Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn1

í m Đ Ạ I H Ọ C T H Á I N G U Y Ê N

K H O A K H O A H Ọ C T ự N H I Ê N V À X Ã H Ộ I

L Ê T H Ị H Ư Ơ N G

N G H I Ê N C Ứ U L À M G I Ả M Đ Ồ C Ứ N G •

C Ủ A N Ư Ớ C S I N H H O A T T H Á I N G U Y Ê N •

T L - o * J Ỡ 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 Đ A I H Ó C • • • • N G À N H H O A H Ọ C

Chuyên ngành: Hoa vô cơ

G i á o v i ê n h ư ớ n g d ẫ n : M a C h ư ơ n g L i ê m

Ị

T H Á I N G U Y Ê N - 2 0 0 8

[

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn2

L Ờ I C Ả M Ơ N

E m x i n bày tỏ lòng b iế t ơn của em tớ i các thầy cô giảng dạy t ạ i b ộ m ô n

Hoa học cùng các thầy cô g iáo công tác trong Khoa, vì những k i ế n thức quý

báu m à c á c thầy c ô đã t ruyền đạt cho em trong những n ă m qua.

V ớ i lòng b iế t ơn sâu sắc nhất, em x i n cảm ơn thầy g iáo M a Chương

L i ê m đã giao đ ề tài , tận t ình hướng dẫn và tạo đ iều k i ệ n cho em hoàn thành

luận văn này .

Cuố i cùng tôi x i n t rân thành cảm ơn các bạn lớp cử n h â n Hoa K 2 đã

g iúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập t ạ i Khoa và trong quá tr ình tôi hoàn

thành bản luận văn .

Thá i N g u y ê n , n g à y 20/05/2008

Sinh viên: L ê T h ị Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn3

M Ụ C L Ụ C

P H Ầ N 1 : T Ổ N G Q U A N Ì

C H Ư Ơ N G Ì N Ư Ớ C V À T À I N G U Y Ê N N Ư Ớ C Ì

1.1. V à i n é t v ề nước Ì

1.2. T í n h c h ấ t v ậ t lí của nước 2

1.3. T í n h c h ấ t hoa học của nước 3

1.4. T à i n g u y ê n nước t r ê n t h ế g iớ i v à ở V i ệ t N a m 4

C H Ư Ơ N G 2 T Ì M H I Ể U V Ế N Ư Ớ C C Ú N G 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 ion k ì m l o ạ i canxi , m a g i ê , sắt t r o n g nước 7

2.3. T á c h ạ i của nước cứng 9

2.4. P h â n l o ạ i đ ộ cứng 10

2.5. V à i n é t v ề canxi , 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 lượng canxi , m a g i ê , sắt t r o n g

n ư ớ c 13

2.7. C á c p h ư ơ n g p h á p g i ả m đ ộ cứng của nước 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 D U N G V À P H Ư Ơ N G P H Á P N G H I Ê N c ứ u 20

1.1. P h ư ơ n g p h á p complexon x á c đ ị n h h à m l ượng canxi , m a g i ê 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 vói t huốc t h ử

o . p h e n a n t r o l i n 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

C H Ư Ơ N G 2 K Ế T Q U Ả N G H I Ê N c ứ u 31

2 . 1 . X â y d ự n g đ ư ờ n g c h u ẩ n v à k i ể m t r a đ ộ c h í n h x á c của đ ư ờ n g

c h u ẩ n 31

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn4

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 ch 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 ta x â y d ự n g đ ư ờ n g c h u ẩ n x á c đ ị n h sắ t có n ồ n g đ ộ

c »** > 6mg/ 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 của đ ư ờ n g c h u ẩ n v à t í n h sai số 33

2.4. T i ế n h à n h x á c đ ị n h đ ộ cứng, h à m lượng sắt t r o n g nước 35

2.5. G i ả m đ ộ cứng của nước 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 cứng của nước b ằ n g p h ư ơ n g p h á p hoa học ( d ù n g

N a 2 C 0 3 ) 40

2.7. G i ả m đ ộ cứng của nước k ế t hợp 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 h ấ p p h ụ t han h o ạ t t í n h 41

2.8. G i ả m đ ộ cứng của nước b ằ n g p h ư ơ n g p h á p hoa học ( d ù n g

N a 2 C 0 3 ) k ế t h ợ p 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 43

K Ế T L U Ậ N 47

T À I L I Ệ U T H A M K H Ả O 48

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn5

T Ó M T Ắ T K Ế T Q U Ả N G H I Ê N c ứ u Đ Ể T À I

LUẬN VÃN TỐT NGHIỆP

Trong khoa luận n à y chứng tôi đ ã ngh iên cứu x á c đ ịnh đ ộ c ú n g của

nước và h à m lượng sắt trong nước sinh hoạt Thá i N g u y ê n bằng phương p h á p

chuẩn đ ộ t h ể t ích , phương p h á p trắc quang. T ừ đ ố á p dụng c á c b i ện p h á p

nhằm g i ả m đ ộ c ú n g , h à m lượng sắt của nước và thu được mộ t số k ế t quả sau:

1. X â y dựng đường chuẩn và k i ể m tra đ ộ chính x á c của đường chuẩn

xác đ ịnh sắt (h ình 12).

2. X á c đ ịnh đ ộ cứng bằng chuẩn đ ộ E D T A (bằng 10).

3. X á c đ ịnh h à m lượng sắt bằng phương p h á p so m à u vớ i thuốc thử

o.phenantrolin (bảng l i ) .

4. K ế t q u ả g i ả m đ ộ cúng nước sinh hoạt Thá 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 (dùng N ^ c c ^ ) (bảng 15, bằng 16).

- K ế t hợp phương p h á p gia nhiệt , phương p h á p hấp phụ than hoạt t ính

(bảng 17, bảng 18).

- K ế t hợp phương p h á p hoa học, phương p h á p hấp phụ than hoạt t ính

(bảng 19, bảng 20).

Trong đ ố phương pháp : k ế t hợp p h ư ơ n g p h á p hoa học 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 ệu quả cao nhất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn6

M Ở Đ Ầ U

Nước là tà i n g u y ê n đặc b iệ t quan trọng, quyết đ ịnh sự tổn t ạ i và phát

t r iển của sự sống t rên trái đất . Nước là m ộ t nhu cẩu th iế 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 thể t ồ n t ạ i . Hằng n g à y cơ t hể

ngườ i cần từ 3 - 10 lít nước cho các hoạt động b ình thường.

Nước ta n ằ m trong vùng kh í hậu nhiệ t đ ớ i g ió m ù a . Tai n g u y ê n nước

mặ t , nước n g ầ m rất phong phú, nhưng nước dừng cho sản xuất và đặc b iệ t

nước sạch cho sinh hoạt của con ngườ i còn rấ t hạn chế . D o sự phá t t r iển công

nghiệp, đ ô th ị và b ù n g n ổ dân số đã l àm cho nguồn nước tự nhiên b ị hao k i ệ t

và ô n h i ễ m nguồn nước mặ t , nước ngầm đã xuất h i ệ n ở nh iều nơi và ngày

càng t rở n ê n t r ầ m trọng, k é o theo lượng nước sạch n g à y càng thu hẹp.

Thá i N g u y ê n là tỉnh có đ ịa h ình nh iều nú i , đặc b iệ t nú i đá vôi . Trong

k h i đ ó nước sinh hoạt Thá i N g u y ê n được l ấy chủ y ế u từ sông , suố i , h ồ , nước

ngầm. . . t rên đ ịa b à n t ỉnh. V ì vậy việc nguồn nước sinh hoạt b ị cứng là đ iều rấ t

dễ xảy ra. K h i đ ộ cứng của nước vượ t quá g i ớ i hạn cho p h é p sẽ g â y bất l ợ i

trong sản xuất và ảnh hưởng xấu đ ế n sức khỏe con n g ư ờ i . Đ ể đ á n h giá thực

trạng nước d ù n g sinh hoạt thì việc xác đ ịnh đ ộ cứng trong nước và l àm g i ả m

độ cứng là hế t sức cần thiết . Chính vì vậy tôi đ ã chọn đ ề tài "Nghiên cứu làm

giảm độ cứng của nước sinh hoạt Thái Nguyên" vớ i mục t iêu g ó p phần đ á n h

giá thực trạng và cả i th iện nước sinh hoạt của Thá i N g u y ê n . Đ ể thực h i ện 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 ịnh đ ộ cứng, h à m lượng sắt trong nước sinh hoạt Thá i N g u y ê n .

- Á p dụng c á c phương 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 vớ i t iêu chuẩn nước vệ sinh ăn uống của B ộ Y T ế , t iêu

chuẩn của tổ chức Y T ế t h ế g iớ i W H O để đ á n h giá mức đ ộ ô nh iễm và t ìm 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn7

V ì đ ề tài gắn vớ i thực t ế sản xuất, c h ú n g tô i gặp rấ t nh iều k h ố khăn .

M ặ c dừ đ ã hế t sức cố gắng, nhưng trong thờ i gian ngắn, t r ình đ ộ h i ể u b iế t cố

hạn, vì vậy luận văn k h ô n g thể t ránh k h ỏ i k h i ế m khuyết và sai sốt, mong nhận

được những ý k i ế n đống g ó p của các thầy, c á c c ô và đổng nghiệp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn8

P H Ầ N l ĩ T Ổ N G Q U A N

C H Ư Ơ N G Ì

N Ư Ớ C V À T À I N G U Y Ê N N Ư Ớ C

1.1. V à i n é t v ề nước

Nước là m ộ t hợp chất hoa học của o x i và h iđro , c ó công thức hoa học là

H 2 0 . V ớ i c á c tính chất lý hoa đặc b iệ t ( t ính lưỡng cực, l iên k ế t h iđ ro , tính

chất bất thường của k h ố i lượng riêng...). Phân 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 tử ox i . v ề mặ t h ình học phân tử nước c ó góc liên k ế t là

104,50, ch iều dài l iên k ế t o - H là 0 ,96Ă [ 1 ] .

I

Hình 1: Mô hình phân tử nước [13]

D o cấu tạo k h ô n g đ ố i xứng, H 2 0 là p h â n tủ c ó cực, đ ộ dài lưỡng cực là

0,39Ả và cực tính lớn bằng 1,84D. D o đ ó p h â n tử nước c ó k h ả n ă n g h ình

thành l iên k ế t h iđ rô vớ i các 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 tử nước [13]

Ì Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn9

1.2. T í n h c h ấ t v ậ t lí của nước

Nước là chất lỏng trong suốt, k h ô n g m à u , k h ô n g mùi , k h ô n g v ị , lớp

nước dày cố m à u xanh nhát . Nước c ó ba trạng thái tồn t ạ i : rắn , lỏng, kh í . Nước

là dung môi tố t nhờ t ính lưỡng cực của n ó .

1.2.1. K h ố i lượng r i ê n g

Trong khoảng từ 0 - 4 ° c là tương quan tỉ l ệ thuận: N h i ệ t đ ộ t ăng tỉ trọng

tăng. K h i nh iệ t đ ộ t ăng > 4 ° c là tương quan tỉ l ệ nghịch: Nh iệ t đ ộ t ăng tỉ trọng

g iảm. N ư ó c c ó tỉ t rọng lớn nhất ở 4 ° c ( l ,000g/cm 3 ) .

N g ư ờ i ta thấy rằng do c ó l iên k ế t h iđ ro giữa các phân tử nước. Trạng

thái r ắn trong nước đ á cố h i ện tượng tụ hợp phân tử dưới dạng (H 2 0) s c ó cấu

trúc tứ d i ện , rỗng. M ộ t phân tử H 2 0 nằm ở t âm của tứ d iên liên k ế t vớ i 4 p h â n

tử H 2 0 ở 4 đ ỉnh của tứ d i ện nhờ l iên k ế t h iđro. Khoảng cách giữa c á c phân tử

nước xấp x ỉ 2,8Ả. D o vậy nước đ á c ó k h ố i lượng r iêng nhỏ hơn nước lỏng .

K h ỉ nước đ á n ó n g chảy mộ t phần liên k ế t h iđro giữa c á c p h â n tử nước

bị đú t ra, c á c p h â n tử nước xích l ạ i gần nhau hơn , k h ố i lượng riêng của nước

tăng lên. K h i t i ếp tục t ăng nhiệt đ ộ thì m ộ t mặ t do số l iên k ế t h iđ ro đứt t i ếp

tục t ăng l àm k h ố i lượng riêng của nước t ăng . N h ư n g mặ t k h á c do chuyển động

nhiệt t ăng l à m k h ố i lượng riêng g i ả m dần. D o quan hệ tương h ỗ giữa hai sự

biến đ ổ i n à y l à m cho nước c ó k h ố i lượng riêng đạt cực đ ạ i ở 4 ° c [ 1 ] .

Hình 3: Mô tả sự dời xa của các phán tử nước để tạo liên kết tinh thể

lục giác mở khi đông lạnh Ở4°c [14]

2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn10