Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P7 ppt

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.
7-1


CHNG 7
ST & MANGAN

7.1 GII THIU CHUNG

C st và mangan đu gây nh hng đáng k đn vic cp nc, đc bit đi vi
ngun nc ngm. Mt s ngun nc ngm khơng cha st và mangan nhng mt
s khác li ln cha lng đáng k. iu này ch có th gii thích đc trên c s
hóa vơ c.

Fe tn ti trong đt và khống cht ch yu di dng oxyt st (III) khơng tan và pyrit
st (FeS
2
).  mt s ni, st tn ti di dng FeCO

3
ít tan. Vì nc ngm thng
cha mt lng đáng k CO
2
, FeCO
3
có th b hòa tan theo phng trình phn ng
sau:

FeCOBB
3
BB + COBB
2
BB + HBB
2
BBO å FePP
2+
PP
+ HCOBB
3
PB
-
P
(1)
P

Phn ng này khơng xy ra ngay c khi hàm lng CO
2
và FeCO
3

cao nu có mt oxy
hòa tan. Tuy nhiên, trong điu kin k khí, Fe
3+
b kh thành Fe
2+
mt cách d dàng.

Mangan tn ti trong đt ch yu di dng MnO
2
, rt ít tan trong nc có cha CO
2
.
Di điu kin k khí, MnO
2
b kh thành Mn
2+

St và Mangan tn ti trong ngun nc do s thay đi điu kin mơi trng di tác
dng ca các phn ng sinh hc xy ra trong các trng hp sau:

1. Nc ngm cha mt lng đáng k st hoc mangan hoc c st & mangan s
khơng cha oxy hòa tan và có hàm lng COB2B cao. St và mangan tn ti di
dng Fe
2+
và Mn
2+
. Hàm lng CO
2
cao chng t q trình oxy hóa các cht hu
c di tác dng ca vi sinh vt đã xy ra và nng đ oxy hòa tan bng khơng

chng t điu kin k khí đã hình thành.

2. Ging nc tt có hàm lng st và mangan thp. Nu sau đó cht lng nc
khơng tt, chng t cht thi hu c thi ra mt đt  khu vc gn ging nc đã
to ra mơi trng k khí trong lp đt.

3. Trên c s nhit đng hc, Mn (IV) và Fe (III) là trng thái oxy hóa bn nht ca Fe
và Mn trong các ngun nc cha oxy. Do đó, chúng có th b kh thành Mn (II) và
Fe (II) hòa tan ch trong mơi trng k khí.

4. Nhng nghiên cu gn đây cho thy rng mt s vi sinh vt có kh nng s dng
Fe (III) và Mn (IV) làm cht nhn đin t cho q trình trao đi cht di điu kin
k khí dn đn s hình thành các dng kh Fe (II) và Mn (II). Nh vy, vi sinh vt
khơng ch to ra mơi trng k khí cn thit cho q trình kh mà còn có kh nng
kh trc tip Fe và Mn.


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.

7-2


Q trình oxy hóa pyrit st (FeS
2
) khơng tan cng là ngun nhân to ra mơi trng k
khí và s hình thành sulfat st hòa tan:

2 FeSBB
2
BB + 7OBB
2
BB + 2HBB
2
BBO å 2 FePP
2+
PP
+ 4SOBB
4
PB
2-
P
+ 4HP
+
P
(2)
P
P
P

7.2 Ý NGHA MƠI TRNG CA Fe VÀ Mn

Nc cha st và mangan khơng nh hng đn sc khe ca con ngi. Nhng
ngun nc này khi tip xúc vi oxy khơng khí tr nên đc và to cm quan khơng tt
đi vi ngi s dng do s oxy hóa st và mangan thành Fe (III) và Mn (IV) tn ti
di dng kt ta keo. Tc đ oxy hóa chm và các dng kh có th tn ti trong nc
đã sc khí trong mt khong thi gian nht đnh. iu này đc bit đúng khi pH < 6 đi
vi q trình oxy hóa st và pH < 9 đi vi q trình oxy hóa mangan. Thêm vào đó,
st và mangan có th to thành phc bn vi các hp cht humic trong nc. Tc đ
oxy hóa gia tng di tác dng ca mt s cht xúc tác vơ c hoc do hot đng ca
các vi sinh vt. St và magnan có mt trong nc s làm vàng  qun áo, nh hng
đn h thng cp nc do s phát trin ca vi khun oxy hóa st. St cng gây mùi
tanh cho ngun nc dù nng đ rt nh. Do đó tiêu chun đi vi nc cp là < 0,3
mg Fe/L và < 0.05 mg Mn/L (U.S. Environmental Protection Agency).

7.3 PHNG PHÁP XÁC NH

Có nhiu phng pháp xác đnh st đã đc áp dng. Phng pháp kt ta đc s
dng khi lng st có trong mu khá cao, ví d trong trng hp nc thi cơng
nghip. Tuy nhiên, trong nc cp hàm lng st nh nên phng pháp so màu thích
hp hn. u đim chính ca phng pháp so màu là rt đc trng cho ion cn xác
đnh và ít phi x lý s b màu. Ngồi ra, cng có th xác đnh st bng phng pháp
hp ph quang ph ngun t.

Phng pháp Phenanthroline

Phng pháp Phenanthroline là phng pháp tiêu chun thích hp đ xác đnh lng
st có trong nc tr khi mu có cha phosphat và kim loi nng. Phng pháp này
da trên đc tính ca 1, 10-phenanthroline có kh nng kt hp vi Fe
2+

to thành
phc có màu đ cam. Màu to thành đc đo bng quang ph k.

Thng màu phân tích tip xúc vi khơng khí nên mt phn Fe (II) b oxy hóa thàng Fe
(III) và kt ta di dng Fe(OH)
3
. Trong thí nghim này nht thit tồn b st có trong
mu phi  dng hòa tan. Do đó, lng HCl đm đc cho vào mu nhm hòa tan
Fe(OH)
3

Fe(OH)
3
+ 3H
+
å Fe
3+
+ 3H
2
O (3)

Vì 1, 10-phenanthroline ch to phc vi Fe (II), tt c st  dng Fe (III) phi đc kh
thành Fe (II). Hydroxylamine đc dùng làm tác nhân kh, phng trình phn ng xy
ra nh sau:


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.
7-3


4 Fe (III) + 2 NHBB
2
BBOH å 4 Fe (II) + NBB
2
BBO + HBB
2
BBO + 4HPP
+
PP
(4)

3 phân t 1, 10 - phenanthroline s k hp vi 1 phân t Fe
2+
đ to phc theo
phng trình phn ng sau:

 loi tr nh hng ca phosphat và kim loi nng, acid hóa mu bng HCl và trích
Fe vào diisopropyl-ether trc khi cho ch th phenanthroline.

Phng pháp xác đnh Mangan

Trong thc t k thut mơi trng, mangan ch yu liên quan đn ngun cp nc.
Nng đ mangan ít khi vt q vài mg/L, do đó phng pháp so màu là phng pháp
thích hp nht. Phng pháp so màu theo “standard Methods” ph thuc vào s oxy
hóa Mangan  trng thái oxy hóa thp thành Mn
7+
, khi đó s hình thành màu rt rõ ca
ion permanganate. Màu to ra t l thun vi nng đ ca mangan trong mt khong
dao đng cho phép thích hp vi đnh lut Beer và đo bng quang ph k. Clorua s
nh hng đn kt qu thí nghim do tính kh ca Cl
-
trong mơi trng acid. Ngồi ra,
cng có th xác đnh Mn bng phng pháp quang ph hp ph ngun t.

Phng pháp Persulfate

Phng pháp Persulfate là phng pháp thích hp dùng trong phân tích ch tiêu Mn vì
khơng cn phi x lý mu trc đ khác phc nh hng ca Cl
-
. Ammonium sulfate
thng dùng làm tác nhân oxy hóa. Vì ammonium persulfate b gim cht lng trong
q trình tr nên cn phi làm li chun đi vi mi lot mu đo.

nh hng ca Cl
-
có th khc phc bng cách thêm Hg
2+
đ to phc HgCl

2
. Vì hng
s bn ca HgCl
2
 = 1.7 x 10
13
, nng đ ca Cl
-
gim đn mc đ thp nên khơng th
kh ion permanganate.

S oxy hóa mangan  trng thái oxy hóa thp hn thành permanganate di tác dng
ca persulfate đòi hi có mt cht xúc tác Ag
+
. Phn ng xy ra theo phng trình sau:

2MnPP
2+
PP
+ 5SBB
2
BBOBB
8
PB
2-
P
+ 8HB
2
BO å 2MnOB
4

PB
P
B B B
-
PP
+ 10SOBB
4
PB
2-
P
+ 16HP
+
P
(6)
P
P
P

Màu do ion permanganate to ra bn trong vài gi vi điu kin nc ct có ch lng
tt và mu đc bo qun khơng b nhim bi t khơng khí.

7.4 NG DNG CA S LIU Fe VÀ Mn

Khi kho sát ngun nc mi, đc bit là nc ngm, vic xác đnh st và mangan có
ý ngha quan trng. T l st và mangan là thơng s xác đnh phng pháp x lý cng
nh lng cht hu c có trong nc. Hiu qu ca tng đn v x lý đc đánh giá
da trên kt qu phân tích Fe và Mn. Ch tiêu này cng giúp gii quyt các vn đ v
h thng phân phi khi vi khun oxy hóa st tn ti trong đng ng.

GREEN EYE ENVIRONMENT
CONG TY MOI TRệễỉNG
TAM 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.
7-4


Quỏ trỡnh n mũn ng ng bng st v thộp l nguyờn nhõn to ra nc trong
h thng phõn phi. Do ú, phõn tớch ch tiờu st giỳp ỏnh giỏ mc n mũn v tỡm
phng phỏp khc phc.