Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13087:2020 về Chất lượng nước - Xác định độ muối

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13087:2020

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - XÁC ĐỊNH ĐỘ MUỐI

Water quality - Determination of salinity

Lời nói đầu

TCVN 13087:2020 xây dựng trên cơ sở tham khảo SMEWW 2520 :2017 Standard methods for examination of water and wastewater - Salinity

TCVN 13087:2020 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC147 Chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Độ muối là đặc tính quan trọng không thể thiếu của nước công nghiệp và nước tự nhiên. Ban đầu độ muối được hình thành như một phép đo khối lượng của các muối hòa tan trong một khối lượng nhất định của dung dịch. Thực nghiệm xác định hàm lượng muối bằng cách sấy và cân gặp một số khó khăn do mất một số thành phần. Để xác định độ muối thực sự hoặc tuyệt đối của nước tự nhiên phải thực hiện một phân tích hóa học hoàn chỉnh. Tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều thời gian và không thể mang lại độ chụm cần thiết cho công việc. Do đó, để xác định độ muối, thường sử dụng phương pháp gián tiếp liên quan đến phép đo một đặc tính vật lý như độ dẫn điện, tỷ trọng, tốc độ âm thanh hoặc chỉ số khúc xạ. Từ mối quan hệ thực nghiệm của độ muối và đặc tính vật lý được phát hiện cho một dung dịch tiêu chuẩn, có thể tính toán độ muối. Độ chụm của phép đo một đặc tính vật lý sẽ xác định độ chính xác trong độ muối.

Mặc dù độ dẫn điện có độ chụm cao nhất, nhưng độ dẫn điện chỉ đúng với các chất hòa tan ion. Mặc dù ít chính xác hơn, tỷ trọng có thể đáp ứng với tất cả các chất hòa tan.

Trước đây, độ muối của nước biển được xác định bằng phương pháp đo thủy kế và phương pháp đo tỷ lệ. Trong những năm gần đây, phương pháp độ dẫn điện và tỉ trọng đã được sử dụng vì độ nhạy và độ chụm cao. Hai phương pháp này được khuyến nghị cho các công việc tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm.

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - XÁC ĐỊNH ĐỘ MUỐI

Water quality - Determination of salinity

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định quy trình xác định độ muối trong môi trường nước dựa trên độ dẫn điện và tỉ trọng của nước.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

SMEWW 2020:2017, Standard methods for examination of water and wastewater - Quality assurance/Quality control.

3  Nguyên tắc

Xác định độ muối bằng phương pháp gián tiếp thông qua phép đo các đặc tính vật lý như độ dẫn điện, tỉ trọng. Từ mối tương quan thực nghiệm của độ muối với các đặc tính vật lý đã xác định cho dung dịch chuẩn, có thể tính độ muối.

4  Thiết bị, dụng cụ

4.1  Máy đo độ muối.

4.2  Tỉ trọng kế đo dòng chảy.

Hiệu chuẩn máy đo độ muối hoặc tỉ trọng kế với dung dịch chuẩn KCl hoặc nước biển tiêu chuẩn. Độ chụm tốt hơn ± 0,01 đơn vị độ muối với phân tích và sử dụng dung dịch chuẩn.

5  Thuốc thử

5.1  Dung dịch nước biển tiêu chuẩn, có độ dẫn điện ở 15 °C tương ứng với 1 kg dung dịch KCl có chứa 32,4356 g KCl. Dung dịch này được xác định có độ muối thực tế bằng 35.

6  Cách tiến hành

6.1  Phương pháp đo độ dẫn điện

Phương pháp đo độ dẫn điện được sử dụng phổ biến nhất để xác định độ muối do có độ nhạy cao và dễ đo.

Đối với việc đo nước biển, sử dụng Thang đo độ muối thực tế 1978. Thang đo này được xây dựng dựa trên dung dịch kali clorua (KCl). Nước biển có độ dẫn, C, ở 15 °C tương đương với dung dịch KCl chứa khối lượng 32,4356 g trong khối lượng 1 kg dung dịch được xác định là có độ muối thực tế là 35. Giá trị này được xác định dựa trên trung bình của ba nghiên cứu thí nghiệm độc lập. Sự phụ thuộc độ muối vào tỷ lệ độ dẫn, R_t, như một hàm của nhiệt độ (t °C, Thang đo nhiệt độ thực tế quốc tế 1968) của một mẫu đối với nước biển S = 35 tiêu chuẩn được sử dụng để xác định độ muối. Nhiệt độ hiện đang ở thang đo ITS-90 và các giá trị nhiệt độ phải được điều chỉnh theo thang đo ITS-68 tương ứng (t₆₈ = 1,00024 t₉₀) trước khi được sử dụng trong Công thức sau:

S = a_o + a₁R_t^1/2 + a₂R_t + a₂R_t^3/2 + a₄R_t² + a₅R_t^5/2 + ΔS

Trong đó, ΔS được tính bằng:

với

giá trị S từ 2 đến 42 trong đó:

Để đo độ dẫn điện, sử dụng cầu dẫn điện được hiệu chuẩn bằng nước biển tiêu chuẩn có độ dẫn điện đã biết so với KCl, theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Nếu các phép đo được thực hiện ở vùng nước cửa sông, hiệu chuẩn thứ cấp của nước biển pha loãng theo độ dẫn được thực hiện để đảm bảo cầu dẫn điện đang đo độ dẫn thực.

Thang đo độ muối thực tế đã được mở rộng đến những độ muối thấp hơn bằng Công thức (1) có hiệu lực với giá trị độ muối từ 0 đến 40.

Trong đó:

S_PSS  là giá trị được tính toán từ thang đo độ muối thực tế;

a_o = 0,008;

b_o = 0,0005;

ƒ(t) = (t-15)/[1+0,0162(t-15)];

X = 400 R_t; và

Y = 100 R_t

Độ muối thực tế phá vỡ mối tương quan giữa độ muối và độ clo, S = 1,80655 Cl. Mặc dù thang đo có thể được sử dụng cho vùng nước cửa sông và nước biển, nhưng có những hạn chế.

6.2  Phương pháp tỷ trọng

Với tỷ trọng kế đo dòng chảy dao động chính xác, có thể thực hiện các phép đo nhanh về tỷ trọng của nước tự nhiên. Các phép đo được thực hiện bằng cách chuyển mẫu qua một ống rung được bọc với áo đẳng nhiệt. Tỷ trọng của dung dịch (p) tỷ lệ với bình phương của chu kỳ dao động .

trong đó A và B được xác định bằng hiệu chuẩn, B được xác định bằng hiệu chuẩn bằng tỷ trọng kế với nước biển tiêu chuẩn. Sự khác biệt giữa tỷ trọng của mẫu và của nước tinh khiết được đưa ra theo Công thức (2):

Trong đó  và  tương ứng là các khoảng thời gian của mẫu và nước. Hệ thống được hiệu chuẩn với hai dung dịch với tỷ trọng xác định. Thực hiện hiệu chuẩn theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Hai dung dịch này có thể là khí nitơ và nước hoặc nước biển và nước tiêu chuẩn. Độ muối của mẫu có thể được xác định từ phương trình ở 1 atm đối với nước biển. Công thức này tạo mối tương quan giữa (ρ - ρ₀)với độ muối thực tế (S) như một hàm của nhiệt độ.

ρ(kg / m³) = ρ_o + AS + BS^3/2 + CS²

Trong đó:

A = 8,24493 × 10^-1 - 4,0899 × 10^-3 t + 7,6438 × 10^-5 t² - 8,2467 × 10^-7 t³ + 5,3875 × 10^-9 t⁴

B = -5,72466 × 10^-3 + 1,0227 × 10^-4 t - 1,6546 × 10^-6 t²

C = 4,8314 × 10^-4

và khối lượng riêng của nước được tính bằng:

ρ_o = 999,824594 + 6,793952 × 10^-2 t - 9,095290 × 10^-3 t²

+ 1,001685 × 10^-4 t³ - 1,120083 × 10^-6 t⁴ + 6,536332 × 10^-9 t⁵

Thực hiện phép lặp bằng điều chỉnh S cho đến khi đạt được giá trị (ρ - ρ_o)ở một nhiệt độ nhất định. Nếu các phép đo được thực hiện ở 25 °C, độ muối có thể được xác định từ Công thức sau:

S = 1,334(ρ - ρ_o) + 2,155306 × 10^-4 (ρ - ρ_o)² - 1,17116 × 10^-5(ρ - ρ_o)³ với  = 0,0012

Độ muối xấp xỉ cũng có thể được xác định từ tỷ trọng hoặc khối lượng riêng thu được bằng tỷ trọng kế ở nhiệt độ nhất định.

7  Tính toán độ muối thực tế

Vì tất cả các phép đo độ muối thực tế được thực hiện liên quan đến độ dẫn của nước biển tiêu chuẩn (được hiệu chính S = 35), nên số lượng R_t có sẵn để tính toán độ muối. R_t thường thu được trực tiếp bằng máy đo độ muối trong phòng thí nghiệm, nhưng trong các phép đo tại chỗ thường tạo ra đại lượng R, tỷ lệ của độ dẫn tại chỗ so với độ dẫn chuẩn ở S = 35, t = 15 °C, ρ = 0. R gồm ba thành phần:

R = R_p r_t R_t

Trong đó:

R_p  là tỷ số giữa độ dẫn tại chỗ với độ dẫn của cùng mẫu thử ở cùng nhiệt độ, nhưng tại p=0

r_t  là tỷ số giữa độ dẫn của nước biển tham chiếu, có độ muối thực tế là 35, tại nhiệt độ t, độ dẫn của nước biển tại t = 15 °C Từ R_p và r_t, tính được R_t sử dụng kết quả tại chỗ, tức là:

R_p và r_t có thể là được biểu thị như hàm của các giá trị bằng số của các tham số tại chỗ, R, t và p, khi đó t được biểu thị theo °C và p theo bar (10⁵ Pa), như sau:

Trong đó:

và

r_t = c₀ + c₁t + c₂t² + c₃t³ + c₄t⁴

Trong đó:

c₀ = 0,6766097

c₁ = 2,00564 × 10^-2

c₂ = 1,104259 × 10^-4

c₃ = -6,9698 × 10^-7 và

c₄ = 1,0031 × 10^-9

8  Đảm bảo chất lượng/kiểm soát chất lượng

Đảm bảo chất lượng/kiểm soát chất lượng là một phần của phương pháp và được tiến hành theo SMEWW 2020:2017.

9  Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả cần bao gồm các nội dung sau:

a) Phương pháp sử dụng, viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Mọi thông tin cần thiết để nhận biết đầy đủ về mẫu thử;

c) Tên của phòng thí nghiệm thực hiện;

d) Ngày và thời gian thử nghiệm;

e) Kết quả đo độ muối;

f) Mọi chi tiết thao tác không được quy định trong tiêu chuẩn này, hoặc được xem là tùy chọn cùng với các chi tiết bất thường mà có thể ảnh hưởng đến kết quả.