Item: Phân tích chỉ tiêu môi trường nước - Độ cứng và Calci
Rating: 6
Author: John Pham

Phân tích chỉ tiêu môi trường nước - Độ cứng và Calci

Bài 5: ĐỘ CỨNG VÀ CALCI

PHẦN MỘT: ĐỘ CỨNG TỔNG CỘNG
I . GIỚI THIỆU CHUNG
1. Ý nghĩa môi trường
Độ cứng được hiểu là khả năng tạo bọt của nước với xà bông. Ion calci và magne trong nước sẽ kết tủa với xà bông, do đó làm giảm sức căng bề mặt và phá hủy đặc tính tạo bọt. Những ion dương đa hóa trị klhác cũng có thể kết tủa với xà bông, nhưng thường những ion này ở trạng thái phức chất, hoặc là chất hữu cơ, do đó ảnh hưởng của chúng trong nước không đáng kể và rất khó xác định. Trên thực tế, độ cứng tổng cộng được xác định bằng tổng hàm lượng calci, magne và được biểu thị bằng mgCaCO3/l.
2. Nguyên tắc (phương pháp định phân bằng EDTA)
Dựa trên cơ sở của phương pháp chuẩn độ phức chất, dùng dung dịch EDTA tiêu chuẩn chuẩn độ trực tiếp xuống mẫu nước chứa độ cứng chung. Phản ứng thực hiện tại pH = 8 – 10. Nhận biết điểm tương đương với chất chỉ thị Eryochroma Black T (ETOO) dung dịch sẽ chuyển từ màu đỏ nho sang xanh dương.
3. Các ảnh hưởng
Một vài kim loại nặng gây trở ngại cho việc định phân, làm chỉ thị nhạt màu dần hay không rõ ràng tại điểm kết thúc. Có thể khắc phục trở ngại này bằng cách thêm hóa chất che trước lúc định phân. Muối Mg-EDTA có tác dụng như một chất phản ứng kép vừa tạo phức với các kim loại nặng, vừa giải phóng Mg vào trong mẫu, có thể dùng thay thế cho các chất che có mùi khó chịu và độc tính. Muối Mg-EDTA chỉ có tác dụng tích cực khi thay thế cho các kim loại nặng song không làm biến đổi độ cứng tổng cộng trong mẫu nước.

II. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT
1. Dung dịch và thiết bị
- Cốc 250 ml
- Buret 50 ml
- Erlen 150 ml
- Ống đong
2. Hóa chất
a. Dung dịch đệm pH = 10: Cân 16,9 g NH4Cl + 143ml NH3 đậm đặc định mức bằng nước cất đến 1000 ml
Dung dịch trên chứa trong chai nhựa dẻo hay chai thủy tinh trung tính, thời hạn sử dụng không quá một tháng. Đậy kín nắp để ngăn NH3 bay hơi và CO2 ngoài không khí xâm nhập vào dung dịch.
b. Chất chỉ thị ETOO: Cân 1 g Eriochrome black T + 100g NaCl nghiền và trộn đều.
c. Dung dịch chuẩn EDTA 0,01M: Cân 3,7600g EDTA hòa tan trong nước cất, sau đó định mức thành 1000 ml.
Dung dịch chuẩn EDTA phải được chứa trong chai thủy tinh trung tính hay bình nhựa polyethylen.
d. Dung dịch NaOH 0,1N: Cân 4,1667 g NaOH hoà tan bằng nước cất định mức 1000 ml.

Na+ = 20 gm/l
K+ = 30 mg/l
Ca2+ = 5 mg/l
Mg2+ = 10 mg/l
Sr2+ = 2 mg/l
Cl- = 40 mg/l
HCO3- = 40 mg/l
CO32- = 67 mg/l
SO42- = 0 mg/l
NO3- = 10 mg/l

III . TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
- Dùng pipet lấy 50 ml mẫu cho vào erlen, thêm 1 ml dung dịch đệm pH = 10
- Thêm một ít chỉ thị ETOO (khoảng 0.01g) lắc đều.
- Định phân bằng dung dịch EDTA, dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang xanh dương tại điểm kết thúc. Ghi nhận thể tích VEDTA đã dùng để tính độ cứng tổng cộng.

IV. CÁCH TÍNH
Độ cứng tổng cộng:

V. CÂU HỎI
1 Nguyên nhân gây ra độ cứng của nước?
2 Mẫu nước được phân tích có các kết quả như sau:
Tính độ cứng tổng cộng, độ cứng carbonate, phicarbonate của mẫu nước (đơn vị mg CaCO3).

PHẦN HAI: CALCI
I. GIỚI THIỆU CHUNG
1. Ý nghĩa môi trường
Calci là một trong những nguyên tố thường gặp trong nước thiên nhiên vì chảy qua những vùng có nhiều đá vôi, thạch cao, dolomit… Tùy theo nguồn gốc và cách xử lý mà hàm lượng calci trong nước có từ 0 đến vài trăm mg/l. Chỉ với một lượng nhỏ calcicacbonate cũng có thể tạo nên một màng cứng bám vào mặt trong các ống dẫn theo thời gian tích tụ, bảo vệ kim loại chống lại sự ăn mòn. Tuy nhiên, lớp màng này lại là một tai hại lớn cho những thiết bị sử dụng ở nhiệt độ cao như nồi hơi…. Phương pháp làm mềm nước bằng hóa chất hoặc nhựa trao đổi ion thường được áp dụng để khử bớt calci tới mức chấp nhận được.
2. Nguyên tắc
Trong dung dịch thí nghiệm, ở pH 12 – 13, toàn bộ magne sẽ bị kết tủa dưới dạng hydroxide. Định phân calci bằng dung dịch EDTA với chất chỉ thị Murexide, dung dịch sẽ chuyển từ màu hồng sang tím tại điểm kết thúc.
3. Các ảnh hưởng: Xem phần độ cứng

II. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT
1. Dụng cụ:
- Buret
- Pipet
- Erlen
- Becher
2. Hóa chất
a. Dung dịch EDTA 0,01M: xem phần độ cứng
b. Dung dịch NaOH 0.1N: Hoà tan 2,0833 g NaOH với nước cất định mức thành 500 ml
c. Chỉ thị màu Murexide 1%: cân 1 g murexide và 100 g NaCl nghiền nhỏ, trộn đều.

III. THỰC HÀNH
Lấy 50 ml mẫu, thêm 2 ml dung dịch NaOH 1N hoặc một thể tích lớn hơn để nâng pH lên 12 – 13, lắc đều. Thêm chỉ thị màu murexide, dung dịch có màu hồng nhạt. Định phân bằng dung dịch EDTA 0,01M, dung dịch chuyển từ hồng sang tím tại điểm kết thúc. Để kiểm soát điểm kết thúc chuẩn độ, cần ghi nhận thể tích EDTA đã dùng, sau đó thêm một hai giọt EDTA để đảm bảo màu của dung dịch không đổi.
Chú ý: để tránh kết tủa, việc định phân cần thực hiện nhanh chóng sau khi nâng pH.

IV. CÁCH TÍNH
Hàm lượng Canxi: