COD trong nước và nước thải

Trường Đại Học Thủ Dầu Một
Khoa Môi Trường
Lớp D12MT02


Chủ đề: Nhu cầu oxy hóa học (COD) trong nước và nước thải (TCVN 6491:1999)
GVHD: Ths Thủy Châu Tờ
Nhóm thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Đào
Nguyễn Thị Kim Ngân
Bùi Thị Như Tâm
Nguyễn Nhật Tùng
I .TỔNG QUAN VỀ NƯỚC.


1.Một số tính chất vật lý, hóa học quan trọng:

-Nước không có màu, mùi và vị.
-Nước là chất duy nhất mà chúng ta gặp trên mặt đất trong điều kiện tự nhiên ở trạng thái rắn, lỏng, khí.
-Nước là một loại dung môi vạn năng.
-Nước rất khó oxi hóa, đốt cháy hay phân thành các hợp phần tạo nước. Nước là chất rất bền vững hóa học.
-Nước ăn mòn hầu hết các kim loại và phá hoại ngay cả thạch cứng nhất.
-Nước có khả năng đặc biệt, khi đóng băng nó giãn nỡ, do đó băng nổi trên mặt nước pha lỏng.
-Nước có áp lực rất mạnh, vì vậy nó tồn tại dưới dạng giọt hình cầu. Sức căng mặt ngoài là điều kiện cần thiết cho những quá trình mao dẫn, những quá trình rất quan trọng, đặc biệt các hoạt động sống của thực vật và động vật.
-Nước cất dẫn điện rất kém, nhưng khi cho thêm một lượng muối vô cùng bé, nó trở nên dẫn điện rất tốt.
-Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius. Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius, còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg) bằng 100 độ Celcius. Nước đóng băng được gọi là nước đá. Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước. Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hiđrô.

2.Nguồn phát sinh và độc tính:

Hiện nay nguồn nước ở thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã, đang và sẽ bị ô nhiễm nghiêm trọng nếu không có biện pháp ngăn chặn, xử lý kịp thời. Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày, dưới tốc độ phát triển như hiện nay, con người vô tình làm ô nhiễm nguồn nước bằng các hóa chất, chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp. Các đơn vị cá nhân sử dụng nước ngầm dưới hình thức khoan giếng, sau khi ngưng không sử dụng không bịt kín các lỗ khoan lại làm cho nước bẩn chảy lẫn vào làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Các nhà máy xí nghiệp xả khói bụi công nghiệp vào không khí làm ô nhiễm không khí, khi trời mưa, các chất ô nhiễm này sẽ lẫn vào trong nước mưa gây ô nhiễm nguồn nước.
Trong hóa học môi trường, chỉ tiêu và thử nghiệm nhu cầu ôxy hóa học (COD - viết tắt từ tiếng Anh: chemical oxygen demand) được sử dụng rộng rãi để đo gián tiếp khối lượng các hợp chất hữu cơ có trong nước. Phần lớn các ứng dụng của COD xác định khối lượng của các chất ô nhiễm hữu cơ tìm thấy trong nước bề mặt (ví dụ trong các con sông hay hồ), làm cho COD là một phép đo hữu ích về chất lượng nước. Nó được biểu diễn theo đơn vị đo là miligam trên lít (mg/L), chỉ ra khối lượng ôxy cần tiêu hao trên một lít dung dịch. Các nguồn tài liệu cũ còn biểu diễn nó dưới dạng các đơn vị đo khác như phần triệu (ppm)
II. Phương pháp chuẩn bị mẫu






2.Bảo quản mẫu:

-Mẫu phòng thí nghiệm phải được ưu tiên lấy vào lọ thuỷ tinh, mặc dù lọ polyethylen cũng thích hợp.
-Phân tích mẫu càng sớm càng tốt và không để quá 5 ngày sau khi lấy mẫu. Nếu mẫu cần phải được bảo quản trước khi phân tích, thêm 10 ml axit sunfuric cho 1 lít mẫu. Giữ mẫu ở 00C đến 50C. Lắc các lọ mẫu bảo quản và phải đảm bảo chắc chắn rằng mẫu trong các lọ được đồng nhất khi lấy một phần mẫu đem phân tích.

3.Xử lý mẫu:
-Chuyển 10,0 ml mẫu (pha loãng nếu cần thiết) vào bình phản ứng, thêm 5,00 ml ± 0,01 ml dung dịch kali dicromat. Thêm vào vài hạt sôi vào phần mẫu thử (thường là 10 ml) và lắc trộn đều.
-Thêm từ từ 15 ml dung dịch bạc sunfat trong axit sunfuric và nhanh chóng lắp bình vào ống sinh hàn.
-Đưa hỗn hợp phản ứng tới sôi trong vòng 10 phút và tiếp tục đun 110 phút nữa.
-Nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng cần phải đạt là 1480C ± 30C.
-Làm nguội ngay bình phản ứng bằng nước lạnh cho đến khoảng 600C và rửa ống sinh hàn với lượng nhỏ nước. Tháo ống sinh hàn và pha loãng hỗn hợp phản ứng cho đến khoảng 75 ml và làm nguội đến nhiệt độ phòng.
-Chuẩn độ lượng dư dicromat bằng sắt (II) amoni sunfat sử dụng 1 hoặc 2 giọt chỉ thị feroin.

III .Tổng quan các phương pháp
1.Phương pháp:Dùng Kalipemanganat( TCVN 4565 - 88 )
1.1.Phạm vi áp dụng:
CODMn là lượng oxy được tiêu thụ bởi chất chủ yếu là chất hữu cơ và vô cơ có trong mẫu bị oxy hoá bởi ion permangant. Phương pháp kali permanganat dùng để xác định COD ở những nguồn nước ít ô nhiễm hay khi thành phần các chất hữu cơ trong nước đơn giản.
Đối với nước ngầm hay nước sạch, hàm lượng Cl-< 300 (mg/l)
1.2.Nguyên tắc:
Dựa trên việc oxi hoá các chất hữu cơ có mặt trong nước bằng dung dịch Kalipemanganat 0,1N trong môi trường axit ở nhiệt độ sôi. Lượng dư Kalipemanganat được chuẩn độ bằng axit ascorbic 0,1N.
MnO4- + (C,H…) +H+ t° Mn2+ + CO2 + H2O
MnO4-dư + H2C2O4 + H+ Mn2+ +CO2 + H2O
1.3.Yếu tố cản trở:
Clorua: Nồng đọ lớn hơn 300 ng/l loại bỏ bằng cách thêm vào 0,4 mg thuỷ ngân sunfat.
Amoni có nồng độ cao cũng gây cản trở. Loại bỏ bằng cách đun sôi nước cho cạn đến 2/3 thể tích cũ.
2.Phương pháp: Dùng Kalidicromat (TCVN 6491 - 1999 )
2.1.Phạm vi áp dụng:
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định nhu cầu oxy hoá học COD của nước.
Ngoài ra nó còn áp dụng được cho các loại nước có giá trị COD từ 30 mg/l đến 700 mg/l Hàm lượng clorua không được vượt quá 1000 mg/l. Mẫu nước phù hợp với các điều kiện này được sử dụng trực tiếp cho phân tích.
Nếu giá trị COD vượt quá 700 mg/l, mẫu nước cần được pha loãng. Giá trị COD nằm khoảng 300 mg/l đến 600 mg/l đạt được độ chính xác cao nhất.
Trong điều kiện phản ứng đã cho, các hợp chất hữu cơ bị oxy hoá triệt để. Ngoại trừ các chất có các nguyên tố có cấu trúc nhất định (ví dụ: nhân pyridine, các hợp chất nitơ bậc 4). Một ít chất kỵ nước có thể bay hơi và thoát khỏi sự oxy hoá. Các chất vô cơ bị oxy hoá trong điều kiện phản ứng.
2.2. Nguyên tắc:
Đun hồi lưu mẫu thử với lượng kali dicromat đã biết trước khi có mặt thuỷ ngân (II) sunfat và xúc tác bạc trong axit sunfuric đặc trong khoảng thời gian nhất định, trong quá trình đó một phần dicromat bị khử do sự có mặt các chất có khả năng bị oxy hoá. Chuẩn độ lượng dicromat còn lại với sát (II) amoni sunfat. Tính toán giá trị COD từ lượng dicromat bị khử, 1 mol dicromat (Cr2O7-2) tương đương với 1,5 mol oxy (O2).
Nếu phần mẫu thử có chứa clorua lớn hơn 1000 mg/l cần phải áp dụng quy trình khác.

IV.Chi tiết phương pháp đánh giá chất lượng nước-xác định nhu cầu oxi hóa theo TCVN 6491-1999

1.Hoá chất , dụng cụ:
1.1. Hoá chất:
1.1.1. Axit sunfuric, CH2SO4 = 4 mol/l
Thêm từ từ và cẩn thận 220 ml axit sunfuric (r = 1,84 g/ml) vào khoảng 500 ml nước cất. Để nguội và pha thành 1000 ml.
1.1.2. Bạc sunfat - axit sunfuric
Cho 10 g bạc sunfat (Ag2SO4) và 35 ml nước. Cho từ từ 965 ml axit sunfuric đặc (r = 1,84 g/ml). Để 1 hoặc 2 ngày cho tan hết. Khuấy dung dịch để tăng thêm nhanh sự hoà tan.
1.1.3. Kali dicromat
Dung dịch chuẩn có nồng độ 0,040 mol/l, chứa muối thuỷ ngân.
Hoà tan 80 g thuỷ ngân (II) sunfat (HgSO4) trong 800 ml nước. Thêm vào một cách cẩn thận 100 ml axit sunfuric (r = 1,84 g/ml). Để nguội và hoà tan 11,768 g kali dicromat đã sấy khô ở 1050C trong 2 giờ vào dung dịch. Chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức và định mức đến 1000 ml.
Dung dịch bền ít nhất 1 tháng.
1.1.4. Sắt (II) amoni sunfat, dung dịch chuẩn có nồng độ, c[(NH4)2Fe(SO4)2 . 6H2O] 0,12 mol/l.
Hoà tan 47,0 g sắt (II) amoni sunfat ngậm 6 phân tử nước vào trong nước. Thêm 20 ml axit sunfuric đặc (p = 1,84 g/ml). Làm nguội và pha loãng bằng nước thành 1000 ml.
Dung dịch này phải chuẩn lại hàng ngày theo cách như sau:
Pha loãng 10,0 ml dung dịch kali dicromat đến khoảng 100 ml với axit sunfuric. Chuẩn độ dung dịch này bằng dung dịch sắt (II) amoni sunfat nói trên sử dụng 2 hoặc 3 giọt chỉ feroin.
Nồng độ, c, của sắt (II) amoni sunfat tính bằng mol trên lít, được tính theo công thức:
C = n/V
Trong đó: V là thể tích dung dịch sắt (II) amoni sunfat tiêu tốn tính bằng mililit.
1.1.5. Kali hidro phtalat, dung dịch chuẩn, c(K1C8H5O4) = 2,0824 mmol/l.
Hoà tan 0,4251 g kali hidro phtalat đã được sấy khô ở 1050C, vào trong nước và định mức đến 1000 ml.
Dung dịch này có giá trị COD lý thuyết là 500 mg/l.
Dung dịch bền ít nhất một tuần nếu bảo quản trong xấp xỉ 40C.
1.1.6. Feroin, dung dịch chỉ thị
Hoà tan 0,7 g sắt (II) sunfat ngậm 7 phân tử nước (FeSO4 . 7H2O) hoặc 1 g sắt (II) amoni sunfat ngậm 6 phân tử nước [(NH4)2Fe(SO4)2 . 6H2O] trong nước. Thêm 1,50 g 1,10 - phenantrolin ngậm một phân tử nước C12H8N2 . H2O và lắc cho đến khi tan hết. Pha loãng thành 100 ml.
Dung dịch này bền trong vài tháng nếu được bảo quản trong tối. Có bán sẵn các dung dịch này trên thị trường.
1.2.Thiết bị, dụng cụ:
-Bộ chưng cất hồi lưu:
-Bếp đun hoặc các phương tiện đốt nóng khác
-Buret chính xác
-Hạt sôi, hạt thuỷ tinh thô
Làm nguội ngay bình phản ứng bằng nước lạnh cho đến khoảng 600C và rửa ống sinh hàn với lượng nhỏ nước. Tháo ống sinh hàn và pha loãng hỗn hợp phản ứng cho đến khoảng 75 ml và làm nguội đến nhiệt độ phòng.
Chuẩn độ lượng dư dicromat bằng sắt (II) amoni sunfat sử dụng 1 hoặc 2 giọt chỉ thị feroin.
Cần phải đun sôi nhẹ hỗn hợp phản ứng và không để xảy ra trào. Hỗn hợp bị sôi trào chứng tỏ dung dịch bị đốt quá nóng cục bộ, có thể dẫn đến kết quả sai. Hỗn hợp phản ứng bị trào còn do đốt nóng quá mạnh hoặc do hạt chống sôi kém hiệu quả.
Mẫu dầu lượng feroin thêm vào không có chỉ định, nhưng cần phải cho lượng như nhau cho mỗi lần chuẩn độ. Điểm cuối là thời điểm chuyển màu rõ rệt đầu tiên từ xanh lục sang nâu đỏ, mặc dù màu xanh lục có thể xuất hiện trở lại sau vài phút
2.Cách tiến hành :
2.1. Xác định:
Chuyển 10,0 ml mẫu (pha loãng nếu cần thiết) vào bình phản ứng, thêm 5,00 ml ± 0,01 ml dung dịch kali dicromat. Thêm vào vài hạt sôi vào phần mẫu thử (thường là 10 ml) và lắc trộn đều.
Thêm từ từ 15 ml dung dịch bạc sunfat trong axit sunfuric và nhanh chóng lắp bình vào ống sinh hàn.
Đưa hỗn hợp phản ứng tới sôi trong vòng 10 phút và tiếp tục đun 110 phút nữa.
Nhiệt độ của hỗn hợp phản ứng cần phải đạt là 1480C ± 30C.
2.2. Phép thử trắng:
Tiến hành hai phép thử trắng song song cho mỗi lần xác định theo quy trình đã mô tả trong, nhưng thay thế mẫu thử bằng 10,0 ml nước.
2.3. Thử kiểm chứng:
Mỗi lần xác định cần kiểm tra kỹ thuật và độ tinh khiết của hoá chất bằng cách phân tích 10,0 ml dung dịch chuẩn theo cùng quy trình tiến hành như với phần mẫu thử.
Nhu cầu oxy lý thuyết của dung dịch này là 500 mg/l, quy trình thử nghiệm đạt yêu cầu nếu kết quả của thử kiểm chứng ít nhất đạt 96% giá trị này.
3. Yếu tố cản trở:
Phép thử nhạy với vài yếu tố cản trở, về nguyên lý là với clorua. Các tác nhân khử vô cơ như nitrit, sunfua và sắt (II) sẽ làm tăng kết quả. Thực tế có thể chấp nhận rằng nhu cầu oxy bao gồm cả các tác nhân này và coi như một phần của giá trị COD tổng số của mẫu.
Giảm sự cản trở của clorua (nhưng không loại trừ được hoàn toàn) bằng cách thêm thuỷ ngân (II) sunfat. Chất này cùng với ion clo hình thành phức tan thuỷ ngân clorua (II). Khi hàm lượng ion clorua vượt quá 1000 mg/l, phải áp dụng một quy trình được cải biên cho phù hợp.
Các hidro cacbon thơm và pyridin bị oxy hoá không đáng kể. Một vài chất hữu cơ dễ bay hơi có thể tránh khỏi sự oxy hoá do bay hơi. Các chất béo mạnh thẳng bị oxy hoá mạnh bởi bạc sunfat-axit sunfuric.
Chuẩn độ :
- Mẫu sau khi phá để nguội và chuyển vào bình tam giác 100 ml. Tráng ống nghiệm và thêm nước cất đến khoãng 30 ml
- Thêm 2 giọt chỉ thị feroin, lắc đều,dung dịch có màu xanh lục
- Tiến hành chuẩn độ băng dung dịch muối Morh đến khi dung dịch chuyển sang màu nâu đỏ thì dừng chuẩn độ.
Ghi V1 ml muối Morh tiêu tốn.
Với mẫu trắng tiến hành làm tương tự
Ghi V2 ml muối Morh tiêu tốn.
V/Đánh giá kết quả:
 Ưu nhược điểm trong phân tích COD bằng phương pháp Kalipermanganat
•Ưu điểm: Phân tích chỉ tiêu COD 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 của chất hữu cơ thay cho BOD.
•Nhược điểm: Một trong những hạn chế chủ yếu của phân tích COD là không thể xác định phần chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học và không có khả năng phân huỷ sinh học. Thêm vào đó phân tích COD không cho biết tốc độ phân huỷ sinh học của các chất hữu cơ có trong nước thải dưới điều kiện tự nhiên





Cột A Bảng quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;
Cột B Bảng quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;
Vậy, phương pháp permanganat chỉ dùng để xác định COD ở những nguồn nước ít ô nhiễm hoặc thành phần các chất hữu cơ trong nước đơn giản. Hạn chế của phương pháp permanganat là bị ảnh hưởng bởi ion Cl-, vì thế không thể áp dụng phương pháp permanganat cho những mẫu nước lợ hay nước mặn.
Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
Cảm ơn sự chú ý
Lắng nghe của thầy
&
Các bạn