Tải bản đầy đủ

bai giang hoa hoc moi truong 2

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

CHƯƠNG 6

NHU CẦU OXY HÓA HỌC
6.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Chỉ tiêu COD được dùng để xác đònh hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt và
nước thải công nghiệp. COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ thành CO2 và H2O
dưới tác dụng của các chất oxy hóa mạnh. Phương trình phản ứng oxy hóa có thể biểu diễn
đơn giản như sau:
CnHaObNc + (n + a/4 - b/2 - 3/4c) O2 Ỉ nCO2 + (a/2 - 3/2c)H2O + cNH3


(6 - 1)

Trong thực tế hầu như tất cả các chất hữu cơ đều bò oxy hóa dưới tác dụng của các chất oxy
hóa mạnh trong môi trường acid. Amino (số oxy hóa -3) sẽ chuyển thành NH3-N (phương
trình 1). Tuy nhiên, nitơ hữu cơ có số oxy hóa cao hơn sẽ chuyển thành nitrate.
Khi phân tích COD, các chất hữu cơ sẽ chuyển thành CO2 và H2O, ví dụ cả glucose và lignin
đều bò oxy hóa hoàn toàn. Do đó, giá trò COD lớn hơn BOD và có thể COD rất lớn hơn nhiều
so với BOD khi mẫu chứa đa phần những chất khó phân hủy sinh học, ví dụ nước thải giấy có
COD >> BOD do hàm lượng lignin cao.
Một trong những hạn chế chủ yếu của phân tích COD là không thể xác đònh phần chất hữu cơ
có khả năng phân hủy sinh học và không có khả năng phân hủy sinh học. Thêm vào đó phân
tích COD không cho biết tốc độ phân hủy sinh học của các chất hữu cơ có trong nước thải dưới
điều kiện tự nhiên.
Ưu điểm chính của phân tích chỉ tiêu COD là cho biết kết quả trong một khoảng thời gian
ngắn hơn nhiều (3 giờ) so với BOD (5 ngày). Do đó trong nhiều trường hợp, COD được dùng
để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ thay cho BOD. Thường BOD = f x COD, trong đó f
là hệ số thực nghiệm.
6.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH COD ĐÃ DÙNG
Nhiều chất oxy hóa hóa học đã được dùng để xác đònh nhu cầu oxy hóa hóa học của nước bò ô
nhiễm. Nhiều năm trước đây, dung dòch KMnO4 được dùng trong phân tích COD. Mức độ oxy
hóa do permanganate thay đổi theo những loại hợp chất khác nhau và mức độ oxy hóa thay
đổi đáng kể theo nồng độ các tác chất sử dụng.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

6-1


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREEN EYE ENVIRONMENT

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

Giá trò COD xác đònh bằng phương pháp này luôn luôn nhỏ hơn nhiều so với BOD5. Điều đó


chứng tỏ rằng permanganate không thể oxy hóa hoàn toàn tất cả các chất hữu cơ có trong
nước phân tích.
Ceric sulfate, iodate kali, và dichromate kali là những chất oxy hóa đã được dùng trong phân
tích COD. Trong đó, dichromate kali là chất oxy hóa thích hợp nhất vì dichromate kali có khả
năng oxy hóa hoàn toàn hầu hết các chất hữu cơ thành CO2 và nước. Vì tất cả các chất oxy
hóa dđầu dùng với lượng dư nên cần phải xác đònh lượng còn thừa. Sau khi phản ứng kết thúc
để tính toán lượng chất oxy hóa thật sự đã dùng để oxy hhóa chất hữu cơ. K2Cr2O7 là chất rất
dễ xác đònh bất cứ lượng dư còn lại nào (dù nhỏ) sau phản ứng. Do đó, K2Cr2O7 chiếm ưu thế
hơn nhiều chất oxy hóa khác.
K2Cr2O7 có thể oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ trong môi trường acid mạnh và ở một nhiệt độ
xác đònh. Các chất hữu cơ dễ bay hơi có sẵn trong mẫu hoặc tạo thành trong quá trình phân
hủy dễ dàng bò thất thoát nên quá trình ngưng tụ hoàn lưu rất cần thiết.
Một số chất hữu cơ, đặc biệt là các acid béo phân tử lượng thấp, không bò oxy hóa nếu không
có chất xúc tác. Ag+ là tác nhân xúc tác rất hiệu quả được dùng. Các hydrocacbon thơm và
pyridine không bò oxy hóa trong điều kiện thí nghiệm.
6.3 PHÂN TÍCH COD BẰNG K2Cr2O7
K2Cr2O7 là hợp chất tương đối rẻ tiền và có độ tinh khiết cao, sau khi sấy ở nhiệt độ lá 1030C,
có thể dùng để pha dung dòch nồng độ 1N chính xác bằng cách cân và pha loãng trong một
thể tích thích hợp. K2Cr2O7 là chất oxy hóa mạnh trong môi trường acid mạnh. Phương trình
phản ứng tổng quát có thể biểu diễn như sau:
Δ
CnHaObNc + dCr2O72- + (8d + c)H+ Ỉ nCO2 + (a + 8d - 3c)/2 H2O + cNH4+ + 2dCr3+

(6 - 2)

Trong đó
d = 2n/3 + a/6 - b/3 - c/2
Phương pháp phân tích mẫu có COD cao
Trong bất kỳ phương pháp xác đònh COD nào, chất oxy hóa phải còn dư sau phản ứng để đảm
bảo các chất hữu cơ bò oxy hóa hoàn toàn.
Do đó phải có một lượng thích hợp chất oxy hóa còn thừa sau phản ứng đối với tất cả các mẫu,
từ đó mới xác đònh được lượng thực sự đã tham gia phản ứng.
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

6-2


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

Hầu như tất cả các dung dòch của các chất khử đều bò oxy hóa dần dần bởi oxy không kbí hòa
tan vào dung dòch trừ khi mẫu được bảo quản không tiếp xúc với không khí. Ion Fe2+ là tác
nhân khử hiệu quả của dichromate. Dung dòch chứa Fe2+ được pha từ Ferrous Ammonium
Sulfate (FAS) khá tinh khiết và bền vững. Tuy nhiên trong dung dòch, Fe2+ bò oxy hóa dần dần
bởi O2 do đó cần phải chuẩn bò lại mỗi khi sử dụng. Phản ứng giữa FAS và K2Cr2O7 được biễu
diễn như sau:
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ Ỉ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
Mẫu trắng
Cả phân tích COD và BOD được dùng để xác đònh lượng oxy cần để oxy hóa các chất hữu cơ
có trong mẫu. Phép phân tích phải bảo đảm kết quả giá trò COD của mẫu không bò ảnh hưởng
của bất kỳ nguồn chất hữu cơ nào khác gây ra. Vì vậy mẫu trắng cần được xác đònh trong các
thí nghiệm COD và BOD.
Chỉ thò:
Điện thế oxy hóa khử thay đổi rất nhiều tại điểm dừng của tất cả các phản ứng oxy hóa khử.
Những biến đổi này có thể nhận biết dễ dàng bằng điện thế kế. Ngoài ra cũng có thể sử dụng
chỉ thò oxy hóa khử để xác đònh điểm dừng của phản ứng. Ferroin là một chỉ thò hữu hiệu
dùng để nhận biết phản ứng đã kết thúc khi tất cả Fe2+ đã bò oxy hóa hoàn toàn. Khi đó màu
xanh của Cr3+ sinh ra do quá trình khử Cr2O72- chuyển thành màu nâu đỏ.
Tính toán

(Vmẫu trắng ở 150 - Vmẫu đo) x
COD =

3
Vmẫu trắng ở nhiệt độ phòng

x 0,1 x 8000

mL mẫu phân tích
COD =

(A - B) x M x 8000
mL mẫu phân tích

Phương pháp xác đònh mẫu COD thấp
Phương pháp trên đúng với mẫu có COD > 50mg/L. Đối với những mẫu có COD < 50 mg/L
cần phải dùng dung dòch K2Cr2O7 loãng hơn để có thể xác đònh chính xác hơn lượng K2Cr2O7
cho vào và còn thừa sau phản ứng. Điều quan trọng phải chú ý là tỉ lệ thể tích H2SO4 đậm
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

6-3


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

đặc: tổng thể tích (mẫu + dd K2Cr2O7) = 1:1. Nếu tỉ lệ này nhỏ hơn, năng lượng oxy hóa của
dung dòch sẽ giảm đáng kể, trái lại lượng dichomate tiêu tốn cho mẫu trắng sẽ thừa.
Phương pháp làm giảm lượng chất thải độc hại
Giảm thể tích mẫu + tác nhân hóa học sử dụng
Trở ngại của các chất vô cơ
Một số ion vô cơ có thể bò ôxy hóa dưới điều kiện thí nghiệm COD và gây sai số thừa rất lớn.
Cl- là một trong những ion gây sai số lớn nhất cho thí nghiệm COD:
6Cl- + Cr2O72- + 14 H+ Ỉ 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O
Khắc phục bằng cách dùng HgSO4
Hg2+ + 2Cl- ⇔ HgCl2 (β2 = 1,7 x1013)
Nitrit bò oxy hóa thành nitrate cũng gây ra sai số COD. Khắc phục bằng cách thêm sulphamic
acid vào dung dòch dichnmate.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

6-4


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

CHƯƠNG 7

SẮT & MANGAN
7.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Cả sắt và mangan đều gây ảnh hưởng đáng kể đến việc cấp nước, đặc biệt đối với nguồn nước
ngầm. Một số nguồn nước ngầm không chứa sắt và mangan nhưng một số khác lại luôn chứa
lượng đáng kể. Điều này chỉ có thể giải thích được trên cơ sở hóa vô cơ.
Fe tồn tại trong đất và khoáng chất chủ yếu dưới dạng oxyt sắt (III) không tan và pyrit sắt
(FeS2). Ở một số nơi, sắt tồn tại dưới dạng FeCỎ3 ít tan. Vì nước ngầm thường chứa một lượng
đáng kể CO2, FeCO3 có thể bò hòa tan theo phương trình phản ứng sau:
FeCO3 + CO2 + H2O Ỉ Fe2+ + HCO3-

(1)

Phản ứng này không xảy ra ngay cả khi hàm lượng CO2 và FeCO3 cao nếu có mặt oxy hòa
tan. Tuy nhiên, trong điều kiện kỵ khí, Fe3+ bò khử thành Fe2+ một cách dễ dàng.
Mangan tồn tại trong đất chủ yếu dưới dạng MnO2, rất ít tan trong nước có chứa CO2. Dưới
điều kiện kỵ khí, MnO2 bò khử thành Mn2+.
Sắt và Mangan tồn tại trong nguồn nước do sự thay đổi điều kiện môi trường dưới tác dụng
của các phản ứng sinh học xảy ra trong các trường hợp sau:
1. Nước ngầm chứa một lượng đáng kể sắt hoặc mangan hoặc cả sắt & mangan sẽ không
chứa oxy hòa tan và có hàm lượng CO2 cao. Sắt và mangan tồn tại dưới dạng Fe2+ và
Mn2+. Hàm lượng CO2 cao chứng tỏ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi
sinh vật đã xảy ra và nồng độ oxy hòa tan bằng không chứng tỏ điều kiện kỵ khí đã hình
thành.
2. Giếng nước tốt có hàm lượng sắt và mangan thấp. Nếu sau đó chất lượng nước không tốt,
chứng tỏ chất thải hữu cơ thải ra mặt đất ở khu vực gần giếng nước đã tạo ra môi trường kỵ
khí trong lớp đất.
3. Trên cở sở nhiệt động học, Mn (IV) và Fe (III) là trạng thái oxy hóa bền nhất của Fe và
Mn trong các nguồn nước chứa oxy. Do đó, chúng có thể bò khử thành Mn (II) và Fe (II)
hòa tan chỉ trong môi trường kỵ khí.
4. Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng một số vi sinh vật có khả năng sử dụng Fe (III)
và Mn (IV) làm chất nhận điện tử cho quá trình trao đổi chất dưới điều kiện kỵ khí dẫn
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

7-1


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

đến sự hình thành các dạng khử Fe (II) và Mn (II). Như vậy, vi sinh vật không chỉ tạo ra
môi trường kỵ khí cần thiết cho quá trình khử mà còn có khả năng khử trực tiếp Fe và Mn.
Quá trình oxy hóa pyrit sắt (FeS2) không tan cũng là nguyên nhân tạo ra môi trường kỵ khí và
sự hình thành sulfat sắt hòa tan:
2 FeS2 + 7O2 + 2H2O Ỉ 2 Fe2+ + 4SO42- + 4H+

(2)

7.2 Ý NGHĨA MÔI TRƯỜNG CỦA FE VÀ MN
Nước chứa sắt và mangan không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Những nguồn nước
này khi tiếp xúc với oxy không khí trở nên đục và tạo cảm quan không tốt đối với người sử
dụng do sự oxy hóa sắt và mangan thành Fe (III) và Mn (IV) tồn tại dưới dạng kết tủa keo.
Tốc độ oxy hóa chậm và các dạng khử có thể tồn tại trong nước đã sục khí trong một khoảng
thời gian nhất đònh. Điều này đặc biệt đúng khi pH < 6 đối với quá trình oxy hóa sắt và pH < 9
đối với quá trình oxy hóa mangan. Thêm vào đó, sắt và mangan có thể tạo thành phức bền với
các hợp chất humic trong nước. Tốc độ oxy hóa gia tăng dưới tác dụng của một số chất xúc tác
vô cơ hoặc do hoạt động của các vi sinh vật. Sắt và magnan có mặt trong nước sẽ làm vàng ố
quần áo, ảnh hưởng đến hệ thống cấp nước do sự phát triển của vi khuẩn oxy hóa sắt. Sắt
cũng gây mùi tanh cho nguồn nước dù nồng độ rất nhỏ. Do đó tiêu chuẩn đối với nước cấp là <
0,3 mg Fe/L và < 0.05 mg Mn/L (U.S. Environmental Protection Agency).
7.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
Có nhiều phương pháp xác đònh sắt đã được áp dụng. Phương pháp kết tủa được sử dụng khi
lượng sắt có trong mẫu khá cao, ví dụ trong trường hợp nước thải công nghiệp. Tuy nhiên,
trong nước cấp hàm lượng sắt nhỏ nên phương pháp so màu thích hợp hơn. Ưu điểm chính của
phương pháp so màu là rất đặc trưng cho ion cần xác đònh và ít phải xử lý sơ bộ màu. Ngoài
ra, cũng có thể xác đònh sắt bằng phương pháp hấp phụ quang phổ nguyên tử.
Phương pháp Phenanthroline
Phương pháp Phenanthroline là phương pháp tiêu chuẩn thích hợp để xác đònh lượng sắt có
trong nước trừ khi mẫu có chứa phosphat và kim loại nặng. Phương pháp này dựa trên đặc tính
của 1, 10-phenanthroline có khả năng kết hợp với Fe2+ tạo thành phức có màu đỏ cam. Màu
tạo thành được đo bằng quang phổ kế.
Thường màu phân tích tiếp xúc với không khí nên một phần Fe (II) bò oxy hóa thàng Fe (III)
và kết tủa dưới dạng Fe(OH)3. Trong thí nghiệm này nhất thiết toàn bộ sắt có trong mẫu phải
ở dạng hòa tan. Do đó, lượng HCl đậm đặc cho vào mẫu nhằm hòa tan Fe(OH)3:
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

7-2


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Fe(OH)3 + 3H+ Ỉ Fe3+ + 3H2O

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

(3)

Vì 1, 10-phenanthroline chỉ tạo phức với Fe (II), tất cả sắt ở dạng Fe (III) phải được khử thành
Fe (II). Hydroxylamine được dùng làm tác nhân khử, phương trình phản ứng xảy ra như sau:
4 Fe (III) + 2 NH2OH Ỉ 4 Fe (II) + N2O + H2O + 4H+

(4)

3 phân tử 1, 10 - phenanthroline sẽ kế hợp với 1 phân tử Fe2+ để tạo phức theo phương trình
phản ứng sau:
Để loại trừ ảnh hưởng của phosphat và kim loại nặng, acid hóa mẫu bằng HCl và trích Fe vào
diisopropyl-ether trước khi cho chỉ thò phenanthroline.
Phương pháp xác đònh Mangan
Trong thực tế kỹ thuật môi trường, mangan chủ yếu liên quan đến nguồn cấp nước. Nồng độ
mangan ít khi vượt quá vài mg/L, do đó phương pháp so màu là phương pháp thích hợp nhất.
Phương pháp so màu theo “standard Methods” phụ thuộc vào sự oxy hóa Mangan ở trạng thái
oxy hóa thấp thành Mn7+, khi đó sẽ hình thành màu rất rõ của ion permanganate. Màu tạo ra
tỷ lệ thuận với nồng độ của mangan trong một khoảng dao động cho phép thích hợp với đònh
luật Beer và đo bằng quang phổ kế. Clorua sẽ ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm do tính khử
của Cl- trong môi trường acid. Ngoài ra, cũng có thể xác đònh Mn bằng phương pháp quang
phổ hấp phụ nguyên tử.
Phương pháp Persulfate
Phương pháp Persulfate là phương pháp thích hợp dùng trong phân tích chỉ tiêu Mn vì không
cần phải xử lý mẫu trước để khác phục ảnh hưởng của Cl-. Ammonium sulfate thường dùng
làm tác nhân oxy hóa. Vì ammonium persulfate bò giảm chất lượng trong quá trình trữ nên cần
phải làm lại chuẩn đối với mỗi loạt mẫu đo.
Ảnh hưởng của Cl- có thể khắc phục bằng cách thêm Hg2+ để tạo phức HgCl2. Vì hằng số bền
của HgCl2 β = 1.7 x 1013, nồng độ của Cl- giảm đến mức độ thấp nên không thể khử ion
permanganate.
Sự oxy hóa mangan ở trạng thái oxy hóa thấp hơn thành permanganate dưới tác dụng của
persulfate đòi hỏi có mặt chất xúc tác Ag+. Phản ứng xảy ra theo phương trình sau:
2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O Ỉ 2MnO4- + 10SO42- + 16H+

(6)

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

7-3


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREEN EYE ENVIRONMENT

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

Màu do ion permanganate tạo ra bền trong vài giờ với điều kiện nước cất có chấ lượng tốt và
mẫu được bảo quản không bò nhiễm bụi từ không khí.
7.4 ỨNG DỤNG CỦA SỐ LIỆU Fe VÀ Mn
Khi khảo sát nguồn nước mới, đặc biệt là nước ngầm, việc xác đònh sắt và mangan có ý nghóa
quan trọng. Tỷ lệ sắt và mangan là thông số xác đònh phương pháp xử lý cũng như lượng chất
hữu cơ có trong nước. Hiệu quả của từng đơn vò xử lý được đánh giá dựa trên kết quả phân tích
Fe và Mn. Chỉ tiêu này cũng giúp giải quyết các vấn đề về hệ thống phân phối khi vi khuẩn
oxy hóa sắt tồn tại trong đường ống.
Quá trình ăn mòn đường ống bằng sắt và thép là nguyên nhân tạo ra “nước đỏ” trong hệ
thống phân phối. Do đó, phân tích chỉ tiêu sắt giúp đánh giá mức độ ăn mòn và tìm phương
pháp khắc phục.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

7-4


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREEN EYE ENVIRONMENT

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

CHƯƠNG 8

SULFATE
8.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Ion sulfate là một trong những anion thường gặp trong nước tự nhiên. Nó là chỉ tiêu quan
trọng trong nước cấp vì khi hàm lượng SO42- trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng đến con người
do tính chất tẩy rửa của sulfate. Từ lý do này, đối với nước cấp, nồng độ giới hạn của sulfate
là 250 mg/L. Ngoài ra trong nước cấp cho công nghiệp và sinh hoạt, chỉ tiêu SO42- cũng rất
quan trọng do khả năng kết hợp với các ion kim loại trong nước hình thành cặn trong các thiết
bò đun nước, lò hơi và các thiết bò trao đổi nhiệt.
Trong xử lý nước thải, chỉ tiêu SO42- cũng được quan tâm do vấn đề về mùi và ăn mòn đường
ống do quá trình khử sulfate thành hydrogen sulfide trong điều kiện kỵ khí. Phương trình được
biểu diễn như sau
Để hiểu rõ những biến đổi của sulfate, chu trình lưu huỳnh được trình bày trong Hình 8.1

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

8-1


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

H 2S
S=
SO2
SO3=
Chất thải
hữu cơ
h ù
Urin
Lưu
huỳnh

SO3
SO4=

Protein
động vật

Protein
thực vật

Hình 8.1 Chu trình sulfur (lưu huỳnh) trong tự nhiên.

Vấn đề về mùi
Khi không có sự hiện diện của oxy, sulfate được coi như là chất cung cấp oxy (chính xác hơn
là chất nhân điện tử) cho quá trình oxy hóa sinh hóa của vi khuẩn kỵ khí. Trong điều kiện kỵ
khí, sulfate bò khử thành S2-. Ion S2- sẽ kết hợp với ion H+ với hằng số phân ly KA1 = 9,1.10-8.
Quan hệgiữa các dạng H2S, HS- và S2- tại các pH khác nhau của dung dòch chứa 10-3 M H2S
(hay 32 mg/L H2S) được trình bày trong Hình 8.2.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

8-2


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

100
80

S=

HS-

60
%
40
H 2S

20
0
5

6

7

8
pH

9

10

11

Hình 8.2 Quan hệ giữa các dạng H2S, HS- và S2- tại các pH khác nhau của dung dòch chứa10-3
M H2S (hay 32 mg/L H2S).
Tại pH ≥ 8 trong dung dòch tồn tại chủ yếu hai dạng HS- và S2-, H2S chỉ tồn tại một lượng rất
nhỏ, vì vậy áp suất riêng phần của nó rất thấp. Do đó, vấn đề mùi không xảy ra. Tại pH < 8
cân bằng hướng tới sự hình thành H2S, tại pH = 7, 80% S2- ở dạng H2S. Khi một lượng lớn
sulfate bò khử thành ion sulfide, áp suất riêng phần của H2S đủ để gây ra vấn đề về mùi. Do
độc tính của khí H2S, trong không khí hàm lượng của H2S nên nhỏ hơn 20 ppm.
Ăn mòn đường ống
Sự ăn mòn “đỉnh cống “ (crown) của ống bêton là đặc biệt nghiêm trọng khi mà nước thải
sinh hoạt có nhiệt độ cao, thời gian lưu trong cống dài và nồng độ sulfate cao, điều này đã xảy
ra ở nhiều vùng của Mỹ, đặc biệt ở những vùng phía nam nước này. Nguyên nhân của sự ăn
mòn được cho là do H2S và H2SO4 bởi quá trình khử sulfate thành H2S và từ H2S thành H2SO4.
Thực ra H2S, hay H2S acid, là một acid yếu, yếu hơn cả H2CO3 và ít ảnh hưởng đến bêton có
chất lượng cao. Tuy nhiên, trong hệ thống cống thoát nước tự chảy , H2S là nguyên nhân gián
tiếp gây ra sự ăn mòn “đỉnh cống”.
Đối với cống thoát nước tự chảy thường ít dùng trong những môi trường có sự hiện diện của
sulfate và có những biến đổi sinh học. Hệ thống cống là một phần của hệ thống xử lý và trong
quá trình vận chuyển nước thải luôn xảy ra các biến đổi sinh học. Những biến đổi này đòi hỏi
có mặt của oxy, nếu lượng oxy không đủ do quá trình thông gió tự nhiên của không khí trong
cống, quá trình khử sulfate thành sulfide sẽ xảy ra. Ở pH thông thường của nước thải, hầu hết
S2- ở dạng H2S và một phần của nó bay vào lớp không khí ở trên lớp nước thải trong cống.
Nếu hệ thống cống được thông gió tốt và thành cống và đỉnh cống khô ráo, việc hình thành
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

8-3


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

của H2S không gây ra sự ăn mòn cống. Tuy nhiên, trong trường hợp thông gió kém, thành và
đỉnh cống ẩm ướt, H2S sẽ hòa tan vào lớp nước trên thành và đỉnh cống tương ứng với áp suất
riêng phần của nó trong không khí hiện diện trong cống. Điều này hầu như không gây nguy
hại nào.
Vi khuẩn có khả năng oxy hóa H2S thành H2SO4 có mặt khắp nơi trong tự nhiên và trong nước
thải. Và dó nhiên là loại vi khuẩn này cũng có mặt trên thành và đỉnh cống tại những lúc lưu
lượng lớn hay theo một số cách khác. Do điều kiện hiếu khí là luôn tồn tại trong hệ thống
cống, những vi khuẩn hiếu khí oxy hóa H2S thành H2SO4 theo Phương trình 1.10-4 và sau đó
trở nên đậm đặc và ăn mòn bêton. Vi khuẩn Thiobacillus, có khả năng oxy hóa H2S thành
H2SO4 ở pH 2, được cho là loại vi khuẩn chính gây ra vấn đề này. Quá trình hình thành H2SO4
đặc biệt nghiêm trọng ở đỉnh cống do tại đó quá trình rút nước là nhỏ nhất.các vấn đề về mùi
và ăn mòn trong hệ thống cống được minh họa trong Hình 8.3
H2S+O2

Vi khuẩn

H2SO4
Môi trường để vi
khuẩn oxy hóa H2S

Giọt nước

O2

O
H 2S
H 2S 2
H2 S
O2
Không khí O2

H 2S

H2 S

O2

H 2S

Nước thải
So4= Điều kiện S=
kỵ khí
S= + 2H+ → H2S

Hình 8.3 Sự hình thành H2S và sự ăn mòn do quá trình oxy hóa H2S thành H2SO4 trong cống.
Những vấn đề đáng quan tâm khác
Trong khai thác khoáng sản (bằng phương pháp sa lắng) và than, nước thải hoặc nước rò rỉ
thường có pH thấp và nồng độ sulfate cao. Lượng sulfide trong khoáng sẽ được oxy hóa do
hoạt động của vi sinh vật và các tác nhân hóa học để tạo thành acid sulfuric.
Không những điều này làm gia tăng hàm lượng sulfate trong nước thải ra từ các mỏ mà còn
làm giảm pH và tăng hàm lượng sắt và điều này làm giảm chất lượng nước. Trong trường hợp
này, biện pháp được dùng là phủ kín mỏ để tránh oxy và nước đi vào mỏ để tránh phản ứng
trên xảy ra.
Quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch cũng tạo ra một lượng SOx, những khí này khi thủy phân
trong nước mưa hình thành acid sulfuric và sẽ gây ra vấn đề mưa acid.
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

8-4


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREEN EYE ENVIRONMENT

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

8.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Có 4 phương pháp chuẩn được dùng để phân tích hàm lượng sulfate trong nước, trong đó
phương pháp sắc kí ion là phương pháp tốt nhất và có thể xác đònh sulfate trong nước ở nồng
độ thấp đến 0,1 mg/L. Ba phương pháp còn lại là dựa trên lượng BaSO4 không tan tạo thành
khi thêm một lượng dư BaCl2 vào trong mẫu. Sự khác biệt giữa ba phương pháp còn lại là sự
khác nhau trong phương pháp xác đònh lượng BaSO4 hình thành. Trong phương pháp khối
lượng, lượng kết tủa BaSO4 tạo thành được mang cân. Trong phương pháp đo độ đục, lượng
BaSO4 được xác đònh dựa trên ảnh hưởng của kết tủa đến quá trình truyền ánh sáng. Trong
phương pháp Methylthylmol Bule, lượng Ba dư được xác đònh bằng phương pháp đo độ màu
từ đó tính ra lượng Ba kết hợp với Sulfate. Việc lựa chọn phương pháp đo phụ thuộc vào mục
đích xác đònh và nồng độ sulfate trong mẫu. Trong bài này, ba phương pháp đo dựa vào lượng
BaSO4 sẽ được trình bày.
Phương pháp khối lượng
Phương pháp khối lượng cho kết quả khá chính xác và được sử dụng để xác đònh hàm lượng
sulfate trong mẫu có nồng độ trên 10 mg/L. Chú ý, khiá cạnh đònh lượng của phương pháp này
phụ thuộc vào khả năng kết hợp của Ba2+ với SO42- để hình thành BaSO4 ít tan như sau.
Để kết tủa hoàn toàn, một lượng BaCl2 dư được thêm vào nước đã được acid hóa với HCl và
được giữ ở gần điểm sôi. Việc mẫu được acid hóa là để loại trừ kết tủa BaCO3 có thể xảy ra ở
nhiệt độ cao đối với nước có độ kiềm cao.
Do BaSO4 có độ hoà tan nhỏ (Ksp = 1x10-10), có thể xem như hầu hết các kết tủa tạo thành ở
dạng keo, keo này rất khó tách ra bằng các phương pháp lọc thông thường. Để khắc phục điều
này, mẫu được gia nhiệt để chuyển tất các các tủa từ dạng keo thành dạng tinh thể để có thể
tách ra bằng cách lọc. BaSO4 tinh thể thường rất nhỏ, vì vậy phải lựa chọn loại giấy lọc phù
hợp. Khi thực hiện quá trình lọc, nên thực hiện hết sức cẩn thận để đảm bảo toàn bộ lượng kết
tủa được giữ lại trên giấy lọc và các muối khác được loại bỏ bằng cách rửa. Mặc dù phương
pháp này có độ chính xác cao nhưng tốn rất nhiều thời gian. Kết tủa BaSO4 sau lọc được xác
đònh bằng cách hoặc là cân khối lượng tro sau khi đốt để phân hủy giấy lọc, hoặc là cân cùng
với giấy lọc sau đó trừ đi khối lượng giấy lọc đã được cân ban đầu.
Phương pháp đo độ đục
Phương pháp xác đònh sulfate bằng cách đo độ đục dựa trên sự hình thành BaSO4 dạng keo
sau khi thêm BaCl2 vào mẫu. Để tăng hiệu quả hình thành keo BaSO4 dung dòch đệm acid
chứa các MgCl2, KNO3, CH3COONa và CH3COOH được cho vào. Bằng việc chuẩn hóa
phương pháp tạo keo BaSO4 lơ lửng, sulfate được xác đònh bằng cách này đáp ứng được nhiều
mục đích khác nhau. Phương pháp này cho kết quả rất nhanh và được ứng dụng rộng rãi. Khi
nồng độ của sulfate lớn hơn 10 mg/L, trước khi thực hiện phương pháp này, một lượng nhỏ
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

8-5


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREEN EYE ENVIRONMENT

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

mẫu được lấy sau đó pha loãng thành 50 mL sau đó thực hiện theo phương pháp đã đề cập để
xác đònh. Để số liệu chính xác, trong khi thực hiện phép đo luôn phải sử dụng mẫu chuẩn để
loại bỏ các sai số có thể xảy ra do thao tác và các chất thêm vào.
Phương pháp đo tự động dùng Methylthymol Blue
Phương pháp này rất có lợi khi đo hàng loạt mẫu. Ở đó mẫu và hóa chất được liên tục bơm tự
động vào thiết bò đo và được hòa trộn với nhau. Sau thời gian cần thiết để phản ứng hóa học,
xảy ra, mẫu được đưa vào bộ phân đo để xác đònh độ màu hoặc độ đục (trong trường hợp
sulfate, độ đục được đo) từ đó xác đònh được lượng sulfate. Trong phương pháp này, đầu tiên
BaCl2 được tự động bơm vào mẫu trong môi trường pH thấp để tạo kết tủa BaSO4 sau đó pH
của dung dòch được điều chỉnh đến 10. Sau đó methylthymol được thêm vào để tạo phức xanh
với lượng Ba dư. Lượng Methylthymol không tạo phức sẽ có màu xám và được đo tự động. Dó
nhiên, thiết bò cũng được hiệu chỉnh (calibrate) với dung dòch sulfate chuẩn và các hoá chất
thêm vào phải chính xác và không có chất gây cản trở.
8.3 ỨNG DỤNG SỐ LIỆU SULFATE
Chỉ tiêu sulfate quyết đònh nước có thích hợp cung cấp cho sinh hoạt hay công nghiệp hay
không. Chỉ tiêu sulfate cũng xác đònh những vấn đề liên quan đến mùi và ăn mòn do việc khử
sulfate thành sulfide. Trong quá trình xử lý kỵ khí bùn và nước thải công nghiệp, việc khử
sulfate có liên quan với methane và CO2. Nếu khí sinh học (biogas) được sử dụng trong động
cơ thì nồng độ của H2S không nên vượt quá 750 ppm (tính theo thể tích). Chỉ tiêu của sulfate
trong bùn và trong chất thải có thể được dùng để đánh giá hàm lượng H2S trong biogas. Từ
những thông tin này, kỹ sư thiết kế có thể quyết đònh có hay không thiết bò lọc khí tách H2S và
kích thước của công trình.
Rất nhiều chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh như sulfate, sulfonate hay sulfide. Trong quá trình
xử lý sinh học hiếu khí, sự phân hủy các chất hữu cơ đã phá vỡ các liên kết sulfur này và hình
thành SO42-.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

8-6


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

CHƯƠNG 9

PHOSPHORUS & PHOSPHATE
9.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Xác đònh phosphate đã nhanh chóng trở thành một việc làm cần thiết của kỹ sư môi trường do
họ nhận ra rằng nhiều hợp chất phosphorus ảnh hưởng lên những quá trình xử lý chất thải.
Thông thường chỉ có những dạng hợp chất phosphorus vô cơ gây ảnh hưởng như các dạng
phosphate hay các dạng phân tử khử nước như polyphosphate hay condensed phosphate.
Những hợp chất phosphorus hữu cơ thường không được quan tâm.
Nước cấp
Polyphosphate được sử dụng trong nước cấp như là một nhân tố kiểm soát sự ăn mòn. Chúng
cũng được sử dụng cho các dạng nước mềm để ổn đònh hàm lượng calcium carbonate nhằm
loại bỏ sự tái tạo muối carbonate.
Bề mặt của nước cấp là nơi phát triển của một số vi sinh vật nước. Những sinh vật tự do hay
những sinh vật nổi được gọi là phiêu sinh (plankton) và đây là loài sinh vật rất được các kỹ sư
môi trường quan tâm. Những phiêu sinh mang tính động vật gọi là phiêu sinh động vật
(zooplankton) và những phiêu sinh mang tính thực vật được gọi là phytoplankton (phiêu sinh
thực vật). Sau cùng là tảo mang tính thực vật (trong tế bào của những sinh vật này có chứa
chlorophyll), chúng phát triển mạnh và phụ thuộc vào những nguyên tố dinh dưỡng trong
nước. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng nitrogen và phosphorus là 2 nguyên tố ảnh hưởng
lên sự tăng trưởng của tảo và vi khuẩn và khi lượng nguyên tố này bò giới hạn thì nó cũng là
nhân tố giới hạn tốc độ tăng trưởng và phát triển của tảo và vi khuẩn. Ở những nơi có hàm
lượng nitrogen và phosphorus cao làm thúc đẩy hiện tượng nở hoa của tảo gây tác động xấu
đến môi trường. Kinh nghiệm cho thấy rằng hiện tượng nở hoa không thể xảy ra khi hàm
lượng nitrogen hoặc phosphorus hoặc cả hai bò giới hạn. Mức tới hạn cho phosphorus vô cơ
vào khoảng 0,005 mg/L hoặc 5μ/L trong điều kiện tăng trưởng mùa hè.
Xử lý nước thải
Nước thải sinh hoạt rất giàu các hợp chất phosphorus. Chủ yếu là ở trong nước tẩy rửa tổng
hợp, chứa khoảng từ 2 – 3 mg/L và những hợp chất vô cơ khác chiếm khoảng từ 0,5 – 1 mg/l.
Hầu hết những phosphorus vô cơ có được là từ chất thải của con người do quá trình phân hủy
protein và sự giải phóng phosphate từ nước tiểu. Trung bình một người dân Mỹ giải phóng
một lượng phosphorus là 1,5 g/ngày.
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

9-1


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH
GREEN EYE ENVIRONMENT

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

Hầu hết bột giặt tổng hợp siêu cấp được sản xuất cho thò trường gia dụng chứa một lượng lớn
polyphosphate. Đa số trong chúng chứa từ 12 – 13% phosphorus hoặc hơn 50%
polyphosphate. Sử dụng những nguyên liệu này như là một chất thay thế cho xà phòng đã làm
gia tăng lượng phosphorus trong nước thải sinh hoạt. Từ các số liệu về polyphosphat được bán
cho ngành công nghiệp chất tẩy rửa. Người ta ước tính được rằng, nước thải sinh hoạt sẽ chứa
một lượng phosphorus vô cơ nhiều hơn gấp 2 – 3 lần so với khi chất tẩy rửa tổng hợp chưa
được phổ biến rộng rãi.
Vi sinh vật trong các quá trình xử lý nước thải sinh học cần một lượng phosphorus để tái tạo
và tổng hợp mô tế bào mới. Nước thải đô thò chứa một lượng phosphorus vượt quá xa so với
mức cần thiết để xử lý một lượng giới hạn chất hữu cơ. Sự việc này được lý giải dựa trên
lượng phosphorus có trong nước đầu ra sau khi xử lý của các công trình xử lý nước thải sinh
học. Tuy nhiên, nhiều loại nước thải công nghiệp không chứa đủ lượng phosphorus cần cho sự
phát triển tối ưu của vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thảiù. Trong những trường hợp này,
lượng thiếu hụt được cung cấp bằng cách thêm phosphate vô cơ vào.
Tính chất của bùn
Một vấn đề chính trong xử lý nước thải là tính chất của bùn sau các quá trình xử lý hiếu khí và
kỵ khí. Những bùn này chứa một lượng lớn nitrogen và phosphorus đáp ứng cho mục đích dinh
dưỡng. Tổng hàm lượng phosphorus chứa trong bùn trung bình khoảng 1% và 1,5% trong bùn
hoạt tính khô. Ở Mỹ nơi có hàm lượng phosphate phong phú và rẻ, hầu hết bùn được bán dựa
trên hàm lượng nitrogen mà nó chứa và chỉ có một ít loại dựa trên hàm lượng phosphorus.
Nồi hơi
Phức hợp phosphate được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp năng lượng hơi nước để
chống đóng cặn trong các nồi hơi. Nếu sử dụng phosphate dạng phức, chúng nhanh chóng
được thủy phân thành những orthophosphate ở nhiệt độ cao. Giám sát lượng phosphate thông
qua việc xác đònh hàm lượng orthophosphate.

9.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA HP CHẤT PHOSPHORUS
Có nhiều loại hợp chất phosphorus có mặt trong kỹ thuật môi trường. Bảng 9.1 trình bày một
số hợp chất quan trọng.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

9-2


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Bảng 9.1 Một số hợp chất phosphorus quan trọng
Tên

Công thức

Orthophosphates
Trisodium phosphate
Disodium phosphate
Monosodium phosphate
Diammonium phosphate
Polyphosphates
Sodium hexametaphosphate
Sodium tripolyphosphate
Tetrasodium pyrophosphate

Na3PO4
Na2HPO4
NaH2PO4
(NH4)2HPO4
Na3(PO4)6
Na5P3O10
Na4P2O7

Tất cả những polyphosphate (những phân tử thủy phân thành phosphate) thủy phân hoàn toàn
trong dung dòch nước và trở lại thành những dạng ortho mà chúng bắt nguồn.
Na4P2O7 + H2O Ỉ 2 Na2HPO4

(9 - 1)

Tốc độ trở lại nguyên mẫu là một chức năng của nhiệt độ và do nó sẽ gia tăng nhanh khi nhiệt
độ tiến đến gần điểm sôi. Tốc độ này cũng gia tăng khi giảm pH và ưu điểm là nó giữ đúng
nguyên trạng ở những mẫu chuẩn bò để xác đònh hàm lượng phosphate phức. Sự thủy phân
những phosphate phức cũng chòu ảnh hưởng bởi enzyme của vi sinh vật. Tốc độ trở lại nguyên
mẫu rất chậm trong nước lọc và nhanh hơn trong nước thải. Kinh nghiệm cho thấy rằng trong
một số loại nước pyrophosphate thủy phân nhanh hơn tripolyphosphate, trong một số loại
nước khác thì tốc độ thủy phân là như nhau. Có những chất đòi hỏi nhiều giờ thậm chí nhiều
ngày để chuyển hóa hoàn toàn polyphosphate thành orthophosphate, đặc biệt ở nhiệt độ thấp
hoặc ở pH cao.
Từ những lý do trên, để xác đònh phosphorus hay phosphate phải bao gồm cả việc xác đònh
polyphosphate nếu muốn việc đo tổng các dạng vô cơ được chính xác.

9.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHOSPHORUS - PHOSPHATE
Các kỹ sư thường quan tâm đến sự hiện diện của hàm lượng ortho, poly và phosphorus hữu cơ.
May mắn là có thể đo orthophosphate với rất ít trở ngại từ polyphosphate do khả năng ổn đònh
của chúng trong điều kiện pH, thời gian, nhiệt độ được sử dụng trong quá trình đo. Cả hai
dạng poly và phosphorus hữu cơ phải được chuyển thành orthophosphate để đo.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

9-3


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

Orthophosphate
Lượng phosphorus tồn tại dưới dạng orthophosphate có thể được đo bằng những phương pháp:
trọng lực, thể tích, so màu. Phương pháp trọng lực được sử dụng khi hàm lượng phosphorus
hiện diện lớn, nhưng điều này không xảy ra trong thực tế. Phương pháp thể tích được sử dụng
khi nồng độ phosphate lớn hơn 50 mg/L, nhưng nồng độ này hiếm gặp trừ trường hợp nước sôi
hay chuyển hóa kỵ khí những chất nổi. Phương pháp này gồm: kết tủa, lọc, làm sạch kết tủa
và chuẩn độ. Phương pháp này tốn thời gian. Tuy nhiên, phương pháp so màu để đo nước và
nước thải có thể được thỏa mãn với một độ chính xác cao.
Có ba phương pháp so màu được sử dụng để đo orthophosphate. Chúng có cùng bản chất với
những nguyên tắc trên nhưng khác ở chỗ là nó thêm vào một số nguyên tố tự nhiên để tạo
màu. Yếu tố hóa học cần thiết như: ion phosphate kết hợp với ammonium molybdate trong
điều kiện acid để tạo thành phức chất molybdophosphate,
PO43- + 12(NH4)2MoO4 + 24H+ Ỉ (NH4)3PO4.12MoO3 + 21NH4+ + 12H2O

(9 - 2)

Khi hiện diện một lượng phosphate lớn, trạng thái của molydophoste là những kết tủa màu
vàng có thể được lọc và đo bằng phương pháp thể tích. Ở nồng độ phosphate thấp hơn, tạo
thành những hạt keo màu vàng sẽ được xác đònh hàm lượng bằng phương pháp so màu. Với
nồng độ phosphate dưới 30 mg/L (thường nằm trong khoảng phân tích nước), màu vàng của
hạt keo không thể nhận biết rõ và điều này có nghóa là cần phải phát triển một màu khác. Một
cách cải thiện là thêm vanadium để hình thành dạng phức hợp vanadomolybdophosphoric
acid có màu vàng rõ, cho phép phân tích phophorus với hàm lượng dưới 1 mg/L hoặc ở những
khoảng thấp hơn.
Lượng molybdenum chứa trong ammonium phosphomolybdate cũng được giảm để tạo những
sản phẩm sol có màu xanh với tỉ lệ tương ứng với lượng phosphate hiện diện. Một lượng thừa
ammonium molydate không bò giảm đi và do đó không can thiệp vào quá trình. Ascorbic acid
hay stannous chloride có thể được sử dụng như một nhân tố khử. Hợp chất màu được tạo thành
là xanh molybdeum hay xanh heteropoly. Chlorur thiếc được sử dụng như một nhân tố khử có
thể được mô tả qua phương trình:
(NH4)3PO3.12MoO3 + Sn2+ Ỉ (molybdenum) + Sn4+

(9 - 3)

Polyphosphates
Polyphosphate có thể chuyển hóa thành orthophosphate bằng cách đun sôi mẫu đã được acid
hóa tối thiểu 90 phút. Sự thủy phân này có thể được thúc đẩy bởi nhiệt trong autoclave ở 20
psi. Lượng acid thừa thêm vào để xúc tác tăng tốc độ thủy phân phải được trung hòa trước khi
ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

9-4


CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

GREE

GREEN EYE ENVIRONMENT

tiếp tục thêm dung dòch ammonium molybdate vào. Lượng orthophosphate xuất phát từ
polyphoste được đo bằng một trong những phương pháp kể trên. Lượng polyphosphate được
tính như sau:
Tổng hàm lượng phosphate vô cơ – orthophosphate = polyphosphate

(9 – 4)

Phosphorus hữu cơ
Các kỹ sư rất quan tâm đến việc đo lường hàm lượng phosphorus hữu cơ có trong chất thải
công nghiệp và có trong bùn. Để phân tích được đòi hỏi chất hữu cơ phải được phá hủy sao
cho phosphorus được giải phóng dưới dạng ion phosphate. Chất hữu cơ có thể bò phá hủy bởi
một trong 3 phương pháp oxy hóa ẩm hoặc phương pháp chuyển hóa dựa theo “Standard
Method”. Chất oxi hóa được sử dụng khác với những chất trong phương pháp chuyển hóa và
có thể là perchloric acid, nitric acid – sulfuric acid hay persulphate. Acid perchloric là chất
oxi hóa mạnh nhất, nhưng nó cũng là chất độc hại nhất. Để tránh nguy hiểm từ những vụ nổ,
loại mủ đặc biệt phải được sử dụng trong quá trình chuyển hóa và phải thêm vào một số hóa
chất. Vì những lý do này, sự chuyển hóa nhờ acid perchloric nên được thực hiện bởi những
nhà hóa học có kinh nghiệm và cẩn thận. Sử dụng chất oxi hóa là persulphate khi thực nghiệm
chứng minh rằng kết quả thu được là phù hợp.
Một khi sự chuyển hóa đã hoàn tất, việc đo lường phosphorus giải phóng có thể được làm
bằng bất kỳ một phương pháp đo orthophosphate nào. Tất cả những dạng phosphorus (tổng)
được đo từ sự xác đònh phosphorus hữu cơ. Do vậy, lượng phosphorus hữu cơ được tính như
sau:
Tổng phosphorus – phosphorus vô cơ = phosphorus hữu cơ

(9 - 5)

9.4 ỨNG DỤNG NHỮNG SỐ LIỆU VỀ PHOSPHORUS
Số liệu về phophorus trở nên rất quan trọng đối với kỹ sư môi trường khi họ đánh giá sự có
mặt của chúng như nhân tố quan trọng tất yếu của chu kỳ sống. Trước đây, thông số này được
sử dụng để giám sát hàm lượng phosphate trong hệ thống nước để tránh sự ăn mòn và để
tránh cặn rỉ trong nồi hơi. Việc xác đònh phosphorus trở nên rất quan trọng trong việc đánh giá
hiệu suất sinh học tiềm năng của nước mặt và trong một số vùng nhất đònh đã có một lượng
phophorus ổn đònh mà có thể được xả vào nguồn nước nhận, đặc biệt là những hồ và những bể
chứa. Xác đònh hàm lượng phosphorus là công việc thường xuyên trong quá trình vận hành hệ
thống xử lý nước thải và trong quá trình nghiên cứu ô nhiễm dòng chảy ở nhiều nơi. Do tầm
quan trọng của phosphorus là chất dinh dưỡng trong các phương pháp sinh học xử lý nước thải,
việc xác đònh nó có liên quan đến nhiều chất thải công nghiệp và trong quá trình hoạt động
của các công trình xử lý chất thải.

ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thơng tin từ trang này.

9-5



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×