14TCN149:2005

Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 149:2005 về đất xây dựng công trình thuỷ lợi - Phương pháp thí nghiệm trong phòng để xác định hàm lượng và thành phần muối hòa tan của đất TIÊU CHUẨN NGÀNH 14 TCN 149:2005 ĐẤT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI - PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN MUỐI HÒA TAN CỦA ĐẤT Soils. Laboratory methods for determination of content and composition of soluble salt in soils 1. QUY ĐỊNH CHUNG 1.1. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thí nghiệm trong phòng để xác định hàm lượng và thành phần muối hoà tan của đất, dùng cho xây dựng công trình thuỷ lợi. 1.2. Thuật ngữ dùng trong tiêu chuẩn Muối hoà tan của đất là các muối có trong đất hoà tan được trong nước, gồm các mối clorua, sunfat, cacbonat, bicacbonat của kim loại kiềm và kiềm thổ có thành phần chủ yếu là các cation Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + liên kết với các anion cl - ,SO 4 2- , một ít CO 3 2- và HCO 3 - hoà tan được trong nước. 1.3. Phương pháp xác định Dùng phương pháp phân tích nước chiết từ đất để xác định tổng hàm lượng muối hoà tan và hàm lượng các ion thành phần muối hoà tan của đất. Tổng hàm lượng muối hoà tan được biểu thị bằng phần trăm khối lượng, với độ chính xác đến 0,001; hàm lượng của các ion thành phần được biểu thị bằng mily đương lượng trên gam đất khô (me/g.đất khô) và mily gam/gam đất khô (mg/g.đất khô) với độ chính xác đến 0,0001. 1.4. Yêu cầu về mẫu đất thí nghiệm Việc lấy mẫu đất dùng cho thí nghiệm phải đảm bảo đại diện cho đất được nghiên cứu, có khối lượng sao cho có được phần hạt lọt sàng lỗ 2 mm khô không khí không ít hơn 200 g (tham khảo ở bảng 1). Mẫu lấy cần được bọc kín, bảo quản tốt trong quá trình vận chuyển. Bảng 1. Khối lượng mẫu đất cần lấy Hàm lượng hạt > 2m của đất (% dự kiến) Khối lượng mẫu đất cần lấy (gam) <> 200-300 10-20 300-500 20-30 500-1000 >30 1000-2000 2. XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG MUỐI HOÀ TAN CỦA ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG 2.1. Nguyên lý Chiết muối hoà tan của đất bằng nước cất không có CO 2 theo tỷ lệ đất: nước bằng 1:5 (W/V- khối lượng/thể tích); cô cạn dung dịch nước chiết, sau đó oxy hoá chất hữu cơ bằng H 2 O 2 rồi sấy khô và cân lượng cặn. 2.2. Thiết bị dụng cụ - Cối và chày bằng sứ hoặc thuỷ tinh, đầu chày bọc cao su; - Các sàng phân tích loại mắt sàng 2 mm; 0,50 mm (hoặc 0,425 mm), có nắp đậy và khay hứng, chổi quét sàng; - Hộp chia mẫu nhiều rãnh hoặc dụng cụ chia mẫu thích hợp; - Cân kỹ thuật độ nhạy 0,1 g; 0,01 g. Cân phân tích độ nhạy 0,001g hoặc 0,0001g; - Tủ sấy có rơle tự động khống chế nhiệt độ theo yêu cầu; - Bình hút ẩm có chất hút ẩm kèm theo ; - Máy lắc; bếp cách cát hoặc nồi cách thuỷ; - Phễu lọc có đường kính khoảng 100 mm; - Giấy lọc mịn có kích thước phù hợp với phễu lọc; - Bình định mức các loại dung tích 50 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml và 1000 ml; - Buret các loại 10 ml, 25 ml chia độ chính xác đến 0,1 ml; - Pipet 1 ml, 5 ml, 10 ml, 25 ml, 50 ml chia độ chính xác đến 0,1 ml - Các dụng cụ thí nghiệm thông thường. 2.3. Hoá chất: Hydroperoxit (H 2 O 2 ) 10-15 %. 2.4. Quy trình 2.4.1. Chuẩn bị mẫu đất thí nghiệm 2.4.1.1. Đem đất dùng thí nghiệm phơi khô không khí ở trong phòng (tốt nhất là phòng có máy hút ẩm hoặc có quạt thông gió), không phơi khô đất ở ngoài trời nắng gió; 2.4.1.2. Dùng cối sứ và chày đầu bọc cao su nghiền vụn đất rồi sàng đất qua sàng lỗ 2 mm, phải bảo đảm các hạt sỏi, đá nằm lại trên sàng không còn các hạt bụi, sét bám dính; 2.4.1.3. Thu hết phần hạt sỏi, đá nằm lại trên sàng, đem sấy khô ở nhiệt độ 100 – 105 o C cho đến khối lượng không đổi; sau đó, để nguội trong bình hút ẩm rồi cân khối lượng (G s ) chính xác đến 0,1 g; 2.4.1.4. Thu hết phần đất lọt sàng cho vào khay sạch, khô và đã biết khối lượng, rồi cân khối lượng đất (G d ) chính xác đến 0,1 g. Sau đó, tiếp tục nghiền đất cho lọt hết qua sàng lỗ 0,5 mm. Không làm rơi vãi mất đất. Trộn thật đều đất, lấy mẫu xác định độ ẩm khô không khí của đất (W %) theo tiêu chuẩn 14 TCN 125-2002; 2.4.1.5. Dùng hộp chia mẫu nhiều rãnh hoặc bằng phương pháp chia tư liên tiếp đối với đất đã được nghiền nhỏ để trích ra được 1 phần đất đại diện có khối lượng khoảng 100 g. Từ phần đất đại diện, cân lấy mẫu thí nghiệm 50 g chính xác đến 0,01 g, cho vào bình tam giác dung tích 500 ml khô và sạch để chiết muối hoà tan trong đất theo điều 2.4.2; 2.4.1.6. Đựng toàn bộ đất còn lại vào túi nilon, buộc kín miệng túi, để dự phòng khi cần lấy mẫu thí nghiệm bổ sung. 2.4.2. Chiết rút muối hoà tan 2.4.2.1. Thêm 250 ml nước cất không có CO 2 (nước cất đã được đun sôi, để nguội) vào bình chứa mẫu đất thí nghiệm, nút kín miệng bình bằng nút cao su hoặc nút thuỷ tinh nhám. Lắc bình chứa dung dịch đất bằng máy lắc trong hai giờ (nếu không có máy lắc thì lắc bằng tay, cứ lắc 3 phút rồi để yên 10 phút, lặp lại như vậy trong 3 giờ), rồi để yên 6 giờ hoặc qua đêm; 2.4.2.2. Lọc mẫu qua giấy lọc mịn và dày được lót trong phễu, hứng dịch lọc vào bình thuỷ tinh sạch và khô; nếu đục thì phải lọc lại. Dịch lọc được dùng để phân tích tổng hàm lượng muối hoà tan và các ion thành phần nên cần được bảo quản cẩn thận, tránh bốc hơi nước, tránh các khí như NH 3 , HCl v.v. xâm nhập vào. 2.4.3. Phân tích dịch lọc 2.4.3.1. Lắc trộn đều dịch lọc, dùng pipet lấy chính xác 50ml dịch lọc cho vào cốc khô (đã biết khối lượng); 2.4.3.2. Cô mẫu trên nồi cách thuỷ hoặc trên bếp cách cát cho đến cạn khô; 2.4.3.3. Thêm tiếp 3 ~ 4ml H 2 O 2 10 ~ 15%, rồi tiếp tục cô mẫu cho đến khi mẫu trắng và khô; 2.4.3.4. Đem sấy mẫu ở 105 ± 5 o C cho đến khối lượng không đổi; 2.4.3.5. Để nguội trong bình hút ẩm, cân khối lượng cốc và cặn khô chính xác đến 0,001g. 2.5. Tính kết quả 2.5.1. Hàm lượng phần hạt lọt sàng lỗ 2mm của đất, P d %, tính theo công thức: Trong đó: G d – Khối lượng phần hạt lọt sàng lỗ 2mm của đất khô không khí (g); G s – Khối lượng của phần hạt sỏi, đá khô kiệt, trên sàng 2mm (g); K – Hệ số khô kiệt của đất lọt sàng lỗ 2mm. Tính K = 1+0,01W, với W là độ ẩm của đất khô không khí (%). 2.5.2. Hàm lượng muối hoà tan có trong phần đất hạt lọt sàng lỗ 2mm (P m.d ,%), tính theo công thức: Trong đó: G 1 – Khối lượng cốc và cặn (muối) khô, g; G o – Khối lượng cốc không, g; K – Hệ số khô kiệt của đất dùng thí nghiệm (như điều 2.5.1). C – Khối lượng đất khô không khí của phần mẫu thí nghiệm tương ứng với số ml dịch lọc đã trích phân tích. C tính theo công thức: Trong đó: G là khối lượng mẫu đất khô không khí đã dùng chiết rút muối hoà tan (g); V n là thể tích nước cất đã dùng vào việc chiết rút muối hòa tan có trong mẫu đất thí nghiệm (ml); V d là thể tích dịch lọc muối hoà tan đã trích dùng phân tích (ml); 100 là hệ số chuyển đổi sang số phần trăm (%). 2.5.3. Tổng hàm lượng muối hoà tan của đất thành phần đầy đủ (gồm cả phần hạt lọt sàng 2mm và phần hạt trên sàng 2mm), P m ,(%), tính theo công thức: Trong đó: P m.d và P d như điều 2.5.1 và 2.5.2. 3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC ION THÀNH PHẦN CỦA MUỐI HOÀ TAN 3.1.Xác định hàm lượng các anion CO 3 2- và HCO 3 - trong dịch lọc bằng phương pháp chuẩn độ phân đoạn 3.1.1. Nguyên lý Xác định CO 3 2- và HCO 3 - trong dịch lọc bằng phương pháp chuẩn độ phân đoạn: sử dụng dung dịch tiêu chuẩn HCl (hoặc H 2 SO 4 ) và dùng 2 chất chỉ thị màu là phenolphtalein và metyl da cam (phenolphtalein dùng để định điểm tương đương của phản ứng CO 3 2- với axit chuẩn độ, còn metyl da cam dùng để định điểm tương đương của phản ứng HCO 3 - với axit chuẩn độ). 3.1.2. Thiết bị : Pipet, buret và các dụng cụ chuyên dụng phân tích hoá nước khác. 3.1.3. Hoá chất - Dung dịch tiêu chuẩn HCl 0,01N (hoặc dung dịch tiêu chuẩn H 2 SO 4 0,01N); - Dung dịch chỉ thị màu phenolphtalein 1% W/V(khối lượng/thể tích) trong etanol. - Dung dịch chỉ thị màu metyl da cam 0,05% W/V trong nước trung tính. 3.1.4. Quy trình 3.1.4.1. Dùng pipet lấy chính xác 50ml (hoặc 1 thể tích phù hợp) dịch lọc cho vào bình tam giác dung tích 250ml; - Thêm 3 ~ 5 giọt phenolphtalein, lắc đều, nếu dung dịch có màu đỏ thì tiến hành chuẩn độ (nếu dung dịch không có màu đỏ nghĩa là không có CO 3 2- , thì thực hiện theo điều 3.1.4.2). - Chuẩn độ bằng dung dịch tiêu chuẩn HCl (hoặc H 2 SO 4 ) từ buret nhỏ giọt cho đến khi mất màu (hết màu đỏ). Ghi lại thể tích HCl tiêu tốn (V 1 ) chính xác đến 0,1ml. 3.1.4.2. Sau khi chuẩn độ xong lần thứ nhất hoặc sau khi thêm phenolphtalein vào mà dung dịch không có màu đỏ, thì thêm 3 ~ 5 giọt metyl da cam, lắc đều, rồi tiếp tục chuẩn độ bằng dung dịch tiêu chuẩn HCl trên từ buret nhỏ giọt cho đến khi màu dung dịch chuyển từ da cam sang đỏ. Ghi lại thể tích HCl đã tiêu tốn (V 2 ), kể cả lần chuẩn độ đầu, chính xác đến 0,1ml. 3.1.5. Tính kết quả 3.1.5.1. Hàm lượng CO 3 2- , tính theo công thức: Trong đó: V 1 và N 1 là thể tích (ml) và nồng độ (N) của dung dịch tiêu chuẩn axit HCl dùng khi chuẩn độ mẫu lần thứ nhất; 30,0 là đương lượng gam của CO 3 2- ; C là khối lượng đất khô không khí của phần mẫu đất thí nghiệm tương ứng với số ml dịch lọc muối hòa tan đã trích dùng phân tích. Trị số của C được tính như điều 2.5.2; K là hệ số khô kiệt của đất dùng thí nghiệm, tính như điều 2.5.1. 3.1.5.2. Hàm lượng HCO 3 - , tính theo công thức: Trong đó: V 2 là thể tích dung dịch tiêu chuẩn axit HCl tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu cả lần đầu và lần thứ hai (ml); 61,02 là đương lượng gam của HCO 3 - ; Các ký hiệu khác như trước. 3.2. Xác định hàm lượng Cl - trong dịch lọc theo phương pháp Mohr 3.2.1. Nguyên lý: Xác định hàm lượng Cl - có trong dịch lọc dựa trên cơ sở chuẩn độ bằng dung dịch tiêu chuẩn AgNO 3 trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu (pH =6 ~ 7), dùng chất chỉ thị màu K 2 CrO 4 . 3.2.2. Thiết bị: Như điều 3.1.2. 3.2.3. Hoá chất - Dung dịch tiêu chuẩn AgNO 3 0,02N: Hoà tan 3,398g AgNO 3 loại tkpt thành 1lít bằng nước cất; chuẩn hoá lại nồng độ trước khi dùng bằng cách chuẩn độ với dung dịch chuẩn NaCl 0,02M. Đựng dung dịch trong lọ tối màu, nút kín; - Dung dịch tiêu chuẩn NaCl 0,02M: cân chính xác 1,1689g NaCl loại tkpt đã sấy khô ở 140 o C, hoà tan vào nước cất không có clorua và pha loãng thành 1lít. - Dung dịch H 2 SO 4 10%. - Dung dịch NaOH 10%. - Dung dịch K 2 CrO 4 5%: hoà tan 5g K 2 CrO 4 loại tkpt vào khoảng 50 ml nước cất, thêm dung dịch AgNO 3 cho đến khi thấy xuất hiện kết tủa đỏ và bền là được, lọc dung dịch và thêm nước cất thành 100 ml. - Chất chỉ thị màu phenolphtalein 1% trong etanol. 3.2.4. Quy trình - Dùng pipet lấy chính xác 50ml (hoặc 1 thể tích phù hợp) dịch lọc cho vào bình tam giác dung tích 250ml, khô và sạch; thêm 3 ~ 5 giọt phenolphtalein, trong trường hợp: + Thấy dung dịch có màu đỏ thì thêm từng giọt dung dịch H 2 SO 4 10% cho đến khi mất màu; + Nếu dung dịch không có màu sắc thì thêm từng giọt dung dịch NaOH 10% cho đến khi vừa xuất hiện màu hồng thì thêm từng giọt dung dịch H 2 SO 4 10% cho đến khi mất màu; Như thế mẫu đã được điều chỉnh có pH = 6 ~ 7; - Thêm vào 1 ~ 2ml dung dịch K 2 CrO 4 5%, lắc đều, rồi tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch tiêu chuẩn AgNO 3 từ buret nhỏ giọt cho đến khi dung dịch từ màu vàng chuyển sang màu đỏ gạch. Ghi lại thể tích dung dịch tiêu chuẩn AgNO 3 tiêu tốn (V 1 ) chính xác đến 0,1ml. 3.2.5. Tính kết quả Hàm lượng Cl - , tính theo công thức: Trong đó: V 1 và N 1 là thể tích (ml) và nồng độ (N) của dung dịch tiêu chuẩn AgNO 3 dùng khi chuẩn độ; 35,5 là đương lượng gam của Cl - ; C và K được tính toán như điều 2.5.2. 3.3. Xác đinh hàm lượng SO 4 2- trong dịch lọc theo phương pháp chuẩn độ ngược 3.3.1. Nguyên lý: Dùng một lượng thừa BaCl 2 kết tủa SO 4 2- trong dịch lọc; chuẩn độ lượng BaCl 2 thừa đó bằng dung dịch tiêu chuẩn Trilon B trong điều kiên có Mg và chất chỉ thị màu cromogen đen tồn tại. 3.3.2. Thiết bị: Như điều 3.1.2. 3.3.3. Hoá chất - Dung dịch Trilon B 0,1N (còn gọi Trilon B là complexon III): hòa tan 18,6g muối đinatri của axit etylenđiamin tetraxetic (C 10 H 14 O 8 N 2 Na 2 .2H 2 O loại tkpt) bằng nước cất thành 1lít; chuẩn hoá lại nồng độ trước khi dùng; - Dung dịch BaCl 2 0,1N: hoà tan 12,22g BaCl 2 loại tkpt bằng nước cất thành 1lít; - Dung dịch MgCl 2 0,1N: hoà tan 10,17 g MgCl 2 loại tkpt bằng nước cất thành 1 lít; - Dung dịch đệm: hoà tan 20 g NH 4 Cl loại tkpt vào 500 ml nước cất, thêm 100 ml NH 4 OH 25 % rồi pha loãng bằng nước cất thành 1 lít; - Chất chỉ thị màu cromogen đen (còn gọi là eriocrom đen): hoà tan 0,20g muối C 20 H 13 O 7 N 3 S loại tkpt vào 10 ml dung dịch đệm nói trên, rồi thêm cồn 90 o thành 100 ml; - HCl đậm đặc (tỷ trọng 1,184 g/ml); - Dung dịch hydroxilamin (NH 2 OH.HCl) 1 % pha trong nước cất. 3.3.4. Quy trình 3.3.4.1. Trước hết ước đoán hàm lượng SO 4 2- trong dịch lọc bằng cách so độ đục tiến hành như sau: - Pha chế các dung dịch tiêu chuẩn SO 4 2- nồng độ khác nhau như ở bảng 2: Bảng 2. Nồng độ pha chế ở các ống nghiệm Số thứ tự ống nghiệm Cách pha chế dung dịch SO 4 2- tiêu chuẩn Số ly đương lượng SO 4 2- 4 Lấy 62,6 ml H 2 SO 4 1 N pha loãng thành 1 lít 31,20 3 Lấy 41,7 ml H 2 SO 4 1 N pha loãng thành 1 lít 20,80 2 Lấy 20,8 ml H 2 SO 4 1 N pha loãng thành 1 lít 10,40 1 Lấy 100ml dung dịch ống số 3 pha loãng thành 1 lít. 2,08 - Dùng 5 ống nghiệm cùng kích thước và cùng độ thuỷ tinh trong suốt. Hút vào 4 ống nghiệm đầu, mỗi ống chỉ cho 5 ml một loại dung dịch tiêu chuẩn nồng độ khác nhau (bảng 2), còn ống thứ 5 thì hút vào 5 ml dịch lọc. Sau đó, tất cả 5 ống đều được thêm 2 giọt BaCl 2 10 %, lắc đều, rồi so độ đục của ống chứa dịch lọc với độ đục của các ống dung dịch tiêu chuẩn SO 4 2- nồng độ khác nhau đã biết và nhận ra ống dung dịch tiêu chuẩn SO 4 2- có độ đục tương đương. Từ đó dự đoán được số ly đương lượng SO 4 2- của dịch lọc. 3.3.4.2. Dùng pipet lấy chính xác 50 ml (hoặc một thể tích phù hợp) dịch lọc cho vào bình tam giác dung tích 250 ml, thêm 3-4 giọt HCl đậm đặc rồi đun sôi 1 phút để loại CO 2 ; căn cứ kết quả so độ đục ước lượng được lượng SO 4 2- nói trên, tra bảng 3 để thêm một thể tích nhất định BaCl 2 và MgCl 2 , nếu kết tủa nhiêù thì phải lọc. - Thêm 5 ml dung dịch đệm và 10 giọt chất chỉ thị màu cromogen, lắc đều; - Dùng dung dịch tiêu chuẩn trilon B 0,1 N chuẩn độ cho đến khi dung dịch từ màu đỏ anh đào (màu hồng) chuyển sang màu xanh chiếm ưu thế hoàn toàn. Ghi lại thể tích dung dịch trilon B tiêu tốn chính xác đến 0,1 ml. Bảng 3. So sánh ly đương lượng Ly đương lượng SO 4 2- dự đoán có trong dịch lọc Thể tích dịch lọc cần lấy để phân tích (ml) Dung dịch BaCl 2 Dung dịch MgCl 2 Nồng độ (N) Thể tích cần lấy (ml) Nồng độ (N) Thể tích cần lấy (ml) 1 25 0,02 2,5 0,02 2,5 2 25 0,02 5,0 0,02 5,0 5 25 0,02 12,5 0,02 12,5 10 25 0,10 5,0 0,10 5,0 20 25 0,10 10,0 0,10 10,0 50 10 0,10 10,0 0,10 10,0 100 5 0,10 10,0 0,10 10,0 Ghi chú: một số trường hợp khi nhỏ chỉ thị màu cromogen đen vào dung dịch không xuất hiện màu đỏ anh đào, nguyên nhân có thể do ảnh hưởng của Fe 3+ và Al 3+ v.v..., khắc phục bằng cách thêm vào 5 giọt dung dịch NH 2 OH.HCl 1% để che. 3.3.5. Tính kết quả Hàm lượng SO 4 2- , tính theo công thức: Trong đó: V 1 và N 1 : Thể tích (ml) và nồng độ (N) dung dịch BaCl 2 đã sử dụng; V 2 và N 2 : Thể tích (ml) và nồng độ (N) dung dịch MgCl 2 đã sử dụng; V 3 và N 3 : Thể tích (ml) và nồng độ (N) dung dịch trilon B dùng khi chuẩn độ; C: Khối lượng đất khô không khí (g) tương ứng với số ml dịch lọc trích dùng phân tích. Cách tính C như điều 2.5.2; K: Hệ số khô kiệt của đất như điều 2.5.2; 48,03: Đương lượng gam của SO 4 2- ; A: Số ly đương lượng canxi và magiê tồn tại sẵn trong dịch lọc, nó cũng tiêu hao một lượng trilon B khi chuẩn độ nên phải trừ đi. Cách xác định A như sau: lấy 50 ml dịch lọc (bằng số ml dịch lọc đã dùng phân tích) cho vào bình tam giác, thêm 5ml dung dịch đệm và 10 giọt cromogen đen. Dùng dung dịch tiêu chuẩn trilon B 0,1 N chuẩn độ cho đến khi màu dung dịch từ đỏ anh đào chuyển sang xanh. Ghi lại lượng trilon B tiêu tốn. Tính A theo công thức: A = V . N, trong đó V và N là thể tích (ml) và nồng độ (N) của dung dịch trilon B dùng khi chuẩn độ. 3.4. Xác định lượng Ca 2+ và Mg 2+ trong dịch lọc bằng phương pháp chuẩn độ với trilon B 3.4.1. Xác định tổng lượng Ca 2+ và Mg 2+ 3.4.1.1. Nguyên lý Trilon B là muối dinatri của axit etylen điamintetra axetic. Tại pH=8 - 10, trilon B tạo phức bền với Ca 2+ , Mg 2+ . Và tại pH=10, chất chỉ thị cromogen đen (còn gọi là eriocrome đen) tự do có màu xanh lam, khi tạo phức với Ca 2+ và Mg 2+ có màu mận đỏ. Dựa trên cơ sở đó, xác định tổng lượng Ca 2+ và Mg 2+ trong dịch lọc bằng cách dùng dung dịch trilon B tiêu chuẩn và chất chỉ thị màu cromogen đen chuẩn độ cho đến khi chuyển màu từ mận chín sang xanh lam. Để loại trừ sự ảnh hưởng của các cation khác có trong dịch lọc, dùng hyđroxylamin để khử Mn 2+ và Fe 3+ , thêm kali feroxyanua vào để dấu (che) Mn 2+ và Fe 2+ . 3.4.1.2. Thiết bị, dụng cụ: như điều 3.1.2. 3.4.1.3. Hoá chất - Dung dịch trilon B 0,02 N: cân chính xác 3,722 g trilon B loại tkpt và khô cho hoà tan vào nước cất thành chính xác 1 lít (Phân tử gam trilon B = 372,242; đương lượng gam trilon B = 186,121). - Dung dịch NaOH 10% W/V: hoà tan 10g NaOH loại tkpt trong nước cất không có CO 2 thành 100 ml. - Dung dịch HCl 10%: pha loãng 236,4 ml HCl nguyên chất thành 1 lít bằng nước cất. - Dung dịch NH 4 OH 10%: pha loãng 422,0 ml NH 4 OH nguyên chất thành 1 lít bằng nước cất. - Dung dịch đệm pH = 10: hoà tan 67,5 g NH 4 Cl trong khoảng 400 ml nước cất, thêm vào đó 570 ml dung dịch NH 4 OH 25%, rồi thêm nước thành 1 lít. Sử dụng dung dịch mới pha và phải kiểm tra độ pH, nếu pH khác 10 thì dùng dung dịch NH 4 OH 10% hoặc dung dịch HCl 10% để điều chỉnh. - Hyđroxilamin hyđroclorua (NH 2 OH.HCl) loại tkpt dạng tinh thể. - Dung dịch kali xianua (KCN) 2% W/V: cân chính xác 2 g KCN loại tkpt, cho hoà tan trong nước cất thành 100 ml. Chú ý: KCN rất độc, phải hết sức cẩn thận khi sư dụng (lấy từ burét, không được hút) cũng như khi thải, rửa dụng cụ. - Dung dịch kali feroxianua (K 4 Fe(CN) 6 ) 2% pha trong nước. - Hỗn hợp chỉ thị màu cromogen đen: nghiền nhỏ và trộn đều 0,5 g chất chỉ thị màu với 100 g NaCl. - Dung dịch MgCl 2 0,02N: hoà tan 2,15 g MgCl 2 .6H 2 O loại tkpt trong nước cất thành 1 lít; xác định nồng độ chính xác bằng dung dịch chuẩn trilon B 0,02 N. 3.4.1.4. Quy trình - Dùng pipet lấy chính xác một thể tích thích hợp dịch lọc (25-50 ml) cho vào bình tam giác dụng tích 250 ml; - Thêm vào một một ít tinh thể hydroxilamin hyđroclorua, 1 ml dung dịch KCN 2%, 1 ml dung dịch K 4 Fe(CN) 6 2 %, 10 ml dung dịch đệm pH=10; - Làm nóng đến 60 o bằng hấp nóng mẫu trong tủ sấy tại 60 o C hoặc đun cách thuỷ trong nước nóng khoảng 70 o C, rồi thêm khoảng 100 mg hỗn hợp chỉ thị màu; - Chuẩn độ lúc còn nóng bằng dung dịch tiêu chuẩn trilon B 0,02 N cho đến khi chuyển màu từ đỏ mận sang màu xanh. Ghi lại thể tích trilon B tiêu tốn chính xác đến 0,1 ml. 3.4.1.5. Tính kết quả Trong đó: V 1 và N 1 là thể tích (ml) và nồng độ (N) của dung dịch tiêu chuẩn trilon B dùng khi chuẩn độ; C và K như điều 2.5.2. 3.4.2. Xác định Ca 2+ 3.4.2.1. Nguyên lý Xác định lượng Ca 2+ bằng cách dùng dung dịch tiêu chuẩn trilon B và sử dụng chất chỉ thị màu murexit chuẩn độ dịch lọc ở môi trường pH= 12. 3.4.2.2. Thiết bị dụng cụ: như điều 3.1.2. 3.4.2.3. Hoá chất - Chất chỉ thị màu hỗn hợp murexit: trộn murexit loại tkpt với K 2 SO 4 loại tkpt theo tỷ lệ 1/100, rồi dùng cối và chày thuỷ tinh nghiền nhỏ, trộn đều, bảo quản trong lọ thuỷ tinh nút kín, dùng trong 2 tuần. - Các thứ khác như điều 3.4.1.3. 3.4.2.4. Quy trình - Dùng pipet lấy chính xác một thể tích thích hợp dịch lọc như lượng mẫu dùng phân tích tổng Ca 2+ và Mg 2+ (25 – 50 ml) cho vào bình tam giác dung tích 250 ml; - Thêm vào một vài hạt tinh thể hyđroxilamin hyđroclorua, 1 ml dung dịch KCN 2%, 1 ml dung dịch kaliferoxianua 2%. Để ít phút (cho phản ứng hoàn thành) rồi thêm 2 ml dung dịch NaOH 10% và khoảng 100 mg hỗn hợp murexit-K 2 SO 4 ; - Dùng dung dịch tiêu chuẩn trilon B 0,02 N chuẩn độ cho đến khi màu chuyển từ hồng thắm sang tím hoa cà. Ghi lại thể tích trilon B tiêu tốn chính xác đến 0,1 ml. 3.4.2.5. Tính kết quả Trong đó: N 1 và V 1 là thể tích (ml) và nồng độ (N) của dung dịch tiêu chuẩn trilon B dùng khi chuẩn độ; 20,04 là đương lượng gam của Ca 2+ ; C là khối lượng đất khô không khí tương ứng với số ml dịch lọc dùng phân tích, cách tính như điều 2.5.2. K là hệ số khô kiệt của đất như điều 2.5.2. 3.4.3. Xác định lượng Mg 2+ 3.4.3.1. Nguyên lý: Lượng ion Mg 2+ trong dịch lọc được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch tiêu chuẩn trilon B. Khi xác định được tổng lượng Ca 2+ + Mg 2+ và lượng Ca 2+ thì tính được Mg 2+ mà không phải phân tích mẫu. 3.4.3.2. Tính toán Mg 2+ (me/g.đất khô) = (Ca 2+ +Mg 2+ )(me/g.đất khô) - Ca 2+ (me/g.đất khô); Hay Mg 2+ (mg/g.đất khô) = Mg 2+ (me/g.đất khô) x 12,15; Trong đó: 12,15 là đương lượng gam của Mg 2+ 3.5. Xác định tổng lượng K + + Na + trong dịch lọc Tổng lượng ion K + + Na + trong dịch lọc xác định như sau: (K + + Na + ) (me/g.đất khô) = (CO 3 2- + HCO 3 - + SO 4 2- +Cl - ) (me/g.đất khô) – (Ca 2+ +Mg 2+ )(me/g.đất khô); Hay (K + + Na + ) (mg/g.đất khô) = (CO 3 2- + HCO 3 - + SO 4 2- +Cl - ) (mg/g.đất khô) – (Ca 2+ +Mg 2+ )(mg/g.đất khô); 3.6. Báo cáo thí nghiệm Phải khẳng định thí nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn này, gồm các thông tin sau: - Tên công trình; hạng mục công trình; - Số hiệu mẫu đát và vị trí lấy mẫu; - Cơ quan thí nghiệm; - Phương pháp thí nghiệm; - Kết quả phân tích: + Hàm lượng phần hạt lọt sàng 2 mm của đất, %; + Hàm lượng muối hoà tan của đất phần lọt sàng 2 mm, % + Hàm lượng muối hoà tan của đất thành phần đầy đủ (gồm cả phần hạt lọt sàng và phần hạt trên sàng 2 mm), %. + Hàm lượng các ion thành phần: CO 3 2- ; HCO 3 - ; Cl - ; SO 4 2- ; Ca 2+ ; Mg 2+ ; Na + và K + . 4. XÁC ĐỊNH ĐỘ pH CỦA NƯỚC CHIẾT MUỐI HOÀ TAN TỪ ĐẤT BẰNG MÁY ĐO pH 4.1. Nguyên lý Phản ứng ôxy hoá khử sinh ra dòng điện, nếu dùng điện cực làm việc với H + trong dung dịch thì điện thế của điện cực đó phụ thuộc vào nồng độ H + trong dung dịch; từ điện thế của điện cực đó suy ra nồng độ H + trong dung dịch và xác định được độ pH của dung dịch. Máy đo pH là loại thiết bị cấu tạo điện cực đặc biệt, làm việc theo nguyên tắc trên. 4.2. Thiết bị - Máy đo pH điện cực thủy tinh. - Máy lắc. - Đồng hồ bắm giây. 4.3. Hóa chất - Các dung dịch đệm pH tiêu chuẩn: 4,01; 6,86; 9,18 (xem 1 ở ghi chú) - Dung dịch trao đổi: KCl 1 M (xem 2 ở ghi chú) - Nước cất có độ dẫn điện riêng khồng lớn hơn 0,2 ms/m và pH = 5,6 đến 6,6 ở 25 o C. 4.4. Quy trình 4.4.1. Pha các dung dịch tiêu chuẩn pH = 4,01; 6,86; 9,18 từ các hoá chất đóng gói sẵn, theo chỉ dẫn của nhà sản xuất; bảo quản dung dịch trong lọ nhựa nút kín. 4.4.2. Chuẩn máy và kiểm tra độ nhạy của máy - Lấy điện cực thuỷ tinh ra khỏi ống bảo quản, dùng nước cất tia rửa sạch dung dịch bảo quản bám trên điện cực; - Theo hướng dẫn sử dụng máy, đấu điện nguồn vào máy và cho máy hoạt động 30 phút để sấy khô và ổn định máy; - Dùng các dung dịch pH tiêu chuẩn và theo hướng dẫn sử dụng máy, tiến hành chuẩn máy và kiểm tra độ nhạy của máy, đảm bảo theo quy định trong tài liệu kỹ thuật máy, nếu không đạt thì phải điều chỉnh theo hướng dẫn sử dụng máy. - Chuẩn máy xong, dùng nước cất tia rửa sạch bầu điện cực, thấm khô bằng giấy lọc mềm rồi mới dùng đo pH của mẫu thí nghiệm. 4.4.3. Đo pH của mẫu nước chiết từ đất - Lấy mẫu nước chiết cho vào cốc thủy tinh sao cho khi nhúng điện cực của máy đo vào thì điện cực phải ngập sâu được 4-5 cm dưới mặt nước; - Nhúng điện cực thuỷ tinh vào mẫu nước chiết để đo độ pH theo hướng dẫn sử dụng máy. Đọc số đo hiển thị trên đồng hồ sau khi kim chỉ ổn định 30 giây, ghi đủ theo độ chính xác của máy; - Đo song, lấy bầu điện cực thuỷ tinh ra khỏi mẫu, dùng nước cất tia rửa sạch bầu rồi mới dùng đo cho mẫu khác. - Kết thúc thí nghiệm, làm vệ sinh và bảo quản máy. 4.5. Bảo quản máy - Sau khi kết thúc thí nghiệm phải tia rửa sạch bầu điện cực bằng nứơc cất, rồi nhúng vào cốc đựng dung dịch KCl bão hòa; phải thường xuyên bổ sung nước vào cốc, không được để nước cạn khô và tinh thể KCl bám trên điện cực. - Dung dich KCl bão hoà trong bầu điện cực thuỷ tinh phải luôn đầy đủ, thường xuyên bổ sung nếu thiếu hụt . - Máy được để trong phòng khô, theo hướng dẫn bảo quản máy. Ghi chú: 1. Các dung dịch đệm pH tiêu chuẩn thường bán ở các cửa hàng thuốc thử (viên đóng sẵn để tự pha theo chỉ dẫn). Dung dịch đệm không bền, cần bảo quản lạnh và nút kín, tránh hấp thụ khí CO 2 , thời gian sử dụng không lâu, tối đa chỉ nên 2 tháng. Có thể pha các dung dịch này từ hóa chất tinh khiết: - Dung dịch pH = 4,01: Dung dịch kali ftalat axit 0,05 M. Sấy khô kali ftalat axit KC 8 H 5 ­O 4 ở 110 o C, cân chính xác 10,21 g pha thành 1 lít bằng nước cất. - Dung dịch pH = 6,86: Hỗn hợp 1:1 của 2 dung dịch monokali phot phat 0,025 M và đinatri photphat 0,025 M. Sấy khô KH 2 PO 4 ở 110 0 C và Na 2 HPO 4 ở nhiệt độ 120 o C. Cân chính xác 3,40 g KH 2 PO 4 pha thành 1 lít; 3,55 Na 2 HPO 4 pha thành 1 lít băng nước cất, trộn đều 2 dung dịch. - Dung dịch pH = 9,18: Dung dịch natri tetrabonat Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O 0,1M: pha 3,81 g Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O thành 1 lít bằng nước cất. - Các dung dịch trên đựng trong bình PE, không đựng bình thủy tinh. - Độ pH của các dung dịch ở trên được xác định ở 25 o C. Độ pH thay đổi theo nhiệt độ theo bảng sau: Nhiệt độ ( o C) KC 8 H 5 O 4 0,05 M Hỗn hợp KH 2 PO 4 và Na 2 HPO 4 Na 2 B 4 O 7 0,01 M 15 4,00 6,90 9,27 20 4,00 6,88 9,22 25 4,01 6,86 9,18 30 4,01 6,87 9,14 Không nhất thiết phải sử dụng các dung dịch tiêu chuẩn trên, có thể thay thế bằng các dung dịch tiêu chuẩn pH khác có khoảng pH tương tự (4,0; 7,0; 9,0). Đối với đất chua có thể chỉ sử dụng 2 loại 4,01 (chua) và 6,86 (trung bình) là đủ. 2. Dung dịch KCl 1M: Cân 74,5 g KCl hòa tan thành 1 lít dung dịch bằng nước cất. Độ pH của dung dịch ngang độ pH của nước cất (5,6 ¸ 6,6). Trong trường hợp độ pH của dung dịch cao hoặc thấp hơn, thì cần điều chỉnh bằng dung dịch HCl 0,5 M hoặc dung dịch KOH 0,5 M, được kiểm tra bằng pH met.