Đồ án so sánh khả năng định lượng cod trong nước thải bằng phương pháp...

8/12/2019 Đồ án So sánh khả năng định lượng cod trong nước thải bằng phương pháp chuẩn độ thể tích sử dụng K2Cr2O7 và KMnO4

http://slidepdf.com/reader/full/do-an-so-sanh-kha-nang-dinh-luong-cod-trong-nuoc-thai-bang 1/49

SO SÁNH KHẢ NĂNG ĐỊNH LƯỢNG CODTRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG

PHÁP CHUẨN ĐỘ THỂ TÍCH SỬ DỤNG

K2Cr2O7 VÀ KMnO4

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌCBỘ MÔN HÓA PHÂN TÍCH

BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: ThS. TRẦN NGUYỄN AN SA

SVTH: TRẦN CẨM BAPHẠM ÁNH DƯƠNG

LỚP: CĐPT9

KHOÁ: 2007-2010

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



NỘI DUNG

Click to add Title

1

TỔNG QUAN

1Click to add Title1

ĐẶT VẤN ĐỀ, MỤC ĐÍCH NGHIÊNCỨU

2

Click to add Title1

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU3

Click to add Title1

KẾT LUẬN4





ĐỊNH NGH Ĩ A COD

COD là chữ viết tắt tiếng Anh của: Chemical Oxygen

Demand – nhu cầu oxy hoá học.

COD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chấthữu cơ trong mẫu thành CO2 và H2O, là chỉ tiêu thường

được sử dụng trong quan trắc môi trường để đánh giámức độ ô nhiễm hữu cơ đối với nguồn nước mặt thuộcnhững thuỷ vực nước ngọt. Đối với nước thải công

nghiệp thì đây là chỉ tiêu không thể thiếu khi đánh giámức độ ô nhiễm.





Ưu điểm: phân tích chỉ tiêu COD cho biết kết quả trongmột khoảng thời gian ngắn hơn nhiều (3 giờ) so với BOD(5 ngày). Do đó trong nhiều trường hợp, COD được dùngđể đánh giá mức độ ô nhiễm của chất hữu cơ thay choBOD.

Nhược điểm: một trong những hạn chế chủ yếu của phântích 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 tốcđộ phân huỷ sinh học của các chất hữu cơ có trong nướcthải dưới điều kiện tự nhiên

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM TRONG PHÂN TÍCH COD





CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH COD Hiện nay có hai phương pháp thường dùng để xác định COD:

2. Xác định COD bằng phương pháp kali bicromat

1. Xác định COD bằng phương pháp kali permanganat





XÁC ĐỊNH COD BẰNG PHƯƠNG PHÁP PERMANGANAT Phạm vi áp dụng

CODMn là lượng oxy được tiêu thụ bởi chất chủ yếu làchất hữu cơ và vô cơ có trong mẫu bị oxy hoá bởi ion

permangant. Phương pháp kali permanganat dùng để xácđịnh COD ở những nguồn nước ít ô nhiễm hay khi thành phầncác chất hữu cơ trong nước đơn giản.

Nguyên tắcMẫu sau khi thêm một lượng dư permanganat và tạo môitrường acid thì đem đun cách thuỷ. Trong điều kiện này thì ionpermanganat oxy hoá mạnh.

Lượng dư permanganat tiếp tục bị khử bởi i o d v à tạo r a I2

Lượng I2 sinh ra sẽ được chuẩn bởi thiosulphate

Sau đó dùng chỉ thị hồ tinh bột ta xác định điểm tương đương



WWWDAYKEMQUYNHON UCOZ COM



XÁC ĐỊNH COD BẰNG PHƯƠNG PHÁP BICROMAT Phạm vi áp dụng

Tổng hàm lượng chất hữu cơ trong nước sẽ bị oxy hoá bởi

tác nhân oxy hoá mạnh là K2Cr2O7 và được tính tương đươngvới lượng oxy tiêu tốn trong quá trình này. Phương phápbicromat thường dùng để xác định COD ở những nguồn nướcbị ô nhiễm nặng hay khi thành phần trong nước là các chất hữu

cơ. Nguyên tắc

Trong môi trường acid H2SO4 các hợp chất hữu cơ sẽ bị oxyhoá hoàn toàn bởi K

2Cr

2O

7khi đun nóng trong 2 giờ, sau đó

chuẩn lượng dư bằng dung dịch chuẩn Fe2+ với chỉ thị Ferroin.Điểm tương đương nhận được khi dung dịch chuyển từ xanhlam sang màu nâu đỏ.





NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2. Khảo sát qui trình xác định COD bằng K2Cr2O7

1. Khảo sát qui trình xác định COD bằng KMnO4






KHẢO SÁT QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH COD BẰNGPHƯƠNG PHÁP KMnO4

1. Khảo sát ảnh hưởng của H2SO4

2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4)

3. Khảo sát ảnh hưởng của AgSO4

4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4 tác nhân)

5. Khảo sát ảnh hưởng của Fe3+

6. Khảo sát hiệu suất thuhồi của phương pháp





0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

V H2SO4

COD (ppm)

10.56ppm

52.82ppm

105.64ppm

Lượng H2SO4 (1:3) cho vào trong khoảng 1-1.5mL là tối ưu.

Q





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUNĐỐI VỚI H2SO4

+ H2SO4 1:3+ 4 mL KMnO

40.1N

Cho vào erlen có nút50mL

Đậy nút, thay đổi thờigian đun cách thuỷ

Lấy ra, làm nguội erlen

Chuẩn độ bằngNa2S2O3 0,025N

+ 1 mL KI 5%+ 1-2 giọt hồtinh bột 1%

Tiếp tục chuẩn bằngNa2S2O3 0,025N

DD vàng rơm

DD không màu

Hút 20mL mẫu

Q





0

20

40

60

80

100

120

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Thờ i gian đun

COD (ppm)

10.56ppm

52.82ppm

105.64ppm

Ở cùng nhiệt độ là 80o

C, với thời gian đun ≥

30 phút thìquá trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA AgSO4

+ Thay đổi lượng H2SO4 tác nhân

+ 4 mL KMnO4 0.1N


Đậy nút, đun cách thủyở 80oC



+ 1 mL KI 5% + 1-2 giọt hồtinh bột 1%


DD vàng rơm

DD không màu

Hút 20mL mẫu





0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

V H2SO4

COD (ppm)

10.56ppm

52.82ppm

105.64ppm

Lượng H2SO4 tác nhân cho vào ở thể tích 1-1.5mL là tối ưu.





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUN ĐỐIVỚI H2SO4 tác nhân

+ H2SO4 tác nhân

+ 4 mL KMnO4 0.1N





+ 1 mL KI 5% + 1-2 giọt hồtinh bột 1%


DD vàng rơm

DD không màu

Hút 20mL mẫu





0

20

40

60

80

100

120

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Thờ i gian đun

COD (ppm)

10.56ppm52.82ppm

105.64ppm

Ở cùng nhiệt độ là 80oC, với thời gian đun ≥ 30 phút thì quá

trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA Fe3+

+ 1mL H2SO4 tác nhân

+ 4 mL KMnO4

0.1N

Hút 20mL mẫu cho vàoerlen có nút 50mL




+ 1 mL KI 5%+ 1-2 giọt hồtinh bột 1%


DD vàng rơm

DD không màu

Thêm nồng độ khác nhauFe3+ vào mẫu





62.7258.3154.8851.9449.98COD 52.82 (ppm)

7.908.358.709.009.20Thể tích Na2S2O3 0.0243N

(mL)

14.30Thể tích mẫu trắng (mL)

1510531Nồng độ Fe3+ (ppm)

Khi nồng độ Fe3+ từ 3ppm trở lên sẽ ảnh hưởng đến qui trình xác định COD.





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG KHI THAY Na2S

2O

3BẰNG KMnO4

+ H2SO4 tác nhân

+ 4 mL KMnO4 0.1N




Chuẩn bằng KMnO4 0.1N

DD có màu hồngbền

Hút 20mL mẫu

+ 5mL Fe2+ 0.1N+ 1mL H3PO4 đậm đặc





53.41COD 52.82ppm

11.76COD 10.56ppmCOD (ppm)

6.55COD 52.82ppm

2.30COD 10.56ppmThể tích KMnO4 0.096N (mL)

1.10Thế tích mẫu trắng (mL)

Kết quả xác định COD bằng KMnO4

Kết quả xác định COD bằng Na2S2O3

52.54COD 52.82ppm

11.66COD 10.56ppmCOD (ppm)

9.00COD 52.82ppm

13.00COD 10.56ppm

Thể

tích Na2S2O3 0.0243N (mL)

14.20Thể tích mẫu trắng





KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦAPHƯƠNG PHÁP PERMANGANAT

Để khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháppermanganat, chúng tôi thêm COD chuẩn vào mẫunước thải. Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn v à mẫukhông thêm chuẩn theo phương pháp permanganat. Từ

đó tính ra hiệu suất t h u hồi của phương pháp.




88.24588.242.40Nướ c thải

nhà máy giấy

98.04539.222.45

5003.00

Lignin

Hiệu

suất thu

hồi (%)

∑

COD(ppm)

Thể tích

0.2381N(mL)

COD

thêm(ppm)

Thể tích

mẫutrắng

(mL)

Mẫu

Kết quả COD trên mẫu thêm dung dịch COD chuẩn

mau

them

CODH(%)

COD

COD100=

−×

∑Công thức tính hiệu suất thu hồi





KHẢO SÁT QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH COD BẰNGPHƯƠNG PHÁP K2Cr2O7

1. Khảo sát ảnh hưởng của H2

SO4

2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4)

3. Khảo sát ảnh hưởng của AgSO4

4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun (H2SO4 tác nhân)

5. Khảo sát ảnh hưởng của Fe3+

6. Khảo sát hiệu suất thuhồi của phương pháp





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA H2

SO4

+ Thay đổi lượng H2SO4 đậm đặc+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Cho vào ống COD

Đậy nút vặn, lắc đều,nung ở 1500C

Để nguội, cho vào erlen

Chuẩn độ bằng dd Fe2+ 0.25N

Hút 2mL mẫu





0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

V H2SO4

COD (ppm)

1056.40

528.20

105.64

Lượng H2SO4 đậm đặc ở thể tích 3-3.5mL là tối ưu.





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUN ĐỐI

VỚI H2SO4

+ H2SO4 đậm đặc+ 3 mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Cho vào ống COD

Đậy nút vặn, lắc đều, nungở 150oC trong khoảng

thời gian khác nhau



Hút 2mL mẫu





0

200

400

600

800

1000

1200

1400

30 60 90 120 150 180 210 240

Thờ i gian đun

COD (ppm)

1056.40

528.20

105.64

Ở nhiệt độ 150o

C, với thời gian đun ≥

120 phút thì quátrình oxy hóa xảy ra hoàn toàn





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA AgSO4

+ Thay đổi lượng H2SO4 tác nhân+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Cho vào ống COD




Hút 2mL mẫu





0

200

400

600

800

1000

1200

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

V H2SO4

COD (ppm)

1056.40

528.20

105.64

Lượng H2SO4 tác nhân tối ưu là 3-3.5mL





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN ĐUN

ĐỐI VỚI H2SO4 tác nhân

+ H2SO4 tác nhân+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Cho vào ống COD

Đậy nút vặn, lắc đều, nungở 150oC trong khoảng

thời gian khác nhau



Hút 2mL mẫu





0

200

400

600

800

1000

1200

1400

30 60 90 120 150 180 210 240

Thờ i gian đun

COD (ppm)

1056.40

528.20

105.64

Ở nhiệt độ 150oC, với thời gian đun ≥ 120 phút thì quátrình oxy hóa xảy ra hoàn toàn





KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA Fe3+

+ H2SO4 đđ+ 3mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Hút 2mL mẫu chovào ống COD




Thêm nồng độ khác nhau Fe3+

vào mẫu





833.342.1515735.302.2510

686.282.305

539.222.453

490.202.50

3.00

1

COD

528.20 ppm

Thể tích Fe2+

0.2381N (mL)

Thể tích

mẫu trắng

(mL)

Nồng độ

Fe3+ (ppm)

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+





KHẢO SÁT QUI TRÌNH ĐUN CÁCH THUỶ

+ H2SO4 đậm đặc+ 2 mL K2Cr2O7 0.25N

dd nâu đỏ

Cho vào ống COD

Đậy nút vặn, lắc đều,đun cách thuỷ ở 80oC



Hút 2mL mẫu




KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦAPHƯƠNG PHÁP BICROMAT

Để khảo sát hiệu suất thu hồi của phương phápbicromat, chúng tôi thêm COD chuẩn vào mẫu nướcthải. Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn và mẫukhông thêm chuẩn theo phương pháp bicromat. Từ đó

tính ra hiệu suất t h u hồi của phương pháp.





Kết quả khảo sát hiệu suất thuhồi qui trình xác địnhCOD bằng phương pháp bicromat

147.062.85

Nước thải nhà máygiấy

49.022.95

3.00

Lignin

COD(ppm)

Thể tích Fe2+

0.2381N (mL)Thể tích mẫu

trắng (mL)Mẫu

Kết quả COD trên mẫu không thêm dung dịch COD chuẩn





88.24588.242.40Nướ c thải nhà

máy giấy

98.04539.222.45

5003.00

Lignin

Hiệu

suất thu

hồi (%)

∑COD

(ppm)

Thể tích

0.2381N

(mL)

COD thêm

(ppm)

Thể tích

mẫu

trắng(mL)

Mẫu

Kết quả COD trên mẫu thêm dung dịch COD chuẩn

mau

them

CODH(%)

COD

COD100=

−×

∑Công thức tính hiệu suất t h u hồi





CÔNG THỨC TÍNH TOÁN(phương pháp permanganat)

Trong đó

C: nồng độ của Na2S2O3 (N)

V0: thể tích Na2S2O3 để chuẩn mẫu trắng (mL)

V: thể tích Na2S2O3 để chuẩn mẫu thật (mL)

Vm: thể tích mẫu (mL)

× × − ×=

×

0

2m

16 C (V V ) 1000

m gO / L 2 V





CÔNG THỨC TÍNH TOÁN(phương pháp bicromat)

+− × ×

= 20 F e

2maãu

(V V ) C 8000

C O D (m gO / L ) V

Trong đó

V0: thể tích Fe2+ dùng để chuẩn mẫu trắng (mL)

V: thể tích Fe2+ dùng để chuẩn mẫu thật (mL)

CFe2+: nồng độ của dung dịch Fe2+ (mol/L)

Vm: thể tích mẫu (mL)





KẾT LUẬN Phương pháp permanganat

Qua lý thuyết, chúng tôi kết luận rằng phương pháppermanganat chỉ dùng để xác định COD ở những nguồnnước ít ô nhiễm hoặc thành phần các chất hữu cơ trongnước đơn giản. Hạn chế của phương pháp

permanganat là bị ảnh hưởng bởi ion Cl-, vì thế khôngthể áp dụng phương pháp permanganat cho những mẫunước lợ hay nước mặn.





Phương pháp bicromatQua lý thuyết chúng tôi thấy rằng phương pháp

bicromat dùng để xác định COD ở những nguồn nước ônhiễm hay khi thành phần trong nước là các chất hữucơ. Các hợp chất béo thẳng, hydrocacbon nhân thơm vàpyridine không bị oxy hoá. Ion Cl- cũn g l à một yếu tố gâycản trở cho phản ứng vì nó có thể tác dụng với AgSO4

tạo kết tủa AgCl. Ngoài ra còn các ion nitric, Fe2+

, SO32-

cũng gây cản trở cho quá trình xác định.





HÓA CHẤT DÙNG CHO COD Dung dịch KMnO4 0.1N: hòa tan 1.5882g KMnO4 bằng nước cất và

định mức thành 500mL. Để yên 1 ngày, bảo quản dung dịch trong

chai tối màu. Dung dịch KI 5%: cân 25.3807g KI hòa tan bằng nước cất sau đó

định mức thành 500mL. Bảo quản dung dịch trong chai tối màu.

Dung dịch Na2S

2O

30.025N: cân 3.1336g Na

2S

2O

3.5H

2O hòa tan

bằng nước cất đã có 0.1g Na2CO3, sau đó định mức bằng nước cấtthành 500mL.

Dung dịch chỉ thị hồ tinh bột 1%: hòa tan 1g tinh bột trong 100mLnước cất sau đó đun nóng.





HÓA CHẤT DÙNG CHO COD Dung dịch K2Cr2O7 0.25N: cân 12.2821g K2Cr2O7 (đã sấy 103oC

trong 2 giờ) hòa tan trong 500mL nước cất siêu sạch và 167mL

H2SO4 đậm đặc khuấy cho tan, chờ nguội sau đó định mức đến1000mL.

Dung dịch H2SO4 tác nhân: cân 5.5g AgSO4 cho vào 540mL H2SO4 đậm đặc. Để qua đêm cho tan.

Chỉ thị Ferroin: hòa tan 1.485g 1-10 phenalthrolin và 0.695gFeSO4.7H2O trong 100mL nước cất.

Dung dịch Fe2+ 0.25N: hòa tan 98.5276g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O(FAS) trong 250mL nước cất, thêm 20mL H

2SO

4 đậm đặc, chờ

nguội sau đó định mức tới 1000mL.





CHỨNG MINH CÔNG THỨC


Đồ án so sánh khả năng định lượng cod trong nước thải bằng phương pháp...

Documents