Arsenic Test Kit

Bộ test kit đổi mới đã được Hach phát triển dùng để đo arsenic trong nước là bộ Arsenic Test Kit cat. no. 28000-00 bao gồm một lọ được thiết kế đặc biệt dùng riêng cho phản ứng với thuốc thử đã chuẩn bị sẵn-toàn bộ bằng bột chứa trong gói PermaChem® . Bộ kit độc đáo này không chỉ cho kết quả nhạy với nước uống- được chia ra 6 mức so sánh màu từ 0 đến 500 µg/L mà còn hạn chế tối thiểu việc tiếp xúc với hơi asen sinh ra khi phản ứng. Ngoài ra, không giống như các phương pháp thử nghiệm arsenic khác, test này sử dụng thuốc thử không độc hại và không bị các sulfite làm cản trở cũng như không tạo ra chất thải nguy hại.

Ứng dụng của sản phẩm
Bộ test kit được phát triển ban đầu để đáp ứng nhu cầu trong một gói thầu về sử dụng test kit để xác định arsenic ở Bangladesh. Bởi vì nó đem lại nhiều tiện lợi cho người sử dụng nên Hach đã mở rộng giới thiệu cho tất cả các thị trường trên thế giới.
Test kit này áp dụng phương pháp luận vẫn chưa được chấp nhận bởi cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA). Các khách hàng có yêu cầu phương pháp được USEPA chấp nhận hay chứng nhận thì tham khảo phương pháp 8013 của Hach ( phương pháp silver diethyldithiocarbamate) sử dụng cùng với máy quang phổ DR2700/2800 hay DR5000.
Tuy nhiên, phương pháp dùng test kit thì đơn giản và có thể phục vụ trong việc theo dõi asen vô cơ hầu như ở bất cứ đâu- trong nước tự nhiên, nước ngầm và nước uống- và có thể sử dụng hiệu quả bởi người vận hành và dịch vụ loại trừ asen (các công ty xử lý asen). Bộ kit chia ra các mức đo từ 10, 30, 50, 70, 300, và 500 µg/L As, do đó nó đủ nhạy để đáp ứng mức giới hạn ô nhiễm tối đa (MCL) 10 µg/L hiện tại của USEPA và của Tổ chức y tế thế (WHO) khuyến cáo là 10 µg/L.
Bộ kit không đòi hỏi sử dụng thiết bị đắt tiền, quy trình phức tạp và hóa chất độc hại vì thế nó có thể được sử dụng tại chỗ hay trong nhà, giảm nhu cầu gửi mẫu tới phòng thí nghiệm để phân tích. Với kit này chi phí cho mỗi test sẽ thấp hơn $1.00 USD.

Phương pháp luận

Hầu kết các test kit asen đều dựa vào sự khử asen vô cơ thành khí asen (AsH3) bởi kim loại kẽm và hydrochloric acid.

As2O3 + 6 Zn + 12 HCl -> 2 AsH3 + 6 ZnCl2 + 3 H2O
H3AsO4 + 4 Zn + 8 HCl -> AsH3 + 4 ZnCl2 + 4H2O

Khí asen được giải phóng phản ứng với giấy phát hiện được thấm chất chỉ thị HgBr để tạo thành hỗn hợp halogen asen/thủy ngân (ví dụ, AsH2HgBr), cho màu thay đổi tỉ lệ với nồng độ asen có trong mẫu.
Hach kit thay thế sulfamic acid đặc bằng hydrochloric acid, làm giảm sự độc hại và sự khó khăn đi cùng việc sử dụng hydrochloric acid, đóng gói bột kẽm theo liều lượng đã định để thuận tiện sử dụng.
Giấy kiểm tra mercuric bromide (HgBr) trong bột Hach kit được gắn trong miếng rút bằng nhựa để hạn chế việc tiếp xúc với giấy. Phản ứng thay đổi màu diễn ra trong 30 phút bắt đầu màu trắng sang vàng rồi nâu vàng sang nâu. Vì test được thiết kế để phân tích asen vô cơ, các hướng dẫn gồm mô tả phương pháp phụ (phá mẫu bằng bể điều nhiệt) để thích hợp với hợp chất asen hữu cơ như dimethylarsinic acid. Tất cả kỹ thuật và thao tác được mô tả chi tiết trong tấm thẻ hướng dẫn đính kèm.

Loại trừ sulfite không dùng chì acetate
Bất kì sulfide hiện diện trong mẫu cũng sẽ bị khử thành khí hydrogen sulfide (H2S) trong phản ứng mô tả ở trên và hydrogen sulfide sẽ phản ứng với mercuric bromide có trong giấy kiểm tra và làm kết quả cao hơn thực tế. Phương pháp loại trừ chất cản sulfide là cho luồng khí asen đi qua một bộ phận lọc khí để loại bỏ hydrogen sulfide. Thiết bị lọc khí luôn có bông được thấm với dung dịch chì acetate để hấp phụ sulfide để thành chì sulfide rắn.
Có một vài vấn đề lớn với phương pháp này. Bộ lọc phải được làm thật kín để chống thoát khí ra ngoài và tốc độ khí thoát ra phải được kiểm soát để thời gian tiếp xúc đủ cho tất cả sulfite phản ứng. Hơn nữa, cần phải kiểm soát việc thải bỏ chất thải nguy hại là chì acetate và chì sulfide sau khi thực hiện test xong.
Phương pháp Hach ứng dụng trong Arsenic Test Kit mới này loại bỏ việc dựa vào chì acetate độc hại để loại trừ cản trở của sulfide. Người phân tích tiền xử lý mẫu với 3 liều thuốc thử trước khi phản ứng khử xảy ra. Việc tiền xử lý này có thể loại bỏ được đến 5 ppm hydrogen sulfide có trong mẫu.
Một số chất cản trở khác
Selenium: > 1ppm
Antimony:>250ug/L
Độ cứng: không có đến 1000ppm CaCO3
Độ kiềm: không có đến 1000ppm CaCO3
Sắt: không có đến 10ppm

Bộ sản phẩm gồm:
Arsenic Test Kit, 0-500ppb, 100 tests, cat.no. 28000-00 gồm thuốc thử và bộ dụng cụ để thực hiện 100 mẫu, các bước thực hiện được hướng dẫn cụ thể (tiếng Anh) được để kèm trong thùng chứa.
Hai lọ để phản ứng có nắp
Indicator test strips
Gói bột thuốc thử Arsenic 1,2, 3, và 5 PermaChem
Thuốc thử Arsenic 4, 250 grams với muỗng đầu tròn.

Thang đo cao hơn có EZ Arsenic Test Kit, 0-4000 ppb, 100 tests, cat.no 2822800
Thuốc thử có thời hạn sử dụng tối thiểu 2 năm, mỗi thuốc thử được dán nhãn có ghi rõ thời hạn sử dụng.
Khi cần đặt hàng tiếp cho 100 test (có indicator strips và tất cả 5 loại thuốc thử) theo một bộ thì mã đặt hàng là cat.no 27999-00; thuốc thử và indicator strips không đặt riêng rẽ.

Ưu điểm
Arsenic Test Kit chú trọng giải quyết các vấn đề mà các phương pháp phân tích asen khác gặp phải:
Phương pháp đơn giản: phương pháp trực quan loại trừ nhu cầu sử dụng thiết bị đắt tiền hay chi phí phân tích bên ngoài
Bộ kit đầy đủ cho phép đo tổng asen vô cơ ở bất kì nơi nào và lý tưởng để sử dụng trong phát hiện asen để quan trắc môi trường, việc xử lý nước uống và dịch vụ loại trừ asen.
Thang đo từ 0 đến 500 μg/L và cho phép phát hiện thấp ở mức 10 μg/L: độ nhạy đủ đáp ứng yêu cầu của USEPA và WHO.
Công thức thuốc thử đặc biệt, được gói đóng kín dạng bột, dễ vận chuyển, kiểm soát và loại bỏ đến 5 mg/L hydrogen sulfide mà không tạo ra chất thải nguy hại nào: việc tiền xử lý đơn giản loại trừ việc lọc khí và thải chì acetate và chì sulfide. Ứng dụng nắp và lọ thiết kế đặc biệt để bảo vệ người sử dụng khỏi tiếp xúc với khí asen thoát ra.

UV-Đo nhanh nitrate và độ hấp thụ

Đo bằng tia UV – Kiểm tra độ hấp thụ và nitrate nhanh và kinh tế
Máy quang phổ tử ngoại khả kiến Hach DR 5000 có thêm phương pháp UV-nitrate và UV-254 (thành phần hữu cơ hấp thụ tia UV ở bước sóng 254nm) nằm trong các chương trình được cài đặt sẵn (Xem bảng dưới đây). Ứng dụng trong lĩnh vực sinh hoạt và công nghiệp, phương pháp đo đạc dùng UV này cho kết quả phân tích nhanh và kinh tế hơn để kiểm tra hiệu suất, kiểm định sự tuân thủ và kiểm tra chất lượng sản phẩm.



Các hợp chất hữu cơ và một số thành phần vô cơ như nitrate có thể được đo trực tiếp trong phổ ánh sáng tia cực tím (UV) . Những hợp chất hấp thụ UV này là không màu, không cần dùng thuốc thử để tạo màu. So sánh với phương pháp phân tích so màu truyền thống thì phương pháp đo UV trực tiếp này sẽ tiết kiệm thời gian đo đạc và chi phí sử dụng hóa chất.
Nguồn sáng từ đèn deuterium thông thường cung cấp năng lượng để thực hiện việc đo sự hấp thụ UV. Loại cell thủy tinh bằng borosilicate tiêu chuẩn được sử dụng trong phép đo màu sẽ hấp thụ ánh sáng trong vùng UV và do đó không thể sử dụng trong phương pháp này nên phải dùng các cell chứa mẫu bằng thạch anh.
Cạnh vùng UV (200 đến 380 nm), phép đo UV có thể được sử dụng để theo dõi phần nào đó một phản ứng hóa học thông qua việc xác định sự tăng hay giảm độ hấp thụ của thành phần phản ứng. Chúng cũng có thể xác định độ hấp thụ của một hợp chất đơn nào đó một cách trực tiếp. Trong hóa học nước, đo bằng UV giúp đo được trực tiếp các hợp chất nitrate trong nước ngầm hoặc nước có thành phần hữu cơ thấp. Phương pháp UV-254 dùng xác định thành phần hữu cơ trong nước dựa vào sự hấp thụ ánh sáng của hợp chất hữu cơ tại bước sóng 254 nm. Độ hấp thụ tại bước sóng 254 nm liên quan mật thiết với nồng độ của hợp chất hữu cơ mà có thể phản ứng với chlorine tạo thành sản phẩm phụ của quá trình khử trùng trong xử lý nước uống. Giá trị UV-254 được dùng để xác định SUVA trong kiểm định sự tuân thủ với các yêu cầu Tăng cường sự đông tụ của Luật Disinfection/Disinfection By-Products (D/DBP) quy định. Sự linh hoạt của chương trình trong DR 5000 kết hợp với chức năng quét bước sóng giúp thiết bị có thể đáp ứng bất kì nhu cầu phân tích nào.

Ứng dụng Hach WIMS trong quản lý dữ liệu ở thành phố Salem, Oregon, Mỹ

Năm 2003, thành phố Salem, Oregon đã bắt tay thử nghiệm một dự án kéo dài vài năm để xác định việc xây dựng một vùng đất đầm lầy có tiếp cận-hệ thống cải tạo tự nhiên (NRS)- có thể cung cấp một hướng giải quyết mới cho hệ thống thải được xả trực tiếp vào sông Willamette. Nhiệm vụ của NRS là chứng minh việc sử dụng hệ thống tự nhiên như một phương pháp bền vững làm sạch dòng thải ra, cải thiện chất lượng nước và đưa ra việc quản lý và cấp nước cải tạo cũng như xác định quy trình có phù hợp với lưu vực sông Williamette hay không. Bao quanh với diện tích xấp xỉ 40 mẫu sát ngay nhà máy xử lý nước thải Willow Lake của thành phố, dự án kiểm tra hiệu quả của NRS trong việc làm sạch đầu ra. Điều thú vị đáng quan tâm đó là khả năng của NRS trong việc làm giảm nhiệt độ nước và nồng độ ammonia trong suốt mùa hè. Nếu việc làm giảm này có thể thực hiện được thì việc đầm lầy xây dựng nên có thể tạo ra một môi trường sống cho các loài cá đang bị đe dọa.

Vấn đề khó khăn
Chính quyền thành phố cần một sản phẩm quản lý dữ liệu để kiểm soát một lượng lớn dữ liệu được tập hợp và phân tích để xác định thành công của NRS. Sản phẩm quản lý dữ liệu cần phải lấy được dữ liệu từ nhiều nguồn, lưu trữ một lượng dữ liệu đáng kể có được từ dự án và trình bày dữ liệu theo một định dạng mà có thể sử dụng phân tích hàng loạt một cách dễ dàng.

Giải pháp
Trong thời gian đó, chính quyền đã tận dụng hệ thống OPS, Inc. (nay gọi là Hach Water Information Management Solution™ hay Hach WIMS™) để thu thập hàng loạt thông tin về quy trình xử lý và vận hành hệ thống của họ để đảm bảo tuân thủ các điều luật của bang và tiểu bang đặt ra. Nhận ra rằng Hach WIMS có thêm khả năng quản lý dữ liệu từ NRS, chính quyền thành phố quyết định xúc tiến việc sử dụng Hach WIMS như một công cụ quản lý dữ liệu. “Sản phẩm Hach WIMS là phương tiện để tham gia thu thập các dữ liệu liên quan” Stephanie
Eisner, giám sát dự án NRS đã nói. “Các khả năng thu thập dữ liệu và trình bày của nó giúp chúng ta phân tích tổng hợp toàn bộ dữ liệu của dự án thử nghiệm này”
Đến bây giờ, Hach WIMS đã sưu tập dữ liệu được hơn 5 năm trong khi đó thành phố vẫn tiếp tục kiểm tra và phân tích NRS. Nhiệt độ và nồng độ của ammonia đã được giảm bớt nhưng tính khả thi cho toàn bộ đầm lầy vẫn còn nhiều vấn đề đặt ra do tính sẵn có của số lượng đất đai yêu cầu. Việc tiếp cận NRS đã gây sự chú ý đến nhiều cộng đồng, những người muốn củng cố môi trường thông qua việc phát triển vùng đất đầm lầy của họ. Với khả năng xuất dữ liệu dễ dàng, Hach WIMS cho phép chính quyền chia sẻ bài học kinh nghiệm với các thành phố khác. Sự cộng tác giữa thành phố Salem và Hach giúp thành phố cũng như các cộng đồng khác về một khả năng đầu tư vào tương lai cho cộng đồng của họ.

Theo Hach Company, Hệ thống cải tạo tự nhiên (NRS) của thành phố Salem , www.hach.com/im

Water Distribution Monitoring Panel sc

Tổng quan
Hach Company đã cho ra đời một công cụ lý tưởng để thiết lập chất lượng nước cơ bản trong hệ thống phân phối-toàn bộ thiết bị được thiết kế nằm gọn trong một hệ thống quan trắc phân phối nước có tên là Hach WDMP sc Water Distribution Monitoring Panel.
Sự cải tiến của WDMP sc panel mới này đó là nhỏ hơn, nhẹ hơn và dễ dàng hơn trong sử dụng so với phiên bản trước đó của nó, nó có thể đặt vừa trong lỗ cống. Đường ống phân phối sensor thiết kế mới làm điều chỉnh bộ đo dòng . Kệ hiệu chuẩn giúp việc hiệu chuẩn thuận tiện hơn và thoải mái hơn.
Cấu trúc giá đỡ các thiết bị tạo cho hệ thống có thể được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của các chất ô nhiễm thường xuyên hay không thường xuyên hoặc trục trặc của việc vận hành có thể được phát hiện bởi sự chênh lệch đáng kể so đường mức cơ bản. Hệ thống cũng có thể được sử dụng để đáp ứng yêu cầu quan trắc kênh phân phối của các điều luật EPA ở các bang và tiểu bang khác nhau của Mỹ.
Đặc điểm/Ưu điểm
WDMP sc giúp bạn đạt được hai mục tiêu
1. Nhận diện sự có mặt không liên tục hay liên tục của chất ô nhiễm đã được biết đến hay sự trục trặc của hệ thống vận hành
2. Tuân thủ yêu cầu quan trắc hệ thống phân phối của các luật do EPA ở các bang và tiểu bang quy định.
Water Panel sẽ hỗ trợ trong việc nhận diện các nguy cơ tiềm ẩn sau đây, những nguy cơ mà có thể xuất hiện trong hệ thống phân phối có thể đe dọa đến sức khỏe cộng đồng. Việc quan trắc liên tục là bước đi lớn đầu tiên trên con đường hướng tới làm giảm thiểu những rủi ro này.
Sự phát triển của vi sinh và màng sinh học
Các liên kết ngang và dòng chảy ngược
Sự xâm nhập
Tuổi thọ của hệ thống cung cấp nước và sự ăn mòn
Chất lượng nước suy giảm theo thời gian lưu
Sự ô nhiễm trong quá trình sữa chữa cơ sở hạ tầng

Đường ống phân phối sensor
Đường ống phân phối sensor giữ các đầu đo pH và đầu đo độ dẫn điện. Hốc chứa sensor trên cùng dùng cho ORP hoặc đầu đo các thông số khác.
Sự cải tiến
WDMP sc mới nhỏ hơn, nhẹ hơn và dễ sử dụng hơn so với phiên bản trước đó. Ngăn hiệu chuẩn giúp công việc hiệu chuẩn thuận tiện và thoải mái hơn cho người vận hành.
Mô tả chi tiết
Chlorine- CL17 Chlorine Analyzer
Thiết bị lấy mẫu sau mỗi 2.5 phút, ứng dụng phương pháp so màu DPD đã được EPA chứng nhận và cho kết quả chlorine tự do và tổng tùy thuộc vào thuốc thử được sử dụng tại thời điểm đó. Nếu muốn Chlorine dư thích hợp để chống lại sự ô nhiễm vi sinh và ngăn ngừa sự tạo thành DBPs trong mạng lưới.
Độ đục- 1720E Turbiditimeter
Dòng mẫu liên tục đi vào thân máy và chảy qua bộ phận khử bọt khí được thiết kế để làm thoát bất kì bọt khí đi vào từ dòng mẫu. Độ đục được đo trực tiếp với một tia sáng từ sensor gắn trong thân máy và đo sự tán xạ ánh sáng ở góc 900 bằng một photocell. Số lượng ánh sáng tán xạ tỉ lệ thuận với độ đục trong mẫu. Các chất gây ăn mòn và màng sinh học có thể làm tăng giá trị độ đục trong hệ thống phân phối của đầu ra từ nhà máy xử lý. Kí tự “E” sử dụng phương pháp 180.1 được USEPA chứng nhận.
Các đầu đo pH và độ dẫn của GLI
Differential sensor đo pH được cấp bằng sáng chế cung cấp thông tin về đặc tính axit hay bazo tự nhiên của nước. Hai sensor đo độ dẫn đo tổng nồng độ các ion trong nước.
Nhiệt độ
Nhiệt độ được đo để chắc chắn các đầu đo hoạt động chính xác và để cung cấp các thông tin chất lượng nước chung khác.
Áp suất mẫu
Áp suất mẫu được đo để chắc chắn mẫu đi vào panel nằm trong khoảng cho phép.
Cài đặt
WDMP sc Water Distribution Monitoring Pane được lắp ráp trên một panel ABS chống ăn mòn với các song gắn khung bằng sợi thủy tinh để dễ dàng cho việc lắp trên tường hay thanh răng hoặc được đặt trong khung NEMAX 4X. Chỉ đơn giản nối các đường ống lấy mẫu (ống 1/2" OD được cấp sẵn) đến ngõ đi vào và chạy đường ống thải (ống gia cố PVC 3/4" ID) từ ngõ ra đến chỗ thoát. Lưu lượng mẫu yêu cầu là 400-600 mL/phút. Nối với nguồn điện 115V, 60Hz. Tổng nguồn tiêu thụ tối đa là 500VA.

Thông số kỹ thuật
Giải pháp cho: nước uống, nước thô và nước đã xử lý
Thang đo của các thông số:
pH: 0 đến 14
Độ dẫn: 0 - 2000 uS/cm
Độ đục: 0.01 - 100 NTU
Chlorine: 0 - 5 mg/L
Áp suất: 0 - 150 PSI
Nhiệt độ: -20 đến 200oC
Thông số kỹ thuật hệ thống
Controller:
sc1000
Loại Sensor:
Đầu ra Digital
Khoảng cách từ Sensor đến Controller :
1000 m, per RS 485
Kết nối:
Sample Inlet - ống 1/2" OD hay 3/8" NPT
Sample Drain - 3/4" NPT hay ống vòi có ngạch
Sampler Connection - 1/4" NPT nối với inlet manifold
Khối lượng:
65 lbs (~29.5 kg)
Kích thước:
22" x 51.5"
Làm sạch: bằng vải ướt
Nhiệt độ mẫu:
5 đến 40 oC
Áp suất mẫu:
20-125 psi
Tốc độ dòng Min/Max:
400-600 mL/min
Enclosure (không bắt buộc)
NEMA Rating: NEMA 4X
Mounting Options: Wall hoặc rack mounting
Nguồn điện
AC Voltage: 115/230 VAC, 60 Hz cấp cho thiết bị (CL17)
Max Power: 90 VA Max for CL17, 30 VA Max cho các thiết bị điện tử khác
Hiển thị: sc1000 controller display module, Event Monitor Trigger System (tùy chọn)
Trao đổi thông tin
Kiểu: RS485
Protocol: MODBUS

Tại sao cần đo Ammonia tự do cuối cùng?

Nước nguồn -> nước đã xử lý-> nước được phân phối
Có rất nhiều khó khăn trong việc cung cấp nước uống được đạt chất lượng cao. Thành phần và chất lượng của nguồn nước thô ảnh hưởng đến kỹ thuật và quy trình xử lý được ứng dụng để sản xuất nước có thể đưa vào hệ thống phân phối mà vẫn duy trì được chất lượng tại vòi nước sử dụng.

Nước nguồn


Nước nguồn được chia làm ba loại, nước bề mặt, nước ngầm và kết hợp giữa hai loại. Nước bề mặt là nước từ hồ, đầm chứa nước và các sông suối. Nó được phơi bày trực tiếp với thời tiết, thực vật, động vật và các tác động của con người, mầm bệnh và nhiều ảnh hưởng tự nhiên và nhân tạo khác. Nước bề mặt có thể tinh khiết như nước trên núi hay bị nhiễm bẩn như nước sông ngòi. Nước ngầm là nước có thể lấy từ các giếng và không chịu tác động trực tiếp với các yếu tố của tự nhiên và con người nhưng có thể bị tác động bởi ngành công nghiệp hay nông nghiệp. Nước ngầm dưới sự ảnh hưởng của nước bề mặt là sự kết hợp của cả hai loại và là nước ngầm mà bị trộn lẫn với nước bề mặt để xử lý hay nước ngầm chịu tác động trực tiếp bởi nguồn nước mặt gần đó. Tại Mỹ, các điều luật nằm trong Chương trình bảo vệ nguồn nước, Kế hoạch bảo vệ lưu vực sông, Chương trình bảo vệ giếng đầu nguồn và Chương trình thoát nước mưa đều tập trung vào mục tiêu duy trì và cải thiện chất lượng nước đầu nguồn.

Nước đã xử lý
Nước đã xử lý là nước được sản xuất từ quá trình xử lý nước uống. Mục tiêu là sản xuất ra nước an toàn về mặt sinh hóa học cho người sử dụng. Các quy trình xử lý được áp dụng dựa vào sự phân loại nước nguồn, chất lượng và tổng số dân cư phục vụ cũng như quan tâm đến các yêu cầu của luật định mà gắn liền với việc phân loại nước nguồn và số lượng dân cư phục vụ. Các luật lệ tác động trực tiếp đến các quy trình xử lý Stage1 và Stage 2 của điều luật về khử trùng và phẩm phụ diệt khuẩn (D/DBP Rule) , luật nước ngầm (Ground Water Rule), LT1 và LT2 của Luật nâng cao xử lý nước bề mặt lâm thời (Interim Enhanced Surface Water Treatment Rules), luật tái sinh nước rửa bể lọc, và nhiều điều luật quy định trực tiếp chất ô nhiễm trong đạo luật nước uống an toàn (Safe Drinking Water Act). Chlorine được biết đến như là một chất diệt khuẩn trong nhiều thập kỉ qua. Một vài xu hướng sử dụng chất diệt khuẩn mới cũng đang được áp dụng để giảm lượng chất phẩm phụ diệt khuẩn được phát hiện trong nước xử lý bằng chlorine. Chloramines, ozone, chlorine dioxide, UV, chất oxy hóa hỗn hợp và các loại hệ thống màng lọc đang được sử dụng để thay thế Chlorine. Những chất diệt khuẩn và hệ thống màng này đang được sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với nhau với mức độ thành công khác nhau. Chloramines hay sự chloramine hóa ngày nay được sử dụng như chất diệt khuẩn thay thế chlorine rộng rãi nhất.

Nước được phân phối
Nước được phân phối là nước đã được xử lý sau khi đi ra khỏi hệ thống xử lý nước. Nó gồm toàn bộ mạng lưới phân phối như là các đường ống, bể chứa, bể nâng áp, hệ thống liên tiếp và các thiết bị xử lý tại điểm sử dụng. Nước được phân phối này phải chứa một lượng dư chất oxy hóa ít 0.2 mg/L-Cl2 khi ra khỏi nhà máy phải duy trì được một lượng dư trong suốt toàn bộ hệ thống phân phối. Nước ra khỏi hệ thống xử lý thông thường đạt độ tinh khiết cao nhất nhưng chất lượng nước giảm có thể và sẽ xảy ra trước khi nước tới được cuối nguồn sử dụng. Quá trình nitrat hóa và sự phát triển màng sinh học, các nối ngang và đường ống phân phối bị vỡ hay hư hỏng đều góp phần làm sụt giảm chất lượng nước. Ở Mỹ, các điều luật như Luật Chì và Đồng (Lead and Copper Rule), luật Coliform Tổng (Total Coliform Rule) và Luật D/DBPs tất cả đều gắn với quy định chất lượng nước trong hệ thống phân phối.

Tóm lược
Nước được phân phối hay nước tại vòi sử dụng là chất lượng nước nào được đánh giá cơ bản trên. Chất lượng nước cuối cùng là sản phẩm phức hợp của chất lượng nước nguồn, hiệu quả của việc xử lý để nước có chất lượng tốt nhất sau đó duy trì chất lượng trong hệ thống phân phối cho đến cuối nguồn sử dụng. Chloramines và sự chloramine hóa đã được thay thể đáng kể trong việc xử lý nước để đáp ứng yêu cầu tăng chất lượng nước. Hiệu quả của chloramines là để tạo ra và duy trì nước chất lượng cao. Hiệu quả của quá trình này sẽ được trình bày chi tiết hơn dưới đây.

Quá trình Chloramine và sự tạo thành các chloramine
Nước bề mặt có chứa các vật chất hữu cơ tự nhiên có thể phản ứng với clo để sinh ra các phẩm phụ diệt khuẩn gọi tắt là DBPs. Với sự xuất hiện ngày càng nhiều DBPs trong nước uống, đạo luật D/DBP được ban hành để kiểm soát lượng DBPs cho phép trong các loại nước uống. Để đáp ứng các yêu cầu của luật quy định nhiều trang thiết bị nước được tìm kiếm phù hợp với chính sách xử lý thay thế
Quá trình Chloramine hóa được sử dụng thành công tại nhiều nhà máy ở Mỹ và đã trở thành lựa chọn hợp lý để tuân thủ các luật định mới. Quá trình chloramine hóa sinh ra DBPs ở mức thấp hơn, cho lượng chất diệt khuẩn dư ổn định hơn trong hệ thống phân phối và có thể được thực hiện với chính trang thiết bị hiện có mà không tăng chi phí.

Các Chloramine được tạo thành từ phản ứng giữa clo và ammonia. Sản phẩm tạo thành được ưu tiên hơn là monochloramine (NH2Cl) nhưng dichloramine và trichloramine sẽ được tạo thành phụ thuộc vào tỉ lệ giữa chlorine và ammonia cho vào. Thông thường tỉ lệ 5: 1 được cho vào để tạo thành monochloramine; tuy nhiên thực tế hầu hết sử dụng tỉ lệ 4.5:1 hay 4.7:1. Cho vào quá nhiều chlorine tạo thành dichloramine sẽ gây ra vấn đề về mùi và vị; cho quá ít chlorine thì ammonia sẽ dư thừa trong nước. Cho ammonia hay chlorine quá mức là sự lãng phí tiền bạc đối với người quản lý. Ammonia quá nhiều trong nước đã xử lý cũng ảnh hưởng dến các bệnh nhân bị bệnh về thận, các bể nuôi cá và cấp nguồn thức ăn cho quá trình nitrat hóa và mảng bám sinh học trong hệ thống phân phối phát triển. Sự phát triển trở lại này tiêu tốn lượng khử khuẩn dư monochloramine dư, sinh ra thêm ammonia làm thúc đẩy nhanh chu kì quá trình nitrat hóa và sẽ dẫn đến sự thiếu hụt chất diệt khuẩn trong hệ thống. Quá trình tạo thành các chloramine theo lý thuyết thì đơn giản. Cho đúng tỷ lệ chlorine với nitrogen sẽ cho ra sản phẩm theo mong muốn. Nhưng trong thực tế thì phức tạp hơn. Các nước nguồn có pH khác nhau với nhu cầu lượng ammonia và chlorine khác nhau. Các yếu tố này tất cả tác động đến tỉ lệ chlorine với nitrogen. Chất lượng nước bị thay đổi nên cần có một công cụ phân tích hiệu quả giúp kiểm soát và tối ưu quá trình chloramine hóa.
Nhiều nơi sử dụng giá trị DPD Chlorine tổng để quan trắc nồng độ chloramine. DPD Chlorine tổng không phân biệt thành phần monochloramine và dichloramine nên kết quả có được cũng không có thể tối ưu được nồng độ monochloramine một cách hiệu quả. Hach Company gần đây đã phát triển loại thuốc thử MonoChlor F đặc biệt dùng để quan trắc nồng độ monochloramine. Việc xác định ammonia là rất khó khăn bởi vì bị cản trở trực tiếp từ monochloramine trong phản ứng tạo màu với ammonia và phương pháp phân tích sử dụng ISE hay IC không có hiệu quả về ứng dụng và thời gian trong kiểm soát quy trình liên tục. Do đó cần có một phương pháp để xác định được nồng độ ammonia tự do (ammonia không liên kết với chlorine) ở mức thấp khi có sự hiện diện của monochloramine để giúp tối ưu quá trình chloramine hóa, đặc biệt đối với người vận hành lần đầu tiên phải thực hiện quy trình chloramine hóa. Để giúp hiểu hơn quá trình này và tại sao phương pháp đo ammonia tự do là cần thiết, chúng ta cần xem lại đường chuyển đổi chlorine và hiểu các giới hạn phân tích của các phương pháp hiện tại.

Hình 1:
Đường cong cho biết monochloramine và dichloramine (và vết trichloramine) chỉ tồn tại trước điểm ngắt (breakpoint); sau điểm ngắt chỉ còn chlorine tự do tồn tại. Nồng độ monochloramine tăng tới mức tối đa hay đạt đỉnh đường cong sau khi có lượng chlorine bổ sung vào, chuyển đổi monochloramine thành dichloramine và tổng lượng dư thực sự giảm xuống điểm gần zero tại thời điểm chỉ có chlorine tự do hiện diện. Monochloramine và dichloramine tạo một phân khúc gọi là chlorine dư kết hợp và được xác định bởi thuốc thử DPD Total Chlorine mà không phân biệt các thành phần trong đó. Sau điểm ngắt, chỉ có chlorine tự do tồn tại và được xác định một cách đặc biệt bởi thuốc thử DPD Free Chlorine hoặc có thể bao gồm trong kết quả thí nghiệm với DPD Total Chlorine không phân biệt loại chlorine kết hợp.


Hình 2
Khi điểm ngắt trên đường cong có sự hiện diện của ammonia chứng tỏ trước khi đạt đến mức đối đa, lượng chlorine kết hợp tổng cộng chỉ có ammonia tự do và chlorine kết hợp (monochloramine) có thể tồn tại. Một khi tất cả ammonia tự do phản ứng với chlorine để tạo thành monochloramine thì mới đạt tới đỉnh đường cong. Sự bổ sung thêm chlorine sau đó chỉ sinh ra monochloramine và dichloramine. Sau điểm ngắt chỉ có chlorine tự do có thể tồn tại.

Hình 3
Vấn đề của những người vận hành nhà máy trong việc tối ưu hóa quá trình tạo thành monochloramine được mô tả trong hình 3. Khi người vận hành sử dụng thuốc thử DPD Total Chlorine để kiểm soát quá trình người đó không thể biết được chính xác quá trình đang xảy ra ở điểm nào trên đường cong. Anh ta chỉ có thể biết được theo lý thuyết giá trị chlorine kết hợp 1.0 mg/L nhưng không thể chỉ ra được là ở vị trí nào trong 3 pha của sự chloramine hóa. Bây giờ giả định rằng anh ta cần có giá trị chlorine dư 2.0 mg/L. Anh ta cần bổ sung chlorine hay ammonia ? Làm thế nào anh ta giữ cho giá trị ammonia là tối thiểu và nồng độ monochloramine đạt tối đa ? Một thí nghiệm đo ammonia so màu tiêu chuẩn có thể cho sai số lớn vì bị cản trở bởi monochloramine và có thể không có giá trị để xác định đúng hướng. Kết quả đo với thuốc thử DPD Total Chlorine không chỉ định được quy trình đang diễn ra ở đâu trên đường cong. Giá trị ammonia tự do sẽ cung cấp thêm thông tin về quá trình. Phương pháp đo ammonia tự do khi kết hợp với kết quả đo monochloramine bằng thuốc thử MonoChlor F sẽ cho các thông tin cần thiết để người vận hành có thể tối đa lượng monochloramine sinh ra và làm tối thiểu lượng dư ammonia tự do cũng như giảm vấn đề bổ sung quá mức chlorine và ammonia.

Sự hiểu biết và tối ưu quá trình chloramine trong công nghiệp nước tiếp tục tiến triển. Phân tích ammonia tự do là công cụ có sẵn để hỗ trợ thêm trong sự hiểu biết này. Ban đầu, quá trình chloramine hóa tập trung vào làm sao để sinh ra chloramine mà không quan tâm đến lượng ammonia tự do quá mức đi vào hệ thống. Bây giờ chúng ta đã biết ammonia tự do cần được giảm thấp nhất mức có thể để không chỉ giảm chi phí mà còn giúp giảm các vấn đề về quá trình nitrat hóa có thể phát triển trong hệ thống phân phối. Sự nitrat hóa có thể có các tác động bất lợi khác nhau cho chất lượng nước, bao gồm thất thoát tổng chlorine và ammonia dư và làm tăng nồng độ sinh vật dị dưỡng (heterotrophic plate count-HPC). Ammonia quá mức khuyến khích sự phát triển của vi khuẩn nitrit hóa, loại vi khuẩn chuyển đổi ammonia thành nitrit và sau đó là nitrat. Các nitrit trung gian được tạo thành nhanh chóng làm tăng sự phân hủy chloramine để trả lại ammonia tự do. Nếu quá trình nitrat được phép tiếp tục, nồng độ chlorine dư có thể bằng 0. Tổng chlorine, monochloramine, ammonia tự do và lượng nitrit cần được quan trắc trong hệ thống phân phối để dự báo và nhận biết các điều kiện có thể gây ra sự nitrat hóa.