Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P8 docx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (321.08 KB, 6 trang )

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM 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 ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
8-1

CHNG 8

SULFATE

8.1 GII THIU CHUNG

Ion sulfate là mt trong nhng anion thng gp trong nc t nhiên. Nó là ch tiêu
quan trng trong nc cp vì khi hàm lng SO
4
2-
trong nc cao s gây nh hng
đn con ngi do tính cht ty ra ca sulfate. T lý do này, đi vi nc cp, nng đ

gii hn ca sulfate là 250 mg/L. Ngồi ra trong nc cp cho cơng nghip và sinh
hot, ch tiêu SO
4
2-
cng rt quan trng do kh nng kt hp vi các ion kim loi trong
nc hình thành cn trong các thit b đun nc, lò hi và các thit b trao đi nhit.

Trong x lý nc thi, ch tiêu SO
4
2-
cng đc quan tâm do vn đ v mùi và n mòn
đng ng do q trình kh sulfate thành hydrogen sulfide trong điu kin k khí.
Phng trình đc biu din nh sau

 hiu rõ nhng bin đi ca sulfate, chu trình lu hunh đc trình bày trong Hình
8.1

Lưu
huỳnh

H
2
S
S
=
SO
2
SO
3
=
SO
3
SO
4
=
Chất thải
hữu cơ
hù
Protein
động vật
Protein
thực vật
Urin

Hình 8.1 Chu trình sulfur (lu hunh) trong t nhiên.

Vn đ v mùi

Khi khơng có s hin din ca oxy, sulfate đc coi nh là cht cung cp oxy (chính
xác hn là cht nhân đin t) cho q trình oxy hóa sinh hóa ca vi khun k khí. Trong
điu kin k khí, sulfate b kh thành S
2-
. Ion S
2-
s kt hp vi ion H+ vi hng s
phân ly K
A1
= 9,1.10-8. Quan hgia các dng H
2
S, HS
-
và S
2-
ti các pH khác nhau
ca dung dch cha 10
-3
M H
2
S (hay 32 mg/L H
2
S) đc trình bày trong Hình 8.2.

GREEN EYE ENVIRONMENT

-
S
=
H
2
S

Hình 8.2 Quan h gia các dng H
2
S, HS
-
và S
2-
ti các pH khác nhau ca dung dch
cha 10

-3
M H
2
S (hay 32 mg/L H
2
S).

Ti pH ( 8 trong dung dch tn ti ch yu hai dng HS
-
và S
2-
, H
2
S ch tn ti mt lng
rt nh, vì vy áp sut riêng phn ca nó rt thp. Do đó, vn đ mùi khơng xy ra. Ti
pH < 8 cân bng hng ti s hình thành H
2
S, ti pH = 7, 80% S
2-
 dng H
2
S. Khi
mt lng ln sulfate b kh thành ion sulfide, áp sut riêng phn ca H
2
S đ đ gây ra
vn đ v mùi. Do đc tính ca khí H
2
S, trong khơng khí hàm lng ca H
2
S nên nh

hn 20 ppm.

n mòn đng ng

S n mòn “đnh cng“ (crown) ca ng bêton là đc bit nghiêm trng khi mà nc
thi sinh hot có nhit đ cao, thi gian lu trong cng dài và nng đ sulfate cao, điu
này đã xy ra  nhiu vùng ca M, đc bit  nhng vùng phía nam nc này.
Ngun nhân ca s n mòn đc cho là do H
2
S và H
2
SO
4
bi q trình kh sulfate
thành H
2
S và t H
2
S thành H
2
SO
4
. Thc ra H
2
S, hay H
2
S acid, là mt acid yu, yu
hn c H
2
CO

3
và ít nh hng đn bêton có cht lng cao. Tuy nhiên, trong h thng
cng thốt nc t chy , H
2
S là ngun nhân gián tip gây ra s n mòn “đnh cng”.

i vi cng thốt nc t chy thng ít dùng trong nhng mơi trng có s hin
din ca sulfate và có nhng bin đi sinh hc. H thng cng là mt phn ca h
thng x lý và trong q trình vn chuyn nc thi ln xy ra các bin đi sinh hc.
Nhng bin đi này đòi hi có mt ca oxy, nu lng oxy khơng đ do q trình thơng
gió t nhiên ca khơng khí trong cng, q trình kh sulfate thành sulfide s xy ra. 
pH thơng thng ca nc thi, hu ht S
2-
 dng H
2
S và mt phn ca nó bay vào
lp khơng khí  trên lp nc thi trong cng. Nu h thng cng đc thơng gió tt
và thành cng và đnh cng khơ ráo, vic hình thành ca H
2
S khơng gây ra s n mòn
cng. Tuy nhiên, trong trng hp thơng gió kém, thành và đnh cng m t, H
2
S s
hòa tan vào lp nc trên thành và đnh cng tng ng vi áp sut riêng phn ca nó
trong khơng khí hin din trong cng. iu này hu nh khơng gây nguy hi nào.

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM 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 ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
8-4

Vi khun có kh nng oxy hóa H
2
S thành H
2
SO
4
có mt khp ni trong t nhiên và
trong nc thi. Và d nhiên là loi vi khun này cng có mt trên thành và đnh cng
ti nhng lúc lu lng ln hay theo mt s cách khác. Do điu kin hiu khí là ln
tn ti trong h thng cng, nhng vi khun hiu khí oxy hóa H
2
S thành H
2
SO
4
theo
Phng trình 1.10-4 và sau đó tr nên đm đc và n mòn bêton. Vi khun
Thiobacillus, có kh nng oxy hóa H

2
S thành H
2
SO
4
 pH 2, đc cho là loi vi khun
chính gây ra vn đ này. Q trình hình thành H
2
SO
4
đc bit nghiêm trng  đnh
cng do ti đó q trình rút nc là nh nht.các vn đ v mùi và n mòn trong h
thng cng đc minh ha trong Hình 8.3

Gio
ï
t nước
Nước thải
So
4
=
S
=

S
=
+ 2H
+
→ H
2

S
Điều kiện
kỵ khí
H
2
S H
2
SH
2
S
O
2
O
2
O
2
Không khí O
2
H
2
S H
2
S
O
2
H
2
S
Môi trường để vi
khuẩn oxy hóa H

2
S
H
2
S+O
2
H
2
SO
4
Vi khuẩn

Hình 8.3 S hình thành H
2
S và s n mòn do q trình oxy hóa H

2
S thành H
2
SO
4
trong cng.

Nhng vn đ đáng quan tâm khác

Trong khai thác khống sn (bng phng pháp sa lng) và than, nc thi hoc nc
rò r thng có pH thp và nng đ sulfate cao. Lng sulfide trong khống s đc
oxy hóa do hot đng ca vi sinh vt và các tác nhân hóa hc đ to thành acid
sulfuric.

Khơng nhng điu này làm gia tng hàm lng sulfate trong nc thi ra t các m mà
còn làm gim pH và tng hàm lng st và điu này làm gim cht lng nc. Trong
trng hp này, bin pháp đc dùng là ph kín m đ tránh oxy và nc đi vào m
đ tránh phn ng trên xy ra.
Q trình đt nhiên liu hóa thch cng to ra mt lng SOx, nhng khí này khi thy
phân trong nc ma hình thành acid sulfuric và s gây ra vn đ ma acid.

8.2 CÁC PHNG PHÁP PHÂN TÍCH

Có 4 phng pháp chun đc dùng đ phân tích hàm lng sulfate trong nc, trong
đó phng pháp sc kí ion là phng pháp tt nht và có th xác đnh sulfate trong
nc  nng đ thp đn 0,1 mg/L. Ba phng pháp còn li là da trên lng BaSO
4

GREEN EYE ENVIRONMENT

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM 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 ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
8-5

khơng tan to thành khi thêm mt lng d BaCl
2
vào trong mu. S khác bit gia ba
phng pháp còn li là s khác nhau trong phng pháp xác đnh lng BaSO
4
hình
thành. Trong phng pháp khi lng, lng kt ta BaSO
4
to thành đc mang cân.
Trong phng pháp đo đ đc, lng BaSO
4
đc xác đnh da trên nh hng ca
kt ta đn q trình truyn ánh sáng. Trong phng pháp Methylthylmol Bule, lng
Ba d đc xác đnh bng phng pháp đo đ màu t đó tính ra lng Ba kt hp vi
Sulfate. Vic la chn phng pháp đo ph thuc vào mc đích xác đnh và nng đ
sulfate trong mu. Trong bài này, ba phng pháp đo da vào lng BaSO

4
s đc
trình bày.

Phng pháp khi lng

Phng pháp khi lng cho kt qu khá chính xác và đc s dng đ xác đnh hàm
lng sulfate trong mu có nng đ trên 10 mg/L. Chú ý, khiá cnh đnh lng ca
phng pháp này ph thuc vào kh nng kt hp ca Ba
2+
vi SO
4
2-
đ hình thành
BaSO
4
ít tan nh sau.

 kt ta hồn tồn, mt lng BaCl
2
d đc thêm vào nc đã đc acid hóa vi
HCl và đc gi  gn đim sơi. Vic mu đc acid hóa là đ loi tr kt ta BaCO
3

có th xy ra  nhit đ cao đi vi nc có đ kim cao.

Do BaSO
4
có đ hồ tan nh (K
sp

= 1x10
-10
), có th xem nh hu ht các kt ta to
thành  dng keo, keo này rt khó tách ra bng các phng pháp lc thơng thng. 
khc phc điu này, mu đc gia nhit đ chuyn tt các các ta t dng keo thành
dng tinh th đ có th tách ra bng cách lc. BaSO
4
tinh th thng rt nh, vì vy
phi la chn loi giy lc phù hp. Khi thc hin q trình lc, nên thc hin ht sc
cn thn đ đm bo tồn b lng kt ta đc gi li trên giy lc và các mui khác
đc loi b bng cách ra. Mc dù phng pháp này có đ chính xác cao nhng tn
rt nhiu thi gian. Kt ta BaSO
4
sau lc đc xác đnh bng cách hoc là cân khi
lng tro sau khi đt đ phân hy giy lc, hoc là cân cùng vi giy lc sau đó tr đi
khi lng giy lc đã đc cân ban đu.

Phng pháp đo đ đc

Phng pháp xác đnh sulfate bng cách đo đ đc da trên s hình thành BaSO
4

dng keo sau khi thêm BaCl
2
vào mu.  tng hiu qu hình thành keo BaSO4 dung
dch đm acid cha các MgCl
2
, KNO
3
, CH

3
COONa và CH
3
COOH đc cho vào. Bng
vic chun hóa phng pháp to keo BaSO
4
l lng, sulfate đc xác đnh bng cách
này đáp ng đc nhiu mc đích khác nhau. Phng pháp này cho kt qu rt nhanh
và đc ng dng rng rãi. Khi nng đ ca sulfate ln hn 10 mg/L, trc khi thc
hin phng pháp này, mt lng nh mu đc ly sau đó pha lỗng thành 50 mL
sau đó thc hin theo phng pháp đã đ cp đ xác đnh.  s liu chính xác, trong
khi thc hin phép đo ln phi s dng mu chun đ loi b các sai s có th xy ra
do thao tác và các cht thêm vào.

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM 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 ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
8-6

Phng pháp đo t đng dùng Methylthymol Blue

Phng pháp này rt có li khi đo hàng lot mu.  đó mu và hóa cht đc liên tc
bm t đng vào thit b đo và đc hòa trn vi nhau. Sau thi gian cn thit đ phn
ng hóa hc, xy ra, mu đc đa vào b phân đo đ xác đnh đ màu hoc đ đc
(trong trng hp sulfate, đ đc đc đo) t đó xác đnh đc lng sulfate. Trong
phng pháp này, đu tiên BaCl
2
đc t đng bm vào mu trong mơi trng pH
thp đ to kt ta BaSO
4
sau đó pH ca dung dch đc điu chnh đn 10. Sau đó
methylthymol đc thêm vào đ to phc xanh vi lng Ba d. Lng Methylthymol
khơng to phc s có màu xám và đc đo t đng. D nhiên, thit b cng đc hiu
chnh (calibrate) vi dung dch sulfate chun và các hố cht thêm vào phi chính xác
và khơng có cht gây cn tr.

8.3 NG DNG S LIU SULFATE

Ch tiêu sulfate quyt đnh nc có thích hp cung cp cho sinh hot hay cơng nghip
hay khơng. Ch tiêu sulfate cng xác đnh nhng vn đ liên quan đn mùi và n mòn
do vic kh sulfate thành sulfide. Trong q trình x lý k khí bùn và nc thi cơng
nghip, vic kh sulfate có liên quan vi methane và CO
2
. Nu khí sinh hc (biogas)
đc s dng trong đng c thì nng đ ca H

2
S khơng nên vt q 750 ppm (tính
theo th tích). Ch tiêu ca sulfate trong bùn và trong cht thi có th đc dùng đ
đánh giá hàm lng H
2
S trong biogas. T nhng thơng tin này, k s thit k có th
quyt đnh có hay khơng thit b lc khí tách H
2
S và kích thc ca cơng trình.

Rt nhiu cht hu c có cha lu hunh nh sulfate, sulfonate hay sulfide. Trong q
trình x lý sinh hc hiu khí, s phân hy các cht hu c đã phá v các liên kt sulfur
này và hình thành SO
4
2-
.

Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P8 docx

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về