Báo cáo Phân tích môi trường 1: Độ kiềm - Độ cứng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Báo cáo phân tích môi trường 1 TOPIC: ĐỘ KIỀM - ĐỘ CỨNG 1.Nguyễn Mẫu An 0617001 2.Nguyễn Quốc Lel 0617033 3.Nguyễn Quang Long 0617035 4.Trần Thị Lan Ngọc 0617048 5.Lê Thị Bích Nhạn 0617051 6.Nguyễn Thị Thanh 0617067 7.Phạm Nguyễn Ngọc Thương(NT) 0617071 8.Nguyễn Thị Thanh Thảo 0617076 9.Bùi Thùy Trang 0617081 10.Nguyễn Thị Viên 0617094 5/2008 ĐỘ CỨNG I.Giới thiệu:  Do sự hòa tan chủ yếu của ion Ca2+ và Mg2+.  Do quá trình phong hóa của khoáng CaCO3, dolomit CaCO3.MgCO3 và Gypsum CaSO4.2H2O. CaCO3 ,dolomit CaCO3.MgCO3 GYPSUM CaSO4.2H2O II. Phương pháp: Phương pháp đơn giản, nhanh chóng và không đắt trong việc định độ cứng là chuẩn độ với acid ethylenediamintetraacetic (EDTA) thông qua màu sắc tự nhiên do nó tạo ra. Tạo phức với các kim loại hóa trị 2 như canxi: Ca2+ + EDTA  {Ca.EDTA}phức  Eriochrome Black T hoặc Calmagite được sử dụng làm chất chỉ thị.  Chất chỉ thị sẽ tạo phức với ion Ca và Mg cho dung dịch có màu đỏ rượu: Ca2+ + Eriochrome Black T - {Ca-Eriochrome Black T }phức  Khi tất cả Ca và Mg đều tạo phức với EDTA (điểm cuối), dung dịch sẽ chuyển từ màu đỏ rượu sang màu xanh.  Để quan sát rõ ràng điểm cuối một lượng nhỏ ion Mg phải hiện diện. III. Nguyên liệu dụng cụ:  Máy đo pH, điện cực catot và hồ điện phân.  Dung dịch chuẩn gốc CaCO3 0,004 M.  Dung dich chuẩn disodium.ethylenediaminetetraacetate dihyrate, 004M (Na2EDTA.2H2O).  0,1M NaOH.  Dung dịch chất chỉ thị Eriochrome Black T 0,5% trong rượu.  Chất chỉ thị Patton & Reeder.  Dung dịch đệm. IV. Tiến hành thí nghiệm: A. Chuẩn độ dung dịch EDTA:  Thông thường ,màu đỏ rượu chuyển từ từ sang màu tím rồi chuyển sang màu xanh.  Lấy kết quả và tính trung bình 3 lần chuẩn độ để tính chính xác nồng độ dung dịch EDTA và số mg CaCO3 trên 1 mL dung dịch EDTA . B. Xác định độ cứng tổng cộng:  Độ cứng tổng cộng (mg CaCO3/L) = 1000 x Vt x M/Vs  Vt: thể tích dung dịch chuẩn thêm vào cho đến điểm cuối.  M: mg đương lượng CaCO3 đối với 1 mL EDTA.  Vs: thể tích mẫu cần phân tích. C. Xác định độ cứng calcium:  Ca(mg/L)=401 x Vt x M/Vs  Vt: thể tích dung dịch chuẩn thêm vào cho đến điểm cuối.  M: mg đương lượng CaCO3 đối với 1 mL EDTA.  Vs: thể tích mẫu cần phân tích. Câu hỏi và vấn đề: 1. Thảo luận về mặt lợi và hại của độ cứng của nước? 2. Nêu những điểm khác nhau của độ cứng vĩnh cửu và độ cứng tạm thời? 3. Bạn đoán những kim loại nào gây cản trở trong việc xác định độ cứng? 4. Cụm từ “standardisation“ có ý nghĩa gì và tại sao điều đó lại quan trọng để chuẩn độ chất phản ứng? 5. Tại sao khi chuẩn độ EDTA với dung dịch chuẩn gốc CaCO3 thì việc thêm Mg là cần thiết? 6. Tại sao việc tăng pH>12 là cần thiết khi xác định độ cứng Ca? ĐỘ KIỀM I. Giới thiệu:  Độ kiềm của mẫu nước là thước đo cho khả năng trung hòa acid của nó, hay nói cách khác là tổng của base chuẩn độ.  Được sử dụng rộng rãi trong việc đo khả năng đệm của nước tự nhiên và nước thải.  Phân loại: + Độ kiềm phenolphthalein. + Độ kiềm tổng cộng. II. Phương pháp:  Chuẩn độ với H2SO4.  Nếu mẫu nước có pH>8.3, sự chuẩn độ được tiến hành thành 2 giai đoạn.  Nếu mẫu có pH<8.3, tiến hành chuẩn độ đơn giản với metyl orange.  Có thể lựa chọn chuẩn độ điện thế, đo pH với một điện cực và vẽ đường chuẩn độ. III. Vật liệu: Dung dịch sodium carbonate 0.025M.  Acid sulfuric chuẩn 0.05M và 0.01M. Có thể sử dụng acid HCl 0.1 và 0.02 M thay thế.  Chất chỉ thị Phenolphthalein.  Chất chỉ thị metyl orange.  Máy đo pH với điện cực kép hay điện cực gương và điện cực tham khảo. IV. Tiến hành thí nghiệm: Lấymẫu: Không để bất cứ lỗ hổng hay bọt bong bóng trong chai. Phân tích càng sớm sàng tốt, trong vòng 24h sau khi lấy mẫu. Chuẩn độ: Tính toán chính xác nồng độ mol của chất chuẩn H2SO4 từ giá trị trung bình 3 lần đo theo công thức. Na2CO3 + H2SO4  Na2SO4 + CO2 + H2O Phân tích bằng chất chỉ thị:  pH<8.3, chỉ xác định độ kiềm tổng cộng (partB).  pH>8.3, xác định cả hai độ kiềm: độ kiềm tổng cộng và độ kiềm phenolthalein (part A & B). Phân tích bằng phương pháp đo điện thế:  Tính độ kiềm từ kết quả chuẩn độ theo công thức.  Độ kiềm (mg CaCO3/L) = 1000 x Vt x M/Vs Vt : Thể tích acid chuẩn sử dụng. M: Khối lượng (mg) tương đương của CaCO3 đối với 1 mL chất chuẩn (5.00mg mL-1 cho 0,05M H2SO4). Vs : Thể tích mẫu. Tính toán các anion thành phần từ các số đo độ kiềm: 3 thành phần chính tạo nên độ kiềm: hydroxide (OH-), carbonate (CO32-), ion bicarbonate (HCO3-). Những trường hợp có thể có trong mẫu: (a) chỉ có hydroxide (b) hydroxide và carbonate (c) chỉ có carbonate (d) carbonate và bicarbonate (e) bicarnonate một mình Trường hợp Kết quả chuẩn độ độ kiềm hydroxide(HA)CaC O3 Độ kiềm carbonate(C A) CaCO3 Độ kiềm bicarbonate(B A) CaCO3 a PA=TA TA 0 0 b PA>0.5TA 2PA – TA 2(TA - PA) 0 c PA=0.5TA 0 2PA 0 d PA<0.5TA 0 2PA TA - PA e PA=0 0 0 TA Câu hỏi và vấn đề: 1. Nguồn gốc của độ kiềm trong nước tự nhiên là gì? 2.Thế nào là độ kiềm tổng cộng và độ kiềm phenolphthalein? Tại sao những giá trị này phụ thuộc vào điểm cuối pH? 3. Cách sử dụng giá trị độ kiềm trong việc làm rõ và kiểm soát quá trình xử lý nước và nước thải? 4. Tại sao đơn vị độ cứng cũng là mgCaCO3/L?