Đề cương học phần Hóa nước

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA: MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN: HÓA CƠ SỞ ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN Trình độ đào tạo: Đại học HÓA NƯỚC Water Chemistry Mã số: CHEM 244 1. Số tín chỉ: 2 (2-0-0) 2. Số tiết: Tổng: 30; Trong đó: LT: 23 ; BT: 7 ; TH/TN/TQ: 0 3. Thuộc chương trình đào tạo ngành: - Học phần bắt buộc cho ngành: Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật công trình biển, Cấp thoát nước - Học phần tự chọn cho ngành: Thủy văn 4. Phương pháp đánh giá: Hình thức Số lần Mô tả Thời gian Trọng số Bài kiểm tra trên lớp 1 lần lấy điểm - Chương 1 - 4; 50 phút, gồm 3 câu tự luận - Tuần 5 15% Thái độ học tập Thường xuyên Thái độ học tập trên lớp; phát biểu xây dựng bài; làm bài tập ở ở nhà - Cả giai đoạn 10% Chuyên cần Thường xuyên Điểm danh hàng ngày trên lớp - Cả giai đoạn 5% Tổng điểm quá trình 30% Thi cuối kỳ 1 - 60 phút - 4 câu tự luận 1-2 tuần sau khi kết thúc môn học 70% 5. Điều kiện ràng buộc học phần: - Học phần tiên quyết : Không - Học phần học trước : Hóa đại cương II - Học phần song hành: Thí nghiệm Hóa nước (Ngành Kỹ thuật Môi trường) - Ghi chú khác: Không 6. Nội dung tóm tắt học phần: Tiếng Việt : 2 - Giới thiệu những kiến thức cơ bản về sự hình thành thành phần hoá học của các nguồn nước tự nhiên, quy luật diễn biến của những thành phần hoá học đó. - Các nguyên lý động học và cân bằng hoá học liên quan đến các quá trình hoá học xảy ra trong các hệ thống nước. - Phương pháp phân tích định lượng xác định thành phần hoá học của nước và đánh giá chất lượng nguồn nước đó. Tiếng Anh : - Introduce the sources and components of natural waters, the changing in chemical cons titution of natural water resources. - Kinetics and equilibrium of aqueous chemistry including acid-base, complexation, precipitation and redox equilibria. - Analyse quality of natural waters and evaluate water quality. 7. Cán bộ tham gia giảng dạy: TT Họ và tên Học hàm, học vị Điện thoại liên hệ Email Chức danh, chức vụ 1 Lê Thị Thắng Thạc sĩ 0989084675 thanglt@wru.vn Giảng viên; Trưởng BM 5 Lê Minh Thành Tiến sĩ 0912269763 thanhlm@wru.vn GVC 6 Đinh Thị Lan Phương Tiến sĩ 0988771363 dinhlanphuong@tlu.edu. vn GVC 7 Trần Khánh Hòa Thạc sĩ 0982114607 hoatk@wru.vn Giảng viên 8. Giáo trình sử dụng, tài liệu tham khảo: Giáo trình: [1] Trần, Ngọc Lan : Hoá học nước tự nhiên //Trần Ngọc Lan. - Hà Nội ::Đại học quốc gia Hà Nội,,2008. (#000003815) [2] Nguyễn, Văn Bảo: Hoá nước //Nguyễn Văn Bảo. - Hà Nội.::Xây dựng,,2002. (#000000924) Các tài liệu tham khảo: [1] Lâm, Ngọc Thụ : Hoá học nước //Lâm Ngọc Thụ, Trần Thị Hồng. - Hà Nội ::Khoa học và kỹ thuật,,2006. (#000003864) [2] Benjamin, Mark M. : Water chemistry //Mark M. Benjamin. - Bos ton ::McGraw- Hill,,2002.[ISBN 0072383909] (#000001452) 3 [3] Đặng, Kim Chi : Hoá học môi trường //Đặng Kim Chi. - Hà Nội ::Khoa học và kỹ thuật,,2008. (#000003562) 9. Nội dung chi tiết: TT Nội dung Hoạt động dạy và học Số tiết LT BT TH 1 Giới thiệu môn học * Giảng viên: - Tự giới thiệu về mình: họ tên, chức vụ, chuyên môn, và các thông tin cá nhân để sinh viên có thể liên lạc - Giới thiệu lướt qua đề cương môn học, nội dung môn học, cách thức kiểm tra, đánh giá kết quả và thi - Hướng dẫn kinh nghiệm và phương pháp học tập để đạt kết quả tốt * Sinh viên nêu thắc mắc; GV giải đáp các thắc mắc của SV (nếu có) 0,5 0 0 2 Chương 1: Đại cương về nước tự nhiên 1.1. Các khái niệm cơ bản trong hóa học nước tự nhiên 1.1.1. Cấu trúc của các phân tử nước và tương tác giữa chúng. 1.1.2. Hoạt động của các chất tan trong nước – Sự hòa tan của muối. 1.1.3. Cách biểu diễn nồng độ trong Hóa học môi trường. 1.2. Sự phân bố, phân loại và vòng tuần hoàn của nước tự nhiên 1.2.1. Sự phân bố của nước tự nhiên trên bề mặt Trái Đất. 1.2.2. Phân loại nước tự nhiên. 1.2.3. Vòng tuần hoàn của nước tự nhiên. * Giảng viên: - Thuyết giảng - Truy vấn - Sử dụng hình ảnh minh họa - Ra bài tập về nhà - Hướng dẫn giải BT về nhà Chương 1 * Sinh viên: - Trả lời các câu hỏi truy vấn - Giải quyết tình huống - Đặt câu hỏi thắc mắc (nếu có) - Làm bài tập về nhà Chương 1 và xem trước LT Chương 2 3.5 1 0 4 1.3. Tổng quan về thành phần hoá học của nước tự nhiên 1.3.1. Thành phần chung của nước tự nhiên 1.3.2. Quá trình tạo thành thành phần hoá học của nước tự nhiên. 1.3.2. Tương tác hóa học của nước 1.4. Các đặc điểm chính của các loại nước tự nhiên 1.4.1. Nước rơi khí quyển. 1.4.2. Nước lục địa: Nước sông; Nước hồ; Nước ngầm. 1.4.3. Ngước biển, đại dương. 1.5. Các đặc tính vật lý của nước tự nhiên 1.5.1. Các tính chất vật lý cơ bản của nước 1.5.2. Nhiệt độ của nước 1.5.3. Màu sắc - Độ màu của nước: 1.5.4. Độ đục của nước: 1.5.5. Độ dẫn điện của nước 1.5.6. Độ phóng xạ của nước. 3 Chương 2: Hệ cacbonat trong nước tự nhiên 2.1. pH nước tự nhiên 2.1.1. pH của dung dịch 2.1.2. pH của nước tự nhiên 2.2. Hệ cacbonat trong nước tự nhiên và hệ thống tự ổn định pH của nước tự nhiên 2.2.1. Sự hoà tan của các chất khí vào nước tự nhiên: 2.2.2. Sự hoà tan của CO2 khí quyển vào nước mưa, pH nước mưa và mưa axit * Giảng viên: - Thuyết giảng - Truy vấn - Sử dụng hình ảnh minh họa - Ra bài tập về nhà - Hướng dẫn giải BT về nhà Chương 2 * Sinh viên: - Trả lời các câu hỏi truy vấn - Giải quyết tình huống - Đặt câu hỏi thắc mắc (nếu có) Làm bài tập về nhà Chương 2 3 1 0 5 2.2.3. Quan hệ định lượng giữa các thành phần của hệ cacbonat trong nước tự nhiên 2.2.4. Hệ thống tự ổn định pH của nước tự nhiên. 2.3. Độ kiềm của nước tự nhiên 2.3.1. Nguồn gốc và hàm lượng các ion HCO3-, CO32- trong nước tự nhiên. 2.3.2. Độ kiềm của nước tự nhiên 2.3.3. Ý nghĩa việc xác định hàm lượng các ion CO32-, HCO3-, OH- và độ kiềm của nước 2.3.4. Phương pháp xác định hàm lượng các ion HCO3-, CO32-, OH- và độ kiềm của nước. 2.4. Độ axit của nước 2.4.1. Độ axit của nước tự nhiên 2.4.2. Ý nghĩa việc xác định độ axit của nước. 2.4.3. Các loại độ axit và phương pháp xác định 2.5. CO2 tự do, CO2 ăn mòn, chỉ số Langelier của nước 2.5.1. Sự hoà tan CO2 vào nước ngầm 2.5.2. CO2 tự do, CO2 ăn mòn, CO2 liên kết, tổng cacbon đioxit trong nước. 2.5.3. Phương pháp xác định CO2 tự do và CO2 ăn mòn. 2.5.4. Chỉ số Langelier của nước và phương pháp xác định (Tham khảo). 2.5.5. CO2 tự do, CO2 liên kết và độ axit, độ kiềm của nước (Tham khảo). và xem trước LT Chương 3 6 4 Chương 3: Các thành phần chính của nước tự nhiên 3.1. Các ion kim loại kiềm thổ hoà tan trong nước, độ cứng của nước 3.1.1. Nguồn gốc và hàm lượng các cation kiềm thổ trong nước tự nhiên 3.1.2. Độ cứng của nước tự nhiên và ý nghĩa của việc xác định độ cứng: 3.1.3. Các loại độ cứng và phương pháp làm mềm nước: 3.1.4. Phương pháp xác định hàm lượng Ca2+, Mg2+ và các loại độ cứng của nước. 3.2. Các ion K+, Na+ hoà tan trong nước 3.2.1. Nguồn gốc và hàm lượng các ion K+, Na+ hoà tan trong nước tự nhiên. 3.2.2. Ý nghĩa và phương pháp xác định hàm lượng các ion Na+, K+ trong nước. 3.3. Anion Cl- trong nước 3.3.1. Nguồn gốc và hàm lượng ion Cl- trong nước. 3.3.2. Phương pháp xác định hàm lượng ion Cl- trong nước 3.4. Anion SO42- trong nước 3.4.1. Nguồn gốc và hàm lượng ion SO42- trong nước. 3.4.2. Phương pháp xác định hàm lượng ion SO42- trong nước. 3.5. Axit silixic hoà tan trong nước 3.5.1. Nguồn gốc và hàm lượng axit silixic hoà tan trong nước. 3.5.2. Dạng tồn tại của axit silixic trong nước. * Giảng viên: - Thuyết giảng - Truy vấn - Sử dụng hình ảnh minh họa - Ra bài tập về nhà - Hướng dẫn giải BT về nhà Chương 3 * Sinh viên: - Trả lời các câu hỏi truy vấn - Giải quyết tình huống - Đặt câu hỏi thắc mắc (nếu có) Làm bài tập về nhà Chương 3 và xem trước LT Chương 4 4 1 0 7 3.5.3. Ý nghĩa và phương pháp xác định hàm lượng axit silixic hoà tan trong nước. 3.6. Các thông số về chất rắn trong nước tự nhiên và nước thải, độ khoáng hoá của nước tự nhiên 3.6.1. Tổng chất rắn trong nước - thông số TS. 3.6.2. Chất rắn lơ lửng trong nước - thông số TSS. 3.6.3. Chất rắn hoà tan trong nước - thông số TDS và độ khoáng hoá (độ muối) của nước. 3.6.4. Các thông số biểu thị hàm lượng chất rắn vô cơ và hữu cơ trong nước tự nhiên và nước thải. 3.7. Các phương pháp biểu diễn thành phần hoá học và loại hình hoá học của nước tự nhiên 3.7.1. Công thức Cuôclôp. 3.7.2. Giản đồ Piper - Back 3.7.3. Giản đồ Stiff. 3.7.4. Giản đồ lục giác. 3.7.5. Giản đồ cân bằng ion 3.8. Một số phương pháp phân loại thuỷ hoá nước tự nhiên dựa trên các ion chính (Tham khảo) 3.9. Một số tỉ số đặc trưng cho nguồn gốc của nước tự nhiên (Tham khảo) 8 5 Chương 4: Điều kiện oxi hoá-khử của môi trường và các thành phần vi lượng trong nước tự nhiên 4.1. Thế oxi hoá-khử (Eh) – thông số đặc trưng cho điều kiện oxi hoá-khử của môi trường 4.1.1. Hoạt độ của eletron trong môi trường và tính oxi hoá-khử của môi trường. 4.1.2. Eh của môi trường biểu sinh và ý nghĩa việc xác định Eh. 4.2. Sắt, mangan, nhôm trong nước tự nhiên 4.2.1. Nguồn gốc, các dạng tồn tại và hàm lượng sắt, mangan, nhôm trong nước tự nhiên. 4.2.2. Phương pháp xác định hàm lượng sắt, mangan, nhôm trong nước. 4.2.3. Phương pháp loại trừ sắt, mangan, nhôm trong nước 4.3. Các thành phần vô cơ vi lượng trong nước tự nhiên 4.3.1. Các kim loại vi lượng trong nước tự nhiên 4.3.2. Các halogen vi lượng trong nước tự nhiên 4.3.3. Xianua trong nước tự nhiên 4.3.4. Sunfua trong nước tự nhiên 4.4. Các chất hữu cơ vi lượng khó phân huỷ, có độc tính cao trong nước tự nhiên 4.4.1. Nguồn gốc và phân loại các chất hữu cơ vi lượng trong nước tự nhiên. 4.4.2. Sự t ích luỹ chất hữu cơ vi lượng theo chuỗi thức ăn. * Giảng viên: - Thuyết giảng - Truy vấn - Sử dụng hình ảnh minh họa - Ra bài tập về nhà - Hướng dẫn giải BT về nhà Chương 4 * Sinh viên: - Trả lời các câu hỏi truy vấn - Giải quyết tình huống - Đặt câu hỏi thắc mắc (nếu có) Làm bài tập về nhà Chương 4 và xem trước LT Chương 5 3 0,5 0 9 4.4.3. Các thông số hàm lượng các chất hữu cơ vi lượng trong nước và các phương pháp xác định. 4.5. Phenol và các dẫn xuất của phenol trong nước tự nhiên 4.6. Các chất hoạt động bề mặt trong nước tự nhiên 4.7. Dầu mỡ trong nước tự nhiên 6 Bài kiểm tra giữa kỳ (Nội dung: Chương 1, 2, 3, 4) Sinh viên làm bài kiểm tra trên lớp (50 phút) 0 1 0 7 Chương 5: Oxi hoà tan, chất hữu cơ và các thành phần dinh dưỡng trong nước tự nhiên 5.1. Oxi hoà tan trong nước 5.1.1. Các quá trình tham gia vào sự hình thành hàm lượng oxi hoà tan trong nước, ý nghĩa của thông số DO và độ bão hoà oxi. 5.1.2. Sự phân bố oxi trong các vực nước tự nhiên và phương pháp lấy mẫu nước xác định oxi hoà tan. 5.1.3. Phương pháp xác định hàm lượng oxi hoà tan trong nước. 5.2. Chỉ số pemanganat - độ oxi hoá của nước (Tham khảo) 5.3. Tổng hàm lượng chất hữu cơ trong nước tự nhiên và nước thải – thông số COD của nước 5.3.1. Chất hữu cơ trong nước và phân loại 5.3.2. Thông số COD – nhu cầu oxi hoá học của nước. 5.4. Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học trong nước tự nhiên và nước thải – thông số BOD của nước * Giảng viên: - Thuyết giảng - Truy vấn - Sử dụng hình ảnh minh họa - Ra bài tập về nhà - Hướng dẫn giải BT về nhà Chương 5 * Sinh viên: - Trả lời các câu hỏi truy vấn - Giải quyết tình huống - Đặt câu hỏi thắc mắc (nếu có) Làm bài tập về nhà Chương 5 và xem trước LT Chương 6 3 0.5 0 10 5.4.1. Thông số BOD – nhu cầu oxi sinh hoá của nước. 5.4.2. Quan hệ giữa hai thông số COD, BOD và ý nghĩa của thông số BOD. 5.4.3. Phương pháp xác định thông số BOD của nước. 5.5. Thông số TOC- tổng cacbon hữu cơ và thông số DOC- cacbon hữu cơ hoà tan trong nước 5.6. Các thành phần chứa nitơ trong nước tự nhiên và nước thải 5.6.1. Nguồn gốc, dạng tồn tại và hàm lượng các thành phần chứa nitơ trong nước tự nhiên và nước thải 5.6.2. Các thông số hàm lượng các dạng nitơ trong nước tự nhiên và nước thải. 5.6.3. Phương pháp xác định các thông số hàm lượng nitơ trong nước. (Tham khảo) 5.7. Các thành phần chứa photpho trong nước tự nhiên và nước thải, phân cấp dinh dưỡng nước tự nhiên 5.7.1. Nguồn gốc, dạng tồn tại và hàm lượng các thành phần chứa photpho trong nước tự nhiên và nước thải. 5.7.2. Phân cấp dinh dưỡng nước tự nhiên. 5.7.3. Các thông số hàm lượng các thành phần chứa photpho trong nước tự nhiên và nước thải, các phương pháp xác định. (Tham khảo) 11 8 Chương 6: Ô nhiễm nước và kiểm soát chất lượng nước tự nhiên 6.1. Cơ sở địa hoá của ô nhiễm 6.1.1. Phông địa hoá và dị thường địa hoá môi trường. 6.1.2. Ngưỡng sinh thái, ngưỡng địa hoá môi trường và tiêu chuẩn môi trường 6.2. Ô nhiễm nước và phân loại 6.2.1. Các quan niệm về ô nhiễm môi trường. 6.2.2. Ô nhiễm nước và phân loại. 6.3. Phương pháp nghiên cứu ô nhiễm nước 6.3.1. Lựa chọn thông số chỉ thị môi trường 6.3.2. Nghiên cứu sự tích lũy các độc tố trong trầm tích và thuỷ sinh vật. 6.4. Phân cấp ô nhiễm nước 6.4.1. Phân cấp ô nhiễm nước trong nước mặt. 6.4.2. Phân cấp ô nhiễm theo các tính chất lý, hoá học của nước và độc tính của các thành phần ô nhiễm. 6.5. Kiểm soát chất lượng nước tự nhiên 6.5.1. Thiết lập mạng lưới quan trắc chất lượng nước tự nhiên 6.5.2. Kiểm tra tài liệu hóa nước 6.6. Yêu cầu sử dụng nước và Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước tự nhiên 6.6.1. Yêu cầu sử dụng nước 6.6.2. Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nước tự nhiên. * Giảng viên: - Thuyết giảng - Truy vấn - Sử dụng hình ảnh minh họa - Ra bài tập về nhà - Hướng dẫn giải BT về nhà Chương 6 * Sinh viên: - Trả lời các câu hỏi truy vấn - Giải quyết tình huống - Đặt câu hỏi thắc mắc (nếu có) Làm bài tập về nhà Chương 6 và xem trước LT Chương 7 3 1 0 9 Chương 7: Dung dịch keo * Giảng viên: 3 1 0 12 7.1. Giới thiệu và phân loại hệ phân tán 7.3. Khái niệm về dung dịch keo 7.4. Phương pháp điều chế dung dịch keo 7.4.1. Phương pháp phân tán 7.4.2. Phương pháp ngưng tụ 7.5. Tính chất của dung dịch keo 7.5.1. Tính chất động học của dung dịch keo 7.5.2. Tính chất điện học của dung dịch keo 7.5.3. Tính chất quang học của dung dịch keo 7.6. Cấu tạo mixen keo 7.6.1. Cấu tạo mixen keo dương, keo âm 7.6.2. Cách viết cấu tạo mixen keo 7.7. Tính bền vững của dung dịch keo 7.7.1. Các thế trong dung dịch keo 7.7.2. Tính bền vững của dung dịch keo 7.8. Sự đông tụ keo 7.8.1. Khái niệm đông tụ keo 7.8.2. Các yếu tố gây đông tụ keo 7.9. Sự pepti hóa - Thuyết giảng - Truy vấn - Sử dụng hình ảnh, video minh họa - Ra bài tập về nhà - Hướng dẫn giải bài tập về nhà Chương 7, ôn tập thi cuối kỳ * Sinh viên: - Trả lời các câu hỏi truy vấn - Giải quyết tình huống - Đặt câu hỏi thắc mắc (nếu có) - Làm bài tập về nhà Chương 7 Tổng cộng: 23 7 0 10. Chuẩn đầu ra (CĐR) của học phần: STT CĐR của học phần CĐR của CTĐT tương ứng 1 Yêu cầu về kiến thức: - Có kiến thức cơ bản của Hóa nước đáp ứng yêu cầu học tập nâng cao trình độ chuyên môn, nghiên cứu giải quyết các vấn đề phát sinh trong thực tiễn. 2 13 - Có các kiến thức cơ sở ngành của lĩnh vực hóa học môi trường, chất lượng nước, cơ sở về kỹ thuật phân tích chất lượng môi trường. 3 - Rèn luyện khả năng giao tiếp và làm việc theo nhóm, kỹ năng tư duy phê phán. 5 2 Yêu cầu về kỹ năng: - Có phương pháp làm việc khoa học, biết phân tích và giải quyết các vấn đề nảy sinh trong thực tiễn. 15 3 Phẩm chất, đạo đức: - Có ý thức trách nhiệm công dân; có thái độ và đạo đức nghề nghiệp đúng đắn; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp; có tinh thần ham học hỏi, tự học tự đào tạo và tự nghiên cứu. 20 11. Thông tin liên hệ của Bộ môn A. Địa chỉ bộ môn: Phòng 314 – Nhà A5, Trường Đại học Thủy lợi B. Trưởng bộ môn: - Họ và tên: ThS. Lê Thị Thắng - Số điện thoại: 0989084675 - Email: thanglt@wru.vn Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2019 TRƯỞNG KHOA (Phụ trách ngành đào tạo) PGS.TS. Bùi Quốc Lập TRƯỞNG KHOA (Phụ trách học phần) PGS.TS. Bùi Quốc Lập TRƯỞNG BỘ MÔN ThS. Lê Thị Thắng