Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử 1,10-Phenaltrolin

Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, có nhiều cách xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước khác nhau như: phương pháp trắc quang, phô hap thụ nguyên tứ, cực phô Von-A

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

KHOA HÓA

#%5#%Gq8G8

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Đề tài:

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SÁT HOÀ TAN TRONG

NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG

SỬ DỤNG THUOC THU 1,10-PHENANTROLIN

GVHD: ThS Trần Thị Lộc

SVTT: Chu Thị Kim Hương

Lớp: Hóa 4A MSSV: 35201030

THÀNH PHO HO CHI MINH - Tháng 5 Năm2013

Em xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, tất cả các thầy cô trong khoa Hoá đã quan tâm, tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian qua, đặc biệt là các thầy cô trong tô Công Nông — Môi Trường, tổ Hữu co.

Em xin chân thành cảm ơn cô Diệu đã giúp đỡ chúng em nhiệt tình về dụng cụ, trang thiết bị, hóa chất trong suốt thời gian làm khóa luận.

Cuôi cùng xin gửi lời cảm ơn đên tât cả bạn bè, những người đã đông hành và luôn bên cạnh em trong suốt thời gian qua.

Do thời gian, điều kiện, cũng như kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên khóa luận chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, em xin chân thành ghi nhận những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô và bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn.

Thành Phó Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Sinh viên thực hiện

Chu Thị Kim Hương

MỤC LỤC

09/800.) 0) 0

MUC 0011 Ò 0

(9087.100025 0 CHUONG 1: TONG QUAN VE NƯỚC .5 5 <5 3

1.1 PHAN BO NƯỚC TREN TRÁI DAT [15] - 3

1.2 VAI TRÒ CUA NƯỚC TRONG SINH QUYEN [25] 3 1.3 CHU TRÌNH NƯỚC TOAN CAU [16] « <s- 5

1.4 PHAN LOẠI NƯỚC [13, 14, 16] cccscssssssssssssessessssssessessessesssseseess 6 1.5 TAINGUYEN NƯỚC SÔNG Ở VIỆT NAM [15] 10

1.6 TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở THÀNH PHO HO CHÍ MINH [23] 10

1.7 THÀNH PHAN SINH HOA CUA NƯỚC [16] - 12 1.8 Ô NHIÊM MOI TRƯỜNG NƯỚC [16] . « <« 15

CHƯƠNG 2: TONG QUAN VE SAT . -5-scsscs2 18

2.1 GIỚI THIEU VE NGUYEN TO SAT [11, 19] - 18

2.1.1 Vị trí, cấu tao và tính chất của sắt -. -2¿©25+cceSckeerkxrrrkrerrrerrrrerree 18

CHƯƠNG 3: GIỚI THIEU TONG QUAN VE PHƯƠNG PHAP

PHAN TICH TRAC QUANG G5 5 5666555565556 25

3.1 ĐỊNH NGHĨA [4] -s ° + E+£E©££vs££ se 25

3.2 SU HAP THU ANH SANG CUA CAC CHAT VÀ CÁC ĐỊNH

LUAT HAP THU CƠ BAN [4, 7] - 5-2 2 s2 5< se sessessessessese 25

3.3 NGUYEN TAC CHUNG CUA PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH ĐO

ĐỘ HAP THU QUANG DE XÁC ĐỊNH NÒNG ĐỘ 27

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SÁT TRONG NƯỚC

BANG PHƯƠNG PHÁP TRAC QUANG SỬ DỤNG

THUỐC THU 1,10-PHENANTROLIN [17, 18, 21] 28

4.1 LAY MẪU VÀ BAO QUAN MẪU -s<css©cssecssecsse 28 4.1 NGUYEN TAC CUA PHƯƠNG PHÁP .s sss- 28

4.2 HÓA CHẤTT s2-s©vs©vseEEAeEEkSEEASETAtTsserkserrssrrsserssersee 29

"K00 (co 30

4.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH . <-s©csecs<cs<e 31

4.5 KET QUA TÍNH TO ÁN 2< << se se se ssessesseseessese 32

CHƯƠNG 5: KET QUA PHAN TÍCH . -<- 33

5.1 CHON DIEU KIEN TOL UU u cccsscssssssssssessessessessessesssssssssssssesseess 33

5.2 PHAN TÍCH HAM LƯỢNG SAT HOA TAN TRONG NƯỚC

"0c — ,ÔỎ 34

KET LUẬN s << 5° s©Ss s2 se SseEsEssEseEseEsessessesersersessesee 51

MỞ ĐÀU

1 LÝ DO CHỌN DE TÀI

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ về các lĩnh vực kinh tế, văn hóa, xã

hội, cuộc sống con người ngày càng ôn định hơn nhưng hậu quả không thé tránh

khỏi, chính là môi trường sống càng trở nên ô nhiễm hơn Bang chứng là trong

những năm gan day, thảm họa thiên nhiên liên tục xảy ra trên toàn thể giới nhưđộng dat, sóng than, lũ lụt gây thiệt hại lớn về con người và của cải Chính vì thé

việc nghiên cứu về ô nhiễm môi trường và biện pháp bảo vệ môi trường ngày càng

cấp thiết.

Ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người, trong đó có thé ké tới ô nhiễm kim loại nặng trong nước Vì vậy, xác định hảm lượng kim loại nặng trong nước là công việc vô cùng quan trọng Một trong những kim loại được

chú ý là sắt, do nếu hàm lượng sắt hòa tan quá cao thì không chỉ ảnh hưởng tới sứckhỏe của con người mà còn ảnh hưởng xấu tới các hoạt động sản xuất, du lịch cấp

nước

Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, có nhiều cách xác định

hàm lượng sắt hòa tan trong nước khác nhau như: phương pháp trắc quang, phô hap

thụ nguyên tứ, cực phô Von-Ampe hoà tan Một trong những phương pháp phân

tích phô biến để xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước là phương pháp trắcquang Day là phương pháp được sử dụng nhiều, tuy chưa phải hoàn toàn ưu việt

nhưng xét vẻ nhiều mặt có những ưu điểm nôi bật như: có độ lặp lại cao, độ chính xác và độ nhạy đạt yêu cầu của phép phân tích Mặt khác, phương pháp này thao tác

trên các phương tiện máy móc không quả dat, dé bao quan và sử dụng, cho giáthành phân tích rẻ phù hợp yêu cầu cũng như điều kiện của các phòng thí nghiệm

trong nước hiện nay.

Với lý do ké trên, em chọn dé tài: “Xde định hàm lượng sắt hoà tan trong

nước bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thir I,10- phenantrolin”

dụng thuốc thir 1,10-phenantrolin.

- Phân tích hàm lượng sắt hòa tan trong nước sông kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè

và kênh Tàu Hủ - Bên Nghé ở thành phô H6 Chí Minh

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu tông quan vẻ nước

- Cơ sở lý luận các phương pháp phân tích sắt

- Tìm hiểu điều kiện tối ưu việc tạo phức của ion sắt (II) với thuốc thử 1,10-phenantrolin.

- Nghiên cứu sy cản nhiễu các ion hòa tan trong nước.

- Phan tích ham lượng sắt hòa tan trong nước

- Đánh giá kết quả phân tích.

4 DOI TƯỢNG VÀ KHÁCH THE NGHIÊN CỨU

Sử dụng phương pháp trắc quang với thuốc thử 1,10-phenantrolin dé xác định

hàm lượng sắt trong nước ở một số vị trí đọc theo kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè và

kênh Tàu Hu - Bến Nghé ở thành phố H6 Chí Minh.

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

- Nghiên cứu tài liệu

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Phương pháp phân tích, tông hợp.

6 GIÁ THUYÉT KHOA HỌC

Qua việc xác định hàm lượng sắt hòa tan trong nước sông, đánh giá chất lượng

nước của kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè và kênh Tàu Hủ - Bến Nghé đẻ đánh giá mức

độ cải tạo của hai dòng kênh này.

7 GIỚI HAN CUA ĐÈ TÀI

- Dùng phương pháp trắc quang với thuốc thử 1,10-phenantrolin, thực hiện

trong phòng thí nghiệm Công Nông — Môi Trường trường Dai Học Sư Phạm thành phố Hỗ Chí Minh.

- Mau nước lây ở kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè và kênh Tau Hu - Bến Nghé

thành phó Hỗ Chí Minh

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE NƯỚC

1.1 PHAN BO NƯỚC TREN TRÁI DAT [15]

Trên hanh tinh chúng ta, nước tôn tại khắp nơi: trên mặt đất, trong biển và đạiđương, đưới đất và trong không khí dưới các dang: lỏng (nước sông, sudi, ao hd,

biên, khí (hơi nước) và ran (bang tuyết).

Theo tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc (UNESCO),

lượng nước trong thủy quyên được phân bé như sau:

Lượng nước trong thủy quyền: 1386.10° km? 100%

(0,19%) và sinh quyền 0,011.10° kmỶ (0,10%)

Sự phân bố lượng nước trên Trai Đất không đều theo các đại đương, biên và lục

địa

1.2 VAI TRÒ CUA NƯỚC TRONG SINH QUYEN [25]

Vai trò của nước đối với sự sống con người và sinh vật

Nước chứa trong cơ thé sinh vật một ham lượng rất cao, từ 50 - 90% khối lượng

cơ thẻ sinh vật là nước, có trường hợp nước chiếm tỷ lệ cao hơn

Trong cơ thé người, nước chiếm 60-65% trọng lượng cơ thé trưởng thành, đến

90% ở phôi, 70% ở trẻ sơ sinh Trong các mô cứng như Xương, răng, móng, nước

chiếm 10-20% Đỗi với các mô, cơ quan, khi lượng nước thay đồi tới hơn 10% sẽ

dẫn tới tình trạng bênh lý.

Nước là môi trường khuyếch tán cho các chat của tế bào, tạo nên các chất lỏng

sinh học như máu, dịch gian bào, dịch não tủy.

Nước là nguyên liệu cho cây trong quá trình quang hợp tạo ra các chất hữu cơ.

Nước là môi trường hoà tan chất vô co và phương tiện vận chuyên chất vô cơ và

hữu cơ trong cây, vận chuyên máu va các chất đinh đưỡng ở động vật

Nước tham gia vào quá trình trao đôi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thê.

Cuối cùng nước giữ vai trò tích cực trong việc phát tán nòi giống của các sinh

vat, nước còn 1a môi trường sống của nhiêu loải sinh vật

Vi vậy các cơ thể sinh vật thường xuyên cần nước Một người nặng 60 kg cần

cung cấp 2-3 lít nước dé đôi mới lượng nước của cơ thé, và duy tri các hoạt động

sống bình thường

Vai trò của nước đến khí hậu

Nước quyết định vai trò của đại dương về khí hậu bởi nước có nhiệt dung riêng

lớn Các đại dương và biên tích lũy nhiệt lượng của bức xạ mặt trời vào mùa hè và

dùng lượng nhiệt đó đẻ sudi âm khí quyên vào mùa đông

Các dòng hải lưu mang nhiệt năng từ các vùng nhiệt đới lên các biên phía bắc,

làm địu và cân băng khí hậu của nhiều vùng trên Trái Đất Ví dụ như khí hậu vùng

Tây Âu dịu mát nhờ vai trò của đòng hai lưu nóng không 16 Gulf - stream chảy từ

vịnh Mexico qua Đại Tây Dương vòng qua bờ biên Anh và Nauy Đại dương cùng với gió đóng vai trò điều hòa thành phần không khí hòa tan các chất của khí quyền, còn các dòng hải lưu thì chuyền chúng đi rat xa.

Vai trò của nước đối với sự phát triển kinh tế

Nước đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người như sử dụng trong sinh hoạt: tắmrửa giặt, nau ăn Tùy theo trình độ phát triển xã hội và khả năng cung cấp malượng nước cần cho mỗi người một ngày trong các vùng đô thị có thẻ đạt từ 100 -

300 lít hay hơn nữa.

Trong nông nghiệp, nước là yếu tố vô cùng quan trọng dé tạo ra năng suất và

sản lượng cây trồng Nước có vai trò hòa tan các loại muối khoáng trong đất và giúp

cho rễ cây có thê hút được các chất dinh dưỡng cần thiết để nuôi cây Nước, không khí, các chất khoáng là những nguyên liệu cần thiết dé cây trồng tông hợp nên các chất hữu cơ trong cây, nhưng nước là yếu t6 mà cây trồng phải sử dụng với khối

lượng lớn nhất Lượng nước này 99.8% được sử dụng vào quá trình bay hơi mặt lá

và chỉ có từ 0,1 — 0,3% là dé xây dựng các bộ phận của cây.

Lượng nước chứa trong các bộ phận của cây luôn luôn thay đöi, chính vì vậy

mà mỗi ngày trên một diện tích 1 ha cây trồng như lúa, ngô, rau phải cần 30-60 mìnước và mỗi vụ cây trồng cần 3000-6000 mỶ nước tùy theo loại cây trồng và thời vụ

canh tac, điều kiện bức xa, nhiệt độ độ 4m, mưa của từng nơi.

Trong công nghiệp, bat kì ngành san xuất công nghiệp nào cũng cần sử dụng

nước đặc biệt như công nghiệp chế biến thực phâm, đệt, nhuộm Ví dụ: dé sản

xuất một tắm vải cần 4000-6000 mỶ nước Ngoài ra, nước còn dùng để tạo nănglượng Thí dụ chạy bằng sức nước, các nhà máy thủy điện hiện nay sản xuất hàng ty

kW giờ điện cho mỗi con người hang ngày.

Vậy nước là đầu vào của bat kì hoạt động sản xuất nào của con người, tạo ra sản

pham cho xã hội Tính thiết yêu còn thê hiện ở chỗ không thé dùng loại tài nguyên

nào khác thay thể nước trong quá trình chế biến, sản xuất ra sản phẩm cho con

người.

1.3 CHU TRÌNH NƯỚC TOÀN CAU [16]

Nguồn nước trong tự nhiên luôn được luân hồi theo chu trình thủy văn Do vậy

lượng nước được bảo toàn, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác (lỏng, khí, rắn)hoặc từ nơi này tới nơi khác Tùy theo phân loại nguồn nước (đại dương, hd, sông,hơi am đất ) thời gian luân hồi có thé rất ngắn (8 ngày đối với hơi âm không khí)

hoặc có thê kéo dài hàng năm, hàng ngàn năm.

Trong chu trình thủy văn nguồn nước ngọt được luân hồi qua quá trình bốc hơi

và mưa (thời gian luân hôi thưởng ngắn theo hàng năm) Hiện nay hang năm toànthể giới mới sử dụng 4000km” nước ngọt, chiếm khoảng hơn 40% tong số nguồnnước ngọt có thé khai thác Tuy nhiên nguồn nước mưa và nước ngọt phân bố rat

không đồng đều, trong khi có nhiều vùng bị ngập lụt thì các vùng khác lại thiểu

nước ngọt.

1.4 PHAN LOẠI NƯỚC (13, 14, 16]

Nước mặt

Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm các dạng động (chảy) như sông, suối, kênh, rạch và đạng tĩnh hay đạng chảy chậm như ao,

hồ, đầm Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hay cũng có thê

từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay du thừa độ âm trong đất cũng như dư thừa

số lượng trong các tầng nước

Nước chảy tràn vào các sông luôn ở trạng thái động, phụ thuộc vào lưu lượng và

mùa trong năm Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vảo các lưu vực Nước qua vùng

núi đá vôi, đá phan thì sẽ trong và cứng Nước chảy qua vùng đất có tính thâm kém

thì sẽ đục và mềm Các hạt mịn hữu cơ và vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng Nướcchảy qua rừng rậm thì sẽ trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan Nạn phá rừng

làm cho nước cuốn trôi hau hết các thành phan trong đất.

Bảng 1.1 Chất lượng nước mặt-QCVN 08:2008/BTNMT

Giá trị giới hạn

aw Ta a

Oxy hoa tan (DO)

Ea Tông chat ran lo lửng (TSS)

COD

5 | BOD; (20°C)

Thông số

27 Hoá chat bao vệ thực vật

phospho hữu cơ

at Boo8 [aor [wor [aoe

et wor | we [He [005

met [wor [a [ae [005

mgíl 0.1 0.2 0.4 0.5 mg/l 0,1 032 | 0.32 | 0.4

A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử

lý phủ hợp; bao tôn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1

Nước ngầm ton tại ở các tang hay túi trong lòng dat, Chất lượng nước ngâm phụ

thuộc vào một loạt các yếu tố: chất lượng nước mua, thời gian ton tại, bản chất lớp

đất đá nước thắm qua hoặc tầng chứa nước Thông thường nước ngầm chứa ít tạp

chất hữu cơ vả vi sinh vật, giảu các ion vô cơ Nước ngầm ở các vùng khác nhau có

thành phần khác nhau, như ở vùng núi đá, vùng ven đô thị, vùng công nghiệp

Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cap cho các vùng đô thị, công

nghiệp tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung như

cây cà phê ở Tây Nguyên.

Nước ngầm vỏ nước bộ mặt cụ cõc tợnh chất khõc nhau, bảng 1.2 trớnh bỏy cõc

tợnh chất vỏ sự khõc nhau cơ bản giữa nước ngằm vỏ nước bờ mặt

Bảng 1.2 Một số đặc điểm khõc nhau giữa nước ngầm vỏ nước mặt

Tương đừi ừn định Thay đừi theo mỳa

Chat ran lơ ee - Thường cao vỏ thay đừi theo

; Rat thap, hau như khừng cụ

lửng mỳa

Chat khoõng It thay đừi, cao hơn so với Thay đừi tỳy thuộc vỏo lượng

húa tan nước mat đất lượng mưa

Hỏm lượng ‹ È - Rat thap, chỉ cụ khi nước ở sõt

Re Np Thường xuyởn cụ trong nước

Cụ nồng độ cao Rat thấp hay bằng 0

Cụ khi nguừn nước bị nhiđờm

Thường cụ :

ban Thường cụ Khừng cụ

Thường cụ ở nừng độ cao Cụ ở nừng độ trung bớnh

Cụ ở nừng độ cao , do bị

NO; So Thường rat thấp

nhiem bởi phón bụn hụa học

Vị sinh vật

góy ra bệnh vỏ tảo Nước biởn

Nước biển tương đối đồng đều vẻ thỏnh phan, đặc biệt lỏ gidu NaCl, vớ vậy

nước biờn được gọi lỏ nước mặn Khoảng 3⁄4 bẻ mặt Trõi Đất được bao phủ bởi nước

biển Cụ thờ phón theo ti lệ muối húa tan từ mức độ lớn tới nhỏ lỏ nước mặn ở cõc

vỳng biởn vỏ đại dương, nước lg ở vỳng cửa sừng vỏ ven biởn, nước ngọt ở sừng hừ.Thỏnh phan chủ yếu của nước biển lỏ cõc ion Cl, SOÒ“, CO4”, SiO:?, Na*, Ca”*,

Mẹ”" Nước biởn thợch hợp với cõc loỏi thủy hải sản nước mặn, la mừi trường sừng

của nhiều giới sinh vật Biên đóng vai trỏ quan trong trong chu trình tuần hoan nước

` 2

toàn cau.

1.5 TÀI NGUYÊN NƯỚC SONG Ở VIET NAM [15]

Nước ta có một mạng lưới sông ngỏi day đặc (tông số sông từ cấp I - VI có

2360 con sông) thé hiện sự chia cắt địa hình phức tạp Đó là kết quả của sự tương

tác lâu đài giữa khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng am - yếu tố ngoại lực và hoạt động tạo sơn đứt gãy uốn nếp - yéu tố nội lực Khí hậu nước ta nóng ầm, mưa nhiều với

lượng mưa trung bình năm là 1960mm, là nguyên nhân chính hình thành mạng lưới

sông ngòi day đặc Mật độ sông suối trung bình trên lãnh thé là 0.6 km/km” Trên

phan lớn lãnh thé đạt 1,0 -1,5 km/km’ Mạng lưới sông đó đã vận chuyển một lượng

nước tới 839km Ì/năm Hầu hết sông ngòi nước ta đều đô nước ra biên Đông, doc bờ

biên cứ khoảng 20km là có một cửa sông Sông ngòi nước ta chủ yếu là sông nhỏ.

chúng chiếm tới 90% tông số cả nước

Chi có 9 hệ thống sông lớn có diện tích khoảng 371.770 km” Đó là các hệ

thống sông Kỳ Cùng — Bằng Giang, Hong, Thái Bình, Mã, Cả, Thu Bồn, Đông Nai

và Mê Kông Khoáng 76% diện tích đất liên nước ta thuộc hệ thống sông này

Ngoài 9 hệ thống sông ké trên còn có một số con sông độc lập như sông Gianh,

sông Kiên Giang ở Quảng Bình, sông Thạch Hãn ở Quãng Trị, sông Hương ở Huếthuộc Bắc Trung Bộ sông Trà Khúc ở Quãng Ngãi, sông Côn ở Bình Định thuộc

Nam Trung Bộ.

1.6 TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở THÀNH PHO HO CHÍ MINH [23]

Nước mặt

Về nguồn nước, nằm ở vùng hạ lưu hệ thong sông Dong Nai - Sài Gòn, thành

phó H6 Chí minh có mạng lưới sông ngòi kênh rạch rat phát trién

Sông Đồng Nai bat nguồn từ cao nguyên Langbiang (Đà Lạt và hợp lưu bởi nhiều sông khác, như sông La Ngà, sông Bé, nên có lưu vực lớn, khoảng

45000 km* Nó có lưu lượng bình quân 20-500 mỶ⁄s và lưu lượng cao nhất trongmùa lũ lên tới 10000 m”⁄s, hàng năm cung cấp 15 tỷ mỶ nước và là nguồn nước ngọt

chính của thành phố Hồ Chí Minh Sông Sai Gon bat nguồn từ vùng Hớn Quản, chảy qua Thủ Dầu Một đến thành phố với chiều dài 200 km và chảy dọc trên địa phận thanh phó dai 80 km Hệ thống các chi lưu của sông Sài Gòn rất nhiều và có

lưu lượng trung bình vào khoảng 54 mỶ⁄s

Bè rộng của sông Sài Gòn tại thành phố thay đôi từ 225m đến 370m và độ sâu

tới 20m Sông Đồng Nai nối thông qua sông Sài Gòn ở phần nội thành mở rộng bởi

hệ thong kênh Rạch Chiếc Sông Nhà Bè hình thành từ chỗ hợp lưu của sông Đồng

Nai và sông Sài Gòn cách trung tâm thành phố khoảng 5km về phía Đông Nam Nó

chảy ra biên Đông bằng hai ngả chính - ngả Soài Rạp dài 59km, bẻ rộng trung bình

2km, lòng sông cạn, tốc độ dong chảy chậm; nga Lòng Tau đỏ ra vịnh Ganh Rai,

dai 56km, bề rộng trung bình 0,5km, lòng sông sâu, là đường thủy chính cho tàu bẻ

ra vào bên cảng Sài Gòn.

Ngoài trục các sông chính kẻ trên ra, thành phố còn có mạng lưới kênh rach

chẳng chịt, như ở hệ thông sông Sài Gòn có các rạch Láng The, Bàu Nông, rạch

Tra, Bến Cát, An Ha, Tham Lương, Cầu Bông Nhiêu Lộc-Thị Nghè, Bến Nghé, Lò

Gốm, Kênh Tẻ, Tàu Hủ, Kênh Đôi và ở phần phía Nam thành phố thuộc địa bản các

huyện Nhà Bè, Cần Giờ mật độ kênh rạch day đặc; cùng với hệ thống kênh cấp 3-4

của kênh Đông-Củ Chi và các kênh đảo An Ha, kênh Xáng, kênh Bình Chánh đã

giúp cho việc tưới tiêu hiệu qua, giao lưu thuận lợi và đang dan dan từng bước thực hiện các dự an giải toa, nạo vét kênh rạch, chỉnh trang ven bờ, tô điểm vẻ đẹp cảnh

quan sông nước, phát huy lợi thế hiểm có đối với một đô thị lớn

rất tốt, thường được khai thác ở tầng 60-90m Đây là nguồn nước bô sung quan

trong của thành pho.

17 THÀNH PHAN SINH HOA CUA NƯỚC [16]

Thành phần hóa học

Các hợp chất vô cơ, hữu cơ trong nước tự nhiên, có thé tồn tại ở các dạng lon hòa tan, dạng rắn, lỏng, khí Sự phân bỗ các hợp chất này quyết định bản chất của nước tự nhiên như: nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn; nước sạch và nước ô

nhiễm; nước giàu dinh dưỡng và nước nghèo dinh dưỡng; nước cứng và nước

mềm

Các ion hòa tan

Nước là dung môi lưỡng tính nên hòa tan rất tốt các chất như axit, bazo vàmuối vô cơ tạo ra nhiều loại ion tồn tại tự nhiên trong môi trường nước Hàm

lượng các ion hòa tan trong nước được đặc trưng bởi độ dẫn điện, nồng độ các ion hòa tan càng lớn thì độ dẫn điện EC (microsimen/cm hay S/cm) của nước càng lớn.

Thành phần ion hòa tan của nước biển tương đối đồng nhất, nhưng củanước bẻ mặt hoặc nước ngâm thì không đồng nhất vì còn phụ thuộc vào đặc

điểm khí hậu, địa chất và vị trí thủy vực Sau đây là số liệu tham khảo vẻ thành

phân ion hòa tan của nước.

Bang 1.3 Thành phần một số ion hòa tan trong nước tự nhiên

1290

412 nv A wun &

Cac khi hoa tan

Các khí hòa tan trong nước là do sự hap thy của không khí vào nước, hoặc do

quá trình hóa học, sinh hóa trong nước tạo ra, các khí chủ yếu là oxy và cacbonic, ngoài ra còn một so khí khác.

Các chất rắn

Các chất rắn bao gôm các thành phần vô cơ, hữu cơ và được phân thành 2

loại đựa vào kích thước:

Chất rắn không thé lọc được: là loại có kích thước hạt nhỏ hơn 10%m, ví dụ

như chất rắn đạng hạt keo, chất ran hòa tan (các ion và phân tử hòa tan).

Chat rắn có thể lọc được: loại này có kích thước hạt lớn hơn 10m, ví dụ: hạt

bùn, sạn

Các chất hữu cơ

Dựa vào khả năng bị phân hủy do vi sinh vật trong nước, ta có thé phân làm

2 nhóm:

Các chất hữu cơ dễ phan huỷ sinh học (hoặc còn được gọi là các chất tiêu thụ

oxi) như các chất đường, chất béo, protein, dầu mỡ động thực vật Trong môi trường nước các chất này dé bị vi sinh vật phân húy tạo ra khí cacbonic và nước Hàm lượng các chất dé phân huỷ sinh học được đặc trưng bởi chi số BOD, gọi là nhu câu oxy sinh học (viết tắt của Biochemical Oxygen Demand).

Các hợp chất hữu cơ còn lại thường rất bên, lại không bị phân hủy bởi vi sinh

vật như các hợp chất hitu co: clo, cơ photpho, cơ kim như DDT, linđan, anđrin,

policlorobipheny (PCB) các hợp chất hữu cơ đa vòng ngưng tụ như pyren,

naphtalen, antraxen, dioxin Day là những chất có tính độc cao, lại bên trong môi

trường nước, có khả năng gây tác hại lâu đài cho đời sống sinh vật và sức khỏe

con người Hàm lượng các chất khó phân huỷ sinh học, kê cả dé phân huỷ sinh học

được đặc trưng bởi chi số COD, gọi là nhu cầu oxy hóa học (viết tắt của Chemical

Oxygen Demand).

Thanh phan sinh học của nước

Thanh phan và mật độ các loài cơ thé sống trong nước phụ thuộc chặt chẽ vào

đặc diém, thành phân hóa học của nguồn nước, chế độ thủy văn và vị trí địa hình.

Sau đây là một số loại sinh vật có ý nghĩa trong các quá trình hóa học và sinh

học trong nước:

- Vi khuẩn (bacteria); là các loại thực vật đơn bào, không màu có kích

thước từ 0,5 + 5,0m, chi có thé quan sát được bằng kính hiển vi

Vi khuẩn đóng vai trò rat quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ trong nước, là cơ sở của quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên, do vậy nó có ý nghĩa rất quan trọng với môi trường nước Phụ thuộc vào nguồn dinh dưỡng vi khuẩn được chia làm hai nhóm chính: vi khuẩn dj đưỡng (heterotrophic) và vi

khuân tự dưỡng (autotrophic).

- Siéu vi trừng (virus): Loại này có kích thứơc nhỏ (khoảng 20 + 100nm), là

loại kí sinh nội bào Khi xâm nhập vào tế bào vật chủ nó thực hiện việc chuyên hóa tế bào dé tổng hợp protein và axit nucleic của siêu vi trùng mới, chính vì

cơ chế sinh sản này nên siêu vi trùng là tác nhân gây bệnh hiém nghèo cho con

người và các loài động vật.

- Tảo: là loại thực vật đơn giản nhất có khả năng quang hợp không có rễ,thân, lá; có loại tảo có cấu trúc đơn bào, có loại có dang nhánh dai, tảo thuộc

loại thực vật phù du Tảo là loại sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng cacbonic hoặc bicacbonat làm nguồn cacbon, sử dụng các chất dinh dưỡng vô cơ như photphat

và nitơ dé phát triền.

Người ta có thé dùng tảo làm chi thị sinh học dé đánh giá chất lượng nước

tự nhiên.

1.8 Ô NHIÊM MOI TRƯỜNG NƯỚC [16]

Nguồn gốc gây ô nhiễm nước

Ô nhiễm nước là sự làm thay đối bat lợi cho môi trường nước, hoàn toàn hay

đại bộ phận do các hoạt động khác nhau của con người tạo nên Những hanh động

gây tác động trực tiếp hay gián tiếp đến những thay đổi về mặt năng lượng mức độ

bức xạ Mặt Trời, thành phan vật lý hóa học của nước, va sự phong phú của các loại sinh vật sống trong nước.

Về nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là tự nhiên hay nhân tạo Sự ô nhiễm có

nguôn góc tự nhiên la do mưa, tuyết tan Nước mưa rơi xuống mặt đất, mái nhà, khu

công nghiệp kéo theo các vét ban xuống sông, hd, hoặc các sản phẩm của các

hoạt động phát trién của sinh vật, vi sinh vật và các xác chết của chúng Con sự 6nhiễm nhân tạo chủ yếu do xả nước thải sinh hoạt, công nghiệp giao thông vận tải.thuốc trừ sâu diét cỏ, và phân bón trong nông nghiệp

Thanh phan gây ô nhiễm nước Nước ô nhiễm thường có chứa những thành phần sau:

- Các chat thai hữu cơ cỏ nguồn gốc động vật, thực vật làm cho nòng độ oxihòa tan trong nước bị giảm do quá trình phân hủy sinh học Các chất này có trongchất thải sinh hoạt và công nghiệp

- Các vi sinh vật gây bệnh.

- Các chất dinh dưỡng thực vật (các hợp chất tan của nito, photpho, kali ) làm cho tao cỏ nước phát triển quá mức.

- Các hóa chất hữu cơ tong hợp: các chất trừ sâu bệnh, tăng trưởng thực vat,các chất tây rửa

- Các chất vô cơ tạo ra từ quá trình sản xuất, khai thác mỏ phân bón

- Các chat lắng đọng gây bồi lap dòng chảy

- Các chất phóng xạ từ quá trình khai thác, chế biến quặng, bụi phóng xạ từ

hấp thụ chọn lọc các bức xạ nhất định của ánh sáng mặt trời Ngoài ra màu xanh

còn gây nền bởi sự hiện điện của tảo ở trạng thái lơ lửng Màu xanh đậm, hoặc có

váng trắng, đó là biểu hiện trạng thái thừa đinh dưỡng hoặc phát trién quá mức củathực vật nổi (Phytoplankton) và sản phẩm phân huỷ thực vật chết Trong trườnghợp này do nhu câu sự phân huỷ hiểu khí cao sẽ dẫn đến hiện tượng thiểu oxi

Nước có màu vàng ban do sự xuất hiện quá nhiều các hợp chat humic

(axit mùn) Nhiều loại nước thải của các nhà máy, công xưởng, lò mô có nhiều

màu sắc khác nhau Các màu sắc có ảnh hưởng tới ánh sáng mặt trời chiếu xuốngdẫn đến hậu quả khôn lường cho các hệ sinh thái nước Nhiều màu sắc do hóa chấtgây nên rất độc đối với sinh vật nước

Mùi và vị

Nước thải công nghiệp chứa nhiều hợp chất hoá học làm cho nước có vị không

tốt và đặc trưng, như các muối của sắt, mangan, clo tự do, sunfuahidro, các

phenol và hidrocacbon không no Nhiều chất chi với một lượng nhỏ đã làm cho vị

xấu đi Các quá trình phân giải các chất hữu co, rong, tảo đều tạo nên những

sản phẩm làm cho nước có vị khác thường.

Do vậy, khi nước bị ô nhiễm, vị của nó biến đổi làm cho giá trị sử dụng của nước giảm nhiều.

Mùi của nước là một đặc trưng quan trọng về mức độ ô nhiễm nước bởi các chất gây mùi như: amoniac, phenol, clo tự do, các sunfua, các xianua v.v Mùi của nước cũng gan liền với sự có mặt của nhiều hợp chất hữu cơ như dau

mỡ, rong tảo và các chất hữu cơ đang phân rã Một số vi sinh vật cũng làm cho

nước có mùi như động vật đơn bào Dinobryon và tảo Volvox gây mùi tanh cá.

Các sản phẩm phân huỷ protein trong nước thải có mùi hôi thối.

Độ đục Một đặc trưng vật lý chủ yêu của nước thải sinh hoạt và các loại nước thải công nghiệp là độ đục lớn Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những chất này có kích thước rất khác nhau, từ cỡ các hạt keo đến những thê phân tán thô, phụ thuộc vào trạng thái xáo trộn của nước Những hạt này thường hấp thụ các kim loại độc và các vi sinh vật gây bệnh lên bề mặt của chúng Nếu lọc không kĩ vẫn dùng thì rất

nguy hiểm cho người và động vật.

Mặt khác, độ đục lớn thì khả năng xuyên sâu của ánh sáng bị hạn chế nên quá trình quang hợp trong nước bị giảm, nồng độ oxi hòa tan trong nước bị giảm, nước trở nên yếm khí.

Nhiệt độ

Nguồn gốc gây ô nhiễm nhiệt là do nước thải từ các bộ phận làm nguội của các nhà máy nhiệt điện, do việc đốt các vật liệu bên bờ sông, hồ Nước thải này

thường có nhiệt độ cao hon từ 10 + 15°C so với nước đưa vào làm nguội ban đầu.

Nhiệt độ nước tăng dẫn đến giảm hàm lượng oxi và tăng nhu cầu oxi của cá lên hai lần Nhiệt độ tăng cũng xúc tác sự phát triển các sinh vật phù du Trong nước nóng ở ao hồ thường xảy ra hiện tượng "nở hoa" làm thay đổi màu sắc, mùi vị của nước.

Ô nhiễm nhiệt gây ảnh hưởng tới quá trình hô hấp của sinh vật trong nước và gây chêt cá, vì nông độ oxi trong nước giảm nghiêm trọng.

CHƯƠNG 2: TONG QUAN VE SAT

2.1 GIỚI THIEU VE NGUYEN TO SAT [11, 19]

2.1.1 Vi trí, cau tạo và tính chất của sat.

Tên, kí hiệu, số thự tự: Sắt, Fe, 26.

Phân loại: Kim loại chuyên tiếp.

Cấu hình electron: [Ar]2d4s”.

Khối lượng riêng, độ cứng: 7,874 kg/m’.

Bé ngoai: Kim loại màu xám, có ánh kim.

Khối lượng nguyên tử: 55,845 đvc.

Bán kính nguyên tử (A°): 1,35.

Năng lượng ion hóa (eV): I, = 7,9; I, = 16,18; = 30,63.

Trang thai oxi héa: +2, +3.

Hóa tri: II, Il.

2.1.2 Trang thai tự nhiên.

Sắt là nguyên tố phô biến đứng hang thứ 4 về hàm lượng trong vo Trái Dat sau

O, Si, AI Trong thiên nhiên sắt có 4 đồng VỊ bền: “Fe, Re (91,68%), “Fe và “Fe.

Những khoáng vật quan trọng của sắt là manhetit chứa đến 72% sắt, hematit chứa

60% sắt, pirit và xiderit chứa 35% sắt Có rất nhiều mỏ quặng sắt và sắt nằm dưới khoáng chất với nhôm, titan, mangan Sắt còn có trong nước thiên nhiên và thiên thạch sắt.

2.2 CÁC PHAN UNG TẠO PHUC CUA SAT VỚI MỘT SỐ THUỐCTHỬ

Kha năng tạo phức của Fe”*, Fe** với thuốc thir 1,10-phenantrolin [21]

Thuốc thử 1,10-phenantrolin là một thuốc thử khá nhạy, dùng để xác định ion

Fe? dựa trên sự tạo phức giữa thuốc thử và Fe” Phức tạo thành có màu đỏ da cam.

Phức này hoàn toàn bền, cường độ màu không thay đổi trong khoảng pH từ 2 —

9 và phức có Amax = 510 nm Các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình này: các chất oxi hóa mạnh; xyanua, nitrit; crom, kẽm khi nồng độ chúng gấp 10 lần nồng độ sắt;

coban, đồng khi nồng độ chúng gấp 5 lần nồng độ sắt; niken khi nồng độ của nó

gap 2 lần sắt; bimut, cadimi, thủy ngân, molypdat và bac tạo kết tủa với

1,10-phenantrolin Ban đầu đun sôi với axit để loại bỏ ảnh hưởng của xyanua và nitrat.

Thêm chất khử hydroxyamin dư để loại bỏ sự ảnh hưởng của các chất oxi hóa mạnh.

Fe** cũng tạo phức với 1,10-phenantrolin, phức này có màu xanh lục nhạt ở

Amax=585 nm Tuy vậy, phức này không bền theo thời gian có cực đại hấp thụ ở Xmax=360 nm

Kha nang tao phức của ion Fe”* và Fe”” với các thuốc thử khác

Thuốc thử thioxianat (SCN) [9]

Thioxianat là một thuốc thử nhạy đối với Fe**, được dùng dé định tính và định lượng hàm lượng sắt Vì axit thioxianic là một axit mạnh nên nồng độ SCN ít bị ảnh hưởng bởi pH trong dung dịch Phức của sắt(II) với thioxianat hấp thụ cực đại

ở bước sóng Amax = 480 nm, dung dịch phức với thioxianat bị giảm màu khi dé ngoài ánh sáng, tốc độ giảm màu chậm trong vùng axit yếu va nhanh khi nhiệt độ tăng Khi có mặt H;O; hoặc (NH¿);SŠzOs càng làm cho cường độ màu va độ bền màu của phức giảm đi Khi nồng độ SCN lớn không những nó làm tăng độ nhạy

của phép do mà còn loại trừ được ảnh hưởng của F, PO,* và một số anion khác tao phức được với Fe** Trong môi trường axit có những ion gây ảnh hưởng đến việc

xác định Fe ** bằng SCN’ như C,0,”, F Ngoài ra còn có các ion tạo phức màu hay

kết tủa với ion thioxianat như Cu”, Co**, Ag*, Hg””.

Thuốc thử axit sunfosalixilic [2]

Axit sunfosalixilic tạo phức với sat (IID) có mau phụ thuộc vào nông độ axit của

dung dịch Theo Saclo, với dung dịch có pH=1,5 thì Amax=500nm, còn pH=5 thì

Amax=460nm Axit sunfosalixilic còn được sử dụng để xác định sắt (UI) trong môi

trường axit, xác định tổng lượng Fe”" và Fe** trong môi trường kiềm.

Ở pH=1,8-2,5 phức Fe** với axit sunfosalixilic có màu tím đỏ ứng với

Amax=510nm, ở pH=4-8 phức Fe** với axit sunfosalixilic có màu đỏ da cam ứng với Amax=490nm và ở pH=8-12 phức Fe** với axit sunfosalixilic có màu vàng da cam

ứng với Àmax=420-430nm Khi pH > 12 xảy ra sự phân hủy phức do sự hình thành hiđroxo.

Thuốc thử bato-phenantrolin [9]

Phức của Fe” với bato-phenantrolin có thé được chiết bằng nhiều dung môi

hữu cơ, trong đó tốt nhất là ancol n-amylic, ancol iso—amylic và clorofom.

Người ta thường dùng clorofom để chiết vì nó có tỷ trọng cao nên dễ chiết Phức này có thé được chiết bang hỗn hợp clorofom — ancol etylic khan với tỉ lệ 1:5 hoặc 5:1, pH thích hợp cho sự tạo phức là 4 — 7 Dé tránh hiện tượng thủy phân đối với các ion ta cho thêm vào dung dịch một ít muối xitrat hay tactrat Cu” gây ảnh

hưởng cho việc xác định Fe”" bằng thuốc thử bato—phenantrolin, ngoài ra một số ion

kim loại hóa tri II như Co, Ni, Zn, Cd với một lượng lớn cũng gây ảnh hưởng Các anion không gây ảnh hưởng cho việc xác định sắt bằng thuốc thử này.

Thuốc thứ 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN)

Thuốc thử tạo phức với sắt được nghiên cứu trong môi trường kiềm ở pH tối ưu

6 — 8, phức bên theo thời gian và phức có thành phan Fe:R là 1:2 ở Amax=565nM ,

e=2,7.10Ẻ.

2.3 MỘT SÓ ỨNG DỤNG CỦA SÁT [8]

Sắt là nguyên tô vi chất dinh dưỡng quan trọng cho sức khỏe con người Hầu hết lượng sắt có trong cơ thể đều tồn tại trong các tế bào máu, chúng kết hợp với protein tạo thành hemoglobin Hemoglobin mang oxi tới các tế bào của cơ thê và chính ở các tế bào này lượng oxi được giải phóng Do vậy khi thiếu sắt hàm lượng hemoglobin bị giảm làm cho hàm lượng oxy tới các tế bao cũng giảm theo Bệnh này gọi là bệnh thiếu máu do thiếu hụt sắt Các triệu chứng của bệnh thiếu máu do thiếu hụt sắt là: mệt mỏi, tính lãnh đạm, yếu ớt, đau đầu, ăn không ngon và dễ cáu

điều khién sinh lý, bệnh về tim hoặc tim bị loạn nhịp đập chứng viêm khớp hoặc

đau các cơ, bệnh thiếu máu không phải đo thiếu sắt, bệnh về gan hoặc ung thư gan, tắt kinh sớm (ở nữ giới) hoặc bệnh liệt đương (ở nam giới).

Mặc dù đã tiễn hành nghiên cứu, nhưng các nhà khoa học cũng chưa thê đưa ra được ngưỡng gây hại do thiểu sắt hoặc thừa sắt Dé phòng tránh sự lưu giữ một lượng sắt quá mức trong cơ thé người ta đã thiết lập giá trị tạm thời cho lượng tiếp nhận tối đa hàng ngày có thé chịu được là 0,§mg/kg thẻ trọng.

Trong hầu hết các ngành kỹ thuật hiện đại đều có liên quan tới việc sử dụng sit

và hợp kim của sắt Như chúng ta biết, trong công nghiệp các hợp kim của sắt đóng

vai trò chủ chốt trong lĩnh vực: xây dựng, giao thông vận tải, quốc phòng, chế tạo

máy dung cụ sản xuất và đồ dùng hàng ngày FeSO, được dùng dé chống sâu bọ có

hại cho thực vật, nó được ding trong việc sản xuất mực viết, sơn vô cơ và trong

nhuộm vải FeSO, còn dùng dé tây gi kim loại và có kha năng hòa tan Cu2S tạo

thành CuSO, nên được sử dụng đẻ điều chế Cu bằng phương pháp thủy luyện Sắt

là nguyên tô quan trọng cho sự sông và cho công nghiệp

2.4 SAT VÀ SỰ CHUYÉN HOA CUA SAT TRONG MOI TRƯỜNG [3]

Ở điều kiện pH và pE thích hợp trong nước, các hợp chất Fe** giảm rất rõ rệt,

trong khi đó các hợp chat Fc”” do tạo thành liên kết phối trí với các tác nhân vònglại rất bền Các phức chat sắt và các phản ứng trao đôi phối tử đóng vai trò quan

trọng trong quá trình vận chuyển oxi trong cơ thé sống, cụ thé là hông câu.

Trong dung dịch nước có độ axit cao, các ion Fe** hydrat sẽ tạo thành các cation

Fe** mà biéu hiện là các phan tạo thành liên kết Fe-O Sự phân cực hóa của liên kết ion trong phân tử nước sẽ tạo điều kiện cho sự phân hủy các proton, dẫn đến cân

bằng phân ly sau:

[Fe(OH;)4;,|'** [Fe(OH;);OH,y]” + Hw

[Fe(OH;);OH,,]'* = [Fe(OH;);(OH)s/;]* + Hy

Cation sắt (IID) có thé tham gia quá trình oxi hóa:

2[Fe(OH;)¿,|” [(H;O);.Fe(OH;).Fe(OH›)a,,['*+ 2H;O”¿,

Phản ứng trên rất phức tạp và là nguyên nhân gây nên quá trình khử proton hóa

và khử hydrat hóa, dẫn đến hình thành cấu trúc oligo mà thành phần của nó phụ

thuộc vào giá trị pH và hàm lượng sắt trong dung dich Một liên kết đưới dang dungdich hydroxit Fe** với độ polyme hóa cao xuất hiện như một sản phẩm cuối cùng

Dang Fe(OH); mô tả thành phần vẻ mặt gan đúng vi hệ số tỷ lệ của các kết tủa mới

luôn luôn đao động Trong quá trình lão hóa FeO(OH) tạo thành các polyme với cầu

noi hydro và oxo Trong quá trình thủy phân lại tiền hành qua các bậc trung gian có tính keo có thẻ bền qua các phối tử hữu cơ (axit humic) Người ta cho rang, vòng

tuần hoàn của sắt qua sông ra biển với lượng 10° triệu tân/năm, trong đó trên 95% ở

đạng keo tụ phân tán với đặc tính hấp phụ

Độ hòa tan Fe(OH), thập hơn nhiều so với Fe(OH)> Tương tự với các loại

muối sắt, ví dụ như photphat sắt ở điều kiện yếm khí trong nước ngam, lớp cặn lắng

và đất đều có xu hướng chuyền hóa rất nhanh thành các ion sắt hoặc tạo các anionkết tủa qua Fe */Fe”" Ngược lại, trong hệ thống bão hòa oxy thì nồng độ Fe” rat

nhỏ.

Trong nước tự nhiên, nồng độ Fe”" nói chung không cao Đỗi với phản ứng:

FeO(OH),; + 4 HạO + H”¿; > [Fe(OH;);(OH)s„,]”

Với K=l10?°®, nông độ ion FeÌ* trong nước biển (pH=8,1) không lớn hơn3.10°mol

Tiếp theo quá trình tạo phức do các phối tử hữu cơ và có xu hướng tạo keo thì

ham lượng sắt thực tế có thé từ 10° đến 10” mol/l

Phạm vi tôn tại liên kết Fe** là khu vực phạm vi có tính khử cao của vỏ TráiDat, nơi có chứa một lượng đáng kê FeS¿ Trong quá trình phân hủy của FeS, hoặccủa các nguôn nhiên liệu hóa thạch có chứa FeS, sẽ xảy ra phản ứng sau với sự có

mặt của oxy và nước:

FeS; + 3,5O; + HyO — Fe” + 280,” + 2H”

lon sắt trong điều kiện hiểu khí sẽ biến đôi thành ion Fe** Sự có mặt của ionFe”" trong nước tự nhiên rất có ý nghĩa đối với sự có mặt của axit hoặc các chất hữu

cơ,

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SÁT

Phương pháp khối lượng [22]

Phương pháp nay tiễn hành xác định kết tủa sắt(HI) dưới dạng hidroxit dé tách sắt ra khỏi một số kim loại kiềm, kiểm thé, Zn, Pn, Cd và một số kim loại khác Các hidroxit của các kim loại này kết tủa ở pH cao hon so với hiđroxit sắt (II) hoặc nó

giữ lại khi có mặt NH; trong dung dich Phương pháp này đơn giản nhưng không

được đánh giá cao vi tốn nhiều thời gian và chỉ dùng dé xác định sắt với ham lượng

lớn.

Phương pháp phân tích thê tích [6]

Phương pháp chuẩn độ phức chất Phương pháp này dựa trên khả năng tạo phức của các ion kim loại có trong

dung dịch với EDTA (Na;H:Y: muối natri của axit ctylendiamin tetra axctic)

EDTA tao phức ben với các ion kim loại và trong hau hết các trường hợp phan ứng

tạo phức xảy ra theo tỷ lệ ion kim loại: thuốc thử = 1:1, Với sắt(IID) thường tiếnhành như sau: dung địch chứa ion sat cần xác định được điều chỉnh pH về 2.0: thêm

vài giọt chỉ thị axit sunfosalixylic 0.1M, lúc này dung dich có màu tím, đun nóng

đến 70°C, và chuân độ bằng dung dịch EDTA 0.02M đến khi mat màu tim Sau đó

từ lượng EDTA đã tác dụng khi chuẩn độ sẽ tính được hàm lượng sắt(II) trong

mau.

Phuong pháp này tiền hành đơn giản nhưng cho sai số lớn, nồng độ Fe trong dung địch nhỏ thì khó chuẩn độ do phải quan sát sự chuyển màu bằng mắt thường,

thiểu chính xác Mặt khác nếu dung dịch mẫu có lẫn các ion khác gây ảnh hưởng

đến kết quả của phép phân tích.

Phương pháp oxi hóa - khử (phương pháp permanganat)

Phan ứng oxi - hóa bang ion pemanganat MnO¿' là cơ sở của phương pháp

pemanganat Phương pháp này có thẻ thực hiện trong môi trường axit, kiềm và trung tính Khi thực hiện trong môi trường axit, mangan(VII) bị khử tới mangan()

` ` , ` ` £

va mau tím đỏ của dung dich bi mat.

Thực hiện chuân độ muối sắt (II) bằng kalipemanganat: Axit hóa dung dich bằng

dung dich axit sunfuric và chuẩn độ tới điểm cuối Sắt(II) bị oxi hóa thành sắt (II):

SFe”"+ MnO, + 8H" > SFc”" + Mn”” +4H;O

Biết nồng độ đương lượng và thé tích cần chuẩn độ của KMnO, dé dàng tính được lượng sắt trong dung dịch.

Phương pháp trắc quang [5]

Sau đây là một số thuốc thử mà các nhà phân tích đã nghiên cứu

Bảng 2.1 Xác định sắt bằng phương pháp trắc quang và chiết - trắc quang

" Anh hưởng Thời gian

Sắt có thé được xác định bằng nhiều phương pháp như: điện hóa, phô hap thụ

nguyên tử Trong điều kiện phòng thí nghiệm, loại mẫu, số lượng mẫu kết hợp với

tìm hiểu ưu nhược điểm của các phương pháp xác định sắt, chúng tôi chọn phươngpháp trắc quang và thuốc thử 1,10-phenantrolin dé xác định sắt (II) trong đề tài nay

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TONG QUAN VE PHƯƠNG PHAP

PHAN TICH TRAC QUANG

3.1 DINH NGHIA [4]

Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học

dựa trên sự tương tac chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại.

Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích trắc quang là muốn xác định một

cau tử X nao đó, ta chuyên nó thành hợp chất có kha nang hap thụ ánh sáng rồi đo

sự hấp thụ ánh sáng của nó và từ đó suy ra hàm lượng cấu tử X cần xác định.

3.2 SỰ HAP THU ANH SANG CUA CÁC CHAT VÀ CÁC ĐỊNH LUAT

HAP THU CƠ BAN [4, 7]

Sự hắp thụ ánh sáng của các chất

Khi chiếu một dòng sáng có cường độ lạ vào một cuvet trong suốt có thành

song song đựng dung dich chat hap thụ ánh sáng thì cường độ cúa dòng sáng sau

khi ra khỏi lớp dung dịch có chiêu day 1 (I,) yếu hơn so với Ip Nguyên nhân của sự

giảm cường độ dong sáng là do một phan bị phản xạ khỏi thành cuvet (I;„), mộtphan bị khuyếch tán bởi hạt rắn ở dạng huyền phù của chat hap thụ trong dung dich

(I„) Ta có thẻ biểu dién tông quát quá trình hap thụ ánh sáng khi đi qua dung dịch:

I - Cường độ dòng sang sau khi đi qua lớp dung dịch.

k — Hệ số tắt, phụ thuộc vào bản chất chat hap thụ và bước sóng ánh

sang toi.

1 —Chiéu day lớp dung dich màu.

Dinh luat Beer

Năm 1952 Beer đã xác định được rằng hệ số k phụ thuộc tỷ lệ với nông độ của

chất hap thụ trong dung dịch: “sy hấp thy đòng quang năng tỷ lệ bậc nhất với số phân tử ma dòng quang năng đi qua no”.

K=eC

Trong đó: C — Nông độ chất hap thụ (iong/1, mol/1).

e - Hệ số không phụ thuộc vào nòng độ

Định luật hấp thụ ánh sáng cơ bán Bouguer-Lambert-Beer

Kết hợp hai định luật trên ta được định luật cơ bản của sự hap thu anh sang

Bouguer-Lambert-Beer:

I=lIo.10°€

Hay A=elC

Với A = Ig“ là mật độ quang của dung dịch.

Nếu nồng độ € được biểu diễn bằng mol/I, | bằng em thì ¢ được gọi là hệ số hapthụ phân tử gam hay hệ số tat phân tử gam (I mol em”)

Định luật cộng tính

Khi trong dung dịch có nhiều cầu tử màu tôn tại độc lập với nhau (không tương

tác hóa học với nhau) thì mật độ quang của dung dịch ở các bước sóng đã cho bằng tông mật độ quang của các cau tử mau của dung dịch ở bước sóng khảo sát.

Gia thiết hệ có n cau tử như vậy: A, B, € N thì theo định luật cộng tính có:

A\= pay

3.3 NGUYEN TÁC CHUNG CUA PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH ĐO

ĐỘ HAP THU QUANG DE XÁC ĐỊNH NÒNG ĐỘ

Chuan bị dung dịch chuẩn của chất cần xác định, dùng dé pha dung dịch màu chuan

Chuan bị mẫu phân tích

So sánh, cân bằng màu của đung dịch màu chất cần xác định với dung dịch màuchuẩn, hoặc đo Á„ và Ag, từ đó suy ra ham lượng của chất cần xác định theo những

phương pháp khác nhau.

Các dung dịch màu chuẩn và dung dịch màu nghiên cứu được pha ở điều kiện

tôi ưu của phản ứng màu.

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SÁT TRONG NƯỚC

BANG PHƯƠNG PHAP TRAC QUANG SỬ DỤNG THUOC THU 1,10-PHENANTROLIN [17, 18, 21]

4.1 LAY MAU VA BAO QUAN MAU

Phương pháp lấy mau

Dụng cụ lấy mẫu được rita sạch bằng xa phòng, sau đó rửa lại nhiều lần bang

nước, tráng lại bang nước cat và tráng lại bang mẫu nước trước khi đựng mẫu đó.

Lay mẫu đơn, riêng lẻ Tat cả các dụng cụ có tiếp xúc với nước đều phải được

súc rửa Lay đủ một thé tích nước của thủy vực được lay mẫu dé súc rửa kỹ tất cả

các dụng cụ Stic rửa bình lay mẫu bang cách lay đủ nước vào bình rồi xoay bình để

nước láng đều tất cả các bề mặt bên trong bình Đồ bỏ nước súc rửa trong bình vào

phía hạ lưu nơi lay mẫu Nhúng ngập trực tiếp các chai dựng mẫu vào nước kênh dé lay mẫu, hướng miệng bình vẻ phía thượng nguồn dòng chảy của nước không được

đậy trở lại nút bình lấy mẫu cho đến khi mẫu được lấy xong trừ khi nhận thay TÕ có

lẫn vào nhiều bọt khí.

Mau ngay sau khi lay được lọc qua giấy lọc, nước sau khi lọc được axit hóa đến

pH=l (khoảng 3ml dung dịch H;SO; 4,5M cho 100ml mẫu).

Bảo quản mẫu

Ngay sau khi lấy mẫu, axit mẫu đến pH<2 và bảo quản trong chai nhựa Mẫu

bén trong | tháng khi được axit hóa đến pH<2.

4.1 NGUYÊN TÁC CUA PHƯƠNG PHÁP

1,10-phenantrolin hay còn gọi là hợp chất hữu cơ di vòng, có khả năng tạo phức mạnh với một số kim loại.

\ ý »

> Công thức phân tử: C).HgN>

> Khối lượng phân tử : 180,3g/mol

> Tôn tại dang: tinh thê

> Nhiệt nóng chảy: 117°C

Phức giữa 1,10-phenantrolin với sắt (II) có tên gọi là “feroin” có màu đỏ cam được hình thành trong khoảng pH từ 2-9, hap thụ ở 4 = 510nm Phức bên, có cường

độ mau không thay đôi nhiêu tháng, khoảng tuân theo định luật Beer là 0,13-5ppm

Do trong nước sắt tồn tại ở ca 2 dạng sắt (II) và sắt (II) Vì vậy muốn xác định

tông hàm lượng sắt trong nước cần chuyên toàn bộ Fe** thành Fe”” bằng tác nhân

khử như hydroxylamine, hydroquynon hay hydrazine.

Sau đó, tạo phức với thuốc thử 1,10-phenantrolin ở pH từ 2,9 đến 3,5: một ionFe" sẽ kết hợp với 3 phân tử thuốc thử dé hình thành phức có màu đỏ cam Do mật

độ quang của dung dịch phức ở bước sóng 510nm đẻ xác định hàm lượng sắt

Fe(OH); + 3H = Fe** + 3H;O

5Fe** + NHạOH + H;O> 5Fe”* + NO; + SH*

- Dung dich axit clohidric HCI p = 1,12 g/ml, Cạcị=7,7 mol/L.

- Dung dich axit sunfuric C = 4,5 mol/l.

Hòa tan một thé tích axit sunfuric đặc vào 3 thé tích nước cất.

- Dung địch đệm axetat amoni.

Hòa tan 250g CH;COONH, trong 150ml nước Thêm 700m! axit axetic băng

vào.

- Hydroxylamin NH;OH.HCI 10%.