Bai tap nhom 4 - Lop 08CDL(Xu ly mau va cac pp phan tich) pptx

Mục đích - Biết cách xử lý mẫu nước để xác định hàm lượng kim loại Crom, Niken và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nước - Dùng các phương pháp để xác định, phương pháp phân tích hàm

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI CROM, NIKEN

TRONG NƯỚC VÀ DƯ LƯỢNG THUỐC BVTV

I Mục đích

- Biết cách xử lý mẫu nước để xác định hàm lượng kim loại Crom, Niken và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nước

- Dùng các phương pháp để xác định, phương pháp phân tích hàm lượng kim loại Crom, Niken và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

- Đánh giá ưu nhược điểm phương pháp sử dụng để xác định hàm lượng kim loại Crom, Niken và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong nước

II Yêu cầu

- Lựa chọn phương pháp để xử lí mẫu cho đối tượng cần phân tích

- Xác định khối lượng mẫu cần lấy để xử lí và số lượng cần xử lí kép

- Chọn trang thiết bị, dụng cụ và các điều kiện cần thiết để xử lí mẫu

- Lựa chọn các hóa chất và thuốc thử cần thiết cho xử lí đạt yêu cầu

- Kiểm tra môi trường xung quanh trong quá trình xử lí mẫu

- Công tác kiểm chuẩn trong xử lí mẫu, mẫu trắng các loại…

- Chọn phương pháp bảo quản mãu thu được sau khi đã xử lí để phân tích, nếu chưa tiến hành phan tích ngay được

- Áp dụng các phương pháp xác định phù hợp

III Giới thiệu về Ni, Cr và các nguồn nước thải chứa Ni, Cr

1 Niken

- Niken nằm ở ô thứ 28 trong bảng hệ thống tuần hoàn, là kim loại có ánh kim, màu trắng bạc, dễ rèn và dễ dát mỏng

- Niken có khả năng xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học, ion của nó dễ tạo nên nhiều phức bền

- Niken được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp luyện kim tạo hợp kim, mạ, sản xuất tiền xu, nam châm và các vật dụng phổ biến trong gia đình

- Niken là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình

- Niken tan trong dung dịch axit không có tính oxi hóa, giải phóng H2 và tạo muối Ni2+

*Nguồn gốc và tính độc của Ni

- Ni được đưa vào bầu khí quyển do quá trình khai thác mỏ Ni, ngành công nghiệp luyện kim và sản xuất các hợp chất liên quan đến niken

- Nhiều hợp chất của Niken dễ dàng hòa tan trong nước tạo dung dịch có màu xanh lá cây đặc trưng

- Nước sinh hoạt và nước tự nhiên thường không có Niken hoặc nếu có thì chỉ ở lượng vết

- Niken là một trong những chất gây ô nhiễm được xếp thứ tự độc hại là

129, và được coi là một trong 14 kim loại nặng độc hại nhất

- Niken cũng được liệt kê trong số 25 hóa chất độc hại có nguy cơ đe dọa lớn đối với sức khỏe con người

- Niken và các hợp chất niken được dự đoán là một trong những tác nhân gây ra ung thư cho người, làm kìm hãm sự phát triển của cây và ảnh hưởng đến môi trường không khí, đất, nước

1 Crom

Crom là một kim loại cứng, mặt bóng, màu xám thép với độ bóng cao và nhiệt độ nóng chảy cao Nó là chất không mùi, không vị và dễ rèn Các trạng thái ôxi hóa phổ biến của crom là +2, +3 và +6, với +3 là ổn định nhất Các trạng thái +1, +4 và +5 là khá hiếm Các hợp chất của crom với trạng thái ôxi hóa +6 là những chất có tính ôxi hóa mạnh Trong không khí, crom được ôxy thụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng ôxít bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn quá trình ôxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới

Crom kim loại và các hợp chất crom (III) thông thường không được coi là nguy hiểm cho sức khỏe, nhưng các hợp chất crom hóa trị sáu (crom VI) lại là độc hại nếu nuốt/hít phải Liều tử vong của các hợp chất crom (VI) độc hại là khoảng nửa thìa trà vật liệu đó Phần lớn các hợp chất crom (VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy Phơi nhiễm kinh niên trước các hợp chất crom (VI) có

thể gây ra tổn thương mắt vĩnh viễn, nếu không được xử lý đúng cách Crom (VI) được công nhận là tác nhân gây ung thư ở người Tổ chức y tế thế giới (WHO) khuyến cáo hàm lượng cho phép tối đa của crom (VI) trong nước uống

là 0,05 miligam trên một lít

2 Các nguồn nước thải chứa Ni, Cr

Niken chỉ có trong nước ở một số hồ hoặc sông mà nguồn nước của nó chảy những vùng núi và vùng mỏ có Ni Ni có trong nước thải của một số nhà máy luyện kim và hoá chất có dung Ni Trong nước Ni tồn tại tồn tại dưới dạng



2

Ni , dạng phức xianua và dạng ít tan như sunfua, cacbonat, hydroxit…Niken

có độc tính thấp và không tích lũy trong các mô Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng niken nhỏ hơn 0,02mg/l

Crôm có mặt trong nguồn nước khi bị nhiễm nước thải công nghiệp khai thác mỏ, xi mạ, thuộc da, thuốc nhuộm, sản xuất giấy và gốm sứ… nên các hợp chất này thông thường hay được tìm thấy trong đất và nước ngầm tại các khu vực công nghiệp đã bị bỏ hoang Các loại sơn lót chứa crom hóa trị 6 vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng sửa chữa lại tàu vũ trụ và ô tô

Tiêu chuẩn nước uống và nước sạch đều quy định hàm lượng Crom nhỏ hơn 0,05mg/l

IV Phương pháp xử lý mẫu ứng với kim loại cần phân tích

Xử lí mẫu phân tích là một việc làm đầu tiên của một quy trình phân tích xác định các chất Công việc này vô cùng quan trọng và cần thiết Vì hiếm có mọi phương pháp phân tích nào lại có thể đo trực tiếp để xác định các chất từ ngay mẫu gốc mà lại không qua xử lí Do đó việc xử lí mẫu sai, hoặc làm mất chất, hay nhiễm bẩn thêm chất vào, thì đều làm sai lạc kết quả phân tích và không đúng với thực tế Vì thế phải hiểu biết được bản chất của các kĩ thuật xử

lí mẫu, quan tâm đúng mức đến việc bảo đảm chất lượng cho công tác hay mọi hoạt động xử lí mẫu phân tích, để có được những trang thiết bị, phương pháp, các điều kiện cần thiết về cách xử lí mẫu… để tiến hành xử lí mẫu cho tốt và

đúng là một điều mà người làm phân tích cần phải có Đó chính là những nguyên tắc xử lí mẫu, những kiến thức về xử lí mẫu

1 Mục đích xử lý mẫu nước phân tích

Như ta đã biết, với bất kì một phương pháp xác định nào, hay một kĩ thuật phân tích nào thì mỗi chất phân tích chỉ có thể xác định được nó khi nó tồn tại ở một trạng thái nhất định phù hợp với kĩ thuật đó

Mẫu phân tích có nhiều loại và đa dạng, từ loại có thành phần đơn giản đến những loại có thành phần phức tạp Chúng có thể tồn tại ở các trạng thái khác nhau như thể rắn, lỏng, khí và cả thể huyền phù Chúng ta không thể bỏ nguyên mẫu như thế vào các máy đo và xác định nó được Nên phải xử lí để đưa các chất cần phân tích (cần xác định) về trạng thái phù hợp nhất cho một phương pháp đã được chọn để xác định nó

Các chất cần xác định lại tồn tại trong các trạng thái liên kết hóa học khác nhau, trong các hợp chất vô cơ, hữu cơ khác nhau có khi rất bền vững Nên không thể xác định đúng đắn hàm lượng của nó, trong một tổ hợp phức tạp bền vững và bị các nguyên tố, các chất khác, mạng lưới liên kết tồn tại của mẫu cản trợ Do đó cần phải xử lí mẫu để phá vỡ các hợp chất mà chất phân tích đang tồn tại, để đưa nó sang một dạng khác định lượng được tốt và theo phương pháp đã chọn

2 Những yêu cầu chung của kĩ thuật xử lí mẫu phân tích:

Bên cạnh tuân thủ các điều kiện của QA/QC thì xử lí mẫu để phân tích cần đảm bảo các yêu cầu cụ thể sau:

- Lấy được hoàn toàn, không làm mất chất phân tích

- Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu do bất kì nguồn nào

- Kết quả xử lí phải phù hợp với phương pháp phân tích đã chọn

- Dùng các hóa chất phải đảm bảo có độ sạch đúng yêu cầu, mục đích phân tích và mức độ phân tích

- Không đưa thêm các chất có ảnh hưởng vào mẫu

- Có thể tách hay làm giàu được chất phân tích thì càng tốt

Để xử lí mẫu thành công, phù hợp với mục đích của người làm phân tích thì phải thực hiện tốt các vấn đề trên trong mọi hoạt động của xử lí mẫu từ khâu chuẩn bị đến lúc xử lí xong lấy được dung dịch mẫu và bảo quản mẫu để phân tích theo một phương pháp đã lựa chọn

3 Phương pháp xử lý mẫu nước để xác định hàm lượng kim loại Crom trong nước

Sơ đồ quy trình xử lý mẫu nước để xác định hàm lượng kim loại Crom Trình tự tiến hành:

- Mẫu nước lấy ở khu vực nghiên cứu phải đảm bảo tiêu chuẩn QA/QC

- Cho vào 4ml HNO3 đậm đặc sau đó dung dịch được lọc qua bông gòn

- Hút 200ml đem cô trên bếp điện cho sệt lại còn khoảng 20ml

- Đem 20ml co tiếp trên bếp điện đến cặn khô

- Thêm vào 1 ml H2SO4 và 4ml HNO3 đậm đặc rồi tiếp tục cô trên bếp cách cát thành cặn khô

- Thêm 10ml nước cất và 1 ml H2O2 30% 2 ml HCl đậm đặc vào cặn khô

và nung (lập lại 3 lần) đến khi thành tro trắng

- Định mức 10ml nước cất tạo thành dung dịch phân tích

- Dung dịch phân tích được đem đi bảo quản trước khi sử dụng các phương pháp phân tích

- Bảo quản mẫu bằng cách đậy nắp kín, dán nhãn mẫu đề chất lượng cao như: Mẫu tinh khiết, mẫu phân tích, mẫu tinh khiết hóa học

4 Phương pháp xử lý mẫu nước để xác định hàm lượng kim loại Crom trong nước

Sơ đồ quy trình xử lý mẫu nước để xác định hàm lượng kim loại Niken

Trình tự tiến hành:

- Mẫu nước lấy ở khu vực nghiên cứu phải đảm bảo tiêu chuẩn QA/QC

- Cho vào 2ml HNO3 đậm đặc sau đó dung dịch được lọc qua bông gòn

- Hút 100ml đem cô trên bếp điện cho sệt lại còn khoảng 20ml

- Đem 20ml co tiếp trên bếp điện đến cặn khô

- Thêm vào 0.5ml H2SO4 và 2ml HNO3 đậm đặc rồi tiếp tục cô trên bếp cách cát thành cặn khô

- Thêm 10ml nước cất và 0,5ml H2O2 30% 1ml HCl đậm đặc vào cặn khô

và nung (lập lại 3 lần) đến khi thành tro trắng

- Định mức 10ml nước cất tạo thành dung dịch phân tích

- Dung dịch phân tích được đem đi bảo quản trước khi sử dụng các phương pháp phân tích

- Bảo quản mẫu bằng cách đậy nắp kín, dán nhãn mẫu đề chất lượng cao như: Mẫu tinh khiết, mẫu phân tích, mẫu tinh khiết hóa học

5 Giải thích

- Thêm HNO3 đậm đặc để bảo quản mẫu và oxi hóa các chất thành dạng ion

- Thêm H2SO4, HCl, để oxi hóa và phá màu làm cho các hợp chất từ phức tạp thành đơn giản

- Đun 3 lần để đuổi axit còn dư

- Thêm H2O2 để tẩy tro thành màu trắng

IV Phương pháp xác định hàm lượng kim loại Cr, Ni có trong nước thải

1 Phương pháp xác định Crom (Phương pháp UV-VIS)

a Xác định Cr6+

* Trình tự phân tích:

Lấy lượng mẫu phân tích vào bình định mức sao cho trong đó có khoảng 0,005- 0,1mg/l crom Cũng lấy trong đó mẫu nước cần phân tích cho vào bình nón cỡ 25ml, thêm vài giọt phenolphtalein, nếu dung dịch có màu hồng thì thêm từng giọt H2SO4 1N tới khi mất màu, ghi thể tích dung dịch H2SO4 1N đã dùng: nếu dung dịch không có màu thì thêm từng giọt NaOH đã dùng Thêm bằng ấy giọt H2SO4 1N hoặc NaOH 1N vào mẫu để trung hòa Sau đó thêm 1 ml H2SO4 , 0,2ml axit photphoric và 2 ml dung dịch diphenylcacbazit, thêm nước tới vạch mức, lắc đều Sau 5 – 10 phút thì đem so màu tại bước sóng λ=540nm

* Lập đường chuẩn:

Chuẩn bị 10 bình định mức có dung dịch 100ml Lần lượt lấy vào mỗi bình 0; 1; 2; 5; 10; 15; 20; 30; 40;50ml dung dịch có nồng độ 0,002mgCr/ml Rồi tiến hành như đối với mẫu

* Tính kết quả:

Dựa vào đường chuẩn thiết lập mối tương quan hàm số y = ax + b

Trong đó: x - Hàm lượng Cr

y - Mật độ quang đo được

b Xác định tổng hàm lượng Cr

* Trình tự phân tích:

Lấy lượng mẫu phân tích cho vào cốc có thể tích 250ml sao cho lượng Cr trong đó khoảng 0,005-1mg Trung hòa bằng H2SO4 hoặc NaOH 1N Sau đó thêm 0,3 ml H2SO4 1N, 5-10ml dung dịch amonipesunfat, đun sôi dung dịch

20-25 phút( để phân hủy hết pensunfat dư) Làm bay hơi bớt để dung dịch còn khoảng 50ml Chuyển tất cả vào bình định mức và tiến hành như xác định Cr6+

* Hóa chất:

- NaOH 1N: Hòa tan 40 NaOH trong 1 lít nước cất 2 lần

- H2SO4 1N: Hút 28 ml H2SO4 đặc vào 500ml nước cất 2 lần rồi định mức tới 1 lít

- H3PO4 đặc 85%

- Diphenylcacbazit 0.5% trong axeton: Hòa tan 0,25g diphenylcacbazit trong 50ml axeton

- Amonipesunfat 0,1%: Hòa tan 0,1g amonipesunfat trong 100ml nước cất

2 lần

- Dung dich chuẩn: Hòa tan 2,8285g K2Cr2O7 trong 1 lít nước cất 2 lần Như vậy dung dịch này có nồng độ 1mg/l Sử dụng dung dịch này để pha thành dung dịch có nồng độ 0,002mg/l

2 Phương pháp xác định Niken (Phương pháp UV-VIS)

(Xác định Niken bằng thuốc thử Demetylglioxim)

* Nguyên tắc:

Để xác định Ni người ta thường dung phương pháp so màu khi hàm lượng

Ni nằm trong khoảng 1-20mg/l, nếu hàm lượng Ni lớn hơn 5mg/l thì có thể dung phương pháp khối lượng, còn khi hàm lượng 0,02 mg/l thì dung phương pháp cực phổ

Mẫu nước lấy xong chưa phân tích ngay thì phải thêm 2-5 ml HNO3đặc vào 1 lít mẫu nước Nếu cần định lượng riêng Ni ở dạng tan và không tan thì khi lấy mẫu ta phải lọc ngay rồi mới đóng chai bảo quản và xác định Ni ở dạng tan

và tổng hợp Ni, từ đó suy ra hàm lượng Ni ở dạng không tan

Trong môi trường amoniac yếu, khi có mặt chất oxi hoá mạnh ion Ni2  phản ứng với dimetylglioxim tạo thành phức chất có màu đỏ

Sắt, crom và đồng cản trở phép xác định cần loại bỏ trước Để loại bỏ Fe them 2ml H2O2 3% vào 100ml mẫu phân tích, đun sôi và kết toả hydroxit bằng dung dịch ammoniac , lọc bỏ kết toả

Loại bỏ đồng bằng cách axit hoá mẫu HCL đến pH = 2, sau đó sục khí

S

H2 , lọc bỏ kết toả, nước lọc trước khi phân tích phải đun sôi kỹ để đuổi hết

S

H2 dư

* Trình tự phân tích:

Cho vào bình định mức 100ml một thể tích mẫu sao cho lượng Ni trong

đó là 0,01- 0,05 mg Thêm vào đó 10ml dung dịch nước Brom bão hoà, lắc hỗn hợp Sau đó thêm 12ml dung dịch ammoniac, 4ml dung dịch dimetylglioxim rồi thêm nước cất tới vạch mức Sau đó tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng 

= 540nm

* Lập đường chuẩn:

Chuẩn bị 8 bình định mức có dung tích 100ml, lần lượt lấy vào mỗi bình 0;2,5;5;10;20;30;40;50 ml dung dịch có nồng độ 0,005 mg/ml Rồi pha loãng thành 50ml bằng nước cất Rồi tiến hành như đối với mẫu

* Tính kết quả:

Dựa vào đường chuẩn thiết lập mối tương quan hàm số y=a.x +b

Trong đó y: Hàm lượng Ni trong mẫu

x: Mật độ quang đo được

* Hoá chất:

- Dung dịch nước Brom bão hoà

- Amoniac đặc

- Dimetylglioxim 1,2%: Hoà tan 1,2g muối natri dimetylglioxim trong nước cất và pha loãng thành 100ml

- Dung dịch chuẩn: Hoà tan 1g dây Ni vào 15ml HNO3đặc, thêm 5ml 4

2SO

H (1:3), đun đến bốc khói trắng Hoà tan bã và thêm nước cất đến 1lit Dung dịch này có nồng độ 1 mgNi/ml.Từ dung dịch này pha thành dung dịch có nồng độ 0,005mg/ml

2 Ưu nhược điểm phương pháp UV – VIS sử dụng để xác định hàm lượng Crom và Niken

- Ưu điểm:

Phương pháp đo quang UV-VIS đã và đang được ứng dụng rất phổ biến,

vì đó là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, máy móc lại không quá đắt nên

nhiều cơ sở có thể trang bị được Đồng thời nó cũng phù hợp cho việc phân tích định lượng cho nhiều chất với hàm lượng nhỏ

- Nhược điểm:

Phạm vi áp dụng của phép đo phổ UV-VIS là: trong y học, dược, trong nông nghiệp, thực phẩm, phân tích nước, phân tích môi trường, công nghiệp hóa học… Song phương pháp UV-VIS có độ chọn lọc kém vì 1 thuốc thử có thể tác dụng với nhiều ion kim loại khác nhau dùng cho phức màu có cực địa hấp thụ trung nhau hay gần nhau

V Các phương pháp phân tích lý hóa sử dụng xác định Crom

1 Phương pháp khối lượng

* Nguyên tắc:

Dựa trên kết tủa chất cần phân tích với thuốc thử phù hợp Lọc, rửa, sấy hoặc nung kết tủa rồi cân và từ đó xác định hàm lượng chất phân tích Theo phương pháp này Cr được xác định dưới dạng kết tủa Cromat chì, Cron thủy ngân, crombari và Cr(III)oxit nhưng thực tế thường dùng là bari cromat(BaCrO4) kết tủa này thường được tạo thành bằng cách thêm Ba(CH3COO)2 hay BaCl2 vào dung dịch Cromat kiềm yếu

* Ưu điểm:

- Độ chính xác cao(có khả năng đạt 0,01% thậm chí cao hơn nữa) nên thường sử dụng làm phương pháp trọng tài

* Nhược điểm:

- Có nhiều thao tác lâu và phức tạp, nhiều giai đoạn tách(cách tách thường không hoàn hảo và là nguồn gốc gây sai số)

2 Phương pháp thể tích (các phép chuẩn độ)

*Nguyên tắc:

Dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch của chất định phân, vừa tác dụng vừa đủ, toàn bộ lượng chất định phân đó Thời điểm đã thêm lượng thuốc thử tác