TIÊU CHUẨN NGÀNH

64 TCN 102:1997

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHENOL TRONG NƯỚC THẢI

1. PHẠM VI ÁP DỤNG, GIỚI HẠN HÀM LƯỢNG

1.1 Tiêu chuẩn này áp dụng để xác định hàm lượng phenol trong nước thải của các xí nghiệp sản xuất hoá chất, chế biến gỗ (chế tạo ván dăm, ván sợi ép, gỗ dán…) và các xí nghiệp sản xuất có nước thải chứa phenol và các dẫn xuất của phenol bằng phương pháp đo màu xác định phenol với thuốc thử p.nitroanilin khi hàm lượng phenol nhỏ (≤3mg/lit). Khi hàm lượng phenol lớn hơn 3mg/lit cần pha loãng mẫu trước khi phân tích hoặc phân tích theo TCVN 4581-88 (phương pháp thể tích đo iot).

1.2 Các dẫn xuất và đồng đẳng của phenol có mặt trong nước thải nếu cùng bị cất cuốn và cũng có phản ứng với p-nitroanilin tương tự như phenol được coi là phenol và được tính quy về phenol trong kết quả phân tích.

2. NGUYÊN TẮC PHƯƠNG PHÁP

Phenol trong nước thải được tách khỏi nước bằng cách cất trong môi trường axit (axit sunfuric, axit photphoric). Phần cất ra được kiềm hoá bằng dung dịch natri cacbonat 5% và cho tác dụng với dung dịch p.nitroanilin. Hợp chất màu nâu vàng tạo thành sẽ được đo màu ở 450nm. Cường độ màu của dung dịch tỷ lệ với hàm lượng của phenol trong mẫu nước thải.

Để tăng độ nhạy của phương pháp và độ bền của hợp chất mầu, có thể dùng n-butanol chiết và đo mầu lớp dung môi hữu cơ.

3. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU

3.1 Lấy mẫu nước thải theo TCVN 5992-95 và 5999-95.

3.2 Thể tích mẫu lấy để xác định phenol không dưới 1000ml.

3.3 Bảo quản và xử lý mẫu nước thải để xác định phenol theo TCVN 5993-95. Trong trường hợp cần bảo quản mẫu lâu hơn 24 giờ, cần dùng natri hidroxit trung hoà nước thải đến phản ứng trung hoà và thêm dư natri hidroxit với lượng 1g natri hidroxit cho 1 lit nước thải đã trung hoà.

4. DỤNG CỤ VÀ HOÁ CHẤT

4.1 Dụng cụ

– Bộ cất phenol (Hình 1)

– Phễu chiết dung tích 500ml

– Bi thuỷ tinh (cho vào binh cất)

– Pipet khắc vạch 2ml

– Cốc thuỷ tinh dung tích 500ml

– Ống đong dung tích 100ml

– Bình định mức dung tích 100ml và 200ml

– Máy đo màu quang điện có cuvét 5cm.

4.2 Hoá chất và thuốc thử.

– Các hoá chất sử dụng đều phải là loại tinh khiết hoá học (TKHH) hoặc tinh khiết phân tích (TKPT)

– Nước cất sử dụng là nước cất 2 lần theo TCVN 2117-77

– Các dung dịch nếu không có chú giải gì thêm thì coi như dung môi là nước cất theo TCVN 2117-77

Hoà tan 0,69g p.nitroanilin trong 150ml axit clohidric 1M, thêm nước đến 1 lít, lắc kỹ.

– Axit sunfuric, dung dịch 1:3 (hoặc axit photphoric, dung dịch 1:3)

– Natri cacbonat (Na₂CO₃), dung dịch 5%

– Natri nitrit (NaNO₂), dung dịch bão hoà chuẩn bị như sau:

Hoà tan 42g natri nitrit trong 50ml nước cất ở nhiệt độ phòng.

– Đồng sunfat (CuSO₄), dung dịch 10%

– n-Butanol (C₄H₉OH)

– Clorofom (CHCl₃)

– Phenol (C₆H₅OH). Các dung dịch phenol chuẩn bị như sau:

a/ Dung dịch phenol gốc: Cân 1,00g phenol hoà tan trong nước cất (mới đun sôi để nguội). Pha thành 1 lit. Dung dịch nhận được có độ chuẩn 1mg/ml. Dung dịch bền 1 tháng.

b/ Dung dịch chuẩn phenol I: Lấy 10ml dung dịch phenol gốc pha loãng thành 1 lit bằng nước cất (mới đun sôi để nguội). Dung dịch nhận được có độ chuẩn 0,01 mg/ml, được gọi là dung dịch chuẩn phenol I.

Dung dịch chuẩn phenol I bền 1 ngày từ lúc chuẩn bị.

c/ Dung dịch chuẩn phenol II: Lấy 50ml dung dịch chuẩn phenol I pha loãng thành 1 lít bằng nước cất (mới đun sôi để nguội). Dung dịch nhận được có độ chuẩn 0,0005 mg/ml, được gọi là dung dịch chuẩn phenol II. Dung dịch chuẩn phenol II bền 2 giờ từ lúc chuẩn bị.

5. CÁC YẾU TỐ CẢN TRỞ

5.1 Ảnh hưởng của sunfua và các sản phẩm dầu mỏ.

Sunfua (hidro sunfua, các muối sunfua tan) và các sản phẩm dầu mỏ cản trở sự xác định và cần phải loại trừ.

5.1.1 Loại trừ ảnh hưởng của các sản phẩm dầu mỏ.

Lấy 250ml nước thải vào cốc thủy tinh dung tích 500ml. Dùng natri hidroxit hạt kiềm hoá mẫu nước đến pH 12-12,5 (nếu mẫu đã được bảo quản kiềm thì cần kiểm tra lại pH và điều chỉnh đến pH 12-12,5). Phenol được chuyển thành natri phenolat. Chuyển dung dịch vào phễu chiết dung tích 500ml. Chiết 2 lần các sản phẩm dầu mỏ bằng từng lượng 25ml clorofom. Phần dung dịch nước được chuyển lại vào cốc và chưng trên nồi cách thuỷ 10-15phút để loại clorofom dư trước khi chuyển sang khâu xử lý loại trừ ảnh hưởng của sunfua hoặc chuyển vào bình cất để cất phenol sau khi đã trung hoà đến pH 4 và cho dư 3-5ml axit sunfuric 1:3.

5.1.2 Loại trừ ảnh hưởng của sunfua.

Phần dung dịch mẫu nước sau khi đã xử lý loại trừ ảnh hưởng của các sản phẩm dầu mỏ được trung hoà (bằng axit sunfuric hoặc axit photphoric 1:3) đến pH 4. Thêm 10-15ml dung dịch đồng sunfat (để kết tủa sunfua). Lọc bỏ kết tủa. Axit hoá (đến hơi thừa axit) bằng 3-5ml axit sunfuric và chuyển vào bình cất để cất phenol.

5.2 Ảnh hưởng của các tạp chất không bay hơi.

Các tạp chất không bay hơi (kể cả cặn không tan…) ảnh hưởng đến phép đo màu và cần phải loại trừ.

Để loại trừ các ảnh hưởng này cần cất phenol khỏi nước thải. Vì phenol bay hơi chậm nên thể tích dịch cất ra phải đủ lớn (cỡ thể tích mẫu ban đầu, vì thế trong quá trình cất cần tiếp tục bổ xung nước để dịch cất ra đạt đến thể tích cần thiết).

Cách cất: 250ml (hoặc 500ml) nước thải sau khi qua xử lý loại trừ ảnh hưởng của các sản phẩm dầu mỏ và của sunfua được axit hoá và chuyển vào bình cất (điều 5.1). Thêm 5-10 viên bi thuỷ tinh vào bình và cất đến khi còn khoảng 10ml. Thêm tiếp 250ml nước cất vào bình và lại cất tiếp đến khi thu được thêm 200ml dịch cất nữa. Gộp dung dịch cất và xác định thể tích, ghi số ml dịch cất thu được.

6. DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN

6.1 Dựng đường chuẩn giới hạn nồng độ phenol cao

(0-30 mg phenol/100ml)

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chứa phenol trong bình định mức dung tích 100ml đã có chứa sãn 80ml nước cất theo bảng 1.

Bảng 1

Dung dịch số	0	1	2	3	4	5	6
Thể tích dung dịch chuẩn phenol I, ml	0,0	0,2	0,5	1,0	1,5	2,0	3,0
Lượng phenol tương ứng, g	0	2	5	10	15	20	30

Thêm vào mỗi bình 2ml dung dịch natri cacbonat 5%, lắc trộn cẩn thận. Chuẩn bị đồng thời dung dịch p.nitroanilin diazo hoá bằng cách thêm vào 35ml p.nitroanilin 7 giọt natri nitrit bão hoà và lắc trộn cẩn thận. Thêm 5ml dung dịch p.nitroanilin đã diazo hoá vào một bình định mức và thêm nước đến vạch. Lắc trộn cẩn thận và để yên 15 phút. Đo mật độ quang của các dung dịch mầu với cuvet 5cm, kính lọc mầu tím (λ=450nm). Dung dịch so sánh là dung dịch số 0. Dùng giấy kẻ ô ly để biểu diễn quan hệ giữa lượng phenol (trục hoành) và mật độ quang dung dịch (trục tung). Nhận được đường chuẩn số 1.

6.2 Dựng đường chuẩn giới hạn nồng độ phenol thấp

(0-0,5 λg phenol/100ml)

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chứa phenol trong bình định mức dung tích 200ml đã có chứa sẵn 180ml nước cất theo bảng 2.

Bảng 2

Dung dịch số	0	1	2	3	4	5
Thể tích dung dịch chuẩn phenol II, ml	0,0	0,2	0,5	1,0	1,5	2,0
Lượng phenol tương ứng, g	0,00	0,10	0,25	0,50	0,75	1,00

Thêm vào mỗi bình 2ml dung dịch natri cacbonat 5%, 5ml dung dịch p.nitroanilin đã diazo hoá (điều 6.1). Định mức đến 200ml bằng nước cất. Lắc trộn cẩn thận và để yên 15 phút. Chuyển toàn bộ dung dịch mầu từ bình định mức vào phễu chiết dung tích 50ml. Thêm vào mỗi phễu chiết 30ml n.butanol, đậy nút và lắc phễu chiết 1 phút. Để yên phễu chiết 20-30 phút để tách lớp đến lúc lớp hữu cơ trở nên trong suốt. Tách bỏ lớp nước bên dưới, lớp hữu cơ bên trên được chuyển vào cuvet 5cm.

Đo mầu lớp dung môi hữu cơ trên máy đo mầu kính lọc mầu tím (λ=450nm). Dung dịch so sánh là lớp dung môi hữu cơ ứng với dung dịch số 0 (bảng 2).

Dùng giấy kẻ ô li để đựng đường chuẩn như ở điều 6.1 và nhận được đường chuẩn số 2.

7. TIẾN HÀNH XÁC ĐỊNH

7.1 Nước thải chứa phenol ở hàm lượng cao.

Lấy 80ml hoặc một phần thích hợp thể tích dung dịch cất ra (điều 5.2) có chứa lượng phenol không lớn hơn 30 mg. Dùng nước cất đưa thể tích chung của dung dịch đến 80ml trong bình định mức dung tích 100ml.

Chuẩn bị đồng thời một dãy mẫu chuẩn như ở bảng 1 (điều 6.1)

Thêm vào dung dịch và dãy mẫu chuẩn lần lượt:

– 2ml dung dịch natri cacbonat 5%

– 5ml dung dịch p.nitro anilin đã diazo hoá (điều 6.1), lắc trộn cẩn thận để yên 15 phút.

Đo mật độ quang dãy mẫu chuẩn và mẫu phân tích với cuvet 5cm, kính lọc mầu tím (λ = 450nm), mẫu so sánh là mẫu trắng (số 0 bảng 1)

Xây dựng đường chuẩn và từ mật độ quang đo được của mẫu phân tích mà tìm ra hàm lượng phenol trong mẫu.

7.2 Nước thải chứa phenol ở hàm lượng thấp

Lấy 200ml dung dịch cất ra (điều 5.2) cho vào phễu chiết dung tích 500ml. Lần lượt thêm:

– 2ml dung dịch natri cacbonat 5%.

– 5ml dung dịch p.nitroanilin đã diazo hoá. Lắc trộn cẩn thận để yên 15 phút.

– Thêm 30ml n.butanol. Lắc phễu chiết 1 phút. Để yên 30 phút cho lớp hữu cơ hoàn toàn trong.

– Tách bỏ lớp nước và chuyển lớp hữu cơ vào cuvet 5cm.

Chuẩn bị đồng thời một dãy mẫu chuẩn như ở điều 6.2

Đo mật độ quang dãy mẫu chuẩn và mẫu phân tích với cuvet 5cm, kính lọc mầu tím (λ=450nm), mẫu so sánh là mẫu trắng (số 0 bảng 2).

Xây dựng đường chuẩn và từ kết quả mật độ quang đo được của mẫu phân tích mà tìm ra hàm lượng phenol trong mẫu.

7.3 Tính toán kết quả.

Hàm lượng phenol trong mẫu nước thải được tính theo công thức:

X =	m
	V

Trong đó:

X : hàm lượng phenol trong nước thải, mg/lit

m : lượng phenol tìm được theo đường chuẩn, mg

V : thể tích nước thải ban đầu tương ứng với lượng m (mg) phenol, lit.

Hình 1. BỘ CẤT PHENOL