xác định nitrat, nitrit trong một số mẫu nước mặt và nước ngầm xung quanh khu vực nhà máy phân đạm bắc giang bằng phương pháp trắc quang và phương pháp phân tích dòng chảy (fia)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN THỊ LÝ XÁC ĐỊNH NITRAT, NITRIT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC NGẦM XUNG QUANH KHU VỰC NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM BẮC GIANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ PHƯƠNG P

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRẦN THỊ LÝ

XÁC ĐỊNH NITRAT, NITRIT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC MẶT

VÀ NƯỚC NGẦM XUNG QUANH KHU VỰC NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM BẮC GIANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DÒNG CHẢY (FIA)

Thái Nguyên - năm 2010

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRẦN THỊ LÝ

XÁC ĐỊNH NITRAT, NITRIT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC MẶT

VÀ NƯỚC NGẦM XUNG QUANH KHU VỰC NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM BẮC GIANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DÒNG CHẢY (FIA)

Chuyên ngành: Hoá phân tích

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Ri (Khoa Hoá - Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội) đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Thạc sỹ Chu Đình Bính (Khoa công nghệ hoá học

- Đại học Bách khoa Hà Nội) đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện

đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các thày, cô giáo trong khoa Hoá - Đại học Sư phạm Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên và các thày cô trong phòng phân tích – Khoa Hoá - Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để giúp tôi hoàn thành đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường trung học phổ thông Lý Thường Kiệt đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học

Tôi xin cảm ơn bạn Nguyễn Thu Hương đã luôn bên cạnh, động viên và giúp

đỡ trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu và học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn

Thái Nguyên, tháng năm 2010

Tác giả

Trần Thị Lý

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kì một công trình khoa học nào khác

Tác giả

TRẦN THỊ LÝ

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về nitrat và nitrit 3

1.2 Chu trình của nitơ và tác hại của nitrat, nitrit 6

1.2.1 Chu trình của nitơ 6

1.2.2 Tác hại của nitrat và nitrit 7

1.3 Các phương pháp xác định nitrat và nitrit 9

1.3.1 Các phương pháp xác định nitrat 9

1.3.2 Các phương pháp xác định nitrit 14

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18

2.1 Đối tượng nghiên cứu 18

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 18

2.2.1 Phương pháp trắc quang 18

2.2.2 Phương pháp bơm mẫu vào dòng chảy (FIA) 19

2.2.3 Nội dung nghiên cứu 21

2.3 Hoá chất và dụng cụ, thiết bị 21

2.3.1 Hoá chất 21

2.3.2 Dụng cụ, thiết bị 22

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát các điều kiện đo 23

3.1.1 Phương pháp trắc quang 23

3.1.2 Phương pháp bơm mẫu vào dòng chảy (FIA) 30

3.2 Đánh giá chung về phương pháp 40

3.2.1 Phương pháp trắc quang 40

3.2.2 Phương pháp FIA 47

3.3 Khảo sát cột khử Cd – Cu 51

3.3.1 Chuẩn bị cột khử 50

3.3.2 Xác định chiều dài cột khử 52

3.5 Xác định một số mẫu thực tế 55

3.5.1 Xác định một số mẫu thực tế bằng phương pháp trắc quang 55 3.5.2 Xác định một số mẫu thực tế bằng phương pháp FIA 59 3.5.3 So sánh kết quả xác định nitrit, nitrat giữa phương pháp trắc

quang và phương pháp FIA 62

KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined

1 TIẾNG ANH

CV Coefficient variation

EDTA Ethylene diamine tetra acetic acid

EEC European ecomomic community

FIA Flow injection analysis

LOD Limit of detection

LOQ Limit of quantity

ppm parts per milion

RSD Relative standard deviation

SD Standard deviation

UV – VIS Ultra violet visible

WHO World health organization

2 TIẾNG VIỆT

Hpic Chiều cao pic

HS Hiệu suất thu hồi

Bảng 3.1: Kết quả ảnh hưởng của pH tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu 24

Bảng 3.2: Kết quả ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu 25

Bảng 3.3: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ axit sunfanilic đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu 26

Bảng 3.4: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử  - naphtylamin đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu 27

Bảng 3.5: Kết quả ảnh hưởng của các ion đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu 28

Bảng 3.6: Kết quả ảnh hưởng của EDTA đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu 29

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát khả năng che của EDTA với Fe3+ trong phương pháp trắc quang 30

Bảng 3.8: Kết quả ảnh hưởng của pH tới chiều cao pic của hợp chất màu 31

Bảng 3.9: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ đệm tới chiều cao pic của hợp chất màu 32

Bảng 3.10: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ axit sunfanilic tới chiều cao pic của hợp chất màu 33

Bảng 3.11: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ naphtylamin tới chiều cao pic của hợp chất màu 34

Bảng 3.12: Kết quả ảnh hưởng của chiều dài vòng phản ứng tới chiều cao pic của hợp chất màu 36

Bảng 3.13: Kết quả ảnh hưởng của tốc độ bơm pha động của hợp chất màu 37

Bảng 3.14: Kết quả ảnh hưởng của các ion đến chiều cao pic 38

Bảng 3.15: Kết quả ảnh hưởng của EDTA đến chiều cao pic của hợp chất màu 39

Bảng 3.16: Kết quả khảo sát khả năng che của EDTA với Fe3+ trong phương pháp FIA 39

Bảng 3.17: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2- 40

Bảng 3.18: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit 41

Bảng 3.19: Bảng kết quả tính hệ số B’ 43

Bảng 3.20: Kết quả khảo sát độ lặp lại của phép đo quang 44

Bảng 3.23:Ảnh hưởng của nồng độ NO2- đến chiều cao pic 47

Bảng 3.24: Kết quả khảo sát độ lặp lại của phép đo FIA 48

Bảng 3.25: Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp FIA 50

Bảng 3.26: Các điều kiện tối ưu xác định NO2- bằng phương pháp FIA 51

Bảng 3.27: Kết quả xác định chiều dài cột khử 52

Bảng 3.28: Kết quả xác định hiệu suất khử cột 53

Bảng 3.29: Kết quả xác định tổng nitrat và nitrit 54

Bảng 3.30: Một số mẫu thực tế 55

Bảng 3.31: Kết quả xác định nitrit trong mẫu thực tế bằng phương pháp trắc quang 56

Bảng 3.32: Kết quả xác định nitrat trong mẫu bằng phương pháp trắc quang 57

Bảng 3.33: Kết quả xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp trắc quang 58

Bảng 3.34: Kết quả xác định nitrit trong mẫu thực tế bằng phương pháp FIA 59

Bảng 3.35: Kết quả xác định nitrat trong mẫu bằng phương pháp FIA 60

Bảng 3.36: Kết quả xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp FIA 61

Bảng 3.37: Bảng so sánh kết quả xác định nitrit và nitrat giữa phương pháp trắc quang và phương pháp FIA 62

Hình 1: Sự biến đổi các hợp chất chứa nitơ trong môi trường 7

Hình 2: Máy trắc quang UV - 1650PC của hãng Shimazu (Nhật Bản) 19

Hình 3: Sơ đồ hệ FIA xác định nitrit 20

Hình 4: Hệ thống máy đo FIA 21

Hình 5: Phổ cực đại hấp thụ quang của hợp chất màu 23

Hình 6: Đồ thị ảnh hưởng của pH tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu 24

Hình7: Đồ thị ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu 25 Hình 8: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ axit sufanilic tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu 26

Hình 9: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử  - naphtylamin tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu 27

Hình 10: Đồ thị ảnh hưởng của các ion tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu 29

Hình 11: Đồ thị ảnh hưởng của pH đến chiều cao pic của hợp chất màu 32

Hình 12: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ đệm đến chiều cao pic của hợp chất màu 33

Hình 13: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ axit sunfanilic đến chiều cao pic của hợp chất màu 34

Hình 14: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ naphtylamin đến chiều cao pic của hợp chất màu 35

Hình 15: Đồ thị ảnh hưởng của chiều dài vòng phản ứng tới chiều cao pic của hợp chất màu 36

Hình 16: Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ bơm pha động tới chiều cao pic của hợp chất màu 37 Hình 17: Đồ thị ảnh hưởng của các ion cản trở đến chiều cao pic 38

Hình 18: Khoảng tuyến tính của nitrit 41

Hình 19: Đồ thị đường chuẩn xác định nitrit 41

Hình 20: Đường chuẩn của NO2- 47

Hình 21: Cột khử Cd - Cu 49

MỞ ĐẦU

Ngày nay, trong xu thế tiến tới quá trình phát triển bền vững thì vấn đề ô nhiễm môi trường sống và sự ảnh hưởng của nó đến sức khoẻ và tính mạng con người đang được toàn nhân loại quan tâm Sự ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động cần được giải quyết không chỉ bó hẹp trong từng quốc gia riêng rẽ mà nó trở thành vấn đề toàn cầu

Ở nước ta quá trình phát triển các khu công nghiệp, các khu chế xuất, các nhà máy sản xuất đó góp phần tăng trưởng kinh tế, thúc đẩy đầu tư và sản xuất công nghiệp, góp phần hình thành các khu đô thị mới, giảm khoảng cách giữa các vùng Tuy nhiên bên cạnh sự chuyển biến tích cực về kinh tế là những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái do các khu công nghiệp gây ra Hậu quả là môi trường nước kể cả nước mặt và nước ngầm ở nhiều khu vực đang bị ô nhiễm nghiêm trọng

Khi sử dụng nguồn nước có chứa hàm lượng nitrat và nitrit cao sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ con người Nitrat vào cơ thể người sẽ tham gia phản ứng khử ở

dạ dày và đường ruột do tác dụng của các men tiêu hoá sinh ra nitrit Nitrit sinh ra phản ứng với hemoglobin tạo thành methaemoglobinemia làm mất khả năng vận chuyển oxi của hemoglobin Hiện tượng này đặc biệt thấy rõ ở trẻ em (bệnh Blue baby) Hơn nữa, nitrit trong cơ thể dễ tác động với các amin tạo thành nitrosamine - một hợp chất tiền gây ung thư

Khi dùng thực phẩm hay nguồn nước chứa hàm lượng nitrit, nitrat vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây ngộ độc, ở liều lượng cao có thể gây chết người Vì vậy

mà những thực phẩm và các nguồn nước có chứa nitrat và nitrit cao cần phải loại bỏ

và việc xác định hàm lượng chúng có ý nghĩa rất quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước, chất lượng nông sản và rau quả

Để ngăn ngừa và giải quyết các hậu quả của ô nhiễm nitrat, nitrit trong thực phẩm, nông sản và nước cần phải thực hiện biện pháp kiểm soát ô nhiễm, khống chế

độ ô nhiễm trong quá trình sản suất và sinh hoạt, đồng thời tìm biện pháp xử lí các chất gây ô nhiễm trước khi đổ vào môi trường

Với những mục tiêu trên, việc đề xuất một phương pháp phân tích đơn giản, nhanh và có độ nhạy cao có ý nghĩa rất quan trọng Có thể sử dụng nhiều phương pháp phân tích lượng vết nitrat và nitrit như: các phương pháp sắc ký, các phương pháp điện hoá, Phương pháp trắc quang và phương pháp phân tích dòng chảy đó

và đang được sử dụng rộng rói do có độ nhạy và độ chọn lọc cao, hơn nữa phương pháp phân tích khá đơn giản cho phép phân tích hàng loạt mẫu

Vì vậy, trong bản luận văn này, chúng tôi tiến hành xác định nitrat, nitrit trong một số mẫu nước mặt và nước ngầm xung quanh khu vực nhà máy phân đạm Bắc Giang bằng phương pháp trắc quang và phương pháp phân tích dòng chảy (FIA)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về nitrat và nitrit

Nitơ tồn tại trong thiên nhiên chủ yếu dưới dạng phân tử hai nguyên tử N2 và

là một nguyên tố khá phổ biến trong thiên nhiên, chiếm 78,03% thể tích của không khí Một cách gần đúng có thể coi thể tích của không khí gồm có 4 phần N2 và một phần O2

Trong phân tử N2, nitơ liên kết với nhau bằng ba liên kết cộng hoá trị Để phá vỡ liên kết này cần một năng lượng rất lớn khoảng 942 kJ/mol Điều này giải thích tính trơ của phân tử N2

Nitơ có trong mọi sinh vật dưới dạng hợp chất hữu cơ phức tạp như protein, axit nucleic, một số sinh tố và kích thích tố, chất màu của máu, clorophin Nitơ là một trong những nguyên tố dinh dưỡng chính đối với thực vật Bởi vậy trong nông nghiệp, những lượng lớn hợp chất của nitơ được thường xuyên cung cấp cho đất dưới dạng phân đạm để nuôi cây trồng Trong nước mưa có một lượng nhỏ axit nitơrơ (HNO2) và axit nitric (HNO3) được tạo thành do hiện tượng phóng điện trong khí quyển

Nitơ tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hoá khác nhau ở các dạng như

Trong đó nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hoá sp2, ba obitan lai hoá tham gia tạo thành ba liên kết  với ba nguyên tử oxi Obitan 2p còn lại ở nitơ tạo nên một liên kết  không định chỗ với ba nguyên tử oxi

Ion NO3 không có màu nên các muối nitrat của những cation không màu đều không có màu Hầu hết các muối nitrat đều dễ tan trong nước Một vài muối hút ẩm trong không khí như NaNO3 và NH4NO3 Muối nitrat của những kim loại hoá trị hai

và hoá trị ba thường ở dạng hydrat

Muối nitrat khan của kim loại kiềm khá bền với nhiệt (chúng có thể thăng hoa trong chân không ở 380 - 5000C) Còn các nitrat của kim loại khác dễ phân huỷ khi đun nóng Độ bền nhiệt của muối nitrat phụ thuộc vào bản chất cation kim loại

Nitrat của những kim loại hoạt động đứng trước Mg ở trong dãy thế điện cực tăng dần, khi đun nóng bị phân huỷ thành nitrit và oxi

Ví dụ: 2 NaNO3  t0

2 NaNO2 + O2Nitrat của những kim loại từ magie đến đồng, khi đun nóng bị phân huỷ thành oxit, nitơ oxit và oxi

Ví dụ: 2 Pb(NO3)2  t0

2 PbO + 4 NO2 + O2 Nitrat của những kim loại kém hoạt động hơn đồng, khi đun nóng bị phân huỷ đến kim loại

Ví dụ: Hg(NO3)2  t0

Hg + 2 NO2 + O2Cách phân huỷ khác nhau đó của muối nitrat kim loại là do độ bền khác nhau của muối nitrit và oxit của các kim loại quyết định

Do dễ mất oxi, các muối nitrat khan khi đun nóng là chất oxi hoá mạnh Ion

H

NO3  2    2  2 , E0 = +0,80 V

O H HNO e

H

NO3  3   2  2  2 , E0 = +0,94 V

O H NO e

H

NO3  4   2   2 2 , E0 = +0,96 V

O H N e

H

2

15



, E0 = +1,25 V

O H NH e

H

NO310  8  43 2 , E0 = +0,88 V Trong môi trường trung tính, ion NO3 hầu như không có khả năng oxi hoá, nhưng trong môi trường kiềm có thể bị Al, Zn khử đến NH3

Ví dụ: NaNO3 + 4Zn +7NaOH + 6H2O  4Na2[Zn(OH)4] + NH3

Cd là một kim loại kém hoạt động trong môi trường axit yếu có thể khử được

Trong đó nguyên tử N ở trạng thái lai hoá sp2, hai obitan lai hoá tham gia tạo thành liên kết  với hai nguyên tử O và một obitan lai hoá có cặp electron tự do Một obitan 2p còn lại không lai hoá của nitơ có một electron độc thân tạo nên liên kết  không định chỗ với hai nguyên tử O

Nhờ có cặp electron tự do ở nitơ, ion NO2 có khả năng tạo liên kết cho nhận với ion kim loại Một phức chất thường gặp là natri cobantinitrit Na3[Co(NO2)6] Đây

là thuốc thử dùng để phát hiện ion K+ nhờ tạo thành kết tủa K3[Co(NO2)6] màu vàng

Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng không phân huỷ khi nóng chảy mà chỉ phân huỷ trên 5000C Nitrit của các kim loại khác kém bền hơn, bị phân huỷ khi đun nóng, chẳng hạn như AgNO2 phân huỷ ở 140o

C, Hg(NO2)2 ở 750C

Trong môi trường axit, muối nitrit có tính oxi hoá và tính khử như axit nitrơ Axit nitrơ cũng như muối NaNO2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoá học, nhất là công nghiệp phẩm nhuộm azô

Dung dịch axit nitrơ được điều chế dễ dàng khi axit hoá dung dịch muối nitrit

Ví dụ: Ba(NO2)2 + H2SO4  2 HNO2 + BaSO4

1.2 Chu trình của nitơ và tác hại của nitrat, nitrit

1.2.1 Chu trình của nitơ

Chu trình của nitơ chủ yếu là các phản ứng liên quan đến sinh học Tất cả các phản ứng trong chuỗi:

N2  NH3  NO2-  NO3-  NH4+  Protein

và các phản ứng ngược lại thành N2 đều có thể do vi sinh vật thực hiện

Các hợp chất của nitơ xuất hiện trong nước như NH4+, NO2-, NO3- là sản phẩm của quá trình phân huỷ vi sinh yếm khí (NH4+), hiếu khí (NO2-, NO3-) các chất hữu cơ chứa nitơ từ xác các sinh vật, chất thải hữu cơ ở giai đoạn đầu các chất đạm dưới tác dụng cảu vi khuẩn yếm khí sẽ phân huỷ thành NH3:

(NH2)2CO + H2O  2 NH3 + CO2 Ion amoni (NH4+) trong nước sau một thời gian tương đối dài sẽ chuyển dần thành NO3-

Các nguồn thải từ một số ngành công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm chứa các hợp chất của nitơ đưa vào nước một lượng khá lớn NO3-

Thành phần nitơ trong đất chủ yếu ở dạng hữu cơ, do kết quả của quá trình phân huỷ thực vật và động vật chết, phân, nước tiểu nó được chuyển hoá thành NH3, NH4+ sau đó bị oxi hoá bởi vi khuẩn tạo thành NO2- rồi NO3- và thực vật sử dụng NO3-làm chất dinh dưỡng Tuy nhiên, nồng độ tự nhiên của nitrat trong đất không cao lắm, chưa đủ để đảm bảo cho cây trồng có năng suất cao Vì vậy, người nông dân phải bổ sung vào đất các loại phân đạm như urê (NH2)2CO , NH4NO3, (NH4)2SO4 đều đặn

để cấp thêm nitơ cho đất, nhất là sau khi thu hoạch đất bị bạc màu Khi đó các vi khuẩn sẽ chuyển hoá NH4+ thành NO3- để cho cây hấp thụ [3], [14],

Ngày nay do sử dụng phân đạm trong sản suất nông nghiệp quá nhiều và chưa đúng quy định là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm NO3- trong nước Tuy nhiên, nitrat và amoni một phần chủ yếu được cây cối hấp thụ, một phần giải phóng

ra ngoài khí quyển dưới dạng N2, NH3 và phần còn lại tích tụ trong đất và tan trong nước ngầm Từ đó cho thấy nếu lượng đạm đưa vào đất càng nhiều thì lượng NO3-

dư thừa càng tăng

Hình 1: Sự biến đổi các hợp chất chứa nitơ trong môi trường

1.2.2 Tác hại của nitrat và nitrit

Theo đánh giá của tổ chức y tế thế giới WHO thì hàm lượng NO3- trong nước mặt, nước ngầm sử dụng cho cấp nước sinh hoạt ở hầu hết các nước phát triển đang tăng lên

Trong các cây lương thực như lúa mì, ngô, đậu xanh thì hàm lượng nitrat thấp Còn trong các loại rau ăn, nhất là bắp cải, súp lơ có hàm lượng nitrat cao

Hàm lượng nitrat trong lương thực, rau quả liên quan chặt chẽ tới lượng đạm

sử dụng Nếu bón phân vừa đủ, cây cối phát triển tốt và lượng nitrat dư thừa trong đất còn rất ít, không đáng kể Nếu bón phân vượt quá lượng đạm cần thiết thì lượng nitrat dư thừa trong đất tăng lên Lượng nitrat dư thừa này sẽ đi vào các nguồn nước mặt, nước ngầm gây ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người

NO3- khi vào cơ thể người tham gia phản ứng khử ở dạ dày và đường ruột do tác dụng của các men tiêu hoá sinh ra NO2- Nitrit sinh ra phản ứng với hemoglobin tạo thành methaemoglobinemia làm mất khả năng vận chuyển oxi của hemoglobin

Thông thường hemoglobin chứa Fe2+, ion này có khả năng liên kết với oxi Khi có mặt NO2- nó sẽ chuyển hoá Fe2+ làm cho hồng cầu không làm được nhiệm

vụ chuyển tải O2 Nếu duy trì lâu sẽ dẫn tới tử vong

4HbFe2+(O2) + 4 NO2- + 2 H2O  2 HbFe3+ + OH- + 4 NO3- + O2

Sự tạo thành methaemoglobinemia đặc biệt thấy rõ ở trẻ em Trẻ em mắc chứng bệnh này thường xanh xao (bệnh Blue baby) và dễ bị đe doạ đến cuộc sống đặc biệt là trẻ dưới 6 tháng tuổi

Ngoài ra, NO2- trong cơ thể dễ tác động với các amin tạo thành nitrosamine- một hợp chất tiền gây ung thư

NO3- + H+ + 2e  HNO2 + H2O Các hợp chất nitroso được tạo thành từ amin bậc hai và axit nitrơ (HNO2) có thể trở nên bền vững hơn nhờ tách loại proton để trở thành nitrosamine

R1

R2H Nitrosamin

Các amin bậc ba trong môi trường axit yếu ở pH = 3 - 6 với sự có mặt của ion nitrit chúng dễ dàng phân huỷ thành anđehit và amin bậc hai Sau đó amin bậc hai tiếp tục chuyển thành nitrosamin:

Các amin bậc hai thường xuất hiện trong quá trình nấu rán thực phẩm giàu protein hay quá trình lên men Nitrit có trong rau quả vào khoảng 0,05 - 2 mg/kg Khi dùng thực phẩm hay nguồn nước chứa hàm lượng nitrit vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây ngộ độc, ở liều lượng cao có thể gây chết người Vì vậy những thực phẩm và các nguồn nước có chứa nitrat và nitrit cao cần phải loại bỏ và việc xác định hàm lượng chúng có ý nghĩa rất quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước, chất lượng nông sản và rau quả

Do nitrat và nitrit có độc tính cao như vậy nên tổ chức y tế thế giới và các quốc gia đều có những quy định về hàm lượng nitrat và nitrit trong các rau quả, trong nước uống, nước sinh hoạt Quy định về hàm lượng nitrat và nitrit trong nước uống của một số quốc gia, tổ chức như sau:

-(mg/l)

Hàm lượng NO2(mg/l)

Với phép chuẩn độ ngược thì một lượng chính xác dung dịch chuẩn Fe2+được cho dư so với lượng cần thiết vào dung dịch mẫu Sau đó lượng dư Fe2+

được chuẩn độ bằng dung dịch Cr2O72- với chất chỉ thị là ferroin Các phản ứng xảy ra như sau:

NO3- + 3Fe2+ + 4H+  NO + 3Fe3+ + 2H2O 2Fe2+ + Cr2O72- + 14H+  6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O Phản ứng giữa Fe2+ và NO3- xảy ra nhanh hơn khi đung nóng dung dịch và có mặt của lượng dư axit H2SO4 65% Do NO sinh ra phản ứng với oxi không khí tạo thành các chất có khả năng bị khử hay bị oxi hoá bởi Fe2+ nên trong quá trình phản ứng và chuẩn độ phải được tiến hành trong môi trường khí CO2 Điều này được thực hiện bằng cách thêm một lượng nhá NaHCO3 trước khi đun nóng và chuẩn độ

Phương pháp này có thể xác định cả lượng nhỏ và lượng lớn NO3- trong mẫu phân tích

1.3.1.2 Các phương pháp so màu [3]

Các phương pháp so màu cũng được dùng để xác định NO3- dựa trên ba loại phản ứng sau:

+ Nitrat hoá các hợp chất phenolic

+ Oxi hoá các hợp chất hữu cơ có nhóm mang màu đặc trưng

+ Khử NO3- thành NO2- hoặc NH3 rồi xác định chúng theo phương pháp thích hợp

Trong đó phương pháp nitrat hoá chủ yếu được sử dụng để xác định NO3- với thuốc thử thường dùng là axit phenol đisunfonic

Khi sử dụng thuốc thử axit phenol - 2,4 - đisunfonic, ion NO3- phản ứng với axit này tạo thành axit nitro phenol đisunfonic Trong môi trường kiềm, axit nitro phenol đisunfonic tạo thành một muối có màu vàng cho độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng = 410 nm Phương pháp này được sử dụng đầu tiên bởi Harper (1924)

Cơ chế của phản ứng như sau:

OH

H2O+

3H2O+

Hiện nay, ở châu âu người ta chú ý nhiều đến thuốc thử natri salixylat Với

sự có mặt của natri salixylat, nitrat tạo thành hợp chất có màu vàng dạng p - nitrosalixylat cho độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng = 410 nm

OH

NO3

-O3N+

OHCOONa

Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng đơn giản và có độ nhạy cao Tuy nhiên, nếu trong mẫu có mặt các hợp chất hữu cơ thì làm thay đổi màu của sản phẩm màu Do đó, cần phải loại bỏ chất hữu cơ trước khi phân tích Hơn nữa, khi có mặt clorua sẽ tạo thành nitrosylclorua ảnh hưởng đến kết quả phân tích

Vì vậy, trước khi phân tích cũng phải loại trừ ảnh hưởng của clorua

1.3.1.3 Phương pháp bơm mẫu vào dòng chảy ( FIA ) [5]

FIA là một phương pháp kĩ thuật phân tích động, trong đó mẫu phân tích ở dạng lỏng được bơm trực tiếp vào dòng chất mang chuyển động liên tục Sau đó mẫu đi đến vòng phản ứng, rồi trong vòng phản ứng chất phân tích sẽ phản ứng với thuốc thử có trong chất mang để tạo ra sản phẩm có thể phát hiện được theo một tính chất hoá lí nào đó của nó nhờ một detector thích hợp Các tính chất hóa lí có thể phát hiện như:

+ Sự hấp thụ quang phân tử UV-VIS

+ Sự hấp thụ quang nguyên tử

+ Tính chất huỳnh quang

+ Sự thay đổi chiết suất trong pha động

+ Sự thay đổi điện thế

Để xác định nitrat bằng phương pháp FIA người ta tiến hành hai thí nghiệm sau: Thí nghiệm 1: Xác định hàm lượng NO2-

Trong môi trường axit yếu ion NO2- phản ứng với thuốc thử sunfanyl amin

và N- etylen điamin một cách định lượng và tạo thành hỗn hợp điazo hấp thụ mạnh

ở bước sóng 540 nm Nếu bơm mẫu phân tích vào FIA có dòng chất mang chứa thuốc thử trên thì có thể xác định được nồng độ NO2- trong mẫu nhờ detector hấp thụ quang UV-VIS ở bước sóng 540 nm

có E1/2  0 , 9  1 , 1V phụ thuộc vào nồng độ NO3-

Kolthoff và các cộng sự là những người đầu tiên nghiên cứu xác định NO3bằng dòng cực phổ xúc tác Các tác giả cho rằng trong nền HCl (0,1M  0,001M) chứa một lượng nhỏ urani axetat sự khử U(VI) xảy ra theo hai bước:

-U(VI) + e  U(V) U(V) + e  U(III) tạo nên hai sóng cực phổ:

Sóng thứ nhất ứng với sự khử U(VI) xuống U(V) có thế bán sóng

Phương pháp này không bị ảnh hưởng bởi ion NO2- nên có độ chính xác cao

Các phản ứng xảy ra:

2KNO2 + CO(NH2) + 2HCl  2N2 + CO2 + 3H2O + 2KCl

KNO2 + HSO3NHS2  N2 + KHSO4 + H2O Sau đó, đun nóng dung dịch và tạo môi trường axit mạnh thì nitrat sẽ phản ứng tạo thành khí N2O:

2KNO3 + CO(NH2)2 + 2HCl  2N2O + CO2 + 3H2O + 2KCl

2KNO3 + HSO3NH2 + HCl  N2O + H2SO4 + H2O + KCl

Khí N2 và N2O được giữ lại trong trắc đạm kế bằng dung dịch KOH trên 50%

1.3.1.6 Phương pháp xác định tổng NO3 và NO2 [3]

Người ta có thể xác định tổng NO3- và NO2- trong cùng một mẫu bằng phương pháp khá đơn giản là sử dụng hỗn hợp Cd - Cu

Nguyên tắc của phương pháp như sau:

Ion NO3- bị khử thành ion NO2- với sự có mặt của Cd Các hạt Cd được xử lí với dung dịch CuSO4, sau đó được nạp vào cột thuỷ tinh Phản ứng khử tiến hành tốt nhất ở pH = 6 - 8 Hiệu suất khử đạt 88 - 90%

Ion NO2- được xác định nhờ phản ứng tạo màu azô hoá bằng axit sunfanilic

và  - naphtylamin Phức tạo thành có cường độ màu lớn Cực đại hấp thụ ở bước sóng max= 522 nm với hệ số hấp thụ  = 4.104

Phương pháp này được dùng để phân tích NO3- với nồng độ nhở hơn 1ppm

mà các phương pháp khác không đủ nhạy để phát hiện

1.3.2 Các phương pháp xác định nitrit

1.3.2.1 Phương pháp thể tích [3]

Phương pháp này có thể xác định được nitrit dựa trên cơ sở oxi hoá nitrit thành nitrat khi dùng thuốc thử KMnO4 Điểm cuối của quá trình chuẩn độ được nhận biết khi xuất hiện màu hồng nhạt của KMnO4 (có thể áp dụng phương pháp chuẩn độ trực tiếp hay chuẩn độ ngược)

Phương trình chuẩn độ:

2MnO4- + 5NO2- + 6H+  2Mn2+ + 5NO3- + 3 H2O Tuy nhiên, trong môi trường axit ion NO2- bị phân huỷ thành NO và NO2 theo phương trình:

Ví dụ: Nếu chuẩn độ chậm dung dịch nitrit đó được axit hoá bằng dung dịch KMnO4 thì sẽ thu được kết quả thấp do axit nitrơ không bền dễ bay hơi Ngoài ra oxi không khí cũng oxi hoá nitrit thành nitrat Do đó, nên thêm chính xác dung dịch nitrit từ buret vào dung dịch KMnO4 đó được axit hoá cho đến khi mất màu dung dịch Nhưng ion NO2- phản ứng chậm với MnO4-, do đó có thể xảy ra sự phân huỷ NO2- trước khi phản ứng với MnO4-

1.3.2.2 Phương pháp phân tích khối lượng [3]

Nitrit có thể tạo thành muối khó tan với 2,4 điamino 6 oxypyriđin là 2,4 điamino - 5 - nitrozo - 6 - oxypyriđin Sấy khô muối ở nhiệt độ 120 - 1400

-C rồi xác định trọng lượng của muối Phương pháp phân tích này hầu như ít được nghiên cứu

vì thời gian phân tích quá dài, không thích hợp khi cần phân tích nhanh

Ngoài ra, người ta còn xác định nitrit bằng phương pháp gián tiếp dựa trên phản ứng:

Lọc lấy kết tủa AgBr, đem rửa bằng dung dịch H2SO4 (1 : 4) và sấy ở nhiệt

Nếu dùng nền là hỗn hợp đệm xitrat 2M có pH = 2,5 thì giới hạn phát hiện là 0,225 ppm NO2-

Nếu dùng nền là hỗn hợp KCl 0,2M + SCN- 0,04M + Co2+ 2.10-4M ở pH = 1

- 2 thì sẽ cho một pic cực phổ xung vi phân rất rừ khi có mặt ion NO2- Pic xuất hiện

ở thế - 0,5V (so với điện cực calomen bão hoà) và chiều cao pic tỉ lệ với nồng độ của ion NO2- Có thể xác định NO2- bằng cách chuyển nó thành điphenyl nitrosamin Phản ứng được tiến hành trong môi trường axit

Khi xác định NO2- trong mẫu người ta thêm 5ml dung dịch nền (gồm 4,86g KSCN và 17,2ml HClO4 70% trong một lít nước cất), 1,25ml điphenylamin (hoà tan

0,44g điphenylamin trong 400ml rượu metylic thành một lít) và 20ml mẫu Điều chỉnh pH từ 1 - 2 bằng axit HClO4 nếu cần Đuổi không khí bằng dòng khí nitơ, sau

đó ghi phổ xung vi phân từ - 0,2 đến - 0,8V Thế đỉnh pic xuất hiện ở - 0,52V

1.3.2.4 Phương pháp sắc kí [9]

Ion nitrit phân tích bằng phương pháp sắc kí lỏng cao áp với pha động là axit

p - hyđrobenroic 8mM và Bis - Tris 3,2mM Hàm lượng nitrit có thể xác định được đến 10-8

M

Ion nitrit cũng có thể xác định được cùng với các ion khác bằng phương pháp sắc kí ion Tuy nhiên giới hạn phương pháp này chỉ xác định được 0,1mg NO2-/ lit Mẫu được bơm vào cột tách bằng van bơm mẫu, nhờ pha động thích hợp để qua cột tách Tại đây các cấu tử trong hỗn hợp được tách ra khác nhau và xác định nhờ bộ detector thích hợp

1.3.2.5 Phương pháp phân tích dòng chảy [5]

Trong môi trường axit yếu, ion NO2- phản ứng định lượng với thuốc thử sunfanylamit và N (1- naphtyletylen điamin) tạo ra hợp chất màu azôic hấp thụ quang mạnh tại bước sóng = 540 nm Nếu bơm mẫu và hệ FIA có dòng chất mang chứa thuốc thử nói trên thì có thể xác định được nồng độ của NO2- trong mẫu nhờ detector hấp thụ quang UV - VIS tại bước sóng 540 nm

1.3.2.6 Phương pháp trắc quang [1]

Nitrit xác định bằng phương pháp trắc quang dựa trên cơ sở hình thành hợp chất màu azo Nitrit phản ứng với amin thơm bậc một trong môi trường axit tạo thành muối điazo ở giai đoạn trung gian, muối này khi tác dụng với hợp chất amin hay hyđroxyl tạo thành hợp chất màu azo tương ứng, thích hợp cho phương pháp trắc quang

Nếu sử dụng thuốc thử axit sunfanilic và  - naphtylamin thì phản ứng tạo màu xảy ra như sau:

Giai đoạn 1: Phản ứng điazo hoá

Nitrit phản ứng với axit sunfanilic tạo thành muối điazo:

Giai đoạn 2: Tạo hợp chất màu (phản ứng ghép đôi)

Muối điazo trung gian phản ứng với  - naphtylamin tạo thành hợp chất azo

HO3S

Cực đại hấp thụ màu ở  = 522 nm Hệ số hấp thụ phân tử bằng 4,0.104 ở

pH = 2,0 - 3,0

Phương pháp này có độ chọn lọc cao Chỉ có một lượng rất lớn (thường gấp

100 lần) của cloramin, clo, thiosunfat, natri poly photphat và sắt (III) thì sai số của phương pháp này là 10%

Ngoài thuốc thử Griss, người ta còn có thể sử dụng dẫn xuất của Griss như hỗn hợp thuốc thử 4 - amino benzen sunfonamit (NH2C6H4SO2NH2) và N - (1- naphtyl) - 1,2 điaminoetan hiđroclorua (C10H7NH-CH2-CH2- NH2.HCl) Khi sử dụng hỗn hợp thuốc thử này có màu tím hồng ở pH = 1,9  0,1 và cực đại hấp thụ

ở 540 nm

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nitrat và nitrit trong nước với hàm lượng cao gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người

ở nước ta, nguồn nước ở một số vùng bị ô nhiễm nitrat và nitrit là rất cao Đối tượng luận văn tập trung nghiên cứu là: một số mẫu nước mặt, nước ngầm ở khu vực xung quanh nhà máy phân đạm Bắc Giang

2.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp trắc quang

2.2.1.1 Nguyên tắc

Để xác định hàm lượng nitrit trong mẫu nước chúng tôi sử dụng phương pháp trắc quang kết hợp với cột khử Cd - Cu để xác định tổng nitrat và nitrit

Bản chất của phương pháp là sử dụng thuốc thử Griss gồm axit sunfanilic và

 - naphtylamin để tạo sản phẩm màu azo với ion nitrit

Đầu tiên nitrit phản ứng với axit sunfanilic tạo thành muối điazo:

Cực đại hấp thụ màu ở  = 522 nm Hệ số hấp thụ phân tử bằng 4,0.104 ở

pH = 2,0 – 3,0

Phương pháp này có độ chọn lọc cao

* Để xác định tổng nitrat và nitrit, từ đó xác định nitrat, chúng tôi sử dụng cột khử Cd - Cu

Ion NO3- bị khử thành ion NO2- với sự có mặt của Cd Các hạt Cd được xử lí với dung dịch CuSO4 2%, sau đó được nạp vào cột thuỷ tinh Phản ứng khử tiến hành tốt nhất ở pH = 6 - 8 Hiệu suất khử đạt 88-90%

Ion NO2- tạo ra được xác định nhờ phản ứng tạo màu azô hoá bằng axit sunfanilic và - naphtylamin

2.2.1.2 Hệ thống máy đo UV – VIS

Hình 2: Máy trắc quang UV - 1650PC của hãng Shimazu (Nhật Bản)

2.2.1.3 Ưu điểm của phương pháp

Phương pháp này được dùng để phân tích NO2- với nồng độ nhở hơn 1ppm

mà các phương pháp khác không đủ nhạy để phát hiện

2.2.2 Phương pháp bơm mẫu vào dòng chảy (FIA)

2.2.2.1 Nguyên tắc

FIA là một kĩ thuật phân tích động, trong đó mẫu phân tích ở dạng lỏng được bơm trực tiếp vào dòng chất mang chuyển động liên tục Sau đó mẫu đi đến vòng phản ứng, rồi trong vòng phản ứng chất phân tích sẽ phản ứng với thuốc thử có trong chất mang để tạo ra sản phẩm có thể phát hiện được theo một tính chất hoá lí nào đó của nó nhê một detector thích hợp Các tính chất hóa lí có thể phát hiện như:

+ Sự hấp thụ quang phân tử UV - VIS

+ Sự hấp thụ quang nguyên tử

+ Tính chất huỳnh quang

+ Sự thay đổi chiết suất trong pha động

+ Sự thay đổi điện thế

Nghĩa là tương ứng với mỗi một tính chất đó người ta có một loại detector Trong bản luận văn này chúng tôi tiến hành xác định nitrat và nitrit nên sử dụng tính chất hấp thụ quang phân tử UV - VIS Bản chất của phương pháp vẫn là sử dụng thuốc thử Griss gồm axit sunfanilic và  - naphtylamin để tạo sản phẩm màu azo với ion nitrit Tín hiệu từ detector được ghi lại dưới dạng pic nhờ máy ghi tự động, chiều cao pic tỉ lệ với nồng độ chất phân tích Do vậy FIA không phải là phép phân tích đơn thuần mà là một kĩ thuật tổng hợp đa năng

Một cách tổng quát, chúng ta có thể minh hoạ tóm tắt sơ đồ nguyên tắc của một hệ thống FIA dùng để xác định nitrit như trong hình 3

Hình 3: Sơ đồ hệ FIA xác định nitrit

Trong đó: Kênh 1: bơm dung dịch đệm

Kênh 2: bơm thuốc thử axit sunfanilic Kênh 3: bơm thuốc thử  - naphtylamin 2.2.2.2 Hệ thống máy đo FIA

Hình 4: Hệ thống máy đo FIA 2.2.2.3 Ưu điểm của phương pháp

FIA là một kĩ thuật phân tích động Quá trình phát hiện và đo nồng độ chất phân tích xảy ra nhanh và ở trong một dòng chảy liên tục Vì thế kĩ thuật FIA có những ưu điểm sau:

+ Là một quá trình phân tích đo đạc nhanh nên thích hợp để xác định những chất không bền, dễ phân huỷ, các phản ứng xảy ra trong thời gian ngắn

+ Có độ nhạy tương đối cao, thích hợp cho việc xác định lượng vết các chất + Lượng mẫu tiêu hao ít Thông thường khi phân tích mỗi mẫu cần bơm ba lần + Tốc độ phân tích nhanh, có thể phân tích từ 30 đến 120 mẫu trong một giờ theo một quy trình nhất định Vì vậy phép đo này đó được sử dụng ngay trong dây truyền kiểm tra sản xuất

Ngày nay FIA đang được phát triển và sử dụng rộng rãi để phân tích lượng vết các chất

2.2.3 Nội dung nghiên cứu

Trong bản luận văn này chúng tôi tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

 Khảo sát các điều kiện đo: xác định nitrit bằng phương pháp trắc quang và phương pháp FIA

 Đánh giá hai phương pháp phân tích

 Dung dịch nitrat tiêu chuẩn 50 ppm (tính theo nitriat)

 Dung dịch nitrit 1000 ppm (0,75 gam NaNO2 cho vào bình định mức 500

ml hoà tan và định mức bằng nước cất)

 Dung dịch axit Sunfanilic 1% (2,5 gam axit sunfanilic tinh thể cho vào bình định mức 250 ml cùng với 50ml cồn 960, 75 ml nước nóng rồi để nguội thêm 2

ml HCl đặc, khuấy đều và định mức đến vạch mức) Bảo quản trong lọ thủy tinh sẫm màu

 Dung dịch  - naphtylamin 1% (2,5 gam  - naphtylamin tinh thể trộn với 50 ml cồn 960, sau đó thêm 1 ml HCl đặc trong bình định mức 250 ml rồi hoà tan và định mức bằng nước cất) Bảo quản trong lọ thủy tinh sẫm màu

 Dung dịch đệm: sử dụng dung dịch axit monocloaxetic

 Dung dịch EDTA 0,02M: Hòa tan 1,8612g EDTA trong nước cất, cho vào bình định mức 250ml, thêm nước cất đến vạch Bảo quản trong bình thủy tinh màu nâu

 Dung dịch HCl 6M: Đong 51,55 ml HCl 36% vào bình định mức 100ml, thêm nước cất tới vạch

 Dung dịch CuSO4 2%: Hoà tan 7,8125g CuSO4.5H2O trong nước cất, cho vào bình định mức 250 ml, thêm nước cất tới vạch

 Các dung dịch Cl-, SO42-, Zn2+, Cu2+, Fe3+ pha từ các muối tinh thể tương ứng

 Các dung dịch có nồng độ thấp hơn được pha chế từ các dung dịch ban đầu

2.3.2 Dụng cụ, thiết bị

 Các dụng cụ phòng thí nghiệm thông thường (bình định mức, cốc, pipét, ống đong )

 Máy đo pH 211 (microprocessor pH meter)

 Cân phân tích scientech SA 210 có độ nhạy 10-4g

 Máy trắc quang UV – 1650 PC của hãng Shimazu (Nhật Bản)

 Cuvet thuỷ tinh có bề dày l = 1 cm

 Hệ thống máy FIA gồm:

+ Máy ghi chiều cao pic: type BD 40 04/06

+ Máy trắc quang: UVIS 200

+ Máy: Master flex 751965 console drive

+ Máy: Applied biosystems 400 solvent deliveryl system

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát các điều kiện tối ưu của phương pháp phân tích

3.1.1 Phương pháp trắc quang xác định nitrit

3.1.1.1 Khảo sát cực đại hấp thụ quang

Trong phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử, mỗi hợp chất màu

có một cực đại hấp thụ quang Do vậy chúng tôi tiến hành ghi phổ của hợp chất màu trên máy trắc quang trong khoảng bước sóng từ 400 - 650 nm

Cho vào bình định mức 25 ml các dung dịch: 0,5 ml dung dịch NO2- 25ppm, thêm vào đó 1ml dung dịch axit sunfanilic 0,6% và 1ml dung dịch  - naphtylamin 0,6% Thêm tiếp vào đó 1 ml dung dịch đệm có pH = 2,5 Thêm nước cất, lắc đều

và định mức tới vạch Để yên trong chậu nước đá khoảng 10 – 15 phút rồi tiến hành ghi phổ của hợp chất màu Kết quả thu được như hình 5

Hình 5: Phổ cực đại hấp thụ quang của hợp chất màu

Dmax = 0,443 tại bước sóng = 522 nm Do vậy, chúng tôi tiến hành các khảo sát tiếp theo ở bước sóng = 522 nm

3.1.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu

Đầu tiên nitrit phản ứng với axit sunfanilic tạo thành muối điazo:

D

Bước sóng (nm)

N N

Phản ứng tạo thành muối điazo được tiến hành trong môi trường axit Khi [H+] càng nhỏ (pH càng lớn) thì càng thuận lợi cho quá trình tạo thành muối điazo nhưng lại ảnh hưởng đến phản ứng tạo thành hợp chất màu azo Do vậy pH có ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu nên cần phải khảo sát để chọn giá trị pH tối ưu

Để khảo sát ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu, chúng tôi sử dụng dung dịch NO2- 0,5 ppm với các tiến hành đo độ hấp thụ quang của hợp chất màu ở các giá trị pH khác nhau

Từ kết quả trên cho thấy độ hấp thụ quang đạt giá trị cao trong khoảng

pH = 2,0 – 3,0 Trong đó, tại pH = 2,5 độ hấp thụ quang là lớn nhất Do đó, trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn giá trị pH = 2,5 để tiến hành đo

3.1.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Mỗi phản ứng hoá học muốn xảy ra cần phải có thời gian Hơn nữa phản ứng xác định nitrit trải qua hai giai đoạn vì vậy cần phải có thời gian để các phản ứng xảy ra hoàn toàn Tuy nhiên giai đoạn tạo thành hợp chất màu azo là một hợp chất kém bền ở nhiệt độ thường nên nếu để phản ứng trong thời gian dài thì phức màu sẽ

bị phân huỷ, ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang Do vậy chúng tôi tiến hành khảo sát

sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào thời gian Sử dụng dung dịch NO2- 0,5 ppm

T(phut)

Từ kết quả trên cho thấy độ hấp thụ quang thay đổi ít trong khoảng thời gian

từ 10 - 25 phút Do đó, khi khảo sát chúng tôi chọn thời điểm này để đo

3.1.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử

Axit sunfanilic và  - naphtylamin là hai thuốc thử được dùng để xác định

NO2- Thông thường nồng độ thuốc thử càng dư thì phản ứng càng xảy ra hoàn toàn Tuy nhiên nếu dùng dư nhiều thuốc thử thì có thể sẽ ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu Vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử axit sunfanilic và  - naphtylamin đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu Sử dụng dung dịch NO2- 0,5 ppm

Kết quả thu được như bảng 3.3, bảng 3.4 và hình 8, hình 9:

a) Ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử axit sunfanilic

Bảng 3.3: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ axit sunfanilic đến độ hấp thụ quang

của hợp chất màu

C Axit sunfanilic (%) 0,002 0,01 0,016 0,02 0,024 0,03 0,04

D 0,143 0,274 0,396 0,421 0,441 0,412 0,332

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Từ kết quả trên ta thấy khi nồng độ axit sunfanilic bằng 0,024% tương ứng thì độ hấp thụ quang đạt giá trị lớn nhất Do đó, trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn giá trị này để khảo sát

b) Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử  - naphtylamin

Bảng 3.4: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử  - naphtylamin đến độ

hấp thụ quang của hợp chất màu

C  - naphtylamin (%) 0,002 0,01 0,016 0,02 0,024 0,03 0,04

D 0,194 0,301 0,396 0,421 0,442 0,302 0,276

Hình 9: Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử  - naphtylamin đến độ

hấp thụ quang của hợp chất màu

Từ kết quả trên ta thấy khi nồng độ  - naphtylamin bằng 0,024% thì độ hấp thụ quang đạt giá trị lớn nhất Do đó, trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn giá trị này để khảo sát

3.1.1.5 Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang

Trong phép đo xác định NO2-, các ion: Sb3+, Au3+, Hg2+, Ag+ sẽ bị kết tủa trong điều kiện phản ứng Ion Cu2+ có thể làm giảm độ hấp thụ quang do tác dụng xúc tác phân huỷ muối điazo Ion Fe3+ có thể làm tăng độ hấp thụ quang do có khả năng tạo phức màu với thuốc thử trong điều kiện đo Các ion có màu khác cũng có khả năng gây ảnh hưởng đến phép phân tích Tuy nhiên, với mục đích xác định hàm lượng NO3-, NO2- trong nước mặt và nước ngầm xung quanh khu vực nhà máy phân đạm Bắc Giang, chúng tôi chỉ khảo sát giới hạn ảnh hưởng của những ion sau: NO3-

C - naphtylamin (%)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

, Cl-, SO42-, PO43-, Cu2+, Fe3+ Các ion này đƣợc tiến hành khảo sát trên nền dãy mẫu NO2- 0,5 ppm

PO 4

D 0,441 0,441 0,445 0,443 0,446 0,451 0,450 Sai số (%) - 0,00 +0,91 +0,45 +1,13 +2,27 +2,04

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 100 200 300 400 500 600

C ion (ppm)

Cl- SO4 2- PO4 3- Cu2+

NO3-Fe3+

Hình 10: Đồ thị ảnh hưởng của các ion tới độ hấp thụ quang của hợp chất màu

Kết quả thu được cho thấy: Khi hàm lượng các ion gấp NO2-: 1000 lần với

NO3-, Cl-; 200 lần với Cu2+, 100 lần đối với Fe3+ thì gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích (sai số tương đối cho phép ~10%) Vì vậy khi tiến hành xác định NO2- cần phải dùng chất che để loại trừ ảnh hưởng của Fe3+

3.1.1.6 Khảo sát ảnh hưởng của EDTA đến độ hấp thụ quang của phức màu

Trong môi trường pH = 2,5, EDTA là chất tạo phức tương đối tốt đối với

Fe3+ Tuy nhiên cần khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng EDTA đối với phức màu

Kết quả thu được như bảng 3.6

Bảng 3.6: Kết quả ảnh hưởng của EDTA đến độ hấp thụ quang của hợp chất màu

D 0,441 0,440 0,445 0,445 0,450 0,448 0,453 Sai số (%) - -0,23 +0,91 +0,91 +2,04 +1,59 +2,72

Kết quả khảo sát thu được cho thấy với hàm lượng EDTA là 20.10-4M gây ảnh hưởng không đáng kể đến kết quả phân tích

3.1.1.7 Khảo sát khả năng che của EDTA đối với Fe 3+

Có thể dùng EDTA để loại bỏ ảnh hưởng của Fe3+ gây ra sai số cho phép đo Tuy nhiên để cho khả năng che Fe3+ của EDTA được tốt nhất, chúng tôi tiến hành khảo sát khả năng che của EDTA 20.10-4M đối với Fe3+

Kết quả thu được như bảng 3.7

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát khả năng che của EDTA với Fe 3+

trong phương pháp trắc quang

D 0,443 0,445 0,449 0,452 0,455 0,445 0,452 Sai số (%) - +0,45 +1,35 +2,03 +2,71 +0,45 +2,03 Kết quả khảo sát cho thấy với hàm lượng Fe3+ gấp 400 lần hàm lượng NO2-đều bị che bởi EDTA 20.10-4

M Vì vậy khi xác định NO2- cần dùng EDTA 20.104

-M để che ảnh hưởng của Fe3+

3.1.2 Phương pháp bơm mẫu vào dòng chảy (FIA)

Muốn xây dựng một phương pháp phân tích theo một phương pháp đo thì phải tiến hành khảo sát và lựa chọn các thông số đo sao cho tối ưu nhất vì các thông

số này ảnh hưởng đến kết quả phân tích

Trên hệ FIA các thông số đó là: Độ nhạy của máy ghi, tốc độ giấy ghi, tốc độ dòng pha động, chiều dài vòng phản ứng

Sau khi đó chọn được các thông số: độ nhạy của máy ghi và tốc độ ghi giấy, chúng tôi tiến hành khảo sát tiếp các yếu tố ảnh hưởng đến việc xác định NO2- bằng