vai trò của nƣớc đối với sự sống con ngƣời và sinh vật
Nƣớc chứa trong cơ thể sinh vật một hàm lƣợng rất cao, từ 50 - 90% khối lƣợng
cơ thể sinh vật là nƣớc, có trƣờng hợp nƣớc chiếm tỷ lệ cao hơn.
Trong cơ thể ngƣời, nƣớc chiếm 60-65% trọng lƣợng cơ thể trƣởng thành, đến
90% ở phôi, 70% ở trẻ sơ sinh. Trong các mô cứng nhƣ xƣơng, răng, móng, nƣớc
chiếm 10-20%. Đối với các mô, cơ quan, khi lƣợng nƣớc thay đổi tới hơn 10% sẽ dẫn
tới tình trạng bệnh lý.
Nƣớc là môi trƣờng khuyếch tán cho các chất của tế bào, tạo nên các chất lỏng
sinh học nhƣ máu, dịch gian bào, dịch não tủy.
Nƣớc là nguyên liệu cho cây trong quá trình quang hợp tạo ra các chất hữu cơ.
Nƣớc là môi trƣờng hoà tan chất vô cơ và phƣơng tiện vận chuyển chất vô cơ và hữu
cơ trong cây, vận chuyển máu và các chất dinh dƣỡng ở động vật.

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

3

Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Nƣớc tham gia vào quá trình trao đổi năng lƣợng và điều hòa nhiệt độ cơ thể. Cuối
cùng nƣớc giữ vai trò tích cực trong việc phát tán nòi giống của các sinh vật, nƣớc còn
là môi trƣờng sống của nhiều loài sinh vật.
Vì vậy các cơ thể sinh vật thƣờng xuyên cần nƣớc. Một ngƣời nặng 60 kg cần cung
cấp 2-3 lít nƣớc để đổi mới lƣợng nƣớc của cơ thể, và duy trì các hoạt động sống bình
thƣờng.
2.2. Vai trò của nƣớc đến khí hậu
Nƣớc quyết định vai trò của đại dƣơng về khí hậu bởi nƣớc có nhiệt dung riêng
lớn. Các đại dƣơng và biển tích lũy nhiệt lƣợng của bức xạ mặt trời vào mùa hè và
dùng lƣợng nhiệt đó để sƣởi ấm khí quyển vào mùa đông.
Các dòng hải lƣu mang nhiệt năng từ các vùng nhiệt đới lên các biển phía bắc, làm
dịu và cân bằng khí hậu của nhiều vùng trên Trái Đất. Ví dụ nhƣ khí hậu vùng Tây Âu
dịu mát nhờ vai trò của dòng hải lƣu nóng khổng lồ Gulf - stream chảy từ vịnh Mexico
qua Đại Tây Dƣơng vòng qua bờ biển Anh và Nauy. Đại dƣơng cùng với gió đóng vai
trò điều hòa thành phần không khí hòa tan các chất của khí quyển, còn các dòng hải
lƣu thì chuyển chúng đi rất xa.
2.3. Vai trò của nƣớc đối với sự phát triển kinh tế
Nƣớc đáp ứng nhu cầu đa dạng của con ngƣời nhƣ sử dụng trong sinh hoạt: tắm
rửa, giặt, nấu ăn… Tùy theo trình độ phát triển xã hội và khả năng cung cấp mà lƣợng
nƣớc cần cho mỗi ngƣời một ngày trong các vùng đô thị có thể đạt từ 100 - 300 lít hay
hơn nữa.
Trong nông nghiệp, nƣớc là yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra năng suất và sản
lƣợng cây trồng. Nƣớc có vai trò hòa tan các loại muối khoáng trong đất và giúp cho rễ
cây có thể hút đƣợc các chất dinh dƣỡng cần thiết để nuôi cây. Nƣớc, không khí, các
chất khoáng là những nguyên liệu cần thiết để cây trồng tổng hợp nên các chất hữu cơ
trong cây, nhƣng nƣớc là yếu tố mà cây trồng phải sử dụng với khối lƣợng lớn nhất.
Lƣợng nƣớc này 99,8% đƣợc sử dụng vào quá trình bay hơi mặt lá và chỉ có từ 0,1 –

0,3% là để xây dựng các bộ phận của cây.
Lƣợng nƣớc chứa trong các bộ phận của cây luôn luôn thay đổi, chính vì vậy mà
3

mỗi ngày trên một diện tích 1 ha cây trồng nhƣ lúa, ngô, rau phải cần 30-60 m nƣớc
3

và mỗi vụ cây trồng cần 3000-6000 m nƣớc tùy theo loại cây trồng và thời vụ canh
tác, điều kiện bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mƣa của từng nơi.

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

4


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Trong công nghiệp, bất kì ngành sản xuất công nghiệp nào cũng cần sử dụng nƣớc
đặc biệt nhƣ công nghiệp chế biến thực phẩm, dệt, nhuộm… Ví dụ: để sản xuất một
3

tấm vải cần 4000-6000 m nƣớc. Ngoài ra, nƣớc còn dùng để tạo năng lƣợng. Thí dụ
chạy bằng sức nƣớc, các nhà máy thủy điện hiện nay sản xuất hàng tỷ kW giờ điện cho
mỗi con ngƣời hằng ngày.
Vậy nƣớc là đầu vào của bất kì hoạt động sản xuất nào của con ngƣời, tạo ra sản
phẩm cho xã hội. Tính thiết yếu còn thể hiện ở chỗ không thể dùng loại tài nguyên nào
khác thay thế nƣớc trong quá trình chế biến, sản xuất ra sản phẩm cho con ngƣời.
3. Chu trình nƣớc toàn cầu
Nguồn nƣớc trong tự nhiên luôn đƣợc luân hồi theo chu trình thủy văn. Do vậy
lƣợng nƣớc đƣợc bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác (lỏng, khí, rắn)

hoặc từ nơi này tới nơi khác. Tùy theo phân loại nguồn nƣớc (đại dƣơng, hồ, sông, hơi
ẩm đất…) thời gian luân hồi có thể rất ngắn (8 ngày đối với hơi ẩm không khí) hoặc có
thể kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm.
Trong chu trình thủy văn nguồn nƣớc ngọt đƣợc luân hồi qua quá trình bốc hơi và
mƣa (thời gian luân hồi thƣờng ngắn theo hàng năm). Hiện nay hàng năm toàn thế giới
mới sử dụng 4000km3 nƣớc ngọt, chiếm khoảng hơn 40% tổng số nguồn nƣớc ngọt có
thể khai thác. Tuy nhiên nguồn nƣớc mƣa và nƣớc ngọt phân bố rất không đồng đều,
trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiếu nƣớc ngọt.
4. Phân loại nƣớc
4.1. Nƣớc mặt
Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nƣớc trên mặt đất, bao gồm các dạng động
(chảy) nhƣ sông, suối, kênh, rạch và dạng tĩnh hay dạng chảy chậm nhƣ ao, hồ,
đầm… Nƣớc mặt có nguồn gốc chính là nƣớc chảy tràn do mƣa hay cũng có thể từ
nƣớc ngầm chảy ra do áp suất cao hay dƣ thừa độ ẩm trong đất cũng nhƣ dƣ thừa số
lƣợng trong các tầng nƣớc.
Nƣớc chảy tràn vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lƣu lƣợng và
mùa trong năm. Chất lƣợng nƣớc phụ thuộc nhiều vào các lƣu vực. Nƣớc qua vùng
núi đá vôi, đá phấn thì sẽ trong và cứng. Nƣớc chảy qua vùng đất có tính thấm kém
thì sẽ đục và mềm. Các hạt mịn hữu cơ và vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng. Nƣớc chảy
qua rừng rậm thì sẽ trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan. Nạn phá rừng làm cho
nƣớc cuốn trôi hầu hết các thành phần trong đất.
GVHD: Trần Nguyễn An Sa

5


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Bảng 1.1. Chất lƣợng nƣớc mặt-QCVN 08:2008/BTNMT
Thông số

TT

Giá trị giới hạn
Đơn vị

A

B

A1

A2

B1

B2

6-8,5

6-8,5

5,5-9

5,5-9

1

pH

2

Ôxy hoà tan (DO)

mg/l

≥6

≥5

≥4

≥2

3

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

mg/l

20

30

50

100

4

COD

mg/l

10

15

30

50

5

BOD5 (20 C)

mg/l

4

6

15

25

mg/l

0,1

0,2

0,5

1

mg/l

250

400

600

-

mg/l

1

1,5

1,5

2

mg/l

0,01

0,02

0,04

0,05

mg/l

2

5

10

15

mg/l

0,1

0,2

0,3

0,5

mg/l

0,005

0,01

0,02

0,02

13 Asen (As)

mg/l

0,01

0,02

0,05

0,1

14 Cadimi (Cd)

mg/l

0,005

0,005

0,01

0,01

15 Chì (Pb)

mg/l

0,02

0,02

0,05

0,05

mg/l

0,05

0,1

0,5

1

17 Crom VI (Cr )

mg/l

0,01

0,02

0,04

0,05

18 Đồng (Cu)

mg/l

0,1

0,2

0,5

1

19 Kẽm (Zn)

mg/l

0,5

1,0

1,5

2

20 Niken (Ni)

mg/l

0,1

0,1

0,1

0,1

21 Sắt (Fe)

mg/l

0,5

1

1,5

2

22 Thuỷ ngân (Hg)

mg/l

0,001

0,001

0,001

0,002

23 Chất hoạt động bề mặt

mg/l

0,1

0,2

0,4

0,5

24 Tổng dầu, mỡ (oils & grease)

mg/l

0,01

0,02

0,1

0,3

25 Phenol (tổng số)

mg/l

0,005

0,005

0,01

0,02

6
7

o

+

Amoni (NH 4) (tính theo N)
-

Clorua (Cl )
-

8

Florua (F )

9

Nitrit (NO 2) (tính theo N)

10
11

-

Nitrat (NO 3) (tính theo N)
3Phosphat (PO4 )(tính theo P)
-

12 Xianua (CN )

3+

16 Crom III (Cr )
6+

26 Hoá chất bảo vệ thực vật Clo

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

6


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

hữu cơ
Aldrin+Dieldrin

mg/l

0,002

0,004

0,008

0,01

Endrin

mg/l

0,01

0,012

0,014

0,02

BHC

mg/l

0,05

0,1

0,13

0,015

DDT

mg/l

0,001

0,002

0,004

0,005

Endosunfan (Thiodan)

mg/l

0,005

0,01

0,01

0,02

Lindan

mg/l

0,3

0,35

0,38

0,4

Chlordane

mg/l

0,01

0,02

0,02

0,03

Heptachlor

mg/l

0,01

0,02

0,02

0,05

Paration

mg/l

0,1

0,2

0,4

0,5

Malation

mg/l

0,1

0,32

0,32

0,4

2,4D

mg/l

100

200

450

500

2,4,5T

mg/l

80

100

160

200

Paraquat

mg/l

900

1200

1800

2000

29 Tổng hoạt độ phóng xạ a

Bq/l

0,1

0,1

0,1

0,1

30 Tổng hoạt độ phóng xạ b

Bq/l

1,0

1,0

1,0

1,0

MPN/

20

50

100

200

2500

5000

7500

10000

27 Hoá chất bảo vệ thực vật
phospho hữu cơ

28 Hóa chất trừ cỏ

31 E. Coli

100ml
32 Coliform

MPN/
100ml

Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nƣớc mặt nhằm đánh giá và kiểm soát chất
lƣợng nƣớc, phục vụ cho các mục đích sử dụng nƣớc khác nhau:
A1 – Sử dụng tốt cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt và các mục đích khác nhƣ

loại A2, B1 và B2.
A2 - Dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt nhƣng phải áp dụng công nghệ xử
lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng nhƣ loại B1
và B2.
GVHD: Trần Nguyễn An Sa

7


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

B1 – Dùng cho mục đích tƣới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có
yêu cầu chất lƣợng nƣớc tƣơng tự hoặc các mục đích sử dụng nhƣ loại B2.
B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nƣớc chất lƣợng thấp.
4.2. Nƣớc ngầm
Nƣớc ngầm tồn tại ở các tầng hay túi trong lòng đất. Chất lƣợng nƣớc ngầm phụ
thuộc vào một loạt các yếu tố: chất lƣợng nƣớc mƣa, thời gian tồn tại, bản chất lớp
đất đá nƣớc thấm qua hoặc tầng chứa nƣớc. Thông thƣờng nƣớc ngầm chứa ít tạp chất
hữu cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ. Nƣớc ngầm ở các vùng khác nhau có thành
phần khác nhau, nhƣ ở vùng núi đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp…
Nƣớc ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị, công
nghiệp, tƣới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung nhƣ
cây cà phê ở Tây Nguyên.
Nƣớc ngầm và nƣớc bề mặt có các tính chất khác nhau, bảng 1.2. trình bày các
tính chất và sự khác nhau cơ bản giữa nƣớc ngầm và nƣớc bề mặt.
Bảng 1.2. Một số đặc điểm khác nhau giữa nƣớc ngầm và nƣớc mặt
Thông số
Nƣớc ngầm
Nƣớc bề mặt
Nhiệt độ

Tƣơng đối ổn định

Chất rắn lơ

Thƣờng cao và thay đổi theo
Rất thấp, hầu nhƣ không có

lửng

Thay đổi theo mùa

mùa

Chất khoáng

Ít thay đổi, cao hơn so với

Thay đổi tùy thuộc vào lƣợng

hòa tan

nƣớc mặt

đất lƣợng mƣa

Hàm lƣợng
2+

2+

Rất thấp, chỉ có khi nƣớc ở sát
Thƣờng xuyên có trong nƣớc
đáy hồ

Fe , Mn

Khí CO2 hòa
tan
Khí O2 hòa tan

Có nồng độ cao

Rất thấp hay bằng 0

Thƣờng không tồn tại

Gần nhƣ bão hòa

Thƣờng có

Khí NH3

Có khi nguồn nƣớc bị nhiễm
bẫn

Khí H2S

Thƣờng có

Không có

SiO2

Thƣờng có ở nồng độ cao

Có ở nồng độ trung bình

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

8


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

NO3

Có ở nồng độ cao , do bị

-

Vi sinh vật

nhiễm bởi phân bón hóa học

Thƣờng rất thấp

Chủ yếu do các vi trùng sắt

Nhiều loại vi trùng, virut gây

gây ra

bệnh và tảo

4.3. Nƣớc biển
Nƣớc biển tƣơng đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu NaCl, vì vậy nƣớc biển
đƣợc gọi là nƣớc mặn. Khoảng ¾ bề mặt Trái Đất đƣợc bao phủ bởi nƣớc biển. Có thể
phân theo tỉ lệ muối hòa tan từ mức độ lớn tới nhỏ là nƣớc mặn ở các vùng biển và đại
dƣơng, nƣớc lợ ở vùng cửa sông và ven biển, nƣớc ngọt ở sông hồ. Thành phần chủ yếu
-

2-

2-

2-

+

2+

2+

của nƣớc biển là các ion Cl , SO4 , CO3 , SiO3 , Na , Ca , Mg . Nƣớc biển thích
hợp với các loài thủy hải sản nƣớc mặn, là môi trƣờng sống của nhiều giới sinh vật. Biển

đóng vai trò quan trọng trong chu trình tuần hoàn nƣớc toàn cầu.
5. Thành phần sinh hóa của nƣớc
5.1. Thành phần hóa học

5.1.1. Các ion hòa tan
Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong nƣớc tự nhiên, có thể tồn tại ở các dạng ion hòa
tan, dạng rắn, lỏng, khí… Sự phân bổ các hợp chất này quyết định bản chất của nƣớc
tự nhiên nhƣ: nƣớc ngọt, nƣớc lợ hoặc nƣớc mặn; nƣớc sạch và nƣớc ô nhiễm; nƣớc
giàu dinh dƣỡng và nƣớc nghèo dinh dƣỡng; nƣớc cứng và nƣớc mềm...
5.1.2. Các khí hòa tan
Nƣớc là dung môi lƣỡng tính nên hòa tan rất tốt các chất nhƣ axit, bazơ và muối
vô cơ tạo ra nhiều loại ion tồn tại tự nhiên trong môi trƣờng nƣớc. Hàm lƣợng các
ion hòa tan trong nƣớc đƣợc đặc trƣng bởi độ dẫn điện, nồng độ các ion hòa tan càng
lớn thì độ dẫn điện EC (microsimen/cm hay S/cm) của nƣớc càng lớn.
Thành phần ion hòa tan của nƣớc biển tƣơng đối đồng nhất, nhƣng của nƣớc bề
mặt hoặc nƣớc ngầm thì không đồng nhất vì còn phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu, địa
chất và vị trí thủy vực. Sau đây là số liệu tham khảo về thành phần ion hòa tan của
nƣớc.
Bảng 1.3. Thành phần một số ion hòa tan trong nước tự nhiên

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

9


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Thành phần

Nƣớc biển

Nƣớc sông, hồ, đầm

Nồng độ (mg/l)

Thứ tự

Nồng độ (mg/l)

Thứ tự

19340

1

8

4

10770

2

6

5

2712

3

11

3

1290

4

4

6

412

5

15

2

399

6

2

7

140

7

58

1

65

8

-

-

9
Microgam/l

9

Microgam/l

-

Bo (B)

4.500

2

10

15

Silic Si

5.000

1

13.100

3

Flo F

1400

3

100

12

Nito N

250

4

230

11

Photpho P

35

5

20

13

Molipden Mo

11

6

1

18

Kẽm Zn

5

7

20

14

Sắt Fe

3

8

670

9

Mangan Mn

2

9

7

16

Các ion chính
Clo Cl

+

Natri Na

2-

Sunfat SO4

Magie Mg

2+

2+

Canxi Ca
+

Kali K

Bicacbonat HCO3
Bromua Br

-

-

2+

Stronti Sr

Các nguyên tố vi lƣợng

5.1.3. Các khí hòa tan
Các khí hòa tan trong nƣớc là do sự hấp thụ của không khí vào nƣớc, hoặc do
quá trình hóa học, sinh hóa trong nƣớc tạo ra, các khí chủ yếu là oxy và cacbonic,
ngoài ra còn một số khí khác.
5.1.4. Các chất rắn
Các chất rắn bao gồm các thành phần vô cơ, hữu cơ và đƣợc phân thành 2 loại

dựa vào kích thƣớc:

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

10


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học
-6

 Chất rắn không thể lọc đƣợc: là loại có kích thƣớc hạt nhỏ hơn 10 m, ví dụ
nhƣ chất rắn dạng hạt keo, chất rắn hòa tan (các ion và phân tử hòa tan).
-6

 Chất rắn có thể lọc đƣợc: loại này có kích thƣớc hạt lớn hơn 10 m, ví dụ: hạt
bùn, sạn...
5.1.5. Các chất hữu cơ
Dựa vào khả năng bị phân hủy do vi sinh vật trong nƣớc, ta có thể phân làm 2
nhóm:
Các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học (hoặc còn đƣợc gọi là các chất tiêu thụ oxi)
nhƣ các chất đƣờng, chất béo, protein, dầu mỡ động thực vật. Trong môi trƣờng nƣớc
các chất này dễ bị vi sinh vật phân hủy tạo ra khí cacbonic và nƣớc. Hàm lƣợng các
chất dễ phân huỷ sinh học đƣợc đặc trƣng bởi chỉ số BOD, gọi là nhu cầu oxy sinh học
(viết tắt của Biochemical Oxygen Demand).
Các hợp chất hữu cơ còn lại thƣờng rất bền, lại không bị phân hủy bởi vi sinh vật
nhƣ các hợp chất hữu cơ: clo, cơ photpho, cơ kim nhƣ DDT, linđan, anđrin,
policlorobipheny (PCB), các hợp chất hữu cơ đa vòng ngƣng tụ nhƣ pyren, naphtalen,
antraxen, đioxin... Đây là những chất có tính độc cao, lại bền trong môi trƣờng nƣớc,
có khả năng gây tác hại lâu dài cho đời sống sinh vật và sức khỏe con ngƣời. Hàm
lƣợng các chất khó phân huỷ sinh học, kể cả dễ phân huỷ sinh học đƣợc đặc trƣng bởi

chỉ số COD, gọi là nhu cầu oxy hóa học (viết tắt của Chemical Oxygen Demand).
5.2. Thành phần sinh học
Thành phần và mật độ các loài cơ thể sống trong nƣớc phụ thuộc chặt chẽ vào đặc
điểm, thành phần hóa học của nguồn nƣớc, chế độ thủy văn và vị trí địa hình. Sau đây
là một số loại sinh vật có ý nghĩa trong các quá trình hóa học và sinh học trong nƣớc:
 Vi khuẩn (bacteria): là các loại thực vật đơn bào, không màu có kích thƣớc từ
0,5 ÷ 5,0 m, chỉ có thể quan sát đƣợc bằng kính hiển vi.
Vi khuẩn đóng vai trò rất quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ trong nƣớc,
là cơ sở của quá trình tự làm sạch của nƣớc tự nhiên, do vậy nó có ý nghĩa rất quan
trọng với môi trƣờng nƣớc. Phụ thuộc vào nguồn dinh dƣỡng, vi khuẩn đƣợc chia làm
hai nhóm chính: vi khuẩn dị dƣỡng (heterotrophic) và vi khuẩn tự dƣỡng (autotrophic).
 Siêu vi trùng (virus): Loại này có kích thứơc nhỏ (khoảng 20 ÷ 100nm), là loại
kí sinh nội bào. Khi xâm nhập vào tế bào vật chủ nó thực hiện

việc chuyển hóa

tế bào để tổng hợp protein và axit nucleic của siêu vi trùng mới, chính vì cơ chế sinh

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

11


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

sản này nên siêu vi trùng là tác nhân gây bệnh hiểm nghèo cho con ngƣời và các loài
động vật.
 Tảo: là loại thực vật đơn giản nhất có khả năng quang hợp, không có rễ, thân,
lá; có loại tảo có cấu trúc đơn bào, có loại có dạng nhánh dài, tảo thuộc loại thực vật
phù du. Tảo là loại sinh vật tự dƣỡng, chúng sử dụng cacbonic hoặc bicacbonat làm

nguồn cacbon, sử dụng các chất dinh dƣỡng vô cơ nhƣ photphat và nitơ để phát triển.
Ngƣời ta có thể dùng tảo làm chỉ thị sinh học để đánh giá chất lƣợng nƣớc tự
nhiên.
6. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc
6.1. Nguồn gốc gây ô nhiễm nƣớc
Ô nhiễm nƣớc là sự làm thay đổi bất lợi cho môi trƣờng nƣớc, hoàn toàn hay đại
bộ phận do các hoạt động khác nhau của con ngƣời tạo nên. Những hành động gây tác
động trực tiếp hay gián tiếp đến những thay đổi về mặt năng lƣợng, mức độ bức xạ
Mặt Trời, thành phần vật lý hóa học của nƣớc, và sự phong phú của các loại sinh vật
sống trong nƣớc.
Về nguồn gốc gây ô nhiễm nƣớc có thể là tự nhiên hay nhân tạo. Sự ô nhiễm có
nguồn gốc tự nhiên là do mƣa, tuyết tan. Nƣớc mƣa rơi xuống mặt đất, mái nhà, khu
công nghiệp… kéo theo các vết bẩn xuống sông, hồ, hoặc các sản phẩm của các hoạt
động phát triển của sinh vật, vi sinh vật và các xác chết của chúng. Còn sự ô nhiễm
nhân tạo chủ yếu do xả nƣớc thải sinh hoạt, công nghiệp, giao thông vận tải, thuốc trừ
sâu diệt cỏ, và phân bón trong nông nghiệp.
6.2. Thành phần gây ô nhiễm nƣớc
Nƣớc ô nhiễm thƣờng có chứa những thành phần sau:
- Các chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật, thực vật làm cho nồng độ oxi hòa
tan trong nƣớc bị giảm do quá trình phân hủy sinh học. Các chất này có trong chất thải
sinh hoạt và công nghiệp.
- Các vi sinh vật gây bệnh.
- Các chất dinh dƣỡng thực vật (các hợp chất tan của nitơ, photpho, kali,...) làm
cho tảo cỏ nƣớc phát triển quá mức.
- Các hóa chất hữu cơ tổng hợp: các chất trừ sâu bệnh, tăng trƣởng thực vật, các
chất tẩy rửa…
- Các chất vô cơ tạo ra từ quá trình sản xuất, khai thác mỏ, phân bón…
GVHD: Trần Nguyễn An Sa

12

Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

- Các chất lắng đọng gây bồi lấp dòng chảy.
- Các chất phóng xạ từ quá trình khai thác, chế biến quặng, bụi phóng xạ từ các
vụ thử hạt nhân.
- Nƣớc thải có nhiệt độ cao từ các quá trình làm lạnh trong công nghiệp, sự ngăn
dòng tạo hồ chứa…
6.3. Hiện tƣợng nƣớc bị ô nhiễm
6.3.1. Màu sắc
Màu sắc của nƣớc là biểu hiện của sự ô nhiễm. Nƣớc tự nhiên sạch không màu,
nếu nhìn sâu vào bề dày nƣớc cho ta cảm giác màu xanh nhẹ, đó là do sự hấp thụ chọn
lọc các bức xạ nhất định của ánh sáng mặt trời. Ngoài ra màu xanh còn gây nên bởi sự
hiện diện của tảo ở trạng thái lơ lửng. Màu xanh đậm, hoặc có váng trắng, đó là biểu
hiện trạng thái thừa dinh dƣỡng hoặc phát triển quá mức của thực vật nổi
(Phytoplankton) và sản phẩm phân huỷ thực vật chết. Trong trƣờng hợp này do nhu
cầu sự phân huỷ hiếu khí cao sẽ dẫn đến hiện tƣợng thiếu oxi.
Nƣớc có màu vàng bẩn do sự xuất hiện quá nhiều các hợp chất humic (axit mùn).
Nhiều loại nƣớc thải của các nhà máy, công xƣởng, lò mổ có nhiều màu sắc khác
nhau. Các màu sắc có ảnh hƣởng tới ánh sáng mặt trời chiếu xuống dẫn đến hậu quả
khôn lƣờng cho các hệ sinh thái nƣớc. Nhiều màu sắc do hóa chất gây nên rất độc đối
với sinh vật nƣớc.
6.3.2. Mùi và vị
Nƣớc thải công nghiệp chứa nhiều hợp chất hoá học làm cho nƣớc có vị không tốt
và đặc trƣng, nhƣ các muối của sắt, mangan, clo tự do, sunfuahidro, các phenol và
hidrocacbon không no. Nhiều chất chỉ với một lƣợng nhỏ đã làm cho vị xấu đi. Các
quá trình phân giải các chất hữu cơ, rong, tảo đều tạo nên những sản phẩm làm cho
nƣớc có vị khác thƣờng.
Do vậy, khi nƣớc bị ô nhiễm, vị của nó biến đổi làm cho giá trị sử dụng của nƣớc

giảm nhiều.
Mùi của nƣớc là một đặc trƣng quan trọng về mức độ ô nhiễm nƣớc bởi các chất
gây mùi nhƣ: amoniac, phenol, clo tự do, các sunfua, các xianua v.v...
Mùi của nƣớc cũng gắn liền với sự có mặt của nhiều hợp chất hữu cơ nhƣ dầu mỡ,
rong tảo và các chất hữu cơ đang phân rã. Một số vi sinh vật cũng làm cho nƣớc có

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

13


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

mùi nhƣ động vật đơn bào Dinobryon và tảo Volvox gây mùi tanh cá. Các sản phẩm
phân huỷ protein trong nƣớc thải có mùi hôi thối.
6.3.3. Độ đục
Một đặc trƣng vật lý chủ yếu của nƣớc thải sinh hoạt và các loại nƣớc thải công
nghiệp là độ đục lớn. Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những chất này có kích thƣớc
rất khác nhau, từ cỡ các hạt keo đến những thể phân tán thô, phụ thuộc vào trạng thái
xáo trộn của nƣớc. Những hạt này thƣờng hấp thụ các kim loại độc và các vi sinh vật
gây bệnh lên bề mặt của chúng. Nếu lọc không kĩ vẫn dùng thì rất nguy hiểm cho
ngƣời và động vật.
Mặt khác, độ đục lớn thì khả năng xuyên sâu của ánh sáng bị hạn chế nên quá
trình quang hợp trong nƣớc bị giảm, nồng độ oxi hòa tan trong nƣớc bị giảm, nƣớc trở
nên yếm khí.
6.3.4. Nhiệt độ
Nguồn gốc gây ô nhiễm nhiệt là do nƣớc thải từ các bộ phận làm nguội của các
nhà máy nhiệt điện, do việc đốt các vật liệu bên bờ sông, hồ. Nƣớc thải này thƣờng có
0

nhiệt độ cao hơn từ 10 ÷ 15 C so với nƣớc đƣa vào làm nguội ban đầu. Nhiệt độ nƣớc
tăng dẫn đến giảm hàm lƣợng oxi và tăng nhu cầu oxi của cá lên hai lần. Nhiệt độ tăng
cũng xúc tác sự phát triển các sinh vật phù du. Trong nƣớc nóng ở ao hồ thƣờng xảy ra
hiện tƣợng "nở hoa" làm thay đổi màu sắc, mùi vị của nƣớc.
Ô nhiễm nhiệt gây ảnh hƣởng tới quá trình hô hấp của sinh vật trong nƣớc và gây
chết cá, vì nồng độ oxi trong nƣớc giảm nghiêm trọng.

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

14


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHÈN
1. Khái niệm
Là những muối kép có cấu tạo tinh thể đồng hình (đa phần có 8 mặt) tạo nên bởi
các anion sunfat SO4-2 (cũng có thể là anion selenat SeO4-2; anion phức SeF4-2 hoặc
ZnCl4-2) và cation của hai kim loại có hoá trị khác nhau.
Công thức chung của phèn là MIMIII(SO4)2.12H2O; MI là kim loại hoá trị 1 nhƣ
Na+, K+, Ce+, Rb+, hoặc NH4+; MIII là ion kim loại hoá trị 3 nhƣ Al3+, Fe3+, Mn3+, V3+,
Ti3+ Co3+, Ga3+, Rb3+, Cr3+.
Thƣờng gặp các loại muối kép này dƣới tên Phèn kép. Ngƣời ta quen gọi các muối
kim loại ngậm nƣớc với công thức Mx(SO4)y.nH2O là Phèn đơn. Ví dụ. phèn amoni là
muối kép (NH4)2SO4, Al2(SO4)3.24H2O, phèn crom Na2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O; phèn
kali KAl(SO4)2.12H2O, phèn natri NaAl(SO4)2.12H2O; phèn đen: hỗn hợp của nhôm
sunfat và than hoạt tính. Dùng để tinh chế nƣớc; dùng trong công nghiệp vải, sợi, giấy,
thuộc da, vv. Một số loại phèn cụ thể: Phèn nhôm; Phèn sắt.
Ở đồng bằng sông Cửu Long và một số nơi gần biển, nƣớc có độ acid khá cao, tức
có pH thấp, ngƣời dân gọi là nƣớc phèn vì có vị chua. Acid trong nƣớc phèn là

sulphuric acid, đƣợc tạo thành khi đất phèn (pyrite (FeS2)) tiếp xúc với không khí. Đất
phèn đƣợc hình thành do quá trình kiến tạo địa chất.
Đất phèn tiềm tàng (Potential acid sulphate soil): đƣợc hình thành trong vùng chịu
ảnh hƣởng của nƣớc có chứa nhiều sulfate. Trong điều kiệm yếm khí cùng với hoạt
động của vi sinh vật, sulfate bị khử để tạo thành sulfur và chất này sẽ kết hợp với sắt
có trong trầm tích để tạo thành FeS2.
Khi phèn tiềm tàng trở thành phèn hoạt động thì tùy theo loại độc chất mà chúng có
thể tan hoặc không tan, có thể tạo nên váng màu vàng hay ánh bạc nên biểu hiện trên
mặt nƣớc cũng khác nhau. Nếu độc chất phèn là sắt thì sẽ thấy màu đỏ nâu của rỉ sắt
(còn gọi là phèn nóng) và độc chất phèn nhôm sẽ có màu trắng (còn gọi là phèn lạnh).
Nƣớc chua phèn không có môi trƣờng đệm (hàm lƣợng ion HCO3 và CO32 không
có hoặc rất thấp) nên không thích hợp cho đời sống của các sinh vật sống dƣới nƣớc.
2. Phân loại
Vào mùa mƣa, nƣớc mƣa rửa trôi đất phèn, mang theo nhiều sắt, nhôm sunfat và
axit mùn hữu cơ, chứa nhiều ion H+ và các muối thủy phân mang tính axit (AlCl3,

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

15


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Al2(SO4)3, FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4). Nƣớc phèn không có tính chất đệm (hàm lƣợng
ion HCO3- và CO32- không có hoặc rất thấp). Vùng trũng, nƣớc đọng chứa rất nhiều
sunfat, ngƣợc lại ở vùng có địa hình cao hàn lƣợng sunfat có trong nƣớc ít hơn.
Nƣớc chua phèn đƣợc chia ra làm 3 loại:
Thông số

Loại I

Loại II

Loại III

Độ màu

Vàng đục

Vàng đục

Trong xanh

pH

2.5 – 3.0

2.5 – 3.5

2.5 – 2.8

Độ kiềm

0

0

0

Hàm lƣợng sắt (mg/l)

30 – 120

25 – 70

2 – 10

Hàm lƣợng sunfat (mg/l)

800 – 5000

100 – 380

100 – 400

Hàm lƣợng nhôm (mg/l)

-

-

40 -20

Độ mặn (mg/l)

-

180

-

2.1. Phèn sắt
Là một muối kép của sắt (III) sunfat với muối sunfat của kim loại kiềm hay amoni,
ví dụ: kali sắt sunfat [K2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O hay KFe(SO4)2.12H2O]. Ở dạng tinh
khiết, Phèn sắt là tinh thể không màu, nhƣng thƣờng có màu tím vì có vết mangan; tan
trong nƣớc. Phèn sắt đƣợc điều chế bằng cách kết tinh hỗn hợp sắt (III) sunfat với
muối sunfat của các kim loại kiềm hoặc amoni.
2.2. Phèn nhôm
Gồm hai loại:
 Phèn nhôm đơn: Al2.(SO4)3.18H2O.
 Phèn nhôm kép: muối kép của sunfat nhôm với sunfat kim loại kiềm hoặc
amoni.
 Kali nhôm sunfat hay phèn nhôm kali (thƣờng gọi: phèn chua)
[KAl(SO4)2.12H2O hay K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O]: Tinh thể lớn hình bát diện, trong
suốt, không màu,vị chát, cảm giác se lƣỡi; khối lƣợng riêng 1,75 g/cm3; tnc= 92oC;
đun nóng đến 200oC thì mất nƣớc kết tinh, thành phèn khan ở dạng bột trắng (thƣờng
gọi là phèn phi hoặc khô phèn) ít tan trong nƣớc.

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

16


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

 Amoni

nhôm

sunfat

hay

phèn

nhôm

amoni

[(NH4)2SO4.Al2(SO4)3.24H2O)]: tinh thể màu trắng, khối lƣợng riêng 1,65 g/cm3, tnc =
94,5 ºC. Dễ tan trong nƣớc.
3. Một số ứng dụng của phèn
Phèn sắt thƣờng đƣợc dùng làm thuốc thử trong các phòng thí nghiệm.
Dung dịch phèn chua có tính axit, không độc. Tinh thể phèn tan trong nƣớc tạo
màng hiđroxit lắng xuống kéo theo các chất bẩn lơ lửng trong nƣớc, vì vậy, nó đƣợc
dùng làm trong nƣớc; làm chất cầm màu trong nhuộm vải; chất kết dính trong ngành
sản xuất giấy; làm thuốc thử trong các phòng thí nghiệm, dùng làm thuốc cầm máu bề
mặt, lau rửa bộ phận cơ thể ra nhiều mồ hôi, rửa niêm mạc miệng, họng; làm thuốc rắc
kẽ chân. Y học cổ truyền còn gọi phèn chua là bạch phèn. Bạch phèn có tính hàn, vào
kinh tì, giải độc, sát khuẩn, cầm máu, chữa viêm dạ dày, ruột; dùng thêm các vị thuốc
khác chữa đau răng. Phèn phi trộn với bột lƣu huỳnh tán nhỏ và tá dƣợc dùng bôi nách
sau mỗi lần tắm để chữa chứng hôi nách.
Phèn nhôm amoni cùng đƣợc dùng làm trong nƣớc; là một thành phần của bột nở,
bột chữa cháy; dùng trong mạ điện; trong y học, dùng làm thuốc lợi tiểu, gây nôn.
4. Quá trình hình thành nƣớc nhiễm phèn
4.1. Giai đoan hình thành khoáng pirite FeS2
Sự hình thành pyrite là nguy cơ của phèn hóa đất và nƣớc.Giai đoạn đầu là sự phát
triển của hệ thực vật nƣớc mặt ở vùng gần bờ biển.Sau đó, do quá trình bồi tụ phù sa
cùng với sự rút lui dần của biển, rừng ngập mặn bị mất môi trƣờng sống. Cây ngập
mặn bị vùi trong phù sa và bị phân hủy yếm khí. Nƣớc mặn (nƣớc biển)có hàm lƣợng

ion sulfat SO42- rất cao ( vài nghìn miligam trong một lít- cao gấp hàng trăm lần trong
nƣớc ngọt). Cây nƣớc mặn cũng chứa nhiều sulfat.Trong quá trình phân hủy yếm khí
sulfat bị chuyển thành hydrosulfua-SH. Sản phẩm này khử oxít sắt(có rất nhiều phù sa
bồi tụ) tạo thành sunfua sắt (FeS). Sau đó FeS chuyển hóa dần thành khoáng FeS2,
pyrite dần dần bồi tụ lại thành tầng dày. Những vùng đất có tầng pyrite đƣợc gọi là đất
phèn tiềm tàng.
4.2. Giai đoạn hình thành H2SO4
Sự hình thành H2SO4 do oxy hóa pyrite là nguyên nhân trực tiếp làm đất và nƣớc
nhiễm phèn. Có nhiều nguyên nhân khác nhau làm cho oxy không khí xâm nhập sâu

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

17


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

vào đất nhƣ: mực nƣớc biển hạ thấp xuống, oxy hòa tan vào nƣớc mƣa rồi thấm vào
đất,cây cối bề mặt chuyển từ phía trên thân lá xuống rễ và vào đất, con ngƣời khai phá
đất…Đây là cơ hội để vi sinh vật( Thiobacillus ferrooxydants) trong đất oxy hóa pyrite
làm nguôn năng lƣợng cho chúng hoạt động.
4FeS2 + 15O2 + 2H2O = 4 Fe3+ + 8SO42- + 12H+
Các sản phẩm của quá trình này: H2SO4, Fe3+ cùng với ion kali cò sẵn trong đất
kết hợp thành khoáng jaroste KFe3(SO4)2(H2O)6. Do môi trƣờng có độ axít mạnh nên
nhôm trong cấu trúc sét bị hòa tan và kết hợp các sản phẩm trên thành khoáng alunite
KAl3(SO4)2(H2O)6. Khoáng jarosite và alunite là chỉ thị cho đất phèn hoạt động.
4.3. Giai đoạn phá hủy pirite hình thành Fe2+
Khi môi trƣờng có tính axit mạnh, quá trinh oxy hóa pyrite (quá trình hóa sinh)
chậm lại, nhƣng quá trình phân hủy pyrite tạo thành Fe2+ (quá trình hóa học) tăng
cƣờng:

FeS2 + 2Fe3+ = 3Fe2+ + 2S0
Đây là nguyên nhân hình thành ion Fe2+ trong nƣớc phèn. Quá trình oxy hóa và
phân hủy pyrite làm đất phèn hoạt động tích tụ H+, SO42-, Fe2+, Al3+, pH thấp và tính
khử cao cũng là nguyên nhân hòa tan nhiều kim loại khác nhƣ mangan…
4.4. Sự hình thành khoáng Halotrichite FeAl2(SO4)4.22H2O
Ở vùng đất phèn thƣờng xuất hiện một loại màu trắng xám, rất dễ tan trong nƣớc.
Đặc biệt là nƣớc hòa tan khoáng này có thành phần và tính chất giống nƣớc phèn: pH
thấp, chứa nhiều Fe2+, gốc sunfat SO4, nhôm Al3+.Phân tích hóa học và phổ cho thấy
khoáng vật mới này có công thức là FeAl2(SO)4 .22H2O- đó là khoáng halotrichite, là
nguyên nhân làm cho nƣớc bề mặt nhiễm phèn. Nƣớc phèn trong đất chứa khoáng
halotrichite bị mao dẫn lên mặt đất. Halotrichite mặt đất rửa trôi rữa xuống nƣớc do
mƣa gió làm cho nƣớc bị nhiễm phèn: pH thấp và chứa nhiều Fe2+, Al3+,SO42-,Mn2+
4.5. Sự xuất hiện Fe2+ trong nƣớc ngầm
Nƣớc ngầm chứa nhiều sắt cũng đƣợc gọi là nƣớc nhiễm phèn. Sắt trong trƣờng
hợp này đƣợc hình thành do quá trình khử sắt (III) trong đất.Trong điều
kiện thiếu oxy không khí, vi sinh vật yếm khí oxy hóa chất hữu cơ theo cơ chế anoxic,
trong đó Fe3 thƣờng ở dạng oxit không tan- là chất nhận electron.

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

18


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

Fe2O3 + C(H2O) + H2O = Fe2+ +H+ +CO2
4.6. Sự xuất hiện phèn sắt Fe(OH)3 và Fe2O3
Fe2+ tan trong nƣớc ngầm, khi tiếp xúc với không khí lại bị oxy hóa thành hidroxit
sắt(III).
Fe2+ + O2 + H2O = Fe(OH)3 = Fe2O3 + H+

Các sản phẩm của phản ứng này ở dạng keo, lởn vởn trong nƣớc, rất khó lắng.
Đây là hiện tƣợng nƣớc bị phèn sắt. Fe2O3 có màu nâu đậm. Sự có mặt của chất
hữu cơ trong nƣớc ngầm là nguyên nhân chính làm nƣớc ngầm nhiễm phèn sắt. Nƣớc
ngầm từ các vùng đất trũng thƣờng chứa nhiều sắt. Việc khai thác nƣớc ngầm quá mức
làm mực nƣớc ngầm hạ thấp xuống. Điều đó làm tăng sự xâm nhập chất hữu cơ từ trên
bề mặt vào nƣớc ngầm làm tăng hàm lƣợng sắt trong nƣớc ngầm.
5. Ảnh hƣởng của nƣớc nhiễm phèn trong nƣớc sinh hoạt
Khi ngƣời dân sử dụng nƣớc bị nhiễm phèn mà chƣa qua xử lý thì nó gây ra hậu
quả: gây bệnh đau bao tử, các dụng cụ chứa nƣớc đều bị ăn mòn, tắm rửa bị rộp da,
loại nƣớc có màu vàng đục có chứa nhiều phèn sắt gây cảm giác mỹ quan không tốt,
loại nƣớc trong xanh có chứa nhiều phèn nhôm, pH thấp, nếu dùng sẽ gây hƣ hại cho
men răng, hệ tiêu hóa vì nƣớc quá chua.
Hàm lƣợng sắt lớn hơn 0.3 mg/l, mangan lớn hơn 0.1 mg/l làm hoen ố quần áo và
các dụng cụ chứa trong nhà, hàm lƣợng nhôm cao sẽ làm nƣớc có màu và gây lắng
đọng trong các dụng cụ chứa, gây bệnh rối loạn thần kinh, gây loãng xƣơng ở ngƣời
già và ảnh hƣởng tới chứa năng lọc máu của thận; lƣợng sunfat cao gây vị khó chịu
cho nƣớc dùng. Nếu nƣớc chứa nhiều sunfat và magie sẽ gây tính nhuận trƣờng.
6. Các chỉ tiêu cơ bản về hàm lƣợng phèn trong nƣớc
Thành phần hóa học và chỉ tiêu các chất trong nƣớc phèn trƣớc xử lý:
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu của nƣớc phèn trƣớc xử lý
STT

Các chỉ tiêu

Số mẫu phân tích

Nồng độ

1.

pH

25 - 100

2,5 - 5,2

2.

Sắt II

25 - 100

0,8 - 30

3.

Mangan

25 - 100

0,0 - 5,0

4.

Nhôm

25 - 120

0,5 - 3,0

5.

Magiê

25 - 100

3,0 - 8,5

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

19


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

STT

Các chỉ tiêu

Số mẫu phân tích

Nồng độ

6.

Đồng

25 - 100

0,0 - 0,01

7.

Sunphat

25 - 100

25 - 500

8.

Clorua

25 - 100

24 - 200

9.

Nitrat

25 - 100

1-3

10.

Amoni

25 - 100

00

CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
TRONG NƢỚC NHIỄM PHÈN
1. Phƣơng pháp chuẩn độ phức chất
1.1. Khái niệm phức chất
Phức chất là những hợp chất đƣợc cấu tạo từ sự kết hợp giữa:
 Ion trung tâm thƣờng là ion kim loại mà phụ tầng d còn trống (thƣờng thuộc
nhóm kim loại chuyển tiếp)
 Ligand hay phối tử là những phân tử hay ion của nguyên tố hay nhóm nguyên
tố với nguyên tố còn điện tử tự do n.
Ion trung tâm và ligand nối nhau bằng phƣơng pháp cộng hóa trị hay liên kết phối
trí. Phức chât có thể dạng ion hay phân tử. Mỗi hợp chất phức có thể gồm một (gọi là
phức đơn nhân) hay nhiều ion kim loại trung tâm (gọi là phức đa nhân) kết hợp với
một ligand (gọi là phức đơn càng) hay nhiều ligand (phức đa càng). Ví dụ:
Phức [Cu(NH3)4]2+

NH3

2+

NH3  Cu  NH3
NH3
1.2. Phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức
Phƣơng pháp chuẩn độ tạo phức thƣờng đƣợc sử dụng để chuẩn độ dung dịch ion
kim loại với dung dịch chuẩn là dung dịch ligand tạo phức với ion kim loại theo cân
bằng: C

M  MC (phức tan). Để cân bằng có tính định lƣợng, C đƣợc chọn để phức

M có hằng số bền khá lớn. Nhiều loại ligand đã đƣợc dùng trong phƣơng pháp này
nhƣng thông dụng nhất là etylen diamin tetraacetic acid (EDTA).
HCOOCCH2

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

CH2COOH

20


Trƣờng Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM – Khoa Công Nghệ Hóa Học

NCH2CH2N
HCOOCCH2

CH2COOH

EDTA dạng acid khó tan trong nƣớc nên đƣợc dùng ở dạng muối (2H+ đƣợc thay
thế bằng 2Na+). Muối này có tên gọi là complexon III hay Trilon B ký hiệu Na2H2
hay H22- hay đơn giản hơn, 4-. Đôi khi theo thói quen, ngƣời ta vẫn gọi là muối
EDTA.

NaCOOCCH2

CH2COONa
NCH2CH2N

HCOOCCH2

CH2COOH

EDTA tạo phức với ion kim loại theo cân bằng:
H22- + Mn+  Mn-4 + 2H+
Đặc điểm của phản ứng chuẩn độ sử dụng EDTA:


EDTA và ion kim loại tạo phức theo tỉ lệ mol 1:1

 Cân bằng tạo ra H+, do đó [H+] sẽ ảnh hƣởng đến độ bền của phức. Để thực
hiện các phản ứng chuẩn độ cụ thể thƣờng sử dụng dung dịch đệm pH tạo môi trƣờng
chuẩn độ trong đó hằng số bền điều kiện ’M đủ lớn cho yêu cầu định lƣợng.


Điều kiện của phản ứng chuẩn độ:
 Phức M phải khá bền ở điều kiên chuẩn độ (’M > 108). Khi chọn chỉ

thị cho phản ứng chuẩn độ, phức tạo bởi kim loại cũng bền nhƣng phải kém bền hơn
phức M.
 Các ion kim loại tồn tại song song với cấu tử chính trong dung dịch đều
có khả năng tạo phức bền với EDTA gây ảnh hƣởng trên kết quả xác định. Có thể loại
bỏ các ảnh hƣởng này bằng cách tạo dạng tủa bền và lọc khỏi dung dịch, hoặc đổi pH
của dung dịch để phức phụ kém bền hoặc dùng hóa chất thích hợp tạo dạng phức bền
hơn dạng phức với EDTA.
 Cân bằng tạo phức thƣờng chậm, do đó cần chuẩn độ chậm hay đun nhẹ
dung dịch trƣớc khi chuẩn độ.
1.3. Định lƣợng dung dịch chỉ chứa hỗn hợp Fe3+, Al3+

GVHD: Trần Nguyễn An Sa

21