Môi trường_ Độ Sulfate
Ion Sulfate là một trong những anion thường gặp trong nước tự nhiên. Nó là chỉ tiêu quan trọng trong nước cấp vì khi hàm lượng SO4 trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng đến con người do tính chất tẩy rửa của Sulfate. Từ lý do này, đối với nước cấp, nồng độ giới hạn của Sulfate là 250g/ L.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
CHÖÔNG 8
SULFATE
8.1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG
Ion sulfate laø moät trong nhöõng anion thöôøng gaëp trong nöôùc töï nhieân. Noù laø chæ tieâu quan
troïng trong nöôùc caáp vì khi haøm löôïng SO42- trong nöôùc cao seõ gaây aûnh höôûng ñeán con ngöôøi
do tính chaát taåy röûa cuûa sulfate. Töø lyù do naøy, ñoái vôùi nöôùc caáp, noàng ñoä giôùi haïn cuûa sulfate
laø 250 mg/L. Ngoaøi ra trong nöôùc caáp cho coâng nghieäp vaø sinh hoaït, chæ tieâu SO42- cuõng raát
quan troïng do khaû naêng keát hôïp vôùi caùc ion kim loaïi trong nöôùc hình thaønh caën trong caùc thieát
bò ñun nöôùc, loø hôi vaø caùc thieát bò trao ñoåi nhieät.
Trong xöû lyù nöôùc thaûi, chæ tieâu SO42- cuõng ñöôïc quan taâm do vaán ñeà veà muøi vaø aên moøn ñöôøng
oáng do quaù trình khöû sulfate thaønh hydrogen sulfide trong ñieàu kieän kî khí. Phöông trình ñöôïc
bieåu dieãn nhö sau
Ñeå hieåu roõ nhöõng bieán ñoåi cuûa sulfate, chu trình löu huyønh ñöôïc trình baøy trong Hình 8.1
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-1
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
H 2S
S=
SO2
SO3=
Chaát thaûi
höõu cô
h ù
Urin
Löu
SO3
huyønh
SO4=
Protein
ñoäng vaät
Protein
thöïc vaät
Hình 8.1 Chu trình sulfur (löu huyønh) trong töï nhieân.
Vaán ñeà veà muøi
Khi khoâng coù söï hieän dieän cuûa oxy, sulfate ñöôïc coi nhö laø chaát cung caáp oxy (chính xaùc hôn
laø chaát nhaân ñieän töû) cho quaù trình oxy hoùa sinh hoùa cuûa vi khuaån kî khí. Trong ñieàu kieän kî
khí, sulfate bò khöû thaønh S2-. Ion S2- seõ keát hôïp vôùi ion H+ vôùi haèng soá phaân ly KA1 = 9,1.10-8.
Quan heägiöõa caùc daïng H2S, HS- vaø S2- taïi caùc pH khaùc nhau cuûa dung dòch chöùa 10-3 M H2S
(hay 32 mg/L H2S) ñöôïc trình baøy trong Hình 8.2.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-2
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
100
80 S=
HS-
60
%
40
H 2S
20
0
5 6 7 8 9 10 11
pH
Hình 8.2 Quan heä giöõa caùc daïng H2S, HS- vaø S2- taïi caùc pH khaùc nhau cuûa dung dòch chöùa10-3
M H2S (hay 32 mg/L H2S).
Taïi pH ≥ 8 trong dung dòch toàn taïi chuû yeáu hai daïng HS- vaø S2-, H2S chæ toàn taïi moät löôïng raát
nhoû, vì vaäy aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù raát thaáp. Do ñoù, vaán ñeà muøi khoâng xaûy ra. Taïi pH < 8
caân baèng höôùng tôùi söï hình thaønh H2S, taïi pH = 7, 80% S2- ôû daïng H2S. Khi moät löôïng lôùn
sulfate bò khöû thaønh ion sulfide, aùp suaát rieâng phaàn cuûa H2S ñuû ñeå gaây ra vaán ñeà veà muøi. Do
ñoäc tính cuûa khí H2S, trong khoâng khí haøm löôïng cuûa H2S neân nhoû hôn 20 ppm.
AÊn moøn ñöôøng oáng
Söï aên moøn “ñænh coáng “ (crown) cuûa oáng beâton laø ñaëc bieät nghieâm troïng khi maø nöôùc thaûi
sinh hoaït coù nhieät ñoä cao, thôøi gian löu trong coáng daøi vaø noàng ñoä sulfate cao, ñieàu naøy ñaõ xaûy
ra ôû nhieàu vuøng cuûa Myõ, ñaëc bieät ôû nhöõng vuøng phía nam nöôùc naøy. Nguyeân nhaân cuûa söï aên
moøn ñöôïc cho laø do H2S vaø H2SO4 bôûi quaù trình khöû sulfate thaønh H2S vaø töø H2S thaønh H2SO4.
Thöïc ra H2S, hay H2S acid, laø moät acid yeáu, yeáu hôn caû H2CO3 vaø ít aûnh höôûng ñeán beâton coù
chaát löôïng cao. Tuy nhieân, trong heä thoáng coáng thoaùt nöôùc töï chaûy , H2S laø nguyeân nhaân giaùn
tieáp gaây ra söï aên moøn “ñænh coáng”.
Ñoái vôùi coáng thoaùt nöôùc töï chaûy thöôøng ít duøng trong nhöõng moâi tröôøng coù söï hieän dieän cuûa
sulfate vaø coù nhöõng bieán ñoåi sinh hoïc. Heä thoáng coáng laø moät phaàn cuûa heä thoáng xöû lyù vaø trong
quaù trình vaän chuyeån nöôùc thaûi luoân xaûy ra caùc bieán ñoåi sinh hoïc. Nhöõng bieán ñoåi naøy ñoøi hoûi
coù maët cuûa oxy, neáu löôïng oxy khoâng ñuû do quaù trình thoâng gioù töï nhieân cuûa khoâng khí trong
coáng, quaù trình khöû sulfate thaønh sulfide seõ xaûy ra. ÔÛ pH thoâng thöôøng cuûa nöôùc thaûi, haàu heát
S2- ôû daïng H2S vaø moät phaàn cuûa noù bay vaøo lôùp khoâng khí ôû treân lôùp nöôùc thaûi trong coáng.
Neáu heä thoáng coáng ñöôïc thoâng gioù toát vaø thaønh coáng vaø ñænh coáng khoâ raùo, vieäc hình thaønh
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-3
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
cuûa H2S khoâng gaây ra söï aên moøn coáng. Tuy nhieân, trong tröôøng hôïp thoâng gioù keùm, thaønh vaø
ñænh coáng aåm öôùt, H2S seõ hoøa tan vaøo lôùp nöôùc treân thaønh vaø ñænh coáng töông öùng vôùi aùp suaát
rieâng phaàn cuûa noù trong khoâng khí hieän dieän trong coáng. Ñieàu naøy haàu nhö khoâng gaây nguy
haïi naøo.
Vi khuaån coù khaû naêng oxy hoùa H2S thaønh H2SO4 coù maët khaép nôi trong töï nhieân vaø trong nöôùc
thaûi. Vaø dó nhieân laø loaïi vi khuaån naøy cuõng coù maët treân thaønh vaø ñænh coáng taïi nhöõng luùc löu
löôïng lôùn hay theo moät soá caùch khaùc. Do ñieàu kieän hieáu khí laø luoân toàn taïi trong heä thoáng
coáng, nhöõng vi khuaån hieáu khí oxy hoùa H2S thaønh H2SO4 theo Phöông trình 1.10-4 vaø sau ñoù
trôû neân ñaäm ñaëc vaø aên moøn beâton. Vi khuaån Thiobacillus, coù khaû naêng oxy hoùa H2S thaønh
H2SO4 ôû pH 2, ñöôïc cho laø loaïi vi khuaån chính gaây ra vaán ñeà naøy. Quaù trình hình thaønh H2SO4
ñaëc bieät nghieâm troïng ôû ñænh coáng do taïi ñoù quaù trình ruùt nöôùc laø nhoû nhaát.caùc vaán ñeà veà muøi
vaø aên moøn trong heä thoáng coáng ñöôïc minh hoïa trong Hình 8.3
Vi khuaån
H2S+O2 H2SO4
Gioït nöôùc Moâi tröôøng ñeå vi
O H 2S khuaån oxy hoùa H2S
H 2S 2 H2 S
O2 Khoâng khí O2
O2 O2
H 2S H2 S H 2S
Nöôùc thaûi
So4= Ñieàu kieän S=
kî khí
S= + 2H+ → H2S
Hình 8.3 Söï hình thaønh H2S vaø söï aên moøn do quaù trình oxy hoùa H2S thaønh H2SO4 trong coáng.
Nhöõng vaán ñeà ñaùng quan taâm khaùc
Trong khai thaùc khoaùng saûn (baèng phöông phaùp sa laéng) vaø than, nöôùc thaûi hoaëc nöôùc roø ræ
thöôøng coù pH thaáp vaø noàng ñoä sulfate cao. Löôïng sulfide trong khoaùng seõ ñöôïc oxy hoùa do
hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät vaø caùc taùc nhaân hoùa hoïc ñeå taïo thaønh acid sulfuric.
Khoâng nhöõng ñieàu naøy laøm gia taêng haøm löôïng sulfate trong nöôùc thaûi ra töø caùc moû maø coøn
laøm giaûm pH vaø taêng haøm löôïng saét vaø ñieàu naøy laøm giaûm chaát löôïng nöôùc. Trong tröôøng hôïp
naøy, bieän phaùp ñöôïc duøng laø phuû kín moû ñeå traùnh oxy vaø nöôùc ñi vaøo moû ñeå traùnh phaûn öùng
treân xaûy ra.
Quaù trình ñoát nhieân lieäu hoùa thaïch cuõng taïo ra moät löôïng SOx, nhöõng khí naøy khi thuûy phaân
trong nöôùc möa hình thaønh acid sulfuric vaø seõ gaây ra vaán ñeà möa acid.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-4
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
8.2 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH
Coù 4 phöông phaùp chuaån ñöôïc duøng ñeå phaân tích haøm löôïng sulfate trong nöôùc, trong ñoù
phöông phaùp saéc kí ion laø phöông phaùp toát nhaát vaø coù theå xaùc ñònh sulfate trong nöôùc ôû noàng
ñoä thaáp ñeán 0,1 mg/L. Ba phöông phaùp coøn laïi laø döïa treân löôïng BaSO4 khoâng tan taïo thaønh
khi theâm moät löôïng dö BaCl2 vaøo trong maãu. Söï khaùc bieät giöõa ba phöông phaùp coøn laïi laø söï
khaùc nhau trong phöông phaùp xaùc ñònh löôïng BaSO4 hình thaønh. Trong phöông phaùp khoái
löôïng, löôïng keát tuûa BaSO4 taïo thaønh ñöôïc mang caân. Trong phöông phaùp ño ñoä ñuïc, löôïng
BaSO4 ñöôïc xaùc ñònh döïa treân aûnh höôûng cuûa keát tuûa ñeán quaù trình truyeàn aùnh saùng. Trong
phöông phaùp Methylthylmol Bule, löôïng Ba dö ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp ño ñoä maøu
töø ñoù tính ra löôïng Ba keát hôïp vôùi Sulfate. Vieäc löïa choïn phöông phaùp ño phuï thuoäc vaøo muïc
ñích xaùc ñònh vaø noàng ñoä sulfate trong maãu. Trong baøi naøy, ba phöông phaùp ño döïa vaøo löôïng
BaSO4 seõ ñöôïc trình baøy.
Phöông phaùp khoái löôïng
Phöông phaùp khoái löôïng cho keát quaû khaù chính xaùc vaø ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh haøm löôïng
sulfate trong maãu coù noàng ñoä treân 10 mg/L. Chuù yù, khiaù caïnh ñònh löôïng cuûa phöông phaùp naøy
phuï thuoäc vaøo khaû naêng keát hôïp cuûa Ba2+ vôùi SO42- ñeå hình thaønh BaSO4 ít tan nhö sau.
Ñeå keát tuûa hoaøn toaøn, moät löôïng BaCl2 dö ñöôïc theâm vaøo nöôùc ñaõ ñöôïc acid hoùa vôùi HCl vaø
ñöôïc giöõ ôû gaàn ñieåm soâi. Vieäc maãu ñöôïc acid hoùa laø ñeå loaïi tröø keát tuûa BaCO3 coù theå xaûy ra ôû
nhieät ñoä cao ñoái vôùi nöôùc coù ñoä kieàm cao.
Do BaSO4 coù ñoä hoaø tan nhoû (Ksp = 1x10-10), coù theå xem nhö haàu heát caùc keát tuûa taïo thaønh ôû
daïng keo, keo naøy raát khoù taùch ra baèng caùc phöông phaùp loïc thoâng thöôøng. Ñeå khaéc phuïc ñieàu
naøy, maãu ñöôïc gia nhieät ñeå chuyeån taát caùc caùc tuûa töø daïng keo thaønh daïng tinh theå ñeå coù theå
taùch ra baèng caùch loïc. BaSO4 tinh theå thöôøng raát nhoû, vì vaäy phaûi löïa choïn loaïi giaáy loïc phuø
hôïp. Khi thöïc hieän quaù trình loïc, neân thöïc hieän heát söùc caån thaän ñeå ñaûm baûo toaøn boä löôïng keát
tuûa ñöôïc giöõ laïi treân giaáy loïc vaø caùc muoái khaùc ñöôïc loaïi boû baèng caùch röûa. Maëc duø phöông
phaùp naøy coù ñoä chính xaùc cao nhöng toán raát nhieàu thôøi gian. Keát tuûa BaSO4 sau loïc ñöôïc xaùc
ñònh baèng caùch hoaëc laø caân khoái löôïng tro sau khi ñoát ñeå phaân huûy giaáy loïc, hoaëc laø caân cuøng
vôùi giaáy loïc sau ñoù tröø ñi khoái löôïng giaáy loïc ñaõ ñöôïc caân ban ñaàu.
Phöông phaùp ño ñoä ñuïc
Phöông phaùp xaùc ñònh sulfate baèng caùch ño ñoä ñuïc döïa treân söï hình thaønh BaSO4 daïng keo
sau khi theâm BaCl2 vaøo maãu. Ñeå taêng hieäu quaû hình thaønh keo BaSO4 dung dòch ñeäm acid
chöùa caùc MgCl2, KNO3, CH3COONa vaø CH3COOH ñöôïc cho vaøo. Baèng vieäc chuaån hoùa
phöông phaùp taïo keo BaSO4 lô löûng, sulfate ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch naøy ñaùp öùng ñöôïc nhieàu
muïc ñích khaùc nhau. Phöông phaùp naøy cho keát quaû raát nhanh vaø ñöôïc öùng duïng roäng raõi. Khi
noàng ñoä cuûa sulfate lôùn hôn 10 mg/L, tröôùc khi thöïc hieän phöông phaùp naøy, moät löôïng nhoû
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-5
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
maãu ñöôïc laáy sau ñoù pha loaõng thaønh 50 mL sau ñoù thöïc hieän theo phöông phaùp ñaõ ñeà caäp ñeå
xaùc ñònh. Ñeå soá lieäu chính xaùc, trong khi thöïc hieän pheùp ño luoân phaûi söû duïng maãu chuaån ñeå
loaïi boû caùc sai soá coù theå xaûy ra do thao taùc vaø caùc chaát theâm vaøo.
Phöông phaùp ño töï ñoäng duøng Methylthymol Blue
Phöông phaùp naøy raát coù lôïi khi ño haøng loaït maãu. ÔÛ ñoù maãu vaø hoùa chaát ñöôïc lieân tuïc bôm töï
ñoäng vaøo thieát bò ño vaø ñöôïc hoøa troän vôùi nhau. Sau thôøi gian caàn thieát ñeå phaûn öùng hoùa hoïc,
xaûy ra, maãu ñöôïc ñöa vaøo boä phaân ño ñeå xaùc ñònh ñoä maøu hoaëc ñoä ñuïc (trong tröôøng hôïp
sulfate, ñoä ñuïc ñöôïc ño) töø ñoù xaùc ñònh ñöôïc löôïng sulfate. Trong phöông phaùp naøy, ñaàu tieân
BaCl2 ñöôïc töï ñoäng bôm vaøo maãu trong moâi tröôøng pH thaáp ñeå taïo keát tuûa BaSO4 sau ñoù pH
cuûa dung dòch ñöôïc ñieàu chænh ñeán 10. Sau ñoù methylthymol ñöôïc theâm vaøo ñeå taïo phöùc xanh
vôùi löôïng Ba dö. Löôïng Methylthymol khoâng taïo phöùc seõ coù maøu xaùm vaø ñöôïc ño töï ñoäng. Dó
nhieân, thieát bò cuõng ñöôïc hieäu chænh (calibrate) vôùi dung dòch sulfate chuaån vaø caùc hoaù chaát
theâm vaøo phaûi chính xaùc vaø khoâng coù chaát gaây caûn trôû.
8.3 ÖÙNG DUÏNG SOÁ LIEÄU SULFATE
Chæ tieâu sulfate quyeát ñònh nöôùc coù thích hôïp cung caáp cho sinh hoaït hay coâng nghieäp hay
khoâng. Chæ tieâu sulfate cuõng xaùc ñònh nhöõng vaán ñeà lieân quan ñeán muøi vaø aên moøn do vieäc khöû
sulfate thaønh sulfide. Trong quaù trình xöû lyù kî khí buøn vaø nöôùc thaûi coâng nghieäp, vieäc khöû
sulfate coù lieân quan vôùi methane vaø CO2. Neáu khí sinh hoïc (biogas) ñöôïc söû duïng trong ñoäng
cô thì noàng ñoä cuûa H2S khoâng neân vöôït quaù 750 ppm (tính theo theå tích). Chæ tieâu cuûa sulfate
trong buøn vaø trong chaát thaûi coù theå ñöôïc duøng ñeå ñaùnh giaù haøm löôïng H2S trong biogas. Töø
nhöõng thoâng tin naøy, kyõ sö thieát keá coù theå quyeát ñònh coù hay khoâng thieát bò loïc khí taùch H2S vaø
kích thöôùc cuûa coâng trình.
Raát nhieàu chaát höõu cô coù chöùa löu huyønh nhö sulfate, sulfonate hay sulfide. Trong quaù trình
xöû lyù sinh hoïc hieáu khí, söï phaân huûy caùc chaát höõu cô ñaõ phaù vôõ caùc lieân keát sulfur naøy vaø hình
thaønh SO42-.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 8-6
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
