NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CÁC KIM LOẠI KẼM, CAĐIMI, CHÌ, ĐỒNG TRONG NƢỚC VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU BỐN (QUẢNG NINH) THEO MỘT SỐ THÁNG TRONG NĂM 2010

Nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích định lượng sử dụng phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân bằng phương pháp thêm chuẩn nhằm xác định hàm lượng các kim loại kẽm,cađimi, ch

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÓA HỌC

Chuyên ngành: Hóa học phân tích – 60.44.29

NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC

KIM LOẠI KẼM, CAĐIMI, CHÌ, ĐỒNG TRONG NƯỚC

VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU BỐN (QUẢNG NINH)

THEO MỘT SỐ THÁNG TRONG NĂM 2010

Người hướng dẫn khoa học: TS: LÊ ĐỨC LIÊM

PGS.TS: TRẦN THỊ HỒNG VÂN

Người thực hiện: KHỔNG VŨ HẢI

Hà Nội, tháng 10 năm 2010

1

Tiếp cận, và sử dụng thành thạo máy cực phổ POL150 và thiết bị kèm theo

Nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích định lượng sử dụng phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân bằng phương pháp thêm chuẩn nhằm xác định hàm lượng các kim loại kẽm,cađimi, chì , đồng trong nước và trầm tích sông Cầu Bốn (Quảng Ninh) theo một số tháng trong năm 2010

TỔNG QUAN

I.1.Tổng quan vềm môi trường mỏ than Đèo Nai và mỏ than Cọc Sáu

I.1.1.Tổng quan vềm môi trường mỏ than Đèo Nai

I.1.2.Tổng quan vềm môi trường mỏ than Cọc Sáu

I.1.3 Đặc điểm khí hậu khu vực mỏ than Đèo Nai - Cọc Sáu

I.1.4 Điều kiện thủy văn của khu vực

I.1.5 Đặc điểm nước thải mỏ

I.2 Giới thiệu về các nguyên tố kẽm, cađimi, chì, đồng

I.3 Giới thiệu về phương pháp cực phổ và von-ampe hòa tan

I.3.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp cực phổ

I.3.2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp von-ampe hòa tan

I.3.3 Điện cực dùng trong phân tích von - ampe hòa tan

I.3.4 Các kỹ thuật ghi đường von – ampe

I.3.5 Ưu điểm, các hướng ứng dụng và hướng phát triển của phương pháp I.3.6 Một số phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng

I.4 Giới thiệu các công trình sử dụng pp cực phổ và von-ampe hòa tan

để xác định hàm lượng các kim loại nặng

1

I

1

II 1.Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

II.2 Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát để xây dựng quy trình phân tích theo

phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân

1

III.1 Khảo sát các điều kiện tối ưu

III.2 Đường chuẩn định lượng các ion Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+

III.3 Khảo sát độ lặp lại, LOD, LOQ

III.4 Phương pháp (kỹ thuật) thêm chuẩn

III.5 Xác định hàm lượng các ion trong mẫu nước và mẫu trầm tích

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

III

1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Thông số

kĩ thuật đo

Ảnh hưởng qua lại giữa các ion

Ảnh hưởng của ion Ga3+

1

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật ghi đo

1

Hình 3.1 Phổ đồ khảo sát nền KCl

III.1.1.1 Khảo sát chọn nền điện li tối ƣu

(KCl, NaCl, NaAc+HAc, NH4Ac + HAc)

1

III.1.1.1 Khảo sát chọn nền điện li tối ƣu

(KCl, NaCl, NaAc+HAc, NH4Ac + HAc)

Hình 3.2 Phổ đồ khảo sát nền NaCl

1

Hình 3.3 Phổ đồ khảo sát nền (NaAc + HAc)

III.1.1.1 Khảo sát chọn nền điện li tối ƣu

(KCl, NaCl, NaAc+HAc, NH4Ac + HAc)

1

III.1.1.1 Khảo sát chọn nền điện li tối ƣu

(KCl, NaCl, NaAc+HAc, NH4Ac + HAc)

1

III.1.2 Khảo sát chọn pH tối ƣu

(Ghi đo dòng Ip với gia trị pH = 2,5; 3,0; 3,5; 3,8; 4,2; 5,0; 5,5)

Hình 3.5.Phổ đồ Ip của bốn nguyên tố ở các pH khác nhau

4,2

Hình 3.6 Sự phụ thuộc Ip vào pH

pH tối ƣu: 4,2

Nồng độ nền điện li tối ưu : 0,024 M

0,024

III.1 KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU

1 Điện cực làm việc HMDE

7 Thời gian cân bằng 15s

8 Thời gian điện phân làm giàu 180s

Bảng3.13 Các thông số kỹ thuật đo tối ưu

Màn hình hiển thị để chọn thông số máy

III.1 KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU

III.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của một số cation

III.1.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của Fe3+

Hình 3.24 Phổ đồ khảo sát ảnh hưởng của Fe3+

1

III.1.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của Zn2+ ( tỉ lệ C Zn2+ /C M2+ = 1 ÷ 150 lần)

III.1.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của Cu2+ ( tỉ lệ C Cu2+ /C M2+ = 1 ÷ 150 lần) III.1.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của Cd2+ ( tỉ lệ C Cd2+ /C M2+ = 1 ÷ 80 lần)

III.1.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của Pb2+ ( tỉ lệ C Pb2+ /C M2+ = 1 ÷ 150 lần)

III.1 KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU

III.1.4 Khảo sát ảnh hưởng qua lại giữa các ion

1

Hình 3.38 Sự phụ thuộc Ip của bốn nguyên tố vào CGa3+ trong mẫu đo

III.1 KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU

III.1 KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU

Nhận xét :

Với những điều kiện tối ưu đã khảo sát ở trên như nền điện li, pH, nồng độ nền, thời gian đuổi oxi, các điều kiện kỹ thuật ghi, đo dòng von-ampe hoà tan và sự ảnh

hưởng của các ion cản trở cũng như sự ảnh hưởng qua lại giữa các ion phân tích, có thể thấy rằng hoàn toàn có thể

kiện tối ưu đã khảo sát ở trên

1

III.2 ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC ION

Hình 3.(41,42,43,44) Đường chuẩn các ion Zn Hình 3.40 Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của 4 ion 2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+)

Nhận xét :

Phương pháp von-ampe hoà tan xung vi phân với điện cực giọt treo có khả năng xác định đồng thời nhiều nguyên tố và

có độ nhạy rất cao (n.10-9M)

III.1 KHẢO SÁT ĐỘ LẶP LẠI, LOD, LOQ

Bảng 3.27 Kết quả đo khảo sát độ lặp lại

Hình 3.45 Phổ đồ đo khảo sát độ lặp lại (đo lặp 1 lần)

1

III.4 KĨ THUẬT THÊM CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC ION

III.5 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION TRONG MẪU THẬT

III.5.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu

III.5.2 Khảo sát phương pháp xử lí mẫu

Bảng3.29 Đánh giá hiệu suất thu hồi theo pp ướt

Bảng3.31 Đánh giá hiệu suất thu hồi theo pp khô

Nguyên

tố

Lượng chất chuẩn thêm vào

Lượng chất được tìm thấy (trung bình) mg

Sai số tương đối%

Hiệu suất thu hồi

Lượng chất chuẩn được tìm thấy(mg)

Sai số tưong đối %

Hiệu suất thu hồi

♦ Lấy chính xác 1ml dung dịch mẫu vào bình định mức 25ml

♦ Thêm vào 100µl dung dịch Ga3+(100mg/l)

♦ Thêm vào 6ml dung dịch đệm

♦ Thêm nước cất 2 lần đến hết bầu tròn của bình định mức rồi đo pH

♦ Dùng HAc đặc để chỉnh pH đến giá trị 4,2

♦ Định mức dung dịch đến vạch định mức

♦ Đưa dung dịch vừa pha vào bình điện phân

♦ Tiến hành ghi đo dòng von-ampe lấy Ip(1)

♦ Thêm vào bình điện phân 100µl dung dịch thêm chuẩn đã pha ở trên

♦ Tiến hành đo, ghi dòng von-ampe lấy Ip(2)

♦ Thêm vào bình điện phân 200µl dung dịch thêm chuẩn đã pha ở trên

♦ Tiến hành đo, ghi dòng von-ampe lấy Ip(3)

♦ Thêm vào bình điện phân 300µl dung dịch thêm chuẩn đã pha ở trên

♦ Tiến hành đo, ghi dòng von-ampe lấy Ip(4)

♦ Tiến hành tính toán nồng độ, xử lý thống kê, xây dựng đường thêm chuẩn, tính

toán hàm lượng bằng phần mềm Microsoft Excel và kểm tra ,tính toán hàm lượng

bằng chương trình pascal đã được lập trình trên cơ sở áp dụng toán thống kê và phần mềm Turbo pascal 7.0

0,880

± 0,033

28,91

± 0,90

14,66

± 0,75 Tháng 5 42,7

± 0,7

0,922

± 0,029

22,11

± 0,72

13,12

± 1,01 Tháng 7 31,0

± 1,0

0,769

± 0,026

19,03

± 1,13

10,69

± 0,78 Tháng 9 35,7

± 1,1

0,954

± 0,027

22,14

± 0,80

12,73

± 0,76

1,377

± 0,068

1,740

± 0,087

Tháng 5 3,67

± 0,169

0,135

± 0,005

1,670

± 0,06

1,432

± 0,076

Tháng 7 2,22

± 0,09

0,065

± 0,001

1,217

± 0,065

1,19

± 0,06

Tháng 9 3,189

± 0,152

0,088

± 0,002

1,467

± 0,066

1,28

± 0,067

Bảng 3.42 So sánh kết quả phân tích bằng pp DP-ASV với pp AAS (mẫu TT tháng 9)

Ion/TT (mg/kg) Zn 2+ Cd 2+ Pb 2+ Cu 2+

Pp: DP-ASV 35,71 0,9541 22,142 12,73

nước và trầm tích theo các tháng bằng phương pháp thêm chuẩn với phần mềm pascal xử lí số liệu ta thu được kết quả :

Nhận xét:Với kết quả tiến hành ghi đo thu được ta thấy, bên cạnh phương pháp AAS với

độ phát hiện và tính chọn lọc cao, tiến hành một cách nhanh chóng, thuận tiện cho việc

phân tích định lượng hàng loạt, đặc biệt trong việc xác định hàm lượng tổng nguyên tố

kẽm, cađimi, chì, đồng thì việc xác định hàm lượng các ion kim loại nặng trên bằng

phương pháp von-ampe hà tan anot không chỉ là phương pháp chặt chẽ về lý thuyết ,

thiết bị đơn giản, gọn nhẹ,hiệu quả về kinh tế mà còn là một phương pháp định lượng có

tính ưu việt cao trong phân tích xác định hàm lượng nhỏ, vết, siêu vết cho kết quả có độ

lệch không đáng kể so với kết quả phân tích bằng phương pháp AAS

1

III.5 Phân tích và kết quả phân tích

III.5.4.4 Sự biến thiên và mối tương quan hàm lượng các ion trong nước và trầm tích

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

III

NỘI DUNG

1

III.5 Phân tích và kết quả phân tích

III.5.4.5 So sánh hàm lượng các kim loại trong N và TT với QC Việt Nam

Ion/nước (mg/l) Zn2+ Cd2+ Pb2+ Cu2+

QCVN-2008-Nướcmặt (A2)

QCVN-2008-Nướcmặt (B1)

1,0 1,5

0,005 0,01

0,02 0,05

0,2 0,5 QCVN-2009-NướcthảiCN(A)

QCVN2009-Nướcthải CN(B)

3,0 3,0

0,005 0,01

0,1 0,5

2,0 2,0

nếu so sánh với quy chuẩn về đất công nghiệp, đất

nông nghiệp thì vẫn chưa bị ô nhiễm, tuy vậy vẫn ảnh hưởng lớn tới chất lượng nước sông vì hàm lượng

kim loại trong trầm tích và trong nước có độ tương

quan tuyến tính nhất định

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

III

NỘI DUNG

điện cực giọt thủy

ngân treo, xây dựng

phân, tốc độ quét thế, độ lớn giọt thủy ngân (theo áp suất), thời gian đuổi oxi, xác định thành công đồng thời hàm lượng vết các ion kim loại

0,024M trên điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE)

Tính khoa học,

độ tin cậy của phương pháp và quy trình phân tích

đã được xác nhận thông qua việc đánh giá độ chính xác và các kết quả phân tích mẫu chuẩn của hãng Merck, thông qua tính toán hiệu suất thu hồi ta thấy sai

số ≤ 5,33%, độ lặp tốt, xác định được giới hạn phát hiện

và giới hạn định

Đã tiến hành theo dõi, phân tích nước

và trầm tích sông Cầu Bốn để xác định đồng thời hàm lượng các kim loại kẽm, cađimi, chì, đồng theo một số tháng trong năm

2010

Kết quả thu được cho thấy nước sông

đã luôn luôn trong tình trạng ô nhiễm gấp nhiều lần QCVN-

2008 về nước mặt loại A2, và QCVN-2008 về nước thải công

KẾT LUẬN

IV

Em xin chân thành cảm

ơn các thầy cô!

Cẩm phả: 25-03-2010 -/-/- Hà Nội 26-10-2010

III.1 Khảo sát các điều kiện tối ƣu

III.1.2.Khảo sát các thông số kỹ thuật đo tối ưu :

III.1.2.1 Khảo sát thời gian điện phân làm giàu:

III.1.2.8 Khảo sát thời gian xung:

III.1.2.2 Khảo sát thời gian cân bằng:

III.1.2.4 Khảo sát áp suất đặt vào bầu thủy ngân:

III.1.2.5 Khảo sát biên độ xung:

III.1.2.6 Khảo sát bước thời gian:

Bướcthời

gian (s)

Thời gian quét

III.1.2.7 Khảo sát bước biên độ: