Luận văn nghiên cứu Ứng dụng kỹ thuật chiết Điểm mù cloud point extraction và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử aas xác Định lượng vết một số ion kim loại

Luận văn tốt nghiệp, Chuyên ngành Hỏa phân tích Từ những yêu cầu thực tiễn trên, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đẻ tài: “Vghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù cloud point extraction

Trang 1

Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Hỏa phân tích

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI :

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Thị Hạnh

NGHIEN CUU UNG DUNG KY THUAT CHIET DIEM MU (CLOUD

POINT EXTRACTION) VA PHUONG PHAP QUANG PHO HAP THU NGUYÊN TỬ (AAS) XÁC ĐỊNH LƯỢNG VET MOT SO ION KIM LOẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội — 2014

Trang 2

Luan van tot nghiép Chuyên ngành Hóa phân tích:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Thị Hạnh

NGHIEN CUU UNG DUNG KY THUAT CHIET DIEM MU (CLOUD

POINT EXTRACTION) VA PHUONG PHAP QUANG PHO HAP THU NGUYEN TU (AAS) XAC DINH LUQNG VET MOT SO ION KIM LOẠI

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC: PGS.TS NGUYEN XUAN TRUNG

Hà Nội - 2014

Trang 3

Lời cảm ơn

Với lòng kinh trọng vả biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS.TS

Nguyễn Xuân Trung đã giao đề tài, tận tình hướng dan va giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Em xin chan thanh cảm ơn các Thầy giảo, Cô giảo trong bộ môn Hóa phân

tích — Trường Đại học Khoa Họe Tự Nhiên — Đại học Quốc Gia Hà Nội, đã giúp đỡ

và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn này

Em xi cảm ơn gia đình, các anh chị và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên và

tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình em thực hiện luận văn

Ha Noi, nim 2014

Học viên

Lê Thị Hạnh

Trang 4

Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Hóa phân tích

1.1.2 Nguyên nhân vả tác hại của ô nhiễm nguồn nước 3

1.2 Tác hại của kim loại năng 5

1.4.4 Phương pháp chiết điểm mủ (CPE) —

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM - 2222222122221 eased 3.1 Nội dung và phương pháp nghiền cửu 2 5S 22t ccrrsercreeeTÐ 2.1.1 Nội dung nghiên cửu 22s 5c v2 2s "¬—

3.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị iene DD

3⁄2.1:Hồn GIÁ ¿co gùtgiäiEKiáiiadd a8 ãG0385104NgiuB3.8:G.3 008 pisses

Trang 5

3.1 Tôi tru hóa các điều kiên của phép đo phổ F-A AS xác định các nguyên tô chỉ, cadimi

3.1.1 Khảo sat các điều kiện do phd

3.1.1.1 Khảo sát chọn vạch đo phổ

3.1.1.2 Khảo sát cường độ đòng đèn catot rỗng (HCL)

3.1.1.3 Khảo sát độ rông khe đo

3.1.2 Khảo sát các điều kiện nguyên tứ hóa mẫu

3.1.2.1 Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu (chiều cao Bumer)

3.1.2.2 Khảo sắt tốc đồ đẫn khi

1.3 Khảo sắt ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit

3.2 Phương pháp đường chuẩn đổi với kỹ thuật F-AAS

3.2.1 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tổ chỉ

3.2.2 Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tô cadimi

3.3 Khảo sắt giới han phát hiện (GHPH) của phép đo trong ngọn lửa

3.3.1.Giới hạn phát hiện nguyên tổ chì

3.3.2 Giới hạn phát hiện nguyên tỏ cadimi

3.4 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp

3.5 Khảo sát các điều kiện tách và lâm giàu bằng kỹ thuật chiết điểm mù

3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH

3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của nông độ Dithizone

3.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của nông độ chất hoạt đông bề mặt Triton X-100 3.5.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt đô

3.5.5 Khao sat ảnh hưởng của thời gian

3.5.6 Khảo sát ảnh hưởng của tốc đô quay ly tâm

3.5.7 Khảo sát ảnh hưởng của các cation cản trở

Cao hoc K22

Trang 6

Luan van tot nghiép Chuyên ngành Hỏa phân tích

3.5.8 Khao sat ảnh hưởng của nồng đỏ đệm phôtphat 53 3.5.9 Khảo sát ảnh hưởng của độ nhớt đền tin hiệu phân tích 56 3.5.10 Ứng dụng phương pháp CPE- EAAS xác định Pb, Cd trong mẫu nước S8

KẾT LUẬN

TAI LIEU THAM KHẢO

Trang 7

Danh mục chữ cái viết tắt

AAS Atomic Absorption Spectrometry Phuong phap quang pho hap thu

ngyên tử

‘ABS | Atomic Emission Spectrometry Phương pháp quang phô phát xa

nguyên tử

CMC | CritiealMicellar Concenuation Nông độ tới hạn điểm mù

CPE Cloud Point Extraction Chiết điểm mù

EDTA ÍEtylenDiaminTersacetieAeid | AXiteylendiaminteraaxetc

Flame Atomic Absorption Phương pháp quang phỏ hập thụ ‘ 3 tUá

AAS Absorption Spectrometry riguiyén t0'16 griphit

High Performance Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC Chromatography

Inductively Couped Plasma- Atomic ec

ICP-MS | Emission Spectrometry Thương pháp hot pho plasma cao

tan cam tmg

ICP- | Inductively Coupled Plasma- Phuong phap quang pho phat xa

AES Atomic Emission Spectrometry nguyên tử cảm ứng cao tân Plasma

ICP- |Induetively CoupledPlasma- Phương pháp quang phô quang phát

OES Optical Emission Spectrometry xạ cảm ứng cao tần Plasma

Tog | Mit of quantitation Giới bạt định lượng

pe |9 mrBiMlon, Nông độ phản tỷ (pIg/1)

Trang 8

pen, ||#4PmMHMGH Néng 46 phan triệu (mg/1)

Trang 9

Danh mục bảng

Bảng 1.1 Tính độc hại của các KLN đôi với sinh vật 5s

Bảng 2.1 Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bẻ mặt sesseeeoeeoo.TỂ

Bảng 22 Độ chọn lọc trong chiết khi dùng Dithizon se secon

Bang 2.3 Bảng ghi cách pha dung dịch đệm axetat cỏ pH tương ứng 24

Bang 3.1: Ảnh hưởng của vạch đo đến tín hiệu phổ F-AAS của Pb 26 Bang 3.2: Ảnh hưởng của vạch đo đền tín hiệu pho F-AAS của Cd 26 Bang 3.3 Ảnh hưởng của cường độ dòng đèn catot rồng (HCL) đền tín hiệu phổ F-

AAS của Pb ¬" tes ces sav ana pss snasessneses - ,

Bang 3.4 Ảnh hưởng của cường độ dòng đèn catot rồng (HCL) đền tín hiệu phỏ F-

AAS của Cả mm Giđ0TBSi8rzd0rdlodosygagonaStinitossznacxff

Bang 3.5 Ảnh hưởng của đô rộng khe đo đền tín hiệu phổ F-AAS của Pb 28

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của độ rộng khe đo đến tin hiệu phổ F-AAS của Cd 28

Bang 3.7 Ảnh hưởng của chiêu cao đèn nguyên tử hóa mẫu đền tín hiệu phổ F-AAS của

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của chiêu cao đèn nguyên tử hỏa mẫu đền tin hiệu phổ F-AAS của

Bang 3.9 Ảnh hưởng của tốc đô khí chảy đền tin hiệu phổ F-AAS của Pb esky

Bang 3.10 Ảnh hưởng của tốc độ khi chảy đến tin hiệu phổ F~-AAS của Cd 31 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của một sô loại axit đền tín hiệu phỏ F-AAS của Pb 32 Bảng 3.12 Ảnh hưởng của một sô loại axit đền tin hiệu phổ F-AAS của Cd 33

Bang 3.13 Tổng kết các điều kiên tôi ưu cho phép đo phổ F-AAS của Pb, Cd 34

Bang 3.14 Kết quả phân tích mẫu chi 1 ppm ø 38

Bảng 3.16 Kết quả nghiên cứu đánh giá độ lặp lại phép đo chỉ se đŨ) Bảng 3.17 Kết quả nghiên cửu đánh giá độ lặp lại phép đo cadimi 41 Bang 3.18 Ảnh hưởng của pH đền hiệu suất chiết của Pb, Cd AB

Trang 10

Luận văn tốt nghiệp, Chuyên ngành Hỏa phân tích

Bang 3.19: Ảnh hưởng của nông độ dithizone đến hiệu suất chiết của Pb và Cd 44

Bảng 3.20: Ảnh hưởng của nòng độ Trton X-100 đền hiệu suất chiết Pb và Cả 46

Bảng 3.21 Ảnh hưởng của nhiệt độ đền hiệu suất chiết Pb vả Cd 5 2 2225522 48

Bảng 3.22 Ảnh hưởng của thời giancân bằng đền hiệu suât chiết Pb và Cd 4Ø

Bảng 3.23 Ảnh hưởng của tốc độ quay ly tâm đến hiệu suất chiết Pb và Cd ii

Bảng 3.24 Ảnh hưởng của 1 số ion kim loại đến hiệu suất thu hồi của Pb”” và Cd” 53

Bang 3.25 Anh hưởng của nỏng độ đêm phốt phat dén hiệu suất chiết Pb và Cd 54 Bang 3.26: Anh hưởng của độ nhớt đến hiệu suất chiết của Pb và Cả 56

Bảng 3.27 Kết quả đo hàm lượng chỉ và cadimi trong mau nude bang ICP-M6 57

Bảng 3.28 Lượng chất các dung địch khi chuẩn bị mẫu thêm chuẩn ssc SB

Bảng 3.29 Kết quả xác định Pb, Cd trong mẫu nước HK và HT Š9

——————————————————————

Lê Thị Hạnh 10 Cao học K2

Trang 11

Danh mục hình

Hình 3.1 Đường chuẩn định lượng chỉ (Pb) ¬ - 35

Hình 3.2 Đường chuẩn định lượng cadimi (Cd) - c5 22 22scsxsvcecsec3Ổ Hình 3.3 Ảnh hưởng của pH đền hiệu suât chiết Pb và Cd 8 sags

Hình 3.4: Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào néng dé dithizone 45 Hình 3.5 Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào nông độ Triton X-100 47

Hình 3.6 Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào nhiệt đô CC) 48

Hình 3.7 Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Pb và Cd vào thời gian cân bằng (phú .50

Hình 3.8 Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Pb và Cd vào tốc độ quay ly tâm (Vòng/phút, 5L

Hình 3.9 Sự phụ thuộc của hiệu suât chiết Pb và Cả vào nông độ đệm phôtphat (M) 56 Hình 3.10 Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào độ nhớt 57

——

Lé Thi Hanh 11 Cao học K2

Trang 12

PHAN MO DAU

Xã hôi càng phát triển, van dé 6 nhiém môi trường cảng đặt lên hang dau O nhiềm môi trường từ nhiều nguồn khác nhau, vi vậy, đây là mỗi nguy cơ đe dọa sự

sông của muôn loài Quả trình đồ thị hóa nhanh, công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở

các nước phát triển là nguy cơ gây 6 nhiềm km loại năng cho môi trường nước, đất

và không khí

Sự nhiềm độc bởi các kim loại nặng như Zn, Cd, Pb, Cu gây ra những bệnh

âm ï vả nguy hại đối với con người và động vật Trong số các kim loại nặng thì

đồng và kẽm là những nguyên tổ cần thiết cho cơ thể ở nông độ thắp, ở nêng độ cao

chúng gây ra các vân đề vẻ tìm mạch, tiều hóa và thận có thê dân đến tử vong Chỉ

và cadimi là các kim loại cỏ độc tính cao với động vật và con người cỏ thể gây ra

bệnh ung thư, bệnh về xương Khi ham lượng chi trong mau cao sẽ làm giảm hấp

thụ vi chất Gây thiểu máu, kém ăn va suy định dưỡng, từ đó làm giảm trí tuê của

trẻ em [9], [12][14] Vi vậy, việc xác định và kiểm soát được hàm lượng các kim

loại nặng là việc làm cân thiết và cấp bách Trong trường hợp nay, tach va lam giau các chất phân tích là rất càn thiết

Nhiều năm trước, các ứng dung ctia hé thong micellar di duoc công nhân va

khai thác trong các lĩnh vực khác nhau của hóa phân tích, chủ yếu lả tập trung cải

thiên, đổi mới phương pháp phân tích đã có, đồng thời, phát triển các phương pháp mới và trong đó có phương pháp chiết điểm mù (CPE) Với nhiều ưu điểm như: đơn

giản, giá rẻ, chất lượng cao, hiệu quả và ít độc hại so với việc sử dụng dung mỗi

hữu cơ Cho dén nay, CPE đã được sử dụng để tách chiết, lảm giảu các ion kim loại sau khi hình thành tạo phức Sau đó phức được xác định bằng các phương pháp phổ

Phương pháp (CPE) đã cải thiện và khắc phục được độ nhạy vả tính chọn lọc trước

khi dùng quang phổ nguyên tử Vì vậy, CPE đang trở thành một ứng dụng quan

trong vả thiết thực trong hỏa phân tích

Trang 13

Từ những yêu cầu thực tiễn trên, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đẻ tài: “Vghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù (cloud point extraction) và phương pháp

quang phố hấp thụ nguyên tứ (4S) xác định lượng vết một số ion kừm loại”

* Với mục tiêu nghiên cửu các nội dung sau:

1 Nghiên cứu các yêu tố ảnh hưởng đền khả năng tách chiết lượng vết ion kim loại

Đằng phương pháp chiết điểm mủ như :

~ Ảnh hưởng chất hoat đồng bề mặt

~ Ảnh hưởng pH

~ Ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian, tốc độ ly tâm tách pha

- Ảnh hưởng nông độ thuốc thử

~ Ảnh hưởng nông độ dung dịch đệm

~ Ảnh hưởng của độ nhớt

- Ảnh hưởng của cdc ion la co mặt trong mẫu phân tích

2 Tham định phương pháp phân tích độ lặp lại độ đúng , hiệu suất thu hỏi, khoảng

tuyển tinh, LOD, LOQ va phan tich mau chuẩn

3 Ung dung phân tích các mẫu thực tế

* Ý nghĩa khoa học của đề tải

- Xây dựng quy trình phân tích lượng vết một số ion kim loại có trong các đổi tượng, khác nhau bằng kỹ thuật chiết điểm mù và phương pháp phân tích quang phé hap

thụ nguyên tử

- Góp phân nghiên cứu phát triên, hoản thiên và mở rộng phạm vi ứng dụng của các

phương pháp chiết hiện đại trong việc phân tích dạng tổn tại của các nguyên tỏ kim

loại

~ Tạo cơ sở cho việc xây dựng các tiêu chuẩn môi trường dựa trên sự tôn tại các

dang có độc tính và mức độ đáp ứng sinh học khác nhau của các nguyên tế kim loại

trong môi trường

Trang 14

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1.3 Vấn đề ô nhiễm nguồn nước

1.3.1 Tài nguyên nước

Theo các tải liệu thông kê gần đây của một số tổ chức quốc tẻ (UNDP, FAO,

WB ) nước chiếm 3/4 bề mặt Trải Đất (khoảng 1,44.109 tỉ m') Trong đỏ ,chỉ có

2,59% là nước ngọt, còn 97,59% là nước mặn Trong 2,5% nước ngọt trén Trai Dat thi

có 97% nước ở thể băng, 20% ở dạng nước ngâm khó khai thác, chỉ còn 1% trên

bề mặt Thực tế, nước có thẻ sử dụng chiêm khoảng 0,31% Mặc dủ lượng nước của

cả thể giới là 1,44.109 tim’, nhưng nước phân bố không đều trên Trái Đất Chẳng

hạn, ở sa mạc lượng mưa trung bình là dưới 100mnnăm, trong khi ở vủng nhiệt

đới lượng mưa có thẻ đạt 5.000mm/năm Nước ngọt dùng cho sinh hoa t chiếm 8%,

cho công nghiệp chiếm 23% vả cho hoạt động nông nghiệp là 63% Nước ngọt

được sử dụng trên phạm vi toàn cầu đã tăng gap 6 lan trong giai doan 1990-1995,

lớn hơn gấp 2 lần tỉ lệ tăng dân số

'Việt Nam là quốc gia nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới giỏ mùa nên cỏ tài nguyên nước dôi đảo so với các nước trên thể giới, lượng mưa trung bình khoảng, 2000mm/năm, gấp 2,6 lần lượng mưa trung bình của các vùng lục địa trên thể giới Nguồn tải nguyên nước của Việt Nam tương đôi phong phú nhưng phân bồ không đều và dao động rất phúc tạp theo thời gian, nhất là các mạch nước ngầm

1.3.2 Nguyên nhân và tác hại của ô nhiễm nguồn nước

a) Nguyên nhân ô nhiễm nguồn nước

Tốc độ công nghiệp hoá, đô thị hoá khả nhanh và sự gia tăng dân số đã gây áp lực nặng nè đổi với tải nguyên nước trong vùng lãnh thổ Môi trường nước ở nhiều khu đồ thị, khu công nghiệp vả làng nghề ngày cang bi 6 nhiém Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất năng, Ví dụ, ở các ngành công nghiệp dệt may, ngành công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9-11, chỉ số

Trang 15

nhu câu ôxy sinh hoa (BOD) lên đến 700mg/1, nhu câu ôxy hoá học (COD) là

2.500mg/1, ham luong chat ran lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép Ham lượng nước thải của các ngành này cỏ chứa xyanua (CN) vượt đến 84 lần, H;§ vượt 4,2 lần, hàm lượng NH; vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nang

nề các nguồn nước bề mặt trong vùng dân cư Tỉnh trạng ô nhiễm nước ở các đồ thị,

không có hệ thông xử lý tập trung mà tự đo thải nước và rác sinh hoạt ra nguồn tiếp nhận (sông, hỗ, kênh, mương) Mặt khác, còn rất nhiêu cơ sở sản xuất không xử lý

nước thải, phân lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thông xử lý nước

thải, một lượng rác thải rắn lớn trong thành phô không thu gom hết được là những, nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nguồn nước

G nước ta hiện nay, khu vực nông thôn và sản xuất nông nghiệp cỏ gan 76% dân só đang sinh sông với co sé ha tang còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con

người và gia súc không được xử lý thâm xuống đắt hoặc bị rửa trôi, gây ra tỉnh

trang 6 nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày cảng cao

b) Tác hại ô nhiễm nguồn nước

Các hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích

thích tăng trưởng, thuốc bảo quản thực phẩm phốt pho gây ngộ độc, viêm gan,

nôn mửa Tiếp xúc lâu dải sẽ gây ung thư nghiêm trong các cơ quan nội tạng Các kim loại nặng như: titan, sắt, chỉ, cadimi, asen, thuỷ ngân, kẽm, gây đau thân

kinh, thận, hệ bải tiết, viêm xương, thiếu máu, ung thư

Khi nước bị nhiễm kim loại nặng vả các hợp chất độc hại thì các loài động vật,

thực vật sông trong nước đó sẽ nhiễm độc Con người bị nhiễm độc qua thức ăn,

gây ra các bệnh vẻ hệ thông tiêu hỏa, bệnh đường ruột, kiết, thương hản, tả, Mặt

khác, ô nhiềm nguồn nước gay tén thất lớn cho các ngảnh sản xuất công nghiệp, du lịch - dịch vụ, sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản

Theo thông kê, có khoảng 1⁄3 dân số trên thê giới đang sống ở những vùng

thiểu nước, nơi mả nhu cầu sử dụng nước cao hơn 10% nguồn nước có thể tải tạo được, khoảng 20% dân số thẻ giới sẽ không cỏ nước sạch đề uống va khoảng 50% dân số không đủ điều kiên về sinh

Trang 16

Tỉnh trạng ồ nhiễm nguồn nước nói chung va 6 nhiém kim loại nặng nói riêng

đã và đang là vẫn đề cấp bach mang tỉnh toàn cảu, nó không lả vẫn đẻ của riêng

quốc gia nảo trên thể giới

1.4 Tác hại của kim loại nặng

Kim loai nang (KLN): là những kim loại cỏ khối lượng riêng > 5g/cmỶ, vi du:

crôm (7,15g/cm”), chỉ (11.34 g/cm`), thủy ngân (15,534 g/cm”), cadimi (8,65

g/cm`), asen (5,73 g/cm”), mangan (7,21 g/cm’),

'Việc nhận biết nước bị ô nhiễm cỏ thể căn cử vào trạng thái hoá học,vật lý,

sinh học của nước Vỉ dụ: khi nước bị ô nhiễm sẽ cỏ mùi khó chịu, vị không bình

thường, máu không trong suốt, số lượng cá và các thuỷ sinh vật khác giảm, nhiều

bủn, cỏ váng dầu mỡ trên mặt nước

Kim loại nặng không độc khi ở dạng nguyên tó tự do nhưng déc 6 dang ion vi

nó có thể gắn kết các chuối cacbon ngắn khó dao thai va gay ngộ độc Hau quả

chung của ô nhiễm kum loại nặng là tỉ lệ người mắc các bệnh cấp và mãn tính như:

tác đông lên hệ thông enzim trong cơ thẻ gây rồi loạn sinh hóa, gây ung thư, bệnh gan, các bệnh về da, thân, đột biến trên tất cả bộ phân của cơ thẻ, bệnh về thần kinh,

kém phát triên tư duy, các bệnh ung thư, bệnh phổi, giảm khả năng miễn dịch và nặng có thê dẫn đèn tử vong

+ Crém (Cr) gây ra các bệnh ngoài da, các bệnh hô hập như: viêm phẻ quản, viêm thanh quản, ngửa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi, niêm mạc mũi bị sưng đỏ vả có tia

máu, tiêu hóa kém, gây mụn cơm ở da Va nêu mức độ nhiễm độc nặng thì crôm

gây ra viêm thân, ung thư gan, ung thư phỏi, Hàm lượng crôm cho phép trong

nước trông đóng chai là 50g/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nước ngàm là

S0ng/1, (QCVN 09:2008/BTNMT),

+ Thủy ngân (Hg): dễ bay hơi ở nhiệt độ thường, rất độc cho hệ thân kinh, gây ra bênh tiêu hỏa, phổi, thân và có thê dân đền tử vong Trẻ em khi bị ngộ độc thủy

ngân sẽ bị co giật, phân liệt Hàm lượng thủy ngân cho phép trong nước tông,

dong chai la 61g/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nude ngam 1a 1 g/L (QCVN

09:2008/BTNMT)

Lé Thi Hanh 16 Cao hoc K22

Trang 17

+ Asen (As): nguyên tô xếp vào chất độc bảng A Nhiễm độc asen gây ra các bệnh: tim mach, réi loạn hệ thân kinh, rồi loạn tuân hoàn máu, rồi loạn chức năng gan,

thận Ngộ độc asen cấp tỉnh có thể gây buôn nôn, khô miệng, khô họng, rút cơ, đau

bụng, ngửa tay, ngửa chân, suy nhược thân kinh, Hảm lượng As cho phép trong nước uống đỏng chai là 10ug/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nước ngam là

SOp1g/L (QCVN 09:2008/BTNMT),

+ Đồng (Cu): không tích lũy trong cơ thẻ nhiều đến mức gây ngộ độc nhưng nêu ăn

phải 1 lượng lớn muối đồng sẽ gây ngô độc cáp tỉnh, thiểu năng tuyên thượng thận, viêm khớp, ung thư, bệnh tâm thần phân liệt, tiêu đường, loãng xương, rối loạn

chức năng tình dục, đột quy Tiêu chuẩn hàm lượng Cu trong nước uồng và nước sạch đều nhỏ hơn 2mg/L

+ Chỉ (Pb): có nguồn góc từ việc xả khí thải của các phương tiên giao thông vào

trong khí quyền, hoạt động sản xuất pm, khai thác quặng Chỉ là nguyên tô có độc tỉnh cao đôi với con người và động vat No xâm nhập vảo cơ thể sông chủ yêu qua

con đường tiêu hỏa, hô hấp Tác động đến tủy xương vả quả trình hình thành

huyết cảu tổ, thay thế canxi trong xương [12], sau khi vào cơ thể, Pb khỏ bị đảo

thải hoặc nêu bị đảo thải thì rất châm, chủ yếu qua nước tiểu Chu kỳ bán rã của chỉ

trong máu khoảng 1 tháng, trong xương tử 20-30 năm (WHO.1995, trích trong

Lars Jarup 2003)

Những biểu hiện của ngộ độc chỉ như: nhức đầu, đề bị kích thích vả nhiều biểu

hiện khác nhau liên quan đền hệ thân kinh (giảm trí nhớ, động kinh, hôn mê, chậm

hiểu, kém thông minh), thiéu máu, thấp khớp, xơ vữa động mạch, ung thư phối, dạ

dây, u thần kinh đêm, gây sây thai, ức chế enzim tổng hợp máu gây ra bệnh thiêu

máu, Hảm lượng cho phép của Pb trong nước uống đóng chai là 10ug/L (QCVN

6-1:2010/BYT), trong nước ngằm là 10ug/L (QCVN 09:2008/BTNMT),

+ Cadimi (C4): lả kim loại mềm, mảu trắng xanh, đễ nỏng chảy

Cadimi xâm nhập vào cơ thẻ con người chủ yêu qua thức ăn, từ thực vật trồng

trên đất giảu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi Hit bụi cadimi

Trang 18

thường xuyên sẽ làm hai phổi, khi vào phổi cadimi sẽ thâm vào máu và phân phổi đi khắp nơi Cadimi có hoạt động sinh hóa học mạnh hơn kẽm nên đây kẽm ra

khỏi hệ thông sinh - hỏa học ma kẽm tham gia, khi Cd da chiém chỗ của Zn thi rất

Khó loại ra, dẫn đến rồi loạn hệ thống hoạt động sinh - hỏa học kẽm, rồi loạn tiêu

hoả, rối loạn chức năng thân, bệnh thiểu máu, tăng huyết áp, phả huỷ tuỷ sóng, gây ung thư [12], [14] Ngoài ra, Cd còn gay dau that ngực, khó thở, tím tải, sốt cao, nhịp tìm chậm, buồn nôn, nôn, gây vàng men răng, rồi loạn chức năng gan (tăng

enzyme), di dạng thai, xương châm phát triển, còi xương (khi trẻ), loãng xương (khi

giả), gây ung thư tiền liệt tuyên, phối, vú

Nghiên cứu ở 1021 người đàn ông và phụ nữ bị nhiễm độc cadimi ở Thụy

Điền cho thấy nhiềm độc cadimi liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xương ở độ

tuổi trên S0 Bệnh Itai-itai là một loại bệnh liên quan tới xương của dân cư ở lưu vực sông Iinzu tại Nhật Bản [12] Xương của các bệnh nhân này bị mắt khoáng

chat ở mức độ cao và những bệnh nhân đó điều bị tổn hại thận, xương đau nhức vả

trở nên giỏn, để gãy:

Giới hạn Cd trong nước ngọt < 1,1 mg/1 và ở nước lợ, nước mẫn < 9,3 mg/l Hàm lượng cho phép của Cd trong nước uống đóng chai là 3wg/1 (QCVN 6- 1:2010/BYT), trong nước ngâm là 5ug/1 (QCVN 09:2008/BTNMT)

Bảng 1.1 Tỉnh độc hại của các KUN đối với sinh vật (Richardson va Nieboer,1980)

Đông vật nguyên sinh (Protozoa) |_ Hạ,Pb>Ag>Cu>Cd>Ni>Co>Mn>Zn

Giun dat (Annelida) Hg > Cu>Zn>Pb> Cd

Trang 19

1.3.1 Phương pháp điện hoá

Phương pháp Von -Ampe hoa tan

Danh từ Von-Ampe được sử dụng đẻ chỉ một nhóm các phương pháp phân tích điện hóa

Ưu điểm nỗi bật của phương pháp nay lả có độ nhạy cao từ 105+10” M và

xác định được nhiều kim loại

Nguyên tắc chung: phương pháp Von - Ampe hòa tan (SV) gồm 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: điện phân lam giau chất phân tích lên bề mặt điện cực làm việc

+ Giai đoạn 2: hỏa tan chất phân tích bằng quét thế ngược chiêu và ghi dòng hòa

tan

Tác giả Nguyên Văn Hợp, Bủi Thị Ngọc Bích, Nguyễn Hải Phong, Võ Thị

Bich Van [15] da xac dinh Cu, Pb, Cd bang phương pháp Von-ampe hỏa tan anot

sử dụng điện cực mảng thủy ngân trên nên paster cacbon Ở thẻ điện phân làm

giảu -1100 mV, thời gian điện phân làm giảu 120 giây và các điều kiện thí nghiệm khác thích hợp, phương pháp đạt được độ nhạy cao (tương ứng đổi với Cd, Pb và

Cu la 1,7£0,1; 1,4 +0,3 va 1,0£0,1 pA/ppb), dé lap lại tốt của J, (RSD < 3%, n=

§ đổi với cả Cd, Pb và Cu), giới hạn phát hiện (3ø) thấp (tương ứng đối với Cd, Pb

va Cu la 0,3; 1,1 và 0,3 ppb); giữa I, vả nông độ CdŒD), Pb(TJ), Cu(TD) có tương

quan tuyển tính tốt trong khoảng 2+60 ppb với R > 0,98 So sánh với điện cực

mang thủy ngan in-situ trén nen dia rin glassy carbon (MFE/GC), dién cực

MFE/PC dat duge 46 Map lai cao hon va dé nhay khéng kém dién cue MFE/GC Kết

quả kiểm tra chất lượng của phương pháp trên mâu thực tế cho thấy: phương pháp đạt được độ lặp lại tốt đối với Pb và Cu (RSD < 10%, n= 3), đạt được độ đúng tốt

với độ thu hỏi tương ứng đối với Cd, Pb và Cu là 84+96%, 86+98% va 84+95%

Lê Thị Hạnh 19 Cao học

K2

Trang 20

Tác giả Ngô Văn Tứ, Nguyễn Kim Quốc Việt [17] đã dùng phương pháp vôn-

ampe hỏa tan anot, điện cực giọt thủy ngân treo đề xác định Pb, Cd, Zn trong Vem

anh ở đầm Lăng Cô - Thừa Thiên Huế

Phương pháp cho độ lặp lại 1,70 + 3,83%, độ thu hỏi đạt được từ 85,2 = 104,8%, giới hạn phát hiện thắp tử 0,31 = 0.42 ppb Hàm lượng trung bình (ttg/g) của

Pb trong Vem Xanh Pera viridis là 0,22 + 0.19 den 0,67 + 0,52 (ug/g tuoi), doi với

Cd là 0,06 + 0,04 đến 0,14 + 0,10 (g/g tươi), đối với Zn là 22,9 + 10,6 đến

33,2 + 16,9 (ng/g tươi)

1.3.2 Phương pháp quang phổ

a Phương pháp trắc quang

Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ảnh sáng

của một dung, dịch phức tạo thành giữa ion can xac dinh với một thuốc thử vô co

hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiều bởi chùm sang Phương

phiáp định lượng phép đo:

một trong những phương pháp dùng phổ biển cỏ độ nhạy, độ

xác khá cao Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp lả độ chọn lọc không cao,

vỉ một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion

Tác giả Bủi Thị Thư [13] xác định được cadimi và chỉ bằng phản ứng tạo

phức dalgan với hai phổi tử PAN và SƠN trong dung môi hữu cơ là rượu

isoamylic

Tác giả Nguyễn Đỉnh Luyên, Nguyễn Minh Đạo, Nguyễn Hữu Hiển [18] đã

sử dụng phương pháp trắc quang đẻ nghiên cửu sự tạo phức giữa Fe(II) với 4-(3-

metyl-2-pyridylazo) rezocxin (3-Me-PAR) Phite mảu Fe(ID-(3-Me-PAR) có tỉ lệ

Trang 21

là 1:2 với pH tối ưu từ 8,28 đến 10,20 vả có cực đại hấp thụ ở bước sóng 498 nm, trong khi đó, 3-Me-PAR có cực đại hắp thụ ở 418 nm Phức bên theo thời gian, tuân

theo dinh luat Lambert — Beer

Tac gia B.Naragana and Tome cherian [45] da xac dinh Cr(VI) dua vao phan

ứng của Cr(V]) với KĨ trong môi trường axit, lượng lot giải phóng tác dụng với

Variamine xanh tạo thành dung địch có màu tim Độ hap thụ quang cực đại ở bước

sóng là 556nm Hệ số hấp thụ mol 0,911.10°Lmof”.em” Giới hạn phát hiện là

0,02pg/ml Giới hạn định lượng là 0,07ug/mÌ CrTH) đượcxác định sau khi đã ôxi

hoá lên Cr(VỊ) bằng nước Brôm, loại bỏ Brôm dư bằng axit sunfosalisilie 59% va

axit sunftrie 2,SM Phương pháp này được ứng dụng xác định Crom trong thép,

nước tự nhiền

b Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Nguyên tắc: dựa trên sự hập thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của

nguyên tử ở trạng thái tự do của nguyên tổ can phân tích dé do cường độ

của nỏ Cường độ đỏ chỉnh là tin hiệu hấp thụ, giá trị cường độ nảy phụ

thuộc tuyến tính vào nông độ C của nguyên tô trong mẫu phân tích theo

Trang 22

phép đo AAS, phương trình (*) ở trên chính là phương trinh cơ sở đề định lượng

một nguyên tổ

Phương pháp (AAS) được ứng dụng với kĩ thuật nguyên tử hoá ngọn lửa

(F-AAS) và nguyên tử hoá không ngọn lửa (GF-AAS)

Hấp thụ nguyên tử là một trong những phương pháp hiện đại, được ap dung phd

bien, cho độ nhạy cao (ppb) và độ chọn lọc cao, khả năng phân tich được gần 60

nguyên tổ hoá học Ngoài các nguyên tổ kim loại còn có thể phân tích được một số

á kim (lưu huỳnh, clo ) và một số chát hữu cơ bằng phép đo giản tiếp; Lượng

mâu tiêu tốn ít; Thời gian tiền hành phân tích nhanh, đơn giản

Tac gia Tran Thi Ai Mỹ, Nguyễn Văn Hợp [19] sử dụng pháp quang pho hap thụ nguyên tử để xác định hảm lượng các kim loại nặng trong các đối tượng mâu khác nhau Trong điều kiện phòng thí nghiêm không có thiết bị pha mau bang 16 vi

sỏng, các hôn hợp axit khác nhau đã được khảo sát đề phân hủy mẫu trong bom

Teflon (đặt trong tủ sấy ở nhiệt độ 110°C), hỗn hợp axit được chọn là HNO;, HCI

và HE với tỉ lệ thể tích (mÙ) tương ứng 1:3:1 Phương pháp cho độ lặp lại tốt (RSD

<8%,n = 5) Độ đúng của phương pháp đã được kiểm tra thông qua mau CRM

GBW07301a (do Viện Nghiên cửu Thăm dé Dia vat lý và Địa hóa Trung Quốc chế tạo), kết quả cho tháy khi so sảnh giá trị xrp của phương pháp đã chọn với giá trị

thực Ji của mẫu CRM thì không có sự sai khác về mặt thông kê

Tác giả George A Zachariadis và các cộng sự [46] đã sử dụng phương pháp

F-AAS để xác định Co(II), NiŒD vả Pd(I) Khoảng tuyển tinh ctia Co(II) tir

0,0z0,5 mg/1, của NiŒI) là 0,0z1,5 mg/1 và PdŒD) 1a 0,0+2,0 mg/l Dé lặp lại là Srcoqp = 2.0%, S;xiqp = 1,0% Và S,paqp = 1.3% Giới hạn phát hiện của Co(D), NiqD), Pd(I) lần lượt lả 0,004 mg/1; 0,009 mg/1 và 0,012 mg/L

Tác giả Cle sia C Nascentes, Mareo Aure lio Z Arruda [28] đã dùng phương

pháp (FAAS) để xác định coban (Co) Giới hạn phát hiện đôi với coban lả 1,1 và

1,6 mg/1 khi dùng HCI và NaCl Cả hai phương pháp được đề xuất cho hiệu suất thu hỏi tốt ( 989 - 102% ) khi str dung NaCl

Trang 23

Tác giả Sayed Zia Mohammadi và công sự [26] đã dùng phương pháp FAAS

để xác định Pb trong môi trường và mẫu sinh học Đường chuẩn tuyển tính trong,

khoảng 7,5 ngíml + 3,5 jig/ml Hé sé tuong quan R* = 0,9998 (n= 10 ) Gidi han

phát hiện là 5,27 ng/ml Độ lặp lại sau 8 lần đo là 1,0 lug/ml Độ hấp thụ quang cỏ

nghĩa lä 0,275 và độ lệch chuẩn tương đối lả 1,69% Sau đó, họ lây kết quả thu được

để so sánh giữa phương pháp báo cáo với phương pháp đề xuất

Ket quả so sảnh được biéu dién 6 bang dưới đây:

PP lâm giàu [PP phát hiện | Khoảng tuyến tỉnh (ng/mL) | RSD% [LOD (ng/mL)

* Nguyên tắc: phương pháp dựa trên sự phân bỏ chất tan khi được tạo thành ở dạng

phức liên hợp hay ion phức vỏng cảng không mang điện tích giữa hai pha không

trộn lẫn, thưởng là các dung môi hữu cơ và nước

Một số hệ chiết thường dùng :

- Hệ chiết lượng Pb — Cd - dithinonat trong CCl; hoặc CHCÌ, Sau đó, xác

định bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử UV-VIS

~ Chiết phức halogenua hoặc thioxianat cadimi bằng các dung môi hữu cơ như:

mety] isobutyl ketone (MIBK), xiclo hexano, dietyl ete,

~ Tạo phức chelat với NaDDC (natridietyldithiocacbamat) tir dung dich dém

amoni xitrat 6 pH= 9,5 va dung méi chiét la MIBK

1.4.2 Phuong phap chiét pha ran

Trang 24

Chiết pha rắn là một kỹ thuật tách và làm giàu các chất phân tích lượng vết

ra khỏi mẫu ban đầu bằng cách hap thu chủng vào chat hap thu được nhỏi vào cột

chiết pha rắn, sau đỏ rửa giải bằng dung môi thích hợp Ưu điểm của phương pháp

chiết pha rắn lả hiệu suất thu hỏi cao, lảm sạch tạp chất dễ dàng, phương pháp đơn

giản, giảm lượng dung môi hữu cơ sử dụng, hệ só làm giảu cao, dễ tự đông hỏa

Một số kiêu chiết pha ran:

- Kieu chiết pha thường (NP-SPE)

Kiểu chiết này thường được áp dụng cho các chất hữu cơ không phân cực hoặc ít

phân cực và chúng tan tốt trong các dung môi hữu co (các dung môi không phân

cực, it phân cực hoặc kị nước, )

- Kiểu chiết pha ngược (RP-SPE)

Chat chiết pha rắn là các chất ít hấp thu không phân cực hoặc ít phân cực

Các chất chiết pha rắn thuộc nhóm này là các loại silica trung tính đã ankyl với

mạch cacbon nhóm Cyg hay Cg

Các dung môi đề rửa giải chất phân tích ra khỏi pha tĩnh là các dung môi hữu cơ tan

tốt trong nước hoặc 2 dung môi đó với nhau theo tỉ lệ thích hợp

Các tác giả Nguyễn Xuân Trung, Phạm Hỏng Quân , Vii Thi Trang [15] da

nghiên cửu khả năng hap phụ của Cr(TH) và Cr(VI) trên vật liệu chítosan biển tính Kết quả đã cho thảy, có khả năng sử dụng chitosan biển tính đẻ tách loại Cr(I) vả

Ci(VD ra khỏi nguồn nước thải và sử dụng dung dịch HCI 3M rửa giải đề tải sử

dụng vật liệu hấp phụ Các yêu tổ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ như: pH, thời

gian tiếp xúc, nông độ Ci(TT) và Cr(VD) ban đâu, nông độ chất điện ly đã được tác giả khảo sát Dựa vào đường hấp đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, dung lượng hấp

phụ cực đại của Cr(ID) là 17,09mg/g và Cr(VỊ) là 172,4mg/g

Tac gia Werefridus W van Berkel va cong su [39] da đưa ra quy trình xác

đình hàm lượng các nguyên tổ vi lượng trong nước bién nhu: Cd, Co, Cu, Mn, Pb

va Zn sau khi da lam giau bang chelex-100 Trong điều kiện tối ưu, hiệu suất thu

hồi cho tất cả các kim loại đều trên 86% (trừ Mn)

Trang 25

Tae gia H Tel, Y Alta, M.S Taner [44] da tách và làm giảu Cr(TTT) dựa vào nhựa AmberliteXAD-2 với 5-palmitoyl-8-hydnoxyquinoline (oxim) Tác giả đã chỉ

1a rằng Cr(III) háp thụ ở pH tử 4,5 — 7,0 còn Cr(V) thì không hấp thụ và CrH)

được giải hập bằng HạO; ở pH từ § ~ 10 trong môi trường đệm NHạ-NH,CI Hệ số

lâm giảu là 60 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 1a 9,30 va 30,1 mmol/

1.4.3 Phương pháp cộng kết

Đây là phương pháp kết tủa chất phân tich bằng cách đưa thêm chất kết tủa

đồng hành, thường gọi là chất góp (hữu cơ hay võ cơ) vào đối tượng phân tích dé cộng kết các nguyên tổ càn phân tích Người ta có thể sử dụng các chất như: các

hidroxit Fe(OH);, Al(OH); hoae mét số sunfua hay một số chất hữu cơ như axit

naftalin-B-sunforic, metyl da cam am chat gop

Nhìn chung phương pháp cộng kết có nhiều ưu điểm: đơn giản, hiệu quả cao,

tuy nhiên, nhược điểm chính của phương pháp lả mắt nhiều thời gian vả phạm vi

ứng dụng hạn chế

Tác giả Tomoharu Minami vả cộng sự [41] đã tiến hành xác định lượng vết

các ion km loại Co”, Ni” trong nước sông bằng phép đo phé hap thu nguyên tử

sau khi làm giảu chúng nhờ cộng kết bởi scandi hidroxit ở pH=8-10

Tác giả Hirotoshi Sato và Joichi Ueda [42] da tién hảnh cộng kết vi lượng các

ion km loại: Cu”, Pb?', Cd”, Co”, Ni”, Mn”” trong nước bằng bismuth(II) diethyldithiocarbamate 6 pH = 9, sau đó xác định bằng phương pháp quang phô hap

thụ nguyên tử ngọn lửa

1.4.4 Phuong pháp chiết điểm mù (CPE)

4) Nguyên tắc và đặc điễm:

Kỹ thuật chiết điểm mủ (CPE) là kỹ thuật chiết dựa trên cơ chế tách pha có chất

hoạt động bê mặt Khi đun nóng dung địch nước cỏ chứa chất hoạt động bề mặt đến

một nhiệt độ nhất định (nhiệt đô điểm mủ — the cloud point temperature) dung dịch

sẽ bị đục, độ tan của chất hoạt động bẻ mặt trong nước bị giảm vả kết tụ xuống Hiện tượng này gọi là hiện tượng điểm mù Sau khi hai pha được hình thành, người

Trang 26

ta tách chúng ra khỏi nhau bằng phương pháp ly tâm, thu được một pha chứa chất phân tích kết tụ lắng xuống đáy ống ly tâm

Từ hiện tượng nảy người ta có thê lựa chọn chất hoạt động bẻ mặt trong tách, lảm

giảu các chất phân tích trước khi tiến hành xác định chúng bằng phương pháp phân

tích thích hợp,

b) Một số ưu điểm của kỹ thuật CPE

+ Hệ số làm giàu, hiệu suất thu hỏi các chất phân tích cao

+ Chất hoạt động bè mặt sử dụng không độc hại, dễ phân hủy so với dung môi hữu

cơ sử dụng trong chiết lỏng-lỏng Ngoài ra, lượng chất hoạt đồng bẻ mặt sử dụng, một lượng rất it (vải mg), giả thành rẻ

+ Pha lam giàu chất hoạt động bê mặt thích hợp trong kỹ thuật phân tích dòng chảy,

cũng như trong kỹ thuật điện di mao quản

+ Đổi với các mâu sinh học va môi trường, ở nhiệt độ thấp, điểm mủ của chất hoạt

động bề mặt cho phép tách các chất có phân tử nhạy với nhiệt độ

+ Quả trình tách và làm giảu hiệu quả cao, đơn giản, giá thành rẻ

+ Hiện tượng tách pha thuận nghịch, cho phép thu nhận một hay hai pha một cách

nhanh chóng bằng cach thay doi nhiệt độ

©)_ Một số yếu tô ảnh luưởng đến kết quã chiết diém mit (CPE)

~-_ Ảnh hưởng củapH

~_ Ảnh hưởng của nhiệt độ

~ Ảnh hưởng của nông độ thuốc thử

-_ Ảnh hưởng thời gian điều nhiệt

~_ Ảnh hưởng của nông độ chất hoạt động bê mặt

Ngoài ra, loại và nông độ ion phân tích, loại dung dịch đệm, các ion cản trở, cũng

làm ảnh hưởng đến phương pháp CPE

Dưới đây là bảng giả trị điểm mù của một số chất hoạt động bẻ mặt

Trang 27

Bang 2.1 Giá trị điểm mù của một số chất hoạt đông bè mặt [227

Chất hoạt động bề mặt Nông độ (%) [ Nhiệt độ điểm mù

4) Ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù (CPE) xác định lượng vết kim loại

Kỹ thuật chiết điểm mù (CPE) là kỹ thuật đơn giản, nhanh, rẻ tiên, hiệu quả

cao, ít độc hại so với các quy trình chiết khác sử dụng dung môi Cho đến nay, CPE

đã được sử dụng đề tách chiết, làm giàu các ion kim loại sau khi hình thành tạo

phức trong nước, sau đó, phức được xác định bằng các phương pháp phô Kỹ thuật

Lê Thị Hạnh 27

K2

Cao học

Trang 28

(CPE) đã cải thiên và khắc phục được độ nhạy và tính chọn lọc trước khi dùng

quang phổ nguyên tử Hiện nay, CPE đã được kết hợp với nhiều phương pháp như:

sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương pháp quang phô háp thụ nguyên tử, đẻ

mang lại hiệu quả cao trong quá trình phân tích

Tác giả Mehrorang Ghaedi [24] vả các công sự xác định đồng, niken và coban trong các mâu khác nhau sau khi tạo phức với methyl-2- pyridylketone oxime

(MPKO) và chất hoạt động bê mặt Triton X -114 Nông độ của MPKO, Triton X -

114, nhiệt độ, tốc độ ly tâm và thời gian đã được tôi ưu hóa Giới hạn phát hiện lần lượt cho Cu?', Co?” và NỈ?” là 1,6; 2,1 và 1,9 ng/mL và hệ số làm giàu lẫn lượt cho

Cu”, Co?” và NỈ” là 65, 58 và 67

Tác giả R Carabias-Mart'mez [21] và cộng sự đã kết hợp giữa kỹ thuật chiết

điểm mủ CPE và phương pháp HPLC đẻ phân tích 1 số hợp chất hữu cơ

Sau đây là 1 số kết quả thu được:

Tac gia Mehrorang Ghaedi và các cộng sự [27] xác định Pb**, Cđ”” và các ion

Pd” khi cho các ion kim loại này tạo phức với 3 - (1 - (1-HIndol -3Y1 ) -3-

phenylallyl ) -1H-indol (PAT) é pH = 8,0 khi ding chat hoat déng bé mit la Triton

X -114 va diéu nhiét 6 55°C Anh huéng ctia pH, chat tao phite va Triton X -114,

Lé Thi Hanh 28 Cao hoc

K22

Trang 29

thời gian điều nhiệt, nhiệt độ cân bằng được tối ưu hóa Giới hạn phát hién (LOD) trong khoảng từ 1,6+2,6 Iig/L Độ lệch chuẩn tương đổi (RSD) của mỗi ion được

tim thay it hon 4,6% ở 100 Iig/L Khoảng tuyển tỉnh đối với Cd”” là 0,01+0,22

ngím]; Đối với PbỶ” là 0,018 + 0,26 pg/ml và đối với Pd”” là 0,02 ~ 0,27 pg/ml, hệ

số tương quan trong khoảng 0,995+ 0,999

Tác giả Gustavo M Wuilloud và các công sự [23] xác định lượng vét vanadi khi két hop gitta CPE va pho phat xa plasma (ICP- OES), chat tao phite la

vanadium-2-( 5 -bromo -2- pyridylazo ) -5- diethylaminophenol [V- (5 - Br -

PADAP ) ] tại pH = 3,7 với chất hoạt động bé mit la polyoxyethylene (5.0)

nonylphenol ( PONPE 5.0) Giới hạn phát hiện (LOD) thu được theo các điều kiện tôi ưu là 16 ng/L Đo 10 lần đề xác định độ lặp lại xác định ở 2,0 mg/1, độ lệch tương

đối chuẩn ( RSD) = 2,3% tính theo chiều cao pie Đồ thị cỏ hệ số tương quan RẺ = 0.9996 và giới hạn phát hiện ít nhật là 50 mg/1

Tác giả Mehrorang Ghaedi và các công sự [25] đã sử dụng kỹ thuật CPE đẻ

tách cadimi, chỉ, paladi và bạc khi cho các kim loại tạo phức với BIES (1H- benzo [ d] imidazol- 2yl- ethyl ) sulfane ( BIES) va chat hoat déng bé mit

octylphenoxypolyethoxyethanol (Triton X -114), sau 6, phan tich bing quang pho

hap thu nguyén tir (FAAS) Nong do BIES, pH va hrong Triton X -114 đã được tôi

ưu hóa Ở điều kiện tôi ưu, giới hạn phát hiện của Cd””, Pbể”, Pd”” và Ag” lần lượt

la 1,4; 2,8; 1,6 và 1.4 ng/mL và hệ số làm giàu của Cd””, Pb’, Pd’ và Ag” lần lượt

là 48, 39, 32 và 42

Tác giả Valfredo Azevedo Lemos và cộng sự [38] đã kết hợp giữa phương

pháp FAAS vả chiết điểm mù (CPE) đẻ xác định lượng vết coban và niken Cac kim

loại phản ứng với 2 - [2 - (6-methyl-benzothiazolylazo)|-4-bromophenol (Me-

BTABr), chất hoạt động bê mặt được sử dụng là Triton X-114 Giới hạn phát hiện

của coban và niken lần lượt là 0,9Iig/L và 1,1ng/1,

Tác giả K Kưan, K Suresh Kumar và công sự [42] đã dùng bis-[2-hydroxy-

1-naphthaldehyde] thiourea de tong hop vả xác định Cr (II) vả Cr(VD) trong các

mẫu môi trưởng Các ảnh hưởng của độ pH, nóng độ thuốc thử, nông độ chất hoạt

Trang 30

động bẻ mặt, nhiệt độ cân bằng, thời gian điều nhiệt đã được tôi ưu hóa Độ lệch

chuẩn tương đổi là 2,13%; Giới hạn phát hiện là 0,18ug/1

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1.1 Nội dung nghiên cứu

Với mục tiêu của đề tải là xác định chỉ cadimi bằng phương pháp quang phổ hp

thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa sau khi chiết điểm mủ (CPE-FAAS)

Các nội dung nghiên cứu sau:

* Tối ưu hóa các điêu kiên xác định các km loại Pb, Cd bang phương phápF-AAS

* Khảo sát các điêu kiện tách và làm giảu bằng kỹ thuật chiết điểm mù

~ Khảo sát ảnh hưởng của pH

~ Khảo sát ảnh hưởng của nông độ thuốc thử Dithizone

~ Khảo sát ảnh hưởng của nông độ chất hoạt động bê mat Triton X-100

~ Khảo sát nhiệt độ và thời gian cân bằng,

~ Khảo sắt tỉ lệ của các ion Pb””, Cd”” trong hỗn hợp chiết

- Khao sat nông độ đệm

~ Khảo sát độ nhớt

~ Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến việc xác đình Pb, Cả

* Ứng dụng phương pháp CPE- FAAS xác định Pb, Cd trong mâu nước

2.1.2 Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp quang phô hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hỏa ngọn lửa

(Œ-AAS) để xác định Pb, Cd

* Phương pháp chiết điểm mủ (CPE) dé tach va lam giảu các ion kim loại

Trang 31

Chiết điểm mủ là quá trình tách chất dựa trên sự tách pha trong dung dich nước có chất hoạt động bề mat

Khi đun nóng dung dich nước của một chất cân phân tích trong đó có chất hoạt

động bẻ mặt (cã loại không ion và lưỡng tỉnh) thì khi đến một nhiệt độ nhất định

(nhiệt độ điểm mủ _ the cloud pomt temperature) dung dịch sẽ tạo kết tủa lắng

xuống đảy ống ly tâm tạo thành đám mixen và độ tan của chất hoạt động bề mặt

trong nước bị giảm Hiện tương này gọi là hiên tượng điểm mù

* Quả trình chiết điểm mù thường được tiền hành qua 3 giai đoạn:

~ Giai đoạn 1: Chuẩn bị dung dịch chửa Pb?' CdẺ” có nêng độ xác định (thường rất

nhỏ) Sau đó cho một lượng chất hoạt động bẻ mặt Triton X-100 vào dung dịch trên

Nông độ cuối củng của Triton X-100 phải vượt quá nông độ micellar tới hạn(CMC)

của nó để đảm bảo hình thành các tập hợp mixen Tiếp theo cho dung dịch đêm (photphat hoặc axetat) với pH xác định Sau đỏ cho một lượng thuốc thử Dithizone

vao dé tao phite voi Pb**, Ca"

- Giai đoạn 2: Dem dung địch đã chuẩn bị ở trên điều nhiệt ở một nhiệt độ và thời

gian thích hợp sau đó đem đi quay ly tâm từ 10-15 phút

- Giai đoạn 3: Tách phản chất kết tủa lắng xuéng day ống nghiệm ly tâm va dem

ngâm vào hôn hợp muôi đá trong thời gian 10 phút Sau đỏ hỏa tan phần kết tủa

bang dung dich HNO; trong methanol Dung dịch sau khi hỏa tan dem đi xác định

hảm lượng ion kim loại bằng phương pháp F-AAS

2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.2.1 Hóa chất

Tất cả hóa chất sử dụng đêu là hóa chất tỉnh khiết dùng cho phân tích các nguyên tổ lượng vét, loại P.A của Merck Nước cất sử dụng lả nước cắt hai lần

~ Dung dịch gốc chuẩn PbẺ”, Cd?” nông độ 1000ppm của Merck

~ Dung dịch chuẩn các ion kim loại Cu?', Ca?", Pb?", Zn", Ca?", Na”, NẺ” đều có

nông độ 1000ppm của Merck

a) Dithizone (1.5—Diphenylthiocarbazone)

Công thức phân tử: CụH¡zN„§

Trang 32

Khối lượng phân tử: 256,32 g/mol

Công thức cầu tạo

Danh pháp: Dithizone hay còn gọi là 1.5-diphenylthiocarbazone, nn-

diphenyl-C-mercaptoformazane, phenylazothio-formic acid 2phenylhydrazide

Được tổng hợp bằng phản (mg giữa carbon disulfide và phenyldrazine kèm theo

dun néng cần thận để oxy hỏa hỗn hợp phản ứng

* Tính chất của thuốc thử

Dạng bột tỉnh the mau tim đen co anh kim, điểm nóng chảy 165°C đến 169°C,

thăng hoa ở 40 đền 123°C (0,02 Tom) Thực tế không tan trong nước ở pH nhỏ hơn

7 (5 đến 7,2.10% g/l) Nhung tan hoan toan trong kiểm (pH >7 > 20 g/l) có mau

vang cita ion dithizoneate (HL” ) (Amax = 470 nm, € = 2,2.10* ) va tan trong nhieu

dung môi hữu cơ khác

b) Triton X-100 ( polyethylene glycol tert-octylphenylether)

Khối lượng riêng: 1,07g/cm” HạC

Nhiệt độ điểm mix 64°C HạC HạC CHạ

~ Dung dịch HNO; (10%): hút 77ml HNO; đặc (dung dịch HNO; 65% của Merck,

d= 1,39g/cm`, M = 63,01 g/mol), chuyên vào bình định mức 500 ml, định mức đến

vạch bằng nước cất 2 lần được dung dịch HNO; (10%)

- Dung dich HNO; (1M); hit 17,5 ml HNO; đặc (dung dịch HNO; 65% của Merck,

d= 1,39g/em’, M = 63,01 g/mol)), chuyển vảo bình định mức 250 mÌ định mức đến

vạch bằng nước cất 2 lin duge dung dich HNO; (1M)

Trang 33

- Dung dich HCI 10%: hút 67,5ml HCl die (dung dich HCl 37% của Merck,

d=1,18g/emỶ, M = 36,5 g/mol) chuyển vao bình định mức 250 mÌ, định mức đến

vạch bằng nước cát 2 làn được dung dịch HCI (10%)

- Dung dịch CH;COOH 10%: hút 25,3 ml CH;COOH (dung dich CH;COOH 99%

của Merck, d = 1,05 g/em”, M = 60.05 g/mol), chuyển vào bình định mức 250 ml,

định mức đến vạch bằng nước cất 2 lần được dung dich CH;COOH 10%

- Dung dịch Dithizone 10”M: cân 0,013 g Dithizone (M= 256,32 g/mol) trén can phân tích cỏ độ chỉnh xác + 0,0001 gam, chuyên vảo bình định mức 50 ml, héa tan

và định mức bằng dung môi tetra hidro furan (THF), đem rung siêu âm đến khi tan hết, được dung địch dithizone nông đô 10M Bọc ngoài bình đỉnh mức bằng giấy

bạc, bảo quản nơi tránh ánh sáng vi dithizone dễ bị phân hủy khi có ảnh sảng Dùng,

dung dich nay để tiên hành khảo sát Dung dịch dịthizone 10M chỉ dùng được

trong 1 ngay

- Dung dich chat hoat déng bé mat Triton X-100 (3%): can 3 gam Triton X-100 vào

cốc cân, chuyên vào bình định mức 100m], hỏa tan bằng nước cất nóng 2 lần, rung siêu âm đến khi tan hết và định mức đến vạch được dung dich Triton X-100 (3%)

- Dung dich dém phosphate, néng d6 0,06M có pH = 8

+ Hòa tan 9,08 g kali dihydrophosphat (KH;PO,) bing nude trong bình định mức một vạch 1000m] vả thêm nước đến vạch mức, trộn đều thu được dung dịch Ï

-t Hỏa tan 11,88 g Dmatri hydrophosphat ngậm hai phân tử nước (Na;HPOx.2H;O)

bằng nước vào bình định mức một vạch 1000 mÏ và thêm nước đền vạch mức, trộn

đều thu được dung dịch IL

Trộn 5,5 ml dung dịch I và 94,5 ml dung dịch II để được 100 ml dung dịch đệm

phosphat 0,06 M có pH = 8,0 Dùng đũa thủy tinh khuấy cho tan rồi đảng máy đo

pH đẻ thử Nếu độ pH = 8,0 là đạt yêu càu Nêu độ pH dưới 8,0 thì dùng dung dịch

dinatri hydro phosphate Na;HPO,12HO 2% để điều chỉnh đến khi đạt độ pH = 8,0

Nếu đô pH trên 8,0 thì dùng dung dịch Kali hydro phosphate KH,PO¿ 2% đề điều

chỉnh đền khi đạt độ pH = 8,0

——————————————————————

Trang 34

Và như vậy, bằng cách dùng dung dịch dinatri hydro phosphate NayHPO,.12H,O

(2%) đề điều chỉnh khi pha dung dịch đêm phosphat cỏ pH = 9 và dung dịch kali

hydro phosphate KH;PO; (2%) để điều chỉnh khi pha dung dịch đệm phosphat có

pH=7

- Dung dịch đệm borat Na;B„Oz.10H;O (0,1M): cân 0.9535 gam Na;B„O;.10H;O

(M=381,37 g/mol) trên cân phân tích, chuyển vào bình định mức 25 ml Định mức

đến vạch bằng nước cát 2 lần được dung dịch Na;B„O; 0,1M Dung dịch đêm sau

khi pha cỏ pH = 9,4 Dùng NaOH đề điều chỉnh pH dung dịch đệm vẻ pH = 10

Chủ ý: Các dung địch đệm trên được bão quản nơi thoảng mát tránh ánh sảng

Hạn sử dung dung dịch đệm đã pha chỉ dùng trong 3 tuân

- Dung dịch HNO,(1M) trong methanol: hút 2,2 ml HNO; 10% chuyên vào bình

định mức 50ml, định mức bằng methanol của Merck đến vạch được dung dich

HNO; 0,1M

- Dung dich dém axetat: được tiên hành pha theo bảng sau

Bang 2.2 Bang ghi cich pha dung dich dém axetat co pH tuong img

Trang 35

~ Binh định mức: 10ml, 25 ml, 50ml, 100ml, 500m]

- Đũa thủy tinh, ông đong các loại

- Binh tỉa nước cát, giá đẻ dụng cụ thí nghiệm, khuây từ

2.2.2.2 Thiết bị thí nghiệm

~ Máy quang phô hấp thụ nguyên tử AA-6800 Shimadzu Nhật Bản

- Máy đo pH: HI 2215 pH/ORP Meter của HANNA

- Cân phân tích SCIENTECH với độ chính xác + 0,0001g

~ Máy nước cất 2 lần, tủ sây

~ Máy rung siêu âm

Trang 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Tối ưu hóa các điều kiện của phép đo phổ F-AAS xác định các nguyên tố

chi, cadimi

3.1.1 Khảo sát các điều kiện đo phố

De dam bảo cho phép đo phô đạt hiệu quả cao nhất thì phải chọn được những thông số tôi ưu Dưới đây chủng tôi tiền hảnh khảo sát vả chọn các điều kiện tối ưu

cho phép đo phổ F-AAS xác định các nguyên tổ Pb, Cd

3.1.1.1 Khao sat chọn vạch đo phổ

Quá trình sinh phố AAS là do những nguyên tử ở trạng thải nguyên tử tự do

bị kích thích Các nguyên tổ có khả năng hấp thụ bức xạ có bước sóng nhất định,

ng đúng với tia nó phát ra Tuy nhiên, quá trình hấp thụ này không xảy ra với tất cả các vạch pho ma chi voi các vạch phỏ nhạy, đặc trưng Các dung dịch chuẩn của

chỉ, cadimi được chuẩn bị đề khảo sát các điều kiện đo phố như sau:

~ Pha 50 ml dung dịch PbỶ” 4ppm trong nên axit HNO; 2%

~ Pha 50 ml dung dịch Cd”" 4ppm trong nên axit HNO; 29

Mỗi mẫu đo 3 lần Lấy kết quả trung bình Kết quả đo thu được trong bảng sau:

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của vạch đo đền tin hiệu phỏ F-AAS của Pb

Trang 37

Từ kết quả khảo sát thu được, chọn vạch đo tối ưu đối với các nguyên tô như sau:

~ Đối với nguyên tô Pb lả 217.0 mm

- Đối với nguyên tô Cd là 228,8 nm

3.1.1.2 Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL)

Đèn catot rồng là nguồn phát tia bức xạ công hưởng, nó chỉ phát ra những tia

phát xa nhạy của nguyên tổ kim loại được dùng làm catot rỗng Mỗi đẻn HCL đều

cỏ dòng điện giới hạn cực đại mã đèn có thể chíu đựng được Theo lý thuyết và thực nghiêm đối với kỹ thuật đo phổ hấp thụ nguyên tử, tốt nhất chỉ nên dùng cường độ

đên trong vùng 60-80% dòng giới hạn cực đại của môi đèn vi ở điều kiện dòng cực

dai den lam việc không ồn định vả chóng hỏng đồng thời phép đo có độ nhạy và độ lặp lại kém Muốn có độ nhạy cao nên dùng cường đô dòng 6 gan giới hạn dưới,

muốn có độ ồn định cao, nên dùng cường độ dòng ở gần giới hạn trên Chính vì sự

phụ thuộc chặt chế giữa cường độ dòng dén và vạch phỏ như vậy mả chúng ta phải khảo sát cường độ dòng đèn sao cho đạt độ nhạy và độ ôn định cao nhất

Lê Thị Hạnh 37 Cao học

K2

Trang 38

Các dung dịch chuân của chỉ, cadimi dùng đề khảo sát các điều kiện đo pho được chuẩn bị như phân 3.1.1.1

Mỗi mẫu được đo 3 lần lấy kết quả trung bình Kết quả đo thu được ở bảng sau:

Bang 3.3 Ảnh hưởng của cường độ dòng đèn catot rồng (HCL) đến tín hiệu phố F~

AAS của Pb

TímA) Tmax = 20 mA

Abs 0/1153 0.1236 0.1462 0.1271 0.1255

RSD(%) 0,7571 0,5384 0,3754 0,9213 08415

Từ kết quả khảo sát thu được chọn cường độ dòng đèn catot rồng tối ưu đối với các

nguyên tổ như sau: - Đối với nguyên tổ Pb lả 12 mA

~ Đổi với nguyên tổ Cd là 7 mA

Trang 39

3.1.1.3 Khảo sắt độ rộng khe đo

Theo nguyên tắc hoạt đông của hệ thông đơn sắc trong may do phỏ hấp thụ

nguyên tử, chủm tỉa phát xạ cộng hưởng của nguyên tổ phân tích được phát ra tử

đèn catot rồng, sau khi đi qua môi trưởng hấp thụ, được hưởng vảo khe đo của máy,

được phân li và chỉ một vạch phổ của nguyên tử cần phân tich được chọn và hướng,

vào khe đo của máy đề nhân quang điện phát hiện và xác định cường đô hấp thụ của

vạch phô Khe đo của máy ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhạy và khoảng tuyên tỉnh

của phép đo nên phải chọn chính xác, phủ hợp với từng vạch phô và thu được hết

độ rộng của vạch phỏ Các dung dịch chuân của chỉ, cadimi dig dé khảo sát các điêu kiện đo phổ được chuẩn bị như phần 3.1.1.1 Mỗi mâu được đo 3 lần, lây kết

quả trung bình

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của độ rộng khe đo đền tín hiệu phổ F-AAS của Pb

Trang 40

3.1.2 Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu

3.1.2.1 Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu

Nguyên tử hóa mâu là công việc quan trọng nhất trong phép đo F-AAS Bai vi

nó là giai đoạn tạo ra các nguyên tử tự đo, là yếu tô quyết định sinh ra pho AAS

Việc chọn chiều cao ngọn lửa giúp loại trừ tốt các yếu tổ ảnh hưởng thu được tin hiệu ồn định, phép đo có độ nhạy và độ chính xác cao Vũng trung tâm ngọn lửa có

nhiệt độ cao, ngọn lửa ở đó thường có mảu xanh nhạt Trong phân nảy, hỗn hợp khi

được đót chảy tốt nhất và không có phản ứng thứ cấp Vì vậy, trong phép đo pho hap thụ nguyên tử người ta phải chọn chiêu cao của đèn nguyên tử hóa mâu sao cho nguồn đơn sắc phải chiều vào phân trung tâm ngọn lửa nguyên tử hóa mâu

Các dung dịch chuẩn của Pb vả Cd dùng để khảo sát các điêu kiện do pho

được chuân bị như phần 3.1.1.1 Mỗi mẫu được đo 3 lần, lấy kết quả trung bình

Bang 3.7 Ảnh hưởng của chiêu cao đèn nguyên tử hóa mẫu đền tin hiệu phổ F-

Tiêu đề	Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù (cloud point extraction) và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định lượng vết một số ion kim loại
Tác giả	Lờ Thị Hạnh
Người hướng dẫn	PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung
Trường học	Đại học Quốc gia Hà Nội
Chuyên ngành	Hóa phân tích
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	4,29 MB