Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5499:1995 Chất lượng nước – Phương pháp Uyncle (Winkler) xác định oxi hòa tan

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 5499:1995

SOÁT XÉT LẦN 1- CHẤT LƯỢNG NƯỚC – PHƯƠNG PHÁP UYNCLE (WINKLER) XÁC ĐỊNH OXI HÒA TAN
Water qnality - Winkler method for determination of dissolved oxygen

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho nước thiên nhiên có nồng độ oxi hòa tan lớn hơn 0,3 mg/l

2. Nguyên tắc

Thêm dung dịch kiềm chứa iodua và muối mangan (II) vào mẫu nước sẽ thu được kết tủa trắng mangan hidroxit. Kết tủa này lập tức bị oxi hòa tan trong nước oxi hóa thành hợp chất mangan có mức oxi hóa cao hơn, màu nâu. Trong môi trường axit, hợp chất này  có  khả  năng  oxi  hóa  iodua  để  tạo  ra  iot.  Dùng  dung  dịch  tiêu  chuẩn  natri thiosunfat  để  chuẩn độ lượng iot  sinh ra, từ đó sẽ  tính được  hàm  lượng oxi  hòa  tan trong mẫu nước.

3. Các yến tố cản trở và cách khắc phục

3.1. Nếu mẫu nước chứa nhiều chất lơ lửng, cần phải loại bỏ bằng nhôm hidroxit trước khi cố định oxi. Cách làm như sau: Dùng xi phông lấy nước mẫu vào đầy chai nút mài nhám dung tích I lít. Dùng pipet thêm vào chai 10ml dung dịch muối kép nhôm kali sunfat [KA/(SO4)2.12H2O 10% và 2ml dung dịch amoniac NH4  đậm đặc. Đậy chai sao cho không có bọt khí. Lắc lộn chai khoảng l phút rồi để lắng trong ở nơi xa nguồn nhiệt và không có ánh sáng mặt trời rọi trực tiếp. Sau khoảng 10 phút dùng phông chuyển phần nước trong bên trên kết tủa vào đầy chai cố định oxi.

3.2. Nếu mẫu chứa các chất hữu cơ dễ bị oxi hóa bằng oxi hòa tan trong nước hoặc iot trong môi trường axit thì khi cố định oxi, chỉ để lắng kết tủa cho tới lúc có một lớp trong dưới cổ chai (khoảng độ 2 - 3 phút), ngay lập tức thêm axit và chuyển nhanh lượng chất lỏng chứa trong chai vào bình nón rồi chuẩn độ nhanh. Đồng thời phải tiến hành thí nghiệm trắng. Khi đó thay cho bước cố định oxi chỉ thêm vào lml dung dịch B. Các bước còn lại làm theo quy tlình. Lượng thiosunfat tiêu tốn được biểu thị theo (mg/l) để hiệu chỉnh kết quả của phép xác định.

3.3. Nồng độ Fe (III) lớn hơn 1 mg/l có ảnh hưởng đến phép xác định. ảnh hưởng cản trở của Fe (III) được loại trừ bằng cách thêm lml dung dịch kali florua KF 40% vào mẫu đã cố định oxi trước khi axit hóa. Sau khi axit hóa mẫu, cần chuẩn độ nhanh hỗn hợp.

Cùng  có  thể  khác  phục  ảnh  hưởng  cản  trở  của  Fe  (III)  bằng  dung  dịch  axit photphoric đậm đặc hay cho dung dịch axtit clohidric HCl 2: l khi axit hóa mẫu đã được cố định oxi

3.4. Nitrit (NO2) khi có nồng độ lớn hơn 0,05 mg/l ngăn cản phép xác định. Khắc phục ảnh hưởng cản trở của nitrit bằng cách thêm vào chai mẫu đã cố định oxi trước khi axit hóa vài giọt dung dịch natri nitrua NaN3  5% .

3.5. Loại bỏ ảnh hưởng cản trở của các chất khử như hidro sunfua (H2S), sắt Fe (II) bằng natri hypoclorit trước khi thêm các thuốc thừ để cố định oxi. Cứ 100m/ nước mẫu trong chai dùng để cố định oxi cần thêm 0,5ml dung dịch axit sunfuric 1: 4 và 0,5ml dung  dịch  natri  hypoclorit.  Để  yên  chai  30  phút  rồi  loại  hypoclorit  dư  bằng  dung dịch kali sunfoxianua KCNS (1ml dung dịch này cho l00ml nước mẫu). Nếu chất khử có nồng độ cao phải xác định sơ bộ lượng natri hypoclorit cần thêm cho đủ.

Nếu mẫu có Fe2+  thì sau khi xử lí như trên cần tiếp tục xử lí Fe3+  tạo nên theo 2.3

Chú thích:

-   Dung dịch natri hypoclorit nói trên được pha chế bằng cách thêm 30ml dung dịch natri hypoclorit 3 %, vào 200ml dung dịch natri sunfat 25%. Bảo quản trong chai mẫu.

-   Dung  dịch  kali  sunfoxianua  pha  chế  bằng  cách  thêm  2g  kali  sunfoxianua  KCNS,  vào

200ml dung dịch natri sunfat 25%.

4. Dụng cụ và thuốc thử

4.1. Dụng cụ

- Chai thủy tinh nút mài, dung tích l00 – 300ml, cân chính xác đến 0,lml.

- Pipet chia độ có lô chảy không nhỏ để thêm các dung dịch cố định oxi.

- Xiphông.

4.2. Thuốc thử

Các thuốc thử phải được pha chế từ các hóa chất tinh khiết phân tích và nước cất hai lần.

4.2.1. Các dung dịch cố định oxi

- Dung dịch A

Hòa tan 425g mangan clorua MnCl24H2O bằng nước cất trong bình định mức l lít rồi định mức thể tích đến vạch. Cũng có thể dùng mangan sunfat MnSO4. 4H2O (480 g/l) thay cho mangan clorua.

- Dung dịch B

Hòa tan 150g kali iodua (KI) hoặc 136g natri iodua (NaI) trong 200ml nước cất. Hòa  tan  500g  natri  hidroxit  NaOH  (hoặc  700g  kali  hidroxit  KOH)  trong  500ml nước cất. Trộn lẫn hai dung dịch thu được rồi pha loãng thành 1 lít.

4.2.2. Axit clohidric HCl, dung dịch 2: 1

Trộn hai thể tích dung dịch axit clohidric HCl đậm đặc (d = l,19) với một thể tích nước cất.

4.2.3. Dung dịch tinh bột (hồ tinh bột), dung dịch 0,5%

Hòa tan 0,5g tinh bột vào l00ml nước cất rồi đun đến sôi. Dung dịch được pha chế từng ngày để sử dụng. Muốn để lâu hơn phải thêm một lượng nhỏ chất bảo quản (như rượu amilic clorofom, axit salisilic).

4.2.4. Kali dicromat KCrO7, dung dịch 0,02N

Hòa tan 0,9807g kali dicromat K2CrO7  (đã được Sấy khô ở l050C) bằng nước cất trong bình định mức 1 lít, định mức đến vạch.

4.2.5. Natri thiosunfat Na2S2O3, dung dịch 0,02N

Hòa tan 4,96g natri thiosunfat Na2S2O3.5H2O và 0,2g natri cacbonat Na2CO3  bằng nước cất trong bình định mức dung tích 1 lít. Định mức thể tích đến  vạch.

Xác định nồng độ chính xác của dung dịch này như sau:

Cho 100ml nước cất vào bình nón nút mài dung tích 250ml, lần lượt thêm vào 1g kali  iodua  KI,  thêm  chính  xác  10ml  dung  dịch  kali  dicromat  K2Cr2O7   0,02N  và 10ml dung dịch axit clohidric HCl 2: l. Lắc nhẹ, ngay sau khi tan hết KI, chuẩn độ bằng dung dịch natri thiosunfat đến màu vàng nhạt. Thêm 1ml dung dịch hồ tinh bột rồi tiếp tục chuẩn độ đến mất màu xanh.  Nồng  độ  chính  xác  (Nl)  của  dung dịch natri thiosunfat được tính theo công thức:

N1=

Trong đó:

N1  - Nồng độ đương lượng của dung dịch natri thiosunfat, N;

V l - Thể tích dung dịch natri thiosunfat tiêu tốn, ml;

N2  - Nồng độ đương lượng của dung dịch kali dicromat (0,02N);

V2  - Thể tích dung dịch kali dicromat lấy để chuẩn độ (10ml) .

Nống  độ  chính  xác  của  dung  dịch  natn  thiosunfat  phải  được  kiểm  tra  hàng tuần

5. Lấy mẫu

5.1. Mẫu lấy để xác định oxi hòa tan phải đại diện cho môi trường nước cần nghiên cứu. Thiết bị lấy mẫu cần đảm bảo không bị xục bọt khí. Khi lấy lên khỏi môi trường n- ước phải đậy nút chặt.

5.2. Cần phân tích mẫu ngay sau khi lấy mẫu. Nếu không có điều kiện phân tích ngay phải thực hiện tại chỗ bước cố định oxi.

6. Cách tiến hành

6.1. Cố định oxi

Dùng xiphông chuyển nước mẫu vào đầy chai cố định oxi sao cho tránh xục bọt, đầu xiphông để sát đáy chai, trong khi chai đầy dần thì từ từ rút lên và tiếp tục cho chảy tràn khoảng100ml.

Dùng pipet thêm vào chai lml dung dịch A. Dùng pipet khác thêm vào chai lml dung dịch B. Khi thêm, đầu pipet để ở giữa chai rồi vừa cho dung dịch vào chai vừa rút pipet lên. Đậy nút sao cho không có bọt khí. Lắc lộn vòng chai nhiều lần rồi để yên cho kết tủa lắng xuống. Bảo quản chai trong chỗ mát và tối cho đến khi phân tích tiếp.

6.2. Thêm vào 5ml dung dịch axit clohidric 2: 1, để đầu pipet xuống gần lớp kết tủa rồi vừa cho dung dịch axit chảy vừa rút dần pipet lên. Phần chất lỏng trong suốt trên tràn ra ngoài không ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Đậy nút chai vào lắc lộn vòng chai nhiều lần cho đến khi hòa tan hết kết tủa.

6.3. Chuyển toàn bộ dung dịch trong chai vào bình nón dung tích 500ml, tráng chai bằng một  ít  nước  cất  rồi  tập  trung  cả  vào  bình  nón.  Chuẩn  độ  bằng  dung  dịch  natri thiosunfat (3.2.5) tới màu vàng nhạt. Thêm lml dung dịch tinh bột và tiếp tục chuẩn

độ đến vừa mất màu (không quan tâm đến sự lại màu).

Có thể lấy chính xác 50ml dung dịch đã axit hóa trong chai chuyển vào bình nón dung tích 250ml để chuẩn độ. Các thủ tục chuẩn độ tương tự như trên.

7. Tính toán kết quả

7.1. Trong trường hợp chuẩn độ toàn bộ thể tích chai cố định oxi, nồng độ oxi hoà tan x, tính bằng mg/l, được tính theo công thức:

X=

Trong đó

8 - đương lượng của oxi;

N - nồng độ đương lượng gam của dung dịch natri thiosunfat, N;

n - thể tích dung dịch natri thiosunfat tiêu tốn, ml;

V thể tích chai cố định oxi, ml;

2 - thể tích nước mẫu tràn ra ngoài chai do thêm các dung dịch cố định oxi vào.

Trong trường hợp chỉ chuẩn độ 50ml dung dịch trong chai, nồng độ oxi hòa tan được tính theo công thức:

7.2. Mức độ bão hòa oxi tan y, tính bằng %, được tính theo công thức:

Trong đó:

x - nồng độ oxi hòa tan xác định được, mg/l;

x0  - nồng độ oxi cân bằng ở nhiệt độ đo khi lấy mẫu nước ở áp suất khí quyển 760mm Hg (xem phụ lục A); mg/l;

p - áp suất khí quyển khi phân tích, mmHg;

Hiệu chỉnh hàm lượng muối hòa tan bằng cách lấy nồng độ oxi cân bằng tra từ phụ lục A trừ đi mức độ giảm độ tan của oxi theo hàm lượng muối (xem phụ lục B).

Phụ lục A

Nồng độ cân bằng của oxi (P = 760 mmHg)

Phụ lục B

Ảnh hưởng  của muối hoà tan đến độ tan của oxi trong nước