XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CADIMI (Cd) TRONG MẪU TRẦM TÍCH SÔNG VÀ MỘT SỐ HÓA CHẤT TINH KHIẾT

Nội dungChương I : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu về Cadimi a 1 vài nét sơ lược về Cd b Độc tính 1.2 Các phương pháp xác định Cd c Các phương pháp phân tích quang phổ d Các phương ph

Trang 1

Nhóm 5 : XÁC ĐỊNH HÀM

LƯỢNG CADIMI (Cd) TRONG MẪU TRẦM TÍCH SÔNG VÀ MỘT SỐ HÓA CHẤT TINH

KHIẾT

Đào Thị Nga Huỳnh Kim Nguyên

Võ Khánh Nguyên Huỳnh Quốc Minh

Trang 2

Nội dung

Chương I : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1 Giới thiệu về Cadimi

a) 1 vài nét sơ lược về Cd

b) Độc tính

1.2 Các phương pháp xác định Cd

c) Các phương pháp phân tích quang phổ

d) Các phương pháp phân tích điện hóa

e) Ưu điểm của phương pháp Vôn-Ampe hòa tan

1.3 Giới thiệu về phương pháp Vôn-Ampe hòa tan hấp phụ

f) Nguyên tắc

g) Các điện cực làm việc dùng trong Vôn-Ampe hòa tan hấp phụ h) Các kĩ thuật ghi đường Vôn-Ampe hòa tan

1.4 Giới thiệu về kĩ thuật chiết pha rắn

i) Khái niệm chiết pha rắn

j) Ưu điểm

k) Ứng dụng

Trang 3

Nội dung

Chương II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

a) Tiến hành thí nghiệm theo phương pháp Vôn-Ampe hòa tan

b) Tiến hành thí nghiệm theo kĩ thuật chiết pha rắn

Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát nồng độ của Nafion biến tính

3.2 Khảo sát nồng độ của pH đến khả năng hấp phụ của ion Fe(III) 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung dịch hỗn hợp axit

3.4 Xác định quy trình phân tích hàm lượng Cd

c) Mẫu trầm tích sông Hương

d) Mẫu hóa chất tinh khiết

3.5 Áp dụng thực tế

Trang 4

Chương I : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1 Giới thiệu về Cadimi (Cd)

a) Vài nét sơ lược về Cd:

Cadimi và bột Cadimi

Trang 5

- Sản phẩm phụ của quá trình tinh luyện kẽm

Trang 6

Bảng 1.1 Hàm lượng của Cd trong 1 số mẫu môi trường

Không khí (ng/m3) Vùng nông thônVùng đô thị 1,0 100,00,1 10,0

Nước (µg/L) Nước sông, nước hồNước biển (bề mặt) 0,01 0,040,1 0,6

Nước thải 3,0 11,0 Đất (mg/Kg) Vùng núi lửa 0,1 11,0

Bơ, pho mat, mỡ lợn 50 100

Không khí (ng/m3) Vùng nông thôn

Vùng đô thị

Nước (µg/L) Nước sông, nước hồ

Nước biển (bề mặt) Nước thải Đất (mg/Kg) Vùng núi lửa

Bơ, pho mat, mỡ lợn

Trang 7

b) Độc tính:

-) Ở hàm lượng nhỏ là nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể

-) Ở hàm lượng cao là nguyên tố gây độc

-) Gây bệnh suy thận, tăng nguy cơ loãng xương

-) Gây nhiễu loạn hoạt động của enzim

-) Các bệnh liên quan đến hệ hô hấp, gan, tăng huyết

áp, hệ thần kinh, hệ nội tiết và gây ung thư phổi

Trang 8

- Cd đi vào cơ thể con người qua đường thức

ăn, nước uống và không khí

- Trong cơ thể, Cd có chu kì phân rã 20-30 năm

- Trong gan tìm thấy 20% ở gan và 30% ở thận

Trang 9

a) Các phương pháp phân tích quang phổ:

(UV-Vis), chiết trắc quang.

b) Các phương pháp phân tích điện hóa

Trang 10

c) Ưu điểm của phương pháp Vôn-Ampe hòa tan (SV):

So với các phương pháp phân tích khác:

 Xác định đồng thời nhiều kim loại

 Giới hạn phát hiện thấp

 Thiết bị gọn nhẹ, chi phí đầu tư không lớn

 Giảm thiểu được ảnh hưởng của các nguyên tố

 Xác định được các dạng của các chất trong môi trường

Trang 11

1.3 Giới thiệu về pp Vôn-Ampe hòa tan hấp phụ

Trang 12

 Giai đoạn hòa tan:

- Tiến hành quét thế catot và ghi tín hiệu đo

Trang 13

 Phương pháp hòa tan hấp phụ làm giàu 2 giai đoạn:

Trang 14

b) Các điện cực làm việc dùng trong Vôn-Ampe hòa tan hấp phụ:

Trang 15

 Điện cực biến tính: dựa trên vật liệu nền có chứa Cacbon được bao phủ lên bề mặt hoặc pha trộn với một chất hữu cơ hoặc vô cơ

 Ở đây sử dụng điện cực biến tính bằng cách phủ lên bề mặt 1 polymer dẫn điện (Nafion)

Trang 16

Công thức cấu tạo của Nafion:

Trang 17

c) Các kĩ thuật ghi đường Vôn-Ampe hòa tan:-) Kĩ thuật Vôn-ampe xung vi phân

-) Kĩ thuật Vôn-ampe sóng vuông

Trang 18

a) Khái niệm chiết pha rắn (SPE) :

-) Quá trình phân bố các chất tan giữa hai pha lỏng – rắn

Trang 19

b) Ưu điểm:

-) Hệ số làm giàu cao, thao tác nhanh, đơn giản

và chi phí thấp

-) Sử dụng ít dung môi

-) Điều kiện tách đơn giản

Trang 20

c) Ứng dụng:

-) Tách và làm giàu dư lượng thuốc trừ sâu,các chất hoạt động bề mặt, các hydrocacbon thơm mạch vòng khó phân hủy

-) Tách và làm giàu các ion kim loại trong các mẫu môi trường

Trang 21

Chương II: NỘI DUNG VÀ PP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Nafion dùng để biến tính điện cực.

Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion FeIII trên nhựa Chelex-100 dạng H+.

Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung dịch hỗn hợp axit đến quá trình phân hủy mẫu rắn (trầm tích).

Xây dựng quy trình phân tích hàm lượng Cd trong mẫu trầm tích sông Hương và một số hóa chất tinh khiết.

Áp dụng thực tế.

Trang 22

2.2 Phương pháp nghiên cứu:

a) Tiến trình thí nghiệm theo phương pháp

von-ampe hòa tan

)Chuẩn bị điện cực làm việc

-) WE: điện cực màng bimut ( kiểu in situ)

-) Điện cực BiFE in situ

Trang 23

 Ghi dòng vôn-ampe hòa tan:

Kiểu chế tạo điện cực: in situ

Các pp phân tích điện hóa là:

- Phương pháp ASV dùng điện cực MFE in situ

- Phương pháp AdSV với quá trình làm giàu hai giai đoạn dùng điện cực BiFE-bt in situ được

tiến hành qua các bước:

Trang 24

Bước 1 - Điện phân làm giàu:

- Nhúng điện cực GC biến tính bằng Nafion vào

dd phân tích trong bình điện phân và tiến hành điện phân ở thế (Edep) và thời gian (tdep )

- Trong giai đoạn này điện cực GC biến tính

quay với tốc độ không đổi (ω, vòng/phút) Kết thúc giai đoạn này ngừng quay điện cực trong khoảng từ 10 ÷ 30 s (trest)

Trang 25

Bước 2 - Hấp phụ làm giàu:

- Kết thúc thời gian nghỉ, thế trên điện cực BiFE-bt (WE) được đưa đến thế hấp phụ làm giàu (EAd)

trong khoảng thời gian hấp phụ thích hợp và xác

định (tAd)

Bước 3 - Hòa tan:

- Tiến hành quét thế catot, thường từ EAd đến giá trị thế âm hơn nhiều với tốc độ 20 mV/s đồng thời ghi tín hiệu hòa tan bằng kỹ thuật Vôn-ampe thích hợp, chẳng hạn DP hoặc SW.

Trang 26

Bước 4 - Làm sạch bề mặt WE:

- Kết thúc giai đoạn hòa tan, thế trên WE được giữ ở -1200 mV trong 20 s, tiếp theo ở +300 mV trong 60 s, đồng thời cho WE quay với tốc độ

2000 vòng/phút

- Sau khi thu được đường vôn_ampe hòa tan, xác định Ep, Ip của Cd

Trang 27

b) Tiến hành thí nghiệm theo phương pháp chiết pha rắn:

- Quy trình tách ion cản trở bằng kỹ thuật SPE:

Nhựa Chelex-100 dạng Na+ được chuyển về dạng H+

bằng cách cho axit HNO3 2,0 M đi qua cột với tốc độ 5,0 mL/phút và rửa sạch HNO3 bằng nước cất 2 lần trong 15 phút với cùng tốc độ là 5,0 mL/phút.

- Mẫu đất hoặc trầm tích sau khi phân hủy bằng phương pháp ướt, dùng hỗn hợp axit, được định mức đến một thể tích xác định (dung dịch A – dd A).

Trang 28

xác định

 Đây là dung dịch mẫu dùng để phân tích Cd

Trang 29

Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích Nafion và rượu

etylic đến Ip và Ep của Cd:

Trang 30

A) Ảnh hưởng của tỉ lệ Vnafion: V rượu đến hệ số góc

B) Các đường Vôn-Ampe hòa tan của Cd ở tỉ lệ Vnafion: V

rượu = 1,0: 5,0, mỗi lần thêm 1,0 ppb CdII

Trang 31

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion FeIII

- Trong các mẫu đất, trầm tích thường chứa

nhiều kim loại  ảnh hưởng rất lớn đến việc xác định Cadimi

- Các nghiên cứu cho thấy, nồng độ FeIII phải

lớn hơn gấp 50 lần thì dòng đỉnh hòa tan Ip

của Cd mắc sai số xấp xỉ 100%

 Phải tiến hành tách Fe bằng kĩ thuật chiết pha rắn và xác định Cd bằng AdSv

Trang 32

Tiến hành thí nghiệm:

- 20ml dd Fe gốc 2090 ppm pha loãng đến pH khảo sát.

- Cho mẫu chảy qua cột SPE với v=3,0mL/p

- Dùng cốc 50ml lấy từng phân đoạn ra khỏi cột.

- Chuẩn độ FeIII bằng Complexon với chỉ thị là axit Sunfoxalixilic.

 Tính toán lượng FeIII được giữ lại trên cột

Trang 33

Khối lượng của Fe bị giữ lại trên cột SPE ở các

Trang 34

Khối lượng của Fe bị giữ lại trên cột

Trang 35

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung dịch hỗn hợp axit

- Để phân hủy các mẫu trầm tích, sử dụng hỗn hợp axit HNO3 và HCl tỉ lệ 1:3

- 1 số nghiên cứu khác sử dụng các hỗ hợp khác nhau

 Tiến hành khảo sát các loại hỗn hợp để tìm ra axit thích hợp

Trang 36

Tiến hành thí nghiệm:

- Mẫu: cát ở khu vực Bao Vinh (trầm tích sông Hương)

- Cân a(gam) mẫu chuyển vào bơm teflon.

Trang 37

- Pha loãng, lọc, rửa rồi định mức đến V nhất định V0=100ml

- Lấy 0,5ml cho vào bình điện, thêm dd sao cho nồng độ cuối cùng của đệm axetat là 0,5M,

ion HgII là 10ppm và nước cất 2 vừa đủ 10ml

 Tiến hành xác định nồng độ Cd bằng phương pháp hòa tan anot xung vi phân bằng điện cực thủy ngân in situ và pp thêm chuẩn

Trang 38

• Ảnh hưởng của axit đến việc phân hủy mẫu trầm tích

Kết quả bảng đã trừ mẫu trắng

Trang 39

A) HNO3 +HCl (mỗi lần thêm chuẩn 1,0ppb)B) HNO3+ HCl + HF (mỗi lần thêm chuẩn ở

0,5ppb)

Trang 40

3.4 Xây dựng quy trình phân tích hàm lượng Cd

a) Mẫu trầm tích:

)Quy trình tách FeIII trong mẫu trầm tích (đất) bằng kỹ thuật SPE và xác định CdII bằng phương pháp DP-ASV và SW-

AdSV

Trang 41

Trang 42

 Từ quy trình tách và xác định CdII, hàm lượng của CdII trong mẫu được xác định qua công thức sau:

= C × × × × k

 Trong đó:

C: nồng độ của CdII trong bình điện phân ( µ g/L).

V0: là thể tích của dung dịch A sau khi phân hủy mẫu (mL).

V1: là thể tích của dung dịch A đem trung hòa về pH: ∼ 2,5 (mL).

V2: là thể tích của dung dịch sau khi qua cột (dd B).

V3: là thể tích của dung dịch B đem cô đuổi axit (mL).

V4: là thể tích của dung dịch trong bình điện phân (V4 = 10 mL).

a: là khối lượng của mẫu (g).

k: hệ số độ ẩm (dùng để quy về khô tuyệt đối).

•

Trang 43

b) Mẫu hóa chất tinh khiết:

)Quy trình tách và làm giàu Cd trong mẫu hóa chất tinh khiết bằng kỹ thuật SPE và xác định bằng phương pháp SW-AdSV dùng điện cực BiFE-bt

Trang 44

Trang 45

Từ quy trình tách và xác định CdII , hàm lượng của CdII trong mẫu được xác định qua công thức sau:

= C × × × k

Trong đó :

V3: là thể tích của dung dịch trong bình điện phân ( V3 = 10 mL) V2: là thể tích của dung dịch rửa giải đem cô đuổi axit (mL).

V1: là thể tích của dung dịch rửa giải (V1 = 6,0 mL).

a: là khối lượng của mẫu (g).

k: hệ số độ ẩm (dùng để quy về khô tuyệt đối).

•

Trang 46

a) Xác định độ đúng của quy trình phân tích Cd trong trầm tích

) Mẫu trắng

-) Mẫu trắng là mẫu chỉ có 5 mL hỗn hợp axit gồm

HNO3:HCl:HF với tỷ lệ thể tích là 1:3:0,25.

-) Hàm lượng Cd trong mẫu trắng được tiến hành theo hai

phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân

(DP-ASV) dùng điện cực màng thủy ngân in situ (MFE) và

von-ampe hòa tan hấp phụ sóng vuông (SW-AdSV) dùng điện

cực màng bismut in situ biết tính bằng Nafion (BiFE-bt).

Trang 47

Trang 48

Đối với mẫu chuẩn GBW 07301a:

• Phương pháp DP-ASV dùng điện cực màng

thủy ngân in situ

- Đối với phương pháp ASV, tiến hành 3 thí nghiệm TN1: a1 = 2,1328 g ,TN2 : a2 =

2.0789 g TN3 : a3 = 2.0387 g ,Vo = 100 mL, V1 = 5,0 mL, V2 = 50 mL và V3 = 10 mL

Trang 49

Kết quả xác định độ đúng của phương pháp ASV đối với mẫu chuẩn

Trang 50

Các đường von-ampe hòa tan anot của Cd đối với mẫu chuẩn

Trang 51

Phương pháp SW-AdSV dùng điện cực màng

bismut in situ biến tính bằng Nafion.

- Đối với phương pháp AdSV, tiến hành 2 thí nghiệm:

 TN4: khối lượng mẫu (a4): 1,0048 g Vo = 100

mL, V1 = 2,5 mL, V2 = 50 mL và V3 = 45 mL

Mỗi lần thêm chuẩn 0,5 ppb CdII

TN5: khối lượng mẫu (a5): 2,0387 g Vo = 100 mL, V1 = 2,0 mL, V2 = 50 mL và V3 = 50 mL Mỗi lần thêm chuẩn 1,0 ppb CdII.

Trang 52

Kết quả xác định độ đúng của phương pháp AdSV đối với mẫu chuẩn

Trang 53

Các đường von-ampe hòa tan catot của Cd đối với mẫu chuẩn

Trang 54

- TN7: khối lượng mẫu (a7): 0,5121 g, V1 = 1,0 mL, V2 = 50 mL và V3 = 7,5 mL Mỗi lần thêm chuẩn 0,5 ppb CdII

Trang 55

Kết quả xác định hàm độ đúng của phương pháp ASV đối với mẫu thật

Trang 56

Các đường von-ampe hòa tan catot của Cd đối với mẫu chuẩn

Trang 57

Đối với phương pháp SW-AdSV, các giá trị

của 2 thí nghiệm:

- TN8: khối lượng mẫu (a8): 0,5128 g, V1 = 1,0

mL, V2 = 50 mL và V3 = 50 mL

- TN9: khối lượng mẫu (a): 0,5121 g, V1 = 1,0

mL, V2 = 50 mL và V3 = 10 mL

Trang 58

Kết quả xác định hàm độ đúng của phương pháp AdSV đối với mẫu thật

Trang 59

Các đường von-ampe hòa tan catot của Cd

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	2,69 MB