Phương pháp phân tích các chỉ tiêu cơ bản

1.1.

CHỈ TIÊU pH...............................................................................................2

1.2.

CHỈ TIÊU ĐỘ ĐỤC.....................................................................................2

1.3.

CHỈ TIÊU ĐỘ MÀU....................................................................................4

1.4.

ĐỘ KIỀM......................................................................................................5

1.5.

SẮT:...............................................................................................................8

1.6.

MANGAN....................................................................................................11

1.7.

PERMANGANATE (KMnO4) DƯ...........................................................16

1.8.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG NƯỚC..............19

1.9.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG KHÍ..................23

1.10. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TOC – DOC...........................................26
1.12. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH UV254....................................................28
1.14. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THMFP..................................................31


I.1. CHỈ TIÊU pH
I.1.1. Phương pháp thực hiện:
-

Sử dụng máy đo pH ECOSCAN PH5+, hãng Thermo Scientific – Mỹ

I.1.2. Thiết bị
-

Máy pH Ecoscan pH5+
 Thang đo pH: 0.00 – 14
 Độ phân giải: 0.01
 Độ chính xác: +/-0.01
 Thang nhiệt độ: 0.0 – 100.0oC
 Độ phân giải: 0.1oC
 Độ chính xác: +/-0.5 oC
 Nguồn điện: pin 4x1.5V
 Kích thước (LWH): 14x17x3.5mm
 Trọng lượng: 200g

-

Erlen: sử dụng để chứa mẫu

I.1.3. Hóa chất: khơng có
I.1.4. Quy trình thực hiện

Lấy mẫu cho vào erlen (không đầy quá )
Dùng nước cất rửa sạch đầu đọc pH
Cho đầu đọc vào erlen chứa mẫu
Đợi đến khi con số trên màn hình khơng cịn
biến động thì dừng lại
Ghi kết quả pH, nhiệt độ
Dùng nước cất làm sạch đầu đọc
2


I.2. CHỈ TIÊU ĐỘ ĐỤC
I.2.1. Phương pháp thực hiện
-

Sử dụng phương pháp so màu trên máy Spectrophotometer DDR 200.

-

Chương trình đo độ đục: chương trình số 95 – Turbidity

I.2.2. Thiết bị
-

Máy so màu Spectrophotometer DDR 2000

-

Pipet 5ml, 10ml, 25 ml

-

Bình định mức: 25ml, 50ml

-

Erlen 100ml, 250ml.

I.2.3. Hóa chất
-

Khơng sử dụng hóa chất (đo trực tiếp trên máy).

I.2.4. Quy trình thực hiện

Lấy mẫu bằng erlen 100ml hoặc 250 ml

Lắc đều mẫu
So màu trên máy DDR 2000,
sử dụng chương trình số 95
Ghi nhận kết quả và vệ sinh máy đo

3

I.3. CHỈ TIÊU ĐỘ MÀU
I.3.1.Phương pháp thực hiện
-

Sử dụng phương pháp so màu trên máy Spectrophotometer DDR 2000 (tương tự
như phương pháp đo độ đục).

-

Chương trình đo độ đục: chương trình số 19 – Color

I.3.2.Thiết bị
-

Máy so màu Spectrophotometer DDR 2000

-

Pipet 5ml, 10ml, 25 ml

-

Bình định mức: 25ml, 50ml

-

Erlen 100ml, 250ml.

I.3.3.Hóa chất

-

Khơng sử dụng hóa chất (đo trực tiếp trên máy).

I.3.4.Quy trình thực hiện

Lấy mẫu bằng erlen 100ml hoặc 250 ml
Lắc đều mẫu

Pha loãng mẫu nếu độ màu quá màu

So màu trên máy DDR 2000,
sử dụng chương trình số 19
Ghi nhận kết quả và vệ sinh máy đo

4


I.4. ĐỘ KIỀM
I.4.1.Phương pháp thực hiện:
-

Phương pháp chuẩn độ sử dụng chỉ thị màu: phenolphtalein, methyl cam hoặc chỉ
thị màu tổng hợp.

I.4.2.Các yếu tố ảnh hưởng
-

Lượng chlorine dư trong nước sạch có thể làm nhạt màu chất chỉ thị trong q
trình định phân.

-

Mẫu nước có độ màu, độ đục cao ảnh hưởng đến màu của chất chỉ thị (trường hợp
này phả dùng phương pháp chuẩn độ điện thế).

-

Lưu ý: không lọc, pha lỗng hay cơ đặc mẫu.

I.4.3.Dụng cụ và thiết bị:
-

1 pipet 25 ml.

-

2 erlen 125 ml.

-

1 ống đong 100 ml.

-

1 buret 25 hoặc 50 ml.

-

1 máy khuấy từ.

-

Bình đựng chất chỉ thị.

I.4.4.Hóa chất:
-

DD HCl hay H2SO4 0,02 N: hịa tan 28 ml H 2SO4 đậm đặc thành 1 lít dung dịch
H2SO4 1N. Lấy 20 ml dd H2SO4 1N hòa tan thành 1 lít. Định phân lại nồng độ
acid bằng Na2CO3 0,02 N (hòa tan 1,06 g Na2CO3 đã sấy ở 1050C thành 1 lít).

-

Chỉ thị phenolphthalein 0,5%: hịa tan 500 mg phenolphthalein trong 50 ml
methanol, thêm nước cất định mức thành 100ml.

-

Chỉ thị metyl da cam: hòa tan 50 mg methyl cam trong nước cất thành 100ml.

-

Chỉ thị hỗn hợp bromocresol lục và methyl đỏ: hòa tan 20 mg methyl đỏ và 200
mg bromocresol lục vào ethanol, định mức thành 100 ml bằng dd ethanol 950.

I.4.5.Các bước tiến hành:

5

6


Làm 2 ống đối chứng , cho vào 2 ống nghiệm mỗi ống 25 ml mẫu, ống thứ nhất thêm
I.4.6.Tính toán:
-

Độ kiềm phenol (mg CaCO3/l) =

-

Độ kiềm tổng cộng (mg CaCO3) =

-

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 CaCO3/l)
OH
CO32HCO30
0
T
0
2P
1 – 2P
0
2P

0
2P – T
2(T - P)
0
T
0
0
-

P=0
P < T/2
P = T/2
P > T/2
P=T

Ghi chú:
P: độ kiềm phenol; T: độ kiềm tổng cộng
OH- (mg/l) = độ kiềm OH- (mg CaCO3/l) x 0,34
CO32- (mg/l) = độ kiềm CO32- (mg CaCO3/l) x 0,6
HCO3- (mg/l) = độ kiềm HCO3- (mg CaCO3/l) x 1,22

7


I.5. SẮT:
I.5.1.Phương pháp
-

Phương pháp so màu trên máy spectrophotometer

I.5.2.Dụng cụ và thiết bị:
-

8 erlen 125 ml.

-

1 ống lường 50 ml.

-

1 bình định mức 100 ml

-

1 pipet 25 ml.

-

2 pipet 5 ml.

-

2 pipet 2 ml.

-

Bếp điện.

-

Máy spectrophotometer.

I.5.3.Hóa chất:
-

DD HCl đậm đặc (37%).

-

DD hydroxide amine: hòa tan 10 g NH2OH.HCl trong 100 ml nước cất.

-

Dung dịch đệm ammonium acetate CH3COONH3: hòa tan 250g CH3COONH3
trong 150 ml nước cất, thêm 700 ml CH3COONH3 đậm đặc, lắc đều.

-

DD phenanthroline:



-

Dung dịch chuẩn sắt (dung dịch lưu trữ):


-

Cách 1: hòa tan 100 mg 1,10 phenanthroline (C12H8N2H2O) trong 100 ml
nước cất, khuấy và đun khoảng 800C – khơng đun sơi.
Cách 2: hịa tan 100 mg 1,10 phenanthroline (C12H8N2H2O) vào 10 ml nước
cất, thêm 2 giọt HCl đđ. Khuấy đều đến khi tan hồn tồn sau đó định mức
thành 100 ml.

Dung dịch lưu trữ sắt (200µg/ml): cho 20 ml H 2SO4 đậm đặc vào 50 ml nước
cất, thêm 1,404g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O. Sauk hi hòa tan dung dịch thêm từng
giọt KMnO4 cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt không đổi. Pha thành 1lít
với nước cất.

Dung dịch chuẩn sử dụng:



Lấy 50 ml DD lưu trữ sắt cho vào bình định mức sau đó định mức thành 1000
ml với nước cất (10 µg/ml).
Lấy 5 ml DD lưu trữ sắt cho vào bình định mức 1 lít, thêm nước cất tới vạch
định mức thành 1 lít (1 µg/ml).
8


I.5.4.Các bước tiến hành:
-

Chuẩn bị đường cong chuẩn:
STT
V dd chuẩn, ml
V nước cất, ml
V dd đệm NH3C2H3O2

V dd phenanthroline
C, mg/l

0
0
25
5
2
0

1
1
24
5
2

2
2
23
5
2

3
3
22
5
2

4
4

21
5
2

5
5
20
5
2

1
1
24
1
0,5
5
2
0.19

2
2
23
1
0,5
5
2
0.39

3
3

22
1
0,5
5
2
0.58

4
4
21
1
0,5
5
2
0.78

5
5
20
1
0,5
5
2
0.97

Hoặc đường cong chuẩn thứ 2:
STT
V dd chuẩn, ml
V nước cất, ml
V HClđđ, ml

V dd NH2OH.HCl, ml
V dd đệm NH3C2H3O2
V dd phenanthroline
C, mg/l

-

0
0
25
1
0,5
5
2
0

Các bước phân tích mẫu nước:

9


Nếu mẫu có độ màu, độ đục: loại bỏ ảnh hưởng bằng cách làm mẫu trắng với
chính mẫu nước đang phân tích với quy trình như trên nhưng khơng thêm vào
mẫu Phenalthroline.

10


I.6. MANGAN
I.6.1.Phương pháp phân tích: Phương pháp Permanganate

-

Nguyên tắc:


-

Các yếu tố ảnh hưởng:






-

Q trình oxy hóa persulfate các hợp chất hợp chất mangan hòa tan thành
dạng permanganate được thực hiện với sự có mặt của AgNO 3. Sản phẩm phản
ứng có màu tạo bền trong ít nhất 24 giờ nếu thừa persulfate và thiếu các hợp
chất hữu cơ.

Mỗi 0.1 g Cl- trong 50 mgl mẫu có thể được ngăn chặn các ảnh hưởng bằng
cách thêm vào 1g HgSO4 để chuyển thành các hợp chất có thể được phân
tách.
Bromide và iod vẫn sẽ ảnh hưởng đến kết quả ngay chỉ chi khi tồn tại ở khối
lượng dạng vết. Phương pháp persulfate có thể được sử dụng trong nước
uống với hàm lượng chất hữu cơ dạng vết đến khối lượng nhỏ nếu quá trình
gia nhiệt được tăng cường sau khi persulfate được thêm vào. Dung dịch tạo
màu từ các ion vô cơ khác được làm cân bằng trong bước so màu cuối cùng.
Mẫu đã được tiếp xúc với khí có thể cho kết quả thấp hơn bởi vì sự kết tủa

của MnO2. Thêm 1 giọt H2O2 30% vào mẫu, sau khi thêm chất chỉ thị để hòa
tan dạng mangan kết tủa.

Nồng độ phát hiện tối thiểu:


Nồng độ phát hiện tối thiểu là 210 µg/L khi sử dụng cell quang học 1cm hoặc
42 µg/L khi sử dụng cell quang học 5cm.

I.6.2.Thiết bị
-

Thiết bị so màu: Spectrophotometer sử dụng bước sóng 525 nm, cung cấp đường
truyền ánh sáng cho 1 cm hoặc dài hơn (cell 1cm – 5 cm).

-

Hoặc Filter photometer cung cấp đường truyền ánh sáng 1 cm hoặc hơn và thiết
bị với một bị lọc có hệ số truyền gần với 525 nm.

I.6.3.Dụng cụ
-

Erlen 250ml

-

Bình định mức 100ml, 250ml

-

Bếp điện

-

Pipet

I.6.4.Hóa chất
11


-

Thuốc thử (dung dịch xúc tác): Hòa tan 75 g HgSO4 vào 400 ml HNO3 đậm đặc
và 200 ml nước cất. Thêm 200 ml H3PO4 85% và 35 mg AgNO3. Định mức và
làm nguội đến 1L.

-

(NH4)2S2O8 tinh thể.

-

Dung dịch H2O2 30%.

-

Dung dịch acid HNO3 đậm đặc.

-

Dung dịch acid H2SO4 đậm đặc.

-

Dung dịch Natri nitrite NaNO2: hòa tan 5 g NaNO2 vào 95 ml nước cất.

-

Na2C2O4 tiêu chuẩn.

-

Natri bisulfite NaHSO3: hòa tan 10 g NaHSO3 vào 100 mL nước cất.

-

Dung dịch chuẩn manganese:




Chuẩn bị dung dịch KMnO4 0.1N bằng cách hòa tan 3.2 g KMnO4 vào nước
cất và chỉnh đến 1 L. Để yên trong vài tuần dưới ánh sáng mặt trời hoặc đun
nóng trong nhiều giờ liền đến điểm sơi, sau đó lọc qua giấy lọc thủy tinh mịn
và chuẩn độ lại bằng Natri oxalate như sau:
Cân vài lần 100 đến 200 mg mẫu của Na2C2O4 chính xác đến 0.1 mg và cho
vào các beaker 400ml. Đối với mỗi beaker, thêm vào 100 ml nước cất và
khuấy tan. Thêm vào 10 ml 1+1 H 2SO4 (dung dịch acid H2SO4 1N) và gia
nhiệt nhanh đến 90-95oC. Chuẩn độ nhanh với dung dịch KMnO4 cần chuẩn

độ, trong khi khuấy, đến khi màu hồng nhạt tại điểm kết thúc duy trì ít nhất 1
phút. Không để nhiệt độ xuống thấp hơn 85 oC. Nếu cần thiết, giữ ấm beaker
trong suốt quá trình chuẩn độ; 100 mg Na 2C2O4 sẽ tiêu thụ khoảng 15 ml
dung dịch permanganate. Chạy mẫu trắng với nước cất và H2SO4.

Với: A là ml dd KMnO4 định phân của mẫu, B là ml dd
KMnO4 định phân của mẫu trắng
(Cần lặp lại TN này 2-3 lần để lấy giá trị trung bình)


Tính thể tích của dd KMnO4 cần để chuẩn bị dd chuẩn có nồng độ 1ml=50μg
Mn như sau:

Đối với thể tích này thêm 2-3 ml dung dịch H2SO4 đậm đặc và thêm từng
giọt dung dịch NaHSO3, khuấy đều cho đến khi mầu của permanganate biến
mất. Đun sôi để loại bỏ SO2, làm lạnh và định mức đến 100 ml với nước cất.

12


Pha lỗng dung dịch này để phân tích các hàm lượng mangan nhỏ hơn (nếu
cần).
I.6.5.Các bước thực hiện
-

Xây dựng đường chuẩn: Chuẩn bị đường chuẩn với nồng độ 0 – 5 – 1500 µg
Mn/100ml bằng cách xử lý các lượng khác nhau của dung dịch chuẩn Mn như
sau:
 Dung dịch chuẩn gốc KMnO4 (là dung dịch KMnO4 đã được lọc qua giấy
lọc). Dung dịch này đã được xác định có nồng độ normality of KMnO4 là:

0.094
 Pha 1 lít dung dịch chuẩn có nồng độ: 50 µg Mn/ml.
 Lấy 48.23 ml dung dịch chuẩn gốc cho vào bình định mức (loại có dung
tích 1000 ml)
 Thêm 2 hoặc 3 ml dung dịch acid H2SO4 đậm đặc
 Thêm từng giọt dung dịch NaHSO3 (đựng trong chai chỉ thị màu trắng),
khuấy đều cho đến khi mầu của permanganate biến mất thì dừng lại.
 Đun sôi để loại bỏ SO2.
 Làm lạnh và định mức đến 1000 ml với nước cất.
 Pha loãng 5 lần để có dung dịch chuẩn sử dụng có nồng độ 10 µg/ml (lấy 20
ml dung dịch chuẩn + 80 ml nước cất  định mức thành 100 ml).
 Lập đường chuẩn Manganse theo các bước sau:
STT
ml dd chuẩn (1ml=10μg Mn)
Ml nước cất
Thuốc thử (xúc tác Mangan) (ml)
H2O2 (giọt)

0
1
2
3
4
5
6
0
2
4
6
8

10
12
100
98
96
94
92
90
88
5
5
5
5
5
5
5
1
1
1
1
1
1
1
Đun sơi đến 90 ml
(NH4)2S2O8 (g)
1
1
1
1
1

1
1
Đun sơi trong vịng 1 phút, để yên trong 1 phút, làm lạnh dưới vòi nước, định mức thành
100ml
C (µg/100ml)
0
20
40
60
80
100
120
C (mg/L)
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0
So màu ở bước sóng 525nm

 Đối với dãy chuẩn có nồng độ 0 – 1500 µgMN/100ml thể tích cuối cùng.
Chuẩn bị mẫu trắng bằng nước cất. Bảng sau cho biết chiều dài đường dẫn ánh
sáng phù hợp cho từng lượng mangan khác nhau trong 100 ml thể tích cuối
cùng.

13

-

Xử lý mẫu: nếu đã được chuẩn bị theo hướng dẫn cho việc loại bỏ chất hữu cơ
hoặc chlorine theo phần 3030G theo SMWW, hút một lượng chứa từ 0.05 đến 2.0
mg Mangan vào chai 250 ml. Thêm nước cất nếu cần thiết cho đến 90 ml và thực
hiện như sau:
Đối với mỗi phần mẫu thích hợp thêm vào 5 ml thuốc thử và 1 giọt H2O2.
Cô đặc đến 90 ml bằng đun sơi hoặc pha lỗng tới 90 ml.
Thêm 1 g (NH4)2S2O8, đung sôi trong khoảng 1 phút.
Ngưng gia nhiệt, để yên trong khoảng 1 phút, làm lạnh dưới vịi nước (đun sơi
q lâu gây ra sự phân hủy của persulfate và sau đó mất màu permanganat;
làm mát quá chậm có tác dụng tương tự).
 Thêm nước cất đến 100 ml. Sau đó, đem đi so màu ở bước sóng 525nm.





-

Tránh q trình lọc bởi vì có thể một lượng permanganate sẽ bị giữ lại trên giấy
lọc. Khi đo bằng quang phổ, sử dụng phương pháp “bleaching” để hiệu chỉnh độ
màu, độ đục như sau: ngay khi máy so màu đọc giá trị đo, thêm 0.05 ml H 2O2 trực
tiếp vào mẫu trong cell (Cuvet quang học). Trộn và ngay khi màu của
permanganate nhạt hết và khơng có bột khí thì đo lại. Độ hấp thụ của mangan sẽ
bằng độ hấp thụ của dung dịch ban đầu trừ đi độ hấp thụ của dung dịch sau khi
tẩy trắng.

I.6.6.Tính tốn kết quả:
-

Trường hợp tất cả các mẫu ban đầu được lấy để phân tích:

-

Trường hợp 1 phần của mẫu (100 ml cuối cùng) được phân tích:

-

Đối với mẫu nước thơ sơng Sài Gịn: có thể lấy thể tích mẫu ban đầu là 100ml – 200ml.
Cơng thức tính tốn áp dụng:

14


15


I.7. PERMANGANATE (KMnO4) DƯ
I.7.1. Phương pháp phân tích: Phương pháp so màu ở bước sóng 525 nm
-

Các yếu tố ảnh hưởng:



-

Độ đục
Manganese oxide

Nồng độ phát hiện tối thiểu:


Nồng độ phát hiện tối thiểu là 210 µg/L khi sử dụng cell quang học 1cm hoặc 42
µg/L khi sử dụng cell quang học 5cm.

I.7.2. Thiết bị
-

Thiết bị so màu: Spectrophotometer sử dụng bước sóng 525 nm, cung cấp đường
truyền ánh sáng cho 1 cm hoặc dài hơn (cell 1cm hoặc 2.5cm hoặc 5 cm).

-

Thiết bị lọc sử dụng màng lọc thủy tinh 0.22µm (khơng phản ứng với KMnO4).

I.7.3. Dụng cụ
-

Erlen 250ml

-

Bình định mức 100ml, 250ml

-

Bếp điện

-

Pipet

I.7.4. Hóa chất
-

DD CaCl2, 1M: hịa tan 111g CaCl2 trong nước cất và định mức thành 1lit.

-

H2SO420%: cho từ từ, cẩn thận 100 ml acid H2SO4 đậm đặc 98% (khối lượng riêng
là: 1.84 g/ml) vào 717,6 ml nước cất, khuấy đều.

-

Natri Oxalate , Na2C2O4.

-

DD Na2S2O3 0.019M: hòa tan 0.471g Na2S2O3.5H2O vào nước cất và định mức
thành 100ml.

-

DD chuẩn KMnO4:




Hòa tan 1g KMnO4 khan vào nước cất và định mức thành 1lít.
Cân 0.1g Na2C2O4 hịa tan trong 150ml nước cất, thêm vào 20ml H2SO4 20%
và giữ nóng ở 70-80°C, chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 vừa pha được.
Chuẩn độ cho đến khi xuất hiện màu hồng bền, tính tốn nồng độ dd KMnO4
bằng cơng thức bên dưới:

Với: W là khối lượng của Natri oxalate, W=0.1g =100mg
16





V là ml KMnO4 đã dùng để chuẩn độ
Phương trình phản ứng:
2KMnO4 + 5Na2C2O4 + 8 H2SO4 = K2SO4 + 10 CO2 + 2MnSO4 +
5Na2SO4 + 8H2O
Biết được nồng độ của DD KMnO4 vừa pha, ta sẽ lập đường chuẩn KMnO4
theo các bước như sau:
Pha loãng nồng độ dung dịch chuẩn gốc khoảng 100 hoặc 200 lần để được dung
dịch chuẩn sử dụng có nồng độ: y = x/100 hoặc y=x/200 (y sẽ khoảng 10mg/L
hoặc 5mg/L).
STT
ml dd chuẩn sử dụng
(nồng độ y mg/l)
Ml nước cất
C (mg/l)
Abs (525nm)



0
0

1
2

2
4

3
6

100
0

98
0.02y

96
94
0.04y 0.06y

4
8

5
10

92

90
0.08y 0.1y

6
12
88
0.12y

Potassium pecmanganat-demand-free water: Cho 1 lượng nhỏ KMnO4 vào 1Lit
nước cất khử ion. Sau 1-2 ngày, xuất hiện màu hồng. Nếu không có thì bỏ, làm
lại với nước cất có chất lượng tốt hơn hoặc cho lượng KMnO4 nhìu hơn. Đem đi
chưng cất và bỏ 50ml đầu tiên. lượng còn lại thu được chính là lượng nước
khơng có chứa pecmanganat: thử với thuốc thử DPD.

Tuy nhiên, trong điều kiện của Phịng thí nghiệm có thể lấy nước cất siêu
sạch để thay thế.
I.7.5. Các bước tiến hành
-

Chỉnh zero trên máy tại 525nm với nước khử ion- potassium pecmanganat-demandfree water.

-

Xác định giá trị A: nếu mẫu nước mềm (<40mgCaCO3/l), cho vào 1ml CaCl2/L mẫu
để loại bỏ MnO2 dạng keo hoặc chất rắn lơ lửng, cho qua giấy lọc 0.22μm, dùng
nước này tráng cuvet 2-3 lần, sau đó cho nước này vào cuvet, đảm bảo khơng có bọt,
bóng khí rồi đem đi đo độ hấp thu ở 525nm được giá trị A. Để đạt hiệu quả thì nên
lọc xong là đi đo liền.

-

Xác định giá trị B: lấy 100ml mẫu, thêm vào 0.1ml CaCl2, tiếp theo cho 0.1ml
Na2S2O3 0.019M trên 1mg/L KMnO4 (dựa vào giá trị A). Cho dd này qua lọc
0.22μm rồi đi đo độ hấp thu ở 525nm
Độ hấp thụ chính xác = A – B

-

Thế vào phương trình đường chuẩn để tính ra nồng độ KMnO4 của mẫu.

-

Phương trình phản ứng khử KMnO4 dư bằng Na2S2O3:
3 Na2S2O3 + 8 KMnO4 + H2O = 3 K2SO4 + 2 KOH + 8 MnO2 + 3 Na2SO4

17


-

Để khử hết lượng KMnO4 dư trong nước: cho 0.125ml dung dịch Na2S2O3 0.019M
trên mỗi 1mg/L KMnO4 (có thể lấy gần đúng như trên là 0.1ml dung dịch Na2S2O3
0.019M).

18


I.8. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG NƯỚC
I.8.1.Phương pháp phân tích
-

Phương pháp indigo

I.8.2.Yếu tố ảnh hưởng
-

H2O2 và oxy già hữu cơ làm phai màu thuốc thử indigo rất chậm. H2O2 khơng ảnh
hưởng gì nếu ozone được đo trước 6 tiếng kể từ khi thêm thuốc thử. Peroxide hữu cơ có
thể phản ứng nhanh hơn.

-

Sắt 3 khơng gây ảnh hưởng, mangan 2 cũng khơng ảnh hưởng nhưng nó bị oxy hóa bởi
ozone để tạo ra chất làm phai màu thuốc thử. Để đảm bảo sự chính xác cần thực hiện đo
tương đối một mẫu trắng (blank) mà ozone đã bị triệt tiêu.

-

Nếu khơng thao tác chính xác, 0.1 mg/l mangan bị ozone hóa cho một kết quả đáp lại
của khoảng 0.08 mg/l ozone biểu kiến (apparent ozone).

-

Chlorine cũng gây ảnh hưởng. Nồng độ Chlorine thấp (< 0.1 mg/l) có thể được hạn chế
bời axic malonic.

-

Brom có thể được tạo thành do oxy hóa Br- cũng gây ảnh hưởng ( 1 mole HOBr tương
ứng với 0.4 mole ozone). Khi có sự hiện diện vượt quá 0.1mg/l của HOBr hay chlorine

thì phương pháp đo này khơng chính xác.

I.8.3.Lấy mẫu
-

Tác dụng mẫu với indigo nhanh nhất có thể, bởi vì phần cịn lại có thể bị phân hủy
nhanh chóng.

-

Tránh mất ozone dư do rị rỉ trong suốt q trình thu mẫu.

-

Khơng chạy mẫu mặt dưới của bình. Thêm mẫu để tình trạng phai màu được loại trừ
nhanh chịng bằng cách lắc khuấy.

I.8.4.Hóa chất:
-

Dung dịch indigo: cho khoảng 500ml nước cất và 1 ml axic photphoric đậm đặc vào
bình định mức 1L. Cho vào 770mg C16H7N2O11S3K3, khuấy đều (chỉ dùng hóa chất
chất lượng cao). Định mức bằng nước cất, mẫu được pha loãng với tỷ lệ 1:100 có độ hấp
thu là 0.2 ± 0.01 cm tại 600nm. Dung dịch chuẩn gốc được sử dụng tối đa 4 tháng. Khi
độ hấp thu của dung dịch pha lỗng xuống dưới 0.16cm thì phải loại bỏ. Khơng đổi nồng
độ của chất tạo màu cho các khoảng ozone dư cao hơn (ranges of ozone residual).
Lượng chất tạo màu có thể được điều chỉnh lại.

-

Thuốc thử indigo I: cho 20 ml dung dịch indigo + 10g NaH2PO4 và 7ml axit photphoric
đậm đặc vào bình định mức 1L và định mức bằng nước cất. Chuẩn bị mẻ mới chất này
khi độ hấp thu giảm thấp hơn 80% giá trị ban đầu, thường là khoảng 1 tuần.

19


-

Thuốc thử indigo II: tương tự như phần indigo I, nhưng cho vào 100 ml dung dịch
indigo thay vì 20 ml.

-

Axit malonic: hòa tan 5g malonic axit vào nước và định mức thành 100ml

-

Glycine: hòa tan 7g glycine trong nước và định mức thành 100ml.

I.8.5.Quy trình thực hiện:
-

Với nồng độ 0.01 đến 0.1 mg O3/L: cho vào 10ml thuốc thử indigo I vào mỗi bình định
mức 100ml (2 bình). Một bình cho vào mẫu trắng (nước cất), bình kia điền đầy với mẫu
nước. Đo độ hấp thụ cả 2 tại 600 ±10nm sớm nhất có thể, khơng để q 4h. Tốt nhất
dùng cell 10cm. Tính tốn nồng độ ozone từ sự khác biệt giữa độ hấp thu nhận được từ 2
mẫu. Chú ý: việc trễ không quá 4h chỉ dùng với các mẫu nước cấp, đối với các loại mẫu
khác hoặc đo ngay hoặc xác định mối quan hệ giữa thời gian và độ hấp thu).

-

Dãy nồng độ từ 0.05 đén 0.5 mg O3/L: làm như trên, sử dụng 10ml indigo II thay vì
indigo I. Tốt nhất dùng cell 4-5cm

-

Mức lớn hơn 0.3mg O3/L: sử dụng indigo II nhưng với lượng ozone nồng độ lớn hơn
dùng lượng mẫu có thể tích thấp hơn tương ứng. Pha lỗng mẫu thu được thành 100ml
với nước cất.

I.8.6.Kiểm soát những vấn đề gây sai số:
-

Đối với sự có mặt lượng chlorine nhỏ (<0.1 mg/l): cho vào 1ml axit malonic vào các
bình trước khi thêm mẫu và (hoặc) định mức (filling to mark). Đo sớm nhất có thể tốt
nhất trong vịng 1h vì malonic axit chỉ che một phần Br-, Br2 và HOBr.

-

Đối với sự có mặt của mangan: chuẩn bị 1 dung dịch mẫu trắng sử dụng mẫu đã được
loại bỏ ozone bằng cách cho vào glycine. Cho 0.1 ml dung dịch glycine vào bình định
mức làm mẫu trắng và 10ml indigo II vào bình định mức chứa mẫu. Dùng pipet cho vào
mỗi bình chính xác cùng một lượng mẫu giống nhau. Điều chỉnh liều lượng sao cho sự
mất màu ở bình 2 dễ dàng quan sát nhưng khơng được để mất màu hồn toàn (cao nhất
80ml).


Đảm bảo pH của hỗn hợp glycin và mẫu ở bình trắng (trước khi thêm indigo) khơng
dưới 6 vì phản ứng giữa ozone và glycine rất chậm tại pH thấp. Đậy kín bình và trộn

bằng cách đảo ngược cẩn thận. Thêm 10ml dung dịch indigo II vào mẫu trắng chỉ
30-60s sau khi bổ sung mẫu. Điền các bình đến vạch chuẩn với nước ozone tự do và
trộn đều. Đo độ hấp thu trong khoảng thời gian 30-60 phút (sau khoảng này,
mangan oxit còn dư chỉ tiếp tục làm mất màu indigo một cách chậm chạp và độ lệch
của độ hấp thu ở mẫu trắng và mẫu trở nên có thể so sánh. Giảm độ hấp thu ở các
kết quả của mẫu trắng là do mangan oxit còn ở mẫu là do cả ozone và mangan oxit
gây ra.

I.8.7.Hiệu chỉnh
-

Spectrophotometric, volumetric procedure:
20


Bởi vì ozone khơng ổn định, dựa vào các phương pháp đo đạc đã biêt và hệ số suy giảm
độ hấp thu của dung dịch indigo ( f = 0.42 + 0.01/cm/mg O3/L). Để độ chính xác của
phân tích lớn nhất hầu hết C16H7N2O11S3K3 sử dụng phương pháp chuẩn độ iot. Khi
sử dụng bộ lọc quang kế (filter photometer), điều chỉnh hệ số chuyển đổi, f, bằng cách so
sánh độ nhạy quang phổ với độ hấp thụ ở 600 nm bởi một quang phổ kế chính xác.
(spectrophotometer)
-

Spectrophotometric, phương pháp phân tích trọng lượng.


Thêm 10ml dung dịch indigo II vào bình định mức 100ml và định mức với nước cất
(mẫu trắng). Cân lấy khối lượng vỏ của bình thứ 2 ( bình định mức hoặc erlen).
Thêm 10ml indigo II vào bình 2. Làm đầy lập tức bằng mẫu, không lấy mẫu dưới
đáy bình chứa mẫu (tránh lấy phải cặn lắng) lắc đều bình 2 đến khi dung dịch

chuyển từ màu xanh sang màu xanh sáng. Cân khối lượng bình chứa mẫu và indigo
II.



Tốt nhất là dùng cell 10cm, đo độ hấp thu của cả 2 dung dịch tại 600 ± 10 nm sớm
nhất có thể, khơng q 4h (chỉ dùng với nước cấp).

I.8.8.Phổ quang kế ( Spectrophotometric), phương pháp thể tích:

mg O3/L =
Trong đó:
∆A: khác biệt giữa độ hấp thu của mẫu trắng và mẫu.
b : độ dài của cell đo (đoạn ánh sáng truyền qua cell), cm
V: thể tích mẫu, ml (thường là 90 ml)
f = 0.42
-

Chỉ số f được dựa vào hệ số độ nhạy của 20000/cm (?) đối với sự thay đổi của độ hấp
thu (600nm) trên số mole của ozone thêm vào trên lit. Nó được điều chỉnh bằng chuẩn
độ iot. Độ hấp thu UV của ozone trong nước nguyên chất có thể dùng như một tiêu
chuẩn thứ cấp: hệ số f = 0.42 tương đương với một hệ số hấp thụ cho dung dịch nước
ozone, = 2950/M.cm tại 258nm.

I.8.9.Phổ quang kế, phương pháp khối lượng:

mg O3/l =
-

AB, AS : độ hấp thu của mẫu trắng và mẫu, tương ứng thứ tự từng mẫu

-

VS: thể tích của mẫu, ml. VS = [(Khối lượng tổng – Khối lượng bình) g x 1ml/g] – 10ml

-

VT: tổng thể tích của mẫu và indigo, ml. VT = (Khối lượng tổng – Khối lượng bình)g x
1ml/g

-

b : độ dài của cell, cm

-

f = 0.42 (see ¶ a above)
21


I.8.10. Độ chính xác và sai số
Đối với phương pháp quang phổ thể tích trong trường hợp khơng ảnh hưởng bởi các yếu
tốt gây nhiễu, sai số thường ít hơn 5% nếu khơng có các thiết lập lấy mẫu đặc biệt.
Trường hợp thử nghiệm trong phịng thí nghiệm có thể giảm xuống cịn 1%. Khơng có
dữ liệu có sẵn cho phương pháp quang phổ khối lượng.
Bởi vì phương pháp này dựa trên sự khác biệt trong hấp thụ giữa mẫu và mẫu trắng
(ΔA), phương pháp này là không áp dụng nếu có sự hiện diện của chlorine. Nếu hàm
lượng mangan vượt quá ozone, độ chính xác sẽ giảm. Nếu tỷ lệ của mangan để ozone là
ít hơn 10:01, nồng độ ozone trên 0,02 mg / L có thể được xác định với sai số tương đối ít
hơn 20%.

22


I.9. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH OZONE DƯ TRONG KHÍ
I.9.1. Nguyên tắc:
-

O3 sẽ bị ơxi hóa khi gặp ion I - trong điều kiện acid và chất xúc tác Molydate. Iod sau khi
hình thành sẽ được định phân với dung dịch Thiosunfat kết hợp với chỉ thị hồ tinh bột.
Phương trình phản ứng như sau:
O3 + 2I- + 2H+ → I2 + O2 + H2O
I2 + 2S2O32- → 2I- + S4O6223


I.9.2. Hóa chất sử dụng:
-

Dung dịch Potassium iodide - KI 2%: Cho 20g KI vào bình định mức 800ml, hịa tan với
nước cất, làm lạnh và định mức thành 1000ml. Dung dịch này phải bọc giấy bạc tránh
tiếp xúc với ánh sáng.

-

Dung dịch Ammonium molybdate:

-

Chỉ thị tinh bột: 0.5 g tinh bột hịa tan vào một ít nước lạnh, cho vào từ từ trong 100ml
nước cất đang sôi, khuấy đều và để lắng qua đêm. Sử dụng phần nước trong. Bảo quản

với 1,25 g axit salicylic, 4 g kẽm clorua, hoặc sự kết hợp của 4 g natri propionate và 2 g
natri azide / L dung tinh bột. Một số sản phẩm tinh bột thương mại thay thế là đạt yêu
cầu.

-

Dung dịch Sulfuric acid 2N: cho cẩn thận 56 ml acid H2SO4 đậm đặc 98%
(D=1.84g/ml) vào 800ml nước cất (trong bình định mức 1l). Trộn đều, làm lạnh và thêm
nước cất đến vạch 1000ml.

-

Sodium thiosulfate - Na2S2O3 (0,1N):
 Hòa tan 25 g Na2S2O3. 5H2O trong 1 lít nước cất tinh khiết và chuẩn độ lại với
potassium dichromate (K2Cr2O7) hoặc potassium bi-iodate KH(IO3)2 sau ít
nhất 2 tuần lưu trữ. Lưu trữ ban đầu này là cần thiết để cho phép quá trình oxy
hóa của bất kỳ ion bisulfit hiện diện trong hóa chất. Sử dụng nước cất đã đun sơi
và thêm vào một vài ml cloroform (CHCl3) để giảm thiểu sự phân hủy của vi
khuẩn.
Chuẩn độ lại dung dịch này như sau:
 Phương pháp Iodat:
 Hòa tan 3,249 g KH(IO3)2 hoặc 3,567 g KIO3 đã sấy khô ở 103 ± 2°C
trong 1 giờ, trong nước cất và pha loãng thành 1000 ml để có dung dịch
0.1000 N. Lưu trữ trong lọ thủy tinh kín.
 Lấy 80 ml nước cất, thêm và khuấy liên tục 1 ml H2SO4 đậm đặc và
10.00 mL 0.1000 N KH(IO3) 2, và 1 g KI. Chuẩn độ ngay lập tức với
0.1N Na2S2O3 cho đến khi màu vàng của iod tự do gần như biến mất.
Thêm 1 ml dung dịch chỉ thị tinh bột và tiếp tục chuẩn độ cho đến khi
màu xanh biến mất.

 Phương pháp Dicromat:
 Hòa tan 4,904 g K2Cr2O7 khan, chất lượng tiêu chuẩn, trong nước cất và
pha loãng thành 1000 ml để nồng độ 0.1000 N. Lưu trữ trong một lọ thủy
tinh kín.
 Tiến hành như trong phương pháp iodate:
Lấy 80 ml nước cất, thêm (và khuấy liên tục) 1 ml H2SO4 đậm đặc và
10.00 mL 0.1000N K2Cr2O7, và 1 g KI. Để cho phản ứng xảy ra khoảng
06 phút trong bóng tối.

24


Chuẩn độ với 0.1N Na2S2O3 cho đến khi màu vàng của iode tự do gần
như biến mất. Thêm 1 ml dung dịch chỉ thị tinh bột và tiếp tục titrating
cho đến khi màu xanh biến mất.

 Nồng độ đương lượng của dung dịch Na2S2O3:

-

Sodium thiosulfate - Na2S2O3 (0,005N): lấy 50ml dung dịch Na2S2O3 0.1N định mức
đến 1000ml.

I.9.3. Qui trình:
-

Mắc 2 bẫy khí (2 erlen 400ml) nối tiếp nhau. Mỗi erlen cho vào tối thiểu 200ml dung
dịch KI 2 % để hấp thụ ozone trong khí.

-

Sau khi hấp thụ ozone vào KI, cho vào mỗi erlen 10 ml H 2SO4 2N, lắc đều, cho thêm 2
giọt dung dịch Molybdate để tránh sự thất thoát Iod.

-

Chuẩn độ bằng Na2S2O3 0.005N đến khi màu vàng Iod biến mất, ghi nhận thể tích
Na2S2O3 chuẩn độ.

-

Thêm 1ml hoặc 2 ml hồ tinh bột vào mỗi erlen, dung dịch sẽ chuyển sang màu tím (anh
tím) khi có sự hiện hiện của O3 trong mẫu.

-

Tiếp tục chuẩn độ bằng dung dịch Na 2S2O3 (0,005N) đến khi hỗn hợp mất màu, ghi nhận
thể tích na2S2O3 đã chuẩn độ.

I.9.4. Tính tốn:
-

Khối lượng ozone trong dung dịch KI:

CN là nồng độ Na2S2O3 đã dùng (0,005 N).
V là tổng thể tích Na2S2O3 (0,005N) dùng để định phân mẫu.

25