Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

1


í

m
ĐẠI HỌC THÁI

NGUYÊN

K H O A KHOA HỌC T ự NHIÊN VÀ XÃ H Ộ I

LÊ THỊ HƯƠNG

N G H I Ê N
C Ủ A

N Ư Ớ C

C Ứ U

L À M

S I N H

G I Ả M

H O A T
•

Đ Ồ
C Ứ N G
•
T H Á I
N G U Y Ê N

TL-o*JỠ
RAI HỌC THẢI NGUYỀN
KHOA KHO* HỌC rự NHIÊN VÀ XÃ HỘI
T H Ư

V I Ệ N

L U Â N V Ă N T Ố T N G H I Ê P ĐAI
•
•
•
NGÀNH HOA HỌC
Chun
ngành:
Hoa vơ cơ

H Ĩ C
•

G i á o viên hướng dẫn: M a C h ư ơ n g L i ê m

T H Á I N G U Y Ê N - 2008
[


Ị
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

2


L Ờ I CẢM ƠN

E m x i n b à y t ỏ l ò n g b i ế t ơn của em t ớ i c á c thầy c ô giảng dạy t ạ i b ộ m ô n
Hoa học c ù n g c á c thầy c ô g i á o c ô n g t á c trong Khoa, vì những k i ế n thức q u ý
b á u m à c á c thầy c ô đ ã t r u y ề n đạt cho em trong những n ă m qua.
V ớ i l ò n g b i ế t ơ n sâu sắc nhất, em x i n c ả m ơn thầy g i á o M a C h ư ơ n g
L i ê m đ ã giao đ ề tài, t ậ n tình hướng dẫn và tạo đ i ề u k i ệ n cho em h o à n t h à n h
l u ậ n văn n à y .
C u ố i c ù n g tôi x i n trân t h à n h c ả m ơn c á c bạn l ớ p cử n h â n Hoa K 2 đ ã
g i ú p đ ỡ tôi trong suốt q u á trình học tập t ạ i Khoa v à trong q u á trình tơi h o à n
t h à n h bản l u ậ n v ă n .

T h á i N g u y ê n , n g à y 20/05/2008
Sinh v i ê n : L ê T h ị H ư ơ n g

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

3


MỤC LỤC
P H Ầ N 1: T Ổ N G Q U A N


Ì

CHƯƠNG Ì NƯỚC VÀ TÀI NGUYÊN NƯỚC

Ì

1.1. V à i n é t v ề n ư ớ c

Ì

1.2. T í n h c h ấ t v ậ t lí c ủ a n ư ớ c

2

1.3. T í n h c h ấ t hoa h ọ c c ủ a n ư ớ c

3

1.4. T à i n g u y ê n n ư ớ c t r ê n t h ế g i ớ i v à ở V i ệ t N a m

4

CHƯƠNG 2 TÌM H I Ể U VẾ NƯỚC CÚNG

6

2.1. Đ ộ cứng của nước t ự n h i ê n

6


2.2. N g u ồ n gốc c á c i o n k ì m l o ạ i c a n x i , m a g i ê , sắt t r o n g n ư ớ c

7

2.3. T á c h ạ i c ủ a n ư ớ c c ứ n g

9

2.4. P h â n l o ạ i đ ộ c ứ n g

10

2.5. V à i n é t v ề c a n x i , m a g i ê , sắt

11

2.6. C á c p h ư ơ n g p h á p x á c đ ị n h h à m l ư ợ n g c a n x i , m a g i ê , sắt t r o n g
nước

13

2.7. C á c p h ư ơ n g p h á p g i ả m đ ộ c ứ n g c ủ a n ư ớ c

16

P H Ầ N 2: T H Ự C N G H I Ệ M

20

C H Ư Ơ N G Ì N Ộ I DUNG VÀ PHƯƠNG P H Á P N G H I Ê N c ứ u

1.1. P h ư ơ n g p h á p c o m p l e x o n x á c đ ị n h h à m l ư ợ n g c a n x i , m a g i ê

20
20

1.2. X á c đ ị n h sắt b ằ n g p h ư ơ n g p h á p so m à u v ó i t h u ố c t h ử
o.phenantrolin

27

1.3. Á p d ụ n g c á c p h ư ơ n g p h á p v ậ t lý v à p h ư ơ n g p h á p hoa học l à m
g i ả m đ ộ cứng của nước

30

CHƯƠNG 2 K Ế T QUẢ NGHIÊN c ứ u

31

2.1. X â y d ự n g đ ư ờ n g c h u ẩ n và k i ể m t r a đ ộ c h í n h x á c của đ ư ờ n g
chuẩn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

31

4


2.2. Đ ể c h ứ n g m i n h p h ư ơ n g p h á p n à y c h ỉ cho p h é p x á c đ ị n h n ồ n g đ ộ

s á t 0,2- 6 mg/1 t a x â y d ự n g đ ư ờ n g c h u ẩ n x á c đ ị n h s ắ t c ó n ồ n g đ ộ
c »** > 6 m g / l v à c *•* < 0,2mg/l

32

2.3. K i ể m t r a đ ộ c h í n h x á c c ủ a đ ư ờ n g c h u ẩ n v à t í n h sai s ố

33

2.4. T i ế n h à n h x á c đ ị n h đ ộ c ứ n g , h à m l ư ợ n g sắt t r o n g n ư ớ c

35

2.5. G i ả m đ ộ c ứ n g c ủ a n ư ớ c b ằ n g p h ư ơ n g p h á p gia n h i ệ t

38

2.6. G i ả m đ ộ c ứ n g c ủ a n ư ớ c b ằ n g p h ư ơ n g p h á p hoa h ọ c ( d ù n g
Na2C03)

40

2.7. G i ả m đ ộ c ứ n g c ủ a n ư ớ c k ế t h ợ p p h ư ơ n g p h á p gia n h i ệ t v ớ i
p h ư ơ n g p h á p hấp phụ than hoạt tính

41

2.8. G i ả m đ ộ c ứ n g c ủ a n ư ớ c b ằ n g p h ư ơ n g p h á p hoa h ọ c ( d ù n g
N a C 0 ) k ế t hợp phương p h á p hấp phụ than hoạt tính
2


3

43

KẾT LUẬN

47

TÀI L I Ệ U T H A M K H Ả O

48

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

5


T Ó M TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u

ĐỂ TÀI

LUẬN VÃN TỐT NGHIỆP
Trong khoa l u ậ n n à y chứng tôi đ ã n g h i ê n cứu x á c đ ị n h đ ộ c ú n g của
nước v à h à m lượng sắt trong nước sinh hoạt T h á i N g u y ê n b ằ n g p h ư ơ n g p h á p
chuẩn đ ộ t h ể t í c h , p h ư ơ n g p h á p trắc quang. T ừ đ ố á p d ụ n g c á c b i ệ n p h á p
n h ằ m g i ả m đ ộ c ú n g , h à m lượng sắt của nước và thu được m ộ t số k ế t q u ả sau:
1. X â y d ự n g đ ư ờ n g chuẩn v à k i ể m tra đ ộ c h í n h x á c của đ ư ờ n g chuẩn
x á c đ ị n h sắt ( h ì n h 12).
2. X á c đ ị n h đ ộ cứng bằng chuẩn đ ộ E D T A (bằng 10).

3. X á c đ ị n h h à m lượng sắt bằng p h ư ơ n g p h á p so m à u v ớ i thuốc t h ử
o.phenantrolin (bảng l i ) .
4. K ế t q u ả g i ả m đ ộ c ú n g nước sinh hoạt T h á i N g u y ê n
- P h ư ơ n g p h á p gia nhiệt (bảng 12, bảng 13).
- P h ư ơ n g p h á p hoa học ( d ù n g N ^ c c ^ ) (bảng 15, b ằ n g 16).
- K ế t h ợ p p h ư ơ n g p h á p gia nhiệt, p h ư ơ n g p h á p h ấ p p h ụ than hoạt t í n h
(bảng 17, b ả n g 18).
- K ế t h ợ p p h ư ơ n g p h á p hoa học, p h ư ơ n g p h á p h ấ p p h ụ than hoạt t í n h
(bảng 19, b ả n g 20).
T r o n g đ ố p h ư ơ n g p h á p : k ế t h ợ p p h ư ơ n g p h á p hoa h ọ c v ớ i p h ư ơ n g
p h á p h ấ p p h ụ t h a n h o ạ t t í n h đ e m l ạ i h i ệ u q u ả cao nhất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

6


M Ở ĐẦU
N ư ớ c l à tài n g u y ê n đặc b i ệ t quan trọng, q u y ế t định sự t ổ n t ạ i v à p h á t
t r i ể n của sự sống t r ê n trái đ ấ t . Nước là m ộ t nhu cẩu t h i ế t y ế u cho m ọ i sinh vật,
k h ô n g cố nước cuộc sống trên trái đất k h ô n g t h ể t ồ n t ạ i . H ằ n g n g à y c ơ t h ể
n g ư ờ i c ầ n t ừ 3 - 10 lít nước cho c á c hoạt đ ộ n g b ì n h thường.
N ư ớ c ta n ằ m trong v ù n g k h í h ậ u n h i ệ t đ ớ i g i ó m ù a . T a i n g u y ê n nước
mặt, nước n g ầ m r ấ t phong p h ú , n h ư n g nước dừng cho sản x u ấ t v à đặc b i ệ t
nước sạch cho sinh hoạt của con n g ư ờ i c ò n r ấ t h ạ n c h ế . D o sự p h á t t r i ể n c ô n g
nghiệp, đ ô thị v à b ù n g n ổ d â n số đ ã l à m cho n g u ồ n nước t ự n h i ê n bị hao k i ệ t
và ô n h i ễ m n g u ồ n nước mặt, nước n g ầ m đ ã xuất h i ệ n ở n h i ề u nơi v à n g à y
c à n g trở n ê n t r ầ m trọng, k é o theo lượng nước sạch n g à y c à n g thu hẹp.
T h á i N g u y ê n là tỉnh c ó địa h ì n h n h i ề u n ú i , đặc b i ệ t n ú i đ á vôi. Trong
k h i đ ó nước sinh hoạt T h á i N g u y ê n được l ấ y chủ y ế u t ừ s ô n g , suối, h ồ , nước

n g ầ m . . . t r ê n địa b à n tỉnh. V ì v ậ y việc nguồn nước sinh hoạt bị cứng là đ i ề u r ấ t
d ễ x ả y ra. K h i đ ộ cứng của nước vượt q u á g i ớ i h ạ n cho p h é p sẽ g â y bất l ợ i
trong sản x u ấ t v à ả n h hưởng x ấ u đ ế n sức k h ỏ e con n g ư ờ i . Đ ể đ á n h g i á thực
trạng nước d ù n g sinh hoạt thì việc x á c định đ ộ cứng trong nước v à l à m g i ả m
đ ộ cứng là h ế t sức cần thiết. C h í n h vì v ậ y tôi đ ã c h ọ n đ ề tài "Nghiên
giảm độ cứng

của nước sinh hoạt Thái Nguyên"

cứu

làm

v ớ i mục tiêu g ó p phần đ á n h

giá thực trạng v à c ả i t h i ệ n nước sinh hoạt của T h á i N g u y ê n . Đ ể thực h i ệ n mục
tiêu đ ó c h ú n g tôi t i ế n h à n h 2 n ộ i dung sau:
- X á c đ ị n h đ ộ cứng, h à m lượng sắt trong nước sinh hoạt T h á i N g u y ê n .
- Á p d ụ n g c á c p h ư ơ n g p h á p l à m g i ả m đ ộ cứng của nước.
T ừ đ ó so s á n h v ớ i tiêu chuẩn nước v ệ sinh ă n u ố n g của B ộ Y T ế , tiêu
chuẩn của t ổ chức Y T ế t h ế g i ớ i W H O đ ể đ á n h g i á mức đ ộ ô n h i ễ m v à t ì m ra
g i ả i p h á p l à m g i ả m đ ộ cứng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

7


V ì đ ề tài g ắ n v ớ i thực t ế sản xuất, c h ú n g t ô i gặp r ấ t n h i ề u k h ố k h ă n .
M ặ c d ừ đ ã h ế t sức c ố gắng, n h ư n g trong t h ờ i gian ngắn, t r ì n h đ ộ h i ể u b i ế t cố

h ạ n , vì v ậ y l u ậ n v ă n k h ô n g t h ể t r á n h k h ỏ i k h i ế m k h u y ế t v à sai sốt, mong nhận
được những ý k i ế n đ ố n g g ó p của c á c thầy, c á c c ô v à đ ổ n g nghiệp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

8


PHẦN lĩ TỔNG

QUAN

CHƯƠNG Ì
N Ư Ớ C V À TÀI N G U Y Ê N

N Ư Ớ C

1.1. V à i n é t v ề n ư ớ c
Nước là m ộ t hợp chất hoa học của o x i v à h i đ r o , c ó c ơ n g thức hoa học là
H 2 0 . V ớ i c á c tính chất lý hoa đặc b i ệ t (tính lưỡng cực, liên k ế t h i đ r o , tính
chất bất thường của k h ố i lượng

riêng...).

P h â n tử nước bao g ồ m hai n g u y ê n tử

hiđro v à m ộ t n g u y ê n t ử o x i . v ề m ặ t h ì n h học p h â n tử nước c ó g ó c liên k ế t là
104,50, c h i ề u d à i liên k ế t o - H là 0 , 9 6 Ă [ 1 ] .

I


Hình

1: Mơ hình phân

tử nước

[13]

D o c ấ u t ạ o k h ô n g đ ố i xứng, H 0 là p h â n t ủ c ó cực, đ ộ dài lưỡng cực là
2

0,39Ả v à cực tính l ớ n bằng 1,84D. D o đ ó p h â n tử nước c ó k h ả n ă n g h ì n h
thành liên k ế t h i đ r ô v ớ i c á c p h â n tử nước k h á c , c á c chất k h á c [ 8 ] .

Hình

2: Liên kết tứđro trong phân

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Ì

tử nước

[13]

9



1.2. T í n h c h ấ t v ậ t lí c ủ a n ư ớ c
N ư ớ c là chất l ỏ n g trong suốt, k h ô n g m à u , k h ô n g m ù i , k h ô n g v ị , l ớ p
nước d à y c ố m à u xanh n h á t . Nước c ó ba trạng thái t ồ n t ạ i : r ắ n , l ỏ n g , k h í . Nước
là dung m ô i t ố t n h ờ tính lưỡng cực của n ó .
1.2.1. K h ố i l ư ợ n g r i ê n g
Trong k h o ả n g từ 0 - 4 ° c là t ư ơ n g quan tỉ l ệ thuận: N h i ệ t đ ộ t ă n g tỉ trọng
t ă n g . K h i n h i ệ t đ ộ t ă n g > 4 ° c là t ư ơ n g quan tỉ l ệ nghịch: N h i ệ t đ ộ t ă n g tỉ trọng
g i ả m . N ư ó c c ó tỉ trọng l ớ n nhất ở 4 ° c ( l , 0 0 0 g / c m ) .
3

N g ư ờ i ta thấy r ằ n g do c ó liên k ế t h i đ r o giữa c á c p h â n tử nước. T r ạ n g
thái r ắ n trong nước đ á cố h i ệ n tượng tụ hợp p h â n tử d ư ớ i dạng ( H 0 ) s c ó cấu
2

trúc t ứ d i ệ n , r ỗ n g . M ộ t p h â n tử H 0 n ằ m ở t â m của tứ d i ê n liên k ế t v ớ i 4 p h â n
2

tử H 0 ở 4 đỉnh của t ứ d i ệ n n h ờ liên k ế t h i đ r o . K h o ả n g c á c h giữa c á c p h â n tử
2

nước x ấ p xỉ 2,8Ả. D o v ậ y nước đ á c ó k h ố i lượng r i ê n g n h ỏ h ơ n nước l ỏ n g .
K h ỉ nước đ á n ó n g chảy m ộ t phần liên k ế t h i đ r o giữa c á c p h â n tử nước
bị đ ú t ra, c á c p h â n tử nước xích l ạ i g ầ n nhau h ơ n , k h ố i lượng riêng của nước
t ă n g l ê n . K h i t i ế p tục t ă n g nhiệt đ ộ thì m ộ t m ặ t do số liên k ế t h i đ r o đ ứ t t i ế p
tục t ă n g l à m k h ố i lượng riêng của nước t ă n g . N h ư n g m ặ t k h á c do chuyển đ ộ n g
nhiệt t ă n g l à m k h ố i lượng riêng g i ả m dần. D o quan h ệ t ư ơ n g h ỗ giữa hai sự
b i ế n đ ổ i n à y l à m cho nước c ó k h ố i lượng riêng đ ạ t cực đ ạ i ở 4 ° c [ 1 ] .

Hình


3: Mơ tả sự dời xa của các phán

tử nước để tạo liên kết

lục giác mở khi đơng lạnh Ở4°c

tinh

[14]

2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

10

thể


1.2.2. Đ ộ d ẫ n n h i ệ t
N h i ệ t dung của nước ( l c a l / g ) l ớ n gấp 3300 l ầ n n h i ệ t dung của k h ổ n g
k h í . T í n h chất đặc b i ệ t n à y của nước, đ ã tạo ra k h ả n ă n g cực k ì quan trọng của
nước đ ố i v ớ i m ô i trường xung quanh là đ i ề u hoa k h í h ậ u trên trái đ ấ t [ 1 ] .
1.2.3. Sức c ă n g b ề m ậ t v à l ự c d í n h k ì l ạ c ủ a n ư ớ c
D o tạo l i ê n k ế t h i đ r o giữa c á c p h â n t ử n ê n nước cố sức c ă n g b ề m ặ t l ớ n .
Nước c ò n c ó lực d í n h k ì l ạ . L ự c d í n h n à y đ ố i v ớ i c á c v ậ t t h ể k h á c nhau rất
k h á c nhau. N ư ớ c k h ơ n g d í n h chặt n h ư n g l ạ i n h ú n g ướt v ả i , b ô n g , đất, hầu n h ư
tất cả hợp chất v ô c ơ v à hữu cơ.
Sức c ă n g b ề m ặ t p h ố i hợp v ớ i lực d í n h c ó t h ể n â n g cao cột nước ư o n g
Ống lên m ộ t đ ộ cao đ á n g k ể , tính chất n à y c ó ý nghĩa sinh học r ấ t thực t ế và
đ ó n g m ộ t vai t r ò đặc b i ệ t quan trọng trong đ ờ i sống con n g ư ờ i . N ó c ó liên

quan đ ế n h i ệ n tượng mao dẫn, sự c h u y ể n đ ộ n g của nhựa sống theo rẽ v à t h â n
c â y , sự v ậ n đ ộ n g của m á u trong c ơ t h ể n g ư ờ i [ 5 ] .
1.3. T í n h c h ấ t hoa h ọ c c ủ a n ư ớ c
V ề m ặ t hoa học, nước là hợp chất rất c ó k h ả n ă n g phản ứng. N ó k ế t hợp
v ớ i n h i ề u n g u y ê n t ố , ô x i t của c á c n g u y ê n t ố , c á c m u ố i .
Na + H O
z

-»

K 0+H 0->
2

2

N a O H + 1/2 H

2

t

2KOH

T r o n g p h â n t ử nước, ô x i vừa c ó số ơ x i hoa -2 v à h i đ r o c ó ơ x i hoa + 1
cho n ê n n ư ớ c vừa c ó t í n h ơ x i hoa vừa c ó tính k h ử . N h ữ n g chất ô x i hoa manh
và những chất k h ử m ạ n h k h ô n g t h ể t ồ n t ạ i trong nước m à p h â n huy nước g i ả i
p h ó n g ô x i v à h i đ r o . N h ữ n g chất ô x i hoa trung b ì n h v à chất k h ử trung b ì n h cho
phản ứng t h u ậ n nghịch v ớ i nước ở nhiệt đ ộ cao.
T r o n g c á c chất ô x i hoa, chỉ Flo cho phản ứng h o à n t o à n v ớ i nước ỏ
nhiệt đ ộ t h ư ờ n g c ò n c á c halogen k h á c cho phản ứng thuận nghịch.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

11


Trong c á c chất k h ử n h ư p , c , s v à Bo cho phản ứng m ạ n h v ớ i nước ở
n h i ệ t đ ộ cao, k i m l o ạ i k i ề m , k i ề m t h ổ ở n h i ệ t đ ộ thường hoặc nhiệt đ ộ thấp.
B ộ t M g v à b ộ t A I đ a n g c h á y sẽ t i ế p tục c h á y trong h ơ i nước ở 1 0 0 ° c . N h ữ n g
k i m l o ạ i n h ư Fe, Z n , N i , Co, M n , Cr cho phản ứng thuận nghịch v à o khoảng
5 0 0 ° c . T h i ế c v à c h ì thực t ế k h ơ n g phản ứng, thủy n g â n v à c á c k i m l o ạ i k h á c
k h ô n g t á c d ụ n g v ớ i nước ở bất cứ nhiệt đ ộ n à o [ 8 ] .
1.4. T à i n g u y ê n n ư ớ c t r ê n t h ế g i ớ i v à ở V i ệ t N a m
Theo t í n h t o á n h i ệ n nay lượng nước trên trái đ ấ t v à o k h o ả n g 1,38 tỉ k m .
3

Trong đ ó 97,4% là nước m ặ n trong c á c đ ạ i d ư ơ n g trên t h ế g i ớ i , phần c ò n l ạ i
2,6% là nước n g ọ t t ồ n t ạ i c h ủ y ế u d ư ớ i dạng b ă n g t u y ế t đ ố n g ở c á c cực v à trên
c á c n g ọ n n ú i . Chỉ c ó 0,003% là nước sạch m à con n g ư ờ i c ó t h ể sử dụng. N g à y
nay nước được x e m là tài n g u y ê n quan trọng nhất của con n g ư ờ i v à sinh vật
trên trái đ ấ t . M a y m ắ n thay tài n g u y ê n n à y k h ô n g q u á h i ế m h o i , chu trình tự
n h i ê n l ạ i c ó k h ả n ă n g tái tạo n ế u sử dụng k h ô n k h é o v à quy hoạch t h ậ n trọng,
thì n ó m ã i t ồ n t ạ i v à phục vụ l ợ i ích cho con n g ư ờ i . N h ư n g h i ệ n nay v ấ n đ ề
nước ngọt t r ở n ê n cấp b á c h , sự tái sinh nước ngọt k h ô n g k ị p đ á p ứng nhu cầu
của con n g ư ờ i n ê n n h i ề u nơi trên t h ế g i ớ i nhất là ở v ù n g đ ô n g d â n c ư v à c á c
đ ô thị l ớ n , sự ô n h i ễ m nguồn nước sinh hoạt n g à y c à n g n g h i ê m trọng. Đ â y là
vấn đ ề h ế t sức quan trọng v à bức b á c h đ a n g đ e dọa cuộc sống của con n g ư ờ i
cũng n h ư c á c sinh vật.
V i ệ t N a m c ó tài n g u y ê n nước d ồ i d à o so v ớ i c á c nước t r ê n t h ế g i ớ i ,
lượng nước t r u n g b ì n h khoảng từ 1800 - 2 0 0 0 m m / n ă m . T ổ n g lượng nước trên

toàn l ã n h t h ổ k h o ả n g 6 4 0 k m / n ă m , tạo ra m ộ t d ò n g chảy của c á c con s ô n g , h ồ
3

khoảng 3 1 3 k m . M ặ c d ù v ậ y , do nước ta c ó m ậ t đ ộ d â n số cao n ê n b ì n h q u â n
3

lượng nước t r ê n đ ầ u n g ư ờ i thấp hom trên t h ế g i ớ i v à đ ứ n g trước nguy c ơ tụt
xuống t h ấ p h ơ n . Sự p h â n b ố lượng nước k h ô n g đ ề u v à dao đ ộ n g phức tạp theo
thời gian là n g u y ê n n h â n g â y n ê n l ũ l ụ t và h ạ n h á n , g â y n h i ề u t h i ệ t h ạ i đ ế n
m ù a m à n g , tài sản v à ảnh h ư ở n g đ ế n n ề n k i n h t ế quốc gia. N g o à i ra c ị n g â y

4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

12


n h i ề u trở n g ạ i cho v i ệ c trị t h ú y , khai t h á c d ò n g . Sự p h á t t r i ể n c ô n g n g h i ệ p v à
n ô n g nghiệp, sự gia t ă n g d â n số đ ã k é o theo nhu cầu sử d ụ n g nước t ă n g lên.
T r o n g k h ỉ đ ố chất lượng nước n g à y c à n g g i ả m , mức đ ộ ổ n h i ê m n g à y c à n g
t ă n g , do v i ệ c sử d ụ n g thuốc trừ sâu trong n ô n g nghiệp, lượng nước t h ả i ra m ô i
trường của c á c n h à m á y l u y ệ n k i m , nhiệt đ i ệ n , hoa chất, thực p h ẩ m , c ù n g v ớ i
lượng nước t h ả i do sinh h o ạ t . . . đ ã trở t h à n h v ấ n đ ề cấp b á c h cần t o à n n h â n
l o ạ i quan t â m [ 1 4 ] .

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

5

13



CHƯƠNG 2
T Ì M H I Ể U V Ế N Ư Ớ C

C Ú N G

2.1. Đ ộ cứng của nước t ự nhiên
T ổ n g h à m lượng c á c cation k i ề m t h ổ ( C a , M g
2+

2 +

B a , Sĩ *) v à Fe "\
2+

2

2

M n , A l . . . hoa tan trong nước được g ọ i là t ổ n g đ ộ cứng hoặc đ ộ cứng tổng
2 +

3 +

cộng của nước, t h ô n g t h ư ờ n g được g ọ i ngắn g ọ n là đ ộ cứng của nước.
T ổ n g đ ộ cứng của nước được b i ể u thị bằng t ổ n g số m i l i đ ư ơ n g lượng
c á c cation

kiềm


t h ổ hoa

tan trong

Hít nước (mđl/1) hoặc chuyển

ra

mgCaCOa/l.
B ả n g l ị Thang đ á n h g i á đ ộ cứng của nước.
T ổ n g đ ộ cứng
mđl/1
0~

1,5

mgCaCCyi

Đ á n h giá đ ô cứng của nước

0-75

Nước rất m ề m
Nước m ề m

> 1,5 ~ 3,0

> 75 ~ 1 5 0


> 3,0 ~ 6,0

>150 ~300

N ư ớ c h ơ i cứng

> 6,0 ~ 9,0

> 300 ~ 4 5 0

N ư ớ c cứng

>9,0

>450

N ư ớ c rất cứng

Đ ộ cứng cho p h é p d ù n g cho nước u ố n g
+ T i ê u chuẩn W H O (2005): K h ô n g h ư ớ n g d ẫ n h à m lượng cho p h é p .
+ T i ê u chuẩn của B ộ Y t ế V i ệ t N a m (2002):

300mgCaCO3/l.

T r o n g đ i ề u k i ệ n c ó t h ể , n ê n d ù n g nước c ó đ ộ cứng <

300mgCaCO3/l

(nước m ề m ~ h ơ i cứng) đ ể ă n uống [ 7 ] .


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

6

14


Bảng 2: M ộ t s ố nước d ù n g đ ơ n vị đ ộ (° ) đ ể b i ể u thị đ ộ cứng của nước
m ổ ì/1

mgCaC
1 đ ộ Đ ứ c (°d hoặc ° D H )

0,375

17,85

1 đ ộ A n h (°e hoặc °Clark)

0,285

14,25

1 đ ộ P h á p (°f hoặc °F)

0,200

10,0

Đ ộ c ứ n g theo đ ộ

2.2. N g u ồ n gốc c á c l o n k ì m l o ạ i c a n x i , m a g ỉ ê , sắt t r o n g n ư ớ c
2 . 2 . 1 . N g u ồ n gốc c á c l o n k i m l o ạ i c a n x i , m a g i ê t r o n g n ư ớ c
Trong c á c k i m l o ạ i k i ề m t h ổ , canxi v à m a g i ê là hai n g u y ê n t ố t ồ n t ạ i
trong nước t ự n h i ê n ở d ạ n g hoa tan: ion C a , M g
2+

là c á c i o n c h í n h của nước tự n h i ê n , c á c i o n B a

2 +

v ớ i h à m lượng l ớ n , c h ú n g

2 +

, Si

2 +

, Be " " chỉ c ó h à m lượng
2

1

rất n h ỏ .
N g u ồ n gốc của c á c lon C a , M g * trong nước tự n h i ê n là từ sự phong
2+

2

hoa hoa học c á c l o ạ i đ á v à k h o á n g v ậ t trên b ẻ m ặ t trái đ ấ t b ở i nước m ư a , nước
n g ẩ m . . . (chứa axit cacbonic v à c á c axit k h á c ) .
M ộ t số v í d ụ v ề c á c phản ứng phong hoa, hoa tan c á c k h o á n g v ậ t chứa
canxi, m a g i ê :
Canxit:

CaCOa + C O + H 0
z

Đolomit:
Talc:

—

2

C a + 2HCO3
2 +

[Ca,Mg] ( C 0 ) + 2 C 0 + 2 H 0
3

Mg Si O (OH)
3

4

1 0

Thạch cao:

2

2

—

2

+ 6C0 + 6H 0

2

2

4

2

2

2 +

2 +

SMg * + 6 H C 0
2

2

CaS0 .2H 0 + H 0

Ca + M g

—

Ca

2+

+ S0

2
4

3

+ 4HCO3
+ 4H Si0
2

3

+ 3H 0
2

K h o á n g v ậ t thuộc l ớ p alumosilicat:
2CaAl Si 0
2

2

8

+ H S0 + 4H 0
2

4

2

anoctit

2 A l S i 0 ( O H ) + 2Ca + S 0
2+

2

2

5

4

2
4

+ 20H

caolinit

Canxit v à đ o l o m i t là c á c k h o á n g k h á p h ổ b i ế n trên b ề m ặ t trái đ ấ t , l ạ i là
c á c k h o á n g t h ứ sinh k é m b ề n hoa học, d ễ bị hoa tan. M ặ t k h á c k i m l o ạ i k i ề m
t h ổ (trừ Be) là c á c k i m l o ạ i t h ú y p h â n y ế u , k h ô n g k ế t tủa h i đ r o x i t trong nước

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

15


t ự n h i ê n , chỉ k h i p H nước r ấ t cao c h ú n g m ớ i c ó t h ể k ế t tủa t h à n h c á c k h o á n g
cacbonat, p h ô t p h a t . . . V ì c á c lí do t r ê n , C a , Mg " " t h ư ờ n g c ó h à m lượng l ớ n
2 +

2

1

nhất trong c á c cation của nước mặt.
N ư ớ c trong t ự n h i ê n c ó cả nước cứng l ẫ n nước m ề m , nước m ặ t ở c á c ao
h ồ t ạ i c á c v ù n g n ú i đ á v ô i đ a phần là nước cứng, t h ậ m c h í r ấ t c ú n g . N ư ớ c
n g ầ m h ầ u n h ư l à nước cứng. V ì nước n g ầ m thường c ó m ộ t t h ờ i gian r ấ t d à i
chảy d ư ớ i đ ấ t , t h ẩ m t h ấ u hoặc chảy qua n h i ề u l ớ p đ ấ t đ á v à t h ư ở n g là c ó đ á
v ô i h i ệ n d i ệ n trong c á c l ớ p đ ó . Nước m ề m k h i chảy qua c á c l ớ p đ á v ô i
( C a C 0 ) sẽ b ị t ă n g d ầ n đ ộ cứng. C a C 0 k h ô n g hoa tan trong nước, n h ư n g do
3

3

trong nước l u ơ n l u ơ n c ó m ộ t lượng C 0 hoa tan nhất đ ị n h n ê n sẽ c ó phản ú n g .
2

CaC0 + CO + H 0
3

z

2

=

Ca(HC0 )
3

2

Phản ứ n g theo c h i ề u thuận sẽ m ạ n h h ơ n k h i n ồ n g đ ộ C O trong nước
z

cao và c h i ề u nghịch sẽ m ạ n h h ơ n k h i nồng đ ộ C O j thấp, phản ứng hai c h i ề u sẽ
cân bằng ở m ộ t n ồ n g đ ộ C O nhất đỉnh. Trong nước l u ô n l u ô n c ó C 0
z

2

do bị

h o à tan v à o n ư ớ c c ù n g v ớ i k h ơ n g k h í , được t h ả i ra k h i đ ộ n g thực v ậ t t h ú y sinh
h ô hấp ( q u á t r ì n h h ấ p t h ụ o x i v à t h ả i ra C 0 v à o ban đ ê m của c â y c ỏ ) , k ể cả h ô

2

hấp của v i k h u ẩ n trong c á c q u á t r ì n h l ê n men.
V ì v ậ y ở những v ù n g c ó đ á v ô i , đ ộ c ú n g của nước t h ư ờ n g cao h ơ n c á c
v ù n g k h ơ n g c ó hoặc c ó ít đ á v ô i .
2.2.2. N g u ồ n g ố c i o n k i m l o ạ i s ắ t t r o n g n ư ớ c
M ộ t s ố n g u y ê n n h â n c h í n h l à m nước bị n h i ễ m sắt: N g u ồ n gốc của i o n
F e , F e , trong nước t ự n h i ê n là t ừ sự phong hoa hoa học c á c quặng v à
2+

3+

k h o á n g v ậ t t r ê n b ề m ặ t trái đ ấ t b ở i nước m ư a v à nước n g ầ m (chứa axit
cacbonic v à c á c axit k h á c ) .
M ộ t s ố v í d ụ v ề c á c phản ứng phong hoa hoa tan c á c k h o á n g vật chứa
sắt:
Xiđerit:

FeC0 + 2H
3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

+

->

8

Fe

2 +

+ C0 t
2

+ H 0
2

16


Manhetit:

Fe 0 + 8H

Hematit:

Fe 0 + 6H

3

2

+

4

3

+

->

Fe

-»

2Fe

2 +

+
3+

+ 4H 0
2

+ 3H 0
2

Trong c ơ t h ể đ ộ n g vật, sắt c ó trong hemoglobin, m i o g l o b i n , trong phức
chất í e r i t i n là protein c ó chức n ă n g tạo n ê n những hợp chất k h á c chứa sắt cần
cho c ơ t h ể của sinh vật. Gan v à lá l á c h là b ộ phận g i à u sắt trong c ơ t h ể . N g o à i
ra c á c n h à khoa học c ị n t ì m thấy sắt trong m ộ t số l o ạ i rau, củ, q u ả . . . K h i c á c
sinh vật chết, q u á t r ì n h p h â n huy x á c đ ộ n g thực vật, sắt sẽ h o à tan v à o đ ấ t v à o
nước.
N g o à i ra, do nước t h ả i , p h ế thải của c á c n h à m á y , c á c k h u c ô n g nghiệp
cũng là n g u y ê n n h ã n l à m t ă n g h à m lượng sắt trong nước.
2.3. T á c h ạ i c ủ a n ư ớ c c ứ n g

2.3.1. T r o n g s ả n x u ấ t
N ư ớ c cứng là m ộ t trong những n g u y ê n n h ã n c h ủ y ế u l à m c á c t h i ế t bị
n ồ i h ơ i c á u cặn, g â y ă n m ò n thiết bị, ảnh h ư ở n g h i ệ u suất l à m v i ệ c . D o nước
cứng chứa c á c l o n n h ư Ca2+, M g 2 + . . . những i o n n à y k h i d ù n g nhiệt đ ộ đ u n
sôi sẽ l à m k ế t tủa hoặc k ế t hợp v ớ i i o n â m trong nước t ạ o ra v á n g , c ó c ặ n l ắ n g
ở đ á y n ồ i h ơ i , b ì n h n ó n g l ạ n h và c á c dụng cụ đ u n n ấ u , l à m g i ả m t u ổ i t h ọ của
thiết bị, g i ả m h ệ số cấp nhiệt, c ó k h i c ò n l à m n ổ n ồ i h ơ i , g â y l ã n g p h í n h i ê n
l i ệ u v à k h ô n g an t o à n .
Trong y t ế nước cứng k h ô n g d ù n g đ ể pha c h ế thuốc vì c ó t h ể g â y k ế t tủa
l à m thay đ ổ i t h à n h phẩn của thuốc, s ử dụng nước cứng sẽ l à m h ỏ n g quy trình
sản xuất thuốc, c á c p h é p p h â n tích n g h i ê n cứu k h ơ n g c h í n h x á c l à m hỏng
nhiều dung dịch c ầ n pha c h ế .
2.3.2. T r o n g đ ờ i s ố n g
N ư ớ c c ứ n g g â y t r ở n g ạ i cho đ ờ i sống t h ư ờ n g n g à y . T ắ m g i ặ t x à p h ò n g
trong nước c ứ n g sẽ tạo ra m u ố i canxi stearat: C a ( C H C O O ) k h ô n g tan, chất
1 7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

9

3 5

2

17


n à y l à m cho v ả i sợi m ụ c n á t ra, m ặ t k h á c g â y l ã n g p h í x à p h ị n g v à l à m x à
p h ò n g k h ô n g l ê n b ọ t . D ù n g nước cứng đ ể n ấ u ă n sẽ l à m thực p h ẩ m l â u c h ú i v à

g i ả m m ù i v ị , l à m m ấ t v ị của nước c h è .
N ư ớ c đ á v ô i n ế u q u á tiêu chuẩn cho p h é p sẽ g â y h ạ i sức khỏe v à r ấ t d ễ
ảnh h ư ở n g t ớ i m e n r ă n g . Ở nhũng v ù n g c ó nước sinh hoạt bị n h i ễ m nước cứng,
b à con t h ư ở n g đ u n s ô i nước đ ể lắng, g ạ n l ấ y nước trong. N h ư v ậ y sẽ t ố n chất
đ ố t , h ạ i dụng c ụ đ u n , t ố n n h i ề u thời gian m à k h ô n g bảo đ ả m chất lượng.
Đ ộ cứng v ĩ n h cửu của nước ít ảnh h ư ở n g đ ế n sinh vật t r ừ k h i n ó q u á
cao n h ư n g đ ộ cứng t ạ m t h ờ i l ạ i c ó ảnh hưởng rất l ớ n . N g u y ê n n h â n l à vì t h à n h
phần c h í n h tạo ra đ ộ cứng t ạ m thời l à C a ( H C 0 ) v à M g ( H C 0 ) . K h i phản
3

2

3

2

ứng p h â n huy x ả y ra trong c ơ t h ể sinh vật:
Ca(HC0 )
3

2

Mg(HC0 )
3

2

->

CaC0 ị

->

MgC0 ị

3

3

+ C0

t

2

+ C0 T
2

+
+

H O
z

H 0
2

C á c m u ố i n à y k ế t tủa trong c ơ t h ể sinh v ậ t sẽ g â y h ạ i k h ô n g n h ỏ . Ở con
n g ư ờ i , c h ú n g l à n g u y ê n n h â n g â y ra s ỏ i t h ậ n v à l à m ộ t trong c á c n g u y ê n n h â n
g â y tắc đ ộ n g m ạ c h do đ ó n g cặn ở t h à n h trong của đ ộ n g m ạ c h , c ó t h ể l à m tắc

c á c mao m ạ c h v à n g ă n c ả n q u á trình cung cấp d i n h d ư ỡ n g cho c ơ t h ể .
Phần l ớ n đ ộ n g thực vật t h ú y sinh v ố n sinh t r ư ở n g ở s ô n g n g ị i , ao, h ồ
nơi c ó n g u ồ n n ư ớ c m ề m sẽ k h ơ n g t h í c h ứng được v ớ i nước cứng. D o đ ó k h i bị
n u ơ i t r ồ n g ở m ô i t r ư ờ n g nước cứng, c h ú n g k é m p h á t t r i ể n , k h ả n ă n g chống
c h ọ i v ớ i b ệ n h t ậ t k é m , k h ó sống sót. R ấ t n h i ề u loài đ ộ n g thực vật t h ú y sinh chỉ
sinh sản trong đ i ề u k i ệ n nước c ó đ ộ cứng cacbonat r ấ t thấp. V ì v ậ y l à m m ề m
nước cứng trước k h i d ù n g rất c ầ n thiết.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

10

18


2.4. P h â n l o ạ i đ ộ c ứ n g
Đ ộ cứng của nước được p h â n l o ạ i theo cation k i ề m t h ổ : Đ ộ cứng canxi,
đ ộ c ứ n g m a g i ê . . . ; p h â n l o ạ i theo anỉon: Đ ộ cứng cacbonat l à t ổ n g h à m lượng
c á c k i m l o ạ i k i ề m t h ổ t ồ n t ạ i ở dạng m u ố i cacbonat, bicacbonat v à đ ộ c ú n g
phi cacbonat l à t ổ n g h à m lượng c á c k i m l o ạ i k i ề m t h ổ t ồ n t ạ iở dạng c á c m u ố i
k h á c trừ m u ố i cacbonat v à bicacbonat. C á c h p h â n l o ạ i theo đ ộ b ề n nhiệt của
c á c dạng m u ố i của k i m l o ạ i k i ề m t h ổ trong nước (thực chất cũng l à p h â n l o ạ i
theo c á c anoin) c ó ý nghĩa thực t i ễ n h ơ n [ 7 ] .
2.4.1. Đ ộ c ứ n g t ạ m t h ờ i
L à p h ầ n đ ộ cứng được g i ả m k h i đ u n sôi nước. l o n H C 0 3 - l à i o n k é m
b ề n n h i ệ t , k h i đ u n sơi n ó d ễ d à n g bị nhiệt p h â n , l à m t ă n g h à m lượng C 0 3 2 trong nước, g â y ra sự k ế t tủa c á c m u ố i cacbonat k i ề m t h ổ , l à m g i ả m đ ộ cứng:
90 - 100PC
2HCO3
->
CO3 - + C 0 T + H O

2

2

Ca
Mg

2+

2 +

+ CO3

2

+ C0

2
3

->

z

CaC0 ị
3

-> M g C 0 ị
3

Theo định nghĩa trên, đ ộ cứng t ạ m thời là t h ô n g số phải được x á c đ i n h
bằng thực n g h i ệ m ( đ u n sôi nước). Tuy n h i ê n , m ộ t c á c h g ầ n đ ú n g , c ó t h ể coi đ ộ
cứng cacbonat là đ ộ cứng t ạ m thời ( g ọ i là đ ộ cứng t ạ m thời theo tính t o á n ) [ 7 ] .
2.4.2. Đ ộ c ứ n g v ĩ n h c ử u
L à đ ộ cứng c ò n l ạ i sau k h i đ u n sôi nước đ ể l o ạ i trừ đ ộ cứng t ạ m t h ờ i .
T u y n h i ê n , m ộ t c á c h g ầ n đ ú n g , cũng c ó t h ể c o i đ ộ cứng p h i cacbonat là đ ộ
cứng vĩnh c ử u ( g ọ i l à đ ộ cứng vĩnh cửu theo t í n h t o á n ) [ 7 ] .
2.5. V à i n é t v ề c a n x i , m a g ỉ ê , sắt
2.5.1. V à i n é t v ề c a n x i , m a g i ê

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

li

19


N g u y ê n t ố Ca n ằ m ở ô t h ứ 20, thuộc chu k ì 4, p h â n n h ó m c h í n h n h ó m
n

trong b ả n g h ệ thống tuần h o à n M e n đ e l e e p . K h ố i lượng n g u y ê n tử: 40,078

c ấ u h ì n h electron: [ A r ] 3 s do đ ó trạng thái ô x i hoa + 2
2

N g u y ê n t ố M g n ằ m ở ô t h ứ 12, thuộc chu k ì 3, p h â n n h ó m c h í n h n h ó m
n trong b ả n g h ệ thống tuần h o à n M e n đ e l e e p . K h ố i lượng n g u y ê n tử: 24,3050
cấu h ì n h electron: [ N e ] 3 s do đ ó trạng thái ô x i hoa + 2 . C á c ion C a , M g
2

2+

2 +

đều

không màu.
2.5.1.1. T í n h c h ấ t a x i t - b a z ơ
C á c catỉon n h ó m n đ ề u là những axit r ấ t y ế u :
Ca

2 +

+

+ H O —

CaOH +H

z

2 +

Mg + H 0

M g O H + H , M g ( O H ) k ế t tủa ở p H > 10 [ 4 ] .
+

—

2

+

+

2

2.5.1.2. T í n h c h ấ t t ạ o p h ứ c
C á c phức t ư ơ n g đ ố i bền: Phức pừophotphat C a P 0 " (lgP = 5,6), phức
2

2

E D T A b ề n nhất: C a Y

2

7

(lgp = 10,7), M g Y (lgp = 8,7), trong đ ó Y " chỉ anion
2

4

của E D T A [ 4 ] .
2.5.1.3. C á c m u ố i ít t a n q u a n t r ọ n g
M u ố i cacbonat: C a C 0 Tt = 4,8. l o , M g C O T í = 4.10
9

3

5

a

c á c axit, k ể c ả axit axetic do tạo t h à n h H C 0
2

3

tan được trong

là axit y ế u v à d ễ bị p h â n huy

thành C 0 .
2

M u ố i sunfat: C a S 0 T i = 2 , 4 . l o ; c h ú ý M g S 0 d ễ tan.
5

4

4

M u ố i oxalat: CaC20 c ó l g K , = - 8,6; M g C 2 0 c ó l g K , = - 4,8.
4

4

M u ố i cromat: C a C r 0 c ó l g K = -1,6; M g C r 0
4

s

4

d ễ tan.

M u ố i p h ô t p h a t : C a ( P 0 ) c ó l g K , = - 26; M g ( P 0 )
3

4

2

3

4

2

c ó l g K ^ -27,2 [ l i ] .

2.5.2. V à i n é t v ề sắt
N g u y ê n t ố Fe n ằ m ở ô t h ứ 26,thuộc chu k ì 4, p h â n n h ó m phụ n h ó m
V i n . K h ố i l ư ợ n g p h â n tử: 55,847 cấu h ì n h electron: [ A r ] 3 d 4 s do l ớ p 3d c h ư a
6

2

b ã o hoa electron. Fe c ó c á c trạng thái ơ x i h ó a : 0, + 2 , + 3 , +6.
2.5.2.1. T í n h c h ấ t a x i t - b a z ơ

12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

20


Fe

2 +

+ H 0 —

FeOH* + H

+ H 0 —

PeOH * + H

2

2

2

+

+

L à những axit rất y ế u .
2.5.2.2. T í n h c h ấ t t ạ o p h ứ c
C á c phức của F e

2 +

v ớ i clorua, suníat, thiosunfat, thỉoxỉanat ít b ề n . C á c

phức oxalat, axetat, tatrat, sunfoxalixỉlat t ư ơ n g đ ố i b ề n . C á c phức rất b ề n v ớ i
xianua

PeíCNXị - (lgPe = 24), v ớ i E D T A (lgp = 14,33), đ i m e t y l g l i o x i m
4

F e ( D i m ) ( l g p = 7,25), O-phenantrolin c ó h ằ n g số (lgpị = 5,86; l g p
2

2

2

=11,11;

l p = 20,14).
g

3

C á c phức chất của Fé

3+

Fe

2+

nhiều hom và b ề n h ơ n c á c phức chất tương ứng của

c á c phức t ư ơ n g đ ó i bền: phức v ớ i thỉoxianat Fe(SCN) " , phức vói axetat,
n

3

n

suníoxalixilat t ư ơ n g đ ố i bền. C á c phức v ớ i ílorua FeF„ (n = Ì - 6), E D T A (lgP =
24,2), H P 0 - (lgP = 9,4), CN- 0gp6 = 42) là c á c phức k h á b ề n [ 4 ] .
2

4

2.5.2.3. T í n h c h ấ t o x i h o á - k h ử
Fe c ó tính k h ử m ạ n h :
Fe

=

Fe

+ 2e

; E Fe>+/
/Fe
Trong m ô i trường axit Pe * c ó tính o x i hoa:
2+

= - 0,44V

0

ữ

3

Fe

; E°Fe V
= 0,77V [ 4 ] .
/Fe +
2.6. C á c p h ư ơ n g p h á p x á c đ ị n h h à m l ư ợ n g c a n x i , m a g i ê , sắt t r o n g n ư ớ c
3 +

+

e

—

Fe

2+

2

2.6.1. M ộ t s ố p h ư ơ n g p h á p x á c đ ị n h c a n x i , m a g i ê
2.6.1.1. P h ư ơ n g p h á p c o m p l e x o n
N g u y ê n tắc:
T ạ i p H = 1 0 ± 0,2; i o n C a , M g
2+

2 +

tạo phức v ớ i chỉ t h ị m à u Eriocrom T

đ e n c ó m à u đ ỏ r ư ợ u . E D T A tạo phức b ề n hom v ớ i C a
2+

Ca , M g

2 +

2+

và M g * nên chiếm
2

của phức t r ê n . K h i phản ứng k ế t t h ú c , m à u dung dịch c h u y ể n từ

m à u đ ỏ r ư ợ u sang m à u xanh l ơ [ 1 2 ] .

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

13

21


2.6.1.2. P h ư ơ n g p h á p q u a n g p h ổ h ấ p t h ụ n g u y ê n t ử
H à m lượng c á c i o n Ca *, M g , Si * trong nước được x á c định b ằ n g
2

2 +

2

p h ư ơ n g p h á p đ o p h ổ hấp t h ụ n g u y ê n tử, k ỹ thuật n g u y ê n t ử hoa bằng n g ọ n lửa
axetilen — k h ô n g k h í . H à m lượng lon Ba " " c ũ n g được x á c định bằng n g ọ n lửa
2

1

n à y v ớ i k ỹ thuật n g u y ê n t ử hoa bằng n g ọ n lửa axetilen — N 0 . Đ â y là p h ư ơ n g
2

p h á p cố đ ộ c h í n h x á c cao, v à x á c định được trực t i ế p h à m lượng của từng k i m
l o ạ i k i ề m t h ổ trong nước. Trường hợp nước c ó đ ộ k h o á n g hoa n h ỏ n h ư nước
m ư a , nước s ô n g , p h ư ơ n g p h á p n à y cho k ế t q u ả đ á n g t i n cậy h ơ n p h ư ơ n g p h á p
chuẩn đ ộ E D T A [ 7 ] .

2.6.1.3. P h ư ơ n g p h á p p e m a n g a n a t x á c đ ị n h canxỉ
N g u y ê n tắc:
X á c đ ị n h g i á n t i ế p qua Q C V " . K ế t tủa C a

b ằ n g Q O 4 . Hoa tan k ế t tủa

2+

2

trong H S 0 r ồ i chuẩn đ ộ H C 2 0 bằng dung dịch K M n 0
2

4

2

4

4

đ ã b i ế t trước nồng

độ [3].
Ca^ + QO*
CaC,0 + H S0
4

2

->

2

CaQC^ị

- > CaS0 + H C20

4

4

2

4

2.6.2. M ộ t s ố p h ư ơ n g p h á p x á c đ ị n h sắt
2.6.2.1. X á c đ ị n h Ve** v ớ i c h ỉ t h ị a x i t s u n í ị s a l i x y l i c
N g u y ê n tắc:
D ự a t r ê n p h ả n ứng tạo phức b ề n của F e
p H = 2 - 3 v à sự đ ổ i m à u của phức giữa F e
Fe

+ H Y -

->

Felnd + H Y

->

3+

2

2

2

2

đ ỏ tím

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

3+

3+

v ớ i E D T A trong m ô i trường

v ớ i axit s u n í ò s a l i x y l i c [ 3 ] .

FeY

+2H

+

FeV + Hlnd

vàng không màu

14

22


2.6.2.2. X á c đ ị n h n ồ n g đ ộ F e

bằng K C r 0 chỉ t h ị diphenylamin hoặc

2+

2

2

7

axit phenyltranilic
N g u y ê n tắc:
Dựa trên phản ú n g oxi hoá khử:
Cr 0
2

2
7

+ 6Fe

2+

+ 14H - > 2G * + 6Fe
+

-3

3+

+ 7H 0
2

Chỉ thị: Diphenylamin E ° = +0.76V c ó t h ê m H P 0
3

Phenylantranilic

hoặc

4

E° = + 1 , 0 8 V [ 3 ] .

2.6.2.3. X á c đ ị n h % Fe ( l i ) , Fe ( I I I ) t r o n g h ỗ n h ợ p
N g u y ê n tắc:
- X á c đ ị n h Fe ( H ) bằng K M n 0

4

- X á c đ ị n h t ổ n g Fe ( l i ) , F e ( m )

K h ử toàn bộ Fe

3+

về Fe

2+

bằng Z n trong m ô i t r ư ờ n g axit ( H a

hoặc

H S 0 ) hay S n C l v à lượng d ư SnCl được l o ạ i bằng H g C l .
2

4

2

2

2Fe

3+

+ Sna

2

->

2

2Fe

+ Sn * + 2CT

2+

4

SnCl + 2 H g C l - » H g C l + Sn
2

T o à n b ộ lượng Fe

2

2+

2

2

4+

+ 4C1"

được chuẩn đ ộ bằng dung dịch K M n 0

4

b i ế t trước

nồng đ ộ . T r o n g p h é p chuẩn đ ộ n à y , lon c r c ả n trở phản ứ n g . D o đ ó đ è l o ạ i t r ừ
ảnh h ư ở n g n à y , t h ê m v à o dung dịch m ẫ u m ộ t vài m i h ỗ n hợp bảo v ệ ( h ỗ n h ợ p
bảo v ệ g ồ m 60g M n S 0 . 4 H 0 + 120ml H S 0
4

2

2

4

đặc + 120ml H P 0
3

4

đặc pha

trong Ì lít dung dịch) [ 3 ] .
2.6.2.4.

Xác

định

sắt

bằng

phương pháp

so

màu

với thuốc

thử

o.phenantrolin
N g u y ê n tắc:
T ạ i p H 2 - 3,5 sắt ở dạng k h ử F e

2+

t á c dụng v ớ i o.phenantrolin hay c ò n

g ọ i là 1,10 - phenantrolin tạo t h à n h phức m à u đ ỏ cam t u â n theo đ ị n h l u ậ t

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

15

23

Lambe-Beer. Đ ộ m à u của phức tỉ l ộ thuận v ớ i n ồ n g đ ộ sắt đ ã phản ứng. M à u
của phức b ể n trong 6 t h á n g [ 1 2 ] .
2.7. C á c p h ư ơ n g p h á p g i ả m đ ộ c ứ n g c ủ a n ư ớ c
2 . 7 . 1 . L à m m ề m n ư ớ c b ằ n g p h ư ơ n g p h á p v ậ t lí
2.7.1.1. L à m m ề m n ư ớ c b ằ n g n h i ệ t
C ơ sở l ý t h u y ế t của p h ư ơ n g p h á p n à y là d ù n g nhiệt đ ể bốc h ơ i k h í
cacbonic h o à tan trong nước. T r ạ n g thái c â n b ằ n g của c á c hợp chất cacbonic
sẽ c h u y ể n dịch theo p h ư ơ n g trình phản ứng sau:
2HCO3
Ca

2+

-*

CO3 + H O + C 0 T
2

z

+ CO3

->

2

2

CaCO ị
a

Ca(HC0 ) -> CaC0 ị + C0 t + H O
3

3

2

z

T u y n h i ê n , k h i đ u n nống nước chỉ k h ử được h ế t k h í C O

z

và g i ả m đ ộ

c ú n g t ạ m t h ờ i c ò n đ ộ cứng vĩnh cửu v ẫ n t ồ n t ạ i trong nước.
R i ê n g đ ố i v ớ i m a g i ê , q u á trình k h ử x ả y ra 2 bước. D ư ớ i 1 8 ° c ta c ó
phản ứng:
Mg(HC0 )
3

2

-»

MgC0 ị+

K h i t ă n g n h i ệ t đ ộ cao h ơ n , M g C 0
MgC0

3

+ H 0 ->
2

C0

3

3

2

t

+H O
z

bị p h â n huy theo phản ứng:

Mg(OH)

2

ị

+ C0 T
2

N h ư v ậ y , b ằ n g p h ư ơ n g p h á p nhiệt c ó t h ể g i ả m đ á n g k ể đ ộ cứng
cacbonat. N ế u k ế t hợp cả p h ư ơ n g p h á p d ù n g hoa chất v ớ i p h ư ơ n g p h á p nhiệt,
b ô n g cặn t ạ o ra sẽ c ó k í c h thước l ớ n v à lắng nhanh do đ ộ nhớt của nước g i ả m
k h i nhiệt đ ộ t ă n g v à đ ồ n g t h ờ i g i ả m được lượng hoa chất c ầ n sử d ụ n g .
L à m m ề m nước b ằ n g p h ư ơ n g p h á p n h i ệ t t h ư ờ n g được á p d ụ n g cho x ử lí
nước cấp n ồ i h ơ i , vì ở đ â y c ó t h ể sử dụng nhiệt lượng d ư của n ồ i h ơ i [ 9 ] .

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

16

24


2.7.1.2. L à m m ề m n ư ớ c b ằ n g t h a n h o ạ t t í n h
Than hoạt t í n h là chất hấp phụ cacbon x ố p được đ i ề u c h ế t ừ c á c l o ạ i
n g u y ê n l i ệ u h ữ u c ơ k h á c nhau n h ư : Than đ á , than n â u , vật l i ệ u b ằ n g g ỗ , b ã của
c ô n g n g h i ệ p thuộc d a . . . n ó cũng được sản x u ấ t t ừ v ỏ dừa, lõi hạt n h i ề u l o ạ i
quả. Than c ó đ ộ b ề n c ơ học cao. Dựa v à o đặc trưng c ấ u t r ú c , tính chất vật lí,
h o á học của than m à c ó t h ể chia t h à n h 4 n h ó m v ề m ặ t ứng dụng: than t ẩ y
m à u , than h ấ p p h ụ k i m l o ạ i , than hấp phụ k h í v à than d ù n g trong c ơ học.
K h ô n g t h ể cố m ộ t l o ạ i than d ù n g cho m ọ i mục đ í c h .
Than hoạt t í n h là m ộ t vật l i ệ u x ố p , rất n h i ề u l ỗ l ớ n n h ỏ . D ư ớ i k í n h h i ể n
v i đ i ệ n tử, than hoạt t í n h t r ô n g giống n h ư m ộ t t ổ k i ế n vì t h ế d i ệ n tích t i ế p x ú c
bẻ mặt của n ó r ấ t r ộ n g đ ể hấp phụ tạp chất. Than hoạt t í n h c ó k h ả n ă n g h ấ p
phụ r ấ t l ớ n v ì v ậ y được ứng dụng n h i ề u trong thực t ế . N h ư l o ạ i c á c k i m l o ạ i v à
c á c chất r ắ n l ơ l ử n g toong nước.
2.7.2. L à m m ề m n ư ớ c b ằ n g p h ư ơ n g p h á p hoa h ọ c
C ở sở của p h ư ơ n g p h á p h o á học l à m m ề m nước là đ ư a c á c hoa chất c ó
khả năng k ế t hợp v ớ i các ion Ca , M g

2+

2 +

c ó trong nước, tạo ra c á c k ế t tủa

C a C 0 , M g C 0 , M g ( O H ) . . . v à l o ạ i trừ c h ú n g ra k h ỏ i nước bằng b i ệ n p h á p
3

3

2

lắng l ọ c . C á c hoa chất được sử dụng c ó t h ể là C a ( O H ) , NÍÌ2CO3, N a P 0 . . .
2

3

4

2.7.2.1. V ớ i n a t r i c a c b o n a t ( N a C 0 )
2

Fe

2 +

Ca

2 +

Mg

2 +

+Na C0

3

+Na C0

3

+ Na2C0

3

2

2

3

->

FeC0 ị

+ 2Na

3

->

CaC0 ị

->

MgC0 ị

+

+ 2Na

3

3

+

+ 2Na

+

2.7.2.2. V ớ i t r i n a t r i p h ô t p h a t ( N a P 0 )
3

4

P h ư ơ n g p h á p n à y được á p dụng k h i cần x ử lí l à m m ề m nước thật triệt
đ ể . Q u á t r ì n h l à m m ề m nước bằng N a P 0 chỉ d i ễ n ra thuận l ợ i ở nhiệt đ ộ l ớ n

3

4

h ơ n 1 0 0 ° c . H i ệ u q u ả của q u á trình c ó t h ể đ ạ t đ ế n 0,04 - 0,05 m g đ l / 1 . D o giá

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

17

25