BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN PHÂN TÍCH QUANG HỌC (Chuyên ngành Hóa phân tích) PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG CADIMI TRONG ĐẤT CBHD Ths Đào Thu Hà Nhóm 5 – Lớp 2[.]
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Tổng quan về đối tượng phân tích
2.1.1.1 Khái niệm về đất Đất là 1 lớp mỏng khoáng vật trên bề mặt trái đất đã bị phong hóa kết hợp với thành phần hữu cơ Thực vật phát triển trên đất, vì vậy đất là một trong những yếu tố căn bản đối với nông nghiệp Với con người và hầu hết các sinh vật trên cạn, đất là thành phần tối quan trọng của địa quyển Mặc dù chỉ là một lớp rất mỏng so với kích thước Trái đất, song đất lại là môi trường mà trên đó tạo ra lương thực thực phẩm cho hầu hết các sinh vật. Đất được tạo thành do sự phong hóa đá mẹ, đây là một quá trình tự nhiên bao gồm các quá trình địa chất, thủy văn và sinh học kết hợp lại Đất được phân thành các tầng theo độ sâu Sự phân tầng này là sản phẩm của quá trình chuyển hóa hóa học trong đất, quá trình sinh học - bao gồm sự tạo thành và phân hủy sinh khối sinh vật. Đất là thực thể tự nhiên được tạo thành từ sự kết hợp của sáu yếu tố là đá mẹ, sinh vật (gồm động vật và thực vật), khí hậu địa hình, nước và thời gian. Các loại đá cấu tạo nên vỏ trái đất, dưới tác dụng của khí hậu, địa hình, nước, sinh vật, trải qua một thời gian dài, dần dần bị phá vỡ, vụn ra thành đất Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng khi có loài người, thì con người là yếu tố đặc biệt quan trọng tác động đến sự hình thành và thái hóa của đất. Đất là một hệ mở hệ này thường xuyên trao đổi chất và năng lượng với khí quyển, thủy quyển và sinh quyển Trên quan điểm sinh thái học và môi trường, có thể xem đất là một cơ thể sống vì trong nó có nhiều sinh vật khác như: vi khuẩn nấm, tảo, thực vật, động vật Do đó, đất cũng tuân thủ các quy luật sống: phát sinh, phát triển, thái hóa, già cỗi.
Căn cứ vào mục đích sử dụng, đất được phân chia thành 3 nhóm chính:
Nhóm đất nông nghiệp bao gồm các loại đất được sử dụng cho mục đích sản xuất, nghiên cứu và thí nghiệm liên quan đến nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản và sản xuất muối Các loại đất này bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và các loại đất nông nghiệp khác Đặc biệt, đất làm bờ lô và bờ thửa trong khu đất của một đối tượng sử dụng đất cũng được xem là một phần của nhóm đất nông nghiệp, nhằm phục vụ cho mục đích nông nghiệp của đối tượng đó.
Nhóm đất phi nông nghiệp bao gồm các loại đất được sử dụng cho mục đích không thuộc về nông nghiệp, như đất ở, đất xây dựng trụ sở cơ quan, và đất phục vụ quốc phòng, an ninh Ngoài ra, nhóm này còn bao gồm đất xây dựng công trình sự nghiệp, đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp, và đất sử dụng cho mục đích công cộng Các loại đất khác trong nhóm này bao gồm đất cơ sở tôn giáo, tín ngưỡng, nghĩa trang, nhà tang lễ, nhà hỏa táng, cũng như đất sông, ngòi, kênh, rạch, suối và mặt nước chuyên dùng, cùng với các loại đất phi nông nghiệp khác.
Nhóm đất chưa sử dụng bao gồm các loại đất chưa được khai thác cho các mục đích theo quy định của Luật Đất đai, như đất bằng chưa sử dụng, đất đồi núi chưa sử dụng, và núi đá không có rừng cây.
Đất là yếu tố thiết yếu cho sự duy trì và phát triển cuộc sống con người, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái tự nhiên và nền kinh tế của mỗi quốc gia.
Sản xuất nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm và nguyên liệu cho con người Đất là yếu tố thiết yếu để trồng trọt và nuôi trồng, bao gồm các loại nông sản như lúa, cây trồng, thủy sản, cũng như chăn nuôi gia súc và gia cầm.
- Xây dựng: Đất được sử dụng để xây dựng các tòa nhà, công trình, đường phố,
- Môi trường sống: Đất đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng các hệ sinh thái, bảo vệ vùng đất đai, sông hồ, rừng,
Đất là một tài nguyên quý giá, đóng vai trò thiết yếu trong nền kinh tế của quốc gia, được sử dụng để sản xuất đa dạng các loại sản phẩm.
Đất là yếu tố thiết yếu trong hệ thống luân chuyển vật chất, giúp hấp thụ và lưu giữ nước, từ đó giảm thiểu nguy cơ lũ lụt và tình trạng khô hạn Ngoài ra, đất còn là môi trường cho các sinh vật phân hủy, tạo ra các thành phần vật chất khác nhau, góp phần duy trì hệ sinh thái và cân bằng quan trọng trên trái đất.
Các yếu tố ảnh hưởng đến đất:
Khí hậu, địa chất, thực vật và thủy văn là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng đất đai Các hoạt động nội lực trong lòng đất có thể làm thay đổi địa hình, trong khi sự bào mòn và rửa trôi do nước có thể dẫn đến mất mát lớp dinh dưỡng bề mặt Động vật, thực vật và vi sinh vật cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự tơi xốp cho đất và cung cấp các chất hữu cơ, phù sa, làm cho đất trở nên màu mỡ hơn.
Sự phát triển kinh tế – xã hội đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng giá trị đất đai Đất đai tại các khu đô thị và trung tâm thành phố có nền kinh tế phát triển sẽ dẫn đến sự tăng cao giá đất.
Con người đóng vai trò quan trọng trong việc tác động đến đất đai, từ việc thay đổi diện tích sử dụng cho đến việc làm tăng hoặc giảm giá trị của đất.
Pháp luật Việt Nam hiện nay quy định nhiều vấn đề liên quan đến đất đai, bao gồm sở hữu, sử dụng và khai thác tài nguyên thiên nhiên Những quy định này ảnh hưởng lớn đến quy mô đất đai Ngoài ra, các yếu tố như thời gian, thổ nhưỡng, khí hậu, và hiện tượng thoái hóa đất như rửa trôi, ngập lụt, xói mòn, nhiễm mặn, nhiễm phèn, bạc màu, ô nhiễm, suy kiệt dinh dưỡng, hoang hóa và khô hạn cũng tác động mạnh mẽ đến đất đai, dẫn đến sự trì trệ và giảm sút trong quá trình sản xuất.
Ô nhiễm đất do sử dụng hóa chất như thuốc trừ sâu, herbicide và phân bón hóa học trong nông nghiệp và sản xuất công nghiệp có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường Các hợp chất hóa học này tích tụ trong đất, tác động tiêu cực đến sinh vật và quá trình sinh thái, dẫn đến giảm năng suất cây trồng, gây chết cây và làm suy giảm đa dạng sinh học trong đất.
Sử dụng hóa chất, đặc biệt là phân bón hóa học, có thể làm thay đổi cấu trúc đất, ảnh hưởng đến độ phì nhiêu và cơ cấu hạt của đất Việc lạm dụng phân bón dẫn đến tăng nồng độ muối trong đất, từ đó giảm tính chất thoáng khí và khả năng thẩm thấu của đất.
Hóa chất như thuốc trừ sâu có thể làm giảm hoạt động của vi sinh vật có lợi trong đất, ảnh hưởng đến độ phì nhiêu và khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng Sự suy giảm số lượng và đa dạng vi sinh vật đất có thể gây tác động tiêu cực đến sinh thái đất Ngoài ra, hóa chất sử dụng trên đất cũng có thể thấm xuống nước ngầm, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước uống và môi trường sống của các sinh vật dưới nước.
Tổng quan về phương pháp phân tích Cd
2.2.1 Các phương pháp phân tích Cd
2.2.1.1 Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa bằng đèn catot rỗng a Nguyên tắc chung
Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nhanh chóng chuyển đổi chất thành nguyên tử nhờ năng lượng từ dòng điện công suất lớn trong môi trường khí trơ.
Quá trình nguyên tử hóa diễn ra qua ba giai đoạn liên tiếp: sấy khô, tro hóa luyện mẫu và nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ, sau đó là làm sạch cuvet Hai giai đoạn đầu đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa nhằm đạt được kết quả tối ưu Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố quyết định chính cho sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu.
- Lấy mẫu và xử lí mẫu:
Để chuẩn bị mẫu đất, lấy đất bề mặt cho vào túi nilon kín miệng (đã được rửa sạch và tráng bằng EDTA, sau đó hong khô tự nhiên) Tiến hành phơi khô tự nhiên, loại bỏ rác thải trong đất, nghiền nhỏ và bảo quản trong túi nilon sạch có miệng kín.
- Phương pháp xử lí mẫu:
Quy trình phá mẫu hệ hở nhằm xác định hàm lượng kim loại nặng bao gồm các bước sau: Đầu tiên, mẫu cần được cân trên cân phân tích có độ chính xác ± 0,0001 gam sau khi đã được xử lý sơ bộ và cho vào chén Pt.
Bước 2: Làm ướt mẫu bằng nước cất 18 MΩ.
Bước 3: Đun nóng HF đặc và HNO3 đặc trên bếp cách cát trong vòng 4 giờ cho đến khi mẫu tan hoàn toàn, đồng thời thực hiện quá trình này trong tủ hút để đảm bảo an toàn.
Để loại bỏ hoàn toàn HF, thực hiện ba lần rửa với dung dịch HNO3 đặc và đun cho đến khi cạn Ở lần rửa cuối, thêm nước cất 18 MΩ vào HNO3 đặc, sau đó đun nóng Cuối cùng, để nguội và định mức bằng axit HNO3.
Trong quá trình đuổi HF, cần thêm H2O2 để đảm bảo mẫu có chất hữu cơ được hòa tan Phương pháp G-AAS có nhiều ưu điểm so với F-AAS, bao gồm khả năng tách biệt các nguyên tố khỏi thành phần gây nhiễu, tăng cường tín hiệu hấp thụ bằng cách giảm áp suất trong lò graphit, và giảm thiểu sự mất mát mẫu do bay hơi G-AAS có thể đo hàm lượng nguyên tố vết ở mức ppb hoặc ppt, trong khi F-AAS chỉ đo được ở mức ppm Ngoài ra, G-AAS còn có khả năng phân tích nhiều loại mẫu khó tan hoặc không tan như kim loại, hợp kim, khoáng chất và sinh vật.
Phương pháp G-AAS có một số nhược điểm đáng lưu ý, bao gồm chi phí đầu tư thiết bị cao, thời gian phân tích kéo dài, dung lượng mẫu nhỏ và yêu cầu kỹ thuật cao từ người phân tích Ngoài ra, phương pháp này cũng có nguy cơ bị nhiễm bẩn từ kim tiêm hoặc lò graphit Do đó, cần chú ý đến các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích khi áp dụng G-AAS.
2.2.1.2 Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử có ngọn lửa với nguồn khí axetylen với không khí a Nguyên tắc Đo sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố đó trong môi trường hấp thụ.
Nguồn sử dụng trong phương pháp này là axetylen và không khí b Cách tiến hành
Cân mẫu sau khi đã sấy khô vào ống li tâm, thêm CH3COONH4, lắc đều ở nhiệt độ phòng rồi li tâm.
Cặn còn lại tiếp tục cho CH3COONH4 đã axit hóa đến pH=5 với
CH3COOH, lắc đều rồi li tâm để thu phân đoạn liên kết với cacbonat
Phần cặn còn lại cho thêm NH2OH.HCl trong (v/v) HOAc, lắc đều sau đó li tâm thu phân đoạn liên kết với sắt - mangan oxit trong dịch chiết.
Cho CH3COONH4 vào phần cặn cùng với HNO3, sau đó lắc đều ở nhiệt độ phòng và li tâm để thu được phân đoạn liên kết với các hợp chất hữu cơ trong dịch chiết.
Để thu hồi kim loại cadimi, phần cặn dư được xử lý bằng axit clohidric và axit nitric, sau đó ngâm ở nhiệt độ phòng Tiếp theo, hỗn hợp được đun hoàn lưu cho đến khi gần cạn, sau đó để nguội, định mức và tiến hành lọc để thu được dung dịch chứa cadimi.
Phương pháp xác định hàm lượng bằng kỹ thuật hấp thụ nguyên tử với ngọn lửa được thực hiện qua ba lần thử nghiệm để loại bỏ sai số thô và xử lý kết quả Phương pháp này có những ưu điểm như độ nhạy cao và khả năng phân tích nhiều nguyên tố cùng lúc Tuy nhiên, nhược điểm của nó bao gồm yêu cầu về thiết bị phức tạp và khả năng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường.
Ưu điểm: Tiêu tốn ít mẫu phân tích
Nhược điểm: Mẫu có hàm lượng cao, đơn vị ppm
2.2.1.3 Phân tích Cd trong đất bằng phương pháp phân tích quang phổ phát xạ nguyên tử bằng nguồn plasma cao tần cảm ứng (ICP) a Nguyên tắc
Phương pháp phân tích quang phổ phát xạ nguyên tử định lượng dựa trên mối quan hệ tuyến tính giữa nồng độ của nguyên tố cần xác định và cường độ vạch phổ phát xạ Khi nguyên tố này được kích thích trong điều kiện thích hợp, cường độ phát xạ sẽ tỷ lệ thuận với nồng độ của nó, được biểu diễn bằng hàm số Iλ = f(C).
Trong một khoảng nồng độ C nhất định của nguyên tố phân tích, cường độ Iλ của vạch phổ phát xạ tương ứng với nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích.
Trong phương pháp này ta sử dụng nguồn ICP. b Cách tiến hành
Chuẩn bị hóa chất, dụng cụ
Thiết bị và dụng cụ:
Hệ thống máy quang phổ phát xạ nguyên tử plasma cảm ứng cao tần ICP-OES Thermo 6000 từ Anh, máy lắc điều nhiệt MaxQ400 và máy lắc tròn model 3005 GFL, cùng với máy đo pH Lab 850 Schott, đều được sản xuất tại Đức.
Các loại dụng cụ thủy tinh đều được ngâm rửa bằng HNO3, sau đó rửa sạch bằng nước cất trước khi sử dụng.
Các loại hóa chất được sử dụng (CH3COONH4; NH2OH.HCl; CH3COOH;
KIẾN THỨC LĨNH HỘI VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM
Kiến thức lĩnh hội và kỹ năng học được thông qua thực hiện tiểu luận 31 1 Kiến thức lĩnh hội
Trong quá trình thực hiện bài báo cáo tiểu luận, nhóm chúng em đã tiếp thu nhiều kiến thức về đất và vai trò quan trọng của nó Chúng em cũng nhận thức được các tác động tiêu cực ảnh hưởng đến đất, đồng thời tìm hiểu các giới hạn hàm lượng kim loại nặng, đặc biệt là cadmium (Cd) theo quy chuẩn QCVN Cd là một nguyên tố quan trọng cần được chú ý do tính chất vật lý và hóa học của nó, cũng như tác động tiêu cực đến đất và môi trường xung quanh.
Quá trình hoàn thành bài báo cáo không chỉ giúp chúng em củng cố kiến thức đã học mà còn nâng cao hiểu biết về các phương pháp phân tích quang học, đặc biệt là các kỹ thuật phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử với ba phương pháp nguyên tử hóa khác nhau.
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa
Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
Khi lựa chọn phương pháp phân tích, cần xem xét các tiêu chí quan trọng như độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác Ngoài ra, khả năng phân tích nhiều mẫu từ các đối tượng khác nhau cũng rất quan trọng Cuối cùng, yếu tố kinh tế cũng cần được cân nhắc để đảm bảo tính khả thi của phương pháp.
Làm việc nhóm: hợp tác, nêu ý kiến, chia sẻ công việc, tôn trọng ý kiến các thành viên, có tranh luận và không để xảy ra cãi vã
Quản lý thời gian hiệu quả là việc phân bổ thời gian một cách hợp lý, tập trung vào các nhiệm vụ quan trọng và tránh bị phân tâm bởi công việc khác hoặc các yếu tố xã hội Điều này đòi hỏi khả năng tự quản lý thời gian tốt và thường xuyên xem xét lại công việc đã hoàn thành để cải thiện quy trình làm việc.
Khi tra cứu tài liệu, hãy luôn kiểm tra nguồn gốc và đảm bảo rằng tài liệu đó được xuất bản hoặc chia sẻ bởi các tổ chức hoặc cá nhân uy tín Điều này giúp tránh những nguồn tài liệu không đáng tin cậy hoặc không thể xác minh, từ đó đảm bảo thông tin bạn nhận được là chính xác và chất lượng.
Xác định mục đích của báo cáo
Tổ chức thông tin và lựa chọn cách hiển thị
Những bài học kinh nghiệm được rút ra sau khi kết thúc tiểu luận
Việc tìm kiếm thông tin chính xác và đáng tin cậy về chủ đề tiểu luận là một kỹ năng quan trọng, giúp nâng cao chất lượng bài viết của bạn Hãy trang bị cho mình khả năng tìm kiếm thông tin hiệu quả để hỗ trợ cho quá trình viết tiểu luận.
Phân tích và xử lý dữ liệu là bước quan trọng sau khi thu thập thông tin, giúp bạn đưa ra những kết luận chính xác và đáng tin cậy cho tiểu luận của mình Việc thực hiện các phương pháp phân tích khoa học sẽ nâng cao chất lượng bài viết và đảm bảo tính thuyết phục của các giải pháp được lựa chọn.
Đánh giá kết quả và kiểm tra tiểu luận của bạn là bước quan trọng Hãy xác định các giải pháp đã đề xuất và tiến hành đánh giá chúng để xem liệu chúng có thực sự giải quyết được vấn đề đã đặt ra hay không.
Xem xét sự khác nhau trong các giải pháp và chỉ ra lợi ích, hạn chế của từng giải pháp để so sánh và lựa chọn.
Để nâng cao chất lượng tiểu luận, cần thực hiện nghiên cứu sâu hơn về các giải pháp liên quan mà chưa được đề cập, từ đó đưa ra những phương án giải quyết mới hiệu quả hơn cho vấn đề đang thảo luận.
Phân tích kỹ lưỡng vấn đề bạn đang đối mặt là rất quan trọng Hãy tìm hiểu rõ nguyên nhân và các yếu tố gây ra vấn đề để có thể đưa ra giải pháp phù hợp nhất.
Tập trung vào mục tiêu và sự cần thiết của vấn đề đối với mục tiêu chính của bạn.
Xem xét các lựa chọn và hệ thống hoá các giải pháp tốt nhất để đưa ra quyết định đúng đắn.
Dựa trên nghiên cứu và phân tích, chúng tôi đã đưa ra nhiều hướng tiếp cận khác nhau và đánh giá kết quả để chọn ra giải pháp tối ưu nhất nhằm giải quyết xung đột hiệu quả.
Thảo luận với các sinh viên trong nhóm để tìm kiếm lời giải quyết như các giải pháp tốt nhất cho vấn đề.
Đưa ra các lựa chọn và lập danh sách ưu, nhược điểm của từng giải pháp để tìm giải pháp tối ưu.
Đánh giá tính khả thi của các giải pháp về mặt kinh tế và thực tiễn là rất quan trọng, đồng thời cần tìm kiếm những phương án hợp lý để giải quyết vấn đề một cách hiệu quả.
Đề xuất kiến nghị
Trong quá trình thực hiện bài báo cáo về "Phân tích hàm lượng Cadimi trong đất", nhóm chúng em nhận thấy đây là một đề tài khả thi và thực tiễn, cần được chú ý Chúng em đã nhận được sự hỗ trợ và hướng dẫn tận tình từ cô Đào Thu Hà, điều này giúp chúng em cải thiện kiến thức và phong cách học tập Nhờ sự quan tâm sát sao của cô, nhóm đã nỗ lực hoàn thành bài báo cáo một cách tốt nhất.
Chúng em đã nỗ lực hoàn thành bài báo cáo tiểu luận này, nhưng do còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn, nên không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được những nhận xét, đánh giá và góp ý từ thầy cô và bạn bè để cải thiện cho các bài tiểu luận sau.
Một lần nữa nhóm em xin chân thành cảm ơn cô Ths Đào Thu Hà đã hướng dẫn nhóm chúng em hoàn thành bài tiểu luận này.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
