Phương pháp lấy mẫu nước, Phòng thí nghiệm môi trường

(Phần 1) Kết quả phân tich cuối cùng không chỉ phụ thuộc vào kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm mà còn phụ thuộc ngay từ khi lấy mẫu và cách bảo quản, khi chuyên chở và lưu trữ mẫu. Việc lấy mẫu phải thận trọng đảm bảo yêu cầu cơ bản tiêu biểu đặc tính của nước tại nơi khảo sát. Các phương thức lấy mẫu sau đây có thể làm giảm những sai phạm có thể gặp phải.

I. PHƯƠNG THỨC LẤY MẪU

1.1. Các chai lấy mẫu cần được dan nhãn ghi đầy đủ các chi tiết như: địa điểm, ngày, giờ, khoảng cách bờ, độ sâu, tên người lấy mẫu, kết quả đo được tại chỗ, nhận xét sơ bộ, nhiệt độ, màu sắc, mùi vị, ngoại cảnh vị trí lấy mẫu. Nếu có thể cũng nên ghi rõ công trình liên hệ đến mẫu, mục đích thí nghiệm, hóa chất thêm vào khi bảo quản.

1.2. Để phân tích lý hóa tính, thể tích mẫu tối thiểu là 2 lít.

Không nên phân tích các tính chất hóa lý và vi sinh hoặc xác định lượng khí hòa tan trên cùng một mẫu. Thật sự có một vài xét nghiệm cần thực hiện ngay tại hiện trường để có kết quả chính xác, nhất là các chỉ tiêu về khí hòa tan.

1.3. Trước khi lấy mẫu, chai cần được súc kỹ ít nhất là 2 – 3 lần với nước cần lấy. Điều cần lưu ý là chai để lấy mẫu không sử dụng để đựng các chất lỏng khác.

1.4. Nếu lấy mẫu từ hệ thống phân phối nước của thành phố, các vòi nước cần đựơc xả trong một thời gian ngắn (3 – 5 phút) để chất rỉ sét được loại bỏ hết, như thế mới đảm bảo lấy mẫu được phản ánh trung thực cho phẩm chat nước cung cấp từ nhà máy mà không bị ảnh hưởng từ đường ống hoặc vòi nếu có. Đối với loại mẫu này, xét nghiệm lượng Clo dư nên thực hiện ngay nơi lấy mẫu.

1.5. Nếu là mẫu nước giếng, lượng nước ban đầu được bơm lên không thể sử sụng để phân tích, mà cần để máy bơm chạy một thời gian ngắn (5 – 10 phút) rồi mới lấy mẫu, cốt loại bỏ nước ban đầu còn ứ đọng trong cánh quạt hay ống dẫn, nếu có thể cũng nên ghi lưu lượng bơm khi lấy mẫu.

1.6. Trường hợp lấy mẫu ở sông, hồ, kênh, rạch cần ghi chiều sâu, khoảng cách bờ, khoảng cách đối với các nguồn nước thải, lưu lượng theo mùa… Do đó tùy theo mục đích thử nghiệm mà ta nên chọn một mẫu nước hỗn hợp hay riêng biệt. Đối với mẫu hỗn hợp, tốt nhất nên chọn vị trí giữa dòng và nhiều độ sâu cách nhau từ trên mặt thoáng xuống tận đáy. Với loại mẫu riêng biệt sẽ tùy mục đích thử nghiệm mà chọn vị trí dọc theo hai bờ hay giữa dòng sông. Trong trường hợp chỉ lấy mẫu thì nên lấy ở giữa dòng và có độ sâu trung bình.

1.7. Đối với nước ao hồ, các mục đích thử nghiệm sẽ quyết định phương thức lấy mẫu vì nước ao hồ thay đổi liên tục theo mùa, lượng mưa, gió, độ sâu, lưu lượng ngày đêm, vị trí các điều kiện địa phương khác.

II. THỜI GIAN LƯU TRỮ MẪU

Chưa có một thời gian nào xác định rõ ràng đối với việc lưu trữ các mẫu nước vì tùy thuộc nhiều đặc tính của mẫu khi thu thập. Thường thời gian chuyên chở và tồn trữ mẫu càng ngắn thì khi xét nghiệm kết quả càng thể hiện trung thực tính chất của mẫu, vì ngay khi lấy khỏi mặt nước một vài đặc tính đã có sự thay đổi.

Thông thường khoảng thời gian lưu trữ tối đa đối với các mẫu được giới hạn như

sau:

• Nước thiên nhiên không bị ô nhiễm : 72 giờ
• Nước gần nguồn gây ô nhiễm : 48 giờ
• Nước bị ô nhiễm nặng : 12 giờ

Nếu mẫu được thêm hóa chất để lưu trữ, thời gian trên có thể kéo dài thêm đôi chút. Điều cần ghi chú trong báo cáo kết quả phân tích là thời gian từ khi lấy mẫu và thời gian bắt đầu thực hiện phân tích.

III. cách BẢO QUẢN MẪU NƯỚC

Do ảnh hưởng của nhiệt độ, do tác động của vi sinh, mẫu nước có ít nhiều thay đổi tính chất dù được bảo quản kỹ, vì thế đối với các chỉ tiêu như nhiệt độ, mùi vị, khí hòa tan… nếu có thể nên xét nghiem tại hiện trường, nhất là trong trường hợp mẫu cần xét nghiệm chuyên biệt. Phương thức bảo quản sau đây giúp kéo dài đôi chút thời gian biến đổi tính chất của mẫu.

Bảng 0.1 Bảo quản mẫu nước

 

Stt	Thông số phân tích	Chai đưng	Điều kiện bảo quản	Thời gian bảo quản tối đa
1	Asen	PE	2 ml HNO3 đặc	6 tháng
2	BOD	PE	Lạnh 40C	4 giờ
3	Bo	PE	Lạnh 40C	6 tháng
4	Cadimi	PE	2 ml HNO3 đặc	6 tháng
5	Canxi	PE	Lạnh 40C	7 ngày
6	Chì	PE	2 ml HNO3 đặc	6 tháng
7	Clorua	PE	Lạnh 40C	7 ngày
8	COD	PE	Lạnh 40C	24 giờ

 

	9	Crom	PE	2 ml HNO3 đặc	6 tháng
	10	Flo	PE	Lạnh 40C	7 ngày
	11	Kali	PE	Lạnh 40C	7 ngày
	12	Kẽm	PE	2 ml HNO3 đặc	6 tháng
	13	Manhe	PE	Lạnh 40C	7 ngày
	14	Mangan	PE	2 ml HNO3 đặc	6 tháng
	15	Nhôm	PE	2 ml HNO3 đặc	6 tháng
	16	Natri	PE	Lạnh 40C	7 ngày
	17	N-Amoniac	PE	Lạnh 40C	24 giờ
	18	N-Kieldahl	PE	Lạnh 40C	24 giờ
	19	Nitrat_Nitrit	PE	Lạnh 40C	24 giờ
	20	DO	Thủy tinh	Cố định tại chỗ hay đo trực tiếp	6 giờ
	21	pH	PE		6 giờ
	22	Phenol	Thủy tinh	HNO3 đến pH<4	24 giờ
	23	P tổng số	Thủy tinh	Lạnh 40C	24 giờ
	24	Silic	PE	Lạnh 40C	7 ngày
	25	Sunphat	PE	Lạnh 40C	7 ngày
	26	Thủy ngân	Thủy tinh	1 ml H2SO4	1 tháng
	27	Độ dẫn điện	PE	Lạnh 40C	24 giờ
	28	Độ kiềm	PE	Lạnh 40C	24 giờ
	29	Tổng chất rắn lơ lửng	PE	Lạnh 40C	4 giờ

 

Cách bảo quản và thời gian lưu trữ trên có tính cách hướng dẫn, việc phân tích nên thực hiện càng sớm càng tốt. Đối với các loại ion dễ bị oxy hóa hay bị khử và nhất là các khí hòa tan nên xét nghiệm ngay khi mang về phòng thí nghiệm nếu

không đủ phương tiện thử nghiệm tại chỗ. Những xét nghiệm cũng phải ưu tiên cho những ion dễ bị oxy, dễ biến chất kể trên, các ion hay chỉ tiêu khá ổn định có thể phân tích sau. Lưu ý hoạt động của vi sinh cũng làm ảnh hưởng nhiều đến tính chất mẫu nước trong thời gian lưu trữ.

I. TỔNG QUAN

1.1Khi niệm pH:Bài 1. XÁC ĐỊNH pH  pH là đại lượng đặc trưng cho tính acid hay tính baz của dung dịch. Xét phương trình phân ly của nước: H2O H+ + OH- Hằng số phân ly của nước được tính theo công thức: [H + ][OH- ] KH O = [1] [H 2O] 2

2

Trong đó: KH O : hằng số phân ly của nước. [H+] : nồng độ của ion H+

[OH-]: nồng độ của ion OH-

[H2O]: nồng độ phân tử nước không phân ly.

Từ công thức [1], ta có:

[H+][OH-] = [H2O].KH2O = KW [2]

KW được gọi là tích số ion của H2O.

Ở nhiệt độ 25oC, nước tinh khiết có tích số ion KW = 10-14. Thay vào [2] ta được: [H+][OH-] = 10-14 [3]

Trong các môi trường khác nhau, nồng độ ion H+ và OH- có thể thay đổi từ 100 – 10-14 nhưng KW không đổi. Với những dung dịch acid, baz loãng, nồng độ H+ và OH- rất nhỏ nên để có những con số dễ sử dụng hơn người ta sử dụng một đại lượng khác để thay thế cho giá trị nồng độ H+, đó là pH.

pH = – log[H+] [4]

Khi tính acid của dung dịch giảm dần, [H+] giảm, [OH-] tăng, pH tăng dần. Ta có một dải giá trị của pH gọi là thang pH được giới hạn từ pH = 0 đến pH = 14.

– Trong nước nguyên chất:

[H+] = [OH-] = 10-7 ® pH = 7 (môi trường trung tính).

– Trong dung dịch có tính acid:

[H+] > [OH-] ® [H+] > 10-7 ® pH < 7.

– Trong dung dịch có tính kiềm:

[H+] < [OH-] ® [H+] < 10-7 ® pH > 7.

Vậy pH = 7 là ranh giới giữa dung dịch có tính acid và dung dịch có tính baz.

Dung dịch acid Dung dịch baz

0 7 14 pH

Tính acid tăng, pH giảm Tính kiềm tăng, pH tăng

<strong>1.2</strong> <strong>Ý nghóa pH về mặt mơi sinh</strong>

pH có ý nghóa quan trọng về mặt môi sinh. Trong tự nhiên, độ pH ảnh hưởng đến hoạt động sinh học trong môi trường nước và liên quan đến một số đặc tính như tính ăn mòn, hòa tan… chi phối các quá trình xử lý nước cấp cũng như nước thải. Giá trị pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp hoặc điều chỉnh lượng hóa chất trong quá trình xử lý nước như đông tụ hóa học, khử trùng hoặc trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Sự thay đổi giá trị pH trong nước có thể dẫn tới những thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa, hoặc thúc đẩy hay ngăn chặn những phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước.

Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08:2008/BTNMT quy định hàm lượng tới hạn cho phép của pH trong nước mặt như sau:

Phân loại nước	Giá trị tới hạn (mg/L)
A1 (Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt)	6.0 – 8.5
A2 (Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động vật thủy sinh)	6.0 – 8.5
B1 (Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi)	5.5 – 9.0
B2 (Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp)	5.5 – 9.0

Đối với nước ngầm, QCVN 09:2008 quy định giá trị pH tới hạn trong khoảng 5.5 –

8.5 mg/L.

II. NGUYÊN TẮC

Để xác định pH, có thể dùng phương pháp so màu cho những php kiểm tra tương đối. Để chính xác hơn, dùng phương pháp điện cực. Điện cực pH có cc loại với cc nguyn tắc xác định được nêu sau đây.

1. Điện cực hydro : là điện cực chuẩn tuyệt đối để đo pH.

Điện cực hydro là một bản platin được phủ platin xốp (bằng phương pháp điện phân) nhúng trong dung dịch có hydro đi qua với áp suất 1 atm. Thế của điện cực này bằng :

trong đó,

R = 8,314 J/(mol.K) là hằng số khí lý tưởng

T là nhiệt độ tuyệt đối

F = 9,649.104 là hằng số Faraday

[H+] là nồng độ ion hydro trong dung dịch

Theo phương trình này ta thấy thế điện cực tỷ lệ thuận với pH

Trên thực tế người ta rất ít khi dùng điện cực hydro để đo pH vì sự phức tạp cũng như khả năng thích ứng của nó. Thay vào đó người ta dùng điện cực thủy tinh – Điện cực thủy tinh

Khoảng năm 1925, người ta khám phá ra một điện cực chế tạo bằng thủy tinh có thể sinh ra thế điện cực tỷ lệ với nồng độ ion hydro mà không bị ảnh hưởng bởi hầu hết các loại ion khác. Việc sử dụng nó đã nhanh chóng trở thành phương pháp tiêu chuẩn để đo pH.

Phần nhạy của điện cực là một bầu bằng thủy tinh có tính chất đặc biệt về thành phần cũng như độ dày. Chất điện ly bên trong điện cực thường là dung dịch HCl có nồng độ cố định. Khi nhúng điện cực vào dung dịch, mặt ngoai của bầu thủy tinh bị hydrat hóa, và sự trao đổi giữa ion Na+ và ion H+ tạo nên một lớp ion hydro trên bề mặt. Lớp ion này tương tác với các silicat tích điện âm tạo nên một thế điện cực tỷ lệ với nồng độ H+ trong dung dịch.

Điện cực thủy tinh thường được sử dụng kèm với một điệc cực qui chiếu (điện cực calomen), hoặc loại điện cực kết hợp.

Ở một nhiệt độ không đổi nào đó, thế điện cực sinh ra thay đổi tuyến tính theo pH. Người ta dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của nó vào giá trị pH của các dung dịch đệm chuẩn. pH của mẫu được xác định dựa theo đường chuẩn này.

Sự thay đổi của thế điện cực trên một đơn vị pH được gọi là độ dốc (slope) của điện cực. Độ dốc của điện cực tăng theo nhiệt độ. Ở 25oC độ dốc của điện cực khoảng 60 mV.

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên phép đo pH phụ thuộc vào điện cực qui chiếu, pH của dung dịch bên trong điện cực và pH của dung dịch mẫu. Tuy nhiên, có tồn tại một giá trị pH mà thế điện cực không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Giá trị pH này được gọi là điểm đẳng thế (isopotential point) và thế điện cực tương ứng được gọi là điểm không của điện cực. Thông thường các nhà sản xuất thiết kế điện cực sao cho điểm đẳng thế là pH 7,0 và điểm không là 0 mV.

Độ dốc và điểm đẳng thế (hay điểm không) là hai thông số quyết định chất lượng

của điện cực có còn tốt để sử dụng hay không.

III. HÓA CHẤT – DỤNG CU

3.1Dụng cụ: – Becher 100mL : 5 cái – Máy pH Mettler Toledo MP220

3.2 Hóa chất:

– Dung dịch pH chuẩn 4.01 – Dung dịch pH chuẩn 7.01

IV. CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH (Áp dụng trên máy pH Mettler Toledo MP220)

4.1Hiệu chỉnh máy: 

Mục đích của việc hiệu chuẩn: để máy đo cho kết quả chính xác.

* Ghi chú: Kết quả hiệu chuẩn phụ thuộc vào dung dich pH dùng để hiệu chuẩn. Vì vậy dung dịch pH nên được giữ tinh khiết.

* Ghi chú: Để sử dụng dung dịch chuẩn được nhiều lần, nên chứa các dung dịch chuẩn trong các lọ (chuyển từ bịch sang lọ), đậy nắp và bảo quản trong môi trường mát.

a. Hiệu chuẩn một điểm:

Hiệu chuẩn bằng dung dịch 7.01 hoặc 4.01

– Rửa sạch điện cực bằng nước sạch.

– Lau khô điện cực bằng giấy mềm.

Nhúng điện cực vào dung dịch đệm (pH 4.01, pH 7.01 hoặc 10.01)

– Ấn vào nút Read để xác định pH chuẩn

– Khi máy hiệu chỉnh xong sẽ xuất hiện dấu hiệu

– Rửa sạch điện cực bằng nước cất

– Ấn nút Read lần nữa để bắt đầu đo mẫu hoặc đưa điện cực vào các dung dịch chuẩn khác để hiệu chỉnh ở những pH khác.

* Ghi chú: Nếu thường xuyên đo ở một vùng pH (ví dụ vùng pH 4 hoặc vùng pH 7) thì

chỉ cần hiệu chuẩn 1 điểm tương ứng với các vùng thường hay đo.

b. Hiệu chuẩn 2 điểm:

Hiệu chuẩn bằng 2 dung dịch 7.01 hoặc 4.01 hoặc 7.01 và 10.01

– Rửa sạch điện cực bằng nước sạch.

– Lau khô điện cực bằng giấy mềm.

– Thực hiện tương tự các thao tác ở phần hiệu chỉnh một điểm chuẩn với các dung dịch pH chuẩn khác nhau.

– Lấy điện cực ra khỏi dung dịch pH 7.01, rửa sạch điện cực bằng nước và lau khô bằng giấy mềm.

– Nhúng điện cực vào dung dịch pH 4.01 hoặc dung dịch pH 10.

– Máy sẽ tự động nhận biết dung dịch pH (số trên màn hình sẽ chuyển sang 4.0 hoặc 10.0).

– Sau khi hiệu chuẩn xong điểm pH 4.0 (hoặc 10.0), thông báo độ dốc (Slope) của đường chuẩn và quay trở về chế độ đo bình thường.

Nếu hệ số dốc (slope) của máy trong khoảng:

Ø 95.0 – 105.0%: điện cực đang hoạt động tốt

Ø 90.0 – 94.9%: cần vệ sinh điện cực

Ø 85.0 – 89.9%: cần hiệu chỉnh điện cực

* Ghi chú: Để kết quả đo chính xác nhất, nên thực hiện hiệu chuẩn 2 điểm.

4.2 Xác định pH dung dịch: Dùng máy đo pH

– Mở nắp đậy điện cực.

* Ghi chú: Nếu máy không sử dụng trong thời gian dài, đầu điện cực sẽ bị khô. Vì vây, trước khi sử dụng phải ngâm điện cực vào trong nước khoảng 30 phút ~ 2 giờ để kích hoạt điện cực trở lại.

– Bật máy bằng phím ON/OFF

– Nhúng điện cực vào dung dịch cần đo

– Trên màn hình hiển thị giá trị pH. Ví dụ 7.5pH và 30.2 độ C

– Khuấy nhẹ và đọc kết quả khi số trên màn hình ổn định (khi đó xuất hiện dấu hiệu hoặc )

– Rửa sạch điện cực, lau cẩn thận bằng giấy mềm trước khi đo dung dịch mẫu tiếp theo

– Để tắt máy, nhấn phím ON/OFF

– Sau khi sử dụng, rửa điện cực bằng nước sạch và đậy điện cực với nắp bảo quản điện cực.

* Ghi chú: Khi đậy nắp, cho một ít nước sạch hoặc dung dịch pH 7 vào trong nắp để bảo quản điện cực.

* Ghi chú: Không nên sử dụng nươc cất hoặc nước đã khử ion để bảo quản điện cực.

– Luôn luôn tắt máy sau khi sử dụng và bảo quản máy trong hộp đựng được cung cấp kèm theo.

* Ghi chú: Ở phần điện cực, ngoài điện cực đo pH bằng thủy tinh và điện cực đo nhiệt độ (màu trắng), còn có điện cực tham chiếu (giống như một mảnh vải), khi vệ sinh nên tránh để rách điện cực này.

Phần 2 kế tiếp: https://websinhvien.com/uncategorized/phuong-phap-lay-mau-nuoc-tong-chat-ran-lo-lung.html