TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
KHẢO SÁT, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUY TRÌNH
XÁC ĐỊNH COD TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PERMANGANAT VÀ KALIDICROMAT
GVHD: Th.S LÊ THANH TÂM
SVTH: NGUYỄN TẤN PHƯỚC
NGUYỄN THỊ KIM THOA
Lớp: CDPT9LT
Khoá: 2010 – 2012
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2012
2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
KHẢO SÁT, CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUY TRÌNH
XÁC ĐỊNH COD TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PERMANGANAT VÀ KALIDICROMAT
GVHD: Th.S LÊ THANH TÂM
SVTH: NGUYỄN TẤN PHƯỚC
NGUYỄN THỊ KIM THOA
Lớp: CDPT9LT
Khoá: 2010 – 2012
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2012
2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
//
Nước cũng chiếm một phần quan trọng trong các hoạt động sản xuất nông nghiệp như:
thủy lợi, tưới tiêu cung cấp nước tưới cho cây trồng … , trong công nghiệp nước là một
nguồn năng lượng khổng lồ (hải triều, thủy năng) phục vụ cho các công trình thủy điện,
cung cấp nước sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp … và các cung cấp năng lượng trong
các hoạt động sinh hoạt khác trong đời sống của con người .v.v.
Ngoài ra nước còn là chất mang vật liệu, tác nhân điều hòa khí hậu, thực hiện các chu
trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Có thể nói nước là yếu tố hàng đầu của tất cả sự
sống trên hành tinh chúng ta.
Nhưng hiện nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, các ngành
công nghiệp các khu công nghiệp, các nhà máy, xí nghiệp… nguồn nước trên trái đất nói
chung và ở nước ta nói riêng đang bị ô nhiễm trầm trọng điều này đang trực tiếp đe dọa đến
đời sống của con người và các loài động thực vật cũng như tất cả các sinh vật sống trên hành
tinh chúng ta.
Chính vì vậy chúng ta cần phải biết cách phân tích, kiểm tra, kiểm soát, tìm ra nguyên
nhân, tác nhân trực tiếp gây ô nhiễm nguồn nước nhằm xử lý, tìm ra phương hướng tối ưu
nhất để cải thiện, giảm thiểu tối đa sự ô nhiễm nguồn nước, cải thiện, nâng cấp nguồn nước
đảm bảo cho các hoạt động sinh hoạt trong đời sống của con người ngày một tốt hơn.
LỜI CÁM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Công Nghệ Hóa Học của
trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt là chủ nhiệm bộ môn Trần
Nguyễn An Sa và GVHD Lê Thanh Tâm đã cận kề, giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian
học tập tại trường, truyền đạt cho chúng em những kiến thức, kinh nghiệm sống và làm việc.
Qua đây chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giám đốc Khoa Công Nghệ
Hóa Học cùng giáo viên bộ môn khác trong Khoa Công Nghệ Hóa Học, đã nhiệt tình giúp
đỡ, và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho chúng em có một môi trường làm việc lý tưởng trong
suốt thời gian thực nghiệm tại Khoa Công Nghệ Hóa Học.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !!!
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1.1. Tổng quan về nước thiên nhiên và nước thải 1
1.1.1. Nước thiên nhiên 1
1.1.2. Nước thải 2
1.2. Các tạp chất và ảnh hưởng của các tạp đối với nước thiên nhiên & nước thải 4
1.2.1. Các muối canxi và magie 4
1.2.2. Muối NaCl và Na2SO4 4
1.2.3. Muối sắt 4
1.2.4. Hợp chất chứa nitơ 4
1.2.5. Hợp chất silic 4
1.2.6. Hợp chất hữu cơ 5
1.2.7. Các khí hòa tan 5
1.2.8. Các chất keo 5
1.2.9. Những chất huyền phù 5
1.2.10. Các kim loại 5
1.3. Các chỉ tiêu phân tích nước thiên nhiên và nước thải 6
1.3.1. Xác định pH 6
1.3.2. Xác định hàm lượng cặn không tan 6
1.3.3. Xác định độ cứng 6
1.3.4. Xác định độ kiềm của nước 6
1.3.5. Xác định độ axít của nước 7
1.3.6. Xác dịnh SO42- trong nước sinh hoạt bằng sắc kí ion 7
1.4. Tiêu chuẩn và mức chất lượng các loại nước 7
1.4.1. Nước sinh hoạt 7
1.4.2. Nước trong sản xuất công nghiệp 7
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ COD 9
2.1. Định nghĩa nhu cầu oxi hóa học (COD) 9
2.2. Ý nghĩa môi trường 9
2.3. Các phương pháp xác định hàm lượng COD 9
2.3.1. Phương pháp KMnO4 (Phương pháp Manganat) 9
3.3.5.2. Tính toán kết quả bằng phương pháp Kali Dicromat 20
3.4. Bảng kết quả phân tích 21
3.4.1. Bảng kết quả phân tích của phương pháp Kali Permangant 21
3.4.2. Bảng kết quả của phương pháp Dicromat 21
3.5. Hình ảnh phân tích mẫu 22
Chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28
4.1 Kết luận 28
4.2 Kiến nghị: 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO 29
3
PHỤ LỤC
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC, NƯỚC THẢI VÀ
CÁCH LẤY MẪU, BẢO QUẢN MẪU NƯỚC
1.1. Tổng quan về nước thiên nhiên và nước thải
1.1.1. Nước thiên nhiên
Gồm các loại nước của các nguồn thiên nhiên như: sông ngòi, ao hồ, suối, mạch nước
ngầm, biển, đại dương… Có thể nói nước thiên nhiên là một hệ dị thể nhiều hợp phần,
nước thiên nhiên chứa những nào đó các chất tan và không tan có nguồn gốc vô cơ cũng
như hữu cơ. Các chất đó rơi hoặc đưa vào từ khí quyển, từ đất và đất nền, đất bờ và các
nguồn chứa hoặc các mạch nước chảy qua. Các chất đó còn được tạo thành do hoạt động
sống và bị hủy diệt của các cơ thể động vật, thực vật sống trong nước hoặc đáy các nguồn
nước. Tùy theo hàm lượng và tính chất các tạp chất trên, người ta sử dụng nước vào các
mục đích khác nhau. Theo nguồn phát sinh người ta chia nước thiên nhiên thành các loại
sau: nước mưa, nước mạch (nước ngầm), nước ở trên mặt trái đất.
Nước mưa: thường hòa tan một lượng khí CO
2
, O
2
trời xuống nguồn nước, do đó hạn chế quá trình quang hợp của thực vật dưới nước đặc biệt
là các loại rong biển, mà dưới tác dụng của ánh sáng lại tạo ra được oxy cần thiết cho quá
trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ.
Một số chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước có ảnh hưởng độc hại đến sự phát triển
các vi sinh vật trong nước. Trong số các chất vô cơ phải kể đến các ion và hợp chất của chì,
arsen, flo, crom, đồng… có tác dụng độc hại vì chúng sẽ làm thay đổi pH của nước. Các
khoảng pH nhỏ hơn 6,8 và lớn hơn 8,0 là những khoảng hạn chế sự phát triển một số loại vi
khuẩn cần thiết cho sự làm sạch nước.
Trong những năm gần đây nguy cơ làm ô nhiễm môi trường do các chất hữu cơ, đặc
biệt các sản phẩm của công nghiệp và khai thác chế biến dầu mỏ gây ra ngày càng tăng lên.
Sự có mặt trong nước các loại thuốc trừ sâu, diệt cỏ, các chất tẩy rửa tổng hợp cũng là mối
đe dọa đáng kể đến sự tồn tại của một số loài thủy sinh. Các chất độc và chất phóng xạ thải
ra từ các phòng thí nghiệm và các nhà máy cũng như các sản phẩm tạo thành trong các vụ
thử hạt nhân cũng là những nguyên nhân gây ô nhiễm đáng kể đến nguồn nước thiên nhiên.
Khó có thể có được một thống kê và sự phân loại rõ ràng về thành phần hóa học của
các loại nước thairnvif điều đó phụ thuộc rất nhiều vào quá trình sản xuất và sinh hoạt trong
2
đó nước được thải ra. Có thể nói nước thải là một hệ dị thể phức tạp bao gồm rất nhiều chất
tồn tại dưới các trạng thái khác nhau. Nếu như nước thải công nghiệp chứa rất nhiều các
hóa chất vô cơ và hữu cơ thì nước thải sinh hoạt lại chứa rất nhiều các chất bẩn dưới dạng
protein, các cacbon hydrat, mỡ, các chất thải ra từ người và động vật, ngoài ra còn phải kể
đến các loại rác rưởi như giấy, gỗ, các chất hoạt động bề mặt.
Để có thể có một định hướng về thành phần hóa học của một số loại nước thải, chúng
tôi xin dẫn ra dưới đây một số chất chủ yếu thường có trong nước thải của một số quá trình
sản xuất:
- Khai khoáng: các kim loại, các acid cô cơ.
- Gia công gỗ: flo, kẽm.
- Đồ gốm: bari, cadimi, liti, mangan, selen…
- Đồ da: canxi, sunphuahydro, sunfua natri, crom, kẽm, niken…
- Luyện cốc: amoniac, sunfua hydro, các kiềm…
bình
Hơi cứng Cứng Rất cứng
Độ cứng chung
(mĐg/l)
0 – 1,5 1,5 – 3,0 3,0 – 4,5 4,5 – 6,5 6,5 – 11,0 11,0
1.2.2. Muối NaCl và Na
2
SO
4
Hầu như điều có mặt trong các loại nước thiên nhiên. Các muối này không thể hiện
tính cứng của nước và đa số các trường hợp không gây tác hại cho việc sử dụng nước. Tuy
nhiên trong nước chứa nhiều các muối trên, khi sử dụng nước trong nồi hơi thường gây ra
áp suất cao vì nó làm cho hợp chất hữu cơ tan trong nước dễ.
1.2.3. Muối sắt
Trong nước thường tồn tại ở dạng Fe(HCO
3
)
2
. Khi nồng độ muối sắt lớn, thường làm
cho nước váng có mùi tanh khó chịu khi tiếp xúc lâu với không khí, muối sắt trên dễ bị oxy
hóa từ muối Fe
2+
thành muối Fe
3+
và gây ra cặn Fe(OH)
3
làm cho nước đục. vì thế việc xác
định muối sắt trong nước khi sử dụng là điều cần thiết.
1.2.4. Hợp chất chứa nitơ
Dễ sinh huyền phù, có mùi khi nồng độ nitơ cao, ở trong nước tồn tại ở các dạng vô
2+
, NO
2
-
.
1.2.7. Các khí hòa tan
Khí nitơ và CO
2
tan trong nước làm cho nước có vị mát, có lợi cho nước sinh hoạt.
Nhưng nước dùng trong công nghiệp nhất là trong nồi hơi, sản xuất các hóa chất thì O
2
và
CO
2
dễ sinh ra an mòn. Khí H
2
S đôi khi có trong nước, do sự vô cơ hóa các hợp chất hữu
cơ có chứa lưu huỳnh. Khí độc này tồn tại trong nước dễ ăn mòn thiết bị, trong nước sinh
hoạt không được có khí H
2
S vì đây là độc tố cao.
1.2.8. Các chất keo
Trong nước thiên nhiên phần lớn là do động thực vật lên men, phân hủy tạo thành
công thức chung hạt keo ở dạng hữu cơ với phân tử lớn. Thường (C
6
H
4
O
3
) ở đây n ≥ 8 các
Chất rắn tổng cộng (TS) có trong nước bao gồm chất rắn hòa tan (DS) và chất rắn lơ
lửng (SS), cũng có thể xem chất rắn tổng bao gồm chất rắn bay hơi (VS) và chất rắn ổn
định (FS).
Dựa trên phương pháp trọng lượng sau khi cho bay hơi mẫu ở nhiệt độ và thời gian
thích hợp, chất rắn còn lại được xác định bằng phương pháp cân.
1.3.3. Xác định độ cứng
Độ cứng của nước do các kim loại kiềm thổ hóa trị 2, chủ yếu là canxi và magie gây
nên. Độ cứng chung của nước biểu thị bằng tổng lượng muối của canxi và magie có trong
một lít nước
Độ cứng được xác định chuẩn độ tạo phức Ca
2+
và Mg
2+
với dung dịch EDTA tiêu
chuẩn bằng đệm pH = 10 với chỉ thị ETOO. Điểm tương đương nhận được khi dung dịch
chuyển từ màu đỏ sang xanh chàm.
1.3.4. Xác định độ kiềm của nước
Độ kiềm của nước là hàm lượng của các chất phản ứng với axít mạnh, tức là phản
ứng với ion hydro. Để xác định độ kiềm của nước người ta áp dụng phương pháp trung
hòa, dùng dung dịch axít mạnh để chuẩn độ.
Độ kiềm được biểu thị bằng số mĐg axít tiêu tốn ứng với 1 lít nước.
6
Độ kiềm do các axít amin của axít yếu khi thủy phân sinh ra CO
3
2-
, HCO
3
-
, HPO
4
1.4. Tiêu chuẩn và mức chất lượng các loại nước
Tùy theo pham vi sử dụng người ta cần chuẩn hóa các loại nước, nước thiên nhiên
không thỏa mãn các yêu cầu chung nên người ta cần tiến hành xử lý nước bằng các phương
pháp khác nhau, để làm cho nước trong và giảm các tạp chất hóa học trong sản xuất công
nghiệp và công nghiệp hóa nhiệt điện,…
1.4.1. Nước sinh hoạt
Phải mát, trong suốt, không màu không mùi vị, thành phần của nước phải ít thay đổi
theo thời gian. Nước dùng trong sinh hoạt không có hoặc rất ít theo quy định về độc tố và
các tạp chất có hại.
1.4.2. Nước trong sản xuất công nghiệp
7
Trong sản xuất công nghiệp nước được dùng với nhiều mục đích khác nhau như dùng
trong nồi hơi, động cơ hơi nước, làm dung môi rửa bẩn hoặc hòa tan,…
Riêng nước dùng trong nồi hơi, ta có các yêu cầu về chất lượng của nước như độ
cứng, lượng O
2
và CO
2
hòa tan, độ oxy hòa tan, độ oxy hóa, độ dẫn điện, tạp chất đầu mỡ,
…
Xem thêm các tiêu chuẩn và mức chất lượng nước theo TCVN.
8
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ COD
2.1. Định nghĩa nhu cầu oxi hóa học (COD)
Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước. Nước
nhiễm bẩn sẽ có độ oxy hóa cao phải tốn nhiều hóa chất cho công tác khử trùng
2.2. Ý nghĩa môi trường
Đây là chỉ tiêu thường được sử dụng trong quan trắc môi trường để đánh giá mức độ
ô nhiễm hữu cơ đối với nguồn nước mặt thuộc những thủy vực nước ngọt. Đối với nước
4
-
+ 16H
+
→ 2Mn
2+
+ 5I
2
+ 8H
2
O
I
2
+ 2S
2
O
3
2-
→ 2I
-
+ S
4
O
6
2-
Lưu ý: Nếu mẫu là mẫu nước biển, nước lợ thì oxy hóa trong môi trường trung tính
hoặc kiềm, các mẫu nước còn lại ta xác định trong môi trường acid.
2.3.2. Phương pháp K
2
Cr
hữu cơ, sau đó chuẩn lượng K
2
Cr
2
O
7
dư được chuẩn bằng dung dịch chuẩn Fe
2+
với chỉ thị
9
Ferroin. Điểm tương đương nhận được khi dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu
nâu đỏ.
Phương trình phản ứng:
C
n
H
a
O
b
N
c
+ dCr
2
O
7
2-
+ (8d+c)H
+
→ nCO
2
sông, suối, Sau đó cho nước vào bình chứa mẫu.
2.4.1.2. Lấy mẫu ở độ sâu đã định
Khi lấy mẫu ở trường hợp này cần phải dùng thiết bị lấy mẫu đặc biệt như thiết bị có
ống hở, bơm hoặc lấy mẫu tự động,…
2.4.1.3. Lấy mẫu nước từ các vòi của hệ thống cấp nước
Chọn những vòi cấp nước trực tiếp từ các đường ống chính, không nên lấy từ thùng
hay bồn chứa. Mở các vòi thật lớn và để chảy ra ngoài từ 2 – 3 phút, thời gian này nhằm để
rửa sạch hệ thống vòi trước khi lấy mẫu, giảm tốc độ vòi nước để lấy mẫu vào trong các
bình chứa mẫu.
Nếu mẫu được lấy từ hệ thống phân phối nước của thành phố, khi đó các vòi nước
cần được xả trong một thời gian để những chất rỉ sét được loại bỏ hết, như thế mới đảm
bảo mẫu lấy được tiêu biểu.
2.4.1.4. Lấy mẫu từ các giếng bơm tay, bơm máy
Bơm để rửa vòi 5 phút trước khi lấy mẫu. Nếu giếng đào được trang bị máy bơm,
cũng thực hiện tương tự như máy bơm tay. Trong trường hợp giếng đào không có máy
bơm, mẫu được lấy trực tiếp từ giếng bằng cách buộc chai lấy mẫu vào 1 vật nặng rồi thả
xuống đáy giếng. Phải cẩn thận với vật nặng để tránh nhiễm bẩn.
2.4.1.5. Lấy mẫu nước uống
10
Lấy mẫu ở giai đoạn của quá trình sản xuất, các vị trí phân phối mẫu nước uống phải
chọn lọc để đảm bảo sự tích luỹ của hệ thống trong suốt mỗi tháng. Vị trí lấy mẫu có thể là
ở các vòi nước công cộng, các nơi kinh doanh ngành thực phẩm, hay vòi nước ở gia đình.
Đối với nước ao hồ, các mục đích sử dụng sẽ quyết định phương thức lấy mẫu, vì
nước ao hồ thay đổi theo mùa, độ sâu, lưu lượng
Đặc biệt với nước thải, nồng độ chất bẩn còn có khả năng thay đổi theo giờ sinh hoạt,
giờ sản xuất của nhà máy, sản phẩm, lưu lượng, mức độ pha loãng. Do đó lấy mẫu tổng
hợp (lấy mẫu ở nhiều vị trí khác nhau) là tốt nhất để đánh giá mức độ ô nhiễm quanh vùng
khảo sát.
2.4.2. Bảo quản mẫu
Để mẫu nước khi phân tích vẫn giữ được trạng thái ban đầu của nó, tức là có thành
phòng thí nghiệm
Phân tích
càng sớm
càng tốt
TSS
Poliester,
thuỷ tinh
Phòng thí nghiệm 48 giờ
Độ đục Poliester,
thuỷ tinh
Phòng thí nghiệm Bảo quản
lạnh trong
11
Thông số
Loại bình
chứa
Kỹ thuật bảo quản Nơi phân tích
Thời gian
bảo quản
24 giờ
Độ dẫn
điện
Poliester,
thuỷ tinh
2 – 5
o
C
Đo tại nơi lấy mẫu,
phòng thí nghiệm
24 giờ
bằng H
2
SO
4
, 2 – 5
o
C
Phòng thí nghiệm 24 giờ
Nitric
Poliester,
thuỷ tinh
2 – 5
o
C Phòng thí nghiệm 24 giờ
Nitrat
Poliester,
thuỷ tinh
Acid hoá đến pH<2
bằng H
2
SO
4
, 2 – 5
o
C
Phòng thí nghiệm 24 giờ
Photphat
Poliester,
thuỷ tinh
Lọc tại chỗ bằng màng
acid hoá đến pH<2
Phòng thí nghiệm 24 giờ
12
Thông số
Loại bình
chứa
Kỹ thuật bảo quản Nơi phân tích
Thời gian
bảo quản
Canxi,
Magie
Poliester,
thuỷ tinh
Phòng thí nghiệm 24 giờ
2.4.3. Một số hình ảnh lấy mẫu nước sông tại sông Bình Lợi
Hình 1. 1 Sông Bình Lợi
Hình 1. 2 Địa chỉ lấy mẫu
13
Copyright: Tài liệu đại học ©