Phân tích nước

XÁC ĐỊNH CHẤT HỌAT ĐỘNG BỀ MẶT – PHƯƠNG PHÁP KHÔNG TÁCH CHIẾT MẪU (TCVN 6622-1: 2009)

Phạm vi áp dụng

Phương pháp này áp dụng cho nước uống, nước mặt cũng như nước thải, áp dụng cho các phòng thí nghiệm và các trạm xử lý nước thải kỹ thuật.

Phương pháp này áp dụng cho khoảng nồng độ từ 0,1 mg/l đến 5 mg/l và giới hạn phát hiện khoảng 0,05 mg/l cho các dung dịch chứa các chất hoạt động bề mặt tiêu chuẩn trong nước cất.

Áp dụng cho mẫu nước với nền đã biết và hoặc không có chất cản trở

Nguyên tắc

Tạo muối giữa metylen xanh với các chất hoạt động bề mặt anion trong môi trường kiềm. Chiết các muối này bằng cloroform và xử lý axit dung dịch clorofom. Loại các chất cản trở bằng cách chiết phức chất hoạt động bề mặt với metylen xanh khỏi dung dịch kiềm và lắc với dung dịch metylen xanh được axit hóa. Đo độ hấp thụ của pha hữu cơ tách biệt ở bước sóng hấp thụ cực đại 650 nm. Đánh giá bằng phương pháp đường chuẩn.

Vì độ tinh khiết và độ bền, nên dùng dung dịch chuẩn là axit dodecyl benzen sulfonic metyl este (loại tetra propylen, khối lượng phân tử tương đối là 340) mặc dù có thể dùng dung dịch chuẩn khác (xem chú thích ở 4.11). Dung dịch chuẩn được chuẩn bị từ axit dodecyl benzen sulfonic este sau khi đã xà phòng hóa thành muối natri. Tính chỉ số MBAS theo dodecyl benzen sulfonic natri.

Hóa chất

3.1 Natri clorua (NaCl).

3.2 Etyl axetat (C₄H₈O₂), mới chưng cất.

CHÚ Ý: etyl axetat là chất dễ cháy và độc.

3.3 Cloroform (CHCl₃)

CHÚ Ý – Cloroform là chất có khả năng gây ung thư.

Nếu cần [ví dụ nếu trong phép thử trắng (7.2) cho kết quả quá cao] có thể làm tinh khiết cloroform bằng cách lọc qua Al₂O₃ (loại trung tính, W 200)

CHÚ THÍCH Do tính độc của cloroform, nên thay thế bằng dung môi khác. Các nghiên cứu vẫn đang được tiếp tục.

3.4 Etanol (C₂H₅OH), 95% (V/V)

3.5 Metanol (CH₃OH), mới chưng cất

Để tránh kết quả cao khi thử mẫu trắng (7.2), nên bảo quản trong bình thủy tinh.

3.6 Axit sulfuric (H₂SO₄), dung dịch 0,5 mol/l.

3.7 Natri hydroxit trong etanol (NaOH), dung dịch 0,1 mol/l trong etanol.

Hòa tan 4 g natri hydroxit viên trong etanol (3.4) và pha loãng đến 1000 ml bằng etanol đó.

3.8 Metylen xanh, dung dịch trung tính

CHÚ THÍCH Sử dụng metylen xanh thể rắn loại tinh khiết nhất có thể.

Hòa tan 0,350 g metylen xanh trong nước và pha loãng đến 1 000 ml.

Chuẩn bị dung dịch ít nhất 24 h trước khi dùng.

Dung dịch này chỉ bền trong hai tuần.

Độ hấp thụ của pha cloroform của phép thử trắng (xem 7.2) không được vượt quá 0,2 khi chiều dài cuvet là 10 mm ở 650 nm khi so với cloroform làm đối chứng. Trong trường hợp độ hấp thụ của phép thử trắng cao hơn giá trị trên, dùng mẻ metylen xanh khác và/hoặc làm sạch dung dịch metylen xanh bằng cách chiết như sau.

Để dung dịch metylen xanh vào phễu chiết rộng phù hợp. Cứ 100 ml dung dịch metylen xanh thì thêm 200 ml dung dịch đệm (3.10) và 200 ml cloroform (3.3). Lắc trong 30s rồi để yên để tách pha. Chiết hết lớp cloroform rồi tráng lớp nước nhưng không được lắc bằng 60 ml cloroform cho mỗi 100 ml dung dịch metylen xanh. Lặp lại cách chiết và rửa như trên. Đổ bỏ dung dịch chiết cloroform; thu gom để dùng lại sau khi xử lý.

3.9 Metylen xanh, dung dịch axit

Hòa tan 0,350 g metylen xanh trong 500 ml nước và thêm 6,50 ml axit sulfuric (= 1,84 g/ml). Pha loãng đến 1 000 ml bằng nước và lắc đều.

Chuẩn bị dung dịch ít nhất 24 h trước khi dùng.

Độ hấp thụ của pha cloroform của phép thử trắng trắng (xem 7.2) không được vượt quá 0,2 khi chiều dài cuvet là 10 mm ở 650 nm khi so với cloroform làm đối chứng. Trong trường hợp độ hấp thụ của phép thử trắng cao hơn thì rửa dung dịch metylen xanh hai lần bằng dung dịch cloroform để làm tinh khiết (xem 3.8) hoặc dùng mẻ dung dịch metylen xanh khác.

3.10 Dung dịch đệm, pH 10

3.10.1 Hòa tan 24 g natri hydrocacbonat (NaHCO3) và 27 g natri cacbonat khan (Na2CO3) trong nước rồi pha loãng đến 1 000 ml.

3.10.2 Cách khác, dùng dung dịch đệm đã được chuẩn bị 3.10.2.3, đặc biệt trong trường hợp nước quá cứng.

3.10.2.1 Dung dịch dinatri tetraborat (Na₂B₄O₇.10 H₂O), dung dịch 0,05 mol/l.

Hòa tan 19 g dinatri tetraborat ngậm mười nước trong 1 000 ml nước.

Dung dịch này bền trong hai tuần nếu bảo quản trong bình thủy tinh có nút đậy kín.

3.10.2.2 Dung dịch natri hydroxit (NaOH), dung dịch 0,1 mol/l.

Hòa tan 4 g natri hydroxit viên trong 1 000 ml nước.

Dung dịch này bền trong hai tuần nếu bảo quản trong bình thủy tinh hoặc bình polyetylen có nút đậy kín.

3.10.2.3 Borat, dung dịch kiềm

Trộn thể tích bằng nhau của dung dịch dinatri tetraborat (3.10.2.1) và dung dịch natri hydroxit (3.10.2.2).

Dung dịch này chỉ bền trong một tuần nếu bảo quản trong bình thủy tinh có nút polyetylen.

3.11 Dung dịch chuẩn gốc axit dodecylbenzen sulfuric metyl este (loại tetrapropylen) (C₁₉H₃₂O₃S)

Cân, 400 mg đến 450 mg dung dịch axit dodecylbenzen metyl este với độ chính xác 0,1 mg, tốt nhất nên dùng cân pipet và cho vào bình thót cổ đáy tròn, thêm 50 ml dung dịch natri hydroxit trong etanol (4.7) và vài hạt đá bọt. Nối sinh hàn và đun sôi trong 1 h. Sauk hi để nguội, tráng sinh hàn, khớp nối thủy tinh bằng khoảng 30 ml etanol (4.4) và dồn chung phần tráng vào bình cầu. Trung hòa dung dịch bằng axit sulfuric (4.6) dùng phenolphtalein (4.12) làm chỉ thị cho đến khi mất màu. Chuyển dung dịch vào bình định mức một vạch 1 000 ml, pha loãng bằng nước đến vạch mức và lắc đều.

Dung dịch này chỉ bền trong sáu tháng.

CHÚ THÍCH Mặc dù axit dodecylbenzen sulfonic metylen este được ưa dùng vì nó không hút ẩm, đường chuẩn (xem 7.3) có thể xây dựng dựa trên muối natri dodecan-1-sulfonic (C12H25NaO3S), axit dedocan-1-sulfonic (C12H25NaO4S) hoặc axit dioctyl sulfosuccinic (C20H37NaO7S) có sẵn ngoài thị trường.

Thiết bị
- Máy đo pH
- Máy quang phổ đo bước sóng 650nm dùng cuvet 10mm hoặc 50mm
- Bộ dụng cụ phòng thí nghiệm
- Phễu chiết 250ml – 500ml
Qui trình tiến hành

5.1 Lấy mẫu

Không hút mẫu qua lớp bọt. Dùng bình thủy tinh sạch, đã được rửa bằng metanol (3.5), để lấy mẫu và bảo quản mẫu. Nên làm lạnh đến 4oC nếu lưu giữ mẫu trong thời gian ngắn

Chú ý cần thêm chất bảo quản nếu phải lưu giữ mẫu quá 24 h. Thêm 1% (V/V) dung dịch formandehyt 40% (V/V) là phù hợp để bảo quản mẫu đến bốn ngày, trong khi bão hòa bằng cloroform là thích hợp để bảo quản mẫu đến tám ngày.

5.2 Tiến hành xác định

5.2.1 Phép thử trắng

Sử dụng mẫu nồng độ “không” trong dãy chuẫn làm mẫu trắng

5.2.2 Lập dãy chuẩn

Chuẩn bị một dung dịch chuẩn làm việc từ dung dịch chuẩn gốc (3.11) bằng cách dùng pipet hút 25 ml dung dịch (3.11) vào bình định mức một vạch 500 ml rồi pha loãng với nước đến vạch mức và lắc đều.

Nồng độ khối lượng MBAS, r_x tính bằng miligam trên lít của dung dịch chuẩn làm việc được tính theo công thức:

Trong đó

m là khối lượng, của MBAS (dạng este) đã dùng để chuẩn bị dung dịch chuẩn gốc theo 4.11, tính bằng miligam;
f₁ hệ số chuyển đổi từ este sang MBAS, muối natri dodecylbenzen sulfonat, ở đây f₁ = 1,0235 (xem Bảng 1);
V hệ số hiệu chỉnh thể tích, tính bằng mililit, ở đây V = 20 000 ml.

Bảng 1. Hệ số chuyển đôi của các chất chuẩn khác nhau

Chất	Khối lượng phân tử tương đối	Hệ số chuyển đổi f₁DBSSS/chất
Muối natri dodecylbenzen sulfonic (DBSSS)	348,48	1,000 0
Muối natri axit dodecan-1 sulfonic	272,38	1,279 4
Muối natri axit dodecan-1 sulfunic	288,38	1,208 4
Muối natri dioctyl sulfosucinic	444,55	0,783 9
Dodexyl benzen sulfonic axit metyl este (DBSME)	340,48	1,023 5

Dãy chuẩn làm việc

Sử dụng phễu chiết dung tích 250ml hoặc 500ml và cho lần lượt các thể tích: 0ml, 1ml, 2ml, 4ml, 6ml, 8ml từ dung dịch chuẩn làm việc. Thêm nước đến khoảng 100ml. Sau đó tiến hành xác định tương tự mục 5.2.3

5.2.3 Xác định

Lấy 100ml mẫu sao cho lượng chất HĐBM trong khoảng 20 mg đến 200 mg MBAS, hoặc pha loãng mẫu rồi định mức 100ml.
Chuyển mẫu vào phễu chiết thêm 5ml metylen xanh trung tính (3.8) + 10ml đệm (3.10) + 15ml Chlorofom (3.3). Lắc đều nhẹ nhàng (tránh tạo nhũ) tư thế nằm ngang, lắc 2 lần mỗi lần 1 phút. Để yên 2 phút cho tách lớp hoàn toàn.
Phễu chiết thứ 2 chuẩn bị sẵn 110ml nước + 5ml dung dịch axit methylene xanh (3.9), cho dung dịch cholorofom từ phễu chiết 1 vào phễu chiết 2, lắc đều nhưng không quá mạnh trong 1 phút và để yên đợi tách lớp.
Cho phần chiết chloroform lọc qua cái lọc bằng bông thủy tinh hoặc bông vải đã thấm ướt chloroform vào bình định mức 50ml.
Tráng phễu chiết 1 và 2, mỗi lần với 10ml CHCl₃, tiến hành lắc, chiết và lọc qua cái lọc thủy tinh hoặc bông vải, gộp chung vào bình định mức 50ml sau đó định mức đến vạch.
Trước khi đo, lắc từng bình định mức và tráng cuvet 3 lần sau đó tiến hành đo tại bước sóng 650nm.

CHÚ Ý: Nếu độ hấp thụ của dung dịch mẫu thử nhỏ hơn 0,1 khi đo dùng cuvet có chiều dài 10 mm, cần lặp lại việc đọc các dung dịch hiệu chuẩn, mẫu trắng và mẫu dùng cuvet 40 mm và 50 mm.