TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Investigating hardness treatment of domestic water at Vietnam
forestry university by exchange ion method

Ngành : Khoa học môi trường
Mã số : 306

Giáo viên hƣớng dẫn

: Ths. Nguyễn Thị Bích Hảo

Sinh viên thực hiện

: Phạm Văn Anh

MSV

: 1153010219

Lớp

: 56A - KHMT

Khóa học

: 2011 - 2015

Hà Nội, 2015

1


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành chương trình học ngành Khoa học môi trường tại trường
Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, em đã nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn, giúp
đỡ và góp ý của q thầy cơ, bạn bè và người thân.
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn thạc sĩ Nguyễn Thị Bích Hảo,
người đã động viên, hướng dẫn, chia sẻ cho em nhiều kinh nghiệm trong học
tập và nghiên cứu đề tài, và cho em những lời khuyên bổ ích trong suốt q
trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Quản lý tài
nguyên rừng và môi trường đã giảng dạy và trang bị cho em những kiến thức
cơ bản trong học tập nghiên cứu khoá luận cũng như trong cơng việc sau này.
Những lời động viên, khích lệ từ gia đình, sự chia sẻ, học hỏi từ bạn bè
cũng đã góp phần rất nhiều cho khóa luận tốt nghiệp của em đạt kết quả tốt
hơn.
Được sự giúp đỡ của Thầy Cô và bạn bè, cùng với những nỗ lực của bản
thân, em đã hồn thành khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu xử lý độ
cứng của nước cấp sinh hoạt tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam bằng
phương pháp trao đổi ion”.
Do trình độ hạn chế nên trong q trình làm khóa luận khó tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong sự chỉ bảo thêm của thầy cơ giúp em hồn thành
và đạt kết quả tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Anh

2



TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG
TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên khóa luận: “Nghiên cứu xử lý độ cứng của nƣớc cấp sinh hoạt tại
trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam bằng phƣơng pháp trao đổi ion”
2. Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Anh
3. Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Thị Bích Hảo
4. Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu chung
Góp phần nâng cao chất lượng nước sinh hoạt phục vụ cho các hoạt động của
các cán bộ, giảng viên và sinh viên của trường Đại học Lâm Nghiệp.
Mục tiêu cụ thể
Đánh giá được hiệu quả xử lý độ cứng của vật liệu trao đổi ion;
Đề xuất được mơ hình xử lý độ cứng của nước cấp sinh hoạt tại trường Đại
học Lâm Nghiệp Việt Nam.
5. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá chất lượng nước cấp sinh hoạt tại trường Đại học Lâm Nghiệp
Việt Nam.
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước cấp của vật liệu trao đổi ion.
- Đề xuất mơ hình xử lý độ cứng của nước cấp sinh hoạt tại trường Đại học
Lâm Nghiệp Việt Nam.
6. Những kết quả đạt được:
- Đánh giá được hiện trạng chất lượng nước cấp trường Đại học Lâm
Nghiệp Việt Nam;
- Tìm ra ngưỡng hình thành cặn của nước cứng;

3



- Tìm ra được lượng hạt nhựa C107E xử lý hiệu quả nước cấp tại trường
Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam;
- Xác định vận tốc tối ưu để xử lý hiệu quả độ cứng nước cấp tại trường
Đại học Lâm nghiệp Việt Nam
- Tìm ra được khả năng hồn ngun của hạt nhựa trao đổi C107E;
- Thiết kế được bể trao đổi ion xử lý độ cứng, đề xuất được một số giải
pháp quản lý xử lý độ cứng nước cấp tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt
Nam.
Hà Nội, Ngày 4 tháng 6 năm 2015
Sinh viên

Phạm Văn Anh

4


ĐẶT VẤN ĐỀ
Xã hội đang ngày càng phát triển, con người càng muốn cải thiện và
nâng cao chất lượng cuộc sống của mình vì vậy nhu cầu của con người ngày
càng được chú trọng quan tâm hơn. Nước sạch là một nhu cầu quan trọng
không thể thiếu trong cuộc sống, con người ln quan tâm đến chất lượng
nguồn nước mình đang sử dụng. Vì vậy, chỉ một hiện tượng như sự xuất hiện
các váng cặn trong nguồn nước cũng có thể gây nên sự bất an cho người sử
dụng, cũng như làm người sử dụng nghi ngờ về chất lượng của nguồn nước
mình sử dụng có đảm bảo hay khơng.
Hệ thống cấp nước trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam là hệ thống
đã đi vào hoạt động từ rất lâu, không chỉ phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của
sinh viên mà còn đáp ứng nhu cầu cho các hộ gia đình xung quanh. Theo các
đề tài nghiên cứu trước đây như chuyên đề nghiên cứu khoa học: “Nghiên cứu

đặc điểm phân bố và chất lượng nước của hệ thống cấp nước tại trường Đại
học Lâm Nghiệp Việt Nam” của nhóm sinh viên Trần Thị Thủy, Nguyễn Văn
Chinh và Phạm Văn Anh (2014) cho thấy chất lượng nước cấp khá tốt, tuy
nhiên nghiên cứu cũng cho thấy hệ thống cấp nước chưa có biện pháp xử lý độ
cứng, nước cấp tại khu vực nghiên cứu là nước hơi cứng đã ảnh hưởng đáng
kể tới sinh hoạt của người sử dụng như tạo ra các mảng bám trong các thiết bị
dẫn hoặc chứa nước, gây cảm giác khó chịu cho người dùng….
Để nâng cao chất lượng nước sinh hoạt nâng cao chất lượng cuộc sống
của người sử dụng nước cấp của trường Đại học Lâm Nghiệp tôi đã chọn và đi
vào thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý độ cứng của nước cấp sinh hoạt tại
trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam bằng phương pháp trao đổi ion”.

1


Chƣơng I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về nƣớc cấp
1.1.1. Giới thiệu chung về nƣớc cấp
Nước giống như khơng khí và thực phẩm, rất cần thiết cho sự sống con
người và các sinh vật. Vấn đề cung cấp nước sạch đầy đủ là một trong những
điều kiện cơ bản để bảo vệ sức khỏe con người, thể hiện tính ưu việt của xã
hội và trình độ tiến bộ của sản xuất.
Trong một vịng tuần hồn nước cấp, trong đó người ta khai thác nước từ
các nguồn nước tự nhiên, được xử lý bằng các biện pháp lý, hóa, sinh để xử lý
nhằm đạt được số lượng và chất lượng nước mong muốn, sau đó đi qua các
trạm cung cấp nước đến hệ thống phân phối cho người tiêu dùng.
Các nguồn nước tự nhiên

Khai thác và xử lý


Phân phối và sử dụng

Thu gom và xử lý

Hình 1.1. Vịng tuần hoàn nƣớc cấp
Nước sau khi sử dụng, được thu gom và xử lý ở hệ thống xử lý nước
thải, rồi trả lại vào các nguồn nước tự nhiên, thực hiện vịng tuần hồn mới.
Ngày nay, với sự phát triển cơng nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã
làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm dần, vì thế con người
phải biết xử lý các nguồn nước cấp để có đủ số lượng và đảm bảo chất lượng
cho mọi nhu cầu sinh hoạt của chính mình.
Nước cấp sinh hoạt là nước sau khi được xử lý tại các cơ sở xử lý nước
đi qua các trạm cung cấp nước sau đó theo hệ thống phân phối tới người tiêu
dùng sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Trong sinh hoạt, nước cấp dùng cho
nhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí , hoạt động công cộng như cứu
hỏa, tưới cây,... Nguồn nước cấp chủ yếu là nước ngầm (nước giếng khoan) và
nước mặt.
2


1.2. Ảnh hƣởng của một số chỉ tiêu có trong nƣớc sinh hoạt đến thẩm mỹ
và sức khỏe con ngƣời
1.2.1. Chỉ tiêu đánh giá
1.2.1.1. Chỉ tiêu vật lý
a. Màu sắc
Nước có màu là nước biểu thị bị ơ nhiễm, nước có màu xanh đậm
chứng tỏ trong nước có các chất phù dưỡng thực vật nổi hoặc các sản phẩm
phân hủy xác hữu cơ, nước có màu vàng chứng tỏ trong nước có nhiều chất
hữu cơ Humic, Fulvic, hợp chất của Sắt và Mangan.

Nước có độ màu cao thường gây khó chịu về mặt cảm quan. Với các
quy trình xử lý như sục khí Ozon, Clo hóa sơ bộ, keo tụ, lắng lọc có thể làm
giảm độ màu của nước. Cần lưu ý, khi nguồn nước có màu do hợp chất hữu
cơ, việc sử dụng Clo có thể tạo ra chất mới là Trihalomethane có khả năng
gây ung thư. Cơ màu của nước được xác định bằng phương pháp so màu với
hỗn hợp Cobalt – Platin. Màu của nước gây ảnh hưởng đến mỹ quan và gây
khó chịu cho người sử dụng.
b. Mùi
Mùi của nước đặc trưng cho từng loại nước. Cường độ mùi của nước
được xác định theo độ mùi tương đối. Cường độ mùi tương đối là một số khái
niệm mang tính quy ước đặc trưng bằng chỉ số ngưỡng mùi.
Chỉ số ngưỡng mùi TON (Threshold of Odor Number) là số lần pha
lỗng nước có mùi bằng nước cất để mùi biến mất. Chỉ số ngưỡng mùi càng
cao, nước càng bị ô nhiễm.
c. Độ đục
Độ đục là đại lượng đo hàm lượng chất lơ lửng trong nước, thường do
sự hiện diện của chất keo, sét, tảo và vi sinh vật. Nước đục gây cảm giác khó
chịu cho người dùng và có khả năng nhiễm vi sinh.
Độ đục của nước được xác định bằng phương pháp so độ đục của mẫu
với độ đục của một thang chuẩn. Tiêu chuẩn nước sạch quy định độ đục nhỏ
3


hơn 5NTU nhưng giới hạn tối đa của nước uống chỉ là 2NTU. Các quy trình
xử lý như keo tụ, lắng, lọc góp phần làm giảm độ đục của nước.
d. Nhiệt độ
Phản ánh mức độ ô nhiễm của nước, nhiệt độ nước thải thường cao hơn
100C đến 250C so với nước thường. Ở vùng nhiệt đới như nước ta, nhiệt độ
nước tăng sẽ làm giảm lượng oxi hòa tan và tăng nhu cầu oxi sinh hóa lên hai
lần. Nhiệt độ của nước thường được đo bằng nhiệt kế ngay tại nguồn nước

cần đánh giá.
e. Chất rắn trong nƣớc
+ Chất rắn lơ lửng (SS)
Là các chất có khối lượng nhỏ khơng chìm xuống được, bị lơ lửng
trong nước, thường có nguồn gốc vô cơ và hữu cơ.
Chất rắn lơ lửng thường làm cho nước bị đục. Căn cứ vào tổng hàm
lượng chất rắn lơ lửng có trong nước ta có thể xét đoán hàm lượng mùn, sét
và các phân tử nhỏ khác trong nước.
Chất rắn lơ lửng được chia thành chất rắn lơ lửng bay hơi, chất rắn lơ
lửng cố định, chất rắn sa lắng.
+ Chất rắn hòa tan (DS)
Là chất rắn đi qua giấy lọc. Tổng chất rắn hòa tan bằng tổng chất rắn
trừ đi tổng chất rắn lơ lửng.
Chất rắn hịa tan thường làm cho nước có mùi khó chịu, đơi khi cũng
làm cho nước có màu. Chất rắn hịa tan trong nước thường là chất khống vơ
cơ và có cả một số chất hữu cơ như muối Clorua, Nitrate, Sunfat,
Hidrocacbonat… của một số kim loại như Na, K, Ca, Mg, Fe, NH4.
+ Tổng số chất rắn (TS)
Là bã rắn còn lại sau khi làm bay hơi và sấy khơ mẫu phân tích ở
1030C đến 1050C.

4


1.2.1.2. Chỉ tiêu hóa học
a. Độ pH
Nguồn nước có pH > 7 thường chứa nhiều ion nhóm Carbonat và
Bicarbonat (do chảy qua nhiều tầng đất đá). Nguồn nước có pH < 7 thường
chứa nhiều ion gốc axit.
Bằng chứng dễ thấy nhất liên quan giữa độ pH và sức khỏe của người

sử dụng là nó làm hỏng men răng. pH của nước có liên quan đến tính ăn mịn
thiết bị, đường ống dẫn nước và dụng cụ chứa nước. Đặc biệt, trong môi
trường pH thấp, khả năng khử trùng của Clo sẽ mạnh hơn. Tuy nhiên, khi pH
> 8.5 nếu trong nước có hợp chất hữu cơ thì việc khử trùng bằng Clo dễ tạo
thành hợp chất Trihalomethane gây ung thư.
Theo tiêu chuẩn cho phép pH của nước sử dụng cho sinh hoạt là 6.0 8.5 và của nước uống là 6.5 - 8.5.
b. Sắt tổng số
Do ion Fe2+ dễ bị oxy hóa thành Fe3+, tự kết tủa và lắng nên Fe ít tồn tại
trong nguồn nước mặt. Đối với nước ngầm, trong điều kiện thiếu khí, Fe
thường tồn tại ở dạng ion Fe2+ và hoà tan trong nước. Khi được làm thống,
Fe2+ sẽ chuyển hóa thành Fe3+, xuất hiện kết tủa Fe(OH)3 có màu vàng, dễ
lắng, làm vàng quần áo và gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước. Trong trường
hợp nguồn nước có nhiều chất hữu cơ, sắt có thể tồn tại ở dạng keo (phức hữu
cơ) rất khó xử lý. Ngồi ra, nước có độ pH thấp sẽ gây hiện tượng ăn mòn
đường ống và dụng cụ chứa, làm tăng hàm lượng sắt trong nước. Sắt không
gây độc hại cho cơ thể. Khi hàm lượng sắt cao sẽ làm cho nước có vị tanh,
màu vàng, độ đục và độ màu tăng nên khó sử dụng. Tiêu chuẩn nước uống và
nước sạch đều quy định hàm lượng sắt nhỏ hơn 0,5mg/l.
c. Mangan
Mangan thường tồn tại trong nước cùng với Fe nhưng với hàm lượng ít
hơn. Nước có Mn thường tạo lớp cặn màu đen bám vào thành và đáy bồn
chứa.
5


Mangan có độc tính rất thấp và khơng gây ung thư. Ở hàm lượng cao
hơn 0,15mg/l có thể tạo ra vị khó chịu, làm hoen ố quần áo. Tiêu chuẩn nước
uống và nước sạch đều quy định hàm lượng Mangan nhỏ hơn 0,5mg/l.
d. Chì
Trong nguồn nước thiên nhiên chỉ phát hiện hàm lượng chì 0,4 – 0,8

mg/l. Tuy nhiên, do ô nhiễm nước thải công nghiệp hoặc hiện tượng ăn mịn
đường ống nên có thể phát hiện chì trong nước uống ở mức độ cao hơn.
Khi hàm lượng chì trong máu cao có thể gây tổn thương não, rối loạn
tiêu hóa, yếu cơ, phá hủy hồng cầu. Chì có thể tích lũy trong cơ thể đến mức
cao và gây độc. Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng
chì nhỏ hơn 0,01mg/l.
e. Asen (thạch tín)
Do thấm qua nhiều tầng địa chất khác nhau, nước ngầm thường chứa
Asen nhiều hơn nước mặt. Ngồi ra Asen có mặt trong nguồn nước khi bị
nhiễm nước thải công nghiệp, thuốc trừ sâu.
Khi bị nhiễm Asen, có khả năng gây ung thư da và phổi. Tiêu chuẩn nước
sạch quy định Asen nhỏ hơn 0,05mg/l. Tiêu chuẩn nước uống quy định Asen
nhỏ hơn 0,01mg/l.
f. Nitrat
Nitrat (NO3-) là chất hữu cơ có chứa gốc nito trong chu trình Nitrogen.
Nitrat hiện diện trong nước sinh hoạt và nước thải, hàm lượng Nitrat cao là
nguyên nhân gây bệnh ở trẻ sơ sinh và gây ung thư ở người già. Nồng độ
nitrat trong nước ăn uống thường thấp hơn 50mg/l (QCVN 01: 2009/BYT).
g. Clorua
Nguồn nước có hàm lượng Clorua cao thường do hiện tượng thẩm thấu
từ nước biển hoặc do ô nhiễm từ các lọai nước thải như mạ Kẽm, khai thác
dầu, sản xuất giấy, sản xuất nước từ quy trình làm mềm.
Clorua khơng gây hại cho sức khỏe. Giới hạn tối đa của clorua được lựa chọn
theo hàm lượng natri trong nước, khi kết hợp với Clorua sẽ gây vị mặn khó
6


uống. Tiêu chuẩn nước sạch quy định Clorua nhỏ hơn 300mg/l. Tiêu chuẩn
nước uống quy định Clorua nhỏ hơn 250mg/l.
h. Florua

Nước mặt thường có hàm lượng Flo thấp khoảng 0.2mg/l. Đối với nước
ngầm, khi chảy qua các tầng đá vôi, Dolomit, đất sét, hàm lượng Flo trong
nước có thể cao từ 8 – 9mg/l.
Kết quả nghiên cứu cho thấy khi hàm lượng Flo đạt 2mg/l đã làm đen
răng. Nếu sử dụng thường xuyên nguồn nước có hàm lượng Flo cao hơn 4
mg/l có thể làm mục xương. Flo khơng có biểu hiện gây ung thư. Tiêu chuẩn
nước uống quy định hàm lượng Flo trong khoảng 0,7 – 1,5mg/l.
i. Canxi và magie
Canxi là nguyên tố thiết yếu cho sinh vật sống, đặc biệt trong sinh lý
học tế bào, ở đây có sự di chuyển ion Ca2+ vào và ra khỏi tế bào chất có vai
trị mang tính hiệu cho nhiều q trình tế bào. Là một khống chất chính trong
việc tạo xương, răng và vỏ sò, canxi là kim loại phổ biến nhất về khối lượng
có trong nhiều lồi động vật. Canxi khơng thể thiếu đối với cơ thể con người.
Nó đóng vai trị quan trọng nhất trong việc giúp cơ thể có một hệ xương chắc
khỏe. Bổ sung canxi cho cơ thể có rất nhiều cách đơn giản mà hiệu quả.
Magie là nguyên tố nhiều thứ 4 trong số các khống chất trong cơ thể
con người. 2/3 trong số đó được tìm thấy trong xương và phần cịn lại nằm
trong các mơ. Khống chất quan trọng này được đưa từ từ vào cơ thể qua
đường ruột rồi vào máu đến các tế bào và các cơ quan khác nơi chúng được
tích trữ. Tuy nhiên nếu bạn nạp q nhiều khống chất này vào người thì lại
gây nên ngộ độc, thường thì đây là hậu quả của việc uống bổ sung thêm hoặc
dùng thuốc.
Nước nhiều Mg2+ có vị đắng. Tổng hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ đặc
trưng cho tính chất cứng của nước.

7


1.2.1.3. Chỉ tiêu sinh học
Coliform

Vi khuẩn Coliform (phổ biến là Escherichia Coli) thường có trong hệ
tiêu hóa của người. Sự phát hiện vi khuẩn Coli cho thấy nguồn nước đã có
dấu hiệu ơ nhiễm.
1.3. Giới thiệu chung về nƣớc cứng và độ cứng của nƣớc
1.3.1. Phân loại nƣớc cứng
Theo TS. Đinh Quốc Cường (2009), nước cứng là nước chứa nhiều ion
kim loại Ca2+, Mg2+ ở dạng muối tan Clorua, Sunfat, Nitrat, hydrocacbonat.
Độ cứng được biểu thị bằng số milimol của các ion Canxi và Magie có trong 1
lít nước.
Nước cứng là nước chứa ion có hố trị 2 như Ca2+, Mg2+, … Cụ thể
nước tự nhiên được coi là cứng nếu chứa trên ba mili đương lượng gam cation
canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít.
Tùy vào thành phần Anion gốc axit có thể chia độ cứng làm 02 loại : độ
cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cữu.
Độ cứng tạm thời có thể làm giảm được hàm lượng bằng cách đun sôi
nước hoặc sử dụng vôi (canxi hydroxit);
Độ cứng vĩnh cửu không thể loại bỏ bằng cách đun sôi. Trong hàm
lượng của độ cứng vĩnh cửu luôn tồn tại ion Ca2+ và Mg2+ trong các muối
axit mạnh của Canxi và Magie.
Tùy theo độ cứng của nước người ta chia thành các loại sau:
+ Độ cứng từ 0 - 50mg/l: Nước mềm.
+ Độ cứng từ 50 - 150mg/l: Nước hơi cứng.
+ Độ cứng từ 150 - 300mg/l: Nước cứng.
+ Độ cứng > 300mg/l: Nước rất cứng.
Theo tiêu chuẩn nước sạch, độ cứng được quy định nhỏ hơn 350mg/l.
Đối với nước ăn uống, độ cứng nhỏ hơn 300mg/l. Tuy nhiên, khi độ
cứng vượt quá 50mg/l trong các thiết bị đun nấu đã xuất hiện cặn trắng. Trong
8



thành phần của độ cứng Canxi và Magie là 2 yếu tố quan trọng thường được
bổ sung cho cơ thể qua đường thức ăn. Tuy nhiên, những người có nguy cơ
mắc bệnh sỏi thận cần hạn chế việc hấp thụ Canxi và Magie ở hàm lượng cao.
Có thể làm mất tính cứng tạm thời khi đun sơi nước:
Ca(HCO3)2 = CaCO3
Mg(HCO3)2 = MgCO3

+ CO2
+ CO2

+ H2O
+ H2O

1.3.2. Ảnh hƣởng của nƣớc cứng
Nước cứng tạo cặn làm tắc nghẽn hệ thống ống nước, các cặn này chủ
yếu gồm canxi cacbonat CaCO3, magie hydroxit Mg(OH)2, canxi sunfat .. các
cặn này màu trắng trên bề mặt của đường ống và bề mặt trao đổi nhiệt.
Nước cứng làm giảm hiệu quả nhiệt đối với nồi hơi, hệ thống giải
nhiệt, hay trong các thiết bị khác nên làm tăng chi phí sản xuất, giảm tuổi thọ
của thiết bị. Trong nồi hơi các cặn bám làm giảm dịng nhiệt vào trong nước,
làm giảm hiệu quả làm nóng, làm các thành phần kim loại nồi hơi trở nên q
nóng.
Nước cứng cịn làm cho sử dụng xà phịng tốn kém hơn do tạo thành
các kết tủa trắng thay vì tạo bọt.
Trong bể bơi, độ cứng canxi cao làm nước bể bơi bị đục . Do trong
nước canxi và magie hydroxit đều hịa tan trong nước. Nước có chứa các
hydroxit kim loại hịa tan hấp thụ CO2 từ khơng khí, tạo thành cacbonat khơng
hịa tan gây nên độ đục, đây thường là do độ kiềm cao (pH>7,6).
Theo WHO thì dường như khơng có bất kỳ bằng chứng thuyết phục
rằng độ cứng của nước gây ra tác dụng phụ ảnh hưởng sức khỏe con người.

Tuy nhiên, các dữ liệu sẵn có không đủ để chứng minh bất kỳ liên hệ nhân
quả.

9


1.3.3 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc cứng
Có nhiều phương pháp làm mềm nước, vì thế phải căn cứ vào mức độ
làm mềm cần thiết (độ cứng cho phép còn lại của nước), chất lượng nước
nguồn và các chỉ tiêu kinh tế khác để chọn ra phương pháp làm mềm thích
hợp nhất.
Để làm mềm nước, có thể dùng các phương pháp sau:
Làm mềm nước bằng hóa chất: pha các hóa chất khác nhau vào nước để
kết hợp với ion Ca2+ và Mg2+ tạo thành các hợp chất không tan trong nước;
Phương pháp nhiệt: đun nóng hoặc chưng cất nước;
Phương pháp trao đổi ion: lọc nước cần làm mềm qua lớp lọc cationit
có khả năng trao đổi Na+ hoặc H+ có trong thành phần của hạt cationit với ion
Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong nước và giữ chúng lại trên bề mặt của các hạt lớp
vật liệu lọc;
Phương pháp tổng hợp: là phương pháp phối hợp 2 trong 3 phương
pháp trên;
Lọc qua màng bán thấm, thẩm thấu ngược (RO): công nghệ lọc RO cho
phép loại bỏ gần như tất cả các chất hịa tan và khơng hịa tan ra khỏi nước,
nước lọc RO có thể coi là H2O tinh khiết (tuy không bằng nước cất), Tuy
nhiên lọc bằng phương pháp này chi phí rất cao nên đề tài khơng lựa chọn để
xử lý độ cứng tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
a.

Phƣơng pháp hóa chất
Trong thực tế áp dụng hàng loạt phương pháp xử lý nước bằng hóa chất


với mục đích kệt hợp các ion Ca2+ và Mg2+ hịa tan trong nước thành các hợp
chất không tan dễ lắng và lọc. Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là
vôi, sođa Na2CO3, xút NaOH, hyđrôxit bari Ba(OH)2, photphat natri Na3PO4.
Chọn phương án làm mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa vào chất
lượng nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết. Trong một vài trường hợp
có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat…
Ngoài ra trong mỗi trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh
10


tế kỹ thuật giữa các phương pháp, đặc biệt là với phương pháp làm mềm bằng
cationit.
Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi.
Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường
hợp ngồi u cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước.
Làm mềm nước bằng vôi và sođa (Na2CO3).
Làm mềm nước bằng vơi và sođa là phương pháp có hiệu quả đối với
thành phần ion bất kỳ của nước. Khi cho vôi vào nước khử được độ cứng
canxi và magie ở mức tương đương với hàm lượng của ion hyđrocacbonat
trong nước.
Làm mềm nước làm phốt phát và bari:
Khi làm mềm nước bằng vôi và sođa do độ cứng của nước sau khi làm
mềm còn tương đối lớn, người ta bổ sung phương pháp làm mềm triệt để bằng
photphat. Hóa chất thường dùng là trinatri photphat hay dinatri photphat. Khi
cho các hóa chất này vào nước chúng sẽ phản ứng với ion canxi và magie tạo
ra muối photphat của canxi và magie không tan trong nước.
Để khử độ cứng sunfat có thể dùng cacbonat bari BaCO3, hyđroxit bari
Ba(OH)2 hay aluminat bari Ba(AlO2)2.
b.


Phƣơng pháp nhiệt
Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí

cacbonic hịa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic
sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau:
2HCO3- → CO32- + H2O + CO2
Ca2+ + CO32- → CaCO3 ↓
Nên

Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + CO2 + H2O
Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO2 và giảm độ

cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO3hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước.
Riêng đối với Mg, quá trình khử xảy ra qua hai bước. Ở nhiệt độ thấp (đến
180C) ta có phản ứng:
Mg(HCO3)2 → MgCO3 + CO2 + H2O
Khi tiếp tục tăng nhiệt độ, MgCO3 bị thủy phân theo phản ứng:
MgCO3 + H2O → Mg(OH)2 ↓ + CO2
11


c.

Phƣơng pháp trao đổi ion
Làm mềm nước bằng cationit dựa trên tính chất của một số chất khơng

tan hoặc hầu như khơng tan trong nước – cationit, nhưng có khả năng trao
đổi, khi ngâm trong nước, các chất này hấp thụ cation của muối hòa tan lên bề
mặt hạt và nhả vào nước một số lượng tương đương cation đã được cấy lên bề

mặt hạt từ trước.
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng rộng rãi trong các quá trình xử
lý nước thải cũng như nước cấp. Trong xử lý nước cấp, phương pháp trao đổi
ion thường được sử dụng để khử các muối, khử cứng, khử khoáng, khử nitrat,
khử màu, khử kim loại nặng và các ion kim loại khác có trong nước.
Nhược điểm chính của phương pháp này là chi phí đầu tư và vận hành
khá cao nên thường sử dụng cho các trường hợp đòi hỏi chất lượng xử lý cao.
Tuy nhiên, phương pháp này có khả năng xử lý rất triệt để và có chọn
lựa đối tượng. Thời gian sử dụng nhựa lâu dài, tái sinh được nhiều lần với chi
phí thấp, năng lượng tiêu tốn nhỏ…. Đặc biệt đây là phương pháp xử lý nước
thân thiện với mơi trường vì nó chỉ hấp thu các chất có sẵn trong nước, chính
vì vậy khóa luận sẽ đi sâu nghiên cứu về xử lý độ cứng bằng phương pháp
trao đổi ion.
1.4. Xử lý độ cứng bằng phƣơng pháp trao đổi ion
1.4.1. Vật liệu trao đổi ion
Vật liệu dùng để trao đổi ion là những chất khơng hồ tan và có chứa
các ion có thể dễ dàng trao đổi với các ion khác trong dung dịch phản ứng với
nó. Sự trao đổi này khơng làm biến đổi tính chất vật lý của vật liệu trao đổi
ion. Nhiều hợp chất tự nhiên như protein, cellulose, tế bào sống … có khả
năng trao đổi ion và điều này đóng vai trị quan trọng trong các quy trình trong
tự nhiên.
Mục đích của việc dùng nhựa trao đổi ion trong xử lý nước uống là
nhằm làm mềm nước hoặc loại bỏ các chất khống khơng cần thiết trong
12


nước. Nước được làm mềm bằng cách sử dụng một loại nhựa có chứa ion Na +
liên kết với một cation (ion âm) khác, cation đó có khả năng liên kết với Ca2+
và Mg2+ mạnh hơn Na+. Khi cho nhựa vào cột trao đổi ion và cho nước cần xử
lý chảy qua cột, cation có trong nhựa sẽ liên kết với các ion Ca 2+ và Mg2+ và

giữ chúng lại trong cột, đồng thời sẽ giải phóng Na + vào nước, cách này giúp
loại bỏ ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước uống, giúp nước “mềm” hơn.
Nếu nước xử lý u cầu phải loại bỏ hồn tồn lượng khống có trong
nước thì tiếp tục xử lý bằng cách cho nước chảy qua cột trao đổi ion với nhựa
chứa H+ (sẽ loại bỏ được cation) và sau đó qua cột có nhựa chứa ion OH - (loại
bỏ các anion). H+ và OH- sau đó sẽ kết hợp với nhau tạo thành nước (H2O).
H-Cationit có khả năng trao đổi mạnh hơn Na-Cationit và cũng triệt để hơn vì
nó loại bỏ hồn tồn gốc carbonat ra khỏi nước. Tuy nhiên, nó có giá thành
cao hơn nhiều lần, chi phí vận hành cũng cao hơn do phải hoàn nguyên bằng
axit (axit đắt hơn muối ăn) và yêu cầu vận hành cũng nghiêm ngặt hơn do
phải dùng axit nên ít được sử dụng. Vì vậy, khóa luận chọn sử dụng hạt nhựa
Na-cation để xử lý độ cứng tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
1.4.2. Phân loại nhựa trao đổi
Hạt nhựa trao đổi ion (hạt nhựa làm mềm nước) có dạng gel, là những
chất khơng hồ tan và có chứa các ion có thể dễ dàng trao đổi với các ion
khác trong dung dịch phản ứng với nó. Sự trao đổi này khơng làm biến đổi
tính chất vật lý của vật liệu trao đổi ion. Hạt nhựa trao đổi được phân thành
hai loại: Hạt nhựa trao đổi cation và hạt nhựa trao đổi anion.
-

Nhựa trao đổi cation (cationit):
Là những chất có đặc trưng axit. Trong cấu tạo mạng lưới của nhựa có

mang điện tích âm ( nhóm đặc trưng mang điện tích âm) kèm theo nhóm đặc
trưng có một cation linh động có khả năng trao đổi với các cation khác trong
dung dịch. Các ion linh động của cationit thường là H+, thường được gọi là
nhựa trao đổi cation dạng H. Nếu thay H bằng Na, nhựa được gọi là Na –
13



Cationit.
Các nhóm đặc trưng của cationit : -SO3H3, -COOH, -OH( của phenol),
H2P03-. Các nhóm đặc trưng càng nhiều, khả năng trao đổi càng tăng, đồng
thời, độ hòa tan trong nước của nhựa cúng tăng, Có 2 loại cationit :
+

Cation acid mạnh : nhóm đặc trưng là – SO3H, -PO3H. Có khả năng

phân ly thành ion linh động, ít linh động trong tất cả các mơi trường trung
tính, kiềm, acid. Do đó khả năng trao đổi của chúng khơng bị ảnh hưởng bởi
pH của dung dịch.
+

Cationit acid yếu : Nhóm đặc trưng –COOH, -OH. Phân lý yếu trong

môi trường acid, khả năng phân ly mạnh nên khả năng trao đổi lớn. Trong
môi trường acid, khả năng phân ly thấp, dẫn đến khả năng trao đổi thấp.
-

Nhựa trao đổi anion ( anionit) :

Các nhóm hoạt động mang điện tích dương, tạo cho anionit có tính kiềm, các
anion linh dộng có thể trao đổi với các anion khác trong dung dịch. Nhóm
đặc trưng : Kiềm amin bậc 1, 2, 3, 4. Các anion linh động thường là OH, Cl…
+

Anionit kiềm mạnh : Nhóm đặc trung là kiềm amin bậc 4. Nhóm OH

đính vào nhờ lực tĩnh điện. Anionit kiềm mạnh có mức độ phân ly ion tốt
trong tất cả các môi trường nên khả năng trao đổi của chúng không phụ thuộc

pH của mơi trường.
+

Anionit kiềm yếu : Nhóm đặc trưng là kiềm amin bậc 1 ( -NH2), bậc 2 (

=NH) và bậc 3( ---). Anionit kiềm yếu chỉ phân lý trong môi trường kiềm yếu.
1.4.3. Cơ sở của phƣơng pháp
Phương pháp trao đổi ion là quá trình trao đổi ion dựa trên sự tương tác
hóa học giữa ion trong pha lỏng và ion trong pha rắn. Phương pháp này là một
quá trình gồm các phản ứng hóa học đổi chỗ (phản ứng thế) giữa các ion
trong pha lỏng và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi). Sự ưu tiên hấp thu
của nhựa trao đổi dành cho các ion trong pha lỏng, nhờ đó các ion trong pha
lỏng dễ dàng thế chỗ cho các ion có trên khung mang của nhựa trao đổi. Quá
14


trình này phụ thuộc vào từng loại hạt nhựa và các loại ion khác nhau.
Để xử lý các ion trong nước cần dùng một loại vật chất làm chất trao
đổi ion, có thể đem ion nào đó của bản thân nó trao đổi với các ion cùng dấu
trong nước. Nếu chất trao đổi ở dạng NaR khi gặp nước có chứa Ca2+ sẽ phát
sinh phản ứng trao đổi như sau:
2NaR

+ Ca

=>

Chất trao đổi ion dạng Na

CaR2


+

2Na

Chất trao đổi ion dạng Ca

Kết quả phản ứng, Ca2+ trong nước bị hấp thụ trên chất trao đổi ion,
chất trao đổi chuyển biến thành dạng Ca2+, Na+ nguyên có trên chất trao đổi
vào trong nước, như vậy Ca2+ trong nước đã bị khử đi. Chất trao đổi ion
chuyển biến thành dạng Ca, có thể dùng muối Na cho thông qua, làm cho chất
trao đổi chuyển thành dạng Na+ sau đó sử dụng lại.
-

Các phản ứng đặc trưng:

+

Quá trình trao đổi với cationit
RSO3H

+ Na+ + Cl - <=> RSO3Na+

2RSO3H

+

+ H+ + Cl-

Ca2+ + 2Cl- <=> ( RSO3)2Ca


+

2H+ + 2Cl-

Có thể xem đây là q trình hóa học dị thể ( lỏng- rắn). Mức độ ion hóa
phụ thuộc bản chất hóa học của nhóm hoạt động, tính chất dung dịch bên
ngồi.
Một đặc điểm khác : Khi cationit trao đổi đạt dến bão hòa với cation này, thì
có thể trao đổi với cation khác.
R-H + NaCL <=> R-Na + H+ + Cl2R – Na + CaSO4 <=> R2Ca + Na+ + SO42–
Sau khi bão hòa, cationit được tái sinh bằng axit :
R-SO3Na + H+ <=> R-SO3H+ + Na+
(R-SO3)2Ca + 2H+ <=> 2R-SO3H + Ca2+
+

Quá trình trao đổi của anionit
Anionit kiềm yếu ( nhóm amin bậc 1, 2, 3) : ion hóa khi pH<7. Anion

chứa amin bậc 4: ion hóa trong mơi trường acid yếu, trung tính, kiềm. Anionit
15


kiềm mạnh có độ phân ly cao.
R- OH
Q trình tái sinh :

+ HCl <=> R-Cl
RCl


+ H2O

+ NaOH <=> ROH _ + NaCl

Quá trình trao đổi ion là một quá trình thuận nghịch,

phản ứng hóa

học dị thể giữa các nhóm hoạt động của nhựa và các ion trong dung dịch.
+

Cách sử dụng các loại nhựa trong xử lý nước và lọc nước:
Có 3 cách cơng nghệ trao đổi ion có thể được sử dụng trong xử lý

nước và lọc nước:
Hạt nhựa trao đổi cation một mình được sử dụng để làm mềm nước;
Hạt nhựa trao đổi anion một mình có thể được sử dụng để loại bỏ các
tạp chất hữu cơ hoặc loại bỏ nitrat;
Kết hợp hạt nhựa trao đổi cation và hạt nhựa trao đổi anion để loại bỏ
hầu như hồn tồn tất cả các tập chất ion có trong nước cấp. Quá trình này
được gọi là quá trình khử ion bằng hạt nhựa trao đổi ion. Nước sau khi lọc có
chất lượng rất cao.
Theo mục đích sử dụng có thể chọn: Để khử độ cứng, chọn loại có gốc
Na+ hồn ngun bằng muối; để khử khống, chọn loại cation có gốc axít
mạnh và loại anion có gốc bazơ mạnh; dùng trong công nghiệp thực phẩm,
chọn loại đặc chủng; dùng trong sản xuất nước uống, chọn loại không tạo mùi
phản cảm;
Lưu ý: Nếu muốn dùng cation để khử sắt, trên lý thuyết là khử được ion
sắt, nhưng thực tế hầu như khơng khử được vì sắt thường bị ơxy hóa thành
cặn, cặn này bao bọc hạt nhựa trao đổi ion làm mất tác dụng trao đổi ion.


16


Chƣơng II
MỤC TIÊU – NỘI DUNG – ĐỐi TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu chung
Góp phần nâng cao chất lượng nước sinh hoạt phục vụ cho các hoạt
động của các cán bộ, giảng viên và sinh viên của trường Đại học Lâm Nghiệp.
2.1.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá được hiện trạng nước cấp của trường Đại học Lâm Nghiệp
Việt Nam;
- Đánh giá được hiệu quả xử lý độ cứng của vật liệu trao đổi ion và thiết
kế được bể trao đổi ion xử lý độ cứng của nước cấp sinh hoạt;
- Đề xuất được mơ hình xử lý độ cứng của nước cấp sinh hoạt tại trường
Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
2.2. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được những mục tiêu trên, khóa luận tiến hành những nội dung
nghiên cứu sau:
- Tìm hiểu hiện trạng nước cấp sinh hoạt tại trường Đại học Lâm
Nghiệp Việt Nam;
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước cấp của vật liệu trao đổi ion và thiết
kế được bể trao đổi ion xử lý độ cứng của nước cấp sinh hoạt tại trường Đại
học Lâm Nghiệp Việt Nam;
- Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng nước cấp sinh hoạt tại trường
Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
2.3. Đối tƣợng nghiên cứu
Nước cấp sinh hoạt tại trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.


17


2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu
Kế thừa tài liệu là sử dụng những tư liệu đã được cơng bố của các cơng
trình nghiên cứu khoa học, các văn bản mang tính pháp lý, những tài liệu điều
tra cơ bản của các cơ quan có thẩm quyền…Liên quan đến đề tài nghiên cứu
khoa học. Kế thừa tài liệu nhằm giảm bớt khối lượng công việc mà vẫn đảm
bảo chất lượng hoặc làm tăng chất lượng của đề tài. phương pháp kế thừa tài
liệu được sử dụng để thu thập các số liệu:
-

Tư liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của thị trấn Xuân Mai;

-

Tư liệu nêu trong một số giáo trình và tài liệu liên quan đến chất lượng

nước sinh hoạt , quy chuẩn chất lượng nước sinh hoạt ở Việt Nam;
-

Các tài liệu thu thập trên mạng internet, báo chí;

-

Sơ đồ hệ thống cấp nước sinh hoạt của trường đại học Lâm Nghiệp;

-


Các đề tài nghiên cứu và khóa luận tốt nghiệp đã được công nhận.

2.4.2. Phƣơng pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp
Phương pháp được thực hiện như sau:
Trực tiếp đi đến khu vực nghiên cứu, từ đó tìm hiểu hiện trạng hệ thống
cấp nước sinh hoạt;
Khảo sát thực địa và sơ đồ hệ thống cấp nước để lựa chọn vị trí lấy
mẫu, cách thức lấy mẫu;
Phỏng vấn bán định hướng người dân.
2.4.3. Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích
- Vị trí lấy mẫu: Bể sau lọc tại trạm xử lý nước cấp trường Đại học Lâm
Nghiệp Việt Nam, trung tâm thực hành thí nghiệm.
- Trước khi lấy mẫu cơng tác chuẩn bị gồm:
+ Các chai nhựa polietylen 1,5L sạch dùng để đựng mẫu phân tích.
+ Bảo quản: Chuẩn bị các dụng cụ và hóa chất bảo quản mẫu.
+ Băng dính trắng lớn, giấy dán nhãn, bút, bản đồ hệ thống cung cấp nước
sinh hoạt, và các dụng cụ cần thiết khác.
18


- Nguyên tắc lấy mẫu:
Khi lấy mẫu nước, phải đảm bảo dụng cụ lấy mẫu và dụng cụ đựng mẫu
phải được rửa sạch và áp dụng các biện pháp cần thiết bằng các chất tẩy rửa
bằng dung dịch axit để tránh sự biến đổi của mẫu đến mức độ tối thiểu.
- Cách lấy mẫu:
Tới vị trí cần lấy mẫu dùng chai nhựa polietylen 1.5L, lấy đầy chai, sau đó lau
khơ bên ngồi chai rồi đậy nắp, dính nhãn lên chai lấy mẫu.
- Vận chuyển mẫu:
Đưa mẫu từ địa điểm lấy mẫu về phịng phân tích.

- Cách bảo quản mẫu:
Mẫu được đưa về phịng phân tích và được phân tích ngay (khơng sử dụng hóa
chất bảo quản).
2.4.4. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm
2.4.4.1. Phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng nƣớc cấp tại trƣờng
Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam
Tiến hành các phép đo trong phịng thí nghiệm phân tích để xác định
các chỉ tiêu pH, độ đục, sắt tổng số, Mn, Cl… Các phương pháp phân tích tiến
hành theo “Bài giảng phân tích mơi trường của Bùi Văn Năng, 2013”.
a.

Đo pH
Đo bằng máy đo pH thực hiện trong phịng phân tích.

b.

Đo độ đục
Dùng thiết bị đo nhanh để xác định độ đục: Đơn vị đo NTU

Tiến hành đo:
-

Chuẩn bị máy đo độ đục ( Micro Tpi ).

-

Máy được chuẩn hóa bằng các ống mẫu chuẩn có độ đục lần lượt là 0,1

NTU,10 NTU, 1000 NTU.
-


Tiến hành đo mấu theo quy trình vận hành máy : Cho mẫu nước vào

ống đo kèm theo máy, sau khi đã rửa sạch, lau khơ ngồi ống rồi cho vào máy
tiến hành đo.
19


c.
-

Xác định độ cứng
Nguyên tắc xác định:
Để xác định độ cứng của nước người ta dùng phương pháp phân tích thể

tích Complexon với dung dịch đệm amoni có pH~ 10 với chất chỉ thị là
Eriocrom đen T. Chuẩn độ bằng dung dịch Na2H2Y 0.02N.
-

Tiến hành:
Lấy 50ml mẫu nước cho vào bình elen, thêm 5ml hỗn hợp đệm Amoni

và vài giọt chỉ thị Eriocrom đen T vào bình rồi lắc kỹ được dung dịch màu đỏ
nho. Sau đó chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn Na2H2Y 0.02N đến khi màu đỏ
nâu chuyển hết sang màu xanh thì dừng lại. Ghi thể tích dung dịch chuẩn
TrilonB đã tốn.
-

Tính tốn kết quả:
Tính tổng mD của Ca và Mg trong một lít nước theo cơng thức:

=

(mD/l)

Trong đó:
Là thể tích của Trilon B đã tốn (ml).
: Là nồng độ đương lượng của dd Trilon B.
Vn: Là thể tích nước
Do trong các tiêu chuẩn: QCVN 01: 2009/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về chất lượng nước ăn uống và QCVN 02: 2009/BYT – Quy chuẩn
kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt quy định giá trị độ cứng là 300
mg/l và 350 mg/l, nên khóa luận tính độ cứng của nước theo đơn vị mg/l.
d. Xác định Sắt tổng số
-

Nguyên tắc xác định:
Xác định sắt bằng axit Sunfosalyxilic vì đây là thuốc thử có tính chọn

lọc với sắt, hạn chế được các tác nhân gây nhiễu của một số kim loại hóa trị II
trong nước. Sắt trong mẫu được oxi hóa hồn tồn về dạng Fe3+. Ion này phản
ứng với thuốc thử trong môi trường kiềm tạo thành phức có màu vàng.
-

Xây dựng đường chuẩn:
Bước 1: Lấy lần lượt 0, 1, 3, 5, 7, 10 ml dung dịch chuẩn sử dụng nồng
20


độ 0,01 mg/l cho vào bình định mức 50ml.
Bước 2: Thêm nước cất đến khoảng nửa bình định mức, thêm 2ml

NH4Cl 2N, thêm tiếp 2ml dung dịch axit sunfosalyxilic vào dung dịch đến khi
dung dịch chuyển sang màu vàng, thêm tiếp 1ml dung dịch NH3 để ổn định
màu và định mức đến vạch.
Bước 3: Định mức đến vạch bằng nước cất. Lúc đó hàm lượng Fe3+
trong các bình định mức lần lượt là 0; 0.02; 0.06; 0.1; 0.14; 0.2 mg/l. Sau 5
phút đo mật độ quang của dung dịch trên máy so màu ở bước sóng λ = 430nm.
Bước 4: Xác định độ hấp thụ quang cực đại và xây dựng đường chuẩn thể
hiện mối tương quan giữa nồng độ và mật độ quang đo được theo phương trình:
Y = a.X + b
Trong đó:
Y: Hàm lượng sắt có trong mẫu.
X: Mật độ quang đo được.
-

Phân tích mẫu và phương pháp tính kết quả:
Do hàm lượng sắt trong nước sinh hoạt nhỏ nên phải tiến hành làm giàu

mẫu (Cô đặc mẫu từ thể tích 150ml xuống 50ml, sau đó tiến hành lọc qua giấy
lọc để loại bỏ các chất rắn lơ lửng).
Lấy 25ml dung dịch sau khi làm giàu cho vào bình định mức 50ml sau đó
tiến hành các bước như xây dựng đường chuẩn. Lưu ý cần kiểm tra pH của
dung dịch sau khi cho NH3 vào mẫu đảm bảo pH của dung dịch là 8 thì mới
xuất hiện màu vàng của phức chất, và lượng NH3 cho vào mẫu nhiều hơn ở
đường chuẩn.
-

Tính tốn kết quả:
Nồng độ sắt trong mẫu nước được tính theo cơng thức sau:
CFe = Cđc*f/F
Trong đó:

CFe: Nồng độ của sắt có trong mẫu nước phân tích (mg/l);
Cđc: Nồng độ của sắt tính theo đường chuẩn (mg/l);
f: Tỷ lệ giữa thể tích mẫu sau khi làm giàu trên thể tích
mẫu, lấy cho phản ứng hiện màu;
F: Hệ số làm giàu mẫu phân tích.
21