GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRNG
TM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này.
2-1
CHNG 2
ACID
2.1 KHÁI NIM CHUNG
Hu ht các ngun nc thiên nhiên, nc thi sinh hot và rt nhiu loi nc thi
công nghip có kh nng đm do h thng carbonic-bicarbonate. Trên c s ca thông
tin này, ngi ta thng xem xét rng tt c các ngun nc có pH nh hn 8,5 đu có
đ acid. Thng thng đim kt thúc phenolphthalein ti pH 8,2 đn 8,4 đc s
dng nh đim tham kho. Kho sát đng cong ca acid carbonic cho thy rng pH
7,0 carbonic còn li phi đc trung hòa. Nó cng cho thy rng bn thân carbonic s
không làm gim pH xung di 4.
T đng cong đnh phân ca các acid mnh và tính cht ca đng cong, ngi ta
có th kt lun rng vic trung hòa ca acid kt thúc ti pH 4. Vì vy, t tính cht ca
đng cong đnh phân acid carbonic và acid mnh, rõ ràng là đ acid ca nc t
nhiên là do acid carbonic hoc acid vô c mnh gây ra, acid carbonic nh hng đi
vi nc có pH ln hn 4 và acid mnh có nh hng vi nc có pH nh hn 4, nh
trình bày trong Hình 2.1.
2.2 NGUN GC VÀ TÍNH CHT CA ACID
Acid carbonic là thành phn ch yu ca tt c nc t nhiên. Nó hòa tan vào nc
mt bng quá trình hp th t khí quyn ph thuc vào đnh lut Henry, nhng ch khi
nng đ ca acid carbonic nh hn s cân bng ca carbonic trong không khí.
Carbonic cng có th to thành trong nc thông qua vic oxy hóa sinh hc các cht
hu c, đc bit trong nc b ô nhim. Trong nhng trng hp nh vy, nu các
hot đng quang hp b hn ch, nng đ ca carbonic có th vt qua cân bng và
khí carbonic s t nc thoát vào không khí. Vì vy ngi ta đi đn kt lun rng nc
mt hp th hoc gii phóng mt cách cân bng khí carbonic đ gi cân bng vi
không khí. Khi lng khí carbonic trng thái cân bng là rt nh vì áp sut riêng
phn ca khí carbonic trong không khí là rt thp.
GREEN EYE ENVIRONMENT
CƠNG TY MƠI TRNG
TM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
2-2
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Điểm kết thúc phenolphthalein
Dãy của độ acid carbonic
Điểm kết thúc methyl cam
Dãy thực tế của độ acid vô cơ
Hình 2.1 Các loi đ acid quan trng trong nc bình thng và nc thi.
Nc ngm và nc t vùng các đi lu ca h cha phân tng thng cha mt
lng đáng k khí carbonic. Nng đ này là kt qu ca vic phân hy sinh hc các
cht hu c có trong nc di s hot đng ca vi sinh vt, trong điu kin này khí
carbonic khơng th t do gii phóng vào khí quyn. Khí carbonic là sn phm cui cùng
ca c q trình phân hy sinh hc hiu khí và k khí; vì vy, nng đ ca nó khơng b
gii hn bi khi lng oxy hòa tan ban đu. Thng nc ngm có nng đ khí
carbonic khong 30 – 50 mg/L. Nc ngm ca thành ph H Chí Minh và các tnh
đng bng sơng Cu Long thng có nng đ khí carbonic t 80 – 120 mg/L, nhiu ni
tng nc ngm mch sâu (200 – 300 m) nng đ CO2 có th lên đn 320 mg/L.
iu này đc bit đúng đi vi nc thm qua các lp đt khơng cha đ carbonate
canxi và magne đ trung hòa carbonic qua vic to thành carbonate.
CO
2
+ CaCO
3
+ H
2
O å Ca
2+
+ 2HCO
3
-
(2 – 1)
Acid vơ c có mt trong nhiu loi cht thi cơng nghip, đc bit trong các loi cht
thi cơng nghip luyn kim và mt phn t sn phm các loi vt liu hu c tng hp.
Các ngun nc thiên nhiên cng có th cha đ acid vơ c. Nc thi t các khu vc
hm m và ni đ qung s cha mt lng đáng k acid sulfuric hoc mui ca acid
sulfuric nu có mt lu hunh, sulfide hoc pyrit st. Vic chuyn hóa các vt liu này
thành acid sulfuric và sulfate do vi khun oxy hóa lu hunh thc hin trong điu kin
hiu khí.
Vi khuẩn
2S + 3O
2
+ 2H
2
O
4H
+
+ 2SO
4
2-
Vi khuẩn
FeS
2
+ 1,5O
2
+ H
2
O
Fe
2-
+ 2H
+
+ 2SO
4
2-
(2 – 2)
(2 – 3)
GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRNG
TM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này.
2-3
Mui ca kim loi nng, đc bit là các ion kim loi hóa tr ba, nh Fe (III) và Al (III) thy
phân trong nc đ gii phóng đ acid vô c.
FeCl
3
+ 3H
2
O → Fe(OH)
3
+ 3H
+
+ 3Cl
-
(2 – 4)
S có mt ca các kim loi nng đc ch th bng vic to thành kt ta khi pH ca
dung dch cha các kim loi trên đc tng lên khi trung hòa.
Nhiu cht thi cha acid hu c. S có mt và tính cht ca chúng có th đc xác
đnh bng cách s dng đng cong đnh phân đnh tính hoc sc kí khí.
2.3 Ý NGHA CA ACID CARBONIC VÀ ACID
acid ít đc quan tâm nht trong lnh vc v sinh hc hoc sc khe cng đng.
Khí carbonic trong nc ngt và bia nng đ cao hn rt nhiu cho vi các ngun
nc thiên nhiên và không nh hng có hi đn sc khe. Nc cha acid vô c
thng không ngon.
Nc acid đc quan tâm vì tính n mòn ca chúng và chi phí trong vic x lý các cht
n mòn. Carbonic là yu t gây n mòn hu ht các loi nc t nhiên, nhng trong
rt nhiu loi nc thi công nghip acid vô c là nguyên nhân gây ra tính n mòn này.
Khí carbonic phi đc tính toán đn trong quá trình làm mm nc khi s dng vi
soda.
Trong quá trình x lý sinh hc, pH phi đc duy trì trong khong t 6 đn 9,5. Tiêu
chun này thng đòi hi vic điu chnh pH ti mc thích hp và trong nhiu trng
hp vic tính toán khi lng hóa cht cn thit da trên giá tr đ acid.
Quá trình đt nhiên liu hóa thch trong các nhà máy nhit đin và xe ôtô dn đn vic
to thành oxit nit và oxit lu hunh. Khi hòa tan trong nc ma chúng thy phân to
thành acid sulfuric và acid nitric. Kt qu là ma acid làm gim pH trong các h nc
có kh nng đm thp, nh hng xu đn đi sng di nc và có th làm tng khi
lng hóa cht nh nhôm, st, silic hòa tan t đt vào nc b mt. Vì nhng lý do
này, vic kim soát oxit lu hunh và nit cn đc thc hin khi thi các loi khí đt
vào môi trng không khí.
2.4 PHNG PHÁP XÁC NH
acid carbonic và acid vô c có th đc xác đnh bng vic s dng các dung dch
kim tiêu chun. Acid vô c đc đo bng đnh phân đn pH khong 3,7 vi đim kt
thúc methyl cam. Kt qu đnh phân mu nc đn đim kt thúc phenolphthalein vi
pH 8,3 xác đnh c đ acid vô c và đ acid do các acid yu gây nên. acid tng
cng này có tên là đ acid phenolphthalein.
GREEN EYE ENVIRONMENT
CễNG TY MễI TRNG
TM NHèN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai
â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny.
2-4
acid carbonic
Nu mun cú kt qu tin cy vi chớnh xỏc cao, cn phi c bit lu ý khi ly mu,
bo qun mu v phõn tớch mu xỏc nh nng carbonic, khụng tớnh n phng
phỏp phõn tớch. Trong cỏc ngun nc m carbonic úng vai trũ quan trng, ỏp sut
riờng phn ca nú thng ln hn nhiu ln ỏp sut ca khớ carbonic trong khớ quyn;
vỡ vy khi tip xỳc vi khụng khớ phi trỏnh hoc gi mc tht thoỏt mc nh nht.
Vỡ lý do ny, vic phõn tớch cú th c thc hin tt nht ngay ti ni ly mu, trỏnh
c vic tip xỳc vi khụng khớ v s thay i ca nhit .
Mu nc phi c ly tng t nh khi ly mu xỏc nh oxy hũa tan, chng hn
dựng ng hoc pipet ngp trong nc trỏnh cỏc bt khớ v cho phộp bỡnh cha mu
chy trn v cho nc thay th ch ca khụng khớ. Nu mu phi vn chuyn v
phũng thớ nghim phõn tớch, chai ly mu phi c y kớn khụng khớ khụng lt
c vo chai. Nhit phi c gi gn vi nhit ti ni ly mu.
Phng phỏp nh phõn. gim n mc thp nht vic tip xỳc vi khụng khớ,
tt nht nờn ly mu v nh phõn trong cỏc ng nh mc hoc ng so mu. ng so
mu hoc ng nh mc phi c chy trn v vic ly mu vi th tớch thớch hp
c thc hin bng cỏch s dng siphon hoc pipet. Sau khi b sung khi lng
thớch hp cht ch th phenolphthalein, tin hnh nh phõn ngay gim n mc thp
nht s tht thoỏt khớ carbonic vo khụng khớ. Thụng thng, ban u mt khi lng
ỏng k ca khớ carbonic s b tht thoỏt do phi khuy trong mu. Kt qu tin cy hn
cú th thu c bng vic ly mu ln hai v thờm mt khi lng cht nh phõn ó
bit trc khi tin hnh khuy trn. Vic nh phõn cú th hon thin vi vic tht thoỏt
khớ carbonic l khụng ỏng k. im kt thỳc cui cựng s xut hin rt chm, do ú
vic nh phõn s ch kt thỳc hon ton khi mu hng tn ti 30 giõy.
Khi hydroxide natri c s dng lm cht chun, cn phi chc chn rng nú khụng
cha carbonate natri. Phn ng cú liờn quan n quỏ trỡnh trung hũa xy ra theo hai
bc.
2NaOH + CO
2
ồ Na
2
CO
3
+ H
2
O (2 5)
Na
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O ồ 2NaHCO
3
(2 6)
v t Phng trỡnh (2 6) rừ rng l nu carbonate natri cú mt trong hydroxide natri
s gõy nờn sai s trong kt qu phõn tớch. khc phc khú khn ny, dung dch
carbonate natri l mt trong nhng cht nh phõn chun c gii thiu o acid
carbonic. Carbonate natri cú th c s dng theo kh nng ny vỡ phn ng mt
cỏch nh lng vi acid carbonic, nh trỡnh by trong Phng trỡnh (2 6). Nú cú u
im nht nh l cú th mua di dng tinh khit phõn tớch (PA).
Tớnh toỏn t pH v kim. Cú kh nng tớnh toỏn khi lng carbonic trong
mu nc t phng trỡnh phõn ly ca acid carbonic. Khi pH thp hn 8,5, hng s
GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRNG
TM NHÌN XANH
GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này.
phân ly bc mt ca acid carbonic có th đc s dng cho bit nng đ ion – hydro,
nng đ ion – bicarbonate và hng s phân ly K
1
:
(2 – 7)
[H
+
] [HCO
3
-
]
[H
2
CO
3
*
]
= K
A1
Thc t, [H
2
CO
3
*] trong phng trình này đc thit lp tng đng vi tng nng đ
mol ca acid carbonic và carbonic t do vì rt khó phân bit gia hai dng trên ca acid
carbonic. Vì carbonic t do chim khong 99 phn trm tng nng đ, phng trình
trên ch là phng trình gn đúng.
Vic s dng Phng trình (2 – 7) đc mô t trong ví d sau.
Nu K
Al
= 4,3 x 10-7, [H
+
] =10-7 và [HCO
3-
] = 4,3 x 10-7, thì nng đ CO2 phi bng
(10
-7
) x (4,3 x 10-3) / (4,3 x 10 - 7) = 10
-3
mol/L hoc 44 mg/L. Mc dù vy, đ tính toán
trên đc chính xác, cn phi k đn nh hng ca các ion khác và nh hng ca
nhit đ đn hng s K
1
. T nhng nhn xét trên có th thy rng vic tính toán khí
carbonic t do trong nc là mt quá trình phc tp, vì vy trong hng dn “Standard
methods” có trình bày đ th đ xác đnh carbonic t do t pH, đ kim, cht rn hòa
tan và nhit đ.
Vic xác đnh carbonic t s đo đ pH và đ kim có th cho kt qu vi đ chính xác
cao, nhng không thc s cn thit. Phng pháp gp phi khó khn là phi bit nng
đ cht rn hòa tan. iu này đòi hi phi phân tích riêng bit bng phng pháp trng
lng hoc đ dn. Tng t, pH phi đc đo vi đ chính xác cao, vì thay đi nh
s dn đn sai s ln.
Ví d, pH sai s 0,1 s dn đn sai s 25 phn trm khi xác đnh carbonic. Nó tr thành
câu hi xem kt qu tính toán này di điu kin phòng thí nghim bình thng hóa
trên hin trng có đ tin cy hn kt qu thu đc bng qui trình đnh phân hay
không, khi vic quan tâm thích hp đc thc hin đn các mô t chi tit cho phng
pháp đnh phân. Xem xét các khó khn ca mi phng pháp, ngi ta thy rng qui
trình đnh phân thng là phng pháp đc la chn khi nng đ carbonic ln hn 2
mg/L, trong khi đó đòi hi các nng đ nh hn sai s s ln hn, vì vy qui trình tính
toán đc kin ngh thc hin.
Phng pháp hin trng. Phng trình đnh phân có rt nhiu u đim và tính
chính xác đ cho tt c các mc đích thc t.
Acid Methyl Cam
Tt c nc thiên nhiên và hu ht các loi nc thi công nghip có pH thp hn 4
đu có đ acid vô c hoc đ acid methyl cam. Acid vô c cn đc trung hòa ti thi
đim pH tng lên 3,7 và cht ch th pH màu thng đc s dng khi máy đo pH
không có sn. Trong khi đó, trc đây methyl cam đc s dng cho mc đích này,
2-5