Luận văn sử dụng phương pháp cộng kết và kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử Để tách làm giàu cadimi góp phần xác Định cadimi trong Đối tượng môi trường

Tuy niưên nhiều nơi, các nguồn nước bế rnặi, thậm chí cả nguân nước ngằm đã bị ô nhiễm nghiém trong, gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng của nước, ảnh hưởng đến sức khöe của con người và

TRUONG DAI HOC KHOA HOC TU NHIEN

Chu Thi Thu

SU’ DUNG PHUONG PHAP CONG KET

VÀ KỸ THUẬT QUANG PHÔ HÁP THỤ NGUYÊN TỬ DẺ

TACH, LAM GIAU CADIMI GOP PHAN XAC DINH

CADIMI TRONG DOI TUQNG MOI TRUONG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỌI - 2014

_ DAIHOC QUOCGIAHANOL | TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Chu Thị Thu

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CỘNG KÉT

VA KY TITUAT QUANG PIIO IIAP TITU NGUYEN TY DE

TACH, LAM GIAU CADIMI GOP PHAN XÁC ĐỊNH CADIMI TRONG DOI TUONG MOI TRUONG

Chuyên ngành: [loa vé co

Mũ số: 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KIOA HỌC

PGS.TS LÊ NHƯ THANH

HÀ NỌI - 2014

Loi cam on

Bằng lâm lòng trần trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thấy PGS.TS LỄ NHƯ THANH dễ giao đề tài, hướng dan em tan tinh, chu déo dầy tam

buyết trang suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn nay

Fim xin chan thank cam ơn các thấy, cô giáo bộ môn Hoá vô cơ, cùng các thầy, cô giáo khoa Hoà học Trưởng ĐHKHIN- DĐHQGHN đã tận tình giúp đố,

động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này

Thù đã có nhiều có gắng song do năng lực còn hạn chễ nên trong luận

văn cáa em chắc chân không thể Irúnh khỏi thiểu sói Eìm rất mong nhận

được ý kiển đóng góp của các thấy cô vẻ các bạn đề luận văn này được hoàn chính hơn

Tà nội ngày 14 tháng 11 năm 2014

Hạc vién: Chu Thi Thu

MỤC LỤC

MG DAU

CHUGONG 1: TONG QUAN

1.1 Tài nguyên nước ở Việt Nam

1.3 Sự ô nhiễm nguồn nước

1.3 Giới thiệu chung về Cađimi,

1.3.1 Tinh chat ly, hoa cia Cadimi

1.5 Một số phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại nặng, 18

2.1 Dối tượng vả mmụe tiêu nghiên cứu M `~

2 Phương pháp ứng dụng để nghiên cứu - 32

2.1.3 Các nội đụng nghiên cứu - - 32

2.3, Hoa chat sit dung _ - 24 3.4 Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử -AAS) 26 2.4.1 Nguyên tốc của phương pháp 34

2.4.2 T1ê trang bị của phép đo 3s

CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 27

3.1, Khảo sắt các điều kiện tốt ưu của phép đo phê I'-AAS 27

3.1.3 Khảo sát các điều kiện nguyên Lữ hỏa mẫu - 28

3.1.3 Khảo sát các yếu tô ảnh hưởng khác 30 3.1.3:1 Ảnh huông cửa nồng độ axit và loại múi trong dụng dịch mẫu 30

3.1.4 Phương pháp đường chuẩn đổi với phép đo F — AAS 33 3.1.4.1 Khảo sát xác định khoảng tuyến tính - 33

3.1.4.3 Xây dựng đường chuẩn cađimi 3⁄4 3.2 Khảo sát các điều kiện tách lâm giàu cadimi bằng thuốc thử Ni-DDTC

3.2.6 Ảnh hưởng của một số anion đến hiệu suất thụ hồi ofia Cd?! 47

3.3 Phân lích mẫu gÌÃ nàn neo sees AB 3.4 Phân tích mẫu thực 50

DANH MUC CAC BANG

Bang 1.1: Một sẽ hằng số vật lí quan trọng của cadimi

Bang 3.1: Dộ nhạy ủng với bước song của Cả

Bang 3.2: Ảnh hướng chiều cao đèn NTH (HCT,)

Bang 3.3: Ảnh hưởng cửa tắc độ khí chảy đến phép đo phố F-ÁAS,

Bang 3.4: Ảnh hướng của một số loại axit đến tín hiệu phổ F-AA8

Bang 3.5: Ảnh hướng của nên CHạCOONN diến tín hiệu phd F-AAS,

Bang 3.6: Ảnh hướng của nên CHạCOONH; dến tin hiệu phổ F-AAS

Bang 3.7: Tổng kết các điều kiện do phố xác dịnh cadimi

Bang 3.8: Khộng tuyến tính cadimi

Bảng 3.9: Ảnh hướng của pH tỏi hiệu si

Bang 3.10: Ảnh hưởng của thể tích thuốc thử DDTC 2%,

Đảng 3.11 : Ảnh hưởng của thẻ tích Niken

Bang 3.12: Ảnh hướng của nỗng đỏ HINO; trong dụng mơi hịa tan kết tủa

Bảng 3.13: Ảnh hưởng của thể tích đứng địch axit đến hiệu suất thu hồi Cd

† thủ hồi cadnm,

Bang 3.15: Ảnh hướng của ⁄n”” tới hiệu suất thu hỏi cadim

Bảng 3.16: Ảnh hướng của Min?" tởi hiệu suất thu hồi cadimi

Báng 3.17: Ảnh hướng của Cu?" tới hiệu suất thu hồi cadimi

Bang 3.18: Ảnh hướng của Co?” tới hiệu suất thu hổi cadimi

Bang 3.19: Ảnh hưởng của Fe" tới hiệu suất thu hếi cadimi

Bang 3.20: Ảnh hướng cúa Cr” tới hiệu suất thu hồi cadimi

Bang 3.21: Ảnh hướng của ion CÍ tởi hiệu suất thu hồi cadimi

Bảng 3.22: Ảnh hưởng của PO¿” tới biểu suất thu hồi cadimi

Bang 3.23: Néng dé cdc cation kim loại trong mẫu giả

Bang 3.24: Hiệu suất thu hải mẫu giả

Cáo địa điểm lây mẫu nước tại Lá Nội

DANH MUC HINH

Trang

Tình 2.1: Sơ đồ cầu tạo mây quang phố hấp thự nguyên tử 6

Hình 3.3: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất thủ hồi Cả „37

Hình 33: Ảnh hưởng của thể tích thuậc thử DDTC 2% đến hiện suất thu hỏi Cả

Hình 3.8: Ảnh hướng của Co? đến hiệu suất thu hỏi của Cđ 45

Hình 3.9: Ảnh hưởng của Fe” đến hiệu suất thu hỏi của Cd 46

Hinh 3.10: Ảnh hưởng của Cr”” đến hiệu suất thu hồi ca Cd 47

Tình 3.11: Đồ thị biểu điển kết quả phân tích Cả có trong uiẫu nước sông 52 Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Cd có trong mẫu nude hé 53

DANH MỤC CÁC CHỮ VIỆT TAT

SPE Solid Phase Extraction Chiết pha rắn

T-AAS Tlama-Atomic AbsorpHon Phép đo quang phố hấp

Spectrometry thụ nguyên tả ngọn lửa

GF-AAS Graphite furnace Atomic Quang Phé hap thu

Absorption spectromety — nguyên tử lò đốt Graphit

những nguyễn nhãn hay đâu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy đỉnh dưỡng và có

thé gay tử vong Thậm chí, đối với một số kim loại người Ia mới chỉ biết đến tác động dộc hại của chúng đến cơ thể

Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thé con người chủ yêu thông qua dường tiêu hóa và hô hấp Tuy nhiên, cùng với mức độ phát hiển

ña công nghiệp

và sự đô thị hoá, hiện nay môi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm trim trọng Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu công nghiệp vào không khi, vào nước, vào đất, vào thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thé con người qua đường ăn uống, hít thở din đến sự nhiễm độc Do đỏ việc nghiên cửu và phân tích các kim loại nặng trong môi

trường sống, trong thục phẩm vá tác động của chúng tới cơ thể cơn người nhằm dé

1a các biện pháp tôi ưa bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ công đồng là một việc vô cùng, cần thiết

Trong đó phải kế đến nguồn nước, là yếu tế không thể thiển cho sự sống, ở

đầu có rước ö đỗ có sự sống Tuy niưên nhiều nơi, các nguồn nước bế rnặi, thậm

chí cả nguân nước ngằm đã bị ô nhiễm nghiém trong, gây ảnh hưởng xấu tới chất

lượng của nước, ảnh hưởng đến sức khöe của con người và động vật, làm giảm

năng suất và chất lượng cây trồng, Một trong những chất cé tac dung gay 6 nhiềm là các kim loại năng trong đó có cadimi

Hàm lượng cadimi trong nước là rất nhỏ để phân tích được thi trước hết

cân phải làm giàu

Vì vậy, mục đích chính của để tài này là “Sứ dựng phương pháp cộng kết

và kỹ thuậi quang phố hấp thụ nguyên từ để tách, làm giàu cadwm góp phần xác

định cadni trong đối tượng môi trường”

CHUONG 1: TONG QUAN

1.1 Tải nguyên nước ở Việt Nam

Việt Nam là nước nhiệt đổi gió mùa nên có tải nguyên nước dồi đào so với

các nước trên thế giới, lượng mưa trung bình tượng dỗi cao, khoảng 2000 mmiắm gấp 2,6 lần lượng mưa trưng binh của các vững hục địa trên Thế giới

Hàng năm, lãnh thể Việt Nam nhận thêm lưu lượng nước từ nam Trung Quốc và Láo với số lượng khoảng 550 km”, Dòng chảy trung bình Việt Nam gấp 3 lần dòng chảy trung bình trên Thể giới

Nguễn lài nguyên nước của Việt Nara tương đối phong phú, nhưng phân bổ không dêu và trải rộng rất phức tạp theo thời gian, nhất là các mạch nước ngảm Từ lâu, các mạch nước ngằm đã được khai thác bằng các phương pháp khác nhau Theo đánh giá của tác giả tống trữ lượng nước mạch thiên nhiên trên toàn lánh thổ khoảng xắp xí 15% tổng trữ lượng nước mặt

1.2 Sự ô nhiễm nguồn nước [13]

Su 6 nhiễm môi Irường nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước gây ảnh hướng tới hoạt động sống binh thường của con người, sinh vật, đến sắn

xuất công nghiệp, nông nghiệp, thuỷ sản

Nguồn gốc gây ô nhiễm nguồn nước là do tự nhiễn và nhân tạo:

- Su 6 nhiễm có nguồn gốc tự nhiền là do mua, tuyết tan, lũ lụt, gió bão,

hoặc đo các sản phẩm hoạt động sông của sinh vật, kế cả xác chết của chúng

- Sự õ nhiễm nhân tạo chủ yếu đo nguồn nước thải lừ gác vùng dân cư, khu công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, do sử dụng thuốc trừ sâu, điệt cổ và phan

bón trong nồng nghiệp

1.3 Giới thiệu chung về cadimi

Trong bảng hệ thống tuân hoàn các nguyên tổ hoá học, nguyên tổ cadimi

(Cd) nim ỡ ô số 48, thuộc nhóm TT, chu kỳ V Nguyên tử Cả có các ohitan d đã

điển đủ 10 eleetron Câu hình electron của cadimi (Z=48): [Kr]4d'” a

Trong thiên nhién, Cd ton tại ở dạng bền vững là Cd (H) Irữ lượng của cadimi trong vỏ Trái đất là 7,6 10 % tông số nguyên tử (tương ứng) Khoáng vật chính của cadimi 14 grenokit (CdS ), khoảng vật nảy hiếm khi tổn tại riêng

xả thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm, và cửa thuỷ ngân la xinaba hay thần sa

(e5) [12]

1.31 Tính chất tý, hỏa của cadimi [12,19,207

a Tinh chét vat hy

Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, để kéo, dễ rên

Bang 1 I: Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi

Hang sib vit ly | Cd

Khéi luong nguyén ti (ave) 112,411

Nhiệt độ nông chảy đœ

Cadimi là nguyên tổ tương đối hoạt động Trong không khi am, Cd bén ö

nhiệt độ thưởng nhờ có màng oxit bão vẻ Nhưng ở nhiệt dộ cao, nó chảy mãnh

liệt với ngọn hia mau sam

Khi ở nhiệt độ cao, cadimd phân ứng được với các phi kim như lưu huỳnh, halogen ÔẤ;)

„ Cd+S = Cas

Cd tác dung để dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phỏng khí hidro,

Ca+TICl = CdCl, +1

Voi dung dich: Cd+211,0° + 1,0 = [Cd(,0)))7*+ unt

đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy

không phân huý khi đun nóng

CdO khéng tan trong nước, tan trong axit và kiêm nóng chảy:

CdO + 2KOH gy K;CdO; +H;O

Tiydroxit của cadimi Cđ(OTT); là kết tủa nhảy ít tan trong nước và có mảu

trắng, tính lưỡng tính thể tiện không 16 rang, tan trong dung dich axit, khong tan trong dung địch kiểm ma chỉ tan trong kiểm nóng chay

‘Yan wong dung địch NII; tạo thành hợp chất phức

Ca(OH), + ANH, |Cd(NH),|(OH);

Cá hai hydroxit trên đêu không tan trong nước, ching dé mat nước khi

nung nóng trở thành oxit

Me(OH), ¥ MeO + H,0

c Cée muéi đặc trưng

Cac mudi halogenua (từ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của

Ca4(T) đều để tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonal, hay orthophotphaL

va mudi bazo déu it tan

Trong dưng dịch rước các rauối Cả”? bị thuỷ phân,

Cá?" +2H;O - Cd(OH}; + 2H”

Cd" cd kha nang tạo nhiều hợp chất phức nhưng vẫn kém hơn so với đồng, các phức thường gặp là: [CdXa]?” Œ = CI, Br,T và CN), [Cd(NH;)4}”,

[CdQNH;Ƒ"

Các đihalogenua của Cd là chất ở dạng tỉnh thể mảu trắng, có nhiệt độ

nóng chảy và nhiệt độ sêi khá cao

1.8.3 Vai trò, ứng dung cia cadimi [4,16]

Các hợp chất chính cadumi thường được ung dụng trong công nghiệp là oxit cadimi (CđÓ), sunÊta cađimi (CđS), clrorua cadimi (CdCl;), bromua cadimi (CaBr2), sunfiat cadimni (CdSO,)

Đất, cát, dã, than đá, các loại phân phosphate déu co cluta cadimi Cadimi được trích lây từ các kỹ nghệ khai thác các mỏ đồng, chỉ và kẽm Nhờ tính chất ít bị 1ï sét nên được sử dụng trong việc sân xuất pin, acquy, ina kên, hợp kim slliage, quc dia han và trong kỹ nghệ sản xuất chất nhựa polyvinyl clorua (P.V.C), trong, đó

cadimi được sử đụng như chất làm ổn định Bởi lý đo này, đổ chơi trẻ em và các lon

hộp làm bằng chat déo PVC déu cé chứa cadimi Cadimi cũng được dùng trong, những loại nước men, sơn đặc biệt trong kỹ nghệ làm đỗ sứ, chén, đĩa

Cadimi thường được sử đụng trong các lĩnh vực sau:

+ Công nghệ luyện kẽm vá chiết suất cadimi từ cặn chita Cd

+Mạ kim loại với Cd ( sắt, thép, đồng ), quá trình mạ cađimi cũng như mạ

Cr va Ni duoc thực hiện bằng phương pháp mạ điện

+ Ché tao hap kim Cd vdi Fe, Zn va Cu ( cắp điện ), làm tầng tính kéo đân

và tính đễ đát cuả kim loại đó Chế tạo cac hop kim wood chita Cd, Pb, Zn, Bi

Hợp kim này nóng chây ở 712 Ơ, được dùng, lãm nút cho các bình cứu hồa tự động

+ Chế tạo que han mangan-cadimi

1 Chế tạo đèn an toan cho tha mé Ni-Cd

+ Sik dung trong công nghệ điện tữ để điêu chỉnh sông suất phát nơtron

+ Dùng caduni sunfat hoặc mảu váng của cadimi sunfua dễ sản xuất sơn

công nghiệp

+ Chế tạo pm Ni-Cd dụng trong diện thoại đã động,

định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm ailyl được đánh đâu

trên nguyên tử clurua không bến Thêm các muối bari (hoặc các muối kẽm), các hop chit epoxy, các este photphat lữa cơ để bảo vệ polime khỏi clo thừa hoặc các

lớp clorua Tuy nhiên, các chất én định đựa trên nên Cd không được sử dụng trong,

sản xuất PVC déo dé chita thực phẩm

+ Sản xuất pin (chiếm 67 %4): Cd được sử dựng rộng rãi trong sản xudt pin,

có tác dung dio ngược hoàn toàn các phản ứng điện hóa trong một khoảng rộng,

tốc độ thải hỏi thấp, vá dễ thu hỏi từ các pịì chết Người tiểu dùng sử dụng,

các pin này trong các hoạt động như: máy đánh rằng, cạo râu, khoan và cưa tay, các

thiết bị y he, thiết bị điều khiến thông tin, các dụng eụ chiêu sáng khân cấp, máy

“bay, vệ lĩnh nhân tạo và tên lửa, và

1.3.4 Độc tỉnh của Cử J12J

trang bị cơ bản cho các vùng địa cực

Cadimi là một nguyên tổ rất độc đối với môi trường sống cũng như đối với con người Đối với các động, thực vật sống dưới nước, tính dộc hại của cadimi ngang với độc tính của Ni và Cr(II) và có phần kém độc hơn se với He(CHy), và Cụ Tất nhiên điều này còn phụ thuộc vào từng loài, Lừng điều kiện

của sự ảnh hưởng eta Ca Ở hàm lượng 0,02-1 mg/l Cd sé kim ham qua trinh

quang hợp và phát triển của thực vật Ilàm lượng cho phép của Cd trong nước là

1ug/1

Đôi với con người, Cd có thể xâm nhập vào cơ thé bằng nhiều cách khác nhau vi dụ như tiếp xúc với bụi Cả, ăn uống cáo nguằn có sự ô nhiễm Cd Cd thường được tích luýỹ dân trong thân, gây triệu chứng độc mãn tính Nếu để lâu

có thể gây mắt chic nang thận và sự mất cân bằng các thành phần khoáng, trong,

xương, phá huỷ xương, gây thiểu máu, gây ung thư Liên lượng 30 mg cũng đủ

din dén tủ vong Cũng có nhiều giả thiết cho rang Cd có thể thấy trong không khí của một sở xí nghiệp (ví dụ như nhả máy sản xuất pin) Sự tiếp xúc nghề nghiệp với chất này đặc biệt nguy hiếm khi nó ở đạng khói Ở đây cũng cân chú

ý rằng những người nghiện thuốc lá hịt nhiều cadimi Môi điều thuốc lá chứa

1.5-2 ug kim loại này và người nghiện hit vào 10% lượng nảy Hút một gói

thuốc lá một ngày sẽ làm tăng gấp đôi lượng cadimi di vao co thé

Cadimi tịch tụ vào co thé con người và tên tại rất lâu Nó thường nằm ở

gan và thận Một sự tiếp xúc lâu đài với nông độ nhỏ của kim loại này có khả

nang dẫn đến chứng khí thũng, các bệnh phối và các rối loạn về thận

Năm 1946 một hội chứng có đặc điểm là biến dạng xương, dau co, dé gay xương và rồi loạn thận được chuẩn đoán ở những phụ nữ lớn tuổi, sinh đẻ nhiều,

đã thu hút sự chú ý của giới y học vimg Funchu thuộc quận Toyorua Nhật Bản

Họ gọi tên bệnh này là Hai-Ttai ( hay bệnh dau đón) |22| Hội chứng này dã lắm

hang trăm người chết Những nghiên cứu đã phát hiện ra rằng cac bệnh nhân hấp

thụ một lượng cadimi khoảng 600ug mỗi ngày đo ăn gạo bị nhiễm độc bởi nước

sống Jintsu, con sông bị nhiễm bởi quặng và xí từ một nhả máy chế biển

cadimi Những người bị bệnh anbumim triệu và prolein niệu là đo liếp xúc với cadimi không dưới 20 năm, Sự theo dõi những người làm việc trong các ngành

nghề phải tiếp xúc với cađimi khẳng định là họ bị các loại bệnh mãn tính này

Đổi với nam giới thì cađimi là chất gây độc cho thận và tác động của nó có tính

tích lữy vá âm thâm Hơn nữa độc tỉnh của cadimi gây rồi loạn chuyển hoá canxi,

tác động đến xương và các khớp, gây đau khớp, đau xương thậm chí gây bênh

loãng xương Hàm lượng cadnni cao trong nước nông còn gây ma chứng lắng

huyết áp ở chuột thí nghiệm Cadimi cũng chính là tác nhân gây ung thư và gảy

quai thai ở loài gặm nhằm này Năm 1965 cadimi cũng bị nghỉ ngờ lả đã gây ra

bệnh từng thư tuyến tiền liệt ở những cổng nhân làm việc trong một nhà máy pin

ở Anh

1.8.5 Cúc nguồn gây ô nhiễm cadimi [12]

Cadimi tổn tại và luân chuyển trong tự nhiên thường cỏ nguồn gốc từ chất

thải của hầu hết các ngành sẵn xuất công nghiệp trực liếp hay giản tiếp sử dụng,

cadimi trong quá trình công nghệ hoặc từ chất thải sinh hoạt của con người Vỉ

đụ, nước thải của các khư công nghiệp, các nhả máy hóa chất, các cơ sở in hoặc

đưới dạng bụi trong khi thải của cáo khu công nghiệp hóa chất, các lỏ cao, khí

thải của các loại xe cỏ động cơ chạy bằng xăng Sau khi phat tản vào môi trường đưới đạng nói trên, chúng đi chuyển tự nhiên, bám đính vào các bé mặt, tích lũy trong đất và gây ö nhiễm các nguồn nước sinh hoạt, dỏ lả cắn nguyên chính dẫn đến tỉnh trạng thực phẩm bị ô nhiễm Rau qua sẽ bị ô nhiễm nếu được

trông trên nguồn đất cadimi, mước bị ö nhiễm: cá, tôm, thủy sản nưồi trong

nguồn nước bị ô nhiễm cũng thường bị õ nhiễm; gia súc gia cằm được nuôi bằng thúc ăn bị ô nhiễm (rau, quả ) hoặc uống nguồn nước bị ô nhiễm Ngoài ra thực phẩm có thé bi 6 nhiễm các kim loại nặng trong quá trinh sản xuất và bao gói dựng sản phẩm Mặt khác, thực phẩm cũng có thể bị ö nhiễm do sử dụng các

nguyên liệu chế biến không tỉnh khiết, kế cả các phụ gia thực phẩm, có hàm

lượng cadimi vượt quá mức cho phép

Tác thải điện tử là một trong những nguồn gây ö nhiễm cadimi lớn nhất

cadimi có trong các vỏ nhựa, linh kiện điện tử, pin Cadimi được sử dụng nhiêu

trong vật liệu cảm quang của các lễ bào quang dién, trong man hinh mau, man

hinh plasma

Cadimi can duoc tim thay trong dau diesel, trong nhiing hop kim dé ma, trong các sơn men trên đồ gốm, trong các nhựa PVC, trong công nghiệp sản xuất

ắc quy, pm Khi đết cháy các chất dẻo, có chứa cadimi thi cadimi sẽ bay quyện

vào trong không khí Theo tài liệu WIIO, (2011, Europe) mức an toàn của cadimi có trong không khí như sau: từ 1 — ấng/4m” trong ving nông (hôn, 5 — 15

ngán” trong ving ngoai 6 va 10 15 ngám” trong các vùng công nghiệp Cón

theo EEC ( Duropean Icenomie Cormmunity) và Worldwide soale thì cadimi có trong không khí từ 10 — 15% là do các hiện tượng thiên nhiên mà ra, phân lớn là

do nguần góc của núi lửa hoạt động,

Trong không khí, lượng cadimi thải vào không khí đo khi đốt được biết

Thư sau: 1 tân than đã được đối, lượng cadui thả vào trong khỉ quyền là 2g Do

đó, lượng cadimi đã ô nhiễm trong không khí vào khoảng 0,5 ngán” Còn những,

người làm việc cho xưởng thuốc lá thì họ bi 6 nhiém cadimi gắp 10 lần cao hon

so với xưởng khảo

Trong nông nghiệp, chăn nuôi va trồng trọt, người ta khảo sat thay rằng, cađimi được hấp thụ từ cây cối, rau quả tới 70%, còn 30% cadimi thì do từ không khí mang dến Riêng các loài nắm thi co néng dé cadimi hap thu ral cao

tir Gmg/kg téi 170me/kg, va lai con hp thy ca chi va thy ngén (Pb va He),

nhung néu nudt khoang 40 mg cadimi vao co thé thi đã đủ để chết Dó là lý đo

giải thích tại sao nhiều người hải nằm về ăn rỏi bị ngộ độc |27

Nước và đất bùn phù sa từ các sông, ngòi bị nhiễm độc do các nước phế

thải lừ các nhà máy công nghiệp thải vào, họ dùng bàn đó để làm phân néng

nghiệp, và các loại cây như củ cải đường, khoai tây, rau cần tây đều bị nhiễm cađimi rât năng, còn các loại ca ở trong sông rạch đều bị nhiễm độc cao hơn 50 lin Tai Nhat, vao nam 1955-1957, theo Dr Louis de Brouwer thi dan chúng sống

2 bén ba séng Yinzu, dong séng này chứa các phế thải của việc khui thắc quặng

kém (Zn), nên dân chủng déu bj bénh “/tai Jfai” 14 do cadimi ngẫm từ từ vao Trạch máu và làm rối loạn, gây ra au đau don Bệnh này rất nguy hiểm cho nguời

giả và phụ nữ trong thời kỳ mãn kinh

Trong nước biển, các Jodi sé dc, cơ thể chúng chủa một hàm lượng

cadimi cao hon ham lượng cadimi trong nước biển cả trăm lần Trong các ruộng

trồng lúa, nếu đất có chứa cadimi suniAt lì nguội ta nhận thấy ring ning suất

của lúa sẽ giảm rất rõ rệt Tháng 2 năm 2005, một cuộc nghiên cứu cho thấy nếu

các loại cây cối và hoa mẫu bị nhiém cadimi thi cae ré, dét va la cia cay không, thé nao phát triển một cách bình thường

Vào tháng 2 năm 2005, tia từ VN News, cho biét gao jasmine (nang

hương ) sản xuất tại Thái Lan có một hám lượng cadimi cao hon 50-190 lần hon

mức cho phép Vì nơi trồng lúa gạo, cách xa nó có việc khai thúc quặng kẽm,

nên số lượng nước chảy từ quậng kẽm trên xuyên qua các thửa ruộng trên Do

đó, lúa jasmine bị nhiễm độc cadimi

Tượng rước thải từ quặng kẽm đi qua đâu thí cây cối , hoa mẫu, ngư lâm nghiệp đếu bị nhiễm độc cadimi hết, nều nó chảy xuống sông thì cá tôm đều bị,

còn thủ vật trong vùng, chim chóc cũng bị nhiễm độc, oađimi tích lại trong gan,

thin, tim va phdi cila ede eon val Con người ở đó phải bị nhiễm độc đã đành, và

cơn người ăn phải thức ăn (động vật vả thực vật) ở vủng đó đều bị nhiễm độc it thay nhiều, nêu ít thi có thế nhiễm các bệnh như nêu ở trên, nêu nhiêu có thé gay

tử vơng Nếu sử dụng gạo có nhiễm œadimi mỗi ngày, cadimi có thể tích tụ như

là một chất dộc kim loại nặng trong cơ thé va gây bệnh liên quan dến thận hay

ng thư tiến liệt tryển ở nam giới Nguễn nước chứa quặng kẽm chây qua nơi

xảo thỉ nơi đó vẫn bị nhiễn độc caduni

Công nghiệp khai tháo quặng mổ, các nhá máy công nghiệp nặng cũng

Tửnr các trưng lâm tiêu hủy chất thải sử dụng dầu cặn và than đá làm chất đối nên

thai ra khoi ban chứa nhiều cadimi Đụi khỏi di chuyển rất xa trong không gian,

rạch gây ra tình trạng ô nhiễm mỗi sinh Ở gan

rơi xuống đất, xuống ao hễ s

các xưởng luyên kim, trong chất thải eó chứa lượng lớn cáo chất chỉ, cadimi, crom, đồng nên vùng, dất xung quanh cũng sẽ bị õ nhiễm bởi cäc chất nảy

Phân hóa học phosphate chứa cadimi cũng là nguồn ô nhiễm đất đai đáng

kể Cadimium héa tan trong mước, quyên vảo trong bùn lay và các chất hữn cơ sau đó được hấp thụ bởi hệ thông rễ của các loài thực vật, thí dụ cây lúa, sau đó

tích tụ trong hạt, trải Tắt cả các loài động vật cũng như các loài thủy hãi sản đều

tị nhiệm độc khi

ăn phải thức ăn có chứa cadimi

10

1.4 Các phương pháp xác định Cadimi

liiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi

hi phương pháp phan lich khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân Lữ UV-VIS, phổ phát xạ nguyễn tử (AHS), phỏ hấp thụ nguyên tứ ngọn lửa và

không ngọn lửa (F-AAS, HTA-AAS) Sau đây là một số phương pháp xác định cadimi

1.41 Các phương pháp hoa hoc

1.4.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng [4|

Nguyễn tắc: Phương pháp phân tích khốt lượng là phương pháp cổ điển,

độ chính xác có thể đạt tới 0,1% Cơ sở của phương pháp là sự kết túa định lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp Sau đó lọc rửa, sây hoặc

nung réi cân chỉnh xác sin phẩm và từ đó xác định được hàm lượng phân tích

Cách tiền hành: Cadimi thường được kết tủa dui eac dang CdS, CdSO,,

CảNH¿PO¿ trong môi trường axit yêu sau đó kết tủa được lọc, rửa, sấy (hoặc

nung) dem cau

Phương pháp này không đói dụng cụ đắt tiên nhưng quả trình phân tích lâu, nhiêu giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất Vĩ vậy, phương pháp này không được dùng phỏ biển trong thục tế để xác định lượng vết

các chất mà chỉ dùng trong phân tích hảm lượng lớn

1.4.1.2 Phương pháp phân tích thể tích [4]

Nguyên tắc: Phan tích thể tích là phương pháp phân tích dịnh lượng dựa trên thể tích dụng dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ với chất cân xác định có trong dung dịch phân tích Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác dụng vừa đủ chất định lượng gọi la thời điểm tương đương

Tổể nhận biết điểm tương đương người ta ding các chất gây ra hiện tượng đổi

qmau hay kế tủa có thể quan sát bằng mắt gợi là chất chỉ thị Tùy thuộc vào loại

phản ủng chính được dùng mà chia phương pháp phân tích thể tích thành các nhóm phương pháp trưng hòa, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp kết tủa, phương pháp complexon

i

Cách tiễn hanh: Voi cadimi ta co thé dùng các phép chuẩn dé như chuẩn

độ phúc chất, chuẩn độ öxi hoá- khử, với các chỉ thị khác nhau

Ta có thể xác định cadimi bằng EDTA ở môi trường pH=9-10 với chỉ thị

TOO hoặc môi trưởng pH=6 với chỉ thị xylendacam Khi đỏ chỉ thị chuyển từ mau dé sang vàng:

Hel + Cd** >» HyFCd + HyFCd | Hy¥* > Cady" 1 AGF (do) (váng)

Người ta có thể chuân độ cadimi trong dung dich kiểm thường dùng chỉ

thị Eriocrom den T hoặc chỉ thị xylsn da cam Với hai chỉ thị nảy sự thay đổi

ut

huận

Tnầu sắc đều rất rõ ràng Trong phép chuẩn độ complexen dùng đúng địch

độ LIDTA 0.01M, chí thị Lrioerom đen ‘T 6 plI=10 (ding dung dịch NHLCI + NHg), cađimi có thế được xác định với lượng 25mg/100ml đụng địch Trong phép chuẩn độ complexou thì đúng dịch EDTA có nông độ có 0.1-0,01M, chi thi xylen ở pII=6, cadimi có thể được xác định với lượng 100mg/100m

Đây là phương pháp hóa học dùng để xác định nhanh, đơn giản try nhiên

cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng phương pháp nảy không chớ phép xác định lượng vết các nguyên tổ vì phải thực hiện quá trình làm giảu phức tạp

1.4.2 Các phương pháp phân tích công cụ [6]

1.4.2.1 Phương nháp điện hoá [T1]

a Phương pháp cực phố

Nguyên (ắc: Người 1a thay đỗi liêu Lục và tuyến tính điện áp đặt vào hai cực dễ khử các ion kim loại, do mỗi kưa loại co thé khử khác nhau Thông, qua chiều cao của đường cong Vơn-Ampe có thé định lượng được ion kim loại trong dung dich ghi cưc phố Vì đòng giới hạn ở các điểu kiện xác định tỉ lệ thuận với nông độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:

1=kŒ

Trơng phương pháp phân tích này người 1a dừng điện cực giọt tuỷ ngân

rơi là cực làm việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian

12

(thường 1-5mV/3) dồng thời ghỉ dòng là ham cua thể trên cực giọt thuỷ ngân rơi Sóng cực ph thu được có dang bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng

được chât phân tích

Ứu điểm: Nó cho phép xác định cả chất võ cơ và hữu cơ với néng dé 10%

đến 10 „ tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của đông dư Sai số của phượng,

pháp thường là 2-3% với nông độ 10) - 10M, là 5% với nẵng độ 10M (ở điểu

kiện nhiệt độ không, dối)

Với cađimi được xác định bắng phương pháp phế phát xạ nguyên tử hỗ

quang với khoảng nông độ 0,0005- 0,002 %, Vạch cadimi 228.m được sử đụng

cho khoảng nông dộ 0.0005-0.002%, Nông độ cadimi 500/1 được xác dịnh bằng, phương pháp phát xa ngọn lửa vì nguyên tố nảy có đặc tính phát xa kém

Nhược diễm: Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hướng của dòng tụ điện, đóng cực đại, của ôxi hòa tan, bể mặt điện cực

Tổ loại trừ các ảnh hưởng và làm tăng độ nhạy thì hiện nay đã có các

phương pháp cực phổ hiện dại cực phổ xung vi phân (DDP), cực phổ sóng, vuông (SQWP) chủng cho phép xác định nhiều lượng vết các nguyên tổ

b Phuong php Von-Ampe hea tan [6]

Về bán chat, phuong phap Von-Ampe hoa tan cũng giống như phương,

pháp cực phê là dựa trên việc đo cường độ dong để xáo định nổng độ các chất

trong đung địch Nguyên tắc gồm hai bước:

Bước 1: Điện phân làm giảu chất cần phân tích trên bể mặt điện cực

làm việc, trong khoảng thời gian xác định, tại thể điện cục xác định

Bude 2: Hoa tan kết tủa đã đuợc làm giàu bằng cách phan cực ngược

diện cực làm việc, do và ghi dòng hoả tan Trên dường Von-Ampc hoà tan cho

'pio của nguyên tổ cân phân tich Chiêu cao pic tỉ lễ thuận với nắng đồ

lu điểm của phương pháp: Xác định được cả những chất không bi

khử trên điện cực với dộ nhạy khả cao 10-LUỶM

Nhược điêm của phương pháp: Dộ nhạy bị bạn chế bởi dòng du, nhiều

1.4.2.2 Các nhương phán quang phễ [7]

a Phuong phap phố hấp thụ phân tử (UV-VIS)

Thương pháp này chính là phương pháp phé hap thu phân tử trong vùng UV-VIS Ở điều kiện thường, các phân tứ, nhóm phần tử của chất bên vững vả

nehéo năng lượng Dây là trạng thái cơ bản Nhưng khi có một chùm sáng với năng

lượng thích hợp chiếu vào thả các điện tử hoá trị trong các liên kết (1, Ô , nộ sẽ hấn

thụ năng lượng chùm sáng, chuyên lên trạng thải kích thích với năng lượng cao hơn

Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản Eo và kích thích E,„) chính là năng hượng xnả phân tử hấp thụ từ nguồn sứng để tạo ra phố hấp thụ phân tữ của chất

Mgujên tắc: Phương pháp xác dịnh dựa trên việc do dé hap thy anh sing của một dịmg địch phúc tạo thánh giữa iam cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay

hdu co wong méi trường thích hợp khả được chiếu bởi chùm sáng Phương pháp

được sử dụng nhiêu trong phân tích vi lượng Tuy nhiên với việc xác định Cá thi lại

gặp rât nhiêu khó khăn đo ảnh hướng của một số ion kim loại tương tự Khi đó phải

thực hiện các công doan che, tách phức tạp

Vị dụ: Xác định Cả bằng cách chuyển nó về đạng cadimi-đithizonat và

chi-dithizonat trong méi trường pH 5-6:

Ca? + 2HyDz (xanh) — Cd(HDz); (đỏ) + 2H”

Sau đó, chiết phức nảy vào dung môi hữu cơ CC1¿ hoặc CHC]; rồi dem do hấp thụ quang của nó tại A = 515 nm đối phúc của Cd Giới hạn của phương phap nay đổi với Cả lá 0,01ppm

u điểm: Phương pháp trắc quang đơn giản, tiện lợi, độ nhạy tương đối cao nên được sử dụng phê biển dễ xác dịnh các kim loại co ham hrong nhs

14

Nhuge diém: Vuy nhién, nhược điểm của phương pháp nảy là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion

b Phuong phap phd phat xạ nguyên tử (AES) [8]

khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng nhưng,

riếu bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng hrong chuyến lên trạng thái có

xăng lượng cao hơn (rạng thái kích thích) Trạng thái này không bên, chúng có xu

thưởng giải phóng nẵng lượng dễ trở vẻ trạng thái ban dầu bền vững dưới đạng các

bức xạ Các bức xạ này được gọi là phố phát xạ của nguyễn tử

Nguyên lắc: Phương pháp AES dựa liên sự xuất hiện phê phát xa của nguyên

tử tự do của nguyên tó phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng, lượng phù hợp Hiện nay, người ta đảng một số nguồn năng lượng để kích thích phố AES như ngọn lổa dèn khi, hồ quang diện, lúa lửa diện, plasrua cao ẩn cẩm ứng

(CP)

Nhiéu tác giả đã sử dụng nguồn plasma cao tan cam ứng kích thích phd AES

đề xác định ham lugng Cd, Cu va Pb ương mâu nước, đạt hiệu suất thu hỏi khả cao

Ủu điểm: Nhìn chưng phương pháp Al1S có độ nhạy khá cao, lai tén it mau, có thẻ phân tích đồng thời nhiêu nguyên tế trong cùng một mẫu Vi vậy đây

là plưương pháp dùng dẻ kiểm tra dánh giả hoá chất, nguyên liệu tỉnh khiết, phản

tích lượng vết ion kim loại độc hại trong lương thực, thực phẩm

Nhược điểm: Thương pháp này chỉ cho biết hàm lượng tống kim loại, còn

không cho biết trạng thải liên kết của nó trong mẫu, xuất khác độ chính xác phụ

thuộc rất nhiều vao độ chính xác đấy chuẩn nên sai số là không nhỏ

c Phương pháp phổ hấp thự nguyên tử (AAS) [8]

Nguyên tốc : Khi nguyên tử tổn tại tự do ở thể khí và ở trạng thải nẵng

lượng cø bản, thì nguyễn tử không thu hay không phát ra năng lượng Tức là

Tnguyên tử ở trạng thái cơ bản, Song, nếu chiến vào đấu: hơi nguyên lử tự đo một chim tia sang don sắc có bước sóng, phú hợp, trùng với bước sóng vạch phố phát

xạ đặc trưng của nguyên tổ phản tích, chúng sé hap thy tia sang dé sinh ra một loại phổ của nguyên tử Phổ này được gọi là phố hấp thụ của nguyễn tủ Với hai

kỹ thuật ngưyên tử hóa, nên chúng ta cũng có hai phép do tương ứng Đỏ là phép

đo phổ hắp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F- AAS có độ nhạy cỡ 0,1 ppm) và phép đo phố hap thu nguyên tử không ngọn lửa (GF ~ AAS ) có đô nhạy cao hơn

kỹ thuật ngọn lửa 50- 1000 lần, cỡ 0,1- I ppb

Cơ sở của phân tích định lượng thea AAS là đựa vào mỗi quan hệ giữa

cường độ vạch phổ và nỗng độ nguyên lễ cần phân tích theo biểu thức

A =acx

Có 2 phương pháp định lượng theo phép do AAS là: Phương pháp đường,

chuẩn và phương pháp thêm tiên chuận

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyễn tử có nhiều ưu việt rửur Độ nhạy, độ chính xác cao lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh Với ưu diễn này, ẢAS được thể giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn dễ xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đổi tượng khác nhau

Phép đo phố AAS có thế phân tích được lượng vết của hầu hét các kim

loại và cä những hợp chất hữu cơ hay anion khỏng có phỏ hấp thụ nguyên tử Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngảnh: Dịa chất, công nghiệp hỏa học, hóa dầu,

y học, sinh họ, được phẩm

* Phép do phổ F-AAS:

Ky thuật I-AAS dùng nắng lượng nhiệt của ngọn hia đèn khi để hod hoi

và nguyên tử hoa mau phân tích Do đó mọi quả trình xảy ra trong khi nguyễn tử

hoá mẫu phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đền khí nhưng chủ

yêu là nhiệt độ ngọn lửa Dây là yêu tổ quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu

phân Iích, mọi yếu tổ ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng, dén kết quả của phương pháp phân tích

* Phép đo phố GE-AAS

Ky thuật GF-AAS ra dii sau kỹ thuật F-AA8 nhưng đá được phát triển rất nhanh, nỏ đã nâng cao dộ nhạy của phép xác dịnh lên gấp hàng trăm lần so với

*kỹ thuật F-AA5 Mẫu phân tích bằng kỳ thuật nảy không cần làm giàu sơ bộ và

lượng mẫu tiêu tốn ít

16

Kỹ thuật GF-AAS là quả trình nguyên tit hoa tie khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của đông điện có công suất lớn và trong môi trường, khí trơ (Argon) Quả trinh nguyên tử hoá xây ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoả luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phô hấp thụ nguyên tứ và cuối

cùng là làm sạch cuvet Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tổ quyêt định mọi

điển biến của quá trình nguyên Lử hoả mẫu

Un diém Day là phép đo có dé nhạy cao và độ chọn lọc tương đói cao Giần 6D nguyên tổ hoá học có thể xác định bằng phương pháp này với đô nhạy từ 110'—1.10Ẽ %

Đặc biệt, nêu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoà không ngọn lita thi cé thé

đạt tới độ nhạy 10” % Chính vi có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này

đã dược sử dụng rát rộng rãi rong nhiều lĩnh vực dễ xác định lượng vết các kim loại Một ưu điểm lớn của phép đo lá: trong nhiều trưởng hợp không phải lam

giàu nguyên tổ cần xác định trước khi phân tích Do đó, tồn ít mẫu, Ít thời gian

cũng như hoá chất tính khiết dễ làm giàu mẫu Tránh được sự nhiém ban khi xử

lý mẫu qua các giai đoạn phức tạp Dặc biệt, phương pháp này cho phép phân

tích hàng loạt mẫu với thời gian ngắn, kết quả phân tích lại rat én định, sai số nhỏ

Nhược điểm: Tuy nhiên, bèn cạnh những ưu diễm phép do AAS cũng có

nhược điểm là chỉ cho biết thành phần nguyên tô của chất ở trong mẫu phân tích

nà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mâu

d Phương pháp plasma khối phố cao lẫn cảm ứng TCP- MS

Khi đẫn mẫu phân tích vào ngọn lửa plasma (TCP), trong điền kiện nhiệt

đô cao của plasma, các chất có rong mầu khí đỏ sẽ bị hoá hơi, nguyên từ hoá và

ion hoá tạo thành ion dương có điện tích +1 và các clectron tự do Thu và din đòng ion đó vào thiết bị phân giải phố đế phân chia chủng theo số khối (m/z) sé

tạo ra phố khối của nguyên tử chất cần phân tích Sau đó, đánh giá định tính và định lượng phê thu dược

Kỹ thuật phân tích ICP-MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiện

đại Kỹ thuật này được nghiên cứu và phát triển rái mạnh trong những năm gần

17

day Với nhiều ưu điểm vượt trội của nó, kỹ thuật này được ứng dung rat rong rai trong phân tích rất nhiều đối tượng kháo nhan đặc biệt là trong các lĩnh vực phan tích vết và siêu vét phục vụ nghiên cứu sân xuất vật liệu bán dẫn, vật liêu hat nhân, nghiên cứu địa chất và môi trưởng,

1.5 Một số phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại nặng|ó]

Trong thực tế phân tích, hàm lượng các có trong mầu đặc biệt là hàm

lượng các ion kim loại nặng trong nước thường rất nhỏ, nằm dưới giới hạn phát hiện của các công cụ phân tích Vĩ vậy, trước khi xác định chứng thì cẩn thông qua quá

trình tách và làm giâu

Dé tach, lam giảu kun loại nặng trong nước thường dùng một số phương, pháp thỏng dụng nhĩ phương pháp kết tủa và công kết, phương pháp chiết pha rắn SPE, phương pháp chiếu lồng — lông, phương pháp tách và lam giau bang diện

hoá,

1.51 Phương pháp chiết lãng- lông

* Nguyễn tẮc:

Phương pháp dựa trên sự phân bế chất tan khi được tạo thành ớ đạng phức

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

lấn, thường lả các dụng mỗi hữu cơ và nước

Tach va lam giảu chất bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng có nhiều ưu

điểm hơn so với một số phương pháp làm giảu khác và sự kết hợp giữa phương

pháp chiết với các phương pháp xác định tiếp theo (trắc quang, cực phổ ) có ý

nghĩa rất lớn trong phân tích

* Mội

- Hé chiét Cd- dithizonat trong CCl, hoac CHCh, sau dỏ xác dịnh chúng,

bằng phương phap phé hap thu phan tt (UV-VIS)

§hé chiét thuong ding tong tach, lam giau Cd

- Có thể chiết phức halogenua hoặc thioxianat Caditti bằng các đụng môi

hiiu cu: xiclohexano, metyl isobutyl xeton (MIBK), dietyl ete

- Tao phic chelat vai NaDDC (natridietyldithiocacbamat) tir dung địch dém amoni xitrat @ pH 9,5 dụng môi chiết hà MIBK

18

1.5.2 Phương pháp chiết pha rần (SPE)

Chiết pha rắn SPE (Solid - Phase Extraction) 14 qua trinh phan bé chat tan gitia hai pha léng - rin Pha ran cé thé 14 cac hat silicagen xdp, cdc polime hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính Phương pháp nảy tách, làm giàu

được chất phân tích có lượng vết ra khỏi mẫu ban dau bằng cách hập phụ chúng vào

xnột cột chiết pha rắn, sau đó rửa giải chất phân tích với dụng môi thích hợp cho

phân tích công, cụ Chiét pha rin thay thể cho chiết lông - lỏng rất tốt do chuân bị

mẫu tiện lợi, có các tra điểm như: thm hồi các chất phân tích với hiệu suật cao, chiết

chất phân tích và làm sạch tạp chất đễ dàng, phương pháp tiến hành don giản, giảm lượng duna môi hữu cơ dẫn đến giá thành hạ Hiện nay, chiết pha rắn SPE được img đụng rất rộng rãi trong phân tích mẫu môi trường, mẫu thuốc, mẫu lam sang

1.5.3 Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá [1 1J

Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào việc tách chất cần xác định trên các

điện cực trơ đưới đạng nguyên tô hoặc kết tủa không tan khi cho đỏng điện một

chiều đi qua Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào điện thể, cường dộ dòng, cấu tạo điện cực và nông độ dưng dịch

Ngày nay các phương pháp điện hoa duoc ding đẻ tách hợp chất của đa số

các nguyên tổ hoá học và là phương pháp hữu hiệu vì chúng không, đói héi phải dưa

chất lạ vào đối tượng phân tích 1lơn nữa, khi đùng các phương pháp kết tủa điện

hoá khác nhau với sử dụng các điện cục có thẻ tách các hỗn hợp phức lap gồm xihiểu ion

1.354 Phương pháp cộng kết

Cộng kết là phương pháp kết tủa chất cần phân lích bằng cách đua thêm những chất kết tủa đồng hình, thường gọi là chất góp, vào dói tượng phân tích dễ cộng kết các nguyên tổ khi hảm lượng của chứng rất nhỏ Nhờ vậy mà chất phân tích sẽ được thu góp lại Khi đỏ hàm lượng của nó đã Lắng lên rất nhiễu

Dé tach cac ion của các nguyên tổ vị lượng bằng kết tủa, người ta thường, đụng chất góp để cộng kết với lượng vết nguyên tố cần xác dinh-vi ham lượng

chất cần lách quả nhỏ đến nổi khi dùng các phương pháp kết tủa thông thường,

19

bằng các thuốc thứ nhạy nhất cũng không kết tủa nổi, nhưng khi dùng chất gop kết tủa có thể định lượng được

Người 1a có thế chọn một số hyếroxyt khó tan nh: Fe(OH):: AI(OH); [11] hoặc một số sunfua hay một số chất lều cơ làm chất góp

Thi đụ, muốn kết tủa được các tạp chất kim loại ta đụng chất gép là

bonat bazo của sãi(TTT), được lạo thành khi cho NaạCOk lắc

hidroxit hay mudi

dụng với dung dịch có Fe?" ,Trong quá trình tạo thành hidroxit sắt (1H), tất cã

các kim loại thông thường có trong mẫu đều được kết tản cùng với chất góp

Khi làm kết tuả lượng vết các cation, nếu không xây ra sự lạo phức của chứng và nếu pH! của dung dich cao hon gia tri pli của hidroxit kết tủa các

hidroxit 2-3 don vi thì trong kết tôa chat gop (chat góp là Fe(OH);, Al(OH3 ),

các tạp chất sẽ được lôi cuốn hoán toản vào kết tủa hidroxit, Sy cong két định

lượng các cation là không phụ thuộc vào tích số tan T của các hidroxit của chủng

có đạt hay không Dễ dùng làm chất góp có thể chọn một hidoxit khó tan; một

sunfua của hay kết tổn bất kì một kim loạt nào khó tan; một sun[ua hay kết tủa

‘at ki một kim loại nào với một chất hữu cơ Câu tử vị lượng tạo thành dung dich van vi chat gop hoặc thay thé cdc calion cf cầu lử có lượng lớn trong cầu trúc của kết tủa khi đó có lẽ cấu tử của vi lượng được phân bố trong toàn bộ thế tích

của kết tủa

Ding chat him cơ để kết tủa công kết có thể kết tủa được những lượng vét

nhổ tới 102-108 %, Kết tủa được lạo thành do tac dung cation (hay anion) với các muỗi của ion hữu cơ ngược đầu có khối lượng phân tử lớn Dùng chất hữu cơ

để kết tủa có tr điểm hơn so với chất võ cơ và dé low, (ra, bang cách thay đổi

pH của dung dịch só thể tiên hánh lần lượt và tách được nhiều cation khác nhau bằng cùng chất kết tủa hữu cơ của các chất góp dé đàng bị phân hủy khi đốt chảy

và khi nung kết tủa nên †a đễ thu được nguyên tổ công kết ở trạng thái được làm

giảu và dưới dụng tinh khiết, Mặt khác các chất công kết hữu cơ còn có khả nắng cộng kết được hrợng vết các nguyên tế khi có mặt lương lớn các nguyên tổ khác

20

Vị vây, sự cộng kết bằng các chất cộng kết vô cơ hay hữu cơ là một trong, những phương pháp hữu hiệu để làm giàu các nguyên tổ

Chưa có lý thuyết thống nhất về sự công kết Song người ta phân biệt mới

số dang của quá trình cộng, kết, đó là sự hấp lưu và hấp phụ các ion hoặc các hợp chất của nguyên tố được cộng kết trên bẻ mật chất cộng kết, sự tạo thành dung dịch rẳn giữa các cấu tứ, sự hình thành các trưng tâm kết tỉnh do các hợp chất của nguyên té được công kết tại trung tâm đó sãy ra sự sắp xếp các chất công kết được tách ra, các quá trình trao đối ion Có lẽ bản chất của quá trinh công kết chủ yếu do sự lôi cuốn các nguyên tổ vi lượng vào kết tủa, phụ thuộc vào nhiều

yếu tế vá phương pháp lâm giảu

Ching han có thể đưa vảo nguồn nước một số chất như phèn nhôm,phèn

sắt để tạo thành các kết tủa keo AL Fe Chính các kết tủa này sẽ hấp thụ các ion

khác, chất khác có mặt trong nước Trong những nắm gắn đây người ta thường,

sử dụng các chất công kết hữu cơ (như axit naftalin-J-suforie, rueHy] đa cam) vì khả năng tách ion cao, hoàn toàn cho tách không chi cadimi má còn nhiều ion khác

Tomoharu Minami và cộng sự đã tiễn hành xác định lượng vét ion kim

loại CeŸ'; NỂ" trong nước sông bằng phép đo phé hap thụ nguyên tử sau khi làm

giàu chúng nhờ cộng kết lên seandi hydroxyL ( Se(OH); ) ở pH 8-10 [23]

Các tác giả tiến hành công kết vi hượng các ion kim loại: Cu”, Pb?”,

ca, Co, NP) Mn” trong nude lên Bismui(HI) dietyldithiocacbarmat ở

pli= 9, sau đó xác định bing phuong phap phé F-AAS

Yamazaki va céng su 4% tiến hành cộng kết cađimi từ nước sông bằng

NaQH & pH 9,5 rdi xác định bằng phép do phỏ ETA-AAS Kết quả thụ dược nằm trong khoảng 0,3-0,8ppb Đồng thời cũng thưc hiện sông kết của Cd đưới dạng hidroxit không tan Sau dé lọc tách kết tủa hòa tan trong axit để xác định

BTA-AAS [24]

Phương pháp cộng kết có wu diém: Pon gian, hiéu qua cao, nên mẫu phân

tích được chuyển lừ phức tạp sang đơn giân hơn Đây là phương pháp hữu hiệu

ch và làm giảu cáo ion khi loại trong nước

2L

CHIƯƠNG 2: ĐÓI TƯỢNG VÀ PIIƯƠNG PIIÁP NGIIÊN CỨU

2.1 Đỗi tượng và mục tiêu nghiên cứu

2.1.1 Déi neong và mục tiêu

Hiện nay, cing với sự phát triển của khoa học, còng nghệ thì vấn dẻ ö

nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm các kim loại nặng

gây càng được quan tâm Trong đó phải kế đến nguồn nước ảnh hưởng trực liếp tới sự sống, bị nhiễm các chất dộc hại từ mỗi trường, do dó ngoài viếc nghiên cửu

những hoạt tính sinh học cũng cân phải kiếm tra hãm lượng của các chất có hại, ảnh thưởng tới sức khổu con người Đặc biệt phải giám sói hàm lượng các khu loại nặng

trong dó có cađuni vì chỉ cản một lượng rất nhỏ chứng cũng có thể gây độc cao đối

với con người và động vật Chính vi vậy, đổi tượng và mục tiêu cửa luận văn này là

* Sử dụng phương pháp cộng kết và kỹ thuậi quang phổ hấp trụ nguyên tử đề lách, lâm giàu cadtmi góp phần xác Äịnh cađimi trong đổi lượng môi trường `"

31.2 Phương pháp ứng dụng đễ nghiên cứu

Phương pháp cộng kết là phương pháp đặc hiệu đề xác định lượng vết thâu hết các nguyên tổ kim loại trong môi trường Tuy nhiên hàm lượng cađimi trong nước quá nhỏ khỏ xác định vi vậy chúng tôi chọn dùng chất gây déng két

tủa voi cadimi 14 ion niken có mặt thuốc thử dietyldithieeacbarmat (DDTC) để

tách và làm giàu cadimi, kết hợp kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

(F-AAS) x4c định hàm lượng cadimi trong mẫu phân tích

31.3 Các nội dụng nghiên cửu

ước 1: Khảo sắt các điều kiện phủ hợp phép đo phổ !-AAS của Cd

Bước 2: Khảo sát khoảng tuyên tính và xây đựng đường chưản cađimi trong phép đo phỏ F-AAS

Bước 3: Nghiên cửu các yêu tỏ ảnh hưởng dồn việc tách và làm giàu

cađimi theo phương phảp cộng kết như:

- Ảnh hưởng của pH dến hiệu suất thu hổi cadimii

- Ảnh hưỡng của thể tích Ni?” (1000 ppm ) gây dẳng kết tủa với cadimi

2

- Ảnh hưỡng thể tich thuốc thử DDTC 2% tới sự hấp thụ cadimi

- Ảnh hưởng của axit và dung môi hòa tan kết tủa

- Ảnh hưởng của một số cafion va anion đến hiệu suất thu hải cađimi

Nước 4 Khảo sát, xác định lượng cadimi trong nước đ một số địa bàn có

nguy cơ nhiễm cadimi tại khu vực Hà Nội

*Xác định phạm vì lấy mẫu và đối tượng lÃy mẫu

Qua tai liệu tham khảo sơ bộ vẻ tình trạng ö nhiễm kia loại nặng va cy thé

là cađimi tại một số khu vực tại Hà Nội chúng tôi lây lây mẫu tại một số con sông và hỗ: Sông Tô I.jch, sông Nhuệ, sông Hồng, sông Sét, hỗ Tây, hỏ Giảng

Võ, hỗ Hoàn Kiểm

*Tiến hành tách va lam giau Cd(IT) theo các điều kiên tối ưu đã xác định

trong các mẫu thực tế cẳn phân tích

*Sử dụng máy đo quang phê hấp thụ nguyên tứ để xảc định nông độ cadimi

trong các đôi tượng mẫu đã được tách và lâm giàu

2.2 Dụng cụ và máy móc

Các trang thiết bị, dụng cụ cần thiết cho quả trình xác định cadimi bằng, phương pháp công kết kết hợp kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử:

- Dita thiy tinh

- Ống đong, phễu loc thity tinh xép 3G4

2.3 Hóa chất sử dụng,

Tất cả hóa chất sử đụng déu ding hoa chit Merck:

~ Dmg dich chuẩn Cđ”" 1000 ppm trong HNO¿ 2%

- Dung dịch chuẩn Ni?” 1000 ppm trong HNO; 2%

-Thuéc thir DDTC 2%: Can 0,3151 gam dietyldithiocacbarmat natri trihydrat (C¡H¡ạ S;Na.3Hạ0), hỏa làn bằng nước cất hái lần bình định mức 50 tr dược dung dich Na- DDTC 2%

- Các dung dịch axit HNO¿; NH;, CH;COOH 10%, đều được tính toán pha

từ các dụng địch đặc bạn đâu HNO¿ 659, CH;COOH 99%,

- Dung dịch CHạCOONH+; CHạCOONa nông độ 10%

- Dmg mỗi axeton

- Cée dung dich Na', K'; Mg?'; Ca?", ZnẺ'; NỈ; Fe) ; CC” đều dược

chuẩn bị tử các loại hoá chất tỉnh khiết (Merk),

2.4 Giới thiệu phương pháp phố hấp thụ nguyên tử

2.4.1 Nguyên tắc cũa phương pháp

Cơ sở lý thuyết của phép do phổ hấp thy nguyén ti AAS la dựa trên sự hap thụ năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do của nguyên lễ ở rạng, thái hơi, khi chiếu chim tia bức xạ qua đâm hơi nguyên tử của nguyễn tổ ấy

Môi trưởng hấp thụ chính là đám hơi các nguyên tử tự do của mẫu phân tích

Đo đó, muốn thực hiện phép đo AAS cẩn phải có các quá trình sau

1 Chuyển mẫu phân tích tử trạng thải ban déu (rắn hoặc dung dịch) thành

trạng thái hơi của các nguyễn tử tự đo Dây là quá trình nguyên tử hoá mẫu

2 Chiếu chùm tia phát xạ đặc trưng của nguyên tổ cần phân tích từ nguồn

bức xạ qua đảm hơi nguyên tử tự do ấy Các nguyên tử của nguyên tỏ cần xác

định trong đám hơi sẽ hấp thụ những tía búc xa nhất định vã tạo ra phổ hấp thụ của nó

3 Tiếp đỏ, nhờ hệ thống quang học, người ta thu, phân ly vả chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tế cân phân tích đề đo cường độ của nó Cường độ

đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ Trong một giới hạn nông độ

24

xác dịnh, tin hiệu này phụ thuộc tuyến tinh vào nông độ của nguyên tổ cần xác

định trong mẫu theo phương trình:

bị Hằng số bản chất, phụ thuộc vào nông độ ((

Thương trình trên lả cơ sở định lượng phép do AAS

Tủy thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu rnà người t2 phân biệt phố hấp;

thụ nguyên tử ngọn lúa (F-AAS) cho độ nhạy cở ppm Phỏ hấp thụ nguyên tử không ngọn hia (GF-AAS) che độ nhạy đến ppb

3.4.2 Hệ trang bị của phép áo

Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thông trang thiết bị đo

AAS gém cac phan sau:

1, Nguồn phát chủm tia bức xạ cộng hướng của nguyên tổ cầu phân tích

Dé có thể là đèn eatot rỗng (ICL), đèn phóng điện không điện cực (LĐL) hoặc nguốnbức xạ điện liên tụo đã được biển điệu

3 Hệ thông nguyên tử hoá mẫu

- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lủa đèn khí (F-A A8)

3 Bộ phan đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần do hướng vào nhân quang điện dể do tím hiện AA8

4 Bộ phận khuéch đại và chỉ thị tín hiệu A AS Phần chỉ thị tín biện có thể là:

~ Điện kế chỉ tin higu AAS

- B6 ty ghi cdc pic hap thụ

- Đệ chỉ thị hiện số

~ Máy tỉnh (computer) với màn hình video, để hiện thị, lưu trữ, xử lý số liệu

Dưới day lá sơ đỗ mày quang phê hấp thụ ngon lửa F-AAS chúng tôi sử

dụng để nghiên cứu tại bộ môn hóa phân tích trường đại học Khoa học Tự

hiên-Đại học Quốc Gia Hà Nội